CN114604078A - 一种三轴式双离合器混合动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三轴式双离合器混合动力系统，第一中间轴上固定所述第一主减主动齿轮、外输入轴从动齿轮、内输入轴从动齿轮，外输入轴从动齿轮与外输入轴主动齿轮常啮合，内输入轴从动齿轮与内输入轴主动齿轮常啮合；主减从动齿轮固定在差速器总成上，主减从动齿轮与第一主减主动齿轮常啮合；TM电机组件与主减从动齿轮常啮合，或者主减从动齿轮与第一主减主动齿轮固定。本发明使用两个离合器集成的方式，一个离合器对应一个挡位，两组离合器各自断开与结合同步进行。同时在此基础上省去同步器，不仅有效解决车辆行驶过程中出现的换挡动力中断的问题，同时简化结构，降低成本，提升可靠性。

Description

一种三轴式双离合器混合动力系统
技术领域
本发明涉及汽车的传动技术领域，特别涉及一种三轴式双离合器混合动力系统。
背景技术
对比目前市场上的多挡位平行轴式混动变速器，均为单离合器+同步器换挡或双离合器+同步器换挡，单离合器断开以后还需要等待同步器换挡完成之后再行结合，该结构在换挡过程中会不可避免的出现动力中断；双离合器换挡解决动力中断，但是仍然需要同步器完成换挡，这就需要变速器再增加一套换挡系统，大幅增加了结构的复杂性，相应带来成本上涨以及可靠性降低的问题。
发明内容
本发明提供一种三轴式双离合器混合动力系统，结合传统的双离合变速器优势，使用两个离合器集成的方式，一个离合器对应一个挡位，两组离合器各自断开与结合同步进行。
解决上述问题的技术方案如下：
一种三轴式双离合器混合动力系统，包括发动机、双离合器、内输入轴、外输入轴、芯轴、外输入轴主动齿轮、内输入轴主动齿轮、第一主减主动齿轮、外输入轴从动齿轮、内输入轴从动齿轮、第一中间轴、主减从动齿轮、差速器总成、GM电机组件、TM电机组件；
所述发动机与双离合器固定，内输入轴和外输入轴均为空心轴，内输入轴空套在芯轴上，外输入轴空套在内输入轴上；
所述内输入轴、外输入轴、芯轴分别与双离合器固定，内输入轴主动齿轮与内输入轴固定，外输入轴主动齿轮与外输入轴固定，GM电机组件与芯轴连接；
所述第一中间轴上固定所述第一主减主动齿轮、外输入轴从动齿轮、内输入轴从动齿轮，外输入轴从动齿轮与外输入轴主动齿轮常啮合，内输入轴从动齿轮与内输入轴主动齿轮常啮合；
所述主减从动齿轮固定在差速器总成上，主减从动齿轮与第一主减主动齿轮常啮合；
TM电机组件与主减从动齿轮常啮合，或者主减从动齿轮与第一主减主动齿轮固定。
本发明的三轴式混合动力系统，结合传统的双离合器变速器优势，有效解决车辆行驶过程中出现的换挡动力中断的问题，本发明定位于混合动力变速器，因此只需要两个挡位即可满足整车经济性与动力性传动需求。同时本发明采用三层轴空套的方式，移动GM电机位置的同时，实现GM电机位置灵活布置。
本发明结合传统的双离合变速器优势，使用两个离合器集成的方式，一个离合器对应一个挡位，两组离合器各自断开与结合同步进行。同时在此基础上省去同步器，换挡过程仅使用两个离合器实现，不仅有效解决车辆行驶过程中出现的换挡动力中断的问题，同时简化结构，降低成本，提升系统可靠性。
附图说明
图1为本发明第一种三轴式双离合器混合动力系统的实施例的示意图；
图2为本发明第二种三轴式双离合器混合动力系统的实施例的示意图；
附图中的标记：
1为发动机，2为双离合器外毂，3为一级从动盘，4为二级从动盘，5为外输入轴，6为内输入轴，7为芯轴，8为外输入轴主动齿轮，9为内输入轴主动齿轮，10为GM电机一级齿轮，11为第一主减主动齿轮，12为外输入轴从动齿轮，13为内输入轴从动齿轮，14为第一中间轴，15为主减从动齿轮，16为差速器总成，17为第二主减主动齿轮，18为第二中间轴，19为TM电机一级齿轮，20为TM电机二级齿轮，21为TM电机轴，22为TM电机，23为GM电机，24为GM电机轴，25为GM电机二级齿轮，26为中间轴TM电机齿轮。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例为示例性的，旨在用于解释本发明，而不能简单地理解为对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而非指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
第一实施例：
如图 1所示，实施本发明的混合动力汽车的结构示意图。
一种三轴式双离合器混合动力系统，包括发动机1、双离合器、内输入轴6、外输入轴5、芯轴7、外输入轴主动齿轮8、内输入轴主动齿轮9、第一主减主动齿轮11、外输入轴从动齿轮12、内输入轴从动齿轮13、第一中间轴14、主减从动齿轮15、差速器总成16、GM电机组件、TM电机组件；下面对各部分之间的关系进行详细说明：
所述发动机1与双离合器固定，双离合器可采用干式离合器或湿式离合器。内输入轴6和外输入轴5均为空心轴，内输入轴6空套在芯轴7上，外输入轴5空套在内输入轴6上；所述内输入轴6、外输入轴5、芯轴7分别与双离合器固定，内输入轴主动齿轮9与内输入轴6固定，外输入轴主动齿轮8与外输入轴5固定，GM电机组件与芯轴7连接。
所述第一中间轴14上固定所述第一主减主动齿轮11、外输入轴从动齿轮12、内输入轴从动齿轮13，外输入轴从动齿轮12与外输入轴主动齿轮8常啮合，内输入轴从动齿轮13与内输入轴主动齿轮9常啮合。
所述主减从动齿轮15固定在差速器总成16上，主减从动齿轮15与第一主减主动齿轮11常啮合；TM电机组件与主减从动齿轮15常啮合，或者主减从动齿轮15与第一主减主动齿轮11固定。
优选地，TM电机组件包括第二主减主动齿轮17、第二中间轴18、TM电机一级齿轮19、TM电机二级齿轮20、TM电机轴21、TM电机22；所述第二主减主动齿轮17、TM电机一级齿轮19分别与第二中间轴18固定，所述TM电机轴21安装在TM电机22上并与TM电机22的转子固定，所述TM电机二级齿轮20固定在TM电机轴21上；TM电机二级齿轮20与TM电机一级齿轮19常啮合，第二主减主动齿轮17与主减从动齿轮15常啮合。
优选地，GM电机组件包括GM电机总成23、GM电机轴24、GM电机二级齿轮25、GM电机一级齿轮10，GM电机总成23与GM电机轴24固定，GM电机二级齿轮25与GM电机轴24固定，GM电机二级齿轮25与GM电机一级齿轮10常啮合，GM电机一级齿轮10与芯轴7固定。
优选地，双离合器包括双离合器外毂2、一级从动盘3、二级从动盘4，所述一级从动盘3、二级从动盘4在双离合器外毂2内，双离合器外毂2分别与发动机1和芯轴7固定，所述一级从动盘3与内输入轴6固定，所述二级从动盘4与外输轴5固定。
工作时，本系统在控制模块的控制下，具有以下几种驱动模式：
1.发动机驱动：
一挡驱动：双离合器外毂2与一级从动盘3结合，与二级从动盘4分离，发动机1输出的动力通过内输入轴6带动内输入轴主动齿轮9转动，内输入轴主动齿轮9通过常啮合的内输入轴从动齿轮13带动第一中间轴14转动，第一中间轴14通过周向固定的第一主减主动齿轮11带动常啮合的主减从动齿轮15转动，然后通过差速器总成16输出动力。与此同时：
双离合器外毂2通过芯轴7带动GM电机一级齿轮10转动，GM电机一级齿轮10通过常啮合的GM电机二级齿轮、GM电机轴24带动GM电机23运转，GM电机结合电池SOC，根据需要参与工作，对动力电池进行充电。
主减速从动齿轮15通过第二主减主动齿轮17、第二中间轴18、TM电机一级齿轮19、TM电机二级齿轮20、TM电机轴21带动TM电机22反拖转动，但此时TM电机22处于空载状态，不参与任何工作。
二挡驱动：双离合器外毂2与二级从动盘4结合，与一级从动盘3分离，发动机1输出的动力通过外输入轴5带动外输入轴主动齿轮8转动，外输入轴主动齿轮8通过常啮合的外输入轴从动齿轮12带动第一中间轴14转动，第一中间轴14通过周向固定的第一主减主动齿轮11带动常啮合的主减从动齿轮15转动，然后通过差速器总成16输出动力。与此同时：
双离合器外毂2通过芯轴7带动GM电机一级齿轮10转动，GM电机一级齿轮10通过常啮合的GM电机二级齿轮、GM电机轴24带动GM电机23运转，GM电机结合电池SOC，根据需要参与工作，对动力电池进行充电。
主减速从动齿轮15通过第二主减主动齿轮17、第二中间轴18、TM电机一级齿轮19、TM电机二级齿轮20、TM电机轴21带动TM电机22反拖转动，但此时TM电机22处于空载状态，不参与任何工作。
2.纯电驱动：
发动机1处于关闭状态，双离合器外毂2与一级从动盘3或二级从动盘4都不结合，此时TM电机22启动，通过TM电机轴21带动TM电机二级齿轮20转动、然后依次通过TM电机一级齿轮19、第二中间轴18、第二主减主动齿轮17带动主减从动齿轮15转动，然后通过差速器总成16输出动力。与此同时，由于发动机1关闭，GM电机无驱动力，因此GM电机不参与工作，动力电池处于耗电状态，不进行充电。
3.串联驱动：
发动机1启动，但是双离合器外毂2与一级从动盘3或二级从动盘4都不结合，此时TM电机22启动，通过TM电机轴21带动TM电机二级齿轮20转动、然后依次通过TM电机一级齿轮19、第二中间轴18、第二主减主动齿轮17带动主减从动齿轮15转动，然后通过差速器总成16输出动力。与此同时，由于发动机1启动，发动机1通过双离合器外毂2、芯轴7、GM电机一级齿轮10、GM电机二级齿轮25，GM电机轴24驱动GM电机23运行，对动力电池进行充电。
4.并联驱动：
一挡驱动：双离合器外毂2与一级从动盘3结合，与二级从动盘4分离，通过内输入轴6带动内输入轴主动齿轮9转动，内输入轴主动齿轮9通过常啮合的内输入轴从动齿轮13带动第一中间轴14转动，第一中间轴14通过周向固定的第一主减主动齿轮11带动常啮合的主减从动齿轮15转动，然后通过差速器总成16输出动力。与此同时，TM电机22启动，通过TM电机轴21带动TM电机二级齿轮20转动、然后依次通过TM电机一级齿轮19、第二中间轴18、第二主减主动齿轮17带动主减从动齿轮15转动，然后通过差速器总成16输出动力。此时差速器总成16同时接收到来自发动机1和TM电机22的驱动力，两个驱动力在差速器总成16汇合后共同输出，用于整车驱动。与此同时，GM电机22接收到来自发动机的驱动力，结合电池SOC，控制器根据需要控制GM电机22参与工作，对动力电池进行充电。
二挡驱动：双离合器外毂2与二级从动盘4结合，与一级从动盘3分离，通过外输入轴5带动外输入轴主动齿轮8转动，外输入轴主动齿轮8通过常啮合的外输入轴从动齿轮12带动第一中间轴14转动，第一中间轴14通过周向固定的第一主减主动齿轮11带动常啮合的主减从动齿轮15转动，然后通过差速器总成16输出动力。与此同时，TM电机22启动，通过TM电机轴21带动TM电机二级齿轮20转动、然后依次通过TM电机一级齿轮19、第二中间轴18、第二主减主动齿轮17带动主减从动齿轮15转动，然后通过差速器总成16输出动力。此时差速器总成16同时接收到来自发动机1和TM电机22的驱动力，两个驱动力在差速器总成16汇合后共同输出，用于整车驱动。与此同时，GM电机22接收到来自发动机的驱动力，结合电池SOC，控制器根据需要控制GM电机22参与工作，对动力电池进行充电。
5.能量回收：
模式一：整车制动时，发动机1处于启动状态，此时双离合器外毂2与一级从动盘3或二级从动盘4都不结合，车辆轮胎的制动扭矩通过差速器总成16、主减速从动齿轮15、第二主减主动齿轮17、第二中间轴18、TM电机一级齿轮19、TM电机二级齿轮20、TM电机轴21带动TM电机22反拖转动，对动力电池进行充电。与此同时，由于发动机1启动，发动机1通过双离合器外毂2、芯轴7、GM电机一级齿轮10、GM电机二级齿轮25，GM电机轴24驱动GM电机23运行，对动力电池进行充电。因此该模式下，动力电池同时接收到来自GM电机23和TM电机22的电能。
模式二：整车制动时，发动机1处于关闭状态，此时双离合器外毂2与一级从动盘3或二级从动盘4都不结合，车辆轮胎的制动扭矩通过差速器总成16、主减速从动齿轮15、第二主减主动齿轮17、第二中间轴18、TM电机一级齿轮19、TM电机二级齿轮20、TM电机轴21带动TM电机22反拖转动，对动力电池进行充电。与此同时，由于发动机1关闭，GM电机无驱动力，因此GM电机不参与工作。因此该模式下，动力电池仅接收到来自TM电机22的电能。
模式三：整车原地怠速时，发动机1处于启动状态，此时双离合器外毂2与一级从动盘3或二级从动盘4都不结合，由于车辆未移动， TM电机22不启动，亦不受反拖，因此TM电机22不参与工作，不进行充电。与此同时，由于发动机1启动，发动机1通过双离合器外毂2、芯轴7、GM电机一级齿轮10、GM电机二级齿轮25，GM电机轴24驱动GM电机23运行，对动力电池进行充电。因此该模式下，动力电池仅接收到来自GM电机的电能。
6.启动发动机：
车辆启动时，双离合器外毂2与一级从动盘3或二级从动盘4都不结合，TM电机22此时处于停机状态，动力电池对GM电机23输入电源，使得GM电机23运行，而后GM电机23通过GM电机轴24、GM电机二级齿轮25、GM电机一级齿轮10、芯轴7、双离合器外毂2带动发动机曲轴转动，进而启动发动机。
根据本专利基本构型（如图1所示），以下为本专利基本构型的衍生结构，所有工作模式与基本构型完全相同，结构具体说明如下：
第二实施例：
本发明不限于上述实施例，与上述第一实施例区别的结构如图2所示：TM电机组件包括TM电机二级齿轮20、TM电机轴21、TM电机22、中间轴TM电机齿轮26，TM电机轴21安装在TM电机总成22上并与TM电机22的转子固定，所述TM电机二级齿轮20固定在TM电机轴21上，TM电机二级齿轮20与中间轴TM电机齿轮26常啮合，中间轴TM电机齿轮26与第一中间轴14固定。

Claims (10)

1.一种三轴式双离合器混合动力系统，其特征在于，包括发动机（1）、双离合器、内输入轴（6）、外输入轴（5）、芯轴（7）、外输入轴主动齿轮（8）、内输入轴主动齿轮（9）、第一主减主动齿轮（11）、外输入轴从动齿轮（12）、内输入轴从动齿轮（13）、第一中间轴（14）、主减从动齿轮（15）、差速器总成（16）、GM电机组件、TM电机组件；
所述发动机（1）与双离合器固定，内输入轴（6）和外输入轴（5）均为空心轴，内输入轴（6）空套在芯轴（7）上，外输入轴（5）空套在内输入轴（6）上；
所述内输入轴（6）、外输入轴（5）、芯轴（7）分别与双离合器固定，内输入轴主动齿轮（9）与内输入轴（6）固定，外输入轴主动齿轮（8）与外输入轴（5）固定，GM电机组件与芯轴（7）连接；
所述第一中间轴（14）上固定所述第一主减主动齿轮（11）、外输入轴从动齿轮（12）、内输入轴从动齿轮（13），外输入轴从动齿轮（12）与外输入轴主动齿轮（8）常啮合，内输入轴从动齿轮（13）与内输入轴主动齿轮（9）常啮合；
所述主减从动齿轮（15）固定在差速器总成（16）上，主减从动齿轮（15）与第一主减主动齿轮（11）常啮合；
TM电机组件与主减从动齿轮（15）常啮合，或者主减从动齿轮（15）与第一主减主动齿轮（11）固定。
2.根据权利要求1所述的一种三轴式双离合器混合动力系统，其特征在于，TM电机组件包括：第二主减主动齿轮（17）、第二中间轴（18）、TM电机一级齿轮（19）、TM电机二级齿轮（20）、TM电机轴（21）、TM电机（22）；
所述第二主减主动齿轮（17）、TM电机一级齿轮（19）分别与第二中间轴（18）固定，所述TM电机轴（21）安装在TM电机（22）上并与TM电机（22）的转子固定，所述TM电机二级齿轮（20）固定在TM电机轴（21）上；
TM电机二级齿轮（20）与TM电机一级齿轮（19）常啮合，第二主减主动齿轮（17）与主减从动齿轮（15）常啮合。
3.根据权利要求1所述的一种三轴式双离合器混合动力系统，其特征在于，TM电机组件包括：TM电机二级齿轮（20）、TM电机轴（21）、TM电机（22）、中间轴TM电机齿轮（26），TM电机轴（21）安装在TM电机总成（22）上并与TM电机（22）的转子固定，所述TM电机二级齿轮（20）固定在TM电机轴（21）上，TM电机二级齿轮（20）与中间轴TM电机齿轮（26）常啮合，中间轴TM电机齿轮（26）与第一中间轴（14）固定。
4.根据权利要求1所述的一种三轴式双离合器混合动力系统，其特征在于，GM电机组件包括GM电机总成（23）、GM电机轴（24）、GM电机二级齿轮（25）、GM电机一级齿轮（10），GM电机总成（23）与GM电机轴（24）固定，GM电机二级齿轮（25）与GM电机轴（24）固定，GM电机二级齿轮（25）与GM电机一级齿轮（10）常啮合，GM电机一级齿轮（10）与芯轴（7）固定。
5.根据权利要求1所述的一种三轴式双离合器混合动力系统，其特征在于，双离合器包括双离合器外毂（2）、一级从动盘（3）、二级从动盘（4），所述一级从动盘（3）、二级从动盘（4）在双离合器外毂（2）内，双离合器外毂（2）分别与发动机（1）和芯轴（7）固定，所述一级从动盘（3）与内输入轴（6）固定，所述二级从动盘（4）与外输轴（5）固定。
6.根据权利要求5所述的一种三轴式双离合器混合动力系统，其特征在于，双离合器外毂（2）与二级从动盘（4）结合，且双离合器外毂（2）与一级从动盘（3）分离，通过外输入轴（5）带动外输入轴主动齿轮（8）转动，外输入轴主动齿轮（8）通过常啮合的外输入轴从动齿轮（12）带动第一中间轴（14）转动，第一中间轴（14）通过周向固定的第一主减主动齿轮（11）带动常啮合的主减从动齿轮（15）转动，然后通过差速器总成（16）输出动力；与此同时：
双离合器外毂（2）通过芯轴（7）带动GM电机组件工作，GM电机组件工作对动力电池进行充电；
主减速从动齿轮（15）带动TM电机组件工作反拖转动，此时TM电机组件工作处于空载状态，不参与任何工作。
7.根据权利要求5所述的一种三轴式双离合器混合动力系统，其特征在于，当双离合器外毂（2）与一级从动盘（3）结合，且双离合器外毂（2）与二级从动盘（4）分离时，发动机（1）输出的动力通过内输入轴（6）带动内输入轴主动齿轮（9）转动，内输入轴主动齿轮（9）通过常啮合的内输入轴从动齿轮（13）带动第一中间轴（14）转动，第一中间轴（14）通过周向固定的第一主减主动齿轮（11）带动常啮合的主减从动齿轮（15）转动，然后通过差速器总成（16）输出动力；与此同时：
TM电机组件启动，TM电机组件带动主减从动齿轮（15）转动，然后通过差速器总成（16）输出动力，此时差速器总成（16）同时接收到来自发动机（1）和TM电机组件的驱动力，两个驱动力在差速器总成（16）汇合后共同输出，用于整车驱动。
8.根据权利要求5所述的一种三轴式双离合器混合动力系统，其特征在于，当双离合器外毂（2）与二级从动盘（4）结合，与一级从动盘（3）分离时，发动机（1）输出的动力通过外输入轴（5）带动外输入轴主动齿轮（8）转动，外输入轴主动齿轮（8）通过常啮合的外输入轴从动齿轮（12）带动第一中间轴（14）转动，第一中间轴（14）通过第一主减主动齿轮（11）带动常啮合的主减从动齿轮（15）转动，然后通过差速器总成（16）输出动力；与此同时：
TM电机组件启动，TM电机组件带动主减从动齿轮（15）转动，然后通过差速器总成（16）输出动力，此时差速器总成（16）同时接收到来自发动机（1）和TM电机组件的驱动力，两个驱动力在差速器总成（16）汇合后共同输出，用于整车驱动。
9.根据权利要求5所述的一种三轴式双离合器混合动力系统，其特征在于，整车制动时，发动机（1）处于启动状态，此时双离合器外毂（2）与一级从动盘（3）或二级从动盘（4）都不结合，车辆轮胎的制动扭矩通过差速器总成（16）、主减速从动齿轮（15）带动TM电机组件反拖转动，对动力电池进行充电；与此同时：
因发动机（1）启动，发动机（1）通过双离合器外毂（2）、芯轴（7）使GM电机组件运行，GM电机组件对动力电池进行充电。
10.根据权利要求5所述的一种三轴式双离合器混合动力系统，其特征在于，整车制动时，发动机（1）处于关闭状态，此时双离合器外毂（2）与一级从动盘（3）或二级从动盘（4）都不结合，车辆轮胎的制动扭矩通过差速器总成（16）、主减速从动齿轮（15）带动TM电机组件反拖转动，TM电机组件对动力电池进行充电；与此同时：
因发动机（1）关闭，GM电机组件无驱动力，因此GM电机组件不参与工作。
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