CN111059243A - 一种混合动力变速器及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合动力变速器及车辆，涉及车辆传动机构技术领域。本发明的混合动力变速器可以包括电机驱动机构、发动机驱动机构、输入轴、输出轴和差速器，输入轴包括实心轴和空心轴。电机驱动机构包括电机、惰轮，电机驱动机构的动力经由电机驱动路径传递，电机驱动路径包括：电机输出的动力通过实心轴传递至惰轮，再由惰轮传递至输出轴和差速器后输出。发动机驱动机构包括发动机、离合器、主动锥盘、从动锥盘、一级减速齿轮，发动机驱动机构的动力经由第一发动机驱动路径或第二发动机驱动路径传递。本发明的混合动力变速器实现混合动力无极变速，还能迅速响应急加速等工况的大扭矩需求，对驾驶感受有极大的改善。

Description

一种混合动力变速器及车辆

技术领域

本发明涉及车辆传动机构技术领域，特别是涉及一种混合动力变速器及车辆。

背景技术

对于现有的混合动力专用变速器，目前主要采用行星排和电机的混联结构、双电机布置来传递驱动力。该变速器的结构相对较复杂，成本较高，不能满足现有的车辆的需求。目前，传统的CVT变速器具有三大缺点：

依靠带式摩擦传动，由于带式传动传扭能力不高，造成整车加速绵软，动力性差；

需要扭矩变矩器配合完成换挡功能，传动效率低，影响燃油经济性；

需要依靠行星排齿轮和制动器实现倒挡功能，体积庞大，成本高。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种混合动力变速器，解决现有的动力性差，燃油经济性差的问题。

本发明的另一个目的是解决现有技术成本高的问题。

本发明的有一个目的是提供一种具有上面的混合动力变速器的车辆。

特别地，本发明提供了一种混合动力变速器，

包括电机驱动机构、发动机驱动机构、输入轴、输出轴和差速器，所述输入轴包括实心轴和空心轴；

所述电机驱动机构包括电机、惰轮，所述电机驱动机构的动力经由电机驱动路径传递，所述电机驱动路径包括：所述电机输出的动力通过所述实心轴传递至所述惰轮，再由所述惰轮传递至所述输出轴和差速器后输出；

所述发动机驱动机构包括发动机、离合器、主动锥盘、从动锥盘、一级减速齿轮，所述发动机驱动机构的动力经由第一发动机驱动路径或第二发动机驱动路径传递，所述第一发动机驱动路径包括：从所述发动机输出的动力，经过所述离合器之后由所述空心轴传递至所述主动锥盘，再由所述主动锥盘传递至所述从动锥盘，经过所述一级减速齿轮传递至所述输出轴，最后由所述差速器输出；所述第二发动机驱动路径包括：从所述发动机输出的动力，经过所述离合器后由所述实心轴传递至所述惰轮，再由所述惰轮传递至所述输出轴和所述差速器后输出。

可选地，所述变速器包括纯电驱动模式；

在所述纯电驱动模式下，所述发动机关闭，所述离合器断开，所述电机输出的动力经由所述电机驱动路径传递出去。

可选地，在所述纯电驱动模式下，通过所述电机的正转或反转实现车辆的前进工况或倒挡工况。

可选地，所述变速器包括纯发动机驱动模式；在所述纯发动机驱动模式下，车辆包括前进工况和倒挡工况，所述离合器为双离合器，所述双离合器包括主动端、第一从动端和第二从动端；

在所述纯发动机驱动模式下，车辆处于前进工况时，所述电机关闭，所述发动机开启并与所述主动端结合，所述离合器的所述第一从动端与所述空心轴断开，所述第二从动端与所述实心轴结合，所述发动机的动力经由所述第一发动机驱动路径传递出去；

在所述纯发动机驱动模式下，车辆处于倒挡工况时，所述电机关闭，所述发动机开启并与所述主动端结合，所述离合器的所述第二从动端与所述实心轴断开，所述第一从动端与所述空心轴结合，所述发动机的动力经过所述第二发动机驱动路径传递出去。

可选地，所述变速器包括并联驱动模式；

在所述并联驱动模式下，车辆处于前进工况时，所述发动机开启，所述电机开启并正转，所述动力经由所述电机驱动路径和所述第一发动机驱动路径传递出去；

在所述并联驱动模式下，车辆处于倒挡工况时，所述发动机开启，所述电机开启并反转，所述动力经由所述电机驱动路径和所述第二发动机驱动路径传递出去。

可选地，在所述纯发动机驱动模式下，且车辆匀速行驶时，经由所述第一发动机驱动路径传递动力，通过带传动的无极变速将发动机转速调整至预设转速。

可选地，在所述纯发动机驱动模式下，且车辆由匀速行驶转变为加速行驶时，所述离合器的所述第一从动端由闭合转变为断开，所述发动机断开，动力路径由所述第一发动机驱动路径转变为所述电机驱动路径，直至所述第一从动端到达目标转速；

当所述第一从动端到达所述目标转速后，所述主动锥盘与所述从动锥盘调整速比将所述离合器的所述第一从动端转速调整至与所述主动端一致，双离合器的所述第一从动端与空心轴连接，所述电机扭矩卸载，动力路径由所述电机驱动路径转变为所述第一发动机驱动路径，完成换挡。

可选地，当车辆处于纯发动机驱动模式，且为前进工况时，动力经由所述第一发动机驱动路径传递至所述输出轴后，再由所述电机驱动路径反方向传递至所述电机，从而为所述电机发电。

可选地，当车辆制动刹车时，所述双离合器的所述第一从动端与所述第二从动端均断开，制动能经由所述电机驱动路径反方向传递至所述电机，从而为所述电机发电。

特别地，本发明还提供一种车辆，包括上面所述的混合动力变速器。

本发明的混合动力变速器实现混合动力无极变速，还能迅速响应急加速等工况的大扭矩需求，对驾驶感受有极大的改善。

本发明的混合动力变速器利用双离合器替换了传统CVT上的扭矩变矩器、倒挡行星排及制动器，它不仅能无动力中断切换发动机动力和电机动力，还代替传统的行星排实现了倒挡功能，大大降低了成本，空间更加紧凑。

本发明的混合动力变速器的主动锥盘与从动锥盘之间利用钢带传递，利用电机应对低速、高扭矩需求工况，利用带式传动应对匀速、低扭矩需求工况，这样不仅避免了带式传动加速慢的缺陷，还能通过带式传动无极变速的特点保证发动机始终工作在最经济转速，从而大大的提高了燃油经济性。

本发明的混合动力变速器可以通过并联工况，增加车辆的动力性，使得车辆在前进及倒档时均可以大功率的输出，从而提高用户的使用体验。

本发明的混合动力变速器，当车辆处于纯发动机驱动模式下时，通过发动机对车轮的驱动反向可以对电机进行发电并且给车辆动力电池充电，同时当车辆在制动时，其制动能也能对电机发电并且给车辆动力电池充电，保证本实施例的能量能够被回收且重复利用，提高能量利用率，保证经济性。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的实施例的混合动力变速器的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的实施例的混合动力变速器的以电机驱动路径传递动力的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的实施例的混合动力变速器的以第一发动机驱动路径传递动力的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的实施例的混合动力变速器的以第二发动机驱动路径传递动力的结构示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的混合动力变速器100的示意性结构图。图2是根据本发明一个实施例的实施例的混合动力变速器的以电机驱动路径传递动力的结构示意图；图3是根据本发明一个实施例的实施例的混合动力变速器的以第一发动机驱动路径传递动力的结构示意图；图4是根据本发明一个实施例的实施例的混合动力变速器的以第二发动机驱动路径传递动力的结构示意图。具体地，本实施例的混合动力变速器100可以包括电机驱动机构10、发动机驱动机构20、输入轴30、输出轴40和差速器50，输入轴30包括实心轴31和空心轴32。电机驱动机构10包括电机11、惰轮12，电机驱动机构10的动力经由电机驱动路径传递，电机驱动路径(如图2中虚线所示)包括：电机11输出的动力通过实心轴31传递至惰轮12，再由惰轮12传递至输出轴40和差速器50后输出。发动机驱动机构20包括发动机21、离合器22、主动锥盘23、从动锥盘24、一级减速齿轮25，发动机驱动机构20的动力经由第一发动机驱动路径(如图3中虚线所示)或第二发动机驱动路径(如图4中虚线所示)传递，第一发动机驱动路径包括：从发动机21输出的动力，经过离合器22之后由空心轴32传递至主动锥盘23，再由主动锥盘23传递至从动锥盘24，经过一级减速齿轮25传递至输出轴40，最后由差速器50输出。第二发动机驱动路径包括：从发动机21输出的动力，经过离合器22后由实心轴31传递至惰轮12，再由惰轮12传递至输出轴40和差速器50后输出。一级减速齿轮25包括一级减速主动齿251轮和一级减速从动齿轮252，从动锥盘24将动力传递给一级减速主动齿251轮后，再由一级减速从动齿轮252将动力传递给输出轴40。

本发明的混合动力变速器100实现混合动力无极变速，还能迅速响应急加速等工况的大扭矩需求，对驾驶感受有极大的改善。

作为本发明一个具体实施例，变速器包括纯电驱动模式。在纯电驱动模式下，发动机21关闭，离合器22断开，电机11输出的动力经由电机驱动路径传递出去。具体地，在纯电驱动模式下，车辆包括前进工况及倒挡工况，通过电机11的正转或反转实现前进工况或倒挡工况。具体地，前进工况还可以包括起步工况。也就是采用纯电驱动模式时，起步工况与前进工况动力传递路径相同。

作为本发明的另一个具体地实施例，变速器包括纯发动机驱动模式。在纯发动机驱动模式下，车辆具有前进工况和倒挡工况，离合器22为双离合器，包括主动端221、第一从动端222和第二从动端223。具体地，在纯发动机驱动模式下，且车辆处于前进工况时，电机11关闭，发动机21开启并与主动端221结合，离合器22的第一从动端222与空心轴32断开，第二从动端223与实心轴31结合，发动机的动力经由第一发动机驱动路径传递出去。在纯发动机驱动模式下，且车辆处于倒挡工况时，电机11关闭，发动机21开启并与主动端221结合，离合器22的第二从动端223与实心轴31断开，第一从动端222与空心轴32结合，发动机的动力经过第二发动机驱动路径传递出去。具体纯发动机驱动模式下，起步工况与前进工况的动力传递路径也是一样的。本实施例中，第一从动端222为图中双离合器的左侧从动端，第一从动端222可以与空心轴32断开或连接，第二从动端223为图中双离合器的右侧从动端，第二从动端223可以与实心轴31断开或连接。本实施例中的主动锥盘23与从动锥盘24之间是利用钢带进行动力传递。

本实施例利用双离合器替换了传统CVT上的扭矩变矩器、倒挡行星排及制动器，它不仅能无动力中断切换发动机动力和电机动力，还代替传统的行星排实现了倒挡功能，大大降低了成本，空间更加紧凑。

本实施例中，主动锥盘23与从动锥盘24之间利用钢带传递，利用电机11应对低速、高扭矩需求工况，利用带式传动应对匀速、低扭矩需求工况，这样不仅避免了带式传动加速慢的缺陷，还能通过带式传动无极变速的特点保证发动机21始终工作在预设转速，该预设转速可以是最经济节能时的转速，从而大大的提高了燃油经济性。

作为本发明另一个具体地实施例，本实施例变速器包括并联驱动模式。在并联驱动模式下，车辆处于前进工况时，发动机21开启，电机11开启并正转，动力经由电机驱动路径和第一发动机驱动路径传递出去。在并联驱动模式下，车辆处于倒挡工况时，发动机21开启，电机11开启并反转，动力经由电机驱动路径和第二发动机驱动路径传递出去。

本实施例可以通过并联工况，增加车辆的动力性，使得车辆在前进及倒档时均可以大功率的输出，从而提高用户的使用体验。

作为本发明一个具体地实施例，本实施例在纯发动机驱动模式下，且车辆匀速行驶时，经由第一发动机驱动路径传递动力，扭矩需求较小、速比变化不大，通过带传动的无极变速将发动机21转速调整至预设转速，该预设转速可以是最经济节能时的转速。本实施例中，由于主动锥盘23与从动锥盘24之间是通过钢带26传输，主动锥盘23与从动锥盘24之间的间隙是可以随意调整，因此可以实现无极变速。本实施例可以在车辆匀速行驶时，通过带式传动无极变速的特点保证发动机21始终工作在最经济转速，从而大大的提高了燃油经济性。

在纯发动机驱动模式下，且车辆由匀速行驶转变为加速行驶时，离合器22的第一从动端222由闭合转变为断开，发动机21断开，动力路径由第一发动机驱动路径转变为电机驱动路径，直至第一从动端222到达目标转速。

当第一从动端222到达目标转速后，主动锥盘23与从动锥盘24调整速比将离合器22的第一从动端222转速调整至与主动端221一致，双离合器的第一从动端与空心轴32连接，电机11扭矩卸载，动力路径由电机驱动路径转变为第一发动机驱动路径，完成换挡。本实施例在加速时可以由纯发动机驱动模式转化为纯电机驱动模式，利用电机11驱动对车辆进行加速，保证车辆燃油经济性。当加速完成后，又将纯电机驱动模式转化为纯发动机驱动模式，从而重新采用纯发动机驱动车进行匀速行驶。

作为本发明的一个具体地实施例，本实施例中，当车辆处于纯发动机驱动模式，且为前进工况时，动力经由第一发动机驱动路径传递至输出轴40后，再由电机驱动路径反方向传递至电机11，从而为电机11发电，进而给动力电池充电。

作为本发明另一个具体地实施例，本实施例中，当车辆制动刹车时，双离合器22两侧均断开，制动能经由电机驱动路径反方向传递至电机11，从而为电机11发电，进而给动力电池充电。

很显然，当车辆处于纯发动机驱动模式下时，通过发动机21对车轮的驱动反向可以对电机11进行发电并且给车辆动力电池充电，同时当车辆在制动时，其制动能也能对电机11发电并且给车辆动力电池充电，保证本实施例的能量能够被回收且重复利用，提高能量利用率，保证经济性。

本实施例中电机11的输出轴40与惰轮12的轴是垂直布置的，在其它实施例中，电机11的输出轴40与惰轮12的轴同轴布置。

作为本发明一个具体地实施例本，本实施例还提供一种车辆，包括的混合动力变速器100。使用了该混合动力变速器100的车辆实现混合动力无极变速，还能迅速响应急加速等工况的大扭矩需求，对驾驶感受有极大的改善。利用双离合器替换了传统CVT上的扭矩变矩器、倒挡行星排及制动器，它不仅能无动力中断切换发动机21动力和电机11动力，还代替传统的行星排实现了倒挡功能，大大降低了成本，空间更加紧凑。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种混合动力变速器，其特征在于，

包括电机驱动机构、发动机驱动机构、输入轴、输出轴和差速器，所述输入轴包括实心轴和空心轴；

所述电机驱动机构包括电机、惰轮，所述电机驱动机构的动力经由电机驱动路径传递，所述电机驱动路径包括：所述电机输出的动力通过所述实心轴传递至所述惰轮，再由所述惰轮传递至所述输出轴和差速器后输出；

所述发动机驱动机构包括发动机、离合器、主动锥盘、从动锥盘、一级减速齿轮，所述发动机驱动机构的动力经由第一发动机驱动路径或第二发动机驱动路径传递，所述第一发动机驱动路径包括：从所述发动机输出的动力，经过所述离合器之后由所述空心轴传递至所述主动锥盘，再由所述主动锥盘传递至所述从动锥盘，经过所述一级减速齿轮传递至所述输出轴，最后由所述差速器输出；所述第二发动机驱动路径包括：从所述发动机输出的动力，经过所述离合器后由所述实心轴传递至所述惰轮，再由所述惰轮传递至所述输出轴和所述差速器后输出。

2.根据权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于，

所述变速器包括纯电驱动模式；

在所述纯电驱动模式下，所述发动机关闭，所述离合器断开，所述电机输出的动力经由所述电机驱动路径传递出去。

3.根据权利要求2所述的混合动力变速器，其特征在于，

在所述纯电驱动模式下，通过所述电机的正转或反转实现车辆的前进工况或倒挡工况。

4.根据权利要求3所述的混合动力变速器，其特征在于，

所述变速器包括纯发动机驱动模式；在所述纯发动机驱动模式下，车辆包括前进工况和倒挡工况，所述离合器为双离合器，所述双离合器包括主动端、第一从动端和第二从动端；

在所述纯发动机驱动模式下，车辆处于前进工况时，所述电机关闭，所述发动机开启并与所述主动端结合，所述离合器的所述第一从动端与所述空心轴断开，所述第二从动端与所述实心轴结合，所述发动机的动力经由所述第一发动机驱动路径传递出去；

在所述纯发动机驱动模式下，车辆处于倒挡工况时，所述电机关闭，所述发动机开启并与所述主动端结合，所述离合器的所述第二从动端与所述实心轴断开，所述第一从动端与所述空心轴结合，所述发动机的动力经过所述第二发动机驱动路径传递出去。

5.根据权利要求4所述的混合动力变速器，其特征在于，

所述变速器包括并联驱动模式；

在所述并联驱动模式下，车辆处于前进工况时，所述发动机开启，所述电机开启并正转，所述动力经由所述电机驱动路径和所述第一发动机驱动路径传递出去；

在所述并联驱动模式下，车辆处于倒挡工况时，所述发动机开启，所述电机开启并反转，所述动力经由所述电机驱动路径和所述第二发动机驱动路径传递出去。

6.根据权利要求4所述的混合动力变速器，其特征在于，

在所述纯发动机驱动模式下，且车辆匀速行驶时，经由所述第一发动机驱动路径传递动力，通过带传动的无极变速将发动机转速调整至预设转速。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，

在所述纯发动机驱动模式下，且车辆由匀速行驶转变为加速行驶时，所述离合器的所述第一从动端由闭合转变为断开，所述发动机断开，动力路径由所述第一发动机驱动路径转变为所述电机驱动路径，直至所述第一从动端到达目标转速；

当所述第一从动端到达所述目标转速后，所述主动锥盘与所述从动锥盘调整速比将所述离合器的所述第一从动端转速调整至与所述主动端一致，双离合器的所述第一从动端与空心轴连接，所述电机扭矩卸载，动力路径由所述电机驱动路径转变为所述第一发动机驱动路径，完成换挡。

8.根据权利要求4-6中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，

当车辆处于纯发动机驱动模式，且为前进工况时，动力经由所述第一发动机驱动路径传递至所述输出轴后，再由所述电机驱动路径反方向传递至所述电机，从而为所述电机发电。

9.根据权利要求4-6中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，

当车辆制动刹车时，所述双离合器的所述第一从动端与所述第二从动端均断开，制动能经由所述电机驱动路径反方向传递至所述电机，从而为所述电机发电。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的混合动力变速器。

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