一种混合动力变速箱及包含其的车辆动力系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种混合动力变速箱，尤其适用于商用车系统。


背景技术：

2.随着汽车油耗法规和排放的进一步收严，汽车的电动化趋势已经越来越明显。过去几年的时间里，乘用车市场的混合动力和纯电动增长非常明显。近来商用车市场的混合动力也逐渐兴起。不同于乘用车紧凑的布置空间，商用车在整车布置上相对宽松。市场上主流的产品多为基于amt(automated mechanical transmission，机械式自动变速箱)的p2方案和p3方案的混合动力系统。p2系统是在发动机后添加电机，整机的设计上较为简单，分为单一离合器系统和前后离合器系统。单一离合器系统成本较有优势，输入车辆的电机扭矩经过变速后也可以得到放大，但缺点是较大的惯量影响amt的换档品质。p2的前后离合器方案改进了这一缺点，但额外离合器和其执行器的添加，增加了成本。基于amt的p3方案，在输出轴上添加电机动力的方案，电机的扭矩由于无法得到放大，同等条件下影响车辆的动力性能。因此，提出了基于amt p2.5方案，现有的p2.5方案将电机集成在双离合变速箱中，将电机与双离合变速箱中的偶数档轴或奇数档轴进行耦合。通常电机输出轴外接一个齿轮与偶数档轴或奇数档轴的某一齿轮啮合，将电机融入到了双离合变速箱结构中，其缺点是只能实现部分工况模式或档位的耦合。因此，现有的变速箱还有待于改进和发展。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种混合动力变速箱及包含其的车辆动力系统，解决现有的变速箱的电机只能实现部分工况模式或档位的驱动的问题。
4.本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种混合动力变速箱，包括输入轴、中间轴、输出轴和电机，所述输入轴与输出轴同轴设置，所述中间轴平行于输入轴和输出轴设置；所述输入轴上依次设置有一档主动齿轮、二档主动齿轮、四档主动齿轮、三档主动齿轮和六档主动齿轮，所述输出轴连接有常啮合从动齿轮；所述中间轴上设置有与一档主动齿轮、二档主动齿轮、四档主动齿轮、三档主动齿轮、六档主动齿轮和常啮合从动齿轮一一对应啮合的一档从动齿轮、二档从动齿轮、四档从动齿轮、三档从动齿轮、六档从动齿轮和常啮合主动齿轮；所述一档从动齿轮与二档从动齿轮之间、四档主动齿轮与三档主动齿轮之间以及六档主动齿轮和常啮合从动齿轮之间设置有同步器；所述电机输出轴连接有电机输出轴齿轮，所述电机输出轴齿轮联接到电机动力输入齿轮，所述电机动力输入齿轮设置在输入轴上。
5.进一步地，所述电机动力输入齿轮固定在输入轴上；所述一档主动齿轮和二档主动齿轮固定在输入轴上，所述四档主动齿轮、三档主动齿轮和六档主动齿轮均空套于输入轴上，所述常啮合从动齿轮与输出轴同轴固定连接；所述四档主动齿轮与三档主动齿轮之间设置有第二同步器，所述六档主动齿轮和常啮合从动齿轮之间设置有第三同步器；所述一档从动齿轮和二档从动齿轮均空套于中间轴上，所述四档从动齿轮、三档从动齿轮、六档
从动齿轮和常啮合主动齿轮固定在中间轴上；所述一档从动齿轮和二档从动齿轮之间设置有第一同步器。
6.进一步地，所述第二同步器固定于输入轴上，所述第二同步器左移实现四档主动齿轮与输入轴的同步；所述第二同步器右移实现三档主动齿轮与输入轴的同步。
7.进一步地，所述第三同步器固定于输入轴上，所述第三同步器左移实现六档主动齿轮与输入轴的同步；所述第三同步器右移实现常啮合从动齿轮与输入轴的同步。
8.进一步地，所述第一同步器固定于中间轴上，所述第一同步器左移实现一档从动齿轮与中间轴的同步，所述第一同步器右移实现二档从动齿轮与中间轴的同步。
9.进一步地，所述一档从动齿轮、二档从动齿轮、四档主动齿轮、三档主动齿轮、六档主动齿轮以及常啮合从动齿轮均可通过结合齿与其相邻的同步器相连。
10.进一步地，所述同步器采用液压换档系统或电机换档系统控制，一档和二档由第一同步器控制，三档和四档由第二同步器控制，五档和六档由第三同步器控制。
11.进一步地，所述电机输出轴齿轮通过惰轮结构联接到电机动力输入齿轮，所述惰轮结构包括电机联接惰轮轴和电机联接惰轮轴齿轮，所述电机联接惰轮轴齿轮固定在电机联接惰轮轴上，所述电机联接惰轮轴齿轮与电机输出轴齿轮以及电机动力输入齿轮啮合。
12.进一步地，所述输入轴通过离合器连接到发动机，所述输出轴通过中间传动轴连接到集成差速器式后桥。
13.本实用新型为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提供一种车辆动力系统，包括依次连接的发动机、离合器、变速箱、中间传动轴和集成差速器式后桥，所述变速箱为上述的混合动力变速箱。
14.本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的混合动力变速箱及包含其的车辆动力系统，通过增加单电机实现混合动力系统的纯电动、混合动力驱动、制动能量回收等整车工作模式，以较低成本实现机械式自动变速箱车型的混合动力化；当纯发动机驱动时，可以断开电机动力，当纯电驱动时可以断开发动机，实现动力在变速箱内部的高效传递；前进档均可以实现发动机动力和纯电机动力的有效耦合，能够兼顾任意车速下的发动机及电机的高效工作；倒档通过电机的反向运转实现，节省了原来的倒档和同步器等零部件，降低了产品成本；相比于p2模式，可以实现更好的换档品质，较低的成本；相比于p3模式，电机的扭矩可以实现不动档位的放大；相比于市场上专用的dht结构，借用了现有的amt传动箱本体，节省了开发的时间和费用。
附图说明
15.图1为本实用新型实施例的混合动力变速箱的原理图；
16.图2为本实用新型实施例的车辆动力系统的原理图。
17.图中：
18.1、输入轴；2、中间轴；3、输出轴；4、一档主动齿轮；5、二档主动齿轮；6、三档主动齿轮；7、四档主动齿轮；8、常啮合从动齿轮；9、六档主动齿轮；10、一档从动齿轮；11、二档从动齿轮；12、三档从动齿轮；13、四档从动齿轮；14、常啮合主动齿轮；15、六档从动齿轮；16、第一同步器；17、第二同步器；18、第三同步器；19、电机输出轴齿轮；20、电机联接惰轮轴齿轮；21、电机联接惰轮轴；22、电机动力输入齿轮；23、电机；24、中间传动轴；25、离合器；26、发动
机；27、集成差速器式后桥。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
20.图1为本实用新型实施例的混合动力变速箱的原理图。
21.请参见图1，本实用新型实施例的混合动力变速箱，包括输入轴1、中间轴2、输出轴3和电机23，输入轴1与输出轴3同轴设置，中间轴2平行于输入轴1和输出轴3设置；输入轴1上依次设置有一档主动齿轮4、二档主动齿轮5、四档主动齿轮7、三档主动齿轮6和六档主动齿轮9，输出轴3连接有常啮合从动齿轮8；中间轴2上设置有与一档主动齿轮4、二档主动齿轮5、四档主动齿轮7、三档主动齿轮6、六档主动齿轮9和常啮合从动齿轮8一一对应啮合的一档从动齿轮10、二档从动齿轮11、四档从动齿轮13、三档从动齿轮12、六档从动齿轮15和常啮合主动齿轮14；一档从动齿轮10与二档从动齿轮11之间、四档主动齿轮7与三档主动齿轮6之间以及六档主动齿轮9和常啮合从动齿轮8之间设置有同步器；电机输出轴连接有电机输出轴齿轮19，电机输出轴齿轮19联接到电机动力输入齿轮22，电机动力输入齿轮22设置在输入轴1上。常啮合从动齿轮8中心设置有轴承，输入轴1的端部设置在轴承中，实现输入轴1与输出轴3同轴。
22.优选地，电机输出轴齿轮19通过惰轮结构联接到电机动力输入齿轮22，惰轮结构包括电机联接惰轮轴21和电机联接惰轮轴齿轮20，电机联接惰轮轴齿轮20固定在电机联接惰轮轴21上，电机联接惰轮轴齿轮20与电机输出轴齿轮19以及电机动力输入齿轮22啮合。由于变速箱壳体结构的不同，也可能存在去掉电机联接惰轮轴21和电机联接惰轮轴齿轮20的情况，电机输出轴齿轮19直接与变速箱壳体内部的电机动力输入齿轮22啮合，此种情况仍在本实用新型的保护范围内。
23.具体地，电机动力输入齿轮22固定在输入轴1上；一档主动齿轮4和二档主动齿轮5固定在输入轴1上，四档主动齿轮7、三档主动齿轮6和六档主动齿轮9均空套于输入轴1上，常啮合从动齿轮8与输出轴3同轴固定连接；四档主动齿轮7与三档主动齿轮6之间设置有第二同步器17，六档主动齿轮9和常啮合从动齿轮8之间设置有第三同步器18；一档从动齿轮10和二档从动齿轮11均空套于中间轴2上，四档从动齿轮13、三档从动齿轮12、六档从动齿轮15和常啮合主动齿轮14固定在中间轴2上；一档从动齿轮10和二档从动齿轮11之间设置有第一同步器16。
24.具体地，第二同步器17固定于输入轴1上，第二同步器17左移实现四档主动齿轮7与输入轴1的同步；第二同步器17右移实现三档主动齿轮6与输入轴1的同步。第三同步器18固定于输入轴1上，第三同步器18左移实现六档主动齿轮9与输入轴1的同步；第三同步器18右移实现常啮合从动齿轮8与输入轴1的同步。第一同步器16固定于中间轴2上，第一同步器16左移实现一档从动齿轮10与中间轴2的同步，第一同步器16右移实现二档从动齿轮11与中间轴2的同步。
25.具体地，一档从动齿轮10、二档从动齿轮11、四档主动齿轮7、三档主动齿轮6、六档主动齿轮9以及常啮合从动齿轮8均可通过结合齿与其相邻的同步器相连。同步器采用液压换档系统或电机换档系统控制，一档和二档由第一同步器16控制，三档和四档由第二同步器17控制，五档和六档由第三同步器18控制。
26.请同时参加图2，本实用新型实施例的车辆动力系统，包括依次连接的发动机26、离合器25、变速箱、中间传动轴24和集成差速器式后桥27，变速箱为上述的混合动力变速箱，混合动力变速箱的输入轴1通过离合器25连接到发动机26，输出轴3通过中间传动轴24连接到集成差速器式后桥27。
27.本实用新型提供的混合动力变速箱，在实际使用时，工作模式包括：纯电动模式、纯发动机模式、混合动力模式、倒档模式和制动能量回收模式。
28.纯电动模式，一档时，第一同步器16左移，中间轴2与一档从动齿轮10同步，电机23的动力通过电机输出轴输出后，依次经过电机输出轴齿轮19、电机联接惰轮轴齿轮20、电机动力输入齿轮22、输入轴1、一档主动齿轮4、一档从动齿轮10、第一同步器16、中间轴2、常啮合主动齿轮14、常啮合从动齿轮8传递到输出轴3；二档、三档、四档和六档与一档类似。五档略有不同，五档时通过输入轴1与常啮合从动齿轮8直接传递，无需通过中间轴2传递，第三同步器18右移，输入轴1与常啮合从动齿轮8同步，电机23的动力通过电机输出轴输出后，依次经过电机输出轴齿轮19、电机联接惰轮轴齿轮20、电机动力输入齿轮22、输入轴1、第三同步器18、常啮合从动齿轮8传递到输出轴3。
29.纯发动机模式，一档时，第一同步器16左移，中间轴2与一档从动齿轮10同步，发动机的动力通过输入轴1输出后，依次经过一档主动齿轮4、一档从动齿轮10、第一同步器16、中间轴2、常啮合主动齿轮14、常啮合从动齿轮8传递到输出轴3；二档、三档、四档和六档与一档类似。五档略有不同，五档时通过输入轴1与常啮合从动齿轮8直接传递，无需通过中间轴2传递，第三同步器18右移，输入轴1与常啮合从动齿轮8同步，发动机2的动力通过输入轴1输出后，依次经过第三同步器18、常啮合从动齿轮8传递到输出轴3。
30.混合动力模式，各个档位的电机23动力传递方式与纯电动模式相同，各个档位的发动机的动力传递方式与纯发动机模式相同，各个档位的电机23动力与发动机动力在输入轴1上合成。
31.倒档模式，电机联接惰轮轴21替换了原有的倒挡中间轴；电机联接惰轮轴21仅通过电机联接惰轮轴齿轮20连接到电机输出轴齿轮19，动力由电机输入到变速箱。因此，倒档仅通过电机23实现，倒档时的电机23动力传递方式与纯电动模式相同，仅电机23的旋转方向与纯电动前进档模式时相反。
32.制动能量回收模式，电机23由驱动改为发电状态，电机23动力传递方式与纯电动模式相同，仅动力的传递方向与纯电动模式相反。
33.本实用新型提供的混合动力变速箱，除以上的档位和工况模式外，还可以通过电机23进行发动机的启动。电机23的动力通过电机输出轴输出后，依次经过电机输出轴齿轮19、电机联接惰轮轴齿轮20、电机动力输入齿轮22传递到输入轴1，离合器25闭合即可实现。启动后，需要离合器25的及时脱开及电机23的协同控制，在车辆静止空档安全模式下以及纯电驱动下通过离合器25的滑磨控制均可以启动发动机。
34.综上所述，本实用新型实施例的混合动力变速箱及包含其的车辆动力系统，通过增加单电机23实现混合动力系统的纯电动、混合动力驱动、制动能量回收等整车工作模式，以较低成本实现机械式自动变速箱车型的混合动力化；当纯发动机驱动时，可以断开电机23动力输入，当纯电驱动时可以断开发动机，实现动力在变速箱内部的高效传递；前进档均可以实现发动机动力和纯电机动力的有效耦合，能够兼顾任意车速下的发动机及电机23的
高效配合工作；倒档通过电机23的反向运转实现，节省了原来的倒档和同步器等零部件，降低了产品成本；相比于p2模式，可以实现更好的换档品质，较低的成本；相比于p3模式，电机23的扭矩可以实现不动档位的放大；相比于市场上专用的dht结构，借用了现有的amt传动箱本体，节省了开发的时间和费用。
35.虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，作些许的修改和完善，仍然在本实用新型的保护范围内，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。