商用车动力换挡并联式混合动力多挡变速箱制造技术

本发明专利技术属于商用混合动力车技术领域，特别涉及一种多挡变速箱。商用车动力换挡并联式混合动力多挡变速箱，其技术方案是：发动机的动力通过离合器后输入到发动机输入轴；电机模块包含电动机和传动齿轮，通过传动齿轮和电动机输入轴输出电机功率；而变速箱主箱模块由多自由定轴齿轮机构组成，可耦合发动机与电机的动力，并可实现5个匹配发动机的挡位和2个匹配电机的挡位；变速箱副箱模块可实现高挡、低挡两个挡位，与变速箱主箱输入模块共同工作可实现10个匹配发动机的挡位和4个匹配电机的挡位，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。

【技术实现步骤摘要】
商用车动力换挡并联式混合动力多挡变速箱
本专利技术属于商用混合动力车
，特别涉及一种多挡变速箱。
技术介绍
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CN100570174C和CN101782146B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。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提出一种动力换挡并联式混合动力多挡变速箱，以实现混合动力和动力换挡功能。本专利技术的技术方案是：商用车动力换挡并联式混合动力多挡变速箱，它包括：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。电机模块中，电机与发动机输入轴同轴布置。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、第八齿轮连接；第五齿轮、第七齿轮、第九齿轮、第十一齿轮通过第二同步器、第三同步器、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相连接；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。有益效果：(1)本专利技术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。(2)本专利技术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。(3)本专利技术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。(4)本专利技术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。(5)本专利技术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。(6)本专利技术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。(7)本专利技术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。(8)本专利技术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。(9)在本专利技术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。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术发动机1挡、电机1挡时变速箱功率流图；图3为本专利技术发动机2挡、电机1挡时变速箱功率流图；图4为本专利技术发动机3挡、电机1挡时变速箱功率流图；图5为本专利技术发动机3挡、电机2挡时变速箱功率流图。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-第十一齿轮、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-变速行星排太阳轮、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参见附图1，商用车动力换挡并联式混合动力多挡变速箱，它包括：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。电机模块100中，电机4与发动机输入轴3同轴布置。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、第八齿轮14连接；第五齿轮11、第七齿轮13、第九齿轮17、第十一齿轮21通过第二同步器10、第三同步器15、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，第十一齿轮21通过第七同步器23与输出轴27相连接。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。参见附图2-5，发动机1及电机4所匹配各挡位划分为I至VIII个工况段，实现各个工况下混合动力和动力的换挡。在的第I工况段中，发动机1匹配1至9个档位：发动机1在1挡工况时：第三同步器15、第八同步器26工作；第三同步器15啮合第七齿轮13，第八同步器26啮合变速箱副箱支架，发动机1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。发动机1在2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啮合第十一齿轮21，第八同步器26啮合变速箱副箱支架，发动机1动力经过第三齿轮7、第四齿轮8本文档来自技高网...

【技术保护点】
商用车动力换挡并联式混合动力多挡变速箱，它包括：发动机(1)，离合器(2)，其特征在于，它还包括：电机模块(100)，变速箱主箱模块(200)及变速箱副箱模块(300)；所述电机模块(100)中，电机(4)与发动机输入轴(3)同轴布置；所述变速箱主箱模块(200)采用四轴式布置：所述发动机输入轴(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)与所述发动机输入轴(3)平行布置；所述发动机输入轴(3)连接第三齿轮(7)，所述电机动力输入轴(29)连接第一齿轮(5)，所述变速箱主箱输出轴(32)与变速行星排太阳轮(33)相连接；所述第二中间轴(31)通过第四同步器(16)空套在所述第一中间轴(30)上，第二齿轮(6)、第十齿轮(18)和第十二齿轮(22)与所述第一中间轴(30)相连接；所述第二中间轴(31)与第四齿轮(8)、第六齿轮(12)、第八齿轮(14)连接；第五齿轮(11)、第七齿轮(13)、第九齿轮(17)、第十一齿轮(21)通过第二同步器(10)、第三同步器(15)、第六同步器(20)、第五同步器(19)空套在所述变速箱主箱输出轴(32)上；所述发动机输入轴(3)通过第一同步器(9)空套在所述变速箱主箱输出轴(32)上，第十一齿轮(21)通过第七同步器(23)与输出轴(27)相连接；所述变速箱副箱模块(300)中，变速行星排太阳轮(33)与所述变速箱主箱输出轴(32)相连，所述输出轴(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)连接所述输出轴(27)和变速行星排齿圈(24)。...

【技术特征摘要】
1.商用车动力换挡并联式混合动力多挡变速箱，它包括：发动机(1)，离合器(2)，其特征在于，它还包括：电机模块(100)，变速箱主箱模块(200)及变速箱副箱模块(300)；所述电机模块(100)中，电机(4)与发动机输入轴(3)同轴布置；所述变速箱主箱模块(200)采用四轴式布置：所述发动机输入轴(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)与所述发动机输入轴(3)平行布置；所述发动机输入轴(3)连接第三齿轮(7)，所述电机动力输入轴(29)连接第一齿轮(5)，所述变速箱主箱输出轴(32)与变速行星排太阳轮(33)相连接；所述第二中间轴(31)通过第四同步器(16)空套在所述第一中间轴(30)上，第二齿轮(6)、第十齿轮(18)和第十二齿轮(22)与所述第一中间轴(30)相连接；所述第二中间轴(31)与第四齿轮(8)、第六齿轮(12)、第八齿轮(14)连接；第五齿轮(11)、第七齿轮(13)、第九齿轮(17)、第十一齿轮(21)通过第二同步器(10)、第三同步器(15)、第六同步器(20)、第五同步器(19)空套在所述变速箱主箱输出轴(32)上；所述发动机输入轴(3)通过第一同步器(9)空套在所述变速箱主箱输出轴(32)上，第十一齿轮(21)通过第七同步器(23)与输出轴(27)相连接；所述变速箱副箱模块(300)中，变速行星排太阳轮(33)与所述变速箱主箱输出轴(32)相连，所述输出轴(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)连接所述输出轴(27)和变速行星排齿圈(24)；所述发动机(1)及电机(4)所匹配各挡位划分为I至IV个工况段，实现各个工况下混合动力和动力的换挡；在所述的第I工况段中，所述发动机(1)匹配1至9个挡位：所述发动机(1)在1挡工况时：所述第三同步器(15)、所述第八同步器(26)工作；所述第三同步器(15)啮合所述第七齿轮(13)，所述第八同步器(26)啮合所述变速箱副箱支架，所述发动机(1)动力经过所述第三齿轮(7)、所述第四齿轮(8)、所述第八齿轮(14)、所述第七齿轮(13)输出到所述变速箱主箱输出轴(32)，经过所述变速箱副箱模块(300)的减速后输出到所述输出轴(27)；所述发动机(1)在2挡工况时：所述第四同步器(16)、所述第五同步器(19)、所述第八同步器(26)工作；所述第四同步器(16)啮合所述第二中间轴(31)，所述第五同步器(19)啮合所述第十一齿轮(21)，所述第八同步器(26)啮合所述变速箱副箱支架，所述发动机(1)动力经过所述第三齿轮(7)、所述第四齿轮(8)、所述第十二齿轮(22)和所述第十一齿轮(21)输出到所述变速箱主箱输出轴(32)，经过所述变速箱副箱模块(300)的减速后输出到所述输出轴(27)；所述发动机(1)在3挡工况时：所述第二同步器(10)、所述第八同步器(26)工作；所述第二同步器(10)啮合所述第五齿轮(11)，所述第八同步器(26)啮合所述变速箱副箱支架，所述发动机(1)动力经过所述第三齿轮(7)、所述第四齿轮(8)、所述第六齿轮(12)和所述第五齿轮(11)输出到所述变速箱主箱输出轴(32)，经过所述变速箱副箱模块(300)的减速后输出到所述输出轴(27)；所述发动机(1)在4挡工况时：所述第四同步器(16)、所述第六同步器(20)、所述第八同步器(26)工作；所述第四同步器(16)啮合所述第四齿轮(8)，所述第六同步器(20)啮合所述第九齿轮(17)，所述第八同步器(26)啮合所述变速箱副箱支架，所述发动机(1)动力经过所述第三齿轮(7)、所述第四齿轮(8)、所述第十齿轮(18)和所述第九齿轮(17)输出到所述变速箱主箱输出轴(32)，经过所述变速箱副箱模块(300)的减速后输出到所述输出轴(27)；所述发动机(1)在5挡工况时：所述第一同步器(9)、所述第八同步器(26)工作；所述第一同步器(9)啮合所述发动机输入轴(3)，所述第八同步器(26)啮合所述变速箱副箱支架，所述发动机(1)动力经过所述发动机输入轴(3)输出到所述变速箱主箱输出轴(32)，经过所述变速箱副箱模块(300)的减速后输出到所述输出轴(27)；所述发动机(1)在6挡工况时：所述第四同步器(16)、所述第七同步器(23)工作；所述第四同步器(16)啮合所述第四齿轮(8)，所述第七同步器(23)啮合所述输出轴(27)，所述发动机(1)动力经过所述第三齿轮(7)、所述第四齿轮(8)、所述第十二齿轮(22)和所述第十一齿轮(21)输出到所述输出轴(27)；所述发动机(1)在7挡工况时：所述第二同步器(10)、所述第九同步器(28)工作；所述第二同步器(10)啮合所述第五齿轮(11)，所述第九同步器(28)啮合所述输出轴(27)，所述发动机(1)动力经过所述第三齿轮(7)、所述第四齿轮(8)、所述第六齿轮(12)和所述第五齿轮(11)输出到所述变速箱主箱输出轴(32)，经过所述变速箱副箱模块(300)直接输出到所述输出轴(27)；所述发动机(1)在8挡工况时：所述第四同步器(16)、所述第五同步器(19)、所述第九同步器(28)工作；所述第四同步器(16)啮合所述第四齿轮(8)，所述第五同步器(19)啮合所述第十一齿轮(21)，所述第九同步器(28)啮合所述输出轴(27)，所述发动机(1)动力经过所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡纪滨，彭增雄，李学良，苑士华，李雪原，荆崇波，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11