一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統的制作方法

本發明涉及汽車技術領域，特別涉及一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統。

背景技術：

隨著汽車排放法規日益嚴格和燃料價格不斷上漲，越來越多的工業化國家達成共識，未來的汽車應該有更低的二氧化碳排放和能耗。混合動力技術有效的解決了傳統內燃機車輛較高的燃油消耗率和排放性差等缺點，逐漸被行業所認可。混合動力驅動系統現有串聯、并聯和混聯三種形式，但是這三種形式存在構型結構復雜、對傳統的發動機動力總成改動較大和對電機的功率要求高等缺點。而48V電驅動系統應用于微混合和弱混合動力汽車，作為一種低成本節油方案，可以有效地規避傳統混合動力系統構型結構復雜和對電機功率要求高的缺點。混合動力汽車48V電驅動系統作為汽車輔助動力系統，安裝在傳統內燃機汽車從動軸，不僅可以由發動機或者電機單獨驅動，也可以由兩者聯合驅動。

目前，已有的混合動力汽車電驅動系統的專利大多僅僅介紹功率分流路徑與工作原理，沒有形成規范化的結構，同時，該類專利大多采用單行星排，車輛低速行駛時的加速性能和爬坡能力較弱。如中國專利公布號CN105508525A，公布日2016-04-20，公開了一種基于單行星排的電驅動系統，該系統僅僅考慮動力源的功率分流路徑來設計功率分流部分，沒有根據裝配關系合理設計各個零件結構。一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統集成了48V電機和兩檔行星式變速器，一方面48V系統可以有效地避免高壓系統的高成本和低壓系統的功率限制；另一方面兩檔行星式變速器相對于單行星排可以提高車輛低速行駛時的加速性能和爬坡能力，使電機小型化，減小汽車噪聲，擁有更高的綜合運行效率。

技術實現要素：

本發明是為克服目前混合動力汽車電驅動系統在低速區加速性能和爬坡能力有限、在高速區車速范圍小的問題，提供了一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統。

為解決上述技術問題，本發明是采用如下技術方案實現的：所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統，包括前行星排、后行星排、低速離合器、高速離合器、48V電機和箱體。

所述的前行星排包括動力輸入軸5、前排行星輪支撐軸6、前排太陽輪9、公共齒圈10、前排行星架副架42、前排行星輪44、前排行星架主架46，所述的動力輸入軸5與48V電機4輸出端通過花鍵連接，動力輸入軸5的左端通過滾動軸承47支撐在48V電機4輸出端中，動力輸入軸5的右端設有軸頸，通過滾動軸承47支撐在前排行星架副架42的盲孔內；所述的前排太陽輪9為斜齒圓柱齒輪，前排太陽輪9與動力輸入軸5通過平鍵8連接；所述的公共齒圈10通過花鍵固定在箱體3的內部；所述的前排行星架副架42為圓環結構，左端為空心結構，用作安裝滾動軸承47，右端為內花鍵結構，與中間傳動軸41的外花鍵相配合；所述的前排行星輪44為斜齒圓柱齒輪，所述的前排行星輪支撐軸6為實心光軸，前排行星輪44通過1號滑動軸承7空套在前排行星輪支撐軸6上；所述的前排行星架主架46為圓環結構，沿圓周方向開有若干沉頭孔，用于安裝前排行星輪支撐軸6；前排行星輪支撐軸6安裝在前排行星架主架46與前排行星架副架42之間；前排太陽輪9與前排行星輪44常嚙合，前排行星輪44與公共齒圈10左端齒圈常嚙合；

所述的后行星排包括公共齒圈10、后排行星架主架11、后排行星輪支撐軸12、后排行星架副架13、后排太陽輪軸38、后排行星輪44，所述的后排行星架主架11為圓環結構，沿圓周方向開有若干沉頭孔，用于安裝后排行星輪支撐軸12；所述的后排行星架副架13為圓環結構，沿圓周方向開有若干沉頭孔，用于安裝后排行星輪支撐軸12，后排行星架副架13外圓上開有外花鍵；所述的后排太陽輪軸38為空心齒輪軸，通過3號滑動軸承空套在中間傳動軸41上，后排太陽輪軸38左端為后排太陽輪，中間為用于支撐的光軸，右端開有外花鍵；所述的后排行星輪44為斜齒圓柱齒輪，所述的后排行星輪支撐軸12為實心光軸，后排行星輪44通過1號滑動軸承7空套在后排行星輪支撐軸12上；后排行星輪支撐軸12安裝在后排行星架主架11與后排行星架副架13之間；后排太陽輪軸38的太陽輪與后排行星輪44常嚙合，后排行星輪44與公共齒圈10的右端齒圈常嚙合；

所述的低速離合器包括低速離合器活塞缸15、低速離合器活塞16、低速離合器回位彈簧32、低速離合器摩擦片33、低速離合器鋼片34、低速離合器從動軸36，所述的低速離合器活塞缸15為杯型結構，低速離合器活塞缸15通過花鍵配合套在中間傳動軸41上，低速離合器活塞缸15的左端外壁內側開有與低速離合器鋼片34的外花鍵配合的內花鍵；所述的低速離合器活塞16為碟形結構，外壁與內壁開有安裝O型圈的環形槽，低速離合器活塞16安裝到低速離合器活塞缸15的活塞腔中；所述的低速離合器回位彈簧32為膜片彈簧，大端靠在低速離合器活塞16上，小端靠低速離合器回位彈簧卡環17來定位；所述的低速離合器摩擦片33為環形結構，內側開有內花鍵，所述的低速離合器鋼片34為環形結構，外側開有外花鍵；低速離合器鋼片34通過花鍵配合安裝到低速離合器活塞缸15上，低速離合器摩擦片33通過花鍵配合安裝到低速離合器從動軸36上，低速離合器鋼片34與低速離合器摩擦片33相間安裝；所述的低速離合器從動軸36為杯型結構，外側開有與低速離合器摩擦片33的內花鍵配合的外花鍵，低速離合器從動軸36通過花鍵配合套在后排太陽輪軸38上；

所述的高速離合器包括低速離合器活塞缸15、動力輸出軸20、高速離合器鋼片21、高速離合器摩擦片22、高速離合器活塞23、高速離合器回位彈簧28，所述的低速離合器活塞缸15為杯型結構，低速離合器活塞缸15通過花鍵配合套在中間傳動軸41上，低速離合器活塞缸15的右端外壁外側開有與高速離合器摩擦片22的內花鍵配合的外花鍵；所述的動力輸出軸20左端高速離合器活塞缸為杯型結構，內側左端開有與后排行星架副架13外花鍵配合的內花鍵，內側右端開有與高速離合器鋼片21的外花鍵配合的內花鍵；所述的高速離合器鋼片21為環形結構，外側開有外花鍵，所述的高速離合器摩擦片22為環形結構，內側開有內花鍵；高速離合器鋼片21通過花鍵配合安裝到動力輸出軸20左端高速離合器活塞缸上，高速離合器摩擦片22通過花鍵配合安裝到低速離合器活塞缸15右端外花鍵上，高速離合器鋼片21與高速離合器摩擦片22相間安裝；所述的高速離合器活塞23為碟形結構，外壁與內壁開有安裝O型圈的環形槽，高速離合器活塞16安裝到動力輸出軸20左端高速離合器活塞缸的活塞腔中；所述的高速離合器回位彈簧28為膜片彈簧，大端靠在高速離合器活塞23上，小端靠高速離合器回位彈簧卡環25來定位；

所述的48V電機4為永磁同步電機，固定在箱體3上，48V電機4的輸出軸為空心軸，頂端開有內花鍵，與動力輸入軸5左端的外花鍵相配合；

所述的箱體主要包括左端蓋1、箱體3和右端蓋19，所述的左端蓋1為碟形結構，沿圓周方向開有若干通孔，用于安裝連接螺栓2；所述的箱體3為圓筒形結構，沿左右兩端的圓周方向開有若干螺紋孔；所述的右端蓋19為碟形結構，所述的右端蓋19將右端蓋和凸緣做成一體，沿左右兩端的圓周方向開有若干通孔，用于安裝連接螺栓；所述的箱體3左端通過連接螺栓2與左端蓋1連接，所述的箱體3右端通過連接螺栓2與右端蓋19連接。

所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統劃分為電子無級變速和再生制動兩種模式，其中電子無級變速模式根據低速離合器和高速離合器的接合與分離劃分為高速模式與低速模式。

本發明與現有技術相比，有益效果如下：

1.本發明所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統通過低速離合器的接合與高速離合器的分離，開啟低速模式，此時前行星排和后行星排均具有減速增扭作用，能夠提高車輛低速行駛時的加速性能和爬坡能力。

2.本發明所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統通過低速離合器的分離和高速離合器的接合，開啟高速模式，此時前行星排具有減速增扭作用，縮短動力傳動路線，能夠提高車輛純電動模式下的最高車速。

3.本發明所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統具有高速和低速兩種模式，與單排行星排電驅動系統相比，低速下具有更大傳動比，高速下具有更高的傳動效率，因而可以采用功率等級相對較小的48V電機，提高硬件利用率，降低成本。

4.本發明所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統應用范圍廣，不僅可以作為輔助動力應用于傳統兩驅車，還可以應用于載貨汽車和載客汽車。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步說明：

圖1為本發明所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統主視圖上的剖視圖；

圖2為本發明所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統中雙行星排結構的局部視圖；

圖3為本發明所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統中高速離合器與低速離合器結構的局部視圖；

圖4為本發明所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統結構原理圖；

圖5為本發明所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統在低速模式下的結構原理圖；

圖6為本發明所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統在高速模式下的結構原理圖。

圖中：1.左端蓋，2.連接螺栓，3.箱體，4.48V電機，5.動力輸入軸，6.前排行星輪支撐軸，7.1號滑動軸承，8.平鍵，9.前排太陽輪，10.公共齒圈，11.后排行星架主架，12.后排行星輪支撐軸，13.后排行星架副架，14.低速離合器從動軸卡環，15.低速離合器活塞缸，16.低速離合器活塞，17.低速離合器回位彈簧卡環，18.高速離合器卡環，19.右端蓋，20.動力輸出軸,21.高速離合器鋼片，22.高速離合器摩擦片，23.高速離合器活塞，24.2號滑動軸承，25.高速離合器回位彈簧卡環，26.1號O型圈，27.低速離合器活塞缸卡環，28.高速離合器回位彈簧，29.2號O型圈，30.3號O型圈，31.4號O型圈,32.低速離合器回位彈簧，33.低速離合器摩擦片，34.低速離合器鋼片，35.低速離合器卡環，36.低速離合器從動軸，37.公共齒圈卡環，38.后排太陽輪軸，39.3號滑動軸承，40.1號套筒，41中間傳動軸，42.前排行星架副架，43.2號套筒，44.行星輪，45.墊片，46.前排行星架主架，47.滾動軸承，A.高速離合器，B.低速離合器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作詳細的描述：

參閱圖1、圖4，本發明提供了一種混雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統，所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統主要包括前行星排、后行星排、高速離合器、低速離合器、48V電機和箱體。

參閱圖1、圖2、圖4，所述的前行星排包括有動力輸入軸5、前排行星輪支撐軸6、1號滑動軸承7、平鍵8、前排太陽輪9、公共齒圈10、前排行星架副架42、2號套筒43、前排行星輪44、墊片45、前排行星架主架46、滾動軸承47。

參閱圖1、圖2、圖4，所述的動力輸入軸5為階梯軸，左端開有外花鍵用于傳遞來自48V電機4的動力，右端設有軸頸；所述的滾動軸承47為一對角接觸球軸承，分別安裝在48V電機4的輸出端和前排行星架副架42內側，用作支撐輸入軸5的左右兩端；所述的公共齒圈10即前行星排與后行星排的齒圈做成一個整體，公共齒圈10外圓側開有外花鍵用于固定在箱體3內側；所述的前排行星輪44為圓柱形的斜齒輪結構件；所述的1號滑動軸承7為薄壁的套筒結構；所述的墊片45為薄壁圓環結構；所述的前排行星架主架46、前排行星架副架42為圓環結構，其中，前排行星架副架42左端為空心結構，用作安裝滾動軸承47，右端為內花鍵結構，與中間傳動軸41的外花鍵相配合；所述的前排行星輪支撐軸6為實心的光軸結構；所述的前排太陽輪9為圓柱形的斜齒輪結構件；所述的2號套筒43為厚壁圓環結構。

參閱圖1、圖2、圖4，動力輸入軸5左端通過滾動軸承47支撐在48V電機4輸出端，右端通過滾動軸承47支撐在前排行星架副架42的凹槽內；前排行星輪44通過1號滑動軸承7安裝到前排行星輪支撐軸6上；前排行星輪支撐軸6安裝到前排行星架主架46與前排行星架副架42上，并通過墊片45與二者隔離；公共齒圈10通過外花鍵支撐在箱體3上；前排太陽輪9通過平鍵8與動力輸入軸5配合；前排太陽輪9與前排行星輪44嚙合，前排行星輪44與公共齒圈10左端的齒圈常嚙合。

參閱圖1、圖2、圖4，所述的后行星排包括有1號滑動軸承7、公共齒圈10、后排行星架主架11、后排行星輪支撐軸12、后排行星架副架13、后排太陽輪軸38、3號滑動軸承39、1號套筒40、后排行星輪44、墊片45。

參閱圖1、圖2、圖4，所述的后排行星輪44為圓柱形斜齒輪結構；所述的1號滑動軸承7、3號滑動軸承39為薄壁的套筒結構；所述的后排行星輪支撐軸12為實心的光軸結構；所述的墊片45為薄壁圓環結構；所述的后排行星架主架11為圓環結構；所述的后排行星架副架13內圈為空心圓形，外圈為外花鍵；所述的后排太陽輪軸38為空心齒輪軸，左端為齒輪，右端開有外花鍵，中間設有潤滑油道；所述的1號套筒40為厚壁圓環結構。

參閱圖1、圖2、圖4，后排太陽輪軸38通過3號滑動軸承39支撐在中間傳動軸41的光軸部分；后排行星架副架13通過外花鍵與動力輸入軸20左端的內花鍵配合；后排行星輪44通過1號滑動軸承7安裝到后排行星輪支撐軸12上；后排行星輪支撐軸12安裝到后排行星架主架11與后排行星架副架13上，并通過墊片45與二者隔離；后排太陽輪軸38的太陽輪與后排行星輪44嚙合，后排太陽輪軸38的花鍵軸部分與低速離合器從動軸36的內花鍵相配合，后排行星輪44與公共齒圈10的右端齒圈常嚙合。

參閱圖1、圖3、圖4，所述的低速離合器B包括有低速離合器從動軸卡環14、低速離合器活塞缸15、低速離合器活塞16、低速離合器回位彈簧卡環17、低速離合器活塞缸卡環27、3號O型圈30、4號O型圈31、低速離合器回位彈簧32、低速離合器摩擦片33、低速離合器鋼片34、低速離合器卡環35、低速離合器從動軸36。

參閱圖1、圖3、圖4，所述的3號O型圈30、4號O型圈31均為環形橡膠密封圈；所述的低速離合器活塞缸15為杯型結構，左邊杯內壁有內花鍵結構，右邊杯外壁有外花鍵結構，內部鉆孔作為低壓油路來控制低速離合器活塞16，低速離合器活塞缸15通過花鍵與中間傳動軸41固連在一起；所述的低速離合器活塞16裝在低速離合器活塞缸15內，通過3號O型圈30和4號O型圈31來密封；所述的低速離合器從動軸卡環14、低速離合器回位彈簧卡環17、低速離合器活塞缸卡環27、低速離合器卡環35均為薄壁環形結構；所述的低速離合器摩擦片33為環形結構，內側開有內花鍵；所述的低速離合器鋼片34為環形結構，外側開有外花鍵；所述的低速離合器回位彈簧32為膜片彈簧，大端靠在低速離合器活塞16上，小端靠低速離合器回位彈簧卡環17來定位；所述的低速離合器從動軸36為杯型結構，外側開有與低速離合器摩擦片33的內花鍵配合的外花鍵，內側開有與后排太陽輪軸38的外花鍵配合的內花鍵。

參閱圖1、圖3、圖4，低速離合器活塞缸15通過花鍵配合安裝到中間傳動軸41上，靠中間傳動軸41軸肩和低速離合器活塞缸卡環27來軸向定位；3號O型圈30、4號O型圈31分別安裝到低速離合器活塞16外壁、內壁的環形槽中；低速離合器活塞16安裝到低速離合器活塞缸15的活塞腔中，套在中間傳動軸41軸頸上；低速離合器回位彈簧32套裝在中間傳動軸41軸頸上，小端靠低速離合器回位彈簧卡環17定位，大端壓在低速離合器活塞16內側；低速離合器鋼片34通過花鍵配合安裝到低速離合器活塞缸15上，低速離合器摩擦片33通過花鍵配合安裝到低速離合器從動軸36上，低速離合器鋼片33與低速離合器摩擦片36相間安裝，通過低速離合器卡環35限位；低速離合器從動軸36通過花鍵連接安裝在后排太陽輪軸38上，并通過低速離合器從動軸卡環14限位。

參閱圖1、圖3、圖4，所述的高速離合器A包括有低速離合器活塞缸15、高速離合器卡環18、動力輸出軸20、高速離合器鋼片21、高速離合器摩擦片22、高速離合器活塞23、高速離合器回位彈簧卡環25、1號O型圈26、低速離合器活塞缸卡環27、高速離合器回位彈簧28、2號O型圈29。

參閱圖1、圖3、圖4，所述的1號O型圈26、2號O型圈29均為環形橡膠密封圈；所述的低速離合器活塞缸15為杯型結構，左邊杯內壁有內花鍵結構，右邊杯外壁有與高速離合器摩擦片22的內花鍵配合的外花鍵結構，低速離合器活塞缸15通過花鍵與中間傳動軸41固連在一起；所述的高速離合器活塞23裝在動力輸出軸20的左半部分高速離合器活塞缸內，通過1號O型圈26和2號O型圈29來密封；所述的高速離合器卡環18、高速離合器回位彈簧卡環25、低速離合器活塞缸卡環27均為薄壁環形結構；所述的高速離合器摩擦片22為環形結構，內側開有內花鍵；所述的高速離合器鋼片21為環形結構，外側開有外花鍵；所述的高速離合器回位彈簧28為膜片彈簧，大端靠在高速離合器活塞23上，小端靠高速離合器回位彈簧卡環25來定位；所述的動力輸出軸20左半部分為杯型結構，內側開有與高速離合器鋼片21的外花鍵配合的內花鍵，以及開有與后排行星架副架13的外花鍵配合的內花鍵，動力輸出軸20右半部分為階梯軸。

參閱圖1、圖3、圖4，低速離合器活塞缸15通過花鍵配合安裝到中間傳動軸41上，靠中間傳動軸41軸肩和低速離合器活塞缸卡環27來軸向定位；1號O型圈26、2號O型圈29分別安裝到高速離合器活塞23外壁、內壁的環形槽中；高速離合器活塞23安裝到動力輸出軸左半部分的高速離合器活塞缸中，套在中間傳動軸41軸頸上；高速離合器回位彈簧28套裝在中間傳動軸41軸頸上，小端靠高速離合器回位彈簧卡環25定位，大端壓在高速離合器活塞23內側；高速離合器鋼片21通過花鍵配合安裝到動力輸出軸20的左半部分高速離合器活塞缸上，高速離合器摩擦片22通過花鍵配合安裝到低速離合器活塞缸15上，高速離合器鋼片21與高速離合器摩擦片22相間安裝，通過高速離合器卡環18限位。

參閱圖1、圖4，所述的48V電機4為永磁同步電動機，電機輸出軸為空心軸，電機輸出軸頂端開有內花鍵。

參閱圖1、圖4，48V電機4固定到箱體3上，其輸出軸通過花鍵與動力輸入軸5相配合。

參閱圖1，所述的動力輸出軸20將高速離合器活塞缸與輸出軸做成一體；所述的高速離合器活塞缸與后排行星架副架13通過花鍵配合和進行動力傳遞；所述的輸出軸為階梯軸，左端為空心軸結構，通過2號滑動軸承24與中間傳動軸41互為支撐，右端開有外花鍵進行動力輸出，輸出軸中間鉆通孔作為高壓油路來控制高速離合器活塞23。

參閱圖1，所述的箱體主要包括左端蓋1、連接螺栓2、箱體3、右端蓋19。

參閱圖1，所述的箱體3為殼形結構，兩端沿圓周方向均開有螺紋孔；所述的連接螺栓2為平頭六角螺栓；所述的左端蓋1為盤形結構，沿圓周方向開有光孔，中間開有通風孔；所述的右端蓋19由端蓋和凸緣做成一體，左端端蓋為盤形結構，沿圓周方向開有光孔，右端凸緣為環形結構，沿圓周方向開有光孔。

參閱圖1，箱體3通過連接螺栓2與左端蓋1和右端蓋19連接；右端蓋19的凸緣通過連接螺栓與主減速器凸緣連接。

工作原理與工作模式劃分

參閱圖1、圖4，所述的一種雙離合器行星式混合動力汽車48V電驅動系統只有一個動力輸入，即為48V電機4；48V電機4的動力通過動力輸入軸5輸入。

1、電子無級變速模式

參閱圖1、圖4、圖5、圖6，電子無級變速模式可以根據低速離合器B與高速離合器A的結合情況分為低速模式和高速模式。

低速模式

參閱圖1、圖4、圖5，低速模式下，低速離合器B處于接合狀態，高速離合器A處于分離狀態。48V電機4的動力通過動力輸入軸5輸入，經過前行星排減速增扭作用，通過前排行星架副架42將動力輸出到中間傳動軸41；低速離合器接合，使得前行星排傳遞的動力經過低速離合器B傳遞到后行星排，實現第二次減速增扭作用，最終由后排行星架副架13輸出到動力輸出軸20。

高速模式

參閱圖1、圖4、圖6，高速模式下，高速離合器A處于接合狀態，低速離合器B處于分離狀態。48V電機4的動力通過動力輸入軸5輸入，經過前行星排減速增扭作用，通過前排行星架副架42將動力輸出到中間傳動軸41；高速離合器接合，使得前行星排傳遞的動力經過高速離合器A直接傳遞到動力輸出軸20。

2、再生制動模式

參閱圖1、圖4、圖5，再生制動模式下，低速離合器B處于接合狀態，高速離合器A處于分離狀態，如果汽車處于非緊急制動的情況、車速高于某一限定值、并且此時的需求轉矩小于48V電機所能提供的最大制動轉矩時，制動力全部由48V電機提供，將機械能轉化成電能，并將其儲存在電池中；如果汽車處于非緊急制動的情況、車速高于某一限定值、并且此時的需求轉矩大于48V電機所能提供的最大制動轉矩時，制動力中的一部分由48V電機提供，將機械能轉化成電能，并將其儲存在電池中，制動力中的另一部分由傳統的機械制動來提供。