商用車輛動力換擋混合動力變速箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛傳動技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混合動力多擋變速箱。
【背景技術(shù)】
[0002] 混合動力技術(shù)具有降排放和油耗的優(yōu)點，同時提高車輛動力性能，成為未來汽車 動力傳動技術(shù)的發(fā)展方向。并聯(lián)形式的混合動力優(yōu)點在于：發(fā)動機(jī)的動力可以直接用來驅(qū) 動車輛，沒有能量轉(zhuǎn)換，能量損失小，結(jié)構(gòu)簡單；電機(jī)既可作為電動機(jī)使用，也可作為發(fā)電機(jī) 使用，且可以采用較小功率的電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。并聯(lián)形式混合動力技術(shù)中電機(jī)主要 實現(xiàn)急加速工況或者發(fā)動機(jī)低速工況下的助力，提高動力性能，改善發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性； 在減速工況，實現(xiàn)制動能量回收；在低速以及起步工況，可實現(xiàn)純電驅(qū)動工況。相比于串聯(lián) 形式混合動力技術(shù)適合于低速，經(jīng)常啟停工況的城市車輛，并聯(lián)形式混合動力技術(shù)更適合 于中高速、需求動力性能的商用車、越野車以及特種車輛。
[0003] 根據(jù)電機(jī)的位置不同，并聯(lián)式混合動力分為三種：第一種是電機(jī)布置在變速箱的 離合器前面，其特點是電機(jī)可利用變速箱的傳動比調(diào)節(jié)傳動范圍，電機(jī)自身轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩性能 需求低，電機(jī)體積重量小，但換擋過程中有動力中斷，需要同步的慣量較大；第二種是電機(jī) 布置在變速箱輸出軸后面，其特點是換擋過程中無動力中斷，但電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩性能要求 高；第三種是電機(jī)布置在變速箱中間軸上，其特點是采用多自由度齒輪機(jī)構(gòu)耦合電機(jī)和發(fā) 動機(jī)的動力，實現(xiàn)混合動力和動力換擋功能。
[0004] 傳統(tǒng)的手動變速箱在換擋過程存在動力中斷，影響汽車的動力性。中國專利 200910215341.X中的變速器通過機(jī)械機(jī)構(gòu)實現(xiàn)動力換擋設(shè)計，但其換擋過程中，需要機(jī)械 機(jī)構(gòu)相互之間的配合，并難以實現(xiàn)混合動力功能。采用上述描述的第三種電機(jī)布置形式的 動力換擋并聯(lián)形式的混合動力技術(shù)方案，可以實現(xiàn)動力換擋，提高動力性能以及換擋舒適 性，并且可利用多自由度定軸齒輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)多個匹配發(fā)動機(jī)擋位以及多個匹配電機(jī)擋位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種商用車輛動力換擋混合動力變速箱，可實現(xiàn)動力換擋和混合動力 工況，提升車輛動力性能，改善換擋品質(zhì)，降低離合器磨損，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：商用車輛動力換擋混合動力變速箱，它包括：發(fā)動機(jī)、離合 器、電機(jī)以及變速箱；
[0007] 變速箱包括：發(fā)動機(jī)輸入軸、中間軸、變速箱輸出軸和電機(jī)動力輸入軸；發(fā)動機(jī)輸 入軸、變速箱輸出軸以及電機(jī)動力輸入軸同軸布置；中間軸上設(shè)有中間軸套軸，中間軸與發(fā) 動機(jī)輸入軸平行布置；發(fā)動機(jī)輸入軸連接齒輪C和齒輪E;電機(jī)動力輸入軸連接齒輪A;中 間軸上連接齒輪B、齒輪J、齒輪L以及同步器D、同步器B;中間軸套軸上連接齒輪F和齒輪 H，齒輪D和齒輪N空套在中間軸上；變速箱輸出軸上連接齒輪M、同步器A和同步器C，齒輪 G、齒輪I和齒輪K空套在變速箱輸出軸上；齒輪A與齒輪B嚙合，齒輪C與齒輪D嚙合，齒 輪E與齒輪F嚙合，齒輪G與齒輪Η嚙合，齒輪I與齒輪J嚙合，齒輪K與齒輪L嚙合，齒輪 Μ與齒輪N嚙合；同步器A向左嚙合時連接齒輪E，向右嚙合時連接齒輪G;同步器B向右嚙 合時連接齒輪N;同步器C向左嚙合時連接齒輪I，向右嚙合時連接齒輪K;同步器D向左嚙 合時連接齒輪D，向右嚙合時連接齒輪F;
[0008] 發(fā)動機(jī)的動力通過離合器輸入到發(fā)動機(jī)輸入軸；電機(jī)的動力輸入到電機(jī)輸入軸； 變速箱耦合發(fā)動機(jī)與電機(jī)的動力。
[0009] 有益效果：（1)本發(fā)明中發(fā)動機(jī)、離合器、電機(jī)、變速箱同軸布置，適合于傳統(tǒng)車輛 動力系統(tǒng)，便于空間布置；多自由度定軸齒輪變速機(jī)構(gòu)由6對齒輪機(jī)構(gòu)，3. 5個同步器組成， 通過齒輪對的重復(fù)利用，可以提供7個匹配發(fā)動機(jī)的擋位，3個匹配電機(jī)的擋位。
[0010] (2)本發(fā)明匹配發(fā)動機(jī)的擋位與匹配電機(jī)的擋位不同時換擋，匹配發(fā)動機(jī)的擋位 換擋時，匹配電機(jī)的擋位提供轉(zhuǎn)矩支持，反之亦然；通過換擋過程中的轉(zhuǎn)矩支持，實現(xiàn)了動 力換擋，提高動力性能和換擋舒適性。
[0011] ⑶本發(fā)明采用電機(jī)擋位起步，降低了離合器起步的控制難度以及離合器的磨損， 提高了起步舒適性可車輛低速可控性；電動機(jī)與多自由度定軸齒輪變速機(jī)構(gòu)提供電動倒擋 功能，取消了倒擋齒輪對，提高了齒輪機(jī)構(gòu)的緊湊度。
[0012] (4)本發(fā)明可實現(xiàn)并聯(lián)形式的混合動力技術(shù)，在低速工況可實現(xiàn)純電驅(qū)動，急加速 工況實現(xiàn)混合驅(qū)動，減速工況實現(xiàn)制動能量回收。
[0013] (5)由于本發(fā)明存在多個匹配電機(jī)的擋位，電機(jī)所需的功率及轉(zhuǎn)矩較小，有利于提 高傳動系統(tǒng)的功率密度；本發(fā)明功率傳遞路徑簡單，大多數(shù)檔位下動力只經(jīng)過兩次齒輪嚙 合輸出，功率損失小，變速機(jī)構(gòu)效率高。
[0014] (6)本發(fā)明匹配發(fā)動機(jī)的擋位換擋時，同步器所需的同步慣量小，有利于縮短換擋 時間，降低了同步器的負(fù)荷，提高同步器的壽命；電動機(jī)換擋時，可利用電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)功 能同步齒輪轉(zhuǎn)速，改善換擋性能。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的傳動簡圖。
[0016] 圖2為發(fā)動機(jī)1擋、電機(jī)1擋時本發(fā)明的功率流圖。
[0017] 圖3為發(fā)動機(jī)2擋、電機(jī)1擋時本發(fā)明的功率流圖。
[0018] 圖4為發(fā)動機(jī)3擋、電機(jī)1擋時本發(fā)明的功率流圖。
[0019] 圖5為發(fā)動機(jī)3擋、電機(jī)2擋時本發(fā)明的功率流圖。
[0020] 圖6為發(fā)動機(jī)4擋、電機(jī)2擋時本發(fā)明的功率流圖。
[0021] 圖7為發(fā)動機(jī)5擋、電機(jī)2擋時本發(fā)明的功率流圖。
[0022] 圖8為發(fā)動機(jī)6擋、電機(jī)2擋時本發(fā)明的功率流圖。
[0023] 圖9為發(fā)動機(jī)6擋、電機(jī)3擋時本發(fā)明的功率流圖。
[0024] 圖10為發(fā)動機(jī)7擋、電機(jī)3擋時本發(fā)明的功率流圖。
[0025] 圖11為發(fā)動機(jī)8擋、電機(jī)3擋時本發(fā)明的功率流圖。
[0026] 其中：101-發(fā)動機(jī)，102-電機(jī)，103-離合器，104-變速箱，201-同步器A，202-同 步器B，203-同步器C，204-同步器D，301-發(fā)動機(jī)輸入軸，302-中間軸，303-中間軸套軸， 304-變速箱輸出軸，305-電機(jī)輸入軸，401-齒輪A，402-齒輪B，403-齒輪C，404-齒輪D， 405-齒輪E，406-齒輪F，407-齒輪G，408-齒輪H，409-齒輪I，410-齒輪J，411-齒輪K， 412-齒輪L，413-齒輪M，414-齒輪N。
【具體實施方式】
[0027] 參見附圖1，商用車輛動力換擋混合動力變速箱，它包括：發(fā)動機(jī)101、離合器103、 電機(jī)102以及變速箱104 ;
[0028] 變速箱104包括：發(fā)動機(jī)輸入軸301、中間軸302、變速箱輸出軸304和電機(jī)動力 輸入軸305 ;發(fā)動機(jī)輸入軸301、變速箱輸出軸304以及電機(jī)動力輸入軸305同軸布置；中 間軸302上設(shè)有中間軸套軸303,中間軸302與發(fā)動機(jī)輸入軸301平行布置；發(fā)動機(jī)輸入軸 301連接齒輪C403和齒輪E405 ;電機(jī)動力輸入軸305連接齒輪A401 ;中間軸302上連接齒 輪B402、齒輪J410、齒輪L412以及同步器D204、同步器B202 ;中間軸套軸303上連接齒輪 F406和齒輪H408,齒輪D404和齒輪N414空套在中間軸302上；變速箱輸出軸304上連接 齒輪M413、同步器A201和同步器C203,齒輪G407、齒輪1409和齒輪K411空套在變速箱輸 出軸304上；齒輪A401與齒輪B402嚙合，齒輪C403與齒輪D404嚙合，齒輪E405與齒輪 F406嚙合，齒輪G407與齒輪H408嚙合，齒輪1409與齒輪J410嚙合，齒輪K411與齒輪L412 嚙合，齒輪M413與齒輪N414嚙合；同步器A201向左嚙合時連接齒輪E405,右側(cè)向右嚙合 時連接齒輪G407 ;同步器B202向右嚙合時連接連接齒輪N414 ;同步器C203向左嚙合時連 接齒輪1409,向右嚙合時連接齒輪K411 ;同步器D204向左嚙合時連接齒輪D404,向右嚙合 時連接齒輪F406 ;
[0029] 發(fā)動機(jī)101的動力通過離合器103輸入到發(fā)動機(jī)輸入軸301;電機(jī)102的動力輸 入到電機(jī)輸入軸305 ;變速箱104耦合發(fā)動機(jī)101與電機(jī)102的動力。
[0030] 參見附圖2，發(fā)動機(jī)1011擋時：同步器C203、同步器D204工作，同步器C203嚙合齒 輪1409,同步器D204嚙合齒輪D404 ;發(fā)動機(jī)101動力經(jīng)過離合器103、發(fā)動機(jī)輸入軸301、 齒輪C403、齒輪D404、同步器D204、中間軸302、齒輪J410、齒輪1409、同步器C203、最后由 變速箱輸出軸304輸出。
[0031] 參見附圖11，發(fā)動機(jī)1012擋時：同步器C203、同步器D204工作，同步器C203嚙 合齒輪1409,同步器D204嚙合齒輪F406 ;發(fā)動機(jī)101動力經(jīng)過離合器103、發(fā)動機(jī)輸入軸 301、齒輪E405、齒輪F406、同步器D204、中間軸302、齒輪J410、齒輪1409、同步器C203、最 后由變速箱輸出軸304輸出。
[0032] 參見附圖4、5,發(fā)動機(jī)1013擋時：同步器A201工作，同步器A201嚙合齒輪G407 ; 發(fā)動機(jī)101動力經(jīng)過離合器103、發(fā)動機(jī)輸入軸301、齒輪E405、齒輪F406、中間軸套軸303、 齒輪H408、齒輪G407、同步器A201、最后由變速箱輸出軸304輸出。
[0033] 參見附圖6,發(fā)動機(jī)1014擋時：同步器C203、同步器D204工作，同步器C203嚙合齒 輪K411，同步器D204嚙合齒輪D404 ;發(fā)動機(jī)101動力經(jīng)過離合器103、發(fā)動機(jī)輸入軸301、 齒輪C403、齒輪D404、同步器D204、中間軸302、齒輪L412、齒輪K411、同步器C203、最后由 變速箱輸出軸304輸出。
[0034] 參見附圖7,發(fā)動機(jī)1015擋時：同步器C203、同步器D204工作，同步器C203嚙合齒 輪K411，同步器D204嚙合齒輪F406 ;發(fā)動機(jī)101動力經(jīng)過離合器103、發(fā)動機(jī)輸入軸301、 齒輪E405、齒輪F406、同步器D204、中間軸302、齒輪L412、齒輪K411、同步器C203、最后由 變速箱輸出軸304輸出。
[0035] 參見附圖8、9，發(fā)動機(jī)1016擋時：同步器A201工作，同步器A201嚙合齒輪E405; 發(fā)動機(jī)101動力經(jīng)過離合器103、發(fā)動機(jī)輸入軸301、同步器A201、最后由變速箱輸出軸304 輸出。
[0036] 參見附圖10,發(fā)動機(jī)1017擋時：同步器B202、同步器D204工作，同步器B202嚙 合齒輪N414,同步器D204嚙合齒輪D404 ;發(fā)動機(jī)101動力經(jīng)過離合器103、發(fā)動機(jī)輸入軸 301、齒輪C403、齒輪D40