CN101633308B - 混合驱动汽车的动力装置及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

说明一种用于混合驱动汽车的动力装置，包括：带有曲轴的内燃机；摩擦离合器，其带有可通过操纵装置轴向移位的压板、压紧板和定位在压板与压紧板之间的与曲轴防旋转地连接的相对于曲轴轴向固定的离合器从动盘装置。该动力装置还包括设置在内燃机和摩擦离合器之间的电机，该电机具有转子和固定在定子架上的定子。其中规定，为了至少间接地使得离合器从动盘装置与曲轴连接，摩擦离合器包括离合器从动盘毂，该离合器从动盘毂在压板和压紧板的径向延伸区段之外可拆卸地与离合器从动盘装置连接。此外说明一种用于安装这种动力装置的方法，其中将至少包括电机和摩擦离合器的预先安装的结构单元固定在内燃机上。

Description

混合驱动汽车的动力装置及其安装方法
技术领域
本发明涉及一种动力装置(Antriebseinheit)和一种用于安装这种动力装置的方法。
背景技术
所述类型的动力装置已被DE102006053660A1公开。按照轴向排列顺序，这种动力装置包括内燃机、电机、摩擦离合器和扭转减振器，其中利用离合器可以使得内燃机的输出轴与余下的部件组脱接。
基于这种轴向梯级式设置，显然也可以按照其设置排列顺序对整个动力装置进行组装。根据这种做法，首先预安装包括用于摩擦离合器的操纵装置在内的电机，并将其固定在内燃机壳体上。在下一步骤中安装离合器，其中其带有电机转子架的压紧板壳体和其带有摩擦片的摩擦片圆盘通过离合器从动盘毂与内燃机的曲轴防旋转地连接。然后可以将扭转减振器的壳体固定在摩擦离合器的压紧板壳体上。
对于汽车制造商来说，安装非常耗费时间，而且成本高昂。在安装整个汽车传动系时，还希望使用由两个或多个组件构成的、例如在其它生产地预先安装的部件组，由此可以明显降低用于安装动力装置的安装代价，且可以节省成本。
因为开头部分所述动力装置的摩擦片圆盘通过其它部件轴向固定在曲轴上，所以在组装动力装置时，为了确保离合器的功能，特别是要注意其正确的轴向位置。与此不同的是，传统摩擦离合器的摩擦片圆盘通过径向啮合的离合器从动盘毂轴向可移位地在变速器输入轴上导向，其中在离合器闭合时摩擦片圆盘的毂自动调整。然而在这种情况下，对摩擦片圆盘的正确的轴向位置的调整要求进行合格检查，为此必须至少将电机和离合器与内燃机组合。为此需要将压紧板壳体至少拆卸一次，必要时还要将已经安装好的扭转减振器至少拆卸一次，以便在调整摩擦片圆盘的轴向位置之后重新安装这些部件或组件。
发明内容
本发明的目的是，提出一种紧凑的易于安装的具有内燃机、电机和摩擦离合器的动力装置和说明一种用于安装这种动力装置的简单且成本低廉的方法。
根据本发明，该目的通过用于混合驱动汽车的动力装置得以实现，该动力装置包括：带有曲轴的内燃机；摩擦离合器，其带有可通过操纵装置轴向移位的压板、压紧板和定位在压板与压紧板之间的与曲轴防旋转地连接的相对于曲轴轴向固定的离合器从动盘装置。该动力装置还包括设置在内燃机和摩擦离合器之间的电机，该电机具有转子和固定在定子架上的定子。这种动力装置的特征在于，为了至少间接地使得离合器从动盘装置与曲轴连接，摩擦离合器包括离合器从动盘毂，该离合器从动盘毂在压板和压紧板的径向延伸区段之外可拆卸地与离合器从动盘装置连接。
采用所述方式可以实现形成由电机和离合器构成的预先安装的结构单元，和将该结构单元固定在内燃机上，其中作为其它部件只需在插入离合器从动盘毂。因此通过将离合器扭矩传动装置按照所述分成离合器从动盘装置和可拆卸地与该离合器从动盘装置连接的离合器从动盘毂，实现了较高的预先制造度，同时实现减小在组装内燃机时的安装代价。在本发明中还说明了一种用于安装这种动力装置的方法，其中在一步骤中，将预先安装的结构单元通过定子架固定在内燃机上，在另一步骤中，对离合器从动盘毂进行安装，其中该离合器从动盘毂防旋转地与曲轴或者与曲轴转接器和与离合器从动盘装置连接，其中，电机、操纵装置、以及摩擦离合器的压板、压紧板、离合器壳体和摩擦片圆盘形成该预先安装的结构单元。优选地，该预先安装的结构单元还包括扭转减振器，其输入部分由与所述离合器壳体连接的壳体构成，其输出部分由毂壳垫圈构成。
附图说明
下面对照附图示例性地说明本发明。
该图为用于混合驱动汽车的动力装置10的示意性的轴向剖视图，其由内燃机12和混合驱动模块14构成，该混合驱动模块包括电机16、构造成摩擦离合器的可接通的离合器18和扭转减振器20。
具体实施方式
电机16在所示实施例中被设计成永磁激励的采用外转子构造方式的同步电机，且包括围绕旋转轴线A旋转的带有转子架24的罐状转子22，转子架的内圆周面支撑着带有永久磁铁28的转子硅钢片叠片26，转子架在径向内部区域构造有转子轴30或者与该转子轴连接。电机16还包括带有定子架34的定子32，在定子架的外圆周面上以本已公知的方式设置有带有众多未示出的定子绕组的定子硅钢片叠片36。为了排出电机16的损耗热，定子架34还可以具有冷却装置，特别是流体冷却装置，所述冷却装置优选设有内燃机12的冷却回路。
替代于所示外转子，电机16也可以构造成内转子，而且也可以按照另一种电功能原理来工作。
构造成中空轴的转子轴30轴向地伸入到管状轴承架38的中央凹口中，并径向地且轴向地支撑在那里。在该附图中，轴承架38与定子架34一体地设计。为了容纳转子22，在轴承架38上设有轴承装置40，该轴承装置特别是包括两排或者两个轴向间隔的滚动轴承40a；40b，由此使得转子22安全运行地相对于定子32被支撑，同时形成沿着圆周方向恒定的径向间隙42。替代地，轴承架38也可以与定子架34分开设计，且独立于定子架34至少间接地固定在内燃机12上。
电机16通过多个螺栓44固定在螺纹孔48上，该螺纹孔在内燃机12的壳体46上预先给定，为此在定子架34上构造多个与所述螺栓对应的、分布在圆周上的穿孔50。
在图中可看到，转子架24包括轴向的和径向的支撑区段24a；24b，其中后者同时形成离合器18的一部分。为此在该径向区段上通过沿着圆周方向呈环形延伸的切削部分52可摆动地支撑有用作分离机构54的膜片弹簧54，该膜片弹簧的位于径向内部的舌片56通过分离轴承58与结构已知的操纵装置60作用连接，膜片弹簧的径向外部区域与压板62的切削刃形状的接触区域作用连接。优选设计成液压地或气动地工作的中央分离器的操纵装置60设置在径向地在轴承架38和定子架34之间延伸的环形容纳空间64中，且可以在操纵摩擦离合器18的情况下支撑在轴承架38上。摩擦离合器18还包括与压板62轴向相邻的压紧板66，该压紧板在此与离合器壳体68设计成结构单元，该离合器壳体通过可拆卸的连接机构利用螺栓70或者替代地例如利用卡口式连接件而与转子架24连接。在实现螺栓连接机构时，也可以代替所示轴向螺栓连接机构而将该螺栓连接机构设计成倾斜螺栓连接机构。
两侧带有摩擦片衬面的摩擦片圆盘72轴向地位于压板62和压紧板66之间，该摩擦片圆盘形成离合器从动盘装置74的组成部分。摩擦片圆盘72为此优选通过铆钉与轴向弹性设计的、由弹性钢板制成的轴向弹性区域76连接，在离合器18闭合时，摩擦片圆盘72可通过该区域76相对于传动盘(Mitnehmerscheibe)80略微轴向移位，在内燃机12的曲轴78和转子轴30出现错位并由此产生力作用时，该区域76会弹性变形。轴向弹性区域76也优选通过铆钉与传动盘80连接，该传动盘80在径向内部区域中可拆卸地与中空设计的离合器从动盘毂84的径向法兰82连接。只要省去区域76，摩擦片圆盘72就也可以直接地与在一定限度内为弹性的传动盘80连接。在朝向曲轴78的端部，离合器从动盘毂84设有端面啮合机构86，该端面啮合机构插入到与曲轴78连接的、用作间隔跨越机构的曲轴转接器90的与端面啮合机构对应的啮合机构88中。曲轴转接器90通过多个设置在共同的节圆(Teilkreis)上的螺栓92与曲轴78的径向法兰78a拧紧。离合器从动盘毂84通过插入到离合器从动盘毂84中央的、在曲轴转接器中拧紧的螺栓而相对于曲轴转接器90轴向预夹紧，从而通过端面啮合机构86；88确保可靠的转矩传递。离合器从动盘装置74因此包括摩擦片圆盘72、轴向弹性的区域76和传动盘80。
为了调节摩擦片圆盘72的规定的轴向位置，在安装动力装置10时，根据需要在离合器从动盘毂84之间，更确切地说，在离合器从动盘毂的径向法兰82和传动盘80之间，轴向地插入间隔垫圈94，间隔垫圈的厚度可按照预先给定的等级来选择。
操纵装置60包括轴向地固定在定子架34或轴承架38上的气缸体壳体96和沿着离合器的方向相对于该气缸体壳体可轴向移位的带有分离轴承58的活塞98，活塞98在伸出时使得膜片弹簧54围绕其支撑区域52摆动，使得压板92卸载并沿着内燃机12的方向移位，由此使得离合器18打开。摩擦片圆盘72因此在离合器18闭合时用作在作为一方面的曲轴78和作为另一方面的转子22与扭转减振器20之间的藕联部件。
按照轴向排列顺序，在摩擦离合器18之后紧接着采用本已公知的构造方式设计的扭转减振器20。扭转减振器20的输入部分在此由被多个螺栓100固定在离合器壳体68上的壳体102构成，从而沿着该壳体102传递的转矩能够引导到构造成毂壳垫圈(Nabenscheibe)104的输出部分上。为了实现减振，设有多个能吸收所出现的转矩冲击的弹性部件106，这些弹性部件分别在端部支撑在壳体102和毂壳垫圈104上，且沿着圆周方向在壳体102和毂壳垫圈104之间夹紧。为了抗旋转地与动力装置10的其它部件连接，例如与另一离合器和变速器连接，毂壳垫圈104具有内啮合机构106，该内啮合机构的内直径略大于位于定子架34或轴承架38上的、用于将混合驱动模块14固定在内燃机12上的穿孔50的包络圆直径。为了穿过螺栓44，为此还在传动盘80、转子架24和膜片弹簧54上设有穿孔108；110；112。但在每个部件80；24；54上的这些穿孔的数量少于有待安装的螺栓44的数量，进而少于在定子架34或轴承架38上的穿孔的数量。
由上述说明可知，配设有这种动力装置的混合驱动汽车视要求而定可以纯内燃机驱动，纯电机驱动，或者采用两个机组12、16混合工作的方式驱动。在内燃机12起动时，转矩也可以沿着相反的方向，即从电机16朝向内燃机12传递。
在安装混合驱动模块14时，在电机16已组装的情况下，同样将设置在该电机上的部件摩擦离合器18和操纵装置60固定。这意味着，操纵装置60被定位在定子32的环形空间64中，且膜片弹簧54被固定在转子22的内侧，而压紧板62固定在转子22的外侧。在下一步骤中，使得转子22和定子32通过轴承装置40相互固定，其中膜片弹簧54的内端56与操纵装置58；60接触。在下一步骤中，使得离合器壳体68与转子架24连接，其中带有设置于其上的传动盘80的摩擦片圆盘72在压板62和压紧板66之间夹紧。离合器从动盘毂84和在需要时设置的间隔垫圈94在此尚未安装。
在下一步骤中，将整个扭转减振器20固定在离合器壳体68上。
所述安装仅仅是一种可行的安装方案，然而其排列顺序并不是强制的。例如，也可以在将离合器壳体68固定在转子架24上之前使得扭转减振器20与离合器壳体68、离合器从动盘72、轴向弹性区域76和传动盘80组合成一个子单元。
在安装动力装置10时，将预先安装的混合驱动模块14固定在内燃机12上。为此，使得螺栓44在内部穿过扭转减振器毂壳垫圈104，并穿过传动盘80、转子架24、膜片弹簧54和定子架34的一部分的穿孔108；110；112；50，且在内燃机12的壳体46上拧紧。因为在所述实施例中，每个部件的穿孔数量少于定子架34的安装孔数量，所以成组地进行拧紧，其中在转子22、传动盘80和与转子防旋转地连接的膜片弹簧54的第一位置，首先使得第一组安装孔叠合，并进行拧紧。然后，使得转子22旋转预订的角度，直至这些穿孔与余下的形成第二组的安装孔叠合，它们也可以用螺栓拧紧在内燃机12上。例如为了与区域76连接，传动盘80也可以只有三个径向向外延伸的支撑臂，这些支撑臂相互间分别限定相应的凹口。由于这种设置，为了穿过螺栓而产生了面积相对大的穿孔，从而可以省去提供专用的安装孔。为了在安装之前和期间暂时地将定子32、转子22、膜片弹簧54和必要时的传动盘80的相对旋转位置固定，在这些部件上至少分别设有另一个在图中未示出的用于容纳固定件例如固定销钉的孔。
在该安装状态下，确定摩擦片圆盘72相对于曲轴转接器90的自由端的轴向位置，只要该轴向位置不同于离合器从动盘毂84的安装长度，就选择厚度适配的间隔垫圈94，该间隔垫圈设置在离合器从动盘毂84的径向法兰82和传动盘80之间。离合器从动盘毂84和传动盘80的连接也通过多个螺栓114或者通过多个可压入到传动盘80中的螺柱来进行。随后可以将图中未示出的、用于支撑传动系轴例如中间轴或变速器输入轴的导向轴承(Pilotlager)压入到离合器从动盘毂84的中央凹口中。不言而喻，原则上也可以轴向地在曲轴78或曲轴转接器90和离合器从动盘毂84之间插入间隔垫圈，以便实现所希望的轴向补偿。
附图标记列表
10          动力装置
12         内燃机
14         混合驱动模块
16         电机
18         离合器
20          扭转减振器
22          转子
24          转子架
26          转子硅钢片叠片
28          永久磁铁
30          转子轴
32           定子
34          定子架
36          定子硅钢片叠片
38          轴承架
40          轴承装置
42          径向间隙
44          螺栓
46          内燃机壳体
48          螺纹孔
50          穿孔
52          切削部分
54          分离机构、膜片弹簧
56          膜片弹簧舌片
58          分离轴承
60           操纵装置
62           压板
64          环形容纳空间
66          压紧板
68          离合器壳体
70          螺栓
72          离合器从动盘
74          离合器从动盘装置
76          轴向弹性区域
78          曲轴
78a          径向法兰
80          传动盘
82         径向法兰
84          离合器从动盘毂
86、88        端面啮合机构
90          曲轴转接器
92          螺栓
94           间隔垫圈
96          气缸体壳体
98           活塞
100         螺栓
102          壳体
104         毂壳垫圈
106         弹性部件
108；110；112  穿孔

Claims (15)

1.一种用于混合驱动汽车的动力装置(10)，包括：
-带有曲轴(78)的内燃机(12)；
-摩擦离合器(18)，其带有可通过操纵装置(96；54；58)轴向移位的压板(62)、压紧板(66)和定位在所述压板与所述压紧板之间的与所述曲轴(78)防旋转地连接的相对于所述曲轴轴向固定的离合器从动盘装置(74)；
-设置在所述内燃机(12)和所述摩擦离合器(18)之间的电机(16)，该电机具有转子(22)和固定在定子架(34)上的定子(32)，
其特征在于，为了至少间接地使得所述离合器从动盘装置(74)与所述曲轴(78)连接，所述摩擦离合器(18)包括离合器从动盘毂(84)，该离合器从动盘毂在所述压板(62)和所述压紧板(66)的径向延伸区段之外可拆卸地与所述离合器从动盘装置(74)连接。
2.如权利要求1所述的动力装置，其特征在于，所述离合器从动盘装置(74)具有与所述离合器从动盘毂(84)连接的传动盘(80)和与该传动盘连接的摩擦片圆盘(72)。
3.如权利要求2所述的动力装置，其特征在于，在所述传动盘(80)和所述摩擦片圆盘(72)之间的作用连接部分中设有轴向弹性的区域(76)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的动力装置，其特征在于，
所述离合器从动盘毂(84)和所述曲轴(78)为了产生相互的旋转传动连接而具有端面啮合机构(86；88)和可拆卸的轴向连接机构，
或者，
所述离合器从动盘毂(84)和防旋转地与所述曲轴(78)连接的曲轴转接器(90)为了产生相互的旋转传动连接而具有端面啮合机构(86；88)和可拆卸的轴向连接机构。
5.如前述权利要求1-3中任一项所述的动力装置，其特征在于，所述摩擦离合器(18)具有与所述压紧板(66)设计成结构单元的与所述电机(16)的转子(22)连接的离合器壳体(68)。
6.如前述权利要求5所述的动力装置，其特征在于，所述动力装置(10)具有扭转减振器(20)，其输入部分由与所述离合器壳体(68)连接的壳体(102)构成，其输出部分由毂壳垫圈(104)构成。
7.如前述权利要求1-3中任一项所述的动力装置，其特征在于，所述电机(16)的转子(22)支撑在轴承架(38)上，该轴承架支撑在所述内燃机(12)上。
8.如权利要求7所述的动力装置，其特征在于，所述轴承架(38)与所述定子架(34)设计成结构单元。
9.如前述权利要求1-3中任一项所述的动力装置，其特征在于，所述摩擦离合器(18)具有用于其操纵的设置在环形空间(64)中的操纵机构(96)，该环形空间在所述定子(32)中构造。
10.如权利要求9所述的动力装置，其特征在于，所述转子(22)具有转子架(24)，所述压板(62)可轴向移位地设置在该转子架的一个轴端，且穿过至少一个在所述转子架(24)上构造的穿孔从另一轴端可被所述操纵机构(96)控制。
11.如权利要求10所述的动力装置，其特征在于，所述转子架(24)具有可摆动地支撑离合器分离机构(54)的支撑区段(52)，其端部区段与所述操纵机构(96)和所述压板(62)配合作用。
12.如前述权利要求2或3所述的动力装置，其特征在于，
所述摩擦离合器(18)具有与所述压紧板(66)设计成结构单元的与所述电机(16)的转子(22)连接的离合器壳体(68)，且
所述电机(16)、所述操纵装置(96；54；58)、以及所述摩擦离合器(18)的所述压板(62)、所述压紧板(66)、所述离合器壳体(68)和所述摩擦片圆盘(72)形成用于共同地安装在所述内燃机(12)上的预先安装的结构单元。
13.如权利要求12所述的动力装置，其特征在于，所述预先安装的结构单元还包括扭转减振器(20)，其输入部分由与所述离合器壳体(68)连接的壳体(102)构成，其输出部分由毂壳垫圈(104)构成。
14.一种用于安装动力装置的方法，
其中在一步骤中，
-将根据权利要求12或13的预先安装的结构单元通过所述定子架(34)固定在所述内燃机(12)上；在另一步骤中，
-对所述离合器从动盘毂(84)进行安装，其中
该离合器从动盘毂防旋转地与所述曲轴(78)并与所述离合器从动盘装置(74)连接，或者，
设置有防旋转地与所述曲轴(78)连接的曲轴转接器(90)，该离合器从动盘毂防旋转地与所述曲轴转接器(90)并与所述离合器从动盘装置(74)连接。
15.根据权利要求14的用于安装动力装置的方法，其特征在于，在将所述预先安装的结构单元固定在所述内燃机(12)上之后，求得所述离合器从动盘装置(74)相距所述曲轴(78)或所述曲轴转接器(90)的安装接口的轴向间距，并使得带有所述曲轴(78)或者带有所述曲轴转接器(90)的离合器从动盘毂(84)在垫入基于前述轴向间距选择的间隔垫圈(94)的情况下与所述离合器从动盘装置(74)连接。
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