CN213007591U - 混合动力变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种混合动力变速器，至少包括平行设置的输入轴和输出轴，两者之间通过齿轮副Ⅰ和齿轮副Ⅱ传动连接，所述输出轴上还设有与其传动连接的差速器；还包括辅助电机和主驱动电机，所述辅助电机与所述发动机机械直连，且通过齿轮副Ⅱ将电动力传输至所述差速器；所述主驱动电机直连所述差速器，并将电动力传输至所述差速器，所述辅助电机和主驱动电机均采用具有相同轴距的高速高效长轴距电机。本实用新型的有益效果主要体现在：成本降低，采用双轴设计，以减小齿轮副的轴向占用空间，辅助电机机械直连于发动机，以提供发动机的所需惯量，兼合使用减震盘减小轴向占用空间。

Description

混合动力变速器

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别涉及变速箱技术领域，具体是指一种混合动力变速器。

背景技术

随着世界范围的能源紧张以及排放法规对车辆碳排放的限制，安全、节能、环保成为现代汽车发展的主题。同时传统内燃机已不能满足排放要求，而纯电动汽车、燃料电池汽车等新能源汽车受到关键技术的瓶颈制约，短时间内难以突破。具体表现在：

①传统动力总成技术主要着手降低发动机的排放，提高发动机的效率，但是单靠改进发动机技术已不能满足日益苛刻的排放法规，需要寻找新的突破；

②纯电动汽车虽然可以实现零排放，能够符合任何排放法规的要求，但是电动汽车的研发涉及的关键技术甚多，如电池及电池控制、高性能电机、整车综合控制等等，目前这些技术尚不成熟，且受到电池费用高，冲、放电循环次数少，以及整车行驶里程短等因素的限制，纯电动轿车在短时期内的发展将受到很大的限制。

因此，混合动力汽车越来越成为合乎时宜的选择。

传动技术是混动汽车的核心技术，其直接决定了汽车的动力性与经济性。目前，市场上在售的混动汽车一般由发动机、发电机、电动机、动力电源等构成，发动机和动力电源共同为车辆提供动力，其通常存在以下缺点：

（1）由于差速器、输入轴等的位置限制，以及传动机构的布置不合理，导致增加的驱动电机与主驱动电机采用两种不同的型号，一种为高速高效率电机，另一种为高扭矩低转速电机，这样导致整个变速器生产成本太高；

（2）两挡传动系统由于大部分采用同步器结构，均有动力中断的情况发生，否则无法换挡，同时现有产品基本上都是同轴布置，故占用轴向空间较大；

（3）发动机的爆发冲程不是连续的，在曲轴中由于不连续的动力冲程会产生扭转振动，因此，通常是在曲轴上安装双质量飞轮，以达到轻或减少由于操作发动机而引起的旋转振动。但是，双质量飞轮的轴距较大，而变速器内的空间是限定的，因而势必会减小辅助电机或驱动电机的体积，减小电机的功率。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种混合动力变速器。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种混合动力变速器，包括，

一输入轴，其一端连接于发动机；

一输出轴，与所述输入轴平行设置，且其上设有与所述输入轴传动连接的齿轮副Ⅰ和齿轮副Ⅱ；

一差速器，用于接收所述输出轴传输的动力；

还包括辅助电机和主驱动电机，

所述辅助电机与所述发动机机械直连，且通过齿轮副Ⅰ或齿轮副Ⅱ将电动力传输至所述差速器；所述主驱动电机直连所述差速器，并将电动力传输至所述差速器，所述辅助电机和主驱动电机均采用具有相同轴距的高速高效长轴距电机。

优选的，所述发动机和输入轴之间设有一减震盘，所述减震盘的一端机械直连发动机，另一端固接于所述输入轴。

优选的，所述齿轮副Ⅱ包括固设在所述输入轴上的主动齿轮Ⅱ和空套在所述输出轴上的从动齿轮Ⅱ，所述输出轴上设有离合器Ⅱ，所述离合器Ⅱ包括固定侧Ⅱ和活动侧Ⅱ，所述固定侧Ⅱ连接于输出轴，所述活动侧Ⅱ连接于所述从动齿轮Ⅱ。

优选的，所述离合器Ⅱ的径向投影面至少部分与所述辅助电机的径向投影面错开。

优选的，所述齿轮副Ⅰ包括空套在所述输入轴上的主动齿轮Ⅰ和固设在所述输出轴上的从动齿轮Ⅰ，所述输入轴上设有离合器Ⅰ，所述离合器Ⅰ包括固定侧Ⅰ和活动侧Ⅰ，所述固定侧Ⅰ连接于输入轴/主动齿轮Ⅱ，所述活动侧Ⅰ连接于所述主动齿轮Ⅰ。

选的，所述离合器Ⅰ和离合器Ⅱ为多片式干式或湿式离合器。

优选的，所述输出轴上还固设有传动齿轮Ⅰ，所述传动齿轮Ⅰ与所述差速器的主减速齿轮啮合。

优选的，所述主驱动电机的电机轴上固设有电机轴齿轮Ⅰ，所述电机轴齿轮Ⅰ与固设在短惰轮轴上的连接齿轮传动连接，所述短惰轮轴上还固设有传动齿轮Ⅱ，所述传动齿轮Ⅱ与所述差速器的主减速齿轮啮合。

优选的，所述辅助电机的电机轴上固设有电机轴齿轮Ⅱ，所述电机轴齿轮Ⅱ与所述主动齿轮Ⅱ啮合，使所述主动齿轮Ⅱ、从动齿轮Ⅱ、电机轴齿轮Ⅱ形成双联齿轮。

本实用新型的有益效果主要体现在：

1、采用两个尺寸、规格相同的电机分别作为辅助电机和驱动电机，使变速器的成本大大降低；

2、齿轮副Ⅰ和齿轮副Ⅱ可以在离合器Ⅱ和离合器Ⅰ的配合下交替结合和脱开，以避免在换挡过程中的动力中断现象，提升驾驶的舒适性；

3、采用双轴设计，以减小齿轮副的轴向占用空间，即在相同变速器的空间内，辅助电机可以设计成更大尺寸，以提高辅助电机的功率，使其具有较好的动力性能；

4、辅助电机机械直连于发动机，以提供发动机的所需惯量，减震盘可减少了扭转振动的振幅，从而确保车辆的安静和安全的可操作性以及驾驶舒适度。另外，减震盘的轴向距离仅有双质量飞轮的1/3，可极大程度减小轴向占用空间；

5、在主驱动电机单独工作的情况下，如电池包电量低于一定的设定值，辅助电机启动发动机，发动机启动至高效经济区通过辅助电机发电直接驱动主驱动电机或为电池包充电，当停车状态下发动机为电池包补充电量；

6、采用双联齿轮结构，使本实用新型结构更紧凑，重量轻、体积小，有利于整车搭载。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限于本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械直连，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型揭示了一种混合动力变速器，包括平行设置的输入轴1和输出轴3，所述输入轴1和输出轴3之间通过齿轮副Ⅰ4和齿轮副Ⅱ5传动连接。本优选实施例中，所述齿轮副Ⅱ5包括固设在所述输入轴1上的主动齿轮Ⅱ51和空套在所述输出轴3上的从动齿轮Ⅱ52，所述输出轴3上设有离合器Ⅱ53，所述离合器Ⅱ53包括固定侧Ⅱ531和活动侧Ⅱ532，所述固定侧Ⅱ531连接于输出轴3，所述活动侧Ⅱ532连接于所述从动齿轮Ⅱ52。

所述离合器Ⅱ53的径向投影面至少部分与所述辅助电机7的径向投影面错开，可减小轴向占用空间，使得本实用新型轴向距离更紧凑。

所述齿轮副Ⅰ4包括空套在所述输入轴1上的主动齿轮Ⅰ41和固设在所述输出轴3上的从动齿轮Ⅰ42，所述输入轴1上设有离合器Ⅰ43，所述离合器Ⅰ43包括固定侧Ⅰ431和活动侧Ⅰ432，所述固定侧Ⅰ连接于输入轴1/主动齿轮Ⅱ51，所述活动侧Ⅰ432连接于所述主动齿轮Ⅰ41。本实施例中优选的，所述离合器Ⅰ43和离合器Ⅱ53为多片式干式或湿式离合器。

本实用新型采用双轴设计，以减小齿轮副的轴向占用空间，即在相同变速器的空间内，辅助电机可以设计成更大尺寸，以提高辅助电机的功率，使其具有较好的动力性能。另外，齿轮副Ⅰ和齿轮副Ⅱ可以在离合器Ⅱ和离合器Ⅰ的配合下交替结合和脱开，以避免在换挡过程中的动力中断现象，提升驾驶的舒适性。

本实施例中，所述输出轴3上还固设有传动齿轮Ⅰ31，所述传动齿轮Ⅰ31与所述差速器6的主减速齿轮61啮合，以实现动力传输。

本实用新型中，所述输入轴1的一端设有一发动机2，所述发动机2和输入轴1之间设有一减震盘9，所述减震盘9的一端机械直连发动机，另一端固接于所述输入轴1。所述减震盘可减少了扭转振动的振幅，从而确保车辆的安静和安全的可操作性以及驾驶舒适度。另外，减震盘的轴向距离仅有双质量飞轮的1/3，可极大程度减小轴向占用空间。

本实用新型还包括辅助电机7和主驱动电机8，所述辅助电机7和主驱动电机8均采用具有相同轴距的高速高效长轴距电机，采用两个尺寸、规格相同的电机，使变速器的成本大大降低。其中，所述辅助电机7与所述发动机2机械直连，且通过齿轮副Ⅱ5将电动力传输至所述差速器6，本实用新型中辅助电机机械直连于发动机，以提供发动机的所需惯量，从而确保车辆的安静和安全的可操作性以及驾驶舒适度。具体的，所述辅助电机7的电机轴上固设有电机轴齿轮Ⅱ71，所述电机轴齿轮Ⅱ71与所述主动动齿轮Ⅱ51啮合使所述主动齿轮Ⅱ51、从动齿轮Ⅱ52、电机轴齿轮Ⅱ71形成双联齿轮。所述辅助电机7采用偏置设置，不与发动机处于在同一轴上，通过传动齿轮满足反拖发动机所需的转速、扭矩等，即可选用更小规格的辅助电机，降低成本，同时，便于设计布局，使布局更加合理。

所述主驱动电机8直连所述差速器6，并将电动力传输至所述差速器6。具体的，所述主驱动电机8的电机轴上固设有电机轴齿轮Ⅰ81，所述电机轴齿轮Ⅰ81与固设在短惰轮轴82上的连接齿轮83传动连接，所述短惰轮轴82上还固设有传动齿轮Ⅱ84，所述传动齿轮Ⅱ84与所述差速器6的主减速齿轮61啮合。

当车辆启动时，离合器处于分离状态，以主驱动电机进行驱动，驱动车辆至发动机可在高效经济区工作的车速时，辅助电机预先启动发动机并使其在高效经济区车速中介入驱动，实现并联混动，并可逐渐代替主驱动电机驱动，可极大地降低油耗，大大地节省成本。

当在主驱动电机单独工作的情况下时，如电池包电量低于一定的设定值，辅助电机启动发动机，发动机启动至高效经济区通过辅助电机发电直接驱动主驱动电机或为电池包充电。

当停车状态下时，发动机为电池包补充电量。

当车辆制动时，通过主驱动电机进行回收能量，避免能量的浪费。

当在特殊工况时，如急加速、大坡度启动等需求大扭矩输入时，主驱动电机输出不足的情况下，辅助电机可与主驱动电机协同工作。

另外，本变速器可在所有挡位中均能实现并联混动，动力性能好，节油性能好，极大提高驾驶舒适性。

下面简单阐述一下本实用新型的工作过程：

当汽车处于一挡混合动力驱动模式时，所述辅助电机7预先启动所述发动机2，并将其反拖至高效经济区，此时，离合器Ⅰ43闭合，其动力传输路线如下：发动机2—减震盘9—输入轴1—离合器Ⅰ43—主动齿轮Ⅰ41—从动齿轮Ⅰ42—输出轴3—传动齿轮Ⅰ31—差速器6的主减速齿轮61，完成动力输送。同时，在换挡过程中，所述主驱动电机8可启动，补充动力差值保证系统换挡时动力不中断，提升驾驶的舒适性，其动力传递路线如下：主驱动电机8—电机轴齿轮Ⅰ81—连接齿轮83—短惰轮轴82—传动齿轮Ⅱ84—差速器6的主减速齿轮61，完成动力输送。

当汽车处于二挡混合动力驱动模式时，其动力传递路线与当汽车处于一挡混合动力驱动模式时动力传递路线雷同，就不做过多赘述。

当汽车处于纯电动驱动模式时，所述发动机3不进行动力输送，所述主驱动电机8启动，其动力传递如下：主驱动电机8—电机轴齿轮Ⅰ81—连接齿轮83—短惰轮轴82—传动齿轮Ⅱ84—差速器6的主减速齿轮61，完成动力输送。当然，如果电动力不足的情况下，可以使辅助电机7也通过齿轮副进行电动力的一并传输。

本实用新型的优选实施例是采用主驱动电机单速比、发动机双挡位结构。如此结构还包括电控的原因：

所述主驱动电机单速比，需要设计覆盖全部车速范围，因此需要使用大功率电机。然而大功率电机有如下两个特性：

特性一：需求功率大，在额定的电压下体现为满足峰值功率输出时消耗电流大，额定电压越低，电流消耗越高；

特性二：需求电压大，在满足峰值功率下，运行至高转速区需要非常高的电压，常见大于600V。

因此，需求更高的电压来实现电流消耗下降和全特性输出。

目前，提升电压的方法有2种，分别为提升电池电压和设置电控升压。其中，提升电池电压比较容易做到，但是范围有限，常见的300V，350V，400V电池包，局限性较大。设置电控升压可以实现，但是因为正价2枚IGBT管，有2个弊病：电控成本上升，体积上升。

解决上述问题的核心在于以下两点：（1）、当系统无法提供所需要的电流时，驾驶员仍然需要大功率输出时，如何处理驾驶问题。（2）、当系统在高转速区无法输出全部功率时，如何处理驾驶问题。本实用新型揭示了对于上述问题的解决办法就是将发动机的挡位设置为2个，可由发动机直接驱动，如本实用新型所示。

另外，混合动力的系统效率的致命点在于发动机的效率和能量转化和回收链路的效率损失。目前的混合动力专用变速器需要使用米勒循环发动机。当新能源车辆没有配备米勒发动机时，唯一的解决方法就是增加发动机直接驱动的可能性。本实用新型揭示的解决该问题的方法，在于将发动机的挡位设置成2个，并发动机直接驱动。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.混合动力变速器，包括，

一输入轴（1），其一端连接于发动机（2）；

一输出轴（3），与所述输入轴（1）平行设置，且其上设有与所述输入轴（1）传动连接的齿轮副Ⅰ（4）和齿轮副Ⅱ（5）；

一差速器（6），用于接收所述输出轴（3）传输的动力；

其特征在于：还包括辅助电机（7）和主驱动电机（8），

所述辅助电机（7）与所述发动机（2）机械直连，且通过齿轮副Ⅰ（4）或齿轮副Ⅱ（5）将电动力传输至所述差速器（6）；所述主驱动电机（8）直连所述差速器（6），并将电动力传输至所述差速器（6），所述辅助电机（7）和主驱动电机（8）均采用具有相同轴距的高速高效长轴距电机。

2.根据权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于：所述发动机（2）和输入轴（1）之间设有一减震盘（9），所述减震盘（9）的一端机械直连发动机，另一端固接于所述输入轴（1）。

3.根据权利要求1所述的混合动力变速器，其特征在于：所述齿轮副Ⅱ（5）包括固设在所述输入轴（1）上的主动齿轮Ⅱ（51）和空套在所述输出轴（3）上的从动齿轮Ⅱ（52），所述输出轴（3）上设有离合器Ⅱ（53），所述离合器Ⅱ（53）包括固定侧Ⅱ（531）和活动侧Ⅱ（532），所述固定侧Ⅱ（531）连接于输出轴（3），所述活动侧Ⅱ（532）连接于所述从动齿轮Ⅱ（52）。

4.根据权利要求3所述的混合动力变速器，其特征在于：所述离合器Ⅱ（53）的径向投影面至少部分与所述辅助电机（7）的径向投影面错开。

5.根据权利要求3所述的混合动力变速器，其特征在于：所述齿轮副Ⅰ（4）包括空套在所述输入轴（1）上的主动齿轮Ⅰ（41）和固设在所述输出轴（3）上的从动齿轮Ⅰ（42），所述输入轴（1）上设有离合器Ⅰ（43），所述离合器Ⅰ（43）包括固定侧Ⅰ（431）和活动侧Ⅰ（432），所述固定侧Ⅰ连接于输入轴（1）/主动齿轮Ⅱ（51），所述活动侧Ⅰ（432）连接于所述主动齿轮Ⅰ（41）。

6.根据权利要求5所述的混合动力变速器，其特征在于：所述离合器Ⅰ（43）和离合器Ⅱ（53）为多片式干式或湿式离合器。

7.根据权利要求5所述的混合动力变速器，其特征在于：所述输出轴（3）上还固设有传动齿轮Ⅰ（31），所述传动齿轮Ⅰ（31）与所述差速器（6）的主减速齿轮（61）啮合。

8.根据权利要求7所述的混合动力变速器，其特征在于：所述主驱动电机（8）的电机轴上固设有电机轴齿轮Ⅰ（81），所述电机轴齿轮Ⅰ（81）与固设在短惰轮轴（82）上的连接齿轮（83）传动连接，所述短惰轮轴（82）上还固设有传动齿轮Ⅱ（84），所述传动齿轮Ⅱ（84）与所述差速器（6）的主减速齿轮（61）啮合。

9.根据权利要求3所述的混合动力变速器，其特征在于：所述辅助电机（7）的电机轴上固设有电机轴齿轮Ⅱ（71），所述电机轴齿轮Ⅱ（71）与所述主动齿轮Ⅱ（51）啮合，使所述主动齿轮Ⅱ（51）、从动齿轮Ⅱ（52）、电机轴齿轮Ⅱ（71）形成双联齿轮。

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