一种混合动力汽车用四挡混动变速器的制作方法

本实用新型涉及一种混合动力汽车用四挡混动变速器，属于混合动力汽车变速器技术领域。

背景技术：

近年，能源危机与环境污染问题日趋严重，相关政策的制定与实施也在各国应运而生。在诸多政策中，新能源汽车的开发与推广得到了极大地鼓舞，不难看出其将会成为汽车市场新宠的趋势。

混合动力一般是指油电混合。混合动力汽车有电动机和发动机双引擎，可以由电动机或发动机单一动力驱动，也可由电动机和发动机同时驱动，当发动机换挡时电动机提供动力补偿，正常工作时会根据驾驶员操作意图和路况协调发动机和电动机的动力输出。混合动力汽车通过混动变速箱实现电动机和发动机的动力匹配。实现动力足、噪音小、油耗低、舒适性好等优点。

目前，混合动力汽车中采用的变速箱很难实现结构紧凑、体积小、集成性好、可实现无极变速的优点，但是其控制策略复杂，加工精度要求较高、成本高。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种混合动力汽车用四挡混动变速器，实现动力性、经济性和驾驶舒适性的完美匹配，降低汽车的油耗，提供换挡动力补偿，消除了换挡过程的顿挫感，提高整车的驾驶舒适性和动力性，解决背景技术存在的问题。

本实用新型技术方案是：

一种混合动力汽车用四挡混动变速器，包括：平行布置在变速器中的发动机输入轴、电动机EM1输入轴、电动机EM2输入轴、介轮轴和两个输出轴；两个输出轴分别是输出一轴和输出二轴；置于发动机输入轴上的二号主动齿轮和三号主动齿轮；置于电动机输入轴上的一号主动齿轮；置于输出一轴上的G2挡从动齿轮、主减速主动齿轮、电动机M1挡从动齿轮和二号同步器S2；置于输出二轴上的G1挡从动齿轮、G3挡从动齿轮、主减速主动齿轮、一号同步器S1；设置在变速器壳体中的差速器，连接在差速器上的差速器齿圈。

上述零部件为本实用新型变速器的基础结构，下文中“基础结构”将代指以上各零部件组成的整体。

所述变速器中，差速器的两端分别通过传动轴连接车轮；二号主动齿轮与G1挡从动齿轮常啮合，三号主动齿轮与G2挡和G3挡从动齿轮常啮合，电动机EM1一号主动齿轮与电动机M1挡从动齿轮常啮合，电动机EM2主动齿轮与介轮常啮合，介轮与G挡从动轮常啮合，主减速主动齿轮与差速器齿圈常啮合；发动机输入轴与发动机连接，电动机输入轴与电动机连接。

本实用新型变速器共设有四个前进挡位，对应发动机的动力传递路线设有三个前进挡位，分别是二挡、三挡、四挡；对应电动机动力传递路线设有一个前进挡位，一挡；对应的发动机前进挡位，分别用于汽车低速助力、跛行和高速行驶，在三个挡位换挡过程中，电动机可以提供动力补偿；对应电动机的前进挡位，用于汽车起步、爬坡、正常行驶和倒车等。汽车低速行驶时主要由电动机驱动，发动机主要用于动力辅助，汽车高速行驶时主要由发动机驱动，电动机提供动力辅助。电动机EM2用于启动发动机，动力补偿，能量回收及给电池充电。

本实用新型变速器除基础结构外，还包括换挡装置，输出一轴上的一号同步器和固连在输出二轴上的二号同步器，实现发动机挡位和电动机挡位换挡，本实用新型提供的四挡混动变速器可实现发动机单独驱动汽车、电动机单独驱动汽车、发动机和电动机共同驱动汽车、能量回收、换挡过程动力补偿、发动机给电池充电、电动机起动发动机。

本实用新型的有益效果：本实用新型具有成本低廉、继承性好、控制简单、传递效率高、利用率高等优点。本实用新型提供的四挡混动变速器使混合动力汽车更多地利用电动机驱动，提高了驾驶舒适性，并且兼顾了整车的动力性、经济性，降低了混合动力汽车的油耗，减少了尾气排放。所以本实用新型提供的四挡混动变速器具有非常好的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型实施例一结构示意图；

图2是本实用新型实施例二结构示意图；

图3是本实用新型实施例三结构示意图；

图4是本实用新型实施例四结构示意图；

图5是本实用新型实施例五结构示意图;

图6是本实用新型详细结构示意图；

图中：发动机EG、电动机EM1、电动机EM2；发动机输入轴10、二号主动齿轮12、三号主动齿轮11；输出一轴30、主减速主动齿轮31、G2挡从动齿轮32、M1挡从动齿轮33；输出二轴40、主减速主动齿轮41、G3挡从动齿轮42、G1挡从动齿轮43；电动机EM1输入轴20、一号主动齿轮21；介轮轴50、介轮51；EM2输入轴60、EM2主动轮61；差速器70、差速器齿圈71、传动轴72；一号同步器S1、二号同步器S2。

具体实施方式

以下现结合附图，通过实施例对本实用新型的实施方式进行详细说明。

一种混合动力汽车用四挡混动变速器，包括：平行布置在变速器中的发动机输入轴10、电动机EM1输入轴20、输出一轴30、输出二轴40、电动机EM2输出轴60和介轮轴50；置于发动机输入轴10上的二号主动齿轮12和三号主动齿轮11；置于电动机输入轴20上的一号主动齿轮21；置于输出一轴30上的M1挡从动齿轮33、G2挡从动齿轮32、主减速主动齿轮31、二号同步器S2；置于输出二轴40上的G1挡从动齿轮43、G3挡从动齿轮42、主减速主动齿轮41、二号同步器S1；置于介轮轴50上的介轮51；置于电动机输入轴60上的主动齿轮61；设置在变速器壳体中的差速器70，连接在差速器70上的差速器齿圈71；差速器70的两端分别通过传动轴72连接车轮。上述零部件为本实用新型变速器的基础结构（下文中“基础结构”将代指以上各零部件组成的整体）。

本实用新型变速器中设有电动机EM1（电动机M也可作发电机使用）和电动机EM2的动力分离装置，共设有四个前进挡位，对应发动机EG的动力传递路线设有三个前进挡位，分别是G1挡、G2挡、G3挡，还设有空挡，N挡；对应电动机EM1动力传递路线设有一个前进挡位，M1挡，还设有倒档（及M1挡）、空挡N挡；对应发动机EG的三个前进挡位分别用于汽车助力、跛行和高速行驶，且两个挡位之间换挡过程中，电动机EM1和EM2可以进行动力补偿；对应电动机EM1的前进挡位，M1挡位，可用于汽车起步、倒车、爬坡、动力辅助和正常行驶等。在汽车低速行驶时主要由电动机EM1驱动，发动机EG主要用于动力辅助，汽车高速行驶时主要由发动机EG驱动，电动机EM1用于动力补偿、充电，EM2用于启动发动机和动力补偿。

能量回收：在混合动力汽车刹车或松开油门时，电动机EM1工作在发电模式，汽车在惯性下行驶，车轮带动传动轴72、差速器齿圈71、主减速主动齿轮31、输出一轴30转动，此时变速器的M1挡工作，则输出一轴30带动M1挡从动齿轮33、一挡主动齿轮21、电动机输入轴20转动，通过电动机EM1将机械能转换成电能存储在电池中，实现能量回收。

动力补偿：当发动机E单独驱动汽车时，变速器在G1挡、G2挡和G3挡换挡过程中，该变速器可实现换挡过程的动力补偿；在变速器在G1挡、G2挡、G3挡之间切换时发动机E的动力将中断，为避免产生顿挫感，电动机EM1或EM2作动力源，为汽车补偿动力，提高了整车的驾驶舒适性；电动机EM1的动力经电动机输入轴20、一挡主动齿轮21、一挡从动齿轮31传递给输出一轴30，再经主减速主动齿轮31、差速器齿圈71、传动轴72传递给车轮；EM2动力经电动机输入轴60、主动齿轮61、介轮51传递给G挡从动轮32，再经主减速主动齿轮31、差速器齿圈71、传动轴72传递给车轮。

实施例一。

如附图1所示，是本实用新型电动机、发动机排布的第一种方式，M1挡为变速器一挡、G1挡为变速器二挡、G2挡为变速器三挡、G3挡为变速器四挡，倒挡为M1挡通过电动机EM1反转实现，EM2通过介轮与G2挡从动齿轮常啮合。

一号主动齿轮21与M1挡从动齿轮33常啮合，二号主动齿轮12与G1挡从动齿轮43常啮合，三号主动齿轮11与G2挡从动齿轮32和G3挡从动齿轮42常啮合，介轮51与电动机EM2输出主动轮61和G3挡从动轮32常啮合，主减速主动齿轮31和41与差速器齿圈71常啮合；发动机输入轴10与发动机EG连接，电动机输入轴20与电动机EM1连接，电动机输入轴60与电动机EM2连接。

实施例一中四挡变速器的各挡位实施方式及动力路线如下：

①M1挡：电动机EM1单独驱动汽车，二号同步器S2向左挂入M1挡，同步器S1处于空挡状态。电动机EM1的动力经电动机输入轴20、一号主动齿轮21、M1挡从动齿轮33传递给输出一轴30，再经主减速主动齿轮31、差速器齿圈71、传动轴72传递出去。

②G1挡：发动机EG单独驱动汽车，一号同步器S1向左挂入G1挡，同步器S2处于空挡状态。发动机EG的动力经发动机输入轴10、二号主动齿轮12、G1挡从动齿轮43传递给输出二轴40，再经主减速主动齿轮41、差速器齿圈71、传动轴72传递出去。

③G2挡：发动机EG单独驱动汽车，二号同步器S2向左挂入G2挡，同步器S1处于空挡状态。发动机EG的动力经发动机输入轴10、三号主动齿轮11、G2挡从动齿轮32传递给输出一轴30，再经主减速主动齿轮31、差速器齿圈71、传动轴72传递出去。

④G3挡：发动机EG单独驱动汽车，一号同步器S1向右挂入G3挡，同步器S2处于空挡状态。发动机EG的动力经发动机输入轴10、三号主动齿轮11、G3挡从动齿轮42传递给输出二轴40，再经主减速主动齿轮41、差速器齿圈71、传动轴72传递出去。

⑤M1挡与G1挡同时工作时，实现发动机EG与电动机EM1共同驱动汽车，动力传递路线为：发动机EG的动力经发动机输入轴10、二号主动齿轮12、G1挡从动齿轮43传递给输出二轴40、再经主减速主动齿轮41、差速器齿圈71，电动机EM1的动力经电动机输入轴20、一号主动齿轮21、M1挡从动齿轮33传递给输出一轴30、经主减速主动齿轮31传递给差速器齿圈71，两股动力耦合后由传动轴72传递出去。

⑥G2挡与电动机EM2挡同时工作时，实现发动机EG与电动机EM2共同驱动汽车，动力传递路线为：发动机EG的动力经发动机输入轴10、三号主动齿轮11、G2挡从动齿轮32，电动机EM2的动力经电动机输入轴60、主动轮61、介轮51、传递给G2挡从动轮32，两股动力耦合传递给输出一轴30、再经主减速主动齿轮31、差速器齿圈71、经传动轴72传递出去。

⑦M1挡与G3挡同时工作时，实现发动机EG与电动机EM1共同驱动汽车，动力传递路线为：发动机EG的动力经发动机输入轴10、三号主动齿轮11、G3挡从动齿轮42传递给输出二轴40、再经主减速主动齿轮41、差速器齿圈71，电动机EM1的动力经电动机输入轴20、一号主动齿轮21、M1挡从动齿轮33传递给输出一轴30、再经主减速主动齿轮31、差速器齿圈71，两股动力耦合后经传动轴72传递出去。

实施例二。

如附图2所示，是本实用新型电动机、发动机排布的第二种方式，M1挡为变速器一挡、G1挡为变速器二挡、G2挡为变速器三挡、G3挡为变速器四挡，倒挡为M1挡通过电动机EM1反转实现，EM2通过介轮与G2挡从动齿轮常啮合。

一号主动齿轮21与M1挡从动齿轮43常啮合，二号主动齿轮12与G1挡从动齿轮33常啮合，三号主动齿轮11与G2挡从动齿轮32和G3挡从动齿轮42常啮合，介轮51与电动机EM2输出主动轮61和G2挡从动轮32常啮合，主减速主动齿轮31和41与差速器齿圈71常啮合；发动机输入轴10与发动机EG连接，电动机输入轴20与电动机EM1连接，电动机输入轴60与电动机EM2连接。

实施例二中四挡变速器的各挡位实施方式及动力路线如下：

①M1挡：电动机EM1单独驱动汽车，一号同步器S1向左挂入M1挡，同步器S2处于空挡状态。电动机EM1的动力经电动机输入轴20、一号主动齿轮21、M1挡从动齿轮43传递给输出二轴40，再经主减速主动齿轮41、差速器齿圈71、传动轴72传递出去。

②G1挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例一中G1挡的相同；

③G2挡：发动机EG单独驱动汽车，二号同步器S2向右挂入G2挡，同步器S1处于空挡状态。发动机EG的动力经发动机输入轴10、三号主动齿轮11、G2挡从动齿轮32传递给输出一轴30，再经主减速主动齿轮31、差速器齿圈71、传动轴72传递出去。

④G3挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例一中G3挡的相同；

⑤M1挡与G1挡同时工作时，实现发动机EG与电动机EM1共同驱动汽车，动力传递路线为：发动机EG的动力经发动机输入轴10、二号主动齿轮12、G1挡从动齿轮33传递给输出一轴30、再经主减速主动齿轮31、差速器齿圈71，电动机EM1的动力经电动机输入轴20、一号主动齿轮21、M1挡从动齿轮43传递给输出二轴40、经主减速主动齿轮41传递给差速器齿圈71，两股动力耦合后由传动轴72传递出去。

⑥M1挡与G2挡同时工作时，实现发动机EG与电动机EM1共同驱动汽车，动力传递路线为：发动机EG的动力经发动机输入轴10、二号主动齿轮11、G2挡从动齿轮32传递给输出一轴30、再经主减速主动齿轮31、差速器齿圈71，电动机EM1的动力经电动机输入轴20、一号主动齿轮21、M1挡从动齿轮43传递给输出二轴40、经主减速主动齿轮41传递给差速器齿圈71，两股动力耦合后由传动轴72传递出去。

⑦G3挡与电动机EM2挡同时工作时，实现发动机EG与电动机EM2共同驱动汽车，动力传递路线为：发动机EG的动力经发动机输入轴10、三号主动齿轮11、G2挡从动齿轮32，电动机EM2的动力经电动机输入轴60、主动轮61、介轮51、传递给G2挡从动轮32，两股动力耦合传递给输出一轴30、再经主减速主动齿轮31、差速器齿圈71、经传动轴72传递出去。

实施例三。

如附图3所示，是本实用新型电动机、发动机排布的第三种方式，M1挡为变速器一挡、G1挡为变速器二挡、G2挡为变速器四挡、G3挡为变速器三挡，倒挡为M1挡通过电动机EM1反转实现，EM2通过介轮与G3挡从动齿轮常啮合。

一号主动齿轮21与M1挡从动齿轮33常啮合，二号主动齿轮12与G1挡从动齿轮43常啮合，三号主动齿轮11与G2挡从动齿轮32和G3挡从动齿轮42常啮合，介轮51与电动机EM2输出主动轮61和G1挡从动轮33常啮合，主减速主动齿轮31和41与差速器齿圈71常啮合；发动机输入轴10与发动机EG连接，电动机输入轴20与电动机EM1连接，电动机输入轴60与电动机EM2连接。

实施例三中四挡变速器的各挡位实施方式及动力路线如下：

①M1挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例一中M1挡的相同；

②G1挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例一中G1挡的相同；

③G2挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例一中G2挡的相同；

④G3挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例一中G3挡的相同；

⑤M1挡与G1挡同时工作时，其动力传递路线与实施例一⑤相同；

⑥G2挡与电动机EM2挡同时工作时，其动力传递路线与实例一⑥相同；

⑦M1挡与G3挡同时工作时，其动力传递路线与实施例一⑦相同。

实施例四。

如附图4所示，是本实用新型电动机、发动机排布的第四种方式，M1挡为变速器一挡、G1挡为变速器二挡、G2挡为变速器四挡、G3挡为变速器三挡，倒挡为M1挡通过电动机EM1反转实现，EM2通过介轮与G2挡从动齿轮常啮合。

一号主动齿轮21与M1挡从动齿轮43常啮合，二号主动齿轮12与G1挡从动齿轮33常啮合，三号主动齿轮11与G2挡从动齿轮32和G3挡从动齿轮42常啮合，介轮51与电动机EM2输出主动轮61和G2挡从动轮32常啮合，主减速主动齿轮31和41与差速器齿圈71常啮合；发动机输入轴10与发动机EG连接，电动机输入轴20与电动机EM1连接，电动机输入轴60与电动机EM2连接。

实施例四中四挡变速器的各挡位实施方式及动力路线如下：

①M1挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例二中M1挡的相同；

②G1挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例二中G1挡的相同；

③G2挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例二中G2挡的相同；

④G3挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例二中G3挡的相同；

⑤M1挡与G1挡同时工作时，其动力传递路线与实施例二⑤相同；

⑥G2挡与电动机EM2挡同时工作时，其动力传递路线与实例二⑥相同；

⑦M1挡与G3挡同时工作时，其动力传递路线与实施例二⑦相同。

实施例五。

如附图5所示，是本实用新型电动机、发动机排布的第一种方式，M1挡为变速器一挡、G1挡为变速器二挡、G2挡为变速器三挡、G3挡为变速器四挡，倒挡为M1挡通过电动机EM1反转实现。

一号主动齿轮21与M1挡从动齿轮33常啮合，二号主动齿轮12与G1挡从动齿轮43常啮合，三号主动齿轮11与G2挡从动齿轮32和G3挡从动齿轮42常啮合，主减速主动齿轮31和41与差速器齿圈71常啮合；发动机输入轴10与发动机EG连接，电动机输入轴20与电动机EM1连接，电动机输入轴60与电动机EM2连接。

实施例五中四挡变速器的各挡位实施方式及动力路线如下：

①M1挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例一中M1挡的相同；

②G1挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例一中G1挡的相同；

③G2挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例一中G2挡的相同；

④G3挡：具体实施方式和动力传递路线与实施例一中G3挡的相同；

⑤M1挡与G1挡同时工作时，其动力传递路线与实施例一⑤相同；

⑥M1挡与G3挡同时工作时，其动力传递路线与实施例一⑦相同。

本实用新型提供的四挡变速器置于混合动力汽车中时，发动机输入轴10与发动机EG连接，电动机输入轴20与电动机EM1连接，电动机EM2与G2挡从动轮连接，所述变速器可实现的功能及实施方法如下：

a)电动机EM1单独驱动汽车行驶：当变速器的M1挡工作时，可实现电动机EM1单独驱动汽车。

b)发动机EG单独驱动汽车行驶：当变速器的G1挡或G2挡或G3挡工作时，可实现发动机EG单独驱动汽车。

c)电动机EM1与发动机EG共同驱动汽车行驶：当变速器的G1挡、G2挡、G3挡中的某个挡位与M1挡或EM2挡同时工作时，发动机EG和电动机EM作动力源，即可实现电动机EM与发动机EG共同驱动汽车行驶。

d)发动机单独驱动时，换挡过程动力补偿：当发动机EG单独驱动汽车时，变速器在G1挡、G2挡、G3挡之间变换时，M1挡或EM2挡工作，即可实现电动机EM为发动机换挡的过程提供动力补偿；当电动机EM1在M1、G1之间变换时，EM2电动机工作提供动力补偿。

e)辅助能量回收：当汽车制动或下坡时，变速器M1挡工作，且电动机EM1工作在发电模式，即可实现能量回收。

图6是本实用新型详细结构示意图，其档位排布方式，动力传递路径与实施例一（图1）相同。