CN219549501U - 变速器、混合动力系统及混合动力车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种变速器、混合动力系统及混合动力车辆，变速器包括：动力输入轴、行星排、第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器和动力输出轴；动力输入轴与外部的发动机和/或电机连接，动力输入轴还分别与第一离合器、第二离合器连接；第一离合器依次连接行星排的内齿圈、行星轮，第二离合器连接行星排的太阳轮，行星轮与太阳轮啮合且行星轮空套在行星排的行星架上，行星架与动力输出轴连接；第一制动器与内齿圈连接，第二制动器与太阳轮连接。本实用新型能够解决现有的混合动力架构耗电量大、效率低、复杂和安全性差的问题。

Description

变速器、混合动力系统及混合动力车辆

技术领域

本实用新型属于车辆技术领域，更具体地说，是涉及一种变速器、混合动力系统及混合动力车辆。

背景技术

随着国家对汽车的经济性及排放要求越来越高，各大主机厂及零部件厂家对于混合动力变速器架构的研发投入也越来越大。

目前比较流行的混合动力架构为DHT(Dedicated Hybrid Transmission，混合动力专用变速器)。但是，单挡DHT在纯电动高速行驶工况下，只有一套速比，为了维持高车速，电机转速必须提高，耗电量大且系统效率降低，经济性降低；多挡DHT为实现多挡驱动，需匹配多个同步器或离合器，设计冗杂。且平行轴式结构的DHT由于轴数量较多，相应的轴承数量也会多，失效风险增加。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种变速器、混合动力系统及混合动力车辆，以解决现有的混合动力架构耗电量大、效率低、复杂和安全性差的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供一种变速器，包括：动力输入轴、行星排、第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器和动力输出轴；

动力输入轴与外部的发动机和/或电机连接，动力输入轴还分别与第一离合器、第二离合器连接；

第一离合器依次连接行星排的内齿圈、行星轮，第二离合器连接行星排的太阳轮，行星轮与太阳轮啮合且行星轮空套在行星排的行星架上，行星架与动力输出轴连接；第一制动器与内齿圈连接，第二制动器与太阳轮连接。

结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，行星架与动力输出轴连接，包括：

行星架与一输出主动齿轮连接，输出主动齿轮与一输出从动齿轮啮合，输出从动齿轮与动力输出轴连接。

第二方面，本实用新型实施例提供一种混合动力系统，包括如上述第一方面的变速器，还包括：电机和发动机；

电机的输入轴与一发电从动齿轮连接，发电从动齿轮与一发电主动齿轮啮合，发电主动齿轮与变速器的动力输入轴连接；

发动机的输入轴通过第三离合器与变速器的动力输入轴连接。

结合第二方面，在第二方面的一种可能的实现方式中，发动机未启动、第三离合器断开、电机启动时，混合动力系统处于电动驱动模式；

在电动驱动模式下：

若第一制动器连接、第二离合器连接、第一离合器断开、第二制动器断开，则混合动力系统处于电动驱动模式的第一档位；

若第一制动器断开、第二离合器断开、第一离合器连接、第二制动器连接，则混合动力系统处于电动驱动模式的第二档位；

若第一制动器断开、第二离合器连接、第一离合器连接、第二制动器断开，则混合动力系统处于电动驱动模式的第三档位。

结合第二方面，在第二方面的一种可能的实现方式中，发动机启动、第三离合器连接、电机未启动时，混合动力系统处于发动机驱动模式；

在发动机驱动模式下：

若第一制动器连接、第二离合器连接、第一离合器断开、第二制动器断开，则混合动力系统处于发动机驱动模式的第一档位；

若第一制动器断开、第二离合器断开、第一离合器连接、第二制动器连接，则混合动力系统处于发动机驱动模式的第二档位；

若第一制动器断开、第二离合器连接、第一离合器连接、第二制动器断开，则混合动力系统处于发动机驱动模式的第三档位。

结合第二方面，在第二方面的一种可能的实现方式中，发动机启动、第三离合器连接、电机启动时，混合动力系统处于混合驱动模式；

在混合驱动模式下：

若第一制动器连接、第二离合器连接、第一离合器断开、第二制动器断开，则混合动力系统处于混合驱动模式的第一档位；

若第一制动器断开、第二离合器断开、第一离合器连接、第二制动器连接，则混合动力系统处于混合驱动模式的第二档位；

若第一制动器断开、第二离合器连接、第一离合器连接、第二制动器断开，则混合动力系统处于混合驱动模式的第三档位。

结合第二方面，在第二方面的一种可能的实现方式中，发动机未启动、第三离合器连接、电机启动时，混合动力系统处于发动机启动模式，在发动机启动模式下，电机将动力传输给发动机，以启动发动机。

第三方面，本实用新型实施例提供一种混合动力车辆，包括如上述第二方面的混合动力系统。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

本实用新型实施例的变速器，当第一制动器连接、第二离合器连接、第一离合器断开、第二制动器断开时，变速器处于第一档位；当第一制动器断开、第二离合器断开、第一离合器连接、第二制动器连接时，变速器处于第二档位；当第一制动器断开、第二离合器连接、第一离合器连接、第二制动器断开时，变速器处于第三档位。即，变速器可实现三套速比，可满足低速起步动力性和高速巡航经济性要求。同时，较传统平行轴式结构，本实用新型实施例具有空间尺寸小、承载扭矩大的优点，且本结构设计能够实现电机启动发动机、怠速及行车充电、制动能量回收等模式，系统效率高，节油效果明显。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的变速器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的混合动力系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施例提供一种变速器，参见图1所示，包括：动力输入轴1、行星排(虚线部分)、第一离合器2、第二离合器3、第一制动器11、第二制动器12和动力输出轴10。动力输入轴1与外部的发动机和/或电机连接，动力输入轴1还分别与第一离合器2、第二离合器3连接。第一离合器2依次连接行星排的内齿圈4、行星轮5，第二离合器3连接行星排的太阳轮6，行星轮5与太阳轮6啮合且行星轮5空套在行星排的行星架7上，行星架7与动力输出轴10连接。第一制动器11与内齿圈4连接，第二制动器12与太阳轮6连接。进一步的，行星架7与输出主动齿轮8连接，输出主动齿轮8与输出从动齿轮9啮合，输出从动齿轮9与动力输出轴10连接，从而将动机向外部传递。

在本实施例中，变速器的动力输入轴1可以连接发动机，也可以连接电机，或者，同时连接发动机和电机，构成油电混动系统。

其中，

当第一制动器11连接、第二离合器3连接、第一离合器2断开、第二制动器12断开时，变速器处于第一档位，动力传输路线为：

动力输入轴1→第二离合器3→太阳轮6→行星轮5→行星架7→输出主动齿轮8→输出从动齿轮9→动力输出轴10。

当第一制动器11断开、第二离合器3断开、第一离合器2连接、第二制动器12连接时，变速器处于第二档位，动力传输路线为：

动力输入轴1→第一离合器2→内齿圈4→行星轮5→行星架7→输出主动齿轮8→输出从动齿轮9→动力输出轴10。

当第一制动器11断开、第二离合器3连接、第一离合器2连接、第二制动器12断开时，变速器处于第三档位，由于第一离合器和第二离合器均连接，根据连接关系可知，内齿圈4和太阳轮6也连接在一起，根据行星排特点，任意两个元件结合在一起，整个行星排就成为一个整体。动力传输路线为：

动力输入轴1→输出主动齿轮8→输出从动齿轮9→动力输出轴10。

可见，本实施例的变速器可实现三套速比，能够同时满足低速起步动力性和高速巡航经济性要求。同时，较传统平行轴式结构，本实施例结构简单，具有空间尺寸小、承载扭矩大的优点，且本结构设计能够实现电机启动发动机、怠速及行车充电、制动能量回收等模式，系统效率高，节油效果明显。

参见图2所示，本实用新型实施例提供一种混合动力系统，包括上述的变速器，还包括：电机16和发动机13。

电机16的输入轴17与一发电从动齿轮18连接，发电从动齿轮18与一发电主动齿轮19啮合，发电主动齿轮19与变速器的动力输入轴1连接。

发动机13的输入轴14通过第三离合器15与变速器的动力输入轴1连接。

在本实施例中，第三离合器15起到连接和断开发动机的作用。

作为一种可能的实现方式，发动机13未启动、第三离合器15断开、电机16启动时，混合动力系统处于电动驱动模式，电机16作为动力输入源。

在电动驱动模式下：

若第一制动器11连接、第二离合器3连接、第一离合器2断开、第二制动器12断开，则混合动力系统处于电动驱动模式的第一档位。动力路径：电机16传递动力给电机输入轴17，再传递给发电从动齿轮18，再传递给发电主动齿轮19，再传递给动力输入轴1，再传递给第二离合器3，再传递给太阳轮6，再传递给行星轮5，再传递给行星架7，再传递给输出主动齿轮8，再传递给输出从动齿轮9，再传递给动力输出轴10。

若第一制动器11断开、第二离合器3断开、第一离合器2连接、第二制动器12连接，则混合动力系统处于电动驱动模式的第二档位。动力路径：电机16传递动力给电机输入轴17，再传递给发电从动齿轮18，再传递给发电主动齿轮19，再传递给动力输入轴1，再传递给第一离合器2，再传递给内齿圈4，再传递给行星轮5，再传递给行星架7，再传递给输出主动齿轮8，再传递给输出从动齿轮9，再传递给动力输出轴10。

若第一制动器11断开、第二离合器3连接、第一离合器2连接、第二制动器12断开，则混合动力系统处于电动驱动模式的第三档位。动力路径：电机16传递动力给电机输入轴17，再传递给发电从动齿轮18，再传递给发电主动齿轮19，再传递给动力输入轴1，然后不经过行星排动力分流，直接传递给输出主动齿轮8，再传递给输出从动齿轮9，再传递给动力输出轴10。

倒挡时电机16反转，倒挡也具有三个档位，动力路径与上述相同。

作为一种可能的实现方式中，发动机13启动、第三离合器15连接、电机16未启动时，混合动力系统处于发动机驱动模式，发动机13作为动力输入源。

在发动机驱动模式下：

若第一制动器11连接、第二离合器3连接、第一离合器2断开、第二制动器12断开，则混合动力系统处于发动机驱动模式的第一档位。动力路径：发动机13传递动力给输入轴14，再传递给第三离合器15，再传递给动力输入轴1，再传递给第二离合器3，再传递给太阳轮6，再传递给行星轮5，再传递给行星架7，再传递给输出主动齿轮8，再传递给输出从动齿轮9，再传递给动力输出轴10。

若第一制动器11断开、第二离合器3断开、第一离合器2连接、第二制动器12连接，则混合动力系统处于发动机驱动模式的第二档位。动力路径：发动机13传递动力给输入轴14，再传递给第三离合器15，再传递给动力输入轴1，再传递给第一离合器2，再传递给内齿圈4，再传递给行星轮5，再传递给行星架7，再传递给输出主动齿轮8，再传递给输出从动齿轮9，再传递给动力输出轴10。

若第一制动器11断开、第二离合器3连接、第一离合器2连接、第二制动器12断开，则混合动力系统处于发动机驱动模式的第三档位。动力路径：发动机13传递动力给输入轴14，再传递给第三离合器15，再传递给动力输入轴1，然后不经过行星排动力分流，直接传递给输出主动齿轮8，再传递给输出从动齿轮9，再传递给动力输出轴10。

作为一种可能的实现方式，发动机13启动、第三离合器15连接、电机16启动时，混合动力系统处于混合驱动模式，发动机13和电机16共同作为动力输入源，详细动力路径与上述类似，不再进行赘述。

换档逻辑可以参见表1。其中K0表示第三离合器15，C1表示第二离合器3，C2表示第一离合器2，B1表示第二制动器12，B2表示第一制动器11。

表1档位逻辑表

除上述模式外，还可以实现发动机启动、怠速充电、行车充电、制动能量回收等模式。

作为一种可能的实现方式，当发动机13未启动、第三离合器15连接、电机16启动时，混合动力系统处于发动机启动模式，在发动机启动模式下，电机16将动力通过动力输入轴1传输给发动机13，以启动发动机13。

在发动机驱动模式和混合驱动模式下，发动机13还能给电机16充电。根据发动机是否驱动车辆行驶，分为怠速充电、行车充电。

充电动力路径为：发动机13→第三离合器15→动力输入轴1→发电主动齿轮19→发电从动齿轮18→电机输入轴17→电机16。

车辆制动时，制动能量通过电机直驱挡位动力传递路线逆向由动力输出轴10传递给电机16，再传递给车辆动力电池进行能量回收。

本实施例的混合动力系统具有电动驱动、发动机驱动、混合驱动、发动机启动、充电、制动能量回收等多种模式，系统效率高，节油效果明显。电动驱动模式具有3套速比，可满足低速起步动力性和高速巡航经济性要求。

本实施例还提供一种混合动力车辆，包括如上述的混合动力系统。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种变速器，其特征在于，包括：动力输入轴、行星排、第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器和动力输出轴；

所述动力输入轴与外部的发动机和/或电机连接，所述动力输入轴还分别与所述第一离合器、所述第二离合器连接；

所述第一离合器依次连接所述行星排的内齿圈、行星轮，所述第二离合器连接所述行星排的太阳轮，所述行星轮与所述太阳轮啮合且所述行星轮空套在所述行星排的行星架上，所述行星架与所述动力输出轴连接；所述第一制动器与所述内齿圈连接，所述第二制动器与所述太阳轮连接。

2.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述行星架与所述动力输出轴连接，包括：

所述行星架与一输出主动齿轮连接，所述输出主动齿轮与一输出从动齿轮啮合，所述输出从动齿轮与所述动力输出轴连接。

3.一种混合动力系统，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的变速器，还包括：电机和发动机；

所述电机的输入轴与一发电从动齿轮连接，所述发电从动齿轮与一发电主动齿轮啮合，所述发电主动齿轮与所述变速器的动力输入轴连接；

所述发动机的输入轴通过第三离合器与所述变速器的动力输入轴连接。

4.如权利要求3所述的混合动力系统，其特征在于，所述发动机未启动、所述第三离合器断开、所述电机启动时，混合动力系统处于电动驱动模式；

在电动驱动模式下：

若第一制动器连接、所述第二离合器连接、所述第一离合器断开、所述第二制动器断开，则混合动力系统处于电动驱动模式的第一档位；

若第一制动器断开、所述第二离合器断开、所述第一离合器连接、所述第二制动器连接，则混合动力系统处于电动驱动模式的第二档位；

若第一制动器断开、所述第二离合器连接、所述第一离合器连接、所述第二制动器断开，则混合动力系统处于电动驱动模式的第三档位。

5.如权利要求3所述的混合动力系统，其特征在于，所述发动机启动、所述第三离合器连接、所述电机未启动时，混合动力系统处于发动机驱动模式；

在发动机驱动模式下：

若第一制动器连接、所述第二离合器连接、所述第一离合器断开、所述第二制动器断开，则混合动力系统处于发动机驱动模式的第一档位；

若第一制动器断开、所述第二离合器断开、所述第一离合器连接、所述第二制动器连接，则混合动力系统处于发动机驱动模式的第二档位；

若第一制动器断开、所述第二离合器连接、所述第一离合器连接、所述第二制动器断开，则混合动力系统处于发动机驱动模式的第三档位。

6.如权利要求3所述的混合动力系统，其特征在于，所述发动机启动、所述第三离合器连接、所述电机启动时，混合动力系统处于混合驱动模式；

在混合驱动模式下：

若第一制动器连接、所述第二离合器连接、所述第一离合器断开、所述第二制动器断开，则混合动力系统处于混合驱动模式的第一档位；

若第一制动器断开、所述第二离合器断开、所述第一离合器连接、所述第二制动器连接，则混合动力系统处于混合驱动模式的第二档位；

若第一制动器断开、所述第二离合器连接、所述第一离合器连接、所述第二制动器断开，则混合动力系统处于混合驱动模式的第三档位。

7.如权利要求3所述的混合动力系统，其特征在于，所述发动机未启动、所述第三离合器连接、所述电机启动时，混合动力系统处于发动机启动模式，在发动机启动模式下，电机将动力传输给发动机，以启动发动机。

8.一种混合动力车辆，其特征在于，包括如权利要求3-7任一项所述的混合动力系统。