CN112524223A - 一种采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱 - Google Patents

一种采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱，包括：发动机、发电机、驱动电机、空心轴、离合器、同步器、差速器、第一输入轴、第二输入轴、中间轴、输出轴、齿轮组。所述第一输入轴，与发电机连接。所述中间轴，安装有三个齿轮。所述差速器，与中间轴通过齿轮副连接，差速器安装有输出轴。所述空心轴，套接在第一输入轴上，相对第一输入轴独立转动，所述空心轴与驱动电机连接，所述驱动电机通过齿轮副与中间轴连接。所述第二输入轴，与发动机通过离合器连接，所述第二输入轴上安装有同步器，通过不同的齿轮副与中间轴连接。本发明结构较为紧凑，利用同步器的锁止功能，实现换挡目的，有效提高整车的动力性及经济性。

Description

一种采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱
技术领域
本发明属于新能源汽车混合动力总成技术领域，具体涉及一种采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱。
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，国内外出现了各种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，如汽油、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，可使得发动机一直保持在最佳工况状态，故其动力性好、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、发电机、电动机两者之间动力的合理匹配以及变速箱技术的恰当运用，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的目的。因此，设计一款成本较低，结构紧凑，控制逻辑简单，但能实现多种控制模式，减少换挡响应时间的混合动力变速箱，成为亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术所存在的上述不足，本发明目的是提供一种采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱，减少换挡冲击和换挡时间，实现多种控制模式，无动力中断换挡。
为了实现上述目的，本发明提供一种采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱，包括：发动机、发电机、驱动电机、空心轴、离合器、同步器、差速器、第一输入轴、第二输入轴、中间轴、输出轴、齿轮组，
所述第一输入轴，与发电机连接，
所述中间轴，安装有三个齿轮，
所述差速器，与中间轴通过齿轮副连接，差速器安装有输出轴，
所述空心轴，套接在第一输入轴上，相对第一输入轴独立转动，所述空心轴与驱动电机连接，所述驱动电机通过齿轮副与中间轴连接，
所述第二输入轴，与发动机通过离合器连接，离合器可切断和连通发动机的输出转矩，所述第二输入轴上安装有同步器，所述同步器设置有两个换挡位，通过不同的齿轮副与中间轴连接，所述第二输出轴还通过齿轮副与第一输入轴连接。
进一步地，所述发电机为ISG电机，为起动、发电一体电机。
进一步地，所述第一输入轴上安装有第一齿轮，所述第二输入轴上安装有第九齿轮、第二齿轮、第四齿轮，所述同步器可与第二齿轮、第四齿轮分别结合，所述第九齿轮与第一齿轮啮合。
进一步地，所述空心轴上安装有第六齿轮，所述中间轴上沿轴线依次安装有第七齿轮、第三齿轮、第五齿轮，所述第三齿轮与第二齿轮啮合，所述第五齿轮与第六齿轮啮合，所述第五齿轮同时与第四齿轮啮合；所述差速器、输出轴上安装有第八齿轮，所述第八齿轮与第七齿轮啮合。
本发明的有益效果：
1、本发明所述的采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱，仅采用四个轴系，完成八种模式的动力输出，其中驱动电机轴采用空心轴设计，套接在发电机轴外侧，结构较为紧凑，占用空间小，加工成本低；
2、本发明所述的采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱，控制逻辑简单，电机主动控制转速或转矩，使得发动机和电机的混合输出转速或转矩在一定范围内；
3、本发明所述的采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱，采用实现双挡功能的同步器，联合离合器，利用同步器的锁止功能，实现换挡目的，换挡过程时间短，换挡冲击小，能够实现多种控制模式，无动力中断换挡，纯电动工况下可以实现双电机驱动，可减少电机功率或提高动力输出，有效提高整车的动力性及经济性。
附图说明
图1为本发明所述的采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱的结构示意图；
图2为本发明所述的采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱在单电机纯电动模式下的动力传递路线示意图；
图3为本发明所述的采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱在串联增程模式的动力传递路线示意图；
图4为本发明所述的采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱在双电机一挡模式的动力传递路线示意图；
图5为本发明所述的采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱在双电机二挡模式的动力传递路线示意图；
图6为本发明所述的采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱发动机直驱一挡的动力传递路线示意图；
图7为本发明所述的采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱发动机直驱二挡的动力传递路线示意图；
图8为本发明所述的采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱在并联一挡模式的动力传递路线示意图；
图9为本发明所述的采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱在并联二挡模式的动力传递路线示意图。
图中：1、发电机；2、驱动电机；3、发动机；4、同步器；5、差速器；6、离合器；7、第一输入轴；8、第二输入轴；9、齿轮组；901、第一齿轮；902、第二齿轮；903、第三齿轮；904、第四齿轮；905、第五齿轮；906、第六齿轮； 907、第七齿轮；908、第八齿轮；909、第九齿轮；10、中间轴；11、输出轴； 12、空心轴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱，其特征在于：包括：发动机3、发电机1、驱动电机2、空心轴12、离合器6、同步器4、差速器5、第一输入轴7、第二输入轴8、中间轴10、输出轴11、齿轮组 9，
所述第一输入轴7，与发电机1连接，
所述中间轴10，安装有三个齿轮，
所述差速器5，与中间轴10通过齿轮副连接，差速器5安装有输出轴11，
所述空心轴12，套接在第一输入轴7上，相对第一输入轴7独立转动，所述空心轴12与驱动电机2连接，所述驱动电机2通过齿轮副与中间轴10连接，
所述第二输入轴8，与发动机3通过离合器6连接，离合器6可切断和连通发动机3的输出转矩，所述第二输入轴8上安装有同步器4，所述同步器4设置有两个换挡位，通过不同的齿轮副与中间轴10连接，所述第二输出轴11还通过齿轮副与第一输入轴7连接。
在实际应用中，所述发电机1为ISG电机，为起动、发电一体电机。
在实际应用中，所述第一输入轴7上安装有第一齿轮901，所述第二输入轴 8上安装有第九齿轮909、第二齿轮902、第四齿轮904，所述同步器4可与第二齿轮902、第四齿轮904分别结合，所述第九齿轮909与第一齿轮901啮合。
在实际应用中，所述空心轴12上安装有第六齿轮906，所述中间轴10上沿轴线依次安装有第七齿轮907、第三齿轮903、第五齿轮905，所述第三齿轮903 与第二齿轮902啮合，所述第五齿轮905与第六齿轮906啮合，所述第五齿轮905同时与第四齿轮904啮合；所述差速器5、输出轴11上安装有第八齿轮908，所述第八齿轮908与第七齿轮907啮合。
本发明的工作原理：
本发明重点是通过空心轴12套接在发电机1输入轴上，减少占用空间，以及通过同步器4减少换挡响应时间。同步器4的换挡过程如下，将发电机1切换为转速控制工况，通过驱动电机2控制系统检测变速器输入轴的实际转速，并通过驱动电机2控制系统调节变速器输入轴的实际转速，使其接近变速器输入轴同步转速目标值Vin，通过变速器控制系统测得变速器输出转速ωout，以下公式计算同步转速齿套目标值ωin的大小ωin＝ωout*i，其中，i为新挡速比
当变速器输入轴的实际转速与目标值ωin接近时，减小转速变化率。发电机 1控制接合齿转速ω，换挡电机控制齿套轴向运动，齿套转速ωin；换挡电机根据接合齿的目标位置和当前位置的反馈值，输出换挡力F推动齿套沿靠近接合齿的轴向运动；当接触到同步环时，由于接合齿转速ω和齿套转速ωin不同，同步环受到接合齿的摩擦力矩和齿套的拨环力矩，摩擦力矩大于拨环力矩，导致齿套无法带动同步环运动，齿套不能穿过同步环与接合齿结合；
当ω>ωin时，换挡电机保持推力F不变，调速电机主动调节发动机31速度，使接合齿转速逐渐下降，接合齿转速ω不可降速过快，否则接合齿与同步环的下一个花键倒角搭接，无法穿过同步环；接合齿的转速ω与齿套转速ωin的值交叉，同步环受到的摩擦力矩反向，同步环在摩擦力矩和拨环力矩作用力下，相对于齿套反向转动，在换挡电机的推力F作用下，穿过同步环与接合齿结合；
当ω<ωin时，换挡电机保持推力F不变，调速电机主动调节发动机3速度，使接合齿转速ω逐渐上升，接合齿转速ω不可升速过快，否则接合齿与同步环的下一个花键倒角搭接，无法穿过同步环；接合齿的转速ω与齿套转速ωin的值交叉，同步环受到的摩擦力矩反向，同步环在摩擦力矩和拨环力矩作用力下，相对于齿套反向转动，在换挡电机的推力F作用下，穿过同步环与接合齿结合，完成换挡过程。
本发明的各挡位动力传递路线：
如图2所示，同步器4脱开，离合器6脱开。驱动电机2单独驱动，通过空心轴12、第六齿轮906、第五齿轮905、第七齿轮907、第八齿轮908、差速器5 至车轮，此时为单电机纯电动模式；
如图3所示，同步器4脱开，离合器6结合，发动机3通过离合器6、第九齿轮909、第一齿轮901，发电机1给驱动电机2提供电能，驱动电机2通过空心轴12、第六齿轮906、第五齿轮905、第七齿轮907、第八齿轮908、差速器5 至车轮，此时为串联增程模式；
如图4所示，离合器6脱开，同步器4与第四齿轮904结合。发电机1通过第一输入轴7、第一齿轮901、第九齿轮909、第四齿轮904、第五齿轮905、第七齿轮907、第八齿轮908、差速器5至车轮；电动机通过第六齿轮906、第五齿轮905、第七齿轮907、第八齿轮908、差速器5至车轮，此时为双电机一挡模式；
如图5所示，离合器6脱开，同步器4与第二齿轮902结合。发电机1通过第一输入轴7、第一齿轮901、第九齿轮909、第二齿轮902、第三齿轮903、第七齿轮907、第八齿轮908、差速器5至车轮；电动机通过第六齿轮906、第五齿轮905、第七齿轮907、第八齿轮908、差速器5至车轮，此时为双电机二挡模式；
如图6所示，离合器6结合，同步器4与第四齿轮904结合。发动机3通过离合器6、同步器4、第四齿轮904、第五齿轮905、第七齿轮907、第八齿轮908、差速器5至车轮。此时为发动机3直驱一挡模式；
如图7所示，离合器6结合，同步器4与第二齿轮902结合。发动机3通过离合器6、同步器4、第二齿轮902、第三齿轮903、第七齿轮907、第八齿轮908、差速器5至车轮。此时为发动机3直驱二挡模式；
如图8所示，离合器6结合，同步器4与第四齿轮904结合。发动机3通过离合器6、同步器4、第四齿轮904、第五齿轮905、第七齿轮907、第八齿轮908、差速器5至车轮。驱动电机2通过第六齿轮906、第五齿轮905、第七齿轮907、第八齿轮908、差速器5至车轮，此时为并联一挡模式；
如图9所示，离合器6结合，同步器4与第二齿轮902结合。发动机3通过离合器6、同步器4、第二齿轮902、第三齿轮903、第七齿轮907、第八齿轮908、差速器5至车轮驱动。驱动电机2通过第六齿轮906、第五齿轮905、第七齿轮 907、第八齿轮908、差速器5至车轮，此时为并联二挡模式。
综上所述，本发明结构较为紧凑，占用空间小，加工成本低，利用同步器的锁止功能，实现换挡目的，换挡过程时间短，换挡冲击小，能够实现多种控制模式，无动力中断换挡，有效提高整车的动力性及经济性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱，其特征在于：包括：发动机(3)、发电机(1)、驱动电机(2)、空心轴(12)、离合器(6)、同步器(4)、差速器(5)、第一输入轴(7)、第二输入轴(8)、中间轴(10)、输出轴(11)、齿轮组(9)，
所述第一输入轴(7)，与发电机(1)连接，
所述中间轴(10)，安装有三个齿轮，
所述差速器(5)，与中间轴(10)通过齿轮副连接，差速器(5)安装有输出轴(11)，
所述空心轴(12)，套接在第一输入轴(7)上，相对第一输入轴(7)独立转动，所述空心轴(12)与驱动电机(2)连接，所述驱动电机(2)通过齿轮副与中间轴(10)连接，
所述第二输入轴(8)，与发动机(3)通过离合器(6)连接，离合器(6)可切断和连通发动机(3)的输出转矩，所述第二输入轴(8)上安装有同步器(4)，所述同步器(4)设置有两个换挡位，通过不同的齿轮副与中间轴(10)连接，所述第二输出轴(11)还通过齿轮副与第一输入轴(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱，其特征在于：所述发电机(1)为ISG电机，为起动、发电一体电机。
3.根据权利要求1所述的一种采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱，其特征在于：所述第一输入轴(7)上安装有第一齿轮(901)，所述第二输入轴(8)上安装有第九齿轮(909)、第二齿轮(902)、第四齿轮(904)，所述同步器(4)可与第二齿轮(902)、第四齿轮(904)分别结合，所述第九齿轮(909)与第一齿轮(901)啮合。
4.根据权利要求1所述的一种采用同步器、离合器的双挡式换挡混合动力变速箱，其特征在于：所述空心轴(12)上安装有第六齿轮(906)，所述中间轴(10)上沿轴线依次安装有第七齿轮(907)、第三齿轮(903)、第五齿轮(905)，所述第三齿轮(903)与第二齿轮(902)啮合，所述第五齿轮(905)与第六齿轮(906)啮合，所述第五齿轮(905)同时与第四齿轮(904)啮合；所述差速器(5)、输出轴(11)上安装有第八齿轮(908)，所述第八齿轮(908)与第七齿轮(907)啮合。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB02 Change of applicant information
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Address after: 224000 No. 66 Lijiang Road, Yancheng economic and Technological Development Zone, Yancheng City, Jiangsu

Applicant after: Jiangsu New Energy Vehicle Research Institute Co.,Ltd.

Address before: 224000 building 6, No.1 Wutaishan Road, Yancheng Economic and Technological Development Zone, Yancheng City, Jiangsu Province

Applicant before: Jiangsu New Energy Vehicle Research Institute Co.,Ltd.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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