商用車輛動力換擋混合動力變速箱的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于車輛傳動技術領域，具體涉及一種混合動力多擋變速箱。
【背景技術】
[0002] 混合動力技術具有降排放和油耗的優點，同時提高車輛動力性能，成為未來汽車 動力傳動技術的發展方向。并聯形式的混合動力優點在于：發動機的動力可以直接用來驅 動車輛，沒有能量轉換，能量損失小，結構簡單；電機既可作為電動機使用，也可作為發電機 使用，且可以采用較小功率的電機，結構簡單，成本低。并聯形式混合動力技術中電機主要 實現急加速工況或者發動機低速工況下的助力，提高動力性能，改善發動機的燃油經濟性； 在減速工況，實現制動能量回收；在低速以及起步工況，可實現純電驅動工況。相比于串聯 形式混合動力技術適合于低速，經常啟停工況的城市車輛，并聯形式混合動力技術更適合 于中高速、需求動力性能的商用車、越野車以及特種車輛。
[0003] 根據電機的位置不同，并聯式混合動力分為三種：第一種是電機布置在變速箱的 離合器前面，其特點是電機可利用變速箱的傳動比調節傳動范圍，電機自身轉速、轉矩性能 需求低，電機體積重量小，但換擋過程中有動力中斷，需要同步的慣量較大；第二種是電機 布置在變速箱輸出軸后面，其特點是換擋過程中無動力中斷，但電機的轉速、轉矩性能要求 高；第三種是電機布置在變速箱中間軸上，其特點是采用多自由度齒輪機構耦合電機和發 動機的動力，實現混合動力和動力換擋功能。
[0004] 傳統的手動變速箱在換擋過程存在動力中斷，影響汽車的動力性。中國專利 200910215341.X中的變速器通過機械機構實現動力換擋設計，但其換擋過程中，需要機械 機構相互之間的配合，并難以實現混合動力功能。采用上述描述的第三種電機布置形式的 動力換擋并聯形式的混合動力技術方案，可以實現動力換擋，提高動力性能以及換擋舒適 性，并且可利用多自由度定軸齒輪機構實現多個匹配發動機擋位以及多個匹配電機擋位。
【發明內容】
[0005] 本發明提供一種商用車輛動力換擋混合動力變速箱，可實現動力換擋和混合動力 工況，提升車輛動力性能，改善換擋品質，降低離合器磨損，提高燃油經濟性。
[0006] 本發明的技術方案是：商用車輛動力換擋混合動力變速箱，它包括：發動機、離合 器、電機以及變速箱；
[0007] 變速箱包括：發動機輸入軸、中間軸、變速箱輸出軸和電機動力輸入軸；發動機輸 入軸、變速箱輸出軸以及電機動力輸入軸同軸布置；中間軸上設有中間軸套軸，中間軸與發 動機輸入軸平行布置；發動機輸入軸連接齒輪C和齒輪E;電機動力輸入軸連接齒輪A;中 間軸上連接齒輪B、齒輪J、齒輪L以及同步器D、同步器B;中間軸套軸上連接齒輪F和齒輪 H，齒輪D和齒輪N空套在中間軸上；變速箱輸出軸上連接齒輪M、同步器A和同步器C，齒輪 G、齒輪I和齒輪K空套在變速箱輸出軸上；齒輪A與齒輪B嚙合，齒輪C與齒輪D嚙合，齒 輪E與齒輪F嚙合，齒輪G與齒輪Η嚙合，齒輪I與齒輪J嚙合，齒輪K與齒輪L嚙合，齒輪 Μ與齒輪N嚙合；同步器A向左嚙合時連接齒輪E，向右嚙合時連接齒輪G;同步器B向右嚙 合時連接齒輪N;同步器C向左嚙合時連接齒輪I，向右嚙合時連接齒輪K;同步器D向左嚙 合時連接齒輪D，向右嚙合時連接齒輪F;
[0008] 發動機的動力通過離合器輸入到發動機輸入軸；電機的動力輸入到電機輸入軸； 變速箱耦合發動機與電機的動力。
[0009] 有益效果：（1)本發明中發動機、離合器、電機、變速箱同軸布置，適合于傳統車輛 動力系統，便于空間布置；多自由度定軸齒輪變速機構由6對齒輪機構，3. 5個同步器組成， 通過齒輪對的重復利用，可以提供7個匹配發動機的擋位，3個匹配電機的擋位。
[0010] (2)本發明匹配發動機的擋位與匹配電機的擋位不同時換擋，匹配發動機的擋位 換擋時，匹配電機的擋位提供轉矩支持，反之亦然；通過換擋過程中的轉矩支持，實現了動 力換擋，提高動力性能和換擋舒適性。
[0011] ⑶本發明采用電機擋位起步，降低了離合器起步的控制難度以及離合器的磨損， 提高了起步舒適性可車輛低速可控性；電動機與多自由度定軸齒輪變速機構提供電動倒擋 功能，取消了倒擋齒輪對，提高了齒輪機構的緊湊度。
[0012] (4)本發明可實現并聯形式的混合動力技術，在低速工況可實現純電驅動，急加速 工況實現混合驅動，減速工況實現制動能量回收。
[0013] (5)由于本發明存在多個匹配電機的擋位，電機所需的功率及轉矩較小，有利于提 高傳動系統的功率密度；本發明功率傳遞路徑簡單，大多數檔位下動力只經過兩次齒輪嚙 合輸出，功率損失小，變速機構效率高。
[0014] (6)本發明匹配發動機的擋位換擋時，同步器所需的同步慣量小，有利于縮短換擋 時間，降低了同步器的負荷，提高同步器的壽命；電動機換擋時，可利用電機的轉速調節功 能同步齒輪轉速，改善換擋性能。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發明的傳動簡圖。
[0016] 圖2為發動機1擋、電機1擋時本發明的功率流圖。
[0017] 圖3為發動機2擋、電機1擋時本發明的功率流圖。
[0018] 圖4為發動機3擋、電機1擋時本發明的功率流圖。
[0019] 圖5為發動機3擋、電機2擋時本發明的功率流圖。
[0020] 圖6為發動機4擋、電機2擋時本發明的功率流圖。
[0021] 圖7為發動機5擋、電機2擋時本發明的功率流圖。
[0022] 圖8為發動機6擋、電機2擋時本發明的功率流圖。
[0023] 圖9為發動機6擋、電機3擋時本發明的功率流圖。
[0024] 圖10為發動機7擋、電機3擋時本發明的功率流圖。
[0025] 圖11為發動機8擋、電機3擋時本發明的功率流圖。
[0026] 其中：101-發動機，102-電機，103-離合器，104-變速箱，201-同步器A，202-同 步器B，203-同步器C，204-同步器D，301-發動機輸入軸，302-中間軸，303-中間軸套軸， 304-變速箱輸出軸，305-電機輸入軸，401-齒輪A，402-齒輪B，403-齒輪C，404-齒輪D， 405-齒輪E，406-齒輪F，407-齒輪G，408-齒輪H，409-齒輪I，410-齒輪J，411-齒輪K， 412-齒輪L，413-齒輪M，414-齒輪N。
【具體實施方式】
[0027] 參見附圖1，商用車輛動力換擋混合動力變速箱，它包括：發動機101、離合器103、 電機102以及變速箱104 ;
[0028] 變速箱104包括：發動機輸入軸301、中間軸302、變速箱輸出軸304和電機動力 輸入軸305 ;發動機輸入軸301、變速箱輸出軸304以及電機動力輸入軸305同軸布置；中 間軸302上設有中間軸套軸303,中間軸302與發動機輸入軸301平行布置；發動機輸入軸 301連接齒輪C403和齒輪E405 ;電機動力輸入軸305連接齒輪A401 ;中間軸302上連接齒 輪B402、齒輪J410、齒輪L412以及同步器D204、同步器B202 ;中間軸套軸303上連接齒輪 F406和齒輪H408,齒輪D404和齒輪N414空套在中間軸302上；變速箱輸出軸304上連接 齒輪M413、同步器A201和同步器C203,齒輪G407、齒輪1409和齒輪K411空套在變速箱輸 出軸304上；齒輪A401與齒輪B402嚙合，齒輪C403與齒輪D404嚙合，齒輪E405與齒輪 F406嚙合，齒輪G407與齒輪H408嚙合，齒輪1409與齒輪J410嚙合，齒輪K411與齒輪L412 嚙合，齒輪M413與齒輪N414嚙合；同步器A201向左嚙合時連接齒輪E405,右側向右嚙合 時連接齒輪G407 ;同步器B202向右嚙合時連接連接齒輪N414 ;同步器C203向左嚙合時連 接齒輪1409,向右嚙合時連接齒輪K411 ;同步器D204向左嚙合時連接齒輪D404,向右嚙合 時連接齒輪F406 ;
[0029] 發動機101的動力通過離合器103輸入到發動機輸入軸301;電機102的動力輸 入到電機輸入軸305 ;變速箱104耦合發動機101與電機102的動力。
[0030] 參見附圖2，發動機1011擋時：同步器C203、同步器D204工作，同步器C203嚙合齒 輪1409,同步器D204嚙合齒輪D404 ;發動機101動力經過離合器103、發動機輸入軸301、 齒輪C403、齒輪D404、同步器D204、中間軸302、齒輪J410、齒輪1409、同步器C203、最后由 變速箱輸出軸304輸出。
[0031] 參見附圖11，發動機1012擋時：同步器C203、同步器D204工作，同步器C203嚙 合齒輪1409,同步器D204嚙合齒輪F406 ;發動機101動力經過離合器103、發動機輸入軸 301、齒輪E405、齒輪F406、同步器D204、中間軸302、齒輪J410、齒輪1409、同步器C203、最 后由變速箱輸出軸304輸出。
[0032] 參見附圖4、5,發動機1013擋時：同步器A201工作，同步器A201嚙合齒輪G407 ; 發動機101動力經過離合器103、發動機輸入軸301、齒輪E405、齒輪F406、中間軸套軸303、 齒輪H408、齒輪G407、同步器A201、最后由變速箱輸出軸304輸出。
[0033] 參見附圖6,發動機1014擋時：同步器C203、同步器D204工作，同步器C203嚙合齒 輪K411，同步器D204嚙合齒輪D404 ;發動機101動力經過離合器103、發動機輸入軸301、 齒輪C403、齒輪D404、同步器D204、中間軸302、齒輪L412、齒輪K411、同步器C203、最后由 變速箱輸出軸304輸出。
[0034] 參見附圖7,發動機1015擋時：同步器C203、同步器D204工作，同步器C203嚙合齒 輪K411，同步器D204嚙合齒輪F406 ;發動機101動力經過離合器103、發動機輸入軸301、 齒輪E405、齒輪F406、同步器D204、中間軸302、齒輪L412、齒輪K411、同步器C203、最后由 變速箱輸出軸304輸出。
[0035] 參見附圖8、9，發動機1016擋時：同步器A201工作，同步器A201嚙合齒輪E405; 發動機101動力經過離合器103、發動機輸入軸301、同步器A201、最后由變速箱輸出軸304 輸出。
[0036] 參見附圖10,發動機1017擋時：同步器B202、同步器D204工作，同步器B202嚙 合齒輪N414,同步器D204嚙合齒輪D404 ;發動機101動力經過離合器103、發動機輸入軸 301、齒輪C403、齒輪D40