一种商用车混合动力变速机构及变速方法与流程

1.本发明涉变速箱领域，具体是一种商用车混合动力变速机构及变速方法。


背景技术：

2.①
随着我国公路网、铁路网持续完善，交通运输业正在发生巨大变革。作为500公里-1000公里城际运输或省际运输的中型卡车在运输领域里的比重逐渐加大。目前国产中重型卡车基本匹配手动挡变速箱，长途开车给司机带来频繁操作的负担，且驾驶疲劳容易引起交通事故；进口中重型卡车成本高，很难短时间内收回购置成本，难于短时间内给用户带来经济效益。
3.②
国家双碳政策背景下各行业都积极寻找新能源解决方案，作为城际、省际运输的主力，中重卡在新能源混合动力方面处于行业空白。
4.③
部分地区使用的少量纯电中重卡，只能在特定的场所使用，无法作为全地域运行的运载工具，且没有涉及节能的概念。
5.因此，需要提出一种混合动力变速机构进行解决上述问题。


技术实现要素：

6.发明目的：提供一种商用车混合动力变速机构及变速方法，以解决现有技术存在的上述问题。
7.技术方案：一种商用车混合动力变速机构，包括：
8.发动机曲轴；
9.输入轴，位于所述发动机曲轴一端，所述发动机曲轴通过扭转减振器与输入轴连接；
10.行星系统，与所述输入轴连接，包括：
11.壳体；
12.齿圈，其内壁开有齿槽，设置在所述壳体内，沿所述壳体自转；
13.行星轮，设计多组，与所述齿圈内壁啮合；
14.太阳轮，与所述多组行星轮啮合；
15.行星架，与多组行星轮连接，使得行星轮在齿圈与太阳轮之间进行公转或自转；
16.所述行星架与所述输入轴连接，所述齿圈上连接有齿圈输出轴；
17.齿轮系统，与所述行星系统连接；
18.电驱动系统，与所述齿轮系统连接；
19.换挡系统，包括与行星系统连接的换挡机构a、换挡机构c及换挡机构d，以及与电驱动系统连接的换挡机构b。
20.本发明提供了一款混合动力变速机构，其填补了国内中重卡自动变速箱空白，混合动力结构，可以全工况节油，并且无纯电动产品的里程焦虑，采用气动或凸轮机构换挡，换挡可靠、成本低，采用机械泵和电子泵共同提供冷却润滑油，低温时机械泵供油，平时电
子泵供油，供油系统可靠，且系统效率高。
21.在进一步实施例中，还包括发电系统，与所述行星系统连接；
22.所述发电系统包括与所述太阳轮连接的发电驱动轮，与所述发电驱动轮连接的发电惰轮，与所述发电惰轮连接的发电从动轮，以及与所述发电从动轮连接的发电机；
23.发电驱动轮、发电惰轮、发电从动轮之间通过齿轮外啮合传递动力；
24.发电驱动轮通过发电惰轮带动发电从动轮转动，发电从动轮带动发电机转动发电。
25.在进一步实施例中，所述电驱动系统包括驱动电机，与所述驱动电机连接的驱动电机主动齿轮，与所述电机主动齿轮连接的中间轴齿轮一，与所述中间轴齿轮一连接的中间轴齿轮二，以及与所述中间轴齿轮二连接的驱动电机输入齿轮；
26.中间轴齿轮一与中间轴齿轮二固连在一个轴上，驱动电机主动齿轮与中间轴齿轮一通过齿轮外啮合传递动力，中间轴齿轮二与驱动电机输入齿轮通过齿轮外啮合传递动力；
27.所述驱动电机带动驱动电机主动齿轮转动，经中间轴齿轮一和中间轴齿轮二将动力传递给驱动电机输入齿轮。
28.在进一步实施例中，所述齿轮系统包括：
29.一挡齿轮组，包括套设在驱动电机输入齿轮上的一挡主动齿轮，以及与所述一挡主动齿轮啮合的一挡从动齿轮；
30.二挡齿轮组，包括套设在齿圈输出轴上的二挡主动齿轮，以及与所述二挡主动齿轮啮合的二挡从动齿轮；
31.三挡主动齿轮，包括套设在驱动电机输入齿轮上的三挡主动齿轮，以及与所述三挡主动齿轮啮合的三挡从动齿轮；
32.输出齿轮组，包括与输出主动齿轮，以及与所述输出主动齿轮啮合的输出从动齿轮；
33.在进一步实施例中，所述一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、三挡从动齿轮及输出主动齿轮组成中间轴系统，所述中间轴系统具有两套，两套之间呈对称设置。
34.所述一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、三挡从动齿轮均与输出主动齿轮传动连接；
35.所述输出从动齿轮上连接有输出轴。
36.在进一步实施例中，所述换挡系统包括与太阳轮及行星架连接的换挡机构a，与驱动电机输入齿轮连接的换挡机构b，以及与所述齿圈输出轴连接的换挡机构c及换挡机构d。
37.在进一步实施例中，换挡机构a，具有左位及右位；
38.左位时，锁止太阳轮；
39.右位时，连接太阳轮及行星架；
40.换挡机构b，具有左位及右位；
41.左位时，连接一挡主动齿轮和驱动电机输入齿轮；
42.右位时，连接三挡主动齿轮和驱动电机输入齿轮；
43.换挡机构c，具有左位及右位；
44.左位时，连接齿圈输出轴和驱动电机输入齿轮；
45.换挡机构d，具有左位及右位；
46.左位时，连接二挡主动齿轮和齿圈输出轴；
47.右位时，连接齿圈输出轴和输出轴。
48.本技术通过中冷却润滑油可以通过机械泵和电子泵共同提供，低温或发动机工作时机械泵供油，纯电或倒车时电机泵供油，供油效率高，系统效率高。
49.一种商用车混合动力变速方法，包括：
50.起步时，换挡机构b处于左位，连接一挡主动齿轮和驱动电机输入齿轮，驱动电机的动力通过驱动电机主动齿轮、中间轴齿轮一、中间轴齿轮二、驱动电机输入齿轮、换挡机构b、一挡主动齿轮、一挡从动齿轮、输出主动齿轮、输出从动齿轮、输出轴输出；
51.倒车工况通过驱动电机反转实现；
52.混动工作模式：
53.车辆中低速行驶时一般采用混合动力工作模式，换挡机构b处于右位，连接三挡主动齿轮和驱动电机输入齿轮，驱动电机的动力通过驱动电机主动齿轮、中间轴齿轮一、中间轴齿轮二、驱动电机输入齿轮、换挡机构b、三挡主动齿轮、三挡从动齿轮、输出主动齿轮、输出从动齿轮、输出轴输出；
54.换挡机构d处于左位，连接二挡主动齿轮和齿圈输出轴，发动机的动力通过输入轴、行星架一部分经齿圈、齿圈输出轴、换挡机构d、二挡主动齿轮、二挡从动齿轮、输出主动齿轮、输出从动齿轮、输出轴输出；
55.另一部分经太阳轮、发电驱动轮、发电惰轮、发电从动轮驱动发电机发电；
56.发动机直接驱动工作模式：
57.车辆高速行驶时采用发动机直接驱动工作模式，换挡机构a处于右位，连接太阳轮和行星架，太阳轮、行星架、齿圈连接成一个整体，没有相对运动；
58.换挡机构d处于右位，连接齿圈输出轴和输出轴；
59.发动机的动力经输入轴、行星架、齿圈、齿圈输出轴、换挡机构d、输出轴直接驱动车辆行驶。
60.有益效果：本发明公开了一种商用车混合动力变速机构及变速方法，本发明提供了一款混合动力变速机构，其填补了国内中重卡自动变速箱空白，混合动力结构，通过设计多种工作模式，可以全工况节油，并且无纯电动产品的里程焦虑，采用气动或凸轮机构换挡，换挡可靠、成本低，采用机械泵和电子泵共同提供冷却润滑油，低温时机械泵供油，平时电子泵供油，供油系统可靠，且系统效率高。
附图说明
61.图1是本发明的结构示意图。
62.图2是本发明的纯电工作模式下传递路线示意图。
63.图3是本发明的混动工作模式下传递路线示意图。
64.图4是本发明的发动机直接驱动工作模式下传递路线示意图。
65.附图标记为：
66.1、发动机曲轴；2、扭转减振器；3、输入轴；4、太阳轮；5、行星架；6、齿圈；
67.7、换挡机构a；8、发电驱动轮；9、发电惰轮；10、发电从动轮；11、发电机；
68.12、齿圈输出轴；13、换挡机构b；14、换挡机构c；15、换挡机构d；16、输出轴；
69.17、驱动电机；18、驱动电机主动齿轮；19、中间轴齿轮一；20、中间轴齿轮二；
70.21、驱动电机输入齿轮；22、一挡从动齿轮；23、一挡主动齿轮；24、三挡从动齿轮；25、三挡主动齿轮；26、二挡从动齿轮；27、二挡主动齿轮；28、输出主动齿轮；29、输出从动齿轮。
具体实施方式
71.本技术涉及一种商用车混合动力变速机构及变速方法，下面通过具体实施方式进行详细解释。
72.一种商用车混合动力变速机构，包括：
73.发动机曲轴1；
74.输入轴3，位于所述发动机曲轴1一端，所述发动机曲轴1通过扭转减振器2与输入轴3连接；
75.行星系统，与所述输入轴3连接，包括太阳轮4、行星架5、齿圈6；
76.所述行星架5与所述输入轴3连接；
77.所述齿圈6上连接有齿圈输出轴12。
78.本发明提供了一款混合动力变速机构，其填补了国内中重卡自动变速箱空白，混合动力结构，可以全工况节油，并且无纯电动产品的里程焦虑，采用气动或凸轮机构换挡，换挡可靠、成本低，采用机械泵和电子泵共同提供冷却润滑油，低温时机械泵供油，平时电子泵供油，供油系统可靠，且系统效率高。
79.发电系统，与所述行星系统连接，包括与所述太阳轮4连接的发电驱动轮8，与所述发电驱动轮8连接的发电惰轮9，与所述发电惰轮9连接的发电从动轮10，以及与所述发电从动轮10连接的发电机11；
80.发电驱动轮8通过发电惰轮9带动发电从动轮10转动，发电从动轮10带动发电机11转动发电；
81.电驱动系统，包括驱动电机17，与所述驱动电机17连接的驱动电机主动齿轮18，与所述电机主动齿轮连接的中间轴齿轮一19，与所述中间轴齿轮一19连接的中间轴齿轮二20，以及与所述中间轴齿轮二20连接的驱动电机输入齿轮21；
82.所述驱动电机17带动驱动电机主动齿轮18转动，经中间轴齿轮一19和中间轴齿轮二20将动力传递给驱动电机输入齿轮21；
83.齿轮系统包括：
84.一挡齿轮组，包括套设在驱动电机输入齿轮21上的一挡主动齿轮23，以及与所述一挡主动齿轮23啮合的一挡从动齿轮22；
85.二挡齿轮组，包括套设在所述齿圈输出轴12上的二挡主动齿轮27，以及与所述二挡主动齿轮27啮合的二挡从动齿轮26；
86.三挡主动齿轮25，包括套设在驱动电机输入齿轮21上的三挡主动齿轮25，以及与所述三挡主动齿轮25啮合的三挡从动齿轮24；
87.输出齿轮组，包括与输出主动齿轮28，以及与所述输出主动齿轮28啮合的输出从动齿轮29；
88.所述一挡从动齿轮22、二挡从动齿轮26、三挡从动齿轮24及输出主动齿轮28组成
中间轴系统，
89.所述一挡从动齿轮22、二挡从动齿轮26、三挡从动齿轮24均与输出主动齿轮28传动连接；
90.所述输出从动齿轮29上连接有输出轴16。
91.换挡系统，与所述行星系统连接，包括与太阳轮4及行星架5连接的换挡机构a7，与驱动电机输入齿轮21连接的换挡机构b13，以及与所述齿圈输出轴12连接的换挡机构c14及换挡机构d15；
92.换挡机构a7，具有左位及右位；
93.左位时，锁止太阳轮4；
94.右位时，连接太阳轮4及行星架5；
95.换挡机构b13，具有左位及右位；
96.左位时，连接一挡主动齿轮23和驱动电机输入齿轮21；
97.右位时，连接三挡主动齿轮25和驱动电机输入齿轮21；
98.换挡机构c14，具有左位及右位；
99.左位时，连接齿圈输出轴12和驱动电机输入齿轮21；
100.换挡机构d15，具有左位及右位；
101.左位时，连接二挡主动齿轮27和齿圈输出轴12；
102.右位时，连接齿圈输出轴12和输出轴16。
103.所述换挡机构a7、换挡机构b13、换挡机构c14、换挡机构d15可以通过气动或凸轮机构换挡。
104.本技术通过中冷却润滑油可以通过机械泵和电子泵共同提供，低温或发动机工作时机械泵供油，纯电或倒车时电机泵供油，供油效率高，系统效率高。
105.一种商用车混合动力变速方法，包括：
106.纯电工作模式：
107.起步时，换挡机构b13处于左位，连接一挡主动齿轮23和驱动电机输入齿轮21，驱动电机17的动力通过驱动电机主动齿轮18、中间轴齿轮一19、中间轴齿轮二20、驱动电机输入齿轮21、换挡机构b13、一挡主动齿轮23、一挡从动齿轮22、输出主动齿轮28、输出从动齿轮29、输出轴16输出；
108.倒车工况通过驱动电机17反转实现；
109.混动工作模式：
110.车辆中低速行驶时一般采用混合动力工作模式，换挡机构b13处于右位，连接三挡主动齿轮25和驱动电机输入齿轮21，驱动电机17的动力通过驱动电机主动齿轮18、中间轴齿轮一19、中间轴齿轮二20、驱动电机输入齿轮21、换挡机构b13、三挡主动齿轮25、三挡从动齿轮24、输出主动齿轮28、输出从动齿轮29、输出轴16输出；
111.换挡机构d15处于左位，连接二挡主动齿轮27和齿圈输出轴12，发动机的动力通过输入轴3、行星架5一部分经齿圈6、齿圈输出轴12、换挡机构d15、二挡主动齿轮27、二挡从动齿轮26、输出主动齿轮28、输出从动齿轮29、输出轴16输出；
112.另一部分经太阳轮4、发电驱动轮8、发电惰轮9、发电从动轮10驱动发电机11发电；
113.发动机直接驱动工作模式：
114.车辆高速行驶时采用发动机直接驱动工作模式，换挡机构a7处于右位，连接太阳轮4和行星架5，太阳轮4、行星架5、齿圈6连接成一个整体，没有相对运动；
115.换挡机构d15处于右位，连接齿圈输出轴12和输出轴16；
116.发动机的动力经输入轴3、行星架5、齿圈6、齿圈输出轴12、换挡机构d15、输出轴16直接驱动车辆行驶。
117.工作原理说明：
118.纯电工作模式：
119.起步时，换挡机构b13处于左位，连接一挡主动齿轮23和驱动电机输入齿轮21，驱动电机17的动力通过驱动电机主动齿轮18、中间轴齿轮一19、中间轴齿轮二20、驱动电机输入齿轮21、换挡机构b13、一挡主动齿轮23、一挡从动齿轮22、输出主动齿轮28、输出从动齿轮29、输出轴16输出；
120.倒车工况通过驱动电机17反转实现；
121.混动工作模式：
122.车辆中低速行驶时一般采用混合动力工作模式，换挡机构b13处于右位，连接三挡主动齿轮25和驱动电机输入齿轮21，驱动电机17的动力通过驱动电机主动齿轮18、中间轴齿轮一19、中间轴齿轮二20、驱动电机输入齿轮21、换挡机构b13、三挡主动齿轮25、三挡从动齿轮24、输出主动齿轮28、输出从动齿轮29、输出轴16输出；
123.换挡机构d15处于左位，连接二挡主动齿轮27和齿圈输出轴12，发动机的动力通过输入轴3、行星架5一部分经齿圈6、齿圈输出轴12、换挡机构d15、二挡主动齿轮27、二挡从动齿轮26、输出主动齿轮28、输出从动齿轮29、输出轴16输出；
124.另一部分经太阳轮4、发电驱动轮8、发电惰轮9、发电从动轮10驱动发电机11发电；
125.发动机直接驱动工作模式：
126.车辆高速行驶时采用发动机直接驱动工作模式，换挡机构a7处于右位，连接太阳轮4和行星架5，太阳轮4、行星架5、齿圈6连接成一个整体，没有相对运动；
127.换挡机构d15处于右位，连接齿圈输出轴12和输出轴16；
128.发动机的动力经输入轴3、行星架5、齿圈6、齿圈输出轴12、换挡机构d15、输出轴16直接驱动车辆行驶。
129.以上结合附图详细描述了本发明的优选具体实施方式，但是，本发明并不限于上述具体实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种商用车混合动力变速机构，包括：发动机曲轴；输入轴，位于所述发动机曲轴一端，所述发动机曲轴通过扭转减振器与输入轴连接；行星系统，与所述输入轴连接，包括太阳轮、行星架、齿圈；所述行星架与所述输入轴连接，所述齿圈上连接有齿圈输出轴；齿轮系统，与所述行星系统连接；电驱动系统，与所述齿轮系统连接；换挡系统，包括与行星系统连接的换挡机构a、换挡机构c及换挡机构d，以及与电驱动系统连接的换挡机构b。2.根据权利要求1所述的一种商用车混合动力变速机构，其特征是：还包括发电系统，与所述行星系统连接；所述发电系统包括与所述太阳轮连接的发电驱动轮，与所述发电驱动轮连接的发电惰轮，与所述发电惰轮连接的发电从动轮，以及与所述发电从动轮连接的发电机；发电驱动轮通过发电惰轮带动发电从动轮转动，发电从动轮带动发电机转动发电。3.根据权利要求1所述的一种商用车混合动力变速机构，其特征是：所述电驱动系统包括驱动电机，与所述驱动电机连接的驱动电机主动齿轮，与所述电机主动齿轮连接的中间轴齿轮一，与所述中间轴齿轮一连接的中间轴齿轮二，以及与所述中间轴齿轮二连接的驱动电机输入齿轮；所述驱动电机带动驱动电机主动齿轮转动，经中间轴齿轮一和中间轴齿轮二将动力传递给驱动电机输入齿轮。4.根据权利要求1所述的一种商用车混合动力变速机构，其特征是：所述齿轮系统包括：一挡齿轮组，包括套设在驱动电机输入齿轮上的一挡主动齿轮，以及与所述一挡主动齿轮啮合的一挡从动齿轮；二挡齿轮组，包括套设在齿圈输出轴上的二挡主动齿轮，以及与所述二挡主动齿轮啮合的二挡从动齿轮；三挡主动齿轮，包括套设在驱动电机输入齿轮上的三挡主动齿轮，以及与所述三挡主动齿轮啮合的三挡从动齿轮；输出齿轮组，包括与输出主动齿轮，以及与所述输出主动齿轮啮合的输出从动齿轮。5.根据权利要求4所述的一种商用车混合动力变速机构，其特征是：所述一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、三挡从动齿轮及输出主动齿轮组成中间轴系统；所述一挡从动齿轮、二挡从动齿轮、三挡从动齿轮均与输出主动齿轮传动连接；所述输出从动齿轮上连接有输出轴。6.根据权利要求1所述的一种商用车混合动力变速机构，其特征是：所述换挡系统包括与太阳轮及行星架连接的换挡机构a，与驱动电机输入齿轮连接的换挡机构b，以及与所述齿圈输出轴连接的换挡机构c及换挡机构d。7.根据权利要求1所述的一种商用车混合动力变速机构，其特征是：换挡机构a，具有左位及右位；左位时，锁止太阳轮；
右位时，连接太阳轮及行星架；换挡机构b，具有左位及右位；左位时，连接一挡主动齿轮和驱动电机输入齿轮；右位时，连接三挡主动齿轮和驱动电机输入齿轮；换挡机构c，具有左位及右位；左位时，连接齿圈输出轴和驱动电机输入齿轮；换挡机构d，具有左位及右位；左位时，连接二挡主动齿轮和齿圈输出轴；右位时，连接齿圈输出轴和输出轴。8.一种商用车混合动力变速方法，其特征在于，包括：纯电工作模式：起步时，换挡机构b处于左位，连接一挡主动齿轮和驱动电机输入齿轮，驱动电机的动力通过驱动电机主动齿轮、中间轴齿轮一、中间轴齿轮二、驱动电机输入齿轮、换挡机构b、一挡主动齿轮、一挡从动齿轮、输出主动齿轮、输出从动齿轮、输出轴输出；倒车工况通过驱动电机反转实现；混动工作模式：车辆中低速行驶时一般采用混合动力工作模式，换挡机构b处于右位，连接三挡主动齿轮和驱动电机输入齿轮，驱动电机的动力通过驱动电机主动齿轮、中间轴齿轮一、中间轴齿轮二、驱动电机输入齿轮、换挡机构b、三挡主动齿轮、三挡从动齿轮、输出主动齿轮、输出从动齿轮、输出轴输出；换挡机构d处于左位，连接二挡主动齿轮和齿圈输出轴，发动机的动力通过输入轴、行星架一部分经齿圈、齿圈输出轴、换挡机构d、二挡主动齿轮、二挡从动齿轮、输出主动齿轮、输出从动齿轮、输出轴输出；另一部分经太阳轮、发电驱动轮、发电惰轮、发电从动轮驱动发电机发电；发动机直接驱动工作模式：车辆高速行驶时采用发动机直接驱动工作模式，换挡机构a处于右位，连接太阳轮和行星架，太阳轮、行星架、齿圈连接成一个整体，没有相对运动；换挡机构d处于右位，连接齿圈输出轴和输出轴；发动机的动力经输入轴、行星架、齿圈、齿圈输出轴、换挡机构d、输出轴直接驱动车辆行驶。

技术总结
本发明公开了一种商用车混合动力变速机构及变速方法，所述变速机构包括：发动机曲轴；输入轴，位于所述发动机曲轴一端，所述发动机曲轴通过扭转减振器与输入轴连接；行星系统，与所述输入轴连接，包括太阳轮、行星架、齿圈；所述行星架与所述输入轴连接，所述齿圈上连接有齿圈输出轴；齿轮系统，与所述行星系统连接；电驱动系统，与所述齿轮系统连接；本发明提供了一款混合动力变速机构，其填补了国内中重卡自动变速箱空白，混合动力结构，可以全工况节油，并且无纯电动产品的里程焦虑，采用气动或凸轮机构换挡，换挡可靠、成本低，采用机械泵和电子泵共同提供冷却润滑油，低温时机械泵供油，平时电子泵供油，供油系统可靠，且系统效率高。高。


技术研发人员：支峰 张道远
受保护的技术使用者：无锡明恒混合动力技术有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/23