CN108638837A - 混合动力变速器、混合动力驱动***和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混合动力变速器、混合动力驱动***和车辆。混合动力变速器包括第一输入轴，其通过离合器连接到内燃机的输出轴；第二输入轴，其抗扭连接到电机的输出轴；变速器输出轴；第一齿轮和第二齿轮，其可旋转地布置在第一输入轴上，两者沿轴向相邻布置且同步转动；第三齿轮和第四齿轮，其可旋转地布置在第二输入轴上，且分别与第一齿轮和第二齿轮啮合；第五齿轮，其抗扭转地布置在第二输入轴上，且构造成与第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮中的其中一者啮合；第一同步器，其布置在第一输入轴上，位于第二齿轮的轴向一侧且能够与第二齿轮接合或分离；和第二同步器，其布置在变速器输出轴上且能够与第三齿轮或第四齿轮接合。

Description

混合动力变速器、混合动力驱动***和车辆
技术领域
本发明涉及混合动力车辆领域。具体地，本发明涉及混合动力变速器 以及包括该混合动力变速器的混合动力驱动***和混合动力车辆。
背景技术
混合动力车辆使用内燃机和电机的组合来提供动力。混合动力驱动系 统需要分配和耦合内燃机和电机的动力，并且通常包括内燃机、电机、离 合器和变速器等。当前，已知一种基于双离合变速器的混合动力驱动*** (P2.5结构)，其在离合器之后将发动机的动力和电机的动力传递到变速 器的输入轴或输出轴。
但是，现有的这种混合动力驱动***通常结构设计复杂，占用空间 大，制造难度大，成本高，且不利于动力使用效率。
为此，需要一种改进的混合动力变速器和混合动力驱动***。
发明内容
本发明的一个目的是能够缩短动力传输路径并且提高动力使用效率的 混合动力变速器和混合动力驱动***。本发明的另一目的是提供能够使换 挡控制更简单的混合动力变速器和混合动力驱动***。本发明的另一目的 是提供能够减少部件以降低制造难度且压缩尺寸的混合动力变速器和混合 动力驱动***。本发明的另一目的是提供能够在换挡时提供动力补偿的混 合动力变速器和混合动力驱动***。本发明的另一目的是提供能够在电机 驱动车辆行驶的状态下方便地起动内燃机的混合动力变速器和混合动力驱 动***。
根据本发明的一个方面提供了一种用于混合动力驱动***的混合动 力变速器，所述混合动力驱动***包括内燃机、电机和离合器，所述混合 动力变速器包括：第一输入轴，其用于通过所述离合器连接到所述内燃机 的输出轴；第二输入轴，其用于抗扭连接到所述电机的输出轴；变速器输 出轴；第一齿轮和第二齿轮，其可旋转地布置在所述第一输入轴上，其中 所述第一齿轮和所述第二齿轮沿轴向相邻布置且同步转动；第三齿轮和第四齿轮，其可旋转地布置在所述第二输入轴上，其中所述第三齿轮与所述 第一齿轮啮合，并且所述第四齿轮与所述第二齿轮啮合；第五齿轮，其抗 扭转地布置在所述第二输入轴上，并且构造成与所述第一齿轮、所述第二 齿轮、所述第三齿轮和所述第四齿轮中的其中一者啮合；第一同步器，其 布置在所述第一输入轴上，位于所述第二齿轮的轴向一侧并且构造成能够 与所述第二齿轮接合或分离；和第二同步器，其布置在所述变速器输出轴 上，并且构造成能够与所述第三齿轮或所述第四齿轮接合。
根据本发明的实施例，其中，所述第二输入轴与所述第一输入轴平行 布置。
根据本发明的实施例，其中，所述第一齿轮和所述第二齿轮一体地形 成或固定安装在共同的空心轴上，所述空心轴套设在所述第一输入轴的一 部分上。
根据本发明的实施例，其中，所述第一齿轮和所述第二齿轮形成为套 筒齿轮。
根据本发明的实施例，混合动力变速器还包括至少一个其他齿轮对， 其包括布置在所述第一输入轴和所述变速器输出轴之间；以及至少一个其 他同步器，其布置在所述第一输入轴或所述变速器输出轴上，能够与所述 至少一个其他齿轮对中的空套在所述第一输入轴或所述变速器输出轴上的 齿轮相配合，以选择所述至少一个其他齿轮对中的一个在所述第一输入轴 和所述变速器输出轴之间传递扭矩。
根据本发明的实施例，其中，所述至少一个其他齿轮对是第六齿轮和 第七齿轮组成的齿轮对，所述至少一个其他同步器为第三同步器，所述第 六齿轮可旋转地布置在所述第一输入轴上，所述第七齿轮抗扭转地布置在 所述变速器输出轴上，所述第三同步器布置在所述第一输入轴上，位于在 所述第六齿轮的轴向一侧且能够与所述第六齿轮接合。
根据本发明的实施例，其中，所述至少一个其他齿轮对还包括由第八 齿轮和第九齿轮构成的齿轮对，所述第八齿轮可旋转地布置在所述第一输 入轴上并且布置成使得所述第三同步器位于所述第六齿轮和所述第八齿轮 之间且能够与所述第六齿轮或所述第八齿轮接合，并且所述第九齿轮抗扭 转地布置在所述变速器输出轴上。
根据本发明的实施例，其中，所述混合动力变速器与所述电机布置在 共同的壳体中。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种混合动力驱动***，其包括 根据如上任意实施例所述的混合动力变速器；内燃机；电机；和离合器， 其位于所述内燃机和所述混合动力变速器之间，其中所述内燃机的输出轴 通过所述离合器连接到所述混合动力变速器的第一输入轴，所述电机的输 出轴抗扭连接到所述混合动力变速器的第二输入轴。
根据本发明的又一个方面，还提供了一种车辆，其包括根据如上任一 实施例所述的混合动力驱动***。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的混合动力驱动***的示意图。
图2A-2D示意性地示出了根据本发明的实施例的混合动力变速器和混 合动力驱动***在纯电机驱动模式下的动力传输路径。
图3A-3D示意性地示出了根据本发明的实施例的混合动力变速器和混 合动力驱动***在内燃机驱动模式下的动力传输路径。
图4A-4F示意性地示出了根据本发明的实施例的混合动力变速器和混 合动力驱动***在混合驱动模式下的动力传输路径。
图5示意性地示出了根据本发明的实施例的混合动力变速器和混合动 力驱动***在电机驱动车辆行驶状态下启动内燃机的动力传输路径。
具体实施方式
下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于 示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明 的范围由权利要求书限定。现参考示例性的实施方式详细描述本发明，一 些实施例图示在附图中。以下描述参考附图进行，除非另有表示，否则在 不同附图中的相同附图标记代表相同或类似的元件。以下示例性实施方式 中描述的方案不代表本发明的所有方案。相反，这些方案仅是所附权利要求中涉及的本发明的各个方面的***和方法的示例。
图1是根据本发明的实施例的混合动力驱动***的示意图。如图1所 示，用于车辆的混合动力驱动***可以包括内燃机ICE、电机EM、变速 器T和离合器K。内燃机ICE和电机EM作为动力源，两者输出的动力经 由变速器T传递至车辆的车轮。
本发明中的内燃机ICE通常是指传统的柴油内燃机或汽油内燃机，当 然也可以是使用其他替代燃料，例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等的内 燃机。此外，内燃机ICE可以是四缸发动机，也可以是其他缸数的发动机。
电机EM除了作为动力源(以电动机模式工作)以外，还可以作为发 电机将内燃机ICE输出的动力转换为电能存储在与电机电连接的电池中。
变速器T可以包括第一输入轴1、第二输入轴2和变速器输出轴3。
第一输入轴1可以通过离合器K连接到内燃机ICE的输出轴。离合器 K能够选择断开或连通从内燃机ICE到变速器T的动力传输。根据本发明 的某些实施例，内燃机ICE的输出轴与离合器K之间还可以设置旋转振动 阻尼器(例如双质量飞轮，图中未示出)，以隔离内燃机曲轴的扭振等。
第二输入轴2连接到电机EM的输出轴。在示例性实施例中，第二输 入轴2可以与电机EM的输出轴同轴布置且抗扭连接，以使得电机EM的 动力从电机EM的输出轴直接传递到第二输入轴2。
输出轴3用于将动力输出至车辆的车轮。例如，输出轴3可连接到差 速器。
根据本发明的实施例，第一输入轴1和第二输入轴2可以设置成彼此 平行。此外，第一输入轴1和第二输入轴2可以设置成与输出轴3平行。
根据本发明的实施例，变速器T可以包括第一齿轮Z11、第二齿轮 Z12、第三齿轮Z31、第四齿轮Z32、第五齿轮Z21、第一同步器A和第二 同步器B。
第一齿轮Z11和第二齿轮Z12可旋转地设置在第一输入轴1上，从而 能够与第一输入轴1相对转动。特别地，第一齿轮Z11和第二齿轮Z12设 置成沿轴向相邻布置且同步转动，从而，第一齿轮Z11和第二齿轮Z12能 够同时相对于第一输入轴1以相同速度转动。在示例性实施例中，第一齿 轮Z11和第二齿轮Z12可以一体地形成或固定安装在共同的空心轴4上， 该空心轴4可套设在第一输入轴1的一部分上，以使得第一齿轮Z11和第 二齿轮Z12可旋转地设置在第一输入轴1上。根据一个具体的实施例，第 一齿轮Z11和第二齿轮Z12可形成为套筒齿轮。
第三齿轮Z31和第四齿轮Z32可旋转地设置在输出轴3上，以能够与 输出轴3相对转动。第三齿轮Z31布置成与第一齿轮Z11啮合，并且第四 齿轮Z32布置成与第二齿轮Z12啮合。
第五齿轮Z21抗扭转地设置在第二输入轴2上，以能够与第二输入轴 2同步转动。第五齿轮Z21布置成与第三齿轮Z31啮合。
第一同步器A设置在第一输入轴1上，即套设在第一输入轴1上。在 示例性实施例中，第一同步器A位于第二齿轮Z12的远离第一齿轮Z11的 轴向一侧，并且可以与第二齿轮Z12接合或分离。当与第二齿轮Z12接合 时，第一同步器A可以将第一输入轴1的旋转和可旋转地设置在第一输入 轴1上的第二齿轮Z12(以及第一齿轮Z11)的旋转同步。这种情况下，变速器T可以将内燃机ICE的动力和电机EM的动力在变速器T的输入轴 处进行耦合，使得混合动力驱动***处于P2模式。在图1所示的实施例 中，第一同步器A可以具有两个工作状态：与第二齿轮Z12接合(接合状 态)以及与第二齿轮Z12脱离接合(分离状态)。
第二同步器B设置在输出轴3上，即套设在输出轴3上。在示例性实 施例中，第二同步器B位于第三齿轮Z31和第四齿轮Z41之间，并且能够 与第三齿轮Z31或第四齿轮Z41接合或分离。当与第三齿轮Z31或第四齿 轮Z32接合时，第二同步器B可以将输出轴3的旋转和可旋转地设置在输 出轴3上的第三齿轮Z31或第四齿轮Z32的旋转同步。这种情况下，变速 器T可以将内燃机ICE的动力和电机EM的动力在变速器T的输出轴处进 行耦合，即，使得混合动力驱动***进入P3模式。在图1所示的实施例 中，第二同步器B可以具有三个工作状态：与第三齿轮Z31接合(接合状 态)、与第四齿轮Z32接合(接合状态)，以及与第三齿轮Z31和第四齿 轮Z32均脱离接合(分离状态)。
根据本发明的实施例的混合动力变速器和混合动力驱动***中，电机 到变速器输入轴或输出轴的动力传输路径短(仅经由一个齿轮对)，可提 高动力使用效率。此外，第一齿轮Z11和第二齿轮Z12设置成能够在不需 要额外控制的情况下同步旋转，可以使得变速器的换挡控制更加简单。
根据本发明的某些实施例，变速器T还可以包括布置在第一输入轴1 与输出轴3之间的至少一个其他齿轮对，以及至少一个其他同步器。该至 少一个其他同步器用于与至少一个其他齿轮对中的可旋转地布置在第一输 入轴1或输出轴3上的齿轮相配合地设置且能够与这些齿轮接合或分离， 以从至少一个其他齿轮对中选择一个齿轮对在第一输入轴1和输出轴3之 间进行扭矩传递。
根据一些实施例，变速器T还包括由第六齿轮Z13和第七齿轮Z33构 成的一个其他齿轮对和一个其他同步器，即，第三同步器C。
第六齿轮Z13可旋转地设置在第一输入轴1上，从而能够与第一输入 轴1相对转动。在示例性实施例中，第六齿轮Z13可以在第一同步器A的 远离内燃机ICE的一侧布置在第一输入轴1上。第七齿轮Z33抗扭转地布 置在输出轴3上，以能够与输出轴3同步转动。第七齿轮Z33布置在第四 齿轮Z32的远离内燃机ICE的轴向一侧。第三同步器C布置在第一输入轴 1上，可以位于第六齿轮Z13轴向一侧，例如远离内燃机ICE的轴向一 侧，并且能够与第六齿轮Z13接合，以使得第一输入轴1的转动与可旋转 地设置在第一输入轴1上的第六齿轮Z13的转动同步。由此，第三同步器 C具有两个工作状态：与第六齿轮Z13接合(接合状态)；以及与第六齿 轮Z13脱离接合(分离状态)。当第三同步器C与第六齿轮Z13接合时， 可以使齿轮对Z13-Z33能够在第一输入轴1与输出轴3之间传递扭矩。
在以上描述的实施例中，第三同步器C位于第六齿轮Z13的远离内燃 机ICE的轴向一侧。在其他实施例中，第三同步器C也可以位于第六齿轮 Z13的靠近内燃机ICE的轴向一侧。
根据另一些实施例，除了齿轮对Z13-Z23和第三同步器C之外，变速 器T还包括由第八齿轮Z14和第九齿轮Z34构成的另一个其他齿轮对Z14- Z34。
具体地，第八齿轮Z14可旋转设置在第一输入轴1上，从而能够与第 一输入轴1相对转动。在示例性实施例中，第八齿轮Z14可以在第三同步 器C的远离第六齿轮Z13的轴向一侧布置在第一输入轴1上，使得第三同 步器C位于第六齿轮Z13和第八齿轮Z14之间。第九齿轮Z34抗扭转地布 置在输出轴3上，以能够与输出轴3同步转动。第九齿轮Z34布置在第七齿轮Z33的远离内燃机ICE的轴向一侧。第三同步器C布置成能够与第六 齿轮Z13或第八齿轮Z14接合或分离。由此，在该实施例中，第三同步器 C具有三个工作状态：与第六齿轮Z13接合(接合状态)、与第八齿轮 Z14接合(接合状态)以及与第六齿轮Z13和第八齿轮Z14均脱离接合 (分离状态)。当第三同步器C与第六齿轮Z13接合时，可以使齿轮对 Z13-Z33在第一输入轴1与输出轴3之间传递扭矩；当第三同步器C与第 八齿轮Z14接合时，可以使齿轮对Z14-Z34在第一输入轴1与输出轴3之 间传递扭矩。
在以上描述的实施例中，第六齿轮Z13和第八齿轮Z14使用共用同步 器。在其他实施例中，还可以为第六齿轮Z13和第八齿轮Z14分别设置单 独的同步器。
此外，在以上描述的实施例中，其他齿轮对Z13-Z34和Z14-Z34相对 于齿轮对Z11-Z31和Z12-Z32设置在远离内燃机ICE的轴向一侧。在其他 实施例中，其他齿轮对Z13-Z34和Z14-Z34也可以设置在齿轮对Z11-Z31 和Z12-Z32的靠近内燃机ICE的轴向一侧。
根据本发明的某些实施例，变速器T还可以包括壳体(未示出)。电 机EM可以设置在该壳体中。根据本发明的某些实施例，变速器T还可以 与离合器K设置在共同的壳体中。这种情况下，变速器T、电机EM和离 合器K集成在共同的壳体中，从而混合动力驱动***可以具有紧凑的结 构。
通过设置内燃机、电机、离合器和各个同步器的操作状态，根据本发 明的实施例的混合动力驱动***可以提供多种工作模式。下面将描述图1 所示实施例的混合动力驱动系的多个工作模式。根据图1所示的混合动力 驱动系的多个工作模式的描述，本领域技术人员可以根据其工作原理了解 本发明的其他实施例的混合动力变速器和混合动力驱动系的工作模式。
图2A至图2D示出了根据本发明的实施例的混合动力变速器和混合动 力驱动***在纯电机驱动模式下的动力传输路径(如图中虚线所示)。在 纯电机驱动模式下，电机EM作为驱动车辆行驶的唯一动力源，其中，电 机EM在电动机模式下工作，内燃机ICE不工作(即，内燃机ICE未输出 扭矩)，离合器K分离，电机EM的动力经由第二输入轴2传递到变速器 T的第五齿轮Z21。
如图2A所示，在一种纯电机驱动模式(EM1)下，第一同步器A、 第三同步器C均处于分离状态，第二同步器B与第三齿轮Z31接合。由 此，电机EM的动力经由第二输入轴2、齿轮对Z21-Z31和第二同步器B 传递到输出轴3。
如图2B所示，在一种纯电机驱动模式(EM2)下，第一同步器A与 第二齿轮Z12接合，第二同步器B处于分离状态，第三同步器C与第八齿 轮Z14接合。由此，电机EM的动力经由第二输入轴2、齿轮对Z21-Z31- Z11、第二齿轮Z12、第一同步器A、第一输入轴1、第三同步器C和齿轮 对Z14-Z34传递到输出轴3。
如图2C所示，在一种纯电机驱动模式(EM3)下，第一同步器A处 于分离状态，第二同步器B与第四齿轮Z32接合，第三同步器C处于分离 状态。由此，电机EM的动力经由第二输入轴2、齿轮对Z21-Z31-Z11- Z12-Z32和第二同步器B传递到输出轴3。
如图2D所示，在一种纯电机驱动模式(EM4)下，第一同步器A与 第二齿轮Z12接合，第二同步器B处于分离状态，第三同步器C与第六齿 轮Z13接合。由此，电机EM的动力经由第二输入轴2、齿轮对Z21-Z31- Z11、第一同步器A、第一输入轴1、第三同步器C、齿轮对Z13-Z33传递 到输出轴3。
由此，根据本发明的实施例的混合动力变速器和混合动力驱动***可 以在纯电机驱动模式下实现以多个驱动模式，使得车辆在纯电机驱动模式 下可以根据不同的负载选择驱动挡位，从而具有更高的驱动效率。
此外，以上纯电机驱动模式可以在电机正转时实现。在这些纯电机驱 动模式下，当电机反转时，变速器T还可以为车辆提供倒挡。例如，以图 2A所示的纯电机驱动模式(EM1)为车辆提供倒挡。在图2A所示纯电机 驱动模式下的倒挡，动力传输路径简单，可靠性高。当然，根据本发明的 其他实施例，也可以在其他纯电机驱动模式下实现倒挡。
图3A至图3D示意性地示出了根据本发明的实施例的混合动力变速器 和混合动力驱动***在内燃机驱动模式下的动力传输路径(如各图中的虚 点线所示)。在内燃机驱动模式，内燃机ICE是驱动车辆行驶的动力源， 其中电机EM不工作，内燃机ICE工作，离合器K接合，内燃机ICE的动 力经由离合器K传递到变速器T的第一输入轴1。
如图3A所示，在一种内燃机驱动模式(ICE1)下，第一同步器A与 第二齿轮Z12接合，第二同步器B与第三齿轮Z31接合，并且第三同步器 C处于分离状态。由此，内燃机ICE的动力经由第一输入轴1、第一同步 器A、第二齿轮Z12、齿轮对Z11-Z31、第二同步器B传递到输出轴3。
如图3B所示，在一种内燃机驱动模式(ICE2)下，第一同步器A、 第二同步器B处于分离状态，第三同步器C与第八齿轮Z14接合。由此， 内燃机ICE的动力经由第一输入轴1、第三同步器C和齿轮对Z14-Z34传 递到输出轴3。
如图3C所示，在一种内燃机驱动模式(ICE3)下，第一同步器A与 第二齿轮Z12接合，第二同步器B与第四齿轮Z32接合，第三同步器C处 于分离状态。由此，内燃机ICE的动力经由第一输入轴1、第一同步器 A、齿轮对Z12-Z32和第二同步器B传递到输出轴3。
如图3D所示，在一种内燃机驱动模式(ICE4)下，第一同步器A、 第二同步器B处于分离状态，第三同步器C与第六齿轮Z13接合。由此， 内燃机ICE的动力经由第一输入轴1、第三同步器C和齿轮对Z13-Z33传 递到输出轴3。
根据本发明的混合动力变速器和混合动力驱动***，未设置专用于内 燃机驱动模式的倒挡齿轮组及相应的同步器。在内燃机驱动模式下，通过 控制内燃机ICE、电机EM、离合器K和同步器A、B、C的状态，利用纯 电机驱动的倒挡模式来实现车辆的倒车。由此，可以减少变速器的部件数 量，降低制造难度和成本，并且还可以压缩变速器的尺寸。
图4A至图4F示意性地示出了根据本发明的实施例的混合动力变速器 和混合动力驱动***在混合驱动模式下的动力传输路径(如图中的虚线和 虚点线所示)。在混合驱动模式下，内燃机ICE和电机EM共同作为驱动 车辆行驶的动力源。具体地，电机EM在电动机模式下工作，内燃机ICE 工作，离合器K接合，内燃机ICE的动力经由离合器K传递到变速器T的第一输入轴1，并且电机EM的动力经由第二输入轴2传递到变速器T 的第五齿轮Z21。
如图4A所示，在一种混合驱动模式(EM1+ICE1)下，第一同步器A 与第二齿轮Z12接合，第二同步器B与第三齿轮Z31接合，并且第三同步 器C处于分离状态。如图3A中虚线所示，电机EM的动力经由第二输入 轴2、齿轮对Z21-Z31和第二同步器B传递到输出轴3；如图3A中虚点线 所示，内燃机ICE的动力经由第一输入轴1、第一同步器A、第二齿轮 Z12、齿轮对Z11-Z31、第二同步器B传递到输出轴3。其中，内燃机ICE 的动力和电机EM的动力在输出轴3耦合，具体为通过第二同步器B耦 合。
如图4B所示，在一种混合驱动模式(EM1+ICE2)下，第一同步器A 处于分离状态，第二同步器B与第三齿轮Z31接合，并且第三同步器C与 第八齿轮Z14接合。如图4B中虚线所示，电机EM的动力经由第二输入 轴2、齿轮对Z21-Z31和第二同步器B传递到输出轴3；如图4B中虚点线 所示，内燃机ICE的动力经由第一输入轴1、第三同步器C和齿轮对Z14- Z34传递到输出轴3。其中，内燃机ICE的动力和电机EM的动力在输出 轴3耦合，具体为通过第二同步器B耦合。
如图4C所示，在一种混合驱动模式(EM3+ICE2)下，第一同步器A 处于分离状态，第二同步器B与第四齿轮Z32接合，并且第三同步器C与 第八齿轮Z14接合。如图4C中虚线所示，电机EM的动力经由第二输入 轴2、齿轮对Z21-Z31-Z11-Z12-Z32和第二同步器B传递到输出轴3；如 图4C中虚点线所示，内燃机ICE的动力经由第一输入轴1、第三同步器C 和齿轮对Z14-Z34传递到输出轴3。其中，内燃机ICE的动力和电机EM 的动力在输出轴3耦合，具体为通过第二同步器B耦合。
如图4D所示，在一种混合驱动模式(EM3+ICE3)下，第一同步器A 与第二齿轮Z12接合，第二同步器B与第四齿轮Z32接合，并且第三同步 器C处于分离状态。如图4D中虚线所示，电机EM的动力经由第二输入 轴2、齿轮对Z21-Z31-Z11传递到第二齿轮Z12；如图4D中虚点线所示， 内燃机ICE的动力经由第一输入轴1、第一同步器A传递到第二齿轮 Z12；由此，内燃机ICE的动力和电机EM的动力在第一输入轴1处，具 体地通过第二齿轮Z12耦合，并且在耦合后经由齿轮对Z12-Z32和第二同 步器B传递到输出轴3。
如图4E所示，在一种混合驱动模式(EM3+ICE4)下，第一同步器A 处于分离状态，第二同步器B与第四齿轮Z32接合，并且第三同步器C与 第六齿轮Z13接合。如图4E中虚线所示，电机EM的动力经由第二输入 轴2、齿轮对Z21-Z31-Z11-Z12-Z32和第二同步器B递到输出轴3；如图 4E中虚点线所示，内燃机ICE的动力经由第一输入轴1、第三同步器C和 齿轮对Z13-Z33传递到输出轴3。其中，内燃机ICE的动力和电机EM的 动力在输出轴3耦合，具体为通过第二同步器B耦合。
如图4F所示，在一种混合驱动模式(EM4+ICE4)下，第一同步器A 与第二齿轮Z12接合，第二同步器B处于分离状态，并且第三同步器C与 第六齿轮Z13接合。如图4F中虚线所示，电机EM的动力经由第二输入 轴2、齿轮对Z21-Z31-Z11、第二齿轮Z12、第一同步器A传递到第一输 入轴1；电机EM的动力与内燃机ICE的动力在第一输入轴1处，具体地 通过第一同步器A耦合，并且耦合的动力经由第三同步器C和齿轮对 Z13-Z33传递到输出轴3。
在如图4A-4F所示的混合驱动模式下，内燃机ICE和电机EM可以同 时输出扭矩驱动车轮转动。由此，可设置扭矩补偿功能，以在变速器T针 对内燃机ICE和电机EM中的一者进行换挡时，另一者可以提供扭矩补偿， 避免换挡时变速器输出轴上的扭矩中断，使换挡时车辆行驶更加平稳。例 如，当混合动力驱动***从ICE1挡位切换到ICE2挡位时，由于需要切换 第一同步器A和第二同步器B的工作状态，从内燃机ICE传递到变速器输 出轴的扭矩发生中断，导致变速器输出轴上的扭矩发生变化。如果此时电 机EM以EM1挡位驱动车辆行驶，电机EM到变速器输出轴的扭矩输出不 会被中断，可通过增大电机EM的输出扭矩，对变速器输出轴进行扭矩补 偿；如果电机EM处于非工作状态(例如在纯内燃机驱动模式下的换挡)， 也可以启动电机EM对变速器输出轴进行扭矩补偿。反之，当混合动力驱 动***切换电机驱动挡位时，可适当增大内燃机ICE的输出扭矩进行扭矩 补偿。需要注意的是，上述扭矩补偿受到电机和内燃机驱动的挡位限制， 即，扭矩补偿可实现的前提是，在针对电机和内燃机中的一者进行换挡时， 另一者到变速器输出轴的扭矩传输不会受到影响。
图5示意性地示出了根据本发明的实施例的混合动力变速器和混合动 力驱动***在电机驱动行驶状态的内燃机启动模式下的动力传输路径(如 图中虚线所示)。
在电机驱动行驶状态下的内燃机启动模式下，电机EM在电动机模式 下工作，电机EM输出的一部分动力用来驱动车辆行驶，另一部分动力用 来启动内燃机ICE，以使内燃机ICE介入提供车辆行驶所需动力。
在示例性实施例中，当电机EM以EM1挡位驱动车辆行驶时，使离 合器K接合，第一同步器A处于分离状态，第二同步器B与第三齿轮Z31 接合，第三同步器C处于分离状态。由此，电机EM的输出扭矩一部分经 由齿轮对Z21-Z31、第二同步器B传递到输出轴3以驱动车轮转动，另一 部分则经由齿轮对Z21-Z31-Z11、第二齿轮Z12、第一同步器A、第一输 入轴1、离合器K传递到内燃机ICE的输出轴，由此启动内燃机ICE。
由此，根据本发明的混合动力变速器和混合动力驱动***可以不需要 单独设置启动电机来启动内燃机，使***更加简单。此外，在纯内燃机驱 动的EM1模式下启动内燃机，电机能够以较大的齿轮比来启动内燃机， 启动效率高。
根据本发明的其他实施例，还能够在电机EM以EM3和EM4挡位驱 动车辆行驶时启动内燃机ICE。本领域技术人员可依据在EM1挡位下启动 内燃机ICE的模式，了解在EM3和EM4挡位的启动内燃机ICE模式下电 机EM、离合器K、同步器A、B、C的工作状态以及动力传输路径。
此外，电机EM可以在变速器T的针对内燃机ICE的任何挡位上启动 内燃机ICE。例如，可以在电机EM以EM1挡位驱动车辆时，以ICE1- ICE2挡位启动内燃机ICE，在电机EM以EM3挡位驱动车辆时，以ICE2- ICE4挡位启动内燃机ICE等，只要内燃机ICE的启动挡位不会中断电机 EM所在挡位的正常扭矩传递即可。
应当理解图2A至图5仅示例性示出根据本发明的混合动力变速器和 混合动力驱动***的一些工作模式。通过设定内燃机、电机、离合器和变 速器中的同步器的不同状态，混合动力驱动***还可以提供例如停车充电 模式、回收充电等其他工作模式。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不 限于上述实施例的构造和方法。相反，本发明意在覆盖各种修改例和等同 配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开发明的各种 元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本 发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于混合动力驱动***的混合动力变速器(T)，所述混合动力驱动***包括内燃机(ICE)、电机(EM)和离合器(K)，所述混合动力变速器(T)包括：
第一输入轴(1)，其用于通过所述离合器(K)连接到所述内燃机(ICE)的输出轴；
第二输入轴(2)，其用于抗扭连接到所述电机(EM)的输出轴；
变速器输出轴(3)；
第一齿轮(Z11)和第二齿轮(Z12)，其可旋转地布置在所述第一输入轴(1)上，其中所述第一齿轮(Z11)和所述第二齿轮(Z12)沿轴向相邻布置且同步转动；
第三齿轮(Z31)和第四齿轮(Z32)，其可旋转地布置在所述第二输入轴(2)上，其中所述第三齿轮(Z31)与所述第一齿轮(Z11)啮合，并且所述第四齿轮(Z32)与所述第二齿轮(Z12)啮合；
第五齿轮(Z21)，其抗扭转地布置在所述第二输入轴(2)上，并且构造成与所述第一齿轮(Z11)、所述第二齿轮(Z12)、所述第三齿轮(Z31)和所述第四齿轮(Z32)中的其中一者啮合；
第一同步器(A)，其布置在所述第一输入轴(1)上，位于所述第二齿轮(Z12)的轴向一侧并且构造成能够与所述第二齿轮(Z12)接合或分离；和
第二同步器(B)，其布置在所述变速器输出轴(3)上，并且构造成能够与所述第三齿轮(Z31)或所述第四齿轮(Z32)接合。
2.根据权利要求1所述的混合动力变速器(T)，其中，所述第二输入轴(2)与所述第一输入轴(1)平行布置。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力变速器(T)，其中，
所述第一齿轮(Z11)和所述第二齿轮(Z12)一体地形成或固定安装在共同的空心轴(4)上，所述空心轴(4)套设在所述第一输入轴(1)的一部分上。
4.根据权利要求3所述的混合动力变速器(T)，其中，
所述第一齿轮(Z11)和所述第二齿轮(Z12)形成为套筒齿轮。
5.根据权利要求1或2所述的混合动力变速器(T)，还包括：
至少一个其他齿轮对，其包括布置在所述第一输入轴(1)和所述变速器输出轴(3)之间；以及
至少一个其他同步器，其布置在所述第一输入轴(1)或所述变速器输出轴(3)上，能够与所述至少一个其他齿轮对中的空套在所述第一输入轴(1)或所述变速器输出轴(3)上的齿轮相配合，以选择所述至少一个其他齿轮对中的一个在所述第一输入轴(1)和所述变速器输出轴(3)之间传递扭矩。
6.根据权利要求5所述的混合动力变速器(T)，其中，
所述至少一个其他齿轮对是第六齿轮(Z13)和第七齿轮(Z33)组成的齿轮对(Z13-Z33)，所述至少一个其他同步器为第三同步器(C)，所述第六齿轮(Z13)可旋转地布置在所述第一输入轴(1)上，所述第七齿轮(Z33)抗扭转地布置在所述变速器输出轴(3)上，所述第三同步器(C)布置在所述第一输入轴(1)上，位于在所述第六齿轮(Z13)的轴向一侧且能够与所述第六齿轮(Z13)接合。
7.根据权利要求6所述的混合动力变速器(T)，其中，
所述至少一个其他齿轮对还包括由第八齿轮(Z14)和第九齿轮(Z34)构成的齿轮对(Z14-Z34)，所述第八齿轮(Z14)可旋转地布置在所述第一输入轴(1)上并且布置成使得所述第三同步器(C)位于所述第六齿轮(Z13)和所述第八齿轮(Z14)之间且能够与所述第六齿轮(Z13)或所述第八齿轮(Z14)接合，并且所述第九齿轮(Z14)抗扭转地布置在所述变速器输出轴(3)上。
8.根据权利要求1或2所述的混合动力变速器(T)，其中，所述混合动力变速器(T)与所述电机(EM)布置在共同的壳体中。
9.一种混合动力驱动***，包括：
根据权利要求1至8中任一项所述的混合动力变速器(T)；
内燃机(ICE)；
电机(EM)；和
离合器(K)，其位于所述内燃机(ICE)和所述混合动力变速器(T)之间，
其中所述内燃机(ICE)的输出轴通过所述离合器(K)连接到所述混合动力变速器(T)的第一输入轴(1)，所述电机(2)的输出轴抗扭连接到所述混合动力变速器(T)的第二输入轴(2)。
10.一种车辆，其包括根据权利要求9所述的混合动力驱动***。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111976460A (zh) * 2019-05-22 2020-11-24 上海汽车集团股份有限公司 一种汽车及其混合动力传动机构
CN112193050A (zh) * 2020-10-23 2021-01-08 东风汽车集团有限公司 一种单电机传动***
CN114450182A (zh) * 2019-10-29 2022-05-06 舍弗勒技术股份两合公司 用于机动车的混动驱动***的换挡装置；驱动***以及机动车

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