CN108895128A - 具有双联齿轮结构的混合动力传动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种具有双联齿轮结构的混合动力传动系统,至少包括发动机和电动机,所述发动机与分离离合器的一端固接,所述分离离合器的另一端和电动机与变速箱的输入轴组件固接;还包括与输入轴组件配接的齿轮机构以及通过齿轮机构传输动力的输出轴组件,齿轮机构至少包括固设在第一输入轴上的双联齿轮,双联齿轮与设置在输出轴上的偶数从动齿轮组传动连接;齿轮机构还包括固设在第二输入轴上的奇数主动齿轮组,奇数主动齿轮组与设置在输出轴上的奇数从动齿轮组传动连接。本发明主要体现在:减小挡位设置,简化系统结构,能够使所有变速器挡位均能运转混动模式,节油性能好,同时,发动机能够在行驶和怠速过程中给蓄电池充电。

Description

具有双联齿轮结构的混合动力传动系统
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车技术领域,具体而言,尤其涉及一种具有双联齿轮结构的混合动 力传动系统。
背景技术
[0002] 随着世界范围的能源紧张以及排放法规对车辆碳排放的限制,安全、节能、环保成 为现代汽车发展的主题。同时传统内燃机己不能满足排放要求,而纯电动汽车、燃料电池汽 车等新能源汽车受到关键技术的瓶颈制约,短时间内难以突破。具体表现在: ① 传统动力总成技术主要着手降低发动机的排放,提高发动机的效率,但是单靠改进 发动机技术己不能满足日益苛刻的排放法规,需要寻找新的突破; ② 纯电动汽车虽然可以实现零排放,能够符合任何排放法规的要求,但是电动汽车的 研发涉及的关键技术甚多,如电池及电池控制、高性能电机、整车综合控制等等,目前这些 技术尚不成熟,且受到电池费用高,冲、放电循环次数少,以及整车行驶里程短等因素的限 制,纯电动轿车在短时期内的发展将受到很大的限制。
[0003 ]因此,混合动力汽车越来越成为合乎时宜的选择。
[0004] 现阶段的混合动力系统大都采取P2混动模式即电动机安放在变速器的输入轴上。 以现有七速变速器的混合动力系统为例,该混动变速器系统主要基于目前成熟的双离合变 速器技术和电动机控制技术,通过变换挡位可使驱动电动机和发动机长期工作在高效区; 其中,C1离合器、C2离合器分别连接发动机,输入二轴空套在输入一轴上,电动机通过电动 机传动轴组件与四六挡主动齿轮连接。该混合动力系统可以执行发动机单独驱动、电动机 单独驱动2/4/6/R挡、发动机和电动机同时驱动2/4/6/R挡、电动机制动充电等操作模式。
[0005] 但是,目前双离合混动变速器存在以下缺陷:1、由于电动机通过电动机传动轴组 件与四六挡主动齿轮连接,这样导致混动模式下,发动机和电动机只能同时驱动2/4/6/R 挡,不能驱动所有挡位,不能很好地满足动力性和经济性要求;2、驱动时电动机不能给蓄电 池充电,为保证电动机供电,造成蓄电池的体积大、成本高;3、驱动系统结构复杂,占用空间 大、搭载不便。
[0006]另外如公布号CN106696674A公开了一种混合动力车辆变速机构,发动机的输出轴 与输入轴的输入端相连;输入轴上从前往后依次装有离合器、双联齿轮、第一输入齿轮和第 二输入齿轮,双联齿轮空套在输入轴上,第一输入齿轮和第二输入齿轮固套在输入轴上;输 出轴与输入轴平行设置,该输出轴上从前往后依次套装有第一输出齿轮、第一双边同步器、 第二输出齿轮、第三输出齿轮、第二双边同步器和第四输出齿轮。该变速机构无法驱动所有 挡位均在混动模式下工作,不能很好地满足动力性和经济性要求。
发明内容
[0007]本发明的目的是克服现有技术存在的不足,提供一种具有双联齿轮结构的混合动 力传动系统。
[0008]本发明的目的通过以下技术方案来实现: if具有双联齿轮结构的混合动力传动系统,至少包括发动机和电动机,所述发动机 与分离离合器的一端固接,所述分离离合器的另一端和电动机与变速箱的输入轴组件固 接;所述输入轴组件包括与分离离合器固接的第一输入轴,以及与所述电动机固接的第二 输入轴,所述第二输入轴套设在所述第一输入轴的周向外侧且共轴设置; 还包括与所述输入轴组件配接的齿轮机构以及通过齿轮机构传输动力的输出轴组件, 所述输出轴组件包括对称设置于所述输入轴组件两侧的第一输出轴和第二输出轴,所述第 一输出轴和第二输出轴均与所述第一输入轴平行;所述第一输出轴和第二输出轴之间通过 传动机构传动连接; 所述齿轮机构至少包括固设在所述第一输入轴上的双联齿轮,所述双联齿轮与分别设 置在所述第一输出轴和第二输出轴上的偶数从动齿轮组传动连接;所述齿轮机构还包括固 设在第二输入轴上的奇数主动齿轮组,所述奇数主动齿轮组与设置在所述第一输出轴或第 二输出轴上的奇数从动齿轮组传动连接。
[0009]优选的,所述分离离合器可集成在所述电动机的转子中。
[0010] 优选的,所述奇数主动齿轮组包括固设在所述第二输入轴上的一挡主动齿轮和三 挡主动齿轮,所述奇数从动齿轮组包括空套在所述第二输出轴上与所述一挡主动齿轮和三 挡主动齿轮相啮合的一挡从动齿轮和三挡从动齿轮,所述一挡从动齿轮和三挡从动齿轮之 间设有设置在所述第二输出轴上的一三同步器,所述一三同步器可选择的与所述一挡从动 齿轮或三挡从动齿轮传动连接。
[0011] 优选的,所述一挡主动齿轮位于所述三挡主动齿轮与分离离合器之间。
[0012] 优选的,所述偶数从动齿轮组至少包括空套在所述第二输出轴上的二挡从动齿 轮,以及设置在所述第二输出轴上的二挡单面同步器,所述二挡单面同步器可与所述二挡 从动齿轮传动连接。
[0013] 优选的,所述偶数从动齿轮组还包括空套在所述第一输出轴上的四挡从动齿轮, 以及设置在所述第一输出轴上的四挡单面同步器,所述四挡单面同步器可与所述四挡从动 齿轮传动连接。
[0014] 优选的,所述第一输入轴上还设有三挡单面同步器,所述三挡单面同步器可与所 述三挡主动齿轮传动连接。
[0015] 优选的,所述传动机构至少包括固设在所述第一输出轴上的第一主动齿轮,以及 固设在所述第二输出轴上的第二主动齿轮,所述第一主动齿轮和第二主动齿轮之间通过惰 轮传动连接。
[0016] 优选的,所述第二主动齿轮与差速器传动连接。
[0017]本发明的有益效果主要体现在: 、 1、 本传动系统能够使所有变速器挡位均能运转混动模式,动力性能好、节油性能好; 2、 本传动系统中,发动机能够在行驶和怠速过程中给蓄电池充电; 、 3、 采用双输出轴结构,挡位数的配比更加合理,能够取得更好的动力性能以及经济性 指标,降低油耗; 4、 偶数挡设置在输出轴上,奇数挡设置在输入轴上,这样的设置能使动力传动更加平 顺,能量损失小; 5、 本混动变速器通够根据实际需求选择所有挡位均处于纯电动机或纯发动机情况下 工作,行驶平稳无卡顿现象,其适用性更广; 6、 双联齿轮的设置可使其达到最大公用化,减少了变速箱内的齿轮数量,缩小了变速 箱的轴向尺寸,结构更加紧凑; 7、 本传动系统更紧凑,重量轻、体积小,有利于整车搭载。
附图说明
[0018]下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明: 图1:本发明的结构示意图。
具体实施方式
[0019]以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并 不限于本发明,本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的 变换均包含在本发明的保护范围内。
[0020]如图1所示,本发明揭示了一种具有双联齿轮结构的混合动力传动系统,至少包括 发动机1和电动机3,所述电动机3和发动机1均与蓄电池(图中未示出)连接,在车辆制动、汽 车怠速以及发动机1动力输出过多的情况下,所述发动机1可以作为发电机来使用,对这部 分能量进行回收,以电能的形式储存于所述蓄电池中,以在需要时通过所述电动机3以动力 形式输出。本发明中所述发动机1还与分离离合器2的一端固接,所述分离离合器2可集成在 所述电动机3的转子中。所述分离离合器2的另一端和电动机3与变速箱的输入轴组件5固 接,所述输入轴组件5包括与分离离合器2固接的第一输入轴51,以及与所述电动机3固接的 第二输入轴52,所述第二输入轴52套设在所述第一输入轴51的周向外侧且共轴设置,所述 输入轴组件5与输出轴组件7之间通过齿轮机构6进行动力传输。
[0021]本传动系统能够使所有变速器挡位均能运转混动模式。具体来说,本传动系统工 作远离如下:通过所述分离离合器2使所述发动机1与输入轴组件5传动连接,也就是说,所 述电动机3通电开始工作,同时分离离合器2处于接合状态,所述发动机1也通过燃料燃烧工 作,两者能够共同为所述输入轴组件5提供动力,即此时变速器处于混动状态。通过上述设 计,使得所述电动机3和发动机1的动力能够直接传递作用在所述输入轴组件5上,那么无论 汽车挡位如何调节,即连在输入轴和输出轴之间,与汽车挡位对应的挡位齿轮如何进行变 换,变速器均能在混动模式下运转,从而使得无论在哪个挡位的电动机均能够实时为发动 机提供动力补偿,进而提高动力性能。
[0022]下面简单阐述一下所述齿轮机构6以及输出轴组件7的具体结构。所述输出轴组件 7包括对称设置于所述输入轴组件5两侧的第一输出轴71和第二输出轴72,所述第一输出轴 71和第二输出轴72均与所述第一输入轴51平行。所述齿轮机构6至少包括固设在所述第一 输入轴51上的双联齿轮60,所述双联齿轮60与分别设置在所述第一输出轴71和第二输出轴 72上的偶数从动齿轮组传动连接;所述齿轮机构6还包括固设在第二输入轴52上的奇数主 动齿轮组,所述奇数主动齿轮组与设置在所述第一输出轴71或第二输出轴72上的奇数从动 齿轮组传动连接。具体的,所述奇数主动齿轮组包括固设在所述第二输入轴52上的一挡主 动齿轮61和三挡主动齿轮63,所述奇数从动齿轮组包括空套在所述第二输出轴72上与所述 一挡主动齿轮61和三挡主动齿轮63相啮合的一挡从动齿轮91和三挡从动齿轮93,所迷一挡 从动齿轮91和三挡从动齿轮93之间设有设置在所述第二输出轴72上的一三同步器92,所述 一三同步器92可选择的与所述一挡从动齿轮91或三挡从动齿轮⑽传动连接。所述偶数从动 齿轮组至少包括空套在所述第二输出轴72上的二挡从动齿轮94,以及设置在所述第二输出 轴72上的二挡单面同步器95,所述二挡单面同步器95可与所述二挡从动齿轮94传动连接。 所述偶数从动齿轮组还包括空套在所述第一输出轴71上的四挡从动齿轮96,以及设置在所 述第一输出轴71上的四挡单面同步器97,所述四挡单面同步器97可与所述四挡从动齿轮96 传动连接。所述第一输入轴51上还设有三挡单面同步器9S,所述三挡单面同步器98可与所 述三挡主动齿轮63传动连接,所述三挡单面同步器明的设置实现所有变速器挡位均能运转 混动模式,动力性能好、节油性能好。进一步的,所述一挡主动齿轮61位于所述三挡主动齿 轮63与分离离合器2之间,一挡相对靠近连轴离合器的方式可以使变速箱更合理地匹配到 合适的速比,以提升变速箱的使用效果。
[0023] 本发明中,所述第一输出轴71和第二输出轴72之间通过传动机构8传动连接,所述 传动机构8的设置可使变速箱的长度变短,结构更加紧凑,有利于整车搭载。具体的,所述传 动机构8至少包括固设在所述第一输出轴71上的第一主动齿轮81,以及固设在所述第二输 出轴72上的第二主动齿轮82,所述第一主动齿轮81和第二主动齿轮82之间通过惰轮83传动 连接,所述第二主动齿轮82的另一侧还与差速器10传动连接,所述差速器1〇与汽车轮毂传 动连接。
[0024] 本发明中,在混动情况下,所述第二输入轴52与第一输入轴51两者转速一致,且两 者之间通过所述三挡单面同步器98耦合,该设计极大节省占地空间。也就是说,所述发动机 1通过所述分离离合器2驱动所述第一输入轴51转动,所述第一输入轴51输出端的功率为扭 矩(Nm) *转速(rpm)/9.549,其中所述9.549为系数。所述电动机3驱动所述第二输入轴52转 动,所述第二输入轴52输出端的功率为扭矩(Nm) *转速(rpm) /9.549,其中所述9 • 549为系 数。通过该设计,实现两个功率相加。又因为功率是衡量汽车最高速度的物理量,功率越大 的汽车的最高速度也越大,其爬坡性能以及加速性能也愈好。同时,所述第一输入轴51和第 二输入轴52均有单独的驱动源驱动,可以彼此独立的输出贡献扭矩。因此,在混动驱动模式 下,动力换挡通过类似于双离合器系统实现,由电动机4通过所述第二输入轴52连接到所述 一挡主动齿轮61和三挡主动齿轮63实现,但是不需要昂贵且专用的双离合器,极大地降低 企业成本。
[0025]下面简单阐述一下本发明的工作过程,当处于一挡或倒挡纯电动机驱动时,分离 离合器2处于断开状态,所述发动机1不进行动力输送。其动力传递路线为:电动机3—第二 输入轴52--挡主动齿轮61—一挡从动齿轮91——三同步器95—第二输出轴72—第二主 动齿轮82—差速器10。其它挡位均可由所述纯电动机驱动,纯电动机驱动行驶平稳无卡顿 现象,其适用性更广。另外其它挡位的动力传递路线可参考上述动力传递路线,不做过多赘 述。
[0026] 汽车可在所有挡位时均处于混动模式,可极大地增强其动力性能、爬坡性能、节油 性能,并且提高驾驶舒适性。当汽车挂到一挡并处于混动驱动且充电模式时,分离离合器2 处于闭合状态,所述发动机1进行动力输送。本系统的动力传递路线为两条:第一条为:电动 机3—第二输入轴52—一挡主动齿轮61—一挡从动齿轮91一一三同步器95—第二输出轴 72—第二主动齿轮82—差速器10;第二条:发动机1 一分离离合器2—第一输入轴51—三挡 单面同步器97—三挡主动齿轮63—第二输入轴52—一挡主动齿轮61—一挡从动齿轮91 一 一三同步器%—第二输出轴72—第二主动齿轮82—差速器10。从上述动力传递路线可知, 此时的发动机实际为发电动机,也就是说,此时发动机的机轴以及其上的线圈作为转子进 行发电,并将产生的电能储存到蓄电池中,这样使得电动机能够得到充足电能供电,使得变 速器能够有效运转混动模式,进而提高动力性能;同时,使得蓄电池的设计规格能够变小, 有利于节省车内安装空间。另外,汽车挂到二挡、三挡以及四挡的动力传递路线可参考上述 动力传递路线,就不做过多赘述。
[0027] 汽车可在所有挡位时均处于纯发动机驱动模式,如汽车挂到一挡并处于纯发动机 驱动且充电模式时,分离离合器2处于闭合状态,所述发动机1进行动力输送。其动力传递路 线为:发动机1 一分离离合器2—第一输入轴51—三挡单面同步器97—三挡主动齿轮63—第 二输入轴52 挡主动齿轮61——挡从动齿轮91 一一三同步器95—第二输出轴72—第二 主动齿轮82—差速器10。其他挡位的传动路线可参考上述驱动路线,不作具体赘述。
[G028]本发明的有益效果主要体现在: 1、 本传动系统能够使所有变速器挡位均能运转混动模式,动力性能好、节油性能好; 2、 本传动系统中,发动机能够在行驶和怠速过程中给蓄电池充电; 3、 采用双输出轴结构,挡位数的配比更加合理,能够取得更好的动力性能以及经济性 指标,降低油耗; 4、 偶数挡设置在输出轴上,奇数挡设置在输入轴上,这样的设置能使动力传动更加平 顺,能量损失小; 5、 本混动变速器能够根据实际需求选择所有挡位均处于纯电动机或纯发动机情况下 工作,行驶平稳无卡顿现象,其适用性更广; 6、 双联齿轮的设置可使其达到最大公用化,减少了变速箱内的齿轮数量,缩小了变速 箱的轴向尺寸,结构更加紧凑; 7、 本传动系统更紧凑,重量轻、体积小,有利于整车搭载。
[0029]应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一 个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说 明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。
[0030]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说 明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式 或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1. 具有双联齿轮结构的混合动力传动系统,其特征在于:包括发动机(1)和电动机(3), 所述发动机(1)的输出端与分离离合器(2)的一端固接,所述分离离合器(2)的另一端和电 动机(3)与变速箱的输入轴组件(5)固接;所述输入轴组件(5)包括与分离离合器(2)固接的 第一输入轴(51),以及与所述电动机(3)固接的第二输入轴(52),所述第二输入轴(5¾套设 在所述第一输入轴(51)的周向外侧且共轴设置; 还包括与所述输入轴组件(5)配接的齿轮机构(6)以及通过齿轮机构(6)传输动力的输 出轴组件(7),所述输出轴组件(7)包括对称设置于所述输入轴组件(5)两侧的第一输出轴 (71)和第二输出轴(72),所述第一输出轴(71)和第二输出轴(72)均与所述第一输入轴(51) 平行;所述第一输出轴(71)和第二输出轴(72)之间通过传动机构(8)传动连接; 所述齿轮机构(6)至少包括固设在所述第一输入轴(51)上的双联齿轮(60),所述双联 齿轮(60)与分别设置在所述第一输出轴(71)和第二输出轴(72)上的偶数从动齿轮组传动 连接;所述齿轮机构(6)还包括固设在第二输入轴(52)上的奇数主动齿轮组,所述奇数主动 齿轮组与设置在所述第一输出轴(71)或第二输出轴(72)上的奇数从动齿轮组传动连接。
2. 根据权利要求1所述的具有双联齿轮结构的混合动力传动系统,其特征在于:所述分 离离合器(2)可集成在所述电动机(3)的转子中。
3. 根据权利要求2所述的具有双联齿轮结构的混合动力传动系统,其特征在于:所述奇 数主动齿轮组包括固设在所述第二输入轴(S2)上的一挡主动齿轮(el)和三挡主动齿轮 (63),所述奇数从动齿轮组包括空套在所述第二输出轴(72)上与所述一挡主动齿轮(61)和 三挡主动齿轮(63)相啮合的一挡从动齿轮(91)和三挡从动齿轮(93),所述一挡从动齿轮 (91)和三挡从动齿轮(93)之间设有设置在所述第二输出轴(72)上的一三同步器(92),所述 一三同步器(92)可选择的与所述一挡从动齿轮(91)或三挡从动齿轮(93)传动连接。
4. 根据权利要求3所述的具有双联齿轮结构的混合动力传动系统,其特征在于:所述一 挡主动齿轮(61)位于所述三挡主动齿轮(63)与分离离合器(2)之间。
5. 根据权利要求4所述的具有双联齿轮结构的混合动力传动系统,其特征在于:所述偶 数从动齿轮组至少包括空套在所述第二输出轴(72)上的二挡从动齿轮(94),以及设置在所 述第二输出轴(72)上的二挡单面同步器(%),所述二挡单面同步器(95)可与所述二挡从动 齿轮(94)传动连接。
6. 根据权利要求5所述的具有双联齿轮结构的混合动力传动系统,其特征在于:所述偶 数从动齿轮组还包括空套在所述第一输出轴(71)上的四挡从动齿轮©6),以及设置在所述 第一输出轴(71)上的四挡单面同步器(97),所述四挡单面同步器(97)可与所述四挡从动齿 轮(96)传动连接。 _
7. 根据权利要求6所述的具有双联齿轮结构的^合动力传动系统,其特征在于:所述第 一输入轴(51)上还设有三挡单面同步器(卵),所述三挡单面同步器(9®可与所述三挡主动 齿轮(63)传动连接。
8. 根据权利要求7所述的具有双联齿轮结构的混合动力传动系统,其特征在于:所述传 动机构(8)至少包括固设在所述第一输出轴(7丨)上的第一主动齿轮(81),以及固设在所述 第二输出轴(72)上的第二主动齿轮(犯),所述第一主动齿轮(S1)和第二主动齿轮(82)之间 通过惰轮(83)传动连接。 、_
9.根据权利要求8所述的具有双联齿轮结构的混合动力传动系统,其特征在于:所述第 二主动齿轮(82)与差速器(10)传动连接。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020125507A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 Ningbo Geely Automobile Research & Development Co., Ltd. A transmission for a vehicle
CN111497589A (zh) * 2020-04-10 2020-08-07 东风汽车集团有限公司 一种混合动力汽车动力传动系统及其动力传递方法
WO2020193976A1 (en) * 2019-03-25 2020-10-01 Mclaren Automotive Limited Seamless-shift transmission

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