一种混合动力变速机构、混合动力系统及具有其的车辆的制作方法

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种混合动力变速机构、混合动力系统及具有其的车辆。

背景技术：

随着汽车行业的发展，国家对于环境保护的日益重视，汽车排放法规也日趋严格，用户对整车安全性，舒适性及油耗经济性的要求也越来越高，混合动力驱动汽车，特别是p2型混合驱动汽车，日益成为传统动力驱动汽车过渡到纯电动驱动汽车期间的主流趋势。

与传统的液力变矩器、行星齿轮式自动变速器相比，双离合自动变速器效率更高，换挡时间更短，有着明显的优势。一般说来，较多挡位的双离合自动变速器能够加大传动比范围，有利于提高起步时的车轮转矩，降低发动机工作转速，从而提高动力总成的系统效率和动力性能。

然而，随着挡位数量的增加，变速器的尺寸会不可避免地增加。尤其对于前置前驱车型来说，变速器尺寸的增加不仅影响变速器的轻量化、小型化，而且还会给整车布置带来困难，影响整车的燃油经济性和驾驶舒适性。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种混合动力变速机构、混合动力系统及具有其的车辆，以解决现有变速箱存在的传动效率较低，但所需安装空间较大，制造成本较高、油耗也较高等问题，使混合动力变速机构的传动效率提高、安装空间紧凑、制造成本降低、挡位数增多、速比范围增广、重量减轻。

本实用新型首先提供一种混合动力变速机构，包括：第一输入轴和第二输入轴，第二输入轴为空心轴，嵌套于第一输入轴上，并与第一输入轴同轴设置；第一输出轴和第二输出轴，第一输出轴和第二输出轴轴线平行设置；其中，所述第一输出轴上设置有第一主减齿轮、倒挡从动齿轮和第四倒挡同步器，所述第二输出轴上设置有第二主减齿轮和第二从动齿轮；所述第四倒挡同步器和所述倒挡从动齿轮接合，将扭矩经由固定在所述第二输入轴上的所述第二从动齿轮传递到所述倒挡从动齿轮，并由所述倒挡从动齿轮与所述第四倒挡同步器接合，将扭矩传递到所述第一输出轴上的第一主减齿轮。

进一步，混合动力变速机构还包括差速器，所述差速器具有差速器齿圈；所述第一输出轴上从靠近发动机一端起依次排列有倒挡从动齿轮和第四倒挡同步器，所述第二输出轴上从靠近发动机一端起依次排列有第二主减齿轮和第二从动齿轮；所述第四倒挡同步器和所述倒挡从动齿轮接合，将来自第二输入轴上的第二主动齿轮的扭矩，传递到第二从动齿轮，并由第二从动齿轮传到倒挡从动齿轮，接着由倒挡从动齿轮与第四倒挡同步器接合将扭矩传递到第一输出轴上的第一主减齿轮，再通过差速器齿圈，并最终由差速器输出动力。

进一步，所述混合动力变速机构还包括差速器，所述差速器具有差速器齿圈；所述差速器齿圈与所述第一主减齿轮啮合，以接收来自第一主减齿轮的扭矩，并最终由差速器输出动力。

进一步，所述第一输入轴上还设置有第五/七主动齿轮，所述第二输入轴上还设置有第二主动齿轮和第四/六主动齿轮，所述第一输出轴上还设置有第四从动齿轮和第五从动齿轮；所述第五/七主动齿轮同时和所述第五从动齿轮、所述第七从动齿轮啮合，所述第四/六主动齿轮同时和所述第四从动齿轮、所述第六从动齿轮啮合，所述第二从动齿轮同时与所述第二主动齿轮、所述倒挡从动齿轮啮合。

进一步，所述混合动力变速机构还包括壳体；所述第一输入轴、所述第二输入轴、所述第一输出轴和所述第二输出轴均通过轴承支撑在所述壳体上。

本申请另提供一种混合动力系统，包括：上述任意一种混合动力变速机构；第一动力源和第二动力源；双离合器，具有第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和第二离合器分别将所述第一输入轴和所述第二输入轴连接于所述第一动力源；以及分离离合器，与所述第一离合器和所述第二离合器同轴设置，将所述第一动力源连接于所述第二动力源。

进一步，所述第一动力源为驱动电机，所述第二动力源为发动机。

进一步，所述分离离合器与所述发动机的转子连接。

进一步，混合动力变速机构还包括差速器；所述第二离合器闭合后，所述第一动力源提供的扭矩通过第二离合器传递给第二输入轴，所述第二输入轴上设置有第二主动齿轮，以使所述扭矩经由第二从动齿轮传递到所述倒挡从动齿轮，并最终由所述差速器输出动力。

本申请还提供一种车辆，具有上述任意一种混合动力系统。

本实用新型倒挡传递借用第二输出轴作惰轮轴，作为倒挡的传动部件，节省了一个专用的倒挡轴，大幅减小了变速机构的重量和成本，并且输入轴和两个输出轴的中心距可以设计得较小，结构更紧凑。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的混合动力变速机构的示意图。

图2为本实用新型一实施例的混合动力变速系统的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型进行详细描述。

本实用新型提供的三离合混合动力自动变速机构，是在现有常用双离合的基础上，增加分离离合器，实现各挡位的纯电驱动及混合驱动，提供一种车辆用混合动力自动变速器，特别是适用混合动力驱动的8速自动变速器。针对目前现有混合动力自动变速器，纯电及混合驱动模式下效率低、轴数布置多、挡位较少等问题，本实用新型提供一种轴数布置少、重量轻、速比范围广、结构紧凑、传递路线简单、效率高的的三离合混合动力自动变速器。

如图1所示，在本申请较佳实施例中，混合动力变速机构100包括4根轴，分别为：第一动力输入轴22、第二动力输入轴24、第一动力输出轴42和第二动力输出轴44，4根轴水平布置。第一动力输入轴22和第二动力输入轴24同轴设置，第一动力输出轴42和第二动力输出轴44轴线平行。

第一输入轴22和第二动力输入轴24，以及所述第一动力输出轴42和第二动力输出轴44上，设置有若干个齿轮。

第一输入轴22上从第一端，在本实施例中是靠近第二动力源52的一端，依次设置排列有第五/七主动齿轮，第三主动齿轮663和第一主动齿轮661。第一动力输入轴22的第一端，在本实施例中是靠近第二动力源52的一端。下文第二动力输入轴24、第一动力输出轴42和第二动力输出轴44的第一端也是指靠近第二动力源52。第二动力源52例如是发动机。第五/七主动齿轮例如是变速机构的5/7档主动齿轮，第三主动齿轮663例如是3挡主动齿轮，第一主动齿轮661例如是1挡主动齿轮。

第二输入轴24上从靠近发动机一端起依次排列第二主动齿轮662、第四/六主动齿轮664。第二主动齿轮662例如是2挡主动齿轮，第四/六主动齿轮664例如是4/6挡主动齿轮。

第一输出轴42上从靠近发动机一端起依次排列第一主减齿轮622、倒挡从动齿轮682、第四倒挡同步器88、第四从动齿轮644、第五从动齿轮645、第一/五同步器82、第一从动齿轮641。第四从动齿轮644例如是4挡从动齿轮、第五从动齿轮645例如是5挡从动齿轮、第一/五同步器82例如是1/5挡同步器、第一从动齿轮641例如是1挡从动齿轮。第二输出轴44上从靠近发动机一端起依次排列第二主减齿轮624、第二从动齿轮642、第二/六同步器464、第六从动齿轮646、第七从动齿轮647、第三/七同步器86例如是3/7挡同步器、第三从动齿轮643。

第二从动齿轮642例如是2挡从动齿轮、第二/六同步器464例如是2/6挡同步器、第六从动齿轮646例如是6挡从动齿轮、第七从动齿轮647例如是7挡从动齿轮、第三/七同步器86、第三从动齿轮643。

在本实用新型一实施例中，偶数挡的主动齿轮布置在第二输入轴24上，奇数挡的主动齿轮布置在第一输入轴22上。1、5、4、倒挡的从动齿轮布置在第一输出轴42上；3、7、6、2挡从动齿轮布置在第二输出轴44上。低速挡布置在轴的两端，远离中间，这有利于增强轴的刚度，避免轴的挠度过大，进而减小齿轮啮合中的传递误差，提升nvh性能。

承上所述，第一主动齿轮661和第一从动齿轮641啮合；第三主动齿轮663与第三从动齿轮643啮合；第五/七主动齿轮665同时和第五从动齿轮645、第七从动齿轮647啮合；第四/六主动齿轮664同时和第四从动齿轮644、第六从动齿轮646啮合；第二从动齿轮642同时与第二主动齿轮662、倒挡从动齿轮20啮合。第五/七主动齿轮665同时和第五从动齿轮645、第七从动齿轮647啮合，且为共面齿轮组。第四/六主动齿轮664同时和第四从动齿轮644、第六从动齿轮646啮合，且为共面齿轮组；第二从动齿轮642同时和第二主动齿轮662、倒挡从动齿轮20啮合，且为共面齿轮组；第一主减齿轮23、第二主减齿轮624同时与差速器齿圈322为常啮合，并且为共面齿轮组。第五从动齿轮645、第一从动齿轮641由第一/五同步器82连接；第三从动齿轮643、第七从动齿轮647由第三/七同步器86连接；第二从动齿轮642与第六从动齿轮646由第二/六同步器84连接；第四从动齿轮644与倒挡从动齿轮682由第四倒挡同步器88连接。

在本申请较佳实施例中，第一输入轴22和第二输入轴24，以及第一输出轴42和第二输出轴44，均通过轴承支撑在变速器壳体上；第一输入轴22和第二输入轴24上的齿轮通过焊接、花键、过盈压装或者直接在轴上生成；第一输出轴42、第二输出轴44上的所有挡位齿轮均通过轴承空套在轴上。所有同步器的齿毂均通过花键连接在轴上。分离离合器76与第一离合器72同轴布置，并与第一动力源54，例如发动机的转子，通过焊接相连。

在本实施例中，各挡位动力传递路径如下：

一挡动力传动路线：第一/五同步器82和第一从动齿轮641接合，第一离合器72闭合，动力源提供的扭矩通过第一离合器72传递给第一输入轴22的第一主动齿轮641，经由第一主动齿轮641传到第一从动齿轮661。第一从动齿轮661和第一/五同步器82将扭矩传递到第一输出轴42上的第一主减齿轮622，再通过差速器齿圈322，并最终由差速器32输出动力。

二挡动力传动路线：第二/六同步器84和第二从动齿轮642接合，第二离合器74闭合，动力源提供的扭矩通过第二离合器74传递给第二输入轴24，经由固定在第二输入轴24上的第二主动齿轮662传递到第二从动齿轮642，再由第二从动齿轮642与第二/六同步器84接合将扭矩传递第二输出轴44上的第2主减速齿轮624，再通过差速器齿圈322，并最终由差速器32输出动力。

三挡动力传动路线：第三/七同步器86和第三从动齿轮643接合，第一离合器72闭合，动力源提供的扭矩通过第一离合器72传递给第一输入轴22的第三主动齿轮663，经由第三主动齿轮663传到第三从动齿轮643。第三从动齿轮643和第三/七同步器86将扭矩传递到第二输出轴44上的第2主减速齿轮624，再通过差速器齿圈322，并最终由差速器32输出动力。

四挡动力传动路线：第四倒挡同步器88和第四从动齿轮644接合，第二离合器74闭合，动力源提供的扭矩通过第二离合器74传递给第二输入轴24，经由固定在第二输入轴24上的第四/六主动齿轮664传到第四从动齿轮644，再由第四从动齿轮644与第四倒挡同步器88接合将扭矩传递到第一输出轴42上的第一主减齿轮622，再通过差速器齿圈322，并最终由差速器32输出动力。

五挡动力传动路线：第一/五同步器82和第五从动齿轮(645)接合，第一离合器(72)闭合，动力源提供的扭矩通过第一离合器(72)传递给第一输入轴22的第五/七主动齿轮665，经由第五/七主动齿轮665传到第五从动齿轮(645)。第五从动齿轮(645)和第一/五同步器82将扭矩传递到第一输出轴42上的第一主减齿轮622，再通过差速器齿圈322，并最终由差速器32输出动力。

六挡动力传动路线：第二/六同步器84和第六从动齿轮646接合，第二离合器(74)闭合，动力源提供的扭矩通过第二离合器(74)传递给第二输入轴24，经由固定在第二输入轴24上的第四/六主动齿轮664传到第六从动齿轮646，再由第六从动齿轮646与第二/六同步器84接合将扭矩传递到第二输出轴44上的第二主减齿轮624，再通过差速器齿圈322，并最终由差速器32输出动力。

七挡动力传动路线：第三/七同步器86和第七从动齿轮647接合，第一离合器(72)闭合，动力源提供的扭矩通过第一离合器(72)传递给第一输入轴22的第五/七主动齿轮665，经由第五/七主动齿轮665传到第七从动齿轮647。第七从动齿轮647和第三/七同步器86将扭矩传递到第二输出轴44上的第2主减速齿轮624，再通过差速器齿圈322，并最终由差速器32输出动力。

倒挡动力传递路线：第四倒挡同步器88和倒挡从动齿轮682接合，第二离合器(74)闭合，动力源提供的扭矩通过第二离合器(74)传递给第二输入轴24，经由固定在第二输入轴24上的第二主动齿轮662传到第二从动齿轮642，由第二从动齿轮642传到倒挡从动齿轮682，再由倒挡从动齿轮682与第四倒挡同步器88接合将扭矩传递到第一输出轴42上的第一主减齿轮622，再通过差速器齿圈322，并最终由差速器32输出动力。

在本实施例中，混合动力变速系统200共有7种工作模式：纯电驱动模式、发动机直驱与电机驱动并联模式、纯发动机驱动模式、制动能量回收模式、启动发动机模式、行车充电模式、驻车充电模式，能实现7个前进挡位及1个倒挡。

各工作模式的工作情况如下：

纯电驱动模式：在此工况下，分离离合器76断开，发动机52不参与驱动，电机作为驱动电机的纯电模式，可用于车辆起步、交通拥堵等低速工况；第二离合器74与第一离合器72选择性闭合以实现电机驱动下的奇偶挡位。或当车辆在良好路面平稳行驶时，断开分离离合器76，减少车辆行驶中发动机52的负载，减少滑行时的行驶阻力。

发动机52直驱与驱动电机并联模式：在此工况下，分离离合器76结合时，实现发动机52直驱与驱动电机54并联驱动，第二离合器74与第一离合器72选择性闭合以实现电机驱动下的奇偶挡位。

纯发动机52驱动模式：在此工况下，分离离合器76结合时，车辆正好处于发动机52最佳工作区域，驱动电机54不提供动力驱动，第二离合器74与k2选择性闭合以实现电机驱动下的奇偶挡位。

制动能量回收模式:在此工况下，分离离合器76断开，主要用于当高速行驶车辆出现长时间制动时，制动器启动发动机52模式，所再生出的能量通过功率转换器存储在电池中，为驱动电机54充电，实现制动能量回收。

启动发动机模式：在此工况下，分离离合器76结合，电机可替代传统车中的起动机，利用电机实现发动机52启动，可用于纯电模式下功率不足以满足车辆驱动功率需求或者电池电量偏低时，必须引入发动机52时，结合分离离合器76启动发动机52；或当长制动过程即将完成，需要重新启动发动机52时，可利用制动能量使发动机52重新启动。

行车充电模式：在此工况下，分离离合器76结合，在车辆行车过程中，可通过使发动机52处于最高工作效率区为驱动电机54充电，最大限度利用发动机52能量。

驻车充电模式：在此工况下，分离离合器76结合，当车辆处于驻车情况下，电池电量偏低时，可通过发动机52为驱动电机54充电。

综上所述，本实用新型实施例通过共用主动齿轮的方式，5/7挡与4/6挡采用共用齿轮，缩短了轴向长度、减轻了变速机构的重量。本实用新型实施例倒挡传递借用第二输出轴作惰轮轴，作为倒挡的传动部件，节省了一个专用的倒挡轴，不仅轴数布置少，大幅减小了重量和成本，并且输入轴和两个输出轴的中心距可以设计得较小，结构更紧凑，同时倒挡传递路径简单，只使用第二从动齿轮，例如2挡从动齿轮，作为惰轮换向，减少了齿轮啮合数量，效率更高，传动更平稳，有利于混合动力自动变速器的噪声控制。本实用新型实施例低速挡布置在轴的两端，远离中间，这更利于增强轴的刚度，并避免轴的挠度过大，进而减小齿轮啮合中的传递误差，提升车辆nvh性能。本实用新型实施例的1档、倒档各自由两个不同的离合器控制，有利于提高离合器的使用寿命。本实用新型共有7个前进挡位，能实现7个工作模式，速比范围广，适用多种路况，保证发动机始终运转在最佳工作区域，从而提高发动机效率，并节能减排。

本实用新型在双离合变速器的基础上，增加分离离合器连接电机，取消液力变矩器，不仅结构较为简单，开发周期短，而且成本低，可实现插电混动及油混。本实用新型不仅具有双离合变速器的优势：在车辆在换挡过程中，换挡迅速平稳，保证车辆的加速性，避免换挡引起的急剧减速情况，极大的改善车辆运行的舒适性，而且也可以实现多个挡位的纯电驱动，及发动机、电机的混合驱动，有利于发动机运转在最佳工作区，低排放、高效率兼得，综合提升整车的经济性和驾驶舒适性。

本实用新型在原有的双离合器式自动变速器基础上增加第一动力源，即驱动电机，及分离离合器，从而以简单结构实现了纯电及混合驱动，达到了节能减排的效果，并且结构紧凑，效率高；同时因为最大限度地利用了双离合的资源，所以也能较大幅度的降低制造成本及研发成本。本实用新型的三离合混合动力自动变速器结构简单，易于加工。

本实用新型采用的技术方案，使变速机构轴向长度缩短，零件相对变少、效率增高、速比易配凑，并且速比范围广、传递效率高、结构紧凑、重量轻、有利于噪声控制，能够取得更好经济性指标，降低油耗，提升驾驶舒适性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。