专利名称：一种混合动力车辆用集成变速箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混合动力车用集成变速箱。
背景技术：
目前，混联式混合动力车辆驱动系统一般由发动机、发电机、电动机、变速箱，动力电源组成。变速箱的作用有二:一是作为动力分配器分配发动机与电动机的能量流；二是作为变速器，根据不同工况对系统实现不同的档位切换。发动机的动力经过动力分配器后分成两部分，一部分直接驱动车辆，形成机械传输通道；另一部分带动发电机发电，所产生的电能通过电动机控制器提供给电动力驱动车辆，形成电力传输通道。通过调整发电机的转速，可以控制机械传输通道和电力传输通道的动力分配比例。传统混联式混合动力车辆驱动系统在装配时，采取发动机、变速箱、电动机以及发电机分别装配，再通过连轴器、法兰、轴承等进行组合装配，结构庞大，装配困难。
发明内容
本发明克服了传统混合动力车辆驱动系统结构大，装配难的缺点，设计了将电动机、发电机、变速器集成成为集成变速箱，在减小驱动系统轴向尺寸的同时，系统可靠性更高，装配更加方便，为混合动力车推广提供了便利。本发明提供的一种混合动力车辆用集成变速箱，包括变速器2,电动机3,外壳10,所述变速器2设置有输出轴20和输入轴21，所述输入轴20与所述混合动力车辆的发动机输出轴相连接，所述输出轴21与所述电动机轴36连接，所述输出轴21与所述电动机轴36一体化设置；所述变速器2及所述电动机3共同设置于所述外壳10内。作为本发明的一个方面，集成变速箱外壳10形成的腔室中间设置有隔离壁11，该隔离壁11将所述集成变速箱分隔成两部分，其中一部分用于容纳所述变速器2，另一部分用于容纳所述电动机2。本发明所涉及的变速器包括输入轴20，中间轴22，输出轴21，三者彼此平行地设置，第I输入齿轮201,固定设置于所述输入轴20上；第2输入齿轮202,固定设置于所述输入轴20上；第I中间齿轮221，可转动地设置于所述中间轴22上，并与所述第I输入齿轮201啮合；第2中间齿轮222，可转动地设置于所述中间轴22上，并与所述第二输入齿轮202啮合；第3中间齿轮223，固定设置于所述中间轴22上；输出齿轮211，固定设置于所述输出轴21上，并与所述第3中间齿轮223啮合；作为变速器的一种设置方式，包括第一离合装置Cl，设置于所述第I中间齿轮221与所述中间轴22之间，使所述第I中间齿轮221与所述中间轴22连接或者分离；第二离合装置C2，设置于所述第2输入齿轮202与所述输入轴20之间，使所述第2输入齿轮202与所述输入轴20连接或者分离。作为变速器的另一种设置方式，包括第一离合装置Cl，设置于所述第I中间齿轮221与所述中间轴22之间，使所述第I中间齿轮221与所述中间轴22连接或者分离；第二离合装置C2，设置于所述第2中间齿轮222与所述中间轴22之间，使所述第2中间齿轮222与所述中间轴22连接或者分离；所述集成变速箱还可以包括一发电机1，所述发电机I通过一传动齿轮21连动至所述第I输入齿轮201。所述第一离合装置413和所述第二离合装置424是湿式多片离合器。所述输入轴410与所述输出轴430沿同一旋转中心线配置。所述输出轴与所述输入轴相对一侧设置有空心槽，所述输入轴与所述输出轴相对的一端通过轴承设置于所述空心槽内。
图1是本发明的混合动力车辆用集成变速箱结构示意图。图2是本发明涉及的变速器的第一种实施方式示意图。图3是本发明涉及的变速器的第二种实施方式示意图。图不编号代表如下:1.发电机。10.集成变速箱外壳。11.隔离壁。100.传动齿轮。2.变速器。20.输入轴。21.输出轴。22.中间轴。201.第I输入齿轮。202.第2输入齿轮。211.输出齿轮。221.第I中间齿轮。222.第2中间齿轮。223.第3中间齿轮。
3.电动机。30.第I主轴承。31.第3主轴承。32.第4主轴承。33.第I副轴承。34.第2副轴承。35.第2主轴承。36.电动机轴。Cl.第一离合装置。C2.第二离合装置。
具体实施例方式下面结合附图对本发明动力系统的具体实施方式
进行详细描述。本发明集成变速箱包括发电机1，变速器2，电动机3。变速器2输入轴20与混合动力系统中发动机相连，变速器2输出轴21与电动机轴36相连接且一体成型，即电动机轴36向变速器2方向的延长部分构成变速器2的输出轴。发电机I通过一传动齿轮100与变速器2相连接。发电机是本集成变速箱中可选择的部件。集成变速箱设置有外壳10，夕卜壳将上述变速器2、发电机1、电动机3全部包覆。集成变速箱外壳10所形成的腔室中间设置有隔离壁11，该隔离壁11将腔室隔成两部分，一部分用于容纳变速器2及发电机1，另一部分用于容纳电动机3。该隔离壁11可以与外壳10 —体成型,也可以不和外壳10 —体成型，通过螺钉/铆钉等装置固定在外壳10内壁上。其中，变速器2通过第I主轴承30和第2离轴承35支撑和定位，第I主轴承30设置于外壳10或者外壳延伸部分,第2主轴承35设置于外壳10内。作为本发明一种优选的方式，输入轴20与输出轴21沿同一旋转中心线配置，输出轴21在与输入轴20相对一侧设置有空心槽，空心槽内设置有第2主轴承，输入轴21通过第2主轴承与输出轴相连接。电动机3通过第3主轴承和第4主轴承支撑和定位，第3主轴承可以设置于隔离壁11或者其延伸部分上，第4主轴承可以设置于外壳或者外壳10延伸部分。发电机I定子与集成变速箱外壳10固定，发电机轴前端设置有传动齿轮100，与变速器2相互传动连接；一方面，发电机I定子可以通过在外壳10内壁设置有固定槽，将发电机I置于固定槽内，并通过通常的紧固方式将发电机机壳与集成变速箱外壳10固定，这样车辆运行时发电机I在集成变速箱内相对静止，保证发电机安全性。另一方面，发电机I定子及绕组也可以直接设置于集成变速箱外壳10的内壁上，集成变速箱外壳10内壁设置有延伸部分，其延伸部分设置有轴承定位座，发电机轴通过轴承设置于定位座内。在第一种优选的实施方式中，集成变速箱中变速器2可以设置成以下形式:包括输入轴20，中间轴22和输出轴21，三者彼此平行地设置。其中输入轴21连接车辆动力系统发动机输出端，输出轴21连接电动机3并与电动机轴一体设置；还包括第I输入齿轮201,固定设置于输入轴20上；第2输入齿轮202,固定设置于输入轴20上；第I中间齿轮221，可转动地设置于中间轴22上，并与第I输入齿轮201啮合；第2中间齿轮222，可转动地设置于中间轴22上，并与第2输入齿轮202啮合；第3中间齿轮223，固定设置于中间轴22上；输出齿轮211，固定设置于输出轴21上，并与第3中间齿轮223啮合；第一离合装置Cl，设置于第一中间齿轮221与中间轴22之间，使第I中间齿轮221与中间轴22能够连接或者分离；第二离合装置C2，设置于第2输入齿轮202与输入轴20之间，使第2输入齿轮20与输入轴20能够连接或者分离。在第二种实施方式中，变速器2也可以设置成以下形式:包括输入轴20，中间轴22和输出轴21，三者彼此平行地设置。其中输入轴21连接车辆动力系统发动机输出端，输出轴21连接电动机3并与电动机轴一体设置；还包括第I输入齿轮201,固定设置于输入轴20上；第2输入齿轮202,固定设置于输入轴20上；第I中间齿轮221，可转动地设置于中间轴22上，并与第I输入齿轮201啮合；第2中间齿轮222，可转动地设置于中间轴22上，并与第2输入齿轮202啮合；第3中间齿轮223，固定设置于中间轴22上；输出齿轮211，固定设置于输出轴21上，并与第3中间齿轮223啮合；第一离合装置Cl，设置于第I中间齿轮221与中间轴22之间，使第I中间齿轮221与中间轴22能够连接或者分离；第二离合装置C2，设置于第2中间齿轮222与中间轴22之间，使第2中间齿轮222与中间轴22能够连接或者分离。这是一种比较优选的方式，第一离合装置Cl和第二离合装置C2的布置方式可以减小变速器的轴向尺寸。第一离合装置Cl和第二离合装置C2最好使用多片湿式离合器，使动力系统在换档时更加平滑。对于上述两种实施方式的变速器，发电机I都可以通过一传动齿轮100与变速器2第一输入齿轮201相啮合，传动连接。对于电动机3的设置，可以将电动机定子固定于集成变速箱外壳10内壁。所述“固定”有两种方式:一种是电动机带有与定子相嵌套或固定设置的机壳，电动机机壳与集成变速箱外壳通过螺钉等通常的固定方式；另一种方式是电动机定子与定子绕组直接固定于集成变速箱外壳，电动机转子置于所述定子之间。无论用上述哪种方式固定的电动机，其电动机轴36输入端皆穿过集成变速箱内隔离壁11上设置的第3主轴承31，电机轴36的延伸部构成变速器2的输出轴21。电机输出一端的集成变速箱壳体10上带有供电动机36轴穿出的第4主轴承32，与隔离壁11上的第3主轴承31共同起到支撑和定位电动机转子的作用。在这种结构中，隔离壁11和集成变速箱外壳10上与隔离壁11平行的部分构成电动机的前后端盖，节省了端盖安装空间，减小集成变速箱的轴向尺寸。为了完整地实现本发明混合动力系统的功能，用于控制发动机/发电机/电动机及离合装置的控制装置是必不可少的，对此本领域普通技术人员很容易理解，为使示意图简化清晰，控制装置未在图中体现。合理设计本发明所包括的齿轮的尺寸参数，本系统可以实现以下四种工作模式:
车辆起步或制动/倒车时，以纯电动模式运行，由控制装置发出指令:第一离合装置Cl和第二离合装置C2皆打开，由电动机3驱动车辆行驶。低速和高速小负荷时，发动机以第一档输出，第一离合装置Cl打开，第二离合装置C2接合，此时系统的能量流由发动机沿输入轴20通过第2输入齿轮202、第2中间齿轮222、中间轴22、第3中间齿轮223、输出齿轮211至驱动车轮；高速中负荷时，发动机以第二档输出，第一离合装置Cl接合，第二离合装置C2打开，此时系统能量流由发动机沿输入轴20经过第I输入齿轮201、第I中间齿轮221、中间轴22、第3中间齿轮223、输出齿轮211至驱动车轮；高速大负荷时，根据负荷量发动机使用第一档或第二档输出，同时电动机与发动机共同驱动车辆。
权利要求
1.一种混合动力车辆用集成变速箱，包括变速器(2)，电动机(3)，外壳(10)，所述变速器(2)设置有输出轴(20)和输入轴(21),所述输入轴(20)与所述混合动力车辆的发动机输出轴相连接，所述输出轴(21)与所述电动机轴(36)连接，其特征在于: 所述输出轴(21)与所述电动机轴(36) —体化设置； 所述变速器(2 )及所述电动机(3 )共同设置于所述外壳(10 )内。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆用集成变速箱，其特征在于，所述集成变速箱外壳(10)形成的腔室中间设置有隔离壁(11)，该隔离壁(11)将所述集成变速箱分隔成两部分，其中一部分用于容纳所述变速器(2)，另一部分用于容纳所述电动机(2)。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆用集成变速箱，其特征在于，所述变速器包括输入轴(20 )，中间轴(22 )，输出轴(21)，三者彼此平行地设置， 第I输入齿轮(201),固定设置于所述输入轴(20)上； 第2输入齿轮(202),固定设置于所述输入轴(20)上； 第I中间齿轮(221)，可转动地设置于所述中间轴(22)上，并与所述第I输入齿轮(201)啮合； 第2中间齿轮(222)，可转动地设置于所述中间轴(22)上，并与所述第二输入齿轮(202)啮合； 第3中间齿轮( 223)，固定设置于所述中间轴(22)上； 输出齿轮(211)，固定设置于所述输出轴(21)上，并与所述第3中间齿轮(223)啮合；第一离合装置(Cl)，设置于所述第I中间齿轮(221)与所述中间轴(22)之间，使所述第I中间齿轮(221)与所述中间轴(22)连接或者分离； 第二离合装置(C2 )，设置于所述第2输入齿轮(202 )与所述输入轴(20 )之间，使所述第2输入齿轮(202)与所述输入轴(20)连接或者分尚。
4.根据权利要求2述的混合动力车辆用集成变速箱，其特征在于，所述变速器(2)包括输入轴(20 )，中间轴(22 )，输出轴(21)，三者彼此平行地设置； 第I输入齿轮(201),固定设置于所述输入轴(20)上； 第2输入齿轮(202 )，可转动地设置于所述输入轴(20 )上； 第I中间齿轮(221)，可转动地设置于所述中间轴(22)上，并与所述第I输入齿轮(201)连动； 第2中间齿轮(222)，固定设置于所述中间轴(22)上，并与所述第2输入齿轮(202)连动； 第3中间齿轮(223)，固定设置于所述中间轴(22)上； 输出齿轮(211)，固定设置于所述输出轴(21)上，并与所述第3中间齿轮(223)连动；第一离合装置(Cl)，设置于所述第I中间齿轮(221)与所述中间轴(22)之间，使所述第I中间齿轮(221)与所述中间轴(22)连接或者分离； 第二离合装置(C2)，设置于所述第2中间齿轮(222)与所述中间轴(22)之间，使所述第2中间齿轮(222)与所述中间轴(22)连接或者分离。
5.根据权利要求3或4所述混合动力车辆用集成变速箱，其特征在于:所述集成变速箱还包括一发电机(I )，所述发电机(I)通过一传动齿轮(21)连动至所述第I输入齿轮(201)。
6.根据权利要求3或4所述混合动力车辆用集成变速箱，其特征在于:所述第一离合装置(413)和所述第二离合装置(424)是湿式多片离合器。
7.根据权利要求3或4所述混合动力车辆用集成变速箱，其特征在于:所述输入轴(410)与所述输出轴(430)沿同一旋转中心线配置。
8.根据权利要求7所述的混合动力车辆用集成变速箱，所述输出轴与所述输入轴相对一侧设置有空心 槽，所述输入轴与所述输出轴相对的一端通过轴承设置于所述空心槽内。
全文摘要
本发明涉及一种混合动力车辆用集成变速箱，包括变速器，电动机，外壳，所述变速器设置有输出轴和输入轴，所述输入轴与所述混合动力车辆的发动机输出轴相连接，所述输出轴与所述电动机轴连接，所述输出轴与所述电动机轴一体化设置；所述变速器及所述电动机共同设置于所述外壳内。本发明在减小驱动系统轴向尺寸的同时，系统可靠性更高，装配更加方便，为混合动力车推广提供了便利。
文档编号B60K6/54GK103144529SQ201310112788
公开日2013年6月12日 申请日期2013年4月2日 优先权日2013年4月2日
发明者静占国, 朱春浩 申请人:天津市松正电动汽车技术股份有限公司