多档传动机构、车辆动力装置及车辆的制作方法
1.本实用新型涉及传动设备技术领域，特别涉及一种多档传动机构。本实用新型还涉及一种设有该多档传动机构的车辆动力装置，以及设有该车辆动力装置的车辆。
背景技术：
2.随着国家对汽车的经济性及排放要求越来越高，各大主机厂及零部件厂家对于混合动力变速器架构的研发投入也越来越大。
3.现有的混动动力架构中，单档混动架构在纯电动高速行驶工况下，速比少，为维持高车速，此时电机转速必须提高，耗电量和系统效率降低，经济性降低。而为实现多档驱动，需匹配多个同步器或离合器，设计冗杂。其中，行星排式结构复杂，制造成本高，平行轴式结构轴数量较多，相应的轴承数量也会多，失效风险增加。
技术实现要素：
4.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种多档传动机构，以实现多档驱动模式的同时，具有成本较低，结构紧凑的特点。
5.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种多档传动机构，包括输入轴、中间轴和输出轴；
7.所述输入轴和所述输出轴同轴布置，所述输入轴和所述中间轴之间设有第一齿轮副，所述中间轴和所述输出轴之间设有第二齿轮副和第三齿轮副；
8.所述输入轴上设有第一控制单元，所述输入轴通过所述第一控制单元能够可选择性地连接所述第一齿轮副或所述第二齿轮副，而与所述中间轴传动连接；
9.所述输出轴上设有第二控制单元，所述输出轴通过所述第二控制单元能够可选择性地连接所述第二齿轮副或所述第三齿轮副，而与所述输出轴传动连接。
10.进一步的，所述第一齿轮副包括空套于所述输入轴上的第一主动齿轮，以及设于所述中间轴上的第一从动齿轮；所述第一控制单元包括设于所述输入轴上的第一同步器。
11.进一步的，所述第二齿轮副包括设于所述中间轴上的第二主动齿轮，以及空套于所述输出轴上的第二从动齿轮；所述第一同步器能够可选择性地连接所述第一主动齿轮或所述第二从动齿轮。
12.进一步的，所述第三齿轮副包括设于所述中间轴上的第三主动齿轮，以及空套于所述输出轴上的第三从动齿轮；所述第二控制单元包括设于所述输出轴上的第二同步器，所述第二同步器能够可选择性地连接所述第二从动齿轮或所述第三从动齿轮。
13.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
14.本实用新型所述的多档传动机构，能够将输入轴承接的动力通过第一齿轮副或者第二齿轮副向中间轴传递，中间轴承接的动力可通过第二齿轮副或第三齿轮副向输出轴传递动力，或者输入轴承接的动力通过第二齿轮副向输出轴传递动力，而能够实现多个档位，且具有成本较低、结构紧凑及传动效率高的特点。
15.本实用新型的另一目的在于提出一种车辆动力装置，所述车辆动力装置包括动力总成，以及如上所述的多档传动机构，所述动力总成与所述多档传动机构传动相连。
16.进一步的，所述动力总成包括发动机和电动机；所述发动机与所述输入轴相连，且所述输入轴上设有控制机构，所述控制机构用于控制所述发动机输出动力的通断；所述电动机与所述中间轴相连。
17.进一步的，所述控制机构采用离合器。
18.进一步的，所述动力装置还包括发电机，所述发电机通过第四齿轮副与所述发动机传动相连。
19.进一步的，所述第四齿轮副包括与所述发动机的曲轴相连的第四主动齿轮，以及与所述发电机相连的第四从动齿轮。
20.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
21.本实用新型所述的车辆动力装置通过采用上述的多档传动机构，能够实现多个档位，并也具有成本较低、结构紧凑及传动效率高的特点。而且，通过设置的发动机和电动机以及发电机，能够实现纯电动直驱行驶、发动机直驱行驶、混合动力行驶、串联模式、怠速充电、行车充电、制动能量回收等多种模式。并且纯电动模式具有两个速比，能够同时满足低速起步动力性和高速巡航经济性的要求。
22.此外，本实用新型还提出了一种车辆，所述车辆中设有如上所述的车辆动力装置。
23.本实用新型的车辆通过应用如上的车辆动力装置，可实现纯电动直驱行驶、发动机直驱行驶、混合动力行驶、串联模式、怠速充电、行车充电、制动能量回收等多种模式，系统效率高，节油效果明显。
附图说明
24.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
25.图1为本实用新型实施例所述的多档传动机构应用状态下的结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例所述的车辆动力装置在发动机单独驱动时的换档逻辑图；
27.图3为本实用新型实施例所述的车辆动力装置在电动机单独驱动时的换档逻辑图；
28.图4为本实用新型实施例所述的车辆动力装置在发动机和电动机共同驱动时的换档逻辑图；
29.附图标记说明：
30.1、发动机；2、离合器；3、输入轴；4、中间轴；5、输出轴；6、电动机；7、发电机；
31.301、第一主动齿轮；302、第一同步器；
32.401、第一从动齿轮；402、第二主动齿轮；403、第三主动齿轮；
33.501、第二从动齿轮；502、第三从动齿轮；503、第二同步器；101、第四主动齿轮；701、第四从动齿轮。
具体实施方式
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
38.本实施例涉及一种多档传动机构，以能够实现多个不同档位的同时，具有成本较低、结构紧凑及传动效果高的特点。
39.在整体结构设计上，本实施例的多档传动机构主要包括输入轴3、中间轴4和输出轴5。其中，输入轴3和输出轴5同轴布置，中间轴4与输入轴3和输出轴5平行布置。输入轴3和中间轴4之间设有第一齿轮副，中间轴和输出轴之间设有第二齿轮副和第三齿轮副。
40.并且，输入轴3上设有第一控制单元，输入轴3通过第一控制单元能够选择性地连接第一齿轮副或第二齿轮副，而与中间轴4传动连接。输出轴5上也设有第二控制单元，输出轴5通过第二控制单元能够可选择性地连接第二齿轮副或第三齿轮副，而与中间轴4传动连接。
41.如上结构中，能够实现输入轴3承接的动力通过第一齿轮副向中间轴4传递，或者通过第二齿轮副向中间轴4传递。中间轴4承接的动力通过第二齿轮副或第三齿轮副向输出轴5传递。或者输入轴3承接的动力通过第二齿轮副直接向输出轴5传动，从而能够实现多个不同档位，并且采用齿轮数量少，具有成本较低，结构紧凑及传动效率高的特点。
42.作为一种优选实施方式，本实施例的第一齿轮副包括空套于输入轴3上的第一主动齿轮301，以及固设于中间轴4上的第一从动齿轮401，第一主动齿轮301和第一从动齿轮401传动相连。而且，上述的第一控制单元包括固设于输入轴3上的第一同步器302。并在具体实施时，第一同步器302优选布置在靠近输出轴5的一端，如此有利于第一齿轮副和第二齿轮副的布置。
43.本实施例的第二齿轮副，作为一种优选实施方式，该第二齿轮副包括固设于中间轴4上的第二主动齿轮402，以及空套于输出轴5上的第二从动齿轮501，第二主动齿轮402和第二从动齿轮501传动相连。上述的第一同步器302能够可选择性地连接第一主动齿轮301或第二从动齿轮501。
44.本实施例的第三齿轮副，同样作为一种优选实施方式，该第三齿轮副包括固设于中间轴4上的第三主动齿轮403，以及空套于输出轴5上的第三从动齿轮502，第三主动齿轮403和第三从动齿轮502传动相连。
45.而本实施例的第二控制单元具体包括固设于输出轴5上的第二同步器503，第二同步器503能够可选择性地连接第二从动齿轮501或第三从动齿轮502。
46.此处需说明的是，第二同步器503除了设置在输出轴5上，其也还可设置在中间轴4上，此时第二主动齿轮402和第三主动齿轮403则与中间轴4空套设置，而第二从动齿轮501和第三从动齿轮502于输出轴5固定连接，第二同步器503可选择性地连接第二主动齿轮402或第三主动齿轮403，如此也能够实现中间轴4承接的动力向输出轴5传递。
47.还需说明的是，本实施例的第一同步器302和第二同步器503优选采用双边同步器，以使得传动机构在结构上较为简单，且便于布置实施。本实施例的控制机构采用离合器2，该离合器2可采用现有的标准件，而能够降低动力装置的整体成本。
48.本实施例的多档传动机构通过采用三组齿轮副及两个同步器，能够实现多个不同档位，且具有成本较低、结构更为紧凑，传动效率高的特点。
49.此外，本实施例还涉及一种车辆动力装置，该车辆动力装置包括动力总成，以及上述的多档传动机构，其中，动力总成与多档传动机构传动相连。
50.作为本实施例的优选实施方式，本实施例的动力总成包括发动机1和电动机6。其中，发动机1与输入轴3相连，且在输入轴3上设有控制机构，控制机构用于控制发动机1输出动力的通断。而电动机6则与中间轴4相连，且优选的，该电动机6的动力轴与中间轴4的一端传动相连，如此可省去中间传动轴和传动齿轮的设置。
51.需要说明的是，本实施例的动力总成还可仅设置发动机1，使得发动机1与输入轴3传动连接，还可设置两个电动机6，两个电动机6分别与输入轴3和中间轴4传动连接，如此也是可行的。
52.作为本实施例进一步优选实施方式，本实施例的车辆动力装置还包括发电机7，发电机7设于发动机1和控制机构之间，并与发动机1传动相连。并且作为优选的，本实施例中，发电机7具体通过第四齿轮副与发动机1传动相连。其中，第四齿轮副包括与发动机1的曲轴相连的第四主动齿轮101，以及与发电机7相连的第四从动齿轮701。且在具体实施时，第四主动齿轮101可固连于发动机1的曲轴上，第四从动齿轮701固连在发电机7的动力轴上。
53.本实施例的车辆动力装置能够实现发动机1单独驱动模式、发动机1和电动机6共同驱动模式，以及电动机6单独驱动模式，并且，各驱动模式具有多种档位模式，具体可参照下文所述。
54.发动机1单独驱动模式下，结合图2所示，各档位模式如下：
55.a)第一档位模式：
56.发动机1驱动时，离合器2接合，第一同步器302与第一主动齿轮301结合，第二同步器503与第二从动齿轮501结合，该档位模式可作为变速箱的一档使用。
57.此时，动力传递路线为：发动机1
→
离合器2
→
输入轴3
→
第一同步器302
→
第一主动齿轮301
→
第一从动齿轮401
→
中间轴4
→
第二主动齿轮402
→
第二从动齿轮501
→
第二同步器503
→
输出轴5。
58.b)第二档位模式：
59.发动机1驱动时，离合器2接合，第一同步器302与第一主动齿轮301结合，第二同步器503与第三从动齿轮502结合，该档位模式可作为变速箱的二档使用。
60.此时，动力传递路线为：发动机1
→
离合器2
→
输入轴3
→
第一同步器302
→
第一主
动齿轮301
→
第一从动齿轮401
→
中间轴4
→
第三主动齿轮403
→
第三从动齿轮502
→
第二同步器503
→
输出轴5。
61.c)第三档位模式：
62.发动机1驱动时，离合器2接合，第一同步器302与第二从动齿轮501结合，第二同步器503与第三从动齿轮502结合，该档位模式可作为变速箱的三档使用。
63.此时，动力传递路线为：发动机1
→
离合器2
→
输入轴3
→
第一同步器302
→
第二从动齿轮501
→
第二主动齿轮402
→
中间轴4
→
第三主动齿轮403
→
第三从动齿轮502
→
第二同步器503
→
输出轴5。
64.d)第四档位模式：
65.发动机1驱动时，离合器2接合，第一同步器302与第二从动齿轮501结合，第二同步器503与第二从动齿轮501结合，该档位模式可作为变速箱的四档使用。
66.此时，动力传递路线为：发动机1
→
离合器2
→
输入轴3
→
第一同步器302
→
第二从动齿轮501
→
第二同步器503
→
输出轴5。
67.电动机6单独驱动模式下，结合图3所示，各档位模式如下：
68.a)第一档位模式：
69.电动机6驱动时，离合器2断开，第二同步器503与第二从动轮结合，
70.此时，动力传递路线为：电动机6
→
中间轴4
→
第二主动齿轮402
→
第二从动齿轮501
→
第二同步器503
→
输出轴5。
71.b)第二档位模式：
72.电动机6驱动时，离合器2断开，第二同步器503与第三从动轮结合，
73.此时，动力传递路线为：电动机6
→
中间轴4
→
第三主动齿轮403
→
第三从动齿轮502
→
第二同步器503
→
输出轴5。
74.c)第一倒档档位模式：
75.电动机6反向转动，也即与上述第一档位模式和第二档位模式下的转动方向相反，离合器2断开，第二同步器503与第二从动轮结合，
76.此时，动力传递路线与电动机6单独驱动时的第一档位模式的动力传递路线相同。
77.d)第二倒档档位模式：
78.电动机6反向转动，也即与上述第一档位模式和第二档位模式下的转动方向相反，离合器2断开，第二同步器503与第三从动轮结合，
79.此时，动力传递路线与电动机6单独驱动时的第二档位模式的动力传递路线相同。
80.发动机1和电动机6共同驱动时，结合图4所示，各档位模式如下：
81.a)第一档位模式：
82.发动机1驱动时，离合器2接合，第一同步器302与第一主动齿轮301结合，第二同步器503与第二从动齿轮501结合，该档位模式可作为变速箱的一档使用。
83.此时，发动机1的动力传递路线为：发动机1
→
离合器2
→
输入轴3
→
第一同步器302
→
第一主动齿轮301
→
第一从动齿轮401
→
中间轴4
→
第二主动齿轮402
→
第二从动齿轮501
→
第二同步器503
→
输出轴5。
84.电动机6的动力传递路线为：电动机6
→
中间轴4
→
第二主动齿轮402
→
第二从动齿轮501
→
第二同步器503
→
输出轴5。
85.b)第二档位模式：
86.发动机1驱动时，离合器2接合，第一同步器302与第一主动齿轮301结合，第二同步器503与第三从动齿轮502结合，该档位模式可作为变速箱的二档使用。
87.此时，动力传递路线为：发动机1
→
离合器2
→
输入轴3
→
第一同步器302
→
第一主动齿轮301
→
第一从动齿轮401
→
中间轴4
→
第三主动齿轮403
→
第三从动齿轮502
→
第二同步器503
→
输出轴5。
88.电动机6的动力传递路线为：电动机6
→
中间轴4
→
第三主动齿轮403
→
第三从动齿轮502
→
第二同步器503
→
输出轴5。
89.c)第三档位模式：
90.发动机1驱动时，离合器2接合，第一同步器302与第二从动齿轮501结合，第二同步器503与第三从动齿轮502结合，该档位模式可作为变速箱的三档使用。
91.此时，动力传递路线为：发动机1
→
离合器2
→
输入轴3
→
第一同步器302
→
第二从动齿轮501
→
第二主动齿轮402
→
中间轴4
→
第三主动齿轮403
→
第三从动齿轮502
→
第二同步器503
→
输出轴5。
92.电动机6的动力传递路线为：电动机6
→
中间轴4
→
第三主动齿轮403
→
第三从动齿轮502
→
第二同步器503
→
输出轴5。
93.d)第四档位模式：
94.发动机1驱动时，离合器2接合，第一同步器302与第二从动齿轮501结合，第二同步器503与第二从动齿轮501结合，该档位模式可作为变速箱的四档使用。
95.此时，动力传递路线为：发动机1
→
离合器2
→
输入轴3
→
第一同步器302
→
第二从动齿轮501
→
第二同步器503
→
输出轴5。
96.电动机6的动力传递路线为：电动机6
→
中间轴4
→
第二主动齿轮402
→
第二从动齿轮501
→
第二同步器503
→
输出轴5。
97.另外，在怠速、行车及制动时，发动机1输出的动力，通过第四齿轮副传递至发电机7，发电机7发电，从而实现对电池包的充电，电动机6获取电池包的电能驱动中间轴转动，进而便于动力的输出，实现串联模式工作。并且，设置在离合器2之前的发电机7，在怠速或制动时，使得发动机1的动力传递至发电机7，从而能够实现对电池包的充电及制动能量的回收。
98.此外，本实施例同时也涉及一种车辆，该车辆中设有上述的车辆动力装置。本实施例的车辆通过应用如上的车辆动力装置，能够实现纯电动直驱行驶、发动机直驱行驶、混合动力行驶、串联模式、怠速充电、行车充电、制动能量回收等多种模式，系统效率高，节油效果明显。
99.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：
1.一种多档传动机构，其特征在于：包括输入轴(3)、中间轴(4)和输出轴(5)；所述输入轴(3)和所述输出轴(5)同轴布置，所述输入轴(3)和所述中间轴(4)之间设有第一齿轮副，所述中间轴(4)和所述输出轴(5)之间设有第二齿轮副和第三齿轮副；所述输入轴(3)上设有第一控制单元，所述输入轴(3)通过所述第一控制单元能够可选择性地连接所述第一齿轮副或所述第二齿轮副，而与所述中间轴(4)传动连接；所述输出轴(5)上设有第二控制单元，所述输出轴(5)通过所述第二控制单元能够可选择性地连接所述第二齿轮副或所述第三齿轮副，而与所述中间轴(4)传动连接。2.根据权利要求1所述的多档传动机构，其特征在于：所述第一齿轮副包括空套于所述输入轴(3)上的第一主动齿轮(301)，以及设于所述中间轴(4)上的第一从动齿轮(401)；所述第一控制单元包括设于所述输入轴(3)上的第一同步器(302)。3.根据权利要求2所述的多档传动机构，其特征在于：所述第二齿轮副包括设于所述中间轴(4)上的第二主动齿轮(402)，以及空套于所述输出轴(5)上的第二从动齿轮(501)；所述第一同步器(302)能够可选择性地连接所述第一主动齿轮(301)或所述第二从动齿轮(501)。4.根据权利要求3所述的多档传动机构，其特征在于：所述第三齿轮副包括设于所述中间轴(4)上的第三主动齿轮(403)，以及空套于所述输出轴(5)上的第三从动齿轮(502)；所述第二控制单元包括设于所述输出轴(5)上的第二同步器(503)，所述第二同步器(503)能够可选择性地连接所述第二从动齿轮(501)或所述第三从动齿轮(502)。5.一种车辆动力装置，其特征在于：所述车辆动力装置包括动力总成，以及权利要求1至4中任一项所述的多档传动机构，所述动力总成与所述多档传动机构传动相连。6.根据权利要求5所述的车辆动力装置，其特征在于：所述动力总成包括发动机(1)和电动机(6)；所述发动机(1)与所述输入轴(3)相连，且在所述输入轴(3)上设有控制机构，所述控制机构用于控制所述发动机(1)输出动力的通断；所述电动机(6)与所述中间轴(4)相连。7.根据权利要求6所述的车辆动力装置，其特征在于：所述控制机构采用离合器(2)。8.根据权利要求6所述的车辆动力装置，其特征在于：所述动力装置还包括发电机(7)，所述发电机(7)通过第四齿轮副与所述发动机(1)传动相连。9.根据权利要求8所述的车辆动力装置，其特征在于：所述第四齿轮副包括与所述发动机(1)的曲轴相连的第四主动齿轮(101)，以及与所述发电机(7)相连的第四从动齿轮(701)。10.一种车辆，其特征在于：
所述车辆中设有权利要求5至9中任一项所述的车辆动力装置。
技术总结
本实用新型提供了一种多档传动机构、车辆动力装置及车辆，该多档传动机构包括输入轴、中间轴和输出轴；输入轴和输出轴同轴布置，输入轴和中间轴之间设有第一齿轮副，中间轴和输出轴之间设有第二齿轮副和第三齿轮副；输入轴上设有第一控制单元，输入轴通过第一控制单元能够可选择性地连接第一齿轮副或第二齿轮副，而与中间轴传动连接；输出轴上设有第二控制单元，输出轴通过第二控制单元能够可选择性地连接第二齿轮副或第三齿轮副，而与中间轴传动连接。本实用新型的多档传动机构能够实现多种不同速比，并具有成本较低、结构紧凑及传动效率高的特点。高的特点。高的特点。
