CN117145938B - 一种混合动力变速箱及单电机混合动力*** - Google Patents

一种混合动力变速箱及单电机混合动力*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力变速箱及单电机混合动力***，该混合动力变速箱包括输入轴、输出轴、中间轴、第一结合套和第二结合套；输入轴用于与发动机传动连接；输入轴与输出轴同轴布置；第一结合套安装在输入轴靠近输出轴的一端；输入轴与中间轴之间设有第一齿轮副；输出轴与中间轴之间设有第二齿轮副和第三齿轮副；第二结合套安装在输出轴上；中间轴上设有用于连接电机的第四齿轮副；在第二结合套与第二齿轮副结合，且第一结合套滑动时，或在第二结合套与第三齿轮副结合，且第一结合套滑动时，中间轴经由第四齿轮副获取驱动力。本发明能够解决单电机混动变速器构型大部分挡位的换挡动力中断的问题，同时降低电机成本。

Description

一种混合动力变速箱及单电机混合动力***
技术领域
本发明涉及变速器技术领域，具体涉及一种混合动力变速箱及单电机混合动力***。
背景技术
前置后驱混合动力商用车传动***主要应用技术路线有行星齿轮传动构型ECVT（电控无极变速器），双电机平行轴传动构型DHT（混合动力专用变速器），串联式混动（增程式混动），并联式混动P2构型。
商用车P2构型是基于传统AMT自动变速器开发，将电机布置在离合器与变速器之间相对于其他商用车混动构型具有产品继承好、机械传动效率高、开发难度低等优势。
ECVT构型虽能够实现电动无极传动，性能占优势，但是行星齿轮加工制造困难，成本高，且控制困难，研发难度大；双电机平行轴传动DHT构型采用双电机结构成本高，专用变速器结构复杂开发周期长；串联式混动，发动机与车辆无机械连接，高速工况节油效果差；P2构型，在商用车上一般基于AMT变速器平台开发。AMT所固有的换挡动力中断、驾乘体验差的问题仍然存在。同时又由于电机与发动机直接连接，只能使用低速大扭矩电机导致电机成本偏高。
综上所述，如何解决单电机混动变速器构型换挡动力中断的问题，以及降低成本问题是本领域亟待解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力变速箱及单电机混合动力***，以解决现有技术中的不足，它能够解决单电机混动变速器构型大部分挡位的换挡动力中断的问题，同时降低电机成本。
本发明提供了一种混合动力变速箱，其中，包括输入轴、输出轴、中间轴、第一结合套和第二结合套；
所述输入轴用于与发动机传动连接；所述输入轴与所述输出轴同轴布置；所述第一结合套安装在所述输入轴靠近所述输出轴的一端；
所述输入轴与所述中间轴之间设有第一齿轮副；所述输出轴与所述中间轴之间设有第二齿轮副和第三齿轮副；所述第二结合套安装在所述输出轴上，且位于所述第二齿轮副与所述第三齿轮副之间；所述第二结合套用于切换其与所述第二齿轮副与所述第三齿轮副的结合状态；所述第一结合套用于切换其与所述第一齿轮副与所述第二齿轮副的结合状态；
所述中间轴上设有用于连接电机的第四齿轮副；
在所述第二结合套与所述第二齿轮副结合，且所述第一结合套滑动时，或在所述第二结合套与所述第三齿轮副结合，且所述第一结合套滑动时，所述中间轴经由所述第四齿轮副获取驱动力。
如上所述的混合动力变速箱，其中，可选的是，所述第四齿轮副包括主动齿轮和从动齿轮；
所述主动齿轮用于与所述电机的转轴连接；所述从动齿轮安装在所述中间轴上；
所述主动齿轮的节度圆半径小于所述从动齿轮的节度圆半径。
如上所述的混合动力变速箱，其中，可选的是，所述中间轴与所述输出轴平行设置。
本发明还提出了一种单电机混合动力***，其中，包括上述任一项所述的混合动力变速箱；
还包括离合器、发动机和电机；
所述发动机通过所述离合器与所述输入轴连接，所述电机通过所述第四齿轮副与所述中间轴连接。
如上所述的单电机混合动力***，其中，可选的是，所述电机的转轴为空心轴；
所述空心轴套设于所述输入轴上，且与所述输入轴之间转动连接。
如上所述的单电机混合动力***，其中，可选的是，所述电机的转轴与所述中间轴平行。
如上所述的单电机混合动力***，其中，可选的是，所述混合动力***的动力传递状态包括发动机驱动状态和纯电驱动状态。
如上所述的单电机混合动力***，其中，可选的是，在发动机驱动状态下，动力传递路径为四条。
如上所述的单电机混合动力***，其中，可选的是，所述电机为高速小扭矩电机。
与现有技术相比，本发明基于P2构型，组合档位布置，零部件数量少，结构紧凑、结构简单，开发难度低，开发周期短；发动机不与电机直接连接，分别通过不同的路径输入变速器，在大部分发动机驱动的换挡工况下，电机可以作为辅助动力介入进行动力衔接，实现无动力中断换档；第二齿轮副既可以作为电机动力输出使用，又可以作为发动机动力的输出使用。同时还可以实现发动机与输出轴的直接连接，结构更加简单，动力传递效率更高。此外，高速小扭矩单电机的结构，降低了混动电机成本。
附图说明
图1是本发明实施例2提出的单电机混合动力***的结构示意图；
图2是本发明实施例3提出的单电机混合动力***的结构示意图；
图3是本发明实施例3提出的单电机混合动力***的又一结构示意图；
附图标记说明：
1-输入轴，2-输出轴，3-中间轴，4-第一结合套，5-第二结合套，6-发动机，7-第一齿轮副，8-第二齿轮副，9-第三齿轮副，10-电机，11-第四齿轮副，12-主动齿轮，13-从动齿轮，14-离合器，15-空心轴。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
为了解决背景技术中提出的问题，本发明提出了以下实施例予以解决。
实施例1
请参照图1到图3，本实施例提出了一种混合动力变速箱，其中，包括输入轴1、输出轴2、中间轴3、第一结合套4和第二结合套5。在具体实施时，所述输入轴1与所述输出轴2的中心线位于同一直线上，中间轴3与所述输出轴2平行设置。
在具体实施时，所述输入轴1用于与发动机6传动连接；具体地，所述输入轴1通过离合器与所述发动机6连接。所述输入轴1与所述输出轴2同轴布置；所述第一结合套4安装在所述输入轴1靠近所述输出轴2的一端。
所述输入轴1与所述中间轴3之间设有第一齿轮副7；所述输出轴2与所述中间轴3之间设有第二齿轮副8和第三齿轮副9；所述第二结合套5安装在所述输出轴2上，且位于所述第二齿轮副8与所述第三齿轮副9之间；所述第二结合套5用于切换其与所述第二齿轮副8与所述第三齿轮副9的结合状态。所述第一结合套4用于切换其与所述第一齿轮副7与所述第二齿轮副8的结合状态；具体地，所述第一齿轮副7、所述第二齿轮副8和第三齿轮副9的传动比各不相同。
所述中间轴3上设有用于连接电机10的第四齿轮副11；在所述第二结合套5与所述第二齿轮副8结合，且所述第一结合套4滑动时，或在所述第二结合套5与所述第三齿轮副9结合，且所述第一结合套4滑动时，所述中间轴3经由所述第四齿轮副11获取驱动力。即，电机10通过第四齿轮副11将动力输入，发动机不与电机直接连接，分别通过不同的路径输入变速器，在大部分发动机驱动的换挡工况下，电机可以作为辅助动力介入进行动力衔接，避免动力中断换档。
在具体实施时，所述第四齿轮副11包括主动齿轮12和从动齿轮13；所述主动齿轮12与所述从动齿轮13啮合。
所述主动齿轮12用于与所述电机10的转轴连接；所述从动齿轮13安装在所述中间轴3上；所述主动齿轮12的节度圆半径小于所述从动齿轮13的节度圆半径。即，当电机10提供驱动力时，所述第四齿轮副11能够起到降速增扭的作用。当电机10在发电时，通过第四齿轮副11起到增速降扭的作用。通过设置第四齿轮副11，能够降低对于电机性能的需求，使得高速小扭矩单电机即可满足要求，能够降低混动电机的成本。
在具体实施时，所述中间轴3与所述输出轴2平行设置。所述第二齿轮副和所述第三齿轮副均可在中间轴与输出轴之间单独传递动力。
在具体实施时，在所述第二结合套5与所述第二齿轮副8结合，且所述第一结合套4滑动时，由电机10进行驱动。此时，动力依次经过电机10、第四齿轮副11、中间轴3、第二齿轮副8、第二结合套5、输出轴2。即，在第二结合套5与第二齿轮副8结合，通过第一结合套4滑动来实现挡位切换时，可通过电机10提供动力，使得此过程中不会出现动力中断的情况。
在所述第二结合套5与所述第三齿轮副9结合，且所述第一结合套4滑动时，由电机10进行驱动。此时，动力依次经过电机10、第四齿轮副11、中间轴3、第三齿轮副9、输出轴2。即，在第二结合套5与第三齿轮副9结合，通过第一结合套4滑动来实现挡位切换时，可通过电机10提供动力，使得此过程中不会出现动力中断的情况。
实施例2
本实施例是实施例1的一种具体应用，相同之处不再赘述，以下仅对不同之处予以说明。
请参照图1，本实施例提出了一种单电机混合动力***，其中，包括实施例1所述的混合动力变速箱；其中，还包括离合器14、发动机6和电机10；发动机6和电机10用于为整个***提供动力，电机10还用于在被驱动时作为发电机使用。所述发动机6通过所述离合器14与所述输入轴1连接，所述电机10通过所述第四齿轮副11与所述中间轴3连接。
通过这种结构，基于P2构型，组合档位布置，零部件数量少，结构紧凑、结构简单，开发难度低，开发周期短。发动机不与电机直接连接，分别通过不同的路径输入变速器，在大部分发动机驱动的换挡工况下，电机可以作为辅助动力介入进行动力衔接，实现无动力中断换档。第二齿轮副既可以作为电机动力输出使用，也可以作为发动机动力的输入使用。同时还可以通过第二齿轮副的齿轮实现发动机与输出轴的直接连接，结构更加简单，动力传递效率更高。
在一些布置结构中，为了适应车辆上的空间位置，所述电机10的转轴为空心轴15；所述空心轴15套设于所述输入轴1上，且与所述输入轴1之间转动连接。这种布置方式适用于狭长的布置空间内。
所述混合动力***的动力传递状态包括发动机驱动状态和纯电驱动状态。
在本实施例中，发动机驱动状态下，具有四个档位，即，在发动机驱动状态下，动力传递路径为四条。具体如下：
发动机驱动挡位一，第一结合套向左滑动与第一齿轮副连接，第二结合套向右滑动与第三齿轮副连接。
动力经过发动机、离合器、输入轴、第一结合套、第一齿轮副、中间轴、第三齿轮副、第二结合套、输出轴输出。
发动机驱动挡位二，第一结合套向右滑动与第二齿轮副连接，第二结合套向右滑动与第三齿轮副连接。
动力经过发动机、离合器、输入轴、第一结合套、第二齿轮副、中间轴、第三齿轮副、第二结合套经输出轴输出。
发动机驱动挡位三，第一结合套向左滑动与第一齿轮副连接，第二结合套向左滑动与第二齿轮副连接，动力经过发动机、离合器、输入轴、第一结合套、第一齿轮副、中间轴、第二齿轮副、第二结合套、输出轴输出。
发动机驱动挡位四，第一结合套向右滑动与第二齿轮副连接，第二结合套向左滑动与第二齿轮副连接；动力经过发动机、离合器、输入轴、第一结合套、第二结合套、输出轴输出。
在纯电驱动状态下，具有两个挡位：
纯电驱动挡位一，第二结合套向右滑动与第三齿轮副连接。
动力经电机、第四齿轮副、中间轴、第三齿轮副、第二结合套、输出轴输出。能量回收发电与驱动路径相反。
纯电驱动挡位二，第二结合套向左滑动与第二齿轮副连接；动力经电机、第四齿轮副、中间轴、第二齿轮副、第二结合套、输出轴输出。能量回收发电与驱动路径相反。
在具体实施时，电机和发动机不直接连接，在所述发动机驱动状态下，当所述离合器14断开，部分发动机驱动的换挡切换时，由所述电机10提供驱动力。即，在大部分发动机驱动的换挡工况下，电机可以作为辅助动力介入进行动力衔接，实现无动力中断换档。具体地，当发动机驱动挡位一与发动机驱动挡位二之间切换，或发动机驱动挡位三与发动机驱动挡位四之间切换时，通过电机10提供驱动力。
更具体地，当发动机驱动挡位一与发动机驱动挡位二之间切换时，离合器14处于断开状态，第二结合套5与第三齿轮副9结合，第一结合套4向左或向右滑动。此时，对应纯电驱动状态下的纯电驱动挡位一，动力经电机、第四齿轮副、中间轴、第三齿轮副、第二结合套、输出轴输出。
当发动机驱动挡位三与发动机驱动挡位四之间切换时，离合器14处于断开状态，第二结合套5与第二齿轮副8结合，第一结合套4向左或向右滑动。此时，对应纯电驱动状态下的纯电驱动挡位二；动力经电机、第四齿轮副、中间轴、第二齿轮副、第二结合套、输出轴输出。
所述电机10为高速小扭矩电机。配合第四齿轮副，能够达到减速的效果，即，以高速小扭矩电机满足动力***的需求，使用高速小扭矩电机替代低速大扭矩电机，能够降低混动电机成本。
实施例3
本实施例是对实施例2的一种改进实施方式。相同之处不再赘述，以下仅对不同之处予以说明。
请参照图2和图3，所述电机10的转轴与所述中间轴3平行。即，与实施例2相比，二者的区别仅在于电机10的布置位置不同。
在具体实施时，电机10可以是布置于中间轴的第一端，也可以是布置于中间轴的第二端，当然，根据实际的空间需要，也可以将电机10布置于中间轴的中部。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种混合动力变速箱，其特征在于，包括输入轴（1）、输出轴（2）、中间轴（3）、第一结合套（4）和第二结合套（5）；
所述输入轴（1）用于与发动机（6）传动连接；所述输入轴（1）与所述输出轴（2）同轴布置；所述第一结合套（4）安装在所述输入轴（1）靠近所述输出轴（2）的一端；
所述输入轴（1）与所述中间轴（3）之间设有第一齿轮副（7）；所述输出轴（2）与所述中间轴（3）之间设有第二齿轮副（8）和第三齿轮副（9）；所述第二结合套（5）安装在所述输出轴（2）上，且位于所述第二齿轮副（8）与所述第三齿轮副（9）之间；所述第二结合套（5）用于切换其与所述第二齿轮副（8）与所述第三齿轮副（9）的结合状态；所述第一结合套（4）用于切换其与所述第一齿轮副（7）与所述第二齿轮副（8）的结合状态；
所述中间轴（3）上设有用于连接电机（10）的第四齿轮副（11）；
在所述第二结合套（5）与所述第二齿轮副（8）结合，且所述第一结合套（4）滑动时，或在所述第二结合套（5）与所述第三齿轮副（9）结合，且所述第一结合套（4）滑动时，所述中间轴（3）经由所述第四齿轮副（11）获取驱动力；
发动机驱动状态下，具有四个档位：
发动机驱动挡位一，第一结合套向左滑动与第一齿轮副连接，第二结合套向右滑动与第三齿轮副连接；
动力经过发动机、离合器、输入轴、第一结合套、第一齿轮副、中间轴、第三齿轮副、第二结合套、输出轴输出；
发动机驱动挡位二，第一结合套向右滑动与第二齿轮副连接，第二结合套向右滑动与第三齿轮副连接；
动力经过发动机、离合器、输入轴、第一结合套、第二齿轮副、中间轴、第三齿轮副、第二结合套经输出轴输出；
发动机驱动挡位三，第一结合套向左滑动与第一齿轮副连接，第二结合套向左滑动与第二齿轮副连接，动力经过发动机、离合器、输入轴、第一结合套、第一齿轮副、中间轴、第二齿轮副、第二结合套、输出轴输出；
发动机驱动挡位四，第一结合套向右滑动与第二齿轮副连接，第二结合套向左滑动与第二齿轮副连接；动力经过发动机、离合器、输入轴、第一结合套、第二结合套、输出轴输出；
在纯电驱动状态下，具有两个挡位：
纯电驱动挡位一，第二结合套向右滑动与第三齿轮副连接；
动力经电机、第四齿轮副、中间轴、第三齿轮副、第二结合套、输出轴输出；能量回收发电与驱动路径相反；
纯电驱动挡位二，第二结合套向左滑动与第二齿轮副连接；动力经电机、第四齿轮副、中间轴、第二齿轮副、第二结合套、输出轴输出；能量回收发电与驱动路径相反。
2.根据权利要求1所述的混合动力变速箱，其特征在于，所述第四齿轮副（11）包括主动齿轮（12）和从动齿轮（13）；
所述主动齿轮（12）用于与所述电机（10）的转轴连接；所述从动齿轮（13）安装在所述中间轴（3）上；
所述主动齿轮（12）的节度圆半径小于所述从动齿轮（13）的节度圆半径。
3.根据权利要求2所述的混合动力变速箱，其特征在于，所述中间轴（3）与所述输出轴（2）平行设置。
4.一种单电机混合动力***，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的混合动力变速箱；
还包括离合器（14）、发动机（6）和电机（10）；
所述发动机（6）通过所述离合器（14）与所述输入轴（1）连接，所述电机（10）通过所述第四齿轮副（11）与所述中间轴（3）连接。
5.根据权利要求4所述的单电机混合动力***，其特征在于，所述电机（10）的转轴为空心轴（15）；
所述空心轴（15）套设于所述输入轴（1）上，且与所述输入轴（1）之间转动连接。
6.根据权利要求4所述的单电机混合动力***，其特征在于，所述电机（10）的转轴与所述中间轴（3）平行。
7.根据权利要求4所述的单电机混合动力***，其特征在于，所述混合动力***的动力传递状态包括发动机驱动状态和纯电驱动状态。
8.根据权利要求7所述的单电机混合动力***，其特征在于，在发动机驱动状态下，动力传递路径为四条。
9.根据权利要求7所述的单电机混合动力***，其特征在于，所述电机（10）为高速小扭矩电机。
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