大功率工程车辆的混合动力变速箱的制作方法

本发明属于动力传动系统技术领域，特别是指一种应用于大功率工程车辆的混合动力变速箱。

背景技术：

目前能源短缺已成为全球面临的一个重要问题，而混合动力技术能有效改善车辆低速动力输出和燃油消耗，已成为汽车工业的发展方向。大功率工程车辆(如重型矿用自卸车)在工作时，经常在低速、启停工况下工作，在低速及启动工况下，可以用电机驱动，在减速工况下，电机能实现制动能量回收，给电池充电。

在混合动力变速箱的设计文献资料中，还未发现有适用于大功率工程车辆的混合动力变速箱，此混合动力变速箱能在很大程度上提高车辆的燃油经济性。

技术实现要素：

本发明的目的是：为提高大功率工程车辆的燃油经济性，提升车辆动力性能，提出了一种适合应用在大功率工程车辆上的混合动力变速箱。

大功率工程车辆的混合动力变速箱，包括柴油机、2个离合器、3个制动器、电动机、3个行星排P1、P2、P3，其特征在于：

所述柴油机、电动机和行星排P3的行星架同轴输出；

所述电动机集成在行星排P1和P2之间；

所述行星排P1包括：P1排太阳轮、P1排行星轮、P1排行星架、P1排齿圈；其中P1排行星架与柴油机相连，P1排太阳轮经过离合器C1可与柴油机相连，或与制动器B1连接，P1排齿圈与电动机相连；

所述行星排P2包括：P2排太阳轮、P2排行星轮、P2排行星架、P2排齿圈；其中P2排行星架与P3排齿圈相连，P2排太阳轮与电动机相连，P2排齿圈经过离合器C2与电动机相连，或与制动器B2连接；

所述行星排P3包括：P3排太阳轮、P3排行星轮、P3排行星架、P3排齿圈；其中P3排行星架作为输出轴，P3排太阳轮与电动机相连，P3排齿圈与P2排行星架相连，或与制动器B3连接。

所述柴油机一档时，离合器C1闭合、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3闭合，传动比4.11；

所述柴油机二档时，离合器C1断开、制动器B1闭合、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3闭合，传动比3.02；

所述柴油机三档时，离合器C1闭合、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3断开，传动比2.11；

所述柴油机四档时，离合器C1断开、制动器B1闭合、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3断开，传动比1.56；

所述柴油机五档时，离合器C1闭合、制动器B1断开、离合器C2闭合、制动器B2断开、制动器B3断开，传动比1；

所述柴油机六档时，离合器C1断开、制动器B1闭合、离合器C2闭合、制动器B2断开、制动器B3断开，传动比0.74。

所述电动机发电时，离合器C1闭合、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2断开、制动器B3断开；

所述电动机一档时，离合器C1断开、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2断开、制动器B3闭合；

所述电动机二档时，离合器C1断开、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3断开；

所述电动机三档时，离合器C1断开、制动器B1断开、离合器C2闭合、制动器B2断开、制动器B3断开。

柴油机和电动机能共同工作，能提供更大的扭矩。

车辆倒挡行驶时，所述电动机反转，离合器C1断开、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2断开、制动器B3闭合。

本发明电动机独立工作时，经离合器或制动器连接，动力由中间轴传递到输出轴，可实现3种传动速比和倒挡功能；柴油机独立工作时，经离合器或制动器连接，动力由输入轴传递到输出轴，可实现6种传动速比；柴油机和电动机共同工作时，可以提供更大的扭矩，且尽可能让柴油机工作在最佳燃油经济区。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

一是集成化程度高，电动机放在行星排P1、P2之间，使整体结构形式简单、紧凑，可靠性高，且提供倒挡功能；二是可实现串联形式的混合动力技术，在低速及启动工况下，可以用电机驱动，需要大扭矩工况下可以实现混合驱动，减速工况下实现能量回收；三是所述变速箱速比符合理想档位速比，在提高换挡舒适性的同时，大大的提高了车辆的燃油经济性。

附图说明

图1为本发明的混合动力变速箱结构原理图；

图2为本发明的混合动力变速箱电动机1挡时的功率流图；

图3为本发明的混合动力变速箱柴油机1挡时的功率流图；

图4为本发明的混合动力变速箱结构图；

[主要元件符号说明]

1‐柴油机；2‐P1排太阳轮；3‐P1排行星架；4‐P1排齿圈；5‐离合器C1；6‐制动器B1；7‐离合器C2；8‐制动器B2；9‐制动器B3；10‐P3排齿圈；11‐P3排行星架；12‐P3排太阳轮；13‐P2排齿圈；14‐P2排行星架；15‐P2排太阳轮；16‐电动机。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种用于大功率工程车辆的混合动力变速箱，如图1、图4所示，为该混合动力变速箱的原理图和结构图，包括变速箱壳体、电动机、3个行星排、2个离合器和3个制动器、输入轴、中间轴、输出轴和液压控制系统。

如图1所示为本发明的混合动力变速箱原理示意图，动力由柴油机或电动机输入，通过切换离合器和制动器能使动力以不同的速比输出，满足车辆的工况需求。

如表1所示为本发明混合动力变速箱电动机工作时换挡过程的具体实施。

倒挡时，制动器B3闭合，电动机反转，其输出转矩传递到P3排太阳轮，P3排齿圈固定，通过P3排行星架输出；

1挡时，制动器B3闭合，电动机正转，其输出转矩传递到P3排太阳轮，P3排齿圈固定，通过P3排行星架输出；

2挡时，制动器B2闭合，电动机正转，其输出转矩传递到P2排太阳轮和P3排太阳轮，P2排齿圈固定，P2排行星架与P3排齿圈相连，最终通过P3排行星架输出；

3挡时，离合器C2闭合，电动机正转，其输出转矩传递到P2排太阳轮、P2排齿圈和P3排太阳轮，P2排行星架与P3排齿圈相连，最终通过P3排行星架输出；

表1电动机单独工作时的档位切换

如表2所示为本发明混合动力变速箱柴油机工作时换挡过程的具体实施。

1挡时，离合器C1、制动器B2、制动器B3闭合，柴油机正转，其输出转矩传递到P1排太阳轮和P1排行星架，经过P1排齿圈输出到P2排太阳轮和P3排太阳轮，P2排齿圈固定，P2排行星架与P3排齿圈相连，P3排齿圈固定，最终通过P3排行星架输出；

2挡时，制动器B1、制动器B2、制动器B3闭合，柴油机正转，其输出转矩传递到P1排行星架，P1排太阳轮固定，经过P1排齿圈输出到P2排太阳轮和P3排太阳轮，P2排齿圈固定，P2排行星架与P3排齿圈相连，P3排齿圈固定，最终通过P3排行星架输出；

3挡时，离合器C1、制动器B2闭合，柴油机正转，其输出转矩传递到P1排太阳轮和P1排行星架，经过P1排齿圈输出到P2排太阳轮和P3排太阳轮，P2排齿圈固定，P2排行星架与P3排齿圈相连，最终通过P3排行星架输出；

4挡时，制动器B1、制动器B2闭合，柴油机正转，其输出转矩传递到P1排行星架，P1排太阳轮固定，经过P1排齿圈输出到P2排太阳轮和P3排太阳轮，P2排齿圈固定，P2排行星架与P3排齿圈相连，最终通过P3排行星架输出；

5挡时，离合器C1、离合器C2闭合，柴油机正转，其输出转矩传递到P1排太阳轮和P1排行星架，经过P1排齿圈输出到P2排太阳轮、P2排齿圈和P3排太阳轮，P2排行星架与P3排齿圈相连，最终通过P3排行星架输出；

6挡时，制动器B1、离合器C2闭合，柴油机正转，其输出转矩传递到P1排行星架，P1排太阳轮固定，经过P1排齿圈输出到P2排太阳轮、P2排齿圈和P3排太阳轮，P2排行星架与P3排齿圈相连，最终通过P3排行星架输出；

表2柴油机单独工作时的档位切换

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。