CN214874198U - 混合动力变速系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种混合动力变速系统和车辆，该混合动力变速系统包括用于前驱的第一变速器和用于后驱的第二变速器，其中，所述第一变速器包括：输入轴，设置第一断开装置以通过第一断开装置与发动机连接；输出轴，用于与车桥连接；第一齿轮组，设置在所述输入轴和所述输出轴之间；以及第一电机，连接到所述输入轴上。在本公开提供的混合动力变速系统中，例如当由纯电驱动模式切换至发动机直驱工作模式时，由于第一电机直接连接在输入轴上，可调节发动机的转速，避免由于发动机的转速跟不上引起的动力中断问题；另外，第二变速器可对第一变速器进行扭矩补充，避免换挡时存在动力中断，实现了一种低成本四驱设计，提升了整车的通过性和操控稳定性。

Description

混合动力变速系统和车辆

技术领域

本公开涉及车辆动力总成技术领域，具体地，涉及一种混合动力变速系统和车辆。

背景技术

当前的混合动力驱动系统可以分为两类，一种是附加式混合动力系统，即基于现有的传统发动机动力总成，将电机安装到动力传输路径的合适位置；另一种是专用混合动力变速器，将一个或多个电机集成到变速器中，形成带电机的自动变速系统，与现有的发动机动力输入相配合实现混合动力驱动的功能。目前，针对以串并联为主要驱动模式的混合动力变速器，换挡过程中存在动力中断问题，影响驾驶人员的驾乘体验。

实用新型内容

本公开的第一个目的是提供一种混合动力变速系统，该混合动力变速系统能够解决现有的混合动力变速系统换挡过程中存在动力中断问题。

本公开的第二个目的是提供一种车辆，该车辆包括本公开提供的混合动力变速系统。

为了实现上述目的，本公开提供一种混合动力变速系统，包括用于前驱的第一变速器和用于后驱的第二变速器，其中，所述第一变速器包括：输入轴，设置第一断开装置以通过所述第一断开装置与发动机连接；输出轴，用于与车桥连接；第一齿轮组，设置在所述输入轴和所述输出轴之间；以及第一电机，连接到所述输入轴上。

可选地，所述第一电机的电机轴上的传动齿轮与所述输入轴上的齿轮相啮合。

可选地，所述第一齿轮组包括多个抗扭连接在所述输入轴上的第一主动齿轮和多个空套设置在所述输出轴上的第一从动齿轮，所述输出轴上还连接有能够选择性地接合其中一个所述第一从动齿轮的同步装置。

可选地，所述输入轴上还空套设置有第二主动齿轮，所述第二主动齿轮与所述第一电机的电机轴上的传动齿轮相啮合，所述输入轴上连接有能够与所述第二主动齿轮接合的第一同步器。

可选地，所述第一齿轮组为三组，包括两个抗扭连接在所述输入轴上的第一主动齿轮和空套设置在所述输入轴上的第二主动齿轮，所述输入轴上连接有能够与所述第二主动齿轮接合的第一同步器，所述同步装置包括一个第二同步器和一个第三同步器，三个所述第一从动齿轮中的两个共用所述第二同步器，单独的第一从动齿轮通过所述第三同步器可通断地与所述输出轴连接；或者所述同步装置包括一个第二同步器和一个超越离合器，三个所述第一从动齿轮中的两个共用所述第二同步器，单独的第一从动齿轮通过所述超越离合器可通断地与所述输出轴连接。

可选地，所述第一断开装置为设置在所述输入轴上的第一离合器。

可选地，所述第一变速器还包括设置在所述输入轴上的减震装置。

可选地，所述第二变速器包括第二电机、设置在第二电机和后车桥之间的传动机构、以及用于控制所述第二电机通断的第二断开装置。

可选地，所述第二断开装置为设置在所述第二电机的电机轴上的第二离合器。

可选地，所述第二变速器还包括连接所述第二电机和后车桥的主轴，所述传动机构包括抗扭连接在所述第二电机的电机轴上的第三主动齿轮和空套设置在所述主轴上的第二从动齿轮，所述主轴上连接有能够选择性接合所述第二从动齿轮的第四同步器。

根据本公开的第二个方面，还提供一种车辆，该车辆包括上述的混合动力变速系统，所述车辆的前车桥上设置有差速器，所述输出轴连接到所述差速器上。

通过上述技术方案，在本公开提供的混合动力变速系统中，例如当由纯电驱动模式切换至发动机直驱工作模式时，由于第一电机直接连接在输入轴上，可调节发动机的转速，避免由于发动机的转速跟不上引起的动力中断问题；另外，第二变速器可对第一变速器的扭矩进行补充，避免换挡时存成动力中断，实现一种低成本四驱设计，提升了整车的通过性和操控稳定性。

本公开的其他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

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一示例性实施方式提供的混合动力变速器的结构示意图；

图2至图6是本公开其他示例性实施方式提供的混合动力变速器的结构示意图；

图7是本公开一示例性实施方式提供的后驱变速器的结构示意图；

图8是本公开另一示例性实施方式提供的后驱变速器的结构示意图；

图9a至图12是本公开一示例性实施方式提供的车辆不同驱动模式下动力传递路径的示意图。

附图标记说明

11-输入轴，111-断开装置，112-减震装置，12-输出轴，13-第一电机，131-传动齿轮，151-第一一挡主动齿轮、152-第一二挡主动齿轮、153-第一三挡主动齿轮，154-第二主动齿轮，161-第一一挡从动齿轮、162-第一二挡从动齿轮、163-第一三挡从动齿轮，171-第二同步器，172-第三同步器，173- 超越离合器，174-第一同步器，2-发动机，30-主轴，31-第二电机，321-第二离合器，322-第四同步器，331-第三主动齿轮，332-第二从动齿轮，4-差速器。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“前”、“后”是指相对于车辆的行驶方向而言的，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

参考图1、图7和图8，本公开提供一种混合动力变速系统，该混合动力变速器包括用于前驱的第一变速器和用于后驱的第二变速器，其中，第一变速器包括输入轴11、输出轴12、第一齿轮组、以及第一电机13，其中，输入轴11上设置第一断开装置111，以通过第一断开装置111与发动机2连接；输出轴12用于与车桥连接；第一齿轮组设置在输入轴11和输出轴12 之间；第一电机13直接连接到输入轴11上。

这里，需要说明的是，第一变速器和第二变速器均为集成式设计，在变速器进行设计时，充分考虑到电机的作用，分别将第一电机13和下面提到的第二电机31集成在对应的变速器壳体内，形成专用混合动力变速器，使变速器结构一体化，可单独销售和使用。

通过上述技术方案，在本公开提供的混合动力变速系统中，例如，当由纯电驱动模式切换至发动机直驱工作模式时，由于第一电机13直接连接在输入轴11上，可调节发动机2的转速，避免由于发动机2的转速跟不上引起的动力中断问题；另外，第二变速器可对第一变速器进行扭矩补充，避免换挡时存在动力中断，实现一种低成本四驱设计，提升了整车的通过性和操控稳定性。

第一电机13可以直接连接到输入轴11，即第一电机13的电机轴和输入轴11同轴布置，更加节省空间，减小该混合动力变速器的整体体积。在本公开的另一示例性实施方式中，参考图2，第一电机13的电机轴上的传动齿轮131与输入轴11上的齿轮，例如第一三挡主动齿轮153相啮合，这样，第一电机13的电机轴和输入轴11并列布置，可消除与发动机2相配合的配合面的制约，即，第一电机13的电机轴不用与发动机2的曲轴进行等轴径设计，可适当增大第一电机13的电机轴的轴径，另外，通过对传动齿轮131、第一三挡主动齿轮153的齿数进行设计，可调整第一电机13作用至输入轴 11上的扭矩，以获得期望的扭矩。

具体地，在本公开中，第一齿轮组包括多个抗扭连接在输入轴11上的第一主动齿轮(例如可以包括第一一挡主动齿轮151、第一二挡主动齿轮152、第一三挡主动齿轮153)和多个空套设置在输出轴12上的第一从动齿轮(例如可以包括第一一挡从动齿轮161、第一二挡从动齿轮162、第一三挡从动齿轮163)，输出轴12上还连接有能够选择性地接合其中一个第一从动齿轮的同步装置。这里，同步装置的作用体现在与多个第一从动齿轮中的一个进行接合，以实现该第一从动齿轮与输出轴12的连接。以发动机直驱模式为例，发动机2带动输入轴11上的多个第一主动齿轮转动，多个第一主动齿轮带动多个第一从动齿轮转动，与同步装置接合的第一从动齿轮便可带动输出轴12转动，将对应的扭矩传递至车桥，实现动力输出。通过同步装置与不同的第一从动齿轮接合，实现不同挡位的切换功能。

第一齿轮组的组数决定了该混合动力变速器的挡位数，具体地，第一齿轮组可以为三组，第一一挡主动齿轮151和第一一挡从动齿轮161为第一挡位齿轮组，第一二挡主动齿轮152和第一二挡从动齿轮162为第二挡位齿轮组，第一三挡主动齿轮153和第一三挡从动齿轮163为第三挡位齿轮组，其中，第一挡位齿轮组的传动比大于第二挡位齿轮组的传动比、第二挡位齿轮组的传动比大于第三挡位齿轮组的传动比。根据传动比和输出扭矩的关系可知，传动比越大，输出扭矩越大。因此，第一挡位齿轮组对应的挡位为低速挡位，第二挡位齿轮组对应的挡位为中速挡位，第三挡位齿轮组对应的挡位为高速挡位，驾驶人员可根据不同的路况切换不同挡位，满足驾驶需求。当然，本公开并不局限于三个挡位，基于相同的原理可以设置相应的第一齿轮组，实现任意数量的挡位切换。

另外，第一挡位齿轮组、第二挡位齿轮组、以及第三挡位齿轮组之间的挡位的切换方式有多种。具体地，在本公开中，第一一挡从动齿轮161和第一二挡从动齿轮162可以共用第二同步器171，单独的第一三挡从动齿轮163 采用第三同步器172(如图1所示)或超越离合器173(如图3所示)，以实现不同第一从动齿轮与输出轴12的连接或断开，进而实现不同挡位的切换。当然，当主输入轴11上布置四组第一齿轮组时，可以两组之间共用一个同步器，以实现换挡，均属于本公开的保护范围。

在本公开的一示例性实施方式中，参考图4，在三组第一齿轮组的基础上，输入轴11上还空套设置有第二主动齿轮154，第二主动齿轮154与第一电机13的电机轴上的传动齿轮131相啮合，输入轴11上连接有能够与第二主动齿轮154接合的第一同步器174。当第一同步器174与第二主动齿轮154 相接合时，将第一电机13和输入轴11相连接；当第一同步器174位于断开时，可断开第一电机13和输入轴11的连接，尤其是在发动机直驱模式下，可断开第一电机13和输入轴11的连接，减小第一电机13的拖拽损失。

在本公开的另一示例性实施方式中，参考图5，将其中一组的第一主动齿轮设计为空套的形式，作为第二主动齿轮154，并在输入轴11上连接有能够与第二主动齿轮154接合的第一同步器174，与图4中所示的实施方式的区别仅在于，在发动机直驱3挡模式下，图4中仅需要控制第三同步器172 接合即可，图5中需要同时控制第一同步器174和第三同步器172接合，均属于本公开的保护范围。

参考图1，第一断开装置111可以为设置在输入轴11上的第一离合器，第一断开装置111接合，接入发动机2，参与动力输入；第一断开装置111 断开，可直接取消发动机2的动力输入，实现该混合动力变速器在发动机直驱模式、纯电驱动模式、以及混合动力驱动模式等不同工作模式之间切换。

参考图6，第一变速器还包括设置在输入轴11上的减震装置112，例如减振器，能够降低发动机曲轴与主输入轴11接合部分的扭转刚度，起到减振作用，保证动力传递的稳定性。

第二变速器可以采用与第一变速器相同的设计，也可以进行单独设计。在本公开中，参考图7和图8，第二变速器包括第二电机31、设置在第二电机31和后车桥之间的传动机构、以及用于控制第二电机31通断的第二断开装置。当第二断开装置接合时，第二电机31输入动力，与第一变速器相配合，实现四驱功能，提高整车的通过性和操控稳定性；当第二断开装置接合时，取消第二电机31的动力输入，仅实现前驱功能。另外，第二变速器能够对第一变速器进行扭矩补偿，实现换挡过程中无动力中断，通过第一变速器和第二变速器的协调控制，可减小某个变速器设计挡位数，使变速器更加紧凑，降低成本。

更具体地，在本公开的一示例性实施方式中，参考图7，第二断开装置为设置在第二电机31的电机轴上的第二离合器321。第二变速器还包括连接在第二电机31和后车桥之间的主轴30，传动机构包括抗扭连接在第二电机 31的电机轴上的第三主动齿轮和抗扭连接在主轴30上的第二从动齿轮，通过控制第二离合器321的通断，将第二电机31的动力传递至后车桥，实现后驱。

更具体地，在本公开的另一示例性实施方式中，参考图8，第二变速器还包括连接第二电机31和后车桥的主轴30，传动机构包括抗扭连接在第二电机31的电机轴上的第三主动齿轮331和空套设置在主轴30上的第二从动齿轮332，主轴30上连接有能够选择性接合第二从动齿轮332的第四同步器322。当第四同步器322与第二从动齿轮332接合时，第二电机31的动力可作用至后车桥；当第四同步器322断开时，可断开第二电机31的动力输入。

根据本公开的第二个方面，还提供一种车辆，该车辆包括上述的混合动力变速系统，参考图1，车辆的前车桥上设置有差速器4，输出轴12上连接有与差速器4相啮合的传动齿轮。通过采用发动机2、第一电机13、第二电机31、多个齿轮组，并通过对离合器、多个同步器的控制，可实现该车辆具有纯电动、直驱、混动等不同工作模式，具有传动效率高、发动机工作点调节灵活、结构简单、控制方便等优点，该车辆具有上述混合动力变速器和混合动力变速系统的所有有益效果，此处不再过多赘述。

下面将以第一变速器采用图5中所示的实施方式、第二变速器采用图8 所示的实施方式为例，本公开提供的车辆具有：

纯电驱动模式：

如图9a所示，第一电机13输入动力，第一同步器174与第二主动齿轮 154接合，第二同步器171与第一一挡从动齿轮161接合，动力传递路径为：传动齿轮131-第二主动齿轮154-输入轴11-第一一挡主动齿轮151-第一一挡从动齿轮161-输出轴12-传动齿轮-差速器4，实现纯电前驱1挡动力输出；

如图9b所示，第一电机13输入动力，第一同步器174与第二主动齿轮 154接合，第二同步器171与第一二挡从动齿轮162接合，动力传递路径为：传动齿轮131-第二主动齿轮154-输入轴11-第一二挡主动齿轮152-第一二挡从动齿轮162-输出轴12-传动齿轮-差速器4，实现纯电前驱2挡动力输出；

如图9c所示，第一电机13输入动力，第一同步器174与第二主动齿轮154接合，第三同步器172与第一三挡从动齿轮163接合，动力传递路径为：传动齿轮131-第二主动齿轮154-输入轴11-第一三挡主动齿轮153-第一三挡从动齿轮163-输出轴12-传动齿轮-差速器4，实现纯电前驱3挡动力输出；

如图9e所示，第二电机31输入动力，第四同步器322与第二从动齿轮 332接合，动力传递路径为：第三主动齿轮331-第二从动齿轮332-主轴30- 差速器4，实现纯电后驱动力输出；

当然，当图9a至9c分别与图9e进行组合时，第一电机13和第二电机 31输入动力，可实现纯电四驱模式下1挡、2挡、以及3挡动力输出。

发动机直驱模式：

如图10a所示，发动机2输入动力，第一断开装置111接合，第二同步器171与第一一挡从动齿轮161接合，动力传递路径为：输入轴11-第一一挡主动齿轮151-第一一挡从动齿轮161-输出轴12-传动齿轮-差速器4，实现发动机直驱1挡动力输出；

如图10b所示，发动机2输入动力，第一断开装置111接合，第二同步器171与第一二挡从动齿轮162接合，动力传递路径为：输入轴11-第一二挡主动齿轮152-第一二挡从动齿轮162-输出轴12-传动齿轮-差速器4，实现发动机直驱2挡动力输出；

如图10c所示，发动机2输入动力，第一断开装置111接合，第一同步器174与第二主动齿轮154接合，第三同步器172与第一三挡从动齿轮163 接合，动力传递路径为：主输入轴11-第二主动齿轮154-第一三挡从动齿轮 163-输出轴12-传动齿轮-差速器4，实现发动机直驱3挡动力输出。

混合动力驱动模式：

如图11a和图9e所示，发动机2和第二电机31输入动力，第一断开装置111接合、第一同步器174与第二主动齿轮154接合、第二同步器171与第一一挡从动齿轮161接合、第四同步器322与第二从动齿轮332接合，动力传递路径为：主输入轴11-第一一挡主动齿轮151-第一一挡从动齿轮161- 输出轴12-传动齿轮-差速器4，主输入轴11-第二主动齿轮154-传动齿轮131- 第一电机13(大负荷工况下，第一电机13可助力发动机2，实现并联驱动；小负荷工况下，发动机2对第一电机13充电，调节发动机2的输出扭矩，实现扭矩分流)，同时，第三主动齿轮331-第二从动齿轮332-主轴30-差速器 4，在该驱动模式下，通过调节第二电机31的转速，使其输出至差速器4的扭矩与发动机1挡输出的扭矩相同，最终实现混动1挡动力输出；

如图11b和图9e所示，发动机2和第二电机31输入动力，第一断开装置111接合、第一同步器174与第二主动齿轮154接合、第二同步器171与第一二挡从动齿轮162接合、第四同步器322与第二从动齿轮332接合，动力传递路径为：主输入轴11-第一二挡主动齿轮152-第一二挡从动齿轮162- 输出轴12-传动齿轮-差速器4，主输入轴11-第二主动齿轮154-传动齿轮131- 第一电机13，同时，第三主动齿轮331-第二从动齿轮332-主轴30-差速器4，在该驱动模式下，通过调节第二电机31的转速，使其输出的差速器4的扭矩与发动机2挡输出的扭矩相同，最终实现混动2挡动力输出；

如图11c和图9e所示，发动机2和第二电机31输入动力，第一断开装置111接合、第一同步器174与第二主动齿轮154接合、第三同步器172与第一三挡从动齿轮163接合、第四同步器322与第二从动齿轮332接合，动力传递路径为：主输入轴11-第二主动齿轮154-第一三挡从动齿轮163-输出轴12-传动齿轮-差速器4，主输入轴11-第二主动齿轮154-传动齿轮131-第一电机13，同时，第三主动齿轮331-第二从动齿轮332-主轴30-差速器4，在该驱动模式下，通过调节第二电机31的转速，使其输出的差速器4的扭矩与发动机3挡输出的扭矩相同，最终实现混动3挡动力输出。

怠速发电模式：如图12所示，第一断开装置111接合，第一同步器174 与第二主动齿轮154接合，发动机2的动能转换成第一电机13的电能，供应车辆自身用电。

串联驱动模式：将图12和图9e进行组合，在该工作模式下，实现第二电机31驱动车辆行驶，同时，发动机2驱动第一电机13发电。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (11)

1.一种混合动力变速系统，其特征在于，包括用于前驱的第一变速器和用于后驱的第二变速器，其中，所述第一变速器包括：

输入轴(11)，设置第一断开装置(111)以通过所述第一断开装置(111)与发动机(2)连接；

输出轴(12)，用于与车桥连接；

第一齿轮组，设置在所述输入轴(11)和所述输出轴(12)之间；以及

第一电机(13)，连接到所述输入轴(11)上。

2.根据权利要求1所述的混合动力变速系统，其特征在于，所述第一电机(13)的电机轴上的传动齿轮(131)与所述输入轴(11)上的齿轮相啮合。

3.根据权利要求1所述的混合动力变速系统，其特征在于，所述第一齿轮组包括多个抗扭连接在所述输入轴(11)上的第一主动齿轮和多个空套设置在所述输出轴(12)上的第一从动齿轮，所述输出轴(12)上还连接有能够选择性地接合其中一个所述第一从动齿轮的同步装置。

4.根据权利要求3所述的混合动力变速系统，其特征在于，所述输入轴(11)上还空套设置有第二主动齿轮，所述第二主动齿轮与所述第一电机(13)的电机轴上的传动齿轮(131)相啮合，所述输入轴(11)上连接有能够与所述第二主动齿轮接合的第一同步器(174)。

5.根据权利要求3所述的混合动力变速系统，其特征在于，所述第一齿轮组为三组，包括两个抗扭连接在所述输入轴(11)上的第一主动齿轮和空套设置在所述输入轴(11)上的第二主动齿轮，所述输入轴(11)上连接有能够与所述第二主动齿轮接合的第一同步器(174)，

所述同步装置包括一个第二同步器(171)和一个第三同步器(172)，三个所述第一从动齿轮中的两个共用所述第二同步器(171)，单独的第一从动齿轮通过所述第三同步器(172)可通断地与所述输出轴(12)连接；或者

所述同步装置包括一个第二同步器(171)和一个超越离合器(173)，三个所述第一从动齿轮中的两个共用所述第二同步器(171)，单独的第一从动齿轮通过所述超越离合器(173)可通断地与所述输出轴(12)连接。

6.根据权利要求1所述的混合动力变速系统，其特征在于，所述第一断开装置(111)为设置在所述输入轴(11)上的第一离合器。

7.根据权利要求1所述的混合动力变速系统，其特征在于，所述第一变速器还包括设置在所述输入轴(11)上的减震装置(112)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的混合动力变速系统，其特征在于，所述第二变速器包括第二电机(31)、设置在第二电机(31)和后车桥之间的传动机构、以及用于控制所述第二电机(31)通断的第二断开装置。

9.根据权利要求8所述的混合动力变速系统，其特征在于，所述第二断开装置为设置在所述第二电机(31)的电机轴上的第二离合器(321)。

10.根据权利要求8所述的混合动力变速系统，其特征在于，所述第二变速器还包括连接所述第二电机(31)和后车桥的主轴(30)，所述传动机构包括抗扭连接在所述第二电机(31)的电机轴上的第三主动齿轮(331)和空套设置在所述主轴(30)上的第二从动齿轮(332)，所述主轴(30)上连接有能够选择性接合所述第二从动齿轮(332)的第四同步器(322)。

11.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的混合动力变速系统，所述车辆的前车桥上设置有差速器(4)，所述输出轴(12)连接到所述差速器(4)上。

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