大功率工程車輛的混合動力變速箱的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于大功率工程車輛的混合動力變速箱，屬于動力傳動系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括變速箱殼體、電動機、3個行星排、2個離合器和3個制動器、輸入軸、中間軸、輸出軸和液壓控制系統(tǒng)。電動機獨立工作時，經(jīng)離合器或制動器連接，動力由中間軸傳遞到輸出軸，可實現(xiàn)3種傳動速比和倒擋功能；柴油機獨立工作時，經(jīng)離合器或制動器連接，動力由輸入軸傳遞到輸出軸，可實現(xiàn)6種傳動速比；柴油機和電動機共同工作時，可以提供更大的扭矩，且盡可能讓柴油機工作在最佳燃油經(jīng)濟區(qū)。本實用新型可實現(xiàn)動力換擋，整體形式簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，傳動效率高，能在很大程度上改善車輛動力性能，提高燃油經(jīng)濟性。
【專利說明】
大功率工程車輛的混合動力變速箱
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于動力傳動系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種應(yīng)用于大功率工程車輛的 混合動力變速箱。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前能源短缺已成為全球面臨的一個重要問題，而混合動力技術(shù)能有效改善車輛 低速動力輸出和燃油消耗，已成為汽車工業(yè)的發(fā)展方向。大功率工程車輛(如重型礦用自卸 車)在工作時，經(jīng)常在低速、啟停工況下工作，在低速及啟動工況下，可以用電機驅(qū)動，在減 速工況下，電機能實現(xiàn)制動能量回收，給電池充電。
[0003] 在混合動力變速箱的設(shè)計文獻資料中，還未發(fā)現(xiàn)有適用于大功率工程車輛的混合 動力變速箱，此混合動力變速箱能在很大程度上提高車輛的燃油經(jīng)濟性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的是:為提高大功率工程車輛的燃油經(jīng)濟性，提升車輛動力性能， 提出了一種適合應(yīng)用在大功率工程車輛上的混合動力變速箱。
[0005] 大功率工程車輛的混合動力變速箱，包括柴油機、2個離合器、3個制動器、電動機、 3個行星排Pl、P2、P3，其特征在于：
[0006] 所述柴油機、電動機和行星排的P3行星架同軸輸出；
[0007] 所述電動機集成在行星排Pl和P2之間；
[0008] 所述行星排Pl包括:Pl排太陽輪、Pl排行星輪、Pl排行星架、Pl排齒圈；其中Pl排行 星架與柴油機相連，Pl排太陽輪經(jīng)過離合器Cl可與柴油機相連，或與制動器Bl連接，Pl排齒 圈與電動機相連；
[0009] 所述行星排P2包括:P2排太陽輪、P2排行星輪、P2排行星架、P2排齒圈；其中P2排行 星架與P3排齒圈相連，P2排太陽輪與電動機相連，P2排齒圈經(jīng)過離合器C2與電動機相連，或 與制動器B2連接；
[0010] 所述行星排P3包括:P3排太陽輪、P3排行星輪、P3排行星架、P3排齒圈；其中P3排行 星架作為輸出軸，P3排太陽輪與電動機相連，P3排齒圈與P2排行星架相連，或與制動器B3連 接。
[0011] 所述柴油機一檔時，離合器Cl閉合、制動器Bl斷開、離合器C2斷開、制動器B2閉合、 制動器B3閉合，傳動比4.11;
[0012] 所述柴油機二檔時，離合器Cl斷開、制動器Bl閉合、離合器C2斷開、制動器B2閉合、 制動器B3閉合，傳動比3.02;
[0013] 所述柴油機三檔時，離合器Cl閉合、制動器Bl斷開、離合器C2斷開、制動器B2閉合、 制動器B3斷開，傳動比2.11;
[0014] 所述柴油機四檔時，離合器Cl斷開、制動器Bl閉合、離合器C2斷開、制動器B2閉合、 制動器B3斷開，傳動比1.56;
[0015] 所述柴油機五檔時，離合器Cl閉合、制動器BI斷開、離合器C2閉合、制動器B2斷開、 制動器B3斷開，傳動比1;
[0016] 所述柴油機六檔時，離合器Cl斷開、制動器Bl閉合、離合器C2閉合、制動器B2斷開、 制動器B3斷開，傳動比0.74。
[0017] 所述電動機發(fā)電時，離合器Cl閉合、制動器Bl斷開、離合器C2斷開、制動器B2斷開、 制動器B3斷開；
[0018] 所述電動機一檔時，離合器Cl斷開、制動器Bl斷開、離合器C2斷開、制動器B2斷開、 制動器B3閉合；
[0019] 所述電動機二檔時，離合器Cl斷開、制動器Bl斷開、離合器C2斷開、制動器B2閉合、 制動器B3斷開；
[0020] 所述電動機三檔時，離合器Cl斷開、制動器Bl斷開、離合器C2閉合、制動器B2斷開、 制動器B3斷開。
[0021] 柴油機和電動機能共同工作，能提供更大的扭矩。
[0022]車輛倒擋行駛時，所述電動機反轉(zhuǎn)，離合器Cl斷開、制動器Bl斷開、離合器C2斷開、 制動器B2斷開、制動器B3閉合。
[0023] 本實用新型電動機獨立工作時，經(jīng)離合器或制動器連接，動力由中間軸傳遞到輸 出軸，可實現(xiàn)3種傳動速比和倒擋功能;柴油機獨立工作時，經(jīng)離合器或制動器連接，動力由 輸入軸傳遞到輸出軸，可實現(xiàn)6種傳動速比；柴油機和電動機共同工作時，可以提供更大的 扭矩，且盡可能讓柴油機工作在最佳燃油經(jīng)濟區(qū)。
[0024] 本實用新型的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
[0025] -是集成化程度高，電動機放在行星排P1、P2之間，使整體結(jié)構(gòu)形式簡單、緊湊，可 靠性高，且提供倒擋功能；二是可實現(xiàn)串聯(lián)形式的混合動力技術(shù)，在低速及啟動工況下，可 以用電機驅(qū)動，需要大扭矩工況下可以實現(xiàn)混合驅(qū)動，減速工況下實現(xiàn)能量回收;三是所述 變速箱速比符合理想檔位速比，在提高換擋舒適性的同時，大大的提高了車輛的燃油經(jīng)濟 性。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型的混合動力變速箱結(jié)構(gòu)原理圖；
[0027] 圖2為本實用新型的混合動力變速箱電動機1擋時的功率流圖；
[0028] 圖3為本實用新型的混合動力變速箱柴油機1擋時的功率流圖；
[0029]圖4為本實用新型的混合動力變速箱結(jié)構(gòu)圖；
[0030][主要元件符號說明]
[0031] 1-柴油機;2-?1排太陽輪;3-?1排行星架;4-?1排齒圈；5-離合器(：1;6-制動器81; 7_離合器C2;8-制動器B2; 9-制動器B3; 10-P3排齒圈；11-P3排行星架；12-P3排太陽輪；13-P2排齒圈；14-P2排行星架;15-P2排太陽輪;16-電動機。
【具體實施方式】
[0032]為使本實用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖 及具體實施例進行詳細(xì)描述。
[0033]本實用新型提供一種用于大功率工程車輛的混合動力變速箱，如圖1、圖4所示，為 該混合動力變速箱的原理圖和結(jié)構(gòu)圖，包括變速箱殼體、電動機、3個行星排、2個離合器和3 個制動器、輸入軸、中間軸、輸出軸和液壓控制系統(tǒng)。
[0034]如圖1所示為本實用新型的混合動力變速箱原理示意圖，動力由柴油機或電動機 輸入，通過切換離合器和制動器能使動力以不同的速比輸出，滿足車輛的工況需求。
[0035] 如表1所示為本實用新型混合動力變速箱電動機工作時換擋過程的具體實施。
[0036] 倒擋時，制動器B3閉合，電動機反轉(zhuǎn)，其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到P3排太陽輪，P3排齒圈固 定，通過P3排行星架輸出；
[0037] 1擋時，制動器B3閉合，電動機正轉(zhuǎn)，其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到P3排太陽輪，P3排齒圈固 定，通過P3排行星架輸出；
[0038] 2擋時，制動器B2閉合，電動機正轉(zhuǎn)，其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到P2排太陽輪和P3排太陽輪， P2排齒圈固定，P2排行星架與P3排齒圈相連，最終通過P3排行星架輸出；
[0039] 3擋時，離合器C2閉合，電動機正轉(zhuǎn)，其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到P2排太陽輪、P2排齒圈和P3 排太陽輪，P2排行星架與P3排齒圈相連，最終通過P3排行星架輸出；
[0040] 表1電動機單獨工作時的檔位切換
[0041]
[0042] 如表2所示為本實用新型混合動力變速箱柴油機工作時換擋過程的具體實施。
[0043] 1擋時，離合器Cl、制動器B2、制動器B3閉合，柴油機正轉(zhuǎn)，其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到Pl排 太陽輪和Pl排行星架，經(jīng)過Pl排齒圈輸出到P2排太陽輪和P3排太陽輪，P2排齒圈固定，P2排 行星架與P3排齒圈相連，P3排齒圈固定，最終通過P3排行星架輸出；
[0044] 2擋時，制動器Bl、制動器B2、制動器B3閉合，柴油機正轉(zhuǎn)，其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到Pl排 行星架，Pl排太陽輪固定，經(jīng)過Pl排齒圈輸出到P2排太陽輪和P3排太陽輪，P2排齒圈固定， P2排行星架與P3排齒圈相連，P3排齒圈固定，最終通過P3排行星架輸出；
[0045] 3擋時，離合器CU制動器B2閉合，柴油機正轉(zhuǎn)，其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到Pl排太陽輪和Pl 排行星架，經(jīng)過Pl排齒圈輸出到P2排太陽輪和P3排太陽輪，P2排齒圈固定，P2排行星架與P3 排齒圈相連，最終通過P3排行星架輸出；
[0046] 4擋時，制動器Bl、制動器B2閉合，柴油機正轉(zhuǎn)，其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到Pl排行星架，Pl 排太陽輪固定，經(jīng)過Pl排齒圈輸出到P2排太陽輪和P3排太陽輪，P2排齒圈固定W排行星架 與P3排齒圈相連，最終通過P3排行星架輸出；
[0047] 5擋時，離合器CU離合器C2閉合，柴油機正轉(zhuǎn)，其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到Pl排太陽輪和Pl 排行星架，經(jīng)過Pl排齒圈輸出到P2排太陽輪W排齒圈和P3排太陽輪W排行星架與P3排齒 圈相連，最終通過P3排行星架輸出；
[0048] 6擋時，制動器Bl、離合器C2閉合，柴油機正轉(zhuǎn)，其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到Pl排行星架，Pl 排太陽輪固定，經(jīng)過Pl排齒圈輸出到P2排太陽輪W排齒圈和P3排太陽輪W排行星架與P3 排齒圈相連，最終通過P3排行星架輸出；
[0049]表2柴油機單獨工作時的檔位切換
[0052]以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進 和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 大功率工程車輛的混合動力變速箱，包括柴油機、2個離合器、3個制動器、電動機、3 個行星排Pl、P2、P3，其特征在于： 所述柴油機、電動機和行星排的P3行星架同軸輸出； 所述電動機集成在行星排Pl和P2之間； 所述行星排Pl包括:Pl排太陽輪、Pl排行星輪、Pl排行星架、Pl排齒圈；其中Pl排行星架 與柴油機相連，Pl排太陽輪經(jīng)過離合器Cl可與柴油機相連，或與制動器Bl連接，Pl排齒圈與 電動機相連； 所述行星排P2包括此排太陽輪、P2排行星輪、P2排行星架、P2排齒圈；其中P2排行星架 與P3排齒圈相連，P2排太陽輪與電動機相連，P2排齒圈經(jīng)過離合器C2與電動機相連，或與制 動器B2連接； 所述行星排P3包括:P3排太陽輪、P3排行星輪、P3排行星架、P3排齒圈；其中P3排行星架 作為輸出軸，P3排太陽輪與電動機相連，P3排齒圈與P2排行星架相連，或與制動器B3連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率工程車輛的混合動力變速箱，其特征在于： 所述柴油機一檔時，離合器Cl閉合、Φ慟器Bl斷開、離合器C2斷開、φ慟器B2閉合、制動 器B3閉合，傳動比4.11; 所述柴油機二檔時，離合器Cl斷開、Φ慟器Bl閉合、離合器C2斷開、φ慟器B2閉合、制動 器B3閉合，傳動比3.02; 所述柴油機三檔時，離合器Cl閉合、Φ慟器Bl斷開、離合器C2斷開、φ慟器B2閉合、制動 器B3斷開，傳動比2.11; 所述柴油機四檔時，離合器Cl斷開、Φ慟器Bl閉合、離合器C2斷開、φ慟器B2閉合、制動 器B3斷開，傳動比1.56; 所述柴油機五檔時，離合器Cl閉合、制動器Bl斷開、離合器C2閉合、制動器B2斷開、制動 器B3斷開，傳動比1; 所述柴油機六檔時，離合器Cl斷開、Φ慟器Bl閉合、離合器C2閉合、φ慟器B2斷開、制動 器B3斷開，傳動比0.74。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率工程車輛的混合動力變速箱，其特征在于： 所述電動機發(fā)電時，離合器Cl閉合、制動器Bl斷開、離合器C2斷開、制動器B2斷開、制動 器B3斷開； 所述電動機一檔時，離合器Cl斷開、制動器Bl斷開、離合器C2斷開、制動器B2斷開、制動 器B3閉合； 所述電動機二檔時，離合器Cl斷開、制動器B1斷開、離合器C2斷開、制動器B2閉合、制動 器B3斷開； 所述電動機三檔時，離合器C1斷開、制動器B1斷開、離合器C2閉合、制動器B2斷開、制動 器B3斷開。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率工程車輛的混合動力變速箱，其特征在于： 柴油機和電動機能共同工作，能提供更大的扭矩。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率工程車輛的混合動力變速箱，其特征在于： 車輛倒擋行駛時，所述電動機反轉(zhuǎn)，離合器Cl斷開、制動器Bl斷開、離合器C2斷開、制動 器B2斷開、制動器B3閉合。
【文檔編號】F16H3/66GK205553895SQ201620373671
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】張文明, 楊威威, 趙鑫鑫, 楊耀東
【申請人】北京科技大學(xué)