CN114962567A - 一种混动变速箱及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混动变速箱及控制方法，其中，混动变速箱包括箱体、第一挡位齿轮组和同步器，第一挡位齿轮组上设置有结合齿圈，同步器上设置有齿套，混动变速箱还包括换挡组件和压缩弹簧，换挡组件包括换挡电机、换挡毂、拨叉轴和挡位拨叉，挡位拨叉与拨叉轴连接，换挡电机通过换挡齿轮组与换挡毂连接，换挡毂通过拨指与拨叉轴连接，压缩弹簧套设于拨叉轴上，压缩弹簧的一端与箱体连接，另一端与挡位拨叉连接，挡位拨叉挤压压缩弹簧。通过本申请，采用更为简单的结构来实现驻车功能，不仅可以取消传统的驻车齿轮和驻车臂机构，简化了驻车结构，实现设计轻量化，同时该结构紧凑，还能有效地降低混动变速箱的生产成本以及简化装配工序。

Description

一种混动变速箱及控制方法

技术领域

本发明涉及变速箱领域，特别涉及一种混动变速箱及控制方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，汽车也逐渐走进了人们的视野和生活，汽车开设慢慢地影响着我们大众的生活，也给我们的生活带来了巨大的方便，现如今，人们外出的交通工具都离不开汽车，汽车已俨然成为我们生活中必不可少的一部分。

变速箱的性能是决定汽车质量好坏的一个重要因素，目前，大多数汽车主要还是以传统变速箱为主，在传统变速箱的基础上更改为混合动力路线是比较快速实现混合动力的一种方式，现有的混动动力变速箱通常都需要通过驻车齿轮和驻车臂机构实现驻车档功能，零件种类多，结构复杂，且该变速箱装配过程也极为繁琐，增加了人工成本。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种混动变速箱及控制方法，以解决上述现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供了一种混动变速箱，包括箱体，以及设于所述箱体内的第一挡位齿轮组和同步器，所述第一挡位齿轮组上设置有结合齿圈，所述同步器上设置有齿套，所述混动变速箱还包括设于所述箱体内的换挡组件和压缩弹簧，所述换挡组件用于更换挡位，所述换挡组件包括换挡电机、换挡毂、拨叉轴和挡位拨叉，所述挡位拨叉与所述拨叉轴连接，所述换挡电机通过换挡齿轮组与所述换挡毂连接，所述换挡毂通过拨指与所述拨叉轴连接，所述压缩弹簧套设于所述拨叉轴上，所述压缩弹簧的一端与所述箱体连接，另一端与所述挡位拨叉连接，且所述挡位拨叉挤压所述压缩弹簧，所述混动变速箱还包括逆变电路，所述逆变电路与所述换挡电机电性连接。

本发明的有益效果是：当在正常情况下实现驻车功能时，换挡电机正常工作，换挡电机通过换挡齿轮组带动换挡毂转动，在换挡毂的转动下，拨指会进行上下运动，并带动挡位拨叉进行同步运动，以使同步器的齿套与第一挡位齿轮组上的结合齿圈结合，从而实现驻车功能，当车辆断电后仍需要实现驻车功能时，换挡电机无法正常工作，且无法驱动换挡毂转动以挂挡，此时，压缩弹簧不再受到换挡电机的阻力，挡位拨叉在压缩弹簧提供的弹性力的推动下，能够进行运动，并带动同步器上的齿套与第一挡位齿轮组上的结合齿圈进行结合，从而实现驻车功能。通过本申请，采用更为简单的结构来实现驻车功能，不仅可以取消传统的驻车齿轮和驻车臂机构，简化了驻车结构，实现设计轻量化，同时该结构紧凑，还能有效地降低混动变速箱的生产成本以及简化装配工序。

优选的，所述逆变电路包括换挡控制模块，所述换挡控制模块与所述换挡电机电性连接，所述换挡控制模块用于接收整车控制器的指示信号以及对所述混动变速箱进行检测。

优选的，所述混动变速箱还包括输出轴，所述同步器位于所述输出轴上，所述第一挡位齿轮组包括啮合传动的第一主动齿轮和第一从动齿轮，所述第一从动齿轮与所述输出轴连接，且与所述结合齿圈连接。

优选的，所述混动变速箱还包括设于所述箱体内的第一电机、第二电机、发动机和差速器，所述第一电机通过第一齿轮组与所述发动机连接，所述第二电机通过第二齿轮组与所述差速器连接。

优选的，所述发动机的传动轴上连接有输入轴，所述第一主动齿轮位于所述输入轴上。

优选的，所述输出轴上设置有输出齿轮，所述输出齿轮与所述差速器的主减速齿轮啮合传动。

优选的，所述混动变速箱还包括电源模块，所述电源模块通过逆变器与所述第一电机连接，且与所述第二电机连接。

优选的，所述换挡毂上开设有异形槽，所述拨指远离所述拨叉轴的一端插接于所述异形槽中，且当所述换挡毂转动时，所述拨指沿所述异形槽滑动以带动所述拨叉轴上下运动。

本发明还提供了一种混动变速箱的控制方法，采用上述所述的混动变速箱，包括以下步骤：

所述逆变电路上电；

所述逆变电路接收来自整车控制器的的指示信号，并根据所述指示信号驱动所述换挡电机工作；

所述换挡电机带动所述换挡毂转动；

当所述换挡毂转动时，带动所述挡位拨叉进行上下运动，以使所述同步器上的齿套与所述第一挡位齿轮组的结合齿圈结合。

优选的，所述控制方法还包括：

当所述逆变电路下电时，所述挡位拨叉通过所述压缩弹簧的弹性力进行运动，从而带动所述齿套与所述第一挡位齿轮组的结合齿圈结合。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的混动变速箱的示意图；

图2为本发明第一实施例提供的换挡组件的结构示意图。

主要元件符号说明：

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图2，为本发明第一实施例中的混动变速箱，包括箱体10，以及设于箱体10内的第一挡位齿轮组、同步器12、换挡组件和压缩弹簧14。

其中，第一挡位齿轮组上设置有结合齿圈111，同步器12上设置有齿套121，当齿套121与结合齿圈111结合时，混动变速箱会以第一挡位齿轮组这一传动路径输出动力，换挡组件则用于辅助齿套121与结合齿圈111结合和/或分离，以更换挡位，使得变速箱能够根据不同挡位传输不同动力，换挡组件包括换挡电机131、换挡毂132、拨叉轴133和挡位拨叉134，挡位拨叉134与拨叉轴133连接，换挡电机131通过换挡齿轮组135与换挡毂132连接，换挡毂132通过拨指136与拨叉轴133连接，压缩弹簧14套设于拨叉轴133上，压缩弹簧14位于箱体10与挡位拨叉134之间，压缩弹簧14的一端与箱体10连接，另一端与挡位拨叉134连接，需要说明的是，挡位拨叉134挤压压缩弹簧14，以使压缩弹簧14持续处于压缩状态。

具体地，需要更换挡位时，换挡电机131工作，换挡电机131通过换挡齿轮组135带动换挡毂132转动，在换挡毂132的转动下，拨指136会进行上下运动，并带动挡位拨叉134进行同步运动，以使同步器12的齿套121与第一挡位齿轮组上的结合齿圈111结合，从而实现更换挡位。

可以理解的，当驱动电机正常工作时，压缩弹簧14的弹性力会受到换挡电机131的阻力，并小于换挡电机131提供的阻力，从而不会对换挡组件进行换挡时造成影响。

当车辆断电后仍需要实现驻车功能时，换挡电机131无法正常工作，且无法驱动换挡毂132转动以挂挡，此时，压缩弹簧14不再受到换挡电机131的阻力，挡位拨叉134在压缩弹簧14提供的弹性力的推动下，能够进行运动，并带动同步器12上的齿套121与第一挡位齿轮组上的结合齿圈111进行结合，从而实现挂挡。相对传统的采用驻车轮和驻车臂机构来实现驻车功能来说，本实施例中，可采用更为简单的结构来实现同等功能，具体为，不仅可以取消传统的驻车齿轮和驻车臂机构，简化了驻车结构，实现设计轻量化，同时该结构紧凑，还能有效地降低混动变速箱的生产成本以及简化装配工序。

在本实施例中，混动变速箱还包括第二挡位齿轮组，第二挡位齿轮组上也设置有结合齿圈111，第一挡位齿轮组和第二挡位齿轮组分别提供第一传动比和第二传动比，且第一传动比大于第二传动比，从而提供两种传动路径，具体为，当同步器12上的齿套121与第一挡位齿轮组的结合齿圈111结合时，则以第一传动比输出动力，当齿套121与第二挡位齿轮组的结合齿圈111结合时，则以第二传动比输出动力。

需要说明的是，在本实施例中，当需要进行驻车时，将同步器12的齿套121与第一挡位齿轮组的结合齿圈111相结合，以实现驻车。

在本实施例中，混动变速箱还包括逆变电路20，逆变电路20与换挡电机131电性连接，逆变电路20用于接收来自整车控制器的指示信号，并对混动变速箱进行监测。具体地，逆变电路20包括换挡控制模块21，换挡控制模块21与换挡电机131电性连接，换挡控制模块21用于接收整车控制器的指示信号以及对混动变速箱进行检测。

在本实施例中，混动变速箱还包括输出轴30，同步器12位于输出轴30上，第一挡位齿轮组包括啮合传动的第一主动齿轮112和第一从动齿轮113，第一从动齿轮113与输出轴30连接，且与结合齿圈111连接。

在本实施例中，混动变速箱还包括设于箱体10内的第一电机16、第二电机17、发动机18和差速器19，第一电机16通过第一齿轮组与发动机18连接，第二电机17通过第二齿轮组与差速器19连接，需要说明的是，发动机18的传动轴上连接有输入轴181，该传动轴与输入轴181保持常连接状态，第一主动齿轮112位于输入轴181上，即第一主动齿轮112固定套设于输入轴181上，输出轴30上也固定套设有输出齿轮31，该输出齿轮31与差速器19的主减速齿轮191啮合传动。

可以理解的，第一主动齿轮112固定套设于输入轴181上，第二挡位齿轮组包括啮合传动的第二主动齿轮151和第二从动齿轮152，第二主动齿轮151固定套设于输入轴181上，第二从动齿轮152固定套设于输出轴30上，且第二从动齿轮152与结合齿圈111连接。

需要说明的是，第一齿轮组包括第一电机输入齿轮41、第一电机输出齿轮42、第一电机惰轮43和第一电机惰轮轴44，第一电机16包括第一电机轴，第一电机输入齿轮41位于第一电机轴上，第一电机输出齿轮42位于输入轴181上，第一电机惰轮43位于第一电机惰轮轴44上，且第一电机惰轮43与第一电机输入齿轮41啮合传动，且与第一电机输出齿轮42啮合传动。

需要说明的是，第二齿轮组包括第二电机输入齿轮51、第二电机输出齿轮52、第二电机惰轮53以及第二电机惰轮轴54，第二电机17包括第二电机轴，其中，第二电机输入齿轮51位于第二电机轴上，第二电机输出齿轮52、第二电机惰轮53均位于第二电机惰轮轴54上，第二电机输入齿轮51与第二电机惰轮53啮合传动，第二电机输出齿轮52与差速器19的主减速齿轮191啮合传动。

在本实施例中，换挡毂132上开设有异形槽，拨指136远离拨叉轴133的一端插接于异形槽中，且当换挡毂132转动时，拨指136能够沿异性槽滑动以带动拨叉轴133上下运动。

在本实施例中，混动变速箱还包括电源模块60，电源模块60通过逆变电路20与第一电机16连接，也通过逆变电路20与第二电机17连接。具体为，逆变电路20还包括逆变模块22，第一电机16和第二电机17分别通过逆变模块22与电源模块60连接。

在本实施例中，需要说明的是，具体为，在第一种工况下，当车辆需要正常停车时，整车控制器会驻车信号给逆变电路20，逆变电路20接收到驻车信号后，以使逆变电路20控制换挡组件更换相应挡位，在本实施例中，第一挡位齿轮组的结合齿圈111与同步器12的齿套121结合，才能实现驻车功能，以正常停车，具体地，整个驻车挂挡过程为，逆变电路20接收到来自整车控制器的驻车信号后，会驱动换挡电机131工作，换挡电机131推动换挡毂132转动，换挡毂132带动拨指136滑动，以使拨指136带动挡位拨叉134运动，从而使齿套121与第一挡位齿轮组的结合齿圈111结合，从而实现驻车功能。

在驻车挂挡时，也会存在多种情况，如齿套121与第一挡位齿轮组的结合齿圈111顺利结合，则挂入驻车挡，那么整个动力传动系统会形成一个类似于刚体的整体，以利用发动机18空气压缩反拖的制动力完成驻车功能。

如齿套121与第一挡位齿轮组的结合齿圈111出现齿对齿的情况，逆变电路20则会监测到混动变速箱并未挂入相应挡位，然后发送相应至整车控制器，整车控制器接收到信号后，会发出指令给逆变电路20，以控制第一电机16旋转，使第一电机16带动第一挡位齿轮组转动，第一挡位齿轮组的结合齿圈111也会随着转动，从而将同步器12齿套121与第一挡位齿轮组的结合齿圈111相结合，完成驻车功能。

具体为，在第二种工况下，当车辆突然断电后，混动变速箱也会随着断电，此时，换挡电机131无法驱动换挡毂132转动，压缩弹簧14也不再受到换挡电机131的阻力，挡位拨叉134在压缩弹簧14提供的弹性力的推动下，能够进行运动以带动同步器12的齿套121与第一挡位齿轮组的结合齿圈111进行结合，从而实现驻车功能。

具体为，在第三种工况下，当车辆重新上电，混动变速箱也随之上电后，逆变电路20会控制换挡电机131驱动换挡毂132转动，换挡毂132通过拨指136带动挡位拨叉134进行运动，从而使同步器12的齿套121和第一挡位齿轮组的结合齿圈111分离，将挡位更换为空挡。

其中，如同步器12的齿套121和第一挡位齿轮组的结合齿圈111能够顺利分离，此时，换挡电机131会产生阻力以阻止压缩弹簧14推动挡位拨叉134运动，从而阻止齿套121与第一挡位齿轮组的结合齿圈111结合，防止误挂挡。

如车辆处于坡道上，导致齿套121和第一挡位齿轮组的结合齿圈111无法顺利分离，通过逆变电路20控制第一电机16工作，第一电机16提供转速和扭矩，使齿套121与第一挡位齿轮组的结合齿圈111顺利分离。

在具体实施时，当在正常情况下实现驻车功能时，逆变电路20接收来自整车控制器的驻车信号，并控制换挡电机131开始工作，换挡电机131通过换挡齿轮组135带动换挡毂132转动，在换挡毂132的转动下，拨指136会进行上下运动，并带动挡位拨叉134进行同步运动，以使同步器12的齿套121与第一挡位齿轮组上的结合齿圈111结合，从而实现驻车功能，当车辆断电后仍需要实现驻车功能时，换挡电机131无法正常工作，且无法驱动换挡毂132转动以挂挡，此时，压缩弹簧14不再受到换挡电机131的阻力，挡位拨叉134在压缩弹簧14提供的弹性力的推动下，能够进行运动，并带动同步器12上的齿套121与第一挡位齿轮组上的结合齿圈111进行结合，从而实现驻车功能。通过本申请，采用更为简要的结构来实现驻车功能，不仅可以取消传统的驻车齿轮和驻车臂机构，简化了驻车结构，实现设计轻量化，同时该结构紧凑，还能有效地降低混动变速箱的生产成本以及简化装配工序。

需要说明的是，上述的实施过程只是为了说明本申请的可实施性，但这并不代表本申请的混动变速箱只有上述唯一一种实施流程，相反的，只要能够将本申请的混动变速箱实施起来，都可以被纳入本申请的可行实施方案。

本发明第二实施例还提供了一种混动变速箱的控制方法，采用了上述第一实施例中的混动变速箱，包括以下步骤：

逆变电路20上电；

逆变电路20接收来自整车控制器的指示信号，并根据指示信号驱动换挡电机131工作；

换挡电机131带动换挡毂132转动；

换挡毂132转动时，拨叉轴133上的拨指136沿换挡毂132的异形槽滑动，以带动挡位拨叉134进行运动，以使同步器12上的齿套121与第一挡位齿轮组或第二挡位齿轮组的结合齿圈结合。

混动变速箱的控制方法还包括：

当逆变电路20下电后，挡位拨叉134通过压缩弹簧14的弹性力进行运动，从而带动齿套121与第一挡位齿轮组或第二挡位齿轮组的结合齿圈结合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种混动变速箱，包括箱体，以及设于所述箱体内的第一挡位齿轮组和同步器，所述第一挡位齿轮组上设置有结合齿圈，所述同步器上设置有齿套，其特征在于，所述混动变速箱还包括设于所述箱体内的换挡组件和压缩弹簧，所述换挡组件用于更换挡位，所述换挡组件包括换挡电机、换挡毂、拨叉轴和挡位拨叉，所述挡位拨叉与所述拨叉轴连接，所述换挡电机通过换挡齿轮组与所述换挡毂连接，所述换挡毂通过拨指与所述拨叉轴连接，所述压缩弹簧套设于所述拨叉轴上，所述压缩弹簧的一端与所述箱体连接，另一端与所述挡位拨叉连接，且所述挡位拨叉挤压所述压缩弹簧，所述混动变速箱还包括逆变电路，所述逆变电路与所述换挡电机电性连接。

2.根据权利要求1所述的混动变速箱，其特征在于，所述逆变电路包括换挡控制模块，所述换挡控制模块与所述换挡电机电性连接，所述换挡控制模块用于接收整车控制器的指示信号以及对所述混动变速箱进行检测。

3.根据权利要求1所述的混动变速箱，其特征在于，所述混动变速箱还包括输出轴，所述同步器位于所述输出轴上，所述第一挡位齿轮组包括啮合传动的第一主动齿轮和第一从动齿轮，所述第一从动齿轮与所述输出轴连接，且与所述结合齿圈连接。

4.根据权利要求3所述的混动变速箱，其特征在于，所述混动变速箱还包括设于所述箱体内的第一电机、第二电机、发动机和差速器，所述第一电机通过第一齿轮组与所述发动机连接，所述第二电机通过第二齿轮组与所述差速器连接。

5.根据权利要求4所述的混动变速箱，其特征在于，所述发动机的传动轴上连接有输入轴，所述第一主动齿轮位于所述输入轴上。

6.根据权利要求4所述的混动变速箱，其特征在于，所述输出轴上设置有输出齿轮，所述输出齿轮与所述差速器的主减速齿轮啮合传动。

7.根据权利要求4所述的混动变速箱，其特征在于，所述混动变速箱还包括电源模块，所述电源模块通过逆变器与所述第一电机连接，且与所述第二电机连接。

8.根据权利要求1所述的混动变速箱，其特征在于，所述换挡毂上开设有异形槽，所述拨指远离所述拨叉轴的一端插接于所述异形槽中，且当所述换挡毂转动时，所述拨指沿所述异形槽滑动以带动所述拨叉轴上下运动。

9.一种混动变速箱的控制方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的混动变速箱，包括以下步骤：

所述逆变电路上电；

所述逆变电路接收来自整车控制器的的指示信号，并根据所述指示信号驱动所述换挡电机工作；

所述换挡电机带动所述换挡毂转动；

当所述换挡毂转动时，带动所述挡位拨叉进行上下运动，以使所述同步器上的齿套与所述第一挡位齿轮组的结合齿圈结合。

10.根据权利要求9所述的混动变速箱的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

当所述逆变电路下电时，所述挡位拨叉通过所述压缩弹簧的弹性力进行运动，从而带动所述齿套与所述第一挡位齿轮组的结合齿圈结合。

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