CN110578777A - 用于混合动力的变速箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于混合动力的变速箱，包括驱动电机、发动机、第一离合器、第二离合器、拉维娜式行星齿轮机构、外齿圈和制动器，拉维娜式行星齿轮机构包括与制动器连接的行星架、与第一离合器连接的第一太阳轮、与第二离合器连接的第二太阳轮、与外齿圈连接的内齿圈以及设置于行星架上的第一行星齿轮和第二行星齿轮，内齿圈和第一太阳轮与第一行星齿轮的一端相啮合，第二行星齿轮与第一行星齿轮的另一端相啮合且第二行星齿轮与第二太阳轮相啮合。本发明用于混合动力的变速箱，采用单电机加发动机双输入驱动原件，成本降低且完全满足现有混合动力变速箱的相关功能，方便实现工作模式的切换控制。

Description

用于混合动力的变速箱
技术领域
本发明属于变速箱技术领域，具体地说，本发明涉及一种用于混合动力的变速箱。
背景技术
随着社会的发展，汽车越来越多汽车成了人们的主要交通工具，但是汽车的尾气排放也成为了环境污染的原因。为了改善日益恶化的汽车排放问题，国家已实行了相关措施强制汽车厂商往小排量，轻量化，新能源方向发展。混合动力是目前比较适合中国国情的过渡新能源方案。混合动力汽车一般都需要动力耦合机构来协调发动机与电机的动力输出，还能选择动力输出模式，使发动机工作在经济区，并且兼顾了车辆的动力性和舒适性。
现有混合动力耦合系统主要有行星轮式和离合器式。行星轮式混合动力耦合系统的结构相对简单，模式较多，但是控制复杂。离合器式混合动力耦合系统的运行模式简单明了，控制比较简单，驾驶模式的变换通过控制不同离合器的接合和断开来实现，但由于有时需要驱动电机直接驱动汽车，进行驱动电机设计匹配时，驱动电机的功率、体积都会选择相对较大的。随着人们生活水平的提高，在国内外的一些小区内行车倡导绿色出行，车辆在小区内行驶时要求零排放及无噪声。因此，具有适时纯电动模式也应是混合动力汽车的不可或缺的功能之一。
而且现有混合动力变速箱大部分采用双电机加发动机三种驱动原件结构，成本高且变速箱整体体积较大。
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，本发明提供一种用于混合动力的变速箱，目的是降低成本。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：用于混合动力的变速箱，包括驱动电机、发动机、输出轴、设置于输出轴上的输出从动齿轮、与输出从动齿轮相啮合且与差速器总成连接的差速器从动齿轮、与所述发动机连接的第一离合器、与所述驱动电机连接的第二离合器、拉维娜式行星齿轮机构、外齿圈、制动器以及设置于所述输出轴上且与外齿圈相啮合的输出主动齿轮，拉维娜式行星齿轮机构包括与制动器连接的行星架、与第一离合器连接的第一太阳轮、与第二离合器连接的第二太阳轮、与外齿圈连接的内齿圈以及设置于行星架上的第一行星齿轮和第二行星齿轮，内齿圈和第一太阳轮与第一行星齿轮的一端相啮合，第二行星齿轮与第一行星齿轮的另一端相啮合且第二行星齿轮与第二太阳轮相啮合。
所述第一离合器通过扭转减震器与所述发动机连接，所述拉维娜式行星齿轮机构位于第一离合器和所述第二离合器之间。
所述外齿圈的直径大于所述输出主动齿轮的直径。
所述第一太阳轮的直径大于所述第二太阳轮的直径，第一太阳轮与所述第一离合器的从动盘固定连接，第二太阳轮与所述第二离合器的从动盘固定连接。
在纯电驱动模式下工作时，控制所述制动器制动，所述行星架被固定，控制所述第二离合器结合，由所述驱动电机输出动力驱动汽车行驶。
在纯发动机驱动模式下工作时，控制所述制动器制动，所述行星架被固定，控制所述第一离合器结合，控制所述第二离合器分离，由所述发动机输出动力驱动汽车行驶。
在行车充电模式下工作时，控制所述制动器制动，所述行星架被固定，控制所述第一离合器和所述第二离合器结合，由所述发动机输出动力，且发动机输出的一部分动力用于拖动驱动电机转动以进行发电，发动机输出的另一部分动力驱动汽车行驶。
在混动助力模式下工作时，控制所述制动器松开，所述行星架可转动，控制所述第一离合器和所述第二离合器结合，由所述发动机和所述驱动电机输出动力驱动汽车行驶。
在制动能量回收模式下工作时，控制所述制动器制动，所述行星架被固定，控制所述第二离合器结合，利用所述驱动电机进行发电。
本发明用于混合动力的变速箱，采用单电机加发动机双输入驱动原件，成本降低且完全满足现有混合动力变速箱的相关功能，方便实现工作模式的切换控制；本发明的变速箱结构紧凑，零部件数量少，方便布置，大大减少占用的轴向布置空间。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本发明用于混合动力的变速箱的结构示意图；
图2是本发明的变速箱工作于纯电动驱动模式的动力传递路线图；
图3是本发明的变速箱工作于纯发动机驱动模式的动力传递路线图；
图4是本发明的变速箱工作于行车充电模式的动力传递路线图；
图5是本发明的变速箱工作于混动助力模式的动力传递路线图；
图6是本发明的变速箱工作于制动能量回收模式的动力传递路线图；
图中标记为：1、发动机；2、扭转减震器；3、第一离合器；4、制动器；5、第二离合器；6、电子泵；7、驱动电机；8、变速器壳体；9、第二太阳轮；10、第一太阳轮；11、行星架；12、内齿圈；13、外齿圈；14、驻车轮；15、输出轴；16、输出主动齿轮；17、输出从动齿轮；18、差速器总成；19、离合器壳体；20、差速器从动齿轮；21、第一行星齿轮；22、第二行星齿轮。
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”和“第二”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。
如图1至图6所示，本发明提供了一种用于混合动力的变速箱，包括驱动电机7、发动机、输出轴15、设置于输出轴15上的输出从动齿轮17、与输出从动齿轮17相啮合且与差速器总成18连接的差速器从动齿轮20、与所述发动机连接的第一离合器3、与所述驱动电机7连接的第二离合器5、拉维娜式行星齿轮机构、外齿圈13、制动器4以及设置于输出轴15上且与外齿圈13相啮合的输出主动齿轮16，拉维娜式行星齿轮机构包括与制动器4连接的行星架11、与第一离合器3连接的第一太阳轮10、与第二离合器5连接的第二太阳轮9、与外齿圈13连接的内齿圈12以及设置于行星架11上的第一行星齿轮21和第二行星齿轮22，内齿圈12和第一太阳轮10与第一行星齿轮21的一端相啮合，第二行星齿轮22与第一行星齿轮21的另一端相啮合且第二行星齿轮22与第二太阳轮9相啮合。
具体地说，如图1至图6所示，拉维娜式行星齿轮机构用于将来自发动机和/或驱动电机7的动力传递至输出主动齿轮16，拉维娜式行星齿轮机构位于第一离合器3和第二离合器5之间。驱动电机7具有驱动和发电功能。驱动电机7与蓄电池电连接，可以为蓄电池充电，拉维娜式行星齿轮机构用于将来自发动机的动力传递至驱动电机7，拉维娜式行星齿轮机构也可以用于将来自差速器总成18的动力传递至驱动电机7。拉维娜式行星齿轮机构、第一离合器3、第二离合器5、外齿圈13和输出主动齿轮16设置于变速器壳体8中，第一太阳轮10与第一离合器3连接，第一离合器3通过扭转减震器2与发动机连接，第一离合器3用于控制发电机与第一太阳轮10的结合与分离。第二太阳轮9与第二离合器5连接，第二离合器5用于控制驱动电机7与第二太阳轮9的结合与分离，第一太阳轮10与第二太阳轮9为同轴设置。第一行星齿轮21和第二行星齿轮22为可旋转的设置于行星架11上，第一行星齿轮21设置多个且所有第一行星齿轮21均匀分布在第一太阳轮10的四周，第二行星齿轮22也设置多个且所有第二行星齿轮22均匀分布在第二太阳轮9的四周，第一行星齿轮21位于内齿圈12和第一太阳轮10之间且第一行星齿轮21与内齿圈12和第一太阳轮10相啮合，第二行星齿轮22位于第一行星齿轮21和第二太阳轮9之间且第二行星齿轮22与第一行星齿轮21和第二太阳轮9相啮合，且内齿圈12和第一太阳轮10与第一行星齿轮21的一端相啮合，第二行星齿轮22与第一行星齿轮21的另一端相啮合。
如图1至图6所示，外齿圈13与内齿圈12为同轴固定连接，外齿圈13的直径大于输出主动齿轮16的直径，输出轴15设置于变速器壳体8上，输出主动齿轮16与输出轴15为同轴固定连接。第一太阳轮10的直径大于第二太阳轮9的直径，第一太阳轮10与第一离合器3的从动盘固定连接，第一离合器3的主动盘与扭转减震器2固定连接，第二太阳轮9与第二离合器5的从动盘固定连接，第二离合器5的主动盘与驱动电机7的转子固定连接。输出从动齿轮17与输出轴15为同轴固定连接，输出从动齿轮17的直径小于差速器从动齿轮20的直径，输出从动齿轮17与差速器从动齿轮20相啮合，差速器从动齿轮20与差速器总成18固定连接，差速器总成18用于输出变速箱的动力至车辆的半轴，从而带动车轮转动，产生驱动车辆行驶的驱动力。制动器4设置在变速器壳体8内部，制动器4用于控制行星架11的固定与松动。第一离合器3、第二离合器5和制动器4的结构属于现有技术，故在此不再赘述。
如图1和图2所示，在纯电驱动模式下工作时，控制制动器4制动，行星架11被固定，控制第二离合器5结合，由驱动电机7输出动力驱动汽车行驶。具体地，发动机停止工作，控制第二离合器5结合，控制制动器4制动，此时行星架11因制动器4制动而处于固定状态，行星架11不能转动，驱动电机7产生的动力经第二离合器5传递到第二太阳轮9上，然后动力再依次经第二行星齿轮22、第一行星齿轮21、内齿圈12、外齿圈13、输出主动齿轮16、输出轴15、输出从动齿轮17和差速器从动齿轮20传递至差速器总成18，最后经半轴传递到车轮上。
如图1和图3所示，在纯发动机驱动模式下工作时，汽车处于高速低扭矩工况，控制制动器4制动，行星架11被固定，控制第一离合器3结合，控制第二离合器5分离，由发动机输出动力驱动汽车行驶。具体地，驱动电机7停止工作，发动机工作，控制第一离合器3结合，控制制动器4制动，此时行星架11因制动器4制动而处于固定状态，行星架11不能转动，发动机产生的动力经第一离合器3传递到第一太阳轮10上，然后动力再依次经第一行星齿轮21、内齿圈12、外齿圈13、输出主动齿轮16、输出轴15、输出从动齿轮17和差速器从动齿轮20传递至差速器总成18，最后经半轴传递到车轮上。
如图1和图4所示，在行车充电模式下工作时，控制制动器4制动，行星架11被固定，控制第一离合器3和第二离合器5结合，由发动机输出动力，且发动机输出的一部分动力用于拖动驱动电机7转动以进行发电，发动机输出的另一部分动力驱动汽车行驶。具体地，当蓄电池的电量不足时，需对蓄电池进行充电，发动机工作，控制第一离合器3和第二离合器5结合，控制制动器4制动，此时行星架11因制动器4制动而处于固定状态，行星架11不能转动，发动机产生的一部分动力经第一离合器3传递到第一太阳轮10上，然后动力再依次传递至第一行星齿轮21、内齿圈12、外齿圈13、输出主动齿轮16、输出轴15、输出从动齿轮17和差速器从动齿轮20传递至差速器总成18，最后经半轴传递到车轮上；发动机产生的另一部分动力经第一离合器3传递到第一太阳轮10上，然后动力再依次经第一行星齿轮21、第二行星齿轮22、第二太阳轮9和第二离合器5传递至驱动电机7，从而发动机拖动驱动电机7运转，使驱动电机7进入发电工作模式，由驱动电机7对蓄电池进行充电。
如图1和图5所示，在混动助力模式下工作时，扭矩需求较大，控制制动器4松开，行星架11可转动，控制第一离合器3和第二离合器5结合，由发动机和驱动电机7输出动力驱动汽车行驶。具体地，发动机和驱动电机7工作，控制第一离合器3和第二离合器5结合，控制制动器4松开，此时行星架11因制动器4松开而处于自由状态，行星架11可以转动，驱动电机7产生的动力经第二离合器5传递到第二太阳轮9上，然后该动力再依次传递至第二行星齿轮22、第一行星齿轮21和内齿圈12，发动机产生的动力经第一离合器3传递到第一太阳轮10上，然后该动力再依次传递至第一行星齿轮21和内齿圈12，驱动电机7产生的动力和发动机产生的动力在内齿圈12上进行耦合，来自内齿圈12的动力再依次经外齿圈13、输出主动齿轮16、输出轴15、输出从动齿轮17和差速器从动齿轮20传递至差速器总成18，最后经半轴传递到车轮上。
如图1和图6所示，在制动能量回收模式下工作时，控制制动器4制动，行星架11被固定，控制第二离合器5结合，利用驱动电机7进行发电。具体地，控制第二离合器5结合，控制制动器4制动，此时行星架11因制动器4制动而处于固定状态，行星架11不能转动，车辆所需的制动能量通过车轮传输给差速器总成18，并依次通过差速器从动齿轮20、输出从动齿轮17、输出轴15、输出主动齿轮16、外齿圈13、内齿圈12、第一行星齿轮21、第二行星齿轮22、第二太阳轮9和第二离合器5传递至驱动电机7，从而发动机拖动驱动电机7运转，使驱动电机7进入发电工作模式，由驱动电机7对蓄电池进行充电，实现能量回收。
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 (9)

1.用于混合动力的变速箱，包括驱动电机、发动机、输出轴、设置于输出轴上的输出从动齿轮和与输出从动齿轮相啮合且与差速器总成连接的差速器从动齿轮，其特征在于：还包括与所述发动机连接的第一离合器、与所述驱动电机连接的第二离合器、拉维娜式行星齿轮机构、外齿圈、制动器以及设置于所述输出轴上且与外齿圈相啮合的输出主动齿轮，拉维娜式行星齿轮机构包括与制动器连接的行星架、与第一离合器连接的第一太阳轮、与第二离合器连接的第二太阳轮、与外齿圈连接的内齿圈以及设置于行星架上的第一行星齿轮和第二行星齿轮，内齿圈和第一太阳轮与第一行星齿轮的一端相啮合，第二行星齿轮与第一行星齿轮的另一端相啮合且第二行星齿轮与第二太阳轮相啮合。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力的变速箱，其特征在于：所述第一离合器通过扭转减震器与所述发动机连接，所述拉维娜式行星齿轮机构位于第一离合器和所述第二离合器之间。
3.根据权利要求1或2所述的用于混合动力的变速箱，其特征在于：所述外齿圈的直径大于所述输出主动齿轮的直径。
4.根据权利要求1至3任一所述的用于混合动力的变速箱，其特征在于：所述第一太阳轮的直径大于所述第二太阳轮的直径，第一太阳轮与所述第一离合器的从动盘固定连接，第二太阳轮与所述第二离合器的从动盘固定连接。
5.根据权利要求1至4任一所述的用于混合动力的变速箱，其特征在于：在纯电驱动模式下工作时，控制所述制动器制动，所述行星架被固定，控制所述第二离合器结合，由所述驱动电机输出动力驱动汽车行驶。
6.根据权利要求1至5任一所述的变速箱，其特征在于：在纯发动机驱动模式下工作时，控制所述制动器制动，所述行星架被固定，控制所述第一离合器结合，控制所述第二离合器分离，由所述发动机输出动力驱动汽车行驶。
7.根据权利要求1至6任一所述的变速箱，其特征在于：在行车充电模式下工作时，控制所述制动器制动，所述行星架被固定，控制所述第一离合器和所述第二离合器结合，由所述发动机输出动力，且发动机输出的一部分动力用于拖动驱动电机转动以进行发电，发动机输出的另一部分动力驱动汽车行驶。
8.根据权利要求1至7任一所述的变速箱，其特征在于：在混动助力模式下工作时，控制所述制动器松开，所述行星架可转动，控制所述第一离合器和所述第二离合器结合，由所述发动机和所述驱动电机输出动力驱动汽车行驶。
9.根据权利要求1至8任一所述的变速箱，其特征在于：在制动能量回收模式下工作时，控制所述制动器制动，所述行星架被固定，控制所述第二离合器结合，利用所述驱动电机进行发电。
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