CN113631836B - 变速器组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混合动力变速器系统，其中所述混合动力变速器系统包括高扭矩系统和低扭矩系统。高扭矩系统的减速比范围为3.0至1.0，而低扭矩系统的减速比范围为1.5至0.5。混合动力变速器系统确保高效传动的同时降低噪音并实现平稳换档操作。混合动力变速器系统配置为具有紧凑的布局和更轻的重量。

Description

变速器组件

技术领域

本主题涉及一种具有变速器系统的内燃(IC)。更具体地，本主题涉及一种用于IC发动机的变速器系统。

背景技术

机动车发动机配置为具有高动力重量比，这是通过高转速实现的，而内燃(IC)发动机是该动力的来源。内燃(IC)发动机包括汽缸盖，该汽缸盖与汽缸体邻接以形成燃烧室，在该燃烧室中发生空气燃料混合物的燃烧。由于空气燃料混合物燃烧产生的力传递到活塞，活塞能够在汽缸体内往复运动，并且该往复运动由滑块曲柄机构通过连杆转化为曲轴的旋转运动。许多车辆采用多级变速器系统，其中IC发动机的曲轴通过多级减速齿轮系连接到车辆的车轮。

由于在机动车中扭矩和速度是重要的参数，它们会因不同的车型而有所不同；同样，车辆的设计也牢记这两个参数。如何在扭矩和速度之间取得适当的平衡一直是机动车制造商面临的挑战，所以需要变速箱在不同的负载下实现不同的速度，同样在不同的负载下实现不同的扭矩。动力单元产生的动力在直接传输到后轮时会导致不适当的扭矩，因为直接驱动会导致速度失控或未达到最佳标准的速度和操作条件，从而不能实现最佳发动机性能(即扭矩和转速(每分钟转数))，因此，不能实现最佳车辆性能和最佳操作条件，为了将动力从动力单元传输到车辆的后轮，通常提供变速器或变速箱。然而，扭矩要求和燃料经济性之间的权衡是困难的，因为在更高的扭矩要求下，燃料经济性会下降。变速器系统设计中涉及的关键问题在于考虑提高效率、改善可操作性和减少传动损耗的同时保持其低成本和易于驾驶的吸引力。变速箱可根据用户要求提供各种齿数比。变速箱就像一台具有受控应用程序的机器，封装不同尺寸、轴的各种齿轮。变速箱具有多个齿数比，能够在各种速度之间切换。存在多种切换模式，如手动或自动。在这种车辆中实施的自动变速器系统和手动变速器系统在本领域中是已知的。考虑到为了容纳额外的变速器部件(例如离合器、齿轮系和单向离合器)的不利影响(即，尺寸、布局、成本、重量、零件数量)，以低成本和紧凑的车辆布局中引入自动变速器系统是困难的，另一方面，手动变速器装置允许驾驶员手动选择不同的速度比或齿数比，尤其是高成本。操作这种类型的变速箱需要一些特殊的驾驶技能。根据车型和客户要求，手动变速器装置有不同的类型。本领域已知的不同类型的手动传动变速箱包括本领域已知的滑动啮合变速箱、常啮合变速箱和同步啮合变速箱。

滑动啮合变速箱和常啮合变速箱都有其自身的缺点，即换档时伴随着噪音、可能接合不良和高磕碰。同步啮合变速箱是对常啮合变速箱的改进，保证了换档时平稳和良好接合的可能性，但除了同步啮合变速箱已知的优点外，由于内置复杂的设计和机构其涉及高成本。因此，如何设计出效率更高、成本更低的变速箱一直是机动车制造商面临的挑战。效率和成本之间的权衡是机动车制造商的关键方面。同时，设计应该非常紧凑而不会对车辆布局产生不利影响或损害。

因此，需要一种改进的变速器系统，以减轻上述强调的一个或多个缺点以及已知技术中的其他问题。

附图说明

参照附图描述详细说明。贯穿附图使用相同的数字来表示相同的特征和部件。

图1是根据本发明优选实施例的具有变速器系统的发动机的左侧视图以及变速器系统的放大立体图。

图2例示根据本发明优选实施例的具有变速器系统的发动机(100)的横过平面A-A的俯视剖视图以及变速器系统的放大立体图。

图3例示图2的放大视图，示出根据本发明优选实施例的高扭矩系统(即，第一齿轮装置和第二齿轮装置)的换档操作，其中从图2中省略了少量部件。

图4例示图2的放大视图，示出根据本发明优选实施例的低扭矩系统(即，第三齿轮装置和第四齿轮装置)的换档操作，其中从图2中省略了少量部件。

图5例示图2的放大视图，示出根据本发明优选实施例的第五齿轮装置和倒档齿轮装置的换档操作，其中从图2中省略了少量部件。

图6例示根据本发明优选实施例的具有变速器系统的发动机的侧剖视图，并且示出了具有变速器系统的发动机(100)的横过平面C-C的俯视剖视图，示出了第五齿轮装置至倒档齿轮装置的换档操作。

具体实施方式

此处本发明的各种特征和实施例将从下文阐述的对本发明的进一步描述中可辨别出来。根据一个实施例，这里描述的内燃(IC)发动机以四个循环动作操作并且配置为具有单个燃烧室/单个汽缸。这种内燃(IC)发动机安装在三轮车辆或四轮车辆中。预期本发明的概念可应用于其他类型的发动机，例如多缸发动机，在本发明的精神和范围内不同类型的车辆使用类似变速器。进一步地，“前”和“后”以及“左”和“右”在所示实施例的随后描述中指的是从发动机的后部分看以及向前看时的前后和左右方向。此外，除非另有说明，纵向轴线是指相对于发动机的前-后轴线，而横向轴线，除非另有说明，一般是指相对于发动机的一侧到一侧或左-右轴线。在适当的地方省略了对构成本主题主要部分以外的其他构成部分的详细说明。

然而，在不违背本主题的精神的情况下，预期本发明中的公开可以应用于任何车辆。在适当的地方省略了对构成本发明主要部分以外的其他构成部分的详细说明。

内燃(IC)发动机通常至少包括汽缸体，该汽缸体包括汽缸孔、在汽缸孔中往复运动的活塞、位于汽缸体上方的汽缸盖以及介于汽缸盖和汽缸体之间的燃烧室。在内燃(IC)发动机操作期间，汽缸体中会发生空气燃料混合物的燃烧。空气燃料混合物燃烧产生的力传递到活塞，活塞能够在汽缸体内往复运动，并且该往复运动由滑块曲柄机构通过连杆转化为曲轴的旋转运动。汽缸盖包括进气阀和排气阀，分别控制着燃烧室内空气燃料混合物的吸入和燃烧后废气的排出。

IC发动机通常功能连接至车辆的后轴，这为车辆提供向前运动。可替代地，动力单元的扭矩输出可以连接到前轴或前后轴。典型地，框架组件充当支撑车辆负载的车辆骨架。

传统上，在车辆中存在低速时低扭矩的问题。例如，当车辆在道路上爬坡或拉重负载时，后轮需要很大的扭矩来拉动车辆，而变速器系统可能无法提供该扭矩。而且，以较小的扭矩低速移动会导致燃料经济性的损失。此外，在更高的速度下，固定的传动比限制了车辆可以行驶的速度并导致燃料经济性的损失。因此，变速器系统可能无法提供足够的扭矩，并且内燃发动机可能会熄火/关闭。因此，现有IC发动机以及布置在其中的相关部件的设计至关重要，因为这旨在优化发动机布局，以使其体积更小且易于组装、维护和维修。在紧凑的布局中设计高效且小尺寸的变速器系统涉及广泛的设计和布局挑战，这不仅困难且麻烦，而且在服务/维修期间也难以接近。

此外，变速器系统应该以对车辆布局以及支撑IC发动机的框架结构的最小妥协来实施。此外，从制造商的角度来看，总是需要尽量减少产品种类和标准化零件，以便能够制造满足不同市场、客户和用途的不同类型/型号的车辆。车辆组合的多样性和变化导致成本高、制造复杂，以及包括现场备件供应和维护在内的车辆生命周期的整个物流困难。通常需要一种灵活的车辆设计，能够快速适应不同的动力系和变速器配置，例如基于客户的需要和要求的单速到多速。

自动变速器是显而易见的选择之一，但不是很理想，因为它会对车辆的机械效率、燃料消耗和成本产生不利影响。它可以适应各种车辆需求，并且可以平稳操作。在这点上，本领域有许多已知的变速器机构。但是自动变速器系统有一些缺点，其中引入的额外部件导致了设计中的布局限制。此类额外部件包括在现有变速器中引入了诸如齿轮系机构和多个离心离合器的新的传动级。这需要对IC发动机布局进行彻底检修，并涉及广泛的研发和大量投资，以设计具有自动变速器系统的新型IC发动机。曲轴只能容纳选定的部件，因此很难添加任何新部件(例如齿轮泵、电动启动系统)，这也大大增加了车辆的成本。此外，IC发动机布局的变化会影响其在车辆中所占的空间，因此需要完全重新设计框架组件以支撑IC发动机并改变其位置。此外，设计的变化会导致曲轴箱尺寸的增加，并且由于固有零件的复杂可加工性，修改现有设计会导致更多的成本。因此，需要在IC发动机布局中引入具有最小和/或最小变化的变速器系统，该变速器系统可配置为以迎合上述不同的要求。此外，在现有技术已知的变速器系统中，由于难以移除和接近而维护困难。

另一方面，手动变速器系统允许驾驶员手动选择不同的速度比或齿数比。因此，操作这种类型的变速箱需要一些特殊的驾驶技能。手动变速器系统有不同的类型，包括滑动啮合变速箱、常啮合变速箱和同步啮合变速箱。所有这些类型在本领域中都是已知的。

滑动啮合变速箱包括在主轴上的齿轮装置，该齿轮装置被配置为向右或向左移动以与副轴上的合适齿轮相啮合以获得不同的齿数比。在这种滑动啮合变速箱中，齿轮通过滑动啮合，因为操作这种变速箱需要高超的技能，并且变速箱中的齿轮磨损的可能性很高。这种变速箱通常包含直齿式齿轮，因此在换档时可能接合不良并伴随着刺激司机和乘客的噪音。此外，更换齿轮需要更多的努力。由于这些固有的缺点，轮齿齿在滑动时必须承受更多的冲击载荷，并且经常更换齿轮会增加齿轮失效的可能性，这会导致与本领域已知的其他类型的变速箱相比，其耐用性和寿命较差，因此出现故障的可能性更大。尽管滑动啮合变速箱存在固有的缺点，但由于效率高且成本低而受到青睐，因此，对于机动车制造商来说，在负载不定的情况下设计具有高稳定性和耐用性的齿轮齿是一个挑战，尽管通过实施不合需要的成本高昂的高强度齿轮也可以实现同样的目标。

此外，手动变速器常啮合是对滑动啮合变速箱的改进，如在常啮合变速箱中配置有安装在主轴、中间轴和离合器轴上的齿轮装置，它们相互连续啮合，其中齿轮的换档是通过在花键主轴上滑动离合器构件(即爪式离合器)以获得扭矩输出。但是由于换档时中间轴、主轴和离合器轴的速度或转速不同，齿轮的换档操作伴随着噪音并且不顺畅。此外，与本领域已知的其他类型的变速箱相比，它的效率较低且成本较高。由于附加组件(如爪式离合器)导致成本更高。驾驶员需要极高的技能才能操作这种类型的变速器系统。这让位于同步啮合型变速箱。同步式变速箱，由于采用同步啮合装置而保证换档平稳安静；这些同步啮合装置有助于在合适的齿轮啮合之前使用摩擦接触使所有的轴的速度相同，并且还减少齿轮的磨损。这意味着操作者不再需要像使用滑动啮合变速箱或常啮合变速箱那样在错误接合期间为不可避免的双离合而烦恼。

除了同步啮合变速箱的已知优点外，由于其内置复杂的设计和机构涉及高成本。因此，对于机动车制造商来说，设计一种更高效、更易于操作且成本更低的变速箱存在挑战。效率和成本之间的权衡对于机动车制造商来说是关键方面。同时，设计应该非常紧凑，这将能够在产品架构的不同布局和平台之间实现灵活性。

因此，本发明的一个方面在于提供一种在换档期间确保良好接合可能性的高效变速器系统。

本发明的另一方面在于提供一种确保具有较少噪音和振动的平稳换档操作的高效变速器系统。

本发明的又一方面在于提供一种设计紧凑且重量更轻的高效变速器系统。

根据本实施例，本发明的另一方面在于提供一种封装减少部件数量和成本的高效变速器系统。

本主题涉及一种混合动力变速器系统，包括可通过H换档机构操作的高扭矩系统和低扭矩系统，其中所述高扭矩系统包括同步啮合套筒组件和设置在离合器轴组件、驱动轴组件上的齿轮装置，所述齿轮装置提供从离合器轴组件到驱动轴组件的第一前进驱动路径、第二前进驱动路径，从第一前进路径到第二前进驱动路径具有预定齿数比。低扭矩系统包括设置在输入驱动轴组件上的齿轮装置，该齿轮装置提供从离合器轴组件到驱动轴组件的第三前进驱动路径、第四前进驱动路径、第五前进驱动路径，从第三前进驱动路径到第五前进驱动路径具有预定减速比。低扭矩系统被配置为在凸耳和槽机构上操作。因此，混合动力H换档变速器系统配置为具有高扭矩和低扭矩和/或倒车条件，该系统的工作原理是驱动齿轮与预定的从动齿轮相接合，以实现具有预定传动比的扭矩传动。

在接下来的描述中，将结合具有5速(4前进+1倒退)变速器系统的单汽缸IC发动机的实施例与附图更详细地描述本主题的上述和其他优点。

图1例示用于车辆的配置为具有五速变速器系统的发动机以及该变速器系统的放大立体图，内燃(IC)发动机(100)包括具有汽缸孔(125)的汽缸体(118)、在汽缸孔(125)中往复运动的活塞(117)、位于汽缸体(118)上方的汽缸盖(119)以及介于汽缸盖(119)和汽缸体(118)之间的燃烧室。汽缸盖(119)包括进气阀(120)和排气阀(121)，分别控制燃烧室内空气燃料混合物的吸入和燃烧后废气的排出。在内燃(100)发动机(100)的操作期间，汽缸盖(119)被汽缸盖罩(122)覆盖，汽缸室中发生空气燃料混合物的燃烧。由于空气燃料混合物燃烧产生的力传递到能够在汽缸体(118)内往复运动的活塞(117)，并且该往复运动由滑块曲柄机构通过连杆转化为曲轴(114)的旋转运动(116)。

通常，在三轮车辆或四轮车辆中，内燃(IC)发动机(100)至少部分地位于车辆后下部分处座椅组件(未示出)下方。根据替代实施例，内燃(IC)发动机(100)位于车辆的前部分。内燃(IC)发动机(100)由车辆的框架组件(未示出)支撑并附接到车辆的框架组件(未示出)。多速混合动力变速器系统形成内燃(IC)发动机(100)的一部分，并且布置在内燃(IC)发动机(100)的后部分并安装成布置在车辆的右侧或左侧。

在优选实施例中，从车辆的后方来看，变速器系统朝向发动机(100)的中心而布置。变速器系统封装在内燃(IC)发动机(100)后侧的曲轴箱(123)内，并且变速器系统由壳体(未示出)封闭从而形成封闭空间。

变速器系统可在驾驶员端通过手动换档致动器或变速杆(未示出)进行操作。变速器系统配置有包括H换挡机构的换挡机构。变速致动器系统(未示出)配置为具有安装在控制台中的变速杆(未示出)的安装支架，该控制台可以放置在仪表盘(未示出)上或在符合驾驶员人体工程学的范围内的任何位置。换档控制系统(未示出)的移动被传递到变速器组件，通过诸如柔性缆线装置(未示出)或支架(未示出)等传输装置被传递到变速器的壳体中的拨叉。换档及选择式轴组件部分地封装在曲轴箱(123)内，该组件配置成调节变速器系统以在第一齿数比至第五齿数比下操作并且还用于倒档驱动机构。

换档组件包括换档选择器轴(110)，其承载变速杆箱(113)和档位选择器(112)。变速杆箱(113)容纳被固定安装在换档选择器轴(110)上的档位选择器(112)。档位选择器(112)的顶部平台(未示出)被配置为具有预定分布图(未示出)。换档联锁装置(例如螺栓(107))安装在位于换档选择器轴(110)顶部的曲轴箱(123)上。换档联锁螺栓(107)从设置在变速杆箱(113)上的导向槽(未示出)中穿过，其中它配置为通过换档杆/变速杆(未示出)的动作而在预定分布图(未示出)上移动。这产生了在接合和选择移动期间换档选择器轴(110)必须移动而抵抗的编码阻力。换档联锁螺栓(107)避免了两个拨叉的移动，以防止齿轮的双重啮合。

导向螺栓(108)安装在布置于换档选择器轴(110)顶部的曲轴箱(123)上。导向螺栓(108)配置成具有导向球(108a)，导向球(108a)被导向螺栓(108)推入换档选择器轴(110)上的凹槽(108b)中，从而避免跳档和换档不确定。

换档选择器轴(110)以众所周知的方式通过例如弹簧(109)的弹性装置偏置，弹簧装置(109)在驾驶员在空档位置释放变速杆(未显示)时提供反作用力，并且还防止档位从第5档直接换到倒档。

离合器轴组件(102)由多个离合器轴组件齿轮表示。离合器轴组件(102)通过本领域公知的方式从变速器输入驱动。

档位选择组件包括至少三个换档轴(104、105、106)、至少三个轭(104a、105a、106a)(如图2所示)和沿着换档轴(104、105、106)移动的至少三个拨叉(104b、105b、106b)。根据本主题的一个方面，三个换档轴(104、105、106)包括高扭矩换档轴(104)、低扭矩换档轴(106)和第五档换档轴(105)。

高扭矩换档轴(104)配置成具有高扭矩拨叉(104b)和高扭矩轭(104a)。低扭矩换档轴(106)配置成具有低扭矩拨叉(106b)和低扭矩轭(106a)。第五档换挡轴(105)具有第五换档拨叉(105b)和第五换挡轭(105a)。

每个拨叉结构(104b、105b、106b)由其间限定U形开口的一对支腿限定，一对支腿在适当的轴向可移动构件的相对侧上延伸并且在末端处向内转动一小段距离以进入相关联的轴向可移动构件的中央部分周围的凹槽。每个拨叉从轴向可移动构件向上延伸，因此每个轴向可移动构件通过向相关联的拨叉(104b、105b、106b)的上端施加适当的力，而根据需要在离合器轴组件(102)或驱动轴组件(103)上轴向移位。为了支撑变速器的多个拨叉，换档轴在与其平行的离合器轴组件(102)上方延伸，并且每个这样的拨叉在上端附近具有开口，换档轴通过该开口延伸。拨叉(104b、105b、106b)的开口直径大于换档轴(104、105、106)的直径。

图2例示根据本实施例的具有变速器系统的发动机(100)的横过平面A-A的俯视剖视图和变速器系统的放大透视图。空气燃料混合物在汽缸室内燃烧后，空气燃料混合物燃烧产生的力传递给，活塞(117)能在汽缸体(118)内往复运动，并且这种往复运动由曲柄滑块机构通过连杆(116)转化为曲轴(114)的旋转运动。变速器系统所在的曲轴箱(123)在内燃(IC)发动机(100)中沿宽度方向向右(RH)和向左(LH)延伸，所述曲轴箱(123)包括曲轴箱的顶面、底面和多个侧面，其中侧面基本上竖直并且配置成在顶面和底面之间延伸。在向右(RH)方向上延伸的部分称为曲轴箱RH(123R)，在向左(LH)方向上延伸的部分称为曲轴箱LH(123L)。类似于曲轴箱(123)，曲轴(114)也在内燃(IC)发动机(100)中沿宽度方向向右(RH)和向左(LH)延伸。这种延伸导致曲轴(114)的两个部分，第一个部分被称为曲轴RH，因为曲轴在向右(RH)方向上延伸，第二个部分被称为曲轴LH，因为曲轴(114)在向左(LH)方向上延伸。曲轴箱LH(123L)和曲轴箱RH(123R)被壳体(未显示)覆盖。该壳体(未显示)使系统防漏并实现有效润滑。曲轴箱(123)的底侧设置有贮油槽(未示出)，用于对活塞(117)和多个活塞汽缸壁(115)以及内燃(IC)发动机(100)的其他部分进行连续润滑和冷却。一旦热能转换成机械能的操作循环开始，活塞(117)、多个活塞汽缸壁(115)和内燃(IC)发动机(100)的其他部件的润滑和冷却就开始。一旦操作循环开始，曲轴(114)的旋转也开始。离合器构件(213)安装在离合器轴组件(102)的一端，并且其可操作以在离合器轴组件(102)和曲轴(114)之间建立驱动连接。

曲轴(114)配置成具有油路。电机(221)(例如磁电机或集成启动发电机)安装在曲轴RH(114R)的延伸部分。曲轴LH(114L)在其端部安装有初级驱动齿轮(201)。初级驱动齿轮(201)与初级从动齿轮(205)直接啮合。因此，当曲轴(114)旋转时，力从初级驱动齿轮(201)传递，这使安装在离合器轴组件(102)上的初级从动齿轮(205)旋转。离合器轴组件(102)在其两端由曲轴箱LH和RH上的轴颈轴承支撑，并基本上在其中间部分由球轴承(212)支撑。驱动轴组件(103)与离合器轴组件(102)平行且并排布置。驱动轴组件(103)由两端的轴承(206)支撑。

曲轴箱(123)封装可由换档机构操作的混合动力变速器系统。混合动力变速器系统包括高扭矩系统和低扭矩系统。高扭矩系统包括相互啮合的高输入齿轮装置和高扭矩输出齿轮装置。高扭矩输入齿轮装置包括安装在离合器轴组件(102)上的至少两个驱动齿轮(214，216)。高扭矩输出齿轮装置包括安装在驱动轴组件(103)上并且可操作地连接到驱动齿轮的至少两个从动齿轮(207，208)。它还配置有至少一个同步啮合套筒组件(219)，其中所述高扭矩输入齿轮装置和高扭矩输出齿轮装置提供从离合器轴组件(102)到驱动轴组件(103)具有预定减速比的前进驱动路径。根据一个实施例，减速比在3.0至1.0的范围内变化。

根据优选实施例，高扭矩变速器系统包括安装在离合器轴组件(102)上并与第一从动齿轮(207)接合的第一驱动齿轮(214)，可移动的安装在离合器轴组件(102)上并与第二从动齿轮(208)接合的第二驱动齿轮(216)，所述第二驱动齿轮(216)配置成具有多个凸耳(216a)以与对应的相邻第三驱动齿轮(215)接合，同步啮合套筒组件(219)，其中所述同步啮合套筒组件(219)可移动地安装在驱动轴组件(103)上，以选择性地连接到第一从动齿轮(207)和第二从动齿轮(208)。进一步地，从动齿轮(207)和第二从动齿轮(208)分别设置有第一从动锥体(207a)和第二从动锥体(208a)。

低扭矩系统包括低扭矩输入齿轮装置和低扭矩输出齿轮装置。低扭矩输入齿轮装置包括：安装在离合器轴组件(102)上的至少两个固定驱动齿轮(215，218)，所述固定驱动齿轮配置成选择性地具有凸耳或槽；安装在离合器轴组件(102)上的至少两个可移动驱动齿轮(216，217)，所述驱动齿轮(216，217)配置成具有凸耳或槽，其中所述可移动齿轮(216，217)集成为单个单元。

低扭矩输出齿轮装置包括：安装在驱动轴组件(103)上的至少一个固定安装的从动齿轮(209)，所述从动齿轮(209)配置成选择性地具有凸耳或槽；安装在驱动轴组件(103)上的至少一个可移动从动齿轮(210)，所述从动齿轮(210)配置成具有凸耳和槽两者，其中所述低扭矩输入齿轮装置和所述低扭矩输出齿轮装置提供从离合器轴组件(102)到驱动轴组件(103)具有预定减速比的前进驱动路径。根据一个实施例，减速比在1.5至0.5的范围内变化。

根据优选实施例，低扭矩变速器系统包括：安装在离合器轴组件(102)上并与同步啮合套筒组件(219)接合的第三驱动齿轮(215)，所述第三驱动齿轮(215)被固定安装并配置成具有槽(215a)以与相邻的第二驱动齿轮(216)的对应凸耳(216a)接合；安装在离合器轴组件(102)上并与第四从动齿轮(210)接合的第四驱动齿轮(218)，所述第四驱动齿轮(218)固定安装在离合器轴组件(102)上并配置成具有突出的凸耳(218a)以与相邻的第五驱动齿轮(217)的对应槽(217a)接合；第五驱动齿轮(217)可移动地安装在离合器轴组件(102)上并与第五从动齿轮(209)接合以与第四驱动齿轮(218)选择性地接合，所述第五驱动齿轮(217)与第二驱动齿轮(216)集成。第四从动齿轮(210)可移动地安装在驱动轴组件(103)上，所述第四从动齿轮(210)配置成具有凸耳(210b)(如图6所示)以与对应的相邻倒档从动齿轮(211)接合。倒档从动齿轮(211)固定安装在驱动轴组件(103)上。倒档从动齿轮(211)与惰齿轮(101)(如图1所示)接合，所述惰齿轮(101)(如图1所示)安装在惰轮轴(124)(如图1所示)上。惰齿轮(101)(如图1所示)与倒档驱动齿轮(220)接合，所述倒档驱动齿轮(220)固定安装在离合器轴组件(102)上。

齿轮装置系统提供从离合器轴组件(102)到驱动轴组件(103)的第一前进驱动路径、第二前进驱动路径、第三前进驱动路径、第四前进驱动路径、第五前进驱动路径，配置为在离合器轴组件(102)和驱动轴组件(103)之间从第一前进驱动路径到第五前进驱动路径具有预定减速比。混合动力变速器系统可通过H换档机构操作。

终极驱动齿轮(204)安装在与终极从动齿轮(202)直接啮合的驱动轴组件(103)上。动力或扭矩从终极从动齿轮(202)传递到差速器(203)，随后通过差速器(203)传递到驱动轴组件(103)，驱动轴组件(103)可操作地连接到车辆的驱动轮(未示出)。

图3例示图2的放大视图，示出了高扭矩系统(即，第一齿轮装置和第二齿轮装置)的换档操作，其中为了清楚起见，从图2中省略了少量部件。发动机端的换档通过档位选择器(112)输入，档位选择器(112)通过高扭矩轭(104a)致动换档轴(104)。换档联锁螺栓(107)避免两个拨叉移动，以防止齿轮双重啮合。根据本发明的优选实施例，同步套筒组件(219)包括同步套筒(303)、至少两个同步环(304)、同步轮毂(301)和键(302)。当由于换档杆/变速杆的致动而从空档切换至第一速度时，档位选择器(112)向左侧移置，这又将高扭矩换档轴(104)从空档位置104N通过高扭矩轭(104a)移动到左侧位置104L。高扭矩换档轴(104)通过高扭矩轭(104a)将高扭矩拨叉(104b)移置到左侧，在此期间高扭矩拨叉(104b)移动同步啮合套筒(303)。

同步啮合套筒(303)、配置成具有内花键(未示出)和啮合键(302)的同步啮合轮毂(301)一起向左侧移动。键(302)的端部将同步啮合环(304)的锥体推靠在第一从动齿轮(207)的锥体(207a)上。该摩擦力将同步啮合套筒(303)的旋转力传递到第一从动齿轮(207)。最后，同步啮合套筒(303)基于第一从动齿轮(207)根据其齿数比匹配速度并完全接合以传递扭矩和速度。它建立了第一前进驱动路径。

当操作员从第一速度切换至第二速度时，档位选择器(112)转动或移置至右侧，这又将换档轴(104)从位置104L移动到104R，通过高扭矩轭(104a)到右侧。高扭矩换档轴(104)通过高扭矩轭(104a)将高扭矩拨叉(104b)移置到右侧。高扭矩拨叉(104b)将同步啮合套筒(303)、同步啮合轮毂(301)和啮合键(302)一起向右移动。键(302)的端部将同步啮合环(304)的锥体推向第二从动齿轮(208)的锥体(208a)。该摩擦力将同步啮合套筒(303)的旋转力传递到第二从动齿轮(208)。最后，基于第二从动齿轮(208)并根据其比率匹配速度并完全接合以传递扭矩和速度。它建立了第二前进驱动路径。所讨论的这两种速度由同步啮合套筒组件提供。

图4例示图2的放大视图，示出了低扭矩系统(即，第三齿轮装置和第四齿轮装置)的换档操作，其中为了清楚起见，从图2中省略了少量部件。当使用驱动端的H换档机构将档位从第二齿轮装置手动切换至第三齿轮装置时，档位选择器(112)向左侧转动或移置，然后将换档轴(106)向左移动，即，(106N)移至(106L)，这又将第五档低扭矩轭(106a)和拨叉(106b)移动到左侧，在此期间集成的可移动驱动齿轮(即第二驱动齿轮(216)和第五驱动齿轮(217))向左移动。设置在第二驱动齿轮(216)上的凸耳(216a)与设置在第三驱动齿轮(215)上的槽(215a)接合。这种接合根据设计的比率传递相应的扭矩和速度。它建立了第三前进驱动路径。

当使用移置到右侧的选择器(112)将档位从第三齿轮装置切换到第四齿轮装置时，它会将换档轴(106)通过低扭矩轭(106a)移向右侧，即从106L移至106R。换档轴(106)将扭矩拨叉(106b)移动到右侧，在此期间，设置在集成驱动齿轮(即第二驱动齿轮(216)和第五驱动齿轮(217))上的槽(217a)与设置在第四驱动齿轮(218)上的凸耳(218a)接合，并根据设计的比率传递相应的扭矩和速度。它建立了第四前进驱动路径。

图5例示图2的放大视图，示出了具有第五齿轮装置的低扭矩系统的换档操作，其中为了清楚起见，从图2中省略了少量部件。当使用驱动端的H换档机构将档位从第四齿轮装置切换到第五齿轮装置时，选择器(112)向左侧移置，它使换档轴(105)向左侧移动，即105N移至105L，这又将第五档轭(105a)和第五档拨叉(105b)移至左侧，在此期间，第四从动齿轮(210)上设置的槽(210b)与第五从动齿轮(209)上设置的凸耳(209a)接合。这种接合根据设计的比率传递相应的扭矩和速度。它建立了第五前进路径。

图6例示根据本实施例的具有变速器系统的发动机的横过平面C-C的侧剖视图，并示出了具有变速器系统的发动机(100)(如图6(a)所示)的俯视剖视图，示出了从第五齿轮装置切换到倒档齿轮装置的换挡操作。第四从动齿轮(210)可移动地安装在驱动轴组件(103)上，所述第四从动齿轮(210)配置成具有突出的凸耳(210a)以与相邻的倒档从动齿轮(211)的对应槽(211a)接合，其中所述倒档从动齿轮(211)固定安装在驱动轴组件(103)上。倒档从动齿轮(211)与安装在惰轮轴(124)上的惰齿轮(101)接合。惰齿轮(101)与倒档驱动齿轮(220)接合，所述倒档驱动齿轮(220)固定安装在离合器轴组件(102)上。因此，当使用驱动端的H换档机构将档位切换到倒档速度时，档位选择器(112)向右侧移置，它将第五档换档轴(105)(如图5所示)朝右侧移动，即，105L移至105R，这又将第五档轭(105a)(如图5所示)和第五档拨叉(105b)(如图5所示)移动到右侧，在此期间，设置在第四从动齿轮(210)上的凸耳(210a)与设置在倒档从动齿轮(211)上的槽(211a)接合。这种接合将相应的扭矩传递到惰齿轮(101)，惰齿轮(101)进而旋转倒档驱动齿轮(220)到设计的倒档齿数比。它建立了倒档传动路径。

由于更高扭矩齿轮中的同步啮合套筒组件，混合动力变速器系统确保换档过程中齿轮平稳接合且噪音更小，从而消除了驾驶员在从空档到一档和一档到二档的交通条件下通常遇到的不必要的挣扎，在从二档到一档和一档到空档的降档期间也是如此。本主题能够消除驾驶员的疲劳。这种在改变低扭矩齿轮速度齿轮时实现了操作简便性和舒适性，反之亦然，这是由于整个齿轮系系统相应速度下的惯性效应。此外，所公开的主题通过配置更有效的凸耳和槽换挡机构而涉及较少数量的操作。提供凸耳和槽导致在不同类型的变速器系统中使用标准化部件(即同步器等)，并且还以较低的成本实现设计的灵活性。

混合动力H换档变速器系统确保了更多的驾驶舒适性，因为避免了双离合，并且避免了在驾驶员端换档所需的大量技能。根据一个实施例，可对动力系实施混合动力变速器，涉及至少一个高扭矩比和至少一个低扭矩比以及至少一个倒档比，即至少3速(2前进+1倒退)系统。

虽然已经参考前述优选实施例示出和描述了本发明，但同样地，变速机构不限于H换档机构，因此对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式、连接和细节的改变。

附图标记：

100-发动机 117-活塞

101-惰齿轮 118-汽缸体

102-离合器轴组件 119-汽缸盖

103-驱动轴组件 120-进气阀

104-(1-2)高扭矩换挡轴 121-排气阀

104a-(1-2)高扭矩轭 122-汽缸盖罩

104b-(1-2)高扭矩拨叉 123-曲轴箱

104R-右侧，104N-空档，104L-左侧 124-惰轮轴

105-(5-R)第五档换挡轴 125-汽缸孔

105a-(5-R)第五档轭 201-初级驱动齿轮

105b-(5-R)第五档拨叉 202-终极从动齿轮

105R-右侧，105N-空档，105L-左侧 203-差速器

106-(3-4)低扭矩换挡轴 204-终极驱动齿轮

106a-(3-4)低扭矩轭 205-初级从动齿轮

106b-(3-4)低扭矩拨叉 206-驱动轴组件轴承

106R-右侧，160N-空档，160L-左侧 207-第一从动齿轮

107-换挡联锁螺栓 207a-第一从动齿轮的锥体

108-导向螺栓 208-第二从动齿轮

109-弹簧 208a-第二从动齿轮的锥体

110-换档选择器轴 209-第五从动齿轮

111-用于连接活塞和连杆的销 210-第四从动齿轮

112-档位选择器 210a-第四从动齿轮的凸耳

113-变速杆箱 210b-第四从动齿轮的槽

114-曲轴 211-倒档从动齿轮

114L-曲轴LH 211a-倒档从动齿轮的槽

114R-曲轴RH 212-离合器轴组件轴承

115-活塞壁 213-离合器

116-连杆 214-第五驱动齿轮

215-第三驱动齿轮 219-同步啮合套筒组件

215a-第三驱动齿轮的槽 220-倒档驱动齿轮

216-第二驱动齿轮 221-电机

216a-第二驱动齿轮的凸耳 301-同步啮合轮毂

217-第五驱动齿轮 302-键

217a-第五驱动齿轮的槽 303-同步啮合套筒

218-第四驱动齿轮 304-同步啮合环

218a-第四驱动齿轮的凸耳

Claims (11)

1.一种发动机(100)，包括：

封装混合动力变速器系统的曲轴箱(123)；

所述混合动力变速器系统可通过换挡扭矩机构操作，配置有：

至少一个离合器轴组件(102)；

至少一个驱动轴组件(103)，所述至少一个驱动轴组件(103)与所述至少一个离合器轴组件(102)平行且并排；

离合器构件(213)，所述离合器构件(213)可操作以在所述至少一个离合器轴组件(102)和曲轴(114)之间建立驱动连接；

低扭矩系统，所述低扭矩系统配置成以凸耳和槽机构操作，所述低扭矩系统提供从所述至少一个离合器轴组件(102)至所述至少一个驱动轴组件(103)具有预定减速比范围的前进驱动路径；以及

高扭矩系统，所述高扭矩系统提供从所述至少一个离合器轴组件(102)至所述至少一个驱动轴组件(103)具有预定减速比范围的前进驱动路径，

其中，所述高扭矩系统包括高扭矩输出齿轮装置，所述高扭矩输出齿轮装置包括至少一个同步啮合套筒组件(219)，

其中，所述高扭矩变速器系统包括：

第一驱动齿轮(214)，所述第一驱动齿轮(214)安装在所述至少一个离合器轴组件(102)上并且接合第一从动齿轮(207)，

第二驱动齿轮(216)，所述第二驱动齿轮(216)可移动地安装在所述至少一个离合器轴组件(102)上并且接合第二从动齿轮(208)，

所述第二驱动齿轮(216)配置成具有多个凸耳(216a)以接合相邻的第三驱动齿轮(215)的对应的槽(215a)，

所述第三驱动齿轮(215)啮合所述至少一个同步啮合套筒组件(219)，

所述至少一个同步啮合套筒组件(219)可移动地安装在所述至少一个驱动轴组件(103)上，以选择性地连接到所述第一从动齿轮(207)和所述第二从动齿轮(208)。

2.根据权利要求1所述的发动机(100)，其中，所述高扭矩系统提供从3.0至1.0的减速比范围。

3.根据权利要求1所述的发动机(100)，其中，所述低扭矩系统提供从1.5至0.5的减速比范围。

4.根据权利要求1所述的发动机(100)，其中，所述高扭矩系统包括：

高扭矩输入齿轮装置，所述高扭矩输入齿轮装置包括：

安装在所述至少一个离合器轴组件(102)上的至少两个驱动齿轮(214，216)；以及

所述高扭矩输出齿轮装置，所述高扭矩输出齿轮装置包括：

安装在所述至少一个驱动轴组件(103)上的至少两个从动齿轮(207，208)，所述至少两个从动齿轮(207，208)可操作地连接到所述至少两个驱动齿轮(214，216)中的至少一个；并且

其中，所述至少一个同步啮合套筒组件(219)可移动地安装在所述至少一个驱动轴组件(103)上以选择性地接合预定齿轮。

5.一种发动机(100)，包括：

封装混合动力变速器系统的曲轴箱(123)；

所述混合动力变速器系统可通过换挡扭矩机构操作，配置有：

至少一个离合器轴组件(102)；

至少一个驱动轴组件(103)，所述至少一个驱动轴组件(103)与所述至少一个离合器轴组件(102)平行且并排；

离合器构件(213)，所述离合器构件(213)可操作以在所述至少一个离合器轴组件(102)和曲轴(114)之间建立驱动连接；

低扭矩系统，所述低扭矩系统配置成以凸耳和槽机构操作，所述低扭矩系统提供从所述至少一个离合器轴组件(102)至所述至少一个驱动轴组件(103)具有预定减速比范围的前进驱动路径；以及

高扭矩系统，所述高扭矩系统提供从所述至少一个离合器轴组件(102)至所述至少一个驱动轴组件(103)具有预定减速比范围的前进驱动路径，

其中，所述高扭矩系统包括高扭矩输出齿轮装置，所述高扭矩输出齿轮装置包括至少一个同步啮合套筒组件(219)，

其中，所述低扭矩变速器系统包括：

第三驱动齿轮(215)，所述第三驱动齿轮(215)安装在所述至少一个离合器轴组件(102)上并且啮合所述至少一个同步啮合套筒组件(219)，

所述第三驱动齿轮(215)固定地安装，配置成具有槽(215a)以接合相邻的第二驱动齿轮(216)的对应的凸耳(216a)，

第四驱动齿轮(218)，所述第四驱动齿轮(218)安装在所述至少一个离合器轴组件(102)上并且接合第四从动齿轮(210)，

所述第四驱动齿轮(218)固定地安装在所述至少一个离合器轴组件(102)上，配置成具有突出的凸耳(218a)以接合相邻的第五驱动齿轮(217)的对应的槽(217a)，

所述第五驱动齿轮(217)可移动地安装在所述至少一个离合器轴组件(102)上并且接合第五从动齿轮(209)以选择性地接合所述第四驱动齿轮(218)，

其中，所述第五驱动齿轮(217)与所述第二驱动齿轮(216)集成。

6.根据权利要求5所述的发动机(100)，其中，所述第四从动齿轮(210)可移动地安装在所述至少一个驱动轴组件(103)上，所述第四从动齿轮(210)配置成具有突出的凸耳(210a)以接合相邻的倒档从动齿轮(211)的对应的槽(211a)。

7.根据权利要求6所述的发动机(100)，其中，所述倒档从动齿轮(211)固定地安装在所述至少一个驱动轴组件(103)上。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的发动机(100)，其中，所述倒档从动齿轮(211)接合惰齿轮(101)，所述惰齿轮(101)安装在惰轮轴(124)上。

9.根据权利要求8所述的发动机(100)，其中，所述惰齿轮(101)接合倒档驱动齿轮(220)，所述倒档驱动齿轮(220)固定地安装在所述至少一个离合器轴组件(102)上。

10.根据权利要求5所述的发动机(100)，其中，所述离合器构件(213)安装在所述至少一个离合器轴组件(102)上。

11.一种车辆，所述车辆配置成具有根据前述权利要求中任一项所述的换挡扭矩机构。