CN108162741A - 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，发动机的输出端与输入轴输入端之间有离合器，从而通过离合器有选择地与输入轴结合或脱离；电机中间轴与输入轴平行，该电机中间轴上依次固定连接有电机中间轴减速低档齿和电机中间轴减速高档齿，其中：电机中间轴减速低档齿与倒档轴电机减速低档齿啮合，电机中间轴减速高档齿同时与倒档轴电机减速高档齿和电机中间齿轮啮合，该电机中间齿轮固定连接在电机的输出轴上。本变速装置在现有6速手动变速器的基础上，通过齿轮传动集成48V的电机，电机既可以作为驱动电机，也可以用作发电机，从而实现电机48V提供驱动力和能量回收。

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变速领域，尤其涉及一种混合动力车辆变速结构。
背景技术
现有的车辆常常采用汽油作为动力，并驱动发动机工作，从发动机输出的动力在传动过程中实现变速，最终驱动车辆行驶。随着社会的进步及技术的发展，油动车辆的油耗高，不能达到节能减排的要求，且工作模式单一，不能很好地满足用户需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种油耗低、工作模式多样化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)、中间轴(12)、倒档轴(21)和电机中间轴(28)，其中发动机(1)的输出端与输入轴(3)输入端之间有离合器(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)上依次安装有输入轴一档齿(4)、输入轴二档齿(5)、输入轴三档齿轮(6)、三四档同步器(7)、输入轴四档齿轮(8)、输入轴五档齿轮(9)、五档同步器(10)和输入轴怠速发电齿轮(11)，其中：所述输入轴一档齿(4)和输入轴二档齿(5)固定在输入轴(3)上，且所述输入轴三档齿轮(6)、输入轴四档齿轮(8)、输入轴五档齿轮(9)和输入轴怠速发电齿轮(11)均空套在输入轴(3)上；所述三四档同步器(7)可以有选择地与输入轴三档齿轮(6)或输入轴四档齿轮(8)结合，从而通过三四档同步器(7)将输入轴(3)的动力传递给输入轴三档齿轮(6)或输入轴四档齿轮(8)；所述五档同步器(10)可以有选择地与输入轴五档齿轮(9)或输入轴怠速发电齿轮(11)结合，从而通过五档同步器(10)将输入轴(3)的动力传递给输入轴五档齿轮(9)或输入轴怠速发电齿轮(11)；
所述中间轴(12)与输入轴(3)平行，该中间轴(12)上依次安装有中间轴主减齿(13)、中间轴一档齿轮(14)、一二档同步器(15)、中间轴二档齿轮(16)、中间轴三档齿轮(17)、中间轴四档齿轮(18)、中间轴五档齿轮(19)和中间轴怠速发电齿轮(20)，其中：所述中间轴主减齿(13)固定在中间轴(12)上，中间轴一档齿轮(14)、中间轴二档齿轮(16)和中间轴怠速发电齿轮(20)空套在中间轴(12)上，且所述中间轴三档齿轮(17)、中间轴四档齿轮(18)和中间轴五档齿轮(20)均与中间轴(12)固定连接；所述一二档同步器(15)可以有选择地与中间轴一档齿轮(14)或中间轴二档齿轮(16)结合，从而通过一二档同步器(15)将中间轴一档齿轮(14)或中间轴二档齿轮(16)的动力传递给中间轴(12)；
所述倒档轴(21)与输入轴(3)平行，该倒档轴(21)上依次安装有倒档轴主减齿(22)、倒档齿轮(23)、倒档同步器(24)、倒档轴电机减速高档齿(25)、电机齿轮同步器(26)和倒档轴电机减速低档齿(27)，其中：所述倒档轴主减齿(22)固定在倒档轴(21)上，所述倒档齿轮(23)、倒档轴电机减速高档齿(25)和倒档轴电机减速低档齿(27)均空套在倒档轴(21)上；所述倒档同步器(24)可以有选择地与倒档齿轮(23)结合，从而通过倒档同步器(24)将倒档齿轮(23)的动力传递给倒档轴(21)；所述电机齿轮同步器(26)可以有选择地与倒档轴电机减速高档齿(25)或倒档轴电机减速低档齿(27)结合，从而通过电机齿轮同步器(26)将倒档轴电机减速高档齿(25)或倒档轴电机减速低档齿(27)的动力传递给倒档轴(21)；
所述电机中间轴(28)与输入轴(3)平行，该电机中间轴(28)上依次固定连接有电机中间轴减速低档齿(29)和电机中间轴减速高档齿(30)，其中：所述电机中间轴减速低档齿(29)与倒档轴电机减速低档齿(27)啮合，所述电机中间轴减速高档齿(30)同时与倒档轴电机减速高档齿(25)和电机中间齿轮(31)啮合，该电机中间齿轮(31)固定连接在电机(32)的输出轴上；
所述输入轴一档齿(4)与中间轴一档齿轮(14)啮合，该中间轴一档齿轮同时与倒档齿轮(23)啮合，所述输入轴二档齿(5)与中间轴二档齿轮(16)啮合；所述输入轴三档齿轮(6)与中间轴三档齿轮(17)啮合，所述输入轴四档齿轮(8)与中间轴四档齿轮(18)啮合，而所述输入轴五档齿轮(9)与中间轴五档齿轮(19)啮合，所述输入轴怠速发电齿轮(11)与中间轴怠速发电齿轮(20)啮合，中间轴怠速发电齿轮(20)同时与倒档轴电机减速低档齿(27)啮合，且所述中间轴主减齿(13)和倒档轴主减齿(22)均与差速器总成(33)的输入端啮合，该差速器总成(33)用于输出动力。
本变速装置在现有6速手动变速器的基础上，通过齿轮传动集成48V的电机(32)。电机(32)既可以作为驱动电机，也可以用作发电机，从而实现电机48V提供驱动力，驱动车辆或辅助驱动车辆，也能作为发电机实现能量回收，进而克服现有油动变速装置能耗高、工作模式单一的缺陷。需要特别说明的是，在变速器中，即使结构类似但工作原理和模式却有很大差别，这种差别对于本领域来说是明显和重要的。
作为优选，所述三四档同步器(7)、五档同步器(10)一二档同步器(15)和电机齿轮同步器(26)的结构相同，这些同步器的内部齿毂固套在对应的轴上，这些同步器的外部齿套可以沿对应的轴轴向滑动。
有益效果：本变速装置在现有6速手动变速器的基础上，通过齿轮传动集成48V的电机，电机既可以作为驱动电机，也可以用作发电机，从而实现电机48V提供驱动力，驱动车辆或辅助驱动车辆，也能作为发电机实现能量回收，进而克服现有油动变速装置能耗高、工作模式单一的缺陷。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为本发明处于E1模式下的示意图。
图3为本发明处于E2模式下的示意图。
图4为本发明处于H11-P3模式下的示意图。
图5为本发明处于H12-P3模式下的示意图。
图6为本发明处于H13-P3模式下的示意图。
图7为本发明处于H23-P3模式下的示意图。
图8为本发明处于H24-P3模式下的示意图。
图9为本发明处于H25-P3模式下的示意图。
图10为本发明处于怠速发电模式下的示意图。
图11为本发明处于EV倒车模式下的示意图。
图12为本发明处于ICE倒车模式下的示意图。
图13为本发明处于制动能量回收模式下的示意图。
图14为本发明的动力切换路线图。
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，包括发动机1、中间轴12、倒档轴21和电机中间轴28，其中发动机1的输出端与输入轴3输入端之间有离合器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上依次安装有输入轴一档齿4、输入轴二档齿5、输入轴三档齿轮6、三四档同步器7、输入轴四档齿轮8、输入轴五档齿轮9、五档同步器10和输入轴怠速发电齿轮11，其中：输入轴一档齿4和输入轴二档齿5固定在输入轴3上，且输入轴三档齿轮6、输入轴四档齿轮8、输入轴五档齿轮9和输入轴怠速发电齿轮11均空套在输入轴3上。三四档同步器7可以有选择地与输入轴三档齿轮6或输入轴四档齿轮8结合，从而通过三四档同步器7将输入轴3的动力传递给输入轴三档齿轮6或输入轴四档齿轮8。五档同步器10可以有选择地与输入轴五档齿轮9或输入轴怠速发电齿轮11结合，从而通过五档同步器10将输入轴3的动力传递给输入轴五档齿轮9或输入轴怠速发电齿轮11。
中间轴12与输入轴3平行，该中间轴12上依次安装有中间轴主减齿13、中间轴一档齿轮14、一二档同步器15、中间轴二档齿轮16、中间轴三档齿轮17、中间轴四档齿轮18、中间轴五档齿轮19和中间轴怠速发电齿轮20，其中：中间轴主减齿13固定在中间轴12上，中间轴一档齿轮14、中间轴二档齿轮16和中间轴怠速发电齿轮20空套在中间轴12上，且中间轴三档齿轮17、中间轴四档齿轮18和中间轴五档齿轮20均与中间轴12固定连接。一二档同步器15可以有选择地与中间轴一档齿轮14或中间轴二档齿轮16结合，从而通过一二档同步器15将中间轴一档齿轮14或中间轴二档齿轮16的动力传递给中间轴12。
如图1所示，倒档轴21与输入轴3平行，该倒档轴21上依次安装有倒档轴主减齿22、倒档齿轮23、倒档同步器24、倒档轴电机减速高档齿25、电机齿轮同步器26和倒档轴电机减速低档齿27，其中：倒档轴主减齿22固定在倒档轴21上，倒档齿轮23、倒档轴电机减速高档齿25和倒档轴电机减速低档齿27均空套在倒档轴21上。倒档同步器24可以有选择地与倒档齿轮23结合，从而通过倒档同步器24将倒档齿轮23的动力传递给倒档轴21。电机齿轮同步器26可以有选择地与倒档轴电机减速高档齿25或倒档轴电机减速低档齿27结合，从而通过电机齿轮同步器26将倒档轴电机减速高档齿25或倒档轴电机减速低档齿27的动力传递给倒档轴21。
电机中间轴28与输入轴3平行，该电机中间轴28上依次固定连接有电机中间轴减速低档齿29和电机中间轴减速高档齿30，其中：电机中间轴减速低档齿29与倒档轴电机减速低档齿27啮合，电机中间轴减速高档齿30同时与倒档轴电机减速高档齿25和电机中间齿轮31啮合，该电机中间齿轮31固定连接在电机32的输出轴上。
输入轴一档齿4与中间轴一档齿轮14啮合，该中间轴一档齿轮同时与倒档齿轮23啮合，输入轴二档齿5与中间轴二档齿轮16啮合。输入轴三档齿轮6与中间轴三档齿轮17啮合，输入轴四档齿轮8与中间轴四档齿轮18啮合，而输入轴五档齿轮9与中间轴五档齿轮19啮合，输入轴怠速发电齿轮11与中间轴怠速发电齿轮20啮合，中间轴怠速发电齿轮20同时与倒档轴电机减速低档齿27啮合，且中间轴主减齿13和倒档轴主减齿22均与差速器总成33的输入端啮合，该差速器总成33用于输出动力。
三四档同步器7、五档同步器10一二档同步器15和电机齿轮同步器26的结构相同，这些同步器的内部齿毂固套在对应的轴上，这些同步器的外部齿套可以沿对应的轴轴向滑动。
结合图1，并参照图2可以看出，本变速装置此时处于E1模式，即第一种电动模式，在这种模式下电机齿轮同步器26与倒档轴电机减速低档齿27结合，电机32、电机中间齿轮31、电机中间轴减速高档齿30、电机中间轴28、电机一轴二档齿轮29、倒档轴电机减速低档齿27、电机齿轮同步器26、倒档轴21和倒档轴主减齿22传递动力，从而将电机32的动力传递给差速器总成33，并由差速器总成33输出动力。
结合图1，并参照图3可以看出，本变速装置此时处于E2模式，即第二种电动模式，在这种模式下电机齿轮同步器26与倒档轴电机减速高档齿25结合，电机32、电机中间齿轮31、电机中间轴减速高档齿30、倒档轴电机减速高档齿25、电机齿轮同步器26、倒档轴21和倒档轴主减齿22传递动力，从而将电机32的动力传递给差速器总成33，并由差速器总成33输出动力。
结合图1，并参照图4可以看出，本变速装置此时处于H11-P3模式，即第一种混合动力模式，在这种模式下电机齿轮同步器26与倒档轴电机减速低档齿27结合，一二档同步器15与中间轴一档齿轮14结合；电机32、电机中间齿轮31、电机中间轴减速高档齿30、电机中间轴28、电机一轴二档齿轮29、倒档轴电机减速低档齿27、电机齿轮同步器26、倒档轴21和倒档轴主减齿22传递动力，从而将电机32的动力传递给差速器总成33；同时，所述发动机1、离合器2、输入轴3、输入轴一档齿4、中间轴一档齿轮14、一二档同步器15、中间轴12和中间轴主减齿13传递动力，并将发动机1的动力传递给差速器总成33，从而将发动机1和电机32的动力同时传递给差速器总成34，并由差速器总成33实现动力输出。
结合图1，并参照图5可以看出，本变速装置此时处于H12-P3模式，即第二种混合动力模式，在这种模式下电机齿轮同步器26与倒档轴电机减速低档齿27结合，一二档同步器15与中间轴二档齿轮16结合；电机32、电机中间齿轮31、电机中间轴减速高档齿30、电机中间轴28、电机一轴二档齿轮29、倒档轴电机减速低档齿27、电机齿轮同步器26、倒档轴21和倒档轴主减齿22传递动力，从而将电机32的动力传递给差速器总成33；同时，所述发动机1、离合器2、输入轴3、输入轴二档齿5、中间轴二档齿轮16、一二档同步器15、中间轴12和中间轴主减齿13传递动力，并将发动机1的动力传递给差速器总成33，从而将发动机1和电机32的动力同时传递给差速器总成33，并由差速器总成33实现动力输出。
结合图1，并参照图6可以看出，本变速装置此时处于H13-P3模式，即第三种混合动力模式，在这种模式下电机齿轮同步器26与倒档轴电机减速低档齿27结合，三四档同步器7与输入轴三档齿轮6结合；电机32、电机中间齿轮31、电机中间轴减速高档齿30、电机中间轴28、电机一轴二档齿轮29、倒档轴电机减速低档齿27、电机齿轮同步器26、倒档轴21和倒档轴主减齿22传递动力，从而将电机32的动力传递给差速器总成33；同时，所述发动机1、离合器2、输入轴3、三四档同步器7、输入轴三档齿轮6、中间轴三档齿轮17、中间轴12和中间轴主减齿13传递动力，并将发动机1的动力传递给差速器总成33，从而将发动机1和电机32的动力同时传递给差速器总成33，并由差速器总成33实现动力输出。
结合图1，并参照图7可以看出，本变速装置此时处于H23-P3模式，即第四种混合动力模式，在这种模式下电机齿轮同步器26与倒档轴电机减速高档齿25结合，三四档同步器7与输入轴三档齿轮6结合；所述电机32、电机中间齿轮31、电机中间轴减速高档齿30、倒档轴电机减速高档齿25、电机齿轮同步器26、倒档轴21和倒档轴主减齿22传递动力，从而将电机32的动力传递给差速器总成33；同时，所述发动机1、离合器2、输入轴3、三四档同步器7、输入轴三档齿轮6、中间轴三档齿轮17、中间轴12和中间轴主减齿13传递动力，并将发动机1的动力传递给差速器总成33，从而将发动机1和电机32的动力同时传递给差速器总成33，并由差速器总成33实现动力输出。
结合图1，并参照图8可以看出，本变速装置此时处于H24-P3模式，即第五种混合动力模式，在这种模式下电机齿轮同步器26与倒档轴电机减速高档齿25结合，三四档同步器7与输入轴四档齿轮8结合；所述电机32、电机中间齿轮31、电机中间轴减速高档齿30、倒档轴电机减速高档齿25、电机齿轮同步器26、倒档轴21和倒档轴主减齿22传递动力，从而将电机32的动力传递给差速器总成33；同时，所述发动机1、离合器2、输入轴3、三四档同步器7、输入轴四档齿轮8、中间轴四档齿轮18、中间轴12和中间轴主减齿13传递动力，并将发动机1的动力传递给差速器总成33，从而将发动机1和电机32的动力同时传递给差速器总成33，并由差速器总成33实现动力输出。
结合图1，并参照图9可以看出，本变速装置此时处于H25-P3模式，即第六种混合动力模式，在这种模式下电机齿轮同步器26与倒档轴电机减速高档齿25结合，五档同步器10与输入轴五档齿轮9结合；所述电机32、电机中间齿轮31、电机中间轴减速高档齿30、倒档轴电机减速高档齿25、电机齿轮同步器26、倒档轴21和倒档轴主减齿22传递动力，从而将电机32的动力传递给差速器总成33；同时，所述发动机1、离合器2、输入轴3、五档同步器10、输入轴五档齿轮9、中间轴五档齿轮19、中间轴12和中间轴主减齿13传递动力，并将发动机1的动力传递给差速器总成33，从而将发动机1和电机32的动力同时传递给差速器总成33，并由差速器总成33实现动力输出。
结合图1，并参照图10可以看出，本变速装置此时处于怠速发电模式，在这种模式下五档同步器10与输入轴怠速发电齿轮11结合，所述发动机1、离合器2、输入轴3、五档同步器10、输入轴怠速发电齿轮11、中间轴怠速发电齿轮20、倒档轴电机减速低档齿27、电机中间轴28、电机中间轴减速低档齿29、电机中间轴减速高档齿30和电机中间齿轮31传递动力，并将动力传递给电机32，从而使电机32怠速发电。
结合图1，并参照图11可以看出，本变速装置此时处于EV倒车模式，即电动倒车模式，在这种模式下电机齿轮同步器26与倒档轴电机减速低档齿27结合，所述电机32、电机中间齿轮31、电机中间轴减速高档齿30、电机中间轴28、电机中间轴减速低档齿29、倒档轴电机减速低档齿27、电机齿轮同步器26、倒档轴21和倒档轴主减齿22传递动力，从而将电机32的动力传递给差速器总成33，并由差速器总成33实现倒车。
结合图1，并参照图12可以看出，本变速装置此时处于ICE倒车模式，即油动倒车模式，在这种模式下倒档同步器24与倒档齿轮23结合；所述发动机1、离合器2、输入轴3、输入轴一档齿4、中间轴一档齿轮14、倒档齿轮23、倒档同步器24、倒档轴21和倒档轴主减齿22传递动力，并将动力传递给差速器总成33，并由差速器总成34实现倒车。
结合图1，并参照图13可以看出，本变速装置此时处于制动能量回收模式，在这种模式下电机齿轮同步器26与倒档轴电机减速高档齿25结合；制动能量通过差速器总成33传递给倒档轴主减齿22，并通过倒档轴21、电机齿轮同步器26、倒档轴电机减速高档齿25、电机中间轴减速高档齿30和电机中间齿轮31传递动力，并传递给电机32，进而实现能量回收。
需要特别说明的是，在说明书附图的图2-13中，传递动力的部件用粗线表示，未传递动力的部件用细线表示。
结合图1至13，并参照图14可看出，E1和E2模式之间相互切换时动力中断，其余模式之间切换时可以带动力切换。
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 (2)

1.一种混合动力车辆变速结构，其特征在于：包括发动机(1)、中间轴(12)、倒档轴(21)和电机中间轴(28)，其中发动机(1)的输出端与输入轴(3)输入端之间有离合器(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)上依次安装有输入轴一档齿(4)、输入轴二档齿(5)、输入轴三档齿轮(6)、三四档同步器(7)、输入轴四档齿轮(8)、输入轴五档齿轮(9)、五档同步器(10)和输入轴怠速发电齿轮(11)，其中：所述输入轴一档齿(4)和输入轴二档齿(5)固定在输入轴(3)上，且所述输入轴三档齿轮(6)、输入轴四档齿轮(8)、输入轴五档齿轮(9)和输入轴怠速发电齿轮(11)均空套在输入轴(3)上；所述三四档同步器(7)可以有选择地与输入轴三档齿轮(6)或输入轴四档齿轮(8)结合，从而通过三四档同步器(7)将输入轴(3)的动力传递给输入轴三档齿轮(6)或输入轴四档齿轮(8)；所述五档同步器(10)可以有选择地与输入轴五档齿轮(9)或输入轴怠速发电齿轮(11)结合，从而通过五档同步器(10)将输入轴(3)的动力传递给输入轴五档齿轮(9)或输入轴怠速发电齿轮(11)；
所述中间轴(12)与输入轴(3)平行，该中间轴(12)上依次安装有中间轴主减齿(13)、中间轴一档齿轮(14)、一二档同步器(15)、中间轴二档齿轮(16)、中间轴三档齿轮(17)、中间轴四档齿轮(18)、中间轴五档齿轮(19)和中间轴怠速发电齿轮(20)，其中：所述中间轴主减齿(13)固定在中间轴(12)上，中间轴一档齿轮(14)、中间轴二档齿轮(16)和中间轴怠速发电齿轮(20)空套在中间轴(12)上，且所述中间轴三档齿轮(17)、中间轴四档齿轮(18)和中间轴五档齿轮(20)均与中间轴(12)固定连接；所述一二档同步器(15)可以有选择地与中间轴一档齿轮(14)或中间轴二档齿轮(16)结合，从而通过一二档同步器(15)将中间轴一档齿轮(14)或中间轴二档齿轮(16)的动力传递给中间轴(12)；
所述倒档轴(21)与输入轴(3)平行，该倒档轴(21)上依次安装有倒档轴主减齿(22)、倒档齿轮(23)、倒档同步器(24)、倒档轴电机减速高档齿(25)、电机齿轮同步器(26)和倒档轴电机减速低档齿(27)，其中：所述倒档轴主减齿(22)固定在倒档轴(21)上，所述倒档齿轮(23)、倒档轴电机减速高档齿(25)和倒档轴电机减速低档齿(27)均空套在倒档轴(21)上；所述倒档同步器(24)可以有选择地与倒档齿轮(23)结合，从而通过倒档同步器(24)将倒档齿轮(23)的动力传递给倒档轴(21)；所述电机齿轮同步器(26)可以有选择地与倒档轴电机减速高档齿(25)或倒档轴电机减速低档齿(27)结合，从而通过电机齿轮同步器(26)将倒档轴电机减速高档齿(25)或倒档轴电机减速低档齿(27)的动力传递给倒档轴(21)；
所述电机中间轴(28)与输入轴(3)平行，该电机中间轴(28)上依次固定连接有电机中间轴减速低档齿(29)和电机中间轴减速高档齿(30)，其中：所述电机中间轴减速低档齿(29)与倒档轴电机减速低档齿(27)啮合，所述电机中间轴减速高档齿(30)同时与倒档轴电机减速高档齿(25)和电机中间齿轮(31)啮合，该电机中间齿轮(31)固定连接在电机(32)的输出轴上；
所述输入轴一档齿(4)与中间轴一档齿轮(14)啮合，该中间轴一档齿轮同时与倒档齿轮(23)啮合，所述输入轴二档齿(5)与中间轴二档齿轮(16)啮合；所述输入轴三档齿轮(6)与中间轴三档齿轮(17)啮合，所述输入轴四档齿轮(8)与中间轴四档齿轮(18)啮合，而所述输入轴五档齿轮(9)与中间轴五档齿轮(19)啮合，所述输入轴怠速发电齿轮(11)与中间轴怠速发电齿轮(20)啮合，且所述中间轴主减齿(13)和倒档轴主减齿(22)均与差速器总成(33)的输入端啮合，该差速器总成(33)用于输出动力。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆变速结构，其特征在于：所述三四档同步器(7)、五档同步器(10)一二档同步器(15)和电机齿轮同步器(26)的结构相同，这些同步器的内部齿毂固套在对应的轴上，这些同步器的外部齿套可以沿对应的轴轴向滑动。
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