[发明专利]多自由度动力换挡并联形式混合动力多挡变速箱

说明书

技术领域

本发明属于动力传动技术领域，具体涉及一种混合动力多挡变速箱。

背景技术

混合动力技术具有降排放和油耗的优点，同时能够提高车辆动力性能，成为未来汽车动力传动技术的发展方向。并联形式混合动力技术中电机主要实现急加速工况或者发动机低速工况下的助力，提高动力性能，改善发动机的燃油经济性；在减速工况下，实现制动能量回收；在低速以及起步工况下，可实现纯电驱动工况。相比于串联形式混合动力技术更适合于低速，经常启停工况的城市车辆，并联形式混合动力技术更适合于中高速、需求动力性能的商用车、越野车以及特种车辆。

根据电机的位置不同，并联式混合动力分为三种：第一种是电机布置在变速箱前，其特点是电机可利用变速箱的传动比调节传动范围，电机自身转速、转矩性能需求低，电机体积重量小，但换挡过程中有动力中断，需要同步的惯量较大；第二种是电机布置在变速箱后，其特点是换挡过程中无动力中断，但电机的转速、转矩性能要求高；第三种是电机布置在变速箱中间轴上，其特点是采用多自由度齿轮机构耦合电机和发动机的动力，实现混合动力和动力换挡功能。

传统的手动变速箱在换挡过程存在动力中断，影响汽车的动力性。专利CN100570174C和专利CN101782146B中的变速器通过机械机构实现动力换挡设计，但其换挡过程中，需要机械机构相互之间的配合，并难以实现混合动力功能。

发明内容

本发明的目的是：为实现动力换挡和混合动力工况，提升车辆动力性能，改善换挡品质，降低离合器磨损，提高燃油经济性，提出一种多自由度动力换挡并联形式混合动力多挡变速箱。

本发明的技术方案是：多自由度动力换挡并联形式混合动力多挡变速箱，它包括：发动机、离合器、电机模块、变速箱主箱模块以及变速箱副箱模块；

离合器位于发动机与电机模块之间；

电机模块包括：电机以及减速行星排；电机与发动机输入轴同轴布置，电机一方面连接减速行星排的太阳轮，另一方便连接电机控制器及动力电池；减速行星排的齿圈固定，减速行星排的行星架连接电机动力输入轴；

变速箱主箱模块采用五轴布置形式，并包括六个同步器；其中，变速箱主箱输出轴与发动机输入轴、电机动力输入轴同轴布置，中间轴A、中间轴B与发动机输入轴平行布置；发动机输入轴连接齿轮G和齿轮H；电机动力输入轴连接齿轮B和齿轮C；变速箱主箱输出轴连接齿轮N和齿轮M；齿轮A与齿轮D分别通过同步器A空套在中间轴A上；齿轮J与齿轮K通过同步器E空套在中间轴A上；齿轮E和齿轮F分别通过同步器C、同步器D空套在中间轴B上；齿轮I、齿轮L通过同步器F空套在中间轴上；齿轮B与齿轮A相啮合，齿轮C与齿轮E相啮合，齿轮G与齿轮D相啮合，齿轮H与齿轮F相啮合；齿轮N与齿轮J、齿轮I相啮合，齿轮M与齿轮K、齿轮L相啮合；

变速箱副箱模块包括：变速行星排、同步器G、变速箱副箱支架以及输出轴；其中，变速行星排太阳轮与变速箱主箱输出轴相连，输出轴连接变速箱行星排行星架，同步器G连接变速行星排齿圈、变速箱副箱支架和输出轴。

有益效果：(1)本发明中发动机、离合器、电机模块、变速箱主箱模块与变速箱副箱模块同轴布置，适合于传统车辆动力系统，不需要改装。变速箱主箱模块通过多自由度定轴齿轮变速机构提供5个匹配发动机的挡位，3个匹配电机的挡位；变速箱副箱模块提供高挡、低挡两个挡位，与变速箱主箱模块共同工作可形成9个匹配发动机的挡位和5个匹配电机的挡位。匹配发动机的挡位与匹配电机的挡位不同时换挡，匹配发动机的挡位换挡时，匹配电机的挡位提供转矩支持，反之亦然；通过换挡过程中的转矩支持，实现了动力换挡，提高动力性能。

(2)利用本发明在匹配发动机的挡位换挡时，由于匹配电机的挡位提供转矩支持，发动机挡位的同步器同步惯量小，有利于缩短换挡时间，提高换挡舒适性。电动机提供电动倒挡功能，取消倒挡齿轮，提高了齿轮机构的紧凑度。由于存在多个匹配电机的挡位，电机所需的功率及转矩较小，有利于提高传动系统的功率密度。变速箱主箱模块可以实施跳挡方式降挡，有利于提高急加速过程中的动力响应。

(3)本发明可实现并联形式的混合动力技术，在低速工况可实现纯电驱动，急加速工况实现混合驱动，减速工况实现制动能量回收。

附图说明

图1为本发明的传动简图。

图2为发动机1挡、电机1挡时变速箱功率流图。

图3为发动机2挡、电机1挡时变速箱功率流图。

图4为发动机2挡、电机2挡时变速箱功率流图。