CN114407639B - 一种混动汽车的多模式变速箱总成 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车制造技术领域当中的车辆动力装置或传动装置的布置或安装分支，具体涉及一种混动汽车的多模式变速箱总成，包括与发动机的扭矩轴相连的发电机，还包括有与所述发电机连接的电池，所述扭矩轴与四档齿轮变速箱活动连接，而其主轴则与电动机相连，并通过不同的结合方式一体式地实现了EV模式和混动模式，本发明整体结构紧凑，双模式下都能进行四档变速，无机械结合与有机械结合的内部结构令档位和模式变换更加井然有序，使得EV模式与混动模式均能有效发挥出自身应有的效果。

Description

一种混动汽车的多模式变速箱总成
技术领域
本发明属于汽车制造技术领域当中的车辆动力装置或传动装置的布置或安装分支，具体涉及一种混动汽车的多模式变速箱总成。
背景技术
从第一台具备实用价值汽车诞生到如今，汽车行业的发展经历了超过200年的历史，其动力来源从蒸汽动力到现在的电动车，其中也出现了多次的更新迭代，而相对应配套的传动和变速结构，也随之不断改进和优化，相比于纯电车的续航和充能问题或者燃油车的碳排放和能源消耗问题而言，混动汽车无疑是较为完美地克服上述两种车存在的缺陷、并综合了上述两种车优点的解决方案，而如何实现混动动力下不同动力模式的切换或是协同驱动则是其中的关键，现有的混动汽车的变速箱结构存在较为松散以及模式切换不快捷顺畅的问题，因此需要针对多模式变速箱的整体布局搭配方面进行一个优化和提升。
发明内容
针对背景技术中存在的技术缺陷，本发明提出一种混动汽车的多模式变速箱总成，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：
一种混动汽车的多模式变速箱总成，包括与发动机的扭矩轴相连的发电机，还包括有与所述发电机连接的电池，所述扭矩轴通过第一同步器连接有与四挡齿轮变速箱的主轴的端部相连的同步器锁止器，所述主轴共轴连接有电动机，所述同步器锁止器的另一端通过第二同步器连接有套设在主轴外侧的第一齿轮轴，且所述第二同步器与所述电动机的转子结合为一体，所述第一齿轮轴的另一端连接有所述四挡齿轮变速箱的副轴的输入端，所述副轴啮合连接有输出轴，所述主轴活动连接于所述输出轴的端部，所述电池通过电路与所述电动机相连，并通过下述的结构配合成为EV模式和混动模式：
所述第一同步器与所述扭矩轴分离，所述第二同步器依次与所述同步器锁止器、主轴串联连接时，由所述电动机直接驱动主轴形成所述EV模式；所述第一同步器与所述扭矩轴接合，当所述第二同步器依次与所述第一齿轮轴、所述副轴串联连接时，由发动机与电动机并联驱动主轴形成所述混动模式。
作为本发明进一步的技术方案，所述主轴还包括其套设有的与所述同步器锁止器相连的第二齿轮轴，所述第二齿轮轴并联于设在所述副轴上的二四档同步器，并串联有设于所述主轴上的第三同步器，所述主轴固定设有第三齿轮轴，所述第三齿轮轴并联于设于所述副轴上的一三档同步器。
作为本发明进一步的技术方案，所述输出轴同轴设有输出轴轮齿，所述输出轴与所述主轴同轴活动连接，所述输出轴轮齿与所述副轴的轴端对应的轮齿相连。
作为本发明进一步的技术方案，所述同步器锁止器包括中空壳体以及与所述中空壳体活动连接并合盖在中空壳体靠近四挡齿轮变速箱一端的活动盖体，所述中空壳体通过内嵌、沿中空壳体内壁可滑动配合的弹片组分别夹紧用于啮合配合互相共轴的所述主轴以及空心的所述第二齿轮轴的主轴输出齿以及第二齿轮轴输出齿，所述同步器锁止器靠近所述扭矩轴的一端设有与第一同步器啮合配合的锁止器输入齿。
作为本发明进一步的技术方案，所述主轴输出齿与所述第二齿轮轴输出齿相互抵接，一端与所述活动盖体抵接，且两者相抵接后的另一端与通过复位弹簧抵接于所述中空壳体内的复位推环相抵接。
作为本发明进一步的技术方案，所述中空壳体靠近扭矩轴的一端设有内环齿，所述内环齿啮合连接有与所述扭矩轴同一轴线上的转子同步轴，所述转子同步轴外套设有与所述电动机的转子固定连接的转子机壳，所述转子机壳与所述转子同步轴之间通过滚珠轴承相互连接，所述锁止器输入齿设于所述转子机壳的端部。
作为本发明进一步的技术方案，所述第二同步器与所述同步器锁止器之间设有与所述中空壳体抵接的大推力轴承，以及与所述活动盖体抵接并用于与所述第二同步器抵触配合的小推力轴承。
作为本发明进一步的技术方案，所述大推力轴承的型号为81110TN，所述小推力轴承的型号为81106TN。
本发明具有的有益效果在于：将发动机、发电机、电动机与四档齿轮变速箱进行了有效的整合使之变为一体化的总成，整体结构相比较于现有的混动汽车变速结构而言更加紧凑，通过锁止器以及多个同步器相互配合的方式，使得双模式下都能进行四档变速，P1、P2和P3结构都被进行了整合，把无机械结合与有机械结合的内部结构变换关系令模式的切换和换挡变得更加井然有序，EV模式与混动模式均能有效发挥出自身应有的效果。
附图说明
图1为多模式变速箱总成的整体结构简图。
图2为多模式变速箱总称的部分结构示意图。
图3为A部分局部放大示意图。
图4为EV模式的1档位示意图。
图5为EV模式的2档位示意图。
图6为EV模式的3档位示意图。
图7为EV模式的4档位示意图。
图8为混动模式的1档位示意图。
图9为混动模式的2档位示意图。
图10为混动模式的3档位示意图。
图11为混动模式的4档位示意图。
其中：扭矩轴1、发电机2、第一同步器3、四档齿轮变速箱4、主轴5、同步器锁止器6、中空壳体60、活动盖体61、弹片组62、主轴输出齿63、第二齿轮轴输出齿64、锁止器输入齿65、复位弹簧66、复位推环67、内环齿68、转子同步轴69、电动机7、转子70、转子机壳71、第二同步器8、第一齿轮轴9、副轴10、输出轴11、输出轴轮齿110、第二齿轮轴12、二四档同步器13、第三同步器14、第三齿轮轴15、一三档同步器16、滚珠轴承17、大推力轴承18、小推力轴承19。
具体实施方式
下面结合附图与相关实施例对本发明的实施方式进行说明，本发明的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本发明涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。
结合图1至图3所示，一种混动汽车的多模式变速箱总成，包括与发动机的扭矩轴1相连的发电机2，还包括有与所述发电机2连接的电池，所述扭矩轴1通过第一同步器3连接有与四档齿轮变速箱4的主轴5的端部相连的同步器锁止器6，所述主轴5共轴连接有电动机7，所述同步器锁止器6的另一端通过第二同步器8连接有套设在主轴5外侧的第一齿轮轴9，且所述第二同步器8与所述电动机7的转子70结合为一体，所述第一齿轮轴9的另一端连接有所述四档齿轮变速箱4的副轴10的输入端，所述副轴10啮合连接有输出轴11，所述主轴5活动连接于所述输出轴11的端部，所述电池通过电路与所述电动机7相连，并通过下述的结构配合成为EV模式和混动模式：
所述第一同步器3与所述扭矩轴1分离，所述第二同步器8依次与所述同步器锁止器6、主轴5串联连接时，由所述电动机7直接驱动主轴5形成所述EV模式；所述第一同步器3与所述扭矩轴1接合，当所述第二同步器8依次与所述第一齿轮轴9、所述副轴10串联连接时，由发动机与电动机并联驱动主轴形成所述混动模式。
首先是名词解释，P1为电动机与发动机直接连接，电动机与齿轮变速箱之间有同步器；P2为电动机与发动机之间通过同步器相接合，而电动机与齿轮变速箱之间也通过同步器相接合；P3为电动机与齿轮变速箱的输出端相连，并和发动机的输出端共轴，参照图4至图11可以理解P1、P2和P3模式具体情况。
其次，基于上述概念，再结合图4至图11的档位变换示例，所述四档齿轮变速箱4基于不同模式的切换，可以依照需要在所述EV模式或者所述混动模式下进行1-4档的档位切换，其中所述EV模式的1-4档为图4至图7所示，所述混动模式的1-4挡为图8至图11所示，在P1至P3结构中进行改变，而不需要额外增加其他传动结构或者联轴结构，整个模式改变只需要简单改变第一同步器3和第二同步器8的位置即可实现。
最后进一步来说，本发明所述多模式变速箱总成，其档位变化结构不会与模式改变结构相冲突，仅通过四档齿轮变速箱4自身的变速结构就可以完成，由于操作的模块以及连接关系的简化，整体一体化水平较高，因而切换过程速度快且不易产生延迟。且无论那种模式中，由于全部都是机械传动连接，无论是扭矩轴1接入主轴5后直接驱动的P1模式，还是由扭矩轴1与主轴5分离通过带动发电机2以及通过电池驱动电动机7间接驱动主轴5的P2模式，或者是两者协调的P3模式，上述的紧凑一体式结构都可以将扭矩稳定地输出到轮系结构，因而很好地解决了混动汽车的模式切换以及档位切换的不顺畅问题，以及简化了整个变速箱结构。
具体结合图1至图11所示，本发明优选的实施例之一，所述主轴5还包括其套设有的与所述同步器锁止器6相连的第二齿轮轴12，所述第二齿轮轴12并联于设在所述副轴10上的二四档同步器13，并串联有设于所述主轴5上的第三同步器14，所述主轴5固定设有第三齿轮轴15，所述第三齿轮轴15并联于设于所述副轴10上的一三档同步器16。
该实施例为本发明的进一步限定，其四档齿轮变速箱4的结构可与现有的齿轮变速箱结构的主要组成和传动原理相通，通过第二齿轮轴12与二四档同步器13结合、第三齿轮轴15与一三档同步器16结合，以改变同步器的左右结合的方式去实现1至4档位的转换，其中，图4至图7为所述EV模式的1至4档的档位变化，图8至图11为所述混动模式的1至4档位的档位变化，由于并未与扭矩轴1直接连接，只通过主轴5与同步器锁止器6相连，故而P1、P2和P3的转换都不会直接影响到档位的变换，以此较好地与模式切换的结构无缝衔接配合。
参照图2和图3所示，本发明优选的实施例之一，所述输出轴11同轴设有输出轴轮齿110，所述输出轴11与所述主轴5同轴活动连接，所述输出轴轮齿110与所述副轴10的轴端对应的轮齿相连。
该实施例为上一实施例的进一步优选限定，所述输出轴11起到同轴主轴5在径向的限位作用，并可以通过滚珠轴承实现与主轴5的活动连接，同时通过输出轴轮齿110与副轴10相连接，这样就可以与主轴5结合为一体的前提下，稳定输出来自于副轴10的扭矩给到轮系结构，完成用户选定模式以及档位的变速操作，一体性与稳定性均交高，且整体的抗干扰能力也达到了较强水平。
参照图2和图3所示，发明优选的实施例之一，所述同步器锁止器6包括中空壳体60以及与所述中空壳体60活动连接并合盖在中空壳体60靠近四档齿轮变速箱4一端的活动盖体61，所述中空壳体60通过内嵌、沿中空壳体60内壁可滑动配合的弹片组62分别夹紧用于啮合配合互相共轴的所述主轴5以及空心的所述第二齿轮轴12的主轴输出齿63以及第二齿轮轴输出齿64，所述同步器锁止器6靠近所述扭矩轴1的一端设有与第一同步器3啮合配合的锁止器输入齿65。
该实施例为本发明的进一步限定，具体公开了同步器锁止器6的结构，以中空壳体60以及内部的至少2组弹片组62，分别夹紧了用于实现同步/分离操作的主轴输出齿63以及第二齿轮轴输出齿64，当第二同步器8需要与主轴5配合时，只需要让主轴5以及第二齿轮轴12与对应的输出齿咬合即可实现连接，是实现P1、P2和P3结构的基础，尤其主轴5上的固定连接的第三齿轮轴15与活动连接的第二齿轮轴12，是四挡变化的基础结构，以齿轮啮合的形式可以准确传递扭矩从而输出对应的动力。
参照图2和图3所示，本发明优选的实施例之一，所述主轴输出齿63与所述第二齿轮轴输出齿64相互抵接，一端与所述活动盖体61抵接，且两者相抵接后的另一端与通过复位弹簧66抵接于所述中空壳体60内的复位推环67相抵接。
该实施例为上一实施例的进一步优选限定，利用复位推环67抵触主轴输出齿63与所述第二齿轮轴输出齿64，实现分离同步器所需要的复原力，活动盖体61则可以传递连接同步器需要的压紧力，而两个输出齿的相互抵接可以稳定传导轴向的推力，整体结构的一体性较好，所述活动盖体61通过可滑动配合形式地内嵌在中空壳体60中，实现径向的限位以及具备轴向的自由度，从而很好地传递复原/结合的推力。
参照图2和图3所示，本发明优选的实施例之一，所述中空壳体60靠近扭矩轴的一端设有内环齿68，所述内环齿68啮合连接有与所述扭矩轴1同一轴线上的转子同步轴69，所述转子同步轴69外套设有与所述电动机7的转子70固定连接的转子机壳71，所述转子机壳71与所述转子同步轴69之间通过滚珠轴承17相互连接，所述锁止器输入齿65设于所述转子机壳71的端部。
该实施例为前一实施例的的进一步优选限定，利用转子同步轴69结构可以实现与转子机壳71的连接，进而与转子70连接，所述锁止器输入齿65与内环齿68则可以稳定地将来自于扭矩轴1的扭矩转化为发电机2的转子需要的动能，进而将动能转化为电池充电以及电动机7工作需要的电能，实现所述EV模式或者所述混动模式启用时需要的电能来源。
参照图2和图3所示，本发明优选的实施例之一，所述第二同步器8与所述同步器锁止器6之间设有与所述中空壳体60抵接的大推力轴承18，以及与所述活动盖体61抵接并用于与所述第二同步器8抵触配合的小推力轴承19。
参照图3所示，本发明优选的实施例之一，所述大推力轴承18的型号为81110TN，所述小推力轴承19的型号为81106TN。
上述两个实施例为第二同步器8如何实现与同步器锁止器6连接的优选技术方案，通过大推力轴承18与小推力轴承19与第二同步器8与同步器锁止器6之间的具体配合关系，让第二同步器8可以通过推力轴承传递轴向推力，使得同步器锁止器6与电动机7之间可以选择性地实现可靠的连接关系，其中大小并非限定上述两个轴承的规格型号，而是为了让两者产生尺寸上的区别，方便结合/分离，而优选的型号则是基于本发明具体应用时候的可选型号中的较优零件，满足本发明所述变速箱总成的实施需求。
本发明具有的有益效果在于：将发动机、发电机2、电动机7与四档齿轮变速箱4进行了有效的整合使之变为一体化的总成，整体结构相比较于现有的混动汽车变速结构而言更加紧凑，通过锁止器以及多个同步器相互配合的方式，使得双模式下都能进行四档变速，P1、P2和P3结构都被进行了整合，把无机械结合与有机械结合的内部结构变换关系令模式的切换和换挡变得更加井然有序，EV模式与混动模式均能有效发挥出自身应有的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种混动汽车的多模式变速箱总成，包括与发动机的扭矩轴相连的发电机，其特征在于，还包括有与所述发电机连接的电池，所述扭矩轴通过第一同步器连接有与四挡齿轮变速箱的主轴的端部相连的同步器锁止器，所述主轴共轴连接有电动机，所述同步器锁止器的另一端通过第二同步器连接有套设在主轴外侧的第一齿轮轴，且所述第二同步器与所述电动机的转子结合为一体，所述第一齿轮轴的另一端连接有所述四挡齿轮变速箱的副轴的输入端，所述副轴啮合连接有输出轴，所述主轴活动连接于所述输出轴的端部，所述电池通过电路与所述电动机相连，并通过下述的结构配合成为EV模式和混动模式：
所述第一同步器与所述扭矩轴分离，所述第二同步器依次与所述同步器锁止器、主轴串联连接时，由所述电动机直接驱动主轴形成所述EV模式；所述第一同步器与所述扭矩轴接合，当所述第二同步器依次与所述第一齿轮轴、所述副轴串联连接时，由发动机与电动机并联驱动主轴形成所述混动模式；
所述主轴还包括其套设有的与所述同步器锁止器相连的第二齿轮轴，所述第二齿轮轴并联于设在所述副轴上的二四档同步器，并串联有设于所述主轴上的第三同步器，所述主轴固定设有第三齿轮轴，所述第三齿轮轴并联于设于所述副轴上的一三档同步器；
所述输出轴同轴设有输出轴轮齿，所述输出轴与所述主轴同轴活动连接，所述输出轴轮齿与所述副轴的轴端对应的轮齿相连；
所述同步器锁止器包括中空壳体以及与所述中空壳体活动连接并合盖在中空壳体靠近四挡齿轮变速箱一端的活动盖体，所述中空壳体通过内嵌、沿中空壳体内壁可滑动配合的弹片组分别夹紧用于啮合配合互相共轴的所述主轴以及空心的所述第二齿轮轴的主轴输出齿以及第二齿轮轴输出齿，所述同步器锁止器靠近所述扭矩轴的一端设有与第一同步器啮合配合的锁止器输入齿；
所述中空壳体靠近扭矩轴的一端设有内环齿，所述内环齿啮合连接有与所述扭矩轴同一轴线上的转子同步轴，所述转子同步轴外套设有与所述电动机的转子固定连接的转子机壳，所述转子机壳与所述转子同步轴之间通过滚珠轴承相互连接，所述锁止器输入齿设于所述转子机壳的端部。
2.根据权利要求1所述的混动汽车的多模式变速箱总成，其特征在于，所述主轴输出齿与所述第二齿轮轴输出齿相互抵接，且两者相抵接后的一端与所述活动盖体抵接，另一端与通过复位弹簧抵接于所述中空壳体内的复位推环相抵接。
3.根据权利要求1或2所述的混动汽车的多模式变速箱总成，其特征在于，所述第二同步器与所述同步器锁止器之间设有与所述中空壳体抵接的大推力轴承，以及与所述活动盖体抵接并用于与所述第二同步器抵触配合的小推力轴承。
4.根据权利要求3所述的混动汽车的多模式变速箱总成，其特征在于，所述大推力轴承的型号为81110TN，所述小推力轴承的型号为81106TN。
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