一种变速箱总成和混合动力汽车的制作方法

1.本实用新型属于变速箱技术领域，特别涉及一种变速箱总成和混合动力汽车。


背景技术：

2.随着世界各国环境保护的措施越来越严格，替代燃油发动机汽车的方案也越来越多，例如氢能源汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车等。其中，混合动力汽车已有商业化运转的模式并具有实用性价值。
3.对于混合动力汽车来说，不仅可以有效降低燃油消耗，改善驾驶的平滑性，而且针对电机和发动机的特性，使用专用的少档位变速箱或固定速比变速箱，进一步简化了变速箱的结构。然而，在现有的变速箱总成中，为了使发动机的输出效率最优，发动机设置为固定速比为1的直驱，但是这样就无法实现多种驱动模式输出。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提出了一种变速箱总成和混合动力汽车，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.本实用新型一方面提出了一种变速箱总成，所述变速箱总成包括同轴依次设置的驱动电机、第一离合器、发电机和发动机，以及同轴设置的第一变速器和第二变速器，所述第一变速器和所述第二变速器通过第二离合器传动；
7.所述驱动电机的输出轴为中空轴，所述驱动电机的输出轴同轴套设在第一轴上，所述驱动电机的输出轴经所述第二变速器变速后将所述驱动电机的动力传递给所述第一轴；
8.所述发动机和所述发电机传动连接，所述发电机与所述第一离合器之间设有第二轴，所述第二轴通过所述第一离合器实现与所述第一轴传动；
9.所述第二轴依次经过所述第一变速器和第二变速器变速后将所述发动机和/或所述发电机的动力传递给所述第一轴；或，
10.所述第二轴经过所述第一离合器将所述发动机和/或所述发电机的动力传递给所述第一轴。
11.进一步地，所述第一变速器包括第三轴；
12.所述第三轴上设有第一齿轮，所述第一齿轮与所述第二轴上的第二齿轮啮合传动。
13.进一步地，所述第二变速器包括第四轴；
14.所述第四轴上设有第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮与所述第一轴的输入端上的第五齿轮啮合传动，所述第四齿轮与所述驱动电机的输出轴上的第六齿轮啮合传动；
15.所述第二离合器设置在所述第三轴和第四轴之间。
16.进一步地，所述第二变速器包括第五轴和第六轴；
17.所述第五轴和所述第六轴之间设有第三离合器，所述第五轴上设有第三齿轮，所述第六轴上设有第四齿轮，所述第三齿轮与所述第一轴的输入端上的第五齿轮啮合传动，所述第四齿轮与所述驱动电机的输出轴上的第六齿轮啮合传动；
18.所述第二离合器设置在所述第三轴和第五轴之间。
19.进一步地，所述第一离合器和第二离合器为电磁齿嵌式离合器。
20.进一步地，所述发动机的输出轴与所述发电机的输出轴之间设有第四离合器。
21.进一步地，所述发动机的输出轴与所述发电机的输出轴之间设有扭转减震器。
22.进一步地，所述驱动电机的转速为12000～20000rpm。
23.进一步地，所述第一轴为所述变速箱总成的输出轴，所述第一轴的输出端为法兰结构或花键结构。
24.本实用新型另一方面提出了一种混合动力汽车，所述混合动力汽车采用上述所述的变速箱总成。
25.本实用新型的优点及有益效果是：
26.本技术的变速箱总成中集成有同轴依次设置驱动电机、第一离合器、发电机和发动机，以及同轴设置的第一变速器和第二变速器，使发动机可以实现两种档位输出，变速箱总成可根据车辆工况采用不同的模式驱动车辆，动力输出的灵活性更高；并且驱动电机采用固定速比传动，提高了整车换挡时的平顺性。
附图说明
27.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
28.图1为本实用新型的实施例1中变速箱总成的结构示意图；
29.图2为本实用新型的实施例2中变速箱总成的结构示意图；
30.图3为本实用新型的实施例1中强制润滑冷却系统的结构示意图。
31.图中：1、驱动电机；2、发电机；3、发动机；4、第一轴；5、第二轴；6、第三轴；7、第四轴；8、第五轴；9、第六轴。
具体实施方式
32.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。
34.实施例1
35.本实施例中提供一种变速箱总成，该变速箱总成纵向设置于混合动力汽车中。如图1所示，该变速箱总成具体包括同轴依次设置的驱动电机1、第一离合器c1、发电机2和发动机3，以及同轴设置的第一变速器和第二变速器，第一变速器和第二变速器通过第二离合
器c2传动。
36.驱动电机1的输出轴为中空轴，驱动电机1的输出轴同轴套设在第一轴4上，并且能够相对于第一轴4进行相对转动，可有效缩减变速箱总成的体积，使其结构更为紧凑，便于变速箱总成设置于汽车内。驱动电机1的输出轴经第二变速器变速后将驱动电机1的动力传递给第一轴4。其中，变速箱总成通过第一轴的输出端进行动力输出。
37.发动机3和发电机2传动连接，发电机2与第一离合器c1之间设有第二轴5，第二轴5通过第一离合器c1实现与第一轴4传动。
38.在本实施例中，如图1所示，第一变速器包括第三轴6。
39.具体地，第三轴6上设有第一齿轮z1，第一齿轮z1与第二轴5上的第二齿轮z2啮合传动。例如，第一齿轮z1和第二齿轮z2的速比可设置为0.38～0.47，形成发动机3的超速档和直接档的组合。或者第一齿轮z1和第二齿轮z2的速比可设置为2左右，形成发动机3的低速档和直接档的组合。
40.进一步地，如图1所示，第二变速器包括第四轴7。
41.第四轴7上设有第三齿轮z3和第四齿轮z4，第三齿轮z3与第一轴4的输入端上的第五齿轮z5啮合传动，第四齿轮z4与驱动电机1的输出轴上的第六齿轮z6啮合传动。
42.第二离合器c2设置在第三轴6和第四轴7之间，通过第二离合器c2的断开或结合，实现第三轴6和第四轴7相对转动或同轴转动。
43.当第一离合器c1断开，第二离合器c2结合时，第二轴5依次经过第一变速器和第二变速器变速后将发动机3和/或发电机2的动力传递给第一轴4。
44.当第一离合器c1结合，第二离合器c2断开时，第二轴5经过第一离合器c1将发动机3和/或发电机2的动力传递给第一轴4。
45.当第一离合器c1和第二离合器c2都断开时，驱动电机1的输出轴经第二变速器变速后将驱动电机1的动力传递给第一轴4。
46.变速箱总成中设有驱动电机1、发电机2和发动机3三个动力源，三个动力源可以独立或者相互配合进行工作，通过第一离合器c1和第二离合器c2进行调控，控制动力输出路线在串联式和并联式间进行切换，进而实现变速箱总成的不同驱动模式输出。并且，该变速箱总成中不但保留了发动机3直驱速比为1的档位，还增加了发动机3直驱的超速档位或者低速档位，该超速档位或者低速档位通过发动机3经由第一变速器和第二变速器驱动第一轴4转动实现。第一变速器可根据不同车辆设置不同速比，保证发动机3可在中速段和高速段或低速段均维持较好的直驱性能，且使发动机3工作在低噪声和高效率的区间内。
47.另外，为了增大驱动电机1的输出扭矩，第二变速器可以为减速器。其中，驱动电机1采用固定速比进行输出，在驱动电机1和发动机3同时进行驱动时，发动机3进行换挡过程中无动力中断，使整车换挡平顺性更好。
48.综上，本实施例的变速箱总成中集成有同轴依次设置驱动电机、第一离合器、发电机和发动机，以及同轴设置的第一变速器和第二变速器，使发动机可以实现两种档位输出，变速箱总成可根据车辆工况采用不同的模式驱动车辆，动力输出的灵活性更高；并且驱动电机采用固定速比传动，提高了整车换挡时的平顺性。
49.进一步地，第一离合器和第二离合器为电磁齿嵌式离合器。
50.电磁齿嵌式离合器借助通入磁轭内励磁线圈中的电流产生磁力吸引衔铁，从而使
与磁轭和衔铁相连的两上牙形齿爪接合传递转矩。电磁齿嵌式离合器可分为线圈旋转(有滑环式)和线圈静止(无滑环式)两种，前一种的励磁线圈回转，电流经滑环引入，后一种励磁线圈静止，电流直接通入线圈，该种离合器适用于各种类型机械传动系统中，起离合、点动、变速、换向等作用。采用电磁齿嵌式离合器，可实现通过电机调速进行模式切换，整个切换过程无滑磨损耗和无拨叉装置，效率高且可靠。
51.在本实施例中，上述各轴根据需要在轴两端甚至中间位置设置轴承，以支撑各轴的旋转。
52.在本实施例中，如图1所示，发动机3的输出轴与发电机2的输出轴之间设有第四离合器c4。在驱动电机1和发电机2进行动力输出时，通过第四离合器c4可将发动机3进行隔离，降低发动机3的拖拽损耗。
53.在本实施例中，变速箱总成的驱动模式包括如下的任一项：双电机驱动、单电机驱动、串联驱动、并联驱动、发动机直驱(包括直驱1和直驱2)或制动回收。
54.参见下表所示，各具体的驱动模式的实现方式如下：
[0055][0056]
在本实施例中，通过设置第四离合器c4，实现了双电机驱动的驱动模式。当然，在其他实施例中，根据设计和使用工况的不同，也可以在发动机的输出轴与发电机的输出轴之间不设置第四离合器c4，而设置扭转减震器，从而有效抑制扭转共振相应的振幅，并衰减因冲击产生的瞬态扭振。
[0057]
在本实施例中，驱动电机选用转速为12000～20000rpm的高转速大扭矩电机。驱动电机采用高转速大扭矩电机，可降低系统重量，并且满足混合动力汽车的输出需要。
[0058]
在本实施例中，第一轴为变速箱总成的输出轴，第一轴的输出端为法兰结构，当然第一轴的输出端也可以采用其他输出结构进行动力输出，例如花键结构，亦在本实用新型的保护范围内。
[0059]
在本实施例中，变速箱总成包括强制润滑冷却系统，强制润滑冷却系统包括主油
路和至少三个回路。需要说明的是，强制润滑冷却系统仍保留了核心部件的飞溅润滑，保障一定的跛行工作能力。
[0060]
如图3所示，上述的主油路包括集油器、滤清器、油泵、热交换器和分配器。
[0061]
具体的，主油路根据分配器的分配分成至少三个回路，其中，至少三个回路包括发电机和驱动电机冷却回路(即第一回路)、齿轮和离合器润滑回路(即第二回路)和轴承润滑回路(即第三回路)。
[0062]
采用油冷电机，效率更高，功率密度更高，整体小型化；并且由于变速箱总成内的油路是共享的，包括齿轮润滑、离合器润滑、发动机冷却、驱动电机冷却、轴承润滑等齿轮润滑油和电机冷却油共享，能够强制冷却和润滑，使得冷却润滑系统更加高效，环境适应性更好。
[0063]
当然，上述润滑回路的设计仅是举例，是根据各部件位置和冷却需要进行的优化设置，其他的润滑回路设计均在本实用新型的保护范围之内。
[0064]
实施例2
[0065]
在本实施例中，与实施例1不同之处在于：如图2所示，第二变速器包括第五轴8和第六轴9。
[0066]
第五轴8和第六轴9之间设有第三离合器c3，第三齿轮z3位于第五轴8上，第四齿轮z4位于第六轴9上，第三齿轮z3与第一轴4的输入端上的第五齿轮z5啮合传动，第四齿轮z4与驱动电机1的输出轴上的第六齿轮z6啮合传动。
[0067]
此时，通过在第二变速器中设置由第三离合器c3连接的第五轴8和第六轴9，并且使第三齿轮z3和第四齿轮z4分别位于第五轴8和第六轴9上，从而可以切换控制驱动电机1与第一轴4之间的连接关系。这样，在发动机3进行高速输出时，通过第三离合器c3可将驱动电机1进行隔离，降低驱动电机1的拖拽损耗。另外，汽车在巡航时，如果需要电机调剂发动机3负荷(助力或发电)，可以优先使用发电机2。
[0068]
实施例3
[0069]
本实施例中提供一种混合动力汽车，该混合动力汽车采用上述任意一个实施例中的变速箱总成，可根据车辆工况采用不同的驱动模式进行输出。其中，驱动模式包括双电机驱动(当发动机的输出轴与发电机的输出轴之间设置第四离合器c4的情况下)、单电机驱动、串联驱动、并联驱动、发动机直驱或制动回收。
[0070]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。