CN114435107A - 一种汽车的混合动力传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车的混合动力传动系统，属于汽车技术领域。它解决了现有的变速器传动系统中输出轴转动惯量较高的问题。本汽车的混合动力传动系统，包括发动机、输出轴、四个行星轮系、第二离合器、与发动机输出端连接的电机和与电机连接的输入轴，四个行星轮系为第二行星架与输入轴连接的第二行星轮系、第一太阳轮与第二行星轮系的第二太阳轮连接的第一行星轮系、第三太阳轮与第二行星轮系的第二外齿圈连接的第三行星轮系和第四行星轮系，第三行星轮系的第三行星架通过第二离合器与第四行星轮系的第四行星架连接，第四行星轮系的第四行星架与输出轴连接。本汽车的混合动力传动系统达到降低输出轴的转动惯量的目的，从而使得输出效率更高。

Description

一种汽车的混合动力传动系统

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种汽车的混合动力传动系统。

背景技术

随着人们的生活质量不断提升，人们对于汽车的使用率越来越高，现有的汽车也研发出了混合动力的变速器，现有的混合动力自动变速器是液力方式工作自动变速器。混合动力液力自动变速器，是由一个电机、液力变矩器、行星轮系和液压操纵机构组成，其中，自动变速器通过复杂的多组行星轮系配合多个离合器来实现自动升降档，目前，自动变速器的使用比例不断攀升，通常现有市面上的制动变速器以六速自动变速器为主，八速自动变速器也在逐渐增多，因为混合动力八速自动变速器在控制策略方面非常复杂，导致混合动力八速自动变速器却非常少，且混合八速自动变速器在可靠性等方面还存在很大的缺陷。

针对上述存在的问题，人们研发出了各种各样的汽车的混合动力传动系统：

如中国专利申请【授权公告号：CN101676136B】公开了一种8速混合变速器结构，行星变速器包括输入构件、行星齿轮装置和与最终传动机构连续地连接的输出构件，行星齿轮装置包括是个行星齿轮组20,30,40和50，行星齿轮装置还包括五个转矩传递装置80,82,84,85和86，转矩传递装置80和82是静止式转矩传递装置，通常称为制动器或反作用离合器，转矩传递装置84，85和86是旋转式转矩传递装置，通常称为离合器。第一转矩传递装置，如制动器80，将行星齿轮组20的太阳轮构件22与变速器壳体60选择性地连接；第二转矩传递装置，如制动器82，将行星齿轮组20的齿圈构件24与变速器壳体选择性地连接；第三转矩传递装置，如离合器84，将行星齿轮组30的齿圈构件34与行星齿轮组50的太阳轮构件52选择性地连接；第四转矩传递装置，如离合器85，将行星齿轮组30的行星架组件构件36与行星齿轮组50的太阳轮构件52选择性地连接；第五转矩传递装置，如离合器86，将行星齿轮组40的齿圈构件44与行星齿轮组50的太阳轮构件52选择性地连接。

上述结构虽然是能通过四个行星轮系、三个离合器和两个制动器实现了八个档位的调节，但是由于第三行星轮系的行星架组件构件46与第四行星轮系的行星架组件构件56始终保持连接，而输出轴与第四行星轮系连接，从而使得在行驶过程中，第三行星轮系和第四行星轮系一直与输出轴连接，使得输出轴上始终与第三行星轮系和第四行星轮系连接，增加了输出轴连接的重量，导致了输出轴的转动惯量较高，因此需要更多的动力来驱动，从而降低了输出轴的效率，影响了混合动力传动系统的输出效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种汽车的混合动力传动系统，本发明所要解决的技术问题是：如何解决现有的混合动力传动系统中输出轴转动惯量较高的问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种汽车的混合动力传动系统，包括发动机、输出轴、四个行星轮系、第二离合器、与发动机输出端连接的电机和与电机连接的输入轴，四个行星轮系为第二行星架与输入轴连接的第二行星轮系、第一太阳轮与第二行星轮系的第二太阳轮连接的第一行星轮系、第三太阳轮与第二行星轮系的第二外齿圈连接的第三行星轮系和具有第四行星架的第四行星轮系，其特征在于，所述第三行星轮系的第三行星架通过第二离合器与第四行星轮系的第四行星架连接，所述第四行星轮系的第四行星架与输出轴连接。

工作原理：通过发动机和电机的配合能实现混合动力的变档，通过将第一行星轮系的第一太阳轮和第二行星轮系的第二太阳轮连接，使得第一行星轮系和第二行星轮系可联动，第二行星轮系的第二行星架与输入轴连接，输入轴可直接带动第二行星轮系的第二行星架转动，第二行星轮系的第二外齿圈与第三行星轮系的第三太阳轮连接，使得第二行星轮系和第三行星轮系可联动，将第三行星轮系的第三行星架通过第二离合器与第四行星轮系的第四行星架连接，使得在混合动力传动系统的正常工作过程中，通过不同档位的调节，可断开或者是连通第三行星轮系的第三行星架和第四行星轮系的第四行星架，并且混合动力传动系统的输出轴仅仅与第四行星轮系的第四行星架连接，从而使得在混合动力传动系统正常使用时，可通过断开第二离合器，使得输出轴仅仅与第四行星轮系连接，此时输出轴仅仅承载了第四行星轮系的重量，达到降低输出轴的转动惯量的目的，使较小的动力也能驱动输出轴转动，避免了第四行星轮系的第四行星架必须与第三行星轮系的第三行星架连接导致的输出轴转动惯量较大的问题，从而使得混合动力传动系统的输出效率更高。

在上述的汽车的混合动力传动系统中，本混合动力传动系统还包括第一离合器和第三离合器，所述第二行星轮系的第二外齿圈通过第三离合器与第三行星轮系的第三外齿圈连接，所述第四行星轮系的第四太阳轮能通过第一离合器与第二行星轮系的第二行星架连接。

通过将第一离合器和第二离合器也设置在靠近输出轴处，使得变速器在变速切换时，可通过断开第一离合器、第二离合器和第三离合器，用于汽车滑行，且在汽车滑行时，由于第一离合器、第二离合器和第三离合器都靠近输出轴，降低了输出轴的转动惯量，因此也降低了混合动力传动系统的拖拽扭矩，进而能进一步的提高混合动力传动系统的输出效率。

在上述的汽车的混合动力传动系统中，所述输入轴与输出轴位于同一轴线上。

该结构的设置，使得四个行星轮系的设置更加的精确，便于行星轮系的布置，并且输入轴为一体式设计，一方面便于第一离合器和第三离合器的油路供给，简化整体油路结构，另一方面，能增强输入轴的刚度，提升混合动力传动系统的稳定性。

在上述的汽车的混合动力传动系统中，所述输入轴通过第一离合器与第三行星轮系的第三外齿圈连接，所述输入轴通过第一离合器与第四行星轮系的第四太阳轮连接。

该结构的设置，使得第三行星轮系和第四行星轮系能相对独立制动，第三行星轮系和第四行星轮系的连接可通过第二离合器和第一离合器断开，避免了第三行星轮系和第四行星轮系相互干扰，且第一离合器能保证第三行星轮系和第四行星轮系的顺利换挡，使得混合动力传动系统的换挡更加的平顺。

在上述的汽车的混合动力传动系统中，本混合动力传动系统包括第一减振器、第二减振器和液力变矩器闭锁离合器，所述发动机包括发动机离合器，所述电机包括电机转子，所述发动机的输出端通过第一减振器与发动机离合器和电机转子连接，所述电机转子通过液力变矩器闭锁离合器和第二减振器与输入轴连接。

通过采用液力变矩器闭锁离合器，使得电机输出的功率通过液力变矩器闭锁离合器能高速传递，并且能实现无极变速的功能，从而提升了电机输出的稳定性；而第一减振器和第二减振器的设置，保证了发动机和电机输出的平稳，避免了在供能时发生较大的振动，提升了换挡的柔顺性和乘坐的舒适性。

在上述的汽车的混合动力传动系统中，所述电机包括电机定子，本混合动力传动系统包括可供电机定子固连的变速器壳体。

电机定子直接固连在变速器壳体上，使得电机的安装更加的稳定，进一步的提升了混合动力传动系统的稳定性。

在上述的汽车的混合动力传动系统中，本混合动力传动系统包括具有泵轮的液力变矩器，所述电机转子与泵轮连接。

通过直接将电机转子与液力变矩器的泵轮连接，使得电机转子输出的功率能快速的通过液力变矩器内的液体进行传递，进一步的提升了能量传递效率。

在上述的汽车的混合动力传动系统中，所述发动机离合器、液力变矩器闭锁离合器、第一离合器、第二离合器和第三离合器均为多片式离合器。

多片式离合器具有摩擦片磨损小，使用寿命长。径向尺寸小、力矩大的优点，提升了混合动力传动系统的换向和变速性能。

与现有技术相比，本混合动力传动系统具有以下优点：

1、将第三行星轮系的第三行星架通过第二离合器与第四行星轮系的第四行星架连接，使得在变速器的正常工作过程中，通过不同档位的调节，可断开或者是连通第三行星轮系的第三行星架和第四行星轮系的第四行星架，并且变速器的输出轴仅仅与第四行星轮系的第四行星架连接，从而使得在变速器正常使用时，可通过断开第二离合器，使得输出轴仅仅与第四行星轮系连接，此时输出轴仅仅承载了第四行星轮系的重量，达到降低输出轴的转动惯量的目的，使较小的动力也能驱动输出轴转动，避免了第四行星轮系的第四行星架必须与第三行星轮系的第三行星架连接导致的输出轴转动惯量较大的问题，从而使得混合动力传动系统的输出效率更高。

2、将第一离合器和第二离合器也设置在靠近输出轴处，使得变速器在变速切换时，可通过断开第一离合器、第二离合器和第三离合器，用于汽车滑行，且在汽车滑行时，由于第一离合器、第二离合器和第三离合器都靠近输出轴，降低了输出轴的转动惯量，因此也降低了混合动力传动系统的拖拽扭矩，进而能进一步的提高混合动力传动系统的输出效率。

3、输入轴为一体式设计，一方面便于第一离合器和第三离合器的油路供给，简化整体油路结构，另一方面，能增强输入轴的刚度，提升混合动力传动系统的稳定性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中，1、发动机；1a、发动机离合器；2、输出轴；3、第一制动器；4、第二制动器；5、第一行星轮系；5a、第一太阳轮；5b、第一行星轮；5c、第一外齿圈；5d、第一行星架；6、第二行星轮系；6a、第二太阳轮；6b、第二行星轮；6c、第二外齿圈；6d、第二行星架；7、第三行星轮系；7a、第三太阳轮；7b、第三行星轮；7c、第三外齿圈；7d、第三行星架；8、第四行星轮系；8a、第四太阳轮；8b、第四行星轮；8c、第四外齿圈；8d、第四行星架；9、第一离合器；10、第二离合器；11、第三离合器；12、电机；12a、电机转子；13、输入轴；14、第一减振器；15、第二减振器；16、液力变矩器闭锁离合器；16a、液力变矩器；17、变速器壳体。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本汽车的混合动力传动系统，包括发动机1、第一减振器14、第二减振器15、液力变矩器闭锁离合器16、液力变矩器16a、变速器壳体7、输出轴2、第一制动器3、第二制动器4、第一行星轮系5、第二行星轮系6、第三行星轮系7、第四行星轮系8、第一离合器9、第二离合器10、第三离合器11、与发动机1输出端连接的电机12和与电机12连接的输入轴13，电机12包括电机转子12a和电机定子12b，发动机1包括发动机离合器1a第一行星轮系5包括第一太阳轮5a、第一行星轮5b、第一外齿圈5c和第一行星架5d；第二行星轮系6包括第二太阳轮6a、第二行星轮6b、第二外齿圈6c和第二行星架6d；第三行星轮系7包括第三太阳轮7a、第三行星轮7b、第三外齿圈7c和第三行星架7d；第四行星轮系8包括第四太阳轮8a、第四行星轮8b、第四外齿圈8c和第四行星架8d。

具体的说，如图1所示，第一行星轮系5的第一太阳轮5a与第二行星轮系6的第二太阳轮6a能通过第一制动器3在变速器壳体17被制动，第一行星轮系5的第一外齿圈5c能通过第二制动器4在变速器壳体17被制动，第一行星轮系5的第一行星架5d与第四行星轮系8的第四外齿圈8c连接；

第二行星轮系6的第二太阳轮6a与第一行星轮系5的第一太阳轮5a能通过第一制动器3在变速器壳体17内被制动，第二行星轮系6的第二外齿圈6c与第三行星轮系7的第三太阳轮7a连接，第二行星轮系6的第二外齿圈6c同时能通过第三离合器11与第三行星轮系7的第三外齿圈7c、第四行星轮系8的第四太阳轮8a连接，第二行星轮系6的第二行星架6d与输入轴13、第一离合器9连接；

第三行星轮系7的第三太阳轮7a与第二行星轮系6的第二外齿圈6c连接，第三行星轮系7的第三外齿圈7c与第四行星轮系8的第四太阳轮8a连接，第三行星轮系7的第三外齿圈7c同时能通过第三离合器11与第三行星轮系7的第三太阳轮7a、第二行星轮系6的第二外齿圈6c连接，第三行星轮系7的第三外齿圈7c同时能通过第一离合器9与输入轴13、第二行星轮系6的第二行星架6d连接，第三行星轮系7的第三行星架7d能通过第二离合器10与第四行星轮系8的第四行星架8d连接；

第四行星轮系8的第四太阳轮8a与第三行星轮系7的第三外齿圈7c连接，第四行星轮系8的第四太阳轮8a同时能通过第三离合器11与第三行星轮系7的第三太阳轮7a、第二行星轮系6的第二外齿圈6c连接，第四行星轮系8的第四太阳轮8a同时能通过第一离合器9与输入轴13、第二行星轮系6的第二行星架6d连接，第四行星轮系8的第四外齿圈8c与第一行星轮系5的第一外齿圈5c连接，的第四行星轮系8的第四行星架8d能通过第二离合器10与第三行星轮系7的第三行星架7d连接，第四行星轮系8的第四行星架8d与输出轴2连接。

工作原理：通过设置有第一制动器3和第二制动器4，实现了将第一行星轮系5和第二行星轮系6被制动，而发动机1和电机12的配合能实现混合动力的变档，通过将第一行星轮系5和第二行星轮系6同时与第一制动器3连接，使得第一行星轮系5的第一太阳轮5a和第二行星轮系6的第二太阳轮6a能同步通过第一制动器3制动，第二行星轮系6的第二外齿圈6c与第三行星轮系7的第三太阳轮7a连接，使得第二行星轮系6和第三行星轮系7可联动，将第三行星轮系7的第三行星架7d通过第二离合器10与第四行星轮系8的第四行星架8d连接，使得在变速器的正常工作过程中，通过不同档位的调节，可断开或者是连通第三行星轮系7的第三行星架7d和第四行星轮系8的第四行星架8d，并且变速器的输出轴2仅仅与第四行星轮系8的第四行星架8d连接，从而使得在变速器正常使用时，可通过断开第二离合器10，使得输出轴2仅仅与第四行星轮系8连接，此时输出轴2仅仅承载了第四行星轮系8的重量，达到降低输出轴2的转动惯量的目的，使较小的动力也能驱动输出轴2转动，避免了第四行星轮系8的第四行星架8d必须与第三行星轮系7的第三行星架7d连接导致的输出轴2转动惯量较大的问题，从而使得混合动力传动系统的输出效率更高。

在第一制动器3、第二制动器4、第一离合器9、第二离合器10、第三离合器11和四个行星轮系的配合下，实现了八档前进档位和一个倒挡，使得车辆乘坐更加舒适。

如图1所示，输入轴13与输出轴2位于同一轴线上。

如图1所示，本混合动力传动系统包括第一减振器14、第二减振器15和液力变矩器闭锁离合器16，发动机1包括发动机离合器1a，电机12包括电机转子12a，发动机1的输入端通过第一减振器14与发动机离合器1a和电机转子12a连接，电机转子12a通过液力变矩器闭锁离合器16和第二减振器15与输入轴13连接。

如图1所示，电机12包括电机定子，本混合动力传动系统包括可供电机定子固连的变速器壳体17和具有泵轮的液力变矩器16a，电机转子12a与泵轮连接。

如图1所示，发动机离合器1a、液力变矩器闭锁离合器16、第一离合器9、第二离合器10、第三离合器11、第一制动器3和第二制动器4均为多片式离合器。

下述表格为离合器工作表：

下述表格为变速器工作状态的表格：

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种汽车的混合动力传动系统，包括发动机(1)、输出轴(2)、四个行星轮系、第二离合器(10)、与发动机(1)的输出端连接的电机(12)和与电机(12)连接的输入轴(13)，四个行星轮系为第二行星架(6d)与输入轴(13)连接的第二行星轮系(6)、第一太阳轮(5a)与第二行星轮系(6)的第二太阳轮(6a)连接的第一行星轮系(5)、第三太阳轮(7a)与第二行星轮系(6)的第二外齿圈(6c)连接的第三行星轮系(7)和具有第四行星架(8d)的第四行星轮系(8)，其特征在于，所述第三行星轮系(7)的第三行星架(7d)通过第二离合器(10)与第四行星轮系(8)的第四行星架(8d)连接，所述第四行星轮系(8)的第四行星架(8d)与输出轴(2)连接。

2.根据权利要求1所述的汽车的混合动力传动系统，其特征在于，本混合动力传动系统还包括第一离合器(9)和第三离合器(11)，所述第二行星轮系(6)的第二外齿圈(6c)通过第三离合器(11)与第三行星轮系(7)的第三外齿圈(7c)连接，所述第四行星轮系(8)的第四太阳轮(8a)能通过第一离合器(9)与第二行星轮系(6)的第二行星架(6d)连接。

3.根据权利要求1或2所述的汽车的混合动力传动系统，其特征在于，所述输入轴(13)与输出轴(2)位于同一轴线上。

4.根据权利要求2所述的汽车的混合动力传动系统，其特征在于，所述输入轴(13)通过第一离合器(9)与第三行星轮系(7)的第三外齿圈(7c)连接，所述输入轴(13)通过第一离合器(9)与第四行星轮系(8)的第四太阳轮(8a)连接。

5.根据权利要求2所述的汽车的混合动力传动系统，其特征在于，本混合动力传动系统包括第一减振器(14)、第二减振器(15)和液力变矩器闭锁离合器(16)，所述发动机(1)包括发动机离合器(1a)，所述电机(12)包括电机转子(12a)，所述发动机(1)的输出端通过第一减振器(14)与发动机离合器(1a)和电机转子(12a)连接，所述电机转子(12a)通过液力变矩器闭锁离合器(16)和第二减振器(15)与输入轴(13)连接。

6.根据权利要求1或2所述的汽车的混合动力传动系统，其特征在于，所述电机(12)包括电机定子，本混合动力传动系统包括可供电机定子固连的变速器壳体(17)。

7.根据权利要求5所述的汽车的混合动力传动系统，其特征在于，本混合动力传动系统包括具有泵轮的液力变矩器(16a)，所述电机转子(12a)与泵轮连接。

8.根据权利要求5所述的汽车的混合动力传动系统，其特征在于，所述发动机离合器(1a)、液力变矩器闭锁离合器(16)、第一离合器(9)、第二离合器(10)和第三离合器(11)均为多片式离合器。

Images