CN107654527A - 改进型同步机构及其混合动力用变速器 - Google Patents
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Abstract
一种改进型同步机构及其混合动力用变速器，该同步机构包括：相对设置的充电挡结合齿和EV挡主动齿轮，以及依次套接于充电挡结合齿上的充电挡同步环、电机传动齿轮和同步齿套和依次套接于EV挡主动齿轮上的EV挡结合齿和EV挡同步环。本发明在原有机械式自动变速器结构的基础上，以巧妙的方式接入驱动电机，通过同步机构操纵电机动力的传递方向，能够使发动机动力与电机动力在传递的过程中做到单独操控，互不干涉，同时在需要的时候，又可以互相弥补。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种混合动力汽车领域的技术，具体是一种改进型同步机构及其混合动力用变速器。
背景技术
手动变速器的设计原理和生产工艺、技术经过长时间的发展成熟稳定，电机动力的加入，可以弥补机械式自动变速器在换挡过程中的发动机动力丢失，又可以充分利用手动变速器的高效率低成本优势，是很多混合动力车型的所选方案。已有的在机械式自动变速器基础上改进的混合动力变速器，均具有以下某个缺陷：1)纯发动机驱动车辆时电机无法脱开，致使变速器的整体效率降低；2)同步器挂挡时需要同步电机转子的大惯量，同步时间长，挂挡困难；3)无法只用一个电机实现停车充电等。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足并机械式自动变速器的混合动力化需求，提出一种改进型同步机构及其混合动力用变速器，在原有机械式自动变速器结构的基础上，以巧妙的方式接入驱动电机，通过同步机构操纵电机动力的传递方向，能够使发动机动力与电机动力在传递的过程中做到单独操控，互不干涉，同时在需要的时候，又可以互相弥补。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种改进型同步机构，包括：相对设置的充电挡结合齿和EV挡主动齿轮，以及依次套接于充电挡结合齿上的充电挡同步环、电机传动齿轮和同步齿套和依次套接于EV挡主动齿轮上的EV挡结合齿和EV挡同步环。
所述的改进型同步机构既可以设置于输入轴上，也可以设置于输出轴上。
所述的同步齿套与电机传动齿轮通过间隙花键连接，当同步齿套往一侧拨动能够推动充电挡同步环，往另一侧拨动能够推动EV挡同步环。
所述的改进型同步机构进行挂挡之前，优选预先由变速器控制器换算出目标结合齿的转速，驱动电机根据此转速调节电机转子到合适转速范围，之后改进型同步机构再进行挂挡动作，降低了改进型同步机构的挂挡力需求。
本发明涉及一种基于上述改进型同步机构的混合动力用变速器，包括：与电机输出轴相连且空套于输入轴上的所述改进型同步机构和第二同步机构以及设置于输出轴上的第三同步机构，输入轴上依次设有四挡主动齿轮、三挡主动齿轮、二挡主动齿轮以及一挡主动齿轮，输出轴上依次设有EV挡从动齿轮、四挡从动齿轮、三挡从动齿轮、二挡从动齿轮、一挡从动齿轮和主减速主动齿轮，其中：EV挡从动齿轮与改进型同步机构的EV挡主动齿轮相啮合，四挡至一挡主动齿轮依次与对应的从动齿轮相啮合，主减速主动齿轮与差速器相连。
本发明进一步涉及一种基于上述改进型同步机构的混合动力用变速器，包括：设置于输入轴上的第二同步机构、与电机输出轴相连且空套于输出轴上的改进型同步机构和第三同步机构，输入轴上依次设有EV挡从动齿轮、四挡主动齿轮、三挡主动齿轮、二挡主动齿轮和一挡主动齿轮，输出轴上依次设有四挡从动齿轮、三挡从动齿轮、二挡从动齿轮、一挡从动齿轮和主减速主动齿轮，其中：EV挡从动齿轮与改进型同步机构的EV挡主动齿轮相啮合，四挡至一挡主动齿轮依次与对应的从动齿轮相啮合，主减速主动齿轮与差速器相连。
上述电机输出轴上设有电机齿轮，该电机齿轮与改进型同步机构的电机传动齿轮相啮合。
上述四挡主动齿轮和三挡主动齿轮分别设置于第二同步机构的两侧。
上述二挡从动齿轮和一挡从动齿轮分别设置于第三同步机构的两侧。
所述的改进型同步机构控制电机动力的传递方向，第二和第三同步机构控制传统发动机动力在各挡位下的传递：在需要电机动力接入时，改进型同步机构向充电挡结合齿一侧拨动，电机动力输入轴传递到发动机或者通过某个挡位齿轮传递到差速器，或与发动机动力共同经过某个挡位齿轮传递到差速器；改进型同步机构向EV挡结合齿拨动，电机动力通过EV挡齿轮直接传递到差速器；在不需要电机动力接入时，改进型同步机构置于空挡，则发动机动力与电机动力能够独立传递，同时在需要时，又可以互相弥补。
技术效果
与现有技术相比，本发明只需单电机即可实现混合动力汽车的所有模式，以较低成本、较小变更实现机械式自动变速器车型的混合动力化；当不需要电机动力接入时，同步机构置于空挡，电机转子与差速器和发动机脱开，不影响原有机械式自动变速器的传动效率和驾驶性能，特别是换挡性能；在发动机驱动时，特别是换挡过程中存在动力丢失，可以啮合EV挡，控制电机动力进行补偿；或者在制动过程中利用EV挡进行制动能量回收。
附图说明
图1为本发明改进型同步机构示意图；
图2为本发明的混合动力用变速器实施例1结构示意图；
图3为本发明的混合动力用变速器实施例2结构示意图；
图中：轴1、充电挡结合齿2、充电挡同步环3、电机传动齿轮4、同步齿套5、EV挡同步环6、EV挡结合齿7、EV挡主动齿轮8、四挡主动齿轮9、三挡主动齿轮10、二挡主动齿轮11、一挡主动齿轮12、EV挡从动齿轮13、四挡从动齿轮14、三挡从动齿轮15、二挡从动齿轮16、一挡从动齿轮17、主减速主动齿轮18、包含主减速从动齿轮的差速器系统19、输入轴前轴承20、输入轴后轴承21、输出轴前轴承22、输出轴后轴承23、电机齿轮24、电机25、发动机26、输入轴I、输出轴II、改进型同步机构A、第二同步机构B、第三同步机构C。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，为本实施例改进型同步机构，包括：相对设置的充电挡结合齿2和EV挡主动齿轮8，以及依次套接于充电挡结合齿2上的充电挡同步环3、电机传动齿轮4和同步齿套5和依次套接于EV挡主动齿轮8上的EV挡结合齿7和EV挡同步环6，当同步齿套5往左拨动时，经过充电挡同步环3后与充电挡结合齿2结合，则扭矩可在电机传动齿轮4与轴1之间传递；同步齿套5往右拨动，经过EV挡同步环6后与EV挡结合齿7结合，则扭矩可在电机传动齿轮4与EV挡主动齿轮8之间传递；同步齿套5置于中间位置，则可中断电机传动齿轮4的扭矩传递。
如图2所示，为包含上述改进型同步机构的混合动力用变速器，其包括：与电机传动齿轮4相连且空套于输入轴I上的改进型同步机构A和第二同步机构B以及设置于输出轴II上的第三同步机构C，输入轴I上依次设有四挡主动齿轮9、三挡主动齿轮10、二挡主动齿轮11以及一挡主动齿轮12，输出轴II上依次设有EV挡从动齿轮13、四挡从动齿轮14、三挡从动齿轮15、二挡从动齿轮16、一挡从动齿轮17和主减速主动齿轮18，其中：EV挡从动齿轮与改进型同步机构的EV挡主动齿轮相啮合，四挡至一挡主动齿轮依次与对应的从动齿轮相啮合，主减速主动齿轮18与差速器相连。
所述的输入轴I上固定设有充电挡结合齿2，该充电挡结合齿2位于改进型同步机构A的另一侧。
所述的输入轴I上两端分别由输入轴前轴承20和输入轴后轴承21进行支撑。
所述的输入轴II上两端分别由输出轴前轴承22和输出轴后轴承23进行支撑。
所述的输入轴II上固定有主减速主动齿18，并与差速器总成19上的齿轮相啮合。
所述的改进型同步机构A控制电机动力的传递方向，第二和第三同步机构C控制传统发动机动力在各挡位下的传递：在需要电机动力接入时，改进型同步机构A向充电挡结合齿2一侧拨动，电机动力经过输入轴I传递到发动机或者通过某个挡位齿轮传递到差速器总成19，也可以与发动机动力共同经过某个挡位齿轮传递到差速器总成19；改进型同步机构A向EV挡主动齿轮8拨动，电机动力可以通过EV挡齿轮直接传递到差速器总成19。在不需要电机动力接入时，改进型同步机构A可以置于空挡。这样发动机动力与电机动力能够独立传递，同时在需要时，又可以互相弥补。
纯电动模式：
方式1，改进型同步机构A置于EV挡，第二和第三同步机构C均置于空挡，电机动力由EV挡齿轮经过输出轴II并最终传递到差速器总成19，以驱动车辆；该种驱动方式下，闭合同步机构B或者C的某个挡位，同时闭合离合器，则可以行进中启动发动机。
方式2，改进型同步机构A置于充电挡，同步机构B或者C置于某个挡位，离合器打开，电机动力由充电挡传递到输入轴I，并经过所啮合挡位传递到输出轴II，最终到差速器总成19，以驱动车辆。该种驱动方式下，如果闭合离合器，则可以行进中启动发动机。
该模式下，驱动电机同时可以进行整车制动能量回收。如果电机反转，则能够实现倒车行驶。
纯发动机模式：
改进型同步机构A置于空挡，同步机构B或者C置于某个挡位，离合器闭合，发动机动力通过所啮合挡位传递到输出轴II，最终传递到差速器总成19，以驱动车辆。
混动模式：
方式1，改进型同步机构A置于EV挡，同步机构B或者C置于某个挡挡，离合器闭合，电机动力由EV挡齿轮传递到输出轴II，发动机动力通过所啮合挡位传递到输出轴II，两种动力耦合后传递到差速器总成，共同驱动车辆。该种驱动方式下，电机可以弥补同步机构B或者C换挡时的发动机动力丢失，提高整车驾驶感受，是优先考虑的混动驱动方式。
方式2，改进型同步机构A置于充电挡，同步机构B或者C置于某个挡位，离合器闭合，电机动力由充电挡传递到输入轴I，与发动机动力耦合后，经过所啮合挡位传递到输出轴II，最终到差速器总成19，共同驱动车辆。
混动模式下，电机同时具有行车充电，及驱动助力的功能，以此调整发动机的最优工作区间，提高发动机的能源利用效率。电机同时也可以进行制动能量回收。
驻车充电模式：
改进型同步机构A置于充电挡，第二和第三同步机构C均置于空挡，离合器闭合，发动机动力经过输入轴I上的充电挡传递到电机，进行整车充电。该模式下驱动电机同时具有停车启动发动机的功能。
实施例2
如图3所示，本实施例涉及一种基于上述改进型同步机构的混合动力用变速器，包括：设置于输入轴I上的第二同步机构B、与电机传动齿轮4相连且空套于输出轴II上的改进型同步机构A和第三同步机构C，输入轴上依次设有EV挡从动齿轮13、四挡主动齿轮9、三挡主动齿轮10、二挡主动齿轮11和一挡主动齿轮12，输出轴上依次设有四挡从动齿轮14、三挡从动齿轮15、二挡从动齿轮16、一挡从动齿轮17和主减速主动齿轮18，其中：EV挡从动齿轮13与改进型同步机构的EV挡主动齿轮相啮合，四挡至一挡主动齿轮依次与对应的从动齿轮相啮合，主减速主动齿轮与差速器相连。
所述的输出轴II上固定设有EV挡结合齿2，该EV挡结合齿2位于改进型同步机构A的另一侧。
所述的改进型同步机构A控制电机动力的传递方向，第二和第三同步机构C控制传统发动机动力在各挡位下的传递：在需要电机动力接入时，改进型同步机构A向充电挡主动齿8一侧拨动，电机动力经过输入轴I传递到发动机或者通过某个挡位齿轮传递到差速器总成19，也可以与发动机动力共同经过某个挡位齿轮传递到差速器总成19；改进型同步机构A向EV挡结合齿2拨动，电机动力可以通过输出轴II直接传递到差速器总成19。在不需要电机动力接入时，改进型同步机构A可以置于空挡。这样发动机动力与电机动力能够独立传递，同时在需要时，又可以互相弥补。
所述的实施例2能够实现的具体模式与实施例1相同。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (12)
1.一种改进型同步机构，其特征在于，包括：相对设置的充电挡结合齿和EV挡主动齿轮，以及依次套接于充电挡结合齿上的充电挡同步环、电机传动齿轮和同步齿套和依次套接于EV挡主动齿轮上的EV挡结合齿和EV挡同步环；该改进型同步机构设置于输入轴或输出轴上。
2.根据权利要求1所述的改进型同步机构，其特征是，所述的同步齿套与电机传动齿轮通过间隙花键连接，当同步齿套往一侧拨动能够推动充电挡同步环，往另一侧拨动能够推动EV挡同步环。
3.一种基于权利要求1或2所述的改进型同步机构的混合动力用变速器，其特征在于，包括：与电机输出轴相连且空套于输入轴上的所述改进型同步机构和第二同步机构以及设置于输出轴上的第三同步机构，输入轴上依次设有四挡主动齿轮、三挡主动齿轮、二挡主动齿轮以及一挡主动齿轮，输出轴上依次设有EV挡从动齿轮、四挡从动齿轮、三挡从动齿轮、二挡从动齿轮、一挡从动齿轮和主减速主动齿轮，其中：EV挡从动齿轮与改进型同步机构的EV挡主动齿轮相啮合，四挡至一挡主动齿轮依次与对应的从动齿轮相啮合，主减速主动齿轮与差速器相连。
4.一种基于权利要求1或2所述的改进型同步机构的混合动力用变速器，其特征在于，包括：设置于输入轴上的第二同步机构、与电机输出轴相连且空套于输出轴上的改进型同步机构和第三同步机构，输入轴上依次设有EV挡从动齿轮、四挡主动齿轮、三挡主动齿轮、二挡主动齿轮和一挡主动齿轮，输出轴上依次设有四挡从动齿轮、三挡从动齿轮、二挡从动齿轮、一挡从动齿轮和主减速主动齿轮，其中：EV挡从动齿轮与改进型同步机构的EV挡主动齿轮相啮合，四挡至一挡主动齿轮依次与对应的从动齿轮相啮合，主减速主动齿轮与差速器相连。
5.根据权利要求3或4所述的混合动力用变速器，其特征是，所述的电机输出轴上设有电机齿轮，该电机齿轮与改进型同步机构的电机传动齿轮相啮合。
6.根据权利要求3或4所述的混合动力用变速器，其特征是，所述的四挡主动齿轮和三挡主动齿轮分别设置于第二同步机构的两侧。
7.根据权利要求3或4所述的混合动力用变速器，其特征是，所述的二挡从动齿轮和一挡从动齿轮分别设置于第三同步机构的两侧。
8.一种根据权利要求3或4所述混合动力用变速器的控制方法，其特征在于，包括：电机同时进行整车制动能量回收或倒车行驶的纯电动模式、纯发动机模式、电机能够制动能量回收或同时具有行车充电及驱动助力功能的混动模式和电机具有停车启动发动机功能的驻车充电模式，所述的改进型同步机构控制电机动力的传递方向，第二和第三同步机构控制传统发动机动力在各挡位下的传递：在需要电机动力接入时，改进型同步机构向充电挡结合齿一侧拨动，电机动力输入轴传递到发动机或者通过某个挡位齿轮传递到差速器，或与发动机动力共同经过某个挡位齿轮传递到差速器；改进型同步机构向EV挡结合齿拨动，电机动力通过EV挡齿轮直接传递到差速器；在不需要电机动力接入时，改进型同步机构置于空挡，则发动机动力与电机动力能够独立传递，同时在需要时，又可以互相弥补。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征是，所述的纯电动模式，具体包括：
方式1，改进型同步机构置于EV挡，第二和第三同步机构均置于空挡，电机动力由EV挡齿轮经过输出轴并最终传递到差速器总成以驱动车辆；该种驱动方式下通过闭合同步机构或者的某个挡位并闭合离合器，则实现行进中启动发动机；
方式2，改进型同步机构置于充电挡，同步机构或者置于某个挡位，离合器打开，电机动力由充电挡传递到输入轴，并经过所啮合挡位传递到输出轴，最终到差速器总成，以驱动车辆；该种驱动方式下闭合离合器则实现行进中启动发动机。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征是，所述的纯发动机模式，具体包括：改进型同步机构置于空挡，第二或第三同步机构置于某个挡位，离合器闭合，发动机动力通过所啮合挡位传递到输出轴，最终传递到差速器总成以驱动车辆。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征是，所述的混动模式，具体包括：
混动驱动方式1，改进型同步机构置于EV挡，第二或第三同步机构置于某个挡挡，离合器闭合，电机动力由EV挡齿轮传递到输出轴，发动机动力通过所啮合挡位传递到输出轴，两种动力耦合后传递到差速器总成，共同驱动车辆；
混动驱动方式2，改进型同步机构置于充电挡，第二或第三同步机构置于某个挡位，离合器闭合，电机动力由充电挡传递到输入轴，与发动机动力耦合后，经过所啮合挡位传递到输出轴，最终到差速器总成，共同驱动车辆。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征是，所述的驻车充电模式，具体包括：改进型同步机构置于充电挡，第二和第三同步机构均置于空挡，离合器闭合，发动机动力经过输入轴上的充电挡传递到电机，进行整车充电。
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