混合动力模块

文档序号:930504 发布日期:2021-03-05 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 混合动力模块 (Hybrid module ) 是由 R·魏森博恩 P·施特拉塞尔 于 2020-07-17 设计创作,主要内容包括:规定了一种用于以减振方式将内燃机(12)耦合到机动车动力总成系统(10)上的混合动力模块(28),带有一个可与所述内燃机(12)驱动轴(14)耦合的扭振减振器(16),其用于抑制通过所述驱动轴(14)引入的转动不平衡,一个用于将所述扭振减振器(16)与中间轴(20)耦合的分离离合器(18),一个与所述中间轴(20)以抗扭转方式耦合的电机(26)转子(22),所述电机用于机动车的电动驱动,以及一个用于容纳与所述转子(22)共同发挥作用的电机(26)定子(24)的壳体(60),其中,所述中间轴(20)支承在所述壳体(60)上。通过将所述中间轴(20)支承在所述支撑着所述电机(26)定子(24)的壳体(60)上实现一个紧凑的、节省结构空间的结构,进而可以根据狭窄的结构空间条件以节省结构空间的方式调整所述混合动力模块(28)。(A hybrid module (28) for coupling an internal combustion engine (12) to a motor vehicle drive train (10) in a vibration-damped manner is specified, comprising a torsional vibration damper (16) which can be coupled to a drive shaft (14) of the internal combustion engine (12) and is used to damp a rotational imbalance introduced by the drive shaft (14), a separating clutch (18) for coupling the torsional vibration damper (16) to an intermediate shaft (20), a rotor (22) of an electric machine (26) which is coupled to the intermediate shaft (20) in a rotationally fixed manner and is used for the electric drive of the motor vehicle, and a housing (60) for accommodating a stator (24) of the electric machine (26) which interacts with the rotor (22), wherein the intermediate shaft (20) is mounted on the housing (60). A compact, space-saving construction is achieved by mounting the intermediate shaft (20) on the housing (60) supporting the stator (24) of the electric machine (26), so that the hybrid module (28) can be adjusted in a space-saving manner according to narrow installation space conditions.)

混合动力模块

技术领域

本发明涉及一种混合动力模块,借助所述混合动力模块可以将内燃机以扭振减振的方式耦合到混合动力机动车的动力总成系统上。

背景技术

从DE 10 2009 059 944 A1中已知一种用于机动车动力总成系统的混合动力模块,其中,混合动力模块的一个湿式多片式离合器布置在一台内燃发动机和一台与混合动力模块同轴布置的电机之间的力矩流中。

始终需要根据狭窄的结构空间条件以尽量节省结构空间的方式调整混合动力模块。

发明内容

本发明的任务是指明相应措施,以便根据狭窄的结构空间条件以节省结构空间的方式调整混合动力模块。

根据本发明,通过一种具备权利要求1所述特征的混合动力模块解决所述任务。在从属权利要求和后面的说明书中给出了本发明的优选设计方案,它们能够分别单独或以组合方式展示本发明的观点。

根据本发明,规定了一种用于以减振方式将内燃机耦合到机动车动力总成系统上的混合动力模块,所述混合动力模块具有一个可与内燃机驱动轴耦合的扭振减振器,所述扭振减振器用于抑制通过驱动轴引入的转动不平衡,一个用于将扭振减振器与中间轴耦合的分离离合器,一个与中间轴以抗扭转方式耦合的电机转子,所述电机用于机动车的电动驱动,以及一个用于容纳与转子共同发挥作用的电机定子的壳体,其中,中间轴支承在壳体上,其中,尤其是壳体至少通过一个径向朝内的连接区域实现一体设计,所述连接区域用于将定子固定到用于支承中间轴的轴颈处。

如果壳体还支撑着同轴布置的电机的定子,则还会同时支承中间轴。在此将壳体理解成下述类型的构件,即:可以从内部径向方向将电机的定子固定在所述构件上面。在此可以通过让中间轴与壳体直接接触进行支承,为此,在中间轴与壳体之间设计了一个滑动轴承,或者也可以间接通过一个中间的、例如被设计成滚动轴承的轴承进行支承。通过将中间轴支承在壳体上可以节省一个套在中间轴上的空心轴,所述空心轴须通过单独的紧固件与壳体牢牢固定在一起或须通过另外一个轴承以可相对扭转的方式支承在壳体上。另外,还可以节省中间的单独构件,所述构件须首先与壳体相连,以便将中间轴支撑和/或支承在壳体上。由此可以减小构件数量和结构空间需求。壳体可以至少通过一个径向朝内的连接区域实现一体设计,所述连接区域用于将定子固定到用于支承中间轴的轴颈处。在此需要充分利用以下知识,即:如果转子和定子在规定的结构空间限制范围内布置在径向朝外尽量远的位置,以便能够将混合动力模块的其他功能单元插到电机中并实现套嵌式设计,则对于电机的电气功率来说是有利的,为此,在实际情况中根本不需要外形设计复杂的壳体,进而也无需为实现这种设计而采用多件式结构。例如,可以将分离离合器和/或用于操作分离离合器的操作系统径向布置在电机内部,至少部分布置在与电机共用的轴向区域内,其中,尤其是外壳可以具有一个简单的、基本为L形的盆状半截面。通过将中间轴支承在支撑着电机定子的壳体上实现一个紧凑的、节省结构空间的结构,进而就可以根据狭窄的结构空间条件以节省结构空间的方式调整混合动力模块。

电机转子可以具有与连接盘相连的永磁铁。连接盘可以例如通过插齿以抗扭转的方式与中间轴相连。转子盘可以具有一个沿轴向方向伸出的、用于固定用永磁铁的区域以及一个用于与中间轴固定在一起的轮毂。电机定子可以具有可与转子永磁铁共同发挥作用的电磁铁。电磁铁可以组合成单独的结构单元,所述结构单元可以分别在壳体的一个径向朝内的连接区域内与壳体相连。壳体可以具有一个用于构成轴颈的壳体轮毂。

尤其是,转子支承在壳体上,其中,尤其是转子具有一个用于与中间轴以抗扭转方式耦合的连接盘,以及连接盘具有一个弯曲的台阶结构,其用于支撑尤其被设计成滚动轴承的转子轴承。尤其是,连接盘的延伸方向可以大部分基本平行于壳体的一个基本处于径向层面中的部分。通过连接盘的弯曲走向可以轻易地构成台阶结构,在其中可以插入尤其被设计成滚动轴承的转子轴承。由此按规定将转子轴承沿径向方向和轴向方向定位在转子的连接盘上。转子轴承可以用其背离连接盘的一面或其面向连接盘的一面支撑在壳体上,尤其是支撑在一个由壳体构成的凸缘上

作为优选,壳体具有一个沿轴向方向伸出的壳体轮毂,其中,中间轴支承在壳体轮毂径向朝内的内侧,转子支承在壳体轮毂径向朝外的外侧。壳体轮毂可以被设计成从壳体其余部分轴向伸出的管件,其两个护套面具有支承作用。由此可以在非常小的结构空间内实现中间轴和转子的无倾斜支承。在此,用于支承转子的转子轴承和用于支承中间轴的轴承可以尤其是至少部分布置在一个共用的轴向区域内或相互轴向错位布置。

特别有利的是,扭振减振器的输入端或输出端支承在中间轴上。由此可以将扭振减振器无倾斜地支承在中间轴上,进而改善混合动力模块的精度和稳定性。因为中间轴同时还支承和支撑在壳体上,所以可以通过中间轴轻易地将扭振减振器中出现的力传递到壳体上,这时不会影响到混合动力模块的其他功能单元。

尤其是设置了一套尤其是可液压操作的、用于操作分离离合器的操作系统,其中,操作系统支承在中间轴或转子上。操作系统原则上可以被设计成盖子固定的离合杆,例如其可以与离合器盖或固定式构件如电机壳体牢牢固定在一起。为了对出现的力进行额外支撑,即:与被设计成盖子固定式离合杆的操作系统的固定点隔开,和/或当操作系统采用可一起转动的设计时,可以对操作系统进行支承和支撑。如果在抗扭转固定装置“分离离合器的离合器从动盘-中间轴”与抗扭转固定装置“转子-中间轴”之间存在足够的轴向设计空间,则可以通过支撑轴承将操作系统直接支承和支撑在中间轴上。尤其是当转子通过轮毂与中间轴以抗扭转的方式相连时,还可以将操作系统支承和支撑在转子轮毂背离中间轴的护套面上,进而可以相应短地设计中间轴,节省轴向结构空间。

作为优选,电机的转子和定子与中间轴同轴布置,其中,尤其是转子和定子至少部分布置在一个与用于操作分离离合器的操作系统共用的轴向区域内。通过将电机同轴布置在径向朝外尽量远的位置处,可以轻易地实现操作系统与电机的套嵌式设计,在安装时可以通过轴向相对运动将操作系统至少部分地插到电机中。由此可以保持较低的轴向结构空间需求。

作为特别优选,电机的转子和定子面向壳体指向分离离合器的轴向侧。因此,电机布置在壳体的发动机侧而非变速器侧,或者布置在壳体的一个基本径向延伸的部分区域内。因此,壳体不仅可以轴向盖住电机,还能盖住整个混合动力模块。在此,扭振减振器可以盖住混合动力模块的其他轴向侧,例如基于一个可与内燃机驱动轴相连的飞轮,进而就可以轻易地、以节省结构空间的方式实现混合动力模块功能组件对外部影响的充分防护。

尤其是,电机的转子和/或定子沿轴向方向直接或以仅通过操作系统液压导管进行分离的方式布置在扭振减振器一旁,其中,尤其是分离离合器至少部分布置在电机转子和/或定子的内部径向方向上和/或至少部分布置在扭振减振器内部径向方向上的半径区域内。通过让电机或电机壳体轴向靠近扭振减振器,可以轻易地、以节省结构空间的方式实现混合动力模块功能组件对于来自径向方向的外部影响的充分防护。另外,还可以将分离离合器以及必要时还有操作系统设置在径向内部位置,由此得到一个节省结构空间的套嵌式结构,进而产生较低的轴向结构空间需求。

作为优选,扭振减振器具有一个双质量飞轮和/或一个离心摆。由此,可以充分抑制因尤其被设计成内燃发动机的内燃机中发动机燃烧所引发的转动不平衡。双质量飞轮可以具有一个输入端初级质量,其与内燃机的尤其被设计成曲轴的驱动轴耦合,一个输出端次级质量通过能量储存元件以可有限扭转的方式与所述输入端初级质量耦合。初级质量和通过尤其被设计成弧形减振弹簧的能量储存元件以可有限扭转方式耦合在初级质量上的次级质量可以构成一套质量弹簧系统,所述质量弹簧系统可以在特定的频率范围内抑制机动车发动机所生成驱动功率的转速和扭矩中的转动不平衡。在此,可以按如下方式选择初级质量和/或次级质量的惯性矩以及能量储存元件的弹簧特征曲线,即:可以在机动车发动机的主要发动机装置的频率范围内减振。尤其是可以通过安装附加质量来影响初级质量和/或次级质量的惯性矩。初级质量可以具有一个圆盘,使用所述圆盘可以连接盖子,进而可以为能量储存元件限定一个基本为环状的安装空间。初级质量可以例如通过伸到安装空间中的凸起沿切线方向固定在能量储存元件上。次级质量的一个输出端法兰可以伸到安装空间内,并沿切线方向固定在对面的能量储存元件的末端上。

离心摆可以具有一个可在支撑法兰上摆动引导的摆锤质量,其中,尤其是支撑法兰可以由扭振减振器双质量飞轮的初级质量或次级质量构成。离心摆至少一个摆锤质量应在离心力的影响下努力冲向一个尽量远离旋转中心的位置。零位就是在径向方向上距离转动中心最远的、摆锤质量可以在径向外部占据的位置。在恒定的驱动转速和驱动力矩下,摆锤质量将会占据该径向外部位置。转速波动时,摆锤质量会基于其惯性沿其摆动轨道偏转。由此可以朝转动中心的方向推动摆锤质量。由此将作用在摆锤质量上的离心力划分成沿摆动轨道切线方向的分量和另外一个沿法线方向的分量。切线方向上的力分量提供复位力,其将摆锤质量重新置于其零位,与此同时,法向力分量会作用在一个用来引入转速波动的力引入元件上,例如一个与机动车发动机驱动轴相连的飞轮,并在此生成用来克服转速波动并抑制所引入转速波动的反作用力矩。在转速波动特别强时,摆锤质量就可以达到最大振动衰减幅度,到达径向最远的内部位置。为此,在支撑法兰和/或摆锤质量中设置的轨道具有合适的曲面,在这些曲面中可以引导一个尤其被设计成滚轮的耦合元件。作为优选,设置了至少两个滚轮,分别通过支撑法兰的导轨和摆锤质量的摆动轨道对所述滚轮进行引导。尤其是设置了多个摆锤质量。作为优选,在均匀分布于支撑法兰上的前提下沿圆周方向引导多个摆锤质量。摆锤质量的惯性质量和/或摆锤质量相对于支撑法兰的相对运动设计用于在特定的频率范围内抑制转动不平衡,尤其是机动车发动机装置的转动不平衡。尤其是设置了多个摆锤质量和/或多个支撑法兰。例如,设置了两个通过尤其被设计成间隔销的销钉或铆钉相连的摆锤质量,在其之间沿扭振减振器的轴向方向定位支撑法兰。作为替代方案,还可以设置两个尤其是基本按Y形相连的支撑法兰部件,在所述支撑法兰部件之间定位摆锤质量。

作为特别优选,扭振减振器具有一个可与内燃机驱动轴耦合的初级质量和一个可通过尤其被设计成弧形减振弹簧的能量储存元件以可相对有限扭转方式耦合在初级质量上的次级质量,其中,分离离合器具有一个可以朝顶板(由次级质量以一体方式构成)轴向移动的压紧板和一个可以在顶板与压紧板之间以摩擦配合形式压紧的并且与中间轴以抗扭转方式耦合的离合器从动盘。因此次级质量本身构成了分离离合器的顶板,所以可以节省单独的顶板,进而节省轴向的结构空间。作为优选,次级质量径向朝内支承和/或对中放置在初级质量和/或中间轴上,因此,次级质量无论如何都会延伸经过整个其中还设置有离合器从动盘摩擦片的半径区域。例如,为了在其面向离合器从动盘的轴向侧构成顶板,可以在离合器从动盘的摩擦片区域内对次级质量进行磨粗和/或刻纹处理,以便能够提供相应高的摩擦力。

附图说明

下文参考附图依据优选的实施例对本发明进行了示范性说明,其中,下文所述的特征能够分别单独以及以组合方式展示本发明的观点。附图简要说明:

图1:混合动力机动车动力总成系统的一个示意性原理图,以及

图2:用于图1所示动力总成系统的混合动力模块的一个示意性的剖面图。

附图标记说明

10动力总成系统 12内燃机 14驱动轴 16扭振减振器 18分离离合器 20中间轴22转子 24定子 26电机 28混合动力模块30初级质量 32盖子 34安装空间 36能量储存元件 38次级质量40密封元件 42蝶形弹簧 44顶板 46压紧板 48离合器从动盘50液压导管52操作系统 54连接盘 56轮毂 58连接区域 60壳体 62轴承 64轴颈 66壳体轮毂 68转子轴承 70台阶结构 72离合器盖。

具体实施方式

图1所示混合动力机动车的动力总成系统10具有一个被设计成内燃发动机的内燃机12,其被设计成曲轴的驱动轴14与一个扭振减振器16相连。扭振减振器16可以通过分离离合器18与中间轴20耦合。中间轴20尤其被设计成转子22的转子轴,所述转子与定子24共同发挥作用,以构成电机26。必要时,中间轴20可以通过另一个分离离合器与机动车变速器的变速器输入轴耦合。扭振减振器16、分离离合器18、中间轴20和电机26可以在混合动力模块28中组合成一个共同的结构单元。

图2所示为图1中动力总成系统10设置的混合动力模块28具有一个作为扭振减振器16的双质量飞轮,以抑制内燃机所生成扭矩中的转动不平衡。扭振减振器16具有一个初级质量30,其可以与内燃机12的尤其被设计成曲轴的驱动轴14拧装在一起。初级质量30可以借助焊接的盖子32限定一个环状的容纳空间34,在所述容纳空间内布置有被设计成弧形减振弹簧的能量储存元件36,初级质量30可以沿切线方向固定在该能量储存元件上。一个被设计成输出端法兰的次级质量38会从径向内部伸到安装空间34中,以便能够沿切线方向固定在对面的能量储存元件36的末端上。能量储存元件36可以借助润滑剂实现润滑。为了防止润滑剂从安装空间34中流出,可以借助密封元件40密封安装空间34。密封元件40可以通过支撑在初级质量30或盖子32上的碟形弹簧42以可相对扭转的方式压紧在次级质量38上。

被设计成输出端法兰的次级质量38同时还构成了分离离合器18的顶板44。次级质量38可以为此具有一个经过磨粗处理的摩擦面,在该摩擦面上可以借助压紧板46以摩擦配合的方式压紧离合器从动盘48的摩擦片,由此关闭分离离合器18。为此,一套通过液压导管50供应能量的操作系统52可以作用在压紧板32上。次级质量38径向朝内支承和/或对中放置在初级质量30上,因此,次级质量38无论如何都会延伸经过整个其中还设置有离合器从动盘48摩擦片的半径区域。作为附加或替代方案,初级质量30和/或次级质量38可以支承在中间轴20上。

离合器从动盘48通过插齿以抗扭转的方式与中间轴20相连。电机26的转子22具有一个带轮毂56的连接盘54,其中,所述轮毂56同样通过插齿以抗扭转的方式与中间轴20相连。电机26的与转子22共同发挥作用的定子24在连接区域58内与壳体60相连,该壳体仅通过中间的轴承62支承和支撑着中间轴20,没有单独的中间构件。轴承62被夹在壳体60的轴颈64处,其中,壳体60的轴颈64与壳体60的连接区域58被设计成一体。壳体60在径向内部具有一个壳体轮毂66,其在径向内部通过轴颈64支撑着轴承62,并同时在径向外部支撑着转子轴承68,所述转子轴承用于将转子22的连接盘54支承在壳体60上。连接盘54可以为此通过弯曲走向构成一个台阶结构70,以便安放并沿径向和轴向方向支撑转子轴承68。在示出的实施例中,操作系统52与一个与次级质量38固定在一起的离合器盖72牢牢固定在一起。作为附加或替代方案,操作系统52可以支承和支撑在转子22的连接盘54上或中间轴20上。操作系统52可以至少部分径向朝内插到电机26中并与其套嵌。同样,分离离合器18可以至少部分径向朝内插到扭振减振器16中并与其套嵌,进而可以分别节省轴向的结构空间。

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