CN106931094B - 一种变速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种变速装置，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装有二档输出齿轮、第一同步器和四档输出齿轮；二档输出齿轮与大齿轮啮合，四档输出齿轮与四档输入齿轮啮合；第二输出轴上从前往后依次设有一档输出齿轮、第二同步器和三档输出齿轮，其中一档输出齿轮和三档输出齿轮均空套在输入轴上；一档输出齿轮与小齿轮啮合，三档输出齿轮与三档输入齿轮啮合；电机的输出端设有电机输出齿轮，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，它导致档位组合和换档路线及逻辑与传统AMT完全不同。

Description

一种变速装置
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的变速装置。
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。现有常见的变速装置主要有两种：一种是丰田公司生产的混合动力变速机构，该变速机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机构，搭载在比亚迪秦上，这种变速机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，这种变速机构采用双电机，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、成本低的变速装置。
本发明的技术方案如下：一种变速装置，其特征在于：包括发动机(1)和电动机(15)，其中发动机(1)输出端与输入轴(2)的输入端相连，该输入轴(2)上从前往后依次安装有离合器(3)、双联齿轮(4)、三档输入齿轮(5)和四档输入齿轮(6)，其中：所述双联齿轮(4)空套在输入轴(2)上，并由前侧的小齿轮(4a)和后侧的大齿轮(4b)构成，且离合器(3)可以与双联齿轮(4)的小齿轮(4a)结合或脱离；所述三档输入齿轮(5)和四档输入齿轮(6)固在输入轴(2)上，三档输入齿轮(5)的直径大于大齿轮(4b)直径，但小于四档输入齿轮(6)的直径；
所述输入轴(2)两侧分别设有第一输出轴(7)和第二输出轴(8)，这三根轴相互平行，其中：所述第一输出轴(7)上从前往后依次装有二档输出齿轮(9)、第一同步器(10)和四档输出齿轮(11)，且二档输出齿轮(9)和四档输出齿轮(11)均空套在第一输出轴(7)上；所述二档输出齿轮(9)与大齿轮(4b)啮合，并组成第二齿轮组(T2)，所述四档输出齿轮(11)与所述四档输入齿轮(6)啮合，并组成第四齿轮组(T4)；所述第一同步器(10)可以在对应的换档操纵机构操纵下，有选择地与二档输出齿轮(9)或四档输出齿轮(11)结合，当第一同步器(10)与二档输出齿轮(9)结合时对应二档位(S2)，当第一同步器(10)与四档输出齿轮(11)结合时对应四档位(S4)；
所述第二输出轴(8)上从前往后依次设有一档输出齿轮(12)、第二同步器(13)和三档输出齿轮(14)，其中一档输出齿轮(12)和三档输出齿轮(14)均空套在输入轴(2)上；所述一档输出齿轮(12)与小齿轮(4a)啮合，并组成第一齿轮组(T1)，且三档输出齿轮(14)与所述三档输入齿轮(5)啮合，并组成第三齿轮组(T3)；所述第二同步器(13)可以在对应的换档操纵机构操纵下，有选择地与一档输出齿轮(12)或三档输出齿轮(14)结合，当第二同步器(13)与一档输出齿轮(12)结合时对应一档位(S1)，当第二同步器(13)与三档输出齿轮(14)结合时对应三档位(S3)；
所述电动机(15)的输出端设有电机输出齿轮(16)，该电机输出齿轮(16)与所述一档输出齿轮(12)啮合。
本发明是一种基于传统AMT(即手动档变速箱)的H-AMT(即混合动力变速机构)，本H-AMT在传统AMT基础上，增加了电机和双边同步器，这一看似简单的结构改动却并不简单，它导致档位组合和换档路线及逻辑与传统AMT完全不同；并且，本案具有两根输出轴，并具有四个不同的档位，且本方案具有两种纯电动模式，六种混合动力模式，两种纯电动模式之间和六种混合动力模式均分别可以顺序换档，混合动力模式之间还可以跳档，纯电动模式与混合动力模式之间也可以换档，且有些模式下的换档可以实现带动力换档，这样就不会产生顿挫感，这也是本案与传统AMT的一个重大区别；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，本变速机构的某些换档及跳档操作可以带动力，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机构相比，本案中的变速机构，结构简单，可靠性高，成本相对较低。因此，本案是一种与现有混合动力变速机构完全不同的变速装置，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。
为了便于动力输出，所述第一输出轴(7)前端设有第一动力输出接口(17)，且所述第二输出轴(8)前端设有第二动力输出接口(18)。
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(即混合动力变速机构)，本H-AMT在传统AMT基础上，增加了电机和双边同步器，这一看似简单的结构改动却并不简单，它导致档位组合和换档路线及逻辑与传统AMT完全不同；并且，本案具有两根输出轴，并具有四个不同的档位，且本方案具有两种纯电动模式，六种混合动力模式，两种纯电动模式之间和六种混合动力模式均分别可以顺序换档，混合动力模式之间还可以跳档，纯电动模式与混合动力模式之间也可以换档，且有些模式下的换档可以实现带动力换档，这样就不会产生顿挫感，这也是本案与传统AMT的一个重大区别；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，本变速机构的某些换档及跳档操作可以带动力，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机构相比，本案中的变速机构，结构简单，可靠性高，成本相对较低。因此，本案是一种与现有混合动力变速机构完全不同的变速装置，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-P3模式下的档位图。
图7为本发明H3-P2模式下的档位图。
图8为本发明H4-P2模式下的档位图。
图9为本发明H4-P3模式下的档位图。
图10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，一种变速装置，主要包括外购的发动机1和电动机15，这两个件中至少一个为动力源，或者两个件同时充当动力源，电动机15亦可作为启动电机和发电机。其中，发动机1输出端与输入轴2的输入端相连，该输入轴2上从前往后依次安装有离合器3、双联齿轮4、三档输入齿轮5和四档输入齿轮6。其中，双联齿轮4空套在输入轴2上，并由前侧的小齿轮4a和后侧的大齿轮4b构成，且离合器3可以与双联齿轮4的小齿轮4a结合或脱离。当离合器3与双联齿轮4的小齿轮4a结合时，发动机1的动力通过离合器3输入到双联齿轮4。
三档输入齿轮5和四档输入齿轮6固定在输入轴2上，三档输入齿轮5的直径大于大齿轮4b直径，但小于四档输入齿轮6的直径。输入轴2两侧分别设有第一输出轴7和第二输出轴8，这三根轴相互平行，其中：第一输出轴7上从前往后依次装有二档输出齿轮9、第一同步器10和四档输出齿轮11，且二档输出齿轮9和四档输出齿轮11均空套在第一输出轴7上。第一输出轴7前端设有第一动力输出接口17，且第二输出轴8前端设有第二动力输出接口18。在本案中，第一动力输出接口17和第二动力输出接口18均采用齿轮，装配时第一动力输出接口17和第二动力输出接口18同时与一个大减速齿轮(图中未画出)啮合，从而分别形成一对齿轮组。
如图1所示，二档输出齿轮9与大齿轮4b啮合，并组成第二齿轮组T2，四档输出齿轮11与四档输入齿轮6啮合，并组成第四齿轮组T4。第一同步器10可以在对应的换档操纵机构操纵下，有选择地与二档输出齿轮9或四档输出齿轮11结合，当第一同步器10与二档输出齿轮9结合时对应二档位S2，当第一同步器10与四档输出齿轮11结合时对应四档位S4。
第二输出轴8上从前往后依次设有一档输出齿轮12、第二同步器13和三档输出齿轮14，其中一档输出齿轮12和三档输出齿轮14均空套在输入轴2上。一档输出齿轮12与小齿轮4a啮合，并组成第一齿轮组T1，且三档输出齿轮14与三档输入齿轮5啮合，并组成第三齿轮组T3。第二同步器13可以在对应的换档操纵机构操纵下，有选择地与一档输出齿轮12或三档输出齿轮14结合，当第二同步器13与一档输出齿轮12结合时对应一档位S1，当第二同步器13与三档输出齿轮14结合时对应三档位S3。需要特别说的是，本案中的换档执行机构采用常规结构，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。电动机15的输出端设有电机输出齿轮16，该电机输出齿轮16与一档输出齿轮12啮合。
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3断开，第二同步器13挂入一档位S1位置，发动机1的动力不输入给双联齿轮4。电动机15的动力通过电机输出齿轮16、一档输出齿轮12、第二同步器13传到第二输出轴8上，并通过第二动力输出接口18输出。
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3断开，第一同步器10挂入二档位S2位置，发动机1的动力不输入给双联齿轮4。电动机15的动力通过电机输出齿轮16、一档输出齿轮12、双联齿轮4的小齿轮4a、双联齿轮4的大齿轮4b、二档输出齿轮9和第一同步器10输入到第一输出轴7上，并通过第一动力输出接口17输出。
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。此种状态下发电机15先作为启动电机，拖动发动机，然后再与发动机共同作为动力源输出。该模式第二同步器13挂入一档位S1位置，电动机15作为启动电机时，离合器3与双联齿轮4结合，电动机15的动力通过电机输出齿轮16、一档输出齿轮12、双联齿轮4的小齿轮4a、离合器3和输入轴2传递给发动机，从而拖动发动机，使发动机工作。电动机15作为动力源输出时，电动机15的动力通过电机输出齿轮16、一档输出齿轮12、第二同步器13、第二输出轴8和第二动力输出接口18输出动力。发动机通过输入轴2、离合器3、双联齿轮4的小齿轮4a、一档输出齿轮12、第二同步器13、第二输出轴8和第二动力输出接口18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3与双联齿轮4结合，第一同步器10挂入二档位S2位置。发动机1的动力通过输入轴2、离合器3、双联齿轮4的大齿轮4b、二档输出齿轮9、第一同步器10、第一输出轴7上和第一动力输出接口17输出动力。电动机15的动力通过电机输出齿轮16、一档输出齿轮12、双联齿轮4的小齿轮4a、双联齿轮4的大齿轮4b、二档输出齿轮9、第一同步器10、第一输出轴7上和第一动力输出接口17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3与双联齿轮4断开，第一同步器10挂入二档位S2位置，第二同步器13挂入三档位S3位置，发动机1作为动力源输出动力，电动机15既作为动力源输出动力又作为发电机发电。发动机1的动力通过输入轴2、三档输入齿轮5、三档输出齿轮14和第二同步器13、第二输出轴8和第二动力输出接口18输出动力。电动机15作为动力源时，通过电机输出齿轮16、一档输出齿轮12、双联齿轮4的小齿轮4a、双联齿轮4的大齿轮4b、二档输出齿轮9、第一同步器10、第一输出轴7和第一动力输出接口17输出动力。电动机15作为发电机时，因第一动力输出接口17和第二动力输出接口18连接到同一个动力输出端，发动机1通过输入轴2、三档输入齿轮5、三档输出齿轮14和第二同步器13、第二输出轴8上、第二动力输出接口18、动力输出端、第一动力输出接口17、第一输出轴7、第一同步器10、二档输出齿轮9、双联齿轮4的大齿轮4b、双联齿轮4的小齿轮4a、一档输出齿轮12和电机输出齿轮16将动力输出给发电机15，从而发动机对蓄电池充电。此模式下，蓄电池既放电又充电。
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3与双联齿轮4结合、第二同步器13挂入三档位S3位置，发动机1作为动力源输出动力，电动机15既作为动力源输出动力又作为发电机发电。发动机1的动力通过输入轴2、三档输入齿轮5、三档输出齿轮14和第二同步器13、第二输出轴8上和第二动力输出接口18输出动力。电动机15作为动力源时，通过电机输出齿轮16、一档输出齿轮12、双联齿轮4的小齿轮4a、离合器3、输入轴2、三档输入齿轮5、三档输出齿轮14和第二同步器13、第二输出轴8上和第二动力输出接口18输出动力。电动机15作为发电机时，发动机1通过输入轴2、离合器3、双联齿轮4的小齿轮4a、双联齿轮4的小齿轮4a和电机输出齿轮16，将动力传递给电动机15，从而发动机对蓄电池充电。此模式下，蓄电池既放电又充电。
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3与双联齿轮4结合，第一同步器10挂入四档位S4位置，发动机1作为动力源输出动力，电动机15作为发电机发电。发动机1的动力通过输入轴2、四档输入齿轮6、四档输出齿轮11、第一同步器10、第一输出轴7和第一动力输出接口17输出动力。发动机1的动力通过输入轴2、离合器3、双联齿轮4的小齿轮4a、双联齿轮4的小齿轮4a和电机输出齿轮16，将动力传递给电动机15，从而发动机对蓄电池充电。此模式下，蓄电池充电。
发动机1的动力输入给双联齿轮4和输入轴2，输入轴2通过三档输入齿轮5带动三档输出齿轮14转动，并通过第二同步器13输出动力到第二输出轴8上，且通过第二动力输出接口18输出。第二同步器13与三档输出齿轮14结合，对应三档位S3。并且，电动机15的动力通过电机输出齿轮16、一档输出齿轮12输入给小齿轮4a，并通过输入轴2、三档输入齿轮5、三档输出齿轮14和第二同步器13将动力输出给第二输出轴8，最终也通过第二动力输出接口18输出动力。
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3与双联齿轮4断开，第一同步器10挂入四档位S4位置，第二同步器13挂入一档位S1位置，发动机1作为动力源输出动力，电动机15作为发电机发电。发动机1通过输入轴2、四档输入齿轮6、四档输出齿轮11、第一同步器10、第一输出轴7和第一动力输出接口17输出动力。第一动力输出接口17和第二动力输出接口18连接到同一个动力输出端，发动机1通过输入轴2、四档输入齿轮6、四档输出齿轮11、第一同步器10、第一输出轴7、第一动力输出接口17、动力输出端、第二动力输出接口18、第二输出轴8、第二同步器13、一档输出齿轮12和电机输出齿轮16，将动力输出给发电机15，从而发动机对蓄电池充电。蓄电池充电。
如图10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-P2、H3-P3、H3-P2、H4-P2和H4-P3这六种混合模式之间可以顺序切换，且H1-P2与H2-P2之间切换可以带动力，H3-P2与H4-P2之间也可以带动力切换。另外，混合驱动模式的不相邻档位之间跳档，纯电动模式与混合驱动模式之间也可以跳档。其中，H3-P3状态可以带动力切换到H1-P2，H4-P3状态可以带动力切换到H2-P2，并且E1状态与H1-P2状态之间可以带动力切换，E2状态与H2-P2状态之间可以带动力切换。然而，H1-P2状态切换到H3-P2状态时动力中断，H1-P2状态切换到H4-P2状态时也会动力中断；H2-P2状态切换到H3-P2状态时动力中断，H2-P2状态切换到H4-P2状态时也会动力中断。另外，H4-P2状态时切换到H2-P2状态会动力中断，H3-P2状态时切换到H1-P2状态也会动力中断。
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 (2)

1.一种变速装置，其特征在于：包括发动机(1)和电动机(15)，其中发动机(1)输出端与输入轴(2)的输入端相连，该输入轴(2)上从前往后依次安装有离合器(3)、双联齿轮(4)、三档输入齿轮(5)和四档输入齿轮(6)，其中：所述双联齿轮(4)空套在输入轴(2)上，并由前侧的小齿轮(4a)和后侧的大齿轮(4b)构成，且离合器(3)可以与双联齿轮(4)的小齿轮(4a)结合或脱离；所述三档输入齿轮(5)和四档输入齿轮(6)固在输入轴(2)上，三档输入齿轮(5)的直径大于大齿轮(4b)直径，但小于四档输入齿轮(6)的直径；
所述输入轴(2)两侧分别设有第一输出轴(7)和第二输出轴(8)，这三根轴相互平行，其中：所述第一输出轴(7)上从前往后依次装有二档输出齿轮(9)、第一同步器(10)和四档输出齿轮(11)，且二档输出齿轮(9)和四档输出齿轮(11)均空套在第一输出轴(7)上；所述二档输出齿轮(9)与大齿轮(4b)啮合，并组成第二齿轮组(T2)，所述四档输出齿轮(11)与所述四档输入齿轮(6)啮合，并组成第四齿轮组(T4)；所述第一同步器(10)可以在对应的换档操纵机构操纵下，有选择地与二档输出齿轮(9)或四档输出齿轮(11)结合，当第一同步器(10)与二档输出齿轮(9)结合时对应二档位(S2)，当第一同步器(10)与四档输出齿轮(11)结合时对应四档位(S4)；
所述第二输出轴(8)上从前往后依次设有一档输出齿轮(12)、第二同步器(13)和三档输出齿轮(14)，其中一档输出齿轮(12)和三档输出齿轮(14)均空套在输入轴(2)上；所述一档输出齿轮(12)与小齿轮(4a)啮合，并组成第一齿轮组(T1)，且三档输出齿轮(14)与所述三档输入齿轮(5)啮合，并组成第三齿轮组(T3)；所述第二同步器(13)可以在对应的换档操纵机构操纵下，有选择地与一档输出齿轮(12)或三档输出齿轮(14)结合，当第二同步器(13)与一档输出齿轮(12)结合时对应一档位(S1)，当第二同步器(13)与三档输出齿轮(14)结合时对应三档位(S3)；
所述电动机(15)的输出端设有电机输出齿轮(16)，该电机输出齿轮(16)与所述一档输出齿轮(12)啮合。
2.根据权利要求1所述的变速装置，其特征在于：所述第一输出轴(7)前端设有第一动力输出接口(17)，且所述第二输出轴(8)前端设有第二动力输出接口(18)。
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Citations (12)

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