CN207875376U - 混合动力变速器和混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆动力传递技术领域，提供混合动力变速器和混合动力系统。混合动力变速器包括第一、第二和第三动力输入轴、第一和第二行星齿轮机构、制动器和动力输出轴，第一行星齿轮机构的第一齿圈和第二行星齿轮机构的行星架连接并与制动器结合和脱离；第一行星齿轮机构的第一太阳轮固定在第二动力输入轴，第二行星齿轮机构的第二太阳轮固定在第三动力输入轴；第一动力输入轴通过第一离合器与第三动力输入轴动力传递，并通过第二离合器与第二动力输入轴动力传递；第一行星齿轮机构的行星架与第二行星齿轮机构的第二齿圈与动力输出轴动力传递。两个行星齿轮机构实现三个固定挡位满足车辆爬坡、中高速加速等要求，一个制动器简化控制。

Description

混合动力变速器和混合动力系统

技术领域

本实用新型涉及车辆动力传递技术领域，特别涉及一种混合动力系统。

背景技术

目前，随着人们生活品质的提升，车辆的普及率越来越高，同时，随着环境保护意识的提升，混合动力汽车得到了很大的发展。

比如，一种混合动力汽车的混合动力系统中，包括电机M1和电机M2，一个发动机ENG，离合器C1和离合器C2，一个行星齿轮机构以及动力输出轴，其中，发动机连接太阳轮，电机M1连接齿圈，电机M2连接行星架，离合器C1连接齿圈和动力输出轴，离合器C2连接行星架和动力输出轴。同时，制动器B1制动行星架，制动器B2制动齿圈。这样，可实现纯电动模式、纯发动机模式、混合动力模式等。

但是，这样的混合动力系统中，由于采用两个制动器，控制相对复杂；另外，离合器C2连接行星架和动力输出轴，在纯发动机驱动模式下，输出扭矩较大，必然导致离合器C2扭矩容量和尺寸较大；另外，电机M1和电机M2无法直接连接发动机曲轴，电机需要通过行星排来启动发动机，这样将导致电机扭矩和功率较大，或是增加启动电机，增加系统复杂度；最后，该混合动力系统的增程模式需要通过行星排结构实现，需要较大电机扭矩和功率，且控制复杂。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种混合动力变速器，以通过两个行星齿轮机构来实现三个固定挡位以满足车辆爬坡、中高速加速等多方面要求，采用一个制动器简化控制方案，并且不需要行星齿轮机构就能够实现增程模式，从而降低电机需求的扭矩和功率。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种混合动力变速器，包括用于动力传递连接发动机和第一电机装置的第一动力输入轴、用于动力传递连接第二电机装置的第二动力输入轴、第三动力输入轴、第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、制动器和动力输出轴，其中，所述第一行星齿轮机构的第一齿圈和所述第二行星齿轮机构的行星架连接并能够与所述制动器结合和脱离；所述第一行星齿轮机构的第一太阳轮固定设置在所述第二动力输入轴，所述第二行星齿轮机构的第二太阳轮固定设置在所述第三动力输入轴上；所述第一动力输入轴能够通过第一离合器与所述第三动力输入轴动力传递连接，并且能够通过第二离合器与所述第二动力输入轴动力传递连接；所述第一行星齿轮机构的行星架与所述第二行星齿轮机构的第二齿圈能够与所述动力输出轴动力传递连接。

相对于现有技术，本实用新型的混合动力变速器中，采用了两个行星齿轮机构来实现三个固定挡位以满足车辆爬坡、中高速加速等多方面要求，同时采用一个制动器来简化控制方案，另外，由于第一动力输入轴用于动力传递连接发动机和第一电机装置，这样，就不需要通过行星齿轮机构来实现增程模式，从而降低第一电机装置需求的扭矩和功率。

进一步地，所述第一动力输入轴的一端设置为用于直接连接发动机，另一端设置为直接连接第一电机装置。

更进一步地，所述第二动力输入轴设置为直接连接第二电机装置。

进一步地，所述第一行星齿轮机构的行星架与所述第二行星齿轮机构的第二齿圈连接以能够同步转动。

更进一步地，所述混合动力变速器包括轴筒，所述轴筒位于所述第一行星齿轮机构的与所述第二行星齿轮机构相对的另一侧并与所述第一行星齿轮机构的行星架连接，所述轴筒和所述动力输出轴之间通过动力传递单元动力传递连接。

更进一步地，所述轴筒的外径小于所述第一行星齿轮机构的第一行星轮的运动轨迹的最外轮廓；

和/或，

所述动力传递单元包括设置在所述轴筒上的动力输出主动齿轮和设置在所述动力输出轴上并与所述动力输出主动齿轮啮合的动力输出从动齿轮。

进一步地，所述第二动力输入轴为空心轴，所述第三动力输入轴为从所述第二动力输入轴轴向地穿过的空心轴，所述第一动力输入轴从所述第三动力输入轴中轴向地穿过。

另外，所述第一行星齿轮机构为单行星轮行星齿轮机构，所述第二行星齿轮机构为双行星轮行星齿轮机构，其中，所述单行星轮行星齿轮机构的第一齿圈和所述双行星轮行星齿轮机构的双行星架与所述制动器结合和脱离；

和/或，

所述第一离合器与所述第二离合器形成为嵌套式离合器。

此外，本实用新型提供一种混合动力系统，包括发动机、第一电机装置、第二电机装置和以上任意所述的混合动力变速器，其中，所述发动机和所述第一电机装置与所述第一动力输入轴动力传递连接，所述第二电机装置与所述第二动力输入轴动力传递连接。这样，如上所述的，该混合动力系统便于操作控制，能够通过三个固定挡位以满足车辆爬坡、中高速加速等多方面要求，另外，也降低了第一电机装置需求的扭矩和功率。

进一步地，所述第一动力输入轴的一端直接和所述发动机的输出轴连接，所述第一动力输入轴的另一端直接和所述第一电机装置的输出轴连接；所述第二动力输入轴的一端的轴段直接作为所述第二电机装置的输出轴；所述第一电机装置和所述第二电机装置位于同一侧。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型具体实施方式所述的混合动力系统的一种简易结构示意图。

附图标记说明：

1-第一电机装置，2-第二电机装置，3-发动机，4-第一行星齿轮机构，5-第二行星齿轮机构，6-制动器，7-动力输出轴，8-第一齿圈，9-第一离合器，10-第二离合器，11-第一动力输入轴，12-第二动力输入轴，13-第二齿圈，14-轴筒，15-动力输出主动齿轮，16-动力输出从动齿轮，17-单行星架，18-双行星架，19-第一太阳轮，20-第二太阳轮，21-第一行星轮，22-双行星轮，23-第三动力输入轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

如图1所示的结构，本实用新型的混合动力变速器包括用于动力传递连接发动机3和第一电机装置1的第一动力输入轴11、用于动力传递连接第二电机装置2的第二动力输入轴12、第三动力输入轴23、第一行星齿轮机构4、第二行星齿轮机构5、制动器6和动力输出轴7，其中，第一行星齿轮机构4的第一齿圈8和第二行星齿轮机构5的行星架连接并能够与制动器6结合和脱离；第一行星齿轮机构4的第一太阳轮19固定设置在第二动力输入轴12，第二行星齿轮机构5的第二太阳轮20固定设置在第三动力输入轴23上；第一动力输入轴11能够通过第一离合器9与第三动力输入轴23动力传递连接，并且能够通过第二离合器10与第二动力输入轴12动力传递连接；第一行星齿轮机构4的行星架与第二行星齿轮机构5的第二齿圈13能够与动力输出轴7动力传递连接。

在该技术方案中，由于采用了两个行星齿轮机构，就可以实现三个固定挡位以满足车辆爬坡、中高速加速等多方面要求，同时采用一个制动器6来简化控制方案，另外，由于第一动力输入轴11用于动力传递连接发动机3和第一电机装置1，这样，就不需要通过行星齿轮机构来实现增程模式，从而降低第一电机装置1需求的扭矩和功率。

当然，在本实用新型的混合动力变速器中，第一动力输入轴11上可以设置有用于与发动机3和第一电机装置1连接的动力传递单元比如齿轮或者链轮等，或者，在一种实施方式中，如图1所示的，第一动力输入轴11的一端设置为用于直接连接发动机3，另一端设置为直接连接第一电机装置1，也就是，第一动力输入轴11的两端上并未设置任何动力传递单元，而在装配发动机3和第一电机装置1时，可以通过联轴器与发动机3和第一电机装置1的输出轴连接，或者，如图1所示的，第一动力输入轴11的另一端的轴段直接作为第一电机装置1的输出轴。

同样地，如图1所示的，第二动力输入轴12上可以设置为用于和第二电机装置2连接的动力传递单元比如齿轮或者链轮等，或者，在一种实施方式中，如图1所示的，第二动力输入轴12设置为直接连接第二电机装置2，也就是，第二动力输入轴12的一端上并未设置任何动力传递单元，而在装配第二电机装置2时，可以通过联轴器与第二电机装置2的输出轴连接，或者，如图1所示的，第二动力输入轴12的一端的轴段直接作为第二电机装置2的输出轴。

另外，第一行星齿轮机构4的行星架比如单行星架17和第二行星齿轮机构5的第二齿圈13可以通过各自的输出端输出动力并动力耦合后与动力输出轴7动力传递连接。或者，如图1所示的，为了简化结构，并实现动力的可靠稳定传递，第一行星齿轮机构4的行星架与第二行星齿轮机构5的第二齿圈13连接以能够同步转动，比如，第一行星齿轮机构4的第一行星轮21一侧的第一行星架比如单行星架17延伸到与第二齿圈13直接连接或者通过连接件与第二齿圈13直接连接以实现同步转动，利用行星轮和齿圈的调速实现动力的统一输出，同时第一行星齿轮机构4的第一行星轮21另一侧的第一行星架比如单行星架17则与动力输出轴7动力传递连接。

进一步地，如图1所示的，该混合动力变速器包括轴筒14，轴筒14位于第一行星齿轮机构4的与第二行星齿轮机构5相对的另一侧并与第一行星齿轮机构4的行星架连接，比如轴筒14与第一行星轮21另一侧的第一行星架比如单行星架17直接连接，同时，轴筒14和动力输出轴7之间通过动力传递单元动力传递连接。

当然，动力传递单元可以具有多种结构形式，比如，链轮和链条的形式，或者，如图1所示的，动力传递单元包括设置在轴筒14上的动力输出主动齿轮15和设置在动力输出轴7上并与动力输出主动齿轮15啮合的动力输出从动齿轮16，这样，通过一对啮合的齿轮可以实现动力稳定可靠的输出。

和/或，为了进一步减小结构，避免设置在轴筒14上的动力输出部件过大，优选地，如图1所示的，在径向方向上，轴筒14的外径小于第一行星齿轮机构4的第一行星轮21的运动轨迹的最外轮廓，比如，行星轮绕太阳轮转动一圈时，该行星轮的最外点将形成一个圆圈，这个圆圈就是该行星轮的运动轨迹的最外轮廓，这样，如图1所示的，设置在轴筒14上的动力输出主动齿轮15的尺寸可以较小，或者，可以直接在轴筒14的外表面上形成与动力输出从动齿轮16或链条啮合的圆周方向延伸的齿。

另外，为了结构紧凑，提升空间利用率，优选地，如图1所示的，第二动力输入轴12为空心轴，第三动力输入轴23为从第二动力输入轴12轴向地穿过的空心轴，第一动力输入轴11从第三动力输入轴23中轴向地穿过。这样，就能够充分利用第二动力输入轴12和第三动力输入轴23的内部空间。

另外，为了更进一步提升动力输出的可靠性，提升车辆的各挡位动力输出的平顺性，第一行星齿轮机构4和第二行星齿轮机构5都可以为单行星轮行星齿轮机构，这样，通过调整两个行星齿轮机构的齿数，也可以提升各挡位动力输出的平顺性，或者，优选地，如图1所示的，第一行星齿轮机构4为单行星轮行星齿轮机构，第二行星齿轮机构5为双行星轮行星齿轮机构，其中，单行星轮行星齿轮机构的第一齿圈8和双行星轮行星齿轮机构的双行星架18与制动器6结合和脱离；这样，通过双行星轮22的进一步调速，可以使得各挡位的动力输出更平顺。

和/或，如图1所示的，第一离合器9与第二离合器10形成为嵌套式离合器。这样，第一动力输入轴1的另一端通过一个嵌套式离合器即可以实现与第二动力输入轴12和第三动力输入轴23的动力传递连接。

另外，本实用新型提供一种混合动力系统，如图1所示的，该混合动力系统包括发动机3、第一电机装置1、第二电机装置2和以上任意所述的混合动力变速器，其中，发动机3和第一电机装置1与第一动力输入轴11动力传递连接，第二电机装置2与第二动力输入轴12动力传递连接。这样，如上所述的，该混合动力系统便于操作控制，能够通过三个固定挡位以满足车辆爬坡、中高速加速等多方面要求，另外，也降低了第一电机装置需求的扭矩和功率。

进一步地，第一动力输入轴11的一端直接和发动机3的输出轴连接，第一动力输入轴11的另一端直接和第一电机装置1的输出轴连接，或者，第一动力输入轴11的另一端的轴段直接作为第一电机装置1的输出轴；这样，可以通过发动机3直连第一电机装置1实现增程模式，而不需要通过行星齿轮机构来实现增程模式，从而降低第一电机装置1需求扭矩和功率。同时，第一电机装置1可直接启动发动机，响应迅速，从而降低第一电机装置1需求的扭矩和功率，同时，第二动力输入轴12的一端的轴段直接作为第二电机装置2的输出轴；第一电机装置1和第二电机装置2位于同一侧。这样，能够利用第一动力输入轴11和第二动力输入轴12分别作为第一电机装置1和第二电机装置2的输出轴，提升了部件的利用率和结构的紧凑型。

以下结合图1所示的结构来详细说明本实用新型的混合动力系统的动力传递过程。

图1所示的混合动力系统可以实现三个挡位，分为纯发动机模式、纯电动模式、混合动力模式和增程模式，其具体实现方式如下所述：

一纯发动机模式

一挡：

发动机3动力输入－第一动力输入轴11－第二离合器10结合－第二动力输入轴12－第一太阳轮19－制动器6闭合－单行星架17－轴筒14-动力输出主动齿轮15－动力输出从动齿轮16－动力输出轴7－实现一挡动力输出，此时，第一行星齿轮机构4动力输出。

二挡：

发动机3动力输入－第一动力输入轴11－第一离合器9结合－第三动力输入轴23－第二太阳轮20－制动器6闭合－双行星轮22－第二齿圈13－单行星架17－轴筒14-动力输出主动齿轮15－动力输出从动齿轮16－动力输出轴7－实现二挡动力输出，此时，第二行星齿轮机构5动力输出。

三挡：

发动机3动力输入－第一动力输入轴11－第一离合器9和第二离合器10闭合－制动器6脱离－第二太阳轮20和第一太阳轮19－单行星架17－轴筒14-动力输出主动齿轮15－动力输出从动齿轮16－动力输出轴7－实现三挡动力输出，此时，第一行星齿轮机构4和第二行星齿轮机构5一起动力输出。

二纯电动模式

一挡：

第二电机装置2动力输入－第二动力输入轴12－第一太阳轮19－制动器6结合－单行星架17－轴筒14-动力输出主动齿轮15－动力输出从动齿轮16－动力输出轴7－实现一挡动力输出，此时，第一行星齿轮机构4动力输出。

三挡：

第二电机装置2动力输入－第二动力输入轴12－第一离合器9和第二离合器10闭合－制动器6脱离－第二太阳轮20和第一太阳轮19－双行星架18和单行星架17－轴筒14－动力输出主动齿轮15－动力输出从动齿轮16－动力输出轴7－实现三挡动力输出，此时，第一行星齿轮机构4和第二行星齿轮机构5一起动力输出。

三混合动力模式

一挡：

发动机3动力输入－第一动力输入轴11－第二离合器10结合－第二动力输入轴12；

第二电机装置2动力输入－第二动力输入轴12；

动力在第二动力输入轴12耦合－第一太阳轮19－制动器6闭合－单行星架17－轴筒14-动力输出主动齿轮15－动力输出从动齿轮16－动力输出轴7－实现一挡动力输出，此时，第一行星齿轮机构4动力输出。

三挡：

发动机3动力输入－第一动力输入轴11－第一离合器9和第二离合器10闭合－制动器6脱离－第二太阳轮20和第一太阳轮19；

第二电机装置2动力输入－第二动力输入轴12－第一离合器9和第二离合器10闭合－制动器6脱离－第二太阳轮20和第一太阳轮19；

动力在第二太阳轮20和第一太阳轮19耦合－双行星架18和单行星架17－轴筒14－动力输出主动齿轮15－动力输出从动齿轮16－动力输出轴7－实现三挡动力输出，此时，第一行星齿轮机构4和第二行星齿轮机构5一起动力输出。

四增程模式

发动机3－第一动力输入轴11－第一电机装置1发电给第二电机装置2；

第二电机装置2动力输入－第二动力输入轴12－第一太阳轮19－制动器6结合－单行星架17－轴筒14-动力输出主动齿轮15－动力输出从动齿轮16－动力输出轴7－实现一挡动力输出，此时，第一行星齿轮机构4动力输出。

当然，应当理解的是，在纯电动模式下第一电机装置1也能够单独动力输入，或者与第二电机装置2一起动力输入以实现所需的挡位，或者，在混合动力模式下第一电机装置1可以与发动机3一起动力输入，或者第一电机装置1、第二电机装置2和发动机3一起动力输入以实现所需的挡位，本领域技术人员能够从图1中得出动力传递过程，在此不再多做说明。

以上仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合动力变速器，其特征在于，包括用于动力传递连接发动机(3)和第一电机装置(1)的第一动力输入轴(11)、用于动力传递连接第二电机装置(2)的第二动力输入轴(12)、第三动力输入轴(23)、第一行星齿轮机构(4)、第二行星齿轮机构(5)、制动器(6)和动力输出轴(7)，其中，

所述第一行星齿轮机构(4)的第一齿圈(8)和所述第二行星齿轮机构(5)的行星架连接并能够与所述制动器(6)结合和脱离；

所述第一行星齿轮机构(4)的第一太阳轮(19)固定设置在所述第二动力输入轴(12)，所述第二行星齿轮机构(5)的第二太阳轮(20)固定设置在所述第三动力输入轴(23)上；

所述第一动力输入轴(11)能够通过第一离合器(9)与所述第三动力输入轴(23)动力传递连接，并且能够通过第二离合器(10)与所述第二动力输入轴(12)动力传递连接；

所述第一行星齿轮机构(4)的行星架与所述第二行星齿轮机构(5)的第二齿圈(13)能够与所述动力输出轴(7)动力传递连接。

2.根据权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第一动力输入轴(11)的一端设置为用于直接连接发动机(3)，另一端设置为直接连接第一电机装置(1)。

3.根据权利要求2所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第二动力输入轴(12)设置为直接连接第二电机装置(2)。

4.根据权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮机构(4)的行星架与所述第二行星齿轮机构(5)的第二齿圈(13)连接以能够同步转动。

5.根据权利要求4所述的混合动力变速器，其特征在于，所述混合动力变速器包括轴筒(14)，所述轴筒(14)位于所述第一行星齿轮机构(4)的与所述第二行星齿轮机构(5)相对的另一侧并与所述第一行星齿轮机构(4)的行星架连接，所述轴筒(14)和所述动力输出轴(7)之间通过动力传递单元动力传递连接。

6.根据权利要求5所述的混合动力变速器，其特征在于，所述轴筒(14)的外径小于所述第一行星齿轮机构(4)的第一行星轮(21)的运动轨迹的最外轮廓；

和/或，

所述动力传递单元包括设置在所述轴筒(14)上的动力输出主动齿轮(15)和设置在所述动力输出轴(7)上并与所述动力输出主动齿轮(15)啮合的动力输出从动齿轮(16)。

7.根据权利要求5所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第二动力输入轴(12)为空心轴，所述第三动力输入轴(23)为从所述第二动力输入轴(12)轴向地穿过的空心轴，所述第一动力输入轴(11)从所述第三动力输入轴(23)中轴向地穿过。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的混合动力变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮机构(4)为单行星轮行星齿轮机构，所述第二行星齿轮机构(5)为双行星轮行星齿轮机构，其中，所述单行星轮行星齿轮机构的第一齿圈(8)和所述双行星轮行星齿轮机构的双行星架(18)与所述制动器(6)结合和脱离；

和/或，

所述第一离合器(9)与所述第二离合器(10)形成为嵌套式离合器。

9.一种混合动力系统，其特征在于，包括发动机(3)、第一电机装置(1)、第二电机装置(2)和根据权利要求1-8中任意一项所述的混合动力变速器，其中，

所述发动机(3)和所述第一电机装置(1)与所述第一动力输入轴(11)动力传递连接，所述第二电机装置(2)与所述第二动力输入轴(12)动力传递连接。

10.根据权利要求9所述的混合动力系统，其特征在于，所述第一动力输入轴(11)的一端直接和所述发动机(3)的输出轴连接，所述第一动力输入轴(11)的另一端直接和所述第一电机装置(1)的输出轴连接；

所述第二动力输入轴(12)的一端的轴段直接作为所述第二电机装置(2)的输出轴；

所述第一电机装置(1)和所述第二电机装置(2)位于同一侧。