本发明涉及一种用于混合动力驱动系统的混合动力模块，其中，在混合动力驱动系中将混合动力模块安置在内燃机和变速器之间，该混合动力模块包括电机、离合器装置、与所述内燃机相连接的输入轴、与所述变速器相连接的第一输出轴和第二输出轴，其中，混合动力驱动系能够将混合动力模块的电机扭矩输出到变速器的变速器输入轴或者直接输出到变速器的变速器输出轴。本发明还涉及一种具有混合动力驱动系的车辆，该混合动力驱动系包括上述混合动力模块。
背景技术：
混合动力汽车通常是指使用两种以上能量来源的车辆。最常见的混合动力驱动系统具有利用化学能的发动机和利用电能的电机。在这种混合动力驱动系统中还需要设置一种混合动力模块，其在混合动力驱动系统中被安置在内燃机和变速器之间，使得混合动力驱动系统能够择一地将所述混合动力模块的电机扭矩输出到变速器的输入轴或者直接输出到变速器的输出轴。
结合混合动力p2模块的混合动力双离合变速器具有非常复杂的设计，在电机转子内部设有三个离合器。由于具有较多的零部件，整个结构的集成较为困难，并且混合模块的尺寸有所增加，特别是在一些小型车中，混合动力模块的布置格外困难，与此同时，由于复杂的结构，产品成本也较高。
侧置电机式混合动力双离合变速器是根据现有的6速双离合变速箱、通过增加空转齿轮和的混合动力模块改装成的混合动力双离合变速器。与现有的6速双离合变速器相比，该混合动力双离合变速器的高度方向尺寸增加112mm，这会导致混合模块在车辆中的布置问题，特别是对于一些小型车辆，这个问题尤其严重。此外，上述的混合动力双离合变速器包括高速电机，因此需要空转齿轮来降低电机转速，但是这会引起噪声、振动和不平顺性的问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种改进的混合动力模块，以克服上述现有技术中的缺陷。
该技术问题根据本发明通过一种用于混合动力系统的混合动力模块解决，其中，该混合动力模块被安置在内燃机和变速器之间，该混合动力模块包括电机、离合器装置、与内燃机相连接的输入轴、与变速器相连接的第一输出轴和第二输出轴，其中，混合动力驱动系统能够将混合动力模块的电机扭矩输出到变速器的变速器输入轴或者直接输出到变速器的变速器输出轴，根据本发明的技术方案，离合器装置仅由一个离合器构成，离合器与第一输出轴连接，电机与第二输出轴连接，并且离合器装置和电机被装配在共同的壳体内。通过这样的设计方案，能够省去根据现有技术的第二和第三离合器以及空转齿轮等部件；与现有技术中的侧置电机式混合动力双离合变速器相比，由于将离合器装置与电机整合在一个壳体内，使得整混合动力模块结构紧凑，大大缩减了径向长度，使得其易于插入混和动力驱动系，并且成本低廉。
根据本发明的一种优选实施方式，离合器被容纳在电机的转子内，并且离合器和电机的转子沿径向相隔。电机包括定子和转子，并且电机优选是内转子式的。在该混合动力模块中，电机和离合器装置被装配在共同的壳体内。有利地，电机的转子和离合器沿径向相隔，也就是说，在电机的转子和离合器之间具有沿轴向延伸的，整体呈套筒状的环形间隙，以避免两处扭矩流之间的相互影响。由于将离合器安置在电机的转子内侧，因此提高了空间利用率，缩短了混合动力模块的总轴向长度。此外，在定子和壳体之间设置有用于冷却电机的冷却套。另外优选的是，离合器装置的执行机构也被容纳在共同的壳体内。离合器装置的执行机构是指操作离合器装置断开或闭合的装置，优选为具有活塞的液压装置和与其连接的膜片弹簧。将执行机构和离合器装置一起安装在共同的壳体内，能够进一步节省结构空间。
根据本发明的另外的优选实施方式，在该混合动力模块中，共同的壳体内设置有转子法兰，该转子法兰与第二输出轴抗扭连接，并且与电机的转子抗扭连接。由此能够将电机扭矩传递到第二输出轴上。因此，混合动力驱动系统能够在适当设计变速器的情况下，择一地将混合动力模块的电机扭矩输出到变速器的输入轴或者直接输出到所述变速器的输出轴。特别地，转子法兰通过轴承被支承在壳体上。由此壳体能够在一定程度上支承电机的转子。
根据本发明的另外的优选实施方式，离合器的摩擦副由压盘和摩擦盘构成，其中，离合器的压盘与混合动力模块的输入轴抗扭地连接。因此离合器装置的压盘能够随着输入轴一起转动。优选地，在离合器装置中设有用于支承离合器的离合器支架，该离合器支架与混合动力模块的第一输出轴抗扭连接，并且与离合器装置的摩擦盘抗扭连接。由此，在离合器闭合时，通过离合器的扭矩能够通过离合器支架被传递至第一输出轴。特别地，电机的转子和离合器沿径向相隔的技术特征还能通过设置离合器支架和转子法兰在径向上相隔来实现，由此内燃机的扭矩流和电机的扭矩流能够互不干扰。特别优选地，设置用于支承离合器支架的支承法兰，该支承法兰通过轴承支承在所述壳体上，从而保证离合器支架在共同的壳体内的相对位置。
根据本发明的另外的优选实施方式，在该混合动力模块中，第一输出轴和所述第二输出轴同轴线地布置。特别优选地，第二输出轴是空心轴，第一输出轴被容纳在该空心轴内，即第一输出轴与第二输出轴同轴嵌套式安置。由此能够节省混合动力模块的空间，并且容易匹配现有的具有双输入端的变速器。
通过混合动力模块的上述设计方案，能够省去根据现有技术的另外两个离合器以及空转齿轮等部件，使得整混合动力模块结构紧凑，易于插入混和动力驱动系，克服噪声、振动和不平顺性的问题，并且成本低廉。
此外，本发明还通过一种混合动力驱动系统解决上述技术问题，其中，该混合动力系统包括具有上述特征的混合动力模块。由于混合动力模块设计紧凑，长度减小，在混合动力驱动系中能够配置相对大型的发动机。此外，通过这样的结构设计，并且结合适当配置变速器，混合动力模块通过连接输入端的发动机(例如内燃机)、电机和离合器的不同状态，能够提供以下四种工作模式：纯内燃机驱动模式、纯电机驱动模式、混合驱动模式和回收充电模式。最后，本发明还涉及一种车辆，其包括具有上述特征的混合动力系统。由于根据本发明的混合动力系统更紧凑且成本更低，所以能够被应用于从aclass到suv等各个级别的车辆中。
附图说明
下面将结合附图详细阐述本发明的实施例。附图为：
图1是根据本发明的混合动力模块的半剖视图，
图2是根据图1所示的混合动力模块的第一工作模式的示意图，
图3是根据图1所示的混合动力模块的第二工作模式的示意图，
图4是根据图1所示的混合动力模块的第三工作模式的示意图，
图5是根据图1所示的混合动力模块的第四工作模式的示意图，
图6是根据本发明的混合动力模块的在驱动系中应用的示意图，
图7是根据本发明的混合动力模块结合变速器的第一应用的示意图，
图8是根据本发明的混合动力模块结合变速器的第二应用的示意图，和
图9是根据本发明的混合动力模块结合变速器的第三应用的示意图。
在附图中，相同的附图标记表示相同的或者功能相同的部件。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施例的混合动力模块，在本实施例中，混合动力模块主要包括电机、输入端9、中心轴20、中空轴19、离合器14以及壳体1。
电机包括定子11和转子12并且电机是内转子式的，也就是说，转子12被安置在定子11的径向内侧。在这种情况下，定子11优选具有至少一个电磁线圈并且转子12具有至少一个永磁体。此外，在定子11和壳体1之间设置用于电机的冷却套10。用于传递转子扭矩的转子法兰15与转子12抗扭连接，并且位于转子12的径向内侧。转子法兰15优选通过花键与中空轴19抗扭地连接。此外，转子法兰15通过轴承17被支承在模块法兰13的沿轴向延伸的部段上，有利地设置该轴承17为深沟球轴承。因此，电机的扭矩能够通过转子法兰15传递到中空轴19上。在模块法兰13上设有转速传感器18，用于测量转子12的转速。
在本实施例中，混合动力模块的输入端是与内燃机连接的法兰轴9。离合器14被设计为多片式离合器并且被安置在电机的转子12的径向内侧，以缩短模块的总轴向长度。离合器14的压盘3沿径向向内延伸并且分别与法兰轴9固定连接。离合器14的配对盘被固定在离合器支架2的沿轴向延伸的部段上。离合器支架2还具有从沿轴向延伸的部段的靠近转子法兰15的端侧沿径向向内延伸的离合器法兰部段18。离合器法兰部段18与中心轴20抗扭地连接，优选通过花键连接。有利地将中心轴20和中空轴19同轴线地安置，中心轴20位于中空轴19的径向内侧。离合器14被执行器7操作，执行器7能够通过膜片弹簧4接合压盘3和配对盘。有利地将执行器7和膜片弹簧4安置在壳体1内。当接合离合器14时，压盘3和配对盘摩擦接合，内燃机经由离合器14传递的扭矩通过离合器支架2被传递至中心轴20。离合器支架2的沿轴向延伸的部段在与离合器法兰部段18相对一侧通过支承法兰21被支承在壳体1上。由此，离合器14沿轴向在支承法兰21和离合器法兰部段之间。另外，在支承法兰21和壳体1之间设置有轴承6，有利地设置该轴承6为双列轴承。此外，还在法兰轴9的支承压盘3的沿轴向延伸的部段和支承法兰21的支承轴承6的沿轴向延伸的部段之间设置轴承5，有利地设置该轴承5为深沟球轴承。通过这样的设计方案，壳体1能够沿径向转动地支承法兰轴9、离合器14的压盘3和离合器支架2。由此，能够更好地确保扭矩的平稳的传递。
通过本实施例的上述的结构设计，混合动力模块通过内燃机、电机、离合器的不同状态，能够提供以下四种工作模式：
●纯内燃机驱动模式
●纯电机驱动模式
●混合驱动模式
●回收充电模式
在图2至5中分别对这四种工作模式做出进一步的阐释。由于其设计结构相同，因而不再赘述，在此仅针对扭矩的传递路径进行说明。
图2示出根据图1所示的混合动力模块的第一工作模式的示意图，其中，实现纯内燃机驱动模式。在该模式中，接合离合器14，内燃机产生的扭矩如图2中虚线所示先后经过法兰轴9、压盘3、配对盘、离合器支架2以及中心轴20，最终被传递至与中心轴20连接的变速器。内燃机产生的扭矩由此经过混合动力模块和变速器驱动车轮，实现纯内燃机驱动模式。
图3示出根据图1所示的混合动力模块的第二工作模式的示意图，其中，实现纯电机驱动模式。在该模式中，关闭内燃机并且断开离合器14和，由电机产生的扭矩经由转子法兰15和中空轴19，被传递到与中空轴19连接的变速器。由电机产生的扭矩由此经过变速器驱动车轮，实现纯电机驱动模式。
图4示出根据图1所示的混合动力模块的第三工作模式的示意图，其中，实现混合驱动模式。在该模式中，有两条扭矩传递支路。其中一条支路与图2所示的纯内燃机驱动模式的扭矩传递路径完全相同，即在接合离合器14的情况下，将内燃机产生的扭矩经过离合器14传递至中心轴20。其中另一条支路与图3中所示的纯电机驱动模式的扭矩传递路径完全相同，即由电机产生的扭矩经转子法兰15传递至中空轴19。中心轴20与中空轴19分别与变速器的两个输入端连接，由此由内燃机产生的扭矩和由电机产生的扭矩分别被传递至变速器并且被共同作用在驱动轮上，实现混合驱动模式。
图5示出根据图1所示的混合动力模块的第四工作模式的示意图，其中，实现回收充电模式。在该模式中，扭矩传递路径与图3所示的纯电机驱动模式相反。在断开离合器14并且关闭内燃机的情况下，惯性产生的动能带动中空轴19，然后经由转子法兰15传递至电机，由此带动电机。因此，电机能够借助传递来的机械功重新产生电功，并且储存在电池中。
图6示出了根据本发明的混合动力模块的在混合动力驱动系中应用的示意图。如图所示，在车辆驱动系中，混合动力模块100的法兰轴与内燃机101连接，优选在内燃机101和混合动力模块100之间设置双质量飞轮103。混合动力模块100的两个输出轴分别与变速器102的输入端连接，电机或内燃机产生的扭矩通过混合动力模块和变速器传递至驱动轮104并且驱动驱动轮104。
根据本发明的混合动力模块能够用于任何一种具有两个输入轴，尤其是具有中空输入轴和中心输入轴的变速器，并且能够通过插入式混合动力模块方便地实现车辆的混合动力性能并且缩小了混合驱动系的尺寸。
新型混合动力驱动模块发明有两个输出轴空心输出轴和中心输出轴，所以它可以支持两个独立的输出功率的变速箱，使传动设计，如更好的优化。双离合变速器卸下双离合器部分或其他带有两个输入轴空心输入轴和中央输入轴的变速器。
图7示出了根据本发明的混合动力模块的第一应用实例，其中，结合7速双离合变速器。如图所示，根据本发明的混合动力模块被用在现有的7速双离合变速器混合动力车辆中，不同的是将原来的双离合变速器的两个离合器去掉，并且直接将混合动力模块的两个输出轴与变速器的两个输入连接。此外，在该7速双离合变速器中还取消了倒车齿轮组。通过这样的方式整合了混合动力模块与变速器。通过设定内燃机、电机、离合器、和四个同步器s1，s2，s3，s4的不同状态，能够提供以下功能：纯电机驱动，纯内燃机驱动，内燃机在行驶过程中的起动、混合驱动、换挡期间的扭矩补偿和回收充电。
图8示出了根据本发明的混合动力模块的第二应用实例，其中，同样结合7速双离合变速器。在图7所示的情况下，仍然需要分开的皮带起动机和发电机。而在本应用实例中，7速双离合变速器的齿轮组如同图7所示的应用实例，但是增加了同步器s5，由此能够在省略皮带起动机的情况下起动内燃机。由此减少整个模块的尺寸，方便装配。
图9示出了根据本发明的混合动力模块的第三应用实例，其中，结合一种现有的双离合变速器。现有的双离合变速器包括一个电机和三个同步器。将根据本发明的混合动力模块与现有的双离合变速器的结合，如图所示，用根据本发明的混合动力模块中的电机替代原装的电机，使得车辆从全混合动力车型改成插电式混合动力车型。
虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。