CN103395359A - 借助齿啮合与变矩器连接的转矩传递装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种借助齿啮合与变矩器连接的转矩传递装置。用于机动车、如客车或者载重汽车的驱动系，其处于内燃机和变速器之间，其中，包括电机和转换组件的混合模块位于能够由内燃发动机驱动的法兰轴和连接变速器的变矩器之间，其中，转换组件还设计用于使电机与法兰轴脱耦，其中，混合模块通过齿啮合与变矩器连接。

Description

借助齿啮合与变矩器连接的转矩传递装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车、如客车或者载重汽车的传动系，其在内燃发动机和变速器之间，其中，包括电机和转换组件的混合模块位于一能够由内燃机驱动的法兰轴和一连接变速器的变矩器之间，其中，转换组件还构造用于将电机从法兰轴脱耦。
电机还理解为电动机，而分离离合器也归入转换组件。混合模块也可以描述为混合头部。
本发明还涉及压紧环在混合模块和变矩器之间的连接。
背景技术
由文献WO 2007/000131 A2、WO 2007/118449A2、EP 1 347 210 B1和DE 100 36 504 A1已知相关的现有技术。
例如由DE 100 36 504 A1已知机动车的混合驱动系，该混合驱动系包括内燃发动机、双质量飞轮、电驱动器和变速器，其中，第一分离离合器布置在内燃发动机和电驱动器之间，另一分离离合器布置在电驱动器和变速器之间。布置在发动机侧的第一分离离合器用于将内燃发动机与其余的驱动系分离开，以便例如使车纯电动地行驶。布置在变速器侧的第二分离离合器用于通过电驱动器起动内燃发动机并且在这个起动过程期间分离变速器。出于结构空间的原因，电驱动器和两个分离离合器可以轴向和径向地重叠，如在DE 100 36 504 A1的图2中所示的那样，其方式是，第一分离离合器集成到电驱动器的转子中。但是布置在电动机侧的分离离合器由于结构空间技术而大多必须集成到电机转子中导致比较小的摩擦半径。而由于这种小的摩擦半径，可传递的转矩降低了。
然而，由这个德国专利申请仅已知这种具有相对高的结构空间需求的混合模块。
解决这一点的已知的尝试已知是通过使用特定的混合模块，其中，该混合模块在内燃发动机和变速器之间作用并且具有电驱动器、分离离合器和自由轮，其中，分离离合器和自由轮相互平行地分别设置用于从内燃发动机向变速器的方向传递转矩，自由轮将从内燃发动机来的转矩向变速器方向传递并且在转矩相反地指向时打开，并且由内发动燃机产生的转矩中由自由轮传递的部分能够通过调整由分离离合器传递的转矩来调整，从而车可以选择性地通过内燃发动机或者电驱动器或者组合地同时通过两者驱动。
通过这种解决方案，由现有技术已知的、发动机侧的分离离合器的功能分配到在转矩流中相互平行地布置的两个构件、即分离离合器和自由轮上。在分离离合器打开时，由内燃发动机产生的总的转矩通过自由轮传递到变速器上。在此，自由轮应该与之相应地这样设置，使得它能够传递的转矩相应于能够由内燃发动机产生的转矩。分离离合器的转矩传递能力在根据本发明的混合模块中可以选择成相对地明显低于能够由内燃发动机产生的转矩。例如，在内燃发动机能够产生700至800Nm的转矩时，分离离合器可以设置成能够传递100Nm至130Nm的转矩，相对地，自由轮也应设置成能够传递700Nm至800Nm的转矩。
如果分离离合器部分闭合，那么相应于能够由分离离合器传递的转矩，通过自由轮传递的转矩变小。换句话说，由内燃发动机总地产生的转矩分配到自由轮上和分离离合器上，与由分离离合器传递的转矩相应地，这又取决于分离离合器的操作力。
在此，分离离合器在本传动系的内燃发动机式的运行中可以处于闭合或者保持闭合，从而作为通常情况实现转矩分配到离合器上和自由轮上。
但是在此在有些情况下有利的是，在内燃发动机式的运行中，离合器至少部分打开或者保持打开，例如在牵引-加挡(Zug-Hoch-Schaltungen)或者惯性-加挡(Schub-Hoch-Schaltungen)时。通过该分离离合器则能够向内燃发动机方向传递转矩。在此，自由轮在转矩的这个传递方向上打开。与此相应地，在分离离合器闭合的情况下，能够实现内燃发动机被从电动行驶中拖出，例如在80-130Nm情况下，以及在蓄电池处于充满电状态的情况下传递例如直到90Nm的惯性力矩。根据本发明的混合模块因此如上所述相互并联地包括一分离离合器和一自由轮，其中，内燃机的转矩在传动系的方向上能够仅由自由轮、或者由自由轮和分离离合器共同地、或者必要时仅通过分离离合器来传递。
此外，从传动系指向内燃发动机方向的转矩仅通过分离离合器传递。
有利的是，分离离合器构造为“常开式”离合器，即在基础状态下构造成打开的，并且通过闭合力闭合或者压合。就本传动系中的离合器在装备有这样的混合模块的车的通常运行方式中高达70％是打开的而言，这一点是有利的。相应地，在这些边缘条件下，促动器的效率在“常开式”离合器中比在“常闭式”离合器中更有利。根据另一变化方案，分离离合器优选构造为“常闭式”离合器，即基础状态下构造成闭合的，并且通过打开力打开，优选拉开或者压开。这种分离离合器则尤其在这种情况下用于车的传动系，即，在装备有这种混合模块的车的通常运行方式中，分离离合器一般是闭合的，优选在运行期间50％以上的时间、优选60％以上的时间是闭合的。相应地在这些边缘条件下，促动器的效率在“常闭式”离合器中比在“常开式”离合器中更为有利。
但是，使用螺纹连接的已知实施方案具有缺点，在轴向螺纹连接时，在变矩器的上方必须为螺栓和工具径向地预留许多的结构空间和/或在轴向和径向螺纹连接时，在变矩器罩中必须为送入螺栓和工具预留可能附加的空隙。
发明内容
本发明的任务在于，避免现有技术中的缺点和能够实现自动变速器的变矩器与混合模块的转换组件、尤其与混合模块的分离离合器的安装空间优化的连接，这种连接在中间连接变矩器的情况下能够仅通过混合模块与变速器的轴向接合形成。
这根据本发明由此解决，即，混合模块通过齿啮合与变矩器连接。这种能够实现形锁合的、优选能够轴向接合的连接提高了包括电机和分离离合器的混合模块的集成度，需要更少的轴向安装空间并且降低了装配成本。此外特别有利的是结构方式更紧凑。
根据本发明的这种解决方案使得能够使用干式和湿式分离离合器。该布置不必同轴心地布置在电机转子的内部，尽管这是有利的。轴向的或者平行于轴线的布置完全一样地可能。不同操作系统、例如液压的或者机电式的应用也能够良好地使用。
有利的实施方式在从属权利要求中提出要求并且以下详细阐明。
该齿啮合构造为插接啮合并且使用或者不使用压紧装置，是有利的。但是，为了减少噪声和磨损，使用压紧装置是有利的。
有利的是，转换组件具有通过自由轮体与法兰轴处于作用关联中的自由轮法兰。以这种方式，转矩在第一路径上可通过自由轮体从法兰轴传递到自由轮法兰上，然后输送给变矩器，随后输送给变速器。
此外有利的是，该齿啮合由两个相互至少以区段方式处于形锁合中的件、如至少一个啮合板和一个啮合外部件形成，其中，一个件在转换组件上力锁合地、材料锁合地和/或形锁合地与转换组件无相对转动地连接，另一个件无相对转动地在变矩器上、优选在变矩器壳体上力锁合地、材料锁合地和/或形锁合地连接。以这种方式，能够实现啮合的这两个件、即啮合板和啮合外部件可由冲压件、深拉件和/或成型件预制成，由此进一步最小化成本。所述啮合元件在分离离合器上、即转换组件上的连接能够有利地通过螺纹连接、铆钉连接、焊接连接或者借助压紧实现。包括压紧单元的相应的对应件安装在变矩器侧，优选借助焊缝连接在变矩器壳体上、如变矩器壳体的盖上。替代地，在这个位置上的铆钉连接或者压紧连接也是有利的。在这个位置上需要注意的是，压紧单元能够装配在转换组件侧，并且啮合件能够装配在变矩器侧。在确定的驱动系配置中，反过来的固定和激活原则是完全有利的。
为确保有效率的转矩传递，有利的是，无相对转动地固定在自由轮法兰上的啮合板具有外齿部，该外齿部嵌接到无相对转动地固定在变矩器壳体上的啮合外部件的内齿部中。如已经提到的那样，也可能的是，啮合板具有内齿部并且啮合外部件具有外齿部。
为进一步最小化噪声和振动并且同时使装配容易，有利的是，啮合板具有开口，优选构造为导向榫的变矩器壳体区段以使变矩器径向对中的方式嵌入到该开口中。
变矩器也可以附加地通过轴向止挡部向驱动器的方向，即转换组件具有分离离合器的方向导引。在此有利的是，啮合板构成在轴向方向上作用的第一止挡部，变矩器尤其并且优选以它的变矩器壳体的榫式凸出部贴靠在该第一止挡部上，以抑制变矩器向第一方向运动，和/或连接在转换组件的一区段上的弹簧板构成第二止挡部，该第二止挡部与变矩器的一个区段、如啮合外部件处于贴靠中，以抑制变矩器向第二方向运动，其中，该第一方向与第二方向相反。
另一有利的实施例的特征在于，弹簧板具有至少一个臂，该臂在齿空隙(例如啮合板的外齿部)和齿(例如啮合外部件的内齿部)之间至少以区段方式卡嵌地穿过啮合板。由此防止变矩器从齿啮合中“滑脱”。变矩器在混合模块上的装配以及拆卸能够通过轴向移动实现。在此，也称为环形板的弹簧板起到一种卡接连接的作用。由此能够实现轴向固定。
为使装配容易，有利的是，弹簧板构型成径向弹簧弹性的并且压紧地作用到转换组件上和变矩器上。
如果四个臂分别在啮合外部件的一个径向向内竖起的齿上引过，其中，该齿构造得比它相邻的、啮合外部件的齿短，则力分布被改进。弹簧板也可以称为环形板并且例如可以具有五个短条。
为产生更少的噪声和磨损，有利的是，在变矩器壳体上安装一压紧板，该压紧板在切向方向上这样相对于啮合外部件弹簧预紧地布置并且在几何形状上这样构造，使得该压紧板以使间隙最小化的方式对所述齿啮合产生作用。
附图说明
下面借助附图详细阐明本发明。在附图中示出第一实施例。附图示出：
图1根据本发明的第一实施方式，通过插接啮合的变矩器连接的区域的示意性展示方式的横截面图；
图2向着内燃机的方向为观察方向时，具有在其上固定的啮合板的转换组件的立体俯视图；
图3变矩器向着变速器方向的俯视图，该变矩器具有安装在变矩器上的啮合外部件和与啮合外部件轴向地在内燃机方向上错开的压紧板；以及
图4图3中实施例区域IV的图示的放大段。
附图仅为示意性质的并且仅用于理解本发明。相同的元件具有相同的参考标号。
具体实施方式
图1示出根据本发明的驱动系1的局部。根据本发明的这种驱动系1在机动车、如客车或者载重汽车中使用，这种机动车既使用未示出的内燃机，也使用包括电机和转换组件的混合模块2。
构造为电动机的电机以参考标号3表示。转换组件具有参考标号4并且构造为离合器。
电机3具有定子5和转子6。转子6通过销7连接在管形构件8上。管形构件8通过连接法兰9支撑在中心轴承10上。中心轴承10构造为滚子轴承。中心轴承10装入到套筒形构件11中，该构件为转换组件4的操作系统的一部分。
由电机3产生的转矩通过管形构件8传递到罐12上，该罐通过连接装置、如螺栓13与自由轮法兰14固定地连接。然后转矩通过啮合板15转递到啮合外部件16上。啮合外部件16借助于焊缝19与变矩器18的变矩器壳体17的盖连接。转矩从啮合板15到啮合外部件上的传递通过齿啮合20、例如插接啮合21进行。
在此，通过外齿部22与内齿部23形成所述齿啮合。内齿部23位于啮合外部件16上，相对地，外齿部22位于啮合板15上。啮合板15构成与变矩器壳体17的凸出部25处于轴向贴靠中的止挡面24。在此，止挡面24与凸出部25的共同作用形成第一止挡26。第二止挡27通过弹簧板28与啮合外部件16在内齿部23的构型得特别短的齿的区域中的共同作用形成。由此，两个止挡26和27在相反的方向上确定变矩器18相对于混合模块2的轴向位置。
径向位置通过导向榫29与啮合板15的共同作用确定。在此，导向榫29是变矩器壳体17的整体组成部分并且至少在一个区域中具有锥形的外形。由于该锥形的外形，导向榫能够特别简单地引入到由啮合板形成的孔30中。孔30也可以称为开口。
回到变矩器18的轴向固定上，还要解释的是，弹簧板28至少具有四个能够实现第二止挡27的臂31。在此，臂31在远端上构造成斜的以使弹簧板28能够容易地进入到内齿部23中，并且具有一肩，该肩与啮合外部件16形成至少部分地钩卡式的嵌接。
作为切向的减振装置，在变矩器壳体17上在周向上可移动地布置一压紧板32，它通过切向地布置的压簧相对于啮合外部件16预紧。如在图3和尤其图4中清楚看出的那样，压紧板32具有多个转矩传递凸出部33，这些凸出部在与啮合板15的外齿部22达到贴靠时，能够承接少量的转矩。如果转矩过大，则压簧压缩，从而压紧板32相对于啮合外部件16转动并且内齿部23的侧壁相对无噪声地与啮合板15的外齿部的侧壁达到贴靠。
一种替代的转矩传递路径从未示出的内燃机向法兰轴34然后向自由轮35延伸，该自由轮在通过铆钉37安装在法兰轴34上的齿板38和啮合板15之间位于滚子轴承36旁边。自由轮35具有通过自由轮法兰14起转递转矩作用的自由轮体39。但是，自由轮35这样构成，使得转矩不能在相反的方向上、即不能从自由轮法兰14到法兰轴34上传递。
齿板38通过插接啮合与离合器盘40连接，该离合器盘能够通过仅示意出的操作机构压紧在罐12上。在离合器盘40处于与罐12贴靠时，转矩能够通过法兰轴34从电机3向内燃机传递，以使内燃机启动。离合器盘40包括至少一个承载件和一些摩擦片。
图2示出包括分离离合器的、具有通过许多螺栓13固定的啮合板15的转换组件4的俯视图。啮合板15的外齿部22构型成轴向倾斜的。
图3和4又示出安装了啮合外部件16的变矩器18的俯视图。原则上，铆钉方案或者螺纹方案对于将啮合外部件16安装在变矩器壳体17上都是可行的。
弹簧板28具有五个短条，该弹簧板通过这些短条可靠地作用到变矩器壳体17上。
参考标记列表
1   驱动系
2   混合模块
3   电机
4   转换组件
5   定子
6   转子
7   销
8   管形构件
9   连接法兰
10  中心轴承
11  套筒形构件
12  罐
13  螺栓
14  自由轮法兰
15  啮合板
16  啮合外部件
17  变矩器壳体
18  变矩器
19  焊缝
20  啮合
21  插接啮合
22  外齿部
23  内齿部
24  止挡面
25  凸出部
26  第一止挡
27  第二止挡
28  弹簧板
29  导向榫
30  孔
31  臂
32  压紧板
33  转矩传递凸出部
34  法兰轴
35  自由轮
36  滚子轴承
37  铆钉
38  齿板
39  自由轮体
40  离合器盘

Claims (10)

1.用于机动车、如客车或者载重汽车的驱动系(1)，处于内燃机和变速器之间，其中，包括电机(3)和转换组件(4)的混合模块(2)位于能够由内燃发动机驱动的法兰轴(34)与连接变速器的变矩器(18)之间，其中，转换组件(4)还设置用于使电机(3)与法兰轴(34)脱耦，其特征在于，所述混合模块(2)通过齿啮合(20)与变矩器(18)连接。
2.根据权利要求1的驱动系(1)，其特征在于，所述转换组件(4)具有自由轮法兰(14)，该自由轮法兰通过自由轮体(39)与法兰轴(34)处于作用关联中。
3.根据权利要求1或2中任一项的驱动系(1)，其特征在于，所述齿啮合(20)通过两个至少区段式地处于相互形锁合中的件、例如至少一个啮合板(15)和一个啮合外部件(16)形成，其中，一个件在转换组件(4)上力锁合地、材料锁合地和/或形锁合地与转换组件(4)无相对转动地连接并且另一个件无相对转动地连接在变矩器(18)上、优选力锁合地、材料锁合地和/或形锁合地连接在变矩器壳体(17)上。
4.根据权利要求3的驱动系(1)，其特征在于，无相对转动地固定在自由轮法兰(14)上的啮合板(15)具有外齿部(22)，该外齿部嵌到无相对转动地固定在变矩器壳体(17)上的啮合外部件(16)的内齿部(23)中。
5.根据权利要求3或4中任一项的驱动系(1)，其特征在于，所述啮合板(15)具有开口(30)，优选构造为导向榫(29)的变矩器壳体区段以使变矩器(18)对中的方式嵌入到该开口中。
6.根据权利要求3至5中任一项的驱动系(1)，其特征在于，所述啮合板(15)构成在轴向方向上作用的第一止挡部(26)，变矩器(18)优选以它的变矩器壳体(17)的榫式的凸出部(25)贴靠在该第一止挡部上，以阻止变矩器(18)向第一方向运动，和/或连接在转换组件(4)的一个区段上的弹簧板(28)构成第二止挡部(27)，该第二止挡部与变矩器(18)的一个区段、如啮合外部件(16)处于贴靠中，以阻止变矩器(18)向第二方向运动，其中，所述第一方向与第二方向相反。
7.根据权利要求6的驱动系(1)，其特征在于，所述弹簧板(28)具有至少一个臂(31)，该臂以至少区段地卡嵌的方式在齿隙、如啮合板(15)的外齿部(22)和齿、如啮合外部件(16)内齿部(23)之间穿过。
8.根据权利要求6的驱动系(1)，其特征在于，所述弹簧板(28)构型成径向弹簧弹性的并且压紧地作用到转换组件(4)和变矩器(18)上。
9.根据权利要求7或8的驱动系(1)，其特征在于，四个臂(31)各在啮合外部件(16)的一个径向向内竖起的齿处引过，其中，每个对应的齿都构造得比它相邻的、啮合外部件(16)的齿短。
10.根据权利要求4至9中任一项的驱动系(1)，其特征在于，在所述变矩器壳体(17)上安装压紧板(32)，该压紧板在切向方向上这样相对于啮合外部件(16)弹簧预紧地布置并且在几何形状上这样构造，使得该压紧板间隙最小化地作用于所述齿啮合(20)上。
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