一種集成驅動電機的手動變速器的製造方法

2023-08-06 19:35:11

一種集成驅動電機的手動變速器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種集成驅動電機的手動變速器，分別連接內燃機和驅動輪，包括：輸入軸，通過離合器與內燃機旋轉驅動連接；輸出軸，與驅動輪旋轉驅動連接；齒輪變速機構，設置在輸入軸與輸出軸之間，且配置有至少兩個速比；電機，可工作於電動或發電狀態；耦合機構，與所述電機、輸入軸和輸出軸旋轉驅動連接，包括用於實現電機與輸入軸或輸出軸連接的自動切換器；電子控制單元，分別連接電機和自動切換器連接，根據獲得的駕駛員操作傳感信號和內燃機信號控制所述自動切換器實現電機轉矩輸出路徑切換，並控制電機轉矩輸出大小和方向。與現有技術相比，本發明具有適用範圍廣、操作方便等優點。
【專利說明】一種集成驅動電機的手動變速器

【技術領域】
[0001] 本發明涉及汽車傳動【技術領域】，尤其是涉及一種集成驅動電機的手動變速器。

【背景技術】
[0002] 在傳統的汽車傳動【技術領域】主要的變速器種類中，手動變速器基於軸線固定式傳 動機構，傳動效率高，適應車型廣，製造加工方便，成本低、可靠性高，因此一直是國內車用 變速器市場上的主流技術之一，與液力機械變速器（AT)和雙離合器變速器（DCT)等自動變 速器技術競爭發展，各有優勢。
[0003] 具備發動機、電動機作為動力源的車輛即為混合動力汽車。在混合動力汽車技術 領域，已經提出各種動力驅動系統結構形式。其中，將各類自動變速器與電機配合實現機電 功率混合是混合動力汽車動力系統的主要技術方案。特別地，對於基於軸線固定式變速器 的機電耦合傳動裝置方案，如已授權的發明專利200910197054. 0和申請公開的發明專利 201210468223. 1和201410060593. 0所公示的方案，用自動操縱換擋機構來替代完成手動 換擋操縱，即所謂的自動機械變速器（AMT)，再與電機集成構成機電耦合傳動裝置。該方案 的電子控制單元通過電信號對主驅動電機控制單元、電控換擋操縱機構、同步機構操縱機 構進行控制解決動力耦合和換擋過程動力中斷問題。但是，基於AMT與電機集成的混合動 力機電稱合傳動裝置方案適應車型仍有一定範圍，受制於基於AT或者DCT變速器的競爭技 術的制約。
[0004] 而極個別基於手動變速器的混合動力汽車動力系統，例如申請公開的專利 201280006736. 9和201280034788. 7中的方案都只是將手動變速器與驅動電機簡單 集成，還有將電機在摩擦離合器和手動變速箱之前與發動機並聯的申請公開的專利 201110409270. 4中的方案，都不能充分發揮二者的技術特點，效果不理想，不能得到推廣應 用。
[0005] 如何充分保持手動變速器的基本技術特點和操作習慣，但同時又能最大限度地實 現混合動力的不同工作模式，實現整車節能減排的效果，成為亟待解決的問題。


【發明內容】

[0006] 本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適用範圍廣、操 作方便的集成驅動電機的手動變速器及其應用。
[0007] -種集成驅動電機的手動變速器，分別連接內燃機和驅動輪，包括：
[0008] 輸入軸，通過離合器與內燃機旋轉驅動連接；
[0009] 輸出軸，與驅動輪旋轉驅動連接；
[0010] 齒輪變速機構，設置在輸入軸與輸出軸之間，且配置有至少兩個速比；所述齒輪變 速機構通過一個換擋操縱手柄手動完成速比切換，並且，所述換擋操縱手柄設置有一個獨 立的"電動"擋位；
[0011] 電機，可工作於電動或發電狀態；
[0012] 稱合機構，與所述電機、輸入軸和輸出軸旋轉驅動連接，包括用於實現電機與輸入 軸或輸出軸連接的自動切換器；
[0013] 電子控制單元，分別連接電機和自動切換器連接，根據獲得的駕駛員操作傳感信 號和內燃機信號控制所述自動切換器實現電機轉矩輸出路徑切換，並控制電機轉矩輸出大 小和方向。
[0014] 所述輸出軸通過差速器與驅動輪連接。
[0015] 所述齒輪變速機構包括多個變速傳動齒輪副和相應的同步器。
[0016] 所述耦合機構包括多個切換傳動齒輪副和相應的同步器，用於電機轉矩輸出路徑 切換，所述切換傳動齒輪副與變速傳動齒輪副部分重疊或相互獨立；
[0017] 所述自動切換器通過切換傳動齒輪副和相應的同步器控制電機與輸入軸連接，或 與輸出軸連接，或不與任何部件連接。
[0018] 所述駕駛員操作傳感信號包括離合器踏板信號、制動踏板信號、加速踏板信號和 換擋操縱手柄信號。
[0019] 所述手動變速器還包括停車充電按鈕，與電子控制單元連接。
[0020] 所述手動變速器的工作模式包括：
[0021] (I)HEV-SO模式：換擋操縱手柄置於非"電動"擋位，齒輪變速機構具有確定的非 空擋速比，電機與輸出軸旋轉驅動連接；
[0022] (2)HEV_SI模式：換擋操縱手柄置於非"電動"擋位，齒輪變速機構具有確定的非 空擋速比，電機與輸入軸旋轉驅動連接；
[0023] (3) "電動"模式：換擋操縱手柄置於"電動"擋位，齒輪變速機構置於空擋，電機與 輸出軸旋轉驅動連接；
[0024] (4) "停車充電"模式：換擋操縱手柄置於空擋，電機與輸入軸旋轉驅動連接。
[0025] -種帶有所述集成驅動電機的手動變速器的車輛，該車輛包括所述手動變速器， 還包括離合器踏板、制動踏板、加速踏板和換擋操縱手柄，其中，所述換擋操縱手柄設置有 一個獨立的"電動"擋位。
[0026] 本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
[0027] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0028] (1)本發明所述的集成驅動電機的手動變速器，在硬體上對手動變速箱改動較少， 可靠耐用，成本低，能適應混合動力汽車或純電動汽車所要求的各種行駛工況；
[0029] (2)本發明所述的集成驅動電機的手動變速器，具有手動換擋效率高和混合動力 工況適應性好等雙重節油效果，最大限度降低整車的能耗；
[0030] (3)本發明所述的集成驅動電機的手動變速器的操縱方式，與手動換擋的傳統汽 車的操縱基本一樣，只是增加了"電動"擋的手柄位置以及用於停車充電的充電按鈕，駕駛 員操作上易於接受。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1為本發明實施例1中變速器的結構示意圖；
[0032] 圖2為本發明實施例2中變速器的結構示意圖；
[0033] 圖3為本發明實施例2中變速器的局部示意圖；
[0034] 圖4為本發明實施例3中變速器的結構示意圖；
[0035] 圖5為本發明實施例4中變速器的結構示意圖。
[0036] 圖中：1_輸入軸III擋齒輪、2-輸入軸II擋齒輪、3-輸入軸I擋齒輪、4-輸出軸I 擋齒輪、5-差速器殼體、6-I/II擋慣性同步器、7-輸出軸II擋齒輪、8-輸出軸III擋齒輪、 9-III/IV擋慣性同步器、10-輸入軸IV擋齒輪、11-輸出軸IV擋齒輪、12-輸出軸V擋齒輪、 13-輸入軸V擋齒輪、14-V擋單邊慣性同步器、15-電機至輸出軸傳動的從動齒輪、16-電 機至輸出軸傳動的中間齒輪、17-電機至輸入軸傳動的從動齒輪、18-變速箱體、19-電機至 輸出軸傳動的主動齒輪、20-切換電機動力的慣性同步器、21-電機至輸入軸傳動的主動齒 輪、22-電機降速傳動從動齒輪、23-電機齒輪軸、24-主減速主動齒輪、25-第一軸常嚙合齒 輪、26-左箱體、27-中間軸常嚙合傳動齒輪、28-中間軸、29-中間軸III擋齒輪、30-中間 軸II擋齒輪、31-中間軸I擋齒輪、32-中間軸V擋齒輪、33-右箱體、34-電機至中間軸傳 動從動齒輪、35-電機至輸入軸傳動中間齒輪。

【具體實施方式】
[0037] 下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案 為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於 下述的實施例。
[0038] 實施例1
[0039] 如圖1所示，本實施例提供一種橫置式集成驅動電機的手動變速器，包括輸入軸 SI、輸出軸S0、齒輪變速機構MT、電機MG、耦合機構SC和電子控制單元E⑶，輸入軸SI通過 離合器CL與內燃機ICE旋轉驅動連接，離合器可通過駕駛員操縱離合器踏板CP結合和分 離；輸出軸SO通過可選的差速器與驅動輪旋轉驅動連接；齒輪變速機構MT設置至少兩個 以上速比，可通過換擋操縱手柄SL手動操縱切換速比；電機MG可根據控制工作於電動或發 電狀態；耦合機構SC與電機、輸入軸和輸出軸旋轉驅動連接，具備自動切換機構SW實現電 機輸出轉矩與輸入軸SI或輸出軸SO可控旋轉驅動連接；電子控制單元ECU，根據獲得的駕 駛員操作傳感信號（離合器踏板CP信號P3、制動踏板BP信號P2、加速踏板AP信號Pl和 換擋操縱手柄SL信號P4)和內燃機信號，進而控制所述自動切換機構SW實現電機轉矩輸 出路徑切換，並控制電機轉矩輸出大小和方向。耦合機構SC與所述齒輪變速機構MT共用 一個箱體並重用部分齒輪和軸系。電子控制單元E⑶還連接有充電按鈕CB。
[0040] 本實施例中，齒輪變速機構MT的變速傳動齒輪副與耦合機構SC的切換傳動齒輪 副相互獨立。設置在輸入軸SI與輸出軸SO之間的變速傳動齒輪副包括I擋齒輪副（由I 擋主動齒輪3與I擋從動齒輪4構成）、II擋齒輪副（由II擋主動齒輪2與II擋從動齒 輪7構成）、III擋齒輪副（由III擋主動齒輪1與III擋從動齒輪8構成）、IV擋齒輪副 (由IV擋主動齒輪10與IV擋從動齒輪11構成）和V擋齒輪副（由V擋主動齒輪13與V 擋從動齒輪12構成）。駕駛員通過操縱換檔操縱手柄SL，控制I/II擋慣性同步器6、III/ IV擋慣性同步器9以及V擋慣性同步器14的位置，分別構成輸入軸SI到輸出軸SO之間的 五條不同速比動力傳遞路徑，實際構成五個擋位，進而通過差速器殼體5內的主減速主動 齒輪、主減速從動齒輪、差速器以及半軸將發動機輸出動力傳遞至驅動輪。
[0041] 為了可選地構成電機MG連接至輸入軸SI或輸出軸SO的兩條不同速比的動力傳 遞路徑，實施例特別設置了電機中間軸AM,其上固結有齒輪22以及空套有齒輪19和21。通 過自動切換機構SW操縱慣性同步器20,可使電機MG通過齒輪21和17組成的齒輪副與輸 入軸SI連接，或者通過齒輪19、16以及15組成的兩級齒輪副與輸出軸SO連接。
[0042] 實施例1中換擋操縱手柄SL設置"電動"擋位E的一種方式如附圖1中所示，其 中a?e代表內燃機的擋位，R代表倒車擋，上述擋位均與傳統手動變速車輛定義和功能一 致。E為本發明增加的"電動"擋位，與前述各擋位互斥。
[0043] 基於上述實施例技術方案，車輛可選工作模式可結合表1進一步闡述。
[0044]表 1

【權利要求】
1. 一種集成驅動電機的手動變速器，分別連接內燃機和驅動輪，其特徵在於，包括： 輸入軸，通過離合器與內燃機旋轉驅動連接； 輸出軸，與驅動輪旋轉驅動連接； 齒輪變速機構，設置在輸入軸與輸出軸之間，且配置有至少兩個速比；所述齒輪變速機 構通過一個換擋操縱手柄手動完成速比切換，並且，所述換擋操縱手柄設置有一個獨立的 "電動"擋位； 電機，可工作於電動或發電狀態； 耦合機構，與所述電機、輸入軸和輸出軸旋轉驅動連接，包括用於實現電機與輸入軸或 輸出軸連接的自動切換器； 電子控制單元，分別連接電機和自動切換器連接，根據獲得的駕駛員操作傳感信號和 內燃機信號控制所述自動切換器實現電機轉矩輸出路徑切換，並控制電機轉矩輸出大小和 方向。
2. 根據權利要求1所述的一種集成驅動電機的手動變速器，其特徵在於，所述輸出軸 通過差速器與驅動輪連接。
3. 根據權利要求1所述的一種集成驅動電機的手動變速器，其特徵在於，所述齒輪變 速機構包括多個變速傳動齒輪副和相應的同步器。
4. 根據權利要求3所述的一種集成驅動電機的手動變速器，其特徵在於，所述耦合機 構包括多個切換傳動齒輪副和相應的同步器，用於電機轉矩輸出路徑切換，所述切換傳動 齒輪副與變速傳動齒輪副部分重疊或相互獨立； 所述自動切換器通過切換傳動齒輪副和相應的同步器控制電機與輸入軸連接，或與輸 出軸連接，或不與任何部件連接。
5. 根據權利要求1所述的一種集成驅動電機的手動變速器，其特徵在於，所述駕駛員 操作傳感信號包括離合器踏板信號、制動踏板信號、加速踏板信號和換擋操縱手柄信號。
6. 根據權利要求5所述的一種集成驅動電機的手動變速器，其特徵在於，所述手動變 速器還包括停車充電按鈕，與電子控制單元連接。
7. 根據權利要求6所述的一種集成驅動電機的手動變速器，其特徵在於，所述手動變 速器的工作模式包括： (1) HEV-SO模式：換擋操縱手柄置於非"電動"擋位，齒輪變速機構具有確定的非空擋 速比，電機與輸出軸旋轉驅動連接； (2) HEV-SI模式：換擋操縱手柄置於非"電動"擋位，齒輪變速機構具有確定的非空擋 速比，電機與輸入軸旋轉驅動連接； (3) "電動"模式：換擋操縱手柄置於"電動"擋位，齒輪變速機構置於空擋，電機與輸出 軸旋轉驅動連接； (4) "停車充電"模式：換擋操縱手柄置於空擋，電機與輸入軸旋轉驅動連接。
8. -種帶有權利要求1-7任一所述的集成驅動電機的手動變速器的車輛，其特徵在 於，該車輛包括所述手動變速器，還包括離合器踏板、制動踏板、加速踏板和換擋操縱手柄， 其中，所述換擋操縱手柄設置有一個獨立的"電動"擋位。
【文檔編號】F16H61/02GK104354583SQ201410612624
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】鍾再敏, 餘卓平, 陳辛波, 王春現, 江尚, 陳雪平 申請人:同濟大學