CN105501043A - 用于混合动力电动车辆的动力传输装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于混合动力电动车辆的动力传输装置，其可以包括第一换挡模块、电动机/发电机、第二换挡模块和输出装置；所述第一换挡模块配置为将从发动机输入的扭矩改变为四个速度挡位，并且输出四个速度挡位；所述电动机/发电机直接连接第一换挡模块的输出侧；所述第二换挡模块配置为通过使用行星齿轮组而将从第一换挡模块输入的四个速度挡位改变为八个速度挡位，并且输出八个速度挡位；所述输出装置通过输出轴而连接至第二换挡模块的输出侧。

Description

用于混合动力电动车辆的动力传输装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年10月13日提交的韩国专利申请第10-2014-0137703号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的动力传输装置。更具体地，本发明涉及这样一种用于车辆的动力传递装置，其通过将电动机/发电机和行星齿轮组添加至使用两个同步装置而实现四个固定的速度挡位的双离合器变速器，从而实现了八个固定的速度挡位、电动车辆(EV)模式和混合动力电动车辆(HEV)模式。
背景技术
环保型车辆技术是与未来汽车制造业的存活息息相关的非常重要的技术。车辆制造商致力于环保型车辆的研发从而符合环境和燃料消耗标准。
未来车辆技术的一些示例为使用电能的电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)，和改进效率和便利性的双离合器变速器(DCT)。
另外，车辆制造商促进动力传递系统中效率的改进，从而遵守国家的排放法规并且改进燃料消耗性能。为了改进动力传递的效率，车辆制造商尝试将怠速停止和起动(idlestopandgo,ISG)系统以及再生制动系统应用至实际用途。
当车辆停止时，ISG系统将发动机停止，当车辆开始行驶时，ISG系统再次起动发动机。再生制动系统当车辆制动时使用车辆的动能来运行电动机，而不是通过摩擦对车辆进行制动；将此时产生的电能存储在电池中；当车辆行驶时，再次使用所述电能。
另外，混合动力电动车辆为这样的车辆：其使用多于两个动力源，并且以各种方式将两个动力源结合。典型地，混合动力电动车辆使用通过化石燃料驱动的汽油发动机或柴油发动机和通过电能驱动的电动机/发电机。
另外，将变速器应用至混合动力电动车辆的一个示例为DCT。根据DCT，两个离合器应用至手动变速器布局。因此，可以改进效率和便利性。
即，DCT通过使用两个离合器而交替地实现奇数速度挡位和偶数速度挡位。交替地实现奇数速度和偶数速度的机构改进了换挡感受，从而解决传统的手动变速器(MT)和自动手动变速器(AMT)的问题。
但是，DCT具有这样的问题：由于当起动时离合器滑移而会发生离合器损坏和能量损失，由于在坡道起步中发生过度的离合器滑移而向后滚动，所以可能不能保证安全性，由于离合器的热容量而将换挡时间控制为较短，所以相比于自动变速器，换挡振动可能会较强。
近年来，电动机/发电机和行星齿轮组被添加至DCT。但是，如果电动机/发电机和行星齿轮组被添加至实现多于六个固定的速度挡位的DCT，则变速器的体积可能会较大，并且由于较重的重量而燃料经济性可能会变差。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供这样的用于车辆的动力传输装置，其具有的优势为：通过将电动机/发电机和行星齿轮组添加至DCT(其使用两个同步装置来实现四个固定速度挡位)，从而实现八个固定的速度挡位。
本发明的各个方面还旨在提供这样的用于车辆的动力传输装置，其实现了EV模式和HEV模式，并且可以通过使用电动机/发电机和行星齿轮组而应用至混合动力电动车辆，并且旨在提供这样的用于车辆的动力传输装置，其可以通过实现再生制动和起动充电而提高燃料经济性。
根据本发明的各个方面，用于车辆的动力传输装置可以包括第一换挡模块、电动机/发电机、第二换挡模块和输出装置；所述第一换挡模块配置为将从发动机输入的扭矩改变为四个速度挡位，并且输出四个速度挡位；所述电动机/发电机直接连接第一换挡模块的输出侧；所述第二换挡模块配置为通过使用行星齿轮组而将从第一换挡模块输入的四个速度挡位改变为八个速度挡位，并且输出八个速度挡位；所述输出装置通过输出轴而连接至第二换挡模块的输出侧。
第一换挡模块可以包括：第一输入轴，其通过第一离合器而选择性地连接至发动机的输出侧；第二输入轴，其为中空轴，围绕第一输入轴，通过第二离合器而选择性地连接至发动机的输出侧，并且设置有固定地设置于第二输入轴的第一输入齿轮；第三输入轴，其设置为平行于第一输入轴和第二输入轴，并且远离第一输入轴和第二输入轴，并且设置有固定地设置于第三输入轴上的第二输入齿轮；空转齿轮装置，其与在第二输入轴上的第一输入齿轮和在第三输入轴上的第二输入齿轮啮合，从而将第二输入轴的扭矩传递至第三输入轴，而旋转方向不变；一对奇数速度齿轮，其可旋转地设置于第一输入轴，并且选择性地通过第一同步装置而可工作地连接至第一输入轴；一对偶数速度齿轮，其可旋转地设置于第三输入轴，并且选择性地通过第二同步装置而可工作地连接至第三输入轴；中间装置，其包括副轴，所述副轴设置于与输出轴相同的轴线上，通过与一对奇数速度齿轮和一对偶数速度齿轮啮合的多个副轴齿轮而改变发动机的扭矩，并且将改变的扭矩输出至第二换挡模块。
空转齿轮装置可以包括空转轴、空转输入齿轮和空转输出齿轮；所述空转轴设置为与第二输入轴和第三输入轴平行；所述空转输入齿轮固定地设置于空转轴的第一侧部分，并且与第二输入轴上的第一输入齿轮啮合；所述空转输出齿轮固定地设置于空转轴的第二侧部分，并且与第三输入轴上的第二输入齿轮啮合。
所述一对奇数速度齿轮可以包括1/5速度齿轮和3/7速度齿轮；所述1/5速度齿轮用于实现第一前进速度挡位或第五前进速度挡位；所述3/7速度齿轮用于实现第三前进速度挡位或第七前进速度挡位，其中，所述1/5速度齿轮或所述3/7速度齿轮通过第一同步装置而可工作地连接至第一输入轴。
所述一对偶数速度齿轮可以包括2/6速度齿轮和4/8速度齿轮；所述2/6速度齿轮用于实现第二前进速度挡位或第六前进速度挡位；所述4/8速度齿轮用于实现第四前进速度挡位或第八前进速度挡位，其中，所述2/6速度齿轮或所述4/8速度齿轮通过第二同步装置而可工作地连接至第三输入轴。
中间装置可以包括副轴、第一副轴齿轮和第二副轴齿轮；所述副轴为中空轴，并且围绕输出装置的输出轴；所述第一副轴齿轮与一对奇数速度齿轮的一个和一对偶数速度齿轮的一个啮合；所述第二副轴齿轮与一对奇数速度齿轮的另一个和一对偶数速度齿轮的另一个啮合，其中，中间装置可以配置为将第一换挡模块的扭矩传递至第二换挡模块。
电动机/发电机可以包括转子和定子，所述转子直接连接至第一换挡模块的输出侧并且是可旋转的，所述定子在转子的径向外部处固定至变速器壳体。
第二换挡模块可以配置为将从第一换挡模块输入的扭矩输出至输出装置，而旋转速度不变，或旋转速度通过行星齿轮组的运行而增加。
第二换挡模块可以包括行星齿轮组、第三离合器和第一制动器；所述行星齿轮组包括三个旋转元件；所述第三离合器选择性地将行星齿轮组中直接连接至第一换挡模块的副轴的一个旋转元件与行星齿轮组中直接连接至输出轴的另一个旋转元件连接；所述第一制动器将行星齿轮组中直接连接至输出轴的再一个旋转元件与变速器壳体连接。
行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，并且包括太阳轮、行星架以及内齿圈，所述太阳轮直接连接至输出装置的输出轴，所述行星架直接连接至第一换挡模块的副轴并且通过第三离合器而选择性地连接至太阳轮，所述内齿圈通过第一制动器而选择性地连接至变速器壳体。
中间装置可以包括副轴、第一副轴齿轮和第二副轴齿轮；所述副轴设置于输出装置的输出轴的后部，并且在与输出装置的输出轴相同的轴线上；所述第一副轴齿轮与一对奇数速度齿轮的一个和一对偶数速度齿轮的一个啮合；所述第二副轴齿轮与一对奇数速度齿轮的另一个和一对偶数速度齿轮的另一个啮合，其中，中间装置可以配置为将第一换挡模块的扭矩传递至第二换挡模块。
第二换挡模块可以配置为将从第一换挡模块输入的扭矩输出至输出装置，而旋转速度不变，或旋转速度通过行星齿轮组的运行而降低。
第二换挡模块可以包括行星齿轮组、第三离合器和第一制动器；所述行星齿轮组设置于第一换挡模块的副轴的前端部分，并且包括三个旋转元件；所述第三离合器选择性地将行星齿轮组中直接连接至第一换挡模块的副轴的一个旋转元件与行星齿轮组中直接连接至输出轴的另一个旋转元件连接；所述第一制动器选择性地将行星齿轮组的再一个旋转元件与变速器壳体连接。
行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，并且包括太阳轮、行星架以及内齿圈，所述太阳轮直接连接至第一换挡模块的副轴，所述行星架直接连接至输出装置的输出轴并且通过第三离合器而选择性地连接至太阳轮，所述内齿轮通过第一制动器而选择性地连接至变速器壳体。
根据本发明的各个方面，一种用于车辆的动力传输装置可以包括：第一换挡模块、电动机/发电机、第二换挡模块以及输出装置，其中，第一换挡模块包括：第一输入轴，其通过第一离合器而选择性地连接至发动机的输出侧；第二输入轴，其为中空轴，围绕第一输入轴，通过第二离合器而选择性地连接至发动机的输出侧，并且设置有固定地设置于第二输入轴上的第一输入齿轮；第三输入轴，其设置为平行于第一输入轴和第二输入轴，并且远离第一输入轴和第二输入轴，并且设置有固定地设置于第三输入轴上的第二输入齿轮；空转齿轮装置，其与在第二输入轴上的第一输入齿轮和在第三输入轴上的第二输入齿轮啮合，以将第二输入轴的扭矩传递至第三输入轴；一对奇数速度齿轮，其可旋转地设置于第一输入轴，并且选择性地通过第一同步装置而可工作地连接至第一输入轴；一对偶数速度齿轮，其可旋转地设置于第三输入轴，并且选择性地通过第二同步装置而可工作地连接至第三输入轴；中间装置，其包括副轴，所述副轴设置为与第二输入轴和第三输入轴平行，通过与一对奇数速度齿轮和一对偶数速度齿轮啮合的多个副轴齿轮而改变发动机的扭矩，并且将改变的扭矩输出；所述电动机/发电机在副轴的后部直接连接至副轴；所述第二换挡模块包括行星齿轮组、第三离合器和第一制动器，所述行星齿轮组包括三个旋转元件，所述第三离合器选择性地将行星齿轮组中直接连接至第一换挡模块的副轴的一个旋转元件与作为输出元件工作的另一个旋转元件连接，所述第一制动器选择性地将作为输出元件工作的再一个旋转元件与变速器壳体连接；所述输出装置通过输出轴而连接至行星齿轮组的输出元件。
中间装置可以包括副轴、第一副轴齿轮和第二副轴齿轮；所述副轴为中空轴，并且围绕输出装置的输出轴；所述第一副轴齿轮与一对奇数速度齿轮的一个和一对偶数速度齿轮的一个啮合；所述第二副轴齿轮与一对奇数速度齿轮的另一个和一对偶数速度齿轮的另一个啮合，其中，中间装置可以配置为将第一换挡模块的扭矩传递至第二换挡模块。
行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，并且包括太阳轮、行星架以及内齿圈，所述太阳轮直接连接至输出装置的输出轴，所述行星架直接连接至第一换挡模块的副轴并且通过第三离合器而选择性地连接至太阳轮，所述内齿圈通过第一制动器而选择性地连接至变速器壳体。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为根据本发明的示例性动力传输装置的示意图。
图2为根据本发明的示例性动力传输装置的操作图。
图3为根据本发明的示例性动力传输装置的示意图。
图4为根据本发明的图3的示例性动力传输装置的操作图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
图1为根据本发明的各个实施方案的动力传输装置的示意图。
参考图1，根据本发明的各个实施方案的用于车辆的动力传输装置利用发动机ENG作为主动力源。动力传输装置包括第一换挡模块T1、第二换挡模块T2、电动机/发电机MG和输出装置OU；第一换挡模块T1将通过发动机ENG产生的扭矩改变为四个速度挡位；第二换挡模块T2使用通过第一换挡模块T1改变的扭矩来实现八个速度挡位；电动机/发电机MG为辅助动力源；输出装置OU将从第二换挡模块T2传递的扭矩最终输出。
发动机ENG可以为使用化石燃料的汽油发动机或柴油发动机。
第一换挡模块T1包括第一输入轴IS1、第二输入轴IS2和第三输入轴IS3、第一离合器CL1和第二离合器CL2、空转齿轮装置IDGU、一对奇数速度齿轮、一对偶数速度齿轮、第一同步装置SL1和第二同步装置SL2、以及中间装置CSU。
第一输入轴IS1通过第一离合器CL1而选择性地连接至发动机ENG的输出侧；第二输入轴IS2为中空轴，其设置于第一输入轴IS1的前端部分的径向外部，而在它们之间没有旋转干扰，并且第二输入轴IS2通过第二离合器CL2而选择性地连接至发动机ENG的输出侧。
第三输入轴IS3设置为与第一输入轴IS1和第二输入轴IS2平行，并且远离第一输入轴IS1和第二输入轴IS2。
另外，第一输入齿轮G1固定地设置于第二输入轴IS2，第二输入齿轮G2固定地设置于第三输入轴IS3。第二输入轴IS2和第三输入轴IS3通过空转齿轮装置IDGU而可工作地彼此连接。
空转齿轮装置IDGU包括空转轴IDS、空转输入齿轮IDIG和空转输出齿轮IDOG，空转轴IDS设置为与第二输入轴IS2和第三输入轴IS3平行；空转输入齿轮IDIG固定地设置于空转轴IDS，并且与第一输入齿轮G1啮合；空转输出齿轮IDOG固定地设置于空转轴IDS，并且与第二输入齿轮G2啮合。
因此，第二输入轴IS2的扭矩通过空转轴IDS而传递至第三输入轴IS3，并且第三输入轴IS3采用与第二输入轴IS2相同的方向旋转。
一对奇数速度齿轮可旋转地设置于第一输入轴IS1，并且选择性地通过第一同步装置SL1而可工作地连接至第一输入轴IS1。
即，上述一对奇数速度齿轮包括1/5速度齿轮D1/5和3/7速度齿轮D3/7，1/5速度齿轮D1/5用于实现第一前进速度挡位或第五前进速度挡位，3/7速度齿轮D3/7用于实现第三前进速度挡位或第七前进速度挡位。第一同步装置SL1设置在1/5速度齿轮D1/5和3/7速度齿轮D3/7之间，并且将1/5速度齿轮D1/5或3/7速度齿轮D3/7可工作地连接至第一输入轴IS1。
另外，一对偶数速度齿轮可旋转地设置于第三输入轴IS3，并且选择性地通过第二同步装置SL2而可工作地连接至第三输入轴IS3。
即，上述一对偶数速度齿轮包括2/6速度齿轮D2/6和4/8速度齿轮D4/8，2/6速度齿轮D2/6用于实现第二前进速度挡位或第六前进速度挡位，4/8速度齿轮D4/8用于实现第四前进速度挡位或第八前进速度挡位。第二同步装置SL2设置在2/6速度齿轮D2/6和4/8速度齿轮D4/8之间，并且将2/6速度齿轮D2/6或4/8速度齿轮D4/8可工作地连接至第三输入轴IS3。
由于第一同步装置SL1和第二同步装置SL2对于本领域的技术人员是公知的，因此将省略其详细描述。另外，如本领域技术人员公知的，分别应用至第一同步装置SL1或第二同步装置SL2的第一套筒SLE1和第二套筒SLE2通过额外的致动器操作并且所述致动器通过变速器控制单元控制。
另外，中间装置CSU包括副轴CS，副轴CS设置在第一输入轴IS1和第三输入轴IS3之间，并且平行于第一输入轴IS1和第三输入轴IS3。
与1/5速度齿轮D1/5和2/6速度齿轮D2/6啮合的第一副轴齿轮CG1固定地设置于副轴CS的一侧部分，并且与3/7速度齿轮D3/7和4/8速度齿轮D4/8啮合的第二副轴齿轮CG2固定地设置于副轴CS的另一侧部分。
因此，如果第一离合器CL1操作，则发动机ENG的扭矩传递至第一输入轴IS1。如果在此状态下，1/5速度齿轮D1/5通过第一同步装置SL1的操作而可工作地连接至第一输入轴IS1，则根据1/5速度齿轮D1/5和第一副轴齿轮CG1的传动比而改变发动机ENG的旋转速度，并且改变的旋转速度被传递至副轴CS。
另外，如果3/7速度齿轮D3/7可工作地连接至第一输入轴IS1，则根据3/7速度齿轮D3/7和第二副轴齿轮CG2的传动比而改变发动机ENG的旋转速度，并且改变的旋转速度被传递至副轴CS。
另外，如果第二离合器CL2操作，则发动机ENG的扭矩通过空转轴IDS而传递至第三输入轴IS3。如果在此状态下，2/6速度齿轮D2/6通过第二同步装置SL2的操作而可工作地连接至第三输入轴IS3，则根据2/6速度齿轮D2/6和第一副轴齿轮CG1的传动比而改变第三输入轴IS3的旋转速度，并且改变的旋转速度被传递至副轴CS。
另外，如果4/8速度齿轮D4/8可工作地连接至第三输入轴IS3，则根据4/8速度齿轮D4/8和第二副轴齿轮CG2的传动比而改变第三输入轴IS3的旋转速度，并且改变的旋转速度被传递至副轴CS。
即，第一离合器CL1在换挡为奇数速度挡位时操作，第二离合器CL2在换挡为偶数速度挡位时操作。
同时，第二换挡模块T2包括行星齿轮组PG。
行星齿轮组PG为单小齿轮行星齿轮组，并且包括太阳轮S、行星架PC和内齿圈R，行星架PC可旋转地支撑小齿轮P(其与太阳轮S外啮合)，齿圈R与小齿轮P内啮合。
另外，行星架PC直接连接至副轴CS，并且通过第三离合器CL3而选择性地连接至太阳轮S。
另外，内齿圈R通过在其与变速器壳体H之间插置第一制动器BK1而选择性地连接至变速器壳体H，太阳轮S直接连接至输出轴OS。
所以，副轴CS的扭矩总被输入至行星架PC。如果此时第三离合器CL3操作，则行星齿轮组PG变为直接接合状态，并且副轴CS的扭矩被传递至输出轴OS而不改变旋转速度。相反地，如果第一制动器BK1操作，则内齿圈R作为固定元件工作，并且副轴CS的扭矩被传递至输出轴OS，并且旋转速度增加。
即，从第一换挡模块T1输入的四个速度挡位通过第三离合器CL3或第一制动器BK1的操作而改变为八个速度挡位，并且八个速度挡位被输出。
另外，电动机/发电机MG可以作为电动机或发电机运行，并且包括定子ST和转子RT，定子ST固定至变速器壳体H，转子RT可旋转地支撑在定子ST的径向内部。转子RT直接连接至副轴CS和行星齿轮组PG行星架PC。
因此，电动机/发电机MG通过发动机ENG的扭矩而产生电能，并且将电能存储在电池中或供应电能以驱动车辆。
另外，输出装置OU包括输出轴OS和输出齿轮OG，输出齿轮OG固定地设置于输出轴OS的侧部。输出轴OS穿通中空的副轴CS，而在它们之间没有旋转干扰。输出轴OS直接连接至行星齿轮组PG的太阳轮S。
另外，输出齿轮OG通过最终减速齿轮(未显示)而将扭矩从输出轴OS传递至差动装置。
图2为根据本发明的各个实施方案的动力传输装置的操作图。参考图2，将详细地描述动力传输装置的换挡过程。
[倒车速度挡位]
倒车速度挡位REV通过电动机/发电机MG的反向旋转来实现。
第三离合器CL3在第一倒车速度挡位操作。此时，行星齿轮组PG变为直接接合状态，并且将电动机/发电机MG的反向旋转被传递至输出轴OS。
第一制动器BK1在第二倒车速度挡位操作。此时，通过行星齿轮组PG来增加电动机/发电机MG的反向旋转，并且增加的反向旋转被传递至输出轴OS。
[第一前进速度挡位]
前进速度挡位通过发动机ENG的正常旋转来实现。
1/5速度齿轮D1/5通过第一同步装置SL1的套筒SLE1而可工作地连接至第一输入轴IS1，并且第一离合器CL1和第三离合器CL3在第一前进速度挡位操作。
在此情况下，发动机ENG的扭矩通过第一离合器CL1、第一输入轴IS1、1/5速度齿轮D1/5、第一副轴齿轮CG1、副轴CS、行星架PC、第三离合器CL3、输出轴OS和输出齿轮OG而被传递至最终减速齿轮。因此，车辆可以在第一前进速度挡位行驶。
另外，在完成换挡至第一前进速度挡位之后，2/6速度齿轮D2/6可以通过第二同步装置SL2的套筒SLE2而可工作地连接至第三输入轴IS3，以顺序地换挡至第二前进速度挡位。
[第二前进速度挡位]
如果在第一前进速度挡位车辆速度增加，并且需要换挡至第二前进速度挡位，则第一离合器CL1释放，并且第二离合器CL2操作。
在此情况下，2/6速度齿轮D2/6通过第二同步装置SL2的套筒SLE2而可工作地连接至第三输入轴IS3。因此，发动机ENG的扭矩通过第二离合器CL2、第二输入轴IS2、第一输入齿轮G1、空转输入齿轮IDIG、空转轴IDS、空转输出齿轮IDOG、第二输入齿轮G2、第三输入轴IS3、2/6速度齿轮D2/6、第一副轴齿轮CG1、副轴CS、行星架PC、第三离合器CL3、输出轴OS和输出齿轮OG而被传递至最终减速齿轮。因此，车辆可以在第二前进速度挡位行驶。
另外，在完成换挡至第二前进速度挡位之后，3/7速度齿轮D3/7可以通过第一同步装置SL1的套筒SLE1而可工作地连接至第一输入轴IS1，以顺序地换挡至第三前进速度挡位。
[第三前进速度挡位]
如果在第二前进速度挡位车辆速度增加，并且需要换挡至第三前进速度挡位，则第二离合器CL2释放，并且第一离合器CL1操作。
在此情况下，3/7速度齿轮D3/7通过第一同步装置SL1的套筒SLE1而可工作地连接至第一输入轴IS1。因此，发动机ENG的扭矩通过第一离合器CL1、第一输入轴IS1、3/7速度齿轮D3/7、第二副轴齿轮CG2、副轴CS、行星架PC、第三离合器CL3、输出轴OS和输出齿轮OG而传递至最终减速齿轮。因此，车辆可以在第三前进速度挡位行驶。
另外，在完成换挡至第三前进速度挡位之后，4/8速度齿轮D4/8可以通过第二同步装置SL2的套筒SLE2而可工作地连接至第三输入轴IS3，以顺序地换挡至第四前进速度挡位。
[第四前进速度挡位]
如果在第三前进速度挡位车辆速度增加，并且需要换挡至第四前进速度挡位，则第一离合器CL1释放，并且第二离合器CL2操作。
在此情况下，4/8速度齿轮D4/8通过第二同步装置SL2的套筒SLE2而可工作地连接至第三输入轴IS3。因此，发动机ENG的扭矩通过第二离合器CL2、第二输入轴IS2、第一输入齿轮G1、空转输入齿轮IDIG、空转轴IDS、空转输出齿轮IDOG、第二输入齿轮G2、第三输入轴IS3、4/8速度齿轮D4/8、第二副轴齿轮CG2、副轴CS、行星架PC、第三离合器CL3、输出轴OS和输出齿轮OG而被传递至最终减速齿轮。因此，车辆可以在第四前进速度挡位行驶。
另外，在完成换挡至第四前进速度挡位之后，1/5速度齿轮D1/5可以通过第一同步装置SL1的套筒SLE1而可工作地连接至第一输入轴IS1，以顺序地换挡至第五前进速度挡位。
[第五前进速度挡位]
如果在第四前进速度挡位车辆速度增加，并且需要换挡至第五前进速度挡位，则第二离合器CL2和第三离合器CL3释放，并且第一离合器CL1和第一制动器BK1操作。
在此情况下，1/5速度齿轮D1/5通过第一同步装置SL1的套筒SLE1而可工作地连接至第一输入轴IS1。因此，发动机ENG的扭矩通过第一离合器CL1、第一输入轴IS1、1/5速度齿轮D1/5、第一副轴齿轮CG1、副轴CS、行星架PC、太阳轮S、输出轴OS和输出齿轮OG而传递至最终减速齿轮。因此，车辆在第五前进速度挡位行驶。
即，在第一前进速度挡位，第二换挡模块T2的第三离合器CL3操作，并且行星齿轮组PG变为直接接合状态。因此，行星齿轮组PG不改变旋转速度。
相反地，由于内齿圈R通过第一制动器BK1的操作而作为固定元件工作，并且行星架PC在第五前进速度挡位作为输入元件，所以旋转速度通过太阳轮S而增加。因此，实现了第五前进速度挡位。
另外，在完成换挡至第五前进速度挡位之后，2/6速度齿轮D2/6可以通过第二同步装置SL2的套筒SLE2而可工作地连接至第三输入轴IS3，以顺序地换挡至第六前进速度挡位。
[第六前进速度挡位]
如果在第五前进速度挡位车辆速度增加，并且需要换挡至第六前进速度挡位，则第一离合器CL1释放，并且第二离合器CL2操作。
在此情况下，2/6速度齿轮D2/6通过第二同步装置SL2的套筒SLE2而可工作地连接至第三输入轴IS3。因此，发动机ENG的扭矩通过第二离合器CL2、第二输入轴IS2、第一输入齿轮G1、空转输入齿轮IDIG、空转轴IDS、空转输出齿轮IDOG、第二输入齿轮G2、第三输入轴IS3、2/6速度齿轮D2/6、第一副轴齿轮CG1、副轴CS、行星架PC、太阳轮S、输出轴OS和输出齿轮OG而被传递至最终减速齿轮。因此，车辆可以在第六前进速度挡位行驶。
即，在第二前进速度挡位，第二换挡模块T2的第三离合器CL3操作，并且行星齿轮组PG变为直接接合状态。因此，行星齿轮组PG不改变旋转速度。
相反地，由于内齿圈R通过第一制动器BK1的操作而作为固定元件工作，并且行星架PC在第六前进速度挡位作为输入元件工作，所以旋转速度通过太阳轮S而增加。因此，实现了第六前进速度挡位。
另外，在完成换挡至第六前进速度挡位之后，3/7速度齿轮D3/7可以通过第一同步装置SL1的套筒SLE1而可工作地连接至第一输入轴IS1，以顺序地换挡至第七前进速度挡位。
[第七前进速度挡位]
如果在第六前进速度挡位车辆速度增加，并且需要换挡至第七前进速度挡位，则第二离合器CL2释放，并且第一离合器CL1操作。
在此情况下，3/7速度齿轮D3/7通过第一同步装置SL1的套筒SLE1而可工作地连接至第一输入轴IS1。因此，发动机ENG的扭矩通过第一离合器CL1、第一输入轴IS1、3/7速度齿轮D3/7、第二副轴齿轮CG2、副轴CS、行星架PC、太阳轮S、输出轴OS和输出齿轮OG而被传递至最终减速齿轮。因此，车辆可以在第七前进速度挡位行驶。
即，在第三前进速度挡位，第二换挡模块T2的第三离合器CL3操作，并且行星齿轮组PG变为直接接合状态。因此，行星齿轮组PG不改变旋转速度。
相反地，由于内齿圈R通过第一制动器BK1的操作而作为固定元件工作，并且行星架PC在第七前进速度挡位作为输入元件工作，所以旋转速度通过太阳轮S而增加。因此，实现了第七前进速度挡位。
另外，在完成换挡至第七前进速度挡位之后，4/8速度齿轮D4/8可以通过第二同步装置SL2的套筒SLE2而可工作地连接至第三输入轴IS3，以顺序地换挡至第八前进速度挡位。
[第八前进速度挡位]
如果在第七前进速度挡位车辆速度增加，并且需要换挡至第八前进速度挡位，则第一离合器CL1释放，并且第二离合器CL2操作。
在此情况下，4/8速度齿轮D4/8通过第二同步装置SL2的套筒SLE2而可工作地连接至第三输入轴IS3。因此，发动机ENG的扭矩通过第二离合器CL2、第二输入轴IS2、第一输入齿轮G1、空转输入齿轮IDIG、空转轴IDS、空转输出齿轮IDOG、第二输入齿轮G2、第三输入轴IS3、4/8速度齿轮D4/8、第二副轴齿轮CG2、副轴CS、行星架PC、太阳轮S、输出轴OS和输出齿轮OG而被传递至最终减速齿轮。因此，车辆可以在第八前进速度挡位行驶。
即，在第四前进速度挡位，第二换挡模块T2的第三离合器CL3操作，并且行星齿轮组PG变为直接接合状态。因此，行星齿轮组PG不改变旋转速度。
相反地，由于内齿圈R通过第一制动器BK1的操作而作为固定元件工作，并且行星架PC在第八前进速度挡位作为输入元件工作，所以旋转速度通过太阳轮S而增加。因此，可以实现第八前进速度挡位。
示例了在速度挡位顺序地变高的情况下的换挡过程，当速度挡位顺序地降低时，可以采用相反的顺序来执行换挡过程。
如果在换挡过程期间电动机/发电机MG的扭矩用作发动机ENG的辅助扭矩，则可以实现混合动力电动车辆(HEV)模式。因此，各个实施方案在HEV模式下可以实现八个前进速度挡位。
另外，当车辆通过发动机ENG的扭矩而行驶时，电动机/发电机MG的转子RT总是旋转的。在此情况下，电动机/发电机MG作为发电机运行，产生电能，并且为电池充电。
另外，1/5速度齿轮D1/5可以通过第一同步装置SL1的套筒SLE1而可工作地连接至第一输入轴IS1，并且第一离合器可以在怠速状态下操作。在此情况下，由于电动机/发电机MG的转子RT通过发动机ENG的扭矩而旋转，所以电动机/发电机MG作为发电机运行，产生电能，并且为电池充电。
根据本发明的各个实施方案的用于车辆的动力传输装置可以实现八个前进速度挡位，并且也可以在HEV模式下使用发动机ENG和电动机/发电机MG的扭矩来实现八个前进速度挡位。因此，可以改进燃料经济性和加速性能。
由于通过使用两个同步装置SL1和SL2以及一个行星齿轮组PG而实现了八个前进速度挡位，所以动力传输装置的布局可以是简单的，燃料经济性可以大幅提高，并且可以通过减轻重量而缩减制造成本。
另外，可以仅使用电动机/发电机MG来实现EV模式的平稳起动。由于可以在EV模式实现两个前进速度挡位和两个倒车速度挡位，所以可以增强燃料经济性。
由于当车辆行驶时，电动机/发电机MG的转子RT通过发动机ENG的扭矩而总是旋转，所以电动机/发电机MG可以作为发电机运行，可以产生电能，并且可以为电池充电。
图3为根据本发明的各个实施方案的动力传输装置的示意图。
参考图3，包括在第二换挡模块T2中的行星齿轮组PG在一些实施方案中设置于副轴CS的后侧，但是在另一些实施方案中设置于副轴CS的前侧部分。
如果根据各个实施方案，包括在第二换挡模块T2中的行星齿轮组PG设置于副轴CS的前侧部分，则副轴CS不需要为中空轴，副轴CS直接连接至太阳轮S，并且第三离合器CL3插置在太阳轮S和行星架PC之间，并且选择性地连接太阳轮S和行星架PC。
在此情况下，如果第三离合器CL3操作，则扭矩输出而旋转速度不变。相反地，如果第一制动器BK1操作，则扭矩输出，并且旋转速度降低。
图4为根据本发明的各个实施方案的动力传输装置的操作图。
参考图4，相比于上述的实施方案，在根据图3的实施方案的动力传输装置中，第一制动器BK1在第一、第二、第三和第四前进速度挡位操作，第三离合器CL3在第五、第六、第七和第八前进速度挡位操作。但是，由于图3的各个实施方案的换挡过程与上述实施方案的换挡过程类似，所以将省略详细的描述。
根据本发明的各个实施方案的用于车辆的动力传输装置可以实现八个前进速度挡位，并且还可以在HEV模式下使用发动机ENG和电动机/发电机MG的扭矩来实现八个前进速度挡位。因此，可以改进燃料经济性和加速性能。
由于使用两个同步装置和一个行星齿轮组来实现八个前进速度挡位，所以动力传输装置的布局可以是简单的，燃料经济性可以大幅提高，并且可以通过减轻重量而缩减制造成本。
另外，可以仅使用电动机/发电机MG来实现EV模式的平稳起动。由于在EV模式下可以实现两个前进速度挡位和两个倒车速度挡位，所以可以增强燃料经济性。
由于当车辆行驶时，电动机/发电机的转子通过发动机的扭矩而总是旋转，所以电动机/发电机可以作为发电机运行，可以产生电能，并且可以为电池充电。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (20)

1.一种用于车辆的动力传输装置，包括：
第一换挡模块，其配置为将从发动机输入的扭矩改变为四个速度挡位，并且输出所述四个速度挡位；
电动机/发电机，其直接连接至所述第一换挡模块的输出侧；
第二换挡模块，其配置为通过使用行星齿轮组而将从所述第一换挡模块输入的四个速度挡位改变为八个速度挡位，并且输出八个速度挡位；以及
输出装置，其通过输出轴而连接至所述第二换挡模块的输出侧。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述第一换挡模块包括：
第一输入轴，其通过第一离合器而选择性地连接至所述发动机的输出侧；
第二输入轴，其为中空轴，围绕所述第一输入轴，通过第二离合器而选择性地连接至所述发动机的输出侧，并且设置有第一输入齿轮，所述第一输入齿轮固定地设置于所述第二输入轴；
第三输入轴，其设置为平行于所述第一输入轴和所述第二输入轴，并且远离所述第一输入轴和所述第二输入轴，并且所述第三输入轴设置有第二输入齿轮，所述第二输入齿轮固定地设置于所述第三输入轴；
空转齿轮装置，其与在所述第二输入轴上的所述第一输入齿轮啮合，并且与在所述第三输入轴上的所述第二输入齿轮啮合，以将所述第二输入轴的扭矩传递至所述第三输入轴，而旋转方向不变；
一对奇数速度齿轮，其能够旋转地设置于所述第一输入轴，并且选择性地通过第一同步装置而能够工作地连接至所述第一输入轴；
一对偶数速度齿轮，其能够旋转地设置于所述第三输入轴，并且选择性地通过第二同步装置而能够工作地连接至所述第三输入轴；以及
中间装置，其包括副轴，所述副轴设置于与输出轴相同的轴线，所述中间装置通过与所述一对奇数速度齿轮和所述一对偶数速度齿轮啮合的多个副轴齿轮来改变发动机的扭矩，并且将改变的扭矩输出至第二换挡模块。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述空转齿轮装置包括：
空转轴，其设置为与所述第二输入轴和所述第三输入轴平行；
空转输入齿轮，其固定地设置于所述空转轴的第一侧部分，并且与所述第二输入轴上的所述第一输入齿轮啮合；以及
空转输出齿轮，其固定地设置于所述空转轴的第二侧部分，并且与所述第三输入轴上的所述第二输入齿轮啮合。
4.根据权利要求2所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述一对奇数速度齿轮包括：
1/5速度齿轮，其用于实现第一前进速度挡位或第五前进速度挡位；以及
3/7速度齿轮，其用于实现第三前进速度挡位或第七前进速度挡位，
其中，所述1/5速度齿轮或所述3/7速度齿轮通过所述第一同步装置而能够工作地连接至所述第一输入轴。
5.根据权利要求2所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述一对偶数速度齿轮包括：
2/6速度齿轮，其用于实现第二前进速度挡位或第六前进速度挡位；以及
4/8速度齿轮，其用于实现第四前进速度挡位或第八前进速度挡位，
其中，所述2/6速度齿轮或所述4/8速度齿轮通过所述第二同步装置而能够工作地连接至所述第三输入轴。
6.根据权利要求2所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述中间装置包括：
副轴，其为中空轴，并且围绕所述输出装置的所述输出轴；
第一副轴齿轮，其与所述一对奇数速度齿轮的一个和所述一对偶数速度齿轮的一个啮合；以及
第二副轴齿轮，其与所述一对奇数速度齿轮的另一个和所述一对偶数速度齿轮的另一个啮合，
其中，中间装置配置为将所述第一换挡模块的扭矩传递至所述第二换挡模块。
7.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述电动机/发电机包括：
转子，其直接连接至所述第一换挡模块的输出侧，并且为能够旋转的；以及
定子，其在转子的径向外部处固定至变速器壳体。
8.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述第二换挡模块配置为将从所述第一换挡模块输入的扭矩输出至所述输出装置，而旋转速度不变，或者旋转速度通过所述行星齿轮组的运行而增加。
9.根据权利要求2所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述第二换挡模块包括：
行星齿轮组，其包括三个旋转元件；
第三离合器，其选择性地将所述行星齿轮组中直接连接至所述第一换挡模块的副轴的第一旋转元件与所述行星齿轮组中直接连接至所述输出轴的第二旋转元件连接；以及
第一制动器，其将所述行星齿轮组中直接连接至所述输出轴的第三旋转元件与变速器壳体连接。
10.根据权利要求2所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括太阳轮、行星架以及内齿圈，所述太阳轮直接连接至所述输出装置的输出轴，所述行星架直接连接至所述第一换挡模块的副轴并且通过第三离合器而选择性地连接至所述太阳轮，所述内齿圈通过第一制动器而选择性地连接至变速器壳体。
11.根据权利要求2所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述中间装置包括：
副轴，其设置于所述输出装置的输出轴的后部，并且在与所述输出装置的输出轴相同的轴线上；
第一副轴齿轮，其与所述一对奇数速度齿轮的一个和所述一对偶数速度齿轮的一个啮合；以及
第二副轴齿轮，其与所述一对奇数速度齿轮的另一个和所述一对偶数速度齿轮的另一个啮合，
其中，所述中间装置配置为将所述第一换挡模块的扭矩传递至所述第二换挡模块。
12.根据权利要求1所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述第二换挡模块配置为将从所述第一换挡模块输入的扭矩输出至所述输出装置，旋转速度不改变，或旋转速度通过所述行星齿轮组的运行而降低。
13.根据权利要求2所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述第二换挡模块包括：
行星齿轮组，其设置于所述第一换挡模块的副轴的前端部分，并且包括三个旋转元件；
第三离合器，其选择性地将所述行星齿轮组中直接连接至所述第一换挡模块的副轴的第一旋转元件与所述行星齿轮组中直接连接至所述输出轴的第二旋转元件连接；以及
第一制动器，其选择性地将所述行星齿轮组的第三旋转元件与变速器壳体连接。
14.根据权利要求12所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括太阳轮、行星架以及内齿圈，所述太阳轮直接连接至所述第一换挡模块的副轴，所述行星架直接连接至所述输出装置的输出轴并且通过第三离合器而选择性地连接至所述太阳轮，所述内齿圈通过第一制动器而选择性地连接至变速器壳体。
15.一种用于车辆的动力传输装置，其包括：
第一换挡模块，所述第一换挡模块包括第一输入轴，其通过第一离合器而选择性地连接至发动机的输出侧；第二输入轴，其为中空轴，围绕所述第一输入轴，通过第二离合器而选择性地连接至所述发动机的输出侧，并且设置有固定地设置于所述第二输入轴上的第一输入齿轮；第三输入轴，其设置为平行于所述第一输入轴和所述第二输入轴，并且远离所述第一输入轴和所述第二输入轴，并且设置有固定地设置于所述第三输入轴上的第二输入齿轮；空转齿轮装置，其与在所述第二输入轴上的所述第一输入齿轮和在所述第三输入轴上的所述第二输入齿轮啮合，以将所述第二输入轴的扭矩传递至所述第三输入轴；一对奇数速度齿轮，其能够旋转地设置于所述第一输入轴，并且选择性地通过第一同步装置而能够工作地连接至所述第一输入轴；一对偶数速度齿轮，其能够旋转地设置于所述第三输入轴，并且选择性地通过第二同步装置而能够工作地连接至所述第三输入轴；以及中间装置，其包括副轴，所述副轴设置为与所述第二输入轴和所述第三输入轴平行，通过与所述一对奇数速度齿轮和一对偶数速度齿轮啮合的多个副轴齿轮而改变所述发动机的扭矩，并且将改变的扭矩输出；
电动机/发电机，其在所述副轴的后部直接连接至所述副轴；
第二换挡模块，其包括行星齿轮组、第三离合器和第一制动器，所述行星齿轮组包括三个旋转元件，所述第三离合器选择性地将所述行星齿轮组中直接连接至所述第一换挡模块的副轴的第一旋转元件与作为输出元件工作的第二旋转元件连接，所述第一制动器选择性地将作为输出元件工作的第三旋转元件与变速器壳体连接；以及
输出装置，其通过输出轴而连接至所述行星齿轮组的输出元件。
16.根据权利要求15所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述空转齿轮装置包括：
空转轴，其设置为与所述第二输入轴和所述第三输入轴平行；
空转输入齿轮，其固定地设置于所述空转轴的第一侧部分，并且与所述第二输入轴上的所述第一输入齿轮啮合；以及
空转输出齿轮，其固定地设置于所述空转轴的第二侧部分，并且与所述第三输入轴上的所述第二输入齿轮啮合。
17.根据权利要求15所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述中间装置包括：
副轴，其为中空轴，并且围绕所述输出装置的所述输出轴；
第一副轴齿轮，其与所述一对奇数速度齿轮的一个和所述一对偶数速度齿轮的一个啮合；以及
第二副轴齿轮，其与所述一对奇数速度齿轮的另一个和所述一对偶数速度齿轮的另一个啮合，
其中，所述中间装置配置为将所述第一换挡模块的扭矩传递至所述第二换挡模块。
18.根据权利要求15所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括太阳轮、行星架以及内齿圈，所述太阳轮直接连接至所述输出装置的输出轴，所述行星架直接连接至所述第一换挡模块的副轴并且通过第三离合器而选择性地连接至所述太阳轮，所述内齿圈通过第一制动器而选择性地连接至变速器壳体。
19.根据权利要求15所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述中间装置包括：
副轴，其设置于所述输出装置的输出轴的后部，并且在与所述输出装置的输出轴相同的轴线上；
第一副轴齿轮，其与所述一对奇数速度齿轮的一个和所述一对偶数速度齿轮的一个啮合；以及
第二副轴齿轮，其与所述一对奇数速度齿轮的另一个和所述一对偶数速度齿轮的另一个啮合，
其中，所述中间装置配置为将所述第一换挡模块的扭矩传递至所述第二换挡模块。
20.根据权利要求15所述的用于车辆的动力传输装置，其中，所述行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括太阳轮、行星架以及内齿圈，所述太阳轮直接连接至所述第一换挡模块的副轴，所述行星架直接连接至所述输出装置的输出轴并且通过第三离合器而选择性地连接至所述太阳轮，所述内齿圈通过第一制动器而选择性地连接至变速器壳体。
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