(1)组成普锐斯混合动力汽车采用新开发的P112型混合动力变速驱动桥(图3-106、图3-107、表3-7)。该驱动桥使用带行星齿轮组的无级变速机构来达到平稳运行的目的。
变速驱动桥主要包括变速驱动桥阻尼器、MG1、MG2和减速装置(包括主动链轮、从动链轮、中间轴主动齿轮、中间轴从动齿轮、主减速器主动齿轮和主减速器从动齿轮),如图3-108、图3-109所示。行星齿轮组、MG1、MG2、变速驱动桥阻尼器和主动链轮都安装在同心轴上,动力从主动链轮传输到减速装置。
(2)主要部件①行星齿轮组通过行星齿轮组传输的发动机输出功率分为两部分(图3-110、表38):一部分驱动汽车;另一部分驱动MG1用来发电。作为行星齿轮的一部分,太阳齿轮连接到MG1上,齿圈连接到MG2上,行星齿轮架连接到发动机输出轴上,动力通过链传送到中间轴主动齿轮,如图3-111所示。
②变速驱动桥的减振器 普锐斯变速驱动桥的减振器采用具有低扭转特性的螺旋弹簧(图3-112)。螺旋弹簧的刚度较小,提高了弹簧的减振性能。飞轮的形状得到优化,减小了质量。变速驱动桥减振器传递发动机的驱动力,它包括用干式、单片摩擦材料制
成的转矩波动吸收机构。
③MG1和MG2 MG1连接在行星齿轮组的太阳齿轮上,MG2连接在齿圈上。不要分解MG1和MG2,因为它们都是精密组件。如果这些组件出现故障,则整体更换混合动力变速驱动桥总成。
④减速装置 MG1盖上的链轮支架采用铝材料。采用滚珠轴承承载中间轴从动齿轮轴。减速装置包括无声链、中间轴齿轮和主减速器齿轮(图3-113)。采用小链距的无声链保证安静运行,并且和齿轮传动机构相比,机构的总长度缩短。中间轴齿轮和主减速器
齿轮的齿都经过高精密研磨,其齿腹得到了优化,以保证运行的高度安静。主减速器齿轮经过最佳配置,减小了发动机中心轴和差速器轴间的距离,使差速器的结构更加紧凑。
⑤差速器齿轮装置 采用和传统变速驱动桥差速器相类似的小齿轮型差速器齿轮装置。
⑥润滑装置 行星齿轮组和主轴轴承的润滑使用装有余摆曲线式油泵的强制润滑系统(图3-114)。减速装置和差速器使用同类型的润滑油。
(3)换挡控制系统紧凑型选挡杆(变速器换挡总成)安装在仪表盘上,换挡后,当驾驶员的手离开选挡杆手柄时,手柄会回到原位,驾驶员甚至可以用指尖操作手柄,操作极其便利。
采用电子通信变速系统。变速器换挡总成内的挡位传感器能检测挡位(R、N、D和B)并发送信号到 HV ECU。 HV ECU控制发动机、MG1和MG2的转速,从而产生最佳齿轮速比普锐斯混合动力汽车采用和换挡控制类似的电控装置,当驾驶员按下变速器换挡总成顶部的驻车开关时,P挡控制系统就会激活混合动力变速驱动桥上的换挡控制执行器,机械地锁止中间轴从动齿轮,该齿轮与驻车锁齿轮连接,从而锁止驻车锁。
①原理 如图3-115所示。
②组成 如图3-116、图3-117所示。
a.挡位传感器 安装在变速器换挡总成上,用于检测挡位(R、N、D和B)并发送挡位信号到 HV ECU。
b.换挡控制执行器 按下驻车开关时,换挡控制执行器工作和混合动力变速驱动桥的驻车锁啮合在“P”挡,踩下制动踏板时,如果驾驶员操作选挡杆,换挡控制执行器就会将混合动力变速驱动桥的驻车锁开锁。
C.驻车开关 打开或关闭时,会检测驾驶员对P挡的操作情况,并将相关信息发送到 HV ECU。驻车开关是瞬间型开关,它
能通过开关上的指示灯来指示驻车锁是否锁止。
d.变速器控制ECU 收到 HV ECU的打开驻车开关信号后,将激活换挡控制执行器,还能根据P挡的开关状态来点亮P挡指示灯。
e. HV ECU 收到打开驻车开关的信号后, HV ECU检测换到P挡的条件是否满足,并发送换挡控制执行器控制信号到变速器控制ECU。
当混合动力变速驱动桥中的驻车锁没有啮合时,如果HVECU收到电源ECU的车辆电源OFF信号,则 HV ECU发送P挡转换信号到变速器控制ECU来啮合驻车锁。
f.发动机ECU 收到 HV ECU发出的与驾驶员选择的挡位相适应的发动机控制信号,控制发动机处于最佳状态。
g.电源控制ECU 发送信号到 HV ECU,表明车辆电源已关闭。电源控制ECU发送换到P挡请求信号到变速器控制ECU。只有当电源开关关闭,挡位不在P挡时,才发送此信号。
h.制动灯开关 检测制动踏板踩下信号。
i.组合仪表根据 HV ECU的信号点亮驾驶员所选择的挡位指示灯。如果变速器控制ECU有异常情况发生,则组合仪表点亮主警告灯。
j.复式显示器 根据变速器控制ECU发送的信号显示警告信息,以提示驾驶员。
③主要部件a.变速器换挡总成 紧凑型选挡杆的设计运用全新的理念。当换挡操作后驾驶员的手离开选挡杆手柄时,手柄会在回位弹簧的作用下回到原位。变速器换挡总成内的挡位传感器(选择传感器和换挡传感器)检测挡位(R、N、D和B),如图3-118、图3-119所示。打开尾灯时,壳体中的灯泡会间接地照亮选挡杆手柄指示灯表面,以增强夜间的照明。
b.换挡手柄指示灯 其工作原理如下(图3-120):壳体内的灯泡点亮时,光束通过导光壳,反射到选挡杆柱面和光传输区域从而从换挡手柄的下部照亮指示灯表面。
c.挡位传感器 包括一个用于检测换挡杆横向运动的选择传感器和一个用于检测换挡杆纵向运动的换挡传感器,这两个传感器信号的组合可以检测挡位(表3-9、图3-121)。
选择传感器和挡位传感器的传感器部分都包括一个霍尔IC(传感器)。
d.换挡控制执行器 安装在混合动力变速驱动桥的侧面(图3-12)。收到变速器控制ECU的执行信号后,执行器中的电动机转动,从而移动驻车锁止杆,再滑动驻车锁爪,使它和安装在中间轴从动齿轮上的驻车齿轮啮合,混合动力变速驱动桥就被机械地锁止或开锁。
换挡控制执行器主要包括无刷电动机和摆线减速装置;电动机主要包括转角传感器、线圈、定子和转子。
转角传感器包括3个霍尔IC(传感器),其中的2个为相位A
和相位B传感器,用于检测电动机的转动角度;第3个为相位Z传感器,用于校正转角检测控制。
e.驻车锁止机构ⅰ.机械驻车锁止机构安装在中间轴从动齿轮中(图3-123)。
ⅱ.驻车锁爪和中间轴从动齿轮一体的驻车齿轮的啮合可以锁止车辆的运动。
ⅲ. 收到变速器控制ECU的锁止或开锁信号后,换挡控制执行器就会转动1号杆来滑动驻车锁止杆,从而推动驻车锁爪,使驻车锁爪和驻车齿轮啮合,进而锁止驻车锁。
f.摆线减速机构 在需要大转矩的斜坡上停车时,摆线减速装置能确保驻车锁完全松开,因为它能把电动机输出轴的转矩增大。
摆线减速装置包括安装在电动机输出轴上的偏心盘、壳体上的内齿轮(61个齿)、外齿轮(60个齿)以及和外齿轮同步转动的输出轴(图3-124)。
除了与电动机输出轴同步转动的偏心盘的旋转运动以外,内齿轮与外齿轮啮合时,内齿轮推动外齿轮。外齿轮比内齿轮少1个齿,偏心盘每转动一圈,外齿轮就少转动1个齿,则与外齿轮同步旋转的输出轴以1:61的减速比输出电动机的转速。
g,挡位指示灯(图3-125) 选挡杆的设计使其总能回到原位,因此当前选择的挡位能通过组合仪表上的挡位指示灯检查。
本系统中,B挡在发动机制动范围内起作用,因此从D挡以外的挡换入B挡是被禁止的,如果选挡杆不在D挡或B挡,则B挡指示灯就会熄灭,以防止驾驶员意外地换入B挡。
④换挡控制a.电动机功能 换挡控制电动机转动可以锁止或打开驻车锁。
转角传感器检测电动机的转动角度,变速器控制ECU根据转角传感器信号检测当前的挡位,进行驻车锁止或开锁。
变速器控制ECU通过个装于转角传感器内的交错相位(相位A和相位B的霍尔IC脉冲数的组合检测电动机的转动方向、角度和运动范围(图3-126表3-10)。检测到运动范围后,信息就被存储到ECU存储器中。但是,如果断开蓄电池端子,信息就会被消除。
驻车锁止或开锁位置提供了建立控制标准的数值。当启动变速器控制ECU或重新连接蓄电池端子时,驻车锁止或开锁位置被检测到并被存储在存储器中。最初,变速器控制ECU使电动机转到
锁止位置,以便把驻车锁止位置存储在存储器中。然后,ECU使电动机反向转动,以便把开锁位置存储在存储器中。但是,如果ECU已经在存储器中存储了以前操作的运动范围,则它检测到当前位置,并根据存储器中的运动范围计算其他位置。由于有这些过程,所以就没必要在更换执行器或ECU或者重新连接蓄电池后进行初始化工作。
b.换挡控制 本系统中 HV ECU能检测车辆的一般状态,并能换挡和锁止或打开驻车锁。本系统还包括拒绝功能,当车辆在正常条件下行驶时,挡位可以移到拒绝功能没有断开的所有挡位。
表3-11显示了每一挡位时选挡杆和驻车开关的操作情况。
本系统中,变速器控制ECU电源重新接通时,ECU根据存储器中存储的以前的挡位测定当前挡位(驻车锁止或开锁)启动控制(表3-12)。
出如果以前的挡位无法利用,则ECU根据 HV ECU通过车速测定的挡位来启动控制。
c.拒绝功能 为了确保安全,即使驾驶员操作选挡杆或驻车开关,本系统也会防止换挡。在这种情况下,蜂鸣器会鸣叫以提示驾驶员。表3-13表示的是拒绝功能的情况。
⑤自诊断 如果变速器控制ECU检测到换挡控制系统的故障,ECU就进行自诊断并存储故障信息。另外,ECU会使换挡指示灯闪烁、点亮主警告灯和在复式显示器上显示警告信息来通知驾驶员。变速器控制ECU也会存储此故障的DTC(故障代码)。可以用智能测试仪来读取DTC。
⑥安全保护 如果变速器控制ECU检测到系统的故障,则变速器控制ECU会根据存储器中存储的数据来控制系统。
