CN109703349A - 多模式混合动力变速系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多模式混合动力变速系统，包括输入轴、输出轴、电机动力耦合机构、无级变速机构和动力传递机构，电机动力耦合机构包括电机定子、电机转子和与电机转子连接的电机支撑轴，动力传递机构包括用于接收来自电机支撑轴的动力的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮、与第二齿轮啮合的第三齿轮和设置于输出轴上且与第三齿轮啮合的第四齿轮，所述第三齿轮与所述无级变速机构的从动带轮轴之间设有第一离合器，第一离合器为单向离合器。本发明的多模式混合动力变速系统，结构简单，可以实现高效的动力传递，提高节油率。

Description

多模式混合动力变速系统

技术领域

本发明属于变速器技术领域，具体地说，本发明涉及一种多模式混合动力变速系统。

背景技术

典型的混合动力变速器包括电机、动力耦合机构和变速器。变速器使用传统多档AT变速器、DCT变速器等来实现变速。由内燃机或电机产生的动力分别传递到变速器，通过变速器将动力输出到车轮，并且内燃机和电机可以独立或同时将动力输出到变速器。通常混合动力系统具有纯内燃机驱动模式，纯电机驱动模式，内燃机和电机同时驱动的模式。同时以上模式往往都是通过变速器内部的液压系统控制来实现。

虽然当前的混动变速器系统都实现了以上的驱动模式，并且通过针对不同工况切换对应的工作模式实现了节能减排的目的，但是目前的系统都有一定的技术局限，如公告号为CN101574922B的专利文献描述了一种由电机、离合器及AT变速器组成的混合动力变速器，该变速器通过离合器来实现不同的驱动模式，实现了节能减排的效果，不过由于电机的动力加载在AT变速器的输入轴上，导致当发动机和电机同时工作扭矩超过AT变速器承受扭矩时需要对电机或发动机动力进行限制，或者需要对AT变速器进行重新开发以适应大扭矩，并且该系统当混合动力系统高压电耗尽或高压电系统出现保护时，由于电机无法工作导致液压泵无法工作，从而导致连接变速器和发动机之间的离合器无法结合，导致发动机的动力无法传递到变速器使得整车无法在单独发动机驱动的模式下工作。同时AT变速器有级式的变速使得发动机始终无法工作在最高效区域，导致发动机的效率无法得到最大限度的发挥。并且目前混合动力系统的变速器在效率，结构尺寸重量，及成本上都有持续改进提升的需求。因此，需要一种功能更完善，节油率更高，更紧凑的混合动力变速器系统。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种多模式混合动力变速系统，目的是提高节油率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：多模式混合动力变速系统，包括输入轴、输出轴、电机动力耦合机构、无级变速机构和动力传递机构，电机动力耦合机构包括电机定子、电机转子和与电机转子连接的电机支撑轴，动力传递机构包括用于接收来自电机支撑轴的动力的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮、与第二齿轮啮合的第三齿轮和设置于输出轴上且与第三齿轮啮合的第四齿轮，所述第三齿轮与所述无级变速机构的从动带轮轴之间设有第一离合器，第一离合器为单向离合器。

所述的多模式混合动力变速系统还包括与所述输入轴和所述无级变速机构的驱动带轮轴连接且用于控制输入轴与驱动带轮轴之间的动力的传递与中断的第二离合器。

所述第二离合器为多片湿式摩擦离合器，所述第一离合器为多片湿式摩擦离合器、犬齿离合器或干式摩擦离合器。

所述电机动力耦合机构还包括与所述第一齿轮和所述电机支撑轴连接且用于控制电机支撑轴与第一齿轮之间的动力的传递与中断的第三离合器以及所述输入轴和电机支撑轴连接且用于控制电机支撑轴与输入轴之间的动力的传递与中断的第四离合器。

在电机驱动模式下工作时，所述第三齿轮与所述从动带轮轴之间没有动力传递，电机产生的动力经所述动力传递机构传递至所述输出轴，最终动力输出到车轮。

本发明还提供了一种多模式混合动力变速系统，包括输入轴、输出轴、电机动力耦合机构、无级变速机构和动力传递机构，电机动力耦合机构包括电机定子、电机转子和与电机转子连接的电机支撑轴，动力传递机构包括用于接收来自电机支撑轴的动力的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮、传动轴、设置于传动轴上且与第二齿轮啮合的第三齿轮和设置于输出轴上且与第三齿轮啮合的第四齿轮，所述传动轴与所述无级变速机构的从动带轮轴之间设有用于控制传动轴与从动带轮轴之间的动力的传递与中断的第一离合器。

所述的多模式混合动力变速系统还包括与所述输入轴和所述无级变速机构的驱动带轮轴连接且用于控制输入轴与驱动带轮轴之间的动力的传递与中断的第二离合器。

所述第二离合器为多片湿式摩擦离合器。

所述电机动力耦合机构还包括与所述第一齿轮和所述电机支撑轴连接且用于控制电机支撑轴与第一齿轮之间的动力的传递与中断的第三离合器以及所述输入轴和电机支撑轴连接且用于控制电机支撑轴与输入轴之间的动力的传递与中断的第四离合器。

在电机驱动模式下工作时，所述第一离合器处于分离状态，所述传动轴与所述从动带轮轴之间没有动力传递，电机产生的动力经所述动力传递机构传递至所述输出轴，最终动力输出到车轮。

本发明的多模式混合动力变速系统，能实现纯内燃机驱动模式、纯电机驱动模式以及内燃机和电机同时驱动的模式，并且可以实现当高压电耗尽或高压电系统出现保护时依然可以实现纯发动机驱动模式下工作，并且在任何工况下都能实现通过发动机驱动电机来实现发电，以保证任何情况下整车高压电器部件都能正常工作，满足整车使用要求；并且采用无级变速器实现了无级调速功能，使得发动机能始终工作在最佳效率区域，能有效提高节油率；同时电机扭矩可以直接输出到无级变速器从动带轮后面的轴上，使得电机扭矩不受无级变速器的扭矩限制，并且保证电机动力通过齿轮直接传递到车轮，确保整车需要动力性的时候发动机和电机同时输出最大扭矩，同时将无级变速器输出锥轮上的齿轮通过单向离合器或可控单向离合器和输出锥轮轴连接，实现当电机正向驱动车辆前进时，无级变速器锥轮轴和传动系统分离，使得纯电驱动车辆行驶时，只有齿轮系统工作，锥轮系统没有运转，确保传动系统的高效运行；电机扭矩也可以通过控制两套离合器的结合和分离使得电机和发动机的动力通过无级变速器后输出到车轮，当动力通过无级变速器输出到车轮时，单向离合器结合实现输出锥轮轴和输出锥轮上的齿轮结合传递动力，保证在需要经济性模式运行时可以通过无级变速器调节发动机和电机的转速，使得发动机和电机工作在最佳效率区域，提高节油率；同时可以通过控制两套离合器同时分离，使得电机不随发动机旋转，这样可以在纯发动机驱动车辆行驶的时候，电机没有空转，使得发动机不需要驱动电机空转，减小不必要的发动机功率损耗；同时通过优化的结构设计，使得整个混动专用无级变速器的尺寸控制在传统无级变速器的范围内，大大提高整车布置上的适用性。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是实施例一的结构示意图；

图2是电机动力耦合机构的结构示意图；

图3是第三齿轮与从动锥轮轴的连接示意图；

图4是实施例二的结构示意图；

图5是电机动力耦合机构的结构示意图；

图6是实施例三的结构示意图；

图7是电机动力耦合机构的结构示意图；

图中标记为：1、输入轴；2、电机动力耦合机构；2a、电机定子；2b、电机转子；2c、电机支撑轴；2d、钢片组；2e、摩擦片组；2f、摩擦片组；2g、钢片组；3、第一齿轮；4、第二齿轮；5、第三齿轮；6、液压油泵；7、第二离合器；8、驱动带轮；9、传动带；10、从动带轮；10a、从动带轮轴；11、输出轴；12、差速器轴；13、变速器壳体；14、第一离合器；15、传动轴；16、第四齿轮。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

实施例一

如图1至图3所示，本实施例提供了一种多模式混合动力变速系统，包括输入轴1、输出轴11、电机动力耦合机构、无级变速机构和动力传递机构，电机动力耦合机构包括电机定子、电机转子和与电机转子连接的电机支撑轴，动力传递机构用于实现电机支撑轴与输出轴11之间的动力传递，动力传递机构包括用于接收来自电机支撑轴的动力的第一齿轮3、与第一齿轮3啮合的第二齿轮4、与第二齿轮4啮合的第三齿轮5和设置于输出轴11上且与第三齿轮5啮合的第四齿轮16，第三齿轮5与无级变速机构的从动带轮轴之间设有第一离合器14，第一离合器14为单向离合器，第一离合器14的作用是在车辆前进时使第三齿轮5能够旋转，以使第三齿轮5能够将来自无级变速机构的动力传递至第四齿轮16。

具体地说，如图1所示，无级变速机构为带式无级变速器，其包括驱动带轮、从动带轮以及设置于驱动带轮和从动带轮上且为环形的传动带，驱动带轮设置在驱动带轮轴上，从动带轮设置在从动带轮轴上，传动带的一端卷绕在驱动带轮上，传动带的另一端卷绕在从动带轮上。第三齿轮5安装在从动带轮轴上，从动带轮与第三齿轮5为同轴设置。第三齿轮5与第四齿轮16相啮合，两者构成一级齿轮传动机构，来自无级变速机构的动力可经该一级齿轮传动机构传递至输出轴11。

如图1和图2所示，电机定子2a与电机转子2b相配合，电机转子2b设置于电机定子2a的内部且电机转子2b可相对于电机定子2a进行旋转，电机动力耦合机构位于变速器壳体的内部，电机定子2a和变速器壳体成为一个固定无相对运动的整体。电机转子2b与电机支撑轴固定连接，电机支撑轴通过支撑轴承安装在变速器壳体上，起步机构与内燃机和无级变速机构连接，起步机构采用湿式起步离合器来实现发动机驱动下的车辆起步。电机支撑轴通过动力传递机构与输出轴11连接，电机动力耦合机构布置在内燃机和无级变速机构之间，电机动力耦合机构产生的动力可以不经过无级变速机构传递，而通过动力传递机构等直接传递到车轮，实现车辆的纯电动行驶。

如图1所示，本发明的多模式混合动力变速系统还包括与输入轴1和无级变速机构的驱动带轮轴连接且用于控制输入轴1与驱动带轮轴之间的动力的传递与中断的第二离合器7，第二离合器7为多片湿式摩擦离合器。输入轴1用于与内燃机连接，输入轴1并与第二离合器7连接，输入轴1与驱动带轮轴为同轴设置，输入轴1和第二离合器7构成起步机构，起步机构设置在电机动力耦合机构和无级变速机构中间，实现动力在内燃机和无级变速机构之间的传递。电机支撑轴空套在输入轴1上且电机支撑轴与输入轴1为同轴设置，输入轴1穿过电机支撑轴，输入轴1的一端与内燃机连接，用于接收内燃机产生的动力，输入轴1的另一端与第二离合器7连接，输入轴1并通过链传动机构与液压油泵6连接，输入轴1带动液压油泵6运转，提供液压油。

如图1和图2所示，电机动力耦合机构还包括与第一齿轮3和电机支撑轴连接且用于控制电机支撑轴与第一齿轮3之间的动力的传递与中断的第三离合器。第一齿轮3空套在输入轴1上，第一齿轮3并通过轴承安装在变速器壳体上。第三离合器的结构如同本领域技术人员所公知的那样，其主要包括摩擦片组2e和钢片组2d(其中摩擦片组是由多片纸基材料制作而成的摩擦片同轴叠加装配而成，钢片组是由多片钢片同轴叠加装配而成，一般钢片组比摩擦片组多一片，摩擦片和钢片是间隔轴向叠加而成，一般是外侧为钢片，中间摩擦片和钢片相邻轴向排列，也就是一片摩擦片挨着一片钢片、一片钢片挨着一片摩擦片进行排序；第三离合器的摩擦片组是由2片摩擦片组成，第三离合器的钢片组是由3片钢片组成；摩擦片组和钢片组分离的时候，摩擦片和钢片轴向有间隙，两者之间没有动力或运动传递，当摩擦片组和钢片组结合的时候，摩擦片和钢片轴向压紧贴合在一起，两者之间传递动力或运动)，摩擦片组2e与第一齿轮3连接，钢片组2d与电机支撑轴连接。第三离合器由活塞控制进行结合与分离，通过活塞的作用压紧钢片组2d和摩擦片组2e，使第三离合器结合，卸油后则在弹簧力的作用下使钢片组2d和摩擦片组2e分离。当第三离合器结合后，第一齿轮3与电机支撑轴同步旋转，实现动力传递；当第三离合器分离后，第一齿轮3与电机支撑轴不能同步旋转，电机支撑轴的动力不能传递至第一齿轮3。通过第三离合器的分离和结合，实现第一齿轮3与电机支撑轴之间的动力的中断与传递。

如图1和图2所示，电机动力耦合机构还包括与输入轴1和电机支撑轴连接且用于控制电机支撑轴与输入轴1之间的动力的传递与中断的第四离合器。第四离合器的结构如同本领域技术人员所公知的那样，其主要包括摩擦片组2f和钢片组2g(其中摩擦片组是由多片纸基材料制作而成的摩擦片同轴叠加装配而成，钢片组是由多片钢片同轴叠加装配而成，一般钢片组比摩擦片组多一片，摩擦片和钢片是间隔轴向叠加而成，一般是外侧为钢片，中间摩擦片和钢片相邻轴向排列，也就是一片摩擦片挨着一片钢片、一片钢片挨着一片摩擦片进行排序；第四离合器的摩擦片组是由2片摩擦片组成，第四离合器的钢片组是由3片钢片组成；摩擦片组和钢片组分离的时候，摩擦片和钢片轴向有间隙，两者之间没有动力或运动传递，当摩擦片组和钢片组结合的时候，摩擦片和钢片轴向压紧贴合在一起，两者之间传递动力或运动)，摩擦片组2f与输入轴1连接，钢片组2g与电机支撑轴连接。第四离合器由活塞控制进行结合与分离，通过活塞的作用压紧钢片组2g和摩擦片组2f，使第四离合器结合，卸油后则在弹簧力的作用下使钢片组2g和摩擦片组2f分离。当第四离合器结合后，输入轴1与电机支撑轴同步旋转，实现动力传递；当第四离合器分离后，输入轴1与电机支撑轴不能同步旋转，电机支撑轴的动力不能传递至输入轴1。通过第四离合器的分离和结合，实现输入轴1与电机支撑轴之间的动力的中断与传递。电机动力耦合机构布置在内燃机和无级变速器之间，通过内部两套离合器的切换，实现电机动力经过钢带调速后传递的车轮，或者直接通过齿轮机构传递到车轮。

如图1和图2所示，当将电机动力耦合机构的第三离合器结合，同时将第四离合器分离，电机产生的动力可直接通过动力传递机构、输出轴11和差速器传递到车轮。当将第三离合器分离，同时将第二离合器7和第四离合器结合，实现电机和输入轴1以及输入轴1与无级变速机构的连接，电机产生的动力将通过无级变速机构、输出轴11和差速器传递到车轮。在车辆停车时，将第二离合器7分离和第三离合器分离，同时将第四离合器结合，此时可通过内燃机带动电机进行发电。而且在将第三离合器和第四离合器均分离后，使得电机不随内燃机旋转，这样可以在纯内燃机驱动车辆行驶的时候，电机没有空转，使得内燃机不需要驱动电机空转，减小不必要的内燃机功率损耗。

如图1和图2所示，液压油泵6通过链传动机构与输入轴1连接，链传动机构将来自输入轴1的动力传递至液压油泵6，输入轴1通过链传动机构带动液压油泵6运转，液压油泵6为系统提供液压油。该链传动机构包括设置于输入轴1上的主动链轮、设置于液压油泵6的泵轴上的从动链轮以及与主动链轮和从动链轮配合的链条，主动链轮与输入轴1同步旋转，从动链轮与液压油泵6的泵轴同步旋转。

如图1和图2所示，第一齿轮3、第二齿轮4、第三齿轮5和第四齿轮16均为圆柱齿轮，第二齿轮4为可旋转的设置于变速器壳体的内部，第二齿轮4与第一齿轮3和第三齿轮5同时啮合，第三齿轮5与第四齿轮16和第二齿轮4同时啮合，第四齿轮16与输出轴11同步旋转。输出轴11与电机支撑轴相平行，输出轴11通过齿轮传动机构与差速器连接且该齿轮传动机构起到减速增矩作用，该齿轮传动机构并为一级齿轮传动机构，实现输出轴11与差速器之间动力的传递。当将第三离合器分离的同时将第二离合器7和第四离合器结合，实现电机与输入轴1的连接，电机动力将通过无级变速机构、输出轴11和差速器输出到车轮，这样可以实现电机扭矩通过无级变速机构放大或缩小输出到车轮，这样可以在整车中小负荷工作时使得内燃机和电机通过无级变速调速工作在最高效的区域，实现最佳的燃油经济性，或者实现行驶中内燃机驱动电机发电，或者实现在车辆停车时，通过断开第二离合器7，通过内燃机带动电机实现发电的功能，保证车辆静止情况下可以实现内燃机发电的功能，从而实现整车任何工况下都能实现内燃机带动电机发电保证高压电器的正常使用。

如图1和图3所示，第一离合器14设置于从动带轮轴上，第三齿轮5设置于第一离合器14上且第三齿轮5与从动带轮轴为同轴设置，第一离合器14与第三齿轮5和从动带轮轴连接，第一离合器14为单向离合器，以向第三齿轮5传递单向扭矩。在第一离合器14和第二离合器7处于结合状态时，第一离合器14用于使来自无级变速机构的动力传递至第三齿轮5，使从动带轮轴能够带动第三齿轮5同步旋转，当动力通过无级变速器输出到车轮时，单向离合器结合实现输出锥轮轴和输出锥轮上的齿轮结合传递动力，保证在需要经济性模式运行时可以通过无级变速器调节发动机和电机的转速，使得发动机和电机工作在最佳效率区域，提高节油率。

在电机驱动模式下工作时，第一离合器14和第二离合器7均处于分离状态，第三齿轮5与从动带轮轴之间没有动力传递，第三齿轮5不能带动从动带轮轴旋转，电机产生的动力经动力传递机构传递至输出轴11，最终动力输出到车轮，实现了高效的动力传递。

当将电机动力耦合机构的第三离合器结合，同时将第四离合器分离，实现电机直接通过动力传递机构将动力传递到车轮；当将电机动力耦合机构的第三离合器分离，同时将第二离合器7和第四离合器结合，实现电机动力耦合机构和无级变速机构之间的连接，电机动力耦合机构产生的动力将通过无级变速机构输出到车轮，或者实现在车辆停车时，通过断开起步机构的第二离合器7，来通过内燃机带动电机进行发电的功能。

在车辆行驶过程中，内燃机可以驱动电机实现发电功能，同样在减速过程中，整车的惯性动力通过车轮传递到电机，实现能量回收。当将第三离合器分离、第四离合器结合时，实现电机和无级变速机构的连接，电机动力将通过无级变速机构输出到车轮，这样可以实现电机扭矩通过无级变速机构放大或缩小输出到车轮，这样可以在整车中小负荷工作时使得内燃机和电机通过无级变速调速工作在最高效的区域，实现最佳的燃油经济性，或者实现行驶中内燃机驱动电机发电，或者实现在车辆停车时，通过断开第二离合器7，通过内燃机带动电机实现发电的功能，保证车辆静止情况下可以实现内燃机发电的功能，从而实现整车任何工况下都能实现内燃机带动电机发电保证高压电器的正常使用。

在纯内燃机驱动模式下工作时，通过内燃机带动输入轴1旋转，将第一离合器14和第二离合器7结合，内燃机产生的动力传递到无级变速机构，再将动力传递给输出轴11，最终通过差速器将动力输出到车轮，由于内燃机动力通过无级调速传递到车轮，使得纯内燃机工作时，可以确保内燃机燃油经济型发挥到最佳水平。在该工况下当第三离合器分离的同时使第四离合器也分离，电机将静止不转，可以使得纯内燃机工作时减小因为带动电机空转而额外产生的内燃机动力损失，节约燃油。

在通过电机驱动车辆行驶时，使第三离合器结合的同时使第四离合器分离，电机的动力通过动力传递机构直接传递到车轮，并且由于采用单向离合器来使第三齿轮5和从动带轮轴配合，通过设置单向离合器分离和啮合的方向，使得电机驱动车辆行驶时，第三齿轮5和从动带轮轴之间没有动力传递，从而使得无级变速机构不需要空转，正在实现纯齿轮传动，齿轮传动效率很高，实现纯电驱动过程中高效传动。同时该工况下可以通过结合第四离合器来带动输入轴1旋转，进而实现内燃机的启动，实现在纯电机驱动行驶过程中启动内燃机，使电机和内燃机同时驱动整车或内燃机单独驱动整车或内燃机驱动电机发电。

相反在减速过程中，车辆的惯性力矩通过动力传递机构传递到电机，通过电机的发电功能实现发电将减速过程的能力回收到电池中，实现节能减排。

实施例二

如图4和图5所示，本实施例提供了一种多模式混合动力变速系统，包括输入轴1、输出轴11、电机动力耦合机构、无级变速机构和动力传递机构，电机动力耦合机构包括电机定子、电机转子和与电机转子连接的电机支撑轴，动力传递机构用于实现电机支撑轴与输出轴11之间的动力传递，动力传递机构包括用于接收来自电机支撑轴的动力的第一齿轮3、与第一齿轮3啮合的第二齿轮4、传动轴15、设置于传动轴15上且与第二齿轮4啮合的第三齿轮5和设置于输出轴11上且与第三齿轮5啮合的第四齿轮16，传动轴15与所述无级变速机构的从动带轮轴之间设有用于控制传动轴15与从动带轮轴之间的动力的传递与中断的第一离合器14，第一离合器14为多片湿式摩擦离合器、犬齿离合器或干式摩擦离合器。第一离合器14的作用是在车辆前进时使第三齿轮5能够旋转，以使第三齿轮5能够将来自无级变速机构的动力传递至第四齿轮16，此时第一离合器14处于结合状态。

具体地说，如图4所示，无级变速机构为带式无级变速器，其包括驱动带轮、从动带轮以及设置于驱动带轮和从动带轮上且为环形的传动带，驱动带轮设置在驱动带轮轴上，从动带轮设置在从动带轮轴上，传动带的一端卷绕在驱动带轮上，传动带的另一端卷绕在从动带轮上。第三齿轮5安装在从动带轮轴上，从动带轮与第三齿轮5为同轴设置。第三齿轮5与第四齿轮16相啮合，两者构成一级齿轮传动机构，来自无级变速机构的动力可经该一级齿轮传动机构传递至输出轴11。

如图4和图5所示，电机定子2a与电机转子2b相配合，电机转子2b设置于电机定子2a的内部且电机转子2b可相对于电机定子2a进行旋转，电机动力耦合机构位于变速器壳体的内部，电机定子2a和变速器壳体成为一个固定无相对运动的整体。电机转子2b与电机支撑轴固定连接，电机支撑轴通过支撑轴承安装在变速器壳体上，起步机构与内燃机和无级变速机构连接，起步机构采用湿式起步离合器来实现发动机驱动下的车辆起步。电机支撑轴通过动力传递机构与输出轴11连接，电机动力耦合机构布置在内燃机和无级变速机构之间，电机动力耦合机构产生的动力可以不经过无级变速机构传递，而通过动力传递机构等直接传递到车轮，实现车辆的纯电动行驶。

如图4所示，本发明的多模式混合动力变速系统还包括与输入轴1和无级变速机构的驱动带轮轴连接且用于控制输入轴1与驱动带轮轴之间的动力的传递与中断的第二离合器7，第二离合器7为多片湿式摩擦离合器。输入轴1用于与内燃机连接，输入轴1并与第二离合器7连接，输入轴1与驱动带轮轴为同轴设置，输入轴1和第二离合器7构成起步机构，起步机构设置在电机动力耦合机构和无级变速机构中间，实现动力在内燃机和无级变速机构之间的传递。电机支撑轴空套在输入轴1上且电机支撑轴与输入轴1为同轴设置，输入轴1穿过电机支撑轴，输入轴1的一端与内燃机连接，用于接收内燃机产生的动力，输入轴1的另一端与第二离合器7连接，输入轴1并通过链传动机构与液压油泵6连接，输入轴1带动液压油泵6运转，提供液压油。

如图4和图5所示，电机动力耦合机构还包括与第一齿轮3和电机支撑轴连接且用于控制电机支撑轴与第一齿轮3之间的动力的传递与中断的第三离合器。第一齿轮3空套在输入轴1上，第一齿轮3并通过轴承安装在变速器壳体上。第三离合器的结构如同本领域技术人员所公知的那样，其主要包括摩擦片组2e和钢片组2d(其中摩擦片组是由多片纸基材料制作而成的摩擦片同轴叠加装配而成，钢片组是由多片钢片同轴叠加装配而成，一般钢片组比摩擦片组多一片，摩擦片和钢片是间隔轴向叠加而成，一般是外侧为钢片，中间摩擦片和钢片相邻轴向排列，也就是一片摩擦片挨着一片钢片、一片钢片挨着一片摩擦片进行排序；第三离合器的摩擦片组是由2片摩擦片组成，第三离合器的钢片组是由3片钢片组成；摩擦片组和钢片组分离的时候，摩擦片和钢片轴向有间隙，两者之间没有动力或运动传递，当摩擦片组和钢片组结合的时候，摩擦片和钢片轴向压紧贴合在一起，两者之间传递动力或运动)，摩擦片组2e与第一齿轮3连接，钢片组2d与电机支撑轴连接。第三离合器由活塞控制进行结合与分离，通过活塞的作用压紧钢片组2d和摩擦片组2e，使第三离合器结合，卸油后则在弹簧力的作用下使钢片组2d和摩擦片组2e分离。当第三离合器结合后，第一齿轮3与电机支撑轴同步旋转，实现动力传递；当第三离合器分离后，第一齿轮3与电机支撑轴不能同步旋转，电机支撑轴的动力不能传递至第一齿轮3。通过第三离合器的分离和结合，实现第一齿轮3与电机支撑轴之间的动力的中断与传递。

如图4和图5所示，电机动力耦合机构还包括与输入轴1和电机支撑轴连接且用于控制电机支撑轴与输入轴1之间的动力的传递与中断的第四离合器。第四离合器的结构如同本领域技术人员所公知的那样，其主要包括摩擦片组2f和钢片组2g(其中摩擦片组是由多片纸基材料制作而成的摩擦片同轴叠加装配而成，钢片组是由多片钢片同轴叠加装配而成，一般钢片组比摩擦片组多一片，摩擦片和钢片是间隔轴向叠加而成，一般是外侧为钢片，中间摩擦片和钢片相邻轴向排列，也就是一片摩擦片挨着一片钢片、一片钢片挨着一片摩擦片进行排序；第四离合器的摩擦片组是由2片摩擦片组成，第四离合器的钢片组是由3片钢片组成；摩擦片组和钢片组分离的时候，摩擦片和钢片轴向有间隙，两者之间没有动力或运动传递，当摩擦片组和钢片组结合的时候，摩擦片和钢片轴向压紧贴合在一起，两者之间传递动力或运动)，摩擦片组2f与输入轴1连接，钢片组2g与电机支撑轴连接。第四离合器由活塞控制进行结合与分离，通过活塞的作用压紧钢片组2g和摩擦片组2f，使第四离合器结合，卸油后则在弹簧力的作用下使钢片组2g和摩擦片组2f分离。当第四离合器结合后，输入轴1与电机支撑轴同步旋转，实现动力传递；当第四离合器分离后，输入轴1与电机支撑轴不能同步旋转，电机支撑轴的动力不能传递至输入轴1。通过第四离合器的分离和结合，实现输入轴1与电机支撑轴之间的动力的中断与传递。电机动力耦合机构布置在内燃机和无级变速器之间，通过内部两套离合器的切换，实现电机动力经过钢带调速后传递的车轮，或者直接通过齿轮机构传递到车轮。

如图4和图5所示，当将电机动力耦合机构的第三离合器结合，同时将第四离合器分离，电机产生的动力可直接通过动力传递机构、输出轴11和差速器传递到车轮。当将第三离合器分离，同时将第一离合器14、第二离合器7和第四离合器结合，实现电机和输入轴1以及输入轴1与无级变速机构的连接，电机产生的动力将通过无级变速机构、输出轴11和差速器传递到车轮。在车辆停车时，将第一离合器14分离、第二离合器7分离和第三离合器分离，同时将第四离合器结合，此时可通过内燃机带动电机进行发电。而且在将第三离合器和第四离合器均分离后，使得电机不随内燃机旋转，这样可以在纯内燃机驱动车辆行驶的时候，电机没有空转，使得内燃机不需要驱动电机空转，减小不必要的内燃机功率损耗。

如图4所示，液压油泵6通过链传动机构与输入轴1连接，链传动机构将来自输入轴1的动力传递至液压油泵6，输入轴1通过链传动机构带动液压油泵6运转，液压油泵6为系统提供液压油。该链传动机构包括设置于输入轴1上的主动链轮、设置于液压油泵6的泵轴上的从动链轮以及与主动链轮和从动链轮配合的链条，主动链轮与输入轴1同步旋转，从动链轮与液压油泵6的泵轴同步旋转。

如图4所示，第一齿轮3、第二齿轮4、第三齿轮5和第四齿轮16均为圆柱齿轮，第二齿轮4为可旋转的设置于变速器壳体的内部，传动轴15为可旋转的设置于变速器壳体的内部，传动轴15与从动带轮轴为同轴设置，第一离合器14与传动轴15和从动带轮轴连接，第三齿轮5固定设置于传动轴15上，第三齿轮5与传动轴15为同轴设置且两者同步旋转，第二齿轮4与第一齿轮3和第三齿轮5同时啮合，第三齿轮5与第四齿轮16和第二齿轮4同时啮合，第四齿轮16与输出轴11同步旋转。输出轴11与电机支撑轴相平行，输出轴11通过齿轮传动机构与差速器连接且该齿轮传动机构起到减速增矩作用，该齿轮传动机构并为一级齿轮传动机构，实现输出轴11与差速器之间动力的传递。当将第三离合器分离的同时将第一离合器14、第二离合器7和第四离合器结合，实现电机与输入轴1的连接，电机动力将通过无级变速机构、输出轴11和差速器输出到车轮，这样可以实现电机扭矩通过无级变速机构放大或缩小输出到车轮，这样可以在整车中小负荷工作时使得内燃机和电机通过无级变速调速工作在最高效的区域，实现最佳的燃油经济性，或者实现行驶中内燃机驱动电机发电，或者实现在车辆停车时，通过断开第二离合器7，通过内燃机带动电机实现发电的功能，保证车辆静止情况下可以实现内燃机发电的功能，从而实现整车任何工况下都能实现内燃机带动电机发电保证高压电器的正常使用。

如图4所示，在第一离合器14和第二离合器7处于结合状态时，第一离合器14用于使来自无级变速机构的动力传递至第三齿轮5，使从动带轮轴能够带动传动轴15和第三齿轮5同步旋转，当动力通过无级变速器输出到车轮时，第一离合器14结合实现输出锥轮轴和输出锥轮上的齿轮结合传递动力，保证在需要经济性模式运行时可以通过无级变速器调节发动机和电机的转速，使得发动机和电机工作在最佳效率区域，提高节油率。

在电机驱动模式下工作时，第一离合器14和第二离合器7均处于分离状态，传动轴15与从动带轮轴之间没有动力传递，传动轴15不能带动从动带轮轴旋转，电机产生的动力经动力传递机构传递至输出轴11，最终动力输出到车轮，实现了高效的动力传递。使得电机驱动车辆行驶时，传动轴15与从动带轮轴之间没有动力传递，从而使得无级变速机构不需要空转，正在实现纯齿轮传动，齿轮传动效率很高，实现纯电驱动过程中高效传动。同时该工况下可以通过结合第四离合器来带动输入轴1旋转，进而实现内燃机的启动，实现在纯电机驱动行驶过程中启动内燃机，使电机和内燃机同时驱动整车或内燃机单独驱动整车或内燃机驱动电机发电。

相反在减速过程中，车辆的惯性力矩通过动力传递机构传递到电机，通过电机的发电功能实现发电将减速过程的能力回收到电池中，实现节能减排。

当将电机动力耦合机构的第三离合器结合，同时将第四离合器分离，实现电机直接通过动力传递机构将动力传递到车轮；当将电机动力耦合机构的第三离合器分离，同时将第一离合器14、第二离合器7和第四离合器结合，实现电机动力耦合机构和无级变速机构之间的连接，电机动力耦合机构产生的动力将通过无级变速机构输出到车轮，或者实现在车辆停车时，通过断开起步机构的第二离合器7，来通过内燃机带动电机进行发电的功能。

在车辆行驶过程中，内燃机可以驱动电机实现发电功能，同样在减速过程中，整车的惯性动力通过车轮传递到电机，实现能量回收。当将第三离合器分离，将第一离合器14、第二离合器7和第四离合器结合时，实现电机和无级变速机构的连接，电机动力将通过无级变速机构输出到车轮，这样可以实现电机扭矩通过无级变速机构放大或缩小输出到车轮，这样可以在整车中小负荷工作时使得内燃机和电机通过无级变速调速工作在最高效的区域，实现最佳的燃油经济性，或者实现行驶中内燃机驱动电机发电，或者实现在车辆停车时，通过断开第二离合器7，通过内燃机带动电机实现发电的功能，保证车辆静止情况下可以实现内燃机发电的功能，从而实现整车任何工况下都能实现内燃机带动电机发电保证高压电器的正常使用。

在纯内燃机驱动模式下工作时，通过内燃机带动输入轴1旋转，将第一离合器14和第二离合器7结合，内燃机产生的动力传递到无级变速机构，再将动力传递给输出轴11，最终通过差速器将动力输出到车轮，由于内燃机动力通过无级调速传递到车轮，使得纯内燃机工作时，可以确保内燃机燃油经济型发挥到最佳水平。在该工况下当第三离合器分离的同时使第四离合器也分离，电机将静止不转，可以使得纯内燃机工作时减小因为带动电机空转而额外产生的内燃机动力损失，节约燃油。

实施例三

如图6所示，本实施例提供了一种多模式混合动力变速系统，本实施例提供的多模式混合动力变速系统与实施例二提供的多模式混合动力变速系统的不同点主要在于取消了第二离合器7，其余部分均相同。在本实施例中，输入轴1与无级变速机构的驱动带轮轴直接连接，输入轴1与无级变速机构的驱动带轮轴为同轴设置且两者同步旋转，可以取消设置在电机动力耦合机构和无级变速机构中间的起步机构，靠第一离合器14来实现发动机和车辆动力的分离结合。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.多模式混合动力变速系统，包括输入轴、输出轴、电机动力耦合机构、无级变速机构和动力传递机构，电机动力耦合机构包括电机定子、电机转子和与电机转子连接的电机支撑轴，动力传递机构包括用于接收来自电机支撑轴的动力的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮、与第二齿轮啮合的第三齿轮和设置于输出轴上且与第三齿轮啮合的第四齿轮，其特征在于：所述第三齿轮与所述无级变速机构的从动带轮轴之间设有第一离合器，第一离合器为单向离合器。

2.根据权利要求1所述的多模式混合动力变速系统，其特征在于：还包括与所述输入轴和所述无级变速机构的驱动带轮轴连接且用于控制输入轴与驱动带轮轴之间的动力的传递与中断的第二离合器。

3.根据权利要求2所述的多模式混合动力变速系统，其特征在于：所述第二离合器为多片湿式摩擦离合器。

4.根据权利要求1至3任一所述的多模式混合动力变速系统，其特征在于：所述电机动力耦合机构还包括与所述第一齿轮和所述电机支撑轴连接且用于控制电机支撑轴与第一齿轮之间的动力的传递与中断的第三离合器以及所述输入轴和电机支撑轴连接且用于控制电机支撑轴与输入轴之间的动力的传递与中断的第四离合器。

5.根据权利要求1至4任一所述的多模式混合动力变速系统，其特征在于：在电机驱动模式下工作时，所述第三齿轮与所述从动带轮轴之间没有动力传递，电机产生的动力经所述动力传递机构传递至所述输出轴，最终动力输出到车轮。

6.多模式混合动力变速系统，包括输入轴、输出轴、电机动力耦合机构、无级变速机构和动力传递机构，电机动力耦合机构包括电机定子、电机转子和与电机转子连接的电机支撑轴，动力传递机构包括用于接收来自电机支撑轴的动力的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮、传动轴、设置于传动轴上且与第二齿轮啮合的第三齿轮和设置于输出轴上且与第三齿轮啮合的第四齿轮，其特征在于：所述传动轴与所述无级变速机构的从动带轮轴之间设有用于控制传动轴与从动带轮轴之间的动力的传递与中断的第一离合器。

7.根据权利要求6所述的多模式混合动力变速系统，其特征在于：还包括与所述输入轴和所述无级变速机构的驱动带轮轴连接且用于控制输入轴与驱动带轮轴之间的动力的传递与中断的第二离合器。

8.根据权利要求7所述的多模式混合动力变速系统，其特征在于：所述第二离合器为多片湿式摩擦离合器，所述第一离合器为多片湿式摩擦离合器、犬齿离合器或干式摩擦离合器。

9.根据权利要求6至8任一所述的多模式混合动力变速系统，其特征在于：所述电机动力耦合机构还包括与所述第一齿轮和所述电机支撑轴连接且用于控制电机支撑轴与第一齿轮之间的动力的传递与中断的第三离合器以及所述输入轴和电机支撑轴连接且用于控制电机支撑轴与输入轴之间的动力的传递与中断的第四离合器。

10.根据权利要求6至9任一所述的多模式混合动力变速系统，其特征在于：在电机驱动模式下工作时，所述第一离合器处于分离状态，所述传动轴与所述从动带轮轴之间没有动力传递，电机产生的动力经所述动力传递机构传递至所述输出轴，最终动力输出到车轮。