CN109469713A - 一种混合动力变速器以及混合动力汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力变速器以及混合动力汽车，涉及混合动力车辆领域，包括主输出轴、与发动机传动连接的第一输入轴和与电机传动连接的第二输入轴，所述第二输入轴套设于所述第一输入轴，所述第一输入轴和第二输入轴可以相互耦合同步转动共同驱动所述主输出轴，也可以相互独立分别驱动所述主输出轴，使得发动机和电机可以同时或分别工作在其各自的高效转速区间内。

Description

一种混合动力变速器以及混合动力汽车
【技术领域】
本发明涉及混合动力车辆领域，具体涉及一种混合动力变速器以及混合动力汽车。
【背景技术】
在油价日益上涨、环境要求日益严格的背景下，油电混合动力汽车越来越受到广大消费者的青睐。
在现有技术中，混合动力驱动技术主要采用模块化的结构，在原动力总成的基础上，增加一套或多套电驱动装置来实现混合动力的驱动功能。但是，现有技术中的混合动力变速器电机和发动机的速比分配是固定的，因此，发动机和电机无法同时工作在各自相应的高效工作区间，造成了传动效率的损失，鉴于此，有必要对现有的混合动力变速器系统进行结构上的改进，以解决上述技术问题。
【发明内容】
为解决前述问题，本发明提供了一种混合动力变速器，使得发动机和电机可以同时或分别工作在其各自的高效转速区间内。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种混合动力变速器，包括主输出轴、与发动机传动连接的第一输入轴和与电机传动连接的第二输入轴，所述第二输入轴套设于所述第一输入轴，所述混合动力变速器包括耦合工作状态和分离工作状态，在所述耦合工作状态下，所述第一输入轴和第二输入轴相互耦合同步转动，共同驱动所述主输出轴，在所述分离工作状态下，所述第一输入轴和第二输入轴相互独立分别驱动所述主输出轴。
进一步地，在所述耦合工作状态下，所述第一输入轴和第二输入轴通过第一同步器相互耦合。
更进一步地，所述第一同步器包括结合套，所述第一输入轴带有花键毂，所述第二输入轴包括同步锁环，所述结合套使得所述花键毂和所述同步锁环耦合，从而实现第一输入轴和第二输入轴通过第一同步器相互耦合。
可选地，在所述耦合工作状态下，所述第一输入轴和第二输入轴通过离合器相互耦合。
进一步地，所述电机的输出轴设有第一主动轮，所述第二输入轴设有传动轮和第二主动轮，所述主输出轴上设有第一从动轮和第二从动轮，所述第一主动轮与所述传动轮啮合，所述传动轮与所述第一从动轮啮合，所述第二主动轮与所述第二从动轮啮合。
进一步地，所述第一从动轮和所述主输出轴之间设有第二同步器，所述第二从动轮和所述主输出轴之间设有第三同步器，所述第二同步器和第三同步器共用一套结合套，花键毂，拨叉和执行机构。
可选地，所述第一输入轴设有第三主动轮和第四主动轮，所述主输出轴设有第三从动轮和第四从动轮，所述第三主动轮与所述第三从动轮啮合，所述第四主动轮与所述第四从动轮啮合。
进一步地，所述第三从动轮和所述主输出轴之间设有第四同步器，所述第四从动轮和所述主输出轴之间设有第五同步器，所述第四同步器和第五同步器共用一套结合套，花键毂，拨叉和执行机构。
可选地，所述发动机的输出轴设有减震盘，所述第一输入轴设有离合器，所述减震盘与所述离合器通过花键连接，所述主输出轴上设有输出主减齿。
本发明具有如下有益效果：
在现有技术中，发动机和电机只能以相同或固定比例的转速共同驱动主输出轴，因此，其在混合动力情形下的速比分配和在纯电动力情形下的速比分配是相同且固定的，这就导致了发动机和电机无法各自工作在其最高效的工作区间内，进而造成了发动机和电机的工作效率下降，使油耗和电耗升高。而本申请所提供的混合动力变速器，与发动机传动连接的第一输入轴和与电机传动连接的第二输入轴即可以相互耦合共同驱动主输出轴，也可以相互独立且互不干涉地各自驱动主输出轴，因此，实现了在混合动力情形下和纯电动力情形下各自独立的速比分配，进而使得发动机和电机可以同时或分别工作在其最高效的转速区间内，以使发动机和电机的工作效率提升，油耗和电耗下降。
此外，本发明还提供了一种混合动力汽车，所述混合动力汽车包括前述任意一项所述的混合动力变速器。本发明所提供的混合动力汽车与前述混合动力变速器的有益效果推理过程相似，在此不再赘述。
本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露。本发明最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本发明技术方案的限制。另外，在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件。
【附图说明】
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明实施例一的示意图。
其中，1-发动机输出轴，2-减震盘，3-离合器，4-传动轮，5-第一主动轮，6-电机，7-第二主动轮，8-第一同步器，9-第三主动轮，10-第四主动轮，11-第四从动轮，12-第五同步器，13-第四同步器，14-第三从动轮，15-第二从动轮，16-第三同步器，17-第二同步器，18-第一从动轮，19-输出主减齿，
20-第一输入轴，21-主输出轴，22-第二输入轴。
【具体实施方式】
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本专利公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供了一种混合动力变速器，包括主输出轴21、与发动机传动连接的第一输入轴20和与电机6传动连接的第二输入轴22，第二输入轴22套设于第一输入轴20。混合动力变速器还包括第一同步器8，第一同步器8可以实现第一输入轴20和第二输入轴22的耦合或分离。第一同步器8包括结合套，第一输入轴20带有花键毂，第二输入轴22包括同步锁环，结合套使得花键毂和同步锁环耦合，从而实现第一输入轴20和第二输入轴22通过第一同步器8相互耦合。
主输出轴21上还设有输出主减齿19。
发动机设有发动机输出轴1，发动机输出轴1上设有减震盘2，第一输入轴20上设有离合器3，减震盘2与离合器3通过花键连接。第一输入轴20设有第三主动轮9和第四主动轮10，主输出轴21设有第三从动轮14和第四从动轮11，第三主动轮9与第三从动轮14啮合，第四主动轮10与第四从动轮11啮合。
电机6的输出轴设有第一主动轮5，第二输入轴22设有传动轮4和第二主动轮7，主输出轴21上设有第一从动轮18和第二从动轮15，第一主动轮5与传动轮4啮合，传动轮4与第一从动轮18啮合，第二主动轮7与第二从动轮15啮合。
第一从动轮18和主输出轴21之间设有第二同步器17，第二从动轮15和主输出轴21之间设有第三同步器16，第二同步器17和第三同步器16共用一套结合套，花键毂，拨叉和执行机构；第三从动轮14和主输出轴21之间设有第四同步器13，第四从动轮11和主输出轴21之间设有第五同步器12，第四同步器13和第五同步器12共用一套结合套，花键毂，拨叉和执行机构。
在本实施例中，混合动力变速器包括耦合工作状态和分离工作状态，在耦合工作状态下，第一输入轴20和第二输入轴22通过第一同步器8相互耦合同步转动，共同驱动主输出轴21，在分离工作状态下，第一输入轴20和第二输入轴22相互独立，各自分别驱动主输出轴21。在其他实施例中，第一输入轴20和第二输入轴22还可以通过离合器相互耦合。本实施例所提供的混合动力变速器，与发动机传动连接的第一输入轴20和与电机6传动连接的第二输入轴22即可以相互耦合共同驱动主输出轴21，也可以相互独立且互不干涉地各自驱动主输出轴21，因此，实现了在混合动力情形下和纯电动力情形下各自独立的速比分配，进而使得发动机和电机6可以各自工作在其最高效的工作区间内，以使发动机和电机6的工作效率提升，降低了油耗和电耗。
下面结合上述结构分别对本实施例的11种工作模式的动力流向进行描述：表1.混合动力变速器档位、离合器、制动器关系
(一)R档纯电驱模式
在R档纯电驱模式下，离合器3打开，第一同步器8打开，第二同步器17打开，第三同步器16结合，第四同步器13打开，第五同步器12打开。发动机的动力无法传递至第一输入轴20，发动机怠速、发电或者停止转动，第一输入轴20和第二输入轴22相互分离，混合动力变速器处于分离工作状态。电机6将动力输出至第一主动轮5，第一主动轮5驱动传动轮4，传动轮4通过第二输入轴22将动力传递至第二主动轮7，第二主动轮7驱动第二从动轮15，通过第二从动轮15以及主输出轴21将动力输出至混合动力变速器外。
(二)1档纯电驱模式
1档纯电驱模式与R档纯电驱模式均是离合器3打开，第一同步器8打开，第二同步器17打开，第三同步器16结合，第四同步器13打开，第五同步器12打开。二者的动力流动方向一致，两者的区别在于：电机6的转动方向、转动速度不同。
(三)2档纯电驱模式
在2档纯电驱模式下，离合器3打开，第一同步器8结合，第二同步器17打开，第三同步器16打开，第四同步器13结合，第五同步器12打开。发动机的动力无法传递至第一输入轴20，发动机怠速、发电或者停止转动，第一输入轴20和第二输入轴22相互耦合，混合动力变速器处于耦合工作状态，电机6将动力输出至第一主动轮5，第一主动轮5驱动传动轮4，传动轮4带动第二输入轴22转动，由于第一输入轴20和第二输入轴22相互耦合，因此，第二输入轴22带动第一输入轴20转动，将动力传递至第三主动轮9，第三主动轮9驱动第三从动轮14，通过第三从动轮14以及主输出轴21将动力输出至混合动力变速器外。
(四)3档纯电驱模式
在3档纯电驱模式下，离合器3打开，第一同步器8打开，第二同步器17结合，第三同步器16打开，第四同步器13打开，第五同步器12打开。发动机的动力无法传递至第一输入轴20，发动机怠速、发电或者停止转动，第一输入轴20和第二输入轴22相互分离，混合动力变速器处于分离工作状态。电机6将动力输出至第一主动轮5，第一主动轮5驱动传动轮4，通过设于第二输入轴22的传动轮4将动力传递至第一从动轮18，第一从动轮18通过主输出轴21将动力输出至混合动力变速器外。
(五)4档纯电驱模式
在4档纯电驱模式下，离合器3打开，第一同步器8结合，第二同步器17打开，第三同步器16打开，第四同步器13打开，第五同步器12结合。发动机的动力无法传递至第一输入轴20，发动机怠速、发电或者停止转动，第一输入轴20和第二输入轴22相互耦合，混合动力变速器处于耦合工作状态，电机6将动力输出至第一主动轮5，第一主动轮5驱动传动轮4，传动轮4带动第二输入轴22转动，由于第一输入轴20和第二输入轴22相互耦合，因此，第二输入轴22带动第一输入轴20转动，将动力传递至第四主动轮10，第四主动轮10驱动第四从动轮11，通过第四从动轮11以及主输出轴21将动力输出至混合动力变速器外。
(六)1档P2并联模式
在1档P2并联模式下，离合器3结合，第一同步器8结合，第二同步器17打开，第三同步器16结合，第四同步器13打开，第五同步器12打开。发动机通过离合器3将动力传递至第一输入轴20，电机6将动力通过相互啮合的第一主动轮5和传动轮4将动力传递至第二输入轴22，第一输入轴20和第二输入轴22相互耦合，混合动力变速器处于耦合工作状态，因此，发动机和电机6同时驱动相互耦合的第一输入轴20和第二输入轴22。将发动机和电机6的动力一同传递至第四主动轮10，第四主动轮10驱动第四从动轮11，通过第四从动轮11以及主输出轴21将发动机和电机6的动力一同输出至混合动力变速器外。
(七)2档P2并联模式
在2档P2并联模式下，离合器3结合，第一同步器8结合，第二同步器17打开，第三同步器16打开，第四同步器13结合，第五同步器12打开。发动机通过离合器3将动力传递至第一输入轴20，电机6将动力通过相互啮合的第一主动轮5和传动轮4将动力传递至第二输入轴22，第一输入轴20和第二输入轴22相互耦合，混合动力变速器处于耦合工作状态，因此，发动机和电机6同时驱动相互耦合的第一输入轴20和第二输入轴22。将发动机和电机6的动力一同传递至第三主动轮9，第三主动轮9驱动第三从动轮14，通过第三从动轮14以及主输出轴21将发动机和电机6的动力一同输出至混合动力变速器外。
(八)3档P2并联模式
在3档P2并联模式下，离合器3结合，第一同步器8结合，第二同步器17结合，第三同步器16打开，第四同步器13打开，第五同步器12打开。发动机通过离合器3将动力传递至第一输入轴20，电机6将动力通过相互啮合的第一主动轮5和传动轮4将动力传递至第二输入轴22，第一输入轴20和第二输入轴22相互耦合，混合动力变速器处于耦合工作状态，因此，发动机和电机6同时驱动相互耦合的第一输入轴20和第二输入轴22。将发动机和电机6的动力一同传递至传动轮4，通过相互啮合的传动轮4和第一从动轮18以及主输出轴21将发动机和电机6的动力一同输出至混合动力变速器外。
(九)4档P2并联模式
在4档P2并联模式下，离合器3结合，第一同步器8结合，第二同步器17打开，第三同步器16打开，第四同步器13打开，第五同步器12结合。发动机通过离合器3将动力传递至第一输入轴20，电机6将动力通过相互啮合的第一主动轮5和传动轮4将动力传递至第二输入轴22，第一输入轴20和第二输入轴22相互耦合，混合动力变速器处于耦合工作状态，因此，发动机和电机6同时驱动相互耦合的第一输入轴20和第二输入轴22。将发动机和电机6的动力一同传递至第四主动轮10，第四主动轮10驱动第四从动轮11，通过第四从动轮11以及主输出轴21将发动机和电机6的动力一同输出至混合动力变速器外。
(十)1档P3并联模式
在1档P3并联模式下，离合器3结合，第一同步器8打开，第二同步器17打开，第三同步器16结合，第四同步器13结合，第五同步器12打开。发动机通过离合器3将动力传递至第一输入轴20，第一输入轴20和第二输入轴22相互分离，混合动力变速器处于分离工作状态。发动机通过第一输入轴20驱动第三主动轮9，第三主动轮9通过第三从动轮14驱动主输出轴21，与此同时，电机6通过相互啮合的第一主动轮5和从动轮4驱动第二输入轴20，第二输入轴20带动第二主动轮7，第二主动轮7通过第二从动轮15同时驱动主输出轴21，将发动机和电机6的动力一同输出至混合动力变速器外。
在此模式下，发动机和电机6的转速不必相同，也就是说，二者可以分别工作在其最高效的转速区间内，以使发动机和电机6的工作效率提升，油耗和电耗下降。
(十一)2档P3并联模式
在2档P3并联模式下，离合器3结合，第一同步器8打开，第二同步器17结合，第三同步器16打开，第四同步器13结合，第五同步器12打开。发动机通过离合器3将动力传递至第一输入轴20，第一输入轴20和第二输入轴22相互分离，混合动力变速器处于分离工作状态。发动机通过第一输入轴20驱动第三主动轮9，第三主动轮9通过第三从动轮14驱动主输出轴21，与此同时，电机6通过第一主动轮5驱动从动轮4，从动轮4通过第一从动轮18同时驱动主输出轴21，将发动机和电机6的动力一同输出至混合动力变速器外。
在此模式下，发动机和电机6的转速也不必相同，也就是说，二者可以分别工作在其最高效的转速区间内，以使发动机和电机6的工作效率提升，油耗和电耗下降。
(十二)3档P3并联模式
在3档P3并联模式下，离合器3结合，第一同步器8打开，第二同步器17结合，第三同步器16打开，第四同步器13打开，第五同步器12结合。发动机通过离合器3将动力传递至第一输入轴20，第一输入轴20和第二输入轴22相互分离，混合动力变速器处于分离工作状态。发动机通过第一输入轴20驱动第四主动轮10，第四主动轮10通过第四从动轮11驱动主输出轴21，与此同时，电机6通过第一主动轮5驱动从动轮4，从动轮4通过第一从动轮18同时驱动主输出轴21，将发动机和电机6的动力一同输出至混合动力变速器外。
在此模式下，发动机和电机6的转速还不必相同，也就是说，二者可以分别工作在其最高效的转速区间内，以使发动机和电机6的工作效率提升，油耗和电耗下降。
(十三)4档P3并联模式
在4档P3并联模式下，离合器3结合，第一同步器8打开，第二同步器17打开，第三同步器16结合，第四同步器13打开，第五同步器12结合。发动机通过离合器3将动力传递至第一输入轴20，第一输入轴20和第二输入轴22相互分离，混合动力变速器处于分离工作状态。发动机通过第一输入轴20驱动第四主动轮10，第四主动轮10通过第四从动轮11驱动主输出轴21，与此同时，电机6通过相互啮合的第一主动轮5和从动轮4驱动第二输入轴20，第二输入轴20带动第二主动轮7，第二主动轮7通过第二从动轮15同时驱动主输出轴21，将发动机和电机6的动力一同输出至混合动力变速器外。
在此模式下，发动机和电机6的转速依旧不必相同，也就是说，二者可以分别工作在其最高效的转速区间内，以使发动机和电机6的工作效率提升，油耗和电耗下降。
(十四)发动机启停模式
在发动机启停模式下，前述工作模式1、2、3、4、5任意模式时，结合离合器3可实现发动机启停功能。电机6的动力将通过既定的动力流，通过第一输入轴20和离合器3拖动发动机启动。
(十五)驻车模式
在驻车模式下，离合器3打开，第一同步器8结合，第二同步器17打开，第三同步器16结合，第四同步器13结合，第五同步器12打开。发动机的动力无法传递至第一输入轴20，发动机怠速、发电或者停止转动，第一输入轴20和第二输入轴22相互耦合，混合动力变速器处于耦合工作状态，由于混合动力变速器处于耦合工作状态，因此，第一输入轴20和第二输入轴22是同时转动的，但同时，由于第二主动轮7和第二从动轮15的传动比与第第三主动轮9和第三从动轮14的传动比不同，因此，在传动比不同的两组齿轮的作用下，相互耦合的第一输入轴20和第二输入轴22是无法驱动主输出轴21转动的，因此也就实现了驻车模式。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种混合动力变速器，包括主输出轴、与发动机传动连接的第一输入轴和与电机传动连接的第二输入轴，其特征在于，所述第二输入轴套设于所述第一输入轴，所述混合动力变速器包括耦合工作状态和分离工作状态，在所述耦合工作状态下，所述第一输入轴和第二输入轴相互耦合同步转动，共同驱动所述主输出轴，在所述分离工作状态下，所述第一输入轴和第二输入轴相互独立分别驱动所述主输出轴。
2.根据权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于：在所述耦合工作状态下，所述第一输入轴和第二输入轴通过第一同步器相互耦合。
3.根据权利要求2所述的混合动力变速器，其特征在于：所述第一同步器包括结合套，所述第一输入轴带有花键毂，所述第二输入轴包括同步锁环，所述结合套使得所述花键毂和所述同步锁环耦合，从而实现第一输入轴和第二输入轴通过第一同步器相互耦合。
4.根据权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于：在所述耦合工作状态下，所述第一输入轴和第二输入轴通过离合器相互耦合。
5.根据权利要求1至4之一所述的混合动力变速器，其特征在于：所述电机的输出轴设有第一主动轮，所述第二输入轴设有传动轮和第二主动轮，所述主输出轴上设有第一从动轮和第二从动轮，所述第一主动轮与所述传动轮啮合，所述传动轮与所述第一从动轮啮合，所述第二主动轮与所述第二从动轮啮合。
6.根据权利要求5所述的混合动力变速器，其特征在于：所述第一从动轮和所述主输出轴之间设有第二同步器，所述第二从动轮和所述主输出轴之间设有第三同步器，所述第二同步器和第三同步器共用一套结合套，花键毂，拨叉和执行机构。
7.根据权利要求1至4之一所述的混合动力变速器，其特征在于：所述第一输入轴设有第三主动轮和第四主动轮，所述主输出轴设有第三从动轮和第四从动轮，所述第三主动轮与所述第三从动轮啮合，所述第四主动轮与所述第四从动轮啮合。
8.根据权利要求7所述的混合动力变速器，其特征在于：所述第三从动轮和所述主输出轴之间设有第四同步器，所述第四从动轮和所述主输出轴之间设有第五同步器，所述第四同步器和第五同步器共用一套结合套，花键毂，拨叉和执行机构。
9.根据权利要求1至4之一所述的混合动力变速器，其特征在于：所述发动机的输出轴设有减震盘，所述第一输入轴设有离合器，所述减震盘与所述离合器通过花键连接，所述主输出轴上设有输出主减齿。
10.一种混合动力汽车，其特征在于，所述混合动力汽车包括权利要求1至9中任意一项所述的混合动力变速器。
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