一种集成单电机的四挡汽车传动装置的制作方法

本实用新型涉及车辆动力传动
技术领域：
，尤其是用于后驱车辆的一种集成单电机的四挡汽车传动装置。
背景技术：
：环境污染和能源消耗问题，使得各大汽车公司都在积极研发节能环保汽车，采用单电机的专用混合动力变速箱和纯电动变速箱，具有机械结构简单、成本低等优点，逐渐得到应用和推广。目前市场上较多的纯电动系统都是采用单一固定速比模式，单电机的混动系统也是简单地在已有自动变速箱输入轴上串联一个电机构成，并非一款专门设计的电驱动传动装置。混合动力和纯电动的专用传动装置可以在方案设计时考虑电机的布置，充分利用整车空间便于搭载，多挡位的方案设计能够优化电机和发动机的运行区间，提高系统效率。技术实现要素：本实用新型的发明目的是，提供一种集成单电机的四挡汽车传动装置，能够实现纯电动和混合动力模式下的四个固定速比切换，提高动力系统效率。该传动装置不仅可以用于纯电动汽车使用，也可以用于混合动力系统搭载，实现核心部件的通用性，有利于开发系列产品，降低开发和生产成本。为实现上述发明目的，提出了如下技术方案：一种集成单电机的四挡汽车传动装置，包括一个电机、行星排机构、两个制动器、三个离合器，其特征在于：所述行星排机构包括由第一行星排和第二行星排组成的四轴行星齿轮机构，第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架及第一外齿圈，第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架及第二外齿圈,所述第一行星架与所述第二行星架连接构成第一套轴，并作为传动装置的动力输出轴与整车主减器连接,所述第一外齿圈与所述第二太阳轮连接构成中心轴,电机的转子与第二连轴连接，在第二连轴与第一连轴之间设置第一离合器，第一连轴与第二外齿圈连接，并在第一连轴上设置第一制动器,在所述第二连轴与中心轴之间设置第二离合器,在所述第二连轴和传动装置输入轴之间设置第三离合器,所述第一太阳轮与第二套轴连接，并在第二套轴上设置第二制动器。进一步，所述传动装置的输入轴与发动机的飞轮减振器连接，构成一种单电机混合动力系统，所述发动机、电机、行星齿轮机构依次排列。进一步，所述第一行星排和第二行星之间的第一连轴上安装减速齿轮或传动链轮，采用两级减速齿轮或传动链与差速器连接构成横置前驱传动装置。当删除所述的第三离合器与传动装置输入轴，将构成一款纯电动系统。本发明采用两个单行星排构成的四轴机构(第一套轴、第二套轴、第一连轴、中心轴)，实现四个挡位的切换，是一款混合动力和纯电动专用传动装置。本发明中的制动器、离合器为多片湿式换挡元件。该传动装置应用在混合动力系统时保留第一制动器、第二制动器、第一离合器、第二离合器、第三离合器。纯电动模式时第三离合器处于打开状态将发动机脱离。闭合第一制动器和第二离合器时实现第一挡纯电动固定速比驱动；闭合第二制动器和第二离合器时实现第二挡纯电动固定速比驱动；第二离合器和第一离合器同时闭合时，行星排各元件将同转速运行实现直接挡纯电动驱动模式；闭合第二制动器和第一离合器时实现超速挡纯电动模式。在进入混合动力驱动模式时，第三离合器闭合使得发动机通过飞轮减振器与传动装置输入轴连接，此时发动机和电机同轴传动，传动装置可以实现与纯电动模式下相同的四个固定速比模式。该传动装置应用在纯电动系统时保留第一制动器、第二制动器、第一离合器和第二离合器，能够实现四个固定速比的纯电动驱动模式。机械部件采用模块的设计思想，该传动装置在混动力系统和纯电动系统应用时可以实现核心部件的通用。附图说明附图1是本实用新型第一实施例中混合动力系统结构方案示意图附图2是本实用新型第二实施例中前驱横置混合动力系统结构方案示意图附图3是本实用新型第三实施例中纯电动方案示意图具体实施方式实施例1下面结合附图对本实用新型在纵置后驱混合动力系统中的应用作进一步描述：如图1所示，一种混合动力专用传动装置，包括电机EM、行星齿轮机构、两个制动器和三个离合器。所述传动装置采用由两个单行星排组成的四轴行星齿轮机构：第一行星排(PG1)包括第一太阳轮8、第一行星轮P1、第一行星架及第一外齿圈9；第二行星排(PG2)包括第二太阳轮10、第二行星轮P2、第二行星架及第二外齿圈11。第一行星架与第二行星架连接构成第一套轴6，并作为传动装置的动力输出轴与整车主减器连接。第一外齿圈9与第二太阳轮10连接构成中心轴4。所述电机的转子19与第二连轴2连接，在第二连轴2与第一连轴5之间设置第一离合器C1；电机定子20固定在传动装置壳体0上。所述第一连轴5与第二外齿圈11连接，并在所述第一连轴5上设置第一制动器B1；在所述第二连轴2与中心轴4之间设置第二离合器C2，在所述第二连轴2和传动装置输入轴1之间设置第三离合器C3。所述第一太阳轮8与第二套轴3连接，同时在第二套轴3上设置第二制动器B2。传动装置输入轴1作为与发动机ICE的飞轮减振器(FW)的连接接口。该传动装置方案设计时围绕发动机和电机两个动力源，组合行星齿轮机构和换挡元件(离合器、制动器)，实现四个挡位的切换，是一款混合动力专用传动装置。各工作模式与换挡元件之间的控制逻辑关系如下所示。工作模式B1B2C1C2C3EV-1●〇〇●〇EV-2〇●〇●〇EV-3〇〇●●〇EV-4〇●●〇〇HEV-1●〇〇●●HEV-2〇●〇●●HEV-3〇〇●●●HEV-4〇●●〇●注：〇-打开状态；●-闭合状态。(1)纯电动驱动模式在纯电动驱动模式时，能够实现四个固定速比的运行模式。第一制动器B1和第二离合器C2闭合，采用电机EM驱动车辆行驶，作为第一挡固定传动比纯电动模式EV-1。此时传动速比为iEV1＝(-i2)+1其中，i2为第二行星排PG2的传动比，对于单行星排而言传动比为负，数值上等于第二外齿圈齿数除以第二太阳轮齿数。第二制动器B2和第二离合器C2闭合，采用第二电机EM驱动，作为第二挡固定传动比纯电动模式EV-2。此时传动速比为其中，i1为第一行星排PG1的传动比，对于单行星排而言传动比为负，数值上等于第一外齿圈齿数除以第一太阳轮齿数。第二离合器C2和第一离合器C1闭合，行星齿轮机构整体转动，各元件之间相对静止，此时动力系统将以直接挡运行EV-3，此时动力系统机械传动效率最高。iEV3＝1第一离合器C1和第二制动器B2同时闭合，动力系统以超速挡运行，为第四档纯电动驱动模式EV-4。此时固定传动比为在纯电动各模式切换时，都只需要对两个换挡元件进行滑磨控制，从而降低了系统控制的难度。(2)混合动力驱动模式在混合动力驱动时，在纯电动模式各固定挡位下闭合第三离合器C3，实现发动机ICE和电机EM的同轴传动，实现与纯电动模式相同的四个固定速比。在混合动力模式下，电机可以处于电动或发电状态，以更好地优化发动机的工作状态，提高动力系统效率。实施例2下面结合附图2对本实用新型在横置前驱混合动力系统中的应用进行进一步描述：在实施例1的基础上，在第一套轴6上安装减速齿轮12与齿轮连轴7上的大减速齿轮13啮合，形成第一级减速。齿轮连轴7上的小减速齿轮14与差速器主减速齿轮15啮合，形成第二级减速。传动装置动力由差速器18输出至整车半轴16驱动车轮17转动。该传动装置布置方案与实施例1具有相同的纯电动和混合动力驱动模式。去掉传动装置输入轴1和第三离合器C3，就可以构成一款横置前驱车辆的纯电动变速箱。实施例3下面结合附图3对该传动装置在纯电动系统中的应用作进一步描述：在实施例(一)的基础上，去掉传动装置输入轴1、第三离合器C3。在纯电动驱动模式时，能够实现四个挡位的固定速比运行模式，各挡位下换挡元件控制逻辑如下表所示。工作模式B1B2C1C2EV-1●〇〇●EV-2〇●〇●EV-3〇〇●●EV-4〇●●〇注：〇-打开状态；●-闭合状态。该纯电动系统具有与实施例(一)相同的四个固定速比驱动模式。当前第1页1 2 3