CN105508522A - 一种双输入功率合流直接换档变速器及换档方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双输入功率合流直接换档变速器及换档方法，变速器包括1号轴、2号轴两个输入轴，分别为1号轴、2号轴提供动力的M1动力源、M2动力源及变速控制器；1号轴和2号轴上分别设置有空套在轴上的多个不同档齿轮，1号轴和2号轴上还分别设置有用于与各档齿轮啮合的同步器，输出轴上依次设置有分别与1号轴、2号轴上各档齿轮相啮合的输出轴各档齿轮，输出轴各档齿轮与输出轴固联为一体；本发明两个动力源同时输出，相同动力需求的情况下，双输入方案可使得动力源在选型上可配置尺寸更小的动力源，换档过程中始终有一个输入轴动力源在提供动力，整个换档过程中动力不会中断，保证了车辆换档过程运行的平顺性。

Description

一种双输入功率合流直接换档变速器及换档方法

技术领域

本发明属于车辆变速器领域，具体涉及一种双输入功率合流直接换档变速器及换档方法。

背景技术

日益严重的环境和经济问题促使城市交通向着清洁、高效和可持续方向发展，同时也促进了新能源交通技术在工业和商用非道路车辆中的推广和应用。纯电动汽车为零排放车辆(ZEV)，可高效地抑制环境污染问题。

电动汽车可以设计成不需要变速器的形式，但是变速器的使用使电机可以在一定车速下高速运转，这种高转速低扭矩的需求特性可以缩小电机的尺寸。通常电动汽车匹配的变速器为自动换档变速器(AMT)，电机可以进行降档转速匹配，当驾驶员降档时，AMT自动进入空档，随后电机断开，其间电机控制器会根据当前车速计算低档时的电机转速，将电机调整到相应的转速，然后AMT挂入低档。整个换档过程平滑顺和，没有猛推和突然加速的现象。但是此方案有个很大的缺点就是整个换档过程中动力会中断。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种换档过程无动力中断的双输入功率合流直接换档变速器及换档方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双输入功率合流直接换档变速器，包括1号轴、2号轴两个输入轴，分别为1号轴、2号轴提供动力的M1动力源、M2动力源及变速控制器；1号轴和2号轴上分别设置有空套在轴上的多个不同档齿轮，1号轴和2号轴上还分别设置有用于与各档齿轮啮合的同步器，通过变速器控制器驱动同步器动作实现同步器与不同档齿轮啮合；

所述1号轴和2号轴前后两端分别通过滚动轴承安装在变速器壳体上，输出轴上依次设置有分别与1号轴、2号轴上各档齿轮相啮合的输出轴各档齿轮，输出轴各档齿轮与输出轴固联为一体，输出轴前后两端分别通过滚动轴承安装在变速器壳体上。

进一步，所述M1动力源、M2动力源为电动机，设置有电机控制器。

进一步，所述1号轴上设置有空套在轴上的输入轴1档齿轮、输入轴3档齿轮，1/3档同步器设置在输入轴1档齿轮、输入轴3档齿轮之间，同步器滑动齿套轴向移动实现与1、3档齿轮啮合；2号轴上设置有空套在轴上的输入轴2档齿轮、输入轴4档齿轮，2/4档同步器设置在输入轴2档齿轮、输入轴4档齿轮之间，同步器滑动齿套轴向移动实现与2、4档齿轮啮合。

进一步，设置在1号轴上的输入轴1档齿轮、输入轴3档齿轮，设置在2号轴上的输入轴2档齿轮、输入轴4档齿轮四个档齿轮交叉排列，输入轴2档齿轮设置在输入轴1档齿轮与输入轴3档齿轮之间，输入轴3档齿轮设置在输入轴2档齿轮与输入轴4档齿轮之间。

一种换档变速器的换档方法，变速器从低速档升中速档过程中，低速档齿轮组合中的输入轴2档齿轮所在输入轴动力源始终提供动力，通过变速器控制器驱动1/3档同步器动作与输入轴3档齿轮啮合，输入轴3档齿轮所在输入轴动力源同时提供动力，升档过程无动力中断；

变速器从中速档降低速档过程中，输入轴3档齿轮所在输入轴动力源断开，输入轴2档齿轮所在输入轴动力源始终提供动力，通过变速器控制器驱动1/3档同步器动作与输入轴3档齿轮分离，与输入轴1档齿轮啮合，输入轴1档齿轮所在输入轴动力源输出动力，降档过程无动力中断；

依次类推，中速档升高速档过程中，或高速档降中速档过程中，实现无动力中断；各同步器与各档齿轮均分离，即空档；变速器处于低速档，两输入轴动力源反向输入动力，即倒档。

进一步，1/3档同步器向右移动，与设置在1号轴的输入轴1档齿轮啮合，2/4档同步器向右移动，与设置在2号轴的输入轴2档齿轮啮合，M1动力源、M2动力源同时输出动力，即1、2档齿轮组合实现低速档；1/3档同步器向左移动，与设置在1号轴的输入轴3档齿轮啮合，2/4档同步器保持不动，M1动力源、M2动力源同时输出动力，即2、3档齿轮组合实现中速档；2/4档同步器向左移动，与设置在2号轴的输入轴4档齿轮啮合，1/3档同步器保持不动，M1动力源、M2动力源同时输出动力，即3、4档齿轮组合实现高速档。

各同步器与各档齿轮均分离，即空档；

变速器处于低速档，两输入轴动力源反向输入动力，即倒档。

本发明的双输入功率合流直接换档变速器及换档方法，变速器包括两个输入轴，两输入轴分别设置相互独立的动力源，相比较传统的采用一个动力源的方案，本发明的优点是两个动力源同时输出，相同动力需求的情况下，双输入方案可使得动力源在选型上可配置尺寸更小的动力源，换档过程中始终有一个输入轴动力源在提供动力，整个换档过程中动力不会中断，保证了车辆换档过程运行的平顺性。

进一步，两个输入轴上的各档齿轮交叉排列，减小了变速器的轴向尺寸，变速器体积更小，安装更加方便。

附图说明

图1双输入功率合流直接换档变速器示意图

图2低速档动力路线图

图3中速档动力路线图

图4高速档动力路线图

图5档位排布的另外几种形式示意图

图5(a)2档齿轮设置在1档齿轮与3档齿轮之间的示意图

图5(b)1号轴、2号轴上分别设置1、3、5档齿轮，2、4、6档齿轮示意图

图5(c)1号轴、2号轴上分别设置1、3、5档齿轮，2、4档齿轮示意图

图中：1.变速器壳体；2.输出轴4档齿轮；3.输出轴2档齿轮；4.1号轴；5.输入轴3档齿轮；6.1/3档同步器；7.输入轴1档齿轮；8.法兰盘；9.输出轴1档齿轮；10.输出轴3档齿轮；11.2号轴；12.输入轴2档齿轮；13.2/4档同步器；14.输入轴4档齿轮；15.M2动力源；16.M1动力源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，有两个动力源，分别为M1动力源16、M2动力源15，动力源可配置为电动机。动力分别通过1号轴4、2号轴11输入。1号轴4上设置有空套在轴上的输入轴1档齿轮7、输入轴3档齿轮5，齿数分别为Z1、Z3，1/3档同步器6设置在输入轴1档齿轮7、输入轴3档齿轮5之间，同步器滑动齿套轴向移动实现与1、3档齿轮啮合；2号轴11上设置有空套在轴上的输入轴2档齿轮12、输入轴4档齿轮14，齿数分别为Z2、Z4，2/4档同步器13设置在输入轴2档齿轮12、输入轴4档齿轮14之间，同步器滑动齿套轴向移动实现与2、4档齿轮啮合；1号轴4、2号轴11前后两端分别通过滚动轴承设置在变速器壳体1上。输出轴上从右向左依次设置有与1号轴、2号轴上各档齿轮相啮合的输出轴1档齿轮9、输出轴3档齿轮10、输出轴2档齿轮3、输出轴4档齿轮2，齿数分别为z1、z3、z2、z4，输出轴各档齿轮与输出轴固联为一体，输出轴前后两端分别通过滚动轴承设置在变速器壳体上。

本发明共设置三个档位，分别为低速档、中速档、高速档。

如图2所示，车辆启动及低速行驶时，即低速档。变速器控制器(AMT)拨动1/3档同步器6滑套向右滑动，1号轴4上的输入轴1档齿轮7啮合，动力通过1号轴4传递至输入轴1档齿轮7，再传递至输出轴1档齿轮9后，通过输出轴传递给法兰盘8。假设动力源M116转速为N1，法兰盘的转速为：

$n1=N1*\frac{Z1}{z1}$

此时为了增加动力输出，获得更高的加速性能或爬坡能力，变速器控制器电机拨动2/4档同步器13滑套向右滑动，2号轴11上的输入轴2档齿轮12啮合，动力源M215输出动力。电机控制器根据当前车速计算动力源M2所需的转速及转矩，为了与动力源M1匹配，M2的输出转速为：

$n{1}^{\′}=N1*\frac{Z1}{z1}*\frac{z2}{Z2}$

动力通过2号轴11传递至输入轴2档齿轮12，再传递至输出轴2档齿轮3后，通过输出轴传递给法兰盘8，实现功率合流。相比较传统的采用一个动力源的方案，本发明的优点是有两个动力源同时输出，相同动力需求的情况下，双输入方案可使得动力源在选型上可配置尺寸更小的动力源，如小尺寸的电动机。

如图3所示，车辆中速行驶时，即中速档。动力源M116断开，动力源M215正常工作，此时动力通过2号轴11传递至输入轴2档齿轮12，再传递至输出轴2档齿轮3后，通过输出轴传递给法兰盘8。假设动力源M215转速为N2，法兰盘的转速为：

$n2=N2*\frac{Z2}{z2}$

变速器控制器电机拨动1/3档同步器6滑套向左滑动，1号轴上输入轴3档齿轮5啮合，动力源M116输出动力。电机控制器根据当前车速计算动力源M1所需的转速及转矩，为了与动力源M2匹配，此时M1的输出转速为：

$n{2}^{\′}=N2*\frac{Z2}{z2}*\frac{z3}{Z3}$

动力通过1号轴4传递至输入轴3档齿轮5，再传递至输出轴3档齿轮10后，通过输出轴传递给法兰盘，实现功率合流。

从低速档升中速档整个过程中，法兰盘始终由动力源M2提供动力，达到升档过程无动力中断的目的。相反当需要将变速器从中速档降低速档时，动力源M1断开，动力源M2正常工作，变速器控制器电机拨动1/3档同步器滑套向右滑动，1号轴上输入轴1档齿轮啮合，动力源M1再输出动力，降档过程也实现无动力中断。

如图4所示，车辆高速行驶时，即高速档。动力源M215断开，动力源M116正常工作，此时动力通过2号轴11传递至输入轴3档齿轮5，再传递至输出轴3档齿轮10后，通过输出轴传递给法兰盘8。假设动力源M1转速为N3，法兰盘的转速为：

$n3=N3*\frac{Z3}{z3}$

变速器控制器电机拨动2/4档同步器13滑套向左滑动，2号轴11上输入轴4档齿轮14啮合，动力源M2输出动力。电机控制器根据当前车速计算动力源M2所需的转速及转矩，为了与动力源M1匹配，此时M1的输出转速为：

$n{3}^{\′}=N3*\frac{Z3}{z3}*\frac{z4}{Z4}$

动力通过2号轴11传递至输入轴4档齿轮14，再传递至输出轴4档齿轮2后，通过输出轴传递给法兰盘8，实现功率合流。

从中速档升高速档整个过程中，法兰盘始终由动力源M1提供动力，达到升档过程无动力中断的目的。相反当需要将变速器从高速档降中速档时，动力源M2断开，动力源M1正常工作，变速器控制器电机拨动2/4档同步器滑套向右滑动，2号轴上输入轴2档齿轮啮合，动力源M2输出动力，降档过程也实现无动力中断。

空档及倒档行驶。

当1/3档同步器滑套，2/4档同步器滑套处于中间位置时，即空档。

如前所述，变速器处于低速档，动力源M1、M2反向输入动力，即实现倒档。

如图5所示，给出了档位排布的另外形式。

1)为了减小变速器的轴向尺寸，四个档齿轮可以交叉排列。如图5(a)所示，2档齿轮设置在1档齿轮与3档齿轮之间。

2)可根据车辆对变速器档位的需求，分别在1号轴、2号轴上设置更多的档位，例如可以分别在1号轴、2号轴上分别设置1、3、5档齿轮，2、4、6档齿轮，如图5(b)所示。也可以在1号轴、2号轴上分别设置1、3、5档齿轮，2、4档齿轮，如图5(c)所示。

Claims (6)

1.一种双输入功率合流直接换档变速器，其特征在于：包括1号轴(4)、2号轴(11)两个输入轴，分别为1号轴(4)、2号轴(11)提供动力的M1动力源(16)、M2动力源(15)及变速控制器；1号轴(4)和2号轴(11)上分别设置有空套在轴上的多个不同档齿轮，1号轴(4)和2号轴(11)上还分别设置有用于与各档齿轮啮合的同步器，通过变速器控制器驱动同步器动作实现同步器与不同档齿轮啮合；

所述1号轴(4)和2号轴(11)前后两端分别通过滚动轴承安装在变速器壳体(1)上，输出轴上依次设置有分别与1号轴、2号轴上各档齿轮相啮合的输出轴各档齿轮，输出轴各档齿轮与输出轴固联为一体，输出轴前后两端分别通过滚动轴承安装在变速器壳体(1)上。

2.根据权利要求1所述的双输入功率合流直接换档变速器，其特征在于：所述M1动力源(16)、M2动力源(15)为电动机，设置有电机控制器。

3.根据权利要求1所述的双输入功率合流直接换档变速器，其特征在于：所述1号轴(4)上设置有空套在轴上的输入轴1档齿轮(7)、输入轴3档齿轮(5)，1/3档同步器(6)设置在输入轴1档齿轮(7)、输入轴3档齿轮(5)之间，同步器滑动齿套轴向移动实现与1、3档齿轮啮合；2号轴(11)上设置有空套在轴上的输入轴2档齿轮(12)、输入轴4档齿轮(14)，2/4档同步器(13)设置在输入轴2档齿轮(12)、输入轴4档齿轮(14)之间，同步器滑动齿套轴向移动实现与2、4档齿轮啮合。

4.根据权利要求1所述的双输入功率合流直接换档变速器，其特征在于：设置在1号轴(4)上的输入轴1档齿轮(7)、输入轴3档齿轮(5)，设置在2号轴(11)上的输入轴2档齿轮(12)、输入轴4档齿轮(14)四个档齿轮交叉排列，输入轴2档齿轮(12)设置在输入轴1档齿轮(7)与输入轴3档齿轮(5)之间，输入轴3档齿轮(5)设置在输入轴2档齿轮(12)与输入轴4档齿轮(14)之间。

5.一种权利要求3换档变速器的换档方法，其特征在于：

变速器从低速档升中速档过程中，低速档齿轮组合中的输入轴2档齿轮(12)所在输入轴动力源始终提供动力，通过变速器控制器驱动1/3档同步器(6)动作与输入轴3档齿轮(5)啮合，输入轴3档齿轮(5)所在输入轴动力源同时提供动力，升档过程无动力中断；

变速器从中速档降低速档过程中，输入轴3档齿轮(5)所在输入轴动力源断开，输入轴2档齿轮(12)所在输入轴动力源始终提供动力，通过变速器控制器驱动1/3档同步器动作与输入轴3档齿轮(5)分离，与输入轴1档齿轮(7)啮合，输入轴1档齿轮(7)所在输入轴动力源输出动力，降档过程无动力中断；

依次类推，中速档升高速档过程中，或高速档降中速档过程中，实现无动力中断；

各同步器与各档齿轮均分离，即空档；

变速器处于低速档，两输入轴动力源反向输入动力，即倒档。

6.根据权利要求5所述的换档方法，其特征在于：

1/3档同步器向右移动，与设置在1号轴(4)的输入轴1档齿轮(7)啮合，2/4档同步器向右移动，与设置在2号轴(11)的输入轴2档齿轮(12)啮合，M1动力源(16)、M2动力源(15)同时输出动力，即1、2档齿轮组合实现低速档；

1/3档同步器向左移动，与设置在1号轴(4)的输入轴3档齿轮(5)啮合，2/4档同步器保持不动，M1动力源(16)、M2动力源(15)同时输出动力，即2、3档齿轮组合实现中速档；

2/4档同步器向左移动，与设置在2号轴(11)的输入轴4档齿轮(14)啮合，1/3档同步器保持不动，M1动力源(16)、M2动力源(15)同时输出动力，即3、4档齿轮组合实现高速档。