專利名稱：一種汽車三軸式有源傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳動裝置，特別涉及一種汽車三軸式有源傳動裝置。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的汽車傳動技術(shù)領(lǐng)域主要的變速器種類中，軸線固定式手動變速器(MT)傳動效率高，制造加工方便，成本低、可靠性高，因此一直是國內(nèi)車用變速器市場上的主流技術(shù)。但是MT在車輛操作使用過程中存在一些問題，尤其是在坡道起步等特殊行駛工況，相對其他類型變速器操作不方便；此外，換檔時機掌握不好會增加燃料消耗和發(fā)動機的磨損， 駕駛員的操作負擔(dān)重。已知技術(shù)中有提出用自動操縱換檔機構(gòu)來替代完成手動換檔操縱， 即所謂的自動機械變速器(AMT)。但是該技術(shù)在起步、換檔品質(zhì)、換檔動力中斷等方面具有較明顯的性能缺陷。在混合動力車輛技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)提出各種動力驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，通過增加電機實現(xiàn)機電功率混合驅(qū)動車輛的技術(shù)方案。申請公開專利200810042073. 1公開了一種混合動力汽車用電助力傳動裝置，解決了固定軸式變速器的簡化操控和雙動力輸入單動力輸出問題，但仍不能徹底解決換檔過程動力中斷問題。200910051565. 1，200910053700. 6公開了一種混合動力汽車用有源傳動裝置，解
決動力耦合和換檔過程動力中斷問題。但是，該專利沒有解決電機與變速箱集成后軸向空間尺寸增加問題。軸向空間是指沿變速器輸入軸方向的尺寸空間，該方向?qū)τ跈M置變速器主要受車輛輪距的限制。這樣該技術(shù)方案在裝車時會因為軸向和徑向空間限制使得集成的電機體積/功率受到限制，影響了技術(shù)方案的實施效果。申請?zhí)枮?3811785. 1的專利公開了一種混合動力傳動裝置，該混合動力傳動裝置基于雙離合器的原理思想，通過設(shè)置兩個能夠交替向輸出軸傳遞扭矩的獨立中間軸解決了變速器換檔過程中動力中斷的問題。基于該原理思想，該混合動力傳動裝置中兩個獨立中間軸之間動力傳遞路徑處于從屬地位，其建立與撤銷是基于過橋齒輪組間接實現(xiàn)，這使得兩個原動機之間不能充分共享各自所屬至輸出軸的變速路徑。本發(fā)明意在克服上述局限，(1)首先不采用過橋齒輪組，而直接采用鎖止同步機構(gòu)，意在有效提高電機軸與輸入軸之間的轉(zhuǎn)矩傳動效率和容量；(2)其次，兩個原動機共用一套變速機構(gòu)，檔位切換期間電機短時切換至第二功率傳遞路徑；(3 )此外，專利03811785. 1重點針對縱置變速箱結(jié)構(gòu)，但對于橫置前驅(qū)變速箱實施有局限性。本發(fā)明特別適用于橫置變速箱混合動力車輛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低、電機容量可以顯著增加的汽車三軸式有源傳動裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
本發(fā)明的三軸式有源傳動裝置，由可變速比的定軸齒輪傳動機構(gòu)與可進行機電能量轉(zhuǎn)換的電機構(gòu)成，具有一與發(fā)動機E/離合器C旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的輸入軸A1 ；—通過固定速比主減速器Itl和可選差速器D與車輪驅(qū)動連接的輸出軸At^所述輸入軸A1與輸出軸k0之間具有至少兩個不同速比的轉(zhuǎn)矩傳遞路徑(1工、1 、Iin、Iiv )和相應(yīng)的鎖止同步機構(gòu)(Sp S 、 S111, Siv)。由此構(gòu)成輸入軸至輸出軸之間的具有多個檔位的第一功率傳遞路徑。其特點是有一通過固定速比Im與電動機M驅(qū)動連接的電機軸Am，所述電機軸Am 與輸入軸A1旋轉(zhuǎn)中心線重合，且可通過鎖止同步機構(gòu)Sm實現(xiàn)閉鎖連接。所述電機軸Am與輸出軸Atj之間具有唯一的轉(zhuǎn)矩傳遞路徑(Id)和相應(yīng)的鎖止同步機構(gòu)(SD)，該路徑稱為第二功率傳遞路徑。當(dāng)鎖止同步機構(gòu)Sm閉鎖情況下，電動機可與發(fā)動機共用第一功率傳遞路徑輸出動力，或者與發(fā)動機之間進行功率傳遞；當(dāng)鎖止同步機構(gòu)Sm解鎖斷開情況下，電動機可通過第二功率傳遞路徑進行功率輸出，充分利用電動機的無級調(diào)速特性進行動力輸出。所述輸入軸A1的一端通過軸承直接支撐在電機軸Am的一端。驅(qū)動連接輸入軸A1與輸出軸Aq之間的鎖止同步機構(gòu)(SpS1PS11PSiv)可選部分或全部布置于輸入軸或輸出軸。所述鎖止同步機構(gòu)(SM、Sd、S1, S 、Sm, Siv)可選為定軸齒輪傳動用慣性同步器、 齒套。所述鎖止同步機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)凸輪機構(gòu)操縱，可選地，電機輸出鎖止同步機構(gòu)Sd電機軸/輸入軸軸間鎖止同步機構(gòu)Sm共用一套圓柱凸輪機構(gòu)，各檔鎖止同步機構(gòu)(&、S 、Sm、 Siv)共用一套圓柱凸輪機構(gòu)，可選地，可選兩套圓柱凸輪機構(gòu)同軸布置。本發(fā)明的優(yōu)越功效在于
1)本發(fā)明與現(xiàn)有的類似技術(shù)相比，在本發(fā)明中電動機與輸入軸可以實現(xiàn)直接鎖止，具有傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，軸系空間布置以及支撐方式簡單，便于布置多個檔位；
2)當(dāng)電機軸與輸入軸之間的動力傳遞路徑建立后，電機軸輸出的動力不經(jīng)任何傳動副直接傳遞至輸入軸，有利于提高傳動效率，這是本發(fā)明的一個較為突出的優(yōu)點；
3)本發(fā)明具有無動力中斷換檔功能外，還具有停車充電、車輛巡航行駛中充電、回饋制動、電機/發(fā)動機共同驅(qū)動車輛前進、純電動行駛、發(fā)動機單獨驅(qū)動車輛前進、電機助力起步等功能。


圖1為本發(fā)明的原理圖； 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖中標號說明
E—發(fā)動機；C一表示離合器； M—電動機；W—車輪； D—差速器； ^一主減速器；
Ιχ> Ιπ、Im、Iiv—各檔齒輪嚙合副；S=、S 、Sm, Siv—各檔鎖止同步機構(gòu)； Im—電機減速齒輪嚙合副；ID_電機輸出齒輪嚙合副； Sd—電機輸出鎖止同步機構(gòu)；Sm表一電機軸/輸入軸軸間鎖止同步機構(gòu)； Am—電機軸Atj+輸出軸；1 一電機定子；2—電機轉(zhuǎn)子；
3—電機減速主動齒輪；4一電機軸/輸入軸同步鎖止機構(gòu)；
5—電機減速從動齒輪；6—電機軸；
7—右箱體；8—電機輸出主動齒輪；
9一III/IV檔同步鎖止機構(gòu)；10 —電機輸出從動齒輪；
11一電機輸出同步鎖止機構(gòu)；12— IV檔從動齒輪；
13—輸出軸；14一III檔從動齒輪；
15—11檔從動齒輪； 16 — I/II檔同步鎖止機構(gòu)；
17—1檔從動齒輪；18—主箱體；
19一差速器總成(集成主速器從動齒輪)；20—輸出半軸；
21—左箱體； 22—主速器主動齒輪；
23—輸入軸；24 — I檔主動齒輪；
25—II檔主動齒輪；26—III檔主動齒輪；
27-IV檔主動齒輪； 28為檔位同步鎖止機構(gòu)的操縱凸輪；
29—電機軸/輸入軸同步鎖止機構(gòu)以及電機輸出同步鎖止機構(gòu)的操縱凸輪；
30—圓柱凸輪機構(gòu)支承軸。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖具體對本發(fā)明進行詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種三軸式有源傳動裝置，其結(jié)構(gòu)如附圖2所示，其中包括電機定子1、電機轉(zhuǎn)子2、電機減速主動齒輪3、電機軸/輸入軸同步鎖止機構(gòu)4、電機減速從動齒輪5、電機軸6、右箱體7、電機輸出主動齒輪8、III/IV檔同步鎖止機構(gòu)9、電機輸出從動齒輪10、電機輸出同步鎖止機構(gòu)11、IV檔從動齒輪12、輸出軸13、III檔從動齒輪14、II檔從動齒輪15、I/II檔同步鎖止機構(gòu)16、I檔從動齒輪17、主箱體18、差速器總成(集成主速器從動齒輪)19、輸出半軸20、左箱體21、主速器主動齒輪22、輸入軸23、I檔主動齒輪24、II檔主動齒輪25、III檔主動齒輪26、IV檔主動齒輪27、檔位同步鎖止機構(gòu)操縱凸輪28、電機軸/輸入軸同步鎖止機構(gòu)以及電機輸出同步鎖止機構(gòu)操縱凸輪29、圓柱凸輪機構(gòu)支承軸30。本發(fā)明設(shè)置輸入軸23和輸出軸13，發(fā)動機(圖2中未表示)輸出動力通過離合器 (圖2中未表示)傳遞至輸入軸23。通過設(shè)置在輸入軸23與輸出軸13之間的I檔齒輪副 (由I檔主動齒輪24與I檔從動齒輪17構(gòu)成)，II檔齒輪副(由II檔主動齒輪25與II檔從動齒輪15構(gòu)成)，III檔齒輪副(由III檔主動齒輪26與III檔從動齒輪14構(gòu)成)以及 IV檔齒輪副(由IV檔主動齒輪27與IV檔從動齒輪12構(gòu)成)中的一個，以可變速比構(gòu)成輸入軸23到輸出軸22之間的動力傳遞路徑。為了構(gòu)成電機與輸入軸23或輸出軸22的動力傳遞路徑，本發(fā)明設(shè)置電機軸6，電機軸6與輸入軸23同軸布置。通過電機減速主動齒輪3與電機減速從動齒輪5，以固定速比構(gòu)成電機轉(zhuǎn)子2與電機軸6之間的動力傳遞路徑。通過操縱電機軸/輸入軸同步鎖止機構(gòu)4可有選擇地結(jié)合/斷開電機軸6與輸入軸23之間的動力傳遞路徑。當(dāng)電機軸6與輸入軸23之間的動力傳遞路徑建立后，電機軸6輸出的動力不經(jīng)任何傳動副直接傳遞至輸入軸23，有利于提高傳動效率，這是本發(fā)明的一個較為突出的優(yōu)點。通過與電機軸固結(jié)的電機輸出主動齒輪8，空套于輸出軸13上的電機輸出從動齒輪10以及電機輸出同步操縱機構(gòu)11 可有選擇地結(jié)合/斷開電機軸6與輸出軸13之間的動力傳遞路徑。需要特別說明的是，當(dāng)電機軸/輸入軸同步鎖止機構(gòu)4將電機軸6與輸入軸23鎖止連接，電機輸出同步操縱機構(gòu) 11將電機輸出從動齒輪10與輸出軸13鎖止連接，同時撤銷上述I檔、II檔、III檔以及IV 檔齒輪副建立的輸入軸23與輸出軸13之間的動力傳遞路徑，那么對于發(fā)動機而言電機輸出主動齒輪8以及電機輸出從動齒輪10將構(gòu)成V檔齒輪副，這是本發(fā)明的另一個較為突出的優(yōu)點。如果斷開由I檔齒輪副，II檔齒輪副，III檔齒輪副以及IV檔齒輪副構(gòu)成的任意一條輸入軸23至輸出軸13之間的動力傳遞路徑，同時結(jié)合電機軸6至輸入軸23的動力傳遞路徑，并且斷開電機軸6至輸出軸13的動力傳遞路徑，那么對于發(fā)動機而言電機齒輪 8可作為V檔主動齒輪，電機齒輪10可作為V檔從動齒輪，共同構(gòu)成V檔齒輪副，這是本發(fā)明再一個較為突出的優(yōu)點。本發(fā)明采用慣性同步器或齒套作為同步鎖止機構(gòu)，同時采用圓柱凸輪機構(gòu)作為同步鎖止機構(gòu)的操縱機構(gòu)。電機輸出同步鎖止機構(gòu)11與電機軸/輸入軸同步鎖止機構(gòu)4共用的一套圓柱凸輪機構(gòu)29。1/II檔、III/IV檔同步鎖止機構(gòu)16、9共用的一套圓柱凸輪機構(gòu) 28。兩套圓柱凸輪機構(gòu)空套于圓柱凸輪機構(gòu)支撐軸30上，二者可相對獨立旋轉(zhuǎn)。圓柱凸輪機構(gòu)的側(cè)面加工有凸輪槽，通過旋轉(zhuǎn)所述圓柱凸輪機構(gòu)，可以沿變速箱軸向方向前后移動撥叉軸(圖中未表示)運動，進而操縱相應(yīng)的同步鎖止機構(gòu)沿變速箱軸向方向前后移動。通過圓柱凸輪機構(gòu)操縱電機(圖中未表示)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動蝸桿(圖中未表示)，進而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動與圓柱凸輪機構(gòu)固結(jié)的蝸輪，可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述圓柱凸輪機構(gòu)。車輛在正常行駛情況下，電機軸6與輸入軸23建立動力傳遞路徑，并與發(fā)動機共同驅(qū)動車輛前進。當(dāng)企圖將變速箱嚙合檔位切換至I、II、III、IV檔中的一個時，首先撤銷電機軸6上傳遞的扭矩，通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動圓柱凸輪機構(gòu)29斷開電機軸6與輸入軸23之間的動力傳遞路徑，并且建立電機軸6與輸出軸13之間的動力傳遞路徑。其次，通過分離離合器， 撤銷輸入軸23上傳遞的扭矩，通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動圓柱凸輪機構(gòu)28完成檔位切換動作。然后，通過結(jié)合離合器，恢復(fù)輸入軸23上傳遞的扭矩，同時撤銷電機軸6上傳遞的扭矩，通過旋轉(zhuǎn)圓柱凸輪機構(gòu)29斷開電機軸6與輸出軸13之間的動力傳遞路徑，并且建立電機軸6與輸入軸23之間的動力傳遞路徑。通過上述過程一定程度上彌補定軸齒輪傳動機構(gòu)換檔過程中， 車輛動力中斷問題。除上述無動力中斷換檔功能外，本發(fā)明還具有停車充電、車輛巡航行駛中充電、 回饋制動、電機/發(fā)動機共同驅(qū)動車輛前進、純電動行駛、發(fā)動機單獨驅(qū)動車輛前進、電機助力起步等功能。
權(quán)利要求
1.一種汽車三軸式有源傳動裝置，由可變速比的定軸齒輪傳動機構(gòu)與可進行機電能量轉(zhuǎn)換的電機構(gòu)成，具有一與發(fā)動機E/離合器C旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連接的輸入軸A1 ；—通過固定速比主減速器Itl和可選差速器D與車輪驅(qū)動連接的輸出軸k0,輸入軸A1與輸出軸k0之間有至少兩個不同速比的轉(zhuǎn)矩傳遞路徑1工、In、Im、Iiv和相應(yīng)的鎖止同步機構(gòu)&、S 、Sm, Siv。
2.其特征在于一通過固定速比Im與電動機M驅(qū)動連接的電機軸AM，所述電機軸Am與輸入軸A1旋轉(zhuǎn)中心線重合，且可通過鎖止同步機構(gòu)Sm實現(xiàn)閉鎖連接，所述電機軸Am與輸出軸k0之間具有一轉(zhuǎn)矩傳遞路徑Id和相應(yīng)的鎖止同步機構(gòu)SD。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車三軸式有源傳動裝置，其特征在于所述輸入軸A1的一端通過軸承直接支承在電機軸Am的一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車三軸式有源傳動裝置，其特征在于驅(qū)動連接輸入軸A1 與輸出軸K之間的鎖止同步機構(gòu)Sp S11, Siii, Siv可選部分或全部布置于輸入軸或輸出軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車三軸式有源傳動裝置，其特征在于所述鎖止同步機構(gòu) SM、Sd、S1, S 、S111, Siv可選為定軸齒輪傳動用慣性同步器、齒套等。
6.如權(quán)利要求1所述三軸式有源傳動裝置，其特征在于所述鎖止同步機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)凸輪機構(gòu)操縱，可選地，電機輸出鎖止同步機構(gòu)Sd電機軸/輸入軸軸間鎖止同步機構(gòu)Sm共用一套圓柱凸輪機構(gòu)，各檔鎖止同步機構(gòu)S1A1PS11PSiv共用一套圓柱凸輪機構(gòu)，可選地，可選兩套圓柱凸輪機構(gòu)同軸布置。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種汽車三軸式有源傳動裝置，一通過固定速比IM與電動機M驅(qū)動連接的電機軸AM，電機軸AM與輸入軸AI旋轉(zhuǎn)中心線重合，且可通過鎖止同步機構(gòu)SM實現(xiàn)閉鎖連接，電機軸AM與輸出軸AO之間具有唯一的轉(zhuǎn)矩傳遞路徑(ID)和相應(yīng)的鎖止同步機構(gòu)(SD)。輸入軸AI和電機軸AM之間可以充分共享各自所屬至輸出軸的變速路徑。本發(fā)明具有停車充電、車輛巡航行駛中充電、回饋制動、電機/發(fā)動機共同驅(qū)動車輛前進、純電動行駛、發(fā)動機單獨驅(qū)動車輛前進、電機助力起步等功能。本發(fā)明中的電機軸AM與輸入軸AI可以實現(xiàn)閉鎖鎖止，具有傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，軸系空間布置以及支撐方式簡單，便于布置多個檔位等優(yōu)點。
文檔編號B60K6/36GK102303522SQ201110209250
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者吳海康, 王心堅, 鐘再敏, 陳辛波 申請人:同濟大學(xué)