CN103386879B - 车辆的传动系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有内燃发动机、电动马达和变速器的车辆的传动系统。所述传动系统包括：第一离合器，可操作地连接在发动机与马达之间；单向离合器。单向离合器与第一离合器并联连接，当第一离合器分离时单向离合器容许发动机增加速度直至发动机速度与马达速度相配。在发动机速度与马达速度相配时，发动机通过单向离合器向马达和变速器提供正扭矩。第一离合器和单向离合器可以是混合动力摇臂单向离合器。

Description

车辆的传动系统

技术领域

本公开涉及一种用于车辆的变速器，所述车辆具有通过单向离合器连接到电动马达和变速器齿轮箱的内燃发动机。

背景技术

混合动力电动车辆可以串联连接内燃发动机与电动马达的组合，以提供推进车辆所需的动力，从而与传统车辆相比提高燃料经济性。提高混合动力车辆的燃料经济性的一种方法是：在发动机低效运转期间关闭发动机并且使用电动马达来提供推进车辆所需的全部动力。如果驾驶员需要的动力比电动马达能够提供的动力多或者如果电池被耗尽，那么发动机必须以驾驶员几乎察觉不到的快速且平稳的方式起动。

模块化混合动力传动（MHT）是分离离合器位于电动马达和发动机之间的电机位于变速器上游式并联混合动力（pre-transmission parallel hybrid）。分离离合器完全整合到变速器液压系统中，并且通过线性电磁阀（linear solenoid）来致动。MHT混合动力代表为后轮驱动车辆提供扭矩路径的一种方法。

在MHT系统中，发动机可以独立于正在驱动车辆的马达而起动。一旦发动机加速，便可以命令分离离合器接合以允许发动机将扭矩传递到变速器。马达速度可以低于在请求发动机起动之前提供稳健的管路压力所需要的最小速度。如果管路压力不足，则应用分离离合器会变得不可预测。

对于MHT设计来说，为分离离合器的应用选择时机很重要。所述离合器是在可以传递扭矩之前必须进行行程（stroke）的湿式摩擦离合器。利用低速运转的油泵使离合器进行行程而增加的流量会导致管路压力不期望的下降，这可能会造成动力传动系统扰动。管路压力的下降会对控制由起动离合器或变矩器旁路离合器施加的压力有有害影响。

如下面总结的本公开解决了关于模块化混合动力系统的以上问题和其他问题。

发明内容

在MHT设计中，从不要求发动机以比马达速度高的速度运转。当发动机关闭时，马达可以以比发动机速度高的速度运转。单向离合器（OWC）可设置成与分离离合器并联地连接在发动机与马达之间。单向离合器防止发动机超越马达。单向离合器消除了随着发动机速度增加而使来自马达的扭矩同步传递到发动机的需要。这种单向离合器使应用离合器的过程简化。

可选择地，可省略摩擦离合器，并且混合动力摇臂单向离合器（hybrid rockerone way clutch，HROWC）可以与OWC串联放置。HROWC是在“应用”状态与“不应用”状态之间切换的电控装置。当不应用HROWC时，摇臂打开并且扭矩不沿任一方向传递。当应用HROWC时，摇臂拉入，以允许沿一个方向滑动并沿另一方向完全接合。当发动机速度与马达速度相配时，应用HROWC，使得发动机通过两个OWC与马达锁定。当不应用HROWC时，允许发动机以比马达速度低的速度运转。这种构思的一个优点是：在电驱动期间打开的离合器的旋转损失比较低。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于具有串联连接的内燃发动机、电动马达和变速器的车辆的传动系统。传动系统包括：分离离合器，可操作地连接在发动机与马达之间；单向离合器，与分离离合器并联连接，当分离离合器分离时，单向离合器允许发动机增加速度直至发动机速度与马达速度相配为止。在速度相配之后，发动机向马达和变速器提供正扭矩。

根据本公开的其他方面，分离离合器可以是通过来自液压泵的液压移动的湿式离合器。当发动机速度与马达速度相配时，单向离合器将发动机连接到变速器以向车辆的动力传动系统传递扭矩。发动机的旋转速度被OWC限制为马达的旋转速度。单向离合器可以是具有摇臂的混合动力单向离合器，所述摇臂可以移动以使离合器沿一个旋转方向接合。

根据本公开的另一方面，公开了一种用于具有串联连接的内燃发动机、电动马达和变速器的车辆的传动系统。传动系统包括：单向离合器，沿第一旋转驱动方向滑动；混合动力单向离合器，具有选择性地移动的摇臂。混合动力单向离合器在发动机和马达之间与单向离合器并联连接。当发动机速度与马达速度相配时致动摇臂，以使摇臂从双向滑动状态切换成沿第一旋转驱动方向锁定的单向滑动状态。

根据本公开的其他方面，摇臂在被致动时可使混合动力单向离合器沿第二旋转驱动方向滑动。当发动机速度与马达速度相配时，单向离合器将发动机连接到变速器以向车辆的动力传动系统传递扭矩。

根据本公开的另一方面，本公开涉及一种具有串联连接的内燃发动机、电动马达和变速器的车辆的传动系统的操作方法。传动系统还包括：第一离合器，可操作地连接在发动机与马达之间；单向离合器，与第一离合器并联连接。所述方法包括下述步骤：开始发动机起动操作；使第一离合器分离以使发动机与电动马达断开连接；当发动机速度与马达速度相配或者超过马达速度时，接合单向离合器。

根据所述方法的其他方面，第一离合器可以是具有摇臂的混合动力单向离合器，所述摇臂选择性地移动以将发动机连接到电动马达。第一离合器可以是液压致动的分离离合器。第一离合器可以是具有电移动摇臂的混合动力单向离合器。单向离合器是具有电移动摇臂的混合动力单向离合器。第一离合器可以是具有电移动摇臂的混合动力单向离合器，单向离合器可以是具有电移动摇臂的第二混合动力单向离合器。所述方法还可以包括：向第一离合器施加最大压力。

鉴于附图和下面对示出的实施例进行的详细描述，将更好地理解本公开的以上方面和其他方面。

附图说明

图1是具有与分离离合器并联连接的单向离合器的模块化混合动力传动的图示；

图2是示出了在七个操作模式中的发动机速度、马达速度、发动机扭矩和马达扭矩的发动机起动控制的曲线图；以及

图3是具有与反向的混合动力摇臂单向离合器并联连接的单向离合器或混合动力摇臂单向离合器的模块化混合动力传动的可选实施例的图示。

具体实施方式

参照附图公开了示出的实施例。然而，将理解的是，公开的实施例意图仅仅是可以以各种形式和可选的形式实施的示例。附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能会被夸大或最小化以显示特定组件的细节。公开的具体结构和功能性细节不应该被解释为限制，而被解释为用于教导本领域的技术人员如何实践公开的构思的代表性基础。

参照图1，模块化混合动力传动（MHT）系统10被图解地示出，并包括电动牵引马达12、内燃发动机14和变速器齿轮箱16。分离离合器20可操作地设置在发动机14与马达12之间，以使发动机14与马达12选择性地连接和断开连接。还可以在分离离合器20与发动机14之间设置减震器22。单向离合器（OWC）24与分离离合器20并联连接在减震器22与电动马达12之间。

在图1中示出的实施例中，起动马达26可设置成用于起动发动机14。应该理解的是，得益于公开的构思，可以设置其他起动装置。

起动离合器28设置在马达12与变速器齿轮箱16之间。起动离合器28向变速器齿轮箱16提供来自马达12和发动机14中的任何一个或两者的扭矩。在图1的实施例中，在齿轮箱中不包括变矩器。可结合起动离合器28包括变矩器，并且变矩器可以用来取代起动离合器28。

参照图2，针对根据本公开的一个实施例做出的传动系统10，提供了在发动机起动和发动机停止运转期间的发动机扭矩、马达扭矩、发动机速度以及马达速度的曲线图。在模式1中，马达12提供牵引扭矩，发动机14不运转。在模式1中，车辆正准备起动发动机14，线30示出了发动机速度增加。覆盖在线30上的振荡线32表示增加的速率不同。线34示出了马达的速度，除了在发动机起动期间由于需要维持系统中的液体压力或者需要允许下游离合器滑动并相对于动力传动系统提供扭力隔离而使马达速度可少量增加以外，马达的速度总体上不变。

线36示出了来自马达12的扭矩，线36显示了马达12在模式1中提供正扭矩。线38示出了发动机扭矩在模式1中为零。随着发动机速度30增加并且进入模式2，发动机14产生少量扭矩。在模式2中，发动机速度继续增加，并接近与马达12的速度（如线34所示）相同的速度。当发动机速度与马达速度相配时，模式3开始，在模式3中，开始传递来自发动机14的扭矩，同时来自马达12的扭矩减少。如在本公开中所使用的，术语“与……相配”应该被理解为意味着发动机14的旋转速度与马达12的旋转速度之差在5rpm以内。在模式3中，示出了发动机速度30与马达速度34相配，马达扭矩36减少同时发动机扭矩38增加。

线40示出了分离离合器20的操作。在模式4中，开始应用分离离合器20。然而，应该理解的是，分离离合器20可以较早地应用在模式3中。分离离合器20用于将马达12和发动机14锁定。在模式4中，发动机14提供正扭矩来驱动车辆，并且还产生用于给电池（未示出）充电的扭矩。

在车辆被内燃发动机14驱动的模式4中，通过线40示出了施加于分离离合器20的压力起初处于正常操作水平。当释放分离离合器以将发动机14与马达12断开连接时，压力命令减小到零。在模式5中，车辆准备从将发动机14作为扭矩源转换成将马达12作为扭矩源。在模式6中，发动机速度与马达速度的匹配度在5rpm以内。马达扭矩36和发动机扭矩38在模式4和模式5中保持相对恒定。然而，在模式6期间，扭矩源从发动机14转换成马达12。在模式6的最后，发动机速度开始降低直至发动机14停止为止。

参照图3，示出了具有两个变型的可选实施例。模块化混合动力传动（MHT）系统40的可选实施例包括电动牵引马达42、内燃发动机44和变速器齿轮箱46。混合动力摇臂单向离合器50可操作地（operatively）连接在发动机44与马达42之间，适于将发动机44与马达42连接或断开连接。如本领域所公知的，混合动力摇臂单向离合器50是双向可旋转的，并通过移动摇臂沿一个旋转方向可锁定。在混合动力摇臂单向离合器50与发动机44之间还可以设置减震器52。

在一个变型中，单向离合器（OWC）54与混合动力摇臂单向离合器50并联连接。可选择地，可以包含取代OWC54的第二混合动力摇臂单向离合器。使用混合动力摇臂单向离合器50代替OWC54的一个优点是：比摩擦离合器类型的OWC具有较少的寄生功率损失，并且可提高燃料经济性。混合动力摇臂单向离合器54包括需要能量来使摇臂移动的线圈（未示出），并且会比传统的OWC更贵。然而，混合动力摇臂单向离合器54预计将在改进噪声、振动和振感方面提高性能。混合动力摇臂单向离合器50和54不需要另外的液压控制并且不包括摩擦离合器元件。

在图3中示出的实施例中，可设置起动马达58来使发动机44起动。应该理解的是，得益于公开的构思，可以设置其他起动装置。

起动离合器60设置在马达42与变速器齿轮箱46之间。起动离合器60向变速器齿轮箱46提供来自马达42和发动机44中的任何一个或两者的扭矩。在图3的实施例中，齿轮箱中不包括变矩器。可以结合起动离合器60包括变矩器，并且变矩器可以用来取代起动离合器60。

虽然在上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了公开的装置和方法的所有可能的形式。相反，说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应该理解的是，在不脱离本公开要求保护的精神和范围的情况下，可做出各种改变。可结合实现的各个实施例的特征来形成公开的构思的进一步的实施例。

Claims (7)

1.一种具有内燃发动机、电动马达和变速器的车辆的传动系统，所述传动系统包括：

混合动力单向离合器，可操作地连接在发动机与马达之间并具有摇臂，所述摇臂可移动以使离合器沿一个旋转方向接合；以及

单向离合器，与所述混合动力单向离合器并联连接，当所述混合动力单向离合器分离时，单向离合器容许发动机增加速度直至发动机速度与马达速度相配为止，其中，在发动机速度与马达速度相配时，发动机通过单向离合器向马达和变速器提供正扭矩。

2.如权利要求1所述的传动系统，其中，在发动机速度与马达速度相配时，单向离合器通过在发动机的旋转速度超过马达的旋转速度的情况下使单向离合器超越运行而将发动机的旋转速度限制为马达的旋转速度。

3.如权利要求1所述的传动系统，其中，单向离合器是具有摇臂的混合动力单向离合器，所述摇臂可移动以使离合器沿一个旋转方向接合。

4.一种传动系统包括：

混合动力单向离合器，具有选择性地移动的摇臂；

单向离合器，在发动机与马达之间并联连接到所述混合动力单向离合器，当发动机速度与马达速度相配时致动摇臂，以将摇臂从双向滑动状态切换成沿第一旋转驱动方向锁定的单向滑动状态。

5.如权利要求4所述的传动系统，其中，所述混合动力单向离合器的摇臂在被致动时使混合动力单向离合器沿第二旋转驱动方向滑动。

6.如权利要求4所述的传动系统，其中，当发动机速度与马达速度相配时，所述单向离合器将发动机连接到变速器以将扭矩传递到车辆的动力传动系统。

7.如权利要求4所述的传动系统，其中，所述单向离合器是在发动机速度与马达速度相配之前锁定的第二混合动力单向离合器。