CN106696681A - 混合动力客货车用行星无级变速器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了混合动力客货车用行星无级变速器，设于一无级变速系统中，该无级变速系统包括用于混合动力汽车的发动机、调速电机、驱动电机、车辆传动轴、制动器、第一离合器和第二离合器，该混合动力客货车用行星无级变速器包括第一输入输出端、第二输入输出端和第三输入输出端，第一输入输出端与制动器相连接，并通过第一离合器和发动机相连接，第二输入输出端与调速电机相连接，第三输入输出端与驱动电机相连接，并通过第二离合器和车辆传动轴相连接，同时还公开了该混合动力客货车用行星无级变速器的工作方法。本发明可改善整车的动力性能及燃油经济性，优化结构，提高传动效率及运动平稳性。

Description

混合动力客货车用行星无级变速器及其工作方法

技术领域

本发明涉及新能源混合动力客货汽车及其传动系统技术领域，更具体地说，它涉及一种混合动力客货车用行星无级变速器，以及此种混合动力客货车用行星无级变速器的工作方法。

背景技术

随着日益严格的节能减排法规的实施，以及大众环保意识的增强，国内外出现了应用不同技术的混合动力汽车。混合动力汽车一般是指油电混合动力，即燃料汽油、柴油等和电能的混合，混合动力汽车的优点在于：车辆启动和停止时只靠电动机带动，不达到一定的速度，发动机就不工作，因此可使发动机一直保持在最佳的工况状态，故其动能动力性好，排放量很低。混合动力汽车的关键是混合动力传动系统，通过发动机和电动机两者之间动力的合理匹配以及变速器技术的恰当应用，可使混合动力汽车在一定程度上实现提高车辆动力性能和改善燃油经济性能以及降低排放减少污染的目的。目前，市场上的混合动力汽车所用的变速器只有有限几速的变速比。为了满足整车动力性能，往往需要配置较大功率的发电发动机和电动机，其发动机和电动机很难在全车速域内，工作在最优效率区间，从而导致燃油经济性能差。另外，市场上混合动力汽车所用的变速箱还存在着换挡冲击，结构复杂，占用空间大等缺点，即使有无级变速器，也存在结构繁琐、噪音高、传动效率低、运动不平稳等缺点，因此，应用于混合动力客货车的无级变速器仍需不断的改进、提高。公开号为CN203681251U的实用新型于2014年7月2日公开了一种单轴并联混合动力总成结构，包括：发动机、ISG电机、无级变速器、传动轴和驱动桥，发动机、ISG电机和无级变速器连接在传动轴的一端，ISG电机位于发动机和无级变速器的中间，发动机的曲轴、ISG电机的转子和无级变速器的主轴通过刚性连接构成一个单轴系统，传动轴上相对于连接发动机的一端的另一端与驱动桥连接；发动机与ISG电机之间和ISG电机与无级变速器之间不需加装离合器。该实用新型可取消整车怠速工况，实现快速启停，有效降低油耗；在保证同样动力的前提下，有效降低发动机排量，节油环保；ISG电机可在整车制动状态下进入发电状态，回收制动能量；实现整车动力系统结构简化，易于布置，方便维护。但该实用新型并未克服结构繁琐、噪音高、传动效率低、运动不平稳等缺陷。

发明内容

现有的混合动力汽车所用的变速器变速范围小，燃油经济性能差，结构复杂，换挡冲击大，占用空间大，为克服这些缺陷，本发明提供了一种可实现无级变速，提高车辆动力性能，改善整车的燃油经济性，减少污染排放的混合动力客货车用行星无级变速器及其工作方法。

本发明的技术方案是：

混合动力客货车用行星无级变速器，设于一无级变速系统中，该无级变速系统包括用于混合动力汽车的发动机、调速电机、驱动电机、车辆传动轴、制动器、第一离合器和第二离合器，该混合动力客货车用行星无级变速器包括第一输入输出端、第二输入输出端和第三输入输出端，第一输入输出端与制动器相连接，并通过第一离合器和发动机相连接，第二输入输出端与调速电机相连接，第三输入输出端与驱动电机相连接，并通过第二离合器和车辆传动轴相连接。本混合动力客货车用行星无级变速器可在纯电模式和油电混合模式下，对输入的动力进行无级变速，获得丰富的变速比，允许在全车速区域内把发动机和电动机匹配在最优效率区，进而有效地提高混合动力客货车无级变速系统的动力性能以及整车的燃油经济性能，降低排放。

作为优选，本混合动力客货车用行星无级变速器还包括太阳轮、内齿圈、若干装有轴承的行星轮以及用于支承行星轮的行星架，行星轮沿太阳轮的周向均匀分布，并同时与太阳轮、内齿圈相啮合，内齿圈与行星轮之间，以及太阳轮与行星轮之间均为浮动啮合结构。太阳轮、内齿圈、行星轮及行星架构成行星轮系，行星轮系内配合的部件较多，如果采用严格的精度配合，则对行星轮系的加工装配要求非常高，否则极易出现干涉、受力不均、加速磨耗等现象，采用浮动啮合结构可使行星轮系内各部件具备一定的自调节能力，配合运行时自动找正，达到最佳配合，从而有利于降低运行阻力、冲击和噪音，提高传动效率及运动平稳性。

作为优选，第一输入输出端通过第一浮动联轴器与行星架相连接，第二输入输出端与太阳轮通过第二浮动联轴器相连接，第三输入输出端与内齿圈通过第三浮动联轴器相连接。通过各浮动联轴器的连接和支持作用，可实现本混合动力客货车用行星无级变速器中关联部件间的浮动配合，达到降低运行阻力、冲击和噪音，提高传动效率及运动平稳性的目的。

作为优选，行星架为悬臂结构，行星轮数目至少为五个。如果行星轮数目太少，为达到一定的输出功率就必须增大行星轮模数，变速箱体积也不得不相应增大。如果行星轮不少于五个，则同等体积、重量变速箱可以产生更大的输出功率。

作为优选，轴承为球轴承。球轴承的内、外圈转动面间更接近为点接触，转动时阻力更小，更适应高速运转的工况，因此采用球轴承可改善行星轮轴承的受力状况，解决轴承工作不可靠、寿命短易损坏、噪音大、震动大的问题。

所述的混合动力客货车用行星无级变速器的工作方法，包括以下工作模式：

A、纯电驱动工作模式：第一离合器断开，制动器打开为非制动状态，第二离合器接合，发动机停止工作，驱动电机处于电动机工况，调速电机处于无级调速工况；

B、串联工作模式：所述第一离合器接合，制动器打开为非制动状态，第二离合器接合，发动机工作，驱动电机处于发电工况，调速电机处于无级调速工况；

C、并联工作模式：第一离合器接合，制动器打开为非制动状态，第二离合器接合，发动机工作，驱动电机处于电动机工况，调速电机处于无级调速工况；

D、停车充电工作模式：第一离合器接合，制动器打开为非制动状态，第二离合器断开，发动机工作，驱动电机处于发电机工况，调速电机停止工作；

E、倒车工作模式：第一离合器断开，制动器制动，第二离合器接合，发动机停止工作，驱动电机处于电动机工况，调速电机停止工作；

F、制动减速能量回收工作模式：第一离合器断开，制动器制动，第二离合器接合，发动机停止工作，驱动电机处于发电机工况，调速电机停止工作；

G、发动机启动工作模式：第一离合器接合，制动器打开，第二离合器断开，发动机处于被启动工况，驱动电机处于电动机工况，调速电机停止工作。

本发明的有益效果是：

改善整车的动力性能及燃油经济性。本发明可在纯电模式和油电混合模式下实现无级变速，允许在全车速区域内把发动机和电动机匹配在最优效率区，在提高车辆动力性能的同时，改善整车的燃油经济性，减少污染排放。

优化结构，提高传动效率及运动平稳性。本发明对内部配置进行了结构优化，在同等体积、重量条件下，获得更高输出功率，且降低运行阻力、冲击和噪音，提高传动效率及运动平稳性。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图中，1-发动机，101-第一输入输出端，102-第二输入输出端，103-第三输入输出端，2-调速电机，3-驱动电机，4-车辆传动轴，5-混合动力客货车用行星无级变速器，501-箱体，502-内齿圈，503-行星轮，504-轴承，505-行星架，506-太阳轮，6-制动器，7-第一离合器，8-第二离合器，901-第一浮动联轴器，902-第二浮动联轴器，903-第三浮动联轴器。

具体实施方式

下面接合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，混合动力客货车用行星无级变速器5，设于一无级变速系统中，该无级变速系统包括用于混合动力汽车的发动机1、调速电机2、驱动电机3、车辆传动轴4、制动器6、第一离合器7和第二离合器8，本混合动力客货车用行星无级变速器5包括第一输入输出端101、第二输入输出端102和第三输入输出端103，第一输入输出端101与制动器6相连接，并通过第一离合器7和发动机1相连接，第二输入输出端102与调速电机2相连接，第三输入输出端103与驱动电机3相连接，并通过第二离合器8和车辆传动轴4相连接。本混合动力客货车用行星无级变速器还包括太阳轮506、内齿圈502、五个装有轴承504的行星轮503以及用于支承行星轮503的行星架505，太阳轮506、内齿圈502、行星轮503及行星架505封闭于一箱体501内，行星轮503沿太阳轮506的周向均匀分布，并同时与太阳轮506、内齿圈502相啮合。第一输入输出端101通过第一浮动联轴器901与行星架505相连接，第二输入输出端102与太阳轮506通过第二浮动联轴器902相连接，第三输入输出端103与内齿圈502通过第三浮动联轴器903相连接。各浮动联轴器的应用，使得内齿圈502与行星轮503之间，以及太阳轮506与行星轮503之间均构成浮动啮合结构，而太阳轮506、内齿圈502、行星架505与各输出端间也构成浮动配合。行星架505为悬臂结构。轴承504为球轴承。

所述的混合动力客货车用行星无级变速器的工作方法，其特征是包括以下工作模式：

A、纯电驱动工作模式：第一离合器7断开，制动器6打开，第二离合器8接合，发动机1停止工作，驱动电机3处于电动机工况，调速电机2处于无级调速工况；

B、串联工作模式：所述第一离合器7接合，制动器6打开，第二离合器8接合，发动机1工作，驱动电机3处于发电工况，调速电机2处于无级调速工况；

C、并联工作模式：第一离合器7接合，制动器6打开，第二离合器8接合，发动机1工作，驱动电机3处于电动机工况，调速电机处于无级调速工况；

D、停车充电工作模式：第一离合器7接合，制动器6打开，第二离合器8断开，发动机1工作，驱动电机3处于发电机工况，调速电机停止工作；

E、倒车工作模式：第一离合器7断开，制动器6制动，第二离合器8接合，发动机1停止工作，驱动电机3处于电动机工况，调速电机2停止工作；

F、制动减速能量回收工作模式：第一离合器7断开，制动器6制动，第二离合器8接合，发动机1停止工作，驱动电机3处于发电机工况，调速电机2停止工作；

G、发动机启动工作模式：第一离合器7接合，制动器6打开，第二离合器8断开，发动机1处于被启动工况，驱动电机3处于电动机工况，调速电机2停止工作。

实施例2：

行星轮503数目为六个。其余同实施例1。

Claims (6)

1.混合动力客货车用行星无级变速器，设于一无级变速系统中，该无级变速系统包括用于混合动力汽车的发动机（1）、调速电机（2）、驱动电机（3）、车辆传动轴（4）、制动器（6）、第一离合器（7）和第二离合器（8），其特征是包括第一输入输出端（101）、第二输入输出端（102）和第三输入输出端（103），第一输入输出端（101）与制动器（6）相连接，并通过第一离合器（7）和发动机（1）相连接，第二输入输出端（102）与调速电机（2）相连接，第三输入输出端（103）与驱动电机（3）相连接，并通过第二离合器（8）和车辆传动轴（4）相连接。

2.根据权利要求1所述的混合动力客货车用行星无级变速器，其特征是还包括太阳轮（506）、内齿圈（502）、若干装有轴承（504）的行星轮（503）以及用于支承行星轮（503）的行星架（505），行星轮（503）沿太阳轮（506）的周向均匀分布，并同时与太阳轮（506）、内齿圈（502）相啮合，内齿圈（502）与行星轮（503）之间，以及太阳轮（506）与行星轮（503）之间均为浮动啮合结构。

3.根据权利要求2所述的混合动力客货车用行星无级变速器，其特征是第一输入输出端（101）通过第一浮动联轴器（901）与行星架（505）相连接，第二输入输出端（102）与太阳轮（506）通过第二浮动联轴器（902）相连接，第三输入输出端（103）与内齿圈（502）通过第三浮动联轴器（903）相连接。

4.根据权利要求2所述的混合动力客货车用行星无级变速器，其特征是行星架（505）为悬臂结构，行星轮（503）数目至少为五个。

5.根据权利要求2或3或4所述的混合动力客货车用行星无级变速器，其特征是轴承（504）为球轴承。

6.权利要求1所述的混合动力客货车用行星无级变速器的工作方法，其特征是包括以下工作模式：

A、纯电驱动工作模式：第一离合器（7）断开，制动器（6）打开，第二离合器（8）接合，发动机（1）停止工作，驱动电机（3）处于电动机工况，调速电机（2）处于无级调速工况；

B、串联工作模式：第一离合器（7）接合，制动器（6）打开，第二离合器（8）接合，发动机（1）工作，驱动电机（3）处于发电工况，调速电机（2）处于无级调速工况；

C、并联工作模式：第一离合器（7）接合，制动器（6）打开，第二离合器（8）接合，发动机（1）工作，驱动电机（3）处于电动机工况，调速电机处于无级调速工况；

D、停车充电工作模式：第一离合器（7）接合，制动器（6）打开，第二离合器（8）断开，发动机（1）工作，驱动电机（3）处于发电机工况，调速电机停止工作；

E、倒车工作模式：第一离合器（7）断开，制动器（6）制动，第二离合器（8）接合，发动机（1）停止工作，驱动电机（3）处于电动机工况，调速电机（2）停止工作；

F、制动减速能量回收工作模式：第一离合器（7）断开，制动器（6）制动，第二离合器（8）接合，发动机（1）停止工作，驱动电机（3）处于发电机工况，调速电机（2）停止工作；

G、发动机启动工作模式：第一离合器（7）接合，制动器（6）打开，第二离合器（8）断开，发动机（1）处于被启动工况，驱动电机（3）处于电动机工况，调速电机（2）停止工作。