商用车辆动力换挡混合动力变速箱的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于车辆传动技术领域，具体涉及一种混合动力多挡变速箱。
【背景技术】
[0002] 混合动力技术具有降排放和油耗的优点，同时提高车辆动力性能，成为未来汽车 动力传动技术的发展方向。并联形式的混合动力优点在于：发动机的动力可以直接用来驱 动车辆，没有能量转换，能量损失小，结构简单；电机既可作为电动机使用，也可作为发电机 使用，且可以采用较小功率的电机，结构简单，成本低。并联形式混合动力技术中电机主要 实现急加速工况或者发动机低速工况下的助力，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。相比于串联 形式混合动力技术适合于低速，经常启停工况的城市车辆，并联形式混合动力技术更适合 于中高速、需求动力性能的商用车、越野车以及特种车辆。
[0003] 根据电机的位置不同，并联式混合动力分为三种：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，电机体积重量小，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。
[0004] 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。中国专利 200910215341.X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。采用上述描述的第三种电机布置形式的 动力换挡并联形式的混合动力技术方案，可以实现动力换挡，提高动力性能以及换挡舒适 性，并且可利用多自由度定轴齿轮机构实现多个匹配发动机挡位以及多个匹配电机挡位。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种商用车辆动力换挡混合动力变速箱，可实现动力换挡和混合动力 工况，提升车辆动力性能，改善换挡品质，降低离合器磨损，提高燃油经济性。
[0006] 本发明的技术方案是：商用车辆动力换挡混合动力变速箱，它包括：发动机、离合 器、电机以及变速箱；
[0007] 变速箱包括：发动机输入轴、中间轴、变速箱输出轴和电机动力输入轴；发动机输 入轴、变速箱输出轴以及电机动力输入轴同轴布置；中间轴上设有中间轴套轴，中间轴与发 动机输入轴平行布置；发动机输入轴连接齿轮C和齿轮E;电机动力输入轴连接齿轮A;中 间轴上连接齿轮B、齿轮J、齿轮L以及同步器D、同步器B;中间轴套轴上连接齿轮F和齿轮 H，齿轮D和齿轮N空套在中间轴上；变速箱输出轴上连接齿轮M、同步器A和同步器C，齿轮 G、齿轮I和齿轮K空套在变速箱输出轴上；齿轮A与齿轮B啮合，齿轮C与齿轮D啮合，齿 轮E与齿轮F啮合，齿轮G与齿轮Η啮合，齿轮I与齿轮J啮合，齿轮K与齿轮L啮合，齿轮 Μ与齿轮N啮合；同步器A向左啮合时连接齿轮E，向右啮合时连接齿轮G;同步器B向右啮 合时连接齿轮N;同步器C向左啮合时连接齿轮I，向右啮合时连接齿轮K;同步器D向左啮 合时连接齿轮D，向右啮合时连接齿轮F;
[0008] 发动机的动力通过离合器输入到发动机输入轴；电机的动力输入到电机输入轴； 变速箱耦合发动机与电机的动力。
[0009] 有益效果：（1)本发明中发动机、离合器、电机、变速箱同轴布置，适合于传统车辆 动力系统，便于空间布置；多自由度定轴齿轮变速机构由6对齿轮机构，3. 5个同步器组成， 通过齿轮对的重复利用，可以提供7个匹配发动机的挡位，3个匹配电机的挡位。
[0010] (2)本发明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，反之亦然；通过换挡过程中的转矩支持，实现了动 力换挡，提高动力性能和换挡舒适性。
[0011] ⑶本发明采用电机挡位起步，降低了离合器起步的控制难度以及离合器的磨损， 提高了起步舒适性可车辆低速可控性；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。
[0012] (4)本发明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。
[0013] (5)由于本发明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；本发明功率传递路径简单，大多数档位下动力只经过两次齿轮啮 合输出，功率损失小，变速机构效率高。
[0014] (6)本发明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】
[0015] 图1为本发明的传动简图。
[0016] 图2为发动机1挡、电机1挡时本发明的功率流图。
[0017] 图3为发动机2挡、电机1挡时本发明的功率流图。
[0018] 图4为发动机3挡、电机1挡时本发明的功率流图。
[0019] 图5为发动机3挡、电机2挡时本发明的功率流图。
[0020] 图6为发动机4挡、电机2挡时本发明的功率流图。
[0021] 图7为发动机5挡、电机2挡时本发明的功率流图。
[0022] 图8为发动机6挡、电机2挡时本发明的功率流图。
[0023] 图9为发动机6挡、电机3挡时本发明的功率流图。
[0024] 图10为发动机7挡、电机3挡时本发明的功率流图。
[0025] 图11为发动机8挡、电机3挡时本发明的功率流图。
[0026] 其中：101-发动机，102-电机，103-离合器，104-变速箱，201-同步器A，202-同 步器B，203-同步器C，204-同步器D，301-发动机输入轴，302-中间轴，303-中间轴套轴， 304-变速箱输出轴，305-电机输入轴，401-齿轮A，402-齿轮B，403-齿轮C，404-齿轮D， 405-齿轮E，406-齿轮F，407-齿轮G，408-齿轮H，409-齿轮I，410-齿轮J，411-齿轮K， 412-齿轮L，413-齿轮M，414-齿轮N。
【具体实施方式】
[0027] 参见附图1，商用车辆动力换挡混合动力变速箱，它包括：发动机101、离合器103、 电机102以及变速箱104 ;
[0028] 变速箱104包括：发动机输入轴301、中间轴302、变速箱输出轴304和电机动力 输入轴305 ;发动机输入轴301、变速箱输出轴304以及电机动力输入轴305同轴布置；中 间轴302上设有中间轴套轴303,中间轴302与发动机输入轴301平行布置；发动机输入轴 301连接齿轮C403和齿轮E405 ;电机动力输入轴305连接齿轮A401 ;中间轴302上连接齿 轮B402、齿轮J410、齿轮L412以及同步器D204、同步器B202 ;中间轴套轴303上连接齿轮 F406和齿轮H408,齿轮D404和齿轮N414空套在中间轴302上；变速箱输出轴304上连接 齿轮M413、同步器A201和同步器C203,齿轮G407、齿轮1409和齿轮K411空套在变速箱输 出轴304上；齿轮A401与齿轮B402啮合，齿轮C403与齿轮D404啮合，齿轮E405与齿轮 F406啮合，齿轮G407与齿轮H408啮合，齿轮1409与齿轮J410啮合，齿轮K411与齿轮L412 啮合，齿轮M413与齿轮N414啮合；同步器A201向左啮合时连接齿轮E405,右侧向右啮合 时连接齿轮G407 ;同步器B202向右啮合时连接连接齿轮N414 ;同步器C203向左啮合时连 接齿轮1409,向右啮合时连接齿轮K411 ;同步器D204向左啮合时连接齿轮D404,向右啮合 时连接齿轮F406 ;
[0029] 发动机101的动力通过离合器103输入到发动机输入轴301;电机102的动力输 入到电机输入轴305 ;变速箱104耦合发动机101与电机102的动力。
[0030] 参见附图2，发动机1011挡时：同步器C203、同步器D204工作，同步器C203啮合齿 轮1409,同步器D204啮合齿轮D404 ;发动机101动力经过离合器103、发动机输入轴301、 齿轮C403、齿轮D404、同步器D204、中间轴302、齿轮J410、齿轮1409、同步器C203、最后由 变速箱输出轴304输出。
[0031] 参见附图11，发动机1012挡时：同步器C203、同步器D204工作，同步器C203啮 合齿轮1409,同步器D204啮合齿轮F406 ;发动机101动力经过离合器103、发动机输入轴 301、齿轮E405、齿轮F406、同步器D204、中间轴302、齿轮J410、齿轮1409、同步器C203、最 后由变速箱输出轴304输出。
[0032] 参见附图4、5,发动机1013挡时：同步器A201工作，同步器A201啮合齿轮G407 ; 发动机101动力经过离合器103、发动机输入轴301、齿轮E405、齿轮F406、中间轴套轴303、 齿轮H408、齿轮G407、同步器A201、最后由变速箱输出轴304输出。
[0033] 参见附图6,发动机1014挡时：同步器C203、同步器D204工作，同步器C203啮合齿 轮K411，同步器D204啮合齿轮D404 ;发动机101动力经过离合器103、发动机输入轴301、 齿轮C403、齿轮D404、同步器D204、中间轴302、齿轮L412、齿轮K411、同步器C203、最后由 变速箱输出轴304输出。
[0034] 参见附图7,发动机1015挡时：同步器C203、同步器D204工作，同步器C203啮合齿 轮K411，同步器D204啮合齿轮F406 ;发动机101动力经过离合器103、发动机输入轴301、 齿轮E405、齿轮F406、同步器D204、中间轴302、齿轮L412、齿轮K411、同步器C203、最后由 变速箱输出轴304输出。
[0035] 参见附图8、9，发动机1016挡时：同步器A201工作，同步器A201啮合齿轮E405; 发动机101动力经过离合器103、发动机输入轴301、同步器A201、最后由变速箱输出轴304 输出。
[0036] 参见附图10,发动机1017挡时：同步器B202、同步器D204工作，同步器B202啮 合齿轮N414,同步器D204啮合齿轮D404 ;发动机101动力经过离合器103、发动机输入轴 301、齿轮C403、齿轮D40