CN101549635A - 减振器直接安装到发动机输出件的动力系及其组装方法 - Google Patents

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Abstract

减振器直接安装到发动机输出件的动力系及其组装方法，该混合动力系包括驱动发动机输出部件例如曲轴的发动机。减振器直接连接到发动机输出部件上，变速器输入轴直接连接到减振器上，以随其共同旋转。干式减振器被配置成允许混合动力系以缺乏或者波形板或者飞轮为特征。也提供了一种制造混合动力系的方法，包括在第一制造车间中组装全功能混合变速器以及通过将干式减振器连接到发动机上在第二制造车间中组装全功能发动机，第二制造车间不同于第一制造车间。全功能发动机和混合变速器中的每个可彼此分开进行测试。全功能发动机和混合变速器可随后被运送到共同的组装车间，并在该共同的组装车间中进行干式配合，形成组装好的混合动力系。

Description

减振器直接安装到发动机输出件的动力系及其组装方法
相关申请的参见
【0001】本申请要求2008年4月3日提交的美国临时申请No.61/041,936的受益权，在此以参见的方式引入其全部内容。
技术领域
【0002】本发明涉及车辆的动力传动系统，以及更具体地，涉及用于混合动力和混合动力型车辆的变速器。
背景技术
【0003】当前，内燃发动机，特别是往复式活塞型内燃发动机，推进大部分车辆。这种发动机是相对高效、紧凑、重量轻并且不昂贵的机械装置，通过它将燃料形式的高度浓缩的能量转换成有用的机械能。
【0004】通常，车辆由这样的发动机推进，即该发动机由小型电动机和相对小的电存储电池从冷态启动，随后被快速置于来自推进系统和附属设备的负载之下。这样的发动机也在很宽的速度范围内和很宽的负载范围内运转，并通常在其最大动力输出值的大约五分之一的均值下运行。
【0005】车辆变速器通常将来自发动机的机械能输送到传动系统的其余部分，例如固定的末级传动齿轮、车轴和车轮。典型的机械变速器允许发动机运转具有一些自由度，这通常是通过交替选择五个或六个不同的传动比、空挡选择来实现的，这允许发动机在车辆静止时操作附件、操作离合器或转矩变换器以实现各传动比之间的平稳过渡，以及允许发动机在发动机运转时将车辆从静止启动。变速器齿轮的选择通常允许以转矩倍增和速度降低的比率、以公知为超速传动的转矩减小和速度倍增的比率或者以倒档比率(reverse ratio)将来自发动机的动力输送到传动系统的其余部分。
【0006】为了正常运转，通常需要对变速器提供增压流体，例如传统的变速器油。增压流体可被用于这样的功能，如冷却、润滑，以及，在某些情况下，用于转矩传递设备的运转。变速器油系统的润滑和冷却能力影响变速器的可靠性和耐久性。另外，多级变速器需要增压流体，用于转矩传递机构的受控接合和分离，该机构运行以在内部齿轮布置中建立速度比。
【0007】在混合动力车辆中，可获得可替代的动力来推进车辆，这使得对发动机提供动力的依赖最小化，从而提高了燃料经济性。因为混合动力车辆能够从除发动机之外的动力源处获得动力，所以当混合动力车辆由可替代动力源推进时，车辆中的发动机可以关闭。例如，电动可变变速器可替代地依靠包含在变速器中的电动机来给车辆的传动系提供动力。
【0008】发电机能够把来自发动机的机械能转变成电能，电动机能够将电能转变回车辆传动系统其余部分在不同转矩和速度下的机械能。可将这些功能合并到单个电机、电动机/发电机中。也可以使用电存储电池来作为推进的动力源，电存储电池允许存储由发电机产生的电能，电能可随后被引导到电动机中以用于推进或用于向附属设备供电。
【0009】串联混合动力系统允许发动机一定程度上独立于推进车辆所需要的转矩、速度和动力而运转，因此可控制发动机以改善排放和效率。这种系统也可允许连接到发动机上的电机作为电动机来启动发动机。这种系统也可以允许连接到动力传动系统其余部分的电机作为发电机，以通过再生制动来回收源自车辆减速的能量并将该能量存储在电池中。
【0010】车辆中的电动可变变速器能够简单地将机械能从发动机输入处传递到末级传动输出处。为此，一个电动机/发电机所产生的电能会平衡另一个电动机/发电机所消耗的电能和电损耗。通过使用上文提及的电存储电池，由一个电动机/发电机所产生的电能可大于或小于由另一个所消耗的电能。来自电池的电能可允许电动机/发电机都起到电动机的作用。有时两个电动机都能作为发电机来为电池再充电，特别是在车辆再生制动时。
【0011】动力分配变速器可使用通常理解为“差动齿轮装置”的装置来实现输入和输出之间连续可变的转矩和速度比。电动可变变速器可使用差动齿轮装置通过一对电动机/发电机来发送一部分它所传输的动力。它的其余动力流经另一条平行的机械路径。
【0012】如本领域的技术人员所熟知的，差动齿轮装置的一种形式可组成行星齿轮组。但是，可不用行星齿轮来构造本发明，而是通过例如在这样的布置中使用锥齿轮或其他齿轮来构造，即，齿轮组中的至少一个元件的转速总是其他两个元件的转速的加权平均值。
【0013】混合电动车变速器系统可包括一个或多个电能存储设备。典型的设备为化学电存储电池，但是也可包括电容型设备或机械设备，例如电驱动飞轮。电能存储允许自变速器系统到车辆的机械输出能不同于自发动机到变速器系统的机械输入能。电池或其他设备也允许发动机和变速器系统一起启动，以及允许车辆的再生制动。
发明内容
【0014】提供了混合动力系，包括驱动发动机输出部件例如曲轴的发动机。减振器直接连接到发动机输出部件，变速器输入轴直接连接到减振器，以随其共同旋转。在一个实施例中，减振器是干式减振器，混合动力系的特征在于缺乏或者波形板或者飞轮。变速器输入轴不用螺栓或其他紧固件直接连接到减振器。
【0015】也提供了制造混合动力系的方法。该方法包括在第一制造车间中组装全功能混合变速器。通过把减振器连接到发动机输出件上在第二制造车间中组装全功能发动机。第二制造车间可不同于第一制造车间。在组装混合动力系或配合发动机与变速器之前，全功能发动机和变速器都可在各自的制造车间中测试。全功能发动机和全功能混合变速器随后被运送到共同的组装车间。全功能发动机和混合变速器可随后在共同的组装车间中进行干式配合，形成组装好的混合动力系。
【0016】结合附图时，本发明的上述特征和优势，以及其他特征和优势很容易从下文对实施本发明的最佳方式的详细描述中看出。
附图说明
【0017】图1表示可包含所要求保护的本发明的一个实施例的动力系的示意图；
【0018】图2A是在图1中示意性示出的动力系中发动机和变速器之间的单点界面的示意性剖面图；以及
【0019】图2B是图2A所示视图的放大图，其更好地显示了发动机输出件、干式减振器以及减振器毂和变速器输入件之间干式配合的动力传递界面。
具体实施方式
【0020】参照图1，示出了包含有所要求保护的本发明的混合动力系10的示意图。混合动力系10包括发动机12，其可为本领域公知的任何类型的内燃发动机。发动机12使发动机输出件14转动，发动机输出件14传递或输出由发动机12产生的驱动力。驱动力随后通过变速器输入轴18传递到变速器20。减振器，在这个实施例中为干式减振器16，设置在发动机输出件14和变速器输入轴18之间。在下文中参照图2A和2B将更详细地描述输入轴18和干式减振器16。
【0021】输入轴18可以可操作地连接到变速器20内的行星齿轮部件上(未示出)或转矩传递设备上(未示出)。变速器20可为电动可变变速器、单模式或双模式输入分配式(input-split)变速器、具有输入分配式和复合分配式(compund-split)的双模式变速器，或者为本领域中普通技术人员所熟知的其他混合变速器。
【0022】变速器20利用输入轴18来接收来自车辆发动机12的动力，并利用变速器输出件24来输送动力，以通过一个或多个驱动轮26来驱动车辆。在图1所示的实施例中，变速器20包括第一电动机28和第二电动机30。电动机28和30中的每一个都是电动机/发电机，既能够将电能转换成机械能也能够将机械能转换成电能。第一电动机28也可以被称作电动机A，第二电动机30也可以被称作电动机B。
【0023】变速器20中的流体由主泵22加压，主泵22直接或间接地被来自发动机12的动力输出所驱动。加压流体可被用于这样的功能，如冷却、润滑，以及，在某些情况下，用于转矩传递设备的运转。
【0024】变速器20可利用一个或多个行星齿轮组(未示出)，并可利用一个或多个离合器(未示出)来提供输入分配式、复合分配式和固定比率的运行模式。行星齿轮组可为简单式的或为各自复合式的。
【0025】电动机28和30可操作地连接到作为能量存储设备的电池32上，这样，电池32能够从第一电动机/发电机28和第二电动机/发电机30接受能量，和将能量供给第一电动机/发电机28和第二电动机/发电机30。控制系统34调节电池32和电动机28、电动机30之间，以及电动机28和电动机30之间的能量流。
【0026】对本领域中的普通技术人员很明显的是，控制系统34还可控制发动机12和变速器20的运行以选择传递到驱动轮26的输出特性。控制系统34可包含多种控制方法和设备。
【0027】本领域中的普通技术人员将进一步认可的是，电池32可为单个化学电池或电池组、多个化学电池或适合于混合动力车辆的其他能量存储设备。其他具备提供、存储和分配电能之能力的电能源，例如燃料电池，可被用来代替电池32而不改变本发明的构思。
【0028】在混合动力系10的某些工作模式下，发动机12可完全停车或关闭。这可以发生在控制系统34确信条件适合于仅由源自电动机28和电动机30中的一个或两个的可替代动力来驱动所有驱动轮26时，或发生在再生制动期间。当发动机12停车时，主泵22不被驱动，因此不向变速器20提供增压流体。因此，混合动力系10可包括辅助泵36，当需要附加压力时，辅助泵36可由电池32提供动力以向变速器20提供增压流体。
【0029】参看图2A和2B，示出了示意地示于图1的动力系10的一部分的一个可能的实施例。更具体地，图2A示出了发动机12和变速器20之间的界面区域的剖面图，图2B示出了发动机12和变速器20之间的动力传递界面的放大视图。在这个实施例中，发动机12通过发动机输出件14输出动力，发动机输出件14为曲轴。
【0030】干式减振器16为非流体填充的减振器，其可以被直接栓接到发动机输出件14。发动机输出件14到干式减振器16的直接连接允许不使用中间波形板(flexplate)或飞轮而运转。相对于湿式(流体填充的)减振器，干式减振器16对鼓胀或轴向运动不是很敏感，可以在高速下作为压力容器。
【0031】鼓胀是指由于在压力下压力容器的膨胀而在轴向方向上的增长。在这个实施例中，干式减振器16为弹簧隔离器，其具有两级弹性率(springrate)(第一和第二级的弹性率)和滞后值，滞后值被用作对噪音、振动以及生硬驾驶(harshness)的调谐特征。本领域的普通技术人员将认识到可以在权利要求的范围内使用的各种减振器。
【0032】因为取消了波形板，干式减振器16可在发动机车间直接栓接到发动机输出件14上。中间的波形板或飞轮的移除减少了螺栓连接的数量(曲轴到减振器的连接，取代了曲轴到波形板和波形板到减振器的连接)并因此方便了组装过程。
【0033】可替代的设计可以将减振器安装在变速器的内部，这需要变速器车间来安装减振器。当减振器已经在变速器20的输入壳体中时，车辆组装车间可随后将减振器匹配到发动机12上，这是更难的组装过程。
【0034】干式减振器16通过曲柄螺栓62安装到发动机输出件14上。在这个实施例中，干式减振器16包括作为减振器输出部件的减振器毂60。动力通过中空的、具有内部花键的输入轴18从减振器毂60传递到变速器20。
【0035】输入轴18具有内部干式花键40，其可与减振器毂60上的外部干式花键42配合。发动机12和变速器20之间的这种直接的、单点的连接不需要输入轴18栓接到减振器毂60上。因此，发动机12和变速器20之间的连接的特征在于没有螺栓或其他紧固件或硬件。通过密封花键40和42以防包含在变速器20中的变速器加压流体渗入，来将花键40和42保持为干式花键。
【0036】干式花键，与湿式花键相反，并不连续地与变速器流体或发动机油保持流体连通。但是，干式花键可以具有在安装前涂抹到一个或两个花键组的润滑脂。这种安装前的润滑脂有助于干式配合过程并可在零件的寿命期提供任何必要的润滑。在这个实施例中，防变速器流体渗入的密封由防冻塞完成，防冻塞被压合到输入轴18的内部。但是，本领域的普通技术人员将认识到，密封也能够由不完全中空的输入轴完成。
【0037】在示于图2A和2B的实施例中，发动机12和变速器20在单个的、非流体填充的界面点(干式花键上只具有安装前的润滑脂)处配合。在制造过程中，这允许将输入轴18沿着花键40和花键42干式配合到减振器毂60；这可减少制造和组装混合动力系10的难度、时间和成本。而且，干式配合过程允许在发动机12和变速器20配合之前，甚至可能在将变速器20运送到最后组装点之前，将变速器20填充上变速器流体。
【0038】干式配合过程设置成允许在组装混合动力系10之前，在变速器组装车间完全组装变速器20并随后进行测试。如果测试显示变速器20可全面且正常地运转，则随后可将变速器配合到发动机12上。干式配合步骤可发生在将变速器20运送或转运到用于组装混合动力系10的不同车间之后。
【0039】单点界面也允许发动机12完全组装——通过将干式减振器16连接到曲轴——并作为全功能单元测试。如果测试显示发动机12符合要求，它可随后被转运到组装车间，并干式配合到全功能变速器20上以基本上完成混合动力系10的组装。
【0040】尽管详细地描述了用于实施所要求保护的本发明的最好方式，但熟悉本发明所涉及领域的人员将认识到用于实施在所附权利要求的范围内的本发明的各种可替代设计和实施例。

Claims (9)

1.一种混合动力系，包括：
驱动发动机输出部件的发动机；
直接连接到所述发动机输出部件的减振器；以及
变速器输入轴，其直接连接到所述减振器，以随其共同旋转。
2.权利要求1的混合动力系，其中所述发动机输出部件的特征在于没有波形板和飞轮。
3.权利要求2的混合动力系，其中所述减振器为干式减振器。
4.权利要求3的混合动力系，其中所述变速器输入轴和所述减振器之间的所述直接连接的特征在于没有螺栓。
5.一种制造混合动力系的方法，包括：
在第一制造车间中组装全功能混合变速器；
在不同于第一制造车间的第二制造车间中将减振器连接到发动机以形成全功能发动机；
将所述全功能发动机和所述全功能混合变速器转运到共同的组装车间；以及
在所述共同的组装车间中将所述全功能发动机干式配合到所述全功能混合变速器上。
6.权利要求5的方法，还包括在将所述全功能发动机转运到所述共同的组装车间之前测试所述全功能发动机。
7.权利要求6的方法，其中所述共同的组装车间与第一制造车间和第二制造车间都不相同。
8.权利要求7的方法，还包括在将所述全功能混合变速器转运到所述共同的组装车间之前测试所述全功能混合变速器。
9.权利要求8的方法，其中所述全功能发动机到所述全功能混合变速器的所述干式配合的特征在于不是将所述全功能发动机栓接到所述全功能混合变速器。
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