CN109505939B - 一种混合动力变速箱 - Google Patents

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Abstract

一种混合动力变速箱，包括与发动机输出端相连接的一轴、与整车传动轴相连接的输出轴，所述一轴与输出轴之间设置有二轴，一轴通过中间轴与二轴传动连接，二轴与输出轴传动连接；所述混合动力变速箱的侧面设置有驱动电机与行星轮系减速器，所述驱动电机的输出端与行星轮系减速器的输入端相连接，行星轮系减速器的输出端与中间轴齿轮相连接，中间轴齿轮固定在中间轴上，中间轴齿轮与二轴齿轮相啮合，二轴齿轮通过一号同步器与二轴相连接。本设计不仅结构简单、成本低，而且可靠性高、适用范围广。

Description

一种混合动力变速箱
技术领域
本发明涉及一种变速箱，尤其涉及一种混合动力变速箱，主要适用于简化结构、降低成本。
背景技术
现有混合动力变速箱多采用将驱动电机放置于发动机与变速箱之间，以实现混合动力驱动变速箱的技术方案。上述技术方案存在以下缺陷：由于驱动电机放置在变速箱前端，导致变速箱长度相比传统变速箱大幅增加；上述动力混合方案须采用低速高扭电机，使得重量重、成本高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的结构复杂、成本高的缺陷与问题，提供一种结构简单、成本低的混合动力变速箱。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种混合动力变速箱，包括与发动机输出端相连接的一轴、与整车传动轴相连接的输出轴；
所述一轴与输出轴之间设置有二轴，一轴通过中间轴与二轴传动连接，二轴与输出轴传动连接；
所述混合动力变速箱的侧面设置有驱动电机与行星轮系减速器，所述驱动电机的输出端与行星轮系减速器的输入端相连接，行星轮系减速器的输出端与中间轴齿轮相连接，中间轴齿轮固定在中间轴上，中间轴齿轮与二轴齿轮相啮合，二轴齿轮通过一号同步器与二轴相连接。
所述二轴与中间轴相互平行，且二轴与一轴、输出轴同轴设置。
所述输出轴通过一号花键与凸缘相连接，凸缘与整车传动轴相连接。
所述行星轮系减速器包括行星架、行星轮、太阳轮，所述行星轮与行星轮轴相连接，行星轮轴与行星架相连接，所述太阳轮设置在行星架内，太阳轮与驱动电机的输出端相连接，太阳轮与行星轮相啮合，且太阳轮浮动，所述行星架一端的外圆周面上套装有大齿圈，行星架的另一端与减速器外壳连为一体，所述大齿圈的内圆周面上设置有内齿，内齿与行星轮相啮合，大齿圈的外圆周面上设置有外齿，外齿与中间轴齿轮相啮合。
所述太阳轮两端的外圆周面上均套装有推力滚子轴承，所述推力滚子轴承的一端抵靠在太阳轮的外圆周面上，推力滚子轴承的另一端抵靠在行星架的内壁上。
所述太阳轮的外圆周面上靠近太阳轮输入端的部位套装有孔用卡环，所述孔用卡环安装在行星架内壁的一号安装槽内，孔用卡环的端面与推力滚子轴承的端面相接触。
所述太阳轮输入端的外圆周面上设置有二号花键，太阳轮输入端通过二号花键与驱动电机的输出端相连接。
所述行星架的外圆周面上设置有三号花键，行星架通过三号花键与减速器壳体连为一体。
所述大齿圈的内圆周面上位于内齿两侧的部位均套装有深沟球轴承，所述深沟球轴承的内圈套装在行星架的外圆周面上。
所述行星架的外圆周面上位于大齿圈一侧的部位设置有台阶部，台阶部与深沟球轴承的内圈相接触，所述行星架的外圆周面上位于大齿圈另一侧的部位开设有二号安装槽，二号安装槽内安装有轴用卡环，轴用卡环与深沟球轴承的内圈相接触。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种混合动力变速箱中驱动电机与行星轮系减速器设置在混合动力变速箱的侧面，驱动电机的输出端与行星轮系减速器的输入端相连接，行星轮系减速器的输出端与中间轴齿轮相连接，中间轴齿轮固定在中间轴上，中间轴齿轮与二轴齿轮相啮合，二轴齿轮通过一号同步器与二轴相连接；上述设计中驱动电机经行星轮系减速器后，驱动中间轴，从而实现与发动机混合驱动变速箱的目的，这样的设计不仅结构简单、成本低，而且可靠性高、适用范围广。因此，本发明不仅结构简单、成本低，而且可靠性高、适用范围广。
2、本发明一种混合动力变速箱中二轴与中间轴相互平行，且二轴与一轴、输出轴同轴设置，输出轴通过一号花键与凸缘相连接，凸缘与整车传动轴相连接；上述设计不仅结构紧凑，而且安装简便、可靠性高。因此，本发明结构紧凑、安装简便、可靠性高。
3、本发明一种混合动力变速箱中太阳轮设置在行星架内，太阳轮与驱动电机的输出端相连接，太阳轮与行星轮相啮合，且太阳轮浮动，行星架一端的外圆周面上套装有大齿圈，行星架的另一端与减速器外壳连为一体，大齿圈的内圆周面上设置有内齿，内齿与行星轮相啮合，大齿圈的外圆周面上设置有外齿，外齿与中间轴齿轮相啮合；上述设计中动力通过太阳轮输入，经由行星轮传递给大齿圈，并通过大齿圈的外齿将动力输出，这样不仅结构简单，而且适用于高速场合。因此，本发明结构简单、适用范围广。
4、本发明一种混合动力变速箱中太阳轮两端的外圆周面上均套装有推力滚子轴承，推力滚子轴承的一端抵靠在太阳轮的外圆周面上，推力滚子轴承的另一端抵靠在行星架的内壁上，通过推力滚子轴承，可以将太阳轮的轴向力传递给行星架，而行星架与减速器外壳连为一体，从而抵消了轴向力；太阳轮的外圆周面上靠近太阳轮输入端的部位套装有孔用卡环，孔用卡环安装在行星架内壁的一号安装槽内，孔用卡环的端面与推力滚子轴承的端面相接触，采用孔用卡环对推力滚子轴承进行轴向定位，不仅提高了减速器结构的可靠性能，而且提高了推力滚子轴承的使用寿命；另外，推力滚子轴承适用于转速较高的场合。因此，本发明不仅可抵消太阳轮的轴向力，而且提高了减速器的可靠性能与使用寿命。
5、本发明一种混合动力变速箱中太阳轮输入端的外圆周面上设置有二号花键，太阳轮输入端通过二号花键与驱动电机的输出端相连接，行星架的外圆周面上设置有三号花键，行星架通过三号花键与减速器壳体连为一体；上述设计中太阳轮采用花键与驱动电机相连接，行星架采用花键与减速器壳体连为一体，不仅结构紧凑、安装简便，而且可以抵消轴向力。因此，本发明不仅结构紧凑、安装简便，而且可以抵消轴向力。
6、本发明一种混合动力变速箱中大齿圈的内圆周面上位于内齿两侧的部位均套装有深沟球轴承，深沟球轴承的内圈套装在行星架的外圆周面上，采用深沟球轴承对大齿圈进行定位，不仅使大齿圈运行平稳，而且提高了大齿圈的承载能力，另外，上述设计可以将轴向力传递给行星架，从而抵消轴向力；行星架的外圆周面上位于大齿圈一侧的部位设置有台阶部，台阶部与深沟球轴承的内圈相接触，行星架的外圆周面上位于大齿圈另一侧的部位开设有二号安装槽，二号安装槽内安装有轴用卡环，轴用卡环与深沟球轴承的内圈相接触，采用台阶部与轴用卡环对滚动轴承进行轴向定位，防止深沟球轴承轴向窜动，提高了减速器结构的可靠性能、提高了深沟球轴承的使用寿命；另外，深沟球轴承适用于转速较高的场合，且非常耐用。因此，本发明不仅运行平稳性好、承载能力高、可靠性高、使用寿命长，而且可以抵消轴向力。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中行星轮系减速器的结构示意图。
图中：一轴1、输出轴2、二轴3、中间轴4、驱动电机5、行星轮系减速器6、行星架61、三号花键611、台阶部612、行星轮62、太阳轮63、太阳轮输入端631、二号花键632、行星轮轴64、大齿圈65、内齿651、外齿652、推力滚子轴承66、孔用卡环67、深沟球轴承68、轴用卡环69、中间轴齿轮7、二轴齿轮8、一号同步器9、凸缘10、一轴齿轮11、二号同步器12、三号同步器13、二轴二档齿轮14、中间轴常啮合齿轮15。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1、图2，一种混合动力变速箱，包括与发动机输出端相连接的一轴1、与整车传动轴相连接的输出轴2；
所述一轴1与输出轴2之间设置有二轴3，一轴1通过中间轴4与二轴3传动连接，二轴3与输出轴2传动连接；
所述混合动力变速箱的侧面设置有驱动电机5与行星轮系减速器6，所述驱动电机5的输出端与行星轮系减速器6的输入端相连接，行星轮系减速器6的输出端与中间轴齿轮7相连接，中间轴齿轮7固定在中间轴4上，中间轴齿轮7与二轴齿轮8相啮合，二轴齿轮8通过一号同步器9与二轴3相连接。
所述二轴3与中间轴4相互平行，且二轴3与一轴1、输出轴2同轴设置。
所述输出轴2通过一号花键与凸缘10相连接，凸缘10与整车传动轴相连接。
所述行星轮系减速器6包括行星架61、行星轮62、太阳轮63，所述行星轮62与行星轮轴64相连接，行星轮轴64与行星架61相连接，所述太阳轮63设置在行星架61内，太阳轮63与驱动电机5的输出端相连接，太阳轮63与行星轮62相啮合，且太阳轮63浮动，所述行星架61一端的外圆周面上套装有大齿圈65，行星架61的另一端与减速器外壳连为一体，所述大齿圈65的内圆周面上设置有内齿651，内齿651与行星轮62相啮合，大齿圈65的外圆周面上设置有外齿652，外齿652与中间轴齿轮7相啮合。
所述太阳轮63两端的外圆周面上均套装有推力滚子轴承66，所述推力滚子轴承66的一端抵靠在太阳轮63的外圆周面上，推力滚子轴承66的另一端抵靠在行星架61的内壁上。
所述太阳轮63的外圆周面上靠近太阳轮输入端631的部位套装有孔用卡环67，所述孔用卡环67安装在行星架61内壁的一号安装槽内，孔用卡环67的端面与推力滚子轴承66的端面相接触。
所述太阳轮输入端631的外圆周面上设置有二号花键632，太阳轮输入端631通过二号花键632与驱动电机5的输出端相连接。
所述行星架61的外圆周面上设置有三号花键611，行星架61通过三号花键611与减速器壳体连为一体。
所述大齿圈65的内圆周面上位于内齿651两侧的部位均套装有深沟球轴承68，所述深沟球轴承68的内圈套装在行星架61的外圆周面上。
所述行星架61的外圆周面上位于大齿圈65一侧的部位设置有台阶部612，台阶部612与深沟球轴承68的内圈相接触，所述行星架61的外圆周面上位于大齿圈65另一侧的部位开设有二号安装槽，二号安装槽内安装有轴用卡环69，轴用卡环69与深沟球轴承68的内圈相接触。
本发明的原理说明如下：
本设计提出一种新型混合动力变速箱结构，将驱动电机与行星轮系减速器放置于变速箱侧面，驱动电机经过行星轮系减速器（但不限于行星轮系减速器）后，驱动变速箱中间轴，从而实现与发动机混合驱动变速箱的目的；上述技术方案可以广泛应用于各种变速箱。
驱动电机通过花键与行星轮系减速器连接，行星轮系减速器中的输出齿轮与中间轴齿轮啮合，中间轴齿轮固定在中间轴上（两者是过盈配合），二轴齿轮与中间轴齿轮啮合，二轴齿轮套设在二轴上，通过同步器与二轴连接，变速箱输出轴与凸缘通过花键固定在一起，凸缘与整车传动轴连接。
本设计的动力传递路线为：发动机驱动变速箱时（为描述清楚，随便选取一个档位），参见图1，二号同步器12向左挂挡与一轴齿轮11连接（二号同步器12与一轴1固定在一起），一轴齿轮11与中间轴常啮合齿轮15啮合，三号同步器13向右挂挡与二轴二档齿轮14连接（三号同步器13与二轴3通过花键固定在一起），在该档位下，发动机动力从变速箱一轴1输入，通过一轴齿轮11将动力传递至中间轴常啮合齿轮15，中间轴常啮合齿轮15与中间轴4固定在一起，动力再由中间轴4传递至二轴二档齿轮14，二轴二档齿轮14通过三号同步器13与二轴3连接在一起，动力由二轴二档齿轮14传递至二轴3，使动力输出；驱动电机驱动变速箱时，参见图1，驱动电机5的动力通过行星轮系减速器6将动力传递至中间轴齿轮7，（由于驱动电机5转速高，所以必须经过行星轮系减速器6，将转速降低，才能驱动变速箱，同时也有减速增扭的效果），驱动电机5可与发动机动力共同驱动变速箱，也可以纯电驱动变速箱。
另外，本设计可以通过调节驱动电机转速来调节二轴齿轮的转速，从而可以取消同步器，同时换挡过程也会更平顺。
综上本设计具有如下优点：本设计结构紧凑、成本低、零件少、可靠性高；本设计可模块化，传统手动变速箱及AMT变速箱均可采用本设计实现混合动力驱动。
本设计提出一种大速比高速行星轮系减速器结构，动力通过太阳轮输入，经由行星轮传递至大齿圈，通过大齿圈的外齿（大齿圈内外均有齿），将动力输出。该大速比高速行星轮系减速器结构采用太阳轮浮动；行星轮通过行星轮轴与行星架连接，行星架通过自身花键（但不限于花键）与减速器壳体连为一体；大齿圈由深沟球轴承支撑，深沟球轴承的内圈安装在行星架上；太阳轮的轴向力通过左右两端的两个推力轴承，将力传递给行星架，从而抵消轴向力。上述技术方案可以广泛应用于各种变速箱。
大齿圈由两个深沟球轴承支撑的目的是定位，同时可以使大齿圈运行平稳；由于本设计的减速器是通过大齿圈的外齿输出动力，且为提高齿轮承载能力，一般齿轮采用斜齿，在啮合过程中就会产生轴向力，将深沟球轴承的内圈安装在行星架，可以将轴向力传递给行星架，而该减速器行星架与壳体连在一起，从而抵消了轴向力。
减速器结构中通过花键固定行星架，通过大齿圈输出动力；行星架与壳体连为一体是为达到固定行星架的目的，同时还有结构紧凑，抵消向后的轴向力的好处。
轴用卡环安装在行星架上设有的卡环槽里，作用是轴向定位深沟球轴承，防止其轴向串动；孔用卡环安装在行星架上设有的卡环槽里，作用是轴向定位推力轴承。
综上，本设计中的行星轮系减速器结构紧凑、简单，定位方式新颖，如太阳轮两端还装有两个推力轴承用于抵消轴向力（由于本设计减速器的输入端为驱动电机，驱动电机是不能有轴向力的）；大齿圈由两个深沟球轴承定位，同时深沟球轴承内圈安装在行星架上。
实施例1：
参见图1，一种混合动力变速箱，包括与发动机输出端相连接的一轴1、与整车传动轴相连接的输出轴2，所述一轴1与输出轴2之间设置有二轴3，一轴1通过中间轴4与二轴3传动连接，二轴3与输出轴2传动连接；所述混合动力变速箱的侧面设置有驱动电机5与行星轮系减速器6，所述驱动电机5的输出端与行星轮系减速器6的输入端相连接，行星轮系减速器6的输出端与中间轴齿轮7相连接，中间轴齿轮7固定在中间轴4上，中间轴齿轮7与二轴齿轮8相啮合，二轴齿轮8通过一号同步器9与二轴3相连接；所述二轴3与中间轴4相互平行，且二轴3与一轴1、输出轴2同轴设置；所述输出轴2通过一号花键与凸缘10相连接，凸缘10与整车传动轴相连接。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
参见图1、图2，所述行星轮系减速器6包括行星架61、行星轮62、太阳轮63，所述行星轮62与行星轮轴64相连接，行星轮轴64与行星架61相连接，所述太阳轮63设置在行星架61内，太阳轮63与驱动电机5的输出端相连接，太阳轮63与行星轮62相啮合，且太阳轮63浮动，所述行星架61一端的外圆周面上套装有大齿圈65，行星架61的另一端与减速器外壳连为一体，所述大齿圈65的内圆周面上设置有内齿651，内齿651与行星轮62相啮合，大齿圈65的外圆周面上设置有外齿652，外齿652与中间轴齿轮7相啮合；所述太阳轮63两端的外圆周面上均套装有推力滚子轴承66，所述推力滚子轴承66的一端抵靠在太阳轮63的外圆周面上，推力滚子轴承66的另一端抵靠在行星架61的内壁上；所述太阳轮63的外圆周面上靠近太阳轮输入端631的部位套装有孔用卡环67，所述孔用卡环67安装在行星架61内壁的一号安装槽内，孔用卡环67的端面与推力滚子轴承66的端面相接触；所述太阳轮输入端631的外圆周面上设置有二号花键632，太阳轮输入端631通过二号花键632与驱动电机5的输出端相连接；所述行星架61的外圆周面上设置有三号花键611，行星架61通过三号花键611与减速器壳体连为一体；所述大齿圈65的内圆周面上位于内齿651两侧的部位均套装有深沟球轴承68，所述深沟球轴承68的内圈套装在行星架61的外圆周面上；所述行星架61的外圆周面上位于大齿圈65一侧的部位设置有台阶部612，台阶部612与深沟球轴承68的内圈相接触，所述行星架61的外圆周面上位于大齿圈65另一侧的部位开设有二号安装槽，二号安装槽内安装有轴用卡环69，轴用卡环69与深沟球轴承68的内圈相接触。

Claims (4)

1.一种混合动力变速箱，包括与发动机输出端相连接的一轴（1）、与整车传动轴相连接的输出轴（2），其特征在于：
所述一轴（1）与输出轴（2）之间设置有二轴（3），一轴（1）通过中间轴（4）与二轴（3）传动连接，二轴（3）与输出轴（2）传动连接；所述二轴（3）与中间轴（4）相互平行，且二轴（3）与一轴（1）、输出轴（2）同轴设置；
所述混合动力变速箱的侧面设置有驱动电机（5）与行星轮系减速器（6），所述驱动电机（5）的输出端与行星轮系减速器（6）的输入端相连接，行星轮系减速器（6）的输出端与中间轴齿轮（7）相连接，中间轴齿轮（7）固定在中间轴（4）上，中间轴齿轮（7）与二轴齿轮（8）相啮合，二轴齿轮（8）通过一号同步器（9）与二轴（3）相连接；
所述行星轮系减速器（6）包括行星架（61）、行星轮（62）、太阳轮（63），所述行星轮（62）与行星轮轴（64）相连接，行星轮轴（64）与行星架（61）相连接，所述太阳轮（63）设置在行星架（61）内，太阳轮（63）与驱动电机（5）的输出端相连接，太阳轮（63）与行星轮（62）相啮合，且太阳轮（63）浮动，所述行星架（61）一端的外圆周面上套装有大齿圈（65），行星架（61）的另一端与减速器外壳连为一体，所述大齿圈（65）的内圆周面上设置有内齿（651），内齿（651）与行星轮（62）相啮合，大齿圈（65）的外圆周面上设置有外齿（652），外齿（652）与中间轴齿轮（7）相啮合；
所述太阳轮（63）两端的外圆周面上均套装有推力滚子轴承（66），所述推力滚子轴承（66）的一端抵靠在太阳轮（63）的外圆周面上，推力滚子轴承（66）的另一端抵靠在行星架（61）的内壁上；所述太阳轮（63）的外圆周面上靠近太阳轮输入端（631）的部位套装有孔用卡环（67），所述孔用卡环（67）安装在行星架（61）内壁的一号安装槽内，孔用卡环（67）的端面与推力滚子轴承（66）的端面相接触；
所述大齿圈（65）的内圆周面上位于内齿（651）两侧的部位均套装有深沟球轴承（68），所述深沟球轴承（68）的内圈套装在行星架（61）的外圆周面上；所述行星架（61）的外圆周面上位于大齿圈（65）一侧的部位设置有台阶部（612），台阶部（612）与深沟球轴承（68）的内圈相接触，所述行星架（61）的外圆周面上位于大齿圈（65）另一侧的部位开设有二号安装槽，二号安装槽内安装有轴用卡环（69），轴用卡环（69）与深沟球轴承（68）的内圈相接触。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力变速箱，其特征在于：所述输出轴（2）通过一号花键与凸缘（10）相连接，凸缘（10）与整车传动轴相连接。
3.根据权利要求1所述的一种混合动力变速箱，其特征在于：所述太阳轮输入端（631）的外圆周面上设置有二号花键（632），太阳轮输入端（631）通过二号花键（632）与驱动电机（5）的输出端相连接。
4.根据权利要求1所述的一种混合动力变速箱，其特征在于：所述行星架（61）的外圆周面上设置有三号花键（611），行星架（61）通过三号花键（611）与减速器壳体连为一体。
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