技术领域
[0001] 本
发明属于
汽车传动技术领域，具体涉及一种动力保持型机械
自动变速器混合动力总成系统。技术背景
[0002] 随着石油资源的短缺，空气污染问题的日益严重，如今的汽车行业面临着巨大压力，由于混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。
[0003] 机械自动变速器是在手动变速器的
基础上增加自动选换档和操作
离合器装置形成的一种自动变速器，在换档过程中不可避免地存在短暂的动力中断现象，由于动力中断引起的冲击不仅影响乘坐舒适性，而且降低了变速器的工作效率。
[0004] 为了进一步优化整车的动力性、经济性和环保性，以及提高驾驶性能和乘坐舒适性，在混合动力汽车上搭载动力保持型机械自动变速器逐渐成为一种必然的发展趋势。
[0005] 中国
专利(CN103863086B)公开了一种混合动力车辆多档位驱动装置，包括
发动机、
电动机Ⅰ、电动机Ⅱ、机械式变速器、
主减速器等，虽然实现了换档过程中动力保持，但是由纯电动动力模式向混合模式切换过程中电动机Ⅱ用于发动机的启动，由电动机Ⅰ单独输出动力，存在动力不足的现象，尤其在爬坡过程。
[0006] 中国专利(CN106641134A)公开了一种双输入双输出无动力中断
耦合器及其换档方法，包括
电机A、电机B、两个
太阳轮、六个行星
齿轮、两个
行星架等，该专利能够很好的解决动力中断的问题，但是电机A、电机B布置在耦合器内部，长时间浸泡在油液中，存在冷却问题，影响电机使用寿命和性能。
发明内容
[0007] 本发明针对
现有技术存在的不足，提出一种动力保持型机械自动变速器混合动力总成系统，主要应用于混合动力汽车上，实现换档过程动力保持，缩短换档时间提高车辆动力性和经济性。
[0008] 本发明通过以下技术方案实现：
[0009] 一种动力保持型机械自动变速器混合动力总成系统，包括发动机、主离合器、电动机及变速器，所述变速器包括
输入轴、中间轴、
输出轴、辅助离合器、
单向离合器、同步器、动力传动齿轮，所述动力传动齿轮为主动齿轮、从动齿轮、档位主动齿轮及档位从动齿轮；
[0010] 所述发动机的输出轴与主离合器的输入轴相连，所述主离合器的输出轴与电动机的输入轴相连，所述电动机的输出轴与输入轴相连，所述输入轴与主动齿轮固连，所述主动齿轮与辅助离合器的一端固连，所述辅助离合器的另一端与输出轴固连，所述输入轴与输出轴同轴心布置；
[0011] 所述中间轴上固连从动齿轮、同步器，所述中间轴上还空套有两个档位主动齿轮，同步器设于两个档位主动齿轮，所述从动齿轮和档位主动齿轮之间的中间轴上安装有单向离合器，所述输出轴上固定连接档位从动齿轮，所述档位从动齿轮与档位主动齿轮
啮合。
[0012] 上述方案中，所述中间轴为中间轴Ⅰ和中间轴Ⅱ，两中间轴相对于输出轴平行对称布置；所述同步器为同步器Ⅰ和同步器Ⅱ，所述从动齿轮为从动齿轮Ⅰ和从动齿轮Ⅱ，所述中间轴Ⅰ上固连从动齿轮Ⅰ、同步器Ⅰ，所述中间轴Ⅱ上固连从动齿轮Ⅱ、同步器Ⅱ，所述从动齿轮Ⅰ、从动齿轮Ⅱ均与主动齿轮啮合。
[0013] 上述方案中，所述档位主动齿轮为一档主动齿轮、二档主动齿轮、三档主动齿轮和四档主动齿轮，所述单向离合器为单向离合器Ⅰ和单向离合器Ⅱ，所述中间轴Ⅰ上空套有一档主动齿轮和三档主动齿轮，所述同步器Ⅰ位于一档主动齿轮和三档主动齿轮之间，所述从动齿轮Ⅰ和一档主动齿轮之间的中间轴Ⅰ上安装有单向离合器Ⅰ，所述中间轴Ⅱ上空套有二档主动齿轮和四档主动齿轮，所述同步器Ⅱ位于二档主动齿轮和四档主动齿轮之间，所述从动齿轮Ⅱ和二档主动齿轮之间的中间轴Ⅱ上安装有单向离合器Ⅱ。
[0014] 上述方案中，所述档位从动齿轮为一档从动齿轮、二档从动齿轮、三档从动齿轮和四档从动齿轮，所述输出轴上从左到右依次固定连接一档从动齿轮、二档从动齿轮、三档从动齿轮、四档从动齿轮，所述一档从动齿轮与一档主动齿轮啮合，所述二档从动齿轮与二档主动齿轮啮合，所述三档从动齿轮与三档主动齿轮啮合，所述四档从动齿轮与四档主动齿轮啮合。
[0015] 上述方案中，所述同步器包括3种
位置状态：中间位置分离状态、向左滑动接合状态及向右滑动接合状态。
[0016] 上述方案中，所述主离合器采用
干式离合器或电磁离合器，所述辅助离合器可以采用
湿式离合器或电磁离合器，所述单向离合器Ⅰ、单向离合器Ⅱ采用滚子式单向离合器或楔
块式单向离合器，所述单向离合器包括接合及分离2种工作状态，当从动齿轮的转速小于中间轴的转速时处于分离状态，否则处于接合状态。
[0017] 上述方案中，该系统包括发动机单独驱动、纯电动驱动、发动机和电动机混合驱动3种驱动模式，该系统具有5个
前进档、1个
倒档。
[0018] 上述方案中，该系统在一档到四档顺序升档过程中，原档位的同步器不分离，辅助离合器接合处于滑磨状态提供辅助转矩，发动机和电动机调矩、调速，预换档位同步器完成预换档位啮合齿轮的速度同步，辅助离合器分离，实现动力保持换档动作，换档动作完成后，由于单向离合器的超越作用，原档位不再传递动力；该系统在四档到一档顺序降档过程中，辅助离合器接合处于滑磨状态提供辅助转矩，发动机和电动机调矩、调速，原档位的同步器分离，预换档位同步器完成预换档位啮合齿轮的速度同步，辅助离合器分离，实现动力保持换档动作。
[0019] 上述方案中，该系统在四档到五档升档过程中，同步器Ⅱ不分离，辅助离合器接合处于滑磨状态提供转矩，发动机和电动机调矩、调速，直到辅助离合器完全结合，实现动力保持换档动作，换档动作完成后，由于单向离合器的超越作用，原档位四档不再传递动力；该系统在五档到四档降档过程中，辅助离合器由完全接合状态过渡到滑磨状态提供辅助转矩，发动机和电动机调矩、调速，同步器Ⅱ完成四档啮合齿轮的速度同步，辅助离合器完全分离，实现动力保持换档动作。
[0020] 本发明具有的技术效果：
[0021] (1)与普通机械变速器相比，本发明在变速器中应用辅助离合器组成的一种动力保持型机械自动变速器混合动力总成系统，较好地解决了机械自动变速器换档动力中断的问题。
[0022] (2)本发明的动力保持型机械自动变速器混合动力总成系统由于使用了单向离合器，在升档过程中可以在不摘原档位的情况下配合辅助离合器的使用直接换档，动力保持的同时不仅缩短了换档时间，还能避免动力传动的干涉。
[0023] (3)本发明的动力保持型机械自动变速器混合动力总成系统有3种驱动模式：发动机单独驱动、纯电动驱动、发动机和电动机混合驱动，并且3种驱动模式下都能完成动力保持换档动作，实现平顺快速换档；具有五个前进档，使车辆动力总成更多地工作于高效区，提高车辆的动力性和经济性。
附图说明
[0024] 图1为本发明提出的一种动力保持型机械自动变速器混合动力总成系统的结构示意图；
[0025] 图2为混合动力总成系统一档升二档时的动力传递路线示意图；
[0026] 图3为混合动力总成系统二档降一档时的动力传递路线示意图；
[0027] 图4为混合动力总成系统四档升五档时的动力传递路线示意图；
[0028] 图5为混合动力总成系统五档降四档时的动力传递路线示意图；
[0029] 图6为混合动力总成系统一档时的动力传递路线示意图；
[0030] 图7为混合动力总成系统二档时的动力传递路线示意图；
[0031] 图8为混合动力总成系统三档时的动力传递路线示意图；
[0032] 图9为混合动力总成系统四档时的动力传递路线示意图；
[0033] 图10为混合动力总成系统五档时的动力传递路线示意图；
[0034] 图11为混合动力总成系统倒档时的动力传递路线示意图；
[0035] 其中，1-发动机，2-主离合器，3-电动机，4-输入轴，5-主动齿轮，6-从动齿轮Ⅰ，7-单向离合器Ⅰ，8-一档主动齿轮，9-同步器Ⅰ，10-三档主动齿轮，11-中间轴Ⅰ，12-一档从动齿轮，13-二档从动齿轮，14-三档从动齿轮，15-四档从动齿轮，16-输出轴，17-四档主动齿轮，18-同步器Ⅱ，19-二档主动齿轮，20-中间轴Ⅱ，21-单向离合器Ⅱ，22-从动齿轮Ⅱ，23-变速器，24-辅助离合器。
具体实施方式
[0036] 下面将结合
实施例和附图对本发明进行详细、清楚、完整地描述。
[0037] 如图1所示，动力保持型机械自动变速器混合动力总成系统，包括发动机1、主离合器2、电动机3及变速器23，变速器23包括输入轴4、中间轴Ⅰ11、中间轴Ⅱ20及输出轴16、辅助离合器24、单向离合器Ⅰ7、单向离合器Ⅱ21、同步器Ⅰ9、同步器Ⅱ18以及动力传动齿轮，动力传动齿轮为主动齿轮5、从动齿轮Ⅰ6、从动齿轮Ⅱ22、档位主动齿轮及档位从动齿轮；档位主动齿轮为一档主动齿轮8、二档主动齿轮19、三档主动齿轮10、四档主动齿轮17，档位从动齿轮为一档从动齿轮12、二档从动齿轮13、三档从动齿轮14、四档从动齿轮15；
[0038] 中间轴Ⅰ11和中间轴Ⅱ20相对于输出轴16平行对称布置；发动机1的输出轴与主离合器2的输入轴相连，主离合器2的输出轴与电动机3的输入轴相连，电动机3的输出轴与输入轴4相连，输入轴4与主动齿轮5固连，主动齿轮5与辅助离合器24的一端固连，辅助离合器24的另一端与输出轴16固连，输入轴4与输出轴16同轴心布置；
[0039] 中间轴Ⅰ11上固连从动齿轮Ⅰ6、同步器Ⅰ9，中间轴Ⅱ20上固连从动齿轮Ⅱ22、同步器Ⅱ18，从动齿轮Ⅰ6、从动齿轮Ⅱ22均与主动齿轮5啮合；中间轴Ⅰ11上空套有一档主动齿轮8和三档主动齿轮10，同步器Ⅰ9位于一档主动齿轮8和三档主动齿轮10之间，从动齿轮Ⅰ6和一档主动齿轮8之间的中间轴Ⅰ11上安装有单向离合器Ⅰ7，中间轴Ⅱ20上空套有二档主动齿轮19和四档主动齿轮17，同步器Ⅱ18位于二档主动齿轮19和四档主动齿轮17之间，从动齿轮Ⅱ22和二档主动齿轮19之间的中间轴Ⅱ20上安装有单向离合器Ⅱ21；输出轴16上从左到右依次固定连接一档从动齿轮12、二档从动齿轮13、三档从动齿轮14、四档从动齿轮15，一档从动齿轮12与一档主动齿轮8啮合，二档从动齿轮13与二档主动齿轮19啮合，三档从动齿轮14与三档主动齿轮10啮合，四档从动齿轮15与四档主动齿轮17啮合。
[0040] 同步器Ⅰ9、同步器Ⅱ18均包括3种位置状态：中间位置分离状态、向左滑动接合状态、向右滑动接合状态；主离合器2可以采用干式离合器或电磁离合器，辅助离合器24可以采用湿式离合器或电磁离合器，单向离合器Ⅰ7、单向离合器Ⅱ21可以采用滚子式单向离合器或楔块式单向离合器；单向离合器Ⅰ7有2种工作状态：接合状态、分离状态，当从动齿轮Ⅰ6的转速小于中间轴Ⅰ11的转速时处于分离状态，否则处于接合状态；单向离合器Ⅱ21有2种工作状态：接合状态、分离状态，当从动齿轮Ⅱ22的转速小于中间轴Ⅱ20的转速时处于分离状态，否则处于接合状态。
[0041] 该混合动力总成系统具有3种驱动模式：发动机单独驱动、纯电动驱动及发动机和电动机混合驱动，并且3种驱动模式下都能完成动力保持换档动作，实现平顺换档。下面针对3种驱动模式下动力保持换档动作进行详细说明。
[0042] (一)发动机和电动机混合驱动模式下的动力保持换档动作
[0043] 当驱动模式为混合驱动模式时，通过控制主离合器2、同步器Ⅰ9、同步器Ⅱ18、辅助离合器24的分离与接合完成动力保持换档动作。由于一档至四档顺序升降档的过程与一档和二档之间的动力保持换档过程类似，整个换档过程主离合器2始终保持接合，这里仅描述混合驱动模式下由一档升二档、二档降一档、四档升五档、五档降四档的动力保持换档动作。具体如下：
[0044] (1)一档升二档动力保持换档动作
[0045] 如图2所示，一档的同步器Ⅰ9不分离，辅助离合器24接合处于滑磨状态提供辅助转矩，发动机1和电动机3调矩、调速，二档同步器Ⅱ18完成二档啮合齿轮的速度同步，辅助离合器24分离，实现动力保持换档动作，换档动作完成后，由于单向离合器的超越作用，一档不再传递动力。
[0046] (2)二档降一档动力保持换档动作
[0047] 如图3所示，辅助离合器24接合处于滑磨状态提供辅助转矩，发动机1和电动机3调矩、调速，二档的同步器Ⅱ18分离，一档同步器Ⅰ9完成一档啮合齿轮的速度同步，辅助离合器24分离，实现动力保持换档动作。
[0048] (3)四档升五档动力保持换档动作
[0049] 如图4所示，同步器Ⅱ18不分离，辅助离合器24接合处于滑磨状态提供转矩，发动机1和电动机3调矩、调速，直到辅助离合器24完全结合，实现动力保持换档动作，换档动作完成后，由于单向离合器的超越作用，四档不再传递动力。
[0050] (4)五档降四档动力保持换档动作
[0051] 如图5所示，辅助离合器24由完全接合状态过渡到滑磨状态提供辅助转矩，发动机1和电动机3调矩、调速，同步器Ⅱ18完成四档啮合齿轮的速度同步，辅助离合器24完全分离，实现动力保持换档动作。
[0052] (二)发动机单独驱动模式下的动力保持换档动作
[0053] 发动机单独驱动模式是在发动机和电动机混合驱动模式基础上缺少一个动力源电动机3，因此在换档过程中缺少电动机3的调矩、调速，但是换档过程中同步器Ⅰ9、同步器Ⅱ18、辅助离合器24的分离与接合动作与发动机和电动机混合驱动模式下的换档动作方式一样，参照前面发动机与电动机混合驱动模式的动力保持换档动作，在此不再重复叙述。
[0054] (三)纯电动驱动模式下的无动力中断换档动作
[0055] 纯电动驱动模式是在发动机与电动机混合驱动模式基础上缺少一个动力源发动机1，因此在换档过程中缺少发动机1的调矩、调速，但是换档过程中同步器Ⅰ9、同步器Ⅱ18、辅助离合器24的分离与接合动作与发动机和电动机混合驱动模式下的换档动作方式一样，参照前面发动机与电动机混合驱动模式的动力保持换档动作，在此不再重复叙述。
[0056] 本实施方案主要应用于图1所示结构的单轴并联式混合动力汽车或纯电动汽车，本方案用于纯电动汽车时，省去图1中的发动机1和主离合器2。单轴并联式混合动力汽车有发动机单独驱动、纯电动驱动、发动机和电动机混合驱动三种驱动模式；发动机单独驱动模式动力源为发动机1，纯电动驱动模式动力源为电动机3，发动机和电动机混合驱动模式动力源为发动机1和电动机3。因此，发动机单独驱动传递路线是在发动机和电动机混合驱动动力传动路线的基础上减少动力源电动机3，纯电动驱动传递路线是在发动机和电动机混合驱动动力传动路线的基础上减少动力源发动机1。
[0057] 下面对发动机和电动机混合驱动模式的动力传递路线详细说明，具体如下：
[0058] (1)一档
[0059] 主离合器2接合，单向离合器Ⅰ7自动接合，同步器Ⅰ9左滑与一档主动齿轮8接合，同步器Ⅱ18处于中间分离位置，辅助离合器24分离，其动力传递路线：如图6所示，发动机1→主离合器2→电动机3→输入轴4→主动齿轮5→从动齿轮Ⅰ6→单向离合器Ⅰ7→同步器Ⅰ9→一档主动齿轮8→一档从动齿轮12→主变速器输出轴16。
[0060] (2)二档
[0061] 主离合器2接合，单向离合器Ⅱ21自动接合，同步器Ⅱ18左滑与二档主动齿轮19接合，同步器Ⅰ9处于中间分离位置，辅助离合器24分离，其动力传递路线：如图7所示，发动机1→主离合器2→电动机3→输入轴4→主动齿轮5→从动齿轮Ⅱ22→单向离合器Ⅱ21→同步器Ⅱ18→二档主动齿轮19→二档从动齿轮13→主变速器输出轴16。
[0062] (3)三档
[0063] 主离合器2接合，单向离合器Ⅰ7自动接合，同步器Ⅰ9右滑与三档主动齿轮10接合，同步器Ⅱ18处于中间分离位置，辅助离合器24分离，其动力传递路线：如图8所示，发动机1→主离合器2→电动机3→输入轴4→主动齿轮5→从动齿轮Ⅰ6→单向离合器Ⅰ7→同步器Ⅰ9→三档主动齿轮10→三档从动齿轮14→主变速器输出轴16。
[0064] (4)四档
[0065] 主离合器2接合，单向离合器Ⅱ21自动接合，同步器Ⅱ18右滑与四档主动齿轮17接合，同步器Ⅰ9处于中间分离位置，辅助离合器24分离，其动力传递路线：如图9所示，发动机1→主离合器2→电动机3→输入轴4→主动齿轮5→从动齿轮Ⅱ22→单向离合器Ⅱ21→同步器Ⅱ18→四档主动齿轮17→四档从动齿轮15→主变速器输出轴16。
[0066] (5)五档
[0067] 主离合器2接合，同步器Ⅰ9与同步器Ⅱ18处于中间分离位置，辅助离合器24接合，其动力传递路线：如图10所示，发动机1→主离合器2→电动机3→输入轴4→主动齿轮5→辅助离合器24→输出轴16。
[0068] 下面对倒档的动力传递路线详细说明，具体如下：
[0069] 单轴并联式混合动力汽车或纯电动汽车的倒档动作都是由电动机反转来实现，倒档过程中主离合器2分离，同步器Ⅰ9与同步器Ⅱ18处于中间分离位置，辅助离合器24接合，其动力传递路线：如图11所示，电动机3→输入轴4→主动齿轮5→辅助离合器24→输出轴16。
[0070] 下面对具有
能量回收的
制动模式进行详细说明：
[0071] 当驾驶员踩下制动
踏板时，车辆进入制动模式，发动机1不向外输出动力，电动机3此时作为发电机，来自
车轮的动力拖动电动机3给
蓄电池充电，实现能量回收。下面具体描述能量回收制动动作：能量回收制动时无论原来的状态如何，辅助离合器24接合，同步器Ⅰ7、同步器Ⅱ20处于中间分离位置，由电动机3变为发电机提供制动力矩。
[0072] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换均属于本发明的保护范围。
