CN107448560A - 双动力驱动自动变速器 - Google Patents

双动力驱动自动变速器 Download PDF

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CN107448560A CN201710833201.3A CN201710833201A CN107448560A CN 107448560 A CN107448560 A CN 107448560A CN 201710833201 A CN201710833201 A CN 201710833201A CN 107448560 A CN107448560 A CN 107448560A
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刘祥环
潘晓东
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Abstract

本发明公开了一种双动力驱动自动变速器，包括：发动机；发动机输入轴总成，包括发动机输入轴，发动机输入轴连接于发动机；输出轴总成，包括输出轴和套设于输出轴上的输出齿轮；驱动电机换挡轴总成，包括驱动电机换挡轴和套设于驱动电机换挡轴上的第一减速齿轮；驱动电机输入轴总成，包括驱动电机输入轴和套设于驱动电机输入轴上的第二减速齿轮，第二减速齿轮与第一减速齿轮啮合配合；驱动电机，驱动电机的电机输出轴连接于驱动电机输入轴；驱动电机换挡轴、发动机输入轴中的一者或两者能够通过传动装置可选择地驱动输出轴；与输出齿轮相连接的差速器。此种变速器通过双动力源的耦合解决了机械式自动变速器换挡过程中扭矩与动力中断的问题。

Description

双动力驱动自动变速器
技术领域
本发明涉及汽车用混合动力系统，特别涉及一种双动力驱动自动变速器。
背景技术
针对2020/2025的油耗指标，美国、欧洲、日本和中国已制定了油耗(或CO2)的排放要求，中国2020/2025年油耗法规的实施，使混合动力系统成为不可或缺的解决方案。
其中，目前的一种自动变速器中，采用发动机和驱动电机来提供动力，然而，其速比匹配和调整比较困难，不容易让发动机在高效区工作，换挡过程中存在扭矩与动力中断的问题。
因此，如何克服现有自动变速器存在的缺陷，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种双动力驱动自动变速器，其速比匹配和调整较容易，且能够让发动机在高效区工作，解决了换挡过程中扭矩与动力中断的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种双动力驱动自动变速器，包括：
发动机；
发动机输入轴总成，包括发动机输入轴，所述发动机输入轴通过离合器连接于所述发动机；
输出轴总成，包括输出轴和套设于所述输出轴上的输出齿轮；
驱动电机换挡轴总成，包括驱动电机换挡轴和套设于所述驱动电机换挡轴上的第一减速齿轮；
驱动电机输入轴总成，包括驱动电机输入轴和套设于所述驱动电机输入轴上的第二减速齿轮，所述第二减速齿轮与所述第一减速齿轮啮合配合；
驱动电机，所述驱动电机的电机输出轴连接于所述驱动电机输入轴；
所述驱动电机换挡轴、所述发电机输入轴中的一者或两者能够通过传动装置可选择地驱动所述输出轴；
差速器，所述差速器与所述输出齿轮相连接。
优选地，所述差速器的差速器输出轴、所述发动机输入轴、所述输出轴、所述驱动电机换挡轴与所述驱动电机输入轴相平行设置。
优选地，所述发动机输入轴上设有发动机挡位齿轮，所述输出轴上设有从动齿轮和耦合齿轮，所述从动齿轮与所述耦合齿轮的数量之和与所述发动机挡位齿轮的数量相同，且所述从动齿轮、所述耦合齿轮一一对应啮合所述发动机挡位齿轮；所述驱动电机换挡轴上设有驱动电机挡位齿轮，所述驱动电机挡位齿轮与所述耦合齿轮的数量相同，所述驱动电机挡位齿轮与所述耦合齿轮啮合配合或所述驱动电机挡位齿轮与对应啮合于所述耦合齿轮的所述发动机挡位齿轮啮合配合，所述输出轴与所述驱动电机换挡轴中的一者上、所述发动机输入轴上设有同步器。
优选地，所述同步器包括设于所述发动机输入轴上的第一发动机同步器和设于所述驱动电机换挡轴上的第一驱动电机同步器，每个所述第一发动机同步器对应设于两个所述发动机挡位齿轮形成的传动齿轮对之间，每个所述第一驱动电机同步器对应设于两个所述驱动电机挡位齿轮形成的传动齿轮对之间。
优选地，所述第一发动机同步器的数量与所有所述发动机挡位齿轮形成的所述传动齿轮对的数量相同，所述第一驱动电机同步器的数量与所有所述驱动电机挡位齿轮形成的所述传动齿轮对的对数相同。
优选地，同步器包括设于所述发动机输入轴上的第二发动机同步器和设于所述输出轴上的第二驱动电机同步器，每个所述第二发动机同步器对应设于两个所述发动机挡位齿轮形成的传动齿轮对之间，每个所述第二驱动电机同步器对应设于两个所述耦合齿轮形成的传动齿轮对之间。
优选地，所述同步器包括设于所述发动机输入轴上的第三发动机同步器、设于所述输出轴上的第四发动机同步器和设于所述输出轴上的第三驱动电机同步器，所述第四发动机同步器对应设于两个所述从动齿轮形成的传动齿轮对之间，所述第三驱动电机同步器对应设于两个所述耦合齿轮形成的传动齿轮对之间，所述第三发动机同步器对应设于与两个所述耦合传动齿轮对应啮合的两个所述发动机挡位齿轮形成的传动齿轮对之间。
优选地，所述离合器为湿式离合器。
优选地，所述离合器、所述同步器连接有液压驱动装置。
优选地，所述输出轴上设有速度传感器。
本发明提供的双动力驱动自动变速器包括发动机、发动机输入轴总成、输出轴总成、驱动电机换挡轴总成、驱动电机输入轴总成、驱动电机和差速器。发动机输入轴总成包括发动机输入轴，发动机输入轴连接于发动机；输出轴总成包括输出轴和套设于输出轴上的输出齿轮；驱动电机换挡轴总成包括驱动电机换挡轴和套设于驱动电机换挡轴上的第一减速齿轮；驱动电机输入轴总成包括驱动电机输入轴和套设于驱动电机输入轴上的第二减速齿轮，第二减速齿轮与第一减速齿轮啮合配合；驱动电机的电机输出轴连接于驱动电机输入轴；驱动电机换挡轴、发电机输入轴中的一者或两者能够通过传动装置可选择地驱动输出轴；差速器与输出齿轮相连接。
此种双动力驱动自动变速器中，发动机动力与驱动电机动力可以交替换挡，通过双动力源的耦合解决了机械式自动变速器(AMT)换挡过程中扭矩与动力中断的问题，可以保证发动机或驱动电机在高效区间工作，且通过竞争性换挡实现了能耗的降低，使驾驶过程更加平顺，提高驾驶舒适度。
同时，发动机的挡位独立于驱动电机的挡位，驱动电机提供动力时，驱动电机经过一对齿轮减速器后，将扭矩传递给驱动电机换挡轴，通过调整此对齿轮的齿速比可以适用于不同整车的动力性和经济性要求，从而使其能够匹配高速电机或中高速电机，匹配的电机转速可达到12000-16000rpm，即可节省成本，又可减少体积和重量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供双动力驱动自动变速器的具体实施例一的结构示意图；
图2为本发明所提供双动力驱动自动变速器的具体实施例二的结构示意图；
图3为本发明所提供双动力驱动自动变速器的具体实施例三的结构示意图；
图4为本发明所提供双动力驱动自动变速器的具体实施例四的结构示意图。
图1至图4中：
1-发动机，2-发动机输入轴，3-输出轴，4-驱动电机换挡轴，5-驱动电机输入轴，6-驱动电机，7-差速器，8-第一减速齿轮，9-第二减速齿轮，10-离合器，11-发动机挡位齿轮，12-耦合齿轮，13-输出齿轮，14-驱动电机挡位齿轮，15-从动齿轮，16-第二发动机同步器，17-第二驱动电机同步器，18-第一发动机同步器，19-第一驱动电机同步器，20-第三驱动电机同步器，21-第三发动机同步器，22-第四发动机同步器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种双动力驱动自动变速器，其速比匹配和调整较容易，且能够让发动机在高效区工作，解决了换挡过程中扭矩与动力中断的问题。
请参考图1至图4，图1为本发明所提供双动力驱动自动变速器的具体实施例一的结构示意图；图2为本发明所提供双动力驱动自动变速器的具体实施例二的结构示意图；图3为本发明所提供双动力驱动自动变速器的具体实施例三的结构示意图；图4为本发明所提供双动力驱动自动变速器的具体实施例四的结构示意图。
本发明所提供双动力驱动自动变速器的一种具体实施例中，包括：
发动机1；
发动机输入轴总成，包括发动机输入轴2，发动机输入轴2通过离合器10连接于发动机1；
输出轴总成，包括输出轴3和套设于输出轴3上的输出齿轮13；
驱动电机换挡轴总成，包括驱动电机换挡轴4和套设于驱动电机换挡轴4上的第一减速齿轮8；
驱动电机输入轴总成，包括驱动电机输入轴5和套设于驱动电机输入轴5上的第二减速齿轮9，第二减速齿轮9与第一减速齿轮8啮合配合；
驱动电机6，驱动电机6的电机输出轴连接于驱动电机输入轴5；
驱动电机换挡轴4、发电机输入轴中的一者或两者能够通过传动装置可选择地驱动输出轴3；
差速器7，差速器7与输出齿轮13相连接。
其中，驱动电机6的电机输出轴与驱动电机输入轴5之间可以通过花键连接或者设置为一体件。
发动机输入轴总成接收发动机1输入的第一动力并将第一动力输出到输出轴总成。驱动电机输入轴5经过齿轮传动减速增扭后，将动力传动给驱动电机换挡轴4，驱动电机6换挡轴总成接收驱动电机6的第二动力并将第二动力输出到输出轴总成。输出轴总成接收第一动力和/或第二动力并接收到的动力输出到差速器7。
本实施例中，发动机动力与驱动电机6动力可以交替换挡，通过双动力源的耦合解决了机械式自动变速器(AMT)换挡过程中扭矩与动力中断的问题，可以保证发动机1或驱动电机6在高效区间工作，且通过竞争性换挡实现了能耗的降低，使驾驶过程更加平顺，提高驾驶舒适度；发动机1的挡位独立于驱动电机6的挡位，可以调整齿轮参数适用不同特性的发动机1，故发动机1的匹配性能好。
同时，发动机1的挡位独立于驱动电机6的挡位，驱动电机6提供动力时，驱动电机6经过一对齿轮减速器后，将扭矩传递给驱动电机换挡轴4，通过调整此对齿轮的齿速比可以适用于不同整车的动力性和经济性要求，从而使其能够匹配高速电机或中高速电机，匹配的电机转速可达到12000-16000rpm，即可节省成本，又可减少体积和重量。
进一步地，差速器7的差速器输出轴、发动机输入轴2、输出轴3、驱动电机换挡轴4与驱动电机输入轴5可以相平行设置。
本实施例中，通过采用五轴平行式的布置方式，发动机1与驱动电机6的动力传递路线可以互不干预，从而可以避免齿轮传递路线过长而带来的齿轮及轴系的谐振。
更进一步地，发动机输入轴2上设有发动机挡位齿轮11，输出轴3上设有从动齿轮15和耦合齿轮12，从动齿轮15与耦合齿轮12的数量之和与发动机挡位齿轮11的数量相同，且从动齿轮15、耦合齿轮12一一对应啮合发动机挡位齿轮11。驱动电机换挡轴4上设有驱动电机挡位齿轮14，驱动电机挡位齿轮14与耦合齿轮12的数量相同，驱动电机挡位齿轮14与耦合齿轮12啮合配合，具体请参考图1。又或者，驱动电机换挡轴4上设有驱动电机挡位齿轮14，驱动电机挡位齿轮14与耦合齿轮12的数量相同，驱动电机挡位齿轮14与对应啮合于耦合齿轮12的发动机挡位齿轮11啮合配合，具体请参考图2。即，相对应的耦合齿轮12与发动机挡位齿轮11对应于相同的驱动电机挡位齿轮14。
输出轴3与驱动电机换挡轴4中的一者上、发动机输入轴2上设有同步器。其中，发动机挡位齿轮11、从动齿轮15、耦合齿轮12、输出齿轮13、驱动电机挡位齿轮14、第一减速齿轮8、第二减速齿轮9同为传动齿轮，发动机输入轴2、输出轴3、驱动电机换挡轴4、驱动电机输入轴5同为传动轴。在设置同步器时，每个同步器对应于独立的一对传动齿轮对并设置在该对传动齿轮对的两个传动齿轮之间。其中，传动齿轮对可以由两个发动机挡位齿轮11、或两个从动齿轮15、或两个耦合齿轮12、或两个驱动电机挡位齿轮14形成。每个同步器对应的传动齿轮对所包含的两个传动齿轮均套接在该两个传动齿轮对应的齿轮轴上，其余不配设同步器的传动齿轮刚性连接于对应的齿轮轴上。
本实施例中，通过同步器的设置可以保证顺利换挡。
具体地，请参考图2和图3，同步器可以包括设于发动机输入轴2上的第一发动机同步器18和设于驱动电机换挡轴4上的第一驱动电机同步器19，每个第一发动机同步器18对应设于两个发动机挡位齿轮11形成的传动齿轮对之间，每个第一驱动电机同步器19对应设于两个驱动电机挡位齿轮14形成的传动齿轮对之间。
本实施例中，发动机输入轴2与驱动电机换挡轴4均为高速轴，由于在车辆运行时，通常只有挂上挡的一对齿轮啮合运载，其他挡位的常啮合齿轮不参与运转，以实现减少摩擦和搅油损失、提高总成的机械传动效率、降低齿轮啮合噪音，而通过第一发动机同步器18与第一驱动电机同步器19在高速轴上的设置，可以通过控制策略限制高速换挡。
进一步地，第一发动机同步器18的数量可以与所有发动机挡位齿轮11形成的传动齿轮对的数量相同，第一驱动电机同步器19的数量可以与所有驱动电机挡位齿轮14形成的传动齿轮对的对数相同，以保证运行的可靠性。
以发动机输入轴2上设置六个发动机挡位齿轮11为例，发动机输入轴2上可以设置三个第一发动机同步器18，输出轴3上可以固定设置四个从动齿轮15、两个滑套设置的耦合齿轮12，以及一个输出齿轮13，驱动电机换挡轴4上可以固定设置两个驱动电机挡位齿轮14和一个第一减速齿轮8，驱动电机输入轴5上可以设置一个第二减速齿轮9。发动机1的六个挡位独立于驱动电机6的两个挡位，可以调整齿轮参数适用不同特性的发动机1，故发动机1的匹配性能好。
又或者，请参考图1，同步器可以包括设于发动机输入轴2上的第二发动机同步器16和设于输出轴3上的第二驱动电机同步器17，每个第二发动机同步器16对应设于两个发动机挡位齿轮11形成的传动齿轮对之间，每个第二驱动电机同步器17对应设于两个耦合齿轮12形成的传动齿轮对之间。本实施例中同步器的设置可以提高机械传动效率，同时，可以降低齿轮啮合噪音。
发动机输入轴2上设有离合器10，运行过程中，纯电驱动时，离合器10分开，第二驱动电机同步器17挂在对应的齿轮上，第二发动机同步器16保持在空挡，驱动电机6单独驱动车辆起步或行驶。发动机1启动时，发动机1拖动内燃机，离合器10滑磨启动内燃机。坡道起步时，驱动电机6和内燃机同时驱动，离合器10处于滑磨状态。混合驱动时，内燃机工作，离合器10闭合；驱动电机6驱动，可提供增压加速；该模式的切换对应着换挡过程，如车速比低时驱动电机6在一挡，发动机1一二挡同步器结合发动机1一挡主动齿轮，然后离合器10闭合；如车速比较高时，驱动电机6在二挡，发动机1五六挡同步器结合发动机1五挡主动齿轮，然后离合器10闭合，实现高速换挡。处于串联模式时可实现再生回收，即汽车制动时通过电机回收能量。
再者，请参考图4，同步器可以包括设于发动机输入轴2上的第三发动机同步器21、设于输出轴3上的第四发动机同步器22和设于输出轴3上的第三驱动电机同步器20，第四发动机同步器22对应设于两个从动齿轮15形成的传动齿轮对之间，第三驱动电机同步器20对应设于两个耦合齿轮12形成的传动齿轮对之间，第三发动机同步器21对应设于与两个耦合传动齿轮对应啮合的两个发动机挡位齿轮11形成的传动齿轮对之间。发动机1的六个挡位独立于驱动电机6的两个挡位，可以调整齿轮参数适用不同特性的发动机1，故发动机1的匹配性能好。
本实施例中，发动机同步器和驱动电机同步器均设置在低速输出轴上(只有发动机同步器3、4挡在发动机输入轴2上)，在同样的中心距情况下，可以增大输入轴的直径来提升扭矩容量，提高变速器的扭矩密度；同时，同步器均布置在低速输出轴上，可以减少当量在输入轴上的转动惯量，减少齿轮、轴系的扭振。
其中，第三驱动电机同步器20的设置数量可以对应于所有耦合齿轮12形成的传动齿轮对的数量，第三发动机同步器21的设置数量可以等于第三驱动电机同步器20的设置数量，第四发动机同步器22的设置数量可以等于由所有从动齿轮15形成的传动齿轮对的数量。
在上述各个实施例的基础上，离合器10具体可以为湿式离合器。其中，离合器10、发动机挡位齿轮11可以在发动机输入轴2上均匀设置。
在上述各个实施例的基础上，离合器10、同步器可以连接有液压驱动装置，以保证驱动效果。
在上述各个实施例的基础上，输出轴3上设有速度传感器，具体为高精度速度传感器，以便于测量输出轴3的速度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的双动力驱动自动变速器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双动力驱动自动变速器，其特征在于，包括：
发动机(1)；
发动机输入轴总成，包括发动机输入轴(2)，所述发动机输入轴(2)通过离合器(10)连接于所述发动机(1)；
输出轴总成，包括输出轴(3)和套设于所述输出轴(3)上的输出齿轮(13)；
驱动电机换挡轴总成，包括驱动电机换挡轴(4)和套设于所述驱动电机换挡轴(4)上的第一减速齿轮(8)；
驱动电机输入轴总成，包括驱动电机输入轴(5)和套设于所述驱动电机输入轴(5)上的第二减速齿轮(9)，所述第二减速齿轮(9)与所述第一减速齿轮(8)啮合配合；
驱动电机(6)，所述驱动电机(6)的电机输出轴连接于所述驱动电机输入轴(5)；
所述驱动电机换挡轴(4)、所述发电机输入轴(2)中的一者或两者能够通过传动装置可选择地驱动所述输出轴(3)；
差速器(7)，所述差速器(7)与所述输出齿轮(13)相连接。
2.根据权利要求1所述的双动力驱动自动变速器，其特征在于，所述差速器(7)的差速器输出轴、所述发动机输入轴(2)、所述输出轴(3)、所述驱动电机换挡轴(4)与所述驱动电机输入轴(5)相平行设置。
3.根据权利要求2所述的双动力驱动自动变速器，其特征在于，所述发动机输入轴(2)上设有发动机挡位齿轮(11)，所述输出轴(3)上设有从动齿轮(15)和耦合齿轮(12)，所述从动齿轮(15)与所述耦合齿轮(12)的数量之和与所述发动机挡位齿轮(11)的数量相同，且所述从动齿轮(15)、所述耦合齿轮(12)一一对应啮合所述发动机挡位齿轮(1)；所述驱动电机换挡轴(4)上设有驱动电机挡位齿轮(14)，所述驱动电机挡位齿轮(14)与所述耦合齿轮(12)的数量相同，所述驱动电机挡位齿轮(14)与所述耦合齿轮(12)啮合配合或所述驱动电机挡位齿轮(14)与对应啮合于所述耦合齿轮(12)的所述发动机挡位齿轮(11)啮合配合，所述输出轴(3)与所述驱动电机换挡轴(4)中的一者上、所述发动机输入轴(2)上设有同步器。
4.根据权利要求3所述的双动力驱动自动变速器，其特征在于，所述同步器包括设于所述发动机输入轴(2)上的第一发动机同步器(18)和设于所述驱动电机换挡轴(4)上的第一驱动电机同步器(19)，每个所述第一发动机同步器(18)对应设于两个所述发动机挡位齿轮(11)形成的传动齿轮对之间，每个所述第一驱动电机同步器(19)对应设于两个所述驱动电机挡位齿轮(14)形成的传动齿轮对之间。
5.根据权利要求4所述的双动力驱动自动变速器，其特征在于，所述第一发动机同步器(18)的数量与所有所述发动机挡位齿轮(11)形成的所述传动齿轮对的数量相同，所述第一驱动电机同步器(19)的数量与所有所述驱动电机挡位齿轮(14)形成的所述传动齿轮对的对数相同。
6.根据权利要求3所述的双动力驱动自动变速器，其特征在于，同步器包括设于所述发动机输入轴(2)上的第二发动机同步器(16)和设于所述输出轴(3)上的第二驱动电机同步器(17)，每个所述第二发动机同步器(16)对应设于两个所述发动机挡位齿轮(11)形成的传动齿轮对之间，每个所述第二驱动电机同步器(17)对应设于两个所述耦合齿轮(12)形成的传动齿轮对之间。
7.根据权利要求3所述的双动力驱动自动变速器，其特征在于，所述同步器包括设于所述发动机输入轴(2)上的第三发动机同步器(21)、设于所述输出轴(3)上的第四发动机同步器(22)和设于所述输出轴(3)上的第三驱动电机同步器(20)，所述第四发动机同步器(22)对应设于两个所述从动齿轮(15)形成的传动齿轮对之间，所述第三驱动电机同步器(20)对应设于两个所述耦合齿轮(12)形成的传动齿轮对之间，所述第三发动机同步器(21)对应设于与两个所述耦合传动齿轮对应啮合的两个所述发动机挡位齿轮(11)形成的传动齿轮对之间。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的双动力驱动自动变速器，其特征在于，所述离合器(10)为湿式离合器。
9.根据权利要求8所述的双动力驱动自动变速器，其特征在于，所述离合器(10)、所述同步器连接有液压驱动装置。
10.根据权利要求9所述的双动力驱动自动变速器，其特征在于，所述输出轴(3)上设有速度传感器。
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