專利名稱：一種三中間軸式車用有源傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用有源傳動裝置，尤其是涉及一種三中間軸式車用有源傳動裝置。
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。如發(fā)明專利(CN200580017789. 0)所公開的傳動原件，但是該發(fā)明在結(jié)構(gòu)實現(xiàn)中 難度很大，電機的功率容量受到空間的限制不能增加，而且電機緊鄰發(fā)動機，工作環(huán)境較惡 劣，此外因為電機弓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。專利EP1042135B1揭示的技術(shù)方案設(shè)置助力電機與輔助離合機構(gòu)，但該方案較復(fù) 雜，實現(xiàn)上受空間等的限制。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和 徑向空間尺寸增加問題。其中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?橫置變速器主要受車輛輪距的限制。徑向空間是垂直變速器輸入軸方向的尺寸空間，該方 向主要受發(fā)動機艙周向空間的限制。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。

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、電機容量可以顯著增加的三中間軸式車用有源傳動裝置。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種三中間軸式車用有源傳動裝置，其特征在于，該裝置包括電機及軸線固定式 變速器，所述的軸線固定式變速器具有面向發(fā)動機的前端和背向發(fā)動機的末端，該軸線固 定式變速器包括輸入軸、主軸、三個中間軸、變速操縱機構(gòu)及差速機構(gòu)，所述的輸入軸經(jīng)離合器與發(fā)動機連接，該輸入軸 上具有同步齒輪，同步齒輪與第一中間軸及第二中間軸上的 變速齒輪嚙合，所述的第一中間軸及第二中間軸與主軸驅(qū)動連接。所述的第三中間軸與電 機驅(qū)動連接，該第三中間軸與輸入軸之間具有第一轉(zhuǎn)矩傳遞路徑，與第一中間軸或二中間 軸中之一具有第二轉(zhuǎn)矩傳遞路徑，所述第一轉(zhuǎn)矩傳遞路徑及第二轉(zhuǎn)矩傳遞路徑可通過同步 切換裝置斷開，第三中間軸可以與電機轉(zhuǎn)子軸或輸入軸構(gòu)造成一體。所述的變速操縱機構(gòu) 對同步切換裝置進行操縱，所述的差速機構(gòu)與主軸集成連接。所述的電機設(shè)在軸線固定式變速器的末端。所述的同步切換裝置構(gòu)造成齒套或同步器的形式。所述的變速操縱機構(gòu)構(gòu)造成轉(zhuǎn)軸式變速機構(gòu)。所述的轉(zhuǎn)軸式變速機構(gòu)包括撥叉軸、至少兩個換檔撥叉及回位彈簧，所述的撥叉 軸可實現(xiàn)圍繞軸線回轉(zhuǎn)的換檔動作、沿軸向平動的選檔動作及與三個換檔撥叉嚙合傳遞換 檔轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，所述的換檔撥叉具有圍繞撥叉軸軸線的回轉(zhuǎn)自由度及與撥叉軸嚙合傳遞換 檔轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，所述的回位彈簧可以實現(xiàn)第一換檔撥叉在不受其他力的情況下回到裝配確 定的初始位置。所述的撥叉軸通過軸向選檔動作，實現(xiàn)撥叉軸與換檔撥叉的選擇嚙合，進而實現(xiàn) 將換檔轉(zhuǎn)矩獨立傳遞給換檔撥叉的功能。所述的換檔撥叉完成中間軸上的同步切換裝置的換檔操縱。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)通過第一中間軸和第二中間軸的采用，可以充分利用徑向空間，將變速器軸向 空間盡量壓縮；(2)通過引入第三中間軸連接電機，與輸入軸連接構(gòu)成第一轉(zhuǎn)遞傳遞路徑、與第 一、二軸中的一個構(gòu)成第二轉(zhuǎn)矩傳遞路徑，并通過轉(zhuǎn)矩切換裝置進行切換，就形成了電機輸 出轉(zhuǎn)矩的任意切換，能夠同時解決定軸式變速器的換檔動力中斷問題和電機與發(fā)動機共同 工作問題。當不考慮第二轉(zhuǎn)矩傳遞路徑的情況下，第一轉(zhuǎn)矩傳遞構(gòu)成一個具有三中間軸的 基本并聯(lián)混合動力方案；(3)采用三中間軸是電機布置于變速器的末端，相比較布置在變速器前端的方案 可以獲得更小的軸向空間尺寸，并有效隔離發(fā)動機向電機的熱輻射； (4)第三中間軸可以構(gòu)造成與電機轉(zhuǎn)子軸一體，相比電機轉(zhuǎn)子軸與第三中間軸分 開的方案相比，可以使得第三中間軸的支撐更可靠，結(jié)構(gòu)更簡單，對于電機作為原動機的情 況下，可以通過電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)實現(xiàn)同步切換機構(gòu)輸入側(cè)與輸出側(cè)的主動同步控制，減小 同步機構(gòu)的能耗；(5)同步切換裝置構(gòu)造成齒套、同步器等常用形式，相比離合器等動力切換裝置， 嚙合齒套和同步器可以構(gòu)造得更緊湊，成本也更低。


圖1為本發(fā)明的原理簡圖；圖2為實施例1中本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實施例2中本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實施例1中變速操縱機構(gòu)的具體實例結(jié)構(gòu)圖5為實施例2中變速操縱機構(gòu)的具體實例結(jié)構(gòu)圖。圖中1為同步切換機構(gòu)、2為變速齒輪、3為主減速器主動齒輪、4為第二中間軸、5 為輸入齒輪、6為輸入軸、7為變速齒輪、8為主減速器主動齒輪、9為第一中間軸、10為主減 速器從動齒輪、11為差速器、12為輸出軸、13為第三中間軸、14為電機轉(zhuǎn)子軸、15為電機轉(zhuǎn) 子、16為電機定子、17為電機機座、18為電機位置傳感器、19為變速箱殼體左端蓋、20為變 速箱殼體主箱體、21為變速箱殼體右端蓋、22為變速器殼體、23為第二換檔撥叉、24為第一 換檔撥叉、25為滑動套、26為回位彈簧、27為擋板、28為撥叉軸、29為限位裝置、30為第三 換檔撥叉、31為變速操縱機構(gòu)。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1一種三中間軸式車用有源傳動裝置，其原理簡圖如圖1所示，虛線包圍的區(qū)域即 為本發(fā)明公開的三中間軸有源傳動裝置，通過輸入軸聯(lián)結(jié)離合器和發(fā)動機，通過輸出軸聯(lián) 結(jié)車輪，該裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括同步切換機構(gòu)1、變速齒輪2、主減速器主動齒輪3、第 二中間軸4、輸入齒輪5、輸入軸6、變速齒輪7、主減速器主動齒輪8、第一中間軸9、主減速 器從動齒輪10、差速器11、輸出軸12、第三中間軸13、電機轉(zhuǎn)子軸14、電機轉(zhuǎn)子15、電機定 子16、電機機座17、變速操縱機構(gòu)31。本實施例設(shè)置第一中間軸9和輸入軸6，通過支撐在第一中間軸9上的變速齒輪 7與輸入軸上的主動齒輪5，可以構(gòu)成輸入軸6到第一中間軸9的轉(zhuǎn)矩傳遞路徑；該轉(zhuǎn)矩傳 遞路徑可以通過同步切換裝置1等改變速比或切斷，變速操縱機構(gòu)31用來控制同步切換裝 置1 ；設(shè)置的第二中間軸4，通過支撐在第二中間軸4上的變速齒輪2與輸入軸6上的主動 齒輪5，可以構(gòu)成輸入軸6到第二中間軸9的轉(zhuǎn)矩傳遞路徑；該轉(zhuǎn)矩傳遞路徑可以通過同步 切換裝置1等改變速比或切斷。第一中間軸9和第二中間軸4分別通過主減速器主動齒輪 8和主減速器主動齒輪3與主減速器從動齒輪10驅(qū)動連接，從動齒輪10與差速器11構(gòu)造 成一體圍繞主軸旋轉(zhuǎn)，進而通過輸出軸12與車輪驅(qū)動連接，由此就可以構(gòu)成輸入軸6到輸 出軸12的不同變速傳輸途徑，而其軸向空間因為引入了第一中間軸9和第二中間軸4而減 小，為助力電機的引入創(chuàng)造了條件。為解決換檔動力中斷問題，引入第三中間軸13，與助力電機轉(zhuǎn)子軸14驅(qū)動連接； 電機轉(zhuǎn)子15與電機定子16對應(yīng)，電機定子16支撐在與變速器連接的電機機座17上，通過 同步機構(gòu)，與電機轉(zhuǎn)子軸14驅(qū)動連接的第三中間軸13可選與輸入軸6或通過第一中間軸 9或第二中間軸4與輸出軸12驅(qū)動連接。本發(fā)明采用慣性同步器1等作為同步機構(gòu)進行動力的分離與切換，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到同步之前不可能接觸，以保證機構(gòu)的可靠性。相 比較其它機構(gòu)，該機構(gòu)對于固定軸式變速箱技術(shù)的繼承性最好。圖4為本發(fā)明提出的變速操縱機構(gòu)31的具體實例，包括變速器殼體22、第二換檔 撥叉23、第一換檔撥叉24、滑動套25、回位彈簧26、擋板27、撥叉軸28、限位裝置29，撥叉軸 28、第二換檔撥叉23和第一換檔撥叉24上均加工有嚙合花鍵，撥叉軸28設(shè)在中部，第二換檔撥叉23及第一換檔撥叉24與撥叉軸28嚙合連接，第二換檔撥叉的左端連接在變速器殼體22上，滑動套25連接在第一換檔撥叉24上，回位 彈簧設(shè)在撥叉軸28上，擋板設(shè)在右側(cè)的變速器殼體22上，限位裝置29設(shè)在換檔操縱機構(gòu) 的下部。撥 叉軸28可實現(xiàn)圍繞軸線回轉(zhuǎn)的換檔動作和沿軸向平動的選檔動作，具有與換 檔撥叉嚙合傳遞換檔轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，第一換檔撥叉24動支撐在撥叉軸28上，具有圍繞撥叉軸 軸線的回轉(zhuǎn)自由度、沿撥叉軸軸向的平動自由度及與撥叉軸嚙合傳遞換檔轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，通 過選檔動作和回位彈簧26的回位功能的結(jié)合，實現(xiàn)撥叉軸28與第一換檔撥叉24或者第二 換檔撥叉23的選擇嚙合，進而實現(xiàn)將換檔轉(zhuǎn)矩獨立傳遞給兩個換檔撥叉的功能，回位彈簧 26可以實現(xiàn)第一換檔撥叉24在不受其他力的情況下回到裝配確定的初始位置，第二換檔 撥叉23滑動支撐在撥叉軸28上，具有圍繞撥叉軸軸線的回轉(zhuǎn)自由度及與撥叉軸嚙合傳遞 換檔轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，第一換檔撥叉24完成第一中間軸9及第二中間軸4上的同步切換裝置的 換檔操縱，第二換檔撥叉23完成第三中間軸13上的同步切換裝置的換檔操縱。當撥叉軸28向左運動時，與第一換檔撥叉24脫開嚙合，與第二換檔撥叉23進入 嚙合狀態(tài)；此時撥叉軸28的換檔運動施加給第二換檔撥叉23。當撥叉軸28向右運動時，與第二換檔撥叉23脫開嚙合，與第一換檔撥叉24進入 嚙合狀態(tài)；此時撥叉軸28的換檔運動施加給第一換檔撥叉3。撥叉軸28和回位彈簧26配 合動作，可以實現(xiàn)第一換檔撥叉23的左右選檔運動，選擇不同的檔位。實施例2一種三中間軸式車用有源傳動裝置，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括同步切換機構(gòu)1、變 速齒輪2、主減速器主動齒輪3、第二中間軸4、輸入齒輪5、輸入軸6、變速齒輪7、主減速器 主動齒輪8、第一中間軸9、主減速器從動齒輪10、差速器11、輸出軸12、第三中間軸13、電 機轉(zhuǎn)子軸14、電機轉(zhuǎn)子15、電機定子16、電機機座17、電機位置傳感器18、變速箱殼體左端 蓋19、變速箱殼體主箱體20、變速箱殼體右端蓋21、變速操縱機構(gòu)31。本實施例與實施例1類似，此外，本實施例的進一步改進在于1)電機轉(zhuǎn)子15為懸臂安裝，并且與第三中間軸13構(gòu)造成一體化結(jié)構(gòu)；2)電機右端蓋與變速箱左端蓋19合并；3)電機位置傳感器18安裝在電機軸右端，支撐在變速箱殼體20上；4)變速箱體由三部分組成左端蓋19、主箱體20、右端蓋21，在主減速器面上剖 分。圖5為本發(fā)明提出的第二種變速操縱機構(gòu)的具體實例，包括變速器殼體22、第二 換檔撥叉23、第一換檔撥叉24、撥叉軸28、限位裝置29、第三換檔撥叉30。撥叉軸28上加 工有兩組外花鍵，三個獨立換檔撥叉上均加工有內(nèi)嚙合花鍵，撥叉軸28上的左側(cè)外花鍵與 第三換檔撥叉30的內(nèi)花鍵嚙合，撥叉軸28的換檔轉(zhuǎn)矩將通過嚙合花鍵傳遞給第三換檔撥 叉30，進而可以實現(xiàn)對第三中間軸13上的同步切換動作。撥叉軸28設(shè)在中部，限位裝置 29設(shè)在換檔操縱機構(gòu)的下部。當撥叉軸28向左運動時，撥叉軸28上的右側(cè)外花鍵與第一換檔撥叉24的內(nèi)花鍵 嚙合，撥叉軸28的換檔轉(zhuǎn)矩將通過嚙合花鍵傳遞給第一換檔撥叉24，進而可以實現(xiàn)對第一 中間軸9上的同步切換動作。當撥叉軸28向右運動時，撥叉軸28上的右側(cè)外花鍵與第二換檔撥叉23的內(nèi)花鍵嚙合，撥叉軸28的換檔轉(zhuǎn)矩將通過嚙合花鍵傳遞給第二換檔撥叉23，進而可以實現(xiàn)對第二 中間軸4上的同步切換動作。 撥叉軸可實現(xiàn)圍繞軸線回轉(zhuǎn)的換檔動作和沿軸向平動的選檔動作，具有能與所述 三個換檔撥叉嚙合傳遞換檔轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)；所述換檔撥叉均只具有圍繞撥叉軸軸線的回轉(zhuǎn)自 由度，具有與撥叉軸嚙合傳遞換檔轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)。上述技術(shù)方案的核心思想是，通過選檔動作，在不同的選檔位置結(jié)合不同的換檔 撥叉。為了確保撥叉軸和換檔撥叉能夠分離，引入回位彈簧副負責實現(xiàn)第一換檔撥叉的回 位動作，而撥叉軸僅負責第一換檔撥叉的單向定位。當然上述實現(xiàn)方式僅適用于每個中間 軸上僅具有一個同步切換裝置的情況，但該實施例可以很容易推廣應(yīng)用于第一和第二中間 軸上具有多套同步切換裝置的情況，依據(jù)本發(fā)明可以實現(xiàn)電機和速比的獨立同步切換功 能。
權(quán)利要求
1.一種三中間軸式車用有源傳動裝置，其特征在于，該裝置包括電機及軸線固定式變 速器，所述的軸線固定式變速器具有面向發(fā)動機的前端和背向發(fā)動機的末端，該軸線固定 式變速器包括輸入軸、主軸、三個中間軸、變速操縱機構(gòu)及差速機構(gòu)，所述的輸入軸經(jīng)離合 器與發(fā)動機連接，該輸入軸上具有同步齒輪，同步齒輪與第一中間軸及第二中間軸上的變 速齒輪嚙合，所述的第一中間軸及第二中間軸與主軸驅(qū)動連接，所述的第三中間軸與電機 驅(qū)動連接，該第三中間軸與輸入軸之間具有第一轉(zhuǎn)矩傳遞路徑，與第一中間軸或二中間軸 中具有第二轉(zhuǎn)矩傳遞路徑，該第一轉(zhuǎn)矩傳遞路徑及第二轉(zhuǎn)矩傳遞路徑可通過同步切換裝置 斷開，第三中間軸可以與電機轉(zhuǎn)子軸或輸入軸構(gòu)造成一體，所述的變速操縱機構(gòu)對同步切 換裝置進行操縱，所述的差速機構(gòu)與主軸集成連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三中間軸式車用有源傳動裝置，其特征在于，所述的電機設(shè) 在軸線固定式變速器的末端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三中間軸式車用有源傳動裝置，其特征在于，所述的同 步切換裝置構(gòu)造成齒套或同步器的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三中間軸式車用有源傳動裝置，其特征在于，所述的變 速操縱機構(gòu)構(gòu)造成轉(zhuǎn)軸式變速機構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種三中間軸式車用有源傳動裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn) 軸式變速機構(gòu)包括撥叉軸、至少兩個換檔撥叉及回位彈簧，所述的撥叉軸可實現(xiàn)圍繞軸線 回轉(zhuǎn)的換檔動作、沿軸向平動的選檔動作及與三個換檔撥叉嚙合傳遞換檔轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，所 述的換檔撥叉具有圍繞撥叉軸軸線的回轉(zhuǎn)自由度及與撥叉軸嚙合傳遞換檔轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，所 述的回位彈簧可以實現(xiàn)第一換檔撥叉在不受其他力的情況下回到裝配確定的初始位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種三中間軸式車用有源傳動裝置，其特征在于，所述的撥 叉軸通過軸向選檔動作，實現(xiàn)撥叉軸與換檔撥叉的選擇嚙合，進而實現(xiàn)將換檔轉(zhuǎn)矩獨立傳 遞給換檔撥叉的功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種三中間軸式車用有源傳動裝置，其特征在于，所述的換 檔撥叉獨立完成中間軸上的同步切換裝置的換檔操縱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三中間軸式車用有源傳動裝置，其特征在于，該裝置包括電機、軸線固定式變速器，軸線固定式變速器包括輸入軸，動力輸出的主軸和三個獨立中間軸，第一中間軸和第二中間軸與主軸驅(qū)動連接，各支撐有至少一個變速齒輪和相應(yīng)同步切換裝置，輸入軸上具有至少一個同步齒輪，同步齒輪與第一、二中間軸上的變速齒輪嚙合，第三中間軸與電機驅(qū)動連接，具有與輸入軸之間的第一轉(zhuǎn)矩傳遞路徑、與第一、二中間軸中至少一個的第二轉(zhuǎn)矩傳遞路徑，第一和第二轉(zhuǎn)矩傳遞路徑可通過同步切換裝置斷開。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以獲得更小的軸向空間尺寸，結(jié)構(gòu)更簡單，減小換檔過程動力中斷，構(gòu)造得更緊湊，更方便其在整車上的安裝布置。
文檔編號B60K6/54GK102039807SQ20091019705
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者余卓平, 王心堅, 鐘再敏, 陳辛波 申請人:同濟大學(xué)