CN205553895U - 大功率工程车辆的混合动力变速箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于大功率工程车辆的混合动力变速箱，属于动力传动***技术领域。该装置包括变速箱壳体、电动机、3个行星排、2个离合器和3个制动器、输入轴、中间轴、输出轴和液压控制***。电动机独立工作时，经离合器或制动器连接，动力由中间轴传递到输出轴，可实现3种传动速比和倒挡功能；柴油机独立工作时，经离合器或制动器连接，动力由输入轴传递到输出轴，可实现6种传动速比；柴油机和电动机共同工作时，可以提供更大的扭矩，且尽可能让柴油机工作在最佳燃油经济区。本实用新型可实现动力换挡，整体形式简单，结构紧凑，承载能力大，传动效率高，能在很大程度上改善车辆动力性能，提高燃油经济性。

Description

大功率工程车辆的混合动力变速箱

技术领域

本实用新型属于动力传动***技术领域，特别是指一种应用于大功率工程车辆的混合动力变速箱。

背景技术

目前能源短缺已成为全球面临的一个重要问题，而混合动力技术能有效改善车辆低速动力输出和燃油消耗，已成为汽车工业的发展方向。大功率工程车辆(如重型矿用自卸车)在工作时，经常在低速、启停工况下工作，在低速及启动工况下，可以用电机驱动，在减速工况下，电机能实现制动能量回收，给电池充电。

在混合动力变速箱的设计文献资料中，还未发现有适用于大功率工程车辆的混合动力变速箱，此混合动力变速箱能在很大程度上提高车辆的燃油经济性。

发明内容

本实用新型的目的是：为提高大功率工程车辆的燃油经济性，提升车辆动力性能，提出了一种适合应用在大功率工程车辆上的混合动力变速箱。

大功率工程车辆的混合动力变速箱，包括柴油机、2个离合器、3个制动器、电动机、3个行星排P1、P2、P3，其特征在于：

所述柴油机、电动机和行星排的P3行星架同轴输出；

所述电动机集成在行星排P1和P2之间；

所述行星排P1包括：P1排太阳轮、P1排行星轮、P1排行星架、P1排齿圈；其中P1排行星架与柴油机相连，P1排太阳轮经过离合器C1可与柴油机相连，或与制动器B1连接，P1排齿圈与电动机相连；

所述行星排P2包括：P2排太阳轮、P2排行星轮、P2排行星架、P2排齿圈；其中P2排行星架与P3排齿圈相连，P2排太阳轮与电动机相连，P2排齿圈经过离合器C2与电动机相连，或与制动器B2连接；

所述行星排P3包括：P3排太阳轮、P3排行星轮、P3排行星架、P3排齿圈；其中P3排行星架作为输出轴，P3排太阳轮与电动机相连，P3排齿圈与P2排行星架相连，或与制动器B3连接。

所述柴油机一档时，离合器C1闭合、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3闭合，传动比4.11；

所述柴油机二档时，离合器C1断开、制动器B1闭合、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3闭合，传动比3.02；

所述柴油机三档时，离合器C1闭合、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3断开，传动比2.11；

所述柴油机四档时，离合器C1断开、制动器B1闭合、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3断开，传动比1.56；

所述柴油机五档时，离合器C1闭合、制动器B1断开、离合器C2闭合、制动器B2断开、制动器B3断开，传动比1；

所述柴油机六档时，离合器C1断开、制动器B1闭合、离合器C2闭合、制动器B2断开、制动器B3断开，传动比0.74。

所述电动机发电时，离合器C1闭合、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2断开、制动器B3断开；

所述电动机一档时，离合器C1断开、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2断开、制动器B3闭合；

所述电动机二档时，离合器C1断开、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3断开；

所述电动机三档时，离合器C1断开、制动器B1断开、离合器C2闭合、制动器B2断开、制动器B3断开。

柴油机和电动机能共同工作，能提供更大的扭矩。

车辆倒挡行驶时，所述电动机反转，离合器C1断开、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2断开、制动器B3闭合。

本实用新型电动机独立工作时，经离合器或制动器连接，动力由中间轴传递到输出轴，可实现3种传动速比和倒挡功能；柴油机独立工作时，经离合器或制动器连接，动力由输入轴传递到输出轴，可实现6种传动速比；柴油机和电动机共同工作时，可以提供更大的扭矩，且尽可能让柴油机工作在最佳燃油经济区。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

一是集成化程度高，电动机放在行星排P1、P2之间，使整体结构形式简单、紧凑，可靠性高，且提供倒挡功能；二是可实现串联形式的混合动力技术，在低速及启动工况下，可以用电机驱动，需要大扭矩工况下可以实现混合驱动，减速工况下实现能量回收；三是所述变速箱速比符合理想档位速比，在提高换挡舒适性的同时，大大的提高了车辆的燃油经济性。

附图说明

图1为本实用新型的混合动力变速箱结构原理图；

图2为本实用新型的混合动力变速箱电动机1挡时的功率流图；

图3为本实用新型的混合动力变速箱柴油机1挡时的功率流图；

图4为本实用新型的混合动力变速箱结构图；

[主要元件符号说明]

1-柴油机；2-P1排太阳轮；3-P1排行星架；4-P1排齿圈；5-离合器C1；6-制动器B1；7-离合器C2；8-制动器B2；9-制动器B3；10-P3排齿圈；11-P3排行星架；12-P3排太阳轮；13-P2排齿圈；14-P2排行星架；15-P2排太阳轮；16-电动机。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种用于大功率工程车辆的混合动力变速箱，如图1、图4所示，为该混合动力变速箱的原理图和结构图，包括变速箱壳体、电动机、3个行星排、2个离合器和3个制动器、输入轴、中间轴、输出轴和液压控制***。

如图1所示为本实用新型的混合动力变速箱原理示意图，动力由柴油机或电动机输入，通过切换离合器和制动器能使动力以不同的速比输出，满足车辆的工况需求。

如表1所示为本实用新型混合动力变速箱电动机工作时换挡过程的具体实施。

倒挡时，制动器B3闭合，电动机反转，其输出转矩传递到P3排太阳轮，P3排齿圈固定，通过P3排行星架输出；

1挡时，制动器B3闭合，电动机正转，其输出转矩传递到P3排太阳轮，P3排齿圈固定，通过P3排行星架输出；

2挡时，制动器B2闭合，电动机正转，其输出转矩传递到P2排太阳轮和P3排太阳轮，P2排齿圈固定，P2排行星架与P3排齿圈相连，最终通过P3排行星架输出；

3挡时，离合器C2闭合，电动机正转，其输出转矩传递到P2排太阳轮、P2排齿圈和P3排太阳轮，P2排行星架与P3排齿圈相连，最终通过P3排行星架输出；

表1电动机单独工作时的档位切换

如表2所示为本实用新型混合动力变速箱柴油机工作时换挡过程的具体实施。

1挡时，离合器C1、制动器B2、制动器B3闭合，柴油机正转，其输出转矩传递到P1排太阳轮和P1排行星架，经过P1排齿圈输出到P2排太阳轮和P3排太阳轮，P2排齿圈固定，P2排行星架与P3排齿圈相连，P3排齿圈固定，最终通过P3排行星架输出；

2挡时，制动器B1、制动器B2、制动器B3闭合，柴油机正转，其输出转矩传递到P1排行星架，P1排太阳轮固定，经过P1排齿圈输出到P2排太阳轮和P3排太阳轮，P2排齿圈固定，P2排行星架与P3排齿圈相连，P3排齿圈固定，最终通过P3排行星架输出；

3挡时，离合器C1、制动器B2闭合，柴油机正转，其输出转矩传递到P1排太阳轮和P1排行星架，经过P1排齿圈输出到P2排太阳轮和P3排太阳轮，P2排齿圈固定，P2排行星架与P3排齿圈相连，最终通过P3排行星架输出；

4挡时，制动器B1、制动器B2闭合，柴油机正转，其输出转矩传递到P1排行星架，P1排太阳轮固定，经过P1排齿圈输出到P2排太阳轮和P3排太阳轮，P2排齿圈固定，P2排行星架与P3排齿圈相连，最终通过P3排行星架输出；

5挡时，离合器C1、离合器C2闭合，柴油机正转，其输出转矩传递到P1排太阳轮和P1排行星架，经过P1排齿圈输出到P2排太阳轮、P2排齿圈和P3排太阳轮，P2排行星架与P3排齿圈相连，最终通过P3排行星架输出；

6挡时，制动器B1、离合器C2闭合，柴油机正转，其输出转矩传递到P1排行星架，P1排太阳轮固定，经过P1排齿圈输出到P2排太阳轮、P2排齿圈和P3排太阳轮，P2排行星架与P3排齿圈相连，最终通过P3排行星架输出；

表2柴油机单独工作时的档位切换

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.大功率工程车辆的混合动力变速箱，包括柴油机、2个离合器、3个制动器、电动机、3个行星排P1、P2、P3，其特征在于：

所述柴油机、电动机和行星排的P3行星架同轴输出；

所述电动机集成在行星排P1和P2之间；

所述行星排P1包括：P1排太阳轮、P1排行星轮、P1排行星架、P1排齿圈；其中P1排行星架与柴油机相连，P1排太阳轮经过离合器C1可与柴油机相连，或与制动器B1连接，P1排齿圈与电动机相连；

所述行星排P2包括：P2排太阳轮、P2排行星轮、P2排行星架、P2排齿圈；其中P2排行星架与P3排齿圈相连，P2排太阳轮与电动机相连，P2排齿圈经过离合器C2与电动机相连，或与制动器B2连接；

所述行星排P3包括：P3排太阳轮、P3排行星轮、P3排行星架、P3排齿圈；其中P3排行星架作为输出轴，P3排太阳轮与电动机相连，P3排齿圈与P2排行星架相连，或与制动器B3连接。

2.根据权利要求1所述的大功率工程车辆的混合动力变速箱，其特征在于：

所述柴油机一档时，离合器C1闭合、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3闭合，传动比4.11；

所述柴油机二档时，离合器C1断开、制动器B1闭合、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3闭合，传动比3.02；

所述柴油机三档时，离合器C1闭合、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3断开，传动比2.11；

所述柴油机四档时，离合器C1断开、制动器B1闭合、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3断开，传动比1.56；

所述柴油机五档时，离合器C1闭合、制动器B1断开、离合器C2闭合、制动器B2断开、制动器B3断开，传动比1；

所述柴油机六档时，离合器C1断开、制动器B1闭合、离合器C2闭合、制动器B2断开、制动器B3断开，传动比0.74。

3.根据权利要求1所述的大功率工程车辆的混合动力变速箱，其特征在于：

所述电动机发电时，离合器C1闭合、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2断开、制动器B3断开；

所述电动机一档时，离合器C1断开、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2断开、制动器B3闭合；

所述电动机二档时，离合器C1断开、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2闭合、制动器B3断开；

所述电动机三档时，离合器C1断开、制动器B1断开、离合器C2闭合、制动器B2断开、制动器B3断开。

4.根据权利要求1所述的大功率工程车辆的混合动力变速箱，其特征在于：

柴油机和电动机能共同工作，能提供更大的扭矩。

5.根据权利要求1所述的大功率工程车辆的混合动力变速箱，其特征在于：

车辆倒挡行驶时，所述电动机反转，离合器C1断开、制动器B1断开、离合器C2断开、制动器B2断开、制动器B3闭合。