混合汽车用三挡变速器的制作方法

本发明涉及混合动力汽车技术领域，具体而言，尤其涉及一种混合动力汽车用三挡变速器。

背景技术：

随着世界能源紧张及人们环保意识的增强，安全、节能、环保成为汽车发展的主题，同时由于纯电动汽车、燃料电池汽车关键技术的瓶颈制约，混合动力汽车成为合乎时宜的选择，事实也证明这种选择能够取得较满意的结果。电动汽车的研发涉及的关键技术甚多，有电池、高性能电机、动力合成与控制技术、发动机综合控制等等。但所有这些研究对象都以一个良好的传动系统为研究对象去实现，因此动力合成方法和结构方式的选择直接关系到目标汽车的定位。

现有的三挡变速器中，一般都会采用一个输出轴，进而将三个挡位的传动齿轮都设置在该输出轴上，但是由于空间尺寸的问题，有些变速器必须采用横置结构，这样三挡变速器中，可能会包括一根输入轴以及位于输入轴两侧的两根输出轴，两个所述输出轴均通过传动系统与差速器传动连接。这样三挡变速器结构设计不合理，尤其是其中一个输出轴上仅设置一个挡位传动齿轮，会导致空套有该传动齿轮的输出轴渐渐地向一端倾斜，也就是我们所说的输出轴“挠动”，影响使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种混合动力汽车用三挡变速器。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种混合动力汽车用三挡变速器，包括差速器，所述差速器的主减速齿轮可由混动驱动组件或/和纯电驱动组件驱动；所述混动驱动组件至少包括设置在所述差速器一侧的输入轴组件，所述输入轴组件的两侧设有第一输出轴和第二输出轴，所述输入轴组件可通过d齿轮组件选择地驱动设置在所述第一输出轴和所述第二输出轴上的任意一个从动齿轮转动，其中，设置在所述第二输出轴上的两个从动齿轮中的其中一个从动齿轮为驻车齿轮；所述第一输出轴和第二输出轴可通过相连组件与差速器的主减速齿轮连接。

优选的，所述输入轴组件包括设置在所述变速箱壳体内的实心输入轴，所述实心输入轴的一端通过双质量飞轮与发动机固接，另一端与通过离合器的压盘与辅助电机的转子刚性连接，所述离合器的摩擦盘与空套在所述实心输入轴上的空心输入轴固接。

优选的，所述输入轴组件包括设置在变速箱壳体内的实心输入轴，所述实心输入轴的一端通过离合器的压盘和双质量飞轮与发动机固接，所述实心输入轴的另一端与辅助电机的转子连接；所述实心输入轴上空套一与所述离合器的摩擦盘固接的空心输入轴。

优选的，所述d齿轮组件至少包括固设在所述空心输入轴上的第一双联齿轮和第二双联齿轮，以及空套在所述第一输出轴上与所述第一双联齿轮相啮合的d一挡从动齿轮和与所述第二双联齿轮相啮合的d二挡从动齿轮，所述d一挡从动齿轮和d二挡从动齿轮之间还设有设置在所述第一输出轴上的d一二同步器，所述d三驻同步器可选择地与所述d一挡从动齿轮或d二挡从动齿轮传动连接。

优选的，所述d齿轮组件还包括空套在所述第二输出轴上与所述第一双联齿轮相啮合的d三挡从动齿轮和与所述第二双联齿轮相啮合的d驻车从动齿轮，所述d三挡从动齿轮和d驻车从动齿轮之间还设有设置在所述第二输出轴上的d三驻同步器，所述d五六同步器可选择地与所述d三挡从动齿轮或d驻车从动齿轮传动连接。

优选的，所述第一输出轴上设有一第一相连齿轮，所述第一相连齿轮与所述差速器的主减速齿轮啮合。

优选的，所述第二输出轴上设有一第二相连齿轮，所述第二相连齿轮与所述差速器的主减速齿轮啮合。

优选的，所述纯电驱动组件至少包括设置在所述差速器另一侧的主驱动电机和第三输出轴，所述主驱动电机通过e齿轮组件与所述第三输出轴传动连接，所述第三输出轴上设有与所述差速器的主减速齿轮相啮合的第三相连齿轮。

优选的，所述e齿轮组件包括固设在所述主驱动电机电机轴上的e一挡主动齿轮，以及固设在所述第三输出轴上与所述e一挡主动齿轮相啮合的e一挡从动齿轮。

优选的，所述e齿轮组件包括固设在所述主驱动电机电机轴上的e一挡主动齿轮和e二挡主动齿轮，以及空套在所述第三输出轴上与所述e一挡主动齿轮相啮合的e一挡从动齿轮和与所述e二挡主动齿轮相啮合的e二挡从动齿轮，所述e一挡从动齿轮和e二挡从动齿轮之间还设有设置在所述第三输出轴上的e同步器，所述e同步器可选择地与所述e一挡从动齿轮或e二挡从动齿轮传动连接。

本发明的有益效果主要体现在：

1、结构简单，设计合理，三挡从动齿轮和驻车从动齿轮呈对称结构设置在第二输出轴上，同步器设置在三挡从动齿轮和驻车从动齿轮之间，并可选择的与三挡从动齿轮或驻车从动齿轮传动，可避免出现“挠动”现象，延长其使用寿命；

2、结构简单，设计巧妙，车辆处于驻车状态时，发动机的动力通过离合器的压盘以及实心输入轴驱动辅助电机发电，实现驻车发电功能；

3、本系统中主驱动电机安装在差速器的另一侧，其布置更加灵活，可以更加合理利用变速箱壳体内的空间，主驱动电机可以设计成更大尺寸，以提高辅助电机的功率，在纯电动下具有较好的动力性能；

4、车辆启动时，离合器处于分离状态，以主驱动电机进行驱动，驱动车辆至发动机可在高效经济区工作的车速时，辅助电机预先启动发动机并使其在高效经济区车速中介入驱动，实现并联混动，并可逐渐代替主驱动电机驱动，可极大地降低油耗，大大地节省成本；

5、在发动机换挡过程中主驱动电机补充动力差值保证系统换挡时动力不中断，提升驾驶的舒适性；

6、将传统意义上的倒挡去掉，通过主驱动电机倒转即可实现倒挡；

7、在主驱动电机单独工作的情况下，如电池包电量低于一定的设定值，辅助电机启动发动机，发动机启动至高效经济区通过辅助电机发电直接驱动主动电机或为电池包充电，当停车状态下发动为电池包补充电量；

8、车辆制动时，通过主驱动电机进行回收能量，避免能量的浪费；

9、发动机可在任意挡位上均可工作，实现较大范围的介入，适用于更多复杂的工况；

10、辅助电机在发动机并联介入系统工作时，可产生负载使发动机尽量逼近高校区工作，且产生的负载可用于发电，更节能；

11、第二实施例和第四实施例能够在纯电动工况下行驶，挡位有两挡选择，可根据需要进行挡位切换，以降低对主驱动电机的要求。另外，本系统在单发动机工况下行驶时，e同步器不挂挡，主驱动电机不会被“拖曳”，主驱动电机转子就不会转动、不会产生转动惯量，并不会对换挡产生影响，消除冲击感，整车不会抖动，驾乘舒适性较好；

12、本系统更紧凑，重量轻、体积小，有利于整车搭载。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明第一实施例的结构示意图；

图2：本发明第二实施例的结构示意图；

图3：本发明第三实施例的结构示意图；

图4：本发明第四实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限于本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

如图1所示，本发明第一实施例揭示了一种混合动力汽车用三挡变速器，包括差速器100，所述差速器100的主减速齿轮101可由混动驱动组件或/和纯电驱动组件驱动，所述差速器100的主减速齿轮101与汽车的轮毂连接。

本发明中，所述混动驱动组件至少包括设置在所述差速器100一侧的输入轴组件，所述输入轴组件包括设置在所述变速箱壳体内的实心输入轴1，所述实心输入轴1的一端通过双质量飞轮21与发动机2固接，所述双质量飞轮21可为发动机提供惯性和稳定输出。所述实心输入轴1的另一端与通过离合器3的压盘31与辅助电机4的转子刚性连接，所述离合器3的摩擦盘32与空套在所述实心输入轴1上的空心输入轴5固接。进一步的，所述辅助电机4是汽车起动发电一体机，集成在实心输入轴1上，简单来说，就是直接以某种瞬态功率较大的电机替代传统的电机，在起步阶段短时起到启动发动机的作用，减少发动机的怠速损耗和污染，可实现并联接触，直接将所述发动机2拖动至其高效经济区。刹车时，所述辅助电机4还可以起到再生发电，回收制动能量的节能效果。总之这是一种介于混合动力和传统汽车之间的一种成本低廉的节能和环保方案。

所述输入轴组件的两侧设有第一输出轴6和第二输出轴7，所述输入轴组件可通过d齿轮组件选择地驱动设置在所述第一输出轴6和所述第二输出轴7上的任意一个从动齿轮转动，其中，设置在所述第二输出轴7上的两个从动齿轮中的一个从动齿轮为驻车齿轮31。具体的，所述d齿轮组件至少包括固设在所述空心输入轴5上的第一双联齿轮51和第二双联齿轮52，以及空套在所述第一输出轴6上与所述第一双联齿轮51啮合的d一挡从动齿轮61和与所述第二双联齿轮52啮合的d二挡从动齿轮62，所述d一挡从动齿轮61和d二挡从动齿轮62之间还设有设置在所述第一输出轴6上的d一二同步器63，所述d一二同步器63可选择地与所述d一挡从动齿轮61或d二挡从动齿轮62传动连接。所述d齿轮组件包括空套在所述第二输出轴7上与所述第一双联齿轮51啮合的d三挡从动齿轮71和与所述第二双联齿轮52啮合的d驻车从动齿轮72，所述d三挡从动齿轮71和d驻车从动齿轮72之间还设有设置在所述第二输出轴7上的d三驻同步器73，所述d三驻同步器73可选择地与所述述d三挡从动齿轮71或d驻车从动齿轮72传动连接。

进一步的，所述第一输出轴6上设有一第一相连齿轮64，所述第一相连齿轮64与所述差速器100的主减速齿轮101啮合。所述第二输出轴7上设有一第二相连齿轮74，所述第二相连齿轮74与所述差速器100的主减速齿轮101啮合。

本发明中，所述纯电驱动组件至少包括设置在所述差速器100另一侧的主驱动电机9和第三输出轴8，所述主驱动电机9通过e齿轮组件与所述第三输出轴8传动连接，所述第三输出轴8上设有与所述差速器100的主减速齿轮101相啮合的第三相连齿轮84。进一步的，所述e齿轮组件包括固设在所述主驱动电机9电机轴上的e一挡主动齿轮91，以及固设在所述第三输出轴8上与所述e一挡主动齿轮91相啮合的e一挡从动齿轮81。

还包括驻车齿轮85，所述驻车齿轮85可设置在所述第三输出轴8上，也可设置在其他轴系上，均处于本发明的保护范畴，不做具体限定。

上述中所述差速器的主减速齿轮可由混动驱动组件或/和纯电驱动组件驱动，也就是说，在混动过程中可实现所述发动机2和主驱动电机9上的功率相加。又因为功率是衡量汽车最高速度的物理量，功率越大的汽车的最高速度也越大，其爬坡性能以及加速性能也愈好。同时，所述发动机2和主驱动电机9均是单独的驱动装置，可以彼此独立的输出贡献扭矩。

本发明的设计要点在于：车辆在由所述主驱动电机单独驱动时，可将车辆驱动至高效经济器，待车辆进入高效经济区工作的车速时，所述辅助电机预先启动所述发动机并使其在高效经济区车速中介入驱动，实现并联混动，并可逐渐代替电机驱动，可极大地降低油耗，大大地节省成本。同时，所述发动机在换挡过程中，所述主驱动电机可补充动力差值保证系统换挡时动力不中断，提升驾驶的舒适性。

下面简单阐述一下本发明第一实施例的工作过程：

当汽车处于倒挡纯电动驱动模式时，所述发动机2不进行动力输送。所述主驱动电机9启动并反转，其动力传递路线如下：主驱动电机9—e一挡主动齿轮91—e一挡从动齿轮81—第三输出轴8—第三相连齿轮84——差速器100的主减速齿轮101，完成动力输送。

当汽车处于纯电动驱动模式时，所述发动机2不进行动力输送。所述主驱动电机9启动，其动力传递路线如下：主驱动电机9—e一挡主动齿轮91—e一挡从动齿轮81—第三输出轴8—第三相连齿轮84——差速器100的主减速齿轮101，完成动力输送。

当汽车处于一挡混合动力驱动模式时，所述辅助电机4预先启动所述发动机2，并将其反拖至高效经济区，此时，所述离合器3闭合，其动力传递路线如下：发动机2—双质量飞轮21—实心输入轴1—辅助电机4—离合器3—实心输入轴1—第一双联齿轮51—d一挡从动齿轮61—d一二同步器63—第一输出轴6—第一相连齿轮64—差速器100的主减速齿轮101，完成动力输送。同时，在换挡过程中，所述主驱动电机可启动，补充动力差值保证系统换挡时动力不中断，提升驾驶的舒适性，其动力传递路线如下：主驱动电机9—e一挡主动齿轮91—e一挡从动齿轮81—第三输出轴8—第三相连齿轮84——差速器100的主减速齿轮101，完成动力输送。

当汽车处于二挡、三挡混合动力驱动模式时，其动力传递路线与当汽车处于一挡混合动力驱动模式时动力传递路线雷同，就不做过多赘述。本发明中，挡位的排布只是本发明中的一个实施例，以便于理解。当然，也可为其他方式排布，其他方式排布均处于本发明的保护范畴，因此，不做过多赘述。另外，根据需要，所述驻车齿轮31也可以设置在第一输出轴6上，相应的第二输出轴7上设置两挡的从动齿轮。

如图2所示，为本发明的第二实施例，与第一实施例相比，其区别点为所述e齿轮组件的具体结构，具体的，所述e齿轮组件包括固设在所述主驱动电机9电机轴上的e一挡主动齿轮91和e二挡主动齿轮92，以及空套在所述第三输出轴8上与所述e一挡主动齿轮91相啮合的e一挡从动齿轮81和与所述e二挡主动齿轮92相啮合的e二挡从动齿轮82，所述e一挡从动齿轮81和e二挡从动齿轮82之间还设有设置在所述第三输出轴8上的e同步器83，所述e同步器83可选择地与所述e一挡从动齿轮81或e二挡从动齿轮82传动连接。

下面简单阐述一下本发明第二实施例的工作过程：

当汽车处于倒挡纯电动驱动模式时，所述发动机2不进行动力输送。所述主驱动电机9启动并反转，其动力传递路线如下：主驱动电机9—e一挡主动齿轮91—e一挡从动齿轮81—第三输出轴8—第三相连齿轮84——差速器100的主减速齿轮101，完成动力输送。

当汽车处于一挡纯电动驱动模式时，所述发动机2不进行动力输送。所述主驱动电机9启动，其动力传递路线如下：主驱动电机9—e一挡主动齿轮91—e一挡从动齿轮81—第三输出轴8—第三相连齿轮84——差速器100的主减速齿轮101，完成动力输送。

当汽车处于二挡纯电动驱动模式时，所述发动机2不进行动力输送。所述主驱动电机9启动，其动力传递路线如下：主驱动电机9—e二挡主动齿轮92—e二挡从动齿轮82—e同步器83—第三输出轴8—第三相连齿轮84——差速器100的主减速齿轮101，完成动力输送。

当汽车处于一挡混合动力驱动模式时，所述辅助电机4预先启动所述发动机2，并将其反拖至高效经济区，此时，所述离合器3闭合，其动力传递路线如下：发动机2—双质量飞轮21—实心输入轴1—辅助电机4—离合器3—实心输入轴1—第一双联齿轮51—d一挡从动齿轮61—d一二同步器63—第一输出轴6—第一相连齿轮64—差速器100的主减速齿轮101，完成动力输送。同时，在换挡过程中，所述主驱动电机可启动，补充动力差值保证系统换挡时动力不中断，提升驾驶的舒适性，其动力传递路线如下：主驱动电机9—e一挡主动齿轮91—e一挡从动齿轮81—第三输出轴8—第三相连齿轮84——差速器100的主减速齿轮101，完成动力输送。

当汽车处于二挡、三挡混合动力驱动模式时，其动力传递路线与当汽车处于一挡混合动力驱动模式时动力传递路线雷同，就不做过多赘述。另外，本发明中，挡位的排布只是本发明中的一个实施例，以便于理解。当然，也可为其他方式排布，其他方式排布均处于本发明的保护范畴，因此，不做过多赘述。

本发明中，第二实施例的设计要点在于：当车辆在混合动力驱动下行驶时，所述e同步器不与所述e一挡从动齿轮或e二挡从动齿轮传动连接，也就是说，所述e同步器将切断所述发动机转动时通过所述第三输出轴反馈给所述主驱动电机的动力。因此，所述主驱动电机不会被“拖曳”，所述主驱动电机转子就不会转动、不会产生转动惯量，并不会对换挡产生影响，消除现有现有技术存在的冲击感，整车不会抖动，驾乘舒适性较好。

如图3所示，为本发明的第三实施例，与第一实施例相比，其区别点为所述输入轴组件的具体结构，具体的，所述输入轴组件包括设置在变速箱壳体内的实心输入轴1，所述实心输入轴1的一端通过离合器3的压盘31和双质量飞轮21与发动机2固接，所述实心输入轴1的另一端与辅助电机4的转子连接；所述实心输入轴1上空套一与所述离合器3的摩擦盘32固接的空心输入轴5。

如图4所示，为本发明的第四实施例，与第三实施例相比，其区别点为所述e齿轮组件的具体结构，其工作过程与第二实施例类似，因此不做过多赘述。

本发明的有益效果主要体现在：

1、结构简单，设计合理，三挡从动齿轮和驻车从动齿轮呈对称结构设置在第二输出轴上，同步器设置在三挡从动齿轮和驻车从动齿轮之间，并可选择的与三挡从动齿轮或驻车从动齿轮传动，可避免出现“挠动”现象，延长其使用寿命；

2、结构简单，设计巧妙，车辆处于驻车状态时，发动机的动力通过离合器的压盘以及实心输入轴驱动辅助电机发电，实现驻车发电功能；

3、本系统中主驱动电机安装在差速器的另一侧，其布置更加灵活，可以更加合理利用变速箱壳体内的空间，主驱动电机可以设计成更大尺寸，以提高辅助电机的功率，在纯电动下具有较好的动力性能；

4、车辆启动时，离合器处于分离状态，以主驱动电机进行驱动，驱动车辆至发动机可在高效经济区工作的车速时，辅助电机预先启动发动机并使其在高效经济区车速中介入驱动，实现并联混动，并可逐渐代替主驱动电机驱动，可极大地降低油耗，大大地节省成本；

5、在发动机换挡过程中主驱动电机补充动力差值保证系统换挡时动力不中断，提升驾驶的舒适性；

6、将传统意义上的倒挡去掉，通过主驱动电机倒转即可实现倒挡；

7、在主驱动电机单独工作的情况下，如电池包电量低于一定的设定值，辅助电机启动发动机，发动机启动至高效经济区通过辅助电机发电直接驱动主动电机或为电池包充电，当停车状态下发动为电池包补充电量；

8、车辆制动时，通过主驱动电机进行回收能量，避免能量的浪费；

9、发动机可在任意挡位上均可工作，实现较大范围的介入，适用于更多复杂的工况；

10、辅助电机在发动机并联介入系统工作时，可产生负载使发动机尽量逼近高校区工作，且产生的负载可用于发电，更节能；

11、第二实施例和第四实施例能够在纯电动工况下行驶，挡位有两挡选择，可根据需要进行挡位切换，以降低对主驱动电机的要求。另外，本系统在单发动机工况下行驶时，e同步器不挂挡，主驱动电机不会被“拖曳”，主驱动电机转子就不会转动、不会产生转动惯量，并不会对换挡产生影响，消除冲击感，整车不会抖动，驾乘舒适性较好；

12、本系统更紧凑，重量轻、体积小，有利于整车搭载。应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。