CN205534050U - 一种混合动力变速器 - Google Patents

Abstract

一种混合动力变速器，包括至少输入轴、第一输出轴和电机轴，输入轴和内燃机通过主离合器来旋转连接或断开，其中第一滑动齿轮、第二滑动齿轮和用于接合所述滑动齿轮之一或保持在中立位置的一个或多个第一换挡元件被安置在所述电机轴上，其中电机轴能被一电机驱动，通过驱动所述第一换挡元件从而选择所述滑动齿轮之一使其与所述电机轴旋转连接，扭矩从所述电机传递到所述第一输出轴。

Description

一种混合动力变速器

技术领域

本实用新型涉及变速器，尤其涉及混合动力电控机械自动变速器。

背景技术

国家近年来不断提高汽车节能和环保相关标准，各种节能环保型变速器不断面世，主要包括电控机械式自动变速器(AMT)、混合动力AMT(H-AMT)，双离合变速器(DCT)和混合动力双离合变速器(H-DCT)。对于AMT，其缺点是在换挡过程中因主离合器脱开导致动力中断而带来的顿挫。对于H-AMT，或因电机与输入轴的固定连接导致电机效率受限、无法停车发电等问题，或因配置双电机导致成本上升以及布置困难等问题。而DCT和H-DCT往往结构较复杂、体积大，整车安装布局设置受限制，相对成本也较高。

实用新型内容

本发明针对以上现有技术不足之处，提供了一种结构简单布局紧凑的混合动力AMT变速器。该混合动力AMT变速器解决了AMT变速器换挡顿挫问题，从而有效提高车辆动力性能并改善了燃油经济性。此外，在行驶过程中，电机可以辅助内燃机向输出轴输出扭矩以更快地提升速度，可以在内燃机不输出扭矩时独自驱动车辆，可以由内燃机进行充电，以及在车辆制动时回收电能。在车辆处于停止状态时，内燃机可驱动电机进行怠速发电。因此，本实用新型的混合动力AMT变速器可以在强混、弱混以及插电混合等各种混合动力车辆上使用。

根据本实用新型的混合动力变速器，包括至少输入轴、第一输出轴和电机轴，输入轴和内燃机通过主离合器来旋转连接或断开，其中第一滑动齿轮、第二滑动齿轮和用于接合所述滑动齿轮之一或保持在中立位置的一个或多个第一换挡元件被安置在所述电机轴上，其中电机轴能被一电机驱动，通过驱动所述第一换挡元件从而选择所述滑动齿轮之一使其与所述电机轴旋转连接，扭矩 从所述电机传递到所述第一输出轴。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1A、1B是根据本实用新型的一些实施例的混合动力变速器的示意图。

图2A、2B是根据本实用新型的另一些实施例的混合动力变速器的示意图。

图3A-3C是根据本实用新型的又一些实施例的混合动力变速器的示意图。

图4是根据本实用新型的实施例、结合两级型变速器设计的混合动力变速器的示意图。

图5是根据本实用新型的实施例、结合三轴型变速器设计的混合动力变速器的示意图

图6A-6D是根据本实用新型的实施例的混合动力变速器的示意图。

具体实施方式

I.概述

在本实用新型的全文描述中，换挡元件可包括各种类型的换挡机构，包括但不限于同步器、爪形离合器等等。它们可被驱动来选择相应的滑动齿轮，以使其与相应的轴旋转连接。滑动齿轮指的是可与相应的轴脱开从而以相应的轴为中心独立旋转且也可被换挡元件选择以与相应的轴旋转连接的齿轮。固定齿轮指的是总是与相应的轴固定连接的齿轮。旋转连接指的是两个可旋转的元件(例如，轴和滑动齿轮)被固定连接且以相同的速度按照相同的方向运动，从而扭矩从轴向齿轮(或者从齿轮向轴)传递。

此外，在本实用新型的附图1-5中，各个齿轮被示为相同的大小，但本领域的技术人员可以理解，这并不意味着本实用新型的混合动力变速器中的各个齿轮大小相同，而是为了一般性原理说明的方便。实际上各个齿轮的大小可按照形成不同的速比的目的而被自由选定。

根据本实用新型的一种混合动力AMT变速器包括由电机驱动的电机轴。该电机轴与输出轴平行设置。在一些实施例中，该电机轴与输入轴、输出轴平行设置。

(I). 换挡补充动力、电机独自驱动、电机助力、行车发电、动能回收工作模式

在一方面，当在车辆换挡时由于主离合器脱开而从内燃机到输出轴没有扭矩传递的情况下，在电机轴与输入轴之间没有扭矩传递时，电机轴与输出轴之间存在扭矩传递，以使得车辆能够通过从电机传递到输出轴的扭矩获得动力。此时，变速器可以根据车辆的需要，由合适的换挡元件切入所需挡位，实现无扭矩中断的平顺换挡。

A. 电机轴齿轮与输入轴齿轮啮合的情况

在本实用新型的一些实施例中，为实现这一目的，电机轴上配有一个或多个滑动齿轮，该齿轮与输入轴滑动齿轮啮合，而该输入轴滑动齿轮又与相应的输出轴齿轮啮合。该输出轴齿轮可以是滑动齿轮或者固定齿轮。在车辆换挡时，主离合器脱开，该电机轴齿轮被电机轴上的换挡元件选中以与电机轴旋转连接，而该输入轴滑动齿轮与输入轴保持脱开。该输出轴齿轮此时与输出轴旋转连接。从而扭矩可以从电机轴传递到输出轴而不带动输入轴以使变速器换挡元件能在适当时机进行平顺换挡。

电机轴的这种布置还可以使电机单独驱动车辆。在一些情况下，电机动力经由与被选中的电机轴齿轮啮合的输入轴滑动齿轮、与该输入轴滑动齿轮啮合的输出轴齿轮、输出轴、差速器传递至车轮。在另一些情况下，当同与被选中的电机轴齿轮啮合的输入轴滑动齿轮啮合的输出轴齿轮是滑动齿轮且与输出轴脱开时，与被选中的电机轴齿轮啮合的输入轴滑动齿轮同输入轴旋转连接，且输入轴和输出轴上的换挡元件可以视情况选择适当挡位的齿轮组，以使得电机动力经由与被选中的电机轴齿轮啮合的输入轴滑动齿轮、输入轴、所选挡位的齿轮组、输出轴、差速器传递至车轮。

电机轴的这种布置还可以在行驶过程中使电机辅助内燃机向输出轴输出扭矩(即电机助力)以快速提升车辆速度。此时主离合器接合输入轴，内燃机动力经由输入轴、所处挡位的齿轮组、输出轴、差速器传递至车轮。同时，该电机轴齿轮被电机轴上的相应换挡元件选中以旋转连接电机轴。电机动力经由与被选中的电机轴齿轮啮合的输入轴滑动齿轮、与该输入轴滑动齿轮啮合的输出轴齿轮、输出轴、差速器传递至车轮。

电机轴的这种布置还可仅仅通过电气控制将电机由驱动模式切换为发电模式，来实现整个动力系统的行车发电。此时，内燃机驱动车轮的动力传递路径不变，但其一部分动力经由与被选中的电机轴齿轮啮合的输入轴齿轮传递至电机轴以驱动电机发电。

电机轴的这种布置还可仅仅通过电气控制将电机由驱动模式切换为发电模式，来实现整个动力系统的动能回收。此时主离合器脱开。动力经由车轮、差速器、输出轴、同与被选中的电机轴齿轮啮合的输入轴齿轮啮合的输出轴齿轮传递至电机轴以驱动电机发电。

B. 电机轴齿轮与输出轴齿轮啮合的情况

在本实用新型的另一些实施例中，为实现上述目的，电机轴上配有一个或多个滑动齿轮，该齿轮与相应的输出轴齿轮啮合，而该输出轴齿轮又与相应的输入轴滑动齿轮啮合。该输出轴齿轮可以是滑动齿轮或固定齿轮。在车辆换挡时，主离合器脱开，该电机轴齿轮被电机轴上的换挡元件选中以与电机轴旋转连接，该输出轴齿轮此时与输出轴旋转连接，而该输入轴滑动齿轮与输入轴保持脱开。从而扭矩可以从电机轴传递到输出轴而不带动输入轴以使变速器换挡元件能在适当时机进行平顺换挡。

电机轴的这种布置还可以使电机单独驱动车辆。在一些情况下，电机动力经由与被选中的电机轴齿轮啮合的输出轴齿轮、输出轴、差速器传递至车轮。在另一些情况下，当同与被选中的电机轴齿轮啮合的输出轴齿轮是滑动齿轮且与输出轴脱开时，同与被选中的电机轴齿轮啮合的输出轴齿轮啮合的输入轴滑动齿轮同输入轴旋转连接且输入轴和输出轴上的换挡元件可以视情况选择适当挡位的齿轮组，以使得电机动力经由与被选中的电机轴齿轮啮合的输出轴齿轮、与该输出轴齿轮啮合的输入轴滑动齿轮、输入轴、所选挡位的齿轮组、输出轴、差速器传递至车轮。

电机轴的这种布置还可以在行驶过程中使电机辅助内燃机向输出轴输出扭矩(即电机助力)以快速提升车辆速度。此时主离合器接合输入轴，内燃机动力经由输入轴、所处挡位的齿轮组、输出轴、差速器传递至车轮。同时，该电机轴齿轮被电机轴上的相应换挡元件选中以旋转连接电机轴。电机动力经由与被选中的电机轴齿轮啮合的输出轴齿轮、输出轴、差速器传递至车轮。电机轴的这种布置还可仅仅通过电气控制将电机由驱动模式切换为发电模式，来实现整个动力系统的行车发电。此时，内燃机驱动车轮的动力传递路径不变，但其一部分动力经由同与电机轴被选中齿轮啮合的输出轴齿轮啮合的输入轴齿轮传递至电机轴以驱动电机发电。电机轴的这种布置还可仅仅通过电气控制将电机由驱动模式切换为发电模式，来实现整个动力系统的动能回收。此时主离合器脱开。动力经由车轮、差速器、输出轴、同与被选中的电机轴齿轮啮合的 输出轴齿轮传递至电机轴以驱动电机发电。

本领域的技术人员可以理解，在本实用新型中，电机轴上可设有可使在电机轴与输入轴之间没有扭矩传递的情况下，在电机轴与输出轴之间存在扭矩传递的多个滑动齿轮。这些滑动齿轮可被电机轴上的换挡元件选中以与电机轴旋转连接，或者换挡元件可保持在中立位置中从而不选中任何一个滑动齿轮。电机轴滑动齿轮同与其啮合的输入轴齿轮或输出轴齿轮(以及进一步与输入轴齿轮或输出轴齿轮啮合的输出轴或输入轴齿轮)构成齿轮组。优选地，包括电机轴上滑动齿轮之一的齿轮组与差速器主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求不同于包括电机轴上的另一滑动齿轮的齿轮组与差速器主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求。可以按照电机效率最高、电机输出动力最高或者电机-变速器机构控制方便的原则选择合适的电机轴齿轮进行驱动或发电。

(II). 怠速发电工作模式

在另一方面，当车辆停止时，在电机轴与输出轴之间没有扭矩传递的状态下，可以在电机轴与输入轴之间存在扭矩传递，从而能够实现怠速发电。此功能对于动力电池因某种原因处于极端亏电状态因而急需补充电能的应急情况非常重要。

为实现这一目的，电机轴上至少设有一个滑动齿轮，该齿轮与输出轴滑动齿轮啮合，而该输出轴滑动齿轮又与相应的输入轴齿轮啮合。该输入轴齿轮可以是滑动齿轮或者固定齿轮。在怠速发电时，主离合器接合，该电机轴齿轮被电机轴上的换挡元件选中以与电机轴旋转连接，而该输出轴滑动齿轮与输出轴保持脱开。该输入轴齿轮此时与输入轴旋转连接。从而扭矩可以从内燃机传递到输入轴进而传递到电机轴而不带动输出轴。

或者该电机轴齿轮与相应的输入轴齿轮啮合，而该输入轴齿轮又与相应的输出轴滑动齿轮啮合。该输入轴齿轮可以是滑动齿轮或固定齿轮。在怠速发电时，主离合器接合，该电机轴齿轮被电机轴上的换挡元件选中以与电机轴旋转连接，该输入轴齿轮此时与输入轴旋转连接，而该输出轴滑动齿轮与输出轴保持脱开。从而扭矩可以从内燃机传递到输入轴进而传递到电机轴而不带动输出轴。

在本实用新型中，电机轴、输入轴和输出轴上设置的换挡元件包括但不限于爪形离合器和同步器。在一些实施例中，在电机轴、输入轴和输出轴中任一 轴上设有两个或以上滑动齿轮的情况下，至少有两个设置在同一轴上的滑动齿轮是被相应轴上设有的同一换挡元件控制的，以减少换挡元件的数量。该换挡元件可以选择这两个滑动齿轮中的任一个以使其与相应轴旋转连接，或者该换挡元件可处于中立位置而不选择这两个滑动齿轮中的任一个齿轮。但本领域的技术人员也可以理解，滑动齿轮也可被单独的换挡元件控制。

II. 电机轴齿轮的示例设计安排

图1A和1B示出了根据本实用新型的实施例。本领域的技术人员可以理解，根据本实用新型的混合动力变速器中所包含的齿轮和换挡元件的数量不受到所示附图的限制，电机轴、输入轴和输出轴上均可以包括更多或更少的齿轮和换挡元件。在本实用新型的各附图中，省略号“..”以及“...”均表示零个或多个齿轮和/或换挡元件。在图1A和1B中电机轴E1上的滑动齿轮均与输出轴O1上的齿轮啮合。

在图1A中，内燃机101与主离合器102连接，通过主离合器102的接合与脱开，内燃机与变速器输入轴I1旋转连接或断开。由电机103驱动的电机轴E1上设有两个滑动齿轮104和105以及换挡元件110。换挡元件110可被驱动以选择滑动齿轮104、105中的任一个以使其与电机轴E1旋转连接，或者换挡元件110可处于中立位置而不选择任一滑动齿轮。未被换挡元件选择的滑动齿轮保持与相应轴断开。本领域的技术人员可以理解，也可采用多个换挡元件来分别控制每一个滑动齿轮。滑动齿轮104与输出轴O1上的固定齿轮106啮合，而滑动齿轮105与输出轴O1上的滑动齿轮107啮合。滑动齿轮107可被选挡元件111选择以与输出轴O1旋转连接。固定齿轮106又与输入轴I1上的滑动齿轮108啮合，而滑动齿轮107与输入轴I1上的滑动齿轮109啮合。滑动齿轮108可被换挡元件112选择以与输入轴I1旋转连接，滑动齿轮109可被换挡元件112’选择以与输入轴I1旋转连接。虽然在此处示出了两个换挡元件112和112’，本领域的技术人员可以理解，可采用单个换挡元件112来选择滑动齿轮108、109中的任一个以使其与输入轴I1旋转连接，或者换挡元件112可处于中立位置而不选择任一滑动齿轮。类似地，在以下说明的各附图中，示出了换挡元件111、111’、211、211’、212、212’、311、311’、312、312’、412、412’、512、512’，它们均可视情况使用单个换挡元件111、211、212、311、312、412、512来代替。类似地，换挡元件110、210、310、410、510也可用两个换挡元 件来替换。优选地，由滑动齿轮104、固定齿轮106和滑动齿轮108构成的齿轮组与差速器120主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求不同于由滑动齿轮105、滑动齿轮107和滑动齿轮109构成的齿轮组与差速器120主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求。在本实用新型的各附图中，框100、100’、200、200’、300、300’、300”概况表示变速器中的齿轮设计安排。此处框用虚线表示，表示可存在实体边界也可不存在实体边界。

在车辆换挡车辆时，主离合器102脱开，从而内燃机101与输入轴I1断开。视电机轴E1齿轮与差速器120主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮104或105被换挡元件110选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件110选择了滑动齿轮104。此时，视车辆挡位选择，换挡元件111、112’可处于任何合适的状态，而换挡元件112处于除选择滑动齿轮108以外的任何合适的状态。经由与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮104带动输出轴O1上的固定齿轮106，扭矩从电机103经由电机轴E1传递到输出轴O1。由于输入轴I1上的滑动齿轮108未被选择，电机轴E1和输出轴O1均与输入轴I1之间没有扭矩传递，从而换挡元件能在适当时机进行平顺换挡。在另一个实施例中，换挡元件110选择了滑动齿轮105。此时，换挡元件111选择了滑动齿轮107，视车辆挡位选择，换挡元件112可处于任何合适的状态，换挡元件112’处于除选择滑动齿轮109以外的任何合适的状态。优选地，换挡元件112、112’处于中立位置。经由与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮105带动与输出轴O1旋转连接的滑动齿轮107，扭矩从电机103经由电机轴E1传递到输出轴O1。由于输入轴I1上的滑动齿轮109未被选择，电机轴E1和输出轴O1均与输入轴I1之间没有扭矩传递，从而换挡元件能在适当时机进行平顺换挡。

在单独由电机驱动车辆时，视电机轴E1齿轮与差速器120主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮104或105被换挡元件110选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件110选择了滑动齿轮104。注意，此时主离合器可以脱开也可以不脱开。扭矩经由与滑动齿轮104啮合的输出轴O1齿轮106、输出轴O1、差速器传递至车轮。在另一个实施例中，换挡元件110选择了滑动齿轮105。此时，再次视电机轴E1齿轮与差速器120主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求以及车辆实时驱动要求，或者可通过换挡元件111选择滑动齿轮107，使得扭矩经由与滑动齿轮105啮合的输出轴O1齿轮107、输出轴O1、差速器传递至车轮(此时主离合器可以脱开也可以不脱开)， 或者在主离合器102脱开时，可通过换挡元件112’选择滑动齿轮109且换挡元件111处于选择滑动齿轮107以外的状态且此时变速器中有另一挡位的齿轮组分别与输出轴O1和输入轴I1旋转连接，使得扭矩可经由输出轴O1齿轮107、输入轴I1齿轮109、输入轴I1、该另一挡位的输入轴I1齿轮、该另一挡位的输出轴O1齿轮、输出轴O1、差速器传递至车轮。

在行驶过程中使电机辅助内燃机向输出轴O1输出扭矩以快速提升车辆速度时，主离合器102接合，从而内燃机101与输入轴I1旋转连接。视电机轴E1齿轮与差速器120主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮104或105被换挡元件110选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件110选择了滑动齿轮104。换挡元件111、112、112’按照变速器当时所处的挡位处于选择某一滑动齿轮或中立位置的状态，因此滑动齿轮108有可能与输入轴I1旋转连接，也有可能不与输入轴I1旋转连接。经由与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮104带动输出轴O1上的固定齿轮106，扭矩从电机103经由电机轴E1以及可能经过输入轴I1或可能不经过输入轴I1而传递到输出轴O1。在另一实施例中，换挡元件110选择了滑动齿轮105。按照变速器当时所处的挡位，滑动齿轮107、109中至少一个滑动齿轮被相应的换挡元件111和112’选择以与相应的轴旋转连接。经由与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮105带动输出轴O1上的滑动齿轮107，从而带动输入轴I1上的滑动齿轮109，扭矩从电机103经由电机轴E1以及可能经过输入轴I1或可能不经过输入轴I1而传递到输出轴O1。

在该电机具有发电功能的情况下，在行驶过程中由内燃机对电机充电时，主离合器102接合，从而内燃机101与输入轴I1旋转连接。视电机轴E1齿轮与差速器120主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮104或105被换挡元件110选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件110选择了滑动齿轮104。换挡元件111、112、112’按照变速器当时所处的挡位处于选择某一滑动齿轮或中立位置的状态，因此滑动齿轮108有可能与输入轴I1旋转连接，也有可能不与输入轴I1旋转连接。经由输出轴O1上的固定齿轮106带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮104，扭矩从内燃机最终传递到电机103。在另一实施例中，换挡元件110选择了滑动齿轮105。按照变速器当时所处的挡位，滑动齿轮107、109中至少一个滑动齿轮被相应的换挡元件111和112’选择以与相应的轴旋转连接。经由与相应的轴旋转连接的滑动齿轮带动与电机 轴E1旋转连接的滑动齿轮105，扭矩从内燃机最终传递到电机103。

在该电机具有发电功能的情况下，当车辆制动以进行电能回收时，主离合器102脱开，从而内燃机101与输入轴I1断开。视电机轴E1齿轮与差速器120主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮104或105被换挡元件110选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件110选择了滑动齿轮104。换挡元件111、112、112’、按照变速器当时所处的挡位处于选择某一滑动齿轮或中立位置的状态，因此滑动齿轮108有可能与输入轴I1旋转连接，也有可能不与输入轴I1旋转连接。经由输出轴O1上的固定齿轮106带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮104，扭矩从输出轴O1最终传递到电机103。在另一实施例中，换挡元件110选择了滑动齿轮105。按照变速器当时所处的挡位，滑动齿轮107、109中至少一个滑动齿轮被相应的换挡元件111和112’选择以与相应的轴旋转连接。经由与相应的轴旋转连接的滑动齿轮带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮105，扭矩从输出轴O1最终传递到电机轴E1。

在车辆停止进行怠速发电时，主离合器102接合，从而内燃机101与输入轴I1旋转连接。滑动齿轮105被换挡元件110选择以与电机轴E1旋转连接，滑动齿轮107不被换挡元件111选择，而滑动齿轮109被换挡元件112’选择以与输入轴I1旋转连接。经由与输入轴I1旋转连接的滑动齿轮109带动与输出轴O1断开的滑动齿轮107，进而带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮105，扭矩从内燃机传递到输入轴I1并最终传递到电机轴E1(电机103)。

本领域的技术人员可以理解，图1中的滑动齿轮109，以及下文中提及的滑动齿轮109’、209、209’、309、309’、309”也可以是固定齿轮。此时，在车辆换挡时，包括上述齿轮在内的齿轮组因无法与输入轴I1断开，因此在换挡元件选择该齿轮组时，无法实现平顺换挡。

在本实用新型中的各实施例中在电机轴E1上均设置了两个滑动齿轮，但本领域的技术人员可以理解，在电机轴E1上可设置更少或更多个滑动齿轮，包括这些齿轮在内的齿轮组与差速器主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求不同。本领域的技术人员可以理解，电机轴E1上可以仅设有一个滑动齿轮，它与设置在输入轴上的滑动齿轮啮合，而输入轴上的该齿轮又与输出轴上的滑动齿轮啮合。或者，电机轴E1上的该齿轮与输出轴上的滑动齿轮啮合，而输出轴上的该齿轮又与输入轴上的滑动齿轮啮合。这样的设置使得通过电机轴E1上的滑动齿轮，使得在电机轴E1与输入轴之间没有扭矩传递的情况下，在电 机轴E1与输出轴之间可以存在扭矩传递，又使得在电机轴E1与输出轴之间没有扭矩传递的情况下，在电机轴E1与输入轴之间可以存在扭矩传递。

图1B示出了本实用新型的另一实施例。图1B与图1A的区别仅在于输出轴O1上的齿轮106’是滑动齿轮，并可被换挡元件111’选择以与输出轴O1旋转连接。此时，由滑动齿轮104、106’、108组成的齿轮组及相应的换挡元件以类似于由滑动齿轮105、107、109组成的齿轮组及相应的换挡元件的方式操作。

图2A和图2B示出了本实用新型的其他实施例。在图2A和2B中电机轴E1上的滑动齿轮均与输入轴I1上的齿轮啮合。

在图2A中，内燃机201与主离合器202连接，通过主离合器202的接合与脱开，内燃机与变速器输入轴I1旋转连接或断开。由电机203驱动的电机轴E1上设有两个滑动齿轮204和205以及换挡元件210。换挡元件210可被驱动以选择滑动齿轮204、205中的任一个以使其与电机轴E1旋转连接，或者换挡元件210可处于中立位置而不选择任一滑动齿轮。未被换挡元件选择的滑动齿轮保持与相应轴断开。本领域的技术人员可以理解，也可采用多个换挡元件来分别控制每一个滑动齿轮。滑动齿轮204与输入轴I1上的滑动齿轮208啮合，而滑动齿轮205与输入轴I1上的滑动齿轮209啮合。滑动齿轮208可被换挡元件212选择以与输入轴I1旋转连接，滑动齿轮209可被换挡元件212’选择以与输入轴I1旋转连接。滑动齿轮208又与输出轴O1上的固定齿轮206啮合，而滑动齿轮209又与输出轴O1上的滑动齿轮207啮合。滑动齿轮207可被换挡元件211选择以与输出轴O1旋转连接。优选地，由滑动齿轮204、滑动齿轮208和固定齿轮206构成的齿轮组与差速器220主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求不同于由滑动齿轮205、滑动齿轮209和滑动齿轮207构成的齿轮组与差速器220主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求。

在车辆换挡时，主离合器202脱开，从而内燃机201与输入轴I1断开。视电机轴E1齿轮与差速器220主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮204或205被换挡元件210选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件210选择了滑动齿轮104。此时，视车辆挡位选择，换挡元件211、212’可处于任何状态，而换挡元件212处于除选择滑动齿轮208以外的任何状态。经由与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮204带动与输入轴I1断开的滑动齿轮208，进而带动输出轴O1上的固定齿轮206，扭矩从电机203经由电机轴E1传递到输出轴O1。由于输入轴I1上的滑动齿轮208未被选择，电机轴E1 和输出轴O1与输入轴I1之间没有扭矩传递，从而减少了可能的功耗。在另一个实施例中，换挡元件210选择了滑动齿轮205。此时，换挡元件211选择了滑动齿轮207，换挡元件212处于任何状态，而换挡元件212’处于除选择滑动齿轮209以外的任何状态。经由与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮205带动与输入轴I1断开的滑动齿轮209，进而带动与输出轴O1旋转连接的滑动齿轮207，扭矩从电机203经由电机轴E1传递到输出轴O1。由于输入轴I1上的滑动齿轮209未被选择，电机轴E1和输出轴O1与输入轴I1之间没有扭矩传递，从而减少了可能的功耗。

在单独由电机驱动车辆时，视电机轴E1齿轮与差速器220主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮204或205被换挡元件210选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件210选择了滑动齿轮204。扭矩经由与滑动齿轮204啮合的输入轴I1齿轮208、输出轴O1齿轮206、输出轴O1、差速器传递至车轮。注意，此时主离合器可以脱开也可以不脱开。在另一个实施例中，换挡元件210选择了滑动齿轮205。此时，再次视电机轴E1齿轮与差速器220主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求以及车辆实时驱动要求，或者可通过换挡元件211选择滑动齿轮207，使得扭矩经由与滑动齿轮205啮合的输入轴I1齿轮209、输出轴O1齿轮207、输出轴O1、差速器传递至车轮(此时主离合器可以脱开也可以不脱开)，或者在主离合器202脱开时，可通过换挡元件212’选择滑动齿轮209且换挡元件211处于选择滑动齿轮207以外的状态且此时变速器中有另一挡位的齿轮组分别与输出轴O1和输入轴I1旋转连接，使得扭矩可经由输入轴I1齿轮209、输入轴I1、该另一挡位的输入轴I1齿轮、该另一挡位的输出轴O1齿轮、输出轴O1、差速器传递至车轮。

在行驶过程中使电机辅助内燃机向输出轴O1输出扭矩以快速提升车辆速度时，主离合器202接合，从而内燃机201与输入轴I1旋转连接。视电机轴E1齿轮与差速器220主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮204或205被换挡元件210选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件210选择了滑动齿轮204。换挡元件211、212、212’按照变速器当时所处的挡位处于选择某一滑动齿轮或中立位置的状态，因此滑动齿轮208有可能与输入轴I1旋转连接，也有可能不与输入轴I1旋转连接。经由与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮204带动输入轴I1上的滑动齿轮208，从而带动输出轴O1上的固定齿轮206，扭矩从电机203经由电机轴E1以及可能经过输入轴I1或可 能不经过输入轴I1而传递到输出轴O1。在另一实施例中，换挡元件210选择了滑动齿轮205。按照变速器当时所处的挡位，滑动齿轮207、209中至少一个滑动齿轮被相应的换挡元件211和212’选择以与相应的轴旋转连接。经由与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮205带动输入轴I1上的滑动齿轮209，从而带动输出轴O1上的滑动齿轮207，扭矩从电机203经由电机轴E1以及可能经过输入轴I1或可能不经过输入轴I1而传递到输出轴O1。

在该电机具有发电功能的情况下，在行驶过程中由内燃机对电机充电时，主离合器202接合，从而内燃机201与输入轴I1旋转连接。视电机轴E1齿轮与差速器220主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮204或205被换挡元件210选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件210选择了滑动齿轮204。换挡元件211、212、212’按照变速器当时所处的挡位处于选择某一滑动齿轮或中立位置的状态，因此滑动齿轮208有可能与输入轴I1旋转连接，也有可能不与输入轴I1旋转连接。在滑动齿轮208与输入轴I1旋转连接时，经由滑动齿轮208带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮204，扭矩从内燃机传递到电机203。在滑动齿轮208与输入轴I1断开时，经由输出轴O1上的固定齿轮206带动滑动齿轮208，进而带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮204，扭矩从内燃机经由输出轴O1最终传递到电机203。在另一实施例中，换挡元件210选择了滑动齿轮205。按照变速器当时所处的挡位，滑动齿轮207、209中至少一个滑动齿轮被相应的换挡元件211和212’选择以与相应的轴旋转连接。经由与相应的轴旋转连接的滑动齿轮最终带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮205，扭矩从内燃机最终传递到电机203。

在该电机具有发电功能的情况下，当车辆制动以进行电能回收时，主离合器202脱开，从而内燃机201与输入轴I1断开。视电机轴E1齿轮与差速器220主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮204或205被换挡元件210选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件210选择了滑动齿轮204。换挡元件211、212、212’按照变速器当时所处的挡位处于选择某一滑动齿轮或中立位置的状态，因此滑动齿轮208有可能与输入轴I1旋转连接，也有可能不与输入轴I1旋转连接。经由输出轴O1上的固定齿轮206带动输入轴I1上的滑动齿轮208，进而带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮204，扭矩从输出轴O1最终传递到电机203。在另一实施例中，换挡元件210选择了滑动齿轮205。按照变速器当时所处的挡位，滑动齿轮207、209中至少一个滑动齿轮 被相应的换挡元件211和212’选择以与相应的轴旋转连接。经由与相应的轴旋转连接的滑动齿轮带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮205，扭矩从输出轴O1最终传递到电机轴E1。

在车辆停止进行怠速发电时，主离合器202接合，从而内燃机201与输入轴I1旋转连接。滑动齿轮205被换挡元件210选择以与电机轴E1旋转连接，滑动齿轮207不被换挡元件211选择，而滑动齿轮209被换挡元件212’选择以与输入轴I1旋转连接。经由与输入轴I1旋转连接的滑动齿轮209带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮205，扭矩从内燃机传递到输入轴I1并最终传递到电机轴E1(电机203)。

图2B示出了本实用新型的另一实施例。图2B与图2A的区别仅在于输出轴O1上的齿轮206’是滑动齿轮，并可被换挡元件211’选择以与输出轴O1旋转连接。此时，由滑动齿轮204、208、206’组成的齿轮组及相应的换挡元件以类似于由滑动齿轮205、209、207组成的齿轮组及相应的换挡元件的方式操作。

图3A-3C示出了本实用新型的又一些实施例。在图3A-3C中，电机轴E1上的滑动齿轮中至少有一个齿轮与输入轴I1上的齿轮啮合，并由至少一个齿轮与输出轴O1上的齿轮啮合。这样的设计安排使得电机轴E1齿轮的齿比选择自由度较大，且使得无需电机反转即可实现倒挡。

在图3A中，内燃机301与主离合器302连接，通过主离合器302的接合与脱开，内燃机与变速器输入轴I1旋转连接或断开。由电机303驱动的电机轴E1上设有两个滑动齿轮304和305以及换挡元件310。换挡元件310可被驱动以选择滑动齿轮304、305中的任一个以使其与电机轴E1旋转连接，或者换挡元件310可处于中立位置而不选择任一滑动齿轮。未被换挡元件选择的滑动齿轮保持与相应轴断开。本领域的技术人员可以理解，也可采用多个换挡元件来分别控制每一个滑动齿轮。滑动齿轮304与输入轴I1上的滑动齿轮308啮合，而滑动齿轮305与输出轴O1上的滑动齿轮307啮合。滑动齿轮308可被换挡元件312选择以与输入轴I1旋转连接，滑动齿轮307可被换挡元件311选择以与输出轴O1旋转连接。滑动齿轮308又与输出轴O1上的固定齿轮306啮合，而滑动齿轮307又与输入轴I1上的滑动齿轮309啮合。滑动齿轮309可被换挡元件312’选择以与输入轴I1旋转连接。优选地，由滑动齿轮304、滑动齿轮308和固定齿轮306构成的齿轮组与差速器320主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求不同于由滑动齿轮305、滑动齿轮307和滑动齿轮309构成的齿轮组与 差速器320主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求。

在车辆换挡时，主离合器302脱开，从而内燃机301与输入轴I1断开。视电机轴E1齿轮与差速器320主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮304或305被换挡元件310选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件310选择了滑动齿轮304。此时，换挡元件311、312’可处于任何状态，而换挡元件312处于除选择滑动齿轮308以外的任何状态。经由与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮304带动与输入轴I1断开的滑动齿轮308，进而带动输出轴O1上的固定齿轮306，扭矩从电机303经由电机轴E1传递到输出轴O1。由于输入轴I1上的滑动齿轮308未被选择，电机轴E1和输出轴O1与输入轴I1之间没有扭矩传递，从而减少了可能的功耗。在另一个实施例中，换挡元件310选择了滑动齿轮305。此时，换挡元件311选择了滑动齿轮307，换挡元件312处于任何状态，而换挡元件312’处于除选择滑动齿轮309以外的任何状态。经由与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮305带动与输出轴O1旋转连接的滑动齿轮307，进而带动与输入轴I1断开的滑动齿轮309，扭矩从电机303经由电机轴E1传递到输出轴O1。由于输入轴I1上的滑动齿轮309未被选择，电机轴E1和输出轴O1与输入轴I1之间没有扭矩传递，从而减少了可能的功耗。

在单独由电机驱动车辆时，视电机轴E1齿轮与差速器320主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮304或305被换挡元件310选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件310选择了滑动齿轮304。扭矩经由与滑动齿轮304啮合的输入轴I1齿轮308、输出轴O1齿轮306、输出轴O1、差速器传递至车轮。注意，此时主离合器可以脱开也可以不脱开。在另一个实施例中，换挡元件310选择了滑动齿轮305。此时，视电机轴E1齿轮与差速器320主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，或者可通过换挡元件311选择滑动齿轮307，使得扭矩经由与滑动齿轮305啮合的输出轴O1齿轮307、输出轴O1、差速器传递至车轮(此时主离合器可以脱开也可以不脱开)，或者在主离合器302脱开时，可通过换挡元件312’选择滑动齿轮309且换挡元件311处于选择滑动齿轮307以外的状态且此时变速器中有另一挡位的齿轮组分别与输出轴O1和输入轴I1旋转连接，使得扭矩可经由输出轴O1齿轮307、输入轴I1齿轮309、输入轴I1、该另一挡位的输入轴I1齿轮、该另一挡位的输出轴O1齿轮、输出轴O1、差速器传递至车轮。

在行驶过程中使电机辅助内燃机向输出轴O1输出扭矩以快速提升车辆速度时，主离合器302接合，从而内燃机301与输入轴I1旋转连接。视电机轴E1齿轮与差速器320主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮304或305被换挡元件310选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件310选择了滑动齿轮304。换挡元件311、312、312’按照变速器当时所处的挡位处于选择某一滑动齿轮或中立位置的状态，因此滑动齿轮308有可能与输入轴I1旋转连接，也有可能不与输入轴I1旋转连接。经由与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮304带动输入轴I1上的滑动齿轮308，从而带动输出轴O1上的固定齿轮306，扭矩从电机303经由电机轴E1以及可能经过输入轴I1或可能不经过输入轴I1而传递到输出轴O1。在另一实施例中，换挡元件310选择了滑动齿轮305。按照变速器当时所处的挡位，滑动齿轮307、309中至少一个滑动齿轮被相应的换挡元件311和312’选择以与相应的轴旋转连接。经由与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮305带动输出轴O1上的滑动齿轮307，从而带动输入轴I1上的滑动齿轮309，扭矩从电机303经由电机轴E1以及可能经过输入轴I1或可能不经过输入轴I1而传递到输出轴O1。

在该电机具有发电功能的情况下，在行驶过程中由内燃机对电机充电时，主离合器302接合，从而内燃机301与输入轴I1旋转连接。视电机轴E1齿轮与差速器320主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮304或305被换挡元件310选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件310选择了滑动齿轮304。换挡元件311、312、312’按照变速器当时所处的挡位处于选择某一滑动齿轮或中立位置的状态，因此滑动齿轮308有可能与输入轴I1旋转连接，也有可能不与输入轴I1旋转连接。在滑动齿轮308与输入轴I1旋转连接时，经由滑动齿轮308带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮304，扭矩从内燃机传递到电机303。在滑动齿轮308与输入轴I1断开时，经由输出轴O1上的固定齿轮306带动滑动齿轮308，进而带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮304，扭矩从内燃机经由输出轴O1最终传递到电机303。在另一实施例中，换挡元件310选择了滑动齿轮305。按照变速器当时所处的挡位，滑动齿轮307、309中至少一个滑动齿轮被相应的换挡元件311和312’选择以与相应的轴旋转连接。经由与相应的轴旋转连接的滑动齿轮最终带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮305，扭矩从内燃机最终传递到电机303。

在该电机具有发电功能的情况下，当车辆制动以进行电能回收时，主离合 器302脱开，从而内燃机301与输入轴I1断开。视电机轴E1齿轮与差速器320主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求，滑动齿轮304或305被换挡元件310选择以与电机轴E1旋转连接。在一个实施例中，换挡元件310选择了滑动齿轮304。换挡元件311、312、312’按照变速器当时所处的挡位处于选择某一滑动齿轮或中立位置的状态，因此滑动齿轮308有可能与输入轴I1旋转连接，也有可能不与输入轴I1旋转连接。经由输出轴O1上的固定齿轮306带动输入轴I1上的滑动齿轮308，进而带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮304，扭矩从输出轴O1最终传递到电机303。在另一实施例中，换挡元件310选择了滑动齿轮305。按照变速器当时所处的挡位，滑动齿轮307、309中至少一个滑动齿轮被相应的换挡元件311和312’选择以与相应的轴旋转连接。经由与相应的轴旋转连接的滑动齿轮带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮305，扭矩从输出轴O1最终传递到电机轴E1。

在车辆停止进行怠速发电时，主离合器302接合，从而内燃机301与输入轴I1旋转连接。滑动齿轮305被换挡元件310选择以与电机轴E1旋转连接，滑动齿轮307不被换挡元件311选择，而滑动齿轮309被换挡元件312’选择以与输入轴I1旋转连接。经由与输入轴I1旋转连接的滑动齿轮309带动与输出轴O1断开的滑动齿轮307，进而带动与电机轴E1旋转连接的滑动齿轮305，扭矩从内燃机传递到输入轴I1并最终传递到电机轴E1(电机303)。

图3B示出了本实用新型的另一实施例。图3B与图3A的区别仅在于输出轴O1上的齿轮306’是滑动齿轮，并可被换挡元件311’选择以与输出轴O1旋转连接。此时，由滑动齿轮304、308、306’组成的齿轮组及相应的换挡元件以类似于由滑动齿轮305、307、309组成的齿轮组及相应的换挡元件的方式操作。

图3C示出了本实用新型的又一实施例。图3C与图3A的区别仅在于滑动齿轮304”与固定齿轮306”啮合进而与滑动齿轮308”啮合，而滑动齿轮305”与滑动齿轮309”啮合进而与滑动齿轮307”啮合。本领域的技术人员可以理解，图3C的设计安排可按照上述类似的方式操作。

图4是结合双级型变速器设计的根据本实用新型的一实施例。内燃机401与主离合器402连接，通过主离合器402的接合与脱开，内燃机与变速器输入轴I1旋转连接或断开。在两级型变速器中，变速器输入轴I1上还设置有变速箱一级齿轮副413。值得注意的是，从齿轮安排设计400的角度，本文中所称的输入轴I1涵盖轴430。

由电机403驱动的电机轴E1上设有两个滑动齿轮404和405以及换挡元件410。换挡元件410可被驱动以选择滑动齿轮404、405中的任一个以使其与电机轴E1旋转连接，或者换挡元件410可处于中立位置而不选择任一滑动齿轮。未被换挡元件选择的滑动齿轮保持与相应轴断开。本领域的技术人员可以理解，也可采用多个换挡元件来分别控制每一个滑动齿轮。滑动齿轮404与输入轴I1上的滑动齿轮408啮合，而滑动齿轮405与输出轴O1上的滑动齿轮407啮合。滑动齿轮408可被换挡元件412选择以与输入轴I1旋转连接，滑动齿轮407可被换挡元件411选择以与输出轴O1旋转连接。滑动齿轮408又与输出轴O1上的固定齿轮406啮合，而滑动齿轮407又与输入轴I1上的滑动齿轮409啮合。滑动齿轮409可被换挡元件412’选择以与输入轴I1旋转连接。优选地，由滑动齿轮404、滑动齿轮408和固定齿轮406构成的齿轮组与差速器420主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求不同于由滑动齿轮405、滑动齿轮407和滑动齿轮409构成的齿轮组与差速器420主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求。

此处，图4种的齿轮安排设计采用了附图3A中的齿轮安排设计300。但可以理解，图4中的齿轮安排设计400也可采用前述附图中的齿轮安排设计100、100’、200、200’、300’、300”中的任何一种。

图4的混合动力变速器也可按照以上所述的类似方式，在车辆换挡期间补充动力或者在其它情况下单独用电机驱动车辆、使用电机对内燃机助力、在电机具有发电功能时在行驶过程中由内燃机对电机充电、制动回收电能以及怠速发电，在此不再赘述。

图5是结合三轴型变速器设计的根据本实用新型的一实施例。在三轴型变速器中设有两个输出轴：输出轴O1、输出轴O2。内燃机501与主离合器502连接，通过主离合器502的接合与脱开，内燃机与变速器输入轴I1旋转连接或断开。由电机503驱动的电机轴E1上设有两个滑动齿轮504和505以及换挡元件510。换挡元件510可被驱动以选择滑动齿轮504、505中的任一个以使其与电机轴E1旋转连接，或者换挡元件510可处于中立位置而不选择任一滑动齿轮。未被换挡元件选择的滑动齿轮保持与相应轴断开。本领域的技术人员可以理解，也可采用多个换挡元件来分别控制每一个滑动齿轮。滑动齿轮504与输出轴O1上的固定齿轮506啮合，而滑动齿轮505与输出轴O2上的滑动齿轮507啮合。但本领域的技术人员可以理解，在其它实施例中，固定齿轮506也 可用滑动齿轮来替换。滑动齿轮507可被选挡元件111选择以与输出轴O2旋转连接。固定齿轮506又与输入轴I1上的滑动齿轮508啮合，而滑动齿轮507与输入轴I1上的滑动齿轮509啮合。滑动齿轮508可被换挡元件512选择以与输入轴I1旋转连接，滑动齿轮509可被换挡元件512’选择以与输入轴I1旋转连接。虽然在此处示出了两个换挡元件512和512’，本领域的技术人员可以理解，可采用单个换挡元件512来选择滑动齿轮508、509中的任一个以使其与输入轴I1旋转连接，或者换挡元件512可处于中立位置而不选择任一滑动齿轮。优选地，由滑动齿轮504、固定齿轮506和滑动齿轮508构成的齿轮组与差速器520主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求不同于由滑动齿轮505、滑动齿轮507和滑动齿轮509构成的齿轮组与差速器520主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求。

图5的混合动力变速器也可按照以上所述的类似方式，在车辆换挡期间补充动力或者在其它情况下单独用电机驱动车辆、使用电机对内燃机助力、在电机具有发电功能时在行驶过程中由内燃机对电机充电、制动回收电能以及怠速发电，在此不再赘述。

III.5 挡及更多挡位的示例齿轮设计安排

图6A-6D是出了根据本实用新型的一些具体实施例。虽然图6A-6D使用了5个前进挡位来描述根据本实用新型的混合动力变速器，但本领的技术人员能够理解，图6A-6D的齿轮设计安排也可作为齿轮箱的一部分用在更多前进挡位的变速器中。图6A-6D中所涉及的挡位顺序以及换挡元件的排布使得换挡时间以及所需换挡元件数量最小化，且在换挡及单独使用电机时，由于电机轴E1的两个齿轮分别与输入轴I1齿轮和输出轴O1齿轮啮合，因此无需电机反转即可实现倒挡。

在图6A中，内燃机601与主离合器602连接，通过主离合器602的接合与脱开，内燃机与变速器输入轴I1旋转连接或断开。由电机603驱动的电机轴E1上设有两个滑动齿轮604和605以及换挡元件616。换挡元件616可被驱动以选择滑动齿轮604、605中的任一个以使其与电机轴E1旋转连接，或者换挡元件616可处于中立位置而不选择任一滑动齿轮。未被换挡元件选择的滑动齿轮保持与相应轴断开。本领域的技术人员可以理解，也可采用多个换挡元件来分别控制每一个滑动齿轮。输入轴I1上设置有滑动齿轮606、607、609和610 及固定齿轮608。换挡元件617可被驱动以选择滑动齿轮606、606中的任一个以使其与输入轴I1旋转连接，或者换挡元件617可处于中立位置而不选择任一滑动齿轮。同样地，换挡元件618可被驱动以选择滑动齿轮609、610中的任一个以使其与输入轴I1旋转连接，或者换挡元件618可处于中立位置而不选择任一滑动齿轮。输出轴O1上设置有固定齿轮611、614和615以及滑动齿轮612和613。换挡元件619可被驱动以选择滑动齿轮612、613中的任一个以使其与输出轴O1旋转连接，或者换挡元件617可处于中立位置而不选择任一滑动齿轮。在图6A中使两个滑动齿轮被单个换挡元件控制以减少变速器中的换挡元件的数量。但本领域的技术人员可以理解，也可使滑动齿轮被单独的换挡元件控制以与相应轴旋转连接或断开。

输入轴I1上的滑动齿轮606与输出轴O1上的固定齿轮611啮合，电机轴E1上的滑动齿轮604与输入轴I1上的滑动齿轮607啮合，后者又啮合输出轴O1上的滑动齿轮612，输入轴I1上的固定齿轮608与输出轴O1上的滑动齿轮613啮合，电机轴E1上的滑动齿轮605与输出轴O1上的固定齿轮614啮合进而与输入轴I1上的滑动齿轮609啮合，而输入轴I1上的滑动齿轮610与输出轴O1上的固定齿轮615啮合。包括齿轮606、611的齿轮组构成该变速器的第五挡，包括齿轮607、612的齿轮组构成该变速器的第三挡，包括齿轮608、613的齿轮组构成该变速器的第一挡，包括齿轮609、614的齿轮组构成该变速器的第二挡，而包括齿轮610、615的齿轮组构成该变速器的第四挡。在本实用新型中，变速器的挡位排列成使得相邻挡位的齿轮组中包含的滑动齿轮不被同一换挡元件控制，以减少换挡时间而提高变挡效率。可以理解，也可采用其它挡位排列来实现同一效果且这样的挡位排列也被包含在本实用新型的范围之内。

由滑动齿轮604、滑动齿轮608和滑动齿轮612构成的齿轮组与差速器620主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求不同于由滑动齿轮605、固定齿轮614和滑动齿轮609构成的齿轮组与差速器620主齿轮形成的速比以及车辆实时驱动要求。

为防止出现车辆启动时电机因电能不足无法使车辆启动的情况，在车辆启动时，如果电机电能不足，主离合器602接合，内燃机601与输入轴I1旋转连接。换挡元件619选择滑动齿轮613以使其与输出轴O1旋转连接。因此，输入轴I1上的一挡主动固定齿轮608带动与输出轴O1上旋转连接的滑动齿轮 613，从而将扭矩从内燃机传递到输出轴O1。

在车辆行驶时，如上所述，本实用新型的混合动力变速器可处于使用电机独自驱动车辆、电机助力、内燃机对电机充电、制动回收电能或者电机不起作用的状态中。在车辆停止时，本实用新型的混合动力变速器还可处于怠速发电的状态中。

当使用电机独自驱动车辆时，主离合器602脱开。换挡元件616按照车辆的行驶速度选择齿轮604、605之一。在一实施例中，齿轮604被选择以与电机轴E1旋转连接。此时，换挡元件619被驱动来选择滑动齿轮614，以使其与输出轴O1旋转连接。由此，与电机轴E1旋转连接的齿轮604带动与输入轴I1断开的齿轮607，进而带动与输出轴O1旋转连接的齿轮614，扭矩从电机传递到输出轴O1。在另一实施例中，齿轮605被选择以与电机轴E1旋转连接。由此，齿轮605带动输出轴O1上的固定齿轮614，从而扭矩从电机传递到输出轴O1。

在电机助力状态，主离合器602接合。按照车辆的行驶速度，变速器选择了不同的前进挡位。如变速器处于一挡时，换挡元件619选择了滑动齿轮613。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。在换挡元件616选择滑动齿轮604时，换挡元件617被驱动来选择滑动齿轮607以使其与输入轴I1旋转连接。经由滑动齿轮604带动滑动齿轮607，由此来自内燃机的动力以及来自电机的动力在输入轴I1上合力，从而电机起到助力的作用。而在换挡元件选择滑动齿轮605时，经由滑动齿轮605带动输出轴O1上的固定齿轮614，来自内燃机的动力以及来自电机的动力在输出轴O1上合力，从而电机起到助力的作用。

在变速器处于二挡时，换挡元件618选择了滑动齿轮609。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。在换挡元件616选择滑动齿轮604时，滑动齿轮607、612中至少其中之一被驱动以使其与相应轴旋转连接。由此来自内燃机的动力以及来自电机的动力在输入轴I1或输出轴O1上合力，从而电机起到助力的作用。而在换挡元件选择滑动齿轮605时，经由滑动齿轮605带动输出轴O1上的固定齿轮614，来自内燃机的动力以及来自电机的动力在输出轴O1上合力，从而电机起到助力的作用。

在变速器处于三挡时，换挡元件617选择了滑动齿轮607且换挡元件619选择了滑动齿轮612。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605 之一。在换挡元件616选择滑动齿轮604时，由于滑动齿轮604与滑动齿轮607啮合，由此来自内燃机的动力以及来自电机的动力在输入轴I1上合力，从而电机起到助力的作用。而在换挡元件选择滑动齿轮605时，经由滑动齿轮605带动输出轴O1上的固定齿轮614，来自内燃机的动力以及来自电机的动力在输出轴O1上合力，从而电机起到助力的作用。

在变速器处于四挡时，换挡元件618选择了滑动齿轮610。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。在换挡元件616选择滑动齿轮604时，滑动齿轮607、612中至少其中之一被驱动以使其与相应轴旋转连接。由此来自内燃机的动力以及来自电机的动力在输入轴I1或输出轴O1上合力，从而电机起到助力的作用。而在换挡元件选择滑动齿轮605时，经由滑动齿轮605带动输出轴O1上的固定齿轮614，来自内燃机的动力以及来自电机的动力在输出轴O1上合力，从而电机起到助力的作用。

在变速器处于五挡时，换挡元件617选择了滑动齿轮606。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。在换挡元件616选择滑动齿轮604时，换挡元件619选择滑动齿轮612以使其与输出轴O1旋转连接。由此来自内燃机的动力以及来自电机的动力在输出轴O1上合力，从而电机起到助力的作用。而在换挡元件选择滑动齿轮605时，经由滑动齿轮605带动输出轴O1上的固定齿轮614，来自内燃机的动力以及来自电机的动力在输出轴O1上合力，从而电机起到助力的作用。

在行驶过程中内燃机对电机充电时，主离合器602接合。按照车辆的行驶速度，变速器选择了不同的挡位。如变速器处于一挡时，换挡元件619选择了滑动齿轮613。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。换挡元件616选择滑动齿轮604时，换挡元件617选择滑动齿轮607以使其与输入轴I1旋转连接。经由滑动齿轮607带动滑动齿轮604，由此来自内燃机的动力传递到电机，从而对电机充电。当换挡元件616选择滑动齿轮605时，经由输出轴O1上的固定齿轮614带动滑动齿轮605，来自内燃机的动力传递到电机，从而对电机充电。

在变速器处于二挡时，换挡元件618选择了滑动齿轮609。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。换挡元件616选择滑动齿轮604时，滑动齿轮607、612中至少其中之一被驱动以使其与相应轴旋转连接，并从而最终带动滑动齿轮604，由此来自内燃机的动力传递到电机，从而对电机 充电。当换挡元件616选择滑动齿轮605时，经由输出轴O1上的固定齿轮614带动滑动齿轮605，来自内燃机的动力传递到电机，从而对电机充电。

在变速器处于三挡时，换挡元件617选择了滑动齿轮607且换挡元件619选择了滑动齿轮612。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。在换挡元件616选择滑动齿轮604时，由于滑动齿轮604与滑动齿轮607啮合，由此来自内燃机的动力传递到电机，从而对电机充电。而在换挡元件选择滑动齿轮605时，经由输出轴O1上的固定齿轮614带动滑动齿轮605，来自内燃机的动力传递到电机，从而对电机充电。

在变速器处于四挡时，换挡元件618选择了滑动齿轮610。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。在换挡元件616选择滑动齿轮604时，滑动齿轮607、612中至少其中之一被驱动以使其与相应轴旋转连接，并从而最终带动滑动齿轮604，由此来自内燃机的动力传递到电机，从而对电机充电。当换挡元件616选择滑动齿轮605时，经由输出轴O1上的固定齿轮614带动滑动齿轮605，来自内燃机的动力传递到电机，从而对电机充电。

在变速器处于五挡时，换挡元件617选择了滑动齿轮606。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。在换挡元件616选择滑动齿轮604时，换挡元件619选择滑动齿轮612以使其与输出轴O1旋转连接。经由齿轮612带动与输入轴I1断开的齿轮607进而带动齿轮604，由此来自内燃机的动力传递到电机，从而对电机充电。当换挡元件616选择滑动齿轮605时，经由输出轴O1上的固定齿轮614带动滑动齿轮605，来自内燃机的动力传递到电机，从而对电机充电。

在制动电能回收状态中，主离合器602脱开。按照车辆的行驶速度，变速器选择了不同的挡位。如变速器处于一挡时，换挡元件619选择了滑动齿轮613。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。换挡元件616选择滑动齿轮604时，换挡元件617选择滑动齿轮607以使其与输入轴I1旋转连接。经由滑动齿轮607带动滑动齿轮604，由此来自输出轴O1的扭矩传递到电机，从而对电机充电。当换挡元件616选择滑动齿轮605时，经由输出轴O1上的固定齿轮614带动滑动齿轮605，来自输出轴O1的扭矩传递到电机，从而对电机充电。

在变速器处于二挡时且在未降挡的情况下，换挡元件618选择了滑动齿轮609。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。换挡元件 616选择滑动齿轮604时，滑动齿轮607、612中至少其中之一被驱动以使其与相应轴旋转连接，并从而最终带动滑动齿轮604，由此来自输出轴O1的扭矩传递到电机，从而对电机充电。当换挡元件616选择滑动齿轮605时，经由输出轴O1上的固定齿轮614带动滑动齿轮605，来自输出轴O1的扭矩传递到电机，从而对电机充电。

在变速器处于三挡时且在未降挡的情况下，换挡元件617选择了滑动齿轮607且换挡元件619选择了滑动齿轮612。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。在换挡元件616选择滑动齿轮604时，由于滑动齿轮604与滑动齿轮607啮合，由此来自输出轴O1的扭矩传递到电机，从而对电机充电。而在换挡元件选择滑动齿轮605时，经由输出轴O1上的固定齿轮614带动滑动齿轮605，来自输出轴O1的扭矩传递到电机，从而对电机充电。

在变速器处于四挡时且在未降挡的情况下，换挡元件618选择了滑动齿轮610。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。在换挡元件616选择滑动齿轮604时，滑动齿轮607、612中至少其中之一被驱动以使其与相应轴旋转连接，并从而最终带动滑动齿轮604，由此来自输出轴O1的扭矩传递到电机，从而对电机充电。当换挡元件616选择滑动齿轮605时，经由输出轴O1上的固定齿轮614带动滑动齿轮605，来自输出轴O1的扭矩传递到电机，从而对电机充电。

在变速器处于五挡时且在未降挡的情况下，换挡元件617选择了滑动齿轮606。而换挡元件616也视行驶速度选择滑动齿轮604或605之一。在换挡元件616选择滑动齿轮604时，换挡元件619选择滑动齿轮612以使其与输出轴O1旋转连接。经由齿轮612带动与输入轴I1断开的齿轮607进而带动齿轮604，由此来自输出轴O1的扭矩传递到电机，从而对电机充电。当换挡元件616选择滑动齿轮605时，经由输出轴O1上的固定齿轮614带动滑动齿轮605，来自输出轴O1的扭矩传递到电机，从而对电机充电。

当车辆停止进行怠速充电时，主离合器602接合。换挡元件616选择滑动齿轮604以使其与电机轴E1旋转连接且换挡元件619保持在中立位置。经由输入轴I1上的齿轮607带动齿轮604，扭矩从输入轴I1传递到电机轴E1且不传递到输出轴O1，从而对电机充电且车辆保持在停止状态。

图6B示出了与图6A类似的混合动力变速器设计。其与图6A的区别在于，电机轴E1上的滑动齿轮604’啮合输出轴O1上的滑动齿轮612’，后者又啮合 输入轴I1上的滑动齿轮607’，而电机轴E1上的滑动齿轮605’啮合输入轴I1上的滑动齿轮609’，后者又啮合输出轴O1上的滑动齿轮614’。本领域的技术人员可以理解，图6B中所示的混合动力变速器可按照与图6A中的混合动力变速器类似的方式操作。

图6C示例性地示出了采用联动齿轮的情况。在图6C的示例中，输入轴I1上的滑动齿轮609”是联动齿轮。但是本领域的技术人员可以理解，实际上根据本实用新型的混合动力变速器中的任何一个齿轮都可以或可以不采用联动齿轮来实现而不背离本实用新型的原理。

图6D示例性地示出了采用惰轮的情况。在图6D的示例中，电机轴E1上的滑动齿轮605”’啮合中间齿轮621，后者又与输入轴I1上的滑动齿轮609”’啮合。因此，在进行独自驱动、助力、行车发电、制动电能回收时，当换挡元件616因行驶速度先选择滑动齿轮604或605”’之一并随后选择滑动齿轮604或605”’中的另一个时，电机无需反转。在图6D的示例中，为方便起见，该中间齿轮621被示为惰轮。但是本领域的技术人员可以理解，该中间齿轮也可以是可改变传动比的其它类型的齿轮。此外，本领域的技术人员还可以理解，除滑动齿轮605”’与滑动齿轮609”’之间可以设置中间齿轮之外，也可以在其他位置设置中间齿轮。实际上，本实用新型中所记载的“齿轮A”与“齿轮B”啮合均包含齿轮A啮合中间齿轮，中间齿轮又啮合齿轮B的情况，以实现更理想的速比。

上面结合附图对本本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但这样的说明不意味着对本实用新型的限制。实际上，本实用新型并不限于此，对这些实施方式的各种变体和变型对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且本文中定义的原理可被应用于其他实施例而不会背离本实用新型的范围。

Claims (19)

1.一种混合动力变速器，包括至少输入轴、第一输出轴和电机轴，所述输入轴和内燃机通过主离合器来旋转连接或断开，其中第一滑动齿轮、第二滑动齿轮和用于接合所述滑动齿轮之一或保持在中立位置的一个或多个第一换挡元件被安置在所述电机轴上，其中电机轴能被一电机驱动，通过驱动所述第一换挡元件从而选择所述滑动齿轮之一使其与所述电机轴旋转连接，扭矩从所述电机传递到所述第一输出轴。

2.如权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于，所述电机具有在扭矩从所述输入轴传递到所述电机轴或从所述第一输出轴传递到所述电机轴时产生电能的能力。

3.如权利要求1-2中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，在行驶模式中，在所述主离合器被驱动以旋转连接所述内燃机和所述输入轴时所述电机辅助所述内燃机向所述第一输出轴传递扭矩。

4.如权利要求1-2中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，在行驶模式中，所述电机独自驱动所述第一输出轴。

5.如权利要求4所述的混合动力变速器，其特征在于，所述电机轴与所述输入轴之间没有扭矩传递。

6.如权利要求1中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第一滑动齿轮与安置在所述输入轴上的第三滑动齿轮啮合。

7.如权利要求1中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第一滑动齿轮啮合安置在所述第一输出轴上的第四齿轮，所述第四齿轮还与安置在所述输入轴上的第三滑动齿轮啮合。

8.如权利要求1中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，当所述内燃机驱动所述输入轴并向所述电机轴传递扭矩而在所述第一输出轴与所述电机轴之间没有扭矩传递时，所述电机发电。

9.如权利要求1中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第二滑动齿轮与安置在所述第一输出轴上的第五滑动齿轮啮合。

10.如权利要求1中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第二滑动齿轮与安置在所述输入轴上的第六滑动齿轮啮合，所述第六滑动齿轮还与安置在所述第一输出轴上的第五滑动齿轮啮合。

11.如权利要求1中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第一滑动齿轮与安置在所述输入轴上的第三滑动齿轮啮合，所述第三滑动齿轮还与安置在所述第一输出轴上的第四齿轮啮合，所述第二滑动齿轮与安置在所述第一输出轴上的第五滑动齿轮啮合，所述第五滑动齿轮还与安置在所述输入轴上的第六滑动齿轮啮合，在所述输入轴还安置一个或多个第二换挡元件，并在所述第一输出轴上还安置一个或多个第三换挡元件，以选择性地选中安置在相应轴上的滑动齿轮之一以使其旋转连接到相应的轴或保持在中立位置。

12.如权利要求11所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第四齿轮是固定齿轮或滑动齿轮。

13.如权利要求1中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第一滑动齿轮与安置在所述第一输出轴上的第三固定齿轮啮合，所述第三固定齿轮还与安置在所述输入轴上的第四滑动齿轮啮合，所述第二滑动齿轮与安置在所述输入轴上的第五滑动齿轮啮合，所述第五滑动齿轮还与安置在所述第一输出轴上的第六滑动齿轮啮合，在所述输入轴和所述第一输出轴上还分别安置一个或多个第二和第三换挡元件以选择性地选中相应轴上的滑动齿轮之一或保持在中立位置。

14.如权利要求1中任一项所述混合动力变速器，其特征在于，所述混合变速器还包括：

安置在所述输入轴上的第三、第四、第五、第六和第七齿轮以及第二和第三换挡元件，其中所述第三、第四、第六和第七齿轮是滑动齿轮，所述第五齿轮是固定齿轮；

安置在所述第一输出轴上的第八、第九、第十、第十一和第十二齿轮以及第四换挡元件，其中所述第八、第十一和第十二齿轮是固定齿轮，第九和第十齿轮是滑动齿轮，其中

所述第二换挡元件被驱动以选择所述第三齿轮和第四齿轮之一或保持在中立位置；

所述第三换挡元件被驱动以选择所述第六齿轮和第七齿轮之一或保持在中立位置；

所述第四换挡元件被驱动以选择所述第九齿轮和第十齿轮之一或保持在中立位置；

所述第一滑动齿轮与所述第十一齿轮啮合；

所述第二滑动齿轮与所述第四齿轮啮合；

所述第三齿轮与所述第八齿轮啮合；

所述第四齿轮与所述第九齿轮啮合；

所述第五齿轮与所述第十齿轮啮合；

所述第六齿轮与所述第十一齿轮啮合；

所述第七齿轮与所述第十二齿轮啮合。

15.如权利要求1中任一项所述混合动力变速器，其特征在于，所述混合变速器还包括：

安置在所述输入轴上的第三、第四、第五、第六和第七齿轮以及第二和第三换挡元件，其中所述第三、第四、第六和第七齿轮是滑动齿轮，所述第五齿轮是固定齿轮；

安置在所述第一输出轴上的第八、第九、第十、第十一和第十二齿轮以及第四换挡元件，其中所述第八、第十一和第十二齿轮是固定齿轮，第九和第十齿轮是滑动齿轮，其中

所述第二换挡元件被驱动以选择所述第三齿轮和第四齿轮之一或保持在中立位置；

所述第三换挡元件被驱动以选择所述第六齿轮和第七齿轮之一或保持在中立 位置；

所述第四换挡元件被驱动以选择所述第九齿轮和第十齿轮之一或保持在中立位置；

所述第一滑动齿轮与所述第六齿轮啮合；

所述第二滑动齿轮与所述第九齿轮啮合；

所述第三齿轮与所述第八齿轮啮合；

所述第四齿轮与所述第九齿轮啮合；

所述第五齿轮与所述第十齿轮啮合；

所述第六齿轮与所述第十一齿轮啮合；

所述第七齿轮与所述第十二齿轮啮合。

16.如权利要求14或15中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，

所述第三齿轮和所述第八齿轮构成所述变速器的第五挡；

所述第四齿轮和所述第九齿轮构成所述变速器的第三挡；

所述第五齿轮和所述第十齿轮构成所述变速器的第一挡；

所述第六齿轮和所述第十一齿轮构成所述变速器的第二挡；以及

所述第七齿轮和所述第十二齿轮构成所述变速器的第四挡。

17.如权利要求1中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，所述变速器还包括第二输出轴，所述第一滑动齿轮与安置在所述第一输出轴上的第三齿轮啮合，而所述第二滑动齿轮与安置在所述第二输出轴上的第四滑动齿轮啮合。

18.如权利要求17所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第三齿轮是固定齿轮或滑动齿轮。

19.如权利要求17-18中任一项所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第三齿轮与安置在所述输入轴上的第五滑动齿轮啮合，所述第四滑动齿轮与安置在所述输入轴上的第六滑动齿轮啮合。