一种混合动力变速器的制作方法

本发明属于新能源变速器技术领域，具体涉及一种混合动力变速器。

背景技术：

目前，在能源紧缺以及环境污染的双重压力下，各国纷纷出台燃油车禁售时间表，新能源汽车发展已成大势所趋。在国家对商用车排放要求愈发严格以及用户要求越来越高的趋势下，轻量化、自动化、环保化的商用车变速器具有很大的市场空间和发展潜力。

现有的两档混合动力变速器，驱动方式有三种：发动机直驱、驱动电机单独驱动、发动机和驱动电机混合驱动，无法实现驱动电机和发电机的混(联)合驱动。混合动力变速器一般通过驱动电机进行驱动起步，当车辆在一些复杂工况下，通过驱动电机起步时存在起步动力不足，整车动力性能差，甚至无法启动的问题。

技术实现要素：

针对现有技术书中的技术问题，本发明提供了一种混合动力变速器，当驱动电机起步动力不足时，能够实现驱动电机和发电机的混合驱动，形成双电机驱动，两电机输出扭矩经过行星差速机构耦合，输出最大扭矩，整车动力性能极大增强。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种混合动力变速器，包括变速器壳体、发动机输入轴、驱动电机输入轴和发电机输入轴，所述变速器壳体的一端设置有用于安装发动机的接口，另一端设置有用于安装驱动电机和发电机的接口；所述变速器壳体内设置有行星齿轮传动机构、二挡平行轴齿轮传动机构、发电机传动机构、动力输出机构和锁止机构；

所述发动机输入轴的一端伸出所述变速器壳体用于与发动机连接，另一端伸入所述变速器壳体内与所述行星齿轮传动机构连接，所述行星齿轮传动机构与所述动力输出机构连接，所述动力输出机构通过输出轴与位于所述变速器壳体另一端的法兰盘连接；

所述驱动电机输入轴的一端伸出所述变速器壳体用于与驱动电机连接，另一端伸入所述变速器壳体内与所述二挡平行轴齿轮传动机构连接，所述二挡平行轴齿轮传动机构与所述动力输出机构连接；

所述发电机输入轴的一端伸出所述变速器壳体用于与发电机连接，另一端伸入所述变速器壳体内与所述发电机传动机构连接，所述发电机传动机构与所述行星齿轮传动机构连接；所述锁止机构用于锁止所述发动机输入轴，当所述发动机输入轴被锁止后，所述发电机能够将动力依次通过所述发电机传动机构、所述行星齿轮传动机构、所述动力输出机构和所述输出轴输出。

进一步地，所述锁止机构包括锁止齿圈、锁止齿套、锁止拨叉、活塞叉轴和锁止气缸，所述锁止齿圈固定套设在所述发动机输入轴上，所述锁止气缸固定在所述变速器壳体上，所述活塞叉轴的活塞端与所述锁止气缸连接，另一端与所述锁止拨叉的一端连接，所述锁止拨叉的另一端与所述锁止齿套连；通过控制所述锁止气缸能够实现所述锁止齿套与所述锁止齿圈的结合与断开，进而实现所述发动机输入轴的锁止与运转。

进一步地，所述动力输出机构包括输出被动齿轮，所述输出被动齿轮固定在所述输出轴上。

进一步地，所述行星齿轮传动机构包括太阳轮、行星架、行星轮和外齿圈，所述太阳轮空套在所述发动机输入轴上，所述行星架固定在所述发动机输入轴上，所述行星轮与所述行星架连接，且所述行星轮啮合在所述太阳轮和所述外齿圈之间；所述外齿圈与所述输出被动齿轮连接。

进一步地，所述二挡平行轴齿轮传动机构包括输入轴二档齿轮、输入轴一档齿轮、二轴、二轴二档齿轮、二轴一档齿轮和输出主动齿轮；所述输入轴二档齿轮和输入轴一档齿轮固定连接在所述驱动电机输入轴上，所述二轴与所述驱动电机输入轴平行设置，所述二轴的两端转动支撑在所述变速器壳体内壁；所述二轴二档齿轮和二轴一档齿轮空套在所述二轴上，所示输出主动齿轮固定连接在所述二轴上，且所述二轴二档齿轮和所述二轴一档齿轮分别与所述输入轴二档齿轮和输入轴一档齿轮对应啮合，所述输出主动齿轮与所述输出被动齿轮啮合。

进一步地，所述二挡平行轴齿轮传动机构还包括换挡齿座和装配在所述换挡齿座上的滑移齿套，所述换挡齿座固定连接在所述二轴上，且所述换挡齿座位于所述二轴二档齿轮和所述二轴一档齿轮之间；所述变速器壳体外设置有自动换挡机构，所述自动换挡机构用于控制所述滑移齿套与所述二轴二档齿轮结合、或与所述二轴一档齿轮结合。

进一步地，所述发电机传动机构包括发电机传动被动齿轮和发电机主动齿轮，所述发电机传动被动齿轮固定连接在所述发电机输入轴上，所述发电机主动齿轮空套在所述发动机输入轴上，且所述发电机传动被动齿轮与所述发电机主动齿轮啮合，所述发电机主动齿轮与所述太阳轮连接成整体双联齿轮。

进一步地，所述发电机输入轴上设置有制动器，所述制动器用于制动所述发电机输入轴。

进一步地，所述变速器壳体外壁上设置有电磁阀，所述电磁阀用于控制所述锁止气缸和所述制动器。

进一步地，变速器还包括两套润滑系统，每套所述润滑系统包括油泵、油泵齿轮和油泵驱动齿轮，其中一套润滑系统的油泵驱动齿轮固定套设在所述发动机输入轴上，油泵固定在所述变速器壳体外壁，油泵齿轮与油泵连接，且油泵齿轮与油泵驱动齿轮啮合；另一套润滑系统的油泵驱动齿轮固定套设在所述输出轴上，油泵固定在所述变速器壳体外壁，油泵齿轮与油泵连接，且油泵齿轮与油泵驱动齿轮啮合。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明一种混合动力变速器，当驱动电机起步动力不足时，通过控制锁止机构对发动机输入轴进行锁止，当发动机输入轴被锁止后，启动发电机将动力依次通过发电机传动机构、行星齿轮传动机构、动力输出机构和输出轴输出，配合驱动电机共同驱动，能够实现驱动电机和发电机的混合驱动，形成双电机驱动，两电机输出扭矩经过行星差速机构耦合，输出最大扭矩，整车动力性能极大增强。可见，本发明混合动力变速器可实现无级变速功能，通过两电机的控制，保证发动机始终工作在高效区域，降低油耗，减少排放。本发明的混合动力变速器，增加了发动机输入轴锁死装置，也就是锁止机构，使发电机具备驱动功能，扩展了发电机用途，极大提高了车辆动力性。

进一步地，在发电机驱动时，首先启动电磁阀给锁止气缸通气，推动活塞叉轴向右运动，带动锁止拨叉，拨动锁止齿套与锁止齿圈结合，锁止发动机输入轴，便于控制。

进一步地，二挡平行轴齿轮传动机构的传动轴设计为二轴与驱动电机输入轴，简化了变速器的内部机械连接结构，布置更加均衡与紧促，内部机械连接结构的简化直接带来的好处是，发生机械故障的概率降低，且节约生产成本。

进一步地，本发明的混合动力变速器，采用两档变速传动系统，自动换挡机构，有效扩大驱动电机的扭矩输出，提高操纵舒适性。

进一步地，本发明的混合动力变速器，增加了发电机制动装置，能够实现太阳轮和发电机的锁死，使得行星机构以超速档速比输出，获得发动机全功率驱动和车辆高速行驶。

进一步地，本发明的混合动力变速器，采用前后两套润滑油泵，可充分满足变速器内部各处齿轮及轴承的润滑。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明混合动力变速器传动结构示意图；

图2为电机连接位置示意图。

图中：1-发动机输入轴；2-锁止齿圈；3-锁止齿套；4-锁止拨叉；5-活塞叉轴；6-锁止气缸；7-发电机主动齿轮；8-电磁阀；9-输出被动齿轮；10-油泵齿轮；11-油泵；12-油泵驱动齿轮；13-输出轴；14-法兰盘；15-太阳轮；16-行星架；17-行星轮；18-外齿圈；19-二轴；20-输出主动齿轮；21-二轴二档齿轮；22-驱动电机输入轴；23-输入轴二档齿轮；24-自动换挡机构；25-输入轴一档齿轮；26-滑移齿套；27-二轴一档齿轮；28-换挡齿座；29-制动器；30-发电机输入轴；31-发电机传动被动齿轮；32-变速器壳体；33-发动机；34-驱动电机；35-发电机；36-扭矩减震器；37-发电机连接口；38-驱动电机连接口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，作为本发明的某一优选实施例，一种混合动力变速器，包括变速器壳体32、发动机输入轴1、驱动电机输入轴22和发电机输入轴30，结合图1和图2所示，变速器壳体32的前端设置有用于安装发动机33的接口(即图2中的发动机连接口37)，变速器壳体32的后端设置有用于安装驱动电机34(即图2中的驱动电机连接口38)和发电机35的接口(图2中未画出)；驱动电机34和发电机35独立布置，且位于变速器壳体32的后端面偏上位置，这样的布置方式横向尺寸短，方便空间布置，能够降低传动系统对电机的设计和制造要求。在变速器壳体32内安装有行星齿轮传动机构、二挡平行轴齿轮传动机构、发电机传动机构、动力输出机构和锁止机构。

发动机输入轴1的一端伸出变速器壳体32用于与发动机33连接，另一端伸入变速器壳体32内与行星齿轮传动机构连接，行星齿轮传动机构与动力输出机构连接，动力输出机构通过输出轴13与位于变速器壳体32另一端的法兰盘14连接；在使用时，发动机33通过发动机输入轴1与行星齿轮传动机构连接，也就是说，发动机33的动力通过发动机输入轴1输出给行星齿轮传动机构，然后通过行星齿轮传动机构输出给动力输出机构，最后由动力输出机构通过输出轴13输出。

如图1所示，具体的，发动机33与发动机输入轴1通过扭矩减震器36连接，动力输出机构包括输出被动齿轮9，输出被动齿轮9固定在输出轴13上。行星齿轮传动机构包括太阳轮15、行星架16、行星轮17和外齿圈18，太阳轮15空套在发动机输入轴1上，行星架16固定在发动机输入轴1上，行星轮17与行星架16连接，且行星轮17啮合在太阳轮15和外齿圈18之间，外齿圈18与输出被动齿轮9通过花键连接。

驱动电机输入轴22的一端伸出变速器壳体32用于与驱动电机34连接，另一端伸入变速器壳体32内与二挡平行轴齿轮传动机构连接，二挡平行轴齿轮传动机构与动力输出机构连接；在使用时，驱动电机34通过花键与驱动电机输入轴22连接，也就是说，驱动电机34的动力通过驱动电机输入轴22输出给二挡平行轴齿轮传动机构，然后通过二挡平行轴齿轮传动机构输出给动力输出机构，最后由动力输出机构通过输出轴13输出。

如图1所示，具体的，二挡平行轴齿轮传动机构包括输入轴二档齿轮23、输入轴一档齿轮25、二轴19、二轴二档齿轮21、二轴一档齿轮27、输出主动齿轮20、换挡齿座28和装配在换挡齿座28上的滑移齿套26；输入轴二档齿轮23和输入轴一档齿轮25固定连接在驱动电机输入轴22上，二轴19与驱动电机输入轴22平行设置，二轴19的两端转动支撑在变速器壳体32内壁；二轴二档齿轮21和二轴一档齿轮27空套在二轴19上，输出主动齿轮20固定连接在二轴19上，且二轴二档齿轮21和二轴一档齿轮27分别与输入轴二档齿轮23和输入轴一档齿轮25对应啮合，输出主动齿轮20与输出被动齿轮9啮合。换挡齿座28固定连接在二轴19上，且换挡齿座28位于二轴二档齿轮21和二轴一档齿轮27之间，变速器壳体32外安装有自动换挡机构24，自动换挡机构24用于控制滑移齿套26与二轴二档齿轮21结合、或与二轴一档齿轮27结合，实现一挡和二挡的切换。

发电机输入轴30的一端伸出变速器壳体32用于与发电机35连接，另一端伸入变速器壳体32内与发电机传动机构连接，发电机传动机构与行星齿轮传动机构连接；并且，在变速器壳体32的前端位置安装有锁止机构，锁止机构用于锁止发动机输入轴1，当发动机输入轴1被锁止机构锁止后，发电机35的动力通过发电机输入轴30输出给发电机传动机构，然后由发电机传动机构输出给行星齿轮传动机构，接着由行星齿轮传动机构输出给动力输出机构，最后由动力输出机构通过输出轴13输出。

具体的，如图1所示，锁止机构包括锁止齿圈2、锁止齿套3、锁止拨叉4、活塞叉轴5和锁止气缸6，锁止齿圈2固定套设在发动机输入轴1上，锁止气缸6固定在变速器壳体32的前端位置上，活塞叉轴5的活塞端与锁止气缸6连接，另一端与锁止拨叉4的一端连接，锁止拨叉4的另一端与锁止齿套3连接，变速器箱体32的前端加工有花键，锁止齿套3装配在该花键上。本实施例中，通过变速器壳体32外壁上安装的电磁阀8控制锁止气缸6中的活塞叉轴5的伸缩，进而控制实现锁止齿套3与锁止齿圈2的结合与断开，进而实现发动机输入轴1的锁止与运转。

发电机传动机构包括发电机传动被动齿轮31和发电机主动齿轮7，发电机传动被动齿轮31固定连接在发电机输入轴30上，发电机输入轴30上设置有制动器29，通过电磁阀8控制制动器29工作实现发电机输入轴30的制动，进而通过发电机传动被动齿轮31、发电机主动齿轮7制动太阳轮15。发电机主动齿轮7空套在发动机输入轴1上，且发电机传动被动齿轮31与发电机主动齿轮7啮合，发电机主动齿轮7与太阳轮15连接成整体双联齿轮。

发电机35通过发电机传动机构、行星齿轮传动机构与发动机33连通，用于发动机33驱动发电机35发电。

如图1所示，变速器的前端和后端分别安装有一套润滑系统，每套润滑系统包括油泵11、油泵齿轮10和油泵驱动齿轮12，其中变速器的前端的一套润滑系统的油泵驱动齿轮12固定套设在发动机输入轴1上，油泵11固定在变速器壳体32外壁，油泵齿轮10与油泵11连接，且油泵齿轮10与油泵驱动齿轮12啮合，当发动机运转时，通过该传动链驱动油泵润滑。变速器的后端一套润滑系统的油泵驱动齿轮12固定套设在输出轴13上，油泵11固定在变速器壳体32外壁，油泵齿轮10与油泵11连接，且油泵齿轮10与油泵驱动齿轮12啮合，当车辆行驶时，通过该传动链驱动油泵润滑。润滑系统保证无论停车还是行车都能够充分润滑变速器内部机构。

下面通过对混合动力变速器传动系统的工作模式对该发明的工作过程进行说明：

(1)纯电驱动一二档模式：此工作模式下，发动机33熄火，并因自身倒拖扭矩及发电机35调速作用处于静止状态，驱动电动机34启动输出扭矩，动力经过驱动电机输入轴22，传递给驱动电机输入轴22上固连的输入轴一档齿轮25和输入轴二档齿轮23，并通过滑移齿套26以及换挡齿座28的作用，传递给与输入轴一档齿轮25和输入轴二档齿轮23对应啮合的二轴一档齿轮27和二轴二档齿轮21，接着传递给二轴19上固连的输出主动齿轮20，传递给输出被动齿轮9，最后通过输出轴13传递给输出法兰盘14输出，驱动车辆行驶。该过程档位转换由换挡机构24自动完成。

(2)发电机驱动：在发电机35驱动时，首先启动电磁阀8给锁止气缸6通气，推动活塞叉轴5向右运动，带动锁止拨叉4，拨动锁止齿套3与锁止齿圈2结合，锁止发动机输入轴1。然后发电机35启动输出扭矩，发电机35的动力依次通过发电机输入轴30、发电机传动被动齿轮31、发电机主动齿轮7、太阳轮15、行星轮17、外齿圈18、输出被动齿轮9、输出轴13到输出法兰盘14输出，驱动车辆行驶。该模式一般是在驱动电机34起步动力不足时启用，形成双电机驱动，两电机输出扭矩经过行星差速机构耦合，输出最大扭矩，整车动力性极大增强。

(3)启动发动机33：可以使用发电机35启动发动机33，此时发电机35转动输出扭矩，发电机35的动力依次通过发电机输入轴30、发电机被动齿轮31、发电机主动齿轮7、太阳轮15、行星轮17、行星架16、发动机输入轴1传递给发动机33，带动发动机启动。

(4)发动机33直驱：车辆由发动机33直接驱动时，自动换挡机构24控制滑移齿套26处于中间位置，即挂空挡，驱动电机34静止。发动机33将动力通过扭转减震器36依次传递至发动机输入轴1、行星架16、行星轮17、外齿圈18、、输出被动齿轮9、输出轴13到输出法兰盘14输出，驱动车辆行驶。此模式中，当下面的电磁阀8打开，启动制动器29工作时，制动发电机输入轴30，从而制动发电机35和太阳轮15，此时行星排以0.72的速比输出，发动机以全功率驱动，车辆获得最高车速行驶。

(5)混合动力模式：当模式(1)和(4)同时进行时，形成混合动力驱动。混合模式驱动时，通过控制发电机35的转速来控制发动机33的输出速比，使发动机始终工作保持在最佳燃油经济区。

(6)制动能量回收模式：当车辆下坡或减速时，汽车的惯性通过输出法兰盘14、输出轴13传递到输出被动齿轮9，此后沿模式(1)和(2)的逆线路，将扭矩传递到驱动电机34和发电机35进行发电，给蓄电池的充电，实现能量回收再利用。

(7)停/行车充电模式：无论停车或行车状态，发动机功率都可通过发动机输入轴1、行星架16、行星轮17、太阳轮15、发电机主动齿轮7、发电机被动齿轮31、发电机输入轴30到发电机35发电，给蓄电池的充电。

(8)润滑：无论停车发电或行车状态，均有油泵泵出润滑油进行润滑。停车发电时，前部油泵通过发动机输入轴1、油泵驱动齿轮12、油泵齿轮10到油泵进行润滑；行车时，后部油泵通过输出轴13、油泵驱动齿轮12、油泵齿轮10到油泵进行润滑。

通过本发明可实现以行星排作为机电耦合装置的混联式混合动力系统，实现无级变速功能，变速器自动换挡功能，发动机输入轴锁死，太阳轮及发电机锁死，控制发动机始终工作在最佳燃油经济区，提高整车燃油经济性，最大可能提高整车动力性，实现低排放。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。