一種混合動力車用有源傳動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種混合動力車用有源傳動裝置，包括與發(fā)動機(jī)通過離合器旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的I軸，與車輪通過固定速比旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的Ⅱ軸，電機(jī)，與電機(jī)通過固定速比旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的Ⅲ軸；三端口組件，該三端口組件由兩個輸出元件、一個輸入元件、一個切換機(jī)構(gòu)組成，兩個輸出元件可獨立自由旋轉(zhuǎn)且同軸布置，分別與I軸、Ⅱ軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接，輸入元件與Ⅲ軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接，切換機(jī)構(gòu)用于實現(xiàn)輸入元件與任一輸出元件的可選驅(qū)動連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明減少了切換機(jī)構(gòu)的數(shù)量，大大增加了電機(jī)布置空間，進(jìn)而增加了電機(jī)輸出功率，具有很好的實際應(yīng)用價值。
【專利說明】一種混合動力車用有源傳動裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有源傳動裝置，尤其是涉及一種混合動力車用有源傳動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的汽車傳動【技術(shù)領(lǐng)域】主要的變速器種類中，軸線固定式手動變速器(MT)傳動效率高，制造加工方便，成本低、可靠性高，因此一直是國內(nèi)車用變速器市場上的主流技術(shù)。但是MT在車輛操作使用過程中存在一些問題，尤其是在坡道起步等特殊行駛工況，相對其他類型變速器操作不方便；此外，換檔時機(jī)掌握不好會增加燃料消耗和發(fā)動機(jī)的磨損，駕駛員的操作負(fù)擔(dān)重。已知技術(shù)中有提出用自動操縱換檔機(jī)構(gòu)來替代完成手動換檔操縱，即所謂的自動機(jī)械變速器(AMT)。但是該技術(shù)在起步、換檔品質(zhì)、換檔動力中斷等方面具有較明顯的性能缺陷。
[0003]在混合動力車輛【技術(shù)領(lǐng)域】，已經(jīng)提出各種動力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，通過增加電機(jī)實現(xiàn)機(jī)電功率混合驅(qū)動車輛的技術(shù)方案。
[0004]申請?zhí)枮?00910051565.1的中國專利公開了一種混合動力汽車用有源傳動裝置，包括軸線固定式齒輪變速器、變速器電控?fù)Q檔操縱機(jī)構(gòu)、離合器及其電動操縱機(jī)構(gòu)、電子控制單元、主驅(qū)動電機(jī)和同步機(jī)構(gòu)，離合器的主動部分與車用發(fā)動機(jī)飛輪連接，從動部分與軸線固定式齒輪變速器的輸入軸的前端連接，主驅(qū)動電機(jī)與同步機(jī)構(gòu)連接，同步機(jī)構(gòu)與軸線固定式齒輪變速器的輸入軸或輸出軸的末端進(jìn)行分離切斷動力或嚙合同步旋轉(zhuǎn)，電子控制單元通過電信號對主驅(qū)動電機(jī)控制單元、電控?fù)Q檔操縱機(jī)構(gòu)、同步機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制解決動力耦合和換檔過程動力中斷問題。但是，該專利沒有解決電機(jī)與變速箱集成后軸向空間尺寸增加問題。軸向空間是指沿I軸方向的尺寸空間，該方向?qū)τ跈M置變速器主要受車輛輪距的限制。這樣該技術(shù)方案在裝車時會因為軸向和徑向空間限制使得集成的電機(jī)體積/功率受到限制，影響了技術(shù)方案的實施效果。
[0005]申請?zhí)枮?01110280754.3的專利公開了一種適用于橫置前驅(qū)車輛的混合動力傳動裝置，包括電機(jī)、變速箱輸入軸、變速箱輸出軸，變速箱輸入軸與變速箱輸出軸之間具有至少兩對齒輪副和相應(yīng)的檔位鎖止同步機(jī)構(gòu)，構(gòu)成可變速比的定軸齒輪傳動機(jī)構(gòu)，電機(jī)通過一套齒輪組與變速箱輸入軸嚙合，變速箱輸入軸上的電機(jī)輸入鎖止同步機(jī)構(gòu)使得空套于變速箱輸入軸上的齒輪與變速箱輸入軸固結(jié)；電機(jī)通過另一套齒輪組與變速箱輸出軸嚙合，變速箱輸出軸上的電機(jī)輸出鎖止同步機(jī)構(gòu)使得空套于變速箱輸出軸上的齒輪與變速箱輸出軸固結(jié)；上述兩套齒輪組、電機(jī)輸入鎖止同步機(jī)構(gòu)以及電機(jī)輸出鎖止同步機(jī)構(gòu)均位于定軸齒輪傳動機(jī)構(gòu)背離發(fā)動機(jī)的外側(cè)。該專利必須通過兩個同步器才能實現(xiàn)電機(jī)可選地與輸入軸或輸出軸建立動力傳遞路徑。其次，上述專利電機(jī)的右端面至右箱體之間至少間隔一排直齒輪以及一同步器的距離，這在一定程度上限值了電機(jī)輸出功率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠大大增加電機(jī)軸向布置空間的新型混合動力車用有源傳動裝置。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]一種混合動力車用有源傳動裝置，包括
[0009]與發(fā)動機(jī)通過離合器旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的I軸，
[0010]與車輪通過固定速比旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的II軸，
[0011]所述的I軸與II軸之間具有至少兩條不同速比且可由相應(yīng)鎖止同步機(jī)構(gòu)可選構(gòu)成的動力傳遞路徑，實際構(gòu)成至少兩個檔位；
[0012]電機(jī)，
[0013]與電機(jī)通過固定速比旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的III軸；
[0014]還包括一個三端口組件，該三端口組件由兩個輸出元件、一個輸入元件、一個切換機(jī)構(gòu)組成，
[0015]所述的兩個輸出元件可獨立自由旋轉(zhuǎn)且同軸布置，分別與I軸、II軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接，所述的輸入元件與III軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接，
[0016]所述的切換機(jī)構(gòu)用于實現(xiàn)輸入元件與任一輸出元件的可選驅(qū)動連接。
[0017]所述的三端口組件完全旋轉(zhuǎn)支撐在I軸或II軸上，與I軸或II軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的輸出元件與該支撐軸等速嚙合驅(qū)動。
[0018]所述的三端口組件中的輸入元件以及兩個輸出元件兩兩之間無互相旋轉(zhuǎn)支撐關(guān)系O
[0019]所述的輸出元件分別同軸布置于輸入元件的左右兩側(cè)。
[0020]所述的切換機(jī)構(gòu)通過與輸入元件同步旋轉(zhuǎn)但可軸向相對移動的跨接構(gòu)件同步操作輸入元件與兩輸出元件的驅(qū)動連接切換。
[0021]所述的I軸與所述的II軸之間設(shè)置有四對由齒輪組構(gòu)成的齒輪副，由鎖止同步機(jī)構(gòu)可選地構(gòu)成I軸至II軸之間具有四條不同速比的動力傳遞路徑構(gòu)成四個檔位。
[0022]所述的鎖止同步機(jī)構(gòu)以及三端口組件的切換機(jī)構(gòu)分別由兩套獨立的圓柱凸輪機(jī)構(gòu)操縱。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0024]I)將電機(jī)功率耦合的路徑切換功能集中由一三端口組件完成，且其同軸布置于
I/ II軸上的模塊化設(shè)計可以靈活實現(xiàn)不同拓?fù)溆性磦鲃友b置的工程應(yīng)用；
[0025]2)單一的電機(jī)輸入耦合路徑，減少了電機(jī)輸出電功率流的分配齒輪副，從而簡化電機(jī)輸出結(jié)構(gòu)，可有效提高電機(jī)的軸端空間利用率，從而最大限度提高集成電機(jī)的電磁與熱容量；
[0026]3)通過元件支撐關(guān)系和切換機(jī)構(gòu)的優(yōu)化，使得三端口組件之間無互相旋轉(zhuǎn)支撐關(guān)系，有效簡化軸承和潤滑設(shè)計，降低元件的復(fù)雜性，利于產(chǎn)業(yè)化實施；
[0027]4)本發(fā)明僅僅通過一僅僅包含一個切換機(jī)構(gòu)的三端口組件便實現(xiàn)了電機(jī)可選地與輸入軸或輸出軸建立動力傳遞路徑功能，大大簡化了結(jié)構(gòu)；
[0028]5)本發(fā)明電機(jī)的右端面至右箱體之間僅僅間隔一排直齒輪，電機(jī)長度至少能增加20.，對于前置前驅(qū)且動力系統(tǒng)橫置的車輛而言，這是相當(dāng)可觀的。
【專利附圖】
【附圖說明】[0029]圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實施例1的軸系布置圖；
[0031]圖3為本發(fā)明實施例1混合動力模式下輪邊驅(qū)動力分析；
[0032]圖4為本發(fā)明實施例1純電動模式下輪邊驅(qū)動力分析；
[0033]圖5為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖6為本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖7為本發(fā)明實施例3的軸系布置圖；
[0036]圖8為本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖中，1-1V檔主動齒輪、2-1II / IV檔慣性同步器、3-1II檔主動齒輪、4-1I檔主動齒輪、5-1檔主動齒輪、6-主減速主動齒輪、7-左箱體、8-主減速從動齒輪、9-半軸、10-差速器、Il-1檔從動齒輪、12-1 / II檔慣性同步器、13-u檔從動齒輪、14-1II檔從動齒輪、15-1V檔從動齒輪、16-中間殼體、17-檔位操縱凸輪、18-電機(jī)、19-電機(jī)輸出齒輪、20-電機(jī)中間軸惰輪、21-右箱體、22-電機(jī)輸入軸齒輪、23-輸入兀件、24-第二輸出兀件、25-第一輸出元件、26-電機(jī)動力操縱凸輪、A1-1軸、A。-1I軸、Am-1II軸、Sw-三端口組件的切換機(jī)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0039]實施例1
[0040]一種混合動力車用有源傳動裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)置I軸Al和II軸A。，其中I軸A1為變速機(jī)輸入軸，II軸AO為變速機(jī)輸出軸，發(fā)動機(jī)輸出動力通過離合器傳遞至I軸A1O通過設(shè)置在I軸A1與II軸A。之間的I檔齒輪副(由I檔主動齒輪5與I檔從動齒輪11構(gòu)成)，II檔齒輪副(由II檔主動齒輪4與II檔從動齒輪13構(gòu)成)，III檔齒輪副(由III檔主動齒輪3與III檔從動齒輪14構(gòu)成)，IV檔齒輪副(由IV檔主動齒輪I與IV檔從動齒輪15構(gòu)成)，I /11檔慣性同步器12以及III/ IV檔慣性同步器2，可選地構(gòu)成I軸^到11軸
A。之間的四條不同速比動力傳遞路徑，實際構(gòu)成四個檔位，進(jìn)而通過主減速主動齒輪6，主減速從動齒輪8，差速器10以及半軸9將發(fā)動機(jī)輸出動力傳遞至車輪。
[0041]為了可選地構(gòu)成電機(jī)18至II軸A。的動力傳遞路徑，設(shè)置與電機(jī)18的轉(zhuǎn)子固結(jié)的電機(jī)輸出齒輪19，與III軸Am固結(jié)的電機(jī)中間軸惰輪20，三端口組件完全旋轉(zhuǎn)支撐在II軸A。上，三端口組件的輸入元件23上加工有齒圈，電機(jī)輸出齒輪19，電機(jī)中間軸惰輪20以及上述齒圈依次嚙合，以此傳遞電機(jī)18輸出的動力。三端口組件的切換機(jī)構(gòu)Sw將可選地使得輸入兀件23與第一輸出兀件25固結(jié)，以此進(jìn)一步將電機(jī)18輸出的動力傳遞至與第一輸出元件25固結(jié)的II軸A。。
[0042]為了可選地構(gòu)成電機(jī)18至I軸A1的動力傳遞路徑，進(jìn)一步設(shè)置與I軸A1固結(jié)的電機(jī)輸入軸齒輪22。切換機(jī)構(gòu)SJf可選地使得輸入元件23與第二輸出元件24固結(jié)，由于第二輸出元件24上加工有與電機(jī)輸入軸齒輪22固結(jié)的齒圈，以此傳遞至輸入元件23上的電機(jī)18輸出的動力繼續(xù)傳遞至I軸Ap
[0043]當(dāng)上述切換機(jī)構(gòu)Sw處于中間位置時，輸入元件23，第一輸出元件25以及第二輸出元件24兩兩之間可相對自由旋轉(zhuǎn)，電機(jī)18輸出的動力既無法傳遞至I軸A1,也無法傳遞至
III軸A。。由于輸入元件23，第一輸出元件25以及第二輸出元件24兩兩之間無旋轉(zhuǎn)支撐關(guān)系。
[0044]同時采用檔位操縱凸輪17、電機(jī)動力操縱凸輪26分別作為I / II檔慣性同步器
12JII/ IV檔慣性同步器2以及切換機(jī)構(gòu)Sw的操縱機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的軸系布置可參見圖2，從右向左為車輛前進(jìn)方向，在垂直方向上，電機(jī)18布置在整個有源傳動裝置的最上方，水平方向上，電機(jī)18布置在主減速從動齒輪8的前方,這樣一種軸系布置方式既充分考慮到了整個有源傳動裝置結(jié)構(gòu)的緊湊性，又同時考慮到了避免電機(jī)18與制動主缸之間可能存在的機(jī)械干涉。
[0045]考慮將實施例1安裝到一輛整備質(zhì)量為1600kg的轎車上，并為其配備一臺最大功率為70kW，最高轉(zhuǎn)速為6000rpm，最大轉(zhuǎn)矩為130Nm的直列四缸汽油機(jī)以及一臺額定功率為30kW，峰值功率為60kW，同步轉(zhuǎn)速為6000rpm，最高轉(zhuǎn)速為9000rpm的永磁同步電機(jī)作為兩個動力源，并且按照如下目標(biāo)速比設(shè)計變速器各個齒輪的齒數(shù)以及軸系的分布:一檔速比:
2.94，二檔速比:1.96，三檔速比:1.31，四檔速比:0.87，電機(jī)18至II軸A。動力傳遞路徑降速比:1.97，電機(jī)18至I軸A1降速比:1.5。
[0046]混合動力模式下輪邊驅(qū)動力分析如圖3所示，純電動模式下輪邊驅(qū)動力分析如圖4所示。
[0047]混合動力模式下，當(dāng)車速小于120km / h時，電機(jī)18通過至II I軸A。的動力傳遞路徑，以相對較大的降速比持續(xù)向車輪傳遞較大的驅(qū)動力，以此確保換檔過程中不出現(xiàn)動力中斷。當(dāng)車速大于120km / h后，如果電機(jī)18依然通過上述動力傳遞路徑向車輪驅(qū)動力，那么電機(jī)18的轉(zhuǎn)速將超過最大電機(jī)轉(zhuǎn)速9000rpm，因此電機(jī)18將通過至I軸A1的動力傳遞路徑向車輪傳遞驅(qū)動力。
[0048]純電動模式下，發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)，離合器常分離，電機(jī)18通過至I軸Al的動力傳遞路徑充分利用變速器檔位速比向車輪傳遞動力。當(dāng)不要求車輛在較大坡度上行駛時，電機(jī)18可先后利用電機(jī)18至I軸A1降速比以及II檔速比向車輪傳遞動力。當(dāng)要求車輛在較大坡度上行駛時，電機(jī)18可先后利用電機(jī)18至I軸A1降速比以及I檔速比向車輪傳遞動力。
[0049]實施例2
[0050]一種混合動力車用有源傳動裝置，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，與實施例1相比主要區(qū)別體現(xiàn)在三端口組件的結(jié)構(gòu)，在實施例2中，三端口組件的輸入元件23與第二輸出元件24之間存在旋轉(zhuǎn)支撐關(guān)系，即第二輸出元件24旋轉(zhuǎn)支撐在輸入元件23的部分結(jié)構(gòu)上。
[0051]實施例3
[0052]一種混合動力車用有源傳動裝置，其結(jié)構(gòu)如圖6所示，為了可選地構(gòu)成電機(jī)18至I軸A1的動力傳遞路徑，設(shè)置與電機(jī)18的轉(zhuǎn)子固結(jié)的電機(jī)輸出齒輪19,與III軸Am固結(jié)的電機(jī)中間軸惰輪20，三端口組件完全旋轉(zhuǎn)支撐在I軸A1上，三端口組件的輸入元件23上加工有齒圈，電機(jī)輸出齒輪19，電機(jī)中間軸惰輪20以及上述齒圈依次嚙合，以此傳遞電機(jī)18輸出的動力。三端口組件的切換機(jī)構(gòu)Sw將可選地使得輸入元件23與第一輸出元件25固結(jié)，以此進(jìn)一步將電機(jī)18輸出的動力傳遞至與第一輸出兀件25固結(jié)的I軸Aio
[0053]為了可選地構(gòu)成電機(jī)18至II軸A。的動力傳遞路徑，進(jìn)一步設(shè)置與II軸Ao固結(jié)的電機(jī)輸出軸齒輪24。切換機(jī)構(gòu)SJf可選地使得輸入元件23與第二輸出元件24固結(jié)，由于第二輸出元件24上加工有與電機(jī)輸出軸齒輪24固結(jié)的齒圈，以此傳遞至輸入元件23上的電機(jī)18輸出的動力繼續(xù)傳遞至II軸A。。[0054]實施例3的軸系布置可參見圖7，從右向左為車輛前進(jìn)方向，電機(jī)18布置在整個有源傳動裝置的最前方，這樣一種軸系布置方式主要是考慮到了避免電機(jī)18與制動主缸之間可能存在的機(jī)械干涉。
[0055]實施例4
[0056]一種混合動力車用有源傳動裝置，其結(jié)構(gòu)如圖8所示，實施例4與實施例3在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別與實施例2與實施例1在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別類似，此處不再敖述。
【權(quán)利要求】
1.一種混合動力車用有源傳動裝置，包括: 與發(fā)動機(jī)通過離合器旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的I軸， 與車輪通過固定速比旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的II軸， 所述的I軸與II軸之間具有至少兩條不同速比且可由相應(yīng)鎖止同步機(jī)構(gòu)可選構(gòu)成的動力傳遞路徑，實際構(gòu)成至少兩個檔位； 電機(jī)， 與電機(jī)通過固定速比旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的III軸； 其特征在于:還包括一個三端口組件，該三端口組件由兩個輸出元件、一個輸入元件、一個切換機(jī)構(gòu)組成， 所述的兩個輸出元件可獨立自由旋轉(zhuǎn)且同軸布置，分別與I軸、II軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接，所述的輸入元件與III軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接， 所述的切換機(jī)構(gòu)用于實現(xiàn)輸入元件與任一輸出元件的可選驅(qū)動連接， 所述三端口組件完全旋轉(zhuǎn)支撐在I軸或II軸上，相應(yīng)與I軸或II軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的輸出元件與該支撐軸等速嚙合驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動力車用有源傳動裝置，其特征在于，所述的三端口組件中的輸入元件以及兩個輸出元件兩兩之間無互相旋轉(zhuǎn)支撐關(guān)系，所述的輸出元件分別同軸布置于輸入元件的左右兩側(cè)，并均旋轉(zhuǎn)支撐在I軸或II軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項所述的一種混合動力車用有源傳動裝置，其特征在于，所述的切換機(jī)構(gòu)通過與輸入元件同步旋轉(zhuǎn)但可軸向相對移動的跨接構(gòu)件同步操作輸入元件與兩輸出元件的驅(qū)動連接切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項所述的一種混合動力車用有源傳動裝置，其特征在于，所述的I軸與所述的II軸之間設(shè)置有四對由齒輪組構(gòu)成的齒輪副，由鎖止同步機(jī)構(gòu)可選地構(gòu)成I軸至II軸之間具有四條不同速比的動力傳遞路徑構(gòu)成四個檔位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種混合動力車用有源傳動裝置，其特征在于，所述的鎖止同步機(jī)構(gòu)以及三端口組件的切換機(jī)構(gòu)分別由兩套獨立的圓柱凸輪機(jī)構(gòu)操縱。
【文檔編號】B60K6/36GK103786563SQ201410060593
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】鐘再敏, 余卓平, 王心堅, 吳?？? 陳雪平, 王春現(xiàn) 申請人:同濟(jì)大學(xué)