CN108561513A - 变速器、动力驱动系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速器、动力驱动系统和车辆。其中变速器包括：第一变速部和第二变速部。第一变速部具有用于与第一动力源进行连接的第一动力轴、用于与第二动力源进行连接的第二动力轴、第三动力轴，第一动力轴与第二动力轴联动，第二动力轴与第三动力轴之间设置有多组具有不同速比的第一变速部齿轮副，第二动力轴和第三动力轴能够选择性地通过其中一组第一变速部齿轮副进行动力传动；第二变速器具有第四动力轴和第五动力轴，第四动力轴用于与第三动力源进行连接，第四动力轴与第五动力轴之间设置有多组具有不同速比的第二变速部齿轮副，第四动力轴和第五动力轴能够选择性地通过其中一组第二变速部齿轮副进行动力传动。

Description

变速器、动力驱动系统和车辆

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种变速器、动力驱动系统和车辆。

背景技术

车辆混合动力系统同时搭载发动机、电机两种动力系统，在匹配变速器时，应同时兼顾发动机、电机的工作点，例如现有的两种混动方案为：1)针对发动机匹配多挡变速器，电机动力传递不经过此变速器；2)发动机与电机动力传递均经过同一多挡变速器。以上两种现有方案均以保证发动机工作效率为主要设计出发点，变速器挡位设计主要考虑发动机工作特性，难以兼顾电机驱动效率，因而限制了整个混合动力系统的效率。尤其对于插电式混合动力汽车，系统较长时间工作在纯电动模式，系统整体效率受到很大影响。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种变速器，该变速器兼顾了发动机和电动发电机的驱动效率。

本发明的另一个目的在于提出一种动力驱动系统，该动力驱动系统包括上述的变速器。

本发明还提出了一种具有上述动力驱动系统的车辆。

根据本发明的实施例的变速器，包括：第一变速部，所述第一变速部具有用于与第一动力源进行连接的第一动力轴、用于与第二动力源进行连接的第二动力轴、第三动力轴，所述第一动力轴与所述第二动力轴联动，所述第二动力轴与所述第三动力轴之间设置有多组具有不同速比的第一变速部齿轮副，所述第二动力轴和所述第三动力轴能够选择性地通过其中一组所述第一变速部齿轮副进行动力传动；第二变速部，所述第二变速器具有第四动力轴和第五动力轴，所述第四动力轴用于与第三动力源进行连接，所述第四动力轴与所述第五动力轴之间设置有多组具有不同速比的第二变速部齿轮副，所述第四动力轴和所述第五动力轴能够选择性地通过其中一组所述第二变速部齿轮副进行动力传动；其中所述第三动力轴和所述第五动力轴构造为所述变速器的动力输出端。

根据本发明的实施例的变速器，该变速器兼顾了发动机和电动发电机的驱动效率，可提供的传动模式更加丰富，且在诸如纯电驱动模式下具有更高的驱动效率。

另外，根据发明实施例的变速器，还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述第一动力轴适于与所述第一动力源直接相连，所述第二动力轴适于与所述第二动力源通过第一离合器相连；或者所述第一动力轴适于与所述第一动力源直接相连，所述第二动力轴适于与所述第二动力源直接相连。

根据本发明的一些实施例，所述第二动力轴上固定设置有多个第二动力轴固定齿轮；所述第三动力轴上空套设置有多个第三动力轴空套齿轮，多个所述第二动力轴固定齿轮和多个所述第三动力轴空套齿轮分别对应地啮合，从而构成多组第一变速部齿轮副，所述第三动力轴上还设置有用于同步所述第三动力轴空套齿轮与所述第三动力轴的第一同步器。

根据本发明的一些实施例，所述第一动力轴上固定设置有第一动力轴固定齿轮，所述第一动力轴固定齿轮与其中一个所述第二动力轴固定齿轮啮合，所述第三动力轴上固定设置有第三动力轴固定齿轮，所述第三动力轴固定齿轮适于与主减速器从动齿轮啮合。

根据本发明的一些实施例，所述第二动力轴上空套设置有多个第二动力轴空套齿轮，所述第二动力轴上还设置有用于同步所述第二动力轴空套齿轮和所述第二动力轴的第三同步器；所述第三动力轴上空套设置有多个第三动力轴空套齿轮，所述第三动力轴上还设置有用于同步所述第三动力轴空套齿轮和所述第三动力轴的同步离合器，多个所述第二动力轴空套齿轮和多个所述第三动力轴空套齿轮分别对应地啮合，从而构成多组第一变速部齿轮副。

根据本发明的一些实施例，多个所述第三动力轴空套齿轮中有两个所述第三动力轴空套齿轮连接为一体以构成双联齿轮，所述双联齿轮通过所述同步离合器接合所述第三动力轴。

根据本发明的一些实施例，所述第四动力轴上空套设置有多个第四动力轴空套齿轮，所述第四动力轴上还设置有用于同步所述第四动力轴空套齿轮与所述第四动力轴的第二同步器；

所述第五动力轴上固定设置有多个第五动力轴固定齿轮，多个所述第五动力轴固定齿轮与多个所述第四动力轴空套齿轮分别对应地啮合，从而构成多组所述第二变速部齿轮副。

根据本发明的一些实施例，所述第四动力轴上固定设置有多个第四动力轴固定齿轮；

所述第五动力轴上空套设置有多个第五动力轴空套齿轮，所述第五动力轴上还设置有用于同步所述第五动力轴空套齿轮与所述第五动力轴的第二同步器，多个所述第五动力轴空套齿轮与多个所述第四动力轴固定齿轮分别对应地啮合，从而构成多组所述第二变速部齿轮副。

本发明又提出一种动力驱动系统，包括：变速器，所述变速器为根据权利要求1-9中任一项所述的变速器；第一电动发电机，所述第一电动发电机与所述第一动力轴相连；发动机，所述发动机与所述第二动力轴相连；第二电动发电机，所述第二电动发电机与所述第四动力轴相连。

根据本发明另一方面的动力驱动系统，包括上述的变速器。

根据本发明再一方面的车辆，包括上述的动力驱动系统。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的变速器的示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的变速器的示意图。

附图标记：

变速器100，第一变速部1，第一动力源2，第一动力轴11，第二动力源3，第二动力轴12，第三动力轴13，第一变速部齿轮副14，第二变速部4，第四动力轴41，第五动力轴42，第三动力源5，第二变速部齿轮副43，第一离合器6，第二动力轴固定齿轮121，第三动力轴空套齿轮131，第一同步器132，第一动力轴固定齿轮111，第三动力轴固定齿轮133，差速器7，第二动力轴空套齿轮122，第三同步器123，同步离合器134，第四动力轴空套齿轮411，第二同步器412，第五动力轴固定齿轮421。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的变速器100，该变速器100应用于动力源和差速器7之间，动力源可以是发动机3和/或电动发电机，该变速器100实现变速功能，满足车辆在不同行驶工况下对动力以及扭矩的需求。

根据本发明实施例的变速器100可以包括：第一变速部1和第二变速部4。

如图1所示，第一变速部1具有用于与第一动力源2进行连接的第一动力轴11、用于与第二动力源3进行连接的第二动力轴12、第三动力轴13。

第一动力轴11与第二动力轴12联动，在本发明的描述中，两个部件联动表示其中一个部件转动、则另外一个部件随之转动。例如，第一动力轴11与第二动力轴12联动，则表示在第一动力轴11主动旋转时，第二动力轴12也将随之从动转动，或者在第二动力轴12主动旋转时，第一动力轴11也将随之被动旋转。在本发明下面关于“联动”的描述中，如果没有特殊说明，则均作此理解。

第二动力轴12与第三动力轴13之间设置有多组具有不同速比的第一变速部齿轮副14，第二动力轴12和第三动力轴13能够选择性地通过其中一组第一变速部齿轮副14进行动力传动。

第二变速器100具有第四动力轴41和第五动力轴42，第四动力轴41用于与第三动力源5进行连接，第四动力轴41与第五动力轴42之间设置有多组具有不同速比的第二变速部齿轮副43，第四动力轴41和第五动力轴42能够选择性地通过其中一组第二变速部齿轮副43进行动力传动。

其中第三动力轴13和第五动力轴42构造为变速器100的动力输出端。

换言之，第一变速部1能够将来自第一动力源2和第二动力源3的动力通过动力耦合后从第三动力轴13输出，一般地，变速器动力直接输出给差速器7，在本发明的实施例中，第三动力轴13作为变速器100的其中一个动力输出端也可以直接将耦合动力输出给差速器7。

同样，第二变速部4将来自第三动力源5的动力通过动力耦合后从第五动力轴42输出，该第五动力轴42也可以联动至差速器7，即将动力直接输出给差速器7。

因此，第一变速部1负责第一动力源2和第二动力源3的动力耦合以及输出，第二变速部4负责第三动力源3如电动发电机的输出，第二变速部4相当于只为一个动力源提供变速功能，无需匹配多个动力源对变速的不同匹配要求，因此该第二变速部4可以直接对接一电动发电机，并针对该电动发电机的输出特性曲线而进行针对性地变速、调速，保证该电动发电机的输出效率，解决现有发动机和电动发电机无法匹配或匹配效率差的问题。

根据本发明实施例的变速器100，该变速器100可实现发动机、电机两个动力系统的挡位独立切换，实现发动机与电机传动比匹配的完全解耦，从而最大限度保证发动机与电机均工作在高效转速区，提高整车经济性。此外，通过下面将会提到的离合器与同步器的配合控制，可以实现纯电行驶、并联驱动、串联增程等各主要混动模式，最大限度保证混合动力系统高效运转，对于这些传动模式，将在下面结合具体的示例进行详述。

参照图1，第一动力轴11适于与第一动力源2直接相连，第二动力轴12适于与第二动力源3通过第一离合器6相连。

如图2所示，在另一些实施例中，第一动力轴11适于与第一动力源2直接相连，第二动力轴12适于与第二动力源3直接相连。

第二动力轴12上固定设置有多个第二动力轴固定齿轮121(如两个，图1实施例)，第三动力轴13上空套设置有多个第三动力轴空套齿轮131(如两个，图1实施例)，多个第二动力轴固定齿轮121和多个第三动力轴空套齿轮131分别对应地啮合，从而构成多组第一变速部齿轮副14(如两对，图1实施例)，第三动力轴13上还设置有用于同步第三动力轴空套齿轮131与第三动力轴13的第一同步器132。

在图1的实施例中，第三动力轴空套齿轮131可以是两个，第一同步器132可以是一个且位于该两个第三动力轴空套齿轮131之间，即该第一同步器132为两个第三动力轴空套齿轮131所共用。如图1所示实施例，第一动力轴11上固定设置有第一动力轴固定齿轮111，第一动力轴固定齿轮111与其中一个第二动力轴固定齿轮121啮合，第三动力轴13上固定设置有第三动力轴固定齿轮133，第三动力轴固定齿轮133适于与主减速器从动齿轮啮合，即第三动力轴固定齿轮133作为第一变速部1的动力输出齿轮。

根据本发明的另一些实施例，如图2所示，第二动力轴12上空套设置有多个第二动力轴空套齿轮122，第二动力轴12上还设置有用于同步第二动力轴空套齿轮122和第二动力轴12的第三同步器123，如在图2的示例中，第二动力轴空套齿轮122为两个且中间设置有一个共用的第三同步器123。

第三动力轴13上空套设置有多个第三动力轴空套齿轮131，第三动力轴13上还设置有用于同步第三动力轴空套齿轮131和第三动力轴13的同步离合器134，多个第二动力轴空套齿轮122和多个第三动力轴空套齿轮131分别对应地啮合，从而构成多组第一变速部齿轮副14，如图2示意的两对。

根据本发明的一些实施例，多个第三动力轴空套齿轮131中有两个第三动力轴空套齿轮131连接为一体以构成双联齿轮，双联齿轮通过同步离合器134接合第三动力轴13。采用双联齿轮结构可以简化装配过程，提高装配效率，同时通过一个同步离合器134可以实现该双联齿轮与第三动力轴13的接合与断开，操作控制方便。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，第四动力轴41上空套设置有多个第四动力轴空套齿轮411，第四动力轴41上还设置有用于同步第四动力轴空套齿轮411与第四动力轴41的第二同步器412。

第五动力轴42上固定设置有多个第五动力轴固定齿轮421，多个第五动力轴固定齿轮421与多个第四动力轴空套齿轮411分别对应地啮合，从而构成多组第二变速部齿轮副43。

对于第四动力轴41和第五动力轴42上的齿轮布置形式不限于上述实施例，如在未示出的另一些实施例中，第四动力轴41上固定设置有多个第四动力轴41固定齿轮。第五动力轴42上空套设置有多个第五动力轴空套齿轮，第五动力轴42上还设置有用于同步第五动力轴空套齿轮与第五动力轴42的第二同步器412，多个第五动力轴空套齿轮与多个第四动力轴固定齿轮分别对应地啮合，从而构成多组第二变速部齿轮副43。

根据本发明实施例的动力驱动系统可以包括：变速器100、第一电动发电机、发动机和第二电动发电机。

第一电动发电机与第一动力轴11相连。

发动机与第二动力轴12相连。

第二电动发电机与第四动力轴41相连。

下面参照图1-图2简单描述各具体实施例中动力变速器100的构造以及典型工况。

实施例一：

如图1，双自由度变速器100基本型Ⅰ：变速器100通过第一动力轴11与第一电动发电机2相连，变速器100还通过第二动力轴12与发动机3相连，第二动力轴12与发动机3之间配置有离合器6，变速器100还通过第四动力轴41与第二电动发电机5相连。

其中，第二动力源3与第一动力源2匹配第一同步器132的两个挡位；第三动力源5匹配第二同步器412的两个挡位；第二动力源3通过第一离合器6接入第一同步器132的动力传递路线，同时第一离合器6控制第二动力源3与第一动力源2的机械连接；第一动力源2同时具备启动发动机、发电、纯电动驱动功能，第三动力源5主要用于纯电动驱动。

当处于纯电动模式：

第一离合器6断开、第一同步器132处于空挡位置，第一电动发电机2和发动机3都不工作，此时第二电动发电机5工作，并通过第二同步器412的接合作用输出动力(接合任意一个第四动力轴空套齿轮411)，此模式下，第二电动发电机5直接对外输出动力，传动链短，传动效率高，且第二电动发电机5匹配的是独立的第二变速部4，利用第二变速部4针对第二电动发电机5的输出特性而匹配的传动速比，从而最大化地提升第二电动发电机5的输出效率，保证第二电动发电机5时刻处在最优动力输出区间。

当处于串联增程模式：

第一离合器6结合，第一同步器132挂空挡，即发动机3、第一电动发电机2与车轮的动力切断，发动机3驱动第一电动发电机2发电；第二同步器412挂入某个挡位，第三动力源5接收电能，驱动车辆行驶。由此，实现了发动机3对第一电动发电机2的动力输出，实现了第一电动发电机2的发电功能，补充车辆电池电能，另一方面，第二电动发电机5则能以最优的动力输出方式直接输出动力驱动车辆行驶。

当处于并联模式：

第一离合器6接合，第一同步器132挂入某个挡位，第二同步器412亦挂入某个挡位，由此第一电动发电机2和发动机3输出的动力通过第一变速部1动力耦合后输出给变速器100，第二电动发电机就5通过第二变速部4的变速后输出动力，两部分动力最终挂在差速器7处耦合并输出给车轮。

在基本型Ⅰ中，第一动力源2和第二动力源3均配置有两挡变速，当然也可以拓展至4、6等多个挡位；第三动力源5配置的也为两挡变速，当然亦可拓展至4、6等多个挡位；且两者拓展互不影响。对于图2的实施例，由于主体构造大体相同，因此其传动原理、传动模式与图1实施例相似，因此这里不再赘述。

根据本发明另一方面实施例的车辆，包括上述实施例中描述的动力驱动系统。对于车辆的其它构造例如制动系统、转向系统等均已为现有技术且为本领域的技术人员所熟知，因此这里对于车辆的其它构造不做详细说明。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种变速器，其特征在于，包括：

第一变速部，所述第一变速部具有用于与第一动力源进行连接的第一动力轴、用于与第二动力源进行连接的第二动力轴、第三动力轴，所述第一动力轴与所述第二动力轴联动，所述第二动力轴与所述第三动力轴之间设置有多组具有不同速比的第一变速部齿轮副，所述第二动力轴和所述第三动力轴能够选择性地通过其中一组所述第一变速部齿轮副进行动力传动；

第二变速部，所述第二变速器具有第四动力轴和第五动力轴，所述第四动力轴用于与第三动力源进行连接，所述第四动力轴与所述第五动力轴之间设置有多组具有不同速比的第二变速部齿轮副，所述第四动力轴和所述第五动力轴能够选择性地通过其中一组所述第二变速部齿轮副进行动力传动；

其中所述第三动力轴和所述第五动力轴构造为所述变速器的动力输出端。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一动力轴适于与所述第一动力源直接相连，所述第二动力轴适于与所述第二动力源通过第一离合器相连；或者

所述第一动力轴适于与所述第一动力源直接相连，所述第二动力轴适于与所述第二动力源直接相连。

3.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第二动力轴上固定设置有多个第二动力轴固定齿轮；

所述第三动力轴上空套设置有多个第三动力轴空套齿轮，多个所述第二动力轴固定齿轮和多个所述第三动力轴空套齿轮分别对应地啮合，从而构成多组第一变速部齿轮副，所述第三动力轴上还设置有用于同步所述第三动力轴空套齿轮与所述第三动力轴的第一同步器。

4.根据权利要求3所述的变速器，其特征在于，所述第一动力轴上固定设置有第一动力轴固定齿轮，所述第一动力轴固定齿轮与其中一个所述第二动力轴固定齿轮啮合，所述第三动力轴上固定设置有第三动力轴固定齿轮，所述第三动力轴固定齿轮适于与主减速器从动齿轮啮合。

5.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第二动力轴上空套设置有多个第二动力轴空套齿轮，所述第二动力轴上还设置有用于同步所述第二动力轴空套齿轮和所述第二动力轴的第三同步器；

所述第三动力轴上空套设置有多个第三动力轴空套齿轮，所述第三动力轴上还设置有用于同步所述第三动力轴空套齿轮和所述第三动力轴的同步离合器，多个所述第二动力轴空套齿轮和多个所述第三动力轴空套齿轮分别对应地啮合，从而构成多组第一变速部齿轮副。

6.根据权利要求5所述的变速器，其特征在于，多个所述第三动力轴空套齿轮中有两个所述第三动力轴空套齿轮连接为一体以构成双联齿轮，所述双联齿轮通过所述同步离合器接合所述第三动力轴。

7.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第四动力轴上空套设置有多个第四动力轴空套齿轮，所述第四动力轴上还设置有用于同步所述第四动力轴空套齿轮与所述第四动力轴的第二同步器；

所述第五动力轴上固定设置有多个第五动力轴固定齿轮，多个所述第五动力轴固定齿轮与多个所述第四动力轴空套齿轮分别对应地啮合，从而构成多组所述第二变速部齿轮副。

8.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第四动力轴上固定设置有多个第四动力轴固定齿轮；

所述第五动力轴上空套设置有多个第五动力轴空套齿轮，所述第五动力轴上还设置有用于同步所述第五动力轴空套齿轮与所述第五动力轴的第二同步器，多个所述第五动力轴空套齿轮与多个所述第四动力轴固定齿轮分别对应地啮合，从而构成多组所述第二变速部齿轮副。

9.一种动力驱动系统，其特征在于，包括：

变速器，所述变速器为根据权利要求1-9中任一项所述的变速器；

第一电动发电机，所述第一电动发电机与所述第一动力轴相连；

发动机，所述发动机与所述第二动力轴相连；

第二电动发电机，所述第二电动发电机与所述第四动力轴相连。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求9所述的动力驱动系统。