CN112606674B - 机电混合传动无级变速结构及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电动汽车传动技术领域，尤其涉及一种机电混合传动无级变速结构及车辆。本发明针对现有技术中混合动力汽车的驱动结构无法实现无级变速，换挡过程的顿挫感会造成驾驶体验降低的问题，提供一种机电混合传动无级变速结构及车辆，包括第二驱动电机和第二动力输入轴，发动机动力输入组件通过离合器与第一动力输入轴相连接，第一动力输入轴和第二动力输入轴均通过传动机构与输出轴驱动连接，传动机构包括用于动力汇集组件和换挡组件，动力汇集组件包括至少一个无级变速行星排。本发明利用发动机动力输入组件和第二驱动电机实现混合动力的驱动，同时还具有包括无级变速行星排的动力汇集组件，以实现无极变速。

Description

机电混合传动无级变速结构及车辆
技术领域
本发明属于电动汽车传动技术领域，尤其涉及一种机电混合传动无级变速结构及车辆。
背景技术
随着新能源汽车的推广，我国已经成为全球最大的新能源汽车市场，混合动力汽车是指采用传统燃料的同时配以电动机或发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。混合动力汽车由于动力性强、燃油经济性好而被公认为是最有潜力的新能源汽车，其通过增加额外的动力源及驱动装置，一方面由于多动力源的转矩叠加可增强车辆的动力性，同时亦能提高发动机工作在高效率区域的机会，进而提升车辆的燃油经济性。但现有技术中的混合动力汽车的驱动结构无法实现无级变速，换挡过程的顿挫感会造成驾驶体验降低。
例如，中国发明专利申请公开了一种基于双排行星系统的单电机混动耦合装置[申请号：202010973342.7]，该发明申请包括发动机E、电机M、输出轴out、2个行星系统、2个制动器和2个离合器，其特征在于：行星系统数量为2个，分别为行星系统A1、行星系统A2；行星系统A1包括太阳轮S1、行星架PC1、行星轮P1、齿圈R1，行星系统A2包括太阳轮S2、行星架PC2、行星轮P2、齿圈R2；行星系统A1的行星架PC1与行星系统A2的齿圈R2相连，行星系统A1的太阳轮S1与行星系统A2的太阳轮S2相连。
该发明申请具有传动效率较高，可提高发动机的工作效率，进而提升车辆燃油经济性的优势，但其仍未解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种由混合动力驱动且可实现无级变速的机电混合传动无级变速结构。
本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种具有由混合动力驱动且可实现无级变速的机电混合传动无级变速结构的车辆。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种机电混合传动无级变速结构，包括第二驱动电机和连接在第二驱动电机上的第二动力输入轴，发动机动力输入组件通过离合器与第一动力输入轴相连接，所述第一动力输入轴和第二动力输入轴均通过传动机构与输出轴驱动连接，所述传动机构包括用于汇集第一动力输入轴和第二动力输入轴上动力的动力汇集组件和用于切换传动路径的换挡组件，动力汇集组件和换挡组件相互连接，所述第一动力输入轴和第二动力输入轴均连接在动力汇集组件上，所述换挡组件与动力输入轴驱动连接，所述动力汇集组件包括至少一个无级变速行星排。
在上述的机电混合传动无级变速结构中，所述动力汇集组件包括相互驱动连接的无极变速行星排和传动行星排，所述第一动力输入轴与无极变速行星排的第一行星架相连接，所述第二动力输入轴与传动行星排的第二太阳轮相连接。
在上述的机电混合传动无级变速结构中，所述无极变速行星排和传动行星排相互平行设置。
在上述的机电混合传动无级变速结构中，所述无极变速行星排包括与第一行星架相连接的第一行星轮，第一太阳轮和第一齿圈均与第一行星轮相啮合且第一行星轮位于第一太阳轮与第一齿圈之间，所述换挡组件通过第一连接管件连接在第一齿圈上，还包括设置在无极变速行星排主框架上的无极变速结构；
所述传动行星排包括与第二太阳轮相啮合的第二行星轮，第二齿圈与第二行星轮相啮合且第二行星轮位于第二太阳轮与第二齿圈之间，第二行星架一端与第二行星轮相连接，另一端与第二连接管件相连接，所述换挡组件连接在第二连接管件上。
在上述的机电混合传动无级变速结构中，所述动力汇集组件还包括一端连接在第一行星轮上，另一端连接在第二齿圈上的传动连接件。
在上述的机电混合传动无级变速结构中，所述第二动力输入轴与第一太阳轮固接。
在上述的机电混合传动无级变速结构中，所述换挡组件包括空套在第一连接管件上的第二传动齿轮和空套在第二连接管件上的第一传动齿轮与第三传动齿轮，第一齿轮结合套位于第一传动齿轮与第三传动齿轮之间且与第二连接管件轴向滑动周向固定连接，滑动第一齿轮结合套可使第一齿轮结合套与第一传动齿轮或第三传动齿轮相连接，所述换挡组件还包括第二齿轮结合套，所述第二齿轮结合套与第一连接管件轴向滑动周向固定连接，且滑动第二齿轮结合套可使第二齿轮结合套与第二传动齿轮相连接，所述第一传动齿轮与第四传动齿轮相啮合，所述第二传动齿轮与第五传动齿轮相啮合，所述第三传动齿轮与第六传动齿轮相啮合，所述第四传动齿轮、第五传动齿轮和第六传动齿轮均固接在输出轴上。
在上述的机电混合传动无级变速结构中，所述发动机动力输入组件包括利用第三动力输入轴相互串联的发动机和第一驱动电机，所述第一驱动电机与离合器相连接。
在上述的机电混合传动无级变速结构中，所述第一动力输入轴、第二动力输入轴和第三动力输入轴的轴心线相互重合且与输出轴的轴心线相平行。
一种车辆，包括车体，所述车体内设有上述的机电混合传动无级变速结构。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明利用发动机动力输入组件和第二驱动电机实现混合动力的驱动，同时还具有包括无级变速行星排的动力汇集组件，以实现无极变速。
2、本发明可利用换挡组件切换不同的传动路径以改变传动比，实现多档位驱动，同时整个变速结构的结构简单紧凑，便于安装设置。
3、本发明的输入轴与输出轴均同轴或平行设置，从而可获得较大的扭矩，同时可保证传动的稳定性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：第一驱动电机1、第二驱动电机2、第一动力输入轴3、第二动力输入轴4、传动机构5、输出轴6、动力汇集组件7、换挡组件8、第三动力输入轴9、离合器10、无极变速行星排71、传动行星排72、传动连接件73、第一传动齿轮81、第二传动齿轮82、第三传动齿轮83、第一齿轮结合套84、第二齿轮结合套85、第四传动齿轮86、第五传动齿轮87、第六传动齿轮88、发动机动力输入组件100、第一行星架711、第一行星轮712、第一太阳轮713、第一齿圈714、第一连接管件715、无极变速结构716、第二太阳轮721、第二行星轮722、第二齿圈723、第二行星架724、第二连接管件725。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种机电混合传动无级变速结构，如图1所示，包括第二驱动电机2和连接在第二驱动电机2上的第二动力输入轴4，发动机动力输入组件100通过离合器10与第一动力输入轴3相连接，其中，发动机动力输入组件100可以采用单独的发动机结构，也可以采用发动机与电动机串联的结构，例如包括利用第三动力输入轴9相互串联的发动机和第一驱动电机1，所述第一驱动电机1与离合器10相连接，所述第一动力输入轴3和第二动力输入轴4均通过传动机构5与输出轴6驱动连接，所述传动机构5包括用于汇集第一动力输入轴3和第二动力输入轴4上动力的动力汇集组件7和用于切换传动路径的换挡组件8，动力汇集组件7和换挡组件8相互连接，所述第一动力输入轴3和第二动力输入轴4均连接在动力汇集组件7上，所述换挡组件8与动力输入轴4驱动连接，所述动力汇集组件7包括至少一个无级变速行星排71。
本发明，使用时，可利用第二驱动电机2通过第二动力输入轴4，再依次经过动力汇集组件7和换挡组件8将动力传递至输出轴6从而进行纯电力驱动。也可利用离合器10接入发动机动力输入组件100实现混合动力驱动，在混合动力驱动时，发动机，例如可以是内燃机，与第一驱动电机1的动力汇流后，通过第一动力输入轴3输入至动力汇集组件7上，实现与第二驱动电机2动力汇流，利用换挡组件8可在输入轴和输出轴之间切换出不同的传动路径，从而改变传动比。故本发明利用发动机动力输入组件100和第二驱动电机2实现混合动力的驱动，同时还具有包括无级变速行星排71的动力汇集组件7，以实现无极变速。本发明还可利用换挡组件8切换不同的传动路径以改变传动比，实现多档位驱动，同时整个变速结构的结构简单紧凑，便于安装设置
优选地，所述第一动力输入轴3、第二动力输入轴4和第三动力输入轴9的轴心线相互重合且与输出轴6的轴心线相平行。本发明的输入轴与输出轴均同轴或平行设置，从而可获得较大的扭矩，同时可保证传动的稳定性。
如图1所示，所述动力汇集组件7包括相互驱动连接的无极变速行星排71和传动行星排72，所述第一动力输入轴3与无极变速行星排71的第一行星架711相连接，所述第二动力输入轴4与传动行星排72的第二太阳轮721相连接。所述无极变速行星排71包括与第一行星架711相连接的第一行星轮712，第一太阳轮713和第一齿圈714均与第一行星轮712相啮合且第一行星轮712位于第一太阳轮713与第一齿圈714之间，所述换挡组件8通过第一连接管件715连接在第一齿圈714上，还包括设置在无极变速行星排71主框架上的无极变速结构716。即无级变速行星排71与传统行星排在结构上存在一定差别，除传统行星排所具有的太阳轮、行星轮、齿圈等结构外，还存在用于实现无级变速的无极变速结构716，具体结构可选用现有技术中的无级变速行星架结构，例如可以是申请号为“201921394438.7”的实用新型专利中记载的具体结构。所述传动行星排72包括与第二太阳轮721相啮合的第二行星轮722，第二齿圈723与第二行星轮722相啮合且第二行星轮722位于第二太阳轮721与第二齿圈723之间，第二行星架724一端与第二行星轮722相连接，另一端与第二连接管件725相连接，所述换挡组件8连接在第二连接管件725上。
优选地，所述动力汇集组件7还包括一端连接在第一行星轮712上，另一端连接在第二齿圈723上的传动连接件73。这样在动力传递过程中，第一驱动电机1的部分动力可通过第一行星轮712和传动连接件73传递至第二齿圈723上。
优选地，所述第二动力输入轴4与第一太阳轮713固接。这样在动力传递过程中，第二驱动电机2的部分动力可通过第二动力输入轴4传递至第一太阳轮713上。
如图1所示，所述换挡组件8包括空套在第一连接管件715上的第二传动齿轮82和空套在第二连接管件725上的第一传动齿轮81与第三传动齿轮83，第一齿轮结合套84位于第一传动齿轮81与第三传动齿轮83之间且与第二连接管件725轴向滑动周向固定连接，滑动第一齿轮结合套84可使第一齿轮结合套84与第一传动齿轮81或第三传动齿轮83相连接，所述换挡组件8还包括第二齿轮结合套85，所述第二齿轮结合套85与第一连接管件715轴向滑动周向固定连接，且滑动第二齿轮结合套85可使第二齿轮结合套85与第二传动齿轮82相连接，齿轮结合套与传动齿轮相连接时，输入轴的动力则可传递至该传动齿轮上。所述第一传动齿轮81与第四传动齿轮86相啮合，所述第二传动齿轮82与第五传动齿轮87相啮合，所述第三传动齿轮83与第六传动齿轮88相啮合，所述第四传动齿轮86、第五传动齿轮87和第六传动齿轮88均固接在输出轴6上。
本发明的第一条动力传动路线为：滑动第一齿轮结合套84使得第一齿轮结合套84与第三传动齿轮83相结合，无极变速结构716安装至无极变速行星排71上，此时第二驱动电机2的动力依次通过第二动力输入轴4，第二太阳轮721或第一太阳轮713、第一行星轮712、传动连接件73、第二齿圈723，第二行星轮722，第二行星架724，第三传动齿轮83和第六传动齿轮88传递给输出轴6。该传动路径的输出转速为：
Figure BDA0002839899710000071
传动比为输出转速的倒数。其中，k1为无极变速行星排71的k值，k2为传动行星排72的k值，i1为第三传动齿轮83和第六传动齿轮88之间的传动比，iM2为电机调速比。由此，该传动路径传动比的取值一般在∞-4.968之间。
本发明的第二条动力传动路线为：滑动第一齿轮结合套84使得第一齿轮结合套84与第一传动齿轮81相结合，控制离合器10使得发动机动力输入组件100的动力接入，此时发动机的动力依次通过第三动力输入轴9，离合器10，第一动力输入轴3，第一行星架711，第一行星轮712，传动连接件73或第一太阳轮713，第二齿圈723或第二太阳轮721，第二行星轮722，第二行星架724，第一传动齿轮81和第四传动齿轮86传递给输出轴6；第一驱动电机1的动力依次通过离合器10，第一动力输入轴3，第一行星架711，第一行星轮712，传动连接件73或第一太阳轮713，第二齿圈723或第二太阳轮721，第二行星轮722，第二行星架724，第一传动齿轮81和第四传动齿轮86传递给输出轴6；第二驱动电机2的动力依次通过第二动力输入轴4，第二太阳轮721或第一太阳轮713、第一行星轮712、传动连接件73、第二齿圈723，第二行星轮722，第二行星架724，第一传动齿轮81和第四传动齿轮86传递给输出轴6。第一驱动电机1与第二驱动电机2的动力在动力汇集组件7上汇流。该传动路径的输出转速为：
Figure BDA0002839899710000081
传动比为输出转速的倒数。其中，k1为无极变速行星排71的k值，i2为第一传动齿轮81与第四传动齿轮86之间的传动比，iM2为电机调速比。由此，该传动路径传动比的取值一般在4.968-2.208之间。
本发明的第三条动力传动路线为：滑动第二齿轮结合套85使得第二齿轮结合套85与第二传动齿轮82相结合，控制离合器10使得发动机动力输入组件100的动力接入，此时发动机的动力依次通过第三动力输入轴9，离合器10，第一动力输入轴3，第一行星架711，第一行星轮712，第一齿圈714，第一连接管件715，第二传动齿轮82和第五传动齿轮87传递给输出轴6；第一驱动电机1的动力依次通过离合器10，第一动力输入轴3，第一行星架711，第一行星轮712，第一齿圈714，第一连接管件715，第二传动齿轮82和第五传动齿轮87传递给输出轴6；第二驱动电机2的动力依次通过第二动力输入轴4，第一太阳轮713或第二太阳轮721、第二行星轮722、第二齿圈723、传动连接件73，第一行星轮712，第一齿圈714，第一连接管件715，第二传动齿轮82和第五传动齿轮87传递给输出轴6。第一驱动电机1与第二驱动电机2的动力在第一行星轮712上汇流。该传动路径的输出转速为：
Figure BDA0002839899710000091
传动比为输出转速的倒数。其中，k2为传动行星排72的k值，i3为第二传动齿轮82与第五传动齿轮87之间的传动比，iM2为电机调速比。由此，该传动路径传动比的取值一般在2.208-0.981之间。
本发明的第四条动力传动路线为：滑动第一齿轮结合套84使得第一齿轮结合套84与第三传动齿轮83相结合，控制离合器10使得发动机动力输入组件100的动力接入，此时发动机的动力依次通过第三动力输入轴9，离合器10，第一动力输入轴3，第一行星架711，第一行星轮712，传动连接件73或第一太阳轮713，第二齿圈723或第二太阳轮721，第二行星轮722，第二行星架724，第三传动齿轮83和第六传动齿轮88传递给输出轴6；第一驱动电机1的动力依次通过离合器10，第一动力输入轴3，第一行星架711，第一行星轮712，传动连接件73或第一太阳轮713，第二齿圈723或第二太阳轮721，第二行星轮722，第二行星架724，第三传动齿轮83和第六传动齿轮88传递给输出轴6；第二驱动电机2的动力依次通过第二动力输入轴4，第二太阳轮721或第一太阳轮713、第一行星轮712、传动连接件73、第二齿圈723，第二行星轮722，第二行星架724，第三传动齿轮83和第六传动齿轮88传递给输出轴6。第一驱动电机1与第二驱动电机2的动力在动力汇集组件7上汇流。该传动路径的输出转速为：
Figure BDA0002839899710000101
传动比为输出转速的倒数。其中，k1为无极变速行星排71的k值，iX为第三传动齿轮83和第六传动齿轮88之间的传动比，iM2为电机调速比。由此，该传动路径传动比的取值一般在0.981-0.708之间。
综上，可以看出，本发明提供的无级变速结构具有极宽的传动比变化范围。
实施例2
本实施例提供一种具有实施例1中机电混合传动无级变速结构的车辆，如图1所示，该车辆包括车体，双电机驱动的机电混合传动有级变速结构设置在车体内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了第一驱动电机1、第二驱动电机2、第一动力输入轴3、第二动力输入轴4、传动机构5、输出轴6、动力汇集组件7、换挡组件8、第三动力输入轴9、离合器10、无极变速行星排71、传动行星排72、传动连接件73、第一传动齿轮81、第二传动齿轮82、第三传动齿轮83、第一齿轮结合套84、第二齿轮结合套85、第四传动齿轮86、第五传动齿轮87、第六传动齿轮88、发动机动力输入组件100、第一行星架711、第一行星轮712、第一太阳轮713、第一齿圈714、第一连接管件715、无极变速结构716、第二太阳轮721、第二行星轮722、第二齿圈723、第二行星架724、第二连接管件725等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种机电混合传动无级变速结构，包括第二驱动电机(2)和连接在第二驱动电机(2)上的第二动力输入轴(4)，发动机动力输入组件(100)通过离合器(10)与第一动力输入轴(3)相连接，所述第一动力输入轴(3)和第二动力输入轴(4)均通过传动机构(5)与输出轴(6)驱动连接，其特征在于：所述传动机构(5)包括用于汇集第一动力输入轴(3)和第二动力输入轴(4)上动力的动力汇集组件(7)和用于切换传动路径的换挡组件(8)，动力汇集组件(7)和换挡组件(8)相互连接，所述第一动力输入轴(3)和第二动力输入轴(4)均连接在动力汇集组件(7)上，所述换挡组件(8)与动力输入轴(4)驱动连接，所述动力汇集组件(7)包括至少一个无级变速行星排(71)；
所述动力汇集组件(7)包括相互驱动连接的无级 变速行星排(71)和传动行星排(72)，所述第一动力输入轴(3)与无级 变速行星排(71)的第一行星架(711)相连接，所述第二动力输入轴(4)与传动行星排(72)的第二太阳轮(721)相连接；
所述无极变速行星排(71)包括与第一行星架(711)相连接的第一行星轮(712)，第一太阳轮(713)和第一齿圈(714)均与第一行星轮(712)相啮合且第一行星轮(712)位于第一太阳轮(713)与第一齿圈(714)之间，所述换挡组件(8)通过第一连接管件(715)连接在第一齿圈(714)上，还包括设置在无级 变速行星排(71)主框架上的无级 变速结构(716)；
所述传动行星排(72)包括与第二太阳轮(721)相啮合的第二行星轮(722)，第二齿圈(723)与第二行星轮(722)相啮合且第二行星轮(722)位于第二太阳轮(721)与第二齿圈(723)之间，第二行星架(724)一端与第二行星轮(722)相连接，另一端与第二连接管件(725)相连接，所述换挡组件(8)连接在第二连接管件(725)上；
所述动力汇集组件(7)还包括一端连接在第一行星轮(712) 上，另一端连接在第二齿圈(723)上的传动连接件(73)；
所述第二动力输入轴(4)与第一太阳轮(713)固接。
2.如权利要求1所述的机电混合传动无级变速结构，其特征在于：所述无级 变速行星排(71)和传动行星排(72)相互平行设置。
3.如权利要求1所述的机电混合传动无级变速结构，其特征在于：所述换挡组件(8)包括空套在第一连接管件(715)上的第二传动齿轮(82)和空套在第二连接管件(725)上的第一传动齿轮(81)与第三传动齿轮(83)，第一齿轮结合套(84)位于第一传动齿轮(81)与第三传动齿轮(83)之间且与第二连接管件(725)轴向滑动周向固定连接，滑动第一齿轮结合套(84)可使第一齿轮结合套(84)与第一传动齿轮(81)或第三传动齿轮(83)相连接，所述换挡组件(8)还包括第二齿轮结合套(85)，所述第二齿轮结合套(85)与第一连接管件(715)轴向滑动周向固定连接，且滑动第二齿轮结合套(85)可使第二齿轮结合套(85)与第二传动齿轮(82)相连接，所述第一传动齿轮(81)与第四传动齿轮(86)相啮合，所述第二传动齿轮(82)与第五传动齿轮(87)相啮合，所述第三传动齿轮(83)与第六传动齿轮(88)相啮合，所述第四传动齿轮(86)、第五传动齿轮(87)和第六传动齿轮(88)均固接在输出轴(6)上。
4.如权利要求1所述的机电混合传动无级变速结构，其特征在于：所述发动机动力输入组件(100)包括利用第三动力输入轴(9)相互串联的发动机和第一驱动电机(1)，所述第一驱动电机(1)与离合器(10)相连接。
5.如权利要求1所述的机电混合传动无级变速结构，其特征在于：所述第一动力输入轴(3)、第二动力输入轴(4)和第三动力输入轴(9)的轴心线相互重合且与输出轴(6)的轴心线相平行。
6.一种车辆，包括车体，其特征在于：所述车体内设有权利要求1-5任一所述的机电混合传动无级变速结构。
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Denomination of invention: Mechatronic hybrid transmission continuously variable transmission structure and vehicles

Effective date of registration: 20231214

Granted publication date: 20220513

Pledgee: China Minsheng Bank Limited Jinhua Branch

Pledgor: Zhejiang Panhu Power Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980071207