重型車四模式混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置的制作方法

本發(fā)明屬于混合動(dòng)力汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置。

背景技術(shù)：

混合動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)為節(jié)能減排的重要手段，各大汽車廠家積極發(fā)展。豐田公司混聯(lián)形式的ths混合動(dòng)力系統(tǒng)具備良好的節(jié)油效果，利用行星機(jī)構(gòu)進(jìn)行功率分流，保證發(fā)動(dòng)機(jī)常工作在經(jīng)濟(jì)區(qū)間，但該系統(tǒng)只是單模式的功率分流，傳動(dòng)比范圍較小，難適合于重型車的工況要求。

雙模式功率分流混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，可有效利用低速和高速兩個(gè)功率分流模式，全程效率高，所需電機(jī)轉(zhuǎn)矩及功率較小，具有更大的傳動(dòng)比范圍，更適合商用車的工況需求。us2005/0137042a1公布了一種商用車用雙模式混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置，采用三個(gè)行星排，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功率分流模式和4個(gè)機(jī)械擋位。us6527658b2公布了一種雙模式混合動(dòng)力傳功裝置，采用兩個(gè)行星排進(jìn)行功率分流，可獲得較寬的傳動(dòng)比范圍。us5931757也公布了兩種雙模式混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置，可適合于商用車使用工況。

為進(jìn)一步降低電機(jī)系統(tǒng)的功率及轉(zhuǎn)矩要求，us7645206b2公布了一種三模式混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置，可連續(xù)銜接三個(gè)功率分流模式，擴(kuò)大了傳動(dòng)比范圍。us2009/0111635a1也公布了一種三模式混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置，采用兩個(gè)電機(jī)和4個(gè)行星排進(jìn)行功率分流。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：為適合于重型車使用工況，提供一種工藝簡單的四模式混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：重型車四模式混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置，它包括：同軸布置的四個(gè)行星排、兩組電機(jī)、三個(gè)制動(dòng)器、兩個(gè)離合器以及單向離合器；

四個(gè)行星排包括：由第一齒圈、第一太陽輪、第一行星架組成的第一行星排，由第二齒圈、第二太陽輪、第二行星架組成的第二行星排，由第三齒圈、第三太陽輪、第三行星架組成的第三行星排，由第四齒圈、第四太陽輪、第四行星架組成的第四行星排；

兩組電機(jī)分別為：第一電機(jī)、第二電機(jī)；第一電機(jī)布置在第一行星排與第二行星排之間；第二電機(jī)布置在第二行星排與第三行星排之間；

三個(gè)制動(dòng)器分別為：第一制動(dòng)器、第二制動(dòng)器、第三制動(dòng)器；

兩個(gè)離合器分別為：第一離合器、第二離合器；

整體連接關(guān)系為：第一電機(jī)的定子以及第二電機(jī)固定在殼體上；第一齒圈通過單向離合器連接發(fā)動(dòng)機(jī)輸入軸，用于輸入功率，第一太陽輪與第一離合器的主動(dòng)端相連，同時(shí)第一太陽輪與第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接，第一行星架分別與第二行星架、第三太陽輪、第四太陽輪相連接；第二齒圈的一端同時(shí)與第一制動(dòng)器的主動(dòng)端、第一離合器的被動(dòng)端連接，第二太陽輪同時(shí)與第二離合器的主動(dòng)端、第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接；第三齒圈的一端同時(shí)與第二制動(dòng)器的主動(dòng)端、第二離合器的被動(dòng)端連接，第三行星架與第四齒圈連接；第四齒圈的一端與第三制動(dòng)器的主動(dòng)端連接，第四行星架與輸出軸連接，用于將動(dòng)力輸出。

初始狀態(tài)時(shí)，三個(gè)制動(dòng)器、兩個(gè)離合器均未接合。

有益效果：(1)本發(fā)明采用兩臺(tái)電機(jī)、離合器、制動(dòng)器、4個(gè)普通行星排均同軸布置，工藝簡單。所需電機(jī)的功率小，可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比范圍，適合于重型車使用工況。

(2)四個(gè)行星排組成功率分流減速機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)四種模式的功率分流。較單模式功率分流，一方面可擴(kuò)大變傳動(dòng)裝置的速比范圍，另一方面可減小電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和功率，提高傳動(dòng)裝置的功率密度。

(3)兩組電機(jī)分別布置在行星排之間，結(jié)構(gòu)緊湊易于支撐，充分利用電機(jī)端部的空間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的傳動(dòng)裝置簡圖；

圖2為本發(fā)明的元件轉(zhuǎn)速圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

參見附圖1，重型車四模式混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置，它包括：同軸布置的四個(gè)行星排、兩組電機(jī)、三個(gè)制動(dòng)器、兩個(gè)離合器以及單向離合器21；

四個(gè)行星排包括：由第一齒圈2、第一太陽輪4、第一行星架3組成的第一行星排，由第二齒圈9、第二太陽輪7、第二行星架8組成的第二行星排，由第三齒圈22、第三太陽輪13、第三行星架14組成的第三行星排，由第四齒圈17、第四太陽輪16、第四行星架19組成的第四行星排；

兩組電機(jī)分別為：第一電機(jī)、第二電機(jī)；第一電機(jī)布置在第一行星排與第二行星排之間；第二電機(jī)布置在第二行星排與第三行星排之間；

三個(gè)制動(dòng)器分別為：第一制動(dòng)器10、第二制動(dòng)器15、第三制動(dòng)器18；

兩個(gè)離合器分別為：第一離合器6、第二離合器12；

整體連接關(guān)系為：第一電機(jī)的定子以及第二電機(jī)固定在殼體上；第一齒圈2通過單向離合器21連接發(fā)動(dòng)機(jī)輸入軸1，第一太陽輪4與第一離合器6的主動(dòng)端相連，同時(shí)第一太陽輪4與第一電機(jī)的轉(zhuǎn)子5連接，第一行星架3分別與第二行星架8、第三太陽輪13、第四太陽輪16相連接；第二齒圈9的一端同時(shí)與第一制動(dòng)器10的主動(dòng)端、第一離合器6的被動(dòng)端連接，第二太陽輪7同時(shí)與第二離合器12的主動(dòng)端、第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子11連接；第三齒圈22的一端同時(shí)與第二制動(dòng)器15的主動(dòng)端、第二離合器12的被動(dòng)端連接，第三行星架14與第四齒圈17連接；第四齒圈17的一端與第三制動(dòng)器18的主動(dòng)端連接，第四行星架19與輸出軸20連接；

初始狀態(tài)時(shí)，三個(gè)制動(dòng)器、兩個(gè)離合器均未接合。

四個(gè)行星排組成分匯流機(jī)構(gòu)，分別起到減速或者分匯功率的作用。第一行星排接受自于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入，主要作為分流機(jī)構(gòu)；當(dāng)?shù)谝恢苿?dòng)器10、第二制動(dòng)器15、第三制動(dòng)器18制動(dòng)時(shí)，第二、三、四行星排起減速作用；當(dāng)?shù)谝浑x合器6、第二離合器12接合時(shí)，四個(gè)行星排排共同構(gòu)成分匯流機(jī)構(gòu)；當(dāng)?shù)谝恢苿?dòng)器10、第一離合器6或者第二制動(dòng)器15、第二離合器12同時(shí)接合時(shí)可相應(yīng)的制動(dòng)第一電機(jī)或第二電機(jī)；不同離合器和制動(dòng)器接入狀況的組合可實(shí)現(xiàn)各種不同的工況。

下表為本裝置的操縱換擋邏輯。從中可以看出本裝置前進(jìn)檔位切換只操縱單個(gè)離合器或制動(dòng)器，且操縱過程可實(shí)現(xiàn)無速差結(jié)合，接合操縱方便，控制難度低。

其中：bo為第三制動(dòng)器18、b1為第一制動(dòng)器10、b2為第二制動(dòng)器15、f為單向離合器21，c1為第一離合器6、c2為第二離合器12；

低速爬坡工況時(shí)，第一制動(dòng)器10、第三制動(dòng)器18接合；第一電機(jī)處于發(fā)電機(jī)工況、第二電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)工況；來自于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率從第一齒圈2輸出，一路分流到第一電機(jī)，一路功率通過第一行星架3輸出；第二電機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過第二行星排放大后，從第二行星架8輸出，與第一行星架3的轉(zhuǎn)矩疊加后輸入到第四太陽輪16，第四太陽輪16的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過第四行星排放大后從第四行星架19輸出。該工況輸出轉(zhuǎn)矩最大，轉(zhuǎn)速較小適用于重載爬坡形式。

純電動(dòng)工況時(shí)，第一制動(dòng)器10、第二制動(dòng)器15接合，發(fā)動(dòng)機(jī)停止，單向離合器21防止第一齒圈2反轉(zhuǎn)；第一電機(jī)、第二電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)模式；來自于第一電機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)第一行星排放大后從第一行星架3輸出，來自于第二電機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過第二行星放大后從第二行星架8輸出；兩路轉(zhuǎn)矩疊加后，輸入到第四太陽輪16；第四太陽輪16的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過第四行星排放大后從第四行星架19輸出。

混合驅(qū)動(dòng)模式時(shí)又分為四種模式：四模式功率分流，具有較寬的傳動(dòng)比范圍，第一模式主要用于起步、低速工況，第二模式用于中速模式，第三、四模式用于高速工況。四個(gè)模式均可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

第一模式為分速匯矩功率分流模式：第一制動(dòng)器10、第二制動(dòng)器15接合，發(fā)動(dòng)機(jī)工作，第一電機(jī)處于發(fā)電機(jī)工況、第二電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)工況；來自于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率經(jīng)第一行星排分流后一路功率傳遞給第一電機(jī)、第二電機(jī)，另外一路功率通過第三行星排與來自于第二電機(jī)的功率在第二行星架8匯流后，傳遞給第三行星排、第四行星排構(gòu)成的減速行星機(jī)構(gòu)，最后從第四行星架19輸出；該模式可用于車輛的低速行駛工況。

第二模式為分速匯速功率分流模式：第一離合器6、第二制動(dòng)器15接合，第一電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)工況，第二電機(jī)處于發(fā)電機(jī)；第一行星排和第二行星排共同構(gòu)成分匯流機(jī)構(gòu)，功率從第一行星架3和第二行星架8匯合后，傳遞給第三行星排、第四行星排構(gòu)成的減速行星機(jī)構(gòu)，最后從第四行星架19輸出；該模式可用于車輛的中速行駛工況。

第三模式為分速匯速功率分流模式：第一離合器6、第二離合器12接合；第一電機(jī)處于發(fā)電機(jī)工況、第二電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)工況；四個(gè)行星排共同構(gòu)成分匯流機(jī)構(gòu)，功率從第四行星架19輸出；該模式可用于車輛的高速行駛工況。

第四模式為分速匯矩功率分流模式：第二離合器12接合、第一制動(dòng)器10接合，第一電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)工況，第二電機(jī)處于發(fā)電機(jī)；第一行星排為分匯流機(jī)構(gòu)，來自于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與第一電機(jī)的功率匯合后從第一行星架3輸出，第二行星排、第三行星排、第四行星排共同組成一個(gè)二自由度機(jī)構(gòu)，功率從第二行星架8和第三太陽輪13、第四太陽輪16輸入，最后從第四行星架19輸出。該模式可用于車輛的高速行駛工況。

本裝置具有三個(gè)固定檔和一個(gè)倒車檔；在第一電機(jī)或者第二電機(jī)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，為機(jī)械點(diǎn)工況，可獲得三個(gè)最高傳動(dòng)效率的車速點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際情況，合理匹配到常用車速工況，提高傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。

第一固定檔位：第一離合器6、第一制動(dòng)器10、第二制動(dòng)器15接合，第一電機(jī)完全制動(dòng)，第二電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)工況；四個(gè)行星排為單自由度機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比固定，輸出速度由發(fā)動(dòng)機(jī)決定；該檔位用于第一模式與第二模式的銜接點(diǎn)。

第二固定檔位：第一離合器6、第二離合器12、第二制動(dòng)器15接合，第二電機(jī)完全制動(dòng)，第一電機(jī)完全制動(dòng)處于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)工況，四個(gè)行星排為單自由度機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比固定，輸出速度由發(fā)動(dòng)機(jī)決定；該檔位用于第二模式與第三模式的銜接點(diǎn)。

第三固定檔位：第一離合器6、第二離合器12、第一制動(dòng)器10接合，第一電機(jī)完全制動(dòng)，第二電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)工況；四個(gè)行星排為單自由度機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比固定，輸出速度由發(fā)動(dòng)機(jī)決定；該檔位用于第三模式與第四模式的銜接點(diǎn)。

倒車檔：第一制動(dòng)器10、第二制動(dòng)器15接合，第二電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)工況，反向驅(qū)動(dòng)車輛后退。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停止均可實(shí)現(xiàn)倒擋工況。

結(jié)合附圖2可以看出本方案可以實(shí)現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)速變化范圍，適用于重載車輛使用。

綜上，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。