一种混合动力变速机构及车辆的制作方法

本发明属于车辆技术领域，具体涉及一种混合动力变速机构及车辆。

背景技术：

混合动力技术具有提高车辆动力性能，同时降低油耗和排放的优点，但现有的混合动力车辆动力总成存在着占用空间大、发动机和电机的配合效率低，燃油经济性差等缺点。

公开号为cn106183774a发明专利了一种并联混合动力变速机构，用于提高燃油经济性，提高能力利用率，节能减排。但该发明方案存在结构复杂，动力传递路线长，效率低等缺点。

因此，如何提供一种混合动力变速机构，能够在提高燃油经济性、提高能力利用率的同时，结构简单、成本低，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种混合动力变速机构及车辆，能够在提高燃油经济性、提高能力利用率的同时，结构简单、成本低。

为解决上述技术问题，本发明提供一种混合动力变速机构，包括离合器系统、电机、机械传动组件、电驱动组件、倒挡/充电挡组件和差速器组件；所述机械传动组件包括：机械输入轴，与所述离合器系统传动连接，所述机械输入轴沿其轴向空套有机械主动齿轮和倒挡/充电挡齿轮，所述机械主动齿轮和所述倒挡/充电挡齿轮分别通过同步器与所述机械输入轴同步传动；机械中间轴，与所述机械输入轴平行，固设有与所述机械主动齿轮啮合的机械从动齿轮以及机械挡主减速主动齿轮；所述电驱动组件包括：电动输入轴，与所述电机传动连接，所述电动输入轴沿其轴向固设有电动主动齿轮；电动中间轴，与所述电动输入轴平行，所述电动中间轴沿其轴向空套有与所述电动主动齿轮啮合的电动从动齿轮，所述电动从动齿轮通过同步器与所述电动中间轴同步传动，所述电动中间轴还固设有电动挡主减速主动齿轮；所述倒挡/充电挡组件包括倒挡/充电挡轴和固设于所述倒挡/充电挡轴的中间齿轮，所述中间齿轮能够与所述倒挡/充电挡齿轮和所述电动从动齿轮啮合；所述机械挡主减速主动齿轮和所述电动挡主减速主动齿轮均与所述差速器组件的主减速从动齿轮啮合。

可选地，所述机械主动齿轮包括第一主动齿轮和第二主动齿轮，所述机械从动齿轮包括与所述第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮以及与所述第二主动齿轮啮合的第二从动齿轮；所述第一主动齿轮和所述第二主动齿轮之间设有第一双边同步器。

可选地，所述机械主动齿轮还包括第三主动齿轮，所述机械从动齿轮还包括与所述第三主动齿轮啮合的第三从动齿轮；所述第三主动齿轮和倒挡/充电挡齿轮之间设有第二双边同步器。

可选地，所述机械主动齿轮还包括有至少一个齿轮组，所述齿轮组包括两个所述机械主动齿轮，同一所述齿轮组的两个所述机械主动齿轮之间设有双边同步器。

可选地，所述电动主动齿轮包括第四主动齿轮和第五主动齿轮，所述电动从动齿轮包括与所述第四主动齿轮啮合的第四从动齿轮以及与所述第五主动齿轮啮合的第五从动齿轮，所述第四从动齿轮和所述第五从动齿轮之间设有第三双边同步器。

可选地，所述电机为永磁同步电机。

可选地，所述中间齿轮的数量为一个；或所述中间齿轮的数量为两个，一个与所述倒挡/充电挡齿轮啮合，另一个与所述电动从动齿轮啮合。

可选地，所述倒挡/充电挡齿轮、所述中间齿轮及与所述中间齿轮啮合的电动从动齿轮均为斜齿轮。

该混合动力变速机构包括如下技术效果：结构紧凑，传动效率高，多个挡位之间的动力匹配更好，进而能够大幅改善整车的动力性及燃油经济性；改进了倒挡传动方式，结构简单、紧凑，可减小整体体积；倒挡换挡噪声小，倒挡行驶噪声低。。

另外，本发明还提供了一种车辆，其包括如上所述的混合动力变速机构。

具有如上所述的混合动力变速机构的车辆，其技术效果与上述混合动力变速机构的技术效果类似，为节约篇幅，在此不再赘述。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的混合动力变速机构的结构示意图；

图2是混合动力变速机构在混合动力前进驱动模式下的动力传递路线图；

图3是混合动力变速机构在怠速充电模式下的动力传递路线图；

图4是混合动力变速机构在怠速启动模式下的动力传递路线图；

图5是混合动力变速机构在混合动力驱动倒车模式下的动力传递路线图。

附图1-5中，附图标记说明如下：

1-第一主动齿轮，2-第一双边同步器，3-第二主动齿轮，4-第三主动齿轮，5-第二双边同步器，6-倒挡/充电挡齿轮，7-第一从动齿轮，8-第二从动齿轮，9-第三从动齿轮，10-中间齿轮，11-倒挡/充电挡轴，12-电机，13-主减速从动齿轮，14-差速器组件，15-第三双边同步器，16-第四从动齿轮，17-第四主动齿轮，18-第五主动齿轮，19-电动中间轴，20-电动输入轴，21-机械中间轴，22-机械输入轴，23-第五从动齿轮，24-机械挡主减速主动齿轮，25-电动挡主减速主动齿轮，26-离合器系统，27-发动机。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-5，图1是本发明实施例所提供的混合动力变速机构的结构示意图；图2是混合动力变速机构在混合动力前进驱动模式下的动力传递路线图；图3是混合动力变速机构在怠速充电模式下的动力传递路线图；图4是混合动力变速机构在怠速启动模式下的动力传递路线图；图5是混合动力变速机构在混合动力驱动倒车模式下的动力传递路线图。

本发明实施例提供了一种混合动力变速机构及车辆，其中，车辆包括上述混合动力变速机构，具体的，该混合动力变速机构包括离合器系统26、电机12、机械传动组件、电驱动组件、倒挡/充电挡组件和差速器组件14。

如图1所示，机械传动组件包括机械输入轴22和机械中间轴21，该机械输入轴22通过离合器系统26与发动机27传动连接，机械输入轴22沿其轴向空套有机械主动齿轮和倒挡/充电挡齿轮6，机械主动齿轮和倒挡/充电挡齿轮6分别通过同步器与机械输入轴22同步传动；机械中间轴21与机械输入轴22平行，固设有与机械主动齿轮啮合的机械从动齿轮以及机械挡主减速主动齿轮24。机械挡主减速主动齿轮24可与差速器组件14的主减速从动齿轮13啮合。

机械主动齿轮空套在机械输入轴22上，具体挡位要求通过同步器将与该挡位对应的机械主动齿轮与机械输入轴22连接，使二者同步传动，发动机27驱动机械输入轴22转动并通过机械主动齿轮和机械从动齿轮带动机械中间轴21转动，进而带动机械挡主减速主动齿轮24转动。具体的，发动机前进驱动模式下，如图2所示，动力传递路线为：发动机27-离合器系统26-机械输入轴22-机械主动齿轮-机械从动齿轮-机械中间轴21-机械挡主减速主动齿轮24-主减速从动齿轮13-差速器组件14。

如图1所示，电驱动组件包括电动输入轴20和电动中间轴19，电动输入轴20与电机12传动连接，电动输入轴20沿其轴向固设有电动主动齿轮；电动中间轴19与电动输入轴20平行，电动中间轴19沿其轴向空套有与电动主动齿轮啮合的电动从动齿轮以及电动挡主减速主动齿轮25，电动从动齿轮通过同步器与电动中间轴19同步传动。电动挡主减速主动齿轮25可与差速器组件14的主减速从动齿轮13啮合。

在电机前进驱动模式下，如图2所示，动力传递路线为：电机12-电动输入轴20-电动主动齿轮-电动从动齿轮-电动中间轴19-电动挡主减速主动齿轮25-主减速从动齿轮13-差速器组件14。

上述发动机前进驱动和电机前进驱动模式同时进行时，即为混合动力前进驱动模式。也就是说，该车辆在前进时可通过发动机27单独驱动，也可以通过电机12单独驱动，还可以通过发动机27和电机12混合驱动，可根据具体情况进行选择。

车辆在静止状态下，倒挡/充电挡齿轮6通过同步器与机械输入轴22连接以实现同步传动，电动从动齿轮与电动中间轴19处于未连接的状态，此时，固设于倒挡/充电挡轴11的中间齿轮10与倒挡/充电挡齿轮6啮合，且倒挡/充电挡轴11的中间齿轮10与电动从动齿轮啮合。此种连接状态下，可通过发动机27对电机12进行充电，控制电机12处于发电工作模式，如图3所示，动力传递路径为：发动机27-离合器系统26-机械输入轴22-倒挡/充电挡齿轮6-中间齿轮10-电动从动齿轮-电动主动齿轮-电机12，即发动机27通过离合器系统26将动力传递至电机12，实现车辆怠速充电模式。车辆在驾驶员发出减速或制动意图时，通过电机12施加反向扭矩，在实现制动减速功能的同时，电机12实现了能量回收(对电机12进行充电)。

同样的，在与上述车辆怠速充电模式相同的连接状态下，电机12可通过离合器系统26启动发动机27，控制电机12处于动力输出模式，如图4所示，动力传递路径与上述怠速充电模式的动力传递路径刚好相反，即电机12将动力传递至发动机27，实现怠速启动模式。因此，本实施例中，无需设置发动机27专用的启动电机，可简化整体结构。

本实施例中，倒挡/充电挡组件包括倒挡/充电挡轴11和固设于倒挡/充电挡轴11的中间齿轮10，中间齿轮10能够与倒挡/充电挡齿轮6和电动从动齿轮啮合。也就是说，该车辆在倒车时可通过发动机27单独驱动，也可以通过电机12单独驱动，还可以通过发动机27和电机12混合动力驱动，可根据具体情况进行选择。

具体的，将倒挡/充电挡齿轮6通过同步器与机械输入轴22连接，将与中间齿轮10啮合的电动从动齿轮通过同步器与电动中间轴19连接，控制电机12处于动力输出模式，此时，如图5所示，电机12驱动倒车的动力传递路径为：电机12-电动输入轴20-电动主动齿轮-电动从动齿轮-电动中间轴19-电动挡主减速主动齿轮25-主减速从动齿轮13-差速器组件14；发动机27驱动倒车的动力传递路径为：发动机27-离合器系统26-机械输入轴22-倒挡/充电挡齿轮6-中间齿轮10-电动从动齿轮-电动中间轴19-电动挡主减速主动齿轮25-主减速从动齿轮13-差速器组件14。上述两条倒车的动力传递路径同时进行时，即可实现混合动力驱动倒车模式；在上述混合动力驱动倒车模式下，若控制电机12不输出动力，即为纯发动机27驱动倒车模式；在上述混合动力驱动倒车模式下，若倒挡/充电挡齿轮6与发动机27输入轴处于未连接状态，或者发动机27无动力输出的情况下，为纯电机12驱动倒车模式。

也就是说，车辆均是将动力传递至电动中间轴19，并通过电动挡主减速主动齿轮25和主减速从动齿轮13传递至差速器组件14，以实现各倒车模式，结构简单、紧凑、减小该混合动力变速机构的整体体积。

在上述实施例中，机械主动齿轮包括第一主动齿轮1和第二主动齿轮3，即机械输入轴22空套有第一主动齿轮1和第二主动齿轮3，相应的，机械从动齿轮包括第一从动齿轮7和第二从动齿轮8，即机械中间轴21设有第一从动齿轮7和第二从动齿轮8，其中，第一主动齿轮1和第一从动齿轮7啮合，第二主动齿轮3和第二从动齿轮8啮合，并且第一主动齿轮1和第二主动齿轮3之间设有第一双边同步器2。此时，倒挡/充电挡齿轮6可通过单独设置的同步器实现与机械输入轴22连接，该同步器可以是单边同步器也可以是双边同步器。

进一步的，机械主动齿轮还包括第三主动齿轮4，即机械输入轴22还空套有第三主动齿轮4，相应的，机械从动齿轮还包括第三从动齿轮9，即机械中间轴21还设有第三从动齿轮9，该第三从动齿轮9与第三主动齿轮4啮合，并且第三主动齿轮4和倒挡/充电挡齿轮6之间设有第二双边同步器5。

本实施例中，如图1所示，机械传动组件设有三个机械主动齿轮和三个机械从动齿轮，即该混合动力变速机构在纯发动机27驱动下设有三个挡位(机械挡位数量为三个)。

更进一步的，上述实施例的机械传动组件中，机械输入轴22还可设有至少一个齿轮组，该齿轮组包括两个机械主动齿轮，相应的，机械中间轴21也设有与机械主动齿轮相啮合的机械从动齿轮，各齿轮组中的两个机械主动齿轮之间设有双边同步器。其中，第一主动齿轮1和第二主动齿轮3也相当于一个齿轮组。也就是说，本实施例中，机械主动齿轮的数量可以是在两个或三个的基础上增加偶数个机械主动齿轮，以增加该混合动力变速机构在纯发动机27驱动下的挡位数量。

如图1所示，电动主动齿轮包括第四主动齿轮17和第五主动齿轮18，即电动输入轴20设有第四主动齿轮17和第五主动齿轮18，相应的，电动从动齿轮包括第四从动齿轮16和第五从动齿轮23，即电动中间轴19空套有第四从动齿轮16和第五从动齿轮23，且该第四从动齿轮16和第五从动齿轮23之间设有第三双边同步器15，其中，第四从动齿轮16与第四主动齿轮17啮合，第五主动齿轮18与第五从动齿轮23啮合。

也就是说，本实施例中，电驱动组件设有两个电动主动齿轮和两个电动从动齿轮，该混合动力变速机构在纯电机12驱动下设有两个挡位(电动挡位数量为两个)。当然，本实施例中，电动挡位数量也可以设置为一个，即电驱动组件仅设有一个电动主动齿轮和一个电动从动齿轮的情况，而设有两个电动挡位相对于仅设有一个电动挡位的情况来说，在增加纯电机12驱动下的挡位数的同时，还可增加混合动力挡位数量，仅通过增设两个相啮合的齿轮即可有效增加挡位数，提升整体结构紧凑，并使得发动机27和电机12的驱动效率高，多个挡位之间的动力匹配更好，进而能够大幅改善整车的动力性及燃油经济性。

或者，在本实施例中，电动挡位数也可以设置为三个或三个以上，在此不做限制，而将电动挡位数设置为两个相对于设置三个或三个以上来说，可在满足挡位数要求的情况下，简化对电机12驱动的控制要求。

在上述实施例中，电机12为永磁同步电机，或者，该电机12还可以选用异步电机，而选用永磁同步电机相对于异步电机来说，在满足相同要求下，体积小、效率高。

在上述实施例中，中间齿轮10的数量可以是一个也可以是两个，若中间齿轮10仅设有一个，则该中间齿轮10同时与倒挡/充电挡齿轮6和一个电动从动齿轮啮合，若中间齿轮10的数量为两个，则其中一个与倒挡/充电挡齿轮6啮合，另一个与电动从动齿轮啮合，具体可根据该混合动力变速机构的空间布置情况等进行设定，在此不做限制。另外，当电动从动齿轮的数量为两个或两个以上时，中间齿轮10与其中一个电动从动齿轮啮合即可。

在上述实施例中，倒挡/充电挡齿轮6、中间齿轮10及与中间齿轮10啮合的电动从动齿轮均为斜齿轮，相应的，与该电动从动此轮啮合的电动主动齿轮也为斜齿轮。也就是说，本实施例中，车辆倒车时，倒挡传递各齿轮对均为斜齿轮，可有效降低齿轮传动所产生的震动及噪声。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。