变速器、车辆用动力系统及车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆领域，更具体地涉及一种车辆用变速器、包括该变速器的车辆用动力系统及包括该车辆用动力系统的车辆。


背景技术：

2.在现有的混合动力车辆中经常采用具有双电机的混合动力系统，该混合动力系统可以实现多种工作模式。
3.在一种具有双电机的混合动力系统中，包括一个发动机、第一电机和第二电机和变速器。变速器包括离合器、行星齿轮机构和输出轴。发动机经由离合器能够与行星齿轮机构的行星轮架传动联接，第一电机与行星齿轮机构的太阳轮始终传动联接，第二电机与齿圈和输出轴始终传动联接。虽然该车辆用动力系统能够实现多种工作模式，但是该车辆用动力系统的结构导致在某些工作模式中，发动机与行星轮架传动联接，而齿圈与输出轴传动联接。这将使得变速器中的传动机构所传递的扭矩降低。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的缺陷而做出了本发明。本发明的一个目的在于提供一种新型的变速器，具有该变速器、发动机和双电机的车辆用动力系统能够在实现不少于现有技术的车辆用动力系统的工作模式的情况下增大变速器所传递的扭矩。本发明的另一个目的在于提供包括上述变速器的不同的车辆用动力系统和包括该车辆用动力系统的车辆。
5.为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案。
6.本发明提供了一种如下的变速器，所述变速器包括：
7.双离合器，所述双离合器包括第一离合单元和第二离合单元，
8.行星齿轮机构，所述行星齿轮机构的太阳轮用于与第一电机始终传动联接，在所述第一离合单元接合的状态下所述行星齿轮机构的齿圈能够经由所述第一离合单元与发动机传动联接，在所述第一离合单元分离的状态下所述齿圈与所述发动机解除该传动联接；
9.输出轴，所述输出轴与所述行星齿轮机构的行星轮架始终传动联接且所述输出轴用于与第二电机始终传动联接，在所述第二离合单元接合的状态下所述输出轴能够经由所述第二离合单元与所述发动机传动联接，在所述第二离合单元分离的状态下所述输出轴与所述发动机解除该传动联接；以及
10.制动器，在所述制动器接合的状态下使得所述齿圈相对于所述变速器的壳体固定，在所述制动器解除接合的状态下使得所述齿圈能够相对于所述壳体自由转动。
11.优选地，所述制动器为离合器，该离合器包括仅一个离合单元。
12.更优选地，所述输出轴与所述双离合器同轴地布置，所述输出轴经由至少一组齿轮副与所述行星轮架始终传动联接，所述齿圈经由至少一组齿轮副与所述第一离合单元的从动盘始终传动联接。
13.更优选地，所述变速器还包括差速器，所述输出轴与所述差速器始终传动联接。
14.本发明还提供了一种如下的车辆用动力系统，所述车辆用动力系统包括第一电机、第二电机、发动机和以上技术方案中任意一项技术方案所述的变速器。
15.优选地，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现第一纯电机驱动模式，
16.在该第一纯电机驱动模式中，所述发动机处于停止状态，所述第一电机处于非运行状态，所述第二电机处于驱动状态，所述第一离合单元和所述第二离合单元均分离，所述制动器解除接合，使得所述第二电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动。
17.更优选地，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现第二纯电机驱动模式，
18.在该第二纯电机驱动模式中，所述发动机处于停止状态，所述第一电机和所述第二电机均处于驱动状态，所述第一离合单元和所述第二离合单元均分离，所述制动器接合，使得所述第一电机和所述第二电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动。
19.更优选地，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现并行驱动模式，
20.在该并行驱动模式中，所述发动机处于驱动状态，所述第一电机处于非运行状态，所述第二电机处于驱动状态，所述第一离合单元分离，所述第二离合单元接合，所述制动器解除接合，使得所述发动机和所述第二电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动。
21.更优选地，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现电磁无级变速模式，
22.在该电磁无级变速模式中，所述发动机处于驱动状态，所述第一电机处于工作状态，所述第二电机处于驱动状态，所述第一离合单元接合，所述第二离合单元分离，所述制动器解除接合，使得所述发动机和所述第二电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动，所述第一电机处于驱动状态或者发电状态。
23.本发明还提供了一种如下的车辆，所述车辆包括以上技术方案中任意一项技术方案所述的变速器或以上技术方案中任意一项技术方案所述的车辆用动力系统。
24.通过采用上述技术方案，本发明提供了一种变速器。该变速器包括双离合器、行星齿轮机构、输出轴和制动器。双离合器包括第一离合单元和第二离合单元。行星齿轮机构的太阳轮用于与第一电机始终传动联接，行星齿轮机构的齿圈与发动机能够经由第一离合单元实现或解除传动联接。输出轴与行星齿轮机构的行星轮架始终传动联接且输出轴能与第二电机始终传动联接，输出轴能够与发动机能够经由第二离合单元实现或解除传动联接。齿圈能够与变速器的壳体经由制动器相对固定或解除相对固定。这样，不仅包括上述变速器、双电机和发动机的车辆用动力系统能够实现不少于现有技术的车辆用动力系统的工作模式，而且由于发动机不再与行星齿轮机构的行星轮架而是与齿圈传动联接，从而克服了现有技术传递扭矩降低的问题，保证了车辆用动力系统的工作性能。本发明还提供了一种包括上述变速器的各种车辆用动力系统和包括各种车辆用动力系统的车辆。
附图说明
25.图1是示出了根据本发明的一实施方式的车辆用动力系统的结构示意图，图中仅
示意性地示出了各部件的大小和位置并且仅示出了变速器的壳体的一部分。
26.图2是示出了图1中的车辆用动力系统的拓扑结构示意图。
27.附图标记说明
28.ice发动机 tm1第一电机 tm2第二电机 t变速器 h壳体c1第一离合单元 c2第二离合单元 c3第三离合单元 su太阳轮pg行星轮 p行星轮架 r齿圈 s1输出轴 g11、g12、g21、g22、g23齿轮 dm差速器 w车轮。
具体实施方式
29.下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。
30.在本发明中，“传动联接”是指两个部件之间能够传递扭矩，如无特殊说明，表示这两个部件之间直接连接或者经由齿轮机构等传递扭矩。
31.以下将说明根据本发明的一实施方式的车辆用动力系统的结构和工作模式的示例。
32.如图1和图2所示，根据本发明的一实施方式的车辆用动力系统包括一个发动机ice、第一电机tm1、第二电机tm2和变速器t。
33.具体地，在本实施方式中，发动机ice的输出轴与变速器t的双离合器以同轴的方式连接，使得发动机ice能够经由双离合器向变速器t传递扭矩或者经由双离合器接收来自变速器t的扭矩。特别地，发动机ice的输出轴可以经由例如双质量飞轮的减振机构与双离合器连接。
34.在本实施方式中，第一电机tm1的输入/输出轴与变速器t的行星齿轮机构的太阳轮su的太阳轮轴(这里，可选地，第一电机tm1的输入/输出轴和太阳轮su的太阳轮轴可以为同一个轴)始终传动联接，使得第一电机tm1和变速器t之间能够双向传递扭矩。在第一电机tm1由电池(未示出)供给电能的情况下，第一电机tm1作为电动机向变速器t的行星齿轮机构的太阳轮su传递扭矩，在第一电机tm1获得来自变速器t的行星齿轮机构的太阳轮su的扭矩的情况下，第一电机tm1作为发电机向电池充电。
35.在本实施方式中，第二电机tm2的输入/输出轴与变速器t的输出轴s1通过由齿轮g21、g23构成的齿轮副始终传动联接，使得第二电机tm2和变速器t之间能够双向传递扭矩。第二电机tm2可以与第一电机tm1共用上述电池。在第二电机tm2由电池(未示出)供给电能的情况下，第二电机tm2作为电动机向变速器t的输出轴s1传递扭矩，在第二电机tm2获得来自输出轴s1的扭矩的情况下，第二电机tm2作为发电机向电池充电。
36.进一步地，在本实施方式中，变速器t包括壳体h以及位于该壳体h内的行星齿轮机构、双离合器、单离合器、输出轴s1、差速器dm以及多个齿轮g11、g12、g21、g22、g23。
37.行星齿轮机构包括一个太阳轮su、多个行星轮pg、一个行星轮架p和一个齿圈r。太阳轮su的太阳轮轴从太阳轮su朝向第一电机tm1(图1中的右侧)直线状地延伸。多个行星轮pg位于太阳轮su的径向外侧且与太阳轮su始终处于啮合状态，且多个行星轮pg均安装于行星轮架p。行星轮架p的行星轮架轴从行星轮架p朝向与太阳轮轴延伸方向相同的方向直线状地延伸，行星轮架轴以与太阳轮轴同轴的方式从太阳轮轴的内部穿过。齿圈r从径向外侧
与多个行星轮pg始终处于啮合状态，齿圈r的齿圈轴朝向与太阳轮轴延伸方向相反的方向(图1中的左侧)直线状地延伸。
38.双离合器包括彼此独立工作的两个离合单元(即第一离合单元c1和第二离合单元c2)。在第一离合单元c1接合的状态下行星齿轮机构的齿圈r能够与发动机ice经由该第一离合单元c1传动联接，在第一离合单元c1分离的状态下齿圈r与发动机ice解除上述传动联接。在第二离合单元c2接合的状态下输出轴s1能够经由该第二离合单元c2与发动机ice传动联接，在第二离合单元c2分离的状态下输出轴s1与发动机ice解除上述传动联接。该双离合器可以为干式摩擦离合器，也可以为湿式摩擦离合器。
39.作为制动器的单离合器设置在齿圈轴与变速器t的壳体h之间，该单离合器包括仅一个离合单元(即第三离合单元c3)。在第三离合单元c3接合的状态下使得齿圈r经由第三离合单元c3相对于变速器t的壳体h固定，在第三离合单元c3分离的状态下使得齿圈r能够相对于变速器t的壳体h自由转动。制动器不限于该单离合器也可以是能实现上述功能的其它制动结构。
40.输出轴s1以与双离合器同轴的方式布置。输出轴s1的一端与第二离合单元c2的从动盘连接，输出轴s1的另一端与差速器dm连接。输出轴s1还经由齿轮g21、g22构成的齿轮副与行星齿轮机构的行星轮架p的行星轮架轴始终传动联接。
41.差速器dm与输出轴s1连接，用于经由两个半轴将来自变速器t的输出轴s1的扭矩传递到车辆的车轮w以及将来自车辆的车轮w的扭矩传递到变速器t的输出轴s1。
42.以下说明齿轮g11、g12、g21、g22、g23所构成的齿轮副。
43.齿轮g11以抗扭的方式连接到第一离合单元c1的从动盘，齿轮g12以抗扭的方式设置于齿圈轴从而能够与齿圈r一起转动，齿轮g11与齿轮g12始终处于啮合状态。这样，能够实现经由第一离合单元c1在发动机ice与齿圈r之间实现传动联接或者解除传动联接。
44.齿轮g21以抗扭的方式设置于输出轴s1从而能够与输出轴s1一起转动，齿轮g22以抗扭的方式设置于行星轮架轴从而能够与行星轮架p一起转动，齿轮g21与齿轮g22始终处于啮合状态。这样，通过由齿轮g21、g22构成的齿轮副能够使得输出轴s1与行星轮架p始终处于传动联接状态。
45.齿轮g23以抗扭的方式设置于第二电机tm2的输入/输出轴从而能够与第二电机tm2的输入/输出轴一起转动。齿轮g21与齿轮g23始终处于啮合状态。这样，通过由齿轮g21、g23构成的齿轮副能够使得输出轴s1与第二电机tm2的输入/输出轴始终处于传动联接状态。
46.以上详细地说明了根据本发明的一实施方式的车辆用动力系统的具体结构，以下将举例说明该车辆用动力系统的工作模式。
47.图1中示出的根据本发明的一实施方式的车辆用动力系统还包括控制模块，该控制模块能够使得盖车辆用动力系统至少具有如下的四种工作模式：第一纯电机驱动模式、第二纯电机驱动模式、并行驱动模式和电磁无级变速模式。在以下的表1中示出了上述四种工作模式中发动机ice、第一电机tm1、第二电机tm2、第一离合单元c1、第二离合单元c2和第三离合单元c3的工作状态。
48.【表1】
[0049][0050][0051]
对于以上表1中的内容进行如下说明。
[0052]
1.表1中的第一行中的ice、tm1、tm2、c1、c2、c3分别与图1中附图标记相对应，即分别表示图1中的车辆用动力系统中的发动机ice、第一电机tm1、第二电机tm2、第一离合单元c1、第二离合单元c2、第三离合单元c3。
[0053]
2.关于符号
“█”
[0054]
对于表1中ice、tm1、tm2所在的列，有该符号表示发动机ice、第一电机tm1、第二电机tm2处于运行状态，没有该符号表示发动机ice、第一电机tm1、第二电机tm2处于非运行状态。
[0055]
对于表1中c1、c2、c3所在的列，有该符号表示第一离合单元c1、第二离合单元c2、第三离合单元c3处于接合状态，没有该符号表示第一离合单元c1、第二离合单元c2、第三离合单元c3处于分离状态。
[0056]
结合以上的表1以及图1、图2，进一步对图1中的车辆用动力系统的工作模式及其对应的扭矩传递路径等进行更具体的说明。
[0057]
当车辆用动力系统处于第一纯电机驱动模式时，
[0058]
发动机ice处于停止状态；
[0059]
第一电机tm1处于非运行状态；
[0060]
第二电机tm2处于驱动状态；
[0061]
在变速器t中，第一离合单元c1、第二离合单元c2和第三离合单元c3均处于分离状态。
[0062]
这样，如图1和图2所示，第二电机tm2经由齿轮g23
→
齿轮g21
→
输出轴s1向差速器dm传递扭矩以用于驱动车轮w。
[0063]
当车辆用动力系统处于第二纯电机驱动模式时，
[0064]
发动机ice处于停止状态；
[0065]
第一电机tm1处于驱动状态；
[0066]
第二电机tm2处于驱动状态；
[0067]
在变速器t中，第一离合单元c1和第二离合单元c2均处于分离状态，第三离合单元c3处于接合状态。
[0068]
这样，如图1和图2所示，第一电机tm1经由太阳轮轴
→
太阳轮su
→
行星齿轮pg
→
行星轮架p
→
行星轮架轴
→
齿轮g22
→
齿轮g21
→
输出轴s1向差速器dm传递扭矩以用于驱动车轮w；第二电机tm2经由齿轮g23
→
齿轮g21
→
输出轴s1向差速器dm传递扭矩以用于驱动车轮w。
[0069]
当车辆用动力系统处于并行驱动模式时，
[0070]
发动机ice处于驱动状态；
[0071]
第一电机tm1处于非运行状态；
[0072]
第二电机tm2处于驱动状态；
[0073]
在变速器t中，第一离合单元c1和第三离合单元c3均处于分离状态，第二离合单元c2处于接合状态。
[0074]
这样，如图1和图2所述，发动机ice经由第二离合单元c2
→
输出轴s1向差速器dm传递扭矩以用于驱动车轮w；第二电机tm2经由齿轮g23
→
齿轮g21
→
输出轴s1向差速器dm传递扭矩以用于驱动车轮w。
[0075]
当车辆用动力系统处于电磁无级变速模式时，
[0076]
发动机ice处于驱动状态；
[0077]
第一电机tm1处于工作状态；
[0078]
第二电机tm2处于驱动状态；
[0079]
在变速器t中，第二离合单元c2和第三离合单元c3均处于分离状态，第一离合单元c1处于接合状态。
[0080]
这样，如图1和图2所示，当第一电机tm1处于发电状态时，发动机ice的一部分扭矩经由第一离合单元c1
→
齿轮g11
→
齿轮g12
→
齿圈轴
→
齿圈r
→
行星轮pg
→
太阳轮su
→
太阳轮轴向第一电机tm1传递扭矩以用于驱动第一电机tm1发电；发动机ice的另一部分扭矩经由第一离合单元c1
→
齿轮g11
→
齿轮g12
→
齿圈轴
→
齿圈r
→
行星轮pg
→
行星轮架p
→
行星轮架轴
→
齿轮g22
→
齿轮g21
→
输出轴s1向差速器dm传递扭矩以用于驱动车轮w；第二电机tm2经由齿轮g23
→
齿轮g21
→
输出轴s1向差速器dm传递扭矩以用于驱动车轮w。
[0081]
如图1和图2所示，当第一电机tm1处于驱动状态时，发动机ice的扭矩经由第一离合单元c1
→
齿轮g11
→
齿轮g12
→
齿圈轴
→
齿圈r
→
行星轮pg
→
行星轮架p
→
行星轮架轴
→
齿轮g22
→
齿轮g21
→
输出轴s1向差速器dm传递扭矩以用于驱动车轮w；第一电机tm1经由太阳轮轴
→
太阳轮su
→
行星齿轮pg
→
行星轮架p
→
行星轮架轴
→
齿轮g22
→
齿轮g21
→
输出轴s1向差速器dm传递扭矩以用于驱动车轮w；第二电机tm2经由齿轮g23
→
齿轮g21
→
输出轴s1向差速器dm传递扭矩以用于驱动车轮w。
[0082]
综上，本发明提供了一种车辆用动力系统，其工作模式的数量可以根据需要进行调整，而并不限于上述具体实施方式所列举的示例。另外，进行如下补充说明。
[0083]
(i)根据本发明的车辆用动力系统的发动机ice与变速器t的行星齿轮机构的齿圈r传动联接，然后经由行星轮架p向输出轴s1传递扭矩，因而与现有技术的车辆用动力系统相比提高了所传递的扭矩。另外，通过发动机ice可以进行直接驱动，从而能够提高车辆的行驶性能。
[0084]
(ii)根据本发明的车辆用动力系统还改善了车辆的动态性能，提高了系统效率。根据本发明的车辆用动力系统中的两个电机tm1、tm2能够同时用于驱动，因此对第二电机tm2的要求较低，因而节省了与第二电机tm2相关的尺寸和成本要求。
[0085]
(iii)本发明还提供了一种包括上述车辆用动力系统的车辆。