CN205260777U - 一种定轴式混合动力汽车用变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种定轴式混合动力汽车用变速器，包括分别与内燃机及车轮连接的输入轴及输出轴，若干由空套齿轮-同步器-固结齿轮副构成的输入轴和输出轴之间互斥的正向速比；电机输出动力经由固定速比传递至电机副轴，电机动力切换锁止同步机构将空套在电机副轴上的电机输入轴齿轮及电机输出轴齿轮可选地与电机副轴固结，二者分别又与输出轴上构成正向速比的一空套齿轮及一固结齿轮保持常啮合，以此实现电机至输入轴或输出轴的动力传递路径。与现有技术相比，本实用新型充分继承了已有技术，有效增加电机的轴向布置空间，适合于在强混和插电式混合动力汽车中应用。

Description

一种定轴式混合动力汽车用变速器

技术领域

本实用新型涉及一种汽车变速器，尤其是涉及一种定轴式混合动力汽车用变速器。

背景技术

常见单电机定轴式并联混合动力汽车传动系主要包含2类，即P2及P3方案。在P2方案中，电机位于变速器输入端，以此充分利用变速器速比实现高效传动。在P3方案中，电机位于变速器输出端，以此实现车辆无动力中断换档。对于上述这2个方案而言，电机只能通过数量有限的固定路径向轮边传递动力。目前有一类较为先进的单电机定轴式并联混合动力汽车，其核心设计思想是使得电机具有可变的动力传递路径，即通过自动操纵机构使得电机可选地与变速器的输入轴、输出轴或者中间轴旋转驱动连接，其优点是使得电机能够最大限度地满足不同工况下车辆的行驶需求。

申请号为201410612624.9的中国专利公开了一种集成驱动电机的手动变速器，提出在传统汽车用手动变速箱的基础上，通过增加一个电机及可使电机可选地与输入轴或输出轴连接的耦合机构，由此同时具备了P2及P3的优点。考虑到我国汽车工业目前在定轴式变速器及车用电机领域相对具备较好的产业化基础及第四阶段油耗法规对车辆节能减排的严苛要求，上述发明充分体现了集成创新的特点，有较强的可实施性及一定的技术先进性，具备较好的产业化前进。但是按照上述专利实施例的结构，电机及变速器远离发动机的端面间需要容纳下3个齿轮及1个同步器的宽度，由此较大程度地限制了电机的轴向布置空间。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种定轴式混合动力汽车用变速器，通过额外设置一根电机副轴，实现了电机布置轴向及径向空间的最大化。并且轴系及档位切换逻辑简单，档位切换与模式切换完全独立，根据需要可采用两套完全独立的操纵机构实施。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种定轴式混合动力汽车用变速器，包括：

电机，

与内燃机旋转驱动连接的输入轴，

通过主减速齿轮副及差速器与车轮保持连接的输出轴，由若干空套齿轮-同步器-固结齿轮副构成的输入轴和输出轴之间互斥的正向速比；

电机轴依次通过与其固结的电机减速主动齿轮，与电机惰轮轴固结的电机惰轮及与电机副轴固结的电机动力耦合齿轮，将输出动力传递至电机副轴，电机输入轴齿轮或电机输出轴齿轮经电机动力切换同步锁止机构可选地与电机副轴旋转驱动连接，将电机输出的动力可选地传递至输入轴或输出轴。

优选地，正向速比设有4-6个，这4-6个正向速比中至少有一个的从动齿轮空套在输出轴上，至少有一个的从动齿轮固结在输出轴上。

更加优选地，空套在输出轴上的从动齿轮与空套在电机副轴上的电机输入轴齿轮保持常啮合；固结在输出轴上的从动齿轮与空套在电机副轴上的电机输出轴齿轮保持常啮合。

优选地，电机动力切换同步锁止机构的操作独立于构成正向速比的同步器。

更加优选地，电机动力切换同步锁止机构由控制器自动操作，构成正向速比的同步器为手动操作。

优选地，电机主动减速齿轮，电机惰轮及电机动力耦合齿轮使用一套独立的冷却润滑系统，其余齿轮使用另一套独立的冷却润滑系统。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)对已有的手动变速箱技术充分地进行了继承，从轴系分布角度分析，其仅仅增加了一电机副轴及一电机惰轮轴。

(2)电机远离发动机的端面与变速器远离发动机的壳体之间仅仅需要容纳下一直齿轮的宽度，最大限度地增加了电机的轴向布置空间。

(3)在强混及插电式混合动力汽车中的应用提供了一定的优势。在电量维持模式下，通过对档位使用及动力源转矩分配进行综合优化，可以优化发动机工作区间，同时当发动机需要换档时，电机可通过输出轴向轮边持续提供动力。在动力电池电量不足等极端工况下，可充分利用正向速比提高同等车速下电机的工作转速，从而提高发电和回馈制动功率，为动力电池充电。在电量消耗模式下，具备较大输出功率的电机可通有效实现其与整车动力性需求的匹配。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例1的轴系布置图；

图3为实施例2的结构示意图；

图4为实施例2的轴系布置图；

图5为实施例3的结构示意图；

图中，1-电机减速主动齿轮、2-电机惰轮、3-5档主动齿轮、4-5档从动齿轮、5-电机动力耦合齿轮、6-4档从动齿轮、7-电机输出轴齿轮、8-3档从动齿轮、9-2档从动齿轮、10-电机输入轴齿轮、11-1档从动齿轮、12-主减速器从动齿轮、13-主减速器主动齿轮、14-1档主动齿轮、15-2档主动齿轮、16-3档主动齿轮、17-4档主动齿轮、A-输入轴、B-输出轴、C-电机副轴、D-半轴、I-电机惰轮轴、M-电机副轴、S_1/2-1/2档同步器、S_3/4-3/4档同步器、S₅-5档同步器、S_M-电机动力切换同步器、Sh_L-左箱体、Sh_M-中间箱体、Sh_R-右箱体、Sh_I-内壳体、Sh_D-电机端盖、Br_IB-输入轴后部轴承、Br_OB-输出轴后部轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

一种定轴式混合动力汽车用变速器，其结构如图1所示，包括5根平行布置的传动轴，分别是：输入轴A，输出轴B，电机轴M，电机惰轮轴I及半轴D。

输入轴A通过离合器可选地与内燃机旋转驱动连接。输入轴A与输出轴B之间总共有5个前进档速比，其中1档速比对应1档主动齿轮14和1档从动齿轮11构成的齿轮副，2档速比对应2档主动齿轮15和2档从动齿轮9构成的齿轮副，3档速比对应3档主动齿轮16和3档从动齿轮8构成的齿轮副，4档速比对应4档主动齿轮17和4档从动齿轮6构成的齿轮副，5档速比对应5档主动齿轮3和5档从动齿轮4构成的齿轮副。1/2档同步器S_1/2位于输出轴B，而3/4档同步器S_3/4及5档同步器S₅均位于输入轴A。

电机输出的动力依次经由电机轴M，电机减速主动齿轮1及分别固结于电机惰轮轴I及电机副轴C上的电机惰轮2及电机动力耦合齿轮5传递至电机副轴C。空套在电机副轴C上的电机输入轴齿轮10及电机输出轴齿轮7分别与空套在输出轴B上的2档从动齿轮9及固结在输出轴B上的4档从动齿轮6常啮合。位于电机副轴C上的电机动力切换同步器S_M将可选地使得电机输入轴齿轮10及电机输出轴齿轮7与电机副轴C旋转驱动连接，由此使得传递至电机副轴C上的电机输出动力进一步地传递至输入轴A或输出轴B。

各类同步器既可全部由自动执行机构来操纵，也可部分地通过手动方式来操纵，例如：1/2档同步器S_1/2，3/4档同步器S_3/4及5档同步器S₅可通过手动方式来操纵，而电机动力切换同步器S_M可通过自动执行机构来操纵。这样一来，在利用混合动力汽车技术实现节能减排的同时，手动变速器独有的驾驶乐趣同样得到了保留。

本实施例的轴系布置如图2所示，其中全部齿轮被箱体包含在单个封闭油腔内，并且使用一套统一的冷却润滑系统。为降低在装车情况下的供油难度，考虑将电机与主减速器从动齿轮12大致布置在同一水平位置(参见图2)。在动力系统前置横置的轿车中，这种布置方式带来的缺点是电机直径受限于发动机散热板的外廓。在实施例1中，电机远离发动机的端面与右箱体Sh_R右端面间仅仅需要保留能够容纳下一个直齿轮的宽度，这在很大程度上增加了电机的轴向布置空间，从而缓解了上述电机径向尺寸受限的问题，在本实施例中，输入轴后部轴承Br_IB及输出轴后部轴承Br_OB由位于右箱体Sh_R上，电机副轴C位于右箱体Sh_R上。

实施例2

一种定轴式混合动力汽车用变速器，其结构及轴系布置分别如图3及图4所示，与实施例1大致相同，不同之处在于，在装车情况下电机被布置在主减速器从动齿轮12的上方，以此解决前述电机径向尺寸受限的问题，但是使用这种布置方式需要解决向电机减速主动齿轮1与电机惰轮2啮合处，这样一个远高出润滑油静态液面的位置，供油的问题。为此，在实施例1的基础上，采取如下修改措施：

将输入轴后部轴承Br_IB及输出轴后部轴承Br_OB由位于右箱体Sh_R上调整至位于4档速比和5档速比的齿轮副之间的中间箱体Sh_M上；

将电机副轴C位于右箱体Sh_R上的支撑轴承调整至位于电机输出轴齿轮7及电机动力耦合齿轮5之间的中间箱体Sh_M上，同时在上述支撑轴承处设置油封；

增加内壳体Sh_I，使得5档齿轮副及5档同步器S₅被包含在由内壳体Sh_I与中间箱体Sh_M构成的封闭空间内。

通过上述三条修改措施，使得电机减速主动齿轮1，电机惰轮2及电机动力耦合齿轮5使用一个较小的封闭油腔，其余齿轮及同步器使用另一个较大的封闭油腔。

若电机动力耦合齿轮5能与同步器S₅大致布置在同一个平面内，同时电机惰轮2采用内置双轴承支撑方式，那么实施例2的轴向长度仅与一传统5档手动变速箱相当，以此更好地适应在不同车型上的安装。

实施例3

一种定轴式混合动力汽车用变速器，其结构如图5所示，与实施例2相比，其主要区别在于取消了内壳体Sh_I，5档齿轮副及5档同步器S₅被包含在由左箱体Sh_L及中间箱体Sh_M构成的封闭空间内。这样修改的优点是简化了箱体的设计，缺点是使得其轴向长度略大于一传统6档手动变速箱。

Claims (8)

1.一种定轴式混合动力汽车用变速器，包括：

电机，

与内燃机旋转驱动连接的输入轴，

通过主减速齿轮副及差速器与车轮保持连接的输出轴，由若干空套齿轮-同步器-固结齿轮副构成的输入轴和输出轴之间互斥的正向速比；

其特征在于，

电机轴依次通过与其固结的电机减速主动齿轮，与电机惰轮轴固结的电机惰轮及与电机副轴固结的电机动力耦合齿轮，将输出动力传递至电机副轴，电机输入轴齿轮或电机输出轴齿轮经电机动力切换同步锁止机构可选地与电机副轴旋转驱动连接，将电机输出的动力可选地传递至输入轴或输出轴。

2.根据权利要求1所述的一种定轴式混合动力汽车用变速器，其特征在于，所述的正向速比设有4-6个。

3.根据权利要求2所述的一种定轴式混合动力汽车用变速器，其特征在于，4-6个正向速比中至少有一个的从动齿轮空套在输出轴上，至少有一个的从动齿轮固结在输出轴上。

4.根据权利要求3所述的一种定轴式混合动力汽车用变速器，其特征在于，空套在输出轴上的从动齿轮与空套在电机副轴上的电机输入轴齿轮保持常啮合。

5.根据权利要求3所述的一种定轴式混合动力汽车用变速器，其特征在于，固结在输出轴上的从动齿轮与空套在电机副轴上的电机输出轴齿轮保持常啮合。

6.根据权利要求1所述的一种定轴式混合动力汽车用变速器，其特征在于，所述的电机动力切换同步锁止机构的操作独立于构成正向速比的同步器。

7.根据权利要求1或6所述的一种定轴式混合动力汽车用变速器，其特征在于，所述的电机动力切换同步锁止机构由控制器自动操作，构成正向速比的同步器为手动操作。

8.根据权利要求1所述的一种定轴式混合动力汽车用变速器，其特征在于，所述的电机主动减速齿轮，电机惰轮及电机动力耦合齿轮使用一套独立的冷却润滑系统，其余齿轮使用另一套独立的冷却润滑系统。