CN105299216B - 一种混合动力变速器 - Google Patents

一种混合动力变速器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力变速器，包括输入轴总成、输出轴总成、倒档轴总成和差速器，输入轴总成包括输入轴以及设置在输入轴上的若干主动齿轮，输出轴总成包括输出轴，输出轴上设有若干从动齿轮，相对应的主动齿轮和从动齿轮啮合传动形成各个档位的齿轮组，倒档轴总成包括第一倒档轴和第二倒档轴，第一倒档轴和第二倒档轴之间设有可使两者分离或者接合的E档同步器，第一倒档轴、输出轴分别与差速器常啮合传动，第二倒档轴与输出轴可选择性的啮合传动连接，还包括电机传动机构，第二倒档轴与电机传动机构常啮合传动。本发明旨在提供一种可实现单电机停车充电、发动机单独驱动时电机驱动系统可以分离，同时成本较低的混合动力变速器。

Description

一种混合动力变速器
技术领域
本发明属于汽车传动系统领域，尤其涉及一种混合动力变速器。
背景技术
雾霾日益严重的情况下，如何能有效减少空气中污染颗粒物的排放，已成为世界各国的当务之急。根据环境保护要求，中国2020年CO2排放限值为117g/km；根据燃油消耗率要求，中国2020年企业平均乘用车综合油耗5L/km。为了满足上述要求，产生各种不同的解决方案，其中将两种或更多能量集合为一体的混合动力汽车是一种理想的解决方案。目前的混合动力汽车中，常见的是利用行星齿轮系统实现传动方案，如中国专利申请公布号 CN104235351 A，申请公布日 2014年12月24日，记载了一种“混合电动车辆的变速器系统”。该技术提供了一种混合电动车辆的变速器系统，包括输入轴、第一和第二电动机/发电机、行星齿轮组、第一输出齿轮、第二输出齿轮和第一离合器,该发明可实现EV模式、连续模式以及包括直接联接和OD的并行模式。这样的变速器结构复杂，成本较高，难以符合低成本混合动力汽车的需求。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中混合动力汽车变速器成本较高的不足，提供了一种可实现单电机停车充电、发动机单独驱动时电机驱动系统可以分离，同时成本较低的混合动力变速器。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种混合动力变速器，包括输入轴总成、输出轴总成、倒档轴总成和差速器，所述的输入轴总成包括输入轴以及设置在输入轴上的若干主动齿轮，所述的输出轴总成包括输出轴，输出轴上设有与主动齿轮相对应的从动齿轮，相对应的主动齿轮和从动齿轮啮合传动形成各个档位的齿轮组，所述的倒档轴总成包括第一倒档轴和第二倒档轴，第一倒档轴和第二倒档轴之间设有可使两者分离或者接合的E档同步器，第一倒档轴、输出轴分别与差速器常啮合传动，第二倒档轴与输出轴可选择性的啮合传动连接，还包括电机传动机构，所述的第二倒档轴与电机传动机构常啮合传动。
作为优选，所述的第一倒档轴上设有倒档轴主减速齿轮，输出轴上设有主减速齿轮，所述的差速器上设有齿圈，倒档轴主减速齿轮、主减速齿轮分别与齿圈啮合传动。
作为优选，所述的第二倒档轴上设有可相对第二倒档轴转动的R档齿轮以及可使R档齿轮与第二倒档轴分离或者接合的R档同步器，输出轴上的从动齿轮至少其中之一与输出轴之间设有同步器，所述的R档齿轮与设有同步器的从动齿轮啮合传动。
作为优选，所述的主动齿轮在输入轴上依次为一档主动齿轮、二档主动齿轮、三档主动齿轮、四档主动齿轮、五档主动齿轮、六档主动齿轮，输入轴与一档主动齿轮、二档主动齿轮连为一体，输入轴和三档主动齿轮、四档主动齿轮之间设有三四档同步器，输入轴和五档主动齿轮、六档主动齿轮之间设有五六档同步器，输入轴与三四档同步器齿毂、五六档同步器齿毂连为一体。
作为优选，所述的从动齿轮在输出轴上依次为一档从动齿轮、二档从动齿轮、三档从动齿轮、四档从动齿轮、五档从动齿轮、六档从动齿轮，输出轴与三档从动齿轮、四档从动齿轮、五档从动齿轮、六档从动齿轮连为一体，输出轴与一档从动齿轮、二档从动齿轮之间设有一二档同步器，所述的R档齿轮与二档从动齿轮啮合传动。
作为优选，所述的第二倒档轴上设有固连的第一电机齿轮，所述电机传动机构包括电机、电机惰轮、第二电机齿轮，所述电机通过电机轴与第二电机齿轮连接，第二电机齿轮与电机惰轮啮合，电机惰轮与第一电机齿轮啮合。
作为优选，所述的第一倒档轴和第二倒档轴同轴布置。
本发明的有益效果是：（1）在AMT基础上使用单电机实现了纯电动模式、混合动力模式和发动机单独驱动模式的切换以及停车充电功能，成本较低；（2）电机始通过倒档轴与差速器相连，在发动机单独驱动情况时，输出轴的转动惯量较小，降低对于车辆加速性能的影响；（3）发动机单独驱动时电机驱动系统可以分离，当电机失效时依然可以依靠发动机单独驱动；（4）汽车在纯电动模式下行驶过程中可电驱动起动发动机并进行行车充电。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明前进档的传动路线示意图；
图3是电机驱动时本发明的传动路线示意图；
图4是混合驱动时本发明的传动路线示意图；
图5是电驱动起动发动机、行车充电时本发明的传动路线示意图；
图6是倒档时本发明的传动路线示意图；
图7是停车充电、停车起动发动机时本发明的传动路线示意图；
图8是汽车制动时回收制动能量的传动路线示意图。
图中：倒档轴总成1,第一倒档轴1a，第二倒档轴1b，倒档轴主减速齿轮101，E档同步器102，R档齿轮103，R档同步器104，第一电机齿轮105， 输入轴总成2，一档主动齿轮201，二档主动齿轮202，三档主动齿轮203，四档主动齿轮204，五档主动齿轮205，六档主动齿轮206，输入轴2a，三四档同步器2b，五六档同步器2c，输出轴总成3，一档从动齿轮301，二档从动齿轮302，三档从动齿轮303，四档从动齿轮304，五档从动齿轮305，六档从动齿轮306，主减速齿轮307，输出轴3a，一二档同步器3b，差速器4，齿圈4a，电机传动机构5，电机5a，第二电机齿轮501，电机惰轮502。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例：
如图1所示的实施例中，一种混合动力变速器，包括输入轴总成2、输出轴总成3、倒档轴总成1、电机传动机构5和差速器4。输入轴总成2包括输入轴2a以及设置在输入轴2a上的六个主动齿轮，从左到右依次为一档主动齿轮201、二档主动齿轮202、三档主动齿轮203、四档主动齿轮204、五档主动齿轮205和六档主动齿轮206。其中，输入轴2a与一档主动齿轮201、二档主动齿轮202连为一体，输入轴2a和三档主动齿轮203、四档主动齿轮204之间设有三四档同步器2b，输入轴2a和五档主动齿轮205、六档主动齿轮206之间设有五六档同步器2c，输入轴2a与三四档同步器2b齿毂、五六档同步器2c齿毂连为一体，通过三四档同步器2b可以将输入轴2a与三档主动齿轮203或四档主动齿轮204接合，通过五六档同步器2c可以将输入轴2a与五档主动齿轮205或六档主动齿轮206接合。
输出轴总成3包括输出轴3a以及设置在输出轴3a上的六个从动齿轮，从左到右依次为一档从动齿轮301、二档从动齿轮302、三档从动齿轮303、四档从动齿轮304、五档从动齿轮305和六档从动齿轮306，相对应的主动齿轮和从动齿轮啮合传动形成六个前进档的齿轮组。输出轴3a与三档从动齿轮303、四档从动齿轮304、五档从动齿轮305、六档从动齿轮306连为一体，输出轴3a与一档从动齿轮301、二档从动齿轮302之间设有一二档同步器3b，通过一二档同步器3b可以将输出轴3a与一档主动齿轮201或二档主动齿轮202接合。
倒档轴总成1包括第一倒档轴1a和第二倒档轴1b，两者同轴布置。第一倒档轴1a和第二倒档轴1b之间设有E档同步器102，通过E档同步器102可使第一倒档轴1a和第二倒档轴1b分离或者接合。第一倒档轴1a、输出轴3a分别与差速器4常啮合传动，其中第一倒档轴1a的左端设有倒档轴主减速齿轮101，输出轴3a的左端设有主减速齿轮307，差速器4上设有齿圈4a，倒档轴主减速齿轮101、主减速齿轮307分别与齿圈4a啮合传动。第二倒档轴1b与输出轴3a可选择性的啮合传动连接，其中第二倒档轴1b上设有R档齿轮103和R档同步器104，R档齿轮103可相对第二倒档轴1b转动，R档同步器104用于控制R档齿轮103与第二倒档轴1b的分离或者接合，此外R档齿轮103与二档从动齿轮302啮合传动。
电机传动机构5包括电机5a、电机惰轮502、第二电机齿轮501，三者轴线平行布置。电机5a通过电机轴与第二电机齿轮501连接，第二电机齿轮501与电机惰轮502啮合，第二倒档轴1b上设有固连的第一电机齿轮105，电机惰轮502与第一电机齿轮105啮合。
汽车前进时，变速器位于前进档，当仅使用发动机提供动力时，以四档为例，如图2所示，三四档同步器2b将输入轴2a与四档主动齿轮204接合为一体，同时E档同步器102将第一倒档轴1a与第二倒档轴1b分离。动力传递路线由输入轴2a经四档主动齿轮204、四档从动齿轮304、输出轴3a、主减速齿轮307、差速器4对整车进行动力输出。其它档位接合时，通过改变相应档位同步器的接合或分离状态，产生各自的传动路线，输出动力。
当汽车仅适用电机驱动前进时，如图3所示，E档同步器102将第一倒档轴1a与第二倒档轴1b连为一体。电机5a产生动力，经第二电机齿轮501、电机惰轮502、第一电机齿轮105、第二倒档轴1b、E档同步器102、第一倒档轴1a、倒档主减齿轮传递到差速器4，从而对整车进行动力输出。
当汽车采用混合动力驱动前进时，以四档为例，如图4所示，三四档同步器2b将输入轴2a与四档主动齿轮204接合，E档同步器102将第一倒档轴1a与第二倒档轴1b接合。动力传递路线通过两种传动路线实现，一条是发动机的动力传动路线，即发动机动力经离合器传递至输入轴2a，经过四档主动齿轮204、四档从动齿轮304、输出轴3a、主减速齿轮307至差速器4的齿圈4a。另一条是电机动力的传动路线，即电机5a产生动力，经第二电机齿轮501、电机惰轮502、第一电机齿轮105、第二倒档轴1b、E档同步器102、第一倒档轴1a、倒档主减齿轮传递到差速器4的齿圈4a。可以看出，两中动力传动路线在差速器4的齿圈4a处融合对整车进行动力输出。其它档位接合时，通过改变相应档位同步器的接合或分离状态，产生各自的传动路线，最后发动机动力和电机动力依然在差速器4的齿圈4a处融合，输出动力。
当汽车在行驶中电驱动起动发动机、行车充电时，以四档为例，如图5所示，三四档同步器2b将输入轴2a与四档主动齿轮204连为一体，E档同步器102将第一倒档轴1a与第二倒档轴1b连为一体。电驱动起动发动机时，电机动力经第二电机齿轮501、电机惰轮502、第一电机齿轮105、第二倒档轴1b、E档同步器102、第一倒档轴1a、倒档主减齿轮传递到差速器4的齿圈4a对整车进行动力输出；同时由差速器4的齿圈4a经主减速齿轮307、输出轴3a、四档从动齿轮304、四档主动齿轮204、输入轴2a传递到离合器对发动机产生驱动力，起动发动机。行车充电时，发动机动力经离合器传递至输入轴2a，经过四档主动齿轮204、四档从动齿轮304、输出轴3a、主减速齿轮307、差速器4的齿圈4a、倒档轴主减速齿轮101、第一倒档轴1a、E档同步器102、第二倒档轴1b、第一电机齿轮105、电机惰轮502传递到第二电机齿轮501对电机5a驱动，电机发电储存到电池中。
当汽车倒车，变速器位于倒档时，如图6所示，E档同步器102将第一倒档轴1a与第二倒档轴1b连为一体。
发动机单独驱动时，R档同步器104将第二倒档轴1b与R档齿轮103连为一体，发动机动力经离合器传递至输入轴2a，经过二档主动齿轮202、二档从动齿轮302、R档齿轮103、第二倒档轴1b、第一倒档轴1a、倒档轴主减速齿轮101至差速器4，对整车进行动力输出；
电机5a驱动时，电机动力经第二电机齿轮501、电机惰轮502、第一电机齿轮105、第二倒档轴1b、第一倒档轴1a、倒档轴主减速齿轮101至差速器4，对整车进行动力输出；
混合驱动时，两种传动路线在第二倒档轴1b处融合，经由第一倒档轴1a、倒档轴主减速齿轮101至差速器4，对整车进行动力输出。
当汽车停车充电、停车起动发动机时，如图7所示，E档同步器102将第一倒档轴1a与第二倒档轴1b断开，R档同步器104将R档齿轮103与第二倒档轴1b接合。
进行停车充电时，发动机动力经离合器传递至输入轴2a，经过二档主动齿轮202、二档从动齿轮302、R档齿轮103、第二倒档轴1b、第一电机齿轮105、电机惰轮502传递到第二电机齿轮501，带动电机5a转动，电机发电储存到电池中；
停车起动发动机时，动力传递路线与停车充电相反，电机动力经第二电机齿轮501、电机惰轮502、第一电机齿轮105、第二倒档轴1b、R档齿轮103、二档从动齿轮302、二档主动齿轮202传递到输入轴2a，使发动机起动。
此外，在汽车制动时可对制动能量进行回收，如图8所示，E档同步器102将第一倒档轴1a与第二倒档轴1b连为一体。当汽车实施制动时，汽车动能经差速器4的齿圈4a、倒档轴主减速齿轮101、第一倒档轴1a、第二倒档轴1b、第一电机齿轮105、电机惰轮502、第二电机齿轮501对电机5a进行驱动，此时电机处于发电状态，对汽车产生制动阻力，电机可对电池充电。

Claims (7)

1.一种混合动力变速器，包括输入轴总成（2）、输出轴总成（3）、倒档轴总成（1）和差速器（4），所述的输入轴总成（2）包括输入轴（2a）以及设置在输入轴（2a）上的一档主动齿轮（201）、二档主动齿轮（202）、三档主动齿轮（203）、四档主动齿轮（204）、五档主动齿轮（205）、六档主动齿轮（206），所述的输出轴总成（3）包括输出轴（3a），输出轴（3a）上设有与一档主动齿轮（201）、二档主动齿轮（202）、三档主动齿轮（203）、四档主动齿轮（204）、五档主动齿轮（205）、六档主动齿轮（206）相对应的一档从动齿轮（301）、二档从动齿轮（302）、三档从动齿轮（303）、四档从动齿轮（304）、五档从动齿轮（305）、六档从动齿轮（306），相对应的主动齿轮和从动齿轮啮合传动形成六个前进档的齿轮组，其特征是，所述的倒档轴总成（1）包括第一倒档轴（1a）和第二倒档轴（1b），第一倒档轴（1a）和第二倒档轴（1b）之间设有可使两者分离或者接合的E档同步器（102），第一倒档轴（1a）、输出轴（3a）分别与差速器（4）常啮合传动，第二倒档轴（1b）与输出轴（3a）可选择性的啮合传动连接，还包括电机传动机构（5），所述的第二倒档轴（1b）与电机传动机构（5）常啮合传动。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力变速器，其特征是，所述的第一倒档轴（1a）上设有倒档轴主减速齿轮（101），输出轴（3a）上设有主减速齿轮（307），所述的差速器（4）上设有齿圈（4a），倒档轴主减速齿轮（101）、主减速齿轮（307）分别与齿圈（4a）啮合传动。
3.根据权利要求1所述的一种混合动力变速器，其特征是，所述的第二倒档轴（1b）上设有可相对第二倒档轴（1b）转动的R档齿轮（103）以及可使R档齿轮（103）与第二倒档轴（1b）分离或者接合的R档同步器（104），输出轴（3a）上的从动齿轮至少其中之一与输出轴（3a）之间设有同步器，所述的R档齿轮（103）与设有同步器的从动齿轮啮合传动。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种混合动力变速器，其特征是，所述的主动齿轮在输入轴（2a）上依次为一档主动齿轮（201）、二档主动齿轮（202）、三档主动齿轮（203）、四档主动齿轮（204）、五档主动齿轮（205）、六档主动齿轮（206），输入轴（2a）与一档主动齿轮（201）、二档主动齿轮（202）连为一体，输入轴（2a）和三档主动齿轮（203）、四档主动齿轮（204）之间设有三四档同步器（2b），输入轴（2a）和五档主动齿轮（205）、六档主动齿轮（206）之间设有五六档同步器（2c），输入轴（2a）与三四档同步器（2b）齿毂、五六档同步器（2c）的齿毂连为一体。
5.根据权利要求3所述的一种混合动力变速器，其特征是，所述的从动齿轮在输出轴（3a）上依次为一档从动齿轮（301）、二档从动齿轮（302）、三档从动齿轮（303）、四档从动齿轮（304）、五档从动齿轮（305）、六档从动齿轮（306），输出轴（3a）与三档从动齿轮（303）、四档从动齿轮（304）、五档从动齿轮（305）、六档从动齿轮（306）连为一体，输出轴（3a）与一档从动齿轮（301）、二档从动齿轮（302）之间设有一二档同步器（3b），所述的R档齿轮（103）与二档从动齿轮（302）啮合传动。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种混合动力变速器，其特征是，所述的第二倒档轴（1b）上设有固连的第一电机齿轮（105），所述电机传动机构（5）包括电机（5a）、电机惰轮（502）、第二电机齿轮（501），所述电机（5a）通过电机轴与第二电机齿轮（501）连接，第二电机齿轮（501）与电机惰轮（502）啮合，电机惰轮（502）与第一电机齿轮（105）啮合。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种混合动力变速器，其特征是，所述的第一倒档轴（1a）和第二倒档轴（1b）同轴布置。
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