專利名稱：一種混合動力變速器總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車動力總成，特別涉及一種新能源汽車的混合動力變速器總成。
背景技術(shù)：
隨著石油供應(yīng)的日趨緊缺和環(huán)境污染的日益加劇，人們越來越關(guān)注于新能源汽車?；旌蟿恿ζ囈蚓哂辛己玫娜加徒?jīng)濟性、低排放，加之技術(shù)日臻成熟，所以目前得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的混合動力汽車動力總成無論是串聯(lián)式還是并聯(lián)式甚至是混聯(lián)式，其動力總成大都是將發(fā)動機、離合器、電機和AMT變速器依次布置，其軸向長度大，結(jié)構(gòu)不緊湊，這樣布置的缺點一方面是動力總成占用整車的空間大，導(dǎo)致動力總成布置困難，甚至?xí)档推嚨妆P，使汽車通過性不好；另外一方面由于尺寸的限制，分體式設(shè)計不能選擇尺寸較大功率的電機，導(dǎo)致不能實現(xiàn)純電動行駛功能，燃油經(jīng)濟性較普通汽車沒有明顯的改善。雖然 AMT變速器設(shè)計難度小、成本低，但其存在難以克服的換檔動力中斷、換檔舒適性不好的缺點；此外，還存在采用XY型換檔機構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種混合動力變速器總成，該總成結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間較??； 電機功率較大，能夠?qū)崿F(xiàn)純電動行駛功能；換檔機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，容易控制，換檔可靠，能完全解決AMT變速器換檔動力中斷等問題。本發(fā)明所述的一種混合動力變速器總成，包括設(shè)在同一箱體內(nèi)的永磁同步電機、 AMT變速器和差速器，其特征是所述AMT變速器包括平行布置的電機輸出軸、電機中間軸、 發(fā)動機輸入軸、中間軸和輸出軸以及分別設(shè)在所述五根軸上的變速傳動構(gòu)件(指齒輪、同步器)，所述永磁同步電機設(shè)在箱體內(nèi)，所述差速器與輸出軸配合連接。所述永磁同步電機的機殼與變速器箱體連為一體，機殼與變速器箱體形成一個腔室，腔室內(nèi)裝設(shè)有電機定子、電機轉(zhuǎn)子、電機軸等。電機定子固定于腔室的圓周壁上，電機轉(zhuǎn)子固定連接在電機主軸上。將機殼與變速器箱體連為一起，結(jié)構(gòu)緊湊，縮小體積，減輕變速器總成重量，成本低，并且有利于提高箱體的剛度。進一步，所述電機輸出軸上有軸齒輪，所述電機中間軸上空套有惰輪，配合連接有第一同步器和中間軸齒輪，所述惰輪與軸齒輪嚙合，所述第一同步器與惰輪結(jié)合或分離。如此設(shè)計，即將電機輸出的動力通過不同的傳遞路徑傳遞到變速器的輸入軸或中間軸上，并合理的利用變速器的檔位，從而有效利用電機的輸出性能，適應(yīng)在不同工況下的驅(qū)動能力， 滿足整車運行工況。進一步，所述發(fā)動機輸入軸上配合連接有一檔主動齒輪和二檔主動齒輪，空套有三檔主動齒輪、四檔主動齒輪、過渡齒輪和五檔主動齒輪，在三檔主動齒輪和四檔主動齒輪之間設(shè)有第二同步器，在過渡齒輪與五檔主動齒輪之間設(shè)有第三同步器，所述過渡齒輪與空套在電機中間軸上的惰輪嚙合，所述五檔主動齒輪與配合連接在電機中間軸上的中間軸齒嚙合。
進一步，所述中間軸上配合連接有主動齒輪，空套有一檔從動齒輪和二檔從動齒輪，還配合有三檔從動齒輪、四檔從動齒輪和五檔從動齒輪，在一檔從動齒輪和二檔從動齒輪之間設(shè)有第四同步器；一檔從動齒輪與所述一檔主動齒輪嚙合，二檔從動齒輪與所述二檔主動齒輪嚙合，三檔從動齒輪與所述三檔主動齒輪，四檔從動齒輪與所述四檔主動齒輪嚙合，五檔從動齒輪與所述五檔主動齒輪嚙合。進一步，所述輸出軸上配合連接有差速器，空套在輸出軸上并連接在差速器上的從動齒輪，該從動齒輪與所述主動齒輪嚙合
所述永磁同步電機為電動機或發(fā)動機，當(dāng)永磁同步電機為電動機時，起驅(qū)動整車運動的作用；當(dāng)永磁同步電機為發(fā)動機時為電池充電。所述永磁同步電機總成布置在變速器側(cè)面，沒有增加變速器的軸線長度，相比電機布置在離合器腔內(nèi)或變速器未端等形式都節(jié)省了足夠的軸向長度，對于橫置橫驅(qū)變速器尤其重要，能保證其在整車內(nèi)的安裝空間。同時，它可以利用變速器的徑向空間，從而保證其軸線長度；且在永磁同步電機與變速器輸入軸中間加入一個惰輪，保證了永磁同步電機有足夠的徑向直徑，如此設(shè)計，保證了永磁同步電機具有足夠的輸出功率，從而實現(xiàn)電機助力、純電動行駛等功能。所述混合動力變速器總成能夠充分利用電機的作用，在換檔時電機工作，換檔離合器脫開時動力補償功能，實現(xiàn)有源換檔，從而解決AMT變速器換檔動力中斷問題，換檔舒適性得到進一步提高。所述混合動力變速器總成取消了一般變速器的倒檔齒輪，而是采用電機反轉(zhuǎn)實現(xiàn)倒車功能。所述的AMT變速器，采用圓柱凸輪結(jié)構(gòu)實現(xiàn)選換檔，改變了一般AMT變速器XY型換檔機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點，能夠減少換檔機構(gòu)數(shù)量，同時在換檔控制方面也會更簡單。換檔機構(gòu)由一個小的換檔電機驅(qū)動，由于電機轉(zhuǎn)速很高，而換檔時換檔鼓旋轉(zhuǎn)角度很小，因此采用了蝸輪蝸桿機構(gòu)，對換檔電機的輸出轉(zhuǎn)速進行減速，再通過一對齒輪將動力傳遞到換檔鼓上，帶動換檔鼓旋轉(zhuǎn)，進而撥動同步器，實現(xiàn)換檔功能。本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(1)解決了 AMT變速器難以克服的換檔動力中斷問題。在發(fā)動機工作需要換檔時，斷開第三同步器，電機啟動并調(diào)速，掛入第一同步器，電機和發(fā)動機共同驅(qū)動，之后脫開離合器， 開始換檔，而此時電機在驅(qū)動車輪前進，不會出現(xiàn)換檔動力中斷。待換檔完成后，接合離合器，電機扭矩調(diào)為零。(2)能實現(xiàn)有源同步換檔，減小換檔時間和換檔沖擊。換檔時，通過控制電機的轉(zhuǎn)速，保證同步器輸入端和輸出端轉(zhuǎn)速相同或接近，從而提高換檔品質(zhì)。(3)電機通過不同的路徑后可直接連輸入軸或中間軸。如此設(shè)計，可根據(jù)不同工況及需求，電機選擇不同的路徑，從而充分發(fā)揮其輸出特性。電機連輸入軸時，可利用不同檔位獲得不同工況所需的最大扭矩或最高車速，也可在饋電時實現(xiàn)行車或停車充電功能；電機連中間軸時，可在發(fā)動機需要換檔時單獨提供動力，即換檔動力不中斷。( 4)根據(jù)不同的使用工況可以選擇發(fā)動機驅(qū)動、純電動驅(qū)動以及混合動力驅(qū)動，從而最大限度的降低油耗，提高燃油經(jīng)濟性，同時也能減少二氧化碳的排放。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的立體圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖給出的實施方式對本發(fā)明機構(gòu)作進一步的詳細描述。參見圖1和圖2所示的一種混合動力變速器總成，包括設(shè)在同一箱體內(nèi)的永磁同步電機、AMT變速器和差速器；所述AMT變速器包括平行布置的電機輸出軸1、電機中間軸 2、發(fā)動機輸入軸3、中間軸4和輸出軸5以及分別設(shè)在所述五根軸上的變速傳動構(gòu)件(指齒輪、同步器)，所述永磁同步電機設(shè)在箱體內(nèi)，所述差速器與輸出軸5配合連接。進一步，所述電機輸出軸1上有軸齒輪10，所述電機中間軸2上空套有惰輪11，配合連接有第一同步器6和中間軸齒輪13，所述惰輪11與軸齒輪10嚙合，所述第一同步器6 與惰輪11接合或分離。進一步，所述發(fā)動機輸入軸3上配合連接有一檔主動齒輪19和二檔主動齒輪18， 空套有三檔主動齒輪17、四檔主動齒輪16、過渡齒輪12和五檔主動齒輪14，在三檔主動齒輪和四檔主動齒輪之間設(shè)有第二同步器8，在過渡齒輪與五檔主動齒輪之間設(shè)有第三同步器7，所述過渡齒輪12與空套在電機中間軸2上的惰輪11嚙合，所述五檔主動齒輪14與配合連接在電機中間軸2上的中間軸齒輪13嚙合。進一步，所述中間軸4上配合連接有主動齒輪24，空套有一檔從動齒輪23和二檔從動齒輪22，還配合有三檔從動齒輪21、四檔從動齒輪20和五檔從動齒輪15，在一檔從動齒輪和二檔從動齒輪之間設(shè)有第四同步器9 ；一檔從動齒輪23與一檔主動齒輪19嚙合，二檔從動齒輪22與所述二檔主動齒輪18嚙合，三檔從動齒輪21與三檔主動齒輪17，四檔從動齒輪20與所述四檔主動齒輪16嚙合，五檔從動齒輪15與所述五檔主動齒輪14嚙合。進一步，所述輸出軸5上配合連接有差速器沈，空套在輸出軸5上并連接在差速器 26上的從動齒輪25，該從動齒輪25與所述主動齒輪M嚙合。以下是本發(fā)明在各種工況下的動力傳遞路線
(一)發(fā)動機作為單獨動力源時各檔動力傳遞路線一檔動力傳遞路線使第四同步器9與一檔從動齒輪23接合，發(fā)動機輸入軸3輸入的動力經(jīng)一檔主動齒輪19傳遞到中間軸4上的一檔從動齒輪23并傳遞到主動齒輪24，再經(jīng)主動齒輪M傳遞到從動齒輪25和差速器沈，最后由輸出軸5輸出。t 二檔動力傳遞路線使第四同步器9與二檔從動齒輪22接合，發(fā)動機輸入軸3 輸入的動力經(jīng)二檔主動齒輪18傳遞到中間軸4上的二檔從動齒輪22并傳遞到主動齒輪 24，再經(jīng)主動齒輪M傳遞到從動齒輪25和差速器沈，最后由輸出軸5輸出。I三檔動力傳遞路線使第二同步器8與三檔主動齒輪17接合，發(fā)動機輸入軸3 輸出的動力經(jīng)三檔主動齒輪17傳遞到中間軸4上的三檔從動齒輪21并傳遞到主動齒輪 24，再經(jīng)主動齒輪M傳遞到主減速齒輪25和差速器沈，最后由輸出軸5輸出。J四檔動力傳遞路線使第二同步器8與四檔主動齒輪16接合，發(fā)動機輸入軸3 輸出的動力經(jīng)四檔主動齒輪16傳遞到中間軸4上的四檔從動齒輪20并傳遞到主動齒輪24，再經(jīng)主動齒輪M傳遞到主減速齒輪25和差速器沈，最后由輸出軸5輸出。5五檔動力傳遞路線使第三同步器7與五檔主動齒輪14接合，發(fā)動機輸入軸3 輸出的動力經(jīng)五檔主動齒輪14傳遞到中間軸4上的五檔從動齒輪15并傳遞到主動齒輪 24，再經(jīng)主動齒輪M傳遞到從動齒輪25和差速器沈，最后由輸出軸5輸出。( 二)電機作為單獨動力源動力即純電動行駛時的動力傳遞路線電機將動力傳遞到發(fā)動機輸入軸3 使第一同步器6與所述惰輪11分離，使第三同步器7與所述過渡齒輪12接合，第二同步器8與三檔主動齒輪17或四檔主動齒輪16接合， 或者第四同步器9與一檔從動齒輪23或二檔從動齒輪22接合，檔位根據(jù)使用工況而定。電機輸出軸1輸出的動力經(jīng)惰輪11傳遞到發(fā)動機輸入軸3上的過渡齒輪12上，再由相關(guān)主動檔位齒輪傳遞到中間軸4上，經(jīng)主動齒輪24、從動齒輪25和差速器沈，動力最后由輸出軸5輸出。I電機的動力傳遞到中間軸4 使第一同步器6與所述惰輪11接合，電機輸出軸 1輸出的動力依次經(jīng)軸齒輪10、惰輪11傳遞到電機中間軸2上的中間軸齒輪13上，再經(jīng)五檔主動齒輪14傳遞到中間軸4上的五檔從動齒輪15，然后經(jīng)中間軸4上的主動齒輪M傳遞到從動齒輪25和差速器沈，最后由輸出軸5輸出。(三)發(fā)動機與電機作為混合動力源傳遞動力路線
從發(fā)動機作為動力源各檔動力傳遞路線和電機作為動力源動力傳遞路線可以看到，兩種動力源既可以在發(fā)動機輸入軸3匯合，也可以在中間軸4匯合。發(fā)動機動力和電機動力在發(fā)動機輸入軸3匯合后可以經(jīng)一檔、二檔、三檔、四檔中的任何一對檔位齒輪將動力傳遞到中間軸4;或者，發(fā)動機動力可以經(jīng)一檔、二檔、三檔、四檔、五檔中的任何一個檔位將動力傳遞到中間軸4后與電機動力匯合。為方便說明，以下以一檔齒輪傳遞動力為例予以說明。兩種動力源在輸入軸3匯合使中間軸4上的第四同步器9與一檔從動齒輪23 接合，使發(fā)動機輸入軸3上的第三同步器7與所述過渡齒輪12接合，電機輸出的動力經(jīng)惰輪11、過渡齒輪12傳遞到發(fā)動機輸入軸3上，發(fā)動機動力和電機動力在輸入軸3匯合后，經(jīng)相嚙合的一檔主動齒輪19、一檔從動齒輪23，再經(jīng)中間軸4及主動齒輪M、從動齒輪25和差速器沈，最后由輸出軸5輸出。I兩種動力源在中間軸4匯合使第四同步器9與一檔從動齒輪23接合，電機中間軸2上的第一同步器6與惰輪11接合，發(fā)動機動力在發(fā)動機輸入軸3上經(jīng)相嚙合的一檔主動齒輪19、一檔從動齒輪23將動力傳至中間軸4 ；同時，電機輸出的動力依次經(jīng)軸齒輪 10、惰輪11、電機中間軸2傳遞到電機中間軸上的中間軸齒輪13上，再經(jīng)五檔主動齒輪14 傳遞到中間軸4上的五檔從動齒輪15，兩種動力源在中間軸4上匯合，再經(jīng)主動齒輪24、從動齒輪25和差速器沈，最后由輸出軸5輸出。永磁同步電機布置在AMT變速器的側(cè)面，沒有增加變速器的軸線長度，相比電機布置在離合器腔內(nèi)或變速器未端等形式都節(jié)省了足夠的軸向長度，對于橫置橫驅(qū)變速器尤其重要，能保證其在整車內(nèi)的安裝。同時，它可以利用變速器的徑向空間，從而保證其軸線長度；且在永磁同步電機與變速器輸入軸中間加入一個電機中間軸，保證了永磁同步電機有足夠的徑向直徑，如此設(shè)計，永磁同步電機具有足夠的輸出功率，從而實現(xiàn)電機助力、純電動行駛等功能。 AMT變速器總成共有四個同步器，且有時需要有兩個同步器均掛入，若采用一般 AMT變速器的XY型換檔機構(gòu)，必然換檔機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且因為電機占用了一部分空間，換檔機構(gòu)布置更加困難，同時四個同步器控制也很困難，因此在本發(fā)明中采用了鼓式換檔機構(gòu)， 該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，換檔時間短。換檔機構(gòu)由一個小的換檔電機驅(qū)動，由于電機轉(zhuǎn)速很高，而換檔時換檔鼓旋轉(zhuǎn)角度很小，因此采用了蝸輪蝸桿機構(gòu)，對換檔電機的輸出轉(zhuǎn)速進行減速， 再通過一對齒輪將動力傳遞到換檔鼓上，帶動換檔鼓旋轉(zhuǎn)，進而撥動同步器，實現(xiàn)換檔功能。
權(quán)利要求
1.一種混合動力變速器總成，包括設(shè)在同一箱體內(nèi)的永磁同步電機、AMT變速器和差速器，其特征是所述AMT變速器包括平行布置的電機輸出軸(1 )、電機中間軸(2)、發(fā)動機輸入軸(3)、中間軸(4)和輸出軸(5)以及分別設(shè)在所述五根軸上的變速傳動構(gòu)件，所述永磁同步電機設(shè)在箱體內(nèi)，所述差速器與輸出軸(5 )配合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動力變速器總成，其特征是所述電機輸出軸(1)上有軸齒輪(10)，所述電機中間軸(2)上空套有惰輪(11)，配合連接有第一同步器(6)和中間軸齒輪(13)，所述惰輪(11)與軸齒輪(10)嚙合，所述第一同步器(6)與惰輪(11)結(jié)合或分1 ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種混合動力變速器總成，其特征是所述發(fā)動機輸入軸(3)上配合連接有一檔主動齒輪(19)和二檔主動齒輪(18)，空套有三檔主動齒輪(17)、 四檔主動齒輪(16)、過渡齒輪(12)和五檔主動齒輪(14)，在三檔主動齒輪和四檔主動齒輪之間設(shè)有第二同步器(8)，在過渡齒輪與五檔主動齒輪之間設(shè)有第三同步器(7)，所述過渡齒輪(12)與空套在電機中間軸(2)上的惰輪(11)嚙合，所述五檔主動齒輪(14)與配合連接在電機中間軸(2 )上的中間軸齒輪(13 )嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種混合動力變速器總成，其特征是所述中間軸(4) 上配合連接有主動齒輪(24)，空套有一檔從動齒輪(23)和二檔從動齒輪(22)，還配合有三檔從動齒輪(21)、四檔從動齒輪(20)和五檔從動齒輪(15)，在一檔從動齒輪和二檔從動齒輪之間設(shè)有第四同步器(9)；一檔從動齒輪(23)與所述一檔主動齒輪(19)嚙合，二檔從動齒輪(22)與所述二檔主動齒輪(18)嚙合，三檔從動齒輪(21)與所述三檔主動齒輪(17)，四檔從動齒輪(20)與所述四檔主動齒輪(16)嚙合，五檔從動齒輪(15)與所述五檔主動齒輪 (14)嚙合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種混合動力變速器總成，其特征是所述輸出軸 (5)上配合連接有差速器(26)，空套在輸出軸(5)上并連接在差速器(26)上的從動齒輪 (25)，該從動齒輪(25)與所述主動齒輪(24)嚙合。
全文摘要
本發(fā)明公開一種混合動力變速器總成，包括設(shè)在同一箱體內(nèi)的永磁同步電機、AMT變速器和差速器；所述AMT變速器包括平行布置的電機輸出軸、電機中間軸、發(fā)動機輸入軸、中間軸和輸出軸以及分別設(shè)在所述五根軸上的變速傳動構(gòu)件，所述永磁同步電機設(shè)在箱體內(nèi)，所述差速器與輸出軸配合連接。本發(fā)明解決了AMT變速器難以克服的換檔動力中斷問題，能實現(xiàn)有源同步換檔，減小換檔時間和換檔沖擊。換檔時，通過控制電機的轉(zhuǎn)速，保證同步器輸入端和輸出端轉(zhuǎn)速相同或接近，從而提高換檔品質(zhì)。電機連輸入軸時，可利用不同檔位獲得不同工況所需的最大扭矩或最高車速，也可在饋電時實現(xiàn)行車或停車充電功能；電機連中間軸時，可實現(xiàn)在發(fā)動機需要換檔時單獨提供動力。
文檔編號F16H57/023GK102555766SQ20121000568
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者胡松, 陳嗣國 申請人:重慶青山工業(yè)有限責(zé)任公司