CN204852264U - 一种单电机混合动力自动变速器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及新能源汽车零部件,尤其涉及一种单电机混合动力自动变速器,包括电机和平行轴自动变速器,所述平行轴自动变速器包括在箱体内平行布置的第一输入轴、第二输入轴、输出轴;第二输入轴为空心轴,其通过轴承空套于第一输入轴上,并由第一输入轴上的第二输入轴同步器控制其与第一输入轴耦合;第二输入轴上设置与电机输出轴上的电机主动齿轮传动连接的电机被动齿轮;第一输入轴通过离合器与发动机传动连接;各挡位的主动齿轮设置于第一输入轴及第二输入轴上,各挡位的被动齿轮设置于输出轴上,各挡位的主动齿轮或被动齿轮由同步器控制其与输入轴或输出轴耦合。本实用新型能实现发动机、电机混合动力多挡位动力无中断自动换挡运行。

Description

一种单电机混合动力自动变速器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及新能源汽车零部件,尤其涉及一种单电机混合动力自动变速器。
背景技术
[0002] 新能源汽车以其节能环保的特点在业界迅猛发展,这种车型必将改变现有能源结构。混合动力电动汽车作为新能源汽车的一个重要分支,在保留传统发动机的基础上,充分发挥电机的优势,大大改善了车辆燃油经济性和排放性。混合动力电动汽车具有纯电动汽车所不具有的价格优势和续航优势,因此混合动力系统的发展及推广势在必行。作为混合动力系统关键技术之一的动力耦合系统一直被研究,但缺少自动变速器技术基础的国内研究对此少有突破。现有的混合动力系统多以同轴布置为主,或采取无变速器的双电机混联结构,导致布置困难或者节油效果不理想。
[0003] 因而,混合动力汽车需要一种带有电机纯电驱动功能的混合动力变速器,既能满足各动力源挡位自动切换以达到最优效率区运行,又能满足无动力中断的驾驶舒适性。
发明内容
[0004] 本实用新型的目的在于克服上述不足,提供一种单电机混合动力自动变速器,能实现各动力源单独进行自动换挡并驱动车辆运行,也能实现双动力源联合驱动车辆运行并实现自动换挡,而且满足换挡动力无中断的驾驶舒适性。
[0005] 为实现上述技术目的,本实用新型提供的方案是:一种单电机混合动力自动变速器,包括电机和平行轴自动变速器,所述平行轴自动变速器包括在箱体内平行布置的第一输入轴、第二输入轴、输出轴;第二输入轴为空心轴,其通过轴承空套于第一输入轴上,并由第一输入轴上的第二输入轴同步器控制其与第一输入轴耦合;第二输入轴上设置与电机输出轴上的电机主动齿轮传动连接的电机被动齿轮;第一输入轴通过离合器与发动机传动连接;各挡位的主动齿轮设置于第一输入轴及第二输入轴上,各挡位的被动齿轮设置于输出轴上,各挡位的主动齿轮或被动齿轮由同步器控制其与输入轴或输出轴耦合,各挡位的主动齿轮与其对应的被动齿轮相互啮合;输出轴通过主减速器、差速器连接左右半轴。
[0006] 而且,所述第一输入轴上依次设置五挡主动齿轮、一挡主动齿轮、三挡主动齿轮和第二输入轴同步器;第二输入轴上依次设置二挡主动齿轮、电机被动齿轮、四挡主动齿轮;输出轴上相应依次设置五挡被动齿轮、一五挡同步器、一挡被动齿轮、三挡被动齿轮、二挡被动齿轮、二四挡同步器、四挡被动齿轮;第二输入轴同步器是三挡第二输入轴同步器,可分别控制三挡主动齿轮、第二输入轴与第一输入轴的親合;一五挡同步器可分别控制五挡被动齿轮、一挡被动齿轮与输出轴的耦合;二四挡同步器可分别控制二挡被动齿轮、四挡被动齿轮与输出轴的親合。
[0007] 而且,所述一五挡同步器的齿套上设置有与齿套一体的倒挡被动齿轮,所述第一输入轴的五挡主动齿轮和一挡主动齿轮之间设置倒挡主动齿轮。
[0008] 而且,所述倒挡主动齿轮与倒挡被动齿轮通过倒挡惰轮传动连接,倒挡惰轮滑动设置于与输出轴平行的倒挡惰轮轴上。
[0009] 而且,所述电机主动齿轮与电机被动齿轮通过电机惰轮传动连接,所述电机惰轮设置于与第一输入轴平行的电机惰轮轴上。
[0010] 而且,所述电机主动齿轮与电机被动齿轮通过链条传动连接。
[0011] 而且,所述输出轴上设置有P挡锁止齿轮,可通过棘爪实现变速箱的P挡锁止。
[0012] 而且,所述主减速器的主动齿轮设置于输出轴上,主减速器的被动齿轮设置于差速器上。
[0013] 本实用新型的有益效果在于:能实现电机多挡位自动换挡运行、发动机多挡位自动换挡运行和发动机电机混合动力多挡位自动换挡运行,当其中一个动力源需要换挡时,另一个可以进行动力补偿,从而实现换挡动力无中断。
附图说明
[0014] 图1是本实用新型的第一实施例结构示意图。
[0015] 图2是本实用新型的第二实施例结构示意图。
[0016] 图3是本实用新型的第三实施例结构示意图。
[0017] 图4是本实用新型的第四实施例结构示意图。
[0018] 图5是本实用新型的第五实施例结构示意图。
[0019] 其中,1、第一输入轴,2、输出轴,3、第二输入轴,4、电机轴,5、电机惰轮轴,6、倒挡惰轮轴,7、电机,8、电机主动齿轮,9、电机惰轮,10、电机被动齿轮,11、四挡主动齿轮,12、四挡被动齿轮,13、二挡主动齿轮,14、三挡第二输入轴同步器,15、三挡主动齿轮,16、一挡主动齿轮,17、倒挡主动齿轮,18、五挡主动齿轮,19、主减速器主动齿轮,20、五挡被动齿轮,21、一五挡同步器,22、一挡被动齿轮,23、三挡被动齿轮,24、P挡锁止齿轮,25、二挡被动齿轮,26、二四挡同步器,27、倒挡惰轮,28、主减速器被动齿轮,29、差速器,30、左右半轴,31、链条。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0021] 如图1所示,本实用新型的第一实施例提供的一种单电机混合动力自动变速器,包括电机7和平行轴自动变速器,所述平行轴自动变速器包括在箱体内平行布置的第一输入轴1、第二输入轴3、输出轴2、电机轴4、电机惰轮轴5、倒挡惰轮轴6和差速器29。所述第一输入轴I通过离合器与发动机相连,第一输入轴I上依次设置有五挡主动齿轮18、倒挡主动齿轮17、一挡主动齿轮16、三挡主动齿轮15和三挡第二输入轴同步器14 ;五挡主动齿轮18与输出轴2上的五挡被动齿轮20相啮合,一挡主动齿轮16与输出轴2上的一挡被动齿轮22相啮合,三挡主动齿轮15与输出轴2上的三挡被动齿轮23相啮合。所述第二输入轴3为空心轴,通过轴承空套在第一输入轴I上;并且,电机7通过电机主动齿轮8与电机惰轮9和设置在第二输入轴3上的电机被动齿轮10相啮合,将动力传递到第二输入轴3。所述第二输入轴3上依次设置有二挡主动齿轮13、电机被动齿轮10和四挡主动齿轮11 ;二挡主动齿轮13与输出轴2上二挡被动齿轮25相啮合,电机被动齿轮10与电机惰轮轴5上电机惰轮9相啮合,四挡主动齿轮11与输出轴2上四挡被动齿轮12相啮合。所述输出轴2上依次设置有主减速器主动齿轮19、五挡被动齿轮20、一五挡同步器21、一挡被动齿轮22、三挡被动齿轮23、P挡锁止齿轮24、二挡被动齿轮25、二四挡同步器26和四挡被动齿轮12 ;主减速器主动齿轮19与差速器29上的主减速器被动齿轮28相啮合,锁止棘爪通过与P挡锁止齿轮24联动实现变速箱的P挡锁止功能,一五挡同步器21齿套上设置有与齿套一体的倒挡被动齿轮。所述倒挡惰轮轴6上设置有倒挡惰轮27 ;倒挡惰轮27向右移动时可同时分别与第一输入轴I上的倒挡主动齿轮17和输出轴2上的一五挡同步器21齿套上的倒挡被动齿轮相啮合,实现倒挡。所述电机惰轮轴5上设置有电机惰轮9 ;电机惰轮9与电机轴4上电机主动齿轮8相啮合,也与第二输入轴3上电机被动齿轮10相啮合。
[0022] 本实用新型的第一实施例中的单电机混合动力自动变速器,所述三挡是发动机专用挡位,一、二、四、五和倒挡可用于发动机和/或电机7的转矩传递;也可以使用一、二、四和五挡通过电机7反转实现车辆倒车功能。
[0023] 本实用新型的第一实施例中的单电机混合动力自动变速器的动力传递路线如下。
[0024](一)电机作为动力源的各挡位动力传递路线。
[0025] (I)一挡动力传递路线:拨动第一输入轴I上的三挡第二输入轴同步器14,使第一输入轴I与空套在第一输入轴I上的第二输入轴3相连,拨动输出轴2上的一五挡同步器21,使输出轴2与输出轴2上的一挡被动齿轮22相连;电机7的动力通过电机轴4上的电机主动齿轮8、电机惰轮轴5上的电机惰轮9、第二输入轴3上的电机被动齿轮10、第一输入轴I上的一挡主动齿轮16、输出轴2上的一挡被动齿轮22、输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0026] (2) 二挡动力传递路线:拨动输出轴2上的二四挡同步器26,使输出轴2与输出轴2上的二挡被动齿轮25相连;电机7的动力通过电机轴4上的电机主动齿轮8、电机惰轮轴5上的电机惰轮9、第二输入轴3上的电机被动齿轮10、第二输入轴3上的二挡主动齿轮13、输出轴2上的二挡被动齿轮25、输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0027] (3)四挡动力传递路线:拨动输出轴2上的二四挡同步器26,使输出轴2与输出轴2上的四挡被动齿轮12相连;电机7的动力通过电机轴4上的电机主动齿轮8、电机惰轮轴5上的电机惰轮9、第二输入轴3上的电机被动齿轮10、第二输入轴3上的四挡主动齿轮11、输出轴2上的四挡被动齿轮12、输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0028] (4)五挡动力传递路线:拨动第一输入轴I上的三挡第二输入轴同步器14,使第一输入轴I与空套在第一输入轴I上的第二输入轴3相连,拨动输出轴2上的一五挡同步器21,使输出轴2与输出轴2上的五挡被动齿轮20相连;电机7的动力通过电机轴4上的电机主动齿轮8、电机惰轮轴5上的电机惰轮9、第二输入轴3上的电机被动齿轮10、第一输入轴I上的五挡主动齿轮18、输出轴2上的五挡被动齿轮20、输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0029] (5)倒挡动力传递路线。
[0030] I)拨动倒挡惰轮轴6上倒挡惰轮27,使倒挡惰轮27同时分别与第一输入轴I上的倒挡主动齿轮17和输出轴2上的一五挡同步器21齿套上的倒挡被动齿轮相连;电机7的动力通过电机轴4上的电机主动齿轮8、电机惰轮轴5上的电机惰轮9、第二输入轴3上的电机被动齿轮10、第一输入轴I上的倒挡主动齿轮17、倒挡惰轮轴6上的倒挡惰轮27、输出轴2上的一五挡同步器21齿套上的倒挡被动齿轮、输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0031] 2)按照上述(一){ (1)~ (5)}的各挡位动力传递路线,电机7的动力通过电机7反向运转输出至左右半轴30,实现倒挡。
[0032] (6)制动能量回收动力传递路线。
[0033] 按照上述(一){ (1)~ (6)}的各挡位动力传递路线,电机7从驱动状态变为发电状态,进行制动能量回收。
[0034] (二)发动机作为动力源的各挡位动力传递路线。
[0035] (I)—挡动力传递路线:拨动输出轴2上的一五挡同步器21,使输出轴2与输出轴
2上的一挡被动齿轮22相连;发动机的动力通过第一输入轴I上的一挡主动齿轮16、输出轴2上的一挡被动齿轮22、输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0036] (2)二挡动力传递路线:拨动第一输入轴I上的三挡第二输入轴同步器14,使第一输入轴I与空套在第一输入轴I上的第二输入轴3相连,拨动输出轴2上的二四挡同步器26,使输出轴2与输出轴2上的二挡被动齿轮25相连;发动机的动力通过第二输入轴3上的二挡主动齿轮13、输出轴2上的二挡被动齿轮25、输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0037] (3)三挡动力传递路线:拨动第一输入轴I上的三挡第二输入轴同步器14,使第一输入轴I与输入轴I上的三挡主动齿轮15相连;发动机的动力通过第一输入轴I上的三挡主动齿轮15、输出轴2上的三挡被动齿轮23、输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0038] (4)四挡动力传递路线:拨动第一输入轴I上的三挡第二输入轴同步器14,使第一输入轴I与空套在第一输入轴I上的第二输入轴3相连,拨动输出轴2上的二四挡同步器26,使输出轴2与输出轴2上的四挡被动齿轮12相连;发动机的动力通过第二输入轴3上的四挡主动齿轮11、输出轴2上的四挡被动齿轮12、输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0039] (5)五挡动力传递路线:拨动输出轴2上的一五挡同步器21,使输出轴2与输出轴2上的五挡被动齿轮20相连;发动机的动力通过第一输入轴I上的五挡主动齿轮18、输出轴2上的五挡被动齿轮20、输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0040] (6)倒挡动力传递路线:拨动倒挡惰轮轴6上倒挡惰轮27,使倒挡惰轮27同时分别与第一输入轴I上的倒挡主动齿轮17和输出轴2上的一五挡同步器21齿套上的倒挡被动齿轮相连;发动机的动力通过第一输入轴I上的倒挡主动齿轮17、倒挡惰轮轴6上的倒挡惰轮27、输出轴2上的一五挡同步器21齿套上的倒挡被动齿轮、输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0041](三)发动机与电机共同作为动力源的各挡位动力传递路线。
[0042] (I)发动机在一、三或五挡时混合动力传递路线:当发动机的动力按照上述(二){ (1)、(3)、(5)}进行动力传递时,电机7的动力可按照上述(一){ (2)}或(一){ (3)}进行动力输出;此时发动机与电机7的输出转矩在输出轴2汇合,并通过输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0043] (2)发动机在二或四挡时混合动力传递路线:当发动机的动力按照上述(二){(2)、
(4)}进行动力传递时,电机7的动力通过电机轴4上的电机主动齿轮8、电机惰轮轴5上的电机惰轮9、第二输入轴3上的电机被动齿轮10、第二输入轴3上的二挡主动齿轮13或第二输入轴3上的四挡主动齿轮11、输出轴2上的二挡被动齿轮25或输出轴2上的四挡被动齿轮12传递至输出轴2,并与发动机的输出动力在输出轴2汇合,然后通过输出轴2上的主减速器主动齿轮19、差速器29上的主减速器被动齿轮28及差速器29,最后由左右半轴30输出。
[0044] (3)制动能量回收和发动机带动电机发电动力传递路线:当处于上述(三){ (1)、
(2) }两种状态的动力传递路线时,电机7从驱动状态变为发电状态,即可进行制动能量回收或接收来自发动机的输出转矩。
[0045](四)电机作为动力源无动力中断换挡的动力传递路线。
[0046] 以四挡换五挡为例,电机7在四挡时的动力传递路线按照上述(一){ (3)};此时,先分离发动机与第一输入轴I之间的离合器,然后拨动输出轴2上的一五挡同步器21,使发动机的动力可传递路线按照上述(二){ (5)},调整发动机输出动力,接合离合器,发动机可与电机7共同输出动力;然后电机7退出动力传递,按照上述(一){ (3)}~ (一){ (4)}的动作变化,从四挡进入五挡,然后电机7恢复动力传递,此时发动机可继续提供动力或不提供动力。
[0047](五)发动机作为动力源无动力中断换挡的动力传递路线。
[0048] 以四挡换五挡为例,发动机在四挡时的动力传递路线按照上述(二){ (4)};此时,电机7的动力传递状态按照上述(一){ (4) },调整电机7的输出动力,将电机7的动力传递至第二输出轴2,与发动机动力共同输出;然后分离离合器,并将发动机的动力传递路线按照上述(二){ (4)}~ (二){ (5)}进行变换,变换完成后,接合离合器,发动机即在五挡进行动力输出,此时电机7可继续提供动力或不提供动力。
[0049] 本实用新型的第一实施例采用第一输入轴I及空套在第一输入轴I上的第二输入轴3的双输入轴形式,将两个动力源的动力分别通过两个输入轴进行耦合及分离,其中第一输入轴I通过离合器与另一动力源也可进行动力耦合及分离;所述变速器除电机主动齿轮8、电机惰轮9和电机被动齿轮10为双联啮合齿轮组外,其余需要进行挡位切换的传动齿轮组皆为单联啮合齿轮组,可有效降低变速器齿轮啮合噪音,提高变速器效率,加工制造工艺简单,生产成本低;所述电机7与平行轴变速器平行布置,且布置于变速器侧面,不增加平行轴变速器轴向长度;所述平行轴变速器齿轮的轴向布置与传统手动变速器相同,能满足车辆轴向布置空间要求;所述电机7作为发电机时能为车辆动力电池组充电;所述混合动力自动变速器能实现电机多挡位自动换挡运行、发动机多挡位自动换挡运行和发动机电机混合动力多挡位自动换挡运行,当其中一个动力源需要换挡时,另一个可以进行动力补偿,从而实现换挡动力无中断。
[0050] 本实用新型的第一实施例中所述混合动力自动变速器可替换或去掉相关非关键零件,来衍生出其他不同形式。
[0051] 如图2所示是本实用新型的第二实施例,所述混合动力自动变速器可去掉电机惰轮轴5及电机惰轮轴5上的电机惰轮9,通过链条31连接电机轴4上的电机主动齿轮8及第二输入轴3上的电机被动齿轮10。
[0052] 如图3所示是本实用新型的第三实施例,所述混合动力自动变速器可去掉第一输入轴I上的倒挡主动齿轮17、输出轴2上的倒挡被动齿轮、倒挡惰轮轴6和倒挡惰轮轴6上的倒挡惰轮27 ;依靠上述方式,通过电机7反转实现倒挡。此实施例中,即可用图1中实施例的结构,也可用图2中实施例的结构。
[0053] 如图4所示是本实用新型的第四实施例,所述混合动力自动变速器可去掉输出轴2上的P挡锁止齿轮24。此实施例中,即可用图1中实施例的结构,也可用图2中实施例的结构。
[0054] 如图5所示是本实用新型的第五实施例,所述混合动力自动变速器可去掉第一输入轴I上的倒挡主动齿轮17、输出轴2上的倒挡被动齿轮、倒挡惰轮轴6和倒挡惰轮轴6上的倒挡惰轮27,依靠上述方式,通过电机7反转实现倒挡;同时也去掉输出轴2上的P挡锁止齿轮24。此实施例中,即可用图1中实施例的结构,也可用图2中实施例的结构。
[0055] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进或变形,这些改进或变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种单电机混合动力自动变速器,包括电机和平行轴自动变速器,其特征在于:所述平行轴自动变速器包括在箱体内平行布置的第一输入轴、第二输入轴、输出轴;第二输入轴为空心轴,其通过轴承空套于第一输入轴上,并由第一输入轴上的第二输入轴同步器控制其与第一输入轴耦合;第二输入轴上设置与电机输出轴上的电机主动齿轮传动连接的电机被动齿轮;第一输入轴通过离合器与发动机传动连接;各挡位的主动齿轮设置于第一输入轴及第二输入轴上,各挡位的被动齿轮设置于输出轴上,各挡位的主动齿轮或被动齿轮由同步器控制其与输入轴或输出轴耦合,各挡位的主动齿轮与其对应的被动齿轮相互啮合;输出轴通过主减速器、差速器连接左右半轴。
2.根据权利要求1所述的一种单电机混合动力自动变速器,其特征在于:所述第一输入轴上依次设置五挡主动齿轮、一挡主动齿轮、三挡主动齿轮和第二输入轴同步器;第二输入轴上依次设置二挡主动齿轮、电机被动齿轮、四挡主动齿轮;输出轴上相应依次设置五挡被动齿轮、一五挡同步器、一挡被动齿轮、三挡被动齿轮、二挡被动齿轮、二四挡同步器、四挡被动齿轮;第二输入轴同步器是三挡第二输入轴同步器,可分别控制三挡主动齿轮、第二输入轴与第一输入轴的親合;一五挡同步器可分别控制五挡被动齿轮、一挡被动齿轮与输出轴的耦合;二四挡同步器可分别控制二挡被动齿轮、四挡被动齿轮与输出轴的耦合。
3.根据权利要求2所述的一种单电机混合动力自动变速器,其特征在于:所述一五挡同步器的齿套上设置有与齿套一体的倒挡被动齿轮,所述第一输入轴的五挡主动齿轮和一挡主动齿轮之间设置倒挡主动齿轮。
4.根据权利要求3所述的一种单电机混合动力自动变速器,其特征在于:所述倒挡主动齿轮与倒挡被动齿轮通过倒挡惰轮传动连接,倒挡惰轮滑动设置于与输出轴平行的倒挡惰轮轴上。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种单电机混合动力自动变速器,其特征在于:所述电机主动齿轮与电机被动齿轮通过电机惰轮传动连接,所述电机惰轮设置于与第一输入轴平行的电机惰轮轴上。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种单电机混合动力自动变速器,其特征在于:所述电机主动齿轮与电机被动齿轮通过链条传动连接。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种单电机混合动力自动变速器,其特征在于:所述输出轴上设置有P挡锁止齿轮,可通过棘爪实现变速箱的P挡锁止。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种单电机混合动力自动变速器,其特征在于:所述主减速器的主动齿轮设置于输出轴上,主减速器的被动齿轮设置于差速器上。
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