本發(fā)明涉及動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域,特別是指一種大功率車輛的混合動(dòng)力變速箱。
背景技術(shù):
目前能源短缺已成為全球面臨的一個(gè)重要問題,而混合動(dòng)力技術(shù)能有效改善車輛低速動(dòng)力輸出和燃油消耗,已成為汽車工業(yè)的發(fā)展方向。大功率車輛(如大巴、商用車、重型礦用自卸車等功率超過200KW以上的)在工作時(shí),經(jīng)常在低速、啟停工況下工作;在該工況下,可以用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),避免發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速下工作;在減速工況下,電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收。
在混合動(dòng)力變速箱的設(shè)計(jì)文獻(xiàn)資料中,還未發(fā)現(xiàn)有適用于大功率車輛的混合動(dòng)力變速箱,此混合動(dòng)力變速箱能在很大程度上提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明為提高大功率車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性,提升車輛動(dòng)力性能,提供一種大功率車輛的混合動(dòng)力變速箱。
該變速箱包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)M1、電動(dòng)機(jī)M2、行星排P1、行星排P2、離合器C1、離合器C2、制動(dòng)器B2和液壓控制系統(tǒng),液壓控制系統(tǒng)對(duì)變速箱提供液壓控制;
其中,行星排P1包括P1排太陽(yáng)輪、P1排行星輪、P1排行星架和P1排齒圈,P1排行星架與發(fā)動(dòng)機(jī)相連,P1排太陽(yáng)輪與電動(dòng)機(jī)M1相連,或P1排太陽(yáng)輪通過離合器C1與電動(dòng)機(jī)M2和P1排齒圈相連;行星排P2包括P2排太陽(yáng)輪、P2排行星輪、P2排行星架和P2排齒圈,P2排行星架作為輸出軸,P2排太陽(yáng)輪經(jīng)過P1排齒圈與電動(dòng)機(jī)M2相連,P2排齒圈經(jīng)過離合器C2與P2排太陽(yáng)輪相連,或P2排齒圈與制動(dòng)器B2連接;
發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)M1、電動(dòng)機(jī)M2和P2排行星架同軸輸入、輸出;
電動(dòng)機(jī)M1、電動(dòng)機(jī)M2集成在行星排P1和行星排P2的同一側(cè)。
電動(dòng)機(jī)M2單獨(dú)發(fā)電或電動(dòng)機(jī)M1、電動(dòng)機(jī)M2同時(shí)發(fā)電;離合器C1只用于電動(dòng)機(jī)M1故障和車輛需要瞬時(shí)大扭矩的工況。
該變速箱在使用過程中,分為純電模式一檔、純電模式二擋、混動(dòng)模式低速、混動(dòng)模式高速、電傳動(dòng)模式一檔、電傳動(dòng)模式二擋和跛行模式;
當(dāng)為純電模式一擋時(shí),電動(dòng)機(jī)M2動(dòng)力輸出,離合器C2斷開、制動(dòng)器B2結(jié)合、離合器C1斷開,行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比為3.82,輸出軸轉(zhuǎn)速在電動(dòng)機(jī)M2轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)變化;
當(dāng)為純電模式二擋時(shí),電動(dòng)機(jī)M2動(dòng)力輸出,離合器C2結(jié)合、制動(dòng)器B2斷開、離合器C1斷開,行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比為1,輸出軸轉(zhuǎn)速在電動(dòng)機(jī)M2轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)變化;
當(dāng)為混動(dòng)模式低速時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)M1工作,離合器C1斷開、離合器C2斷開、制動(dòng)器B2結(jié)合;
當(dāng)為混動(dòng)模式高速時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)M1工作,離合器C1斷開、離合器C2結(jié)合、制動(dòng)器B2斷開;
當(dāng)為電傳動(dòng)模式一擋時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)M1、電動(dòng)機(jī)M2工作,離合器C2斷開、制動(dòng)器B2結(jié)合、離合器C1斷開,傳動(dòng)比為3.82;
當(dāng)為電傳動(dòng)模式二擋時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)M1、電動(dòng)機(jī)M2工作,離合器C2結(jié)合、制動(dòng)器B2斷開、離合器C1斷開,傳動(dòng)比為1;
當(dāng)為跛行模式時(shí),在電動(dòng)機(jī)M1故障時(shí),離合器C1結(jié)合,此時(shí)為發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)模式,實(shí)現(xiàn)車輛跛行回家。
發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)M2能共同工作,能提供更大的扭矩,并通過電動(dòng)機(jī)M1調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使發(fā)動(dòng)機(jī)一直工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)。電動(dòng)機(jī)M1主要用于發(fā)電以及發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速,用于混動(dòng)和電傳動(dòng)模式。
車輛倒擋行駛時(shí),電動(dòng)機(jī)M2反轉(zhuǎn),離合器C1斷開、制動(dòng)器B2結(jié)合、離合器C2斷開。
當(dāng)車輛需要制動(dòng)時(shí),制動(dòng)器B2閉合,電動(dòng)機(jī)M2發(fā)電或電動(dòng)機(jī)M2和電動(dòng)機(jī)M1同時(shí)發(fā)電,實(shí)現(xiàn)能量回收。
本發(fā)明電動(dòng)機(jī)M2工作時(shí),經(jīng)離合器或制動(dòng)器連接,可實(shí)現(xiàn)3種工作模式:低速爬坡、高速巡航和倒擋;發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同工作時(shí),可以提供更大的扭矩,更廣的調(diào)速范圍且能一直讓發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)。
本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
一是集成化程度高,兩個(gè)電動(dòng)機(jī)放在行星排P1、P2的同一側(cè),使整體結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、緊湊,可靠性高,且提供倒擋功能;二是可實(shí)現(xiàn)混聯(lián)形式的混合動(dòng)力技術(shù),在低速及啟動(dòng)工況下,可以用電機(jī)驅(qū)動(dòng),提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性;需要大扭矩工況下可以實(shí)現(xiàn)混合驅(qū)動(dòng),減速工況下實(shí)現(xiàn)能量回收;三是所述變速箱中離合器C1的存在,一可提高車輛的通過性、二可實(shí)現(xiàn)車輛跛行回家。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的大功率車輛的混合動(dòng)力變速箱結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明的混合動(dòng)力變速箱電動(dòng)機(jī)M2工作在1擋時(shí)的功率流圖;
圖3為本發(fā)明的混合動(dòng)力變速箱混動(dòng)模式高速時(shí)的功率流圖;
圖4為本發(fā)明的混合動(dòng)力變速箱電傳動(dòng)模式一擋時(shí)的功率流圖;
圖5為本發(fā)明的混合動(dòng)力變速箱發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)高速時(shí)的功率流圖。
其中:
1-發(fā)動(dòng)機(jī);2-電動(dòng)機(jī)M1;3-離合器C1;4-電動(dòng)機(jī)M2;5-P1排齒圈;6-離合器C2;7-制動(dòng)器B2;8-P2排齒圈;9-P2排行星架;10-P2排太陽(yáng)輪;11-P1排行星架;12-P1排太陽(yáng)輪。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明為提高大功率車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性,提升車輛動(dòng)力性能,提供一種大功率車輛的混合動(dòng)力變速箱。
如圖1所示,該變速箱包括發(fā)動(dòng)機(jī)1、電動(dòng)機(jī)M12、電動(dòng)機(jī)M24、行星排P1、行星排P2、離合器C13、離合器C26、制動(dòng)器B27和液壓控制系統(tǒng),液壓控制系統(tǒng)對(duì)變速箱提供液壓控制;
其中,行星排P1包括P1排太陽(yáng)輪12、P1排行星輪、P1排行星架11和P1排齒圈5,P1排行星架11與發(fā)動(dòng)機(jī)1相連,P1排太陽(yáng)輪12與電動(dòng)機(jī)M12相連,或P1排太陽(yáng)輪12通過離合器C13與電動(dòng)機(jī)M24和P1排齒圈5相連;行星排P2包括P2排太陽(yáng)輪10、P2排行星輪、P2排行星架9和P2排齒圈8,P2排行星架9作為輸出軸,P2排太陽(yáng)輪10經(jīng)過P1排齒圈5與電動(dòng)機(jī)M24相連,P2排齒圈8經(jīng)過離合器C26與P2排太陽(yáng)輪10相連,或P2排齒圈8與制動(dòng)器B27連接;
發(fā)動(dòng)機(jī)1、電動(dòng)機(jī)M12、電動(dòng)機(jī)M24和P2排行星架9同軸輸入、輸出;
電動(dòng)機(jī)M12、電動(dòng)機(jī)M24集成在行星排P1和行星排P2的同一側(cè)。
本發(fā)明變速箱中,動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)1或電動(dòng)機(jī)輸入,通過切換離合器和制動(dòng)器能使動(dòng)力以不同的速比輸出,滿足車輛不同的工況需求。
如表1所示為本發(fā)明混合動(dòng)力變速箱純電工作時(shí)換擋過程的具體實(shí)施。
倒擋時(shí),制動(dòng)器B27閉合,電動(dòng)機(jī)M24反轉(zhuǎn),其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到P2排太陽(yáng)輪12,P2排齒圈8固定,通過P2排行星架9輸出;
1擋時(shí),制動(dòng)器B27閉合,電動(dòng)機(jī)M24正轉(zhuǎn),其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到P2排太陽(yáng)輪12,P2排齒圈8固定,通過P2排行星架9輸出;其功率流圖如圖2所示;
2擋時(shí),離合器B27閉合,電動(dòng)機(jī)M24正轉(zhuǎn),其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到P2排太陽(yáng)輪12,P2排齒圈8固定,通過P2排行星架9輸出;
表1電動(dòng)機(jī)M2工作時(shí)的擋位切換
如表2所示為本發(fā)明混合動(dòng)力變速箱混動(dòng)模式工作時(shí)切換過程的具體實(shí)施。
低速行駛時(shí),離合器C13斷開、離合器C26斷開、制動(dòng)器B27閉合,發(fā)動(dòng)機(jī)1正轉(zhuǎn),電動(dòng)機(jī)M12調(diào)速,轉(zhuǎn)矩經(jīng)過P1排齒圈5輸出到P2排太陽(yáng)輪10,P2排齒圈8固定,通過P2排行星架9輸出;
高速行駛擋時(shí),離合器C13斷開、離合器C26結(jié)合、制動(dòng)器B27斷開,發(fā)動(dòng)機(jī)1正轉(zhuǎn),電動(dòng)機(jī)M12調(diào)速,其輸出轉(zhuǎn)矩經(jīng)過P1齒圈5傳遞至P2排齒圈8和P2排太陽(yáng)輪10,通過P2排行星架9輸出;其功率流圖如圖3所示。
表2混動(dòng)模式工作時(shí)的切換過程
如表3所示為本發(fā)明混合動(dòng)力變速箱電傳動(dòng)模式工作時(shí)換擋過程的具體實(shí)施。
倒擋時(shí),制動(dòng)器B27閉合,電動(dòng)機(jī)M24反轉(zhuǎn),其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到P2排太陽(yáng)輪10,P2排齒圈8固定,通過P2排行星架9輸出;
1擋時(shí),制動(dòng)器B27閉合,電動(dòng)機(jī)M24正轉(zhuǎn),其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到P2排太陽(yáng)輪10,P2排齒圈8固定,通過P2排行星架9輸出;其功率流圖如圖4所示;
2擋時(shí),離合器B27閉合,電動(dòng)機(jī)M24正轉(zhuǎn),其輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到P2排太陽(yáng)輪10,P2排齒圈8固定,通過P2排行星架9輸出;
表3電傳動(dòng)模式工作時(shí)的擋位切換
如表4所示為本發(fā)明混合動(dòng)力變速箱發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)時(shí)工作過程的具體實(shí)施。
低速行駛時(shí),離合器C13閉合、離合器C26斷開、制動(dòng)器B27閉合,發(fā)動(dòng)機(jī)1正轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)矩經(jīng)過P1排齒圈5輸出到P2排太陽(yáng)輪10,P2排齒圈8固定,通過P2排行星架9輸出;
高速行駛擋時(shí),離合器C13閉合、離合器C26結(jié)合、制動(dòng)器B27斷開,發(fā)動(dòng)機(jī)1正轉(zhuǎn),其輸出轉(zhuǎn)矩經(jīng)過P1排齒圈5傳遞至P2排齒圈8和P2排太陽(yáng)輪10,通過P2排行星架9輸出;其功率流圖如圖5所示。
表4發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)時(shí)的擋位切換
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。