CN103851182B - 混合动力复合型带轮式无级自动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合动力复合型带轮式无级自动变速器，其中的混合动力单向离合器机构包括离合器壳体、主动盘、从动盘、电机永磁转子、电机定子线圈、第一压盘总成、第二压盘总成、电磁离合器线圈以及回位弹簧；所述主动盘与动力输出轴固联，所述从动盘通过圆锥轴承和主动盘连接，所述电机永磁转子、第二压盘总成均与所述从动盘固联，所述电机定子线圈嵌设在离合器壳体内，所述第一压盘总成与动力输出轴固联并与电磁离合器线圈连接并在电磁离合器线圈通电状态在沿轴向移动而压紧第二压盘总成，所述回位弹簧的两端分别连接第一压盘总成与离合器壳体。本发明可以实现家用车辆的混合动力模式，并且适用现车改装，节约成本。

Description

混合动力复合型带轮式无级自动变速器

技术领域

本发明涉及一种车辆的混合动力复合型带轮式无级自动变速器。

背景技术

带轮式无级自动变速器(continuouslyvariabletransmission，简称CVT)，在汽车传动系统中广泛使用，是汽车的主要部件之一。但是面向混合动力汽车用的，同时具有发动机驱动传动、电机驱动传动、电机助推驱动、电机发电储能功能于一体的复合型带轮式无级变速器是一种全新的设计。

现有混合动力技术多数是对车辆结构进行较大改进性设计，并且一般在行星齿轮自动变数器结构上进行较复杂的设计，或根据并联式、混联式结构，将发动机动力传动和电机动力传动进行相对分离设计，之后通过机械结构进行关联、控制。由此导致其中的设计、开发、制造比较复杂，并且控制模型多数不被国内掌握，且具体公开的资料甚少。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种车辆的混合动力复合型带轮式无级自动变速器，是一种整体式自动变速器，只要结合合理的液压控制系统、电控（驱动和发电）系统，就可以实现家用车辆的混合动力模式，并且可以针对现有的单一发动机驱动的汽车进行制造、改装，可以大量节约设计、开发、制造成本。

本发明是这样实现的：一种混合动力复合型带轮式无级自动变速器，包括变速器壳体、第一动力输入轴、第二动力输入轴、第三动力输入轴、动力输出轴，动力输入行车机构、前后排带轮动力传动机构以及混合动力单向离合器机构；所述第一动力输入轴、第二动力输入轴、第三动力输入轴依次同轴布置，所述动力输出轴与第三动力输入轴平行并排布置，所述动力输入行车机构依次连接第一动力输入轴、第二动力输入轴以及第三动力输入轴，所述前后排带轮动力传动机构分别联接所述第三动力输入轴和动力输出轴，所述混合动力单向离合器机构联接所述动力输出轴；且所述混合动力单向离合器机构包括离合器壳体、主动盘、从动盘、电机永磁转子、电机定子线圈、第一压盘总成、第二压盘总成、电磁离合器线圈以及回位弹簧；所述主动盘与动力输出轴固联，所述从动盘通过圆锥轴承和主动盘连接，所述圆锥轴承具有将动力由主动盘向从动盘单向传动的作用，所述电机永磁转子、第二压盘总成均与所述从动盘固联，所述电机定子线圈嵌设在离合器壳体内，所述第一压盘总成与所述动力输出轴固联并与电磁离合器线圈连接并在电磁离合器线圈通电状态在沿轴向移动而压紧第二压盘总成，所述回位弹簧的两端分别连接第一压盘总成与离合器壳体。

进一步的，所述动力输入行车机构包括CVT第一排行星轮轮排、CVT第二排行星轮轮排、第一行车档离合压力缸、第二行车档离合压力缸、倒车档离合压力缸、驻车离合压力缸；所述CVT第一排行星轮轮排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星轮轮架以及第一行星轮外壳，该第一行星轮设在第一行星轮轮架上并分别与第一太阳轮以及第一行星轮外壳啮合；所述CVT第二排行星轮轮排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星轮轮架以及第二行星轮外壳，该第二行星轮设在第二行星轮轮架上并分别与第二太阳轮以及第二行星轮外壳啮合；所述第一动力输入轴与第一太阳轮固定联接，所述第二动力输入轴分别与第一行星轮轮架和第二太阳轮固定联接，所述第三动力输入轴分别与第二行星轮外壳和前后排带轮动力传动机构固定联接；所述第一行车档离合压力缸可选择地压紧锁合第一行星轮轮架或第二行星轮轮架，所述第二行车档离合压力缸可选择地压紧锁合第一行星轮外壳，所述倒车档离合压力缸可选择地压紧锁合第二行星轮轮架，所述驻车离合压力缸可选择地压紧锁合第二行星轮外壳。

进一步的，所述动力输入行车机构还包括滚柱轴承，所述第一行星轮外壳通过该滚柱轴承套设在第二动力输入轴上。

进一步的，所述前后排带轮动力传动机构包括CVT前排带轮盘组件、CVT后排带轮盘组件以及传送带；所述CVT前排带轮盘组件包括前排带轮固定盘、前排带轮滑动压盘、前排带轮压力膜片弹簧、盘式推力轴承以及环形液压缸；所述前排带轮固定盘与第三动力输入轴固联，所述前排带轮滑动压盘可轴向滑动地套设在第三动力输入轴上，所述前排带轮固定盘与前排带轮滑动压盘之间形成前排带轮槽，所述环形液压缸固定在所述变速器壳体上并通过所述盘式推力轴承向前排带轮压力膜片弹簧施以轴向推力；所述CVT后排带轮盘组件包括后排带轮固定盘、后排带轮滑动压盘以及后排带轮压力膜片弹簧；所述后排带轮固定盘与动力输出轴固联，所述后排带轮滑动压盘可轴向滑动地套设在动力输出轴上，所述后排带轮固定盘与后排带轮滑动压盘之间形成后排带轮槽，所述后排带轮压力膜片弹簧的前端与后排带轮滑动压盘固联；传送带套设在前排带轮槽与后排带轮槽上。

进一步的，所述环形液压缸包括环形推盘、滑动衬套、环形柱塞和推杆以及液压缸壳体；所述环形推盘通过滑动衬套可轴向滑动的套设在所述第三动力输入轴上并通过所述盘式推力轴承与前排带轮压力膜片弹簧联接，所述环形柱塞和推杆设在液压缸壳体内并连接所述环形推盘。

进一步的，所述第一动力输入轴、第三动力输入轴以及动力输出轴分别通过一个或两个推力轴承架设在所述变速器壳体上。

本发明具有如下优点：本发明通过将混合驱动模式整合在CVT结构中，使该复合型CVT具备发动机驱动传动、电机驱动传动、电机助推驱动、电机发电储能功能于一体，而且结构简单、容易制造实现，控制模式也简单合理。可以根据具体车型进行进一步细节设计、制造、改装，将较快实现车辆混合动力设计开发，与现有混合动力研发产品、模式相比较，可以缩短设计、研发周期，大量减少研发费用。同时，对在用的单一发动机驱动的车辆，也容易实现改造，提升车辆节能效果。是一种实用性的发明设计。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明混合动力复合型带轮式无级自动变速器的轴向结构剖视图。

图2是本发明中混合动力单向离合器机构结构剖视图。

图3是图1沿A-A线的剖视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的混合动力复合型带轮式无级自动变速器100，包括变速器壳体（未图示）、第一动力输入轴1、第二动力输入轴2、第三动力输入轴3、动力输出轴4，动力输入行车机构5、前后排带轮动力传动机构6以及混合动力单向离合器机构7；所述第一动力输入轴1、第二动力输入轴2、第三动力输入轴3依次同轴布置，所述动力输出轴4与第三动力输入轴3平行并排布置；所述动力输入行车机构5依次连接第一动力输入轴1、第二动力输入轴2以及第三动力输入轴3，所述前后排带轮动力传动机构6分别联接所述第三动力输入轴3和动力输出轴4，所述混合动力单向离合器机构7联接所述动力输出轴3。使用时，所述第一动力输入轴还连接变速器外部的液力变矩器，所述动力输出轴4还连接差减速器。所述第一动力输入轴1、第三动力输入轴3以及动力输出轴4分别通过一个或两个推力轴承8架设在所述变速器壳体上。

所述混合动力单向离合器7机构包括离合器壳体71、主动盘72、从动盘73、电机永磁转子74、电机定子线圈75、第一压盘总成76、第二压盘总成77、电磁离合器线圈78以及回位弹簧79；所述主动盘72与动力输出轴4固联（本实施例通过花键固联），所述从动盘73通过圆锥轴承和主动盘72连接，所述圆锥轴承具有将动力由主动盘72向从动盘73单向传动的作用，所述电机永磁转子74、第二压盘总成77均与所述从动盘72固联，所述电机定子线圈75嵌设在离合器壳体71内，所述第一压盘总成76与所述动力输出轴4固联并与电磁离合器线圈78连接并在电磁离合器线圈78通电状态在沿轴向移动而压紧第二压盘总成77，所述回位弹簧79的两端分别连接第一压盘总成76与离合器壳体71。此结构的混合动力单向离合器7具有如下三种功能：

A、当所述混合动力单向离合器7处于单向离合器状态时，从动盘72连同电机永磁转子74的转速大于主动盘72连同动力输出轴4时，圆锥轴承723实现空转。

B、当所述混合动力单向离合器7处于电机发电储能状态时：动力输出轴4通过花键带动主动盘72同步转动，通过圆锥轴承带动电机的电机永磁转子74旋转。根据电机原理，内嵌于离合器壳体的电机定子线圈75产生感应电能，从而实现发电储能功能。

C、当所述混合动力单向离合器7处于电机驱动和助推状态时：电磁离合器线圈78通电，使第一压盘总成76在电磁离合器线圈78的作用下向左移动，压紧第二压盘总成77。由于第二压盘总成77与从动盘73通过螺栓固联同步转动，第一压盘总成76通过花键套在动力输出轴4上，与动力输出轴4同步旋转。因此使单向离合器单向作用失效，从而电机永磁转子74与动力输出轴4实现同步转动，此时由于时进入电机助推或驱动状态，电机定子线圈75通电，输入驱动电能，通过电机作用驱动电机永磁转子74，即驱动输出轴4旋转。从而实现驱动和助推功能。

如图1至图3所示，所述动力输入行车机构5包括CVT第一排行星轮轮排51、CVT第二排行星轮轮排52、第一行车档离合压力缸53、第二行车档离合压力缸54、倒车档离合压力缸55、驻车离合压力缸56；所述CVT第一排行星轮轮排51包括第一太阳轮511、第一行星轮512、第一行星轮轮架513以及第一行星轮外壳514，该第一行星轮512设在第一行星轮轮架513上并分别与第一太阳轮511以及第一行星轮外壳514啮合；所述CVT第二排行星轮轮排52包括第二太阳轮521、第二行星轮522、第二行星轮轮架523以及第二行星轮外壳524，该第二行星轮522设在第二行星轮轮架523上并分别与第二太阳轮521以及第二行星轮外壳524啮合；所述第一动力输入轴1与第一太阳轮511固定联接，如本实施例中是通过花键571固联，所述第二动力输入轴2分别与第一行星轮轮架513和第二太阳轮521固定联接，如本实施例中所述第二动力输入轴2与第一行星轮外壳514是通过滚柱轴承58固联，所述第二动力输入轴2与第二太阳轮521是通过花键572固联，所述第三动力输入轴3分别与第二行星轮外壳524和前后排带轮动力传动机构6固定联接，如本实施例中第三动力输入轴3与第二行星轮外壳524是通过花键573固联；所述第一行车档离合压力缸53可选择地压紧锁合第一行星轮轮架513和第二行星轮轮架523，以使第一行星轮轮架513和第二行星轮轮架523同步转动，所述第二行车档离合压力缸54可选择地压紧锁合第一行星轮外壳514，即可选择地压紧第一行星轮外壳514并通过摩擦力将第一行星轮外壳514锁定不动，所述倒车档离合压力缸55可选择地压紧锁合第二行星轮轮架523，所述驻车离合压力缸56可选择地压紧锁合第二行星轮外壳523。所述动力输入行车机构5还包括滚柱轴承57，所述第一行星轮外壳514通过该滚柱轴承57套设在第二动力输入轴2上。

动力输入行车机构5的工作原理：

A、当选择空挡时，第二行车档离合压力缸54（即空挡压力缸）断开压力，第一行星轮外壳514空转，根据行星轮传动原理，第一行星轮512无法实现动力传递。

B、当选择前进挡时，第一行车档离合压力缸53产生压力，使第一行星轮轮架513与第二行星轮轮架523在第一行车档离合压力缸53的压力摩擦作用下同步转动，并且使第二行星轮522整体同步转动。同时第二行车档离合压力缸54产生压力使第一行星轮外壳514锁定不动，这样动力经过：第一动力输入轴1—第一太阳轮511—第一行星轮轮架513—第二输入轴2—第二行星轮522—第三输入轴3—前后排带轮动力传动机构6的传送带63，从而实现初步降速传动。

C、当选择倒档时，第一行车档离合压力缸53断开压力，第二行车档离合压力缸54保持，使第一行星轮外壳514锁定不动，倒车档离合压力缸55产生压力使第二行星轮轮架523锁住不动，这样动力经过：第一动力输入轴1—第一太阳轮511—第一行星轮轮架513—第二动力输入轴2—第二太阳轮521—第二行星轮522—第二行星外壳524—第三动力输入轴3—前后排带轮动力传动机构6的传送带63，实现倒转输出。

D、当选择驻车档时，驻车离合压力缸56产生压力作用使第二行星轮外壳524锁住不动，其他压力缸断开压力。实现动力中断并驻车。

所述前后排带轮动力传动机构6包括CVT前排带轮盘组件61、CVT后排带轮盘组件62以及传送带63；所述CVT前排带轮盘组件61包括前排带轮固定盘611、前排带轮滑动压盘612、前排带轮压力膜片弹簧613、盘式推力轴承614以及环形液压缸615；所述前排带轮固定盘611与第三动力输入轴3固联，所述前排带轮滑动压盘612可轴向滑动地套设在第三动力输入轴3上，本实施例中，前排带轮滑动压盘612是通过花键64套设在第三动力输入轴3上，所述前排带轮固定盘611与前排带轮滑动压盘612之间形成锲形的前排带轮槽616，所述环形液压缸615固定在所述变速器壳体（未图示）上并通过所述盘式推力轴承614向前排带轮压力膜片弹簧613施以轴向推力；CVT后排带轮盘组件62包括后排带轮固定盘621、后排带轮滑动压盘622以及后排带轮压力膜片弹簧623；所述后排带轮固定盘621与动力输出轴4固联，所述后排带轮滑动压盘622可轴向滑动地套设在动力输出轴4上，所述后排带轮固定盘621与后排带轮滑动压盘622之间形成锲形的后排带轮槽625，所述后排带轮压力膜片弹簧623的前端与后排带轮滑动压盘622固联；传送带63套设在前排带轮槽616与后排带轮槽625上。

所述环形液压缸615包括环形推盘6151、滑动衬套6152、环形柱塞和推杆6153以及液压缸壳体6154；所述环形推盘6151通过滑动衬套6152可轴向滑动的套设在所述第三动力输入轴3上并通过所述盘式推力轴承614与前排带轮压力膜片弹簧613联接，所述环形柱塞和推杆6153设在液压缸壳体6154内并连接所述环形推盘6151。

所述前后排带轮动力传动机构6的工作原理是：

A、要求最大传动比时，比如初始状态、起步、负载爬坡时，环形液压缸615不产生压力，在前排带轮压力膜片弹簧613和后排带轮压力膜片弹簧623的作用下，前排带轮滑动压盘612离前排带轮固定盘611最远，后排带轮滑动压盘622离后排带轮固定盘621最近，从而保证传送带63在前排带轮槽616中的最内端，在后排带轮槽625的最外端。

B、要求传动比减小，比如车速逐渐增加，则环形液压缸615的压力根据一定控制关系增加，克服前排带轮压力膜片弹簧613和传送带63的侧向反力，使前排带轮滑动压盘612向前排带轮固定盘611靠近，并通过传送带63的作用，使后排带轮滑动压盘622离开后排带轮固定盘621，达到一个平衡位置。这样前排带轮槽616与后排带轮槽625大小就产生变化，传送带63压紧在前排带轮槽616与后排带轮槽625中所产生的传动比就减小。因此只要控制环形液压缸615液压的大小，就可以控制CVT前排带轮盘组件61和CVT后排带轮盘组件62的传动关系。

综上所述，本发明通过将混合驱动模式整合在CVT结构中，使该复合型CVT具备发动机驱动传动、电机驱动传动、电机助推驱动、电机发电储能功能于一体，而且结构简单、容易制造实现，控制模式也简单合理。可以根据具体车型进行进一步细节设计、制造、改装，将较快实现车辆混合动力设计开发，与现有混合动力研发产品、模式相比较，可以缩短设计、研发周期，大量减少研发费用。同时，对在用的单一发动机驱动的车辆，也容易实现改造，提升车辆节能效果。是一种实用性的发明设计。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种混合动力复合型带轮式无级自动变速器，其特征在于：包括变速器壳体、第一动力输入轴、第二动力输入轴、第三动力输入轴、动力输出轴，动力输入行车机构、前后排带轮动力传动机构以及混合动力单向离合器机构；所述第一动力输入轴、第二动力输入轴、第三动力输入轴依次同轴布置，所述动力输出轴与第三动力输入轴平行并排布置，所述动力输入行车机构依次连接第一动力输入轴、第二动力输入轴以及第三动力输入轴，所述前后排带轮动力传动机构分别联接所述第三动力输入轴和动力输出轴，所述混合动力单向离合器机构联接所述动力输出轴；且

所述混合动力单向离合器机构包括离合器壳体、主动盘、从动盘、电机永磁转子、电机定子线圈、第一压盘总成、第二压盘总成、电磁离合器线圈以及回位弹簧；所述主动盘与动力输出轴固联，所述从动盘通过圆锥轴承和主动盘连接，所述电机永磁转子、第二压盘总成均与所述从动盘固联，所述电机定子线圈嵌设在离合器壳体内，所述第一压盘总成与所述动力输出轴固联并与电磁离合器线圈连接并在电磁离合器线圈通电状态在沿轴向移动而压紧第二压盘总成，所述回位弹簧的两端分别连接第一压盘总成与离合器壳体。

2.根据权利要求1所述的混合动力复合型带轮式无级自动变速器，其特征在于：所述动力输入行车机构包括CVT第一排行星轮轮排、CVT第二排行星轮轮排、第一行车档离合压力缸、第二行车档离合压力缸、倒车档离合压力缸、驻车离合压力缸；所述CVT第一排行星轮轮排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星轮轮架以及第一行星轮外壳，该第一行星轮设在第一行星轮轮架上并分别与第一太阳轮以及第一行星轮外壳啮合；所述CVT第二排行星轮轮排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星轮轮架以及第二行星轮外壳，该第二行星轮设在第二行星轮轮架上并分别与第二太阳轮以及第二行星轮外壳啮合；所述第一动力输入轴与第一太阳轮固定联接，所述第二动力输入轴分别与第一行星轮轮架和第二太阳轮固定联接，所述第三动力输入轴分别与第二行星轮外壳和前后排带轮动力传动机构固定联接；所述第一行车档离合压力缸可选择地压紧锁合第一行星轮轮架或第二行星轮轮架，所述第二行车档离合压力缸可选择地压紧锁合第一行星轮外壳，所述倒车档离合压力缸可选择地压紧锁合第二行星轮轮架，所述驻车离合压力缸可选择地压紧锁合第二行星轮外壳。

3.根据权利要求2所述的混合动力复合型带轮式无级自动变速器，其特征在于：所述动力输入行车机构还包括滚柱轴承，所述第一行星轮外壳通过该滚柱轴承套设在第二动力输入轴上。

4.根据权利要求1或2所述的混合动力复合型带轮式无级自动变速器，其特征在于：所述前后排带轮动力传动机构包括CVT前排带轮盘组件、CVT后排带轮盘组件以及传送带；

所述CVT前排带轮盘组件包括前排带轮固定盘、前排带轮滑动压盘、前排带轮压力膜片弹簧、盘式推力轴承以及环形液压缸；所述前排带轮固定盘与第三动力输入轴固联，所述前排带轮滑动压盘可轴向滑动地套设在第三动力输入轴上，所述前排带轮固定盘与前排带轮滑动压盘之间形成前排带轮槽，所述环形液压缸固定在所述变速器壳体上并通过所述盘式推力轴承向前排带轮压力膜片弹簧施以轴向推力；

所述CVT后排带轮盘组件包括后排带轮固定盘、后排带轮滑动压盘以及后排带轮压力膜片弹簧；所述后排带轮固定盘与动力输出轴固联，所述后排带轮滑动压盘可轴向滑动地套设在动力输出轴上，所述后排带轮固定盘与后排带轮滑动压盘之间形成后排带轮槽，所述后排带轮压力膜片弹簧的前端与后排带轮滑动压盘固联；

传送带套设在前排带轮槽与后排带轮槽上。

5.根据权利要求4所述的混合动力复合型带轮式无级自动变速器，其特征在于：所述环形液压缸包括环形推盘、滑动衬套、环形柱塞和推杆以及液压缸壳体；所述环形推盘通过滑动衬套可轴向滑动的套设在所述第三动力输入轴上并通过所述盘式推力轴承与前排带轮压力膜片弹簧联接，所述环形柱塞和推杆设在液压缸壳体内并连接所述环形推盘。

6.根据权利要求1所述的混合动力复合型带轮式无级自动变速器，其特征在于：所述第一动力输入轴、第三动力输入轴以及动力输出轴分别通过一个或两个推力轴承架设在所述变速器壳体上。