混合动力变速箱的制作方法

1.本实用新型涉及车辆驱动及传动技术领域，具体涉及一种混合动力变速箱。


背景技术：

2.现有的商用车的混合动力变速箱，例如并联式混合动力变速箱通常在离合器和变速箱之间匹配一与输入轴同轴连接的驱动电机，因此驱动电机的转速较低而转矩较大，其转矩至少为发动机转矩的近两倍。由于功率电子模块主要根据电流或转矩来匹配，因此电机控制器德成本因功率电子模块较大而较贵。另一方面，采用同轴配置的驱动电机有利于提高可装配性，使得混合动力变速箱的装配较简化。
3.随着新能源汽车的进一步推广，要求混合动力变速箱的成本进一步降低。且随着专业化的分工和合作的扩大，混合动力变速箱的架构设计应有利于电机生产厂商单独装配驱动电机并进行出厂检测后提供给变速箱厂进行总装，而变速箱厂可以提前装配齿轮和轴系和部分壳体，从而提高生产效率，为进一步降低成本奠定基础，而不是只采购定转子进行总装，而这不利于电机出厂检测。
4.因此，市场还期待提供一种有利于装配且成本较低的混合动力变速箱。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的缺点，本实用新型提供一种有利于装配且成本较低的混合动力变速箱。
6.本实用新型提供了一种混合动力变速箱，包括：第一电机、第二电机、电机控制单元和传动机构，所述的传动机构包括输入轴、前传动齿轮组、变速机构、第一电机传动齿轮组和第二电机传动齿轮组；第一壳体、第二壳体和第三壳体；所述第一壳体包括离合器室和电机部，所述电机部包括相互平行设置的第一孔、第二孔和第三孔，所述输入轴穿设在所述第一孔中，所述第一电机的定子安设在所述第二孔中，所述第二电机的定子安设在所述第三孔中；所述第二壳体的内腔里设置有中间壁板，所述中间壁板与所述第一壳体围成的空腔里安设所述前传动齿轮组、第一电机传动齿轮组和第二电机传动齿轮组，所述中间壁板与所述第三壳体围成的空腔里安设所述变速机构。
7.优选地，所述第一壳体还包括电机控制部，所述电机控制单元安设在所述电机控制部的内腔里。
8.优选地，所述变速机构包括第一中间轴、第二中间轴、输出轴、设置在所述第一中间轴与所述输出轴之间的可选择地接通的第一挡位齿轮组和设置在所述第二中间轴与所述输出轴之间的第二挡位齿轮组，所述第二中间轴套设在所述第一中间轴的外侧，所述第一电机与所述第一中间轴传动连接，所述第二电机与所述第二中间轴传动连接，所述第一挡位齿轮组包括一挡主动齿轮、一挡从动齿轮、三挡主动齿轮、三挡从动齿轮和第一换挡元件，所述第二挡位齿轮组包括二挡主动齿轮、二挡从动齿轮、四挡主动齿轮、四挡从动齿轮和第二换挡元件，所述第一换挡元件可选择地将所述一挡主动齿轮、一挡从动齿轮、三挡主
动齿轮、三挡从动齿轮之一与所述输出轴传动连接，所述第二换挡元件可选择地将所述二挡主动齿轮、二挡从动齿轮、四挡主动齿轮、四挡从动齿轮之一与所述输出轴传动连接，所述第二挡位齿轮组还包括第三换挡元件，所述第三换挡元件可选择地将所述第二中间轴与所述第一中间轴接通，使得第一电机和第二电机可使用所述第一挡位齿轮组和第二挡位齿轮组的全部挡位。
9.优选地，所述前传动齿轮组包括前传动主动齿轮和前传动从动齿轮，所述前传动主动齿轮固接于所述输入轴上，所述前传动从动齿轮固接于所述第二中间轴上。
10.优选地，所述一挡从动齿轮与所述三挡从动齿轮空套在所述输出轴上并通过所述第一换挡元件可选择地与所述输出轴接通，所述一挡主动齿轮与所述三挡主动齿轮固接在所述第一中间轴上。
11.优选地，所述二挡从动齿轮与所述四挡从动齿轮空套在所述输出轴上并通过所述第二换挡元件可选择地与所述输出轴接通，所述二挡主动齿轮与所述四挡主动齿轮固接在所述第二中间轴上。
12.优选地，第一电机传动齿轮组包括第五主动齿轮和第五从动齿轮，所述第五主动齿轮与所述第一电机的转子轴连接，所述第五从动齿轮固接在所述第一中间轴上，第二电机传动齿轮组包括第六主动齿轮和第六从动齿轮，所述第六主动齿轮与所述第二电机的转子轴连接，所述第六从动齿轮固接在所述输入轴上。
13.优选地，所述变速机构还包括倒挡齿轮组，所述倒挡齿轮组包括第七主动齿轮、相固接的大惰轮和小惰轮轴，所述大惰轮与所述第七主动齿轮啮合传动，所述小惰轮轴与所述一挡从动齿轮啮合传动，所述第七主动齿轮空套在所述第二中间轴上并通过所述第三换挡元件可选择地将与所述第二中间轴接通。
14.优选地，所述输出轴的两端分别通过第一轴承和第二轴承支撑在所述中间壁板和第三壳体上；所述输入轴通过第三轴承和/或第四轴承支撑在所述第一孔上，还在所述输出轴相对输入轴的一端开设内孔设置第五轴承以支撑所述输入轴的一端；所述第二中间轴的一端通过第六轴承支撑在所述中间壁板上，另一端通过第七轴承支撑在所述第一中间轴上；所述第一中间轴的两端分别通过第八轴承和第九轴承支撑在所述第三壳体和第一壳体上。
15.本实用新型的混合动力变速箱，由于两个电机安设在第一壳体上，可装配完成进行出厂检测，且变速箱厂可提前将变速机构装配在第二壳体和第三壳体围成的空腔里，从而得到一种利于装配且成本较低的混合动力变速箱。
附图说明
16.图1所示为本实用新型第一具体实施例的混合动力变速箱的结构示意图。
17.图2所示为第一具体实施例的混合动力变速箱的轴承配置示意图。
18.图3所示为第一具体实施例在混合动力行驶模式下串联起步工况动力流示意图。
19.图4所示为第一具体实施例在混合动力行驶模式下挂二挡时的动力流示意图。
20.图5所示为第一具体实施例在混合动力行驶模式下从二挡换三挡时的动力流示意图。
21.图6所示为第一具体实施例在混合动力行驶模式下挂三挡时的动力流示意图。
22.符号说明
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第一电机
[0024]
11
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第一电机的定子
[0025]
12
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第一电机的转子轴
[0026]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二电机
[0027]
21
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第二电机的定子
[0028]
22
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第二电机的转子轴
[0029]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电机控制单元
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传动机构
[0031]
41
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输入轴
[0032]
42
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前传动齿轮组
[0033]
421
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前传动主动齿轮
[0034]
422
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前传动从动齿轮
[0035]
43
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第一电机传动齿轮组
[0036]
431
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第五主动齿轮
[0037]
432
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第五从动齿轮
[0038]
44
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二电机传动齿轮组
[0039]
441
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第六主动齿轮
[0040]
442
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第六从动齿轮
[0041]
45
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变速机构
[0042]
451
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第一中间轴
[0043]
452
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第二中间轴
[0044]
453
ꢀꢀꢀꢀꢀ
输出轴
[0045]
454
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一挡位齿轮组
[0046]
4541
ꢀꢀꢀꢀ
一挡主动齿轮
[0047]
4542
ꢀꢀꢀꢀ
一挡从动齿轮
[0048]
4543
ꢀꢀꢀꢀ
三挡主动齿轮
[0049]
4544
ꢀꢀꢀꢀ
三挡从动齿轮
[0050]
4545
ꢀꢀꢀꢀ
第一换挡元件
[0051]
455
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二挡位齿轮组
[0052]
4551
ꢀꢀꢀꢀ
二挡主动齿轮
[0053]
4552
ꢀꢀꢀꢀ
二挡从动齿轮
[0054]
4553
ꢀꢀꢀꢀ
四挡主动齿轮
[0055]
4554
ꢀꢀꢀꢀ
四挡从动齿轮
[0056]
4555
ꢀꢀꢀꢀ
第二换挡元件
[0057]
4556
ꢀꢀꢀꢀ
第三换挡元件
[0058]
456
ꢀꢀꢀꢀꢀ
倒挡齿轮组
[0059]
4561
ꢀꢀꢀꢀ
第七主动齿轮
[0060]
4562
ꢀꢀꢀꢀ
大惰轮
[0061]
4563
ꢀꢀꢀꢀ
小惰轮轴
[0062]
51
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一壳体
[0063]
511
ꢀꢀꢀꢀꢀ
离合器室
[0064]
512
ꢀꢀꢀꢀꢀ
电机部
[0065]
513
ꢀꢀꢀꢀꢀ
电机控制器部
[0066]
5121
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第一孔
[0067]
5122
ꢀꢀꢀꢀ
第二孔
[0068]
5123
ꢀꢀꢀꢀ
第三孔
[0069]
52
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二壳体
[0070]
521
ꢀꢀꢀꢀꢀ
中间壁板
[0071]
53
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第三壳体
[0072]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
发动机
[0073]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
离合器
[0074]
81
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第一轴承
[0075]
82
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第二轴承
[0076]
83
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第三轴承
[0077]
84
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第四轴承
[0078]
85
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第五轴承
[0079]
86
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第六轴承
[0080]
87
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第七轴承
[0081]
88
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第八轴承
[0082]
89
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第九轴承
具体实施方式
[0083]
为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
[0084]
以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0085]
图1所示为本实用新型第一具体实施例的混合动力变速箱的结构示意图。如图1所示，混合动力变速箱，包括：第一电机1、第二电机2、电机控制单元3和传动机构4，所述的传动机构4包括输入轴41、前传动齿轮组42、第一电机传动齿轮组43、第二电机传动齿轮组44和变速机构45；第一壳体51、第二壳体52和第三壳体53；第一壳体51包括离合器室511和电机部512，电机部512包括相互平行设置的第一孔5121、第二孔5122和第三孔5123，输入轴41安设在第一孔5121中，第一电机1的定子11安设在第二孔5122中，第二电机2的定子21安设在第三孔5123中；第二壳体52的内腔里设置有中间壁板521，中间壁板521与第一壳体51围成的空腔里安设前传动齿轮组42、第一电机传动齿轮组43和第二电机传动齿轮组44，中间壁板521与第三壳体53围成的空腔里安设变速机构45。
[0086]
由于两个电机安设在第一壳体上，且与输入轴平行配置，故可采用直径较小的高速电机来实现，从而降低成本，且可由电机厂家装配完成驱动单元模块后进行出厂检测，然
后提供给变速箱厂进行总装，变速箱厂可提前将变速机构装配在第二壳体和第三壳体围成的空腔里，在驱动单元到达总装线后完成总成装配，从而得到一种利于装配且成本较低的混合动力变速箱。
[0087]
如图1所示，第一壳体51还包括电机控制部513，电机控制单元3安设在电机控制部513的内腔里。电机控制单元3与第一电机1、第二电机2集成在一个壳体上，因此极为有利于装配和出厂检测，然后到变速箱厂的总装线上与其余部分进行最终的装配和总成检测。
[0088]
此外，第一电机1、第二电机2和电机控制单元3的冷却水套，也可开设在第一壳体51上，从而实现了单独的混合动力变速箱驱动单元模块，极有利于消减零部件数量并降低成本。
[0089]
此外，安装第一电机1和第二电机2的第二孔5122和第三孔5123，可以在面向第二壳体53的一侧设置后侧壁，并在侧壁上安设前轴承，如果采用非油冷电机，则还可设置油封于此；而在面向离合器室511的前侧不设置侧壁，定子11和21可以通过此安设到第二孔5122和第三孔5123内，然后分别将端盖安装在离合器室511的底部以完成定转子的装配。
[0090]
如图1所示，变速机构45包括第一中间轴451、第二中间轴452、输出轴453、设置在第一中间轴与所述输出轴之间的可选择地接通的第一挡位齿轮组454和设置在第二中间轴与输出轴之间的第二挡位齿轮组455，第二中间轴452套设在第一中间轴451的外侧，第一电机1与第一中间轴451传动连接，第二电机2与第二中间轴452传动连接，第一挡位齿轮组454包括一挡主动齿轮4541、一挡从动齿轮4542、三挡主动齿轮4543、三挡从动齿轮4544和第一换挡元件4545，第二挡位齿轮组455包括二挡主动齿轮4551、二挡从动齿轮4552、四挡主动齿轮4553、四挡从动齿轮4554和第二换挡元件4555，第一换挡元件4545可选择地将一挡主动齿轮4541、一挡从动齿轮4542、三挡主动齿轮4543、三挡从动齿轮4544之一与输出轴453传动连接，第二换挡元件4555可选择地将二挡主动齿轮4551、二挡从动齿轮4552、四挡主动齿轮4553、四挡从动齿轮4554之一与输出轴453传动连接，第二挡位齿轮组还包括第三换挡元件4556，第三换挡元件4556可选择地将第二中间轴452与第一中间轴451接通，使得第一电机1和第二电机2可使用第一挡位齿轮组454和第二挡位齿轮组455的全部挡位。
[0091]
如图1所示，一挡从动齿轮4542与三挡从动齿轮4544空套在输出轴453上并通过所述第一换挡元件4545可选择地与输出轴453接通，一挡主动齿轮4541与三挡主动齿轮4543固接在第一中间轴451上。如果采用更多数量的挡位齿轮，则从动齿轮均空套在输出轴42上且换挡元件也设置在输出轴453上，主动齿轮则固接在第一中间轴451上。
[0092]
如图1所示，二挡从动齿轮4552与四挡从动齿轮4554空套在输出轴453上并通过第二换挡元件4555可选择地与输出轴453接通，二挡主动齿轮4551与四挡主动齿轮4553固接在所述第二中间轴上。如果采用更多数量的挡位齿轮，则从动齿轮均空套在输出轴453上且换挡元件也设置在输出轴453上，主动齿轮固接在第二中间轴452上。
[0093]
如图1所示，前传动齿轮组42包括前传动主动齿轮421和前传动从动齿轮422，前传动主动齿轮421固接于输入轴41上，前传动从动齿轮422固接于所述第二中间轴452上。如前传动主动齿轮421的直径较小时，也可以与输入轴41制成齿轮轴。
[0094]
前传动齿轮组42的传动比根据发动机的类型进行匹配，例如，对于柴油发动机和汽油发动机，前传动齿轮组42的传动比分别约为1.4和2.0，匹配传动机构4中的四个挡位的传动比，可以分别满足柴油机混合电驱动装置和汽油机混合电驱动装置的驱动特性需求。
[0095]
如图1所示，第一电机传动齿轮组43包括第五主动齿轮431和第五从动齿轮432，第五主动齿轮431与第一电机1的转子轴12连接，所述第五从动齿轮432固接在第一中间轴451上，第二电机传动齿轮组44包括第六主动齿轮441和第六从动齿轮442，第六主动齿轮441与第二电机2的转子轴22连接，所述第六从动齿轮442固接在输入轴41上。
[0096]
第一电机传动齿轮组43和第二电机传动齿轮组44使得采用高速电机成为可能，且在电动状态时，对第一电机1和/或第二电机2进行减速，在再生制动状态或发电状态时，则对第一电机1和/或第二电机2进行增速。第一电机传动齿轮组43和第二电机传动齿轮组44可以采用定轴齿轮组来实现，并不以此为限制。
[0097]
由于前传动齿轮组42的传动比通常大于1，即起减速作用，第二电机2所需的大传动比可由前传动齿轮组42分担一部分，因此可将第二电机传动齿轮组44的传动比设置得较小，但仍然大于1起减速作用，而在发电时则起到增速作用，可以很好地满足第二电机2驱动和发电的功能需求，同时也利于结构布置。
[0098]
如图1所示，变速机构45还包括倒挡齿轮组456，倒挡齿轮组456包括第七主动齿轮4561、相固接的大惰轮4562和小惰轮轴4563，大惰轮4562与第七主动齿轮4561啮合传动，小惰轮轴4563与一挡从动齿轮4542啮合传动，第七主动齿轮4561空套在第二中间轴452上并通过第三换挡元件4556可选择地与第二中间轴452接通。
[0099]
在蓄电装置、第一电机1和第二电机2等高压电气部件正常工作时，倒车可以优选通过第一电机1和/或第二电机2的反转来实现。在高压电气部件出现故障不能工作时，发动机由其起动机启动点火工作，由于第一挡的传动比较大，因此可以正常起步，实现跛足回家，而且由于设置了单独的倒挡，因此可以很好地实现跛足回家的全部功能。
[0100]
由于第二中间轴452通常中间粗两端细，倒挡传动比较大使得空套在第二中间轴452上的第七主动齿轮4561的内径受到了限制，因此可将第七主动齿轮481的直径适当做大，与其啮合传动的大惰轮4562也具有较大的直径，小惰轮轴4563则是直径较小的齿轮轴，其与直径较大的一挡从动齿轮4542啮合传动时，实现倒挡所需的传动比，此时第三换挡元件4556挂倒挡，同时第一换挡元件4545挂一挡，发动机5的动力就传递到输出轴453上驱动车辆倒车。
[0101]
倒挡齿轮组456中的第七主动齿轮4561空套在第二中间轴452上，通过第三换挡元件4556可选择地与第二中间轴452接通，第一中间轴451也通过第三换挡元件4556可选择地与第二中间轴452接通，从而使得第一电机1的动力可以传递到第二挡位齿轮组455，发动机和第二电机2的动力也可以传递到第一挡齿轮组454，即用一个换挡元件实现了跛足回家所需的倒挡功能以及发动机、第一电机1和第二电机2可使用第一挡位齿轮组454和第二挡位齿轮组455的全部挡位，从而使得传动机构4采用最少数量的换挡元件实现了所需的功能，且实现纯电动行驶模式和混合动力行驶模式下的动力换挡。对于如图1所示的混合动力变速箱，只要采用三个换挡元件，换挡元件采用换挡同步器或者换挡齿套，包括倒挡在内共可实现纯电动行驶模式和混合动力行驶模式下各五个挡位。
[0102]
混合动力变速箱只采用了三个壳体，不仅有利于装配，而且输入轴41、第一中间轴451、第二中间轴452和输出轴453的长度较均匀，没有特别长的轴因此便于加工，特别是输入轴41的长度较常规变速箱的略长，但由于传递的转矩较小，可以适当增大直径以得到相当的刚度，保证整个轴系的扭转特性，与壳体一起提高nvh性能。
[0103]
三个壳体上配置的轴承应能实现可提前将变速机构4单独装配在第二壳体52与第三壳体53形成的空腔里，等在第一壳体51装配第一电机1和第二电机2完成的驱动单元模块到位后再易于实现总成装配。
[0104]
此外，如图1所示，发动机6通过主离合器7与输入轴41连接以传递动力。发动机6也可以通过液力变矩器与混合动力变速箱连接以传递动力，其他类型的连接方式也是可以的，并不以此为限制。
[0105]
图2所示为第一具体实施例的混合动力变速箱的轴承配置示意图。如图2所示，在中间壁板521上和第三壳体53上，分别配置第一轴承81和第二轴承82支撑输出轴453；在第一孔5121上配置第三轴承83和/或第四轴承84支撑输入轴41，还可以在输出轴453相对输入轴41的一端可开设内孔，设置第五轴承85以支撑输入轴41的一端；在中间壁板521上设置第六轴承86支撑第二中间轴452的一端，其另一端可通过设置在其内孔里的第七轴承87支撑在第一中间轴451上；第一中间轴451一端通过第八轴承88支撑在第三壳体53上，另一端可以通过第九轴承89支撑第一壳体51上。
[0106]
此外，还可以在第一中间轴451和第二中间轴452之间的某些位置设置相应的滚针轴承，以相互支撑提高刚性；小惰轮轴4563可以通过在两端设置的轴承支撑在第二壳体52和第三壳体53上。其他的轴承配置方式也是可以的，并不以此为限制。
[0107]
图3所示为第一具体实施例在混合动力行驶模式下串联起步工况动力流示意图。图4所示为第一具体实施例在混合动力行驶模式下挂二挡时的动力流示意图。图5所示为第一具体实施例在混合动力行驶模式下从二挡换三挡时的动力流示意图。图6所示为第一具体实施例在混合动力行驶模式下挂三挡时的动力流示意图。
[0108]
如图3所示，在串联起步工况下，第一电机1挂在一挡驱动车辆起步，发动机6驱动第二电机2发电。如图4所示，发动机6和第二电机2、第一电机1均挂在二挡驱动车辆，其中的第一电机1和第二电机2根据控制策略可处于电动模式或发电模式。如图5所示，二挡升三挡时，发动机6和第二电机2仍然挂二挡输出动力驱动车辆，第一电机1先摘挡再调速同步后换入三挡，在此过程中并无动力中断，实现了动力换挡。如图6所示，在第一电机1挂上三挡输出动力驱动车辆时，发动机6和第二电机2摘挡再调速同步后也挂到三挡。挂其它挡位的过程均与此类似，于此不再赘述。
[0109]
纯电动行驶模式的换挡过程控制，与此类似，只是离合器7分离，发动机6关闭，只第一电机1和第二电机2进行交替调速换挡，实现动力换挡，于此不再赘述。
[0110]
本实用新型具体实施例的混合动力变速箱，包括：第一电机；第二电机；电机控制单元；传动机构，包括输入轴、前传动齿轮组、变速机构、第一电机传动齿轮组和第二电机传动齿轮组；第一壳体、第二壳体和第三壳体；所述第一壳体包括离合器室和电机部，所述电机部包括相互平行设置的第一孔、第二孔和第三孔，所述输入轴穿设在所述第一孔中，所述第一电机的定子安设在所述第二孔中，所述第二电机的定子安设在所述第三孔中；所述第二壳体的内腔里设置有中间壁板，所述中间壁板与所述第一壳体围成的空腔里安设所述前传动齿轮组、第一电机传动齿轮组和第二电机传动齿轮组，所述中间壁板与所述第三壳体围成的空腔里安设所述变速机构。本实用新型的混合动力变速箱，由于两个电机安设在第一壳体上，可装配完成进行出厂检测，且变速箱厂可提前将变速机构装配在第二壳体和第三壳体围成的空腔里，从而得到一种利于装配且成本较低的混合动力变速箱。
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最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。