用于混合动力车辆的变速器的制作方法

本申请要求2015年5月14日提交的韩国专利申请第10-2015-0067242号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

概括而言，本发明涉及一种用于混合动力车辆的变速器。更具体而言，本发明涉及动力分配平行式混合动力变速器的结构。

背景技术：

动力分配平行式混合动力变速器可以被设计为，将由发动机产生的动力分为基于行星齿轮的机械动力流以及基于电动机、发电机和电池的电力流。该变速器能够独立于输出轴而使发动机运行、在行驶期间自由启动或关闭发动机并且启用电动车辆模式。另外，由于由两个电动机发电机来实施而不需要任何动力中断机构的电可变变速器(EVT)的作用，使得发动机能够有效地运行。

优选的方法是，通过获得足够的减速传动比来使用于混合动力车辆的变速器在使用较小的电机时获得足量的驱动力。这可以由此减小车辆的重量并且增加车辆的能量效率，从而提高车辆的燃料效率，进而可以实现车辆的合适且有效的高速行驶性能。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增强对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各个方面致力于提供用于混合动力车辆的变速器，其能够通过实现足够的减速传动比，而在使用较小的电机的同时获得足量 的驱动力。这能够由此减小车辆的重量并且增加车辆的能量效率，从而提高车辆的燃料效率，进而能够实现车辆的合适且有效的高速行驶性能。

根据本发明的各个方面，用于混合动力车辆的变速器可以包括：输入轴，由发动机产生的动力输入到所述输入轴；输出轴，其与输入轴同轴地设置；第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组，各行星齿轮组设置在输入轴与输出轴之间以传递旋转力，第一至第三行星齿轮组中的每个行星齿轮组具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第一电动机发电机和第二电动机发电机，每个电动机发电机连接至第一至第三行星齿轮组的第一至第三旋转元件；以及至少三个换挡元件，每个换挡元件连接至第一至第三行星齿轮组的第一至第三旋转元件，其中，第一行星齿轮组的第一旋转元件可以持续连接至第一电动机发电机并且通过所述换挡元件的第一换挡元件可固定，第一行星齿轮组的第二旋转元件可以持续连接至输入轴，并且第一行星齿轮组的第三旋转元件可以持续连接至第二行星齿轮组的第三旋转元件、第三行星齿轮组的第二旋转元件以及输出轴，第二行星齿轮组的第一旋转元件可以通过换挡元件中的第二换挡元件可固定，第二行星齿轮组的第二旋转元件可以通过换挡元件中的第三换挡元件可固定并且可以持续连接至第三行星齿轮组的第三旋转元件，并且，第三行星齿轮组的第一旋转元件可以持续连接至第二电动机发电机。

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组可以沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序地设置。

固定第二行星齿轮组的第二旋转元件的第三换挡元件可以是第一制动器，第一制动器设置在第二行星齿轮组的第二旋转元件与变速器壳体之间；固定第二行星齿轮组的第一旋转元件的第二换挡元件可以是第二制动器，第二制动器设置在第二行星齿轮组的第一旋转元件与变速器壳体之间；固定第一行星齿轮组的第一旋转元件的第一换挡元件可以是超速运转制动器，超速运转制动器设置在第一行星齿轮组的第一旋转元件与变速器壳体之间。

该变速器可以进一步包括在输入轴上的旋转限制元件，该旋转限制元件能够限制输入轴的旋转。

旋转限制元件可以是单向离合器，该单向离合器设置在输入轴与变速器壳体之间，仅允许输入轴在单一方向上旋转。

根据本发明的各个方面，用于混合动力车辆的变速器可以包括：第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组，各行星齿轮组中的每个行星齿轮组具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；三个换挡元件，其能够变化地提供摩擦力；第一电动机发电机和第二电动机发电机；以及第一旋转轴、第二旋转轴、第三旋转轴、第四旋转轴、第五旋转轴和第六旋转轴，其连接至行星齿轮组的三个旋转元件，其中，第一旋转轴可以是输入轴，该输入轴直接连接至第一行星齿轮组的第二旋转元件，第二旋转轴可以直接连接至第一行星齿轮组的第一旋转元件以及第一电动机发电机，第三旋转轴可以直接连接到第二行星齿轮组的第一旋转元件，第四旋转轴可以直接连接至第二行星齿轮组的第二旋转元件以及第三行星齿轮组的第三旋转元件，第五旋转轴可以直接连接至第三行星齿轮组的第一旋转元件以及第二电动机发电机，第六旋转轴可以是输出轴，该输出轴直接连接至第一行星齿轮组的第三旋转元件、第二行星齿轮组的第三旋转元件以及第三行星齿轮组的第二旋转元件，所述三个换挡元件可以包括：第一制动器，其设置在第四旋转轴与变速器壳体之间；第二制动器，其设置在第三旋转轴与变速器壳体之间；以及超速运转制动器，其设置在第二旋转轴与变速器壳体之间。

根据本发明，通过获得足够的减速传动比，能够使用于混合动力车辆的变速器在使用较小的电机的同时获得足量的驱动力。这可以由此减小车辆的重量并且增加车辆的能量效率，从而提高车辆的燃料效率，进而可以实现车辆的合适且有效的高速行驶性能。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油能源的燃料)。本文所指的混合动力车辆为具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1示出了根据本发明的用于混合动力车辆的示例性变速器的配置。

图2是可以由图1所示的示例性变速器实现的操作模式的操作模式图。

图3示出了图1所示的示例性变速器实现EV1模式的状态。

图4是以杠杆表示图3的状态的杠杆图。

图5示出了图1所示的示例性变速器实现EV2模式的状态。

图6是以杠杆表示图5的状态的杠杆图。

图7示出了图1所示的示例性变速器实现HEV1模式的状态。

图8示出了图1所示的示例性变速器实现HEV2模式的状态。

图9示出了图1所示的示例性变速器实现OD1模式的状态。

图10示出了图1所示的示例性变速器实现OD2模式的状态。

应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，而是呈现了某种程度上经过简化的说明本发明的基本原理的各个特征。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各种实施方案，这些实施方案的示例被图示在附图中并描述如下。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种可替选形式、修改形式、等同形式及其它实施方案。

参考图1，根据本发明的各个实施方案的用于混合动力车辆的变速 器包括：输入轴IN，来自发动机ENG的动力输入至该输入轴IN；输出轴OUT，其与输入轴IN同轴；第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3，各行星齿轮组设置在输入轴IN与输出轴OUT之间以传递旋转力，第一至第三行星齿轮组PG1至PG3中的每一个行星齿轮组具有三个旋转元件；第一电动机发电机MG1和第二电动机发电机MG2，每个电动机发电机连接至第一至第三行星齿轮组PG1至PG3的三个旋转元件；至少三个换挡元件，每个换挡元件连接至第一至第三行星齿轮组PG1至PG3的三个旋转元件。

第一行星齿轮组PG1的第一旋转元件持续连接至第一电动机发电机MG1，并且通过换挡元件中的一个可以固定。第一行星齿轮组PG1的第二旋转元件持续连接至输入轴IN。第一行星齿轮组PG1的第三旋转元件持续连接至第二行星齿轮组PG2的第三旋转元件、第三行星齿轮组PG3的第二旋转元件以及输出轴OUT。

第二行星齿轮组PG2的第一旋转元件通过换挡元件中的另一个可以固定。第二行星齿轮组PG2的第二旋转元件通过换挡元件中的另外的一个可以固定，并且持续连接至第三行星齿轮组PG3的第三旋转元件。第三行星齿轮组PG3的第一旋转元件持续连接至第二电动机发电机MG2。

第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3沿着输入轴IN和输出轴OUT的轴向方向顺序地设置。

使第二行星齿轮组PG2的第二旋转元件能够固定的换挡元件是第一制动器BK1，其设置在第二行星齿轮组PG2的第二旋转元件与变速器壳体CS之间。使第二行星齿轮组PG2的第一旋转元件能够固定的换挡元件是第二制动器BK2，其设置在第二行星齿轮组PG2的第一旋转元件与变速器壳体CS之间。使第一行星齿轮组PG1的第一旋转元件能够固定的换挡元件是超速运转(overdrive)制动器OD/B，其设置在第一行星齿轮组PG1的第一旋转元件与变速器壳体CS之间。

另外，在输入轴IN上设置了能够限制输入轴IN的旋转的旋转限制元件。

例如，旋转限制元件实施为设置在输入轴IN与变速器壳体CS之间的单向离合器OWC，该单向离合器OWC仅允许输入轴IN在单一 方向上旋转。或者，旋转限制元件可以实施为双向离合器或制动器。当发动机不工作时，旋转限制元件用于防止发动机逆向旋转。

根据各个实施方案，第一行星齿轮组PG1的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件是第一太阳轮S1、第一行星架C1和第一内齿圈R1。第二行星齿轮组PG2的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件是第二太阳轮S2、第二行星架C2和第二内齿圈R2。第三行星齿轮组PG3的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件是第三太阳轮S3、第三行星架C3和第三内齿圈R3。

上述的本发明可以实施如下。

根据本发明的用于混合动力车辆的变速器包括：第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3，各行星齿轮组的每个行星齿轮组具有三个旋转元件；三个换挡元件，其能够可变地提供摩擦力；第一电动机发电机MG1和第二电动机发电机MG2；六个旋转轴，其连接至行星齿轮组的三个旋转元件。

第一旋转轴RS1是输入轴，其直接连接至第一行星齿轮组PG1的第二旋转元件。第二旋转轴RS2直接连接至第一行星齿轮组PG1的第一旋转元件以及第一电动机发电机MG1。第三旋转轴RS3直接连接到第二行星齿轮组PG2的第一旋转元件。第四旋转轴RS4直接连接至第二行星齿轮组PG2的第二旋转元件以及第三行星齿轮组PG3的第三旋转元件。第五旋转轴RS5直接连接至第三行星齿轮组PG3的第一旋转元件以及第二电动机发电机MG2。第六旋转轴RS6是输出轴OUT，其直接连接至第一行星齿轮组PG1的第三旋转元件、第二行星齿轮组PG2的第三旋转元件以及第三行星齿轮组PG3的第二旋转元件。

在三个换挡元件中，第一制动器BK1设置在第四旋转轴RS4与变速器壳体CS之间，第二制动器BK2设置在第三旋转轴RS3与变速器壳体CS之间，超速运转制动器OD/B设置在第二旋转轴RS2与变速器壳体CS之间。

第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3沿着输入轴IN和输出轴OUT的轴向方向顺序地设置。

现在将参考图2至图10给出配置如上的各个实施方案的工作描述。

图3和图4示出了根据本发明的变速器实现EV1模式的状态。在该状态下，发动机停止，而且旋转限制元件可以工作以防止发动机逆向旋转。因为在换挡元件中只有第一制动器BK1被激活以固定第四旋转轴RS4，所以第二太阳轮S2和第三内齿圈R3被固定。因此，由电动机发电机产生的动力在经由第二内齿圈R2和第三行星架C3减速之后输出至输出轴OUT。

图5和图6示出了实现EV2模式的状态。在该状态下，发动机停止，而且只有第二制动器BK2被激活以固定第三旋转轴RS3和第二太阳轮S2。由第二电动机发电机MG2产生的动力经过比EV1模式的减速比更小的减速比减速。因此，向输出轴OUT输出了具有更高速度的输出动力。

如上所述，本发明提供了能够利用两级传动比来对由第二电动机发电机产生的动力进行减速的配置。因此，能够在减小第二电动机发电机的尺寸的同时实现所期望的车辆输出动力等级。这可以由此减小车辆的重量并增加车辆的能量效率，从而显著地提高车辆的燃料效率。

图7示出了实现HEV1模式的状态。参考图7，如同图3所示的情形，由第二电动机发电机MG2产生的动力处于只有第一制动器BK1被激活的状态。另外，发动机ENG产生动力，一部分动力被传递至输出轴OUT，而其余的动力被传递至第一电动机发电机MG1，第一电动机发电机MG1转而产生电力。

图8示出了HEV2模式的状态。参考图8，如同图5所示的情形，由第二电动机发电机MG2产生的动力在只有第二制动器BK2被激活的状态下被传递至输出轴OUT。另外，由发动机ENG同时提供的动力分送至输出轴OUT和第一电动机发电机MG1。

图9示出了超速运转1(OD1)模式。参考图9，因为第一制动器BK1和超速运转制动器OD/B都被激活，所以，由第二电动机发电机MG2产生的动力沿着与图3中相同的路径被减速并继而被传递至输出轴OUT。因为第一太阳轮S1被固定，由发动机ENG产生的动力在经由第一内齿圈R1增速之后被直接输出至输出轴OUT。

图10示出了OD2模式。参考图10，第二制动器BK2和超速运转制动器OD/B都被激活，所以，由第二电动机发电机MG2产生的动力 沿着与图5中相同的路径被减速并继而被传递至输出轴OUT。由发动机ENG产生的动力在经由第一内齿圈R1增速之后被直接输出至输出轴OUT。

参考图9和图10的情形，在车辆高速行驶的状态下，由发动机产生的动力全部以较高的速度传递至输出轴，而不会分送至第一电动机发电机，从而能够提高车辆的高速行驶性能和效率。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够利用并实现本发明的各种示例性实施方案及其各种可替选形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同形式来限定。