一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统的制作方法

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统。

背景技术：

随着汽车排放法规日益严格和燃料价格不断上涨，越来越多的工业化国家达成共识，未来的汽车应该有更低的二氧化碳排放和能耗。混合动力技术有效的解决了传统内燃机车辆较高的燃油消耗率和排放性差等缺点，逐渐被行业所认可。混合动力驱动系统现有串联、并联和混联三种形式，但是这三种形式存在构型结构复杂、对传统的发动机动力总成改动较大和对电机的功率要求高等缺点。而48V电驱动系统应用于微混合和弱混合动力汽车，作为一种低成本节油方案，可以有效地规避传统混合动力系统构型结构复杂和对电机功率要求高的缺点。混合动力汽车48V电驱动系统作为汽车辅助动力系统，安装在传统内燃机汽车从动轴，不仅可以由发动机或者电机单独驱动，也可以由两者联合驱动。

目前，已有的混合动力汽车电驱动系统的专利大多仅仅介绍功率分流路径与工作原理，没有形成规范化的结构，同时，该类专利大多采用单行星排，车辆低速行驶时的加速性能和爬坡能力较弱。如中国专利公布号CN105508525A，公布日2016-04-20，公开了一种基于单行星排的电驱动系统，该系统仅仅考虑动力源的功率分流路径来设计功率分流部分，没有根据装配关系合理设计各个零件结构。一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统集成了48V电机和两档行星式变速器，一方面48V系统可以有效地避免高压系统的高成本和低压系统的功率限制；另一方面两档行星式变速器相对于单行星排可以提高车辆低速行驶时的加速性能和爬坡能力，使电机小型化，减小汽车噪声，拥有更高的综合运行效率。

技术实现要素：

本发明是为克服目前混合动力汽车电驱动系统在低速区加速性能和爬坡能力有限、在高速区车速范围小的问题，提供了一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统，包括前行星排、后行星排、低速离合器、高速离合器、48V电机和箱体。

所述的前行星排包括动力输入轴5、前排行星轮支撑轴6、前排太阳轮9、公共齿圈10、前排行星架副架42、前排行星轮44、前排行星架主架46，所述的动力输入轴5与48V电机4输出端通过花键连接，动力输入轴5的左端通过滚动轴承47支撑在48V电机4输出端中，动力输入轴5的右端设有轴颈，通过滚动轴承47支撑在前排行星架副架42的盲孔内；所述的前排太阳轮9为斜齿圆柱齿轮，前排太阳轮9与动力输入轴5通过平键8连接；所述的公共齿圈10通过花键固定在箱体3的内部；所述的前排行星架副架42为圆环结构，左端为空心结构，用作安装滚动轴承47，右端为内花键结构，与中间传动轴41的外花键相配合；所述的前排行星轮44为斜齿圆柱齿轮，所述的前排行星轮支撑轴6为实心光轴，前排行星轮44通过1号滑动轴承7空套在前排行星轮支撑轴6上；所述的前排行星架主架46为圆环结构，沿圆周方向开有若干沉头孔，用于安装前排行星轮支撑轴6；前排行星轮支撑轴6安装在前排行星架主架46与前排行星架副架42之间；前排太阳轮9与前排行星轮44常啮合，前排行星轮44与公共齿圈10左端齿圈常啮合；

所述的后行星排包括公共齿圈10、后排行星架主架11、后排行星轮支撑轴12、后排行星架副架13、后排太阳轮轴38、后排行星轮44，所述的后排行星架主架11为圆环结构，沿圆周方向开有若干沉头孔，用于安装后排行星轮支撑轴12；所述的后排行星架副架13为圆环结构，沿圆周方向开有若干沉头孔，用于安装后排行星轮支撑轴12，后排行星架副架13外圆上开有外花键；所述的后排太阳轮轴38为空心齿轮轴，通过3号滑动轴承空套在中间传动轴41上，后排太阳轮轴38左端为后排太阳轮，中间为用于支撑的光轴，右端开有外花键；所述的后排行星轮44为斜齿圆柱齿轮，所述的后排行星轮支撑轴12为实心光轴，后排行星轮44通过1号滑动轴承7空套在后排行星轮支撑轴12上；后排行星轮支撑轴12安装在后排行星架主架11与后排行星架副架13之间；后排太阳轮轴38的太阳轮与后排行星轮44常啮合，后排行星轮44与公共齿圈10的右端齿圈常啮合；

所述的低速离合器包括低速离合器活塞缸15、低速离合器活塞16、低速离合器回位弹簧32、低速离合器摩擦片33、低速离合器钢片34、低速离合器从动轴36，所述的低速离合器活塞缸15为杯型结构，低速离合器活塞缸15通过花键配合套在中间传动轴41上，低速离合器活塞缸15的左端外壁内侧开有与低速离合器钢片34的外花键配合的内花键；所述的低速离合器活塞16为碟形结构，外壁与内壁开有安装O型圈的环形槽，低速离合器活塞16安装到低速离合器活塞缸15的活塞腔中；所述的低速离合器回位弹簧32为膜片弹簧，大端靠在低速离合器活塞16上，小端靠低速离合器回位弹簧卡环17来定位；所述的低速离合器摩擦片33为环形结构，内侧开有内花键，所述的低速离合器钢片34为环形结构，外侧开有外花键；低速离合器钢片34通过花键配合安装到低速离合器活塞缸15上，低速离合器摩擦片33通过花键配合安装到低速离合器从动轴36上，低速离合器钢片34与低速离合器摩擦片33相间安装；所述的低速离合器从动轴36为杯型结构，外侧开有与低速离合器摩擦片33的内花键配合的外花键，低速离合器从动轴36通过花键配合套在后排太阳轮轴38上；

所述的高速离合器包括低速离合器活塞缸15、动力输出轴20、高速离合器钢片21、高速离合器摩擦片22、高速离合器活塞23、高速离合器回位弹簧28，所述的低速离合器活塞缸15为杯型结构，低速离合器活塞缸15通过花键配合套在中间传动轴41上，低速离合器活塞缸15的右端外壁外侧开有与高速离合器摩擦片22的内花键配合的外花键；所述的动力输出轴20左端高速离合器活塞缸为杯型结构，内侧左端开有与后排行星架副架13外花键配合的内花键，内侧右端开有与高速离合器钢片21的外花键配合的内花键；所述的高速离合器钢片21为环形结构，外侧开有外花键，所述的高速离合器摩擦片22为环形结构，内侧开有内花键；高速离合器钢片21通过花键配合安装到动力输出轴20左端高速离合器活塞缸上，高速离合器摩擦片22通过花键配合安装到低速离合器活塞缸15右端外花键上，高速离合器钢片21与高速离合器摩擦片22相间安装；所述的高速离合器活塞23为碟形结构，外壁与内壁开有安装O型圈的环形槽，高速离合器活塞16安装到动力输出轴20左端高速离合器活塞缸的活塞腔中；所述的高速离合器回位弹簧28为膜片弹簧，大端靠在高速离合器活塞23上，小端靠高速离合器回位弹簧卡环25来定位；

所述的48V电机4为永磁同步电机，固定在箱体3上，48V电机4的输出轴为空心轴，顶端开有内花键，与动力输入轴5左端的外花键相配合；

所述的箱体主要包括左端盖1、箱体3和右端盖19，所述的左端盖1为碟形结构，沿圆周方向开有若干通孔，用于安装连接螺栓2；所述的箱体3为圆筒形结构，沿左右两端的圆周方向开有若干螺纹孔；所述的右端盖19为碟形结构，所述的右端盖19将右端盖和凸缘做成一体，沿左右两端的圆周方向开有若干通孔，用于安装连接螺栓；所述的箱体3左端通过连接螺栓2与左端盖1连接，所述的箱体3右端通过连接螺栓2与右端盖19连接。

所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统划分为电子无级变速和再生制动两种模式，其中电子无级变速模式根据低速离合器和高速离合器的接合与分离划分为高速模式与低速模式。

本发明与现有技术相比，有益效果如下：

1.本发明所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统通过低速离合器的接合与高速离合器的分离，开启低速模式，此时前行星排和后行星排均具有减速增扭作用，能够提高车辆低速行驶时的加速性能和爬坡能力。

2.本发明所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统通过低速离合器的分离和高速离合器的接合，开启高速模式，此时前行星排具有减速增扭作用，缩短动力传动路线，能够提高车辆纯电动模式下的最高车速。

3.本发明所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统具有高速和低速两种模式，与单排行星排电驱动系统相比，低速下具有更大传动比，高速下具有更高的传动效率，因而可以采用功率等级相对较小的48V电机，提高硬件利用率，降低成本。

4.本发明所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统应用范围广，不仅可以作为辅助动力应用于传统两驱车，还可以应用于载货汽车和载客汽车。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统主视图上的剖视图；

图2为本发明所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统中双行星排结构的局部视图；

图3为本发明所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统中高速离合器与低速离合器结构的局部视图；

图4为本发明所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统结构原理图；

图5为本发明所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统在低速模式下的结构原理图；

图6为本发明所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统在高速模式下的结构原理图。

图中：1.左端盖，2.连接螺栓，3.箱体，4.48V电机，5.动力输入轴，6.前排行星轮支撑轴，7.1号滑动轴承，8.平键，9.前排太阳轮，10.公共齿圈，11.后排行星架主架，12.后排行星轮支撑轴，13.后排行星架副架，14.低速离合器从动轴卡环，15.低速离合器活塞缸，16.低速离合器活塞，17.低速离合器回位弹簧卡环，18.高速离合器卡环，19.右端盖，20.动力输出轴,21.高速离合器钢片，22.高速离合器摩擦片，23.高速离合器活塞，24.2号滑动轴承，25.高速离合器回位弹簧卡环，26.1号O型圈，27.低速离合器活塞缸卡环，28.高速离合器回位弹簧，29.2号O型圈，30.3号O型圈，31.4号O型圈,32.低速离合器回位弹簧，33.低速离合器摩擦片，34.低速离合器钢片，35.低速离合器卡环，36.低速离合器从动轴，37.公共齿圈卡环，38.后排太阳轮轴，39.3号滑动轴承，40.1号套筒，41中间传动轴，42.前排行星架副架，43.2号套筒，44.行星轮，45.垫片，46.前排行星架主架，47.滚动轴承，A.高速离合器，B.低速离合器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1、图4，本发明提供了一种混双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统，所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统主要包括前行星排、后行星排、高速离合器、低速离合器、48V电机和箱体。

参阅图1、图2、图4，所述的前行星排包括有动力输入轴5、前排行星轮支撑轴6、1号滑动轴承7、平键8、前排太阳轮9、公共齿圈10、前排行星架副架42、2号套筒43、前排行星轮44、垫片45、前排行星架主架46、滚动轴承47。

参阅图1、图2、图4，所述的动力输入轴5为阶梯轴，左端开有外花键用于传递来自48V电机4的动力，右端设有轴颈；所述的滚动轴承47为一对角接触球轴承，分别安装在48V电机4的输出端和前排行星架副架42内侧，用作支撑输入轴5的左右两端；所述的公共齿圈10即前行星排与后行星排的齿圈做成一个整体，公共齿圈10外圆侧开有外花键用于固定在箱体3内侧；所述的前排行星轮44为圆柱形的斜齿轮结构件；所述的1号滑动轴承7为薄壁的套筒结构；所述的垫片45为薄壁圆环结构；所述的前排行星架主架46、前排行星架副架42为圆环结构，其中，前排行星架副架42左端为空心结构，用作安装滚动轴承47，右端为内花键结构，与中间传动轴41的外花键相配合；所述的前排行星轮支撑轴6为实心的光轴结构；所述的前排太阳轮9为圆柱形的斜齿轮结构件；所述的2号套筒43为厚壁圆环结构。

参阅图1、图2、图4，动力输入轴5左端通过滚动轴承47支撑在48V电机4输出端，右端通过滚动轴承47支撑在前排行星架副架42的凹槽内；前排行星轮44通过1号滑动轴承7安装到前排行星轮支撑轴6上；前排行星轮支撑轴6安装到前排行星架主架46与前排行星架副架42上，并通过垫片45与二者隔离；公共齿圈10通过外花键支撑在箱体3上；前排太阳轮9通过平键8与动力输入轴5配合；前排太阳轮9与前排行星轮44啮合，前排行星轮44与公共齿圈10左端的齿圈常啮合。

参阅图1、图2、图4，所述的后行星排包括有1号滑动轴承7、公共齿圈10、后排行星架主架11、后排行星轮支撑轴12、后排行星架副架13、后排太阳轮轴38、3号滑动轴承39、1号套筒40、后排行星轮44、垫片45。

参阅图1、图2、图4，所述的后排行星轮44为圆柱形斜齿轮结构；所述的1号滑动轴承7、3号滑动轴承39为薄壁的套筒结构；所述的后排行星轮支撑轴12为实心的光轴结构；所述的垫片45为薄壁圆环结构；所述的后排行星架主架11为圆环结构；所述的后排行星架副架13内圈为空心圆形，外圈为外花键；所述的后排太阳轮轴38为空心齿轮轴，左端为齿轮，右端开有外花键，中间设有润滑油道；所述的1号套筒40为厚壁圆环结构。

参阅图1、图2、图4，后排太阳轮轴38通过3号滑动轴承39支撑在中间传动轴41的光轴部分；后排行星架副架13通过外花键与动力输入轴20左端的内花键配合；后排行星轮44通过1号滑动轴承7安装到后排行星轮支撑轴12上；后排行星轮支撑轴12安装到后排行星架主架11与后排行星架副架13上，并通过垫片45与二者隔离；后排太阳轮轴38的太阳轮与后排行星轮44啮合，后排太阳轮轴38的花键轴部分与低速离合器从动轴36的内花键相配合，后排行星轮44与公共齿圈10的右端齿圈常啮合。

参阅图1、图3、图4，所述的低速离合器B包括有低速离合器从动轴卡环14、低速离合器活塞缸15、低速离合器活塞16、低速离合器回位弹簧卡环17、低速离合器活塞缸卡环27、3号O型圈30、4号O型圈31、低速离合器回位弹簧32、低速离合器摩擦片33、低速离合器钢片34、低速离合器卡环35、低速离合器从动轴36。

参阅图1、图3、图4，所述的3号O型圈30、4号O型圈31均为环形橡胶密封圈；所述的低速离合器活塞缸15为杯型结构，左边杯内壁有内花键结构，右边杯外壁有外花键结构，内部钻孔作为低压油路来控制低速离合器活塞16，低速离合器活塞缸15通过花键与中间传动轴41固连在一起；所述的低速离合器活塞16装在低速离合器活塞缸15内，通过3号O型圈30和4号O型圈31来密封；所述的低速离合器从动轴卡环14、低速离合器回位弹簧卡环17、低速离合器活塞缸卡环27、低速离合器卡环35均为薄壁环形结构；所述的低速离合器摩擦片33为环形结构，内侧开有内花键；所述的低速离合器钢片34为环形结构，外侧开有外花键；所述的低速离合器回位弹簧32为膜片弹簧，大端靠在低速离合器活塞16上，小端靠低速离合器回位弹簧卡环17来定位；所述的低速离合器从动轴36为杯型结构，外侧开有与低速离合器摩擦片33的内花键配合的外花键，内侧开有与后排太阳轮轴38的外花键配合的内花键。

参阅图1、图3、图4，低速离合器活塞缸15通过花键配合安装到中间传动轴41上，靠中间传动轴41轴肩和低速离合器活塞缸卡环27来轴向定位；3号O型圈30、4号O型圈31分别安装到低速离合器活塞16外壁、内壁的环形槽中；低速离合器活塞16安装到低速离合器活塞缸15的活塞腔中，套在中间传动轴41轴颈上；低速离合器回位弹簧32套装在中间传动轴41轴颈上，小端靠低速离合器回位弹簧卡环17定位，大端压在低速离合器活塞16内侧；低速离合器钢片34通过花键配合安装到低速离合器活塞缸15上，低速离合器摩擦片33通过花键配合安装到低速离合器从动轴36上，低速离合器钢片33与低速离合器摩擦片36相间安装，通过低速离合器卡环35限位；低速离合器从动轴36通过花键连接安装在后排太阳轮轴38上，并通过低速离合器从动轴卡环14限位。

参阅图1、图3、图4，所述的高速离合器A包括有低速离合器活塞缸15、高速离合器卡环18、动力输出轴20、高速离合器钢片21、高速离合器摩擦片22、高速离合器活塞23、高速离合器回位弹簧卡环25、1号O型圈26、低速离合器活塞缸卡环27、高速离合器回位弹簧28、2号O型圈29。

参阅图1、图3、图4，所述的1号O型圈26、2号O型圈29均为环形橡胶密封圈；所述的低速离合器活塞缸15为杯型结构，左边杯内壁有内花键结构，右边杯外壁有与高速离合器摩擦片22的内花键配合的外花键结构，低速离合器活塞缸15通过花键与中间传动轴41固连在一起；所述的高速离合器活塞23装在动力输出轴20的左半部分高速离合器活塞缸内，通过1号O型圈26和2号O型圈29来密封；所述的高速离合器卡环18、高速离合器回位弹簧卡环25、低速离合器活塞缸卡环27均为薄壁环形结构；所述的高速离合器摩擦片22为环形结构，内侧开有内花键；所述的高速离合器钢片21为环形结构，外侧开有外花键；所述的高速离合器回位弹簧28为膜片弹簧，大端靠在高速离合器活塞23上，小端靠高速离合器回位弹簧卡环25来定位；所述的动力输出轴20左半部分为杯型结构，内侧开有与高速离合器钢片21的外花键配合的内花键，以及开有与后排行星架副架13的外花键配合的内花键，动力输出轴20右半部分为阶梯轴。

参阅图1、图3、图4，低速离合器活塞缸15通过花键配合安装到中间传动轴41上，靠中间传动轴41轴肩和低速离合器活塞缸卡环27来轴向定位；1号O型圈26、2号O型圈29分别安装到高速离合器活塞23外壁、内壁的环形槽中；高速离合器活塞23安装到动力输出轴左半部分的高速离合器活塞缸中，套在中间传动轴41轴颈上；高速离合器回位弹簧28套装在中间传动轴41轴颈上，小端靠高速离合器回位弹簧卡环25定位，大端压在高速离合器活塞23内侧；高速离合器钢片21通过花键配合安装到动力输出轴20的左半部分高速离合器活塞缸上，高速离合器摩擦片22通过花键配合安装到低速离合器活塞缸15上，高速离合器钢片21与高速离合器摩擦片22相间安装，通过高速离合器卡环18限位。

参阅图1、图4，所述的48V电机4为永磁同步电动机，电机输出轴为空心轴，电机输出轴顶端开有内花键。

参阅图1、图4，48V电机4固定到箱体3上，其输出轴通过花键与动力输入轴5相配合。

参阅图1，所述的动力输出轴20将高速离合器活塞缸与输出轴做成一体；所述的高速离合器活塞缸与后排行星架副架13通过花键配合和进行动力传递；所述的输出轴为阶梯轴，左端为空心轴结构，通过2号滑动轴承24与中间传动轴41互为支撑，右端开有外花键进行动力输出，输出轴中间钻通孔作为高压油路来控制高速离合器活塞23。

参阅图1，所述的箱体主要包括左端盖1、连接螺栓2、箱体3、右端盖19。

参阅图1，所述的箱体3为壳形结构，两端沿圆周方向均开有螺纹孔；所述的连接螺栓2为平头六角螺栓；所述的左端盖1为盘形结构，沿圆周方向开有光孔，中间开有通风孔；所述的右端盖19由端盖和凸缘做成一体，左端端盖为盘形结构，沿圆周方向开有光孔，右端凸缘为环形结构，沿圆周方向开有光孔。

参阅图1，箱体3通过连接螺栓2与左端盖1和右端盖19连接；右端盖19的凸缘通过连接螺栓与主减速器凸缘连接。

工作原理与工作模式划分

参阅图1、图4，所述的一种双离合器行星式混合动力汽车48V电驱动系统只有一个动力输入，即为48V电机4；48V电机4的动力通过动力输入轴5输入。

1、电子无级变速模式

参阅图1、图4、图5、图6，电子无级变速模式可以根据低速离合器B与高速离合器A的结合情况分为低速模式和高速模式。

低速模式

参阅图1、图4、图5，低速模式下，低速离合器B处于接合状态，高速离合器A处于分离状态。48V电机4的动力通过动力输入轴5输入，经过前行星排减速增扭作用，通过前排行星架副架42将动力输出到中间传动轴41；低速离合器接合，使得前行星排传递的动力经过低速离合器B传递到后行星排，实现第二次减速增扭作用，最终由后排行星架副架13输出到动力输出轴20。

高速模式

参阅图1、图4、图6，高速模式下，高速离合器A处于接合状态，低速离合器B处于分离状态。48V电机4的动力通过动力输入轴5输入，经过前行星排减速增扭作用，通过前排行星架副架42将动力输出到中间传动轴41；高速离合器接合，使得前行星排传递的动力经过高速离合器A直接传递到动力输出轴20。

2、再生制动模式

参阅图1、图4、图5，再生制动模式下，低速离合器B处于接合状态，高速离合器A处于分离状态，如果汽车处于非紧急制动的情况、车速高于某一限定值、并且此时的需求转矩小于48V电机所能提供的最大制动转矩时，制动力全部由48V电机提供，将机械能转化成电能，并将其储存在电池中；如果汽车处于非紧急制动的情况、车速高于某一限定值、并且此时的需求转矩大于48V电机所能提供的最大制动转矩时，制动力中的一部分由48V电机提供，将机械能转化成电能，并将其储存在电池中，制动力中的另一部分由传统的机械制动来提供。