混合动力车辆的倍挡离合装置及其车辆变速总成的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种混合动力车辆的倍挡离合装置及其车辆变速总成。该倍挡离合装置包括：输入轴，用于从第一动力源输出轴和/或第二动力源输出轴接收输入动力；行星运动机构，包括动力输入件、传动件、传动控制件以及动力输出件，动力输入件连接输入轴；输出轴连接动力输出件；第一离合机构选择性接合输入轴与输出轴，以使输入轴以第一速度比驱动输出轴；第二离合机构选择性制动传动控制件，以使输入轴以第二速度比驱动输出轴；扭转减振机构。该倍挡离合装置可产生两种不同速度比的动力传递，并通过与变速器组合，实现两倍于变速器挡位数的挡位，进而由一个独立部件同时集成“离合”、“倍挡”以及“减振”等多项功能。
【专利说明】混合动力车辆的倍挡离合装置及其车辆变速总成
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种动力传递装置，特别涉及一种基于行星运动系统的混合动力 车辆的离合装置及其车辆变速总成。
【背景技术】
[0002] 现在，车辆离合器及变速器相关技术正大力向着多挡化发展。挡位越多，意味着可 以获得更好的动力性能、更低的能耗、更高的传递效率、更低的尾气排放。目前轿车用AT的 最多挡位已达到十个前进挡，它比以往的AT具备更好的动力性能、更低的能耗、更高的传 递效率、更低的尾气排放，但同时，它也更精密、更复杂、成本更高、更难维修等。CVT理论上 可以拥有无数多挡位，但现有技术中CVT传动带的强度和寿命问题以及传动带与带轮之间 的滑磨等问题限制了 CVT的传动效率，也限制了 CVT传递大扭矩的能力，因此，目前很少将 CVT用在大排量的车上。DCT目前最多也可达七个前进挡。
[0003] 综上所述，汽车厂商都希望研发生产出有更多挡位、更经济、更环保的变速器，但 这都意味着需要更多的零部件、更大的体积、更大的重量、更复杂的设计、更精密的加工、更 高的生产成本及维修费用。同时，如何以相对简单的结构降低车辆发动机产生的扭转振动 亦是本领域长期研究的课题之一。 实用新型内容
[0004] 为了解决现有技术中车辆的多挡位需求，本实用新型提供了一种混合动力车辆的 倍挡离合装置，该离合装置内设有行星运动机构且集成有扭转减振机构，并通过对行星运 动机构的不同元件进行控制来实现不同速度比的动力输出，由此实现离合、变速器的倍挡 和减振等多项功能。
[0005] 本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是提供一种混合动力车辆的倍挡离 合装置，该倍挡离合装置作为独立部件连接于第一动力源输出轴和第二动力源输出轴与变 速器的输入轴之间，且包括：输入轴，用于从第一动力源输出轴和/或第二动力源输出轴接 收输入动力；行星运动机构，行星运动机构包括动力输入件、传动件、传动控制件以及动力 输出件，动力输入件连接输入轴；输出轴，连接动力输出件，且输出动力至变速器输入轴； 第一离合机构，用于选择性接合输入轴与输出轴，以使输入轴在不经过传动件的情况下以 第一速度比驱动输出轴；第二离合机构，用于选择性制动传动控制件，以使输入轴经传动件 以第二速度比驱动输出轴；倍挡离合装置进一步集成有扭转减振机构。
[0006] 其中，扭转减振机构包括同轴设置且能够相对转动的第一转动部件和第二转动部 件以及沿第一转动部件和第二转动部件的转动方向弹性连接第一转动部件和第二转动部 件的弹簧减振器。
[0007] 其中，第一转动部件和第二转动部件之间形成一环形腔体，弹簧减振器为设置于 环形腔体内的曲形弹簧。
[0008] 其中，曲形弹簧由至少两个不同弹性系数的弹簧串联而成。
[0009] 其中，第一转动部件和第二转动部件分别沿各自周向对称形成多个弹簧卡槽，弹 簧减振器包括分别卡置于弹簧卡槽内的多个直形弹簧。
[0010] 其中，每组对应的弹簧卡槽内包括至少两个串联或嵌套的弹性系数互不相同的直 形弹簧。
[0011] 其中，行星运动机构包括太阳轮、设置于太阳轮周围并与太阳轮外啮合的行星齿 轮组、与行星齿轮组内啮合的齿圈以及设置于行星齿轮组上的行星架，动力输入件为齿圈， 动力输出件为行星架，传动控制件为太阳轮，扭转减振机构包括集成于齿圈上的第一扭转 减振机构，其中第一扭转减振机构的第一转动部件和第二转动部件中的一个与输入轴连 接，第一扭转减振机构的第一转动部件和第二转动部件中的另一个设置有内齿，并与行星 齿轮组内啮合。
[0012] 其中，行星运动机构包括太阳轮、设置于太阳轮周围并与太阳轮外啮合的行星齿 轮组、与行星齿轮组内啮合的齿圈以及设置于行星齿轮组上的行星架，动力输入件为齿 圈，动力输出件为行星架，传动控制件为太阳轮，第二离合机构包括与太阳轮同轴设置的被 制动件以及用于对被制动件进行制动的制动件，扭转减振机构包括集成于被制动件上的第 二扭转减振机构，其中第二扭转减振机构的第一转动部件和第二转动部件中的一个与太阳 轮连接，制动件对第二扭转减振机构的第一转动部件和第二转动部件中的另一个进行制 动。
[0013] 本实用新型解决上述问题所采用的另一技术方案是提供一种混合动力车辆的车 辆变速总成，该车辆变速总成包括上述倍挡离合装置以及与上述倍挡离合装置连接的变速 器。
[0014] 其中，变速器包括多个挡位齿轮以及在多个挡位齿轮之间切换的换挡器，其中相 邻挡位的挡位齿轮使用不同的换挡器。
[0015] 本实用新型所提供的混合动力车辆的倍挡离合装置可以产生至少两种不同速度 比的动力输出。当该离合装置与变速器组合时，可产生至少两倍于变速器挡位数的挡位，可 利用较少的齿轮数实现较多挡位，以获得更好的动力性能、更高的传递效率、更低的能耗、 更低的尾气排放，并可以把变速器总成做得相对更小、更经济、更简单。同时，由于在上述倍 挡离合装置中集成有扭转减振机构，进而由一个独立部件同时集成"离合"、"倍挡"以及"减 振"等多项功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为根据本实用新型第一实施例的倍挡离合装置的结构示意图；
[0017] 图2为根据本实用新型第二实施例的倍挡离合装置的结构示意图；
[0018] 图3为根据本实用新型第三实施例的用于集成于倍挡离合装置上的扭转减振机 构的结构示意图；
[0019] 图4为根据本实用新型第四实施例的变速器中的换挡器与挡位分配关系的示意 图。
【具体实施方式】
[0020] 如图1所示，图1为根据本实用新型第一实施例的倍挡离合装置的结构示意图。在 本实施例中，倍挡离合装置1作为独立部件连接于第一动力源输出轴ill和第二动力源输 出轴112和变速器2的输入轴之间，包括用于从第一动力源输出轴和第二动力源输出轴接 收输入动力的输入轴10以及用于与变速器2的输入轴连接的输出轴19。倍挡离合装置1 的输入轴10和输出轴19之间设置一行星运动机构。该行星运动机构包括太阳轮11、设置 于太阳轮11周围并与太阳轮11外啮合的行星齿轮组12、与行星齿轮组12内啮合的齿圈 13以及设置于行星齿轮组12上的行星架14。
[0021] 在本实施例中，第一动力源输出轴111和/或第二动力源输出轴112输出的动力 经输入轴10传递至输出轴19。其中，第一动力源输出轴111连接第一动力源（未图不）， 第二动力源输出轴112连接第二动力源113,优选第一动力源为柴油或汽油发动机（下文简 称发动机），且第二动力源113为电动机/发电机（下文简称电动机）。
[0022] 第一动力源输出轴111与输入轴10之间进一步设置有动力源离合机构121，第二 动力源输出轴112直接或通过适当的传动机构（例如传动齿轮组）连接输入轴10。动力源 离合机构121用于对第一动力源输出轴111进行控制，具体将第一动力源输出轴111输出 的动力选择性输出至输入轴10。
[0023] 动力源离合机构121可采用传统的湿式或干式离合机构。例如，动力源离合机构 121包括主动件1211以及从动件1212,当主动件1211和从动件1212接合时，第一动力源 输出轴111输出的动力输出至输入轴10。当主动件1211和从动件1212彼此分离时，第一 动力源输出轴111输出的动力不输出至输入轴10。动力源离合机构121也可以由单向离合 机构所代替。当输入轴10的与第一动力源输出轴111连接的元件的转速大于动力源的转 速时，单向离合机构处于超越状态，避免动力的回流。当然也可以在第二动力源输出轴112 与输入轴10之间设置适当的动力源离合机构。
[0024] 当发动机（第一动力源）关闭，电动机（第二动力源113)运行时，电动机（第二 动力源113)经第二动力源输出轴112向输入轴10提供动力，带动输入轴10转动。此时， 第二动力源输出轴112输出的动力经输入轴10传递到与变速器2的输入轴连接的输出轴 19,继而传输至变速器2的输出轴，形成纯电动驱动。当然，在本实用新型的其它实施例中， 还可以设置变速器2的输出轴连接于第二动力源输出轴212,此时第一动力源输出轴211和 /或第二动力源输出轴212输出的动力由变速器2的输出轴输出形成纯电动驱动。
[0025] 当发动机（第一动力源）和电动机（第二动力源113)都向输入轴10提供动力时， 则形成并联的混合运行模式。当需要急加速或要克服较大行驶阻力时，发动机（第一动力 源）工作，动力源离合机构121接合，以传递发动机的动力至输入轴10,同时电动机也向输 入轴10提供动力，以使车辆获得更大的加速度或驱动力。
[0026] 车辆高速运行中，发动机（第一动力源）的效率相对较高，可以完全由发动机驱动 车辆。此时，电动机关闭，且相当于一个旋转惯量或者一个负载。例如，当为电动机提供能量 的电池（未图示）储能不够时，或车辆高速运行时，某些工况下发动机有富余的动力，电动 机可作为发电机为电池充电，此时电动机相当于一个负载。进一步，车辆需要减速制动时， 电动机可以转变为发电机，作为变速器2的在挡反拖来回收车辆的能量，为电池充电。在本 实用新型实施例中，优选以电动机作为起步动力源和低速行驶动力源，发动机作为高速行 驶动力源。进一步，在急起步、急加速时，可以电动机与发动机协同起步。此外，当电动机无 法正常工作时，需要利用发动机作为起步动力源。
[0027] 在本实施例中，齿圈13与输入轴10连接，以作为行星运动机构的动力输入件。行 星架14与输出轴19连接，以作为行星运动机构的动力输出件。行星齿轮组12作为行星运 动机构的传动件，太阳轮11作为行星运动机构的传动控制件。
[0028] 在本实施例中，齿圈13内侧设置有主动件15,而在行星架14上设置有与之对应的 从动件16。从动件16与行星架14以及输出轴19同轴设置，并与主动件15 -同构成倍挡 离合装置1的第一离合机构。
[0029] 在本实施例中，倍挡离合装置1还包括制动件17以及设置于太阳轮11上的被制 动件18。被制动件18与太阳轮11同轴固定，并与制动件17 -同构成离合装置1的第二 离合机构。在本实施例中，第一离合机和第二离合机构可采用本领域公知的摩擦片式离合 器或电磁离合器。
[0030] 倍挡离合装置1可以产生以下几种传动状态：
[0031] 第一种状态，控制第一离合机构的主动件15和从动件16处于接合状态，同时控制 第二离合机构的制动件17和被制动件18处于分离状态。此时，输入轴10经齿圈13、第一 离合机构的主动件15和从动件16以及行星架14以第一速度比（等速）驱动输出轴19。 齿圈13所接收的第一动力源输出轴111和/或第二动力源输出轴112输出的动力经过第 一离合机构的主动件15和从动件16在齿圈13和行星架14之间直接传递，进而使得输入 轴10的输入动力等速传递至输出轴19。
[0032] 第二种状态，控制第一离合机构的主动件15和从动件16处于分离状态，同时控制 第二离合机构的制动件17和被制动件18处于制动状态。此时，输入轴10经齿圈13、行星 齿轮组12以及行星架14以第二速度比（减速）驱动输出轴19。齿圈13所接收的动力经 过行星齿轮组12在齿圈13和行星架14之间进行传递，进而使得输入轴10的输入动力经 行星齿轮组12减速后传递至输出轴19。
[0033] 第三种状态，控制第一离合机构的主动件15和从动件16处于半离合状态，同时控 制第二离合机构的制动件17和被制动件18处于半制动状态。此时，主动件15与从动件16 以及制动件17与被制动件18之间发生打滑，第一离合机构以及第二离合机构同时工作。输 入轴10的输入动力同时经第一离合机构和行星齿轮组12传递至输出轴19,可以实现无动 力中断换挡。
[0034] 第四种状态，控制第一离合机构的主动件15和从动件16以及第二离合机构的制 动件17和被制动件18均处于分离状态。此时，行星齿轮机构的各部件无确定输出，无法将 输入轴10的输入动力传递到输出轴19,也即是空挡。
[0035] 下面将结合下表说明倍挡离合装置1与变速器2进行组合而形成倍挡的各部件工 作状态：
[0036]
【权利要求】
1. 一种混合动力车辆的倍挡离合装置，其特征在于，所述倍挡离合装置作为独立部件 连接于车辆的第一动力源输出轴和第二动力源输出轴与变速器的输入轴之间，且所述倍挡 离合装置包括： 输入轴，用于从所述第一动力源输出轴和/或所述第二动力源输出轴接收输入动力； 行星运动机构，所述行星运动机构包括动力输入件、传动件、传动控制件以及动力输出 件，其中所述动力输入件连接所述输入轴； 输出轴，连接所述动力输出件，且输出动力至所述变速器输入轴； 第一离合机构，用于选择性接合所述输入轴与所述输出轴，以使所述输入轴在不经过 所述传动件的情况下以第一速度比驱动所述输出轴； 第二离合机构，用于选择性制动所述传动控制件，以使所述输入轴经所述传动件以第 二速度比驱动所述输出轴； 其中，所述倍挡离合装置进一步集成有扭转减振机构。
2. 如权利要求1所述的倍挡离合装置，其特征在于：所述扭转减振机构包括同轴设置 且能够相对转动的第一转动部件和第二转动部件以及沿所述第一转动部件和所述第二转 动部件的转动方向弹性连接所述第一转动部件和所述第二转动部件的弹簧减振器。
3. 如权利要求2所述的倍挡离合装置，其特征在于：所述第一转动部件和所述第二转 动部件之间形成一环形腔体，所述弹簧减振器为设置于所述环形腔体内的曲形弹簧。
4. 如权利要求3所述的倍挡离合装置，其特征在于：所述曲形弹簧由至少两个不同弹 性系数的弹簧串联而成。
5. 如权利要求2所述的倍挡离合装置，其特征在于：所述第一转动部件和所述第二转 动部件分别沿各自周向对称形成多个弹簧卡槽，所述弹簧减振器包括分别卡置于所述弹簧 卡槽内的多个直形弹簧。
6. 如权利要求5所述的倍挡离合装置，其特征在于：每组对应的所述弹簧卡槽内包括 至少两个串联或嵌套的弹性系数互不相同的所述直形弹簧。
7. 如权利要求2所述的倍挡离合装置，其特征在于：所述行星运动机构包括太阳轮、设 置于所述太阳轮周围并与所述太阳轮外啮合的行星齿轮组、与所述行星齿轮组内啮合的齿 圈以及设置于所述行星齿轮组上的行星架，所述动力输入件为所述齿圈，所述动力输出件 为所述行星架，所述传动控制件为所述太阳轮，所述扭转减振机构包括集成于所述齿圈上 的第一扭转减振机构，其中所述第一扭转减振机构的第一转动部件和第二转动部件中的一 个与所述输入轴连接，所述第一扭转减振机构的第一转动部件和第二转动部件中的另一个 设置有内齿，并与所述行星齿轮组内啮合。
8. 如权利要求7所述的倍挡离合装置，其特征在于：所述行星运动机构包括太阳轮、设 置于所述太阳轮周围并与所述太阳轮外啮合的行星齿轮组、与所述行星齿轮组内啮合的齿 圈以及设置于所述行星齿轮组上的行星架，所述动力输入件为所述齿圈，所述动力输出件 为所述行星架，所述传动控制件为所述太阳轮，所述第二离合机构包括与所述太阳轮同轴 设置的被制动件以及用于对所述被制动件进行制动的制动件，所述扭转减振机构包括集成 于所述被制动件上的第二扭转减振机构，其中所述第二扭转减振机构的第一转动部件和第 二转动部件中的一个与所述太阳轮连接，所述制动件对所述第二扭转减振机构的第一转动 部件和第二转动部件中的另一个进行制动。
9. 一种混合动力车辆的车辆变速总成，其特征在于，所述车辆变速总成包括如权利要 求1-8任一项所述的倍挡离合装置以及与所述倍挡离合装置连接的变速器。
10. 如权利要求9所述的车辆变速总成，其特征在于：所述变速器包括多个挡位齿轮以 及在所述多个挡位齿轮之间切换的换挡器，其中相邻挡位的所述挡位齿轮使用不同的所述 换挡器。
【文档编号】F16H3/44GK204253761SQ201420562357
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】李云峰 申请人:深圳市悦成汽车技术有限公司