CN102336136A

CN102336136A - 横置前驱车辆的有源传动装置

Info

Publication number: CN102336136A
Application number: CN2011102807543A
Authority: CN
Inventors: 钟再敏; 陈辛波; 吴海康; 王心坚
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明公开了一种横置前驱车辆的有源传动装置，变速箱输入轴与变速箱输出轴之间具有至少两对齿轮副和相应的档位锁止同步机构，构成可变速比的定轴齿轮传动机构；电机通过一套齿轮组与变速箱输入轴啮合，电机通过另一套齿轮组与变速箱输出轴啮合，上述两套齿轮组、电机输入锁止同步机构以及电机输出锁止同步机构均位于定轴齿轮传动机构背离发动机的外侧。本发明的优点是对两轴式定轴齿轮变速箱的继承性好，轴向尺寸紧凑，以此增加电机的输出功率，解决定轴式齿轮变速器存在的动力中断问题，特别适合在横置前驱车辆上实现全功能并联混合动力。

Description

横置前驱车辆的有源传动装置

技术领域

本发明涉及一种有源传动装置，特别涉及一种横置前驱车辆的有源传动装置。

背景技术

在传统的汽车传动技术领域主要的变速器种类中，轴线固定式手动变速器MT传动效率高，制造加工方便，成本低、可靠性高，因此一直是国内车用变速器市场上的主流技术。但是手动变速器MT在车辆操作使用过程中存在一些问题，尤其是在坡道起步等特殊行驶工况，相对其他类型变速器操作不方便；此外，换档时机掌握不好会增加燃料消耗和发动机的磨损，驾驶员的操作负担重。已知技术中有提出用自动操纵换档机构来替代完成手动换档操纵，即所谓的自动机械变速器AMT。但是该技术在起步、换档品质、换档动力中断等方面具有较明显的性能缺陷。

在混合动力车辆技术领域，已经提出各种动力驱动系统结构形式，通过增加电机实现机电功率混合驱动车辆的技术方案。

申请公开专利200810042073.1公开了一种混合动力汽车用电助力传动装置，解决了固定轴式变速器的简化操控和双动力输入单动力输出问题，但仍不能彻底解决换档过程动力中断问题。

200910051565.1，200910053700.6公开了一种混合动力汽车用有源传动装置，解决动力耦合和换档过程动力中断问题。但是，该专利没有解决电机与变速箱集成后轴向空间尺寸增加问题。轴向空间是指沿变速器输入轴方向的尺寸空间，该方向对于横置变速器主要受车辆轮距的限制。这样该技术方案在装车时会因为轴向和径向空间限制使得集成的电机体积/功率受到限制，影响了技术方案的实施效果。

申请号为03811785.1的专利公开了一种混合动力传动装置，该混合动力传动装置基于双离合器的原理思想，通过设置两个能够交替向输出轴传递扭矩的独立中间轴解决了变速器换档过程中动力中断的问题，本质上是一种三轴式结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种横置前驱车辆的有源传动装置，具有两轴式定轴齿轮变速器的继承性好，轴系布置以及支撑方式简单，电机传动速比配置灵活，增加电机的输出功率，提高电功率比，并且解决定轴式齿轮变速器存在的动力中断问题。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种横置前驱车辆的有源传动装置，包括可进行机电能量转换的电机、与发动机/离合器旋转驱动连接的变速箱输入轴、通过固定速比主减速器和差速器与车轮驱动连接的变速箱输出轴，变速箱输入轴与变速箱输出轴之间具有至少两对齿轮副和相应的档位锁止同步机构，构成可变速比的定轴齿轮传动机构；电机通过一套齿轮组与变速箱输入轴啮合，变速箱输入轴上的电机输入锁止同步机构使得空套于变速箱输入轴上的齿轮与变速箱输入轴固结；电机通过另一套齿轮组与变速箱输出轴啮合，变速箱输出轴上的电机输出锁止同步机构使得空套于变速箱输出轴上的齿轮与变速箱输出轴固结；上述两套齿轮组、电机输入锁止同步机构以及电机输出锁止同步机构均位于定轴齿轮传动机构背离发动机的外侧。

所述电机输入锁止同步机构设置于电机与变速箱输入轴之间的中间轴上。

所述电机输出锁止同步机构设置于电机与变速箱输出轴之间的中间轴上。

所述电机输入/输出锁止同步机构采用车用定轴齿轮传动机构用惯性同步器或0齿套。

所述电机输入/输出锁止同步机构共用一套圆柱凸轮机构。

所述圆柱凸轮机构通过一条凸轮形线同时操纵电机输入/输出锁止同步机构。

本发明的优越功效在于：

1）对传统车用两轴式定轴齿轮变速器的继承性好，轴系布置以及支撑方式简单，电机传动速比配置灵活，可以充分利用定轴齿轮传动机构的轴向尺寸，以此增加电机的输出功率，提高电功率比，并且解决定轴式齿轮变速器存在的动力中断问题，特别适合在横置前驱车辆上实现全功能并联式混合动力；

2）停车充电、车辆巡航行驶中充电、回馈制动、电机/发动机共同驱动车辆前进、纯电动行驶、发动机单独驱动车辆前进、电机助力起步等功能。

附图说明

图1为本发明的第一结构示意图；

图2为本发明的第二结构示意图；

图中标号说明

1－电机； 2－电机输入齿轮；

3－电机输出轴齿轮； 4－电机惰轮轴；

5－电机输入锁止同步机构； 6－电机输出主动齿轮；

7－右箱体； 8－电机减速从动齿轮；

9－III/IV档锁止同步机构； 10－电机输出从动齿轮；

11－电机输出锁止同步机构； 12－IV档从动齿轮；

13－输出轴； 14－III档从动齿轮；

15－II档从动齿轮； 16－I/II档锁止同步机构；

17－I档从动齿轮； 18－主箱体；

19－差速器总成集成主减速器从动齿轮； 20－输出半轴；

21－左箱体； 22－主减速器主动齿轮；

23－输入轴； 24－I档主动齿轮；

25－II档主动齿轮； 26－III档主动齿轮；

27－IV档主动齿轮； 28－档位锁止同步机构的圆柱凸轮机构；

29－圆柱凸轮机构； 30－电机输出惰轮；

31—圆柱凸轮机构支撑轴； 32—电机惰轮。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步地描述。

本发明提供了一种横置前驱车辆的有源传动装置，包括可进行机电能量转换的电机1、与发动机/离合器旋转驱动连接的变速箱输入轴23、通过固定速比主减速器和差速器与车轮驱动连接的变速箱输出轴13，变速箱输入轴23与变速箱输出轴13之间具有至少两对齿轮副和相应的档位锁止同步机构，构成可变速比的定轴齿轮传动机构；电机1通过一套齿轮组与变速箱输入轴23啮合，变速箱输入轴23上的电机输入锁止同步机构5使得空套于变速箱输入轴上的齿轮与变速箱输入轴23固结；电机1通过另一套齿轮组与变速箱输出轴13啮合，变速箱输出轴上的电机输出锁止同步机构11使得空套于变速箱输出轴上的齿轮与变速箱输出轴13固结；上述两套齿轮组、电机输入锁止同步机构5以及电机输出锁止同步机构11均位于定轴齿轮传动机构背离发动机的外侧。

所述电机输入锁止同步机构5设置于电机1与变速箱输入轴23之间的中间轴上。

所述电机输出锁止同步机构11设置于电机1与变速箱输出轴13之间的中间轴上。

所述电机输入/输出锁止同步机构5/11采用车用定轴齿轮传动机构用惯性同步器或齿套。

所述电机输入/输出锁止同步机构5/11共用一套圆柱凸轮机构29。

所述圆柱凸轮机构29通过一条凸轮形线同时操纵电机输入/输出锁止同步机构。

如图1所示，本发明提供了一种横置前驱车辆的有源传动装置，包括：电机1、电机输入齿轮2、电机输出轴齿轮3、电机惰轮轴4、电机输入锁止同步机构5、电机输出主动齿轮6、右箱体7、电机减速从动齿轮8、III/IV档锁止同步机构9、电机输出从动齿轮10、电机输出锁止同步机构11、IV档从动齿轮12、输出轴13、III档从动齿轮14、II档从动齿轮15、I/II档锁止同步机构16、I档从动齿轮17、主箱体18、差速器总成（集成主减速器从动齿轮）19、输出半轴20、左箱体21、主减速器主动齿轮22、输入轴23、I档主动齿轮24、II档主动齿轮25、III档主动齿轮26、IV档主动齿轮27、档位锁止同步机构的圆柱凸轮机构28、电机输入/输出锁止同步机构的圆柱凸轮机构29、电机输出惰轮30。

发动机（图1中未表示）输出动力通过离合器（图1中未表示）传递至输入轴23。通过设置在输入轴23与输出轴13之间的I档齿轮副(由I档主动齿轮24与I档从动齿轮17构成)、II档齿轮副（由II档主动齿轮25与II档从动齿轮15构成）、III档齿轮副（由III档主动齿轮26与III档从动齿轮14构成）以及IV档齿轮副(由IV档主动齿轮27与IV档从动齿轮12构成)中的一个，以可变速比构成输入轴23到输出轴13之间的动力传递路径。

为了分别构成电机1与输入轴23以及输出轴13的动力传递路径，本实施例通过电机输出轴齿轮3，电机减速从动齿轮8，电机输入齿轮2以及电机输入锁止同步机构11以固定速比可选地构成电机1与输入轴23之间的转矩传递路径。通过电机减速主动齿轮3，电机减速从动齿轮8，电机输出主动齿轮6，电机输出惰轮30，电机输出从动齿轮10以及电机输出锁止同步机构11以固定速比可选地构成电机1与输出轴13之间的转矩传递路径。

本实施例采用惯性同步器或齿套作为锁止同步机构，同时采用圆柱凸轮机构28作为锁止同步机构的操纵机构。电机输出锁止同步机构11与电机输入锁止同步机构5共用的一套圆柱凸轮机构29；1/II档、III/IV档锁止同步机构16、9共用的一套圆柱凸轮机构28。圆柱凸轮机构的侧面加工有凸轮槽，通过旋转所述圆柱凸轮机构，可以沿变速箱轴向方向前后移动拨叉轴（图1中未表示）运动，进而操纵齿套或惯性同步器的接合套前后移动。通过圆柱凸轮机构操纵电机旋转驱动蜗杆（图1中未表示），进而旋转驱动与圆柱凸轮机构固结的蜗轮，可旋转驱动所述圆柱凸轮机构。

当司机以小油门行驶时，电机1与输出轴13建立转矩传递路径，并与发动机共同驱动车辆前进，以此解决定轴齿轮变速器换档过程中存在的动力中断问题。当司机企图以大油门加速时，首先增加发动机输出的扭矩，并减小电机1输出的扭矩。当电机1输出的扭矩减小到零后，通过旋转驱动圆柱凸轮机构29断开电机1与输出轴13之间的转矩传递路径，并且建立电机1与输入轴23之间的动力传递路径，使得电机1进入恒功率运行区，以此增加车辆的驱动力。当司机减小油门后，电机1重新与输出轴13建立转矩传递路径。

除上述功能外，本实施例还具有：停车充电、车辆巡航行驶中充电、回馈制动、电机/发动机共同驱动车辆前进、纯电动行驶、发动机单独驱动车辆前进、电机助力起步等功能。

如图2所示，本发明提供了一种横置前驱车辆的有源传动装置，包括：电机1、电机输出轴齿轮3、电机惰轮轴4、电机输入锁止同步机构5、电机输出主动齿轮6、右箱体7、电机减速从动齿轮8、III/IV档锁止同步机构9、电机输出从动齿轮10、电机输出锁止同步机构11、IV档从动齿轮12、输出轴13、III档从动齿轮14、II档从动齿轮15、I/II档锁止同步机构16、I档从动齿轮17、主箱体18、差速器总成（集成主减速器从动齿轮）19、输出半轴20、左箱体21、主减速器主动齿轮22、输入轴23、I档主动齿轮24、II档主动齿轮25、III档主动齿轮26、IV档主动齿轮27、档位锁止同步机构的操纵凸轮28、电机输入锁止同步机构以及电机输出锁止同步机构的操纵凸轮29、圆柱凸轮机构支承轴31，电机惰轮32、

发动机（图2中未表示）输出动力通过离合器（图2中未表示）传递至输入轴23。通过设置在输入轴23与输出轴13之间的I档齿轮副（由I档主动齿轮24与I档从动齿轮17构成）、II档齿轮副（由II档主动齿轮25与II档从动齿轮15构成）、III档齿轮副（由III档主动齿轮26与III档从动齿轮14构成）以及IV档齿轮副（由IV档主动齿轮27与IV档从动齿轮12构成）中的一个，以可变速比构成输入轴23到输出轴22之间的动力传递路径。

为了分别构成电机1与输入轴23以及输出轴13的动力传递路径，本实施例通过电机减速主动齿轮3，电机惰轮32，电机减速从动齿轮8以及电机输入锁止同步机构5以固定速比可选地构成电机1与输入轴23之间的转矩传递路径。通过电机减速主动齿轮3，电机惰轮32，电机减速从动齿轮8，电机输出主动齿轮6，电机输出从动齿轮10以及电机输出锁止同步机构11以固定速比可选地构成电机1与输出轴13之间的转矩传递路径。

当电机输入锁止同步机构5将电机减速从动齿轮8与输入轴23锁止连接，电机输出同步操纵机构11将电机输出从动齿轮10与输出轴13锁止连接，同时撤销上述I档、II档、III档以及IV档齿轮副建立的输入轴23与输出轴13之间的动力传递路径，那么对于发动机而言电机输出主动齿轮6以及电机输出从动齿轮10将构成V档齿轮副齿轮副，这是本实施例的一个较为突出的优点。

本实施例采用惯性同步器或齿套作为锁止同步机构，同时采用圆柱凸轮机构作为锁止同步机构的操纵机构。电机输出锁止同步机构11与电机输入锁止同步机构5共用的一套圆柱凸轮机构29。1/II档、III/IV档锁止同步机构16、9共用的一套圆柱凸轮机构28。两套圆柱凸轮机构空套于圆柱凸轮机构支撑轴31上，二者可相对独立旋转。圆柱凸轮机构的侧面加工有凸轮槽，通过旋转所述圆柱凸轮机构，可以沿变速箱轴向方向前后移动拨叉轴（图2中未表示）运动，进而操纵齿套或惯性同步器的接合套前后移动。通过圆柱凸轮机构操纵电机旋转驱动蜗杆（图2中未表示），进而旋转驱动与圆柱凸轮机构固结的蜗轮，可旋转驱动所述圆柱凸轮机构。

车辆在正常行驶情况下，电机1与输入轴23建立动力传递路径，并与发动机共同驱动车辆前进。当企图将变速箱啮合档位切换至I、II、III、IV档中的一个时，首先撤销电机1输出的转矩，通过旋转驱动圆柱凸轮机构29断开电机1与输入轴23之间的转矩传递路径，并且建立电机1与输出轴13之间的转矩传递路径。其次，通过分离离合器，撤销输入轴23上传递的扭矩，通过旋转驱动圆柱凸轮机构28完成档位切换动作。然后，通过结合离合器，恢复输入轴23上传递的扭矩，同时撤销电机1输出的转矩，通过旋转圆柱凸轮机构29断开电机1与输出轴13之间的转矩传递路径，并且建立电机1与输入轴23之间的转矩传递路径。通过上述过程一定程度上弥补定轴齿轮传动机构在换档过程中存在的车辆动力中断问题。

除上述无动力中断换档功能外，本实施例还具有：停车充电、车辆巡航行驶中充电、回馈制动、电机/发动机共同驱动车辆前进、纯电动行驶、发动机单独驱动车辆前进、电机助力起步等功能。

Claims

1.一种横置前驱车辆的有源传动装置，包括电机、变速箱输入轴、变速箱输出轴，变速箱输入轴与变速箱输出轴之间具有至少两对齿轮副和相应的档位锁止同步机构，构成可变速比的定轴齿轮传动机构，其特征在于：电机通过一套齿轮组与变速箱输入轴啮合，变速箱输入轴上的电机输入锁止同步机构使得空套于变速箱输入轴上的齿轮与变速箱输入轴固结；电机通过另一套齿轮组与变速箱输出轴啮合，变速箱输出轴上的电机输出锁止同步机构使得空套于变速箱输出轴上的齿轮与变速箱输出轴固结；上述两套齿轮组、电机输入锁止同步机构以及电机输出锁止同步机构均位于定轴齿轮传动机构背离发动机的外侧。

2.根据权利要求1所述的横置前驱车辆的有源传动装置，其特征在于：所述电机输入锁止同步机构设置于电机与变速箱输入轴之间的中间轴上。

3．根据权利要求1所述的横置前驱车辆的有源传动装置，其特征在于：所述电机输出锁止同步机构设置于电机与变速箱输出轴之间的中间轴上。

4．根据权利要求1所述的横置前驱车辆的有源传动装置，其特征在于：所述电机输入/输出锁止同步机构采用车用定轴齿轮传动机构用惯性同步器或齿套。

5．根据权利要求1所述的横置前驱车辆的有源传动装置，其特征在于：所述电机输入/输出锁止同步机构共用一套圆柱凸轮机构。

6．根据权利要求5所述的横置前驱车辆的有源传动装置，其特征在于：所述圆柱凸轮机构通过一条凸轮形线同时操纵电机输入/输出锁止同步机构。