CN113043843B - 一种用于手动挡车辆的动力系统及手动挡车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于手动挡车辆的动力系统及手动挡车辆。该动力系统包括发动机曲轴、变速箱输入端、离合器以及电机，所述电机包括：第一旋转组件，设置在所述发动机曲轴的输出端；第二旋转组件，设置在所述变速箱输入端，且与所述离合器的从动盘联动；其中，所述第一旋转组件设置成，在所述车辆处于发动机启动阶段或换挡阶段时在发动机曲轴的带动下旋转，从而驱动所述第二旋转组件旋转，进而使得所述第二旋转组件带动所述离合器的所述从动盘旋转。本发明可以在车辆的换挡阶段或启动阶段防止离合器结合时造成冲击或发动机熄火，从而提高启动平稳性以及换挡平顺性。

Description

一种用于手动挡车辆的动力系统及手动挡车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种用于手动挡车辆的动力系统及手动挡车辆。

背景技术

手动档汽车，由于其换档时有冲击，原地起步时易熄火，对于新手来讲更为突出，因此使车辆购买者望而却步，且换档冲击会造成发动机负荷猛然增加，工况变化恶劣，排放水平下降，造成排放不达标。为解决换档冲击和起步熄火的问题，目前主要是使用双离合变速器和无级变速器，其中和无级变速器配搭的是液力变矩器。

对于双离合变速器，两个离合器的切换可以达到平稳换档的目的，但其仍属于刚性传输。双离合变速器包括干式双离合变速器和湿式双离合变速器。对于干式双离合变速器，其冷却较为困难，磨损也较为严重，效率降低较快，故障率较高。对于湿式双离合变速器，其效率较低，成本较高，技术复杂且被少数厂家垄断。

对于采用无级变速器配搭液力变阻器的汽车，理论上可以实现无级平稳换档，但仍存在的问题是液力变矩器效率较低，无级变速器钢带传输扭矩有限，致使车辆加速无力，起步较慢，不能发挥出发动机的潜能，影响驾驶乐趣，由于效率较低，甚至还造成油耗偏高。而且其价格较高，技术复杂，且被少数厂家垄断。

本发明主要解决手动变速箱汽车的换挡冲击和起步熄火问题，提高启动平稳性及换挡平顺性，使其具有超越自动档和无级变速器汽车的优势，同时降低排放。

发明内容

本申请的一个目的是要解决现有技术中手动变速箱汽车具有换挡冲击以及发动机熄火的技术问题。

本申请的一个进一步的目的是要简化第一旋转组件和第二旋转组件的控制策略。

特别地，本发明提供了一种用于手动挡车辆的动力系统，包括发动机曲轴、变速箱输入端、离合器以及电机，所述电机包括：

第一旋转组件，设置在所述发动机曲轴的输出端；

第二旋转组件，设置在所述变速箱输入端，且与所述离合器的从动盘联动；其中

所述第一旋转组件设置成，在所述车辆处于发动机启动或换挡阶段时在发动机曲轴的带动下旋转，从而驱动所述第二旋转组件旋转，进而使得所述第二旋转组件带动所述离合器的所述从动盘旋转。

可选地，所述第二旋转组件设置成在所述车辆处于制动阶段时在所述变速箱输入端的带动下旋转，从而驱动所述第一旋转组件旋转，进而回收制动能量。

可选地，所述第一旋转组件包括第一旋转体，所述第二旋转组件包括第二旋转体；

所述第一旋转体配置为在所述车辆处于所述换挡阶段时用于在旋转磁场中被磁力线切割进而输出电流，所述第二旋转体配置为在所述车辆处于所述换挡阶段时用于产生旋转磁场；

所述第一旋转体配置为在所述车辆处于所述制动阶段时用于产生旋转磁场，所述第二旋转体配置为在所述车辆处于所述制动阶段时用于在旋转磁场中被磁力线切割进而输出电流。

可选地，所述第一旋转组件还包括第一支撑板，所述第一支撑板与所述发动机曲轴的所述输出端连接；

所述第一支撑板和所述第一旋转体一起作为所述车辆的飞轮盘。

可选地，所述第二旋转组件还包括第二支撑板，所述第二支撑板与所述变速箱输入端连接。

可选地，所述第一旋转体包括第一磁极，所述第一磁极包括多个N极和多个分别与N极交替排布的S极；

所述第二旋转体包括第二磁极，所述第二磁极包括多个N极和多个分别与N极交替排布的S极。

可选地，所述电机为轴向电机，且所述第一旋转组件和所述第二旋转组件相对地且间隔开布置。

可选地，所述电机为径向电机，所述第一旋转组件套设在所述第二旋转组件外部，且所述第一旋转组件和所述第二旋转组件间隔开布置。

特别地，本发明还提供了一种手动挡车辆，包括如前述的动力系统。

根据本发明的方案，在换挡阶段或发动机启动阶段，离合器结合之前，发动机仍可以通过第一旋转组件与第二旋转组件进行非接触式驱动，实现完全的柔性传动，使变速箱齿轮预先转动起来，车辆具有一定初速度，减少离合器主动盘和从动盘速差，防止离合器结合时造成冲击或发动机熄火，从而提高启动平稳性以及换挡平顺性。由于离合器的主动盘和从动盘的速差减小，从而减少了离合器摩擦片的磨损，延长了离合器的使用寿命。并且，在离合器完全结合时，该动力系统效率较高，具有手动变速箱的特点，使该手动挡车辆具有超越自动档和无级变速器汽车的优势，同时降低排放。

进一步地，由于第一旋转组件和第二旋转组件的旋转原理与转子和定子的旋转原理相同，利用产生旋转磁场以及在旋转磁场中被磁力线切割而输出电流的原理，即只要第一旋转组件和第二旋转组件之间存在速差，则电机会自动驱动，无需增加任何额外的控制策略。

此外，第一旋转组件包括第一旋转体和第一支撑板，该第一旋转体例如可以是转子或定子，第一支撑板与车辆原有的飞轮盘的结构类似，第一旋转组件作为车辆的飞轮盘，即取代车辆原有的飞轮盘，相当于将转子或定子集成飞轮上，从而相比于车辆原有的飞轮重量增加较多，从而具有更大的转动惯量，提高发动机运行平稳性。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的用于手动挡车辆的动力系统的示意性结构图；

图2示出了根据本发明一个实施例的第一旋转体的第一磁极示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的第二旋转体的第二磁极示意图；

图中：1-发动机曲轴的输出端，2-变速箱输入端，3-离合器，31-第一摩擦片，32-第二摩擦片，41-第一旋转组件，411-第一旋转体，412-第一支撑板，42-第二旋转组件，421-第二旋转体，422-第二支撑板，5-花键轴。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一个实施例的用于手动挡车辆的动力系统的示意性结构图，其中示出的离合器3处于结合状态。如图1所示，该动力系统包括发动机曲轴、变速箱输入端2、离合器3以及电机，电机包括第一旋转组件41和第二旋转组件42。该第一旋转组件41设置在发动机曲轴的输出端1。该第二旋转组件42设置在变速箱输入端2，且与离合器3的从动盘联动。其中，第一旋转组件41设置成，在车辆处于发动机启动或换挡阶段时在发动机曲轴的带动下旋转，从而驱动第二旋转组件42旋转，进而使得第二旋转组件42带动离合器3的从动盘旋转。

根据本发明的方案，在换挡阶段或发动机启动阶段，离合器3结合之前，发动机仍可以通过第一旋转组件41与第二旋转组件42进行非接触式驱动，实现完全的柔性传动，使变速箱齿轮预先转动起来，车辆具有一定初速度，减少离合器3主动盘和从动盘速差，防止离合器3结合时造成冲击或发动机熄火，从而提高启动平稳性以及换挡平顺性。由于离合器3的主动盘和从动盘的速差减小，从而减少了离合器3摩擦片的磨损，延长了离合器3的使用寿命。并且，在离合器3完全结合时，该动力系统效率较高，具有手动变速箱的特点，使该手动挡车辆具有超越自动档和无级变速器汽车的优势，同时降低排放。

在一个实施例中，第二旋转组件42设置成在车辆处于制动阶段时在变速箱输入端2的带动下旋转，从而驱动第一旋转组件41旋转，进而回收制动能量。由此可以回收车辆的行驶动能，实现节能减排的效果。

该第一旋转组件41包括第一旋转体411，该第二旋转组件42包括第二旋转体421。第一旋转体411配置为在车辆处于换挡阶段时用于在旋转磁场中被磁力线切割进而输出电流，第二旋转体421配置为在车辆处于换挡阶段时用于产生旋转磁场。第一旋转体411配置为在车辆处于制动阶段时用于产生旋转磁场，第二旋转体421配置为在车辆处于制动阶段时用于在旋转磁场中被磁力线切割进而输出电流。该第一旋转体411例如可以为定子，该第二旋转体421例如可以为转子，或者，该第一旋转体411例如可以为转子，该第二旋转体421例如可以为定子。由于第一旋转组件41和第二旋转组件42的旋转原理与转子和定子的旋转原理相同，利用产生旋转磁场以及在旋转磁场中被磁力线切割而输出电流的原理，即只要第一旋转组件41和第二旋转组件42之间存在速差，则电机会自动驱动，无需增加任何额外的控制策略。

在一个实施例中，第一旋转组件41还包括第一支撑板412，第一支撑板412与发动机曲轴的输出端1连接，第一支撑板412和第一旋转体411一起作为车辆的飞轮盘。第二旋转组件42还包括第二支撑板422，第二支撑板422与变速箱输入端2连接。

由于该第一旋转组件41包括第一旋转体411和第一支撑板412，该第一旋转体411例如可以是转子或定子，第一支撑板412与车辆原有的飞轮盘的结构类似，第一旋转组件41作为车辆的飞轮盘，即取代车辆原有的飞轮盘，相当于将转子或定子集成飞轮上，从而相比于车辆原有的飞轮重量增加较多，从而具有更大的转动惯量，提高发动机运行平稳性。并且，本发明的动力系统鲁棒性较强，安全可靠，所属部件成熟度很高，且零部件较少，价格低廉。

图2示出了根据本发明一个实施例的第一旋转体411的第一磁极示意图。如图2所示，第一旋转体411包括第一磁极，第一磁极包括多个N极和多个分别与N极交替排布的S极。图3示出了根据本发明一个实施例的第二旋转体421的第二磁极示意图。如图3所示，第二旋转体421包括第二磁极，第二磁极包括多个N极和多个分别与N极交替排布的S极。第一磁极和第二磁极的磁极数量可以根据实际情况进行设置，并不限于图中所示的数量。

在一个实施例中，电机为轴向电机，第一旋转组件41和第二旋转组件42相对地且间隔开布置。当离合器3完全吸合且不打滑时，如图1所示，第一旋转体411和第二旋转体421无相对转动，此时电机不发电也不助力，整个系统相对于手动变速器的稳定档位状态，可以充分发挥手动档汽车的优势。

当离合器3处于分离或未完全结合状态时，即离合器3的第一摩擦片31和的第二摩擦片32吸合在一起时，如图1中所示，第一旋转体411和第二旋转体421有相对转动，即有速差，此时电机转子和定子之间有相互作用力，有以下两种情况：

当车辆处于换挡阶段，第一旋转体411会驱动变速箱端的第二旋转体421转动，使变速箱输入端2的花键轴5转动，从而使离合器3的从动盘跟着转动，减少离合器3的主动盘和从动盘之间的速差，防止换档过程造成冲击或发动机熄火。由于离合器3主动盘和从动盘之间的速差减少，因此，离合器3结合过程摩擦会减少，从而延长了离合器3的使用寿命。

当车辆处于制动阶段时，第一旋转组件41和第二旋转组件42一起组成发电机，从而将传递到变速箱输入端2的花键轴5的车辆制动能量转化为电能回收。

在另一个实施例中，电机为径向电机，第一旋转组件41套设在第二旋转组件42外部，且第一旋转组件41和所述第二旋转组件42间隔开布置。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明常用理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种用于手动挡车辆的动力系统，其特征在于，包括发动机曲轴、变速箱输入端、离合器以及电机，所述电机包括：

第一旋转组件，设置在所述发动机曲轴的输出端；

第二旋转组件，设置在所述变速箱输入端，且与所述离合器的从动盘联动；其中

所述第一旋转组件设置成，在所述车辆处于发动机启动阶段或换挡阶段时在发动机曲轴的带动下旋转，从而驱动所述第二旋转组件旋转，进而使得所述第二旋转组件带动所述离合器的所述从动盘旋转；

所述第一旋转组件还包括第一支撑板，所述第一支撑板与所述发动机曲轴的所述输出端连接；所述第一支撑板和所述第一旋转体一起作为所述车辆的飞轮盘；

所述第一旋转组件和所述第二旋转组件的旋转原理与转子和定子的旋转原理相同，利用产生旋转磁场以及在旋转磁场中被磁力线切割而输出电流的原理，即只要第一旋转组件和第二旋转组件之间存在速差，则所述电机会自动驱动，无需增加任何额外的控制策略。

2.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述第二旋转组件设置成在所述车辆处于制动阶段时在所述变速箱输入端的带动下旋转，从而驱动所述第一旋转组件旋转，进而回收制动能量。

3.根据权利要求2所述的动力系统，其特征在于，所述第一旋转组件包括第一旋转体，所述第二旋转组件包括第二旋转体；

所述第一旋转体配置为在所述车辆处于所述换挡阶段时用于在旋转磁场中被磁力线切割进而输出电流，所述第二旋转体配置为在所述车辆处于所述换挡阶段时用于产生旋转磁场；

所述第一旋转体配置为在所述车辆处于所述制动阶段时用于产生旋转磁场，所述第二旋转体配置为在所述车辆处于所述制动阶段时用于在旋转磁场中被磁力线切割进而输出电流。

4.根据权利要求3所述的动力系统，其特征在于，所述第二旋转组件还包括第二支撑板，所述第二支撑板与所述变速箱输入端连接。

5.根据权利要求3-4中任一项所述的动力系统，其特征在于，所述第一旋转体包括第一磁极，所述第一磁极包括多个N极和多个分别与N极交替排布的S极；

所述第二旋转体包括第二磁极，所述第二磁极包括多个N极和多个分别与N极交替排布的S极。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的动力系统，其特征在于，所述电机为轴向电机，且所述第一旋转组件和所述第二旋转组件相对地且间隔开布置。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的动力系统，其特征在于，所述电机为径向电机，所述第一旋转组件套设在所述第二旋转组件外部，且所述第一旋转组件和所述第二旋转组件间隔开布置。

8.一种手动挡车辆，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的动力系统。

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