CN205149497U - 一种车辆及其混合动力变速箱 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种混合动力变速箱，其包括同轴线设置的电动机、离合器、制动器和行星排，所述电动机套设在所述离合器，和/或所述制动器，和/或所述行星排的外侧。此混合动力变速箱中的各部件不再仅仅采用同轴线的排列、组装方式，而是在同轴线排列的同时，在垂直此轴线的径向上，将电动机套设在离合器、制动器和行星排此三者中的任一者或任两者或全部三者的外侧，即在轴向上令电动机与其他部件重叠设置，从而降低混合动力变速箱各组成部件在轴向上的安装长度，进而令其结构紧凑性得到了显著提高。本实用新型还提供了一种具有上述混合动力变速箱的车辆。

Description

一种车辆及其混合动力变速箱

技术领域

本实用新型涉及汽车变速箱技术领域，特别涉及一种混合动力变速箱，本实用新型还涉及具有上述混合动力变速箱的一种车辆。

背景技术

汽车的大量使用带来了严重的环境问题，汽车排放的尾气中含有大量的有毒物质，这些有毒物质在一定程度上会影响人的身体健康，而且也会造成对环境的污染。而为了解决这些问题，混合动力汽车已经成为汽车工业发展的重要方向之一。

混合动力变速箱是混合动力汽车的关键部件之一。在现有技术中，具有四个前进档位的混合动力变速箱，一般是在传统的燃油变速箱的基础之上改进而来。如图1所示，其为由燃油变速箱改进而来的一种混合动力变速箱，其主要包括发动机01、电动机02、多个接合元件(包括制动器和单向离合器)和两个行星排，其改进方式是在原有结构的基础之上，在混合动力变速箱的动力输入轴上增设了电动机02，使得发动机01和电动机02能够单独或者同时驱动混合动力变速箱的其他部件运转。但是，此种设置方式会增大混合动力变速箱中各部件在轴向(此轴向指的是动力输入轴的轴向)上的排列长度，导致混合动力变速箱的结构紧凑性较差。

另外，上述混合动力变速箱在工作时，如果仅用发动机01驱动，则混合动力变速箱的传动机构中，只有第一行星排03运转，且处于平衡状态，而第二行星排04则处于空转状态，有稳定转速，但不受力。此时若增加电动机02的动力，则第二行星排04的各个元件均开始受力，且为了与第一行星排03的受力保持平衡，需要相应的按比例调节发动机01的转速和扭矩。发动机01的扭矩和电动机02的扭矩通过行星排齿数比例进行转化，进而得出混合动力变速箱的输出扭矩，导致其工作复杂性较高，且扭矩的输出效果不尽理想。

因此，如何进一步提高混合动力变速箱的结构紧凑性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种新型的混合动力变速箱，其各个组成部件在轴向上的排列、安装长度得到了减小，从而令其结构紧凑性得到了显著提高。本实用新型还提供了一种具有上述混合动力变速箱的车辆。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种混合动力变速箱，其包括同轴线设置的电动机、离合器、制动器和行星排，所述电动机套设在所述离合器，和/或所述制动器，和/或所述行星排的外侧。

进一步的，上述混合动力变速箱中，所述离合器包括在传动路径上并联设置的第一离合器和第二离合器；

所述制动器包括固定在所述混合动力变速箱的壳体上的第一制动器和第二制动器；

所述行星排包括在传动路径上并联设置的第一行星排和第二行星排。

进一步的，上述混合动力变速箱中，在所述传动路径中：

发动机和所述电动机通过动力输入轴与所述第一离合器和所述第二离合器连接；

所述第一离合器与所述第二行星排的第二行星架连接，所述第二行星排的第二齿圈和所述第一行星排的第一行星架连接，所述第一行星架与动力输出轴连接；

所述第二离合器与所述第一行星排的第一太阳轮和所述第二行星排的第二太阳轮连接；

所述第一制动器与所述第一太阳轮和所述第二太阳轮连接；

所述第二制动器与所述第一行星排的第一齿圈连接。

进一步的，上述混合动力变速箱中，还包括连接所述发动机和所述动力输入轴的第三离合器。

进一步的，上述混合动力变速箱中，还包括连接所述电动机和所述动力输入轴的第四离合器。

本实用新型还提供了一种车辆，其安装有混合动力变速箱，该混合动力变速箱为上述中任意一项所述的混合动力变速箱。

本实用新型提供的混合动力变速箱中，包括电动机、离合器、制动器和行星排，其与现有技术的不同之处在于，上述各部件不再仅仅采用同轴线的排列、组装方式，而是在同轴线排列的同时，在垂直此轴线的径向上，将电动机套设在离合器、制动器和行星排此三者中的任一者或任两者或全部三者的外侧，即在轴向上令电动机与其他部件重叠设置，从而降低混合动力变速箱各组成部件在轴向上的安装长度，进而令其结构紧凑性得到了显著提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术的混合动力变速箱的布局原理图；

图2为本实用新型一种实施例提供的混合动力变速箱的部分结构示意图；

图3为图2中各部件的布局原理图；

图4为另一实施例提供的混合动力变速箱的布局原理图。

在图1-图4中：

发动机-01，电动机-02，第一行星排-03，第二行星排-04；

电动机-1，第一离合器-2，第二离合器-3，第一制动器-4，第二制动器-5，第一行星排-6，第一行星架-7，第一齿圈-8，第一太阳轮-9，第二行星排-10，第二行星架-11，第二齿圈-12，第二太阳轮-13，第三离合器-14，动力输入轴-15，动力输出轴-16。

具体实施方式

本实用新型提出了一种新型的混合动力变速箱，其各个组成部件在轴向上的排列、安装长度得到了减小，从而令其结构紧凑性得到了显著提高。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图2-图4所示，本实用新型实施例提供的混合动力变速箱，具体为具有四个前进档位和一个后退档位的混合动力变速箱，其包括全部围绕动力输入轴15设置的电动机1、离合器、制动器和行星排。本实施例的主要改进之处在于，电动机1、离合器、制动器和行星排在以动力输入轴15的轴线同轴向排列的同时，在垂直于此轴线的径向上，将电动机1套设在离合器、制动器和行星排此三者中的任一者或任两者或全部三者的外侧，并且，此离合器不再采用现有技术中的单向离合器，而是选用普通离合器。本实施例以电动机1套设在离合器和行星排外侧的方式作为优选实施方式，图2也以此优选实施方式为例来进行体现。

通过上述改进，使得电动机1与离合器、制动器和行星排中的任一者、任两者或全部三者在轴向上重叠设置，就可以减小上述部件在动力输入轴15的轴向上的排列长度，从而可以缩短动力输入轴15的长度，令整个混合动力变速箱的结构更加紧凑，整体体积减小，更便于在车辆上进行安装，且可以令整车的结构也得到优化。

具体的，在本实施例提供的混合动力变速箱的传动机构中，离合器包括在传动路径上并联设置的第一离合器2和第二离合器3(本实施例中“并联设置”的意思指的是两个部件能够在动力的带动下同时运转，并在失去动力时同时停止运转，例如此处的第一离合器2和第二离合器3与动力输入轴15连接的部分同时开始转动和同时停止转动，后续提到的“并联设置”也是相同的意思)；制动器包括固定在混合动力变速箱的壳体上的第一制动器4和第二制动器5；行星排包括在传动路径上并联设置的第一行星排6和第二行星排10。通过此种结构的设置，使其仅包括四个接合元件(第一离合器2、第二离合器3、第一制动器4和第二制动器5)，以及两个简单的行星排(第一行星排6和第二行星排10)，其为能够使混合动力变速箱正常工作的一种较为简单的结构设置方式，其在减小轴向长度的同时，也简化了结构设置，减少了部件数量，从而能够进一步的提高整个混合动力变速箱的结构紧凑性，使其占用空间更小。

如图3和图4所示，上述传动机构中，各部件的连接方式为：发动机(图中未示出，其与动力输入端连接)和电动机1通过动力输入轴15与第一离合器2和第二离合器3连接；第一离合器2与第二行星排10的第二行星架11连接，第二行星排10的第二齿圈12和第一行星排6的第一行星架7连接，第一行星架7与动力输出轴16连接；第二离合器3与第一行星排6的第一太阳轮9和第二行星排10的第二太阳轮13连接；第一制动器4与第一太阳轮9和第二太阳轮13连接；第二制动器5与行星排的第一齿圈8连接。此种连接方式，发动机和电动机1的动力可以直接传递至动力输入轴15，并且通过动力输入轴15可使动力从第一离合器2或第二离合器3传递到行星排，从而实现三种动力模式：纯电动机驱动、纯发动机驱动和混合动力驱动。在纯电动机驱动的模式下，电动机1正转实现前进挡，反转实现倒挡，各挡位能量传递路径如下所述：

(1)一挡时，令第二离合器3和第二制动器5接合。此时第一齿圈8与混合动力变速箱的壳体固定连接，第二离合器3将动力输入轴15与第一太阳轮9和第二太阳轮13连接。第一行星架7和第二齿圈12连接，并与动力输出轴16相连。动力由动力输入轴15传递到第一太阳轮9，再传递到第一行星排6，最终实现动力从第一行星架7的输出。

(2)二挡时，令第一离合器2和第二制动器5接合。此时第一齿圈8与混合动力变速箱的壳体固定连接，第一离合器2使动力输入轴15与第二行星架11连接。第一行星架7与第二齿圈12连接，并与动力输出轴16相连。动力由动力输入轴15传递到第一太阳轮9和第二太阳轮13，从而传递到第一行星排6第二行星排10，进而使动力从第一行星架7和第二齿圈12输出。

(3)三挡时，令第一离合器2和第二离合器3均接合。第一离合器2连接第二行星架11与动力输入轴15，第二离合器3实现动力输入轴15与第一太阳轮9和第二太阳轮13的连接。第一行星架7与第二齿圈12连接，并与动力输出轴16相连。动力由动力输入轴15传递到第二行星架11和第一太阳轮9，从而传递到第二行星排10，动力从第二齿圈12输出。

(4)四挡时，令第一离合器2和第一制动器4接合。第一太阳轮9和第二太阳轮13均与混合动力变速箱的壳体固定连接，第一离合器2连接第二行星架11与动力输入轴15。第一行星架7与第二齿圈12连接，并与动力输出轴16相连。动力由动力输入轴15传递到第二太阳轮13，进而传递到第二行星排10，动力从第二齿圈12输出。

(5)倒挡R1时(本实施例中，倒档以两种不同的工作状态来进行介绍，倒档R1指的是以较大输出扭矩工作的状态，后续提到的倒档R2指的是以较小输出扭矩工作的状态)，令第二离合器3和第二制动器5接合。此时第一齿圈8与混合动力变速箱的壳体固定连接，第二离合器3实现动力输入轴15与第一太阳轮9和第二太阳轮13的连接。第一行星架7与第二齿圈12连接，并与动力输出轴16相连。动力由动力输入轴15传递到第一太阳轮9，进而传递到第一行星排6，最终从第一行星架7输出。

(6)倒挡R2时，令第一离合器2和第二制动器5接合。第一齿圈8与混合动力变速箱的壳体固定连接，第一离合器2连接第二行星架11与动力输入轴15。第一行星架7与第二齿圈12连接，并与动力输出轴16相连。动力由动力输入轴15传递到第一太阳轮9和第二太阳轮13，进而传递到第一行星排6和第二行星排10，并使动力从第一行星架7和第二齿圈12输出。

上述换挡逻辑具体如下表1所示：

表1换挡逻辑

注：EM-电动机；ICE-发动机；EM+ICE-电动机+发动机(混动)；i-速比；C1-第一离合器2；C2-第二离合器3；B1-第一制动器4；B2-第二制动器5；C0-第三离合器；1st-一挡；2nd-二挡；3rd-三挡；4th-四挡；+表示的是处于接合状态。

另外，通过上述连接方式的设置，本实施例中的发动机的扭矩和电动机1的扭矩能够同时输入到同一部件(不同工作状态下同时承受发动机扭矩和电动机扭矩的部件不同，例如一种工作状态下此部件为第一行星架7，另一种工作状态下此部件为第一太阳轮9和第二太阳轮13)并能够直接叠加输出扭矩，使得本实施例提供的混合动力变速箱的增能效果得到了显著的提升，优化了速比。

以上述方式连接的传动机构，其具体的布置方式具有多种，如图3所示，可以令第一离合器2和第二离合器3靠近设置，也可以如图4所示，令第二离合器3与第一制动器4靠近设置，当然也可以其他的方式进行布置，本实施例对此不做限定。

此外，本实施例提供的混合动力变速箱中，还包括连接发动机和动力输入轴15的第三离合器14。此第三离合器14用于连接和断开动力输入轴15与发动机的连接，因为纯电动机驱动的工作模式下，不能使发动机的动力传递至动力输入轴15上，所以设置第三离合器14。当本实施例提供的混合动力变速箱在纯发动机驱动或混合动力驱动的模式下进行工作时，第三离合器14结合，从而连接发动机和动力输入轴15，以使发动机的动力能够传递进来，在前进挡时，其他接合元件的工作状态与前述的纯电动机驱动模式下的状态相同。同理，本实施例提供的混合动力变速箱中，还包括连接电动机1和动力输入轴15的第四离合器(图中未示出)，用以实现电动机1和动力输入轴15的连接和断开。

基于上述实施例中提供的混合动力变速箱，本实用新型实施例还提供了一种车辆，此车辆设置有混合动力变速箱，该混合动力变速箱具体为上述实施例中提供的混合动力变速箱。

由于上述车辆采用了上述实施例提供的混合动力变速箱，所以该种车辆由混合动力变速箱带来的有益效果请参考上述实施例中相应的部分，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间其余的相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种混合动力变速箱，其特征在于，包括同轴线设置的电动机(1)、离合器、制动器和行星排，所述电动机(1)套设在所述离合器，和/或所述制动器，和/或所述行星排的外侧。

2.根据权利要求1所述的混合动力变速箱，其特征在于：

所述离合器包括在传动路径上并联设置的第一离合器(2)和第二离合器(3)；

所述制动器包括固定在所述混合动力变速箱的壳体上的第一制动器(4)和第二制动器(5)；

所述行星排包括在传动路径上并联设置的第一行星排(6)和第二行星排(10)。

3.根据权利要求2所述的混合动力变速箱，其特征在于，在所述传动路径中：

发动机和所述电动机(1)通过动力输入轴(15)与所述第一离合器(2)和所述第二离合器(3)连接；

所述第一离合器(2)与所述第二行星排(10)的第二行星架(11)连接，所述第二行星排(10)的第二齿圈(12)和所述第一行星排(6)的第一行星架(7)连接，所述第一行星架(7)与动力输出轴(16)连接；

所述第二离合器(3)与所述第一行星排(6)的第一太阳轮(9)和所述第二行星排(10)的第二太阳轮(13)连接；

所述第一制动器(4)与所述第一太阳轮(9)和所述第二太阳轮(13)连接；

所述第二制动器(5)与所述第一行星排(6)的第一齿圈(8)连接。

4.根据权利要求3所述的混合动力变速箱，其特征在于，还包括连接所述发动机和所述动力输入轴(15)的第三离合器(14)。

5.根据权利要求3所述的混合动力变速箱，其特征在于，还包括连接所述电动机(1)和所述动力输入轴(15)的第四离合器。

6.一种车辆，安装有混合动力变速箱，其特征在于，所述混合动力变速箱为如权利要求1-5中任意一项所述的混合动力变速箱。