商用车并联式混合动力多挡变速箱的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于商用混合动力车技术领域，特别涉及一种多挡变速箱。
【背景技术】
[0002]混合动力技术具有降低排放和油耗，同时提高车辆动力性能的优点。在并联形式混合动力技术中，电机主要实现急加速工况或发动机低速工况下的助力，以提高动力性能，改善发动机的燃油经济性；在减速工况，实现制动能量回收，在低速以及起步工况，可实现纯电驱动工况；根据电机的位置不同，并联式混合动力可分为三种:第一种是电机布置在变速箱的离合器前面，其特点是电机可利用变速箱的传动比调节传动范围，电机自身转速、转矩性能需求低，但换挡过程中有动力中断，需要同步的惯量较大；第二种是电机布置在变速箱输出轴后面，其特点是换挡过程中无动力中断，但电机的转速、转矩性能要求高；第三种是电机布置在变速箱中间轴上，其特点是采用多自由度齿轮机构耦合电机和发动机的动力，实现混合动力和动力换挡功能；传统的手动变速箱在换挡过程存在动力中断，影响汽车的动力性，专利文献CN100570174 C和CN101782146 B中的变速器通过机械机构实现动力换挡设计，但其换挡过程中，需要机械机构相互之间的配合，并难以实现混合动力功能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:提出一种商用车并联式混合动力多挡变速箱传动装置，以实现混合动力和动力换挡功能。
[0004]本发明的技术方案是:商用车并联式混合动力多挡变速箱，包括:发动机，离合器，电机模块，变速箱主箱模块及变速箱副箱模块。
[0005]电机模块中，电机与发动机输入轴同轴布置。
[0006]变速箱主箱模块采用四轴式布置:发动机输入轴、电机的动力输入轴和变速箱主箱输出轴同轴布置，第一中间轴、第二中间轴与发动机输入轴平行布置；发动机输入轴连接第三齿轮，电机动力输入轴连接第一齿轮，变速箱主箱输出轴与变速行星排太阳轮、第七齿轮相连接；第二中间轴通过第四同步器空套在第一中间轴上，第二齿轮、第十齿轮和第十二齿轮与第一中间轴相连接；第二中间轴与第四齿轮、第六齿轮连接；第八齿轮通过第三同步器空套在第二中间轴上；第五齿轮、第九齿轮、第十一齿轮分别通过第二同步器、第六同步器、第五同步器空套在变速箱主箱输出轴上；发动机输入轴通过第一同步器空套在变速箱主箱输出轴上；第十一齿轮通过第七同步器与输出轴连接。
[0007]变速箱副箱模块中，变速行星排太阳轮与变速箱主箱输出轴相连，输出轴连接变速箱行星排行星架，第八同步器连接变速行星排齿圈与变速箱副箱支架；第九同步器连接输出轴和变速行星排齿圈。
[0008]有益效果:
[0009]1、本发明中采用多自由度齿轮机构耦合电机和发动机的动力，实现混合动力和动力换挡功能；其中，发动机、离合器、电机模块、变速箱主箱模块与变速箱副箱模块同轴布置，适合于传统车辆动力系统，不需要改装。
[0010]2、本发明中变速箱主箱模块通过多自由度定轴齿轮变速机构，可提供5个匹配发动机的挡位，2个匹配电机的挡位；变速箱副箱模块提供高挡、低挡两个挡位，与变速箱主箱模块共同工作可形成10个匹配发动机的挡位和4个匹配电机的挡位。
[0011]3、本发明中匹配发动机的挡位与匹配电机的挡位不同时换挡，匹配发动机的挡位换挡时，匹配电机的挡位提供转矩支持；反之，匹配电机的挡位换挡时，匹配发动机的挡位提供转矩支持，通过换挡过程中的转矩支持，实现了动力换挡，提高动力性能。
[0012]4、本发明中匹配发动机的挡位换挡时，由于匹配电机的挡位提供转矩支持，提高了换挡舒适性。
[0013]5、本发明中采用电机挡位起步，降低了离合器起步的控制难度以及离合器的磨损，提高了起步舒适性和车辆低速可控性。
[0014]6、本发明中电动机与多自由度定轴齿轮变速机构提供电动倒挡功能，取消了倒挡齿轮对，提高了齿轮机构的紧凑度。
[0015]7、本发明中可实现并联形式的混合动力技术，在低速工况可实现纯电驱动，急加速工况实现混合驱动，减速工况实现制动能量回收。
[0016]8、本发明中由于存在多个匹配电机的挡位，电机所需的功率及转矩较小，有利于提高传动系统的功率密度。
[0017]9、在本发明中匹配发动机的挡位换挡时，同步器所需的同步惯量小，有利于缩短换挡时间，降低了同步器的负荷，提高同步器的寿命；电动机换挡时，可利用电机的转速调节功能同步齿轮转速，改善换挡性能。
【附图说明】
[0018]图1为本发明结构示意图；
[0019]图2为本发明发动机I挡、电机I挡时变速箱功率流图；
[0020]图3为本发明发动机2挡、电机I挡时变速箱功率流图；
[0021]图4为本发明发动机3挡、电机I挡时变速箱功率流图；
[0022]图5为本发明发动机3挡、电机2挡时变速箱功率流图。
[0023]其中:1-发动机、2-离合器、3-发动机输入轴、4-电机、5-第一齿轮、6_第二齿轮、7-第三齿轮、8-第四齿轮、9-第一同步器、10-第二同步器、11-第五齿轮、12-第六齿轮、13-第七齿轮、14-第八齿轮、15-第三同步器、16-第四同步器、17-第九齿轮、18-第十齿轮、19-第五同步器、20-第六同步器、21-第^^一齿轮、22-第十二齿轮、23-第七同步器、
24-变速行星排齿圈、25-变速箱行星排行星架、26-第八同步器、27-输出轴、28-第九同步器、29-电机动力输入轴、30-第一中间轴、31-第二中间轴、32-变速箱主箱输出轴、33-变速行星排太阳、100-电机模块、200-变速箱主箱模块、300-变速箱副箱模块。
【具体实施方式】
[0024]参见附图1，商用车并联式混合动力多挡变速箱，包括:发动机1，离合器2，电机模块100，变速箱主箱模块200及变速箱副箱模块300。
[0025]电机模块100中，电机4与发动机输入轴3同轴布置。
[0026]变速箱主箱模块200采用四轴式布置:发动机输入轴3、电机动力输入轴29和变速箱主箱输出轴32同轴布置，第一中间轴30、第二中间轴31与发动机输入轴3平行布置；发动机输入轴3连接第三齿轮7，电机动力输入轴29连接第一齿轮5，变速箱主箱输出轴32与变速行星排太阳轮33、第七齿轮13相连接；第二中间轴31通过第四同步器16空套在第一中间轴30上，第二齿轮6、第十齿轮18和第十二齿轮22与第一中间轴30相连接；第二中间轴31与第四齿轮8、第六齿轮12连接；第八齿轮14通过第三同步器15空套在第二中间轴31上；第五齿轮11、第九齿轮17、第十一齿轮21分别通过第二同步器10、第六同步器20、第五同步器19空套在变速箱主箱输出轴32上；发动机输入轴3通过第一同步器9空套在变速箱主箱输出轴32上；第^^一齿轮21通过第七同步器23与输出轴27连接。
[0027]变速箱副箱模块300中，变速行星排太阳轮33与变速箱主箱输出轴32相连，输出轴27连接变速箱行星排行星架25，第八同步器26连接变速行星排齿圈24与变速箱副箱支架；第九同步器28连接输出轴27和变速行星排齿圈24。
[0028]参见附图2-5，发动机I及电机4所匹配各挡位划分为V至VIII个工况段，实现各个工况下混合动力和动力的换挡。
[0029]在的第V工况段中，发动机I匹配I至10个档位:
[0030]发动机I在I挡工况时:第四同步器16、第五同步器19、第八同步器26工作；第四同步器16啮合第二中间轴31，第五同步器19啮合第^^一齿轮21，第八同步器26啮合变速箱副箱支架，发动机I动力经过第三齿轮7，第四齿轮8、第十二齿轮22和第^^一齿轮21输出到变速箱主箱输出轴32，经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴27。
[0031]发动机I在2挡工况时:第二同步器10，第八同步器26工作；第二同步器10啮合第五齿轮11，第八同步器26啮合变速箱副箱支架，发动机I动力经过第三齿轮7，第四齿轮8、第六齿轮12和第五齿轮11输出到变速箱主箱输出轴32，经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴27。
[0032]发动机I在3挡工况时:第三同步器15，第八同步器26工作；第三同步器15啮合第八齿轮14，第八同步器26啮合变速箱副箱支架，发动机I动力经过第三齿轮7，第四齿轮8、第八齿轮14、第七齿轮13输出到变速箱主箱输出轴32，经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴27。
[0033]发动机I在4挡工况时:第四同步器16、第六同步器20、第八同步器26工作；第四同步器16啮合第二中间轴31，第六同步器20啮合第九齿轮17，第八同步器26啮合变速箱副箱支架，发动机I动力经过第三齿轮7、第四齿轮8、第十齿轮18和第九齿轮17输出到变速箱主箱输出轴32，经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴27。
[0034]发动机I在5挡工况时:第一同步器9、第八同步器26工作；第一同步器9啮合发动机输入轴3，第八同步器26啮合变速箱副箱支架，发动机I动力经过发动机输入轴3输出到变速箱主箱输出轴32，经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴27。
[0035]发动机I在6挡工