CN106956582B - 一种采用单向离合器的行星式混联混合动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用单向离合器的行星式混联混合动力系统，克服了目前双模混联混合动力系统高低速模式切换时复杂的双离合器压力时序控制以及行星式混联混合动力汽车不能完全实现并联模式以致传动效率不够优化的问题，该系统包括前行星排、后行星排、制动器、离合器、单向离合器和电机系统。发动机通过联轴器与动力输入轴相连，其后是单向离合器F1；前行星排套装在系统动力输入轴右端，电机/发电机MG1与前排太阳轮连接，制动器与前行星排为花键连接；中间传动轴左端与前排齿圈配合；后行星排套装在中间传动轴上，单向离合器F2内座圈与中间传动轴平键连接，外座圈通过法兰止口与后排太阳轮连接；电机/发电机MG2与后排太阳轮连接。

Description

一种采用单向离合器的行星式混联混合动力系统
技术领域
本发明涉及一种混合动力汽车的动力系统，更确切地说，本发明涉及一种采用单向离合器的行星式混联混合动力系统。
背景技术
能源短缺与环境污染是汽车工业发展必须要考虑的两大重要问题，混合动力技术可有效地规避传统内燃机车辆燃油消耗率高、排放差等缺点，是燃油汽车节能减排、实现技术升级的主要途径之一，近年来发展迅速。目前混合动力驱动系统有串联、并联、混联三种形式，其中混联式驱动系统兼具串联与并联驱动系统的优点，在控制发动机处于高效区工作的同时能保证较优的传动效率。
采用行星机构作为动力耦合装置的混联系统构型，凭借其功率分流和电子无级变速的特点得到了广泛的应用，目前常见的构型是单行星排构型和双行星排构型。单行星排构型结构简单，控制相对容易，但只能实现输入式功率分流模式，导致系统在低速时的爬坡能力有限和在高速区的传动效率较低，仅适用于小型车辆；而双行星排构型能够实现输入功率分流以及输出功率分流两种模式，可有效克服单行星排构型存在的问题，但是该系统构型相对复杂，模式切换时的多离合器压力时序控制困难，这在很大程度上影响了系统的可靠性。采用单向离合器的行星式混联混合动力系统一方面利用单向离合器的机械自锁特性可简化多离合器压力时序控制，提高系统可靠性；另一方面可实现双电机的联合纯电动模式和完全并联模式，增加了系统的模式多样性和优化了系统的传动效率。
发明内容
本发明的目的是针对目前双模混联混合动力系统高低速模式切换时复杂的双离合器压力时序控制以及行星式混联混合动力汽车不能完全实现并联模式以致传动效率不够优化的问题，提供一种采用单向离合器的行星式混联混合动力系统。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
一种采用单向离合器的行星式混联混合动力系统，包括前行星排、后行星排、离合器、F1单向离合器、F2单向离合器、制动器、发动机和电机系统。
所述的前行星排包括前排行星架动力输入轴1、2号滑动轴承7、前排太阳轮8、3号滑动轴承9、前排行星架副架10、前排行星轮11、前排齿圈12、4号滑动轴承13、1号垫片14、前排行星轮支撑轴15。
所述的前排行星架动力输入轴1与前排行星架为一体式结构件，其右端的圆形凸盘右端面沿圆周方向均匀地开有4个用于与前排行星轮支撑轴15相配合的阶梯孔，左端开有与F1单向离合器配合的键槽结构。
所述的前排太阳轮8为空心阶梯轴结构件，其通过2号滑动轴承7和3号滑动轴承9支撑在前排行星架动力输入轴1上。
所述的前排行星轮11通过4号滑动轴承13安装在前排行星轮支撑轴15上，其与前排太阳轮8外啮合，与前排齿圈12内啮合。
所述的前排行星轮支撑轴15左端支撑在前排行星架副架10上，右端支撑在前排行星架动力输入轴1右端的行星架上。
所述的制动器包括有制动器毂56、制动器回位弹簧卡环57、制动器回位弹簧58、制动器卡环59、制动器摩擦片60、制动器钢片61、制动器活塞62、3号0型圈63、4号0型圈64、机壳65。
所述的制动器毂56是一环形元件，其与前排太阳轮花键副连接。
所述的制动器回位弹簧58为膜片弹簧，大端靠在制动器活塞62上，制动器小端靠在制动器回位弹簧卡环57上。
所述的制动器摩擦片60和制动器钢片61相间安装，各有3片，制动器摩擦片60的内花键与制动器毂56的外花键配合，制动器钢片61的外花键与机壳65的内花键配合。
所述的制动器回位弹簧卡环57、制动器卡环59均为环形结构。
所述的制动器活塞62为圆环结构，在环的内外壁均有用于填放密封材料的槽，安装在机壳65制动器活塞缸的内部。
所述的F1单向离合器为楔块式单向离合器，包括有F1单向离合器内座圈66、3号密封圈67、F1单向离合器端盖69、4号螺栓70、3号滚动轴承68、F1单向离合器楔块71、F1单离合器外座圈72、F1单向离合器保持架73、4号滚动轴承75、4号密封圈76、5号螺栓74、F1单向离合器法兰止口77。
所述的F1单向离合器内座圈66为三段式阶梯轴结构，通过1号平键4与前排行星架动力输入轴1连接在一起。
所述的F1单向离合器外座圈72左右端面分别沿周向均匀地开有6个与F1单向离合器法兰止口77和F1单向离合器端盖69相配合的螺纹孔。
所述的F1单向离合器楔块71呈8字形，由2个不同心的圆弧组成工作面。若干个相同的楔块均匀地分布于F1单向离合器内座圈66与外座圈72之间。
所述的F1单向离合器法兰止口77与F1单向离合器外座圈72左端面螺栓连接，与壳体2螺栓连接。
所述的后行星排包括中间传动轴16、6号滑动轴承19、后排行星架副架20、后排齿圈21、7号滑动轴承22、2号垫片23、后排行星轮支撑轴24、后排太阳轮25、后排行星架26、8号滑动轴承27、后排行星轮55。
所述的后排行星轮55通过7号滑动轴承22安装在后排行星轮支撑轴24上，与后排太阳轮25外啮合，与后排齿圈21内啮合。
所述的后排太阳轮25通过6号滑动轴承19和8号滑动轴承27支撑在中间传动轴16上。
所述的后排行星轮支撑轴24左端支撑在后排行星架副架20上，右端支撑在后排行星架26上，在后排行星轮55的两端均通过2号垫片23与行星架分隔。
所述的F2单向离合器为楔块式单向离合器，包括有F2单向离合器内座圈40、1号密封圈41、F2单向离合器端盖42、1号螺栓43、1号滚动轴承44、F2单向离合器楔块45、F2单向离合器外座圈46、F2单向离合器保持架47、2号滚动轴承48、2号密封圈49、2号螺栓50、F2单向离合器法兰止口51。
所述的F2单向离合器内座圈40为三段式阶梯轴结构，通过2号平键54与中间传动轴16连接在一起。
所述的F2单向离合器外座圈46左右端面分别沿周向均匀地开有6个与F2单向离合器法兰止口51和F2单向离合器端盖42相配合的螺纹孔。
所述的F2单向离合器楔块45呈8字形，由2个不同心的圆弧组成工作面。若干个相同的楔块均匀地分布于F2单向离合器内座圈40与外座圈46之间。
所述的F2单向离合器法兰止口51与F2单向离合器外座圈46左端面螺栓连接，与后排太阳轮25螺栓连接。
所述的离合器为湿式多片离合器，包括有离合器卡环28、离合器钢片29、离合器摩擦片30、离合器活塞31、离合器活塞缸32、1号0型圈33、离合器回位弹簧34、离合器回位弹簧卡环35、2号0型圈38、离合器从动轴39、离合器活塞缸卡环53。
所述的离合器活塞缸32为杯形结构，左端与后排行星架26花键副连接，右端与动力输出轴焊接。
所述的离合器回位弹簧34为膜片弹簧，大端靠在离合器活塞31上，小端由离合器回位弹簧卡环35来限位。
所述的离合器钢片29与离合器摩擦片30相间布置，离合器钢片29与离合器活塞缸31通过花键连接，离合器摩擦片30与离合器从动轴39通过花键连接。
所述的电机系统包括有电机/发电机MG15、1号滑动轴承6、电机/发电机MG217、5号滑动轴承18。
所述的电机/发电机MG15为永磁同步电机，通过1号滑动轴承6与前排行星架动力输入轴1配合。
所述的电机/发电机MG217为永磁同步电机，通过5号滑动轴承18与中间传动轴16配合。
所述的一种采用单向离合器的行星式混联混合动力系统可实现3种不同的纯电动模式，其共同特征是制动器B、离合器C均处于分离状态；当电机/发电机MG2运行、发动机与电机/发电机MG1均不工作时，F1单向离合器分离，F2单向离合器分离，该系统工作于电机/发电机MG2单独纯电动模式；当电机/发电机MG1运行、发动机与电机/发电机MG2均不工作时，F1单向离合器锁止发动机，F2单向离合器接合，该系统工作于电机/发电机MG1单独纯电动模式；当两电机同时工作时，F1单向离合器锁止发动机，可调节电机/发电机MG1转速使得F2单向离合器自动接合，该系统工作于两电机联合纯电动模式。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的行星式混联混合动力系统采用一个单向离合器，利用其机械自锁特性实现电子无级变速高速与低速模式的自由切换，简化了混联系统中双离合器的操纵机构。
2.本发明所述的行星式混联混合动力系统与双模混联混合动力系统相比，在电子无级变速高速与低速模式切换过程中仅需控制单个离合器的结合与分离，无需复杂的双离合器时序切换控制，提升了系统控制的可靠性和稳定性。
3.本发明所述的行星式混联混合动力系统，相比于当前的单模行星式混合动力系统，能实现并联模式，能获得更好的综合传动效率与整车燃油经济性。
4.本发明所述的行星式混联混合动力系统，相比于现有的双模混联混合动力系统，能实现双电机的纯电动联合驱动。
5.本发明所述的行星式混联混合动力系统可以实现电子无极变速功能，保证发动机工作在最佳燃油经济区，降低油耗。
6.本发明所述的行星式混联混合动力系统可以实现纯电动启车模式，消除发动机的怠速油耗，提高整车燃油经济性。
7.本发明所述的行星式混联混合动力系统可以有效回收车辆制动动能，显著提高车辆的燃油经济性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是本发明所述的行星式混联混合动力系统主视图上的剖视图；
图2是本发明所述的行星式混联混合动力系统结构组成示意图；
图3是本发明所述的行星式混联混合动力系统中前行星排部分(含制动器、F1单向离合器)结构组成的的主视图；
图4是本发明所述的行星式混联混合动力系统中后行星排部分(含湿式离合器、F2单向离合器)结构组成的的主视图；
图5是本发明所述的行星式混联混合动力系统中F2单向离合器与湿式离合器部分的局部视图；
图6是本发明所述的行星式混联混合动力系统工作在电子无极变速低速模式下的杠杆图；
图7是本发明所述的行星式混联混合动力系统由电子无级变速低速模式向电子无级变速高速模式切换时的杠杆图；
图中：1.前排行星架动力输入轴，2.壳体，3.支承轴承，4.1号平键，5.电机/发电机MG1，6.1号滑动轴承，7.2号滑动轴承，8.前排太阳轮，9.3号滑动轴承，10.前排行星架副架，11.前排行星轮，12.前排齿圈，13.4号滑动轴承，14.1号垫片，15.前排行星轮支撑轴，16.中间传动轴，17.电机/发电机MG2，18.5号滑动轴承，19.6号滑动轴承，20.后排行星架副架，21.后排齿圈，22.7号滑动轴承，23.2号垫片，24.后排行星轮支撑轴，25.后排太阳轮，26.后排行星架，27.8号滑动轴承，28.离合器卡环，29.离合器钢片，30.离合器摩擦片，31.离合器活塞，32.离合器活塞缸，33.1号0型圈，34.离合器回位弹簧，35.离合器回位弹簧卡环，36.9号滑动轴承，37.动力输出轴，38.2号0型圈，39.离合器从动轴，40.F2单向离合器内座圈，41.1号密封圈，42.F2单向离合器端盖，43.1号螺栓，44.1号滚动轴承，45.F2单向离合器楔块，46.F2单向离合器外座圈，47.F2单向离合器保持架48.2号滚动轴承，49.2号密封圈，50.2号螺栓，51.F2单向离合器法兰止口，52.3号螺栓，53.离合器活塞缸卡环，54.2号平键，55.后排行星轮，56.制动器毂，57.制动器回位弹簧卡环，58.制动器回位弹簧，59.制动器卡环，60.制动器摩擦片，61.制动器钢片，62.制动器活塞，63.3号0型圈，64.4号0型圈，65.机壳，66.F1单向离合器内座圈，67.3号密封圈，68.3号滚动轴承，69，F1单向离合器端盖，70.4号螺栓，71.F1单向离合器楔块，72.F1单向离合器外座圈，73.F1单向离合器，74.5号螺栓，75.4号滚动轴承，76.4号密封圈，77.F1单向离合器法兰止口，78.6号螺栓，79.发动机，B.制动器，C.离合器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细的描述：
参阅图1、图2，本发明提供了一种采用单向离合器的行星式混联混合动力系统，所述的一种采用单向离合器的行星式混联混合动力系统包括前行星排、后行星排、离合器、单向离合器、制动器、发动机和电机系统。
参阅图2、图3，所述的前行星排包括前排行星架动力输入轴1、2号滑动轴承7、前排太阳轮8、3号滑动轴承9、前排行星架副架10、前排行星轮11、前排齿圈12、4号滑动轴承13、1号垫片14、前排行星轮支撑轴15。
参阅图3，所述的前排行星架动力输入轴1与前排行星架为一体式结构件，在前排行星架动力输入轴1的右端为圆形凸盘结构，在所述的圆形凸盘右端面沿圆周方向均匀地开有4个用于与前排行星轮支撑轴15相配合的阶梯孔。在前排行星架动力输入轴1的左端开有与F1单向离合器配合的键槽结构。在前排行星架动力输入轴1中心处有通孔结构，在轴面上开有通润滑油用的径向通孔结构。
参阅图3，所述的前排太阳轮8为空心阶梯轴结构件。前排太阳轮8中心处为阶梯孔结构，阶梯孔两端孔径比中间部分孔径大。前排太阳轮8外部为阶梯轴，左端阶梯部分开有与电机/发电机MG15输出轴内花键相配合的外花键结构；中间阶梯部分是与制动器毂56内花键孔相配合的花键轴，其右端开有与前排行星架动力输入轴1轴面通孔相通的通孔结构；最右端阶梯部分为圆柱形的斜齿轮结构。
参阅图3，所述的前排齿圈12整体为中空的圆柱状结构，左端包络整个行星排，同时内环面上有圆柱形的内斜齿结构与行星轮配合；前排齿圈12右端中心处有轴毂结构，轴毂中心处为通孔结构，在通孔的内表面有与中间传动轴16配合的内花键结构。
参阅图3，所述的2号滑动轴承7、3号滑动轴承9、4号滑动轴承13均为薄壁套筒结构。
参阅图3，所述前排行星架副架10为圆环结构，中间为通孔结构，在圆环的左端面上沿周向均匀地开有4个与前排行星轮支撑轴15相配合的阶梯孔结构。
参阅图3，所述的前排行星轮11是圆柱形的斜齿轮，在前排行星轮11的中心处为光滑的通孔结构。
参阅图3，所述的1号垫片14为薄壁的圆环结构。
参阅图3，所述的前排行星轮支撑轴15为实心的光轴。
参阅图2、图3，前排行星轮11通过4号滑动轴承13安装在前排行星轮支撑轴15上；前排行星轮支撑轴15左端支撑在前排行星架副架10上，右端支撑在前排行星架动力输入轴1右端的行星架上，在前排行星轮11的两端均通过1号垫片14与行星架分隔；前排太阳轮8通过2号滑动轴承7和3号滑动轴承9支撑在前排行星架动力输入轴1上，前排太阳轮8的齿轮部分与前排行星轮11外啮合；前排齿圈12与前排行星轮11内啮合。
参阅图2、图3，所述的制动器B包括有制动器毂56、制动器回位弹簧卡环57、制动器回位弹簧58、制动器卡环59、制动器摩擦片60、制动器钢片61、制动器活塞62、3号0型圈63、4号0型圈64、机壳65。
参阅图3，所述的制动器毂56是一环形元件，其中心孔加工有内花键，用于与前排太阳轮8的中段中空的花键轴连接，制动器毂56的外侧圆柱面加工有外花键；所述的制动器回位弹簧卡环57、制动器卡环59均为环形结构；所述的制动器回位弹簧58为膜片弹簧；所述的制动器摩擦片60为圆环结构，内侧有内花键；所述的制动器钢片61为圆环结构，外围有外花键；所述的制动器活塞62为圆环结构，在环的内外壁均有用于填放密封材料的槽；所述的机壳65内部有内花键和制动器活塞缸。
参阅图3，制动器摩擦片60和制动器钢片61相间安装，制动器摩擦片60的内花键与制动器毂56的外花键配合，制动器钢片61的外花键与机壳65的内花键配合；制动器卡环59在制动器钢片61右侧，3号0型圈63、4号0型圈64分别装入制动器活塞62的环槽中，制动器活塞62安装在机壳65制动器活塞缸的内部，制动器回位弹簧卡环57装在机壳65上，制动器回位弹簧58的大端靠在制动器活塞62上，制动器回位弹簧58的小端靠在制动器回位弹簧卡环57上。
参阅图2、图3，所述的F1单向离合器包括有F1单向离合器内座圈66、3号密封圈67、F1单向离合器端盖69、4号螺栓70、3号滚动轴承68、F1单向离合器楔块71、F1单离合器外座圈72、F1单向离合器保持架73、4号滚动轴承75、4号密封圈76、5号螺栓74、F1单向离合器法兰止口77。
参阅图3，所述的F1单向离合器内座圈66为三段式阶梯轴结构，阶梯轴内部开有通孔，且开有与1号平键4配合的键槽。三段式阶梯轴外部为光轴结构，两端轴径相同，中间部分轴径较大。
参阅图3，所述的F1单向离合器外座圈72整体为空心轴结构，中间开有通孔，左右端面分别沿周向均匀地开有6个与F1单向离合器法兰止口77和F1单向离合器端盖69相配合的螺纹孔。
参阅图3，所述的F1单向离合器楔块71呈8字形，由2个不同心的圆弧组成工作面。若干个相同的楔块均匀地分布于F1单向离合器内座圈66与外座圈72之间。
参阅图3，所述的F1单向离合器保持架73沿周向均匀地开有与楔块数目相同的通孔，以支撑楔块。
参阅图3，所述的F1单向离合器法兰止口77为空心轴结构，在靠近法兰止口中心处沿沿周向均匀地开有6个F1单向离合器外座圈72左端面相配合的螺纹孔；在远离法兰止口中心处沿周向均匀地开有4个与壳体2相配合的螺纹孔。
参阅图3，所述的F1单向离合器端盖69为空心轴结构，其上沿周向均匀地开有6个与F1单向离合器外座圈72右端面相配合的螺纹孔。
参阅图3，所述的F1单向离合器内座圈66通过1号平键4与前排行星架动力输入轴1连接在一起；F1单向离合器内座圈66与F1单向离合器外座圈72通过3号滚动轴承68以及4号滚动轴承75连接，并通过3号密封圈67与4号密封圈76进行密封；F1单向离合器楔块71由F1单向离合器保持架73支撑且均匀地分布于F1单向离合器内座圈66与单向离合器外座圈72的缝隙之中；F1单向离合器端盖69与F1单向离合器法兰止口77通过4号螺栓70与5号螺栓74对称安装于F1单向离合器外座圈72两侧，以固定3号滚动轴承68以及4号滚动轴承75；F1单向离合器法兰止口77通过6号螺栓78与壳体2配合连接。
参阅图2、图4，所述的后行星排包括有中间传动轴16、6号滑动轴承19、后排行星架副架20、后排齿圈21、7号滑动轴承22、2号垫片23、后排行星轮支撑轴24、后排太阳轮25、后排行星架26、8号滑动轴承27、后排行星轮55。
参阅图4，所述的中间传动轴16为阶梯轴结构，左端中心处开有盲孔结构。所述的中间传动轴16左端有与前排齿圈12配合的外花键结构；靠近中间传动轴右端处开有与F2单向离合器配合的键槽结构；键槽右侧开有与内部盲孔相通的径向孔结构；径向孔右侧有与离合器从动轴39焊接用的轴肩结构；在中间传动轴16的最右端为阶梯轴结构，轴颈由左向右逐渐减小。
参阅图4，所述的后排行星架副架20为圆环结构，中间为通孔，在圆环的左端面上沿周向均匀地开有4个与后排行星轮支撑轴24相配合的阶梯孔结构。
参阅图4，所述的后排齿圈21为环形柱状结构，齿圈内壁有圆柱形的内斜齿结构，与后排行星轮55相配合。
参阅图4，所述的后排行星轮支撑轴24为实心的光轴。
参阅图4，所述的后排太阳轮25为三段式的空心轴。三段式空心轴内部为阶梯孔结构，阶梯孔两端孔径比中间部分孔径大；三段式空心轴外部的左端有与电机/发电机MG217的动力输出轴配合的外花键，三段式空心轴外部的中间部分为圆柱形的斜齿轮结构，三段式空心轴右端是圆盘结构，在其右端面上沿周向均匀地分布着4个与F2单向离合器法兰止口51相配合的螺孔。
参阅图4，所述的后排行星架26整体为薄圆环结构，中心处为通孔结构；在圆环的右端面上沿周向均匀地开有4个与后排行星轮支撑轴24相配合的阶梯孔；在圆环右端面上靠近外围处有环形的凸台结构，在凸台的内环面上有与离合器活塞缸32配合的内花键结构。
参阅图4，所述的后排行星轮55是圆柱形的斜齿轮，在后排行星轮55的中心处为光滑的通孔结构。
参阅图4，所述的6号滑动轴承19、7号滑动轴承22均为薄壁套筒结构。
参阅图4，所述的2号垫片23为薄壁圆环结构。
参阅图2、图4，后排行星轮55通过7号滑动轴承22安装在后排行星轮支撑轴24上；后排行星轮支撑轴24左端支撑在后排行星架副架20上，右端支撑在后排行星架26上，在后排行星轮55的两端均通过2号垫片23与行星架分隔；后排太阳轮25通过6号滑动轴承19和8号滑动轴承27支撑在中间传动轴16上，后排太阳轮25的齿轮部分与后排行星轮55外啮合；后排齿圈21与后排行星轮55内啮合。
参阅图2、图4、图5，所述的F2单向离合器包括有F2单向离合器内座圈40、1号密封圈41、F2单向离合器端盖42，、1号螺栓43、1号滚动轴承44、F2单向离合器楔块45、F2单向离合器外座圈46、F2单向离合器保持架47、2号滚动轴承48、2号密封圈49、2号螺栓50、F2单向离合器法兰止口51。
参阅图4、图5，所述的F2单向离合器内座圈40为三段式阶梯轴结构，阶梯轴内部开有通孔，且开有与2号平键54配合的键槽。三段式阶梯轴外部为光轴结构，两端轴径相同，中间部分轴径较大。
参阅图4、图5，所述的F2单向离合器外座圈46整体为空心轴结构，中间开有通孔，左右端面分别沿周向均匀地开有6个与F2单向离合器法兰止口51和F2单向离合器端盖42相配合的螺纹孔。
参阅图4、图5，所述的F2单向离合器楔块45呈8字形，由2个不同心的圆弧组成工作面。若干个相同的楔块均匀地分布于F2单向离合器内座圈40与外座圈46之间。
参阅图4、图5，所述的F2单向离合器保持架47沿周向均匀地开有与楔块数目相同的通孔，以支撑楔块。
参阅图4、图5，所述的F2单向离合器法兰止口51为空心轴结构，在靠近法兰止口中心处沿沿周向均匀地开有6个F2单向离合器外座圈46左端面相配合的螺纹孔；在远离法兰止口中心处沿周向均匀地开有4个与后排太阳轮25右端面相配合的螺纹孔。
参阅图4、图5，所述的F2单向离合器端盖42为空心轴结构，其上沿周向均匀地开有6个与F2单向离合器外座圈46右端面相配合的螺纹孔。
参阅图4、图5，所述的F2单向离合器内座圈40通过2号平键54与中间传动轴16连接在一起；F2单向离合器内座圈40与F2单向离合器外座圈46通过1号滚动轴承44以及2号滚动轴承48连接，并通过1号密封圈41与2号密封圈49进行密封；F2单向离合器楔块45由F2单向离合器保持架47支撑且均匀地分布于F2单向离合器内座圈40与单向离合器外座圈46的缝隙之中；F2单向离合器端盖42与F2单向离合器法兰止口51通过1号螺栓43与2号螺栓50对称安装于F2单向离合器外座圈46两侧，以固定1号滚动轴承44以及2号滚动轴承48；F2单向离合器法兰止口51通过3号螺栓52与后排太阳轮25配合连接。
参阅图2、图4、图5，所述的离合器C包括有离合器卡环28、离合器钢片29、离合器摩擦片30、离合器活塞31、离合器活塞缸32、1号0型圈33、离合器回位弹簧34、离合器回位弹簧卡环35、2号0型圈38、离合器从动轴39、离合器活塞缸卡环53。
参阅图4、图5，所述的离合器活塞缸32为杯形结构，左端通过花键与后排行星架26连接，并由离合器活塞缸卡环53限位，右端通过焊接与动力输出轴37连接，杯壁内部有内花键结构；离合器活塞31装在离合器活塞缸32内部，并通过1号0型圈33和2号0型圈38进行密封；离合器回位弹簧34为膜片弹簧，大端靠在离合器活塞31上，小端由离合器回位弹簧卡环35来限位；离合器采用多片的形式，离合器钢片29与离合器摩擦片30相间布置，右端靠在离合器活塞31上，左端由离合器卡环28限位；离合器钢片29外端有外花键结构，并与离合器活塞缸31的内花键配合；离合器摩擦片30内部有内花键结构，并与离合器从动轴39外端的外花键配合；离合器从动轴39通过焊接与中间传动轴16连接。
参阅图2、图3、图4，所述的电机系统包括有电机/发电机MG15、1号滑动轴承6、电机/发电机MG217、5号滑动轴承18。
参阅图2、图3，所述的电机/发电机MG15为永磁同步电机。电机的转子输出轴为空心轴，通过1号滑动轴承6与前排行星架动力输入轴1配合，并且通过花键与前排太阳轮8连接。
参阅图2、图4，所述的电机/发电机MG217为永磁同步电机。电机的转子输出轴为空心轴，通过5号滑动轴承18与中间传动轴16配合，并且通过花键与后排太阳轮25连接。
工作原理与模式划分：
参阅图1、图2，所述的一种采用单向离合器的行星式混联混合动力系统动力输入有三部分：发动机、电机/发电机MG1、电机/发电机MG2。发动机的动力由前排行星架动力输入轴1输入，电机/发电机MG1的动力由前排太阳轮8输入，电机/发电机MG2的动力由后排太阳轮25输入。
1.纯电动模式
纯电动模式主要用于启动车辆和低速巡航，根据两电机不同的状态可分为两电机单独驱动和两电机联合驱动模式，其共同特征是制动器B、离合器C均处于分离状态。
电机/发电机MG2纯电动模式：
此模式下，只有电机/发电机MG2工作。由于发动机与电机/发电机MG1均不工作，F2单向离合器内座圈转速为0，外座圈转速与后排太阳轮转速相同，F2单向离合器自动分离。动力传动路线为：动力电池供电，由电机/发电机MG2转化为机械能输入到后排太阳轮，再经后排行星架传到动力输出轴37，经过主减速器的减速增扭作用后输出到车轮。
电机/发电机MG1纯电动模式：
当电机/发电机MG2出现故障时，电机/发电机MG1可参与纯电动。此模式下，只有电机/发电机MG1工作。发动机在F1单向离合器作用下被锁止，F2单向离合器外座圈转速为0，内座圈与中间传动轴16转速相同，F2单向离合器自动接合。动力传递路线为：动力电池供电，由电机/发电机MG1转化为机械能输入到前排太阳轮，经前行星排传到中间轴16，再经F2单向离合器和后行星排传到动力输出轴37，最后经过主减速器的减速增扭作用后输出到车轮。
两电机联合纯电动模式：
此模式下，两电机同时工作。发动机在F1单向离合器作用下被锁止，F2单向离合器外座圈转速与电机/发电机MG2转速相同，内座圈与中间传动轴16转速相同，可调节电机/发电机MG1转速使得F2单向离合器内座圈转速大于外座圈转速，此时单向离合器自动接合。动力传递路线为：动力电池供电，由电机/发电机MG1转化为机械能后输入到前排太阳轮，经前行星排传到中间轴16，再经F2单向离合器将动力耦合在后行星排太阳轮处，与电机/发电机MG2的动力叠加后经后行星排传到动力输出轴37，最后经过主减速器的减速增扭作用后输出到车轮。
2.并联模式
当车速较高时，制动器B接合，前行星排太阳轮13被锁死，整个前行星排相当于一个固定速比，此时发动机79输出的功率全部由机械路径输出到车轮，具有较高的传动效率。
3.电子无极变速模式
电子无极变速模式根据F2单向离合器与离合器C的接合与分离状态，可分为低速模式和高速模式。这两种子模式的共同特征是：此时发动机、电机/发电机MG1、电机/发电机MG2均处于工作状态，F1单向离合器自动分离，制动器B分离，发动机输出功率一部分经过前行星排由机械路径输出到车轮，另一部分由电机/发电机MG1转化为电功率。
低速模式：
参阅图6，在低速模式下，离合器C处于分离状态，发动机的动力从前排行星架输入，电机/发电机MG1与前排太阳轮相连，起到调节发动机工作点的作用，F2单向离合器内座圈转速与中间传动轴16转速相同；此时通过电机/发电机MG1的转速调节作用，控制前排齿圈转速升高，当出现F2单向离合器内座圈转速超过外座圈转速的趋势时，单向离合器自动接合，前行星排传递的动力在后行星排太阳轮处耦合；后行星排齿圈锁止，动力经由行星架经过高速离合器活塞缸32传到动力输出轴37输出；电机/发电机MG2耦合在后排的太阳轮处，提供助力。
高速模式：
参阅图7，当车辆控制系统要求整车运行模式由低速切换至高速模式时，离合器C作动处于接合状态，此时中间传动轴16与动力输出轴37转速相同，即F2单向离合器内座圈转速与后排行星架转速相同，而外座圈转速仍然与后排太阳轮转速相同，在内外座圈转速差的作用下，F2单向离合器自动分离；电机/发电机MG2耦合在后排的太阳轮处，提供助力；发动机的动力从前排的行星架输入，电机/发电机MG1与前排太阳轮相连，动力由前排的齿圈输出，并经过中间传动轴16传递到动力输出轴37处耦合后直接输出。
在车辆的电子无级变速高速与低速模式切换过程中，只需对离合器C的接合压力进行控制，F2单向离合器通过其结构自锁特性即可实现自动接合与分离的功能，这样模式切换时的双离合器压力时序控制得到简化。
4.再生制动模式
当汽车处于非紧急制动情况下，且车速高于某一限定值时，进入再生制动模式。若此时的需求制动转矩小于电机/发电机MG2所能提供的最大制动转矩时，制动力全部由电机/发电机MG2提供，所回收的机械能转化成电能储存在电池中；若此时的需求制动转矩大于电机/发电机MG2所能提供的最大制动转矩，制动力中的一部分由电机/发电机MG2提供，所回收的机械能转化成电能储存在电池中，制动力中的另一部分由传统的机械制动来提供。

Claims (2)

1.一种采用单向离合器的行星式混联混合动力系统，包括前行星排、后行星排、离合器、F1单向离合器、F2单向离合器、制动器、发动机和电机系统，其特征在于：
所述的F1单向离合器为楔块式单向离合器，包括有F1单向离合器内座圈(66)、3号密封圈(67)、F1单向离合器端盖(69)、4号螺栓(70)、3号滚动轴承(68)、F1单向离合器楔块(71)、F1单离合器外座圈(72)、F1单向离合器保持架(73)、4号滚动轴承(75)、4号密封圈(76)、5号螺栓(74)、F1单向离合器法兰止口(77)；所述的F1单向离合器内座圈(66)为三段式阶梯轴结构，阶梯轴内部开有通孔，且开有与1号平键(4)配合的键槽，三段式阶梯轴外部为光轴结构，两端轴径相同，中间部分轴径较大；所述的F1单向离合器外座圈(72)左右端面分别沿周向均匀地开有6个与F1单向离合器法兰止口(77)和F1单向离合器端盖(69)相配合的螺纹孔；所述的F1单向离合器楔块(71)呈8字形，由2个不同心的圆弧组成工作面，若干个相同的楔块均匀地分布于F1单向离合器内座圈(66)与外座圈(72)之间；所述的F1单向离合器保持架(73)沿周向均匀地开有与楔块数目相同的通孔，以支撑楔块；所述的F1单向离合器法兰止口(77)为空心轴结构，在靠近法兰止口中心处沿沿周向均匀地开有6个F1单向离合器外座圈(72)左端面相配合的螺纹孔；在远离法兰止口中心处沿周向均匀地开有4个与壳体(2)相配合的螺纹孔；所述的F1单向离合器端盖(69)为空心轴结构，其上沿周向均匀地开有6个与F1单向离合器外座圈(72)右端面相配合的螺纹孔；所述的F1单向离合器内座圈(66)通过1号平键(4)与前排行星架动力输入轴(1)连接在一起；F1单向离合器内座圈(66)与F1单向离合器外座圈(72)通过3号滚动轴承(68)以及4号滚动轴承(75)连接，并通过3号密封圈(67)与4号密封圈(76)进行密封；F1单向离合器楔块(71)由F1单向离合器保持架(73)支撑且均匀地分布于F1单向离合器内座圈(66)与单向离合器外座圈(72)的缝隙之中；F1单向离合器端盖(69)与F1单向离合器法兰止口(77)通过4号螺栓(70)与5号螺栓(74)对称安装于F1单向离合器外座圈(72)两侧，以固定3号滚动轴承(68)以及4号滚动轴承(75)；F1单向离合器法兰止口(77)通过6号螺栓(78)与壳体(2)配合连接；
所述的F2单向离合器为楔块式单向离合器，包括有F2单向离合器内座圈(40)、1号密封圈(41)、2号密封圈(49)、F2单向离合器端盖(42)、1号螺栓(43)、2号螺栓(50)、3号螺栓(52)、F2单向离合器楔块(45)、F2单向离合器外座圈(46)、F2单向离合器保持架(47)、1号滚动轴承(44)、2号滚动轴承(48)、F2单向离合器法兰止口(51)；各部件连接关系为：F2单向离合器内座圈(40)通过2号平键(54)与中间传动轴(16)连接在一起；F2单向离合器内座圈(40)与F2单向离合器外座圈(46)通过1号滚动轴承(44)以及2号滚动轴承(48)连接，并通过1号密封圈(41)与2号密封圈(49)进行密封；F2单向离合器楔块(45)由F2单向离合器保持架(47)支撑且均匀地分布于F2单向离合器内座圈(40)与单向离合器外座圈(46)的缝隙之中；F2单向离合器端盖(42)与F2单向离合器法兰止口(51)通过1号螺栓(43)与2号螺栓(50)对称安装于F2单向离合器外座圈(46)两侧，以固定1号滚动轴承(44)以及2号滚动轴承(48)；F2单向离合器法兰止口(51)通过3号螺栓(52)与后排太阳轮(25)配合连接；
所述的制动器包括有制动器毂(56)、制动器回位弹簧卡环(57)、制动器回位弹簧(58)、制动器卡环(59)、制动器摩擦片(60)、制动器钢片(61)、制动器活塞(62)、3号0型圈(63)、4号0型圈(64)、机壳(65)；所述的制动器毂(56)是一环形元件，其中心孔加工有内花键，用于与前排太阳轮(8)的中段中空的花键轴连接，制动器毂(56)的外侧圆柱面加工有外花键；所述的制动器回位弹簧卡环(57)、制动器卡环(59)均为环形结构；所述的制动器回位弹簧(58)为膜片弹簧；所述的制动器摩擦片(60)为圆环结构，内侧有内花键；所述的制动器钢片(61)为圆环结构，外围有外花键；所述的制动器活塞(62)为圆环结构，在环的内外壁均有用于填放密封材料的槽；所述的机壳(65)内部有内花键和制动器活塞缸；制动器摩擦片(60)和制动器钢片(61)相间安装，制动器摩擦片(60)的内花键与制动器毂(56)的外花键配合，制动器钢片(61)的外花键与机壳(65)的内花键配合；制动器卡环(59)在制动器钢片(61)右侧，3号0型圈(63)、4号0型圈(64)分别装入制动器活塞(62)的环槽中，制动器活塞(62)安装在机壳(65)制动器活塞缸的内部，制动器回位弹簧卡环(57)装在机壳(65)上，制动器回位弹簧(58)的大端靠在制动器活塞(62)上，制动器回位弹簧(58)的小端靠在制动器回位弹簧卡环(57)上。
2.根据权利要求1所述的一种采用单向离合器的行星式混联混合动力系统，其特征在于，可实现3种不同的纯电动模式，共同特征是制动器B、离合器C均处于分离状态；当电机/发电机MG2运行、发动机与电机/发电机MG1均不工作时，F1单向离合器分离，F2单向离合器分离，该系统工作于电机/发电机MG2单独纯电动模式；当电机/发电机MG1运行、发动机与电机/发电机MG2均不工作时，F1单向离合器锁止发动机，F2单向离合器接合，该系统工作于电机/发电机MG1单独纯电动模式；当两电机同时工作时，F1单向离合器锁止发动机，可调节电机/发电机MG1转速使得F2单向离合器自动接合，该系统工作于两电机联合纯电动模式。
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