CN112065959B - 重型双副轴变速箱及混合动力车辆 - Google Patents

重型双副轴变速箱及混合动力车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种重型双副轴变速箱及混合动力车辆，属于混合动力领域，该变速箱包括变速箱主箱和变速箱副箱，在变速箱主箱中采用双副轴分流传动，降低大扭矩传递动力时对副轴及副轴上传动齿轮的要求，此外，合理设置电机位置及与其他部分的联动方式，实现发动机动力线路动力间断时车辆驱动力不断，在变速箱副箱中通过对行星轮系中各部件的控制实现正转和反转的传输，进而实现倒挡，结构简单，安装有这种变速箱的车辆即可实现大扭矩传输、换挡动力不断，且其有多种倒挡方式可供选择。

Description

重型双副轴变速箱及混合动力车辆
技术领域
本发明涉及混合动力技术领域，尤其涉及一种重型双副轴变速箱及使用这种变速箱的混合动力车辆。
背景技术
混合动力汽车作为燃油汽车和电动汽车的过渡方案，因其具有相对较低的排放和相对较低的油耗被广泛的使用。并联式混合动力能够实现换挡时动力不中断，串联式混合动力可以利用变速箱中的变速比增大扭矩，降低对电机本身的要求，如何设置以获得既能够实现换挡动力不中断又能够降低对电机本身的要求在重型混合动力车辆上尤为重要；此外，在现有技术中的一些解决方案中普遍存在一个问题，即混合动力中的倒挡通常采用电机的反转来实现或经过加设倒挡惰轮及倒挡轴来实现，前者在电机因故不能工作时，则会使车辆无法实现倒挡，后者的倒挡实现方式会使得变速箱径向(这里的径向是指变速箱内部轴类的径向)尺寸比较大，对于在该方向安装空间有限的情形，显然不适用。
发明内容
为了解决现有技术中的至少一个技术问题，本发明提出一种重型双副轴变速箱及使用这种变速箱的混合动力车辆。变速箱包括变速箱主箱和变速箱副箱；
所述变速箱主箱中设有动力输入轴、主箱动力输出轴、电机动力轴、副轴A和副轴B；
所述动力输入轴与所述主箱动力输出轴共线，所述电机动力轴可转动的套设在所述主箱动力输出轴外周，所述副轴A、副轴B均与所述主箱动力输出轴平行且所述副轴A和所述副轴B关于所述主箱动力输出轴对称；
所述动力输入轴上固定有第一齿轮，所述第一齿轮分别与固定在所述副轴A上的第二齿轮以及固定在所述副轴B上的第三齿轮啮合；
电机的转子固定至所述电机动力轴，所述电机动力轴通过第一同步器空套在所述主箱动力输出轴上，第六齿轮通过第二同步器空套在所述电机动力轴上，所述第六齿轮与固定在副轴A上的第四齿轮及固定在副轴B上的第五齿轮啮合；
在副轴A上还固定有第七齿轮、第九齿轮，相应的，在副轴B上固定有第八齿轮、第十齿轮，所述第七齿轮与所述第八齿轮位于同一平面，且均与通过第三同步器空套在所述主箱动力输出轴上的第十一齿轮啮合；所述第九齿轮和所述第十齿轮位于同一平面且均与通过第四同步器空套在所述主箱动力输出轴上的第十二齿轮啮合；
所述变速箱副箱中依次设有行星轮系、动力输出内轴和动力输出外轴；
所述动力输出内轴、动力输出外轴均与所述主箱动力输出轴同轴共线；
所述主箱动力输出轴上固定所述行星轮系的太阳轮，所述太阳轮外侧啮合有行星轮，行星轮外侧啮合齿圈，行星架与所述动力输出内轴固定连接；
第五同步器能够连接所述动力输出内轴与变速箱箱体，第六同步器能够连接所述动力输出内轴和所述动力输出外轴，第七同步器能够连接变速箱箱体和所述齿圈，第八同步器能够连接所述动力输出外轴和所述齿圈。
此外，本发明还公开了一种混合动力车辆，其上安装有本发明中公开的变速箱。
本发明的优点在于：
1、双副轴设计，更有利于传递大扭矩(在相同扭矩下，对副轴及轴上齿轮的要求降低)，适用于重型车辆。
2、车辆换挡动力不断，且电机传输动力时利用了变速箱的部分变速比，融合了现有并联、串联混合动力的优点。
3、多种倒挡方式可供选择，电机不可用时仍能实现倒挡且实现倒档的结构简单。
4、电机无论作为发电机还是电动机均与整个动力线路相对独立。
附图说明
图1为本发明公开的变速箱的一种实施方式的示意图；
图2为本发明公开的变速箱的另一种实施方式的示意图；
图中：发动机1、离合器2、电机3、变速箱主箱4、动力输入轴41、主箱动力输出轴42、电机动力轴43、副轴A44、副轴B45、第一齿轮46、第二齿轮47、第三齿轮48、第五齿轮49、第六齿轮410、第一同步器411、第二同步器412、第七齿轮413、第八齿轮414、第九齿轮415、第十齿轮416、第十一齿轮417、第三同步器418、第十二齿轮419、第四同步器420、第四齿轮421、太阳轮A422、齿圈A423、行星架A424、变速箱副箱5、太阳轮51、行星轮52、齿圈53、行星架54、动力输出内轴55、第五同步器56、第六同步器57、第七同步器58、第八同步器59、动力输出外轴510。
具体实施方式
参照图1，图1的虚线框中是本发明公开的重型双副轴变速箱的一种实施方式的结构示意图，其包括变速箱主箱4和变速箱副箱5。
在变速箱主箱4中设有动力输入轴41、主箱动力输出轴42、电机动力轴43、副轴A44以及副轴B45。其中主箱动力输出轴42设置在动力输入轴41的下游且两轴共线，电机动力轴43同轴可转动的套设在主箱动力输出轴42的外周，副轴A44及副轴B45均以与主箱动力输出轴42平行的方式转动支撑在变速箱主箱箱体内。
动力输入轴41上固定有第一齿轮46，其与固定在副轴A44上的第二齿轮47以及固定在副轴B45上的第三齿轮48啮合，以便于将动力从动力输入轴41传递至副轴A44以及副轴B45。副轴A44及副轴B45上分别固定有第四齿轮421和第五齿轮49，第四齿轮421和第五齿轮49位于同一平面内，且均与空套在电机动力轴43上的第六齿轮410啮合，用于将动力传递至电机动力轴43。电机的定子通过支架固定在变速箱主箱箱体上，电机的转子固定在电机动力轴43上，电机动力轴43通过第一同步器411空套在主箱动力输出轴42上，第六齿轮410通过第二同步器412空套在电机动力轴43上，此外，在副轴A44及副轴B45上，相应固定有第七齿轮413、第八齿轮414及第九齿轮415、第十齿轮416，其中，第七齿轮413和第八齿轮414位于同一平面上，第九齿轮415和第十齿轮416位于同一平面上，在主箱动力输出轴42上，第十一齿轮417通过第三同步器418空套其上，第十二齿轮419通过第四同步器420空套在其上，第七齿轮413、第八齿轮414均与第十一齿轮417啮合，第九齿轮415、第十齿轮416均与第十二齿轮419啮合，当第三同步器418工作时，动力从副轴A44、副轴B45经第七齿轮413、第八齿轮414及第十一齿轮417传递至主箱动力输出轴42，这对应一种减速比，当第四同步器420工作时，动力经第九齿轮415、第十齿轮416及第十二齿轮419传递至主箱动力输出轴42，这是另外一种减速比，附图中主箱4内仅示出了这两组相互啮合以获得减速比的齿轮，但显然，为了增加几种减速比，也可以在主箱的这三个轴上多设置几组这样相互啮合的齿轮。
主箱动力输出轴42伸入到副箱5内作为动力输入端，主箱动力输出轴42上固定有行星轮系的太阳轮51，太阳轮51外侧啮合有行星轮52，行星轮52外侧啮合齿圈53，行星架54与动力输出内轴55固定连接，动力输出内轴55设置在主箱动力输出轴42的下游，且两轴共线，动力输出外轴510设置在动力输出内轴55的下游，且两轴共线，第五同步器56连接动力输出内轴55与变速箱支架，变速箱支架固定至变速箱箱体，第六同步器57连接动力输出内轴55和动力输出外轴510，动力经动力输出外轴510向下游传输，第七同步器58连接变速箱支架(变速箱支架固定至变速箱箱体)和齿圈53，第八同步器59连接动力输出外轴510和齿圈53。
发动机驱动时，动力从发动机1经离合器2到达动力输入轴41，经第一齿轮46、第二齿轮47、第三齿轮48分别到达副轴A44和副轴B45，副轴A及副轴B转动，带动其上的第四齿轮421、第五齿轮49转动，进而带动第六齿轮410转动，当第二同步器412不工作时，第六齿轮410空转，当第二同步器412工作时，动力将带动电机动力轴43转动继而电机处于发电状态。当第三同步器418工作时，动力从副轴A、副轴B经第七齿轮413、第八齿轮414传递至主箱动力输出轴42上的第十一齿轮417，进而，动力带动太阳轮51旋转，第六同步器57、第七同步器58工作时，动力经太阳轮51、行星轮52减速后传递至动力输出内轴55及动力输出外轴510到达下游。当第四同步器420工作时，前面已经描述过，是另外一种速比的减速，这两个速比的减速可以分别对应车辆的一档、二档。
电机驱动时，第一同步器411或者第二同步器412工作，动力从电机动力轴43直接传递至主箱动力输出轴42或者经齿轮减速后传递至主箱动力输出轴42，进入副箱5后，经过行星轮系的减速向下游传递。
发动机和电机两者可以共同驱动，即为混合动力驱动，当车辆换挡时，如，由第三同步器418工作换成第四同步器420工作，离合器断开，电机的动力可以通过第一同步器411直接传递至主箱动力输出轴42进而输出动力，驱动车辆运行，当换挡完成，离合器闭合，发动机继续参与车辆驱动，如此，即可实现换挡动力不中断。
如果电机处于可以工作的状态，那么车辆的倒车可以通过电机反转来实现，如果不使用电机，如电量不足或电机出现故障或者出于其他原因的不使用电机实现倒挡时，可以通过使第五同步器56、第八同步器59工作，动力将通过太阳轮51、齿圈53减速后通过动力输出外轴510向下游传输，实现倒挡，这里的动力可以是发动机传递过来的动力也可以是电机传递过来的动力。
在本发明的另一实施例中，其区别于上一实施例的地方如图2所示，图2中所示结构对应图1中虚线椭圆框内结构，电机3的动力经一行星轮系减速后再通过第一同步器411或者第二同步器412向下游传递。该行星轮系的太阳轮A422固定在电机动力轴43上，齿圈A423固定至变速箱箱体，动力经太阳轮A、行星轮A(行星架A)减速，第一同步器411能够连接行星轮系中的行星架A424和主箱动力输出轴42，进而将动力传递下去。
在本发明的另一实施例中，配设自动选换挡机构，进而形成一个重型自动变速箱。
本发明还公开了一种混合动力车辆，其上安装有前文中所描述的变速箱。
以上所述仅为本发明的一些实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种重型双副轴变速箱，其特征在于，包括变速箱主箱和变速箱副箱；
所述变速箱主箱中设有动力输入轴(41)、主箱动力输出轴(42)、电机动力轴(43)、副轴A(44)和副轴B(45)；
所述动力输入轴(41)与所述主箱动力输出轴(42)共线，所述电机动力轴(43)可转动的套设在所述主箱动力输出轴(42)外周，所述副轴A(44)、副轴B(45)均与所述主箱动力输出轴(42)平行且所述副轴A(44)和所述副轴B(45)关于所述主箱动力输出轴(42)对称；
所述动力输入轴(41)上固定有第一齿轮(46)，所述第一齿轮分别与固定在所述副轴A(44)上的第二齿轮(47)以及固定在所述副轴B(45)上的第三齿轮(48)啮合；
电机(3)的转子固定至所述电机动力轴(43)，所述电机动力轴(43)通过第一同步器(411)空套在所述主箱动力输出轴(42)上，第六齿轮(410)通过第二同步器(412)空套在所述电机动力轴(43)上，所述第六齿轮(410)与固定在副轴A(44)上的第四齿轮(421)及固定在副轴B(45)上的第五齿轮(49)啮合；
在副轴A(44)上还固定有第七齿轮(413)、第九齿轮(415)，相应的，在副轴B(45)上固定有第八齿轮(414)、第十齿轮(416)，所述第七齿轮(413)与所述第八齿轮(414)位于同一平面，且均与通过第三同步器(418)空套在所述主箱动力输出轴(42)上的第十一齿轮(417)啮合；所述第九齿轮(415)和所述第十齿轮(416)位于同一平面且均与通过第四同步器(420)空套在所述主箱动力输出轴(42)上的第十二齿轮(419)啮合；
所述变速箱副箱中依次设有行星轮系、动力输出内轴(55)和动力输出外轴(510)；
所述动力输出内轴(55)、动力输出外轴(510)均与所述主箱动力输出轴(42)同轴共线；
所述主箱动力输出轴(42)上固定所述行星轮系的太阳轮(51)，所述太阳轮(51)外侧啮合有行星轮(52)，行星轮(52)外侧啮合齿圈(53)，行星架(54)与所述动力输出内轴(55)固定连接；
第五同步器(56)能够连接所述动力输出内轴(55)与变速箱箱体，第六同步器(57)能够连接所述动力输出内轴(55)和所述动力输出外轴(510)，第七同步器(58)能够连接变速箱箱体和所述齿圈(53)，第八同步器(59)能够连接所述动力输出外轴(510)和所述齿圈(53)；
当车辆换挡时，电机(3)的动力通过所述第一同步器(411)直接传递至所述主箱动力输出轴(42)。
2.根据权利要求1所述的变速箱，其特征在于，所述电机动力轴(43)上固定有太阳轮A(422)，所述太阳轮A(422)外啮合有行星轮A，所述行星轮A外啮合齿圈A(423)，所述齿圈A(423)固定至变速箱箱体，行星架A(424)通过所述第一同步器(411)空套在所述主箱动力输出轴(42)上进而实现所述电机动力轴(43)通过所述第一同步器(411)空套在所述主箱动力输出轴(42)上。
3.根据权利要求1或2所述的变速箱，其特征在于，所述变速箱配设有自动选换挡执行机构。
4.混合动力车辆，其特征在于，其上安装有如权利要求1-3中任一项所述的变速箱。
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