CN114132167B - 一种混动无级变速器、动力总成及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及变速器，具体涉及一种混动无级变速器，包括与发动机连接的第一输入轴(1)、与电机连接的第二输入轴(2)、驱动桥(3)、与驱动桥(3)连接的输出轴(4)以及设置在第一输入轴(1)与第二输入轴(2)间的中间轴(5)，所述中间轴(5)和所述第一输入轴(1)均与所述输出轴(4)传动连接；所述第一输入轴(1)上设有第一输入轴第一齿轮、行星齿轮机构和离合器，第一输入轴第一齿轮能够通过离合器选择性地与行星齿轮机构相连接，以能够通过传动副间的不同组合方式，实现直驱、混动和无级变速。本发明的混动无级变速器结构紧凑能实现无级变速，且燃油经济性好。此外本发明还涉及包括上述混动无级变速器的动力总成及车辆。

Description

一种混动无级变速器、动力总成及车辆
技术领域
本发明涉及变速器，具体地，涉及一种混动无级变速器，此外还涉及一种动力总成及车辆。
背景技术
随着新能源汽车的高速发展，汽车的节油水平越来越受到人们的重视，并且逐渐成为消费者购买汽车的首选考虑因素之一，同时国家对汽车油耗水平做了更高的技术要求，开发适合的混动变速器迫在眉睫。
而合理地设置挡位数量，以及混动方式，使得汽车在不同的工作状态下工作时，变速器能够提供合适的转速与扭矩，以及合适的驱动模式，从而能够极大地减少油耗，保证燃油经济性。
但现有的混动变速器，混动方式单一且挡位少，所提供的挡位难以良好地适应汽车在不同的工作状态下所需的转速与扭矩，且混动方式单一使得车辆在某些工况时，发动机仍处于低燃油经济性的工作状态，依然难以适应消费者以及国家对于油耗的要求。
有鉴于此，需要提供一种混动无级变速器。
发明内容
本发明第一方面所要解决的技术问题是提供一种混动无级变速器，以能够实现发动机直驱、纯电驱动以及多种模式的混驱，并能够实现多挡位的扭矩输出以及无级变速，以在兼顾动力性的同时还具有良好的燃油经济性，且结构紧凑，集成度高能够实现小型化与轻量化。
本发明第二方面所要解决的技术问题是提供一种动力总成，以能够提升车辆在高速行驶时的动力性，且具有良好的燃油经济性，此外该动力总成体积小质量轻。
本发明第三方面所要解决的技术问题是提供一种车辆，该车辆能够轻量化，且在兼顾动力性的同时还能够具有良好的燃油经济性。
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种混动无级变速器，包括与发动机传动连接的第一输入轴、与电机连接的第二输入轴、驱动桥、与所述驱动桥传动连接的输出轴以及设置在所述第一输入轴与所述第二输入轴之间的中间轴，所述中间轴和所述第一输入轴均与所述输出轴传动连接，以使得扭矩能够经由该输出轴传递至所述驱动桥；所述第一输入轴上设有第一输入轴第一齿轮、行星齿轮机构和离合器，以能够经由该第一输入轴第一齿轮与所述中间轴的配合实现与所述电机的传动连接，所述第一输入轴第一齿轮能够通过所述离合器选择性地与所述行星齿轮机构相连接，以能够通过传动副间的不同组合方式，实现直驱、混动以及无级变速。
具体地，所述输出轴上设有第一同步器、输出轴第一齿轮、输出轴第二齿轮、第二同步器、输出轴第三齿轮、第三同步器、输出轴第四齿轮和输出轴第五齿轮，所述输出轴第一齿轮、所述输出轴第二齿轮、所述输出轴第三齿轮和所述输出轴第四齿轮均空套且能够旋转地支撑于所述输出轴上，所述输出轴第五齿轮花键连接于所述输出轴上，并与所述驱动桥传动连接；该输出轴经由所述输出轴第二齿轮、所述输出轴第三齿轮和所述输出轴第四齿轮与所述第一输入轴传动连接；该输出轴经由所述输出轴第一齿轮与所述中间轴传动连接，并经由该中间轴与所述第二输入轴传动连接；所述第一同步器、所述第二同步器和所述第三同步器均可移动地安装于所述输出轴上，且均能够选择性地与相邻的齿轮啮合，以能够形成齿轮副间的不同组合方式。
进一步具体地，所述第一输入轴上还设有第一输入轴第二齿轮和第一输入轴第三齿轮，所述第一输入轴的所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星轮、行星架和空套轴，所述太阳轮花键连接于所述第一输入轴上，所述空套轴的一端的内壁上设有内齿圈，所述第一输入轴第二齿轮和第一输入轴第三齿轮均花键连接于所述空套轴的另一端上，并能够整体可旋转地支撑于所述输入轴上；所述行星轮通过销轴可旋转地安装于所述行星架上，并啮合于所述太阳轮和所述内齿圈之间，所述第一输入轴的所述离合器包括离合器内毂和离合器外毂，所述离合器内毂与所述第一输入轴第二齿轮相连接，所述离合器外毂与所述第一输入轴第一齿轮相连接；所述第一输入轴经由所述行星架与所述发动机传动连接；所述第一输入轴第一齿轮与所述输出轴第二齿轮相啮合，所述第一输入轴第二齿轮与所述输出轴第三齿轮相啮合，所述第一输入轴第三齿轮与所述输出轴第四齿轮相啮合，以实现所述第一输入轴与所述输出轴的传动连接；所述第一输入轴第一齿轮还与所述中间轴传动连接。
进一步具体地，所述中间轴设置有固连于其上的中间轴第一齿轮和中间轴第二齿轮，所述中间轴经由所述中间轴第一齿轮与所述输出轴的所述输出轴第一齿轮的配合实现与所述输出轴的传动连接；所述中间轴经由所述中间轴第二齿轮与所述第二输入轴传动连接，并经由该中间轴第二齿轮与所述第一输入轴第一齿轮的啮合实现与所述第一输入轴传动连接。
优选地，所述中间轴空间布置于所述输出轴和所述第一输入轴之间，并能够经由所述中间轴第一齿轮与所述输出轴第一齿轮的啮合实现该中间轴与所述输出轴的传动连接。
进一步具体地，所述第二输入轴上设有固连于其上的第二输入轴齿轮，所述第二输入轴齿轮与所述中间轴第二齿轮相啮合，以向所述中间轴传递扭矩。
进一步具体地，所述驱动桥包括差速器、连接于所述差速器一侧的左半轴和连接于所述差速器另一侧的右半轴，所述差速器与所述输出轴第五齿轮相啮合。
更具体地，所述差速器包括差速器齿轮，所述差速器通过所述差速器齿轮与所述输出轴第五齿轮相啮合。
本发明第二方面提供一种动力总成，包括上述技术方案中的混动无级变速器、发动机和电机。
本发明第三方面提供一种车辆，包括上述技术方案中的动力总成。
通过上述技术方案，本发明第一方面所提供的一种混动无级变速器，其采用单个电机、单个行星齿轮机构加中间轴的结构设计，结构紧凑，集成度高，实现了混动无级变速器的小型化与轻量化；具体地，其通过中间轴实现了电机与第一输入轴以及第二输入轴的传动连接，以能够进一步地通过离合器的开合实现发动机直驱模式、纯电直驱模式和倒挡模式这三种直驱的模式，以及无级变速模式和超速模式这两种混动的模式，且在发动机直驱模式、纯电直驱模式、无级变速模式和超速模式中，第一同步器、第二同步器和第三同步器均能够选择性地与相邻的齿轮相啮合，从而改变齿轮副之间的组合方式，形成不同的扭矩输出路径，进而能够提供多挡位的扭矩输出，以适应车辆在不同速度下对于扭矩的需求，能够使得车辆在兼顾动力性的同时还具有良好的燃油经济性。
本发明第二方面所提供的一种动力总成，由于其包括了上述的混动无级变速器，所以也同样具有小型化与轻量化的特点，并且也同样能够在兼顾动力性的同时还具有良好的燃油经济性，此外由于混动无级变速器具有无级变速模式，所以在无级变速模式下动力总成的扭矩输出更为线性，极大减小了换挡的顿挫感，能够提供良好的驾乘体验。
本发明第三方面所提供的一种车辆，由于其包括了上述的动力总成，所以也同样能够在兼顾动力性的同时还具有良好的燃油经济性，且实现了轻量化。
有关本发明的其它优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
图1是本发明一种混动无级变速器的一种实施例的结构示意图；
图2是本发明一种混动无级变速器的另一种实施例的结构示意图。
附图标记说明
1-第一输入轴 11-第一输入轴第一齿轮
12-行星齿轮机构 121-太阳轮
122-行星轮 123-行星架
124-空套轴 1241-内齿圈
13-离合器 131-离合器内毂
132-离合器外毂 14-第一输入轴第二齿轮
15-第一输入轴第三齿轮 2-第二输入轴
21-第二输入轴齿轮 3-驱动桥
31-差速器 311-差速器齿轮
32-左半轴 33-右半轴
4-输出轴 41-第一同步器
42-输出轴第一齿轮 43-输出轴第二齿轮
44-第二同步器 45-输出轴第三齿轮
46-第三同步器 47-输出轴第四齿轮
48-输出轴第五齿轮 5-中间轴
51-中间轴第一齿轮 52-中间轴第二齿轮
具体实施方式
以下结合附图对本发明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发明，并不用于限制本发明。
首先需要说明的是，附图中的G为电机，M为发动机；另外，附图中第一齿轮51与输出轴第一齿轮42之间的点划线框是用于表示第一齿轮51与输出轴第一齿轮42在三维空间中的啮合关系。
如图1所示，作为本发明第一方面所提供的混动无级变速器的第一种实施例，其包括与发动机传动连接的第一输入轴1、与电机连接的第二输入轴2、驱动桥3、与该驱动桥3传动连接的输出轴4以及设置在第一输入轴1与第二输入轴2之间的中间轴5，中间轴5和第一输入轴1均与输出轴4传动连接，以使得扭矩能够经由输出轴4传递至驱动桥3；第一输入轴1上设有第一输入轴第一齿轮11、行星齿轮机构12和离合器13，以能够经由第一输入轴第一齿轮11与中间轴5的配合实现与电机的传动连接，第一输入轴第一齿轮11能够通过离合器选择性地与行星齿轮机构12相连接，以能够通过传动副间的不同组合方式，实现直驱、混动以及无级变速。
本发明的混动无级变速器通过离合器13的开合能够实现第一输入轴第一齿轮11与行星齿轮机构12之间的断开与结合，且第一输入轴第一齿轮11能够经由中间轴5实现与电机的传动连接，从而能够通过离合器13的开合实现发动机直驱模式、纯电直驱模式和倒挡模式这三种直驱的模式，以及无级变速模式和超速模式这两种混动的模式；且当车辆处于发动机直驱模式、纯电直驱模式、无级变速模式和超速模式时，还能够通过
第一输入轴1和第二输入轴2与输出轴4之间传动副间的不同组合方式，形成不同的扭矩输出路径，以提供多挡位的扭矩输出，从而更好地适应车辆在不同速度下对于扭矩的需求，在兼顾动力性的同时还具有良好的燃油经济性；此外，中间轴5的设计能够方便电机调整布置的位置，从而能够使得电机与混动无级变速器之间的布置更为紧凑，达到使混动无级变速器小型化的效果。
具体地，如图1所示，作为本发明混动无级变速器第一种实施例的优选方案，输出轴4上设有第一同步器41、输出轴第一齿轮42、输出轴第二齿轮43、第二同步器44、输出轴第三齿轮45、第三同步器46、输出轴第四齿轮47和输出轴第五齿轮48，输出轴第一齿轮42、输出轴第二齿轮43、输出轴第三齿轮45和输出轴第四齿轮47均空套且能够旋转地支撑于输出轴4上，输出轴第五齿轮48花键连接于输出轴4上，并与驱动桥3传动连接；该输出轴4经由输出轴第二齿轮43、输出轴第三齿轮45和输出轴第四齿轮47与第一输入轴1传动连接；该输出轴4经由输出轴第一齿轮42与中间轴5传动连接，并经由该中间轴5与第二输入轴2传动连接；第一同步器41、第二同步器44和第三同步器46均可移动地安装于输出轴4上，且均能够选择性地与相邻的齿轮啮合，以能够形成齿轮副间的不同组合方式。输出轴第五齿轮48采用花键连接的方式连接于输出轴4上，花键连接的方式能够承载更大的载荷，且能够有效的避免应力集中。
进一步具体地，如图1所示，作为本发明混动无级变速器第一种实施例的优选方案，第一输入轴1上还设有第一输入轴第二齿轮14和第一输入轴第三齿轮15，第一输入轴1的行星齿轮机构12包括太阳轮121、行星轮122、行星架123和空套轴124，太阳轮121花键连接于第一输入轴1上，空套轴124的一端的内壁上设有内齿圈1241，第一输入轴第二齿轮14和第一输入轴第三齿轮15均花键连接于空套轴结构上，并能够整体可旋转地支撑于所述输入轴1上；行星轮122通过销轴可旋转地安装于行星架123上，并啮合于太阳轮121和内齿圈1241之间，第一输入轴1的离合器13包括离合器内毂131和离合器外毂132，离合器内毂131与第一输入轴第二齿轮14相连接，离合器外毂132与第一输入轴第一齿轮11相连接；第一输入轴1经由行星架123与发动机传动连接；第一输入轴第一齿轮11与输出轴第二齿轮43相啮合，第一输入轴第二齿轮14与输出轴第三齿轮45相啮合，第一输入轴第三齿轮15与输出轴第四齿轮47相啮合，以实现第一输入轴1与输出轴4的传动连接；第一输入轴第一齿轮11还与中间轴5传动连接。太阳轮121、第一输入轴第二齿轮14和第一输入轴第三齿轮15均通过花键连接的方式与相对应的部件相连接，键连接的方式能够承载更大的载荷，且能够有效的避免应力集中；将第一输入轴第二齿轮14和第一输入轴第三齿轮15连接于空套轴结构上，一方面，结构紧凑能够实现混动无级变速器的小型化与轻量化；另一方面，该设计能够与输出轴4之间形成至少两种的齿轮副组合，以能够提供至少两个挡位的扭矩输出，使得混动无级变速器输出的扭矩能够更好地适应车辆在不同速度下对于扭矩的需求，提升了动力性能，同时更好地扭矩匹配也能够使得发动机的油耗更小，提升了燃油经济性。
进一步具体地，如图1所示，作为本发明混动无级变速器第一种实施例的优选方案，中间轴5设置有固连于其上的中间轴第一齿轮51和中间轴第二齿轮52，所述中间轴5经由中间轴第一齿轮51与输出轴上的输出轴第一齿轮42的配合实现与输出轴4的传动连接；中间轴5经由中间轴第二齿轮52与第二输入轴2传动连接，并经由该中间轴第二齿轮52与第一输入轴第一齿轮11的啮合实现与第一输入轴1传动连接。中间轴5的设计一方面实现了电机与第一输入轴1以及输出轴4的传动连接，从而能够进一步实现纯电直驱模式、无级变速模式以及超速模式；另一方面，能够方便电机调整布置的位置，从而能够使得电机与混动无级变速器之间的布置更为紧凑，达到使混动无级变速器小型化的效果。
优选地，如图1所示，作为本发明混动无级变速器第一种实施例的优选方案，中间轴5空间布置于输出轴4和第一输入轴1之间，并能够经由中间轴第一齿轮51与输出轴第一齿轮42的啮合实现中间轴5与输出轴4的传动连接。该设计方案使得混动无级变速器结构紧凑，能够实现混动无级变速器的小型化。
进一步具体地，如图1所示，作为本发明的混动无级变速器第一种实施例的优选方案，第二输入轴2上设有固连于其上的第二输入轴齿轮21，第二输入轴齿轮21与中间轴第二齿轮52相啮合，以向中间轴5传递扭矩。
进一步具体地，如图1所示，作为本发明混动无级变速器第一种实施例的优选方案，驱动桥3包括差速器31、连接于差速器31一侧的左半轴32和连接于差速器31另一侧的右半轴33，差速器31与输出轴第五齿轮48相啮合。差速器31的设置能满足车辆转弯时两侧车轮转速不同的要求，提高车辆的行驶性能和操控性能。
更具体地，如图1所示，作为本发明混动无级变速器第一种实施例的优选方案，差速器31包括差速器齿轮311，差速器31通过差速器齿轮311与输出轴第五齿轮48相啮合。
优选地，如图2所示，是本发明的混动无级变速器的第二种实施例，在本发明的混动无级变速器的第一种实施例的基础上优选地，其仅在输出轴4上轴第一齿轮42和输出轴第二齿轮43之间设置第一同步器41；在输出轴第三齿轮45和输出轴第四齿轮47之间设置第二同步器44，以能够用最少的同步器实现传动副之间的不同组合方式。该第二种实施例的优选技术方案结构紧凑，且能够降低制造成本。
进一步地，本发明第二方面所提供的一种动力总成，包括上述任一技术方案中的混动无级变速器、发动机和电机。由于该动力总成包括上述技术方案中的混动无级变速器，因此其具有上述技术方案中混动无级变速器的全部技术效果及优点。同理，本发明第三方面所提供的一种动力总成，包括上述技术方案中的动力总成。由于该车辆包括上述技术方案中的动力总成，所以其具有上述技术方案中动力总成的全部技术效果及优点。
如图1所示，根据上述混动无级变速器的第一种实施例的技术方案，其工作状态及相应的扭矩传递过程如下：
当混动无级变速器处于发动机直驱模式时，仅发动机参与驱动工作，离合器13结合，使第一输入轴第一齿轮11与行星齿轮机构12连成一体，此时发动机带动行星齿轮机构12一体转动，将第三同步器46向右移动与输出轴第四齿轮47相啮合，扭矩从发动机输出，并通过行星齿轮机构12、第一输入轴第三齿轮15、输出轴第四齿轮47、第三同步器46、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为发动机直驱模式一挡；
同理离合器13结合，将第三同步器46向左移动与输出轴第三齿轮45相啮合，扭矩从发动机输出，并通过行星齿轮机构12、第一输入轴第二齿轮14、输出轴第三齿轮45、第三同步器46、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为发动机直驱模式二挡；
同理离合器13结合，将第二同步器44向左移动与输出轴第二齿轮43相啮合，扭矩从发动机输出，并通过行星齿轮机构12、第一输入轴1、第一输入轴第一齿轮11、输出轴第二齿轮43、第二同步器44、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为发动机直驱模式三挡。
在发动机直驱模式下，电机不参与驱动工作，且发动机的部分扭矩可经由行星齿轮机构12、第一输入轴1、第一输入轴第一齿轮11、中间轴第二齿轮52、第二输入轴齿轮21和第二输入轴2传递至电机，以能够带动电机转动发电。
当混动无级变速器处于无级变速模式时，发动机和电机同时参与驱动工作，离合器13断开，电机输出的扭矩依次经过第二输入轴2、第二输入轴齿轮21、中间轴第二齿轮52、第一输入轴第一齿轮11和第一输入轴1传递至太阳轮121，同时发动机输出的扭矩传递至行星架123并与电机传递至太阳轮121的扭矩在行星轮122处复合，复合扭矩经行星轮122、内齿圈1241传递至空套轴124上，使空套轴124上的第一输入轴第二齿轮14和第一输入轴第三齿轮15能够随之转动，并经由第一输入轴第二齿轮14或第一输入轴第三齿轮15向外输出。
若将第三同步器46向右移动与输出轴第四齿轮47相啮合，则复合成的扭矩能够进一步通过第一输入轴第三齿轮15、输出轴第四齿轮47、第三同步器46、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为无级变速模式一挡；
若将第三同步器46向左移动与输出轴第三齿轮45相啮合，则复合成的扭矩能够进一步通过第一输入轴第二齿轮14、输出轴第三齿轮45、第三同步器46、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为无级变速模式二挡。
在无级变速模式下，由于电机的介入在换挡时能够起到助力的作用，以使得换挡的过程更为平顺，提升了驾乘的舒适性，同时也能够降低发动机的油耗，获得更优的燃油经济性。
当混动无级变速器处于纯电直驱模式时，仅电机参与驱动工作，离合器13结合，将第三同步器46右移与输出轴第四齿轮47相啮合，电机输出的扭矩依次经过第二输入轴2、第二输入轴齿轮21、中间轴第二齿轮52、第一输入轴第一齿轮11、离合器13、第一输入轴第二齿轮14、空套轴124、第一输入轴第三齿轮15、输出轴第四齿轮47、第三同步器46、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为纯电直驱模式一挡；
离合器13结合，将第三同步器46左移与输出轴第三齿轮45相啮合，电机输出的扭矩依次经过第二输入轴2、第二输入轴齿轮21、中间轴第二齿轮52、第一输入轴第一齿轮11、离合器13、第一输入轴第二齿轮14、输出轴第三齿轮45、第三同步器46、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为纯电直驱模式二挡；
离合器13断开，将第二同步器44左移与输出轴第二齿轮43相啮合，电机输出的扭矩依次经过第二输入轴2、第二输入轴齿轮21、中间轴第二齿轮52、第一输入轴第一齿轮11、输出轴第二齿轮43、第二同步器44、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为纯电直驱模式模式三挡；
离合器13断开，将第一同步器41右移与输出轴第一齿轮42相啮合，电机输出的扭矩依次经过第二输入轴2、第二输入轴齿轮21、中间轴第二齿轮52、中间轴5、中间轴第一齿轮51、输出轴第一齿轮42、第一同步器41、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为纯电直驱模式四挡。
当混动无级变速器处于超速模式时，发动机和电机同时参与驱动工作，离合器13结合，使得第一输入轴1以及设于其上的所有传动件能够形成一个整体进行转动，电机输出的扭矩依次经过第二输入轴2、第二输入轴齿轮21、中间轴第二齿轮52和第一输入轴第一齿轮11传递至第一输入轴1上，同时发动机输出的扭矩通过行星架123、行星轮122和太阳轮121传递至第一输入轴1上，以与电机输出的扭矩相复合。
若将第三同步器46右移与输出轴第四齿轮47相啮合，则复合扭矩将依次经过太阳轮121、行星轮122、内齿圈1241、空套轴124、第一输入轴第三齿轮15、输出轴第四齿轮47、第三同步器46、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为超速模式一挡；
若将第三同步器46左移与输出轴第三齿轮45相啮合，则复合扭矩将依次经过太阳轮121、行星轮122、内齿圈1241、空套轴124、第一输入轴第二齿轮14、输出轴第三齿轮45、第三同步器46、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为超速模式二挡；
若将第二同步器44左移与输出轴第二齿轮43相啮合，则复合扭矩将依次经过太阳轮121、行星轮122、内齿圈1241、空套轴124、第一输入轴第一齿轮11、输出轴第二齿轮43、第二同步器44、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为超速模式三挡。
在超速模式下，由于电机的助力，使得车辆在超速过程中动力充沛，且发动机的转速会相对较低，能够有效的减少油耗，获得更优的燃油经济性。
当混动无级变速器处于倒挡模式时，仅发动机参与驱动工作，离合器13结合，使得第一输入轴1以及设于其上的所有传动件能够形成一个整体进行转动，将第一同步器41向右移动，发动机输出扭矩通过行星架123、行星轮122、内齿圈1241、空套轴124和离合器13传递至第一输入轴第一齿轮11上，并进一步经由中间轴第二齿轮52、中间轴5、中间轴第一齿轮51、输出轴第一齿轮42、第一同步器41、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，以形成倒档模式。
如图2所示，根据上述混动无级变速器的第二种实施例的技术方案，其工作状态及相应的扭矩传递过程如下：
当混动无级变速器处于发动机直驱模式时，仅发动机参与驱动工作，离合器13结合，使第一输入轴第一齿轮11与行星齿轮机构12连成一体，此时发动机带动行星齿轮机构12一体转动，将第二同步器44向右移动与输出轴第四齿轮47相啮合，扭矩从发动机输出，并通过行星齿轮机构12、第一输入轴第三齿轮15、输出轴第四齿轮47、第二同步器44、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为发动机直驱模式一挡；
同理离合器13结合，将第二同步器44向左移动与输出轴第三齿轮45相啮合，扭矩从发动机输出，并通过行星齿轮机构12、第一输入轴第二齿轮14、输出轴第三齿轮45、第二同步器44、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为发动机直驱模式二挡；
同理离合器13结合，将第一同步器41向右移动与输出轴第二齿轮43相啮合，扭矩从发动机输出，并通过行星齿轮机构12、第一输入轴1、第一输入轴第一齿轮11、输出轴第二齿轮43、第一同步器41、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为发动机直驱模式三挡。
在发动机直驱模式下，电机不参与驱动工作，且发动机的部分扭矩可经由行星齿轮机构12、第一输入轴1、第一输入轴第一齿轮11、中间轴第二齿轮52、第二输入轴齿轮21和第二输入轴2传递至电机，以能够带动电机转动发电。
当混动无级变速器处于无级变速模式时，发动机和电机同时参与驱动工作，离合器13断开，电机输出的扭矩依次经过第二输入轴2、第二输入轴齿轮21、中间轴第二齿轮52、第一输入轴第一齿轮11和第一输入轴1传递至太阳轮121，同时发动机输出的扭矩传递至行星架123并与电机传递至太阳轮121的扭矩在行星轮122处复合，复合扭矩经行星轮122、内齿圈1241传递至空套轴124上，使空套轴124上的第一输入轴第二齿轮14和第一输入轴第三齿轮15能够随之转动，并经由第一输入轴第二齿轮14或第一输入轴第三齿轮15向外输出。
若将第二同步器44向右移动与输出轴第四齿轮47相啮合，则复合成的扭矩能够进一步通过第一输入轴第三齿轮15、输出轴第四齿轮47、第二同步器44、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为无级变速模式一挡；
若将第二同步器44向左移动与输出轴第三齿轮45相啮合，则复合成的扭矩能够进一步通过第一输入轴第二齿轮14、输出轴第三齿轮45、第二同步器44、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为无级变速模式二挡。
在无级变速模式下，由于电机的介入在换挡时能够起到助力的作用，以使得换挡的过程更为平顺，提升了驾乘的舒适性，同时也能够降低发动机的油耗，获得更优的燃油经济性。
当混动无级变速器处于纯电直驱模式时，仅电机参与驱动工作，离合器13结合，将第二同步器44右移与输出轴第四齿轮47相啮合，电机输出的扭矩依次经过第二输入轴2、第二输入轴齿轮21、中间轴第二齿轮52、第一输入轴第一齿轮11、离合器13、第一输入轴第二齿轮14、空套轴124、第一输入轴第三齿轮15、输出轴第四齿轮47、第二同步器44、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为纯电直驱模式一挡；
离合器13结合，将第二同步器44左移与输出轴第三齿轮45相啮合，电机输出的扭矩依次经过第二输入轴2、第二输入轴齿轮21、中间轴第二齿轮52、第一输入轴第一齿轮11、离合器13、第一输入轴第二齿轮14、输出轴第三齿轮45、第二同步器44、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为纯电直驱模式二挡；
离合器13断开，将第一同步器41右移与输出轴第二齿轮43相啮合，电机输出的扭矩依次经过第二输入轴2、第二输入轴齿轮21、中间轴第二齿轮52、第一输入轴第一齿轮11、输出轴第二齿轮43、第一同步器41、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为纯电直驱模式模式三挡；
离合器13断开，将第一同步器41左移与输出轴第一齿轮42相啮合，电机输出的扭矩依次经过第二输入轴2、第二输入轴齿轮21、中间轴第二齿轮52、中间轴5、中间轴第一齿轮51、输出轴第一齿轮42、第一同步器41、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为纯电直驱模式四挡。
当混动无级变速器处于超速模式时，发动机和电机同时参与驱动工作，离合器13结合，使得第一输入轴1以及设于其上的所有传动件能够形成一个整体进行转动，电机输出的扭矩依次经过第二输入轴2、第二输入轴齿轮21、中间轴第二齿轮52和第一输入轴第一齿轮11传递至第一输入轴1上，同时发动机输出的扭矩通过行星架123、行星轮122和太阳轮121传递至第一输入轴1上，以与电机输出的扭矩相复合。
若将第二同步器44右移与输出轴第四齿轮47相啮合，则复合扭矩将依次经过太阳轮121、行星轮122、内齿圈1241、空套轴124、第一输入轴第三齿轮15、输出轴第四齿轮47、第二同步器44、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为超速模式一挡；
若将第二同步器44左移与输出轴第三齿轮45相啮合，则复合扭矩将依次经过太阳轮121、行星轮122、内齿圈1241、空套轴124、第一输入轴第二齿轮14、输出轴第三齿轮45、第二同步器44、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为超速模式二挡；
若将第一同步器41右移与输出轴第二齿轮43相啮合，则复合扭矩将依次经过太阳轮121、行星轮122、内齿圈1241、空套轴124、第一输入轴第一齿轮11、输出轴第二齿轮43、第一同步器41、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，此为超速模式三挡。
在超速模式下，由于电机的助力，使得车辆在超速过程中动力充沛，且发动机的转速会相对较低，能够有效的减少油耗，获得更优的燃油经济性。
当混动无级变速器处于倒挡模式时，仅发动机参与驱动工作，离合器13结合，使得第一输入轴1以及设于其上的所有传动件能够形成一个整体进行转动，将第一同步器41向左移动，发动机输出扭矩通过行星架123、行星轮122、内齿圈1241、空套轴124和离合器13传递至第一输入轴第一齿轮11上，并进一步经由中间轴第二齿轮52、中间轴5、中间轴第一齿轮51、输出轴第一齿轮42、第一同步器41、输出轴4、输出轴第五齿轮48和差速器齿轮311传递至差速器31上，并分别由左半轴32和右半轴33向左右轮输出扭矩，以形成倒档模式。
综合上述两种实施例的技术方案，本发明的混动无级变速器的优点在于：
首先，中间轴5的设置，一方面实现了电机与输出轴4以及第一输入轴的传动连接，从而能够进一步地实现电机直驱或是与发动机一起介入驱动工作的混驱；另一方面，中间轴5的设置能够方便电机与混动无级变速器连接时进行安装位置的调整，从而能够使得电机与混动无级变速器之间的布置更为紧凑，达到使混动无级变速器小型化的效果。
其次，通过离合器的开合以及同步器的左右移动，能够形成多种传动副之间的组合形式，以能够实现发动机直驱模式、纯电直驱模式和倒挡模式这三种直驱的模式，以及无级变速模式和超速模式这两种混动的模式，且除了倒挡模式外，其它各模式均能够实现至少两挡的扭矩输出，以能够更好地适应车辆在不同速度下对于扭矩的需求，从而在兼顾动力性的同时还具有良好的燃油经济性；其中纯电直驱模式适用于车辆起步、城乡之间短距离的行驶以及市区内频繁启停的工作情况，从而能够减少发动机的使用，以节约燃油，提高燃油经济性；无级变速模式一方面能够实现带电启动，使得在车辆起步时，发动机可以维持在较低的转速，从而达到节约燃油，提高燃油经济性的目的，另一方面，该模式下换挡平顺，且扭矩输出更为线性，使得加速过程也更加平顺，提升了驾乘人员的舒适感；超速模式通过电机的助力使得混动无级变速器能够输出更大的扭矩，从而能够使得车辆在高速运行时动力充沛，且由于有电机的助力，能够使得发动机的转速相对较低，从而达到节约燃油，提高燃油经济性的目的；发动机直驱模式适于在平顺以及有长下坡的路面行驶时使用，使得发动机能够维持在较低的转速，并能够实现利用电机发电，以补充电源损耗的电能，从而达到节约燃油，提高燃油经济性的目的。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种混动无级变速器，其特征在于，包括与发动机传动连接的第一输入轴(1)、与电机连接的第二输入轴(2)、驱动桥(3)、与所述驱动桥(3)传动连接的输出轴(4)以及设置在所述第一输入轴(1)与所述第二输入轴(2)之间的中间轴(5)，所述中间轴(5)和所述第一输入轴(1)均与所述输出轴(4)传动连接，以使得扭矩能够经由该输出轴(4)传递至所述驱动桥(3)；所述第一输入轴(1)上设有第一输入轴第一齿轮(11)、行星齿轮机构(12)、离合器(13)、第一输入轴第二齿轮(14)和第一输入轴第三齿轮(15)，所述行星齿轮机构(12)包括太阳轮(121)、行星轮(122)、行星架(123)和空套轴(124)，所述太阳轮(121)花键连接于所述第一输入轴(1)上，所述空套轴(124)的一端的内壁上设有内齿圈(1241)，所述第一输入轴第二齿轮(14)和第一输入轴第三齿轮(15)均花键连接于所述空套轴(124)的另一端上，并能够整体可旋转地支撑于所述输入轴(1)上；所述行星轮(122)通过销轴可旋转地安装于所述行星架(123)上，并啮合于所述太阳轮(121)和所述内齿圈(1241)之间，所述离合器(13)包括离合器内毂(131)和离合器外毂(132)，所述离合器内毂(131)与所述第一输入轴第二齿轮(14)相连接，所述离合器外毂(132)与所述第一输入轴第一齿轮(11)相连接；所述第一输入轴(1)经由所述行星架(123)与所述发动机传动连接；所述第一输入轴第一齿轮(11)与所述中间轴(5)传动连接，以能够实现所述第一输入轴(1)与所述电机的传动连接，所述第一输入轴第一齿轮(11)能够通过所述离合器选择性地与所述行星齿轮机构(12)相连接，以能够通过传动副间的不同组合方式，实现直驱、混动以及无级变速，所述输出轴(4)上设有第一同步器(41)、输出轴第一齿轮(42)、输出轴第二齿轮(43)、第二同步器(44)、输出轴第三齿轮(45)、第三同步器(46)、输出轴第四齿轮(47)和输出轴第五齿轮(48)，所述输出轴第一齿轮(42)、所述输出轴第二齿轮(43)、所述输出轴第三齿轮(45)和所述输出轴第四齿轮(47)均空套且能够旋转地支撑于所述输出轴(4)上，所述输出轴第五齿轮(48)花键连接于所述输出轴(4)上，并与所述驱动桥(3)传动连接；该输出轴(4)经由所述输出轴第二齿轮(43)、所述输出轴第三齿轮(45)和所述输出轴第四齿轮(47)与所述第一输入轴(1)传动连接；该输出轴(4)经由所述输出轴第一齿轮(42)与所述中间轴(5)传动连接，并经由该中间轴(5)与所述第二输入轴(2)传动连接；所述第一同步器(41)、所述第二同步器(44)和所述第三同步器(46)均可移动地安装于所述输出轴(4)上，且均能够选择性地与相邻的齿轮啮合，以能够形成齿轮副间的不同组合方式；所述第一输入轴第一齿轮(11)与所述输出轴第二齿轮(43)相啮合，所述第一输入轴第二齿轮(14)与所述输出轴第三齿轮(45)相啮合，所述第一输入轴第三齿轮(15)与所述输出轴第四齿轮(47)相啮合，以实现所述第一输入轴(1)与所述输出轴(4)的传动连接；所述中间轴(5)设置有固连于其上的中间轴第一齿轮(51)和中间轴第二齿轮(52)，所述中间轴(5)经由所述中间轴第一齿轮(51)与所述输出轴的所述输出轴第一齿轮(42)的配合实现与所述输出轴(4)的传动连接；所述中间轴(5)经由所述中间轴第二齿轮(52)与所述第二输入轴(2)传动连接，并经由该中间轴第二齿轮(52)与所述第一输入轴第一齿轮(11)的啮合实现与所述第一输入轴(1)传动连接。
2.根据权利要求1所述的混动无级变速器，其特征在于，所述中间轴(5)能够经由所述中间轴第一齿轮(51)与所述输出轴第一齿轮(42)的啮合实现该中间轴(5)与所述输出轴(4)的传动连接。
3.根据权利要求1所述的混动无级变速器，其特征在于，所述第二输入轴(2)上设有固连于其上的第二输入轴齿轮(21)，所述第二输入轴齿轮(21)与所述中间轴第二齿轮(52)相啮合，以向所述中间轴(5)传递扭矩。
4.根据权利要求1所述的混动无级变速器，其特征在于，所述驱动桥(3)包括差速器(31)、连接于所述差速器(31)一侧的左半轴(32)和连接于所述差速器(31)另一侧的右半轴(33)，所述差速器(31)与所述输出轴第五齿轮(48)相啮合。
5.根据权利要求4所述的混动无级变速器，其特征在于，所述差速器(31)包括差速器齿轮(311)，所述差速器(31)通过所述差速器齿轮(311)与所述输出轴第五齿轮(48)相啮合。
6.一种动力总成，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的混动无级变速器、发动机和电机。
7.一种车辆，其特征在于，包括权利要求6所述的动力总成。
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