CN110722974A - 一种混合动力变速器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力变速器系统，其特征在于：包括输入轴及起步离合器，所述输入轴上连接有电机，所述起步离合器从动端与电机连接，所述起步离合器主动端与发动机连接；该变速器系统还设有动力切换机构及分别设于其两侧的前进机构和倒挡机构，通过动力切换机构移动实现前进或是倒车功能。本发明混合动力变速器系统，结构简单，成本低，在满足P2混动模式具备的所有功能模式下降低变速箱的复杂程度，进而降低系统开发难度，同时降低混动系统的开发成本及周期，具有较好的应用前景。

Description

一种混合动力变速器系统
技术领域
本发明属于检测装置技术领域，更具体地说，涉及一种混合动力变速器系统。
背景技术
典型的P2混合动力变速器包括电机、动力耦合机构和变速器。变速器使用传统多挡AT变速器、DCT变速器或CVT变速器等来实现变速。由内燃机或电机产生的动力分别传递到变速器，通过变速器将动力输出到车轮，并且内燃机和电机可以独立或同时将动力输出到变速器。通常混合动力系统具有纯内燃机驱动模式，纯电机驱动模式，内燃机和电机同时驱动模式。
当前典型的P2混动变速器耦合机构称之为K0离合器，K0离合器常采用传统湿式多片离合器或干式多片离合器，不具备长时间滑差功能；在某些异常工况下高压保护模式时(如电机失效、高压电电压不足、环境温度过低等)可能导致电机无法启动，此时需要发动机介入启动车辆，由于混动变速器取消了传统自动变速器的液力变矩器起步机构，为了保证起步平顺性及防止发动机负载过大熄火的情况出现，往往是将变速箱内部的1挡和倒挡离合器(如AT、CVT)改为起步离合器。如加特可公司开发的CVT8混动变速器(JF016E/JF017E)，将内部DNR机构的前进和倒挡离合器均改成了具备滑差功能的起步离合器，而K0离合器采用了干式多片离合器。同样ZF公司开发的8HP70混动变速器中K0离合器采用传统湿式多片离合器，而1挡离合器改为起步离合器。但是由于变速箱内部两套离合器需改为起步离合器，增加了整个混动变速器的复杂程度，同时导致整个系统的开发成本上升，两套起步离合器对控制也提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种结构简单，成本低，满足混合动力专用的混合动力变速器系统。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种混合动力变速器系统，其特征在于：包括输入轴及起步离合器，所述输入轴上连接有电机，所述起步离合器从动端与电机连接，所述起步离合器主动端与发动机连接；该变速器系统还设有动力切换机构及分别设于其两侧的前进机构和倒挡机构，通过动力切换机构移动实现前进或是倒车功能。
为使上述技术方案更加详尽和具体，本发明还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：
所述输入轴上连接有压力泵。
所述压力泵为机械泵或是电动泵。
所述起步离合器和输入轴同轴布置。
所述电机的电机支撑轴和所述输入轴同轴通过花键连接，所述电机支撑轴通过轴承连接到变速器箱体上。
所述动力切换机构为同步器。
所述前进机构包括带轮变速机构，所述带轮变速机构包括设于输入带轮轴上的输入带轮和设于输出带轮轴上的输出带轮，所述输入带轮和输出带轮之间通过钢带连接传动。
所述倒挡机构包括设于所述输入轴上的倒挡主动齿轮和设于输出带轮轴上的倒挡从动齿轮。
所述输出带轮轴的一端设有输出主动齿轮，所述输出主动齿轮通过输出轴齿轮和差速器将动力传动至车轮。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明混合动力变速器系统，结构简单，成本低，在满足P2混动模式具备的所有功能模式下降低变速箱的复杂程度，进而降低系统开发难度，同时降低混动系统的开发成本及周期，具有较好的应用前景。
附图说明
下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明混合动力变速器系统结构示意图。
附图中标记：1、起步离合器，2、电机定子，3、电机转子，4、输入轴，5、压力泵，6、倒挡主动齿轮，7、同步器，8、输入带轮轴，9、输出带轮轴，10、钢带，11、惰轮，12、倒挡从动齿轮，13、输出主动齿轮，14、输出轴齿轮，15、差速器。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明这种混合动力变速器系统，如图1中所示，包括输入轴4及起步离合器1，输入轴4上连接有电机，起步离合器1从动端与电机连接，主动端与发动机连接；该变速器系统还设有动力切换机构及分别设于其两侧的前进机构和倒挡机构，通过动力切换机构移动实现前进或是倒车功能。本发明中，动力切换机构为同步器。通过该变速器系统可以实现当前P2混动具备的纯内燃机驱动模式、纯电机驱动模式以及内燃机和电机同时驱动的模式，以及通过电机启动发动机的功能。当纯内燃机驱动时，只需通过离合器具备的滑差功能即可启动车辆，前进及倒车功能由变速器内部的动力切换机构实现，并且由于起步离合器具备滑差功能，可以减缓通过起步离合器启动发动机及纯电动模式下发动机介入时给整车带来的冲击感，提高整车舒适性。同时仅仅采用一套起步离合器和同步器机构即可实现混动具备的所有功能，可最大程度减少系统的开发难度、开发周期及开发成本，同时由于相比现有P2混动，仅仅新增一套起步离合器机构，可进一步降低对软件控制的要求。
本发明中，如图1中所示，输入轴4上连接有压力泵5。压力泵5为机械泵或是电动泵。本发明中，机械泵可通过输入轴和电机转子2连接；电动泵外挂在壳体上面，通过整车12V电源及TCU控制驱动供油。通过连接在输入轴4上的机械泵或者电动泵提供的压力及压力调节功能实现无极调速。采用无级变速器实现了无级调速功能，使得发动机能始终工作在最佳效率区域，有效提高节油率。机械泵在内燃机驱动、EV模式或混动模式下，提供必要的压力油给带轮系统及离合器系统，从而保证传递需求的扭矩，同时给运转机构提供所需的润滑油，避免磨损或烧蚀等异常情况出现。电动泵EV模式电机低速运行时，通过电动泵提供必要的压力油给带轮系统，从而传递扭矩；同时给远转机构提高所需的润滑油；内燃机单独启动车辆时，提供必要的压力油及润滑油给起步离合器结合及润滑，传递所需扭矩。
本发明中该电机动力耦合机构包括一套电机定子和转子，电机支撑轴，起步离合器。电机的电机支撑轴和输入轴4同轴通过花键连接，电机支撑轴通过轴承连接到变速器箱体上。本发明中，起步离合器1和输入轴4同轴布置。起步机构为起步离合器1，分别由一套摩擦片和钢片组成，整个离合器机构和无级变速器的输入轴同轴。通过起步离合器1的结合与分离实现发动机与电机动力的耦合与分离。
本发明中，前进机构包括带轮变速机构，带轮变速机构包括设于输入带轮轴8上的输入带轮和设于输出带轮轴9上的输出带轮，输入带轮和输出带轮之间通过钢带10连接传动。
本发明中，倒挡机构包括设于输入轴4上的倒挡主动齿轮13和设于输出带轮轴9上的倒挡从动齿轮12。倒挡主动齿轮13和倒挡从动齿轮12之间通过惰轮11连接。输出带轮轴9的一端设有输出主动齿轮13，输出主动齿轮通过输出轴齿轮14和差速器15将动力传动至车轮。
如图1中所示，根据本发明示例性实施的混合动力专用变速器进行描述。由起步离合器1、电机转子2、电机定子3组成的电机耦合机构，以及与电机转子连接的输入轴4，由倒挡主动齿轮6、惰轮11、倒挡从动齿轮12组成的倒挡机构，由同步器7组成的动力切换机构，通过同步器拔插的左右移动实现前进、倒车功能。带轮变速机构包括输入带轮轴8、钢带10、输出带轮轴9，通过连接在输入轴上的机械泵或者电动泵提供的压力及压力调节功能实现无极调速。由输出主动齿轮13，与输出轴齿轮14及差速器15通过齿轮啮合传动，最终将动力传递到车轮。其中起步离合器从动端与电机连接，主动端与发动机连接，通过离合器的结合与分离，实现纯电动、混合动力、发动机单独驱动、怠速发电及启动发动机等功能。
纯电动驱动时，起步离合器1断开，电机动力通过电机转子2与输入轴4连接，在同步器7的切换作用下将动力传递到输入带轮轴8，并经过钢带10和输出带轮的变速功能将动力输出到输出带轮轴9，再经过输出主动齿轮13、输出轴14及差速器15将动力传递到车轮，实现纯电动起步及行驶功能。倒挡模式下，电机动力经过同步器切换后将动力传递的倒挡主动齿轮6，经惰轮11、倒挡从动齿轮12将动力传递到输出带轮轴，再经过输出主动齿轮13、输出轴齿轮及差速器15将动力传递到车轮，实现纯电动起步及倒车功能。并且在纯电动驱动时，通过起步离合器的结合，可以启动发动机，进而实现动力的耦合。
纯内燃机工作时，通过起步离合器1的滑差功能，将动力传递到变速箱输入轴4，经同步器7的切换，将动力传递到带轮系统，并经过带轮系统变速后通过输出主动齿轮13、输出轴及差速器15将动力传递到车轮，实现纯内燃机启动及行驶功能。此时起步时的压力油及润滑油由电动泵提供。倒挡模式下，内燃机动力经过同步器切换后将动力经过倒挡主动齿轮6、惰轮11、倒挡从动齿轮12传递到输出带轮轴；再经过输出主动齿轮13、输出轴齿轮14及差速器15将动力传递到车轮，实现发动机起步及倒车功能。
混合动力模式时，起步离合器1结合，同步器7切换使得输入轴4与输入带轮轴8连接，电机与内燃机动力在变速箱输入轴耦合后通过同步器经带轮系统传递到输出主动齿轮13，最终经过输出轴14、差速器15传递到车轮，实现混动模式。倒挡模式下，内燃机与电机动力耦合后经过同步器切换，将动力经过倒挡主动齿轮6、惰轮11、倒挡从动齿轮12传递到输出带轮轴，再经过输出主动齿轮13、输出轴14及差速器15将动力传递到车轮。
怠速模式下，起步离合器1结合，发动机通过起步离合器带动电机转子2运转，实现怠速发电功能；此时同步器处于中间位置，不传递动力。
相反在减速过程中，车辆的惯性力矩通过齿轮组、带轮系统或倒挡齿轮机构传递到电机，通过电机的发电功能实现发电将减速过程的能量回收到电池中，实现节能减排。
本发明混合动力专用变速器，包括电机动力耦合机构、同步器切换机构、带轮钢带变速机构、减速齿轮机构、差速器、液压油泵、电动泵。电机动力耦合机构布置在发动机和无级变速器之间，电机与变速箱输入轴连接，实现电机动力经过钢带调速后传递到车轮。当起步离合器分离时，可以实现纯电模式驱动车辆，当整车扭矩或者功率需求较大时，离合器结合，此时发动机动力可以介入与电机一同驱动车辆行驶，另外离合器结合时也可以实现发动机单独驱动，电机仅仅跟转不出扭矩，也可以在高速巡航时功率需求足够的情况下将发动机多余的功率给电机充电，也就是行驶中充电。另外在怠速下，起步离合器1结合，同步器7处于中间位置断开与带轮的连接可以实现怠速发电功能。
前进及倒挡通过变速箱内部的同步器机构实现。通过拨叉的左右移动实现前进挡和倒挡的动力切换，并且倒挡的动力传递不经过带轮系统而直接由齿轮输出。带轮钢带变速机构另一侧连接减速齿轮机构、差速器，实现将发动机或电机的动力最终传递到车轮。
本发明混合动力变速器系统，结构简单，成本低，在满足P2混动模式具备的所有功能模式下降低变速箱的复杂程度，进而降低系统开发难度，同时降低混动系统的开发成本及周期，具有较好的应用前景。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，但是本发明并不受限于上述方式，只要采用本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进或直接应用于其它场合的，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种混合动力变速器系统，其特征在于：包括输入轴及起步离合器，所述输入轴上连接有电机，所述起步离合器从动端与电机连接，所述起步离合器主动端与发动机连接；该变速器系统还设有动力切换机构及分别设于其两侧的前进机构和倒挡机构，通过动力切换机构移动实现前进或是倒车功能。
2.按照权利要求1所述的混合动力变速器系统，其特征在于：所述输入轴上连接有压力泵。
3.按照权利要求2所述的混合动力变速器系统，其特征在于：所述压力泵为机械泵或是电动泵。
4.按照权利要求1所述的混合动力变速器系统，其特征在于：所述起步离合器和输入轴同轴布置。
5.按照权利要求1所述的混合动力变速器系统，其特征在于：所述电机的电机支撑轴和所述输入轴同轴通过花键连接，所述电机支撑轴通过轴承连接到变速器箱体上。
6.按照权利要求1所述的混合动力变速器系统，其特征在于：所述动力切换机构为同步器。
7.按照权利要求1所述的混合动力变速器系统，其特征在于：所述前进机构包括带轮变速机构，所述带轮变速机构包括设于输入带轮轴上的输入带轮和设于输出带轮轴上的输出带轮，所述输入带轮和输出带轮之间通过钢带连接传动。
8.按照权利要求7所述的混合动力变速器系统，其特征在于：所述倒挡机构包括设于所述输入轴上的倒挡主动齿轮和设于输出带轮轴上的倒挡从动齿轮。
9.按照权利要求8所述的混合动力变速器系统，其特征在于：所述输出带轮轴的一端设有输出主动齿轮，所述输出主动齿轮通过输出轴齿轮和差速器将动力传动至车轮。
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