CN106696673A - 一种混合动力车辆变速结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种混合动力车辆变速结构，发动机的输入轴与输入轴的输入端之间连接有离合器，输入轴上从前往后依次装有双联齿轮、单边同步器、三挡输入齿轮和四挡输入齿轮；输入轴两侧分别设有第一输出轴和第二输出轴,其中第一输出轴上从前往后依次安装有二挡输出齿轮、第一双边同步器和四挡输出齿轮；电动机的输出轴上固套有电机输出齿轮，该电机输出齿轮与一挡输出齿轮啮合。本发明是一种基于传统AMT的H‑AMT，本H‑AMT在传统AMT基础上，增加了电机、单边同步器和双边同步器，这一看似简单的结构改动却并不简单，它导致挡位组合和换挡路线及换挡逻辑与传统AMT完全不同。

Description

一种混合动力车辆变速结构
技术领域
本发明属于混合动力车辆领域，尤其涉及一种混合动力车辆变速结构。
背景技术
随着技术及社会的发展，混合动力车辆运用越来越广泛，它主要通过发动机和电动机来驱动车辆行驶。现有常见的混合动力车辆变速结构主要有两种：一种是丰田公司生产的混合动力变速结构，该变速结构基于行星齿轮机构+CVT(即无级变速方式)结构形式，这种结构由于变速采用无级变速而导致耐用性一般，且对零部件的技术要求高，这样又导致制造成本。另一种是比亚迪公司生产的双离合变速结构，搭载在比亚迪秦上，这种变速结构的发动机和电动机都通过双离合变速器变速器相连，这种结构形式的可靠性较低、成本高。还有一种混合动力变速器装置，搭载在比亚迪F3DM上,采用发动机、双电机和变速器结构，其中一个电机与发动机串联，其作用是启动电机和发电机作用，另一个电机是驱动和发电机作用，这种变速结构采用双电机，成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种集成度高、可靠性好、成本低的混合动力车辆变速结构。
本发明的技术方案如下：一种混合动力车辆变速结构，其特征在于：包括发动机(1)和电动机(16)，其中发动机(1)的输入轴与输入轴(3)的输入端之间连接有离合器(2)，从而通过离合器(2)有选择地与输入轴(3)结合或脱离；所述输入轴(3)上从前往后依次装有双联齿轮(4)、单边同步器(5)、三挡输入齿轮(6)和四挡输入齿轮(7)，其中：所述双联齿轮(4)空套在输入轴(3)上，并由前侧的小齿轮(4a)和后侧的大齿轮(4b)构成，单边同步器(5)可在对应的换挡操纵机构操纵下有选择地与大齿轮(4b)结合或脱离；所述三挡输入齿轮(6)和四挡输入齿轮(7)固套在输入轴(3)上，该三挡输入齿轮(6)直径小于四挡输入齿轮(7)直径，且三挡输入齿轮(6)直径大于大齿轮(4b)直径；
所述输入轴(3)两侧分别设有第一输出轴(8)和第二输出轴(9),这三根轴相互平行，其中第一输出轴(8)上从前往后依次安装有二挡输出齿轮(10)、第一双边同步器(11)和四挡输出齿轮(12)，且二挡输出齿轮(10)直径大于四挡输出齿轮(12)；所述二挡输出齿轮(10)与大齿轮(4b)啮合，并组成第二齿轮组(T2)，且四挡输出齿轮(12)与所述四挡输入齿轮(7)啮合，并组成第四齿轮组(T4)；所述第一双边同步器(11)可以在对应的换挡操纵机构操纵下，有选择地与二挡输出齿轮(10)或四挡输出齿轮(12)结合，当第一双边同步器(11)与二挡输出齿轮(10)结合时，对应二挡位(S2)，当第一双边同步器(11)与四挡输出齿轮(12)结合时，对应四挡位(S4)；
所述第二输出轴(9)上从前往后依次装有一挡输出齿轮(13)、第二双边同步器(14)和三挡输出齿轮(15)，其中一挡输出齿轮(13)和三挡输出齿轮(15)空套在第二输出轴(9)上；所述一挡输出齿轮(13)直径大于三挡输出齿轮(15)，该一挡输出齿轮与所述小齿轮(4a)啮合，并组成第一齿轮组(T1)，且三挡输出齿轮(15)与所述三挡输入齿轮(6)啮合，并组成第三齿轮组(T3)；所述第二双边同步器(14)可以在对应的换挡操纵机构操纵下，有选择地与一挡输出齿轮(13)或三挡输出齿轮(15)结合，当第二双边同步器(14)与一挡输出齿轮(13)结合时对应一挡位(S1)，当第二双边同步器(14)与三挡输出齿轮(15)结合时对应三挡位(S3)；
所述电动机(16)的输出轴上固套有电机输出齿轮(17)，该电机输出齿轮与所述一挡输出齿轮(13)啮合。
本发明是一种基于传统AMT(即手动挡变速箱)的H-AMT(即混合动力变速结构)，本H-AMT在传统AMT基础上，增加了电机、单边同步器和双边同步器，这一看似简单的结构改动却并不简单，它导致挡位组合和换挡路线及换挡逻辑与传统AMT完全不同，具体为：本案具有两种纯电动模式，六种混合动力模式，相邻两种混合动力模式之间可以顺序换挡，不相邻的混合动力模式之间也可以跳挡，且纯电动模式与纯电动模式之间还可以切换。并且，本案具有两根输出轴，从而具有两个不同的动力输出端，且两根输出轴上的挡位各不相同。由于AMT采用挡位变速，这种结构的可靠性高，所以直接导致本案的可靠性也相当高。与丰田的行星齿轮机构+CVT结构形式相比，本方案最大的优点是可靠性高，零部件技术要求相对较低，从而降低了制造成本。与比亚迪生产的双离合变速结构相比，本案中的变速结构，结构简单，可靠性高，成本相对较低。因此，本案是一种与现有技术完全不同的混合动力车辆变速结构，它采用有级变速，并具有集成度高、部件少、可靠性好、成本低等优点，也与传统AMT有明显的实质性区别。
为了便于布置结构，并输出第一输出轴的动力，所述第一输出轴(8)前端为动力输出端，并在该动力输出端固设有第一动力输出接口(18)，该第一动力输出接口(18)位于所述二挡输出齿轮(10)前方。
为了便于布置结构，并输出第二输出轴的动力，所述第二输出轴(9)前端为动力输出端，并在该动力输出端固设有第二动力输出接口(19)，该第二动力输出接口(19)位于所述一挡输出齿轮(13)前方。
有益效果：本发明是一种基于传统AMT(即手动挡变速箱)的H-AMT(即混合动力变速结构)，本H-AMT在传统AMT基础上，增加了电机、单边同步器和双边同步器，这一看似简单的结构改动却并不简单，它导致挡位组合和换挡路线及换挡逻辑与传统AMT完全不同，具体为：本案具有两种纯电动模式，六种混合动力模式，相邻两种混合动力模式之间可以顺序换挡，不相邻的混合动力模式之间也可以跳挡，且纯电动模式与纯电动模式之间还可以切换。并且，本案具有两根输出轴，从而具有两个不同的动力输出端，且两根输出轴上的挡位各不相同。由于AMT采用挡位变速，这种结构的可靠性高，所以直接导致本案的可靠性也相当高。与传统AMT换挡时会动力中断导致产生顿挫感不同，本变速结构的混合模式顺序换挡时可以实现带动力换挡，不会造成动力中断，也就不会产生顿挫感，这是本方案与传统AMT的又一重大区别。与丰田的行星齿轮机构+CVT结构形式相比，本方案最大的优点是可靠性高，零部件技术要求相对较低，从而降低了制造成本。与比亚迪生产的双离合变速结构相比，本案中的变速结构，结构简单，可靠性高，成本相对较低。因此，本案是一种与现有技术完全不同的混合动力车辆变速结构，它采用有级变速，并具有集成度高、部件少、可靠性好、成本低等优点，也与传统AMT有明显的实质性区别。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为本发明E1模式下的挡位图。
图3为本发明E2模式下的挡位图。
图4为本发明H1-P2模式下的挡位图。
图5为本发明H2-P2模式下的挡位图。
图6为本发明H3-P3模式下的挡位图。
图7为本发明H3-P2模式下的挡位图。
图8为本发明H4-P2模式下的挡位图。
图9为本发明H4-P3模式下的挡位图。
图10为本发明的换挡路线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种混合动力车辆变速结构，主要包括外购的发动机1和电动机16，这两个件至少有一个为动力源。其中，发动机1的输出轴与输入轴3的输入端之间连接有离合器2，从而通过离合器2有选择地与输入轴3结合或脱离。输入轴3上从前往后依次装有双联齿轮4、单边同步器5、三挡输入齿轮6和四挡输入齿轮7，其中：双联齿轮4空套在输入轴3上，并由前侧的小齿轮4a和后侧的大齿轮4b构成，单边同步器5可在对应的换挡操纵机构操纵下有选择地与大齿轮4b结合或脱离。与单边同步器5配合的换挡操纵机构可以采用现有成熟结构，也可以另外设计。当单边同步器5与大齿轮4b结合结合时，对应挡位S0。三挡输入齿轮6和四挡输入齿轮7固套在输入轴3上，且三挡输入齿轮6直径小于四挡输入齿轮7直径。
输入轴3两侧分别设有第一输出轴8和第二输出轴9，输入轴3、第一输出轴8和第二输出轴9相互平行。其中，第一输出轴8上从前往后依次安装有二挡输出齿轮10、第一双边同步器11和四挡输出齿轮12，且二挡输出齿轮10直径大于四挡输出齿轮12。二挡输出齿轮10与大齿轮4b啮合，并组成第二齿轮组T2，且四挡输出齿轮12与四挡输入齿轮7啮合，并组成第四齿轮组T4。第一双边同步器11可以在对应的换挡操纵机构操纵下，有选择地与二挡输出齿轮10或四挡输出齿轮12结合。与第一双边同步器11配合的换挡操纵机构可以采用现有成熟结构，也可以另外设计。当第一双边同步器11与二挡输出齿轮10结合时，对应二挡位S2，当第一双边同步器11与四挡输出齿轮12结合时，对应四挡位S4。
如图1所示，第二输出轴9上从前往后依次装有一挡输出齿轮13、第二双边同步器14和三挡输出齿轮15，其中一挡输出齿轮13和三挡输出齿轮15空套在第二输出轴9上，该一挡输出齿轮13与小齿轮4a啮合，并组成第一齿轮组T1，且三挡输出齿轮15与三挡输入齿轮6啮合，并组成第三齿轮组T3。第二双边同步器14可以在对应的换挡操纵机构操纵下，有选择地与一挡输出齿轮13或三挡输出齿轮15结合。与第二双边同步器14配合的换挡操纵机构可以采用现有成熟结构，也可以另外设计。当第二双边同步器14与一挡输出齿轮13结合时对应一挡位S1，当第二双边同步器14与三挡输出齿轮15结合时对应三挡位S3。电动机16的输出轴上固套有电机输出齿轮17，该电机输出齿轮与一挡输出齿轮13啮合。第一输出轴8前端为动力输出端，并在该动力输出端固设有第一动力输出接口18，该第一动力输出接口18位于二挡输出齿轮10前方。第二输出轴9前端为动力输出端，并在该动力输出端固设有第二动力输出接口19，该第二动力输出接口19位于一挡输出齿轮13前方。在本案中，第一动力输出接口18和第二动力输出接口19采用齿轮。
需要特别指出和说明的是，变速箱的结构和挡位都非常重要，即使结构类似，但挡位不同就会导致换挡路线和换挡逻辑完全不同，因此也就导致产品完全不同。在本案中，第一输出轴8和第二输出轴9上的挡位就很有特点，换挡操纵机构操纵第一双边同步器11向前移动，并与二挡输出齿轮10结合时，对应二挡位S2；换挡操纵机构操纵第一双边同步器11向后移动，并与四挡输出齿轮12结合时，对应四挡位S4。换挡操纵机构操纵第二双边同步器14向前移动，并与一挡输出齿轮13结合时，对应一挡位S1；换挡操纵机构操纵第二双边同步器14向前移动，并与三挡输出齿轮15结合时，对应三挡位S3。
图2所示的为纯电动模式E1状态(此状态下传递动力的部件用粗实线表示，未传递动力的部件用细实线表示)，此状态对应本发明的纯电驱动模式一。此种状态下离合器2断开，第二双边同步器14挂在一挡位S1位置，发动机1的动力不输出到输入轴3，电动机16通过电机输出齿轮17、一挡输出齿轮13、第二双边同步器14、第二输出轴9和第二动力输出接口19输出动力。此模式下，蓄电池放电。
图3所示的为纯电动模式E2状态(此状态下传递动力的部件用粗实线表示，未传递动力的部件用细实线表示)，此状态对应本发明的纯电驱动模式二。此种状态下离合器2断开，第一双边同步器11挂在二挡位S2位置，发动机1的动力不输出到输入轴3，电动机16通过电机输出齿轮17、一挡输出齿轮13、双联齿轮4的小齿轮4a、双联齿轮4的大齿轮4b、二挡输出齿轮10、第一双边同步器11、第一输出轴8和第一动力输出接口18输出动力。此模式下，蓄电池放电。
图4所示为本发明H1-P2模式(此状态下传递动力的部件用粗实线表示，未传递动力的部件用细实线表示)，该模式为混合驱动模式一。此种状态下离合器2结合，单边同步器5挂入S0位置，第二双边同步器14挂在一挡位S1位置，电动机16既作为动力源输出右作为启动电机。电动机16作为启动电机时，通过电机输出齿轮17、一挡输出齿轮13、双联齿轮4的小齿轮4a、单边同步器5、输入轴3和离合器2，将动力传递给发动机，启动发动机，使发动机开始工作，然后发动机1和电动机16都作为动力源，输出动力，发动机和电动机各自动力传递路线如下：发动机1通过离合器2、输入轴3、单边同步器5、双联齿轮4的小齿轮4a、一挡输出齿轮13、第二双边同步器14和第二输出轴9输出动力；电动机16通过电机输出齿轮17、一挡输出齿轮13、第二双边同步器14、第二输出轴9和第二动力输出接口19输出动力。此模式下，蓄电池放电。
图5为本发明H2-P2模式(此状态下传递动力的部件用粗实线表示，未传递动力的部件用细实线表示)，该模式为混合驱动模式二。此种状态下离合器2结合，单边同步器5挂入S0位置，第一双边同步器11挂在二挡位S2位置，发动机和电动机都是动力输出源，发动机1通过离合器2、输入轴3、单边同步器5、双联齿轮4的大齿轮4b、二挡输出齿轮10、第一双边同步器11和第一输出轴8输出动力；电动机16通过电机输出齿轮17、一挡输出齿轮13、双联齿轮4的小齿轮4a、双联齿轮4的大齿轮4b、二挡输出齿轮10、第一双边同步器11、第一输出轴8和第一动力输出接口18输出动力。此模式下，蓄电池放电。
图6为本发明H3-P3模式(此状态下传递动力的部件用粗实线表示，未传递动力的部件用细实线表示)，该模式为混合驱动模式三。此种状态下离合器2结合，第一双边同步器11挂入S2位置，第二双边同步器14挂入S3位置，发动机是动力源，电动机既是动力源又是发电机。发动机1通过离合器2、输入轴3、三挡输入齿轮6、三挡输出齿轮15、第二双边同步器14、第二输出轴9和第二动力输出接口19输出动力。当电动机16作为动力源时，通过电机输出齿轮17、一挡输出齿轮13、双联齿轮4的小齿轮4a、双联齿轮4的大齿轮4b、二挡输出齿轮10、第一双边同步器11和第一输出轴8输出动力；作为发电机时，发动机1通过离合器2、输入轴3、三挡输入齿轮6、三挡输出齿轮15、第二双边同步器14和第二输出轴9、第二动力输出接口19、主减速大齿轮、第一动力输出接口18、第一输出轴8、第一双边同步器11、二挡输出齿轮10、双联齿轮4的大齿轮4b、双联齿轮4的小齿轮4a、一挡输出齿轮13、电机输出齿轮17，将动力传递给电动机16，电动机16发电，从而给蓄电池充电。此模式下，蓄电池可以充电也可以放电。
图7为本发明H3-P2模式(此状态下传递动力的部件用粗实线表示，未传递动力的部件用细实线表示)，该模式为混合驱动模式四。此种状态下离合器2结合，单边同步器5挂入S0位置，第二双边同步器14挂入S3位置，发动机是动力源，电动机既是动力源又是发电机。发动机1通过离合器2、输入轴3、三挡输入齿轮6、三挡输出齿轮15、第二双边同步器14、第二输出轴9和第二动力输出接口19输出动力。当电动机16作为动力源时，通过电机输出齿轮17、一挡输出齿轮13、双联齿轮4的大齿轮4b、单边同步器5、输入轴3、三挡输入齿轮6、三挡输出齿轮15、第二双边同步器14、第二输出轴9和第二动力输出接口19输出动力；作为发电机时，发动机1通过离合器2、输入轴3、单边同步器5、双联齿轮4的小齿轮4a、一挡输出齿轮13、电机输出齿轮17，将动力传递给电动机16，电动机16发电，从而给蓄电池充电。此模式下，蓄电池可以充电也可以放电。
图8为本发明H4-P2模式(此状态下传递动力的部件用粗实线表示，未传递动力的部件用细实线表示)，该模式为混合驱动模式五。此种状态下离合器2结合，单边同步器5挂入S0位置，第一双边同步器11挂入S4位置，发动机是动力源，电动机作为发电机。发动机1通过离合器2、输入轴3、四挡输入齿轮7、四挡输出齿轮12、第一双边同步器11、第一输出轴8和第一动力输出接口18输出动力。发动机1通过离合器2、输入轴3、单边同步器5、双联齿轮4的小齿轮4a、一挡输出齿轮13、电机输出齿轮17，将动力传递给电动机16，电动机16发电，从而给蓄电池充电。此模式下，蓄电池充电。
图9为本发明H4-P3模式(此状态下传递动力的部件用粗实线表示，未传递动力的部件用细实线表示)，该模式为混合驱动模式六。此种状态下离合器2结合，第一双边同步器11挂入S4位置，第二双边同步器14挂入S1位置，发动机是动力源，电动机作为发电机。发动机1通过离合器2、输入轴3、四挡输入齿轮7、四挡输出齿轮12、第一双边同步器11、第一输出轴8和第一动力输出接口18输出动力。发动机1通过离合器2、输入轴3、四挡输入齿轮7、四挡输出齿轮12、第一双边同步器11、第一输出轴8、第一动力输出接口18、主减速大齿轮、第二动力输出接口19、第二双边同步器14、一挡输出齿轮13、电机输出齿轮17，将动力传递给电动机16，电动机16发电，从而给蓄电池充电。此模式下，蓄电池充电。
如图10所示，纯电动的E1状态切换到E2状态，换挡过程中动力中断(用细实线表示)，混合动力的H1-P2、H2-P3、H3-P2和H4-P3四种状态之间可以带动力(用粗实线表示)顺序切换，H1-P2与H3-P2之间以及H2-P3与H4-P3之间跳挡时动力中断。同时，E1状态可以带动力与H1-P2状态相互切换，E2状态可以带动力与H2-P3状态相互切换。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种混合动力车辆变速结构，其特征在于：包括发动机(1)和电动机(16)，其中发动机(1)的输入轴与输入轴(3)的输入端之间连接有离合器(2)，从而通过离合器(2)有选择地与输入轴(3)结合或脱离；所述输入轴(3)上从前往后依次装有双联齿轮(4)、单边同步器(5)、三挡输入齿轮(6)和四挡输入齿轮(7)，其中：所述双联齿轮(4)空套在输入轴(3)上，并由前侧的小齿轮(4a)和后侧的大齿轮(4b)构成，单边同步器(5)可在对应的换挡操纵机构操纵下有选择地与大齿轮(4b)结合或脱离；所述三挡输入齿轮(6)和四挡输入齿轮(7)固套在输入轴(3)上，该三挡输入齿轮(6)直径小于四挡输入齿轮(7)直径，且三挡输入齿轮(6)直径大于大齿轮(4b)直径；
所述输入轴(3)两侧分别设有第一输出轴(8)和第二输出轴(9),这三根轴相互平行，其中第一输出轴(8)上从前往后依次安装有二挡输出齿轮(10)、第一双边同步器(11)和四挡输出齿轮(12)，且二挡输出齿轮(10)直径大于四挡输出齿轮(12)；所述二挡输出齿轮(10)与大齿轮(4b)啮合，并组成第二齿轮组(T2)，且四挡输出齿轮(12)与所述四挡输入齿轮(7)啮合，并组成第四齿轮组(T4)；所述第一双边同步器(11)可以在对应的换挡操纵机构操纵下，有选择地与二挡输出齿轮(10)或四挡输出齿轮(12)结合，当第一双边同步器(11)与二挡输出齿轮(10)结合时，对应二挡位(S2)，当第一双边同步器(11)与四挡输出齿轮(12)结合时，对应四挡位(S4)；
所述第二输出轴(9)上从前往后依次装有一挡输出齿轮(13)、第二双边同步器(14)和三挡输出齿轮(15)，其中一挡输出齿轮(13)和三挡输出齿轮(15)空套在第二输出轴(9)上；所述一挡输出齿轮(13)直径大于三挡输出齿轮(15)，该一挡输出齿轮与所述小齿轮(4a)啮合，并组成第一齿轮组(T1)，且三挡输出齿轮(15)与所述三挡输入齿轮(6)啮合，并组成第三齿轮组(T3)；所述第二双边同步器(14)可以在对应的换挡操纵机构操纵下，有选择地与一挡输出齿轮(13)或三挡输出齿轮(15)结合，当第二双边同步器(14)与一挡输出齿轮(13)结合时对应一挡位(S1)，当第二双边同步器(14)与三挡输出齿轮(15)结合时对应三挡位(S3)；
所述电动机(16)的输出轴上固套有电机输出齿轮(17)，该电机输出齿轮与所述一挡输出齿轮(13)啮合。
2.根据权1所述的混合动力车辆变速结构，其特征在于：所述第一输出轴(8)前端为动力输出端，并在该动力输出端固设有第一动力输出接口(18)，该第一动力输出接口(18)位于所述二挡输出齿轮(10)前方。
3.根据权1所述的混合动力车辆变速结构，其特征在于：所述第二输出轴(9)前端为动力输出端，并在该动力输出端固设有第二动力输出接口(19)，该第二动力输出接口(19)位于所述一挡输出齿轮(13)前方。
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