一种新型混合动力变速器的制作方法

本发明涉及变速器制造领域，特别是涉及一种新型混合动力变速器。

背景技术：

由于传统的燃油发动机汽车导致的世界环境与能源问题加剧，以及世界各国对新能源汽车政策的调整，各大汽车公司都在积极研发节能环保汽车。混合动力系统已经成为现阶段解决汽车能耗和环境污染的可行技术方案，其核心的动力传动装置也就成为各公司研发的重点。目前在混合动力方案中大多采用多个单行星排进行串联或并联的混合动力方案，但节油效率有限。因此研发一种整车节油效率更高、更适用于混动动力车辆的传动装置，成为当前亟待解决的问题。

如中国专利申请号为cn201110405238公开了一种可变比例动力分流混合动力变速器，虽然该专利利用单个行星排和一系列平行轴齿轮啮合，可以实现不同的功率分流模式，但该设计方案机构存在结构复杂、制造成本较高、控制难度较大、可靠性较低的缺点。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明提供一种新型混合动力变速器，解决现有装变速器结构复杂、可靠性低、效率不高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型混合动力变速器，包括壳体、动力源、单行星排机构、差速器、变速传动机构、制动装置和第一同步器。

其中，动力源具有：发动机、第一电机和第二电机，发动机能够向单行星排机构传递动力，第一电机和第二电机均被构造成具备电动和/或发电功能并能够输入动力或输出动力，第一电机可向单行星排机构传递动力，第二电机可向变速传动机构传递动力。

单行星排机构，其被构造成具备差速或变速功能，并能够把发动机动力和/或第一电机动力经差速或变速后传递给变速传动机构。

差速器，其具有差速功能并直接用于驱动混合动力系统。

变速传动机构，其被构造成具备变速功能，并能够将所述单行星排机构的动力以预定的速比传递给所述差速器。

制动装置，其被构造成至少在单一方向具备传递动力的功能。

第一同步器，所述第一同步器被构造成能够有选择性地使其连接的各元件保持同转速旋转状态或保持停止状态的装置。

作为本发明的其中一种实施方式，所述制动装置是能够有选择性地使其连接的运动件减速或停止或保持停止状态的制动器。作为本发明的另一种实施方式，所述制动装置是具备单向传递动力功能的单向离合器。

进一步的，所述发动机与单行星排机构之间设有第一传动轴，第一电机与单行星排机构之间设有第二传动轴。第一电机配备有第一转子轴，所述第一电机通过所述第一转子轴输出动力或输入动力；所述第二电机配备有第二转子轴，第二电机通过所述第二转子轴输出动力或输入动力。

进一步的，所述单行星排机构具有第一太阳轮、第一内齿圈、第一行星架以及第一行星轮，所述第一行星轮保持在第一行星架上，所述第一行星轮与第一太阳轮相互啮合，第一行星轮与第一内齿圈相互啮合。

进一步的，所述变速传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第三传动轴、第四传动轴和第五传动轴。其中，所述第一齿轮、第二齿轮与第一行星架同轴连接构成第三传动轴。第三齿轮与第一同步器同轴连接构成第五传动轴。第七齿轮与第二转子轴同轴连接构成第四传动轴。所述第一齿轮与所述第三齿轮相互啮合。所述第二齿轮与所述第四齿轮相互啮合。第七齿轮与所述第四齿轮相互啮合，第五齿轮与第六齿轮相互啮合；第六齿轮与所述差速器壳体之间采用固定连接；第六齿轮用于把变速传动机构的动力传递给差速器。

进一步的，第一传动轴把发动机动力传递给第一内齿圈；所述第一太阳轮与所述第一转子轴同轴连接构成第二传动轴；所述制动装置布置在第一传动轴与壳体之间；所述第一同步器的一端与所述第三齿轮相连，所述第一同步器的另一端与所述第五齿轮相连；所述第三齿轮同轴空套在所述第五传动轴上；所述第五齿轮同轴空套在所述第五传动轴上；所述第二传动轴、第三传动轴均与第一传动轴同轴布置，所述第四传动轴、第五传动轴均与第一传动轴非同轴布置；所述第二传动轴同轴穿过第三传动轴。

在轴向上，所述第一电机以及所述第二电机均布置在远离发动机一侧，所述制动装置、第五齿轮、第六齿轮以及差速器均布置在靠近发动机一侧，所述第三齿轮、第一齿轮相对于第五齿轮均布置在远离发动机一侧，所述第二齿轮、第四齿轮以及第七齿轮相对于第三齿轮均布置在远离发动机一侧。

进一步的，所述第一电机、第二电机均与动力蓄电池连接，在不同工作模式下，所述第一电机和/或第二电机作为发电机对动力电池进行充电或作为电动机使用动力蓄电池中的电能。

上述新型混合动力变速器通过不同的连接方式实现不同的驱动模式，具体包括：

纯电驱动模式1：所述第一同步器与第四齿轮接合，由所述第二电机单独驱动或由所述第一电机与第二电机共同驱动，且发动机处于停机状态；

纯电驱动模式2：所述第一同步器与第三齿轮接合，由所述第二电机单独驱动或由所述第一电机与第二电机共同驱动，且发动机处于停机状态；

混合驱动模式1：所述第一同步器与第四齿轮接合，由发动机、第一电机以及第二电机共同驱动，此模式下发动机的输出功率在输入端通过所述单行星排机构进行功率分流，所述第一电机作为发电机或者电动机对发动机工作点进行调节，并且所述第二电机作为电动机对发动机工作点进行调节；

混合驱动模式2：所述第一同步器与第三齿轮接合，由发动机、第一电机以及第二电机共同驱动，此模式下发动机的输出功率在输入端通过所述单行星排机构进行功率分流，所述第一电机作为发电机或者电动机对发动机工作点进行调节，并且所述第二电机作为电动机对发动机工作点进行调节；

制动能量回收模式1：当车辆制动时，所述第一同步器与第四齿轮接合，车轮反向拖动车辆带动所述第二电机对动力蓄电池进行充电，以回收制动情况下车辆的动能；

制动能量回收模式2：当车辆制动时，所述第一同步器与第三齿轮接合，车轮反向拖动车辆带动所述第二电机对动力蓄电池进行充电，以回收制动情况下车辆的动能；

驻车充电模式：当车辆处于停车制动状态时，所述第一同步器与第四齿轮接合，或所述第一同步器与第三齿轮接合，由发动机驱动所述第一电机对动力蓄电池进行充电。

上述新型混合动力变速器还包括：驻车机构，所述驻车机构用于实现所述新型混合动力变速器的驻车功能；机械泵，所述机械泵用于为新型混合动力变速器提供液压油；电动泵，所述电动泵被构造成由油泵电机驱动并为新型混合动力变速器提供液压油；以及控制器，所述控制器被构造成控制发动机的ecu和/或所述第一电机和/或所述第二电机。

本发明的有益效果：

一、集成度高：本发明集成了两电机、差速器与变速传动机构等，并通过控制器控制动力源实现变速器的模式切换功能。

二、结构简单：本发明零件个数较少，有利于降低机械制造成本，进一步缩小变速器的体积和重量，并且由于结构简单，其整体可靠性较高。

三、控制难度低：由于本发明零件相对较少，控制系统的开发难度较低，控制系统的可靠性较高。

四、动力性强、燃油经济性高：本发明含有纯电驱动模式、混合动力驱动模式、制动能量回收模式以及驻车发电模式，不同的模式能够充分满足混合动力车辆在不同驱动工况的动力需求，并且能够对发动机工作点进行灵活的调节，保证其工作在其效率较高的工作区间，从而有效保证整个混合动力系统的效率较高。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为实施例2的结构示意图。

图中标记说明：

ht-新型混合动力变速器

ice-发动机；

fw-扭转减振装置

fc-单向离合器

b1-制动器

c1-第一同步器

1-第一传动轴

2-第二传动轴

3-第三传动轴

4-第四传动轴

5-第五传动轴

pg-单行星排机构

pc1-第一行星架

s1-第一太阳轮

p1-第一行星轮

r1-第一内齿圈

em1-第一电机

em2-第二电机

rs1-第一转子轴

rs2-第二转子轴

g1-第一齿轮

g2-第二齿轮

g3-第三齿轮

g4-第四齿轮

g5-第五齿轮

g6-第六齿轮

g7-第七齿轮

dif-差速器

具体实施方式

实施例1，请参阅图1，图1为本发明提供的功率分流式混合动力变速器的第一种实施方式，包括单行星排机构pg、差速器dif、变速传动机构tg、壳体9、第一传动轴1、第二传动轴2、第三传动轴3、第四传动轴4以及第五传动轴5。

新型混合动力变速器ht的动力源包括发动机ice、第一电机em1、第二电机em2，所述第一电机em1包括第一转子轴rs1，并且所述第一电机em1通过所述第一转子轴rs1输入或输出动力，所述第二电机em2包括第二转子轴rs2，并且第二电机em2通过第二转子轴rs2输入或输出动力。

单行星排机构pg包括第一太阳轮s1、第一内齿圈r1、第一行星架pc1以及第一行星轮p1，第一行星轮p1保持在第一行星架pc1上，第一行星轮p1与第一太阳轮s1相互啮合，第一行星轮p1与第一内齿圈r1相互啮合。

变速传动机构tg包括第一齿轮g1、第二齿轮g2、第三齿轮g3、第四齿轮g4、第五齿轮g5、第六齿轮g6、第七齿轮g7、第三传动轴3、第四传动轴4、和第五传动轴5；第一齿轮g1、第二齿轮g3与第一行星架pc1同轴连接构成所述第三传动轴3；第七齿轮g7与第二转子轴rs2同轴连接构成第四传动轴4；第五齿轮g5与第一同步器c1同轴连接构成第五传动轴5；第一齿轮g1与所述第三齿轮g3相互啮合；第二齿轮g2与第四齿轮g4相互啮合；第七齿轮g7与第四齿轮g4相互啮合；第五齿轮g5与第六齿轮g6相互啮合；第六齿轮g6与差速器dif壳体之间采用固定连接；第六齿轮g6用于把变速传动机构tg的动力传递给差速器dif。

第一太阳轮s1与第一转子轴rs1同轴连接构成第二传动轴2。

第一传动轴1把发动机ice动力传递给第一内齿圈r1。

第一齿轮g1以及第二齿轮g2用于把单行星排机构pg的动力传递给变速传动机构tg，第六齿轮g6用于把变速传动机构tg的动力传递给差速器dif，差速器dif用于直接驱动混合动力系统。

单向离合器fc布置在第一传动轴1与壳体9之间。

第一离合器c1的一端与第三齿轮g3连接，第一离合器c1的另一端与第五齿轮g5连接。

第三齿轮g3同轴空套在所述第五传动轴5上。第五齿轮g5同轴空套在所述第五传动轴5上。第二传动轴2以及所述第三传动轴3均与第一传动轴1同轴布置。第四传动轴4以及所述第五传动轴5均与第一传动轴1非同轴布置。第二传动轴2同轴穿过所述第三传动轴3。在轴向上，第一电机em1以及第二电机em2均布置在远离发动机ice一侧，制动器b1或单向离合器fc、第五齿轮g5、第六齿轮g6以及差速器dif均布置在靠近发动机一侧，第三齿轮g3以及第一齿轮g1相对于第五齿轮g5均布置在远离发动机ice一侧，所述第二齿轮g2、第四齿轮g4以及第七齿轮g7相对于第三齿轮g3均布置在远离发动机ice一侧。

本实施例中，新型混合动力传动装置在不同的行驶工况下，采用不同的工作模式，包括：

纯电驱动模式1：第一同步器c1与所述第四齿轮g4接合，由第二电机em2单独驱动或由第一电机em1与所述第二电机em2共同驱动，且发动机ice处于停机状态。

纯电驱动模式2：第一同步器c1与第三齿轮g3接合，由第二电机em2单独驱动或由第一电机em1与所述第二电机em2共同驱动，且发动机ice处于停机状态。

混合驱动模式1：第一同步器c1与第四齿轮g4接合，由发动机ice、第一电机em1以及第二电机em2共同驱动，此模式下，发动机ice的输出功率在输入端通过单行星排机构pg进行功率分流，第一电机em1作为发电机或者电动机对发动机工作点进行调节，并且第二电机em2作为电动机对发动机工作点进行调节。

混合驱动模式2：第一同步器c1与第三齿轮g3接合，由发动机ice、第一电机em1以及第二电机em2共同驱动，此模式下发动机ice的输出功率在输入端通过单行星排机构pg进行功率分流，第一电机em1作为发电机或者电动机对发动机工作点进行调节，并且第二电机em2作为电动机对发动机工作点进行调节。

制动能量回收模式1：当车辆制动时，第一同步器c1与第四齿轮g4接合，车轮反向拖动车辆带动第二电机em2对动力蓄电池进行充电，以回收制动情况下车辆的动能。

制动能量回收模式2：当车辆制动时，第一同步器c1与第三齿轮g3接合，车轮反向拖动车辆带动所述第二电机em2对动力蓄电池进行充电，以回收制动情况下车辆的动能。

驻车充电模式：当车辆处于停车制动状态时，第一同步器c1与所述第四齿轮g4接合，或第一同步器c1与所述第三齿轮g3接合，由发动机ice驱动第一电机em1对动力蓄电池进行充电。

本实施例中，传动装置的车辆在各工况下的工作状态如下所述。

一、车辆起步：

当车辆动力蓄电池电量较高(例如：高于80％)且启动动力需求较小时，采用电驱动模式1，即所述第一同步器c1与所述第四齿轮g4接合，采用第二电机em2单独驱动或采用第二电机em2与第一电机em1共同驱动实现车辆起步；

当车辆动力蓄电池电量较高(例如：高于80％)且启动动力需求较大时，采用电驱动模式2，即所述第一同步器c1与所述第三齿轮g3接合，采用第二电机em2单独驱动或采用第二电机em2与第一电机em1共同驱动实现车辆起步；

当车辆动力蓄电池电量较低(例如：低于20％)时，采用混合动力驱动模式1，即第一同步器c1与第四齿轮g4接合，采用发动ice、第一电机em1以及第二电机em2共同驱动实现车辆起步；或采用混合动力驱动模式2，即第一同步器c1与第三齿轮g3接合，用发动ice、第一电机em1以及第二电机em2共同驱动实现车辆起步。

二、车辆中高速运行：

当混合动力车辆通过纯电驱动模式起步且行驶一定时间后，且当动力蓄电池电量较高时(例如：高于50％)，车辆可以通过纯电驱动模式1行驶至一定车速，然后切换至纯电动驱动模式2，保证车辆在全速范围内纯电动行驶；

当动力蓄电池电量下降至一定水平或者系统效率相对较低时(例如：低于50％)，车辆可以由纯电驱动模式1或者纯电驱动模式2切换至混合动力驱动模式；

在纯电驱动模式1或纯电驱动模式2下切换至混合动力驱动模式的过程中，第二电机em2继续驱动车辆正常行驶，第一电机em1拖拽发动机ice至一定转速后，发动机ice进行点火启动；

为减少发动机ice启动过程中对车辆舒适性影响，此时第一电机em1进行短暂发电以平衡发动机ice启动过程中的爆发力矩，然后车辆混合动力驱动模式；

当车辆进入混合动力驱动模式时，发动机ice的工作点可以被灵活调节，系统以较高的效率运行。

三、车辆驻车：

驻车时，当车辆动力蓄电池电量较低时(例如：低于60％)，发动机ice经单行星排机构pg带动第一电机em1对车辆动力蓄电池进行充电；

当车辆动力蓄电池电量较高时(例如：高于80％)，发动机熄火。

四、车辆制动：

当车辆非紧急制动时，并且当车辆动力蓄电池电量较低时(例如：低于60％)，车轮反向拖动传动装置带动第一电机em1以及第二电机em2对动力蓄电池进行充电，以回收制动情况下车辆的部分动能；

否则，直接启动制动系统对车辆进行制动。

实施例2，如图2所示，图2为本发明提供的功率分流式混合动力变速器的第二种实施方式，实施例2与实施例1类似，不同之处在于实施例2中采用制动器b1替代实施例1中的单向离合器fc。其他同实施例1。

以上所述仅是对发明的较佳实施例，并非对发明的范围进行限定，故在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明所述的构造、特征及原理所做的等效变化或装饰，均应落入本发明的保护范围内。