專利名稱：一種混合動力變速器總成的制作方法
技術領域：
本發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：
隨著石油供應的日趨緊缺和環境污染的日益加劇，人們越來越關注于新能源汽車。混合動力汽車因具有良好的燃油經濟性、低排放，加之技術日臻成熟，所以目前得到廣泛應用。現有的混合動力汽車動力總成無論是串聯式還是并聯式甚至是混聯式，其動力總成大都是將發動機、離合器、電機和AMT變速器依次布置，其軸向長度大，結構不緊湊，這樣布置的缺點一方面是動力總成占用整車的空間大，導致動力總成布置困難，甚至會降低汽車底盤，使汽車通過性不好；另外一方面由于尺寸的限制，分體式設計不能選擇尺寸較大功率的電機，導致不能實現純電動行駛功能，燃油經濟性較普通汽車沒有明顯的改善。雖然 AMT變速器設計難度小、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型換檔機構的結構復雜、控制難度大的問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種混合動力變速器總成，該總成結構緊湊，占用空間較小； 電機功率較大，能夠實現純電動行駛功能；換檔機構的結構簡單，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。本發明所述的一種混合動力變速器總成，包括設在同一箱體內的永磁同步電機、 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、 發動機輸入軸、中間軸和輸出軸以及分別設在所述五根軸上的變速傳動構件(指齒輪、同步器)，所述永磁同步電機設在箱體內，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，腔室內裝設有電機定子、電機轉子、電機軸等。電機定子固定于腔室的圓周壁上，電機轉子固定連接在電機主軸上。將機殼與變速器箱體連為一起，結構緊湊，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合或分離。如此設計，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，適應在不同工況下的驅動能力， 滿足整車運行工況。進一步，所述發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有第二同步器，在過渡齒輪與五檔主動齒輪之間設有第三同步器，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動機，當永磁同步電機為電動機時，起驅動整車運動的作用；當永磁同步電機為發動機時為電池充電。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或變速器未端等形式都節省了足夠的軸向長度，對于橫置橫驅變速器尤其重要，能保證其在整車內的安裝空間。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，如此設計，保證了永磁同步電機具有足夠的輸出功率，從而實現電機助力、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，而是采用電機反轉實現倒車功能。所述的AMT變速器，采用圓柱凸輪結構實現選換檔，改變了一般AMT變速器XY型換檔機構結構復雜的缺點，能夠減少換檔機構數量，同時在換檔控制方面也會更簡單。換檔機構由一個小的換檔電機驅動，由于電機轉速很高，而換檔時換檔鼓旋轉角度很小，因此采用了蝸輪蝸桿機構，對換檔電機的輸出轉速進行減速，再通過一對齒輪將動力傳遞到換檔鼓上，帶動換檔鼓旋轉，進而撥動同步器，實現換檔功能。本發明具有如下優點
(1)解決了 AMT變速器難以克服的換檔動力中斷問題。在發動機工作需要換檔時，斷開第三同步器，電機啟動并調速，掛入第一同步器，電機和發動機共同驅動，之后脫開離合器， 開始換檔，而此時電機在驅動車輪前進，不會出現換檔動力中斷。待換檔完成后，接合離合器，電機扭矩調為零。(2)能實現有源同步換檔，減小換檔時間和換檔沖擊。換檔時，通過控制電機的轉速，保證同步器輸入端和輸出端轉速相同或接近，從而提高換檔品質。(3)電機通過不同的路徑后可直接連輸入軸或中間軸。如此設計，可根據不同工況及需求，電機選擇不同的路徑，從而充分發揮其輸出特性。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，也可在饋電時實現行車或停車充電功能；電機連中間軸時，可在發動機需要換檔時單獨提供動力，即換檔動力不中斷。( 4)根據不同的使用工況可以選擇發動機驅動、純電動驅動以及混合動力驅動，從而最大限度的降低油耗，提高燃油經濟性，同時也能減少二氧化碳的排放。


圖1是本發明的結構示意圖； 圖2是本發明的立體圖。
具體實施例方式以下結合附圖給出的實施方式對本發明機構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，包括設在同一箱體內的永磁同步電機、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、發動機輸入軸3、中間軸4和輸出軸5以及分別設在所述五根軸上的變速傳動構件(指齒輪、同步器)，所述永磁同步電機設在箱體內，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有第二同步器8，在過渡齒輪與五檔主動齒輪之間設有第三同步器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。以下是本發明在各種工況下的動力傳遞路線
(一)發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，發動機輸入軸3輸入的動力經一檔主動齒輪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，發動機輸入軸3 輸入的動力經二檔主動齒輪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，發動機輸入軸3 輸出的動力經三檔主動齒輪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，發動機輸入軸3 輸出的動力經四檔主動齒輪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，發動機輸入軸3 輸出的動力經五檔主動齒輪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，檔位根據使用工況而定。電機輸出軸1輸出的動力經惰輪11傳遞到發動機輸入軸3上的過渡齒輪12上，再由相關主動檔位齒輪傳遞到中間軸4上，經主動齒輪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)發動機與電機作為混合動力源傳遞動力路線
從發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動機輸入軸3匯合，也可以在中間軸4匯合。發動機動力和電機動力在發動機輸入軸3匯合后可以經一檔、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，發動機動力可以經一檔、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，電機輸出的動力經惰輪11、過渡齒輪12傳遞到發動機輸入軸3上，發動機動力和電機動力在輸入軸3匯合后，經相嚙合的一檔主動齒輪19、一檔從動齒輪23，再經中間軸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，發動機動力在發動機輸入軸3上經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或變速器未端等形式都節省了足夠的軸向長度，對于橫置橫驅變速器尤其重要，能保證其在整車內的安裝。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，如此設計，永磁同步電機具有足夠的輸出功率，從而實現電機助力、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，必然換檔機構結構復雜，且因為電機占用了一部分空間，換檔機構布置更加困難，同時四個同步器控制也很困難，因此在本發明中采用了鼓式換檔機構， 該機構結構簡單，換檔時間短。換檔機構由一個小的換檔電機驅動，由于電機轉速很高，而換檔時換檔鼓旋轉角度很小，因此采用了蝸輪蝸桿機構，對換檔電機的輸出轉速進行減速， 再通過一對齒輪將動力傳遞到換檔鼓上，帶動換檔鼓旋轉，進而撥動同步器，實現換檔功能。
權利要求
1.一種混合動力變速器總成，包括設在同一箱體內的永磁同步電機、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)、發動機輸入軸(3)、中間軸(4)和輸出軸(5)以及分別設在所述五根軸上的變速傳動構件，所述永磁同步電機設在箱體內，所述差速器與輸出軸(5 )配合連接。
2.根據權利要求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)結合或分1 ο
3.根據權利要求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有第二同步器(8)，在過渡齒輪與五檔主動齒輪之間設有第三同步器(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.根據權利要求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.根據權利要求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
本發明公開一種混合動力變速器總成，包括設在同一箱體內的永磁同步電機、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、發動機輸入軸、中間軸和輸出軸以及分別設在所述五根軸上的變速傳動構件，所述永磁同步電機設在箱體內，所述差速器與輸出軸配合連接。本發明解決了AMT變速器難以克服的換檔動力中斷問題，能實現有源同步換檔，減小換檔時間和換檔沖擊。換檔時，通過控制電機的轉速，保證同步器輸入端和輸出端轉速相同或接近，從而提高換檔品質。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，也可在饋電時實現行車或停車充電功能；電機連中間軸時，可實現在發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 優先權日2012年1月10日
發明者胡松, 陳嗣國 申請人:重慶青山工業有限責任公司