CN110578772A - 一种混合动力专用变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力专用变速箱，包括发动机、发电机、驱动电机、输入组件、输出组件和输出主动齿轮，输入组件包括一档输入轴、驱动轴、二档输入轴、从动轴、驱动齿轮、第一主动齿轮、上的第二主动齿轮和第三主动齿轮和第一从动齿轮，输出组件包括输出轴、第二从动齿轮、第三从动齿轮以及选择性地与第二从动齿轮结合或与第三从动齿轮结合的动力接合装置，第二从动齿轮与第二主动齿轮相啮合，第三从动齿轮与第三主动齿轮相啮合，输出主动齿轮设置于输出轴上。本发明的混合动力专用变速箱，通过离合器与电动机、发电机、发动机的组合，可实现两个驱动档位以及多种运行模式，以最大限度的提升整车的动力性和经济性。

Description

一种混合动力专用变速箱

技术领域

本发明属于变速箱技术领域，具体地说，本发明涉及一种混合动力专用变速箱。

背景技术

混合动力专用变速箱集成了电动机、发电机和发动机，利用电动机启动扭矩大、转速范围宽、综合效率高的特点提升了车辆的加速、爬坡性能，同时降低了车辆的能量消耗。发电机使得发动机运行在稳定的最高效率工作点为电动机提供高压电，从而进一步降低了车辆的燃油消耗。

现有混合动力专用变速箱，由于仅有一个档位，导致存在如下诸多局限：

1、电动机为满足低速动力性能导致扭矩需求较大，为满足最高车速要求导致转速需求很高；

2、很高的输入转速导致对轴承、油封等很高的技术要求；

3、发动机以最高效率区间介入驱动工作的时间占比较少，导致效率不高，不能最大限度的提高车辆的燃油经济性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种混合动力专用变速箱，目的是提升整车的动力性和经济性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种混合动力专用变速箱，包括发动机、发电机、驱动电机、输入组件、输出组件、差速器从动齿轮和与差速器从动齿轮相啮合的输出主动齿轮，输入组件包括与所述驱动电机连接的一档输入轴、与所述发动机连接的驱动轴、通过第一离合器与驱动轴连接的二档输入轴、通过第二离合器与所述发电机连接的从动轴、设置于一档输入轴上的驱动齿轮、设置于驱动轴上的第一主动齿轮、设置于二档输入轴上的第二主动齿轮和第三主动齿轮以及设置于从动轴上且与第一主动齿轮相啮合的第一从动齿轮，所述输出组件包括输出轴、可旋转的设置于输出轴上的第二从动齿轮和第三从动齿轮以及设置于输出轴上且选择性地与第二从动齿轮结合或与第三从动齿轮结合的动力接合装置，第二从动齿轮与第二主动齿轮相啮合，第三从动齿轮与第三主动齿轮相啮合，所述输出主动齿轮设置于输出轴上。

所述动力接合装置为同步器或双离合器。

所述第二主动齿轮位于所述第一离合器和所述第三主动齿轮之间，第二主动齿轮的直径小于所述第二从动齿轮的直径，第三主动齿轮的直径大于所述第三从动齿轮的直径。

所述第二从动齿轮的直径大于所述驱动齿轮的直径。

所述一档输入轴空套在所述从动轴上。

所述驱动齿轮位于所述驱动电机和所述第一从动齿轮之间，所述第一主动齿轮的直径大于第一从动齿轮的直径。

在纯电驱动模式下工作时，控制所述第一离合器和第二离合器分离，控制所述动力接合装置与所述第二从动齿轮或所述第三从动齿轮结合，由所述驱动电机输出动力驱动汽车行驶。

在增程模式下工作时，控制所述第一离合器和所述第二离合器结合，控制所述动力接合装置与所述第二从动齿轮或所述第三从动齿轮结合，由所述驱动电机输出动力驱动汽车行驶，由所述发动机驱动发电机发电。

在混动助力模式下工作时，控制所述第一离合器结合，控制所述第二离合器分离，控制所述动力接合装置与所述第二从动齿轮或所述第三从动齿轮结合，由所述发动机和所述驱动电机输出动力驱动汽车行驶。

在发动机直驱模式下工作时，控制所述第一离合器结合，控制所述第二离合器分离，控制所述动力接合装置与所述第三从动齿轮结合，由所述发动机输出动力驱动汽车行驶。

本发明的混合动力专用变速箱，通过离合器与电动机、发电机、发动机的组合，可实现两个驱动档位以及多种运行模式，以最大限度的提升整车的动力性和经济性。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明混合动力专用变速箱的结构示意图；

图中标记为：1、发电机；2、第二离合器；3、驱动电机；4、驱动齿轮；5、第一离合器；6、第一从动齿轮；7、第一主动齿轮；8、第二从动齿轮；9、输出主动齿轮；10、差速器从动齿轮；11、第二主动齿轮；12、第三主动齿轮；13、第三从动齿轮；14、动力接合装置；15、差速器总成；16、驱动轴；17、一档输入轴；18、从动轴；19、二档输入轴；20、发动机。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”和“第三”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1所示，本发明提供了一种混合动力专用变速箱，包括发动机、发电机1、驱动电机3、输入组件、输出组件、差速器从动齿轮10和与差速器从动齿轮10相啮合的输出主动齿轮9，输入组件包括与驱动电机3连接的一档输入轴17、与发动机连接的驱动轴16、通过第一离合器5与驱动轴16连接的二档输入轴19、通过第二离合器2与发电机1连接的从动轴18、设置于一档输入轴17上的驱动齿轮4、设置于驱动轴16上的第一主动齿轮7、设置于二档输入轴19上的第二主动齿轮11和第三主动齿轮12以及设置于从动轴18上且与第一主动齿轮7相啮合的第一从动齿轮6，输出组件包括输出轴、可旋转的设置于输出轴上的第二从动齿轮8和第三从动齿轮13以及设置于输出轴上且选择性地与第二从动齿轮8结合或与第三从动齿轮13结合的动力接合装置14，第二从动齿轮8与第二主动齿轮11相啮合，第三从动齿轮13与第三主动齿轮12相啮合，输出主动齿轮9设置于输出轴上，动力接合装置14用于实现第二从动齿轮8与输出轴之间的动力传递或第三从动齿轮13与输出轴之间的动力传递。

具体地说，如图1所示，一档输入轴17空套在从动轴18上，一档输入轴17与从动轴18为同轴设置，且一档输入轴17通过轴承空套在从动轴18上，一档输入轴17与从动轴18之间设置轴承。一档输入轴17的一端与驱动电机3的转子固定连接，驱动齿轮4设置在一档输入轴17的另一端且驱动齿轮4与一档输入轴17为同轴固定连接。从动轴18的长度大于一档输入轴17的长度，从动轴18的一端与第二离合器2的主动盘固定连接，第一从动齿轮6设置在从动轴18的另一端且第一从动齿轮6与从动轴18为同轴固定连接，第二离合器2的从动盘与发电机1的转子固定连接，第二离合器2用于控制发电机1与从动轴18的结合与分离，发电机1与蓄电池电连接，发电机1用于为蓄电池充电。驱动轴16与从动轴18相平行，驱动轴16的一端与发动机的动力输出端固定连接，驱动轴16的另一端与第二离合器2的主动盘固定连接，第一主动齿轮7与驱动轴16为同轴固定连接，第一主动齿轮7和第一从动齿轮6相啮合，第一离合器5用于控制驱动轴16与二档输入轴19的结合与分离。二档输入轴19与驱动轴16为同轴设置，二档输入轴19的一端与第一离合器5的从动盘固定连接，第二主动齿轮11和第三主动齿轮12与二档输入轴19为同轴固定连接，第二主动齿轮11位于第一离合器5和第三主动齿轮12之间。输出轴与二档输入轴19相平行，第二从动齿轮8和第三从动齿轮13空套在输出轴上，且第二从动齿轮8通过轴承空套在输出轴上，第二从动齿轮8与输出轴之间设置轴承，第三从动齿轮13通过轴承空套在输出轴上，第三从动齿轮13与输出轴之间设置轴承。输出主动齿轮9与输出轴为同轴固定连接，输出主动齿轮9与差速器从动齿轮10相啮合，输出主动齿轮9的直径小于差速器从动齿轮10的直径，差速器从动齿轮10与差速器总成15固定连接，差速器总成15用于输出变速箱的动力至车辆的半轴，从而带动车轮转动，产生驱动车辆行驶的驱动力。

如图1所示，第二主动齿轮11的直径小于第二从动齿轮8的直径，第三主动齿轮12的直径大于第三从动齿轮13的直径，第二从动齿轮8的直径大于驱动齿轮4的直径，第二主动齿轮11的直径小于第三主动齿轮12的直径，驱动齿轮4位于驱动电机3和第一从动齿轮6之间，第一主动齿轮7的直径大于第一从动齿轮6的直径。

如图1所示，第二从动齿轮8的直径大于第三从动齿轮13的直径，在输出轴的轴向上，第二从动齿轮8位于输出主动齿轮9和第三从动齿轮13之间，动力接合装置14位于第二从动齿轮8和第三从动齿轮13之间，动力接合装置14与输出轴固定连接，动力接合装置14为同步器或双离合器。当动力接合装置14与第二从动齿轮8结合时，实现了第二从动齿轮8与输出轴之间的动力传递，第二从动齿轮8转动时，可以通过动力接合装置14带动输出轴同步转动，此时变速箱工作在低速档；当动力接合装置14与第三从动齿轮13结合时，实现了第三从动齿轮13与输出轴之间的动力传递，第三从动齿轮13转动时，可以通过动力接合装置14带动输出轴同步转动，此时变速箱工作在高速档。低速档通过大的速比对驱动电机3的输出扭矩进行增扭，从而提升整车动力性能并降低驱动电机3的功率需求以及减小外形尺寸；高速档通过小的速比降低对驱动电机3的最高转速需求，并可以在发动机直驱工况时使发动机运行在高效区间。因此，通过设置动力接合装置14，可以实现变速箱在低速档与高速档之间的切换，从而可以最大限度的提升整车的动力性和经济性。

上述结构的混合动力专用变速箱，具有两个档位，通过合适的速比匹配具有以下优势：

(1)降低对驱动电机3的扭矩和最大转速需求，从而降低电机功率以及减小外形尺寸；

(2)高速工况下由发动机运行在高效区间通过二档直接驱动车辆；

上述结构的混合动力专用变速箱，具有如下的多种车辆运行模式，提升驾驶感受及燃油经济性：

(1)纯电驱动模式；

(2)增程模式：电动机驱动，发电机1在最高效率工作点充电；

(3)混动助力模式；

(4)驻车发电模式；

(5)发动机直驱；

(6)制动能量回收。

如图1所示，在纯电驱动模式下工作时，控制第一离合器5和第二离合器2分离，控制动力接合装置14与第二从动齿轮8或第三从动齿轮13结合，由驱动电机3输出动力驱动汽车行驶。具体地，发动机和发电机1停止工作，控制第一离合器5分离，控制第二离合器2分离，控制动力接合装置14与第二从动齿轮8结合，驱动电机3产生的动力经一档输入轴17传递至驱动齿轮4，然后再依次传递至第二主动齿轮11、第二从动齿轮8、输出轴、输出主动齿轮9和差速器从动齿轮10传递到差速器总成15上，最后经半轴传递到车轮上，从而实现该模式下的低速档功能，实现纯电驱动的低速档位。需切换高速档时，发动机和发电机1停止工作，控制第一离合器5分离，控制第二离合器2分离，控制动力接合装置14与第三从动齿轮13结合，驱动电机3产生的动力经一档输入轴17传递至驱动齿轮4，然后再依次传递至第二主动齿轮11、二档输入轴19、第三主动齿轮12、第三从动齿轮13、输出轴、输出主动齿轮9和差速器从动齿轮10传递到差速器总成15上，最后经半轴传递到车轮上，从而实现该模式下的高速档功能，实现纯电驱动的高速档位。

如图1所示，在增程模式下工作时，控制第一离合器5和第二离合器2结合，控制动力接合装置14与第二从动齿轮8或第三从动齿轮13结合，由驱动电机3输出动力驱动汽车行驶，由发动机驱动发电机1发电。具体地，发动机工作，控制第一离合器5结合，控制第二离合器2结合，控制动力接合装置14与第二从动齿轮8结合，发动机产生的动力依次经驱动轴16、第一主动齿轮7、第一从动齿轮6、从动轴18和第二离合器2传递至发电机1，发动机驱动发电机1运转，发电机1对蓄电池进行充电，由驱动电机3输出动力驱动车辆行驶，驱动电机3产生的动力经一档输入轴17传递至驱动齿轮4，然后再依次传递至第二主动齿轮11、第二从动齿轮8、输出轴、输出主动齿轮9和差速器从动齿轮10传递到差速器总成15上，最后经半轴传递到车轮上，从而实现该模式下的低速档功能，实现增程模式的低速档位；需切换高速档时，发动机工作，控制第一离合器5结合，控制第二离合器2结合，发动机产生的动力依次经驱动轴16、第一主动齿轮7、第一从动齿轮6、从动轴18和第二离合器2传递至发电机1，发动机驱动发电机1运转，发电机1对蓄电池进行充电，由驱动电机3输出动力驱动车辆行驶，控制动力接合装置14与第三从动齿轮13结合，驱动电机3产生的动力经一档输入轴17传递至驱动齿轮4，然后再依次传递至第二主动齿轮11、二档输入轴19、第三主动齿轮12、第三从动齿轮13、输出轴、输出主动齿轮9和差速器从动齿轮10传递到差速器总成15上，最后经半轴传递到车轮上，从而实现该模式下的高速档功能，实现增程模式的高速档位。

如图1所示，在混动助力模式下工作时，控制第一离合器5结合，控制第二离合器2分离，控制动力接合装置14与第二从动齿轮8或第三从动齿轮13结合，由发动机和驱动电机3输出动力驱动汽车行驶。具体地，由发动机和驱动电机3输出动力驱动车辆行驶，控制第一离合器5结合，控制第二离合器2分离，控制动力接合装置14与第二从动齿轮8结合，发动机产生的动力依次经驱动轴16、第一离合器5传递至二档输入轴19，发动机产生的动力和驱动电机3产生的动力在二档输入轴19上进行耦合，驱动电机3产生的动力经一档输入轴17传递至驱动齿轮4，然后再依次传递至第二主动齿轮11、第二从动齿轮8、输出轴、输出主动齿轮9和差速器从动齿轮10传递到差速器总成15上，最后经半轴传递到车轮上，从而实现该模式下的低速档功能，实现混动助力模式的低速档位；需切换高速档时，由发动机和驱动电机3输出动力驱动车辆行驶，控制第一离合器5结合，控制第二离合器2分离，控制动力接合装置14与第三从动齿轮13结合，发动机产生的动力依次经驱动轴16、第一离合器5传递至二档输入轴19，发动机产生的动力和驱动电机3产生的动力在二档输入轴19上进行耦合，驱动电机3产生的动力经一档输入轴17传递至驱动齿轮4，然后再依次传递至第二主动齿轮11、二档输入轴19、第三主动齿轮12、第三从动齿轮13、输出轴、输出主动齿轮9和差速器从动齿轮10传递到差速器总成15上，最后经半轴传递到车轮上，从而实现该模式下的高速档功能，实现混动助力模式的高速档位。

如图1所示，在发动机直驱模式下工作时，控制第一离合器5结合，控制第二离合器2分离，控制动力接合装置14与第三从动齿轮13结合，由发动机输出动力驱动汽车行驶。

如图1所示，在发动机直驱模式下工作时，当车辆运行在高速工况下，由发动机输出动力驱动车辆行驶，控制第一离合器5结合，控制第二离合器2分离，控制动力接合装置14与第三从动齿轮13结合，发动机产生的动力依次经驱动轴16、第一离合器5传递至二档输入轴19，然后再依次传递至第三主动齿轮12、第三从动齿轮13、输出轴、输出主动齿轮9和差速器从动齿轮10传递到差速器总成15上，最后经半轴传递到车轮上，从而实现该模式下的高速档功能，实现发动机直驱模式的高速档位。而且，在发动机直驱模式下工作时，当发动机动力输出过剩时通过控制第二离合器2结合，发动机驱动发电机1发电，利用发动机过剩的能量驱动发电机1发电。

如图1所示，在驻车发电模式下工作时，驱动电机3停止工作，控制第一离合器5和第二离合器2结合，由发动机驱动发电机1发电。具体地，发动机工作，控制第一离合器5结合，控制第二离合器2结合，发动机产生的动力依次经驱动轴16、第一主动齿轮7、第一从动齿轮6、从动轴18和第二离合器2传递至发电机1，发动机驱动发电机1运转，发电机1对蓄电池进行充电。

驱动电机3具有驱动和发电功能，驱动电机3与蓄电池电连接，可以为蓄电池充电。如图1所示，在制动能量回收模式下工作时，车辆运行在制动工况，此时利用驱动电机3进行发电。具体地，当控制动力接合装置14与第二从动齿轮8结合后，车辆所需的制动能量通过车轮传输给差速器总成15，并依次通过输出主动齿轮9、二档输入轴19、第二从动齿轮8、第二主动齿轮11、驱动齿轮4和一档输入轴17传输给驱动电机3，带动驱动电机3运转，驱动电机3进行发电，对蓄电池进行充电；当控制动力接合装置14与第三从动齿轮13结合后，车辆所需的制动能量通过车轮传输给差速器总成15，并依次通过输出主动齿轮9、二档输入轴19、第三从动齿轮13、第三主动齿轮12、二档输入轴19、第二主动齿轮11、驱动齿轮4和一档输入轴17传输给驱动电机3，带动驱动电机3运转，驱动电机3进行发电，对蓄电池进行充电。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合动力专用变速箱，包括发动机、发电机、驱动电机、输入组件、输出组件、差速器从动齿轮和与差速器从动齿轮相啮合的输出主动齿轮，其特征在于：所述输入组件包括与所述驱动电机连接的一档输入轴、与所述发动机连接的驱动轴、通过第一离合器与驱动轴连接的二档输入轴、通过第二离合器与所述发电机连接的从动轴、设置于一档输入轴上的驱动齿轮、设置于驱动轴上的第一主动齿轮、设置于二档输入轴上的第二主动齿轮和第三主动齿轮以及设置于从动轴上且与第一主动齿轮相啮合的第一从动齿轮，所述输出组件包括输出轴、可旋转的设置于输出轴上的第二从动齿轮和第三从动齿轮以及设置于输出轴上且选择性地与第二从动齿轮结合或与第三从动齿轮结合的动力接合装置，第二从动齿轮与第二主动齿轮相啮合，第三从动齿轮与第三主动齿轮相啮合，所述输出主动齿轮设置于输出轴上。

2.根据权利要求1所述的混合动力专用变速箱，其特征在于：所述动力接合装置为同步器或双离合器。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力专用变速箱，其特征在于：所述第二主动齿轮位于所述第一离合器和所述第三主动齿轮之间，第二主动齿轮的直径小于所述第二从动齿轮的直径，第三主动齿轮的直径大于所述第三从动齿轮的直径。

4.根据权利要求3所述的混合动力专用变速箱，其特征在于：所述第二从动齿轮的直径大于所述驱动齿轮的直径。

5.根据权利要求1至4任一所述的混合动力专用变速箱，其特征在于：所述一档输入轴空套在所述从动轴上。

6.根据权利要求5所述的混合动力专用变速箱，其特征在于：所述驱动齿轮位于所述驱动电机和所述第一从动齿轮之间，所述第一主动齿轮的直径大于第一从动齿轮的直径。

7.根据权利要求1至6任一所述的混合动力专用变速箱，其特征在于：在纯电驱动模式下工作时，控制所述第一离合器和第二离合器分离，控制所述动力接合装置与所述第二从动齿轮或所述第三从动齿轮结合，由所述驱动电机输出动力驱动汽车行驶。

8.根据权利要求1至6任一所述的混合动力变速箱，其特征在于：在增程模式下工作时，控制所述第一离合器和所述第二离合器结合，控制所述动力接合装置与所述第二从动齿轮或所述第三从动齿轮结合，由所述驱动电机输出动力驱动汽车行驶，由所述发动机驱动发电机发电。

9.根据权利要求1至6任一所述的混合动力变速箱，其特征在于：在混动助力模式下工作时，控制所述第一离合器结合，控制所述第二离合器分离，控制所述动力接合装置与所述第二从动齿轮或所述第三从动齿轮结合，由所述发动机和所述驱动电机输出动力驱动汽车行驶。

10.根据权利要求1至6任一所述的混合动力变速箱，其特征在于：在发动机直驱模式下工作时，控制所述第一离合器结合，控制所述第二离合器分离，控制所述动力接合装置与所述第三从动齿轮结合，由所述发动机输出动力驱动汽车行驶。