專(zhuān)利名稱(chēng)：一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的車(chē)用有源傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有源傳動(dòng)裝置，尤其是涉及一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的車(chē)用有源傳動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的汽車(chē)傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域主要的變速器種類(lèi)中，軸線(xiàn)固定式手動(dòng)變速器(MT) 傳動(dòng)效率高，制造加工方便，成本低、可靠性高，因此一直是國(guó)內(nèi)車(chē)用變速器市場(chǎng)上的主流 技術(shù)。但是MT在車(chē)輛操作使用過(guò)程中存在一些問(wèn)題，尤其是在坡道起步等特殊行駛工況， 相對(duì)其他類(lèi)型變速器操作不方便；此外，換檔時(shí)機(jī)掌握不好會(huì)增加燃料消耗和發(fā)動(dòng)機(jī)的磨 損，駕駛員的操作負(fù)擔(dān)重。已知技術(shù)中有提出用自動(dòng)操縱換檔機(jī)構(gòu)來(lái)替代完成手動(dòng)換檔操 縱，即所謂的自動(dòng)機(jī)械變速器(AMT)。但是該技術(shù)在起步、換檔品質(zhì)、換檔動(dòng)力中斷等方面具 有較明顯的性能缺陷。在混合動(dòng)力車(chē)輛技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)提出各種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)增加電機(jī) 實(shí)現(xiàn)機(jī)電功率混合驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的技術(shù)方案。如發(fā)明專(zhuān)利(CN200580017789. 0)所公開(kāi)的傳動(dòng)原件，但是該發(fā)明在結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)中 難度很大，電機(jī)的功率容量受到空間的限制不能增加，而且電機(jī)緊鄰發(fā)動(dòng)機(jī)，工作環(huán)境較惡 劣，此外因?yàn)殡姍C(jī)弓I入后，現(xiàn)有離合器結(jié)構(gòu)不能直接采用，這增加了系統(tǒng)集成的難度。專(zhuān)利EP1042135B1揭示的技術(shù)方案設(shè)置助力電機(jī)與輔助離合機(jī)構(gòu)，但該方案較復(fù) 雜，實(shí)現(xiàn)上受空間等的限制。申請(qǐng)公開(kāi)專(zhuān)利200810042073. 1公開(kāi)了一種混合動(dòng)力汽車(chē)用電助力傳動(dòng)裝置，解 決了固定軸式變速器的簡(jiǎn)化操控和雙動(dòng)力輸入單動(dòng)力輸出問(wèn)題。但仍不能徹底解決換檔過(guò) 程動(dòng)力中斷問(wèn)題。綜合比較其他類(lèi)似已知技術(shù)方案可見(jiàn)，現(xiàn)有解決方案在針對(duì)固定軸線(xiàn)式變速箱的 改制方案中，動(dòng)力中斷問(wèn)題和分離和結(jié)合裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題比較突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、成本 較低、拆裝方便的結(jié)構(gòu)優(yōu)化的車(chē)用有源傳動(dòng)裝置。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的車(chē)用有源傳動(dòng)裝置，其特征在于，該裝置包括軸線(xiàn)固定式變速器、 離合器、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、同步機(jī)構(gòu)及控制單元，所述的軸線(xiàn)固定式變速器設(shè)置在變速箱殼體 內(nèi)，包括一根輸入軸和至少一根足軸，所述的離合器的主動(dòng)部分與車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪連接，從 動(dòng)部分與變速器輸入軸的前端連接，所述的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子支撐在變速箱殼體上，通過(guò)同 步機(jī)構(gòu)的動(dòng)力切換功能，電機(jī)轉(zhuǎn)子受控與變速器輸入軸或足軸嚙合同步旋轉(zhuǎn)，所述的控制 單元通過(guò)電信號(hào)對(duì)離合器上的分離操縱機(jī)構(gòu)、軸線(xiàn)固定式變速器、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、慣性式同步 器、換檔操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。所述的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置在變速器輸入軸的前端，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子空套在輸入軸
3上。所述同步機(jī)構(gòu)為慣性同步器。軸線(xiàn)固定式變速器包括一輸入軸與動(dòng)力源連接、一輸出軸與車(chē)輪連接、置于輸入 軸和輸出軸若干中間軸。其中輸出軸和中間軸中不經(jīng)過(guò)變速機(jī)構(gòu)始終與車(chē)輪同步旋轉(zhuǎn)的軸 系也稱(chēng)為足軸，即足軸的旋轉(zhuǎn)速度與車(chē)輪同步，始終保持確定的轉(zhuǎn)速比。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)在輸入軸和足軸之間的切換有 效解決了動(dòng)力輸入有源助力問(wèn)題，更好地適應(yīng)混合動(dòng)力汽車(chē)整車(chē)所要求的各種工況。根本 上解決了定軸式變速器換檔過(guò)程中的動(dòng)力中斷問(wèn)題，采用慣性同步器同步機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊， 成本低，可靠耐用。在整車(chē)使用時(shí)方便進(jìn)行空間布置，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置于軸線(xiàn)固定式變速器的輸入軸側(cè)，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子空套在輸 入軸上，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)靠近發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪，盡可能大地利用徑向空間尺寸，最大限度解決與半軸 的運(yùn)動(dòng)干涉問(wèn)題，并兼容(兩軸式或三軸式等)不同輸出形式的變速箱，技術(shù)應(yīng)用普及范圍 更廣；(2)電機(jī)轉(zhuǎn)子保持和慣性式同步器主動(dòng)邊相連接的技術(shù)特征，但是電機(jī)轉(zhuǎn)子和慣 性式同步器的連接采用空心軸，環(huán)繞輸入軸旋轉(zhuǎn)，空心軸的使用能有效利用軸向空間，方便 在車(chē)用情況下的布置，同步機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的足軸設(shè)置單邊換檔同步器，可以與另外布置的單邊 同步器同步動(dòng)作或獨(dú)立操縱，進(jìn)一步減小整體軸向空間尺寸；(3)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)與慣性式同步器可以構(gòu)造成帶有封閉的外殼，成為一個(gè)獨(dú)立模塊， 這樣現(xiàn)有變速器只要經(jīng)過(guò)有限的結(jié)構(gòu)變動(dòng)，將輸入軸加長(zhǎng)并且將中間軸一端外伸，就可以 實(shí)現(xiàn)與該獨(dú)立模塊的連接和動(dòng)力耦合，具有很好的技術(shù)繼承性。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為輸入側(cè)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)與慣性式同步器構(gòu)成獨(dú)立模塊的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪、2為離合器、3為軸線(xiàn)固定式變速器、4為電機(jī)殼體、5為 主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、6為慣性式同步器、7為變速箱殼體、8為輸入軸、9為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子、10為主 驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子、11為同步換檔變速機(jī)構(gòu)、12為足軸、13為離合器分離操縱機(jī)構(gòu)、14為電機(jī)驅(qū) 動(dòng)控制單元、15為電子控制單元、16為檔位檢測(cè)/選擇單元、17為換檔操縱機(jī)構(gòu)、18為電機(jī) 與同步機(jī)構(gòu)總成模塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1為解決換檔動(dòng)力中斷問(wèn)題，本發(fā)明提出設(shè)置助力電機(jī)與變速器構(gòu)成一體化的有源 傳動(dòng)裝置。在主驅(qū)動(dòng)電機(jī)與定軸式變速箱的連接上采用同步機(jī)構(gòu)，將主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子與作 為主動(dòng)軸的變速箱的輸入軸或作為被動(dòng)軸的變速箱的足軸同步嚙合連接。對(duì)于爬坡、大油 門(mén)起步等需要充分利用變速箱的傳動(dòng)比來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的降速增扭作用將主驅(qū)動(dòng)電 機(jī)轉(zhuǎn)子與變速箱輸入軸嚙合，將變速箱置空檔，還可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)輸入軸和離合器啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功能。對(duì)于換檔、減速制動(dòng)等對(duì)于車(chē)輛輸出轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)和連續(xù)性有較高要求的工況，則 可以將主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子與變速箱足軸嚙合，確保主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩可以連續(xù)可靠地作用到車(chē) 輪上，減小車(chē)輪轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。本發(fā)明提出采用慣性同步器作為同步機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力的分離與切換，其可以從結(jié)構(gòu) 上保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，以保證機(jī)構(gòu)的可靠性。相 比較其它機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)對(duì)于固定軸式變速箱技術(shù)的繼承性最好。下面根據(jù)附圖作進(jìn)一步描述如圖1所示，一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的車(chē)用有源傳動(dòng)裝置，包括汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪1、離合器 2、軸線(xiàn)固定式變速器3、電機(jī)殼體4、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、慣性式同步器6、變速箱殼體7、輸入軸 8、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子9、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子10、同步換檔變速機(jī)構(gòu)11、足軸12、離合器分離操縱 機(jī)構(gòu)13、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元14、電子控制單元15、檔位檢測(cè)/選擇單元16、換檔操縱機(jī)構(gòu) 17。離合器2的主動(dòng)部分與車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪1連接，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5及慣性式同步器6設(shè)置 在電機(jī)殼體4內(nèi)，軸線(xiàn)固定式變速器3設(shè)置在變速箱殼體7內(nèi)，離合器2的從動(dòng)部分與輸入 軸8的前端連接，多個(gè)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及同步器換檔變速機(jī)構(gòu)11連接軸線(xiàn)固定式變速器3的 輸入軸8和足軸12，通過(guò)結(jié)合不同檔位，改變各轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的傳動(dòng)比，并具有至少一個(gè)空檔 能夠切斷輸入軸8與足軸12的動(dòng)力傳遞，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5設(shè)置在輸入軸8的前端，節(jié)省了空 間，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子9設(shè)置在電機(jī)殼體4上，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子10空套在慣性式同步器6上， 與慣性式同步器6通過(guò)環(huán)繞輸入軸8上的空心軸連接，慣性同步器6兩側(cè)的齒套嚙合副通 過(guò)中間軸上的齒套間接與足軸12嚙合或與輸入軸8、足軸12上的齒套直接嚙合，從而主驅(qū) 動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子10通過(guò)慣性式同步器6與輸入軸8、中間軸或足軸10同步嚙合，控制單元包括 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元14、電子控制單元15及換檔檢測(cè)/選擇單元16，通過(guò)電信號(hào)對(duì)離合器2 上的分離操縱機(jī)構(gòu)13、軸線(xiàn)固定式變速器3、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、慣性式同步器6、同步換檔變速 機(jī)構(gòu)11及換檔操縱機(jī)構(gòu)17進(jìn)行控制，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元14接受電子控 制單元15的控制，檔位檢測(cè)/選擇單元16檢測(cè)到的信號(hào)輸入到電子控制單元15，電子控制 單元15控制變速器換檔操縱機(jī)構(gòu)17，與此同時(shí)控制同步換檔變速機(jī)構(gòu)11。例如，當(dāng)檢測(cè)到 駕駛員有踩加速踏板或者制動(dòng)踏板動(dòng)作時(shí)，電子控制單元15控制離合器分離操縱機(jī)構(gòu)13， 并通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元14控制主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5的輸出。該實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)是可以縮小軸向尺寸，而且可以通過(guò)將同步換檔變速機(jī)構(gòu)11 布置在慣性式同步器6平行的中間軸上，進(jìn)一步充分利用軸向空間，達(dá)到縮小變速箱長(zhǎng)度 方向尺寸的目的。實(shí)施例2如圖2所示，車(chē)用有源傳動(dòng)裝置輸入側(cè)的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5與慣性式同步器6構(gòu)成獨(dú) 立模塊，包括汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪1、離合器2、軸線(xiàn)固定式變速器3、電機(jī)殼體4、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、 慣性式同步器6、變速箱殼體7、輸入軸8、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子9、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子10、同步換檔 變速機(jī)構(gòu)11、足軸12、離合器分離操縱機(jī)構(gòu)13、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元14、電子控制單元15、檔 位檢測(cè)/選擇單元16、換檔操縱機(jī)構(gòu)17、電機(jī)與同步機(jī)構(gòu)總成模塊18。離合器2的主動(dòng)部 分與車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪1連接，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5及慣性式同步器6結(jié)合在一起，構(gòu)成電機(jī)與同步 機(jī)構(gòu)總成模塊18，該模塊18設(shè)置在電機(jī)殼體4內(nèi)，軸線(xiàn)固定式變速器3設(shè)置在變速箱殼體 7內(nèi)，離合器2的從動(dòng)部分與輸入軸8的前端連接，多個(gè)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及同步器換檔變速機(jī)構(gòu)11連接軸線(xiàn)固定式變速器3的輸入軸8和足軸12，通過(guò)結(jié)合不同檔位，改變各轉(zhuǎn)動(dòng)軸之 間的傳動(dòng)比，并具有至少一個(gè)空檔能夠切斷輸入軸8與足軸12的動(dòng)力傳遞，電機(jī)與同步機(jī) 構(gòu)總成模塊18設(shè)置在輸入軸8的前端，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子9設(shè)置在電機(jī)殼體4上，主驅(qū)動(dòng)電機(jī) 轉(zhuǎn)子10空套在慣性式同步器6上，與慣性式同步器6通過(guò)環(huán)繞輸入軸8上的空心軸連接， 慣性同步器6兩側(cè)的齒套嚙合副通過(guò)中間軸上的齒套間接與足軸12嚙合或與輸入軸8、足 軸12上的齒套直接嚙合，從而主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子10通過(guò)慣性式同步器6與輸入軸8、中間軸 或足軸12同步嚙合，控制單元包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元14、電子控制單元15及換檔檢測(cè)/選 擇單元16，通過(guò)電信號(hào)對(duì)離合器2上的分離操縱機(jī)構(gòu)13、軸線(xiàn)固定式變速器3、主驅(qū)動(dòng)電機(jī) 5、慣性式同步器6、同步換檔變速機(jī)構(gòu)11及換檔操縱機(jī)構(gòu)17進(jìn)行控制，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5通過(guò) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制單元14接受電子控制單元15的控制，檔位檢測(cè)/選擇單元16檢測(cè)到的信號(hào) 輸入到電子控制單元15，電子控制單元15控制變速器換檔操縱機(jī)構(gòu)17，與此同時(shí)控制同步 換檔變速機(jī)構(gòu)11。電機(jī)與同步機(jī)構(gòu)總成模塊18布置于離合器和變速箱之間，其有益效果是在達(dá)到 本發(fā)明效果的前提下，對(duì)現(xiàn)有變速箱的改動(dòng)較小，可以充分利用現(xiàn)有產(chǎn)品基礎(chǔ)。下面重點(diǎn)描述如何減小換檔過(guò)程中的動(dòng)力中斷控制步驟(1)車(chē)輛處于初始檔位，慣性式同步器6與輸入軸8嚙合；(2)檔位檢測(cè)/選擇單元16檢測(cè)到駕駛員的換檔動(dòng)作；(3)電子控制單元15控制慣性式同步器6運(yùn)作，使主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子10與輸入軸8 分離；(4)電子控制單元15控制慣性式同步器6運(yùn)作，使主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子10與足軸12 嚙合連接；(5)電子控制單元15控制主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5輸出轉(zhuǎn)矩，部分跟隨駕駛員的輸入，分擔(dān)發(fā) 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求；(6)電子控制單元15控制離合器分離操縱機(jī)構(gòu)13使膜片與離合器2分離，其間同 步加大主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5的轉(zhuǎn)矩輸出；(7)電子控制單元15控制變速器換檔操縱機(jī)構(gòu)17，完成換檔動(dòng)作；(8)電子控制單元15控制離合器分離操縱機(jī)構(gòu)13使膜片與離合器2結(jié)合，其間同 步減小主驅(qū)動(dòng)電機(jī)5的轉(zhuǎn)矩輸出；(9)電子控制單元15控制慣性式同步器7運(yùn)作，使主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子11與變速器3 的足軸12分離；(10)電子控制單元17控制慣性式同步器7運(yùn)作，使主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子11與變速器 3的輸入軸9嚙合連接；(11)車(chē)輛在新的檔位下行駛，換檔控制完成。
權(quán)利要求
一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的車(chē)用有源傳動(dòng)裝置，其特征在于，該裝置包括軸線(xiàn)固定式變速器、離合器、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、同步機(jī)構(gòu)及控制單元，所述的軸線(xiàn)固定式變速器設(shè)置在變速箱殼體內(nèi)，包括一根輸入軸和至少一根足軸，所述的離合器的主動(dòng)部分與車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪連接，從動(dòng)部分與變速器輸入軸的前端連接，所述的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子支撐在變速箱殼體上，通過(guò)同步機(jī)構(gòu)的動(dòng)力切換功能，電機(jī)轉(zhuǎn)子受控與變速器輸入軸或足軸嚙合同步旋轉(zhuǎn)，所述的控制單元通過(guò)電信號(hào)對(duì)離合器上的分離操縱機(jī)構(gòu)、軸線(xiàn)固定式變速器、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、慣性式同步器、換檔操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的車(chē)用有源傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述的主 驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置在變速器輸入軸的前端，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子空套在輸入軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的車(chē)用有源傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述同步 機(jī)構(gòu)為慣性同步器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的車(chē)用有源傳動(dòng)裝置，該裝置包括軸線(xiàn)固定式變速器、離合器、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、同步機(jī)構(gòu)及控制單元，軸線(xiàn)固定式變速器設(shè)置在變速箱殼體內(nèi)，離合器的主動(dòng)部分與車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪連接，從動(dòng)部分與變速器輸入軸的前端連接，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)慣性式同步器可控與變速器輸入軸或足軸連接，控制單元通過(guò)電信號(hào)對(duì)離合器上的分離操縱機(jī)構(gòu)、軸線(xiàn)固定式變速器、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、慣性式同步器及換檔操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明盡可能大地利用徑向空間尺寸，最大限度解決與半軸的運(yùn)動(dòng)干涉問(wèn)題，并兼容兩軸式或三軸式等不同輸出形式的變速箱，減小整體軸向空間尺寸，具有很好的技術(shù)繼承性。
文檔編號(hào)B60W10/08GK101927695SQ200910053700
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者余卓平, 王心堅(jiān), 王陽(yáng)陽(yáng), 鐘再敏, 陳辛波 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)