CN106696675A - 一种混合动力车辆变速总成 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种混合动力车辆变速总成，中发动机的输入轴与输入轴的输入端之间连接有离合器；输入轴上装有双联齿轮、单边同步器、二档输入齿轮和四档输入齿轮；输入轴两侧分别设有第一输出轴和第二输出轴，其中第一输出轴上有三档输出齿轮、第一双边同步器和二档输出齿轮；第二输出轴上有一档输出齿轮、第二双边同步器和四档输出齿轮；电动机输出轴上固套有电机输出齿轮，该电机输出齿轮与一档输出齿轮啮合。本发明具有两种纯电动模式，四种混合动力模式，相邻两种混合动力模式之间可以顺序换档，不相邻的混合动力模式之间也可以跳档，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。

Description

一种混合动力车辆变速总成
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总成。
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总成主要有两种：一种是丰田公司生产的混合动力变速总成，该变速总成基于行星齿轮机构+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总成，搭载在比亚迪秦上，这种变速总成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，这种变速总成采用双电机，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总成。
本发明的技术方案如下：一种混合动力车辆变速总成，其特征在于：包括发动机(1)和电动机(16)，其中发动机(1)的输出端与输入轴(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)、二档输入齿轮(6)和四档输入齿轮(7)，其中双联齿轮(4)空套在输入轴(3)上，单边同步器(5)可以在换档操纵机构操纵下有选择地与该双联齿轮的小齿轮(4b)脱离或结合，且所述二档输入齿轮(6)和四档输入齿轮(7)固套在输入轴(3)上；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)，其中第一输出轴(8)上从前往后依次安装有三档输出齿轮(10)、第一双边同步器(11)和二档输出齿轮(12)，且三档输出齿轮(10)和二档输出齿轮(12)均空套在第一输出轴(8)上；所述三档输出齿轮(10)与双联齿轮(4)的大齿轮(4a)啮合，并组成第三齿轮组(T3)，二档输出齿轮(12)与所述二档输入齿轮(6)啮合，并组成第二齿轮组(T2)；所述第一双边同步器(11)可以在换档操纵机构操纵下有选择地与三档输出齿轮(10)或二档输出齿轮(12)结合，当第一双边同步器(11)与三档输出齿轮(10)结合时对应三档位(S3)，当第一双边同步器(11)与二档输出齿轮(12)结合时对应二档位(S2)；
所述第二输出轴(9)上从前往后依次套装有一档输出齿轮(13)、第二双边同步器(14)和四档输出齿轮(15)，其中一档输出齿轮(13)和四档输出齿轮(15)均空套在第二输出轴(9)上，一档输出齿轮(13)与所述双联齿轮(4)的小齿轮(4b)啮合，并组成第一齿轮组(T1)，且四档输出齿轮(15)与所述四档输入齿轮(7)啮合，并组成第四齿轮组(T4)；所述第二双边同步器(14)可以在对应换档操纵机构操纵下有选择地与一档输出齿轮(13)或四档输出齿轮(15)结合，当第二双边同步器(14)与一档输出齿轮(13)结合时对应一档位(S1)，当第二双边同步器(14)与四档输出齿轮(15)结合时对应四档位(S4)；
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档输出齿轮(13)啮合。
本发明是一种基于传统AMT(即手动档变速箱)的H-AMT(即混合动力变速总成)，本H-AMT在传统AMT基础上，增加了电机、单边同步器，这一看似简单的结构改动却并不简单，它导致档位组合和换档路线及换档逻辑与传统AMT完全不同，具体为：本案具有两种纯电动模式，四种混合动力模式，相邻两种混合动力模式之间可以顺序换档，不相邻的混合动力模式之间也可以跳档，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。由于AMT采用档位变速，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换档时会动力中断导致产生顿挫感不同，本变速总成的混合模式顺序换档时可以实现带动力换档，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总成相比，本案中的变速总成，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总成，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。
有益效果：本发明是一种基于传统AMT(即手动档变速箱)的H-AMT(即混合动力变速总成)，本H-AMT在传统AMT基础上，增加了电机、单边同步器，这一看似简单的结构改动却并不简单，它导致档位组合和换档路线及换档逻辑与传统AMT完全不同，具体为：本案具有两种纯电动模式，四种混合动力模式，相邻两种混合动力模式之间可以顺序换档，不相邻的混合动力模式之间也可以跳档，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，这两个动力输出端均分别位于两根输出端的的前端。由于AMT采用档位变速，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换档时会动力中断导致产生顿挫感不同，本变速总成的混合模式顺序换档时可以实现带动力换档，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总成相比，本案中的变速总成，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总成，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模式下的档位图。
图3为本发明E2模式下的档位图。
图4为本发明H1-P2模式下的档位图。
图5为本发明H2-P3模式下的档位图。
图6为本发明H3-P2模式下的档位图。
图7为本发明H4-P3模式下的档位图。
图8为本发明的换档路线图。
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总成，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的输出端与输入轴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。当发动机1通过离合器2与输入轴3结合时，发动机1的动力输出给输入轴3。
输入轴3上从前往后依次装有双联齿轮4、单边同步器5、二档输入齿轮6和四档输入齿轮7，其中二档输入齿轮6和四档输入齿轮7固套在输入轴3上，且二档输入齿轮6的直径小于四档输入齿轮7的直径，二档输入齿轮6的直径大于小齿轮4b的直径。双联齿轮4空套在输入轴3上，双联齿轮4由前侧的大齿轮4a和后侧的小齿轮4b构成。单边同步器5可以在对应的一套换档操纵机构操纵下有选择地与该双联齿轮的小齿轮4b脱离或结合，当单边同步器5与双联齿轮4的小齿轮4b结合时对应档位S0，且换档操纵机构可以采用现有成熟结构，也可以另外设计。
如图1所示，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三档输出齿轮10、第一双边同步器11和二档输出齿轮12，且三档输出齿轮10和二档输出齿轮12均空套在第一输出轴8上，且三档输出齿轮10的直径小于二档输出齿轮12的直径。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在本案中采用齿轮。
三档输出齿轮10与双联齿轮4的大齿轮4a啮合，并组成第三齿轮组T3，二档输出齿轮12与二档输入齿轮6啮合，并组成第二齿轮组T2。第一双边同步器11可以在对应的一套换档操纵机构操纵下有选择地与三档输出齿轮10或二档输出齿轮12结合，且换档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与三档输出齿轮10结合时对应三档位S3，当第一双边同步器11与二档输出齿轮12结合时对应二档位S2。
第二输出轴9上从前往后依次套装有一档输出齿轮13、第二双边同步器14和四档输出齿轮15，其中一档输出齿轮13和四档输出齿轮15均空套在第二输出轴9上，且一档输出齿轮13的直径大于四档输出齿轮15的直径。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在本案中采用齿轮。装配时，第一动力输出接口18和第二动力输出接口19同时与一个主减速大齿轮上(图中未画出)啮合，分别组成一对齿轮组。
一档输出齿轮13与双联齿轮4的小齿轮4b啮合，并组成第一齿轮组T1，且四档输出齿轮15与四档输入齿轮7啮合，并组成第四齿轮组T4。第二双边同步器14可以在对应的一套换档操纵机构操纵下，有选择地与一档输出齿轮13或四档输出齿轮15结合，且换档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与一档输出齿轮13结合时对应一档位S1，当第二双边同步器14与四档输出齿轮15结合时对应四档位S4。另外，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17与一档输出齿轮13啮合。需要特别说的是，本案中的换档执行机构采用现有结构时，其结构形式和工作原理为本领域工作人员所熟知，在此不用赘述。
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，发动机1的动力不输出到输入轴3，第二双边同步器14挂在一档位S1位置。电动机16的动力通过电机输出齿轮17、一档输出齿轮13和第二双边同步器14输出到第二输出轴9上，并通过第二动力输出接口19输出。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，发动机1的动力不输出到输入轴3，第一双边同步器11挂在三档位S3位置，电动机16的动力通过电机输出齿轮17、一档输出齿轮13、双联齿轮4的小齿轮4b、双联齿轮4的大齿轮4a、三档输出齿轮10和第一双边同步器11传递到第一输出轴8上，并通过第一动力输出接口18输出。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与双联齿轮4的小齿轮4b结合，第一双边同步器11挂在S3位置；此时，电动机16既作为动力源又作为启动电机，作为启动电机时，通过电机输出齿轮17、一档输出齿轮13、双联齿轮4的小齿轮4b、单边同步器5、输入轴3和离合器2拖动发动机，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4b、一档输出齿轮13、第一双边同步器11和第二输出轴9输出动力；电动机16通过电机输出齿轮17、一档输出齿轮13、第一双边同步器11和第二输出轴9输出动力。此模式下，蓄电池放电。
图5为本发明H2-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二。此种状态下离合器2结合，第一双边同步器11挂在二档位S2，第二双边同步器14挂在一档位S1位置，发动机1的动力通过离合器2、输入轴3、二档输入齿轮6、二档输出齿轮12、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、一档输出齿轮13、第一双边同步器11和第二输出轴9输出动力。此模式下，蓄电池放电。
图6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三。此种状态下离合器2结合，单边同步器5挂在S0位置，第一双边同步器11挂在二档位S3位置，发动机1通过离合器2、输入轴3、单边同步器5、第一双边同步器11、双联齿轮4的大齿轮4a、三档输出齿轮10、第一双边同步器11和第一输出轴8输出动力。电动机16既可以作为动力源输出动力，又可以作为发电机，给蓄电池充电。当电动机16作为动力源时，电动机16通过电机输出齿轮17、一档输出齿轮13、双联齿轮4的小齿轮4b、双联齿轮4的大齿轮4a、三档输出齿轮10、第一双边同步器11和第一输出轴8输出动力；当电动机16作为发电机时，发动机1的动力通过离合器2、输入轴3、单边同步器5、双联齿轮4的小齿轮4b、一档输出齿轮13、电机输出齿轮17，将动力传递为电动机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四。此种状态下离合器2结合，第二双边同步器14挂在四档位S4位置，第一双边同步器11挂在三档位S3位置，发动机1通过离合器2、输入轴3、四档输入齿轮7、四档输出齿轮15、第二双边同步器14和第二输出轴9输出动力；电动机16作为发电机，发动机1通过离合器2、输入轴3、四档输入齿轮7、四档输出齿轮15、第二双边同步器14和第二输出轴9、主减速配对齿轮组、第一输出轴8、第一双边同步器11、三档输出齿轮10、双联齿轮4的大齿轮4a、双联齿轮4的小齿轮4b、一档输出齿轮13、电机输出齿轮17，将动力传递为电动机，电动机发电，从而给蓄电池充电。此模式下，蓄电池充电。
如图8所示，纯电动的E1状态切换到E2状态，换档过程中动力中断(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之间跳档时动力中断。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。
需要特别说明和强调的是，变速器的结构和档位都很重要，即使结构类似，但若档位不同，就会导致换档路线及换档逻辑完全不同，所以变速器产品也就完全不相同。
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总成，其特征在于：包括发动机(1)和电动机(16)，其中发动机(1)的输出端与输入轴(3)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)、二档输入齿轮(6)和四档输入齿轮(7)，其中双联齿轮(4)空套在输入轴(3)上，单边同步器(5)可以在换档操纵机构操纵下有选择地与该双联齿轮的小齿轮(4b)脱离或结合，且所述二档输入齿轮(6)和四档输入齿轮(7)固套在输入轴(3)上；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)，其中第一输出轴(8)上从前往后依次安装有三档输出齿轮(10)、第一双边同步器(11)和二档输出齿轮(12)，且三档输出齿轮(10)和二档输出齿轮(12)均空套在第一输出轴(8)上；所述三档输出齿轮(10)与双联齿轮(4)的大齿轮(4a)啮合，并组成第三齿轮组(T3)，二档输出齿轮(12)与所述二档输入齿轮(6)啮合，并组成第二齿轮组(T2)；所述第一双边同步器(11)可以在换档操纵机构操纵下有选择地与三档输出齿轮(10)或二档输出齿轮(12)结合，当第一双边同步器(11)与三档输出齿轮(10)结合时对应三档位(S3)，当第一双边同步器(11)与二档输出齿轮(12)结合时对应二档位(S2)；
所述第二输出轴(9)上从前往后依次套装有一档输出齿轮(13)、第二双边同步器(14)和四档输出齿轮(15)，其中一档输出齿轮(13)和四档输出齿轮(15)均空套在第二输出轴(9)上，一档输出齿轮(13)与所述双联齿轮(4)的小齿轮(4b)啮合，并组成第一齿轮组(T1)，且四档输出齿轮(15)与所述四档输入齿轮(7)啮合，并组成第四齿轮组(T4)；所述第二双边同步器(14)可以在对应换档操纵机构操纵下有选择地与一档输出齿轮(13)或四档输出齿轮(15)结合，当第二双边同步器(14)与一档输出齿轮(13)结合时对应一档位(S1)，当第二双边同步器(14)与四档输出齿轮(15)结合时对应四档位(S4)；
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档输出齿轮(13)啮合。
2.根据权1所述的混合动力车辆变速总成，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)。
3.根据权1所述的混合动力车辆变速总成，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)。
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