CN205383226U

CN205383226U - 一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器

Info

Publication number: CN205383226U
Application number: CN201620005637.4U
Authority: CN
Inventors: 钟再敏; 陈雪平; 吴海康; 余卓平
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2016-01-04
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2026-01-04

Abstract

本实用新型涉及一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，包括分别与内燃机及车轮连接的输入轴(A)、中间轴(B)及输出轴(D)，若干由空套齿轮-同步器-固结齿轮副构成的输入轴(A)和输出轴(D)之间互斥的正、反向速比；电机输出动力首先传递至电机副轴(C)上的空套齿轮，然后通过电机至输出轴同步器(SO)及电机至输入轴同步器(SI)可分别实现电机(M)至输入轴(A)或输出轴(D)的固定速比动力传递路径。与现有技术相比，本实用新型能够基本保留原有纵置变速器的轴系及箱体的机械结构，系统开发成本小，方案移植性好，适合于作为各种动力系统纵置车辆的强混或插电式混合动力系统机电耦合方案。

Description

一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器

技术领域

本实用新型涉及一种汽车纵置变速器，尤其是涉及一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器。

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纵置方案，电机副轴与输入、输出轴在同一腔体，取消了倒档轴及其齿轮，而且需在电机输出轴后端增加一个固结齿轮。需要对原有变速器结构进行较大改动，开发成本高。

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纵置变速器，通过将电机向输入、输出轴传递动力的切换同步锁止机构分别布置在电机副轴和输出轴，实现在基本保留原有变速器结构的前提下的集成P2和P3的混合动力方案。本实用新型的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纵置变速器，包括：

与内燃机旋转驱动连接的输入轴，

与输入轴通过齿轮副保持常啮合连接的中间轴，

与输入轴同轴布置且与车轮经由辅助传动部件驱动连接的输出轴，

设在输入轴和输出轴之间的若干空套齿轮-同步器-固结齿轮副，构成互斥的内燃机若干正向和反向档位，至少一个档位是直接驱动档位，

驱动和发电用的电机，

还包括连接电机和输出轴及中间轴的耦合机构，该耦合机构包括同步切换机构、中间轴、电机输出轴和若干支撑在上述轴系上的齿轮啮合副。

所述的同步切换机构包括电机至输出轴同步器及电机至输入轴同步器。

所述的电机带有与电机转子同轴布置且驱动连接的电机输出轴，该电机输出轴上的电机轴齿轮分别通过电机传动齿轮、电机至输出轴同步器和电机输出齿轮、电机至输入轴同步器与输出轴和中间轴构成可选的驱动连接关系。

所述的中间轴上的电机输入齿轮与输出轴上的前进档空套齿轮之一啮合驱动。

所述的内燃机正向速比设有5个，反向速比设1个，且电机输入齿轮与输出轴上的五档从动齿轮啮合。

耦合机构的齿轴分布于两个箱体内。所述的中间轴上的电机输入齿轮置于变速器中间箱体内，其余的齿轮均置于原变速器中间箱体外。

所述的同步切换机构的操作均独立于构成原变速器正向速比的同步器且可选构造成由控制器根据变速器状态自动操作。

所述的电机输出轴与电机转子构造成一体结构。

所述的电机输出齿轮、电机传动齿轮、电机输入齿轮以及与其的配套啮合齿轮根据速比配置需要构造成双联齿轮。

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，结构改动小，开发成本低。

(2)在原有手动变速器基础上仅增加了4个齿轮和2个同步器，就实现了集成P2和P3优点的混合动力功能。

(3)新增加的轴及齿轮与原有变速器轴系之间相互独立，即该混动方案并不影响原有手动变速器功能。

附图说明

图1为实施例1中本实用新型的结构示意图；

图2为实施例1的轴系布置图；

图3为实施例2中本实用新型的结构示意图；

图4为实施例2的轴系布置图；

图5为实施例3中本实用新型的结构示意图；

图6为实施例3的轴系布置图；

图中，1-输出轴三档齿轮、2-输入轴常啮合齿轮、3-中间轴常啮合齿轮、4-中间轴三档齿轮、5-中间轴二档齿轮、6-中间轴一档齿轮、7-中间轴倒档齿轮、8-输出轴五档齿轮、9-中间轴五档齿轮、10-电机输出齿轮、11-电机轴齿轮、12-电机传动齿轮、13-电机输入齿轮、14-倒档惰轮、15-输出轴倒档齿轮、16-输出轴一档齿轮、17-输出轴二档齿轮、A-输入轴、B-中间轴、C-电机副轴、D-输出轴、E-电机输出轴、F-倒档轴、M-电机、S_1/2-一/二档同步器、S_3/4-三/四档同步器、S_5/R-五/倒档同步器、SO-电机至输出轴同步器、SI-电机至输入轴同步器。

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纵置变速器，其结构及轴系布置分别如图1及图2所示，包括6根平行布置的传动轴，分别是：输入轴A，中间轴B，输出轴D，倒档轴F，电机输出轴E及其副轴C。

输入轴A通过离合器可选地与内燃机旋转驱动连接，与中间轴B通过输入轴常啮合齿轮2和中间轴常啮合齿轮3构成的齿轮副保持常连接，同时通过三/四档同步器S_3/4可选地与输出轴D直接连接而构成直接档即第四档传动。中间轴B与输出轴D之间总共有4个前进档速比和一个倒档速比，其中1档速比对应中间轴一档齿轮6和输出轴一档齿轮16构成的齿轮副，2档速比对应中间轴二档齿轮5和输出轴二档齿轮17构成的齿轮副，3档速比对应中间轴三档齿轮4和输出轴三档齿轮1构成的齿轮副，5档速比对应中间轴五档齿轮9和输出轴五档齿轮8构成的齿轮副，倒档传动通过倒档轴上的倒档惰轮14实现，其速比对应中间轴倒档齿轮7、倒档惰轮14以及输出轴倒档齿轮15构成的两对齿轮副。一/二档同步器S_1/2、三/四档同步器S_3/4、五/倒档同步器S_5/R以及电机至输出轴同步器SO均位于输出轴D，而电机至输入轴同步器SI位于电机副轴C。

电机M是输出的动力经由电机输出轴E以及电机轴齿轮11传递至点电机副轴C上的电机传动齿轮12和与其常啮合的电机输出齿轮10上。通过操纵电机至输入轴同步器SI和电机至输出轴同步器SO可使电机动力可选地传递至电机副轴C或输出轴D，而电机副轴C通过电机输入齿轮13与输出轴五档齿轮8的常啮合关系与中间轴常连接，继而与输入轴A常连接。

输入轴A、中间轴B、输出轴D、倒档轴F以及构成5个前进档和1个倒档传动的齿轮和同步器可以保持与原型变速器一样，无需重复设计，相应中间箱体基本无需改动，因此开发工作量较小。

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：一/二档同步器S_1/2，三/四档同步器S_3/4及五/倒档同步器S_5/R可通过手动方式来操纵，而电机至输入轴同步器SI和电机至输出轴同步器SO需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。

实施例2

一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，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，为实现合理的电机动力速比配置，将输出轴五档齿轮8设计成双联齿轮，其中齿轮8a与中间轴五档齿轮9啮合，齿轮8b与电机副轴C上的电机输入齿轮13啮合。该设计同时有效避免了电机副轴C及电机输入齿轮13与倒档轴F及倒档惰轮14可能的空间干涉，各齿轮分度圆直径如表1所示，各轴间距如表2所示，各档传动比如表3所示。

表1齿轮分度圆直径

表2各轴间距

轴	间距(mm)
		A(D)和B	78
A(D)和C	100
		A(D)和F	86
B和C	121
		B和F	60
C和E	63

表3为各档传动比

档位	传动比
		一档前进	3.5
二档前进	2.2
		三档前进	1.3
四档前进	1
		五档前进	0.75
倒档	2.5
		电机至输入轴A	1.667
电机至输出轴D	2.608

实施例3

一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，其结构及轴系布置分别如图5及图6所示，与实施例1相比，不同之处在于，为实现合理的电机动力速比配置，将电机传动齿轮12设计成双联齿轮，其中齿轮12a与电机轴齿轮11啮合，齿轮12b与电机输出齿轮10啮合。与实施例2相比，虽然都能实现合理的电机动力速比配置，但对原型变速器的改动更小，而且没有将输入轴同步器SI和电机至输出轴同步器SO布置同一径向平面上，因此可以减小电机副轴C和输出轴D的间距。各齿轮分度圆直径如表4所示，各轴间距如表5所示，各档传动比如表6所示。

表4各齿轮分度圆直径

齿轮序号	分度圆直径(mm)	齿轮序号	分度圆直径(mm)
				1	81.12	2	90.91
3	85.09	4	74.88
				5	55.06	6	39.83
7	48	8	60
				9	96	10	91.91
11	46	12a	115
				12b	88.09	13	120
14	72	15	100
				16	116.17	17	100.94

表5各轴间距

轴	间距(mm)
		A(D)和B	78
A(D)和C	90
		A(D)和F	86
B和C	113
		B和F	60
C和E	80.5

表6各档传动比

Claims

1.一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，包括：

与内燃机旋转驱动连接的输入轴(A)，

与输入轴通过齿轮副保持常啮合连接的中间轴(B)，

与输入轴(A)同轴布置且与车轮经由辅助传动部件驱动连接的输出轴(D)，

设在输入轴(A)和输出轴(D)之间的若干空套齿轮-同步器-固结齿轮副，构成互斥的内燃机若干正向和反向档位，至少一个档位是直接驱动档位，

一驱动和发电用的电机(M)，

其特征在于，

还包括连接电机(M)和输出轴(D)及中间轴(B)的耦合机构，该耦合机构包括同步切换机构、电机副轴(C)、电机输出轴(E)和若干支撑在上述轴系上的齿轮啮合副。

2.根据权利要求1所述的一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，其特征在于，所述的同步切换机构包括电机至输出轴同步器(SO)及电机至输入轴同步器(SI)。

3.根据权利要求2所述的一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，其特征在于，所述的电机(M)与电机输出轴(E)同轴布置且驱动连接，该电机输出轴(E)上固结的电机轴齿轮(11)分别通过电机传动齿轮(12)、电机至输出轴同步器(SO)与电机输出齿轮(10)和电机至输入轴同步器(SI)与输出轴(D)和电机副轴(C)构成可选的驱动连接关系。

4.根据权利要求3所述的一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，其特征在于，所述的电机副轴(C)上的电机输入齿轮(13)与输出轴(D)上的前进档空套齿轮之一啮合驱动。

5.根据权利要求4所述的一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，其特征在于，所述的内燃机正向速比设有5个，反向速比设1个，且电机输入齿轮(13)与输出轴(D)上的五档从动齿轮啮合。

6.根据权利要求1所述的一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，其特征在于，耦合机构的齿轴分布于两个箱体内。

7.根据权利要求6所述的一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，其特征在于，所述的电机副轴(C)上的电机输入齿轮(13)置于变速器中间箱体内，其余的齿轮均置于原变速器中间箱体外。

8.根据权利要求1所述的一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，其特征在于，所述的同步切换机构的操作均独立于构成原变速器正向速比的同步器且可选构造成由控制器根据变速器状态自动操作。

9.根据权利要求1所述的一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，其特征在于，所述的电机输出轴(E)与电机转子构造成一体结构。

10.根据权利要求4所述的一种定轴式混合动力汽车用纵置变速器，其特征在于，所述的电机输出齿轮(10)、电机传动齿轮(12)、电机输入齿轮(13)以及与其配套啮合的齿轮根据速比配置需要构造成双联齿轮。