CN115042611A - 一种四档位、单电机驱动的混合动力传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种四档位、单电机驱动的混合动力传动装置，所述装置包括发动机、输入轴、C2湿式离合器、C1湿式离合器、驱动电机、电机驱动齿轮、电机从动齿轮、电机轴、S3太阳轮、行星架、S2太阳轮、P2短行星轮、P3长行星轮、B1制动器、B2制动器、外齿圈、输出轴驱动齿轮、输出轴从动齿轮、前传动轴、差速器、半轴法兰。两个离合器和两个制动器的不同组合，发动机及电机的不同工作状态可实现发动机四挡位、EV档位、并联模式，具有能量回收、停车发电功能，在加速时电机也能给予相当有效的助力，同时电机设计一个减速比，可在轮端扭矩不变的情况下，减低电机的性能，达到降本的效果。

Description

一种四档位、单电机驱动的混合动力传动装置
技术领域
本发明属于变速器技术领域，涉及一种混合动力装置，具体涉及一种基于双单级行星齿轮排、单电机驱动的混合动力传动装置。
背景技术
随着汽车行业的快速发展和技术革新，以及新能源汽车实际运行数量的逐步攀升，新能源混合动力装置在变速器领域的应用也越来越广泛，混合动力装置可以满足发动机、发电机、电动机的各种动力组合模式，且多档位变速箱可根据不同工况进行速比变化，可达到较好的整车收益，未来几年内，是新能源汽车的主要发展方向。
但是现有的混合动力装置档位较少，主要为单档或者两档，档位转速差较大，档位冲击大的问题比较突出；同时，电池的布置也是一个很大的挑战，尤其是PHEV对电池电量有更高的要求，进而电池的体积是比较大的。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单紧凑的四档位、单电机驱动的混合动力传动装置，同时集成前传动轴，动力可实现纵置前驱。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种四档位、单电机驱动的混合动力传动装置，包括发动机、输入轴、C2湿式离合器、C1湿式离合器、驱动电机、电机驱动齿轮、电机从动齿轮、电机轴、S3太阳轮、行星架、S2太阳轮、P2短行星轮、P3长行星轮、B1制动器、B2制动器、外齿圈、输出轴驱动齿轮、输出轴从动齿轮、前传动轴、差速器、半轴法兰，其中：
所述输入轴的一端与发动机连接，另一端与C1湿式离合器、C2湿式离合器连接；
所述C2湿式离合器与行星架连接；
所述C1湿式离合器与S3太阳轮连接；
所述S3太阳轮与电机轴连接；
所述电机轴通过花键与电机从动齿轮连接；
所述电机驱动齿轮通过花键与驱动电机连接；
所述电机驱动齿轮与电机从动齿轮连接，形成速比i1；
所述B1制动器的一端与壳体连接，另一端与拉维纳行星架连接；
所述B2制动器的一端与壳体连接，另一端与S2太阳轮连接；
所述P2短行星轮的一端与S2长太阳轮连接，另一端与P3长行星轮连接；
所述外齿圈的一端与P3长行星轮连接，另一端通过花键与输出轴驱动齿轮连接；
所述输出轴驱动齿轮和输出轴从动齿轮连接，形成速比i2；
所述输出轴从动齿轮与前传动轴连接；
所述前传轴与差速器连接；
所述半轴法兰通过花键与差速器的半轴齿轮连接；
所述差速器通过半轴法兰与整车半轴连接，动力传动到车轮。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
1、本发明提供了一种混合动力车辆驱动装置，通过单电机和阿拉维行星排的结构，提供多种驱动模式，有效降低燃油消耗率，提供了一种新的新能源传动机构的布置形式。
2、两个离合器和两个制动器的不同组合，发动机及电机的不同工作状态可实现发动机四挡位、EV档位、并联模式，具有能量回收、停车发电功能，在加速时电机也能给予相当有效的助力，同时电机设计一个减速比，可在轮端扭矩不变的情况下，减低电机的性能，达到降本的效果。
3、行星排的齿圈与另一个行星架为刚性构件，行星架为传动输出端，两个行星排轮系可以独立设计传动比，具有较高的传动效率、构件转速低、传动比大的特点。
附图说明
图1为具体实施方式一中混合动力传动装置的结构示意图；
图2为具体实施方式二中混合动力传动装置的结构示意图；
图中，1、发动机；2、输入轴；3、C2湿式离合器；4、C1湿式离合器；5、驱动电机；6、电机驱动齿轮；7、电机从动齿轮；8、电机轴；9、S3太阳轮；10、拉维纳行星架；11、S2太阳轮；12、P2短行星轮；13、P3长行星轮；14、B1制动器；15、B2制动器；16、外齿圈；17、输出轴驱动齿轮；18、输出轴从动齿轮；19、前传动轴；20、差速器；21、半轴法兰。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一、本实施方式提供了一种四档位、单电机驱动的混合动力传动装置，如图1所示，所述装置包括发动机1、输入轴（包含减震器）2、C2湿式离合器3、C1湿式离合器4、驱动电机5、电机驱动齿轮6、电机从动齿轮7、电机轴8、S3太阳轮9、拉维纳行星架10、S2太阳轮11、P2短行星轮12、P3长行星轮13、B1制动器14、B2制动器15、外齿圈16、输出轴驱动齿轮17、输出轴从动齿轮18、前传动轴19、差速器20、半轴法兰21，其中：
所述输入轴2的一端与发动机1的动力系统连接，另一端与C1湿式离合器4、C2湿式离合器3连接；
所述C2湿式离合器3与后端拉维纳行星架10连接；
所述C1湿式离合器4与S3太阳轮9连接；
所述S3太阳轮9与电机轴8连接；
所述电机轴8通过花键与电机从动齿轮7连接；
所述电机驱动齿轮7通过花键与驱动电机5连接；
所述电机驱动齿轮6与电机从动齿轮7连接，形成速比i1，该速比为了降低电机的扭矩，一般大于1，以满足整车动力性需求；
所述B1制动器14的一端与壳体连接，另一端与拉维纳行星架10连接；
所述B2制动器15的一端与壳体连接，另一端与S2太阳轮11连接；
所述P2短行星轮12的一端与S2长太阳轮11连接，另一端与P3长行星轮13连接；
所述外齿圈16的一端与P3长行星轮13连接，另一端通过花键与输出轴驱动齿轮17连接；
所述输出轴驱动齿轮17和输出轴从动齿轮18连接，形成速比i2，该速比为了降低电机的扭矩，一般大于1，以满足整车动力性需求；
所述输出轴从动齿轮18与前传动轴19连接；
所述前传轴19与差速器20连接；
所述半轴法兰21通过花键与差速器20的半轴齿轮连接；
所述差速器20通过半轴法兰21与整车半轴连接，动力传动到车轮。
本实施方式中，通过离合器和制动器的不同组合，实现发动机四个档位、EV档、并联模式，详细档位见表1。发动机4个档位、电机两个档位形成后，通过外齿圈16输出。
表1
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE001
本实施方式中，混合动力传动装置的具体工作方式如下：
1档位：C1湿式离合器4、B1制动器14一起工作，发动机1动力经输入轴2和C1湿式离合器4传至S3太阳轮9，使S3太阳轮9朝顺时针方向转动，并通过P3长行星轮13带动拉维纳行星架10的外齿圈16顺时针方向转动，拉维纳行星架10的外齿圈16与输出轴连接，将动力输出，1档位时，转速较低，P3长行星轮13带动拉维纳行星架10的外齿圈16组件顺时针方向转动时，对拉维纳行星架10产生一个朝逆时针方向转动的力矩，为防止逆时针转动，B1制动器器14工作，从而发动机动力经输入轴、S3太阳轮、P3长行星轮13、外齿圈16传递给输出轴驱动齿轮17。输出轴驱动齿轮17连接输出轴从动齿轮18形成一级速比，通过前传动轴19连接差速器20，传递给半轴法兰21，与整车半轴连接，动力传动到车轮。
2档位：C1湿式离合器4和B2制动器15一起工作，发动机动力经输入轴2和C1湿式离合器4传至S3太阳轮9，使S3太阳轮9朝顺时针方向转动，并通过P2短行星轮12带动P3长行星轮13朝顺时针方向转动，B2制动器15工作，S2太阳轮11固定，此时P3长行星轮13顺时针自转时，还将朝顺时针方向作公转，从而带动外齿圈16和输出轴以较快转速顺时针方向转动，此时发动机动力经输入轴2、S3太阳轮9、P2短行星轮12、P3长行星轮13传至拉维纳行星架10，再由拉维纳行星架10传至外齿圈16和输出轴驱动齿轮17。输出轴驱动齿轮17连接输出轴从动齿轮18形成一级速比，通过前传动轴19连接差速器20，传递给半轴法兰21，与整车半轴连接，动力传动到车轮。
3档位：C2湿式离合器3、C1湿式离合器4一起工作，发动机动力经输入轴2、C2湿式离合器3、C1湿式离合器4传至S3太阳轮9和拉维纳行星架10，输入轴2与S3太阳轮9和拉维纳行星架10连接为一个整体，两者以相同的转速随输入轴2顺时针转动，此时P2短行星轮12和P3长行星轮13不能作自转，只能随S3太阳轮9和拉维纳行星架10一起公转，带动外齿圈16一起顺时针转动，此时发动机动力经输入轴2、S3太阳轮9、拉维纳行星架10直接传递给外齿圈16和输出轴驱动齿轮17。输出轴驱动齿轮17连接输出轴从动齿轮18形成一级速比，通过前传动轴19连接差速器20，传递给半轴法兰21，与整车半轴连接，动力传动到车轮。
4档位：C2湿式离合器3、B2制动器15一起工作，发动机动力经输入轴2、C2湿式离合器3传至拉维纳行星架10，使拉维纳行星架10顺时针转动，并带动P2长行星轮12和P3短行星轮13顺时针转动，从而带动外齿圈16和输出轴2顺时针转动，B2制动器15将S2太阳轮11固定，此时发动机动力经输入轴2、拉维纳行星架10，再由拉维纳行星架10传至外齿圈16和输出轴驱动齿轮17。输出轴驱动齿轮17连接输出轴从动齿轮18形成一级速比，通过前传动轴19连接差速器20，传递给半轴法兰21，与整车半轴连接，动力传动到车轮。
EV1档位：驱动电机5、B1制动器14一起工作，驱动电机5将动力传递给S3太阳轮9，使S3太阳轮9朝顺时针方向转动，并通过P3短行星轮13带动P2长行星轮12朝顺时针方向转动，P2长行星轮12带动外齿圈16朝顺时针方向转动，外齿圈16通过输出轴和驱动轮连接，将动力输出，与1档位相同，防止拉维纳行星架10逆时针转动，拉维纳行星架10被B1制动器14固定，此时驱动电机5作为动力输出，将动力经S3太阳轮9、P3短行星轮13、P2长行星轮12传递给外齿圈16和输出轴驱动齿轮17。输出轴驱动齿轮17连接输出轴从动齿轮18形成一级速比，通过前传动轴19连接差速器20，传递给半轴法兰21，与整车半轴连接，动力传动到车轮。
EV2档位：驱动电机5、B2制动器15一起工作，驱动电机5将动力传递给S3太阳轮9，使S3太阳轮9朝顺时针方向转动，并通过P3短行星轮13带动P2长行星轮12朝顺时针方向转动，B2制动器15工作，S2太阳轮11固定，此时P2长行星轮12顺时针自转时，还将朝顺时针方向作公转，从而带动外齿圈16和输出轴以较快转速顺时针方向转动，此时驱动电机5动力经S3太阳轮9、P3短行星轮13、P2长行星轮12，再传至外齿圈16和输出轴驱动齿轮17。输出轴驱动齿轮17连接输出轴从动齿轮18形成一级速比，通过前传动轴19连接差速器20，传递给半轴法兰21，与整车半轴连接，动力传动到车轮。
增程发电：C1湿式离合器4结合，B1制动器14、B2制动器15断开，C1湿式离合器4连接电机从动齿轮7，电机从动齿轮7通过电机驱动齿轮6与驱动电机5相连，此时形成速比与i1互为倒数。驱动电机5在发动机1的驱动下发电，同时，行星排处于自由状态，动力不能通过外齿圈16传递给车轮。
串联驱动：C1湿式离合器结合4，B1制动器14、B2制动器15断开，C1湿式离合器4连接电机从动齿轮7，电机从动齿轮7通过电机驱动齿轮6与驱动电机5相连，此时形成速比与i1互为倒数。驱动电机5在发动机1的驱动下发电，同时，行星排处于自由状态，动力不能通过外齿圈16传递给车轮。但整车P4电机驱动整车，电能来自电池及驱动电机5发电产生。
并联驱动：并联驱动在发动机四个档位上，驱动电机5也参与驱动。电机行星轮系在一档、二挡、三挡的动力传递路线与发动机前三挡的速比一致。在第四档，B2制动器15工作。驱动电机5与S3太阳轮9相连，相当于C1湿式离合器4结合的传递路线。C1湿式离合器4、B2制动器15工作，相当于2档的传递路线。
本实施方式中，所述C1湿式离合器4、C2湿式离合器4、B1制动器14、B2制动器15与拉维纳行星架10组合形成发动机4个档位，输入轴与上述机构同轴布置。
本实施方式中，所述电机EV1档、EV2档速比与发动机1、2档速比一致，拉维纳行星架10动力流一致。
本实施方式中，所述电机驱动齿轮6、电机从动齿轮7、输出轴驱动齿轮17、输出轴从动齿轮18平行轴布置。
本实施方式中，所述变速器集成前桥，发动机动力经混动变速器可传递给前车轮。
本实施方式中，所述混合动力传动装置可与P4轮毂电机配合，形成四驱。
具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一不同的是，B1制动器14的布置位置。如图2所示，所述B1制动器14布置在C2湿式离合器3后，B1制动器14的一端与壳体连接，另一端与C2湿式离合器3连接。

Claims (7)

1.一种四档位、单电机驱动的混合动力传动装置，其特征在于所述装置包括发动机、输入轴、C2湿式离合器、C1湿式离合器、驱动电机、电机驱动齿轮、电机从动齿轮、电机轴、S3太阳轮、行星架、S2太阳轮、P2短行星轮、P3长行星轮、B1制动器、B2制动器、外齿圈、输出轴驱动齿轮、输出轴从动齿轮、前传动轴、差速器、半轴法兰，其中：
所述输入轴的一端与发动机连接，另一端与C1湿式离合器、C2湿式离合器连接；
所述C2湿式离合器与行星架连接；
所述C1湿式离合器与S3太阳轮连接；
所述S3太阳轮与电机轴连接；
所述电机轴通过花键与电机从动齿轮连接；
所述电机驱动齿轮通过花键与驱动电机连接；
所述电机驱动齿轮与电机从动齿轮连接；
所述B1制动器的一端与壳体连接，另一端与拉维纳行星架连接；
所述B2制动器的一端与壳体连接，另一端与S2太阳轮连接；
所述P2短行星轮的一端与S2长太阳轮连接，另一端与P3长行星轮连接；
所述外齿圈的一端与P3长行星轮连接，另一端通过花键与输出轴驱动齿轮连接；
所述输出轴驱动齿轮和输出轴从动齿轮连接；
所述输出轴从动齿轮与前传动轴连接；
所述前传轴与差速器连接；
所述半轴法兰通过花键与差速器的半轴齿轮连接；
所述差速器通过半轴法兰与整车半轴连接，动力传动到车轮。
2.根据权利要求1所述的四档位、单电机驱动的混合动力传动装置，其特征在于所述C1湿式离合器、C2湿式离合器、B1制动器、B2制动器与拉维纳行星架组合形成发动机4个档位，输入轴与上述机构同轴布置。
3.根据权利要求1所述的四档位、单电机驱动的混合动力传动装置，其特征在于所述装置通过C1湿式离合器、C2湿式离合器、B1制动器、B2制动器的不同组合，实现发动机四个档位、EV档、并联模式。
4.根据权利要求3所述的四档位、单电机驱动的混合动力传动装置，其特征在于EV1档、EV2档速比与发动机1、2档速比一致，拉维纳行星架动力流一致。
5.根据权利要求1所述的四档位、单电机驱动的混合动力传动装置，其特征在于所述电机驱动齿轮、电机从动齿轮、输出轴驱动齿轮、输出轴从动齿轮平行轴布置。
6.根据权利要求1所述的四档位、单电机驱动的混合动力传动装置，其特征在于所述混合动力传动装置可与P4轮毂电机配合，形成四驱。
7.根据权利要求1所述的四档位、单电机驱动的混合动力传动装置，其特征在于所述B1制动器布置在C2湿式离合器后，B1制动器的一端与壳体连接，另一端与C2湿式离合器连接。
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