CN105697666A - 一种具有两挡电驱动的混合动力变速器 - Google Patents

一种具有两挡电驱动的混合动力变速器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有两挡电驱动的混合动力变速器，解决传统AMT基础的混合动力变速箱发动机和电机协同性差，影响动力性能的问题。本装置包括用于发动机动力输入的输入轴、用于电机动力输入的中间轴,还包括倒挡轴、输出轴以及用于输出的差速器；电机可正反转输出以及发电；输入轴和输出轴对应设置发动机输出挡位，中间轴和倒挡轴上对应设置两个电机输出挡位；倒挡轴、输出轴上分别通过主减齿轮连接差速器，倒挡轴设有R挡齿轮与输出轴上的1挡从动齿轮啮合。本发明可实现停车充电；可实现驻车功能；可实现电机两挡驱动，提高电机工作效率；电机失效可断开，靠发动机运转，跛行回家。

Description

一种具有两挡电驱动的混合动力变速器
技术领域
本发明涉及一种变速器结构，特别涉及一种具有两挡电驱动的混合动力变速器。
背景技术
雾霾日益严重的情况下，如何能有效减少空气中污染颗粒物的排放，已成为世界各国的当务之急。根据环境保护要求，中国2020年CO2排放限值为117g/km；根据燃油消耗率要求，中国2020年企业平均乘用车综合油耗5L/km。为了满足上述要求，产生各种不同的解决方案，其中将两种或更多能量集合为一体混合动力汽车是一种理想的解决方案，而利用AT、AMT、DCT、CVT、行星齿轮传动实现混合动力汽车的传动方案中，AMT（电控机械变速器）实现混合动力汽车的传动方案，具有成本低、结构简单、工艺性好的特点，符合低成本混合动力汽车的需求。而现有技术存在以下缺点：
1、在传统AMT基础上集成单电机的混合动力变速器，不能实现停车充电；在传统AMT基础上集成双电机的混合动力变速器，可实现停车充电，但结构复杂、成本较高；
2、在传统AMT基础上形成的混合动力变速器，电机始终与输出轴相连，增大了输出轴的转动惯量，在发动机单独驱动情况下加速性差；
3、在传统AMT基础上形成的混合动力变速器，当电机驱动***失效情况下该***不能从传统发动机驱动***中分离出来；
4、在传统AMT基础上形成的混合动力变速器，没有驻车功能。
发明内容
本发明的目的在于解决传统AMT基础的混合动力变速器发动机和电机协同性差，影响动力性能的问题，提供一种具有两挡电驱动的混合动力变速器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有两挡电驱动的混合动力变速器，包括用于发动机动力输入的输入轴、用于电机动力输入的中间轴,还包括倒挡轴、输出轴以及用于输出的差速器；电机可正反向输出以及作为发电机使用；
所述输入轴和输出轴上对应设置发动机输出挡位的主动齿轮和从动齿轮；所述中间轴和倒挡轴上对应设置两个电机输出挡位的主动齿轮和从动齿轮；每个挡位的主动齿轮和从动齿轮之一设置对应的挡位同步器；
所述倒挡轴上设有倒挡轴主减齿轮，所述输出轴上设置有输出轴主减齿轮，所述差速器设有齿圈，齿圈同时与倒挡轴主减齿轮、输出轴主减齿轮啮合；
所述倒挡轴上还设有用于倒车的R挡齿轮,R挡齿轮与输出轴上的1挡从动齿轮啮合，R挡齿轮与倒挡轴之间设有R挡同步器。电机设有两个输出挡位，可以跟发动机挡位形成配合，正常工作时，两者可以同步使用低速挡，或者同步使用高速挡，保证电机和发动机处于较优状态工作；而当一个动力源异常时，可以采用低速挡搭配高速挡，保证动力。
作为优选，所述中间轴上还设有用于停车充电、停车启动发动机的E3齿轮，E3齿轮与R挡齿轮保持啮合，E3齿轮与中间轴之间设有C挡同步器。
作为优选，所述倒挡轴上还设有用于驻车的P挡驻车棘轮，倒挡轴和P挡驻车棘轮为固连结构。
作为优选，所述电机的电机轴上设有E7齿轮，所述中间轴上设有E6齿轮，E6齿轮与E7齿轮啮合。
作为优选，所述发动机输出挡位有6个挡位，对应设置有1/2挡同步器、3/4挡同步器、5/6挡同步器；1/2挡同步器设置在1挡从动齿轮、2挡从动齿轮和输出轴之间；3/4挡同步器设置在3挡主动齿轮、4挡主动齿轮和输入轴之间；5/6挡同步器设置在5挡主动齿轮、6挡主动齿轮之间。
作为优选，所述中间轴上设有E4齿轮、E5齿轮作为两个电机输出挡位的主动齿轮，倒挡轴上设有E1齿轮、E2齿轮作为两个电机输出挡位的从动齿轮，E4齿轮与E1齿轮啮合，E5齿轮与E2齿轮啮合，E4齿轮、E5齿轮与中间轴之间设有C挡同步器。
本发明变速器结构简单结构简单，工艺性好；成本较低，一致性好；可实现停车充电；可实现驻车功能；可实现电机两挡驱动，提高电机工作效率；电机失效可断开，靠发动机运转，跛行回家。
附图说明
图1是本发明一种变速器结构示意图。
图2是本发明发动机驱动4挡传动***示意图。
图3是本发明电机驱动2挡传动***示意图。
图4是本发明混合驱动传动***示意图。
图5是本发明行驶中电机驱动起动发动机示意图。
图6是本发明行驶中行车充电示意图。
图7是本发明倒挡工作示意图。
图8是本发明停车充电、停车起动发动机示意图。
图9是本发明制动能量回收示意图。
图10是本发明驻车示意图。
图中：输入轴总成001、输出轴总成002、倒挡轴总成003、中间轴总成004、差速器总成005；输入轴101、1挡主动齿轮102、2挡主动齿轮103、3挡主动齿轮104、4挡主动齿轮105、5挡主动齿轮106、6挡主动齿轮107、3/4挡同步器108、5/6挡同步器109；输出轴201、输出轴主减齿轮202、1挡从动齿轮203、2挡从动齿轮204、3挡从动齿轮205、4挡从动齿轮206、5挡从动齿轮207、6挡从动齿轮208、1/2挡同步器209；倒挡轴301、倒挡轴主减齿轮302、R挡齿轮303、E1齿轮304、E2齿轮305、P挡驻车棘轮306、R挡同步器307；中间轴401、E3齿轮402、E4齿轮403、E5齿轮404、E6齿轮405、E7齿轮406、C挡同步器407、E挡同步器408、电机409。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。
实施例：一种具有两挡电驱动的混合动力变速器，如图1所示。本装置的变速器主要由输入轴总成001、输出轴总成002、倒挡轴总成003、中间轴总成004、差速器总成005共同构成。
所述输入轴总成001由输入轴101、1挡主动齿轮102、2挡主动齿轮103、3挡主动齿轮104、4挡主动齿轮105、5挡主动齿轮106、6挡主动齿轮107及3/4挡同步器108、5/6挡同步器109共同组成。
所述输入轴101与1挡主动齿轮102、2挡主动齿轮103为一体；所述输入轴101与3挡主动齿轮104、4挡主动齿轮105、5挡主动齿轮106、6挡主动齿轮107通过轴承相连；所述输入轴101与3/4挡同步器108齿毂、5/6挡同步器109齿毂连为一体。
所述3/4挡同步器108可实现输入轴101与3挡主动齿轮104结合或分离或实现与4挡主动齿轮105分离或结合，所述5/6挡同步器109可实现输入轴101与5挡主动齿轮106结合或分离或实现与6挡主动齿轮107分离或结合。
所述输入轴101输入端通过外花键与离合器输出端相连。
所述输出轴总成002由输出轴201、输出轴主减齿轮202、1挡从动齿轮203、2挡从动齿轮204、3挡从动齿轮205、4挡从动齿轮206、5挡从动齿轮207、6挡从动齿轮208及1/2挡同步器209共同组成。
所述输出轴201与输出轴主减齿轮202为一体；所述输出轴201与1挡从动齿轮203、2挡从动齿轮204通过轴承相连；所述输出轴201与3挡从动齿轮205、4挡从动齿轮206、5挡从动齿轮207、6挡从动齿轮208为一体；所述输出轴201与1/2挡同步器209齿毂为一体。
所述输出轴主减齿轮202与差速器总成005齿圈啮合，所述输出轴1挡从动齿轮203与输入轴1挡主动齿轮102啮合，所述输出轴2挡从动齿轮204与输入轴2挡主动齿轮103啮合，所述输出轴3挡从动齿轮205与输入轴3挡主动齿轮104啮合，所述输出轴4挡从动齿轮206与输入轴4挡主动齿轮105啮合，所述输出轴5挡从动齿轮207与输入轴5挡主动齿轮106啮合，所述输出轴6挡从动齿轮208与输入轴6挡主动齿轮107啮合。所述输出轴1/2挡同步器209可实现输出轴201与1挡从动齿轮203结合或分离或实现与2挡从动齿轮204分离或结合。
所述倒挡轴总成003由倒挡轴301、倒挡轴主减齿轮302、R挡齿轮303、E1齿轮304、E2齿轮305及P挡驻车棘轮306、R挡同步器307共同组成。
所述倒挡轴301与倒挡轴主减齿轮302为一体；所述倒挡轴301与R挡从动齿轮303通过轴承相连；所述倒挡轴301与R挡同步器307齿毂为一体；所述倒挡轴301与E1齿轮304、E2齿轮305为一体；所述倒挡轴301与P挡驻车棘轮306为一体。
所述倒挡轴主减齿轮302与差速器总成005齿圈啮合，所述R挡齿轮303与输出轴1挡从动齿轮203啮合。所述R挡同步器307可实现R挡齿轮303与倒挡轴301结合或分离。所述P挡驻车棘轮306可实现驻车棘爪驻入或脱出。
所述中间轴总成004由中间轴401、E3齿轮402、E4齿轮403、E5齿轮404、E6齿轮405、E7齿轮406及C挡同步器407、E挡同步器408、电机409共同组成。
所述中间轴401与E3齿轮402、E4齿轮403、E5齿轮404通过轴承相连。所述中间轴401与E6齿轮404为一体。所述中间轴401与C挡同步器407齿毂为一体，所述中间轴401与E挡同步器408齿毂为一体。所述电机409通过电机轴与E7齿轮406为一体。所述电机可实现正反向输出，并可作为发电机。
所述中间轴E3齿轮402与倒挡轴R挡齿轮303啮合，所述中间轴E4齿轮403与倒挡轴E1齿轮304啮合，所述中间轴E5齿轮404与倒挡轴E2齿轮305啮合，所述中间轴E6齿轮405与E7齿轮406啮合。所述C挡同步器407可实现中间轴401与E3齿轮402结合或分离。所述E挡同步器408可实现中间轴401与E4齿轮403结合或分离或实现与E5齿轮404分离或结合。
所述差速器总成005齿圈与输出轴主减齿轮202、倒挡轴主减齿轮302啮合。
单发动机驱动前进状态如图2所示，所述变速器在4挡工作时，3/4挡同步器108将4挡主动齿轮105与输入轴101连为一体。动力传递路线由输入轴101经4挡主动齿轮105、4挡从动齿轮206、输出轴201、输出轴主减齿轮202、差速器总成005对整车进行动力输出。当其它挡位结合时，产生各自的传动路线，输出动力。
单电机驱动前进状态如图3所示，电机驱动传动路线由两挡传动路线实现。电机驱动1挡经E1齿轮304、E4齿轮403、E挡同步器408实现，电机驱动2挡经E2齿轮305、E5齿轮404、E挡同步器408实现。以电机驱动2挡传动路线为例。所述变速器在电机驱动2挡时，E挡同步器408将E5齿轮404与中间轴401连为一体。电机409产生动力，经E7齿轮409、E6齿轮405、中间轴401、E5齿轮404、E2齿轮305、倒挡轴301、倒挡轴主减齿轮302传递到差速器总成005齿圈对整车进行动力输出。
发动机和电机混合驱动前进状态如图4所示。所述变速器在4挡工作时，3/4挡同步器108将输入轴101与4挡主动齿轮105连为一体，E挡同步器408将E5齿轮404与中间轴401连为一体。动力传递路线通过两种传动路线实现。
传动路线一：发动机动力经离合器、输入轴101、4挡主动齿轮105、4挡从动齿轮206、输出轴201、输出轴主减齿轮202传递到差速器总成005齿圈对整车进行动力输出。
传动路线二：电机409动力经E7齿轮406、E6齿轮405、中间轴401、E5齿轮404、E2齿轮305、倒挡轴301、倒挡轴主减齿轮302传递到差速器总成005齿圈对整车进行动力输出。
两种动力传动路线在差速器总成005处融合对整车进行动力输出。其它挡位结合时，产生各自的混合动力传动路线，输出动力。
行驶过程中电机驱动发动机启动状态如图5所示，电机驱动起动发动机时，电机409动力经E7齿轮406、E6齿轮405、中间轴401、E5齿轮404、E2齿轮305、倒挡轴301、倒挡轴主减齿轮302传递到差速器总成005齿圈对整车进行动力输出；同时由差速器总成005齿圈经输出轴主减齿轮202、输出轴201、4挡从动齿轮206、4挡主动齿轮105、输入轴101传递到离合器对发动机产生驱动力，起动发动机。
行驶过程中发动机给电机充电状态如图6所示，行车充电时，发动机动力经离合器、输入轴101、4挡主动齿轮105、4挡从动齿轮206、输出轴201、输出轴主减齿轮202、差速器总成005齿圈对整车进行动力输出；同时由差速器总成005齿圈经倒挡轴主减齿轮302、倒挡轴301、E2齿轮305、E5齿轮404、中间轴401、E6齿轮405、E7齿轮406对电机409驱动，电机发电储存到电池中。
其它挡位结合时，产生各自的混合动力传动路线，输出动力。
倒挡状态如图7所示，发动机驱动时，R挡同步器307将R挡齿轮303与倒挡轴301连为一体，发动机动力经离合器、输入轴101、1挡主动齿轮102、1挡从动齿轮203、R挡齿轮303、倒挡轴301、倒挡轴主减齿轮302、差速器总成005齿圈对整车进行动力输出。
电机驱动时，E挡同步器408将E5齿轮404与中间轴401连为一体，电机409动力经E7齿轮406、E6齿轮405、中间轴401、E5齿轮404、E2齿轮305、倒挡轴301、倒挡轴主减齿轮302、差速器总成005对整车进行动力输出。
混合驱动时，两种传动路线在倒挡轴301处融合，经由倒挡轴301、倒挡轴主减齿轮302、差速器总成005齿圈对整车进行动力输出。
停车启动发动机、停车充电状态如图8所示，所述变速器在停车时，C挡同步器407将E3齿轮402与中间轴401连为一体。
停车充电时，发动机动力经离合器、输入轴101、1挡主动齿轮102、1挡从动齿轮203、R挡齿轮303、E3齿轮402、中间轴401、E6齿轮405、E7齿轮406对电机409驱动，电机发电储存到电池中。
停车启动发动机时，电机409动力经E7齿轮406、E6齿轮405、中间轴401、E3齿轮402、R挡齿轮303、1挡从动齿轮203、1挡主动齿轮102传递到输入轴101对发动机起动。
制动回收能量充电如图9所示，E挡同步器408将E5齿轮404与中间轴401连为一体。当汽车实施制动时，汽车动能经差速器总成005齿圈、倒挡轴主减齿轮302、倒挡轴301、E2齿轮305、E5齿轮404、中间轴401、E6齿轮405、E7齿轮406对电机409进行驱动，此时电机409处于发电状态，对汽车产生制动阻力，电机409对电池充电。
驻车状态如图10所示，变速器在驻车时，驻车棘爪挂入P挡驻车棘轮306。当汽车实施驻车时，驻车机构经P挡驻车棘轮306、倒挡轴301、倒挡轴主减齿轮302、差速器总成005齿圈对整车施加驻车力，实施驻车。

Claims (6)

1.一种具有两挡电驱动的混合动力变速器，其特征在于：包括用于发动机动力输入的输入轴（101）、用于电机（409）动力输入的中间轴（401）,还包括倒挡轴（301）、输出轴（201）以及用于输出的差速器；电机（409）可正反向输出以及作为发电机使用；
所述输入轴和输出轴上对应设置发动机输出挡位的主动齿轮和从动齿轮；所述中间轴和倒挡轴上对应设置两个电机输出挡位的主动齿轮和从动齿轮；每个挡位的主动齿轮和从动齿轮之一设置对应的挡位同步器；
所述倒挡轴上设有倒挡轴主减齿轮（302），所述输出轴（201）上设置有输出轴主减齿轮（202），所述差速器设有齿圈，齿圈同时与倒挡轴主减齿轮（302）、输出轴主减齿轮（202）啮合；
所述倒挡轴上还设有用于倒车的R挡齿轮（303）,R挡齿轮（303）与输出轴上的1挡从动齿轮（203）啮合，R挡齿轮（303）与倒挡轴（301）之间设有R挡同步器（307）。
2.根据权利要求1所述的一种具有两挡电驱动的混合动力变速器，其特征在于：所述中间轴上还设有用于停车充电、停车启动发动机的E3齿轮（402），E3齿轮（402）与R挡齿轮（303）保持啮合，E3齿轮（402）与中间轴（401）之间设有C挡同步器（407）。
3.根据权利要求1所述的一种具有两挡电驱动的混合动力变速器，其特征在于：所述倒挡轴（301）上还设有用于驻车的P挡驻车棘轮（306），倒挡轴（301）和P挡驻车棘轮（306）为固连结构。
4.根据权利要求1所述的一种具有两挡电驱动的混合动力变速器，其特征在于：所述电机（409）的电机轴上设有E7齿轮（406），所述中间轴上设有E6齿轮（405），E6齿轮（405）与E7齿轮（406）啮合。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有两挡电驱动的混合动力变速器，其特征在于：所述发动机输出挡位有6个挡位，对应设置有1/2挡同步器（209）、3/4挡同步器（108）、5/6挡同步器（109）；1/2挡同步器（209）设置在1挡从动齿轮（203）、2挡从动齿轮（204）和输出轴（201）之间；3/4挡同步器（108）设置在3挡主动齿轮（104）、4挡主动齿轮（105）和输入轴（101）之间；5/6挡同步器（109）设置在5挡主动齿轮（106）、6挡主动齿轮（107）之间。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有两挡电驱动的混合动力变速器，其特征在于：所述中间轴上设有E4齿轮（403）、E5齿轮（404）作为两个电机输出挡位的主动齿轮，倒挡轴上设有E1齿轮（304）、E2齿轮（305）作为两个电机输出挡位的从动齿轮，E4齿轮（403）与E1齿轮（304）啮合，E5齿轮（404）与E2齿轮（305）啮合，E4齿轮（403）、E5齿轮（404）与中间轴之间设有C挡同步器（407）。
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