CN104709069A - 混合动力车辆的前端模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混合动力车辆的前端模块。用于模块化混合动力传动装置的所述前端模块容纳电动马达/发电机和发动机分离离合器，并且所述前端模块包括容纳操作所述发动机分离离合器的液压阀的阀体。所述阀体相对于所述前端模块的底部按照一定角度设置，以提供用于将所述前端模块安装到内燃发动机的紧固件的空隙。

Description

混合动力车辆的前端模块
技术领域
本公开涉及一种用于模块化混合动力传动装置的前端模块。
背景技术
模块化混合动力传动装置被设计为使得传动装置变速器和变矩器(或者如果没有变矩器则为启动离合器)很大程度地沿用自非混合动力应用。容纳发动机分离离合器和马达/发电机的独立总成螺栓固定在发动机和传动装置壳体之间。容纳发动机分离离合器和马达/发电机的总成通常可被称作前端模块。包括阀和用于控制发动机分离离合器和任何液压流体流的其他硬件的小的阀体从前端模块壳体突出。通常，阀体从前端模块壳体的底部的正下方位置(at a 6o’clock position)突出。
由于大的发动机(例如，V8发动机)通常具有钢制的油底壳，因此用于将前端模块(或非混合动力应用中的传动装置壳体)安装到发动机的紧固件不位于正下方位置。因此，阀体能够位于正下方位置而不与将前端模块安装到发动机上发生干涉。然而，具有结构油底壳的发动机(像许多V6发动机)的紧固件位于正下方位置。这些应用中的位于正下方位置的阀体会干涉将前端模块安装到发动机上。
将期望提供这样一种具有阀体的前端模块，在将前端模块安装到发动机上期间，该阀体位于不会与位于具有结构油底壳的发动机上的正下方位置的紧固件发生干涉的位置。
发明内容
在第一说明性实施例中，提供一种用于模块化混合动力传动装置的前端模块。所述前端模块设置在发动机和传动装置变速器之间，并且所述前端模块包括将发动机分离离合器和马达/发电机设置在其中的壳体。所述壳体具有围绕由所述壳体限定的纵轴线延伸的外围部，所述外围部具有底部中央位置。包括阀和其它硬件的阀体从所述壳体的外围部突出，所述其它硬件用于控制所述发动机分离离合器和任何液压流体流。所述阀体从所述底部中央位置沿周向布置在所述壳体的外围部上，以为用于将前端模块安装到发动机并位于所述底部中央位置的紧固件提供空隙。
在第二说明性实施例中，提供一种用于模块化混合动力传动装置的前端模块。所述前端模块设置在发动机和传动装置变速器之间，并且所述前端模块包括将发动机分离离合器和马达/发电机设置在其中的壳体。所述发动机具有限定多个螺纹孔的前端模块接合面，并且所述前端模块具有位于限定多个通孔的所述壳体的法兰上的发动机接合面。当多个紧固件穿过所述前端模块中的所述多个通孔并旋入到所述发动机中的所述多个螺纹孔中时，所述前端模块固定到所述发动机。所述壳体具有围绕由所述壳体限定的纵轴线延伸的外围部，所述外围部具有底部中央位置。包括阀和其它硬件的阀体从所述壳体的外围部突出，所述其它硬件用于控制发动机分离离合器和任何液压流体流。所述阀体从底部中央位置周向地布置在所述壳体的外围部上，以为用于将所述前端模块安装到所述发动机并位于所述底部中央位置的所述多个紧固件中的一个提供空隙。
提供一种设置在发动机和传动装置变速器之间的前端模块，所述发动机具有限定多个螺纹孔的前端模块接合面，所述前端模块包括：壳体，在所述壳体中设置有马达/发电机和发动机分离离合器，所述壳体限定纵轴线和围绕所述纵轴线延伸的外围部，所述外围部具有底部中央位置，并且发动机接合面位于所述壳体的法兰上，所述法兰限定多个通孔；阀体，从所述壳体的外围部向外延伸并从所述底部中央位置周向地布置，其中，当所述多个紧固件穿过所述多个通孔并旋入到所述多个螺纹孔中时，所述前端模块通过所述多个紧固件固定到所述发动机。
所述阀体可在周向上相对于所述底部中央位置按照20°至40°布置。
所述多个紧固件中的至少一个可与所述底部中央位置在径向上对齐。
所述阀体从所述底部中央位置可周向地布置，以为与所述底部中央位置在径向上对齐的多个紧固件中的至少一个提供空隙。
所述阀体可包括打开和闭合所述发动机分离离合器的液压阀，并且所述壳体限定将传动装置变速器与所述液压阀流体地连通的通道，以提供一定量的被增压的液压流体，从而操作所述液压阀。
所述壳体可限定将传动装置变速器与所述前端模块流体地连通的通道，以提供一定量的液压流体，从而冷却和润滑所述前端模块。
所述壳体可限定将所述前端模块与传动装置变速器流体地连通的通道，以使一定量的液压流体从所述前端模块排放到所述传动装置变速器中。
附图说明
图1是混合动力电动车辆的示例性动力传动系统的示意图；
图2是沿图3的线2-2截取的前端模块的平面图；
图3是沿图2的线3-3截取的前端模块的截面图。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而，应该理解的是，公开的实施例仅仅是示例，并且其它的实施例可采用多种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域的技术人员以多种形式使用实施例的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的是，参照任一附图所示出和描述的各种特征可与在一个或者更多个其他的附图中示出的特征结合，以产生没有被明确地示出或描述的实施例。示出的特征的结合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改会被期望用于特定的应用或实施。
参照图1，示出了根据本公开的实施例的混合动力电动车辆(HEV)10的示意图。图1示出了组件之间的代表性的关系。在车辆中组件的实际布局和朝向可变化。HEV 10包括动力传动系12。动力传动系12包括驱动传动装置16的发动机14，传动装置16可被称作模块化混合动力传动装置(MHT)。如将要在下面进一步详细地描述的，传动装置16包括诸如电动马达/发电机(M/G)18的电机、关联的牵引电池20、变矩器22以及多阶梯传动比自动变速器或变速器24。
发动机14和M/G 18都是用于HEV 10的驱动源。发动机14通常代表可包括内燃发动机(例如，由汽油、柴油或天然气驱动的发动机)或者燃料电池的动力源。发动机14产生发动机功率和对应的发动机扭矩，该发动机扭矩在位于发动机14与M/G 18之间的发动机分离离合器26至少部分地接合时供应到M/G 18。M/G 18可通过多种类型的电机中的任何一个来实施。例如，M/G18可以是永磁同步马达。电力电子器件56将由电池20提供的直流(DC)电调节成M/G 18所需求的，如将在下面描述的。例如，电力电子器件可向M/G18提供三相交流电(AC)。
当发动机分离离合器26至少部分地接合时，动力可以从发动机14流到M/G 18或从M/G 18流到发动机14。例如，发动机分离离合器26可被接合并且M/G 18可操作为发电机，以将由曲轴28和M/G轴30提供的旋转能转换为将存储在电池20中的电能。发动机分离离合器26还可不接合，以使发动机14与动力传动系12的剩余部分隔离，从而M/G 18可充当用于HEV 10的唯一的驱动源。轴30延伸穿过M/G 18。M/G 18持续可驱动地连接到轴30，然而仅在发动机分离离合器26至少部分地被接合时发动机14才可驱动地连接到轴30。
M/G 18经由轴30连接到变矩器22。因此，在发动机分离离合器26至少部分地被接合时变矩器22连接到发动机14。变矩器22包括固定到M/G轴30的泵轮和固定到变速器输入轴32的涡轮。因此，变矩器22提供轴30与变速器输入轴32之间的液压结合。在泵轮比涡轮更快地旋转时，变矩器22将功率从泵轮传递到涡轮。泵轮扭矩和涡轮扭矩的大小通常取决于相对速度。当泵轮速度与涡轮速度之比足够高时，涡轮扭矩是泵轮扭矩的多倍。还可设置变矩器旁路离合器34，在变矩器旁路离合器34接合时，变矩器旁路离合器34使变矩器22的泵轮和涡轮摩擦地或机械地结合，而允许更有效的动力传递。变矩器旁路离合器34可操作为启动离合器，以提供平稳的车辆启动。可选地或组合地，对于不包括变矩器22或变矩器旁路离合器34的应用而言，与发动机分离离合器26相似的启动离合器可设置在M/G 18与变速器24之间。在一些应用中，发动机分离离合器26通常被称作上游离合器并且启动离合器34(可以是变矩器旁路离合器)通常被称作下游离合器。
变速器24可包括齿轮组(未示出)，该齿轮组通过诸如离合器和制动器(未示出)的摩擦元件的选择性接合而选择性地置于不同传动比，以建立期望的多个离散传动比或阶梯传动比。摩擦元件可通过换档计划来控制，该换档计划使齿轮组的某些元件连接和分离来控制变速器输出轴36与变速器输入轴32之间的传动比。变速器24基于各种车辆和周围的操作环境通过关联的控制器(例如，动力传动系控制单元(PCU)50)从一个传动比自动地换档到另一个传动比。然后，变速器24向输出轴36提供动力传动系输出扭矩。
应理解的是，与变矩器22一起使用的液压控制的变速器24仅仅是变速器或传动装置布置的一个示例；本公开的实施例中使用从发动机和/或马达接收的输入扭矩，然后以不同传动比向输出轴提供扭矩的任何多传动比变速器是可被接受的。例如，变速器24可通过机械式自动(或手动)变速器(AMT)而实施，该AMT包括一个或更多个伺服马达以沿换档导轨移动/旋转换档拨叉，从而选择期望的齿轮传动比。如本领域的普通技术人员通常地理解，AMT可用在(例如)具有更高扭矩需求的应用中。
如图1的代表性实施例所示，输出轴36连接到差速器40。差速器40经由连接到差速器40的各个车轴44驱动一对车轮42。差速器40在允许轻微的速度差异的同时(例如，在车辆转弯时)向每个车轮42传递大体上相等的扭矩。不同类型的差速器或类似的装置可用于将扭矩从动力传动系分配到一个或更多个车轮。在一些应用中，扭矩分配可根据(例如)特定的操作模式或条件而变化。
动力传动系12还包括关联的动力传动系控制单元(PCU)50。虽然示出为一个控制器，但是PCU 50可以是更大的控制系统的一部分并且可由遍布车辆10的各种其他的控制器(例如，车辆系统控制器(VSC))来控制。因此，应理解的是，动力传动系控制单元50和一个或更多个其他的控制器能够被统称为“控制器”，该“控制器”响应于来自各种传感器的信号而控制各种致动器，以控制多个功能，诸如起动/停止发动机14、操作M/G 18从而提供车轮扭矩或给电池20充电、选择变速器档位或按计划使变速器换档等。控制器50可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括易失性存储器和非易失性存储器，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和不失效记忆体(KAM)。KAM是一种可用于在CPU断电时存储各种操作变量的持久性存储器或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可采用多个已知的存储装置(例如，PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪速存储器或能够存储数据(这些数据中的一些代表由控制器使用来控制发动机或车辆的可执行指令)的任何其他电的、磁的、光学的或它们相结合的存储装置)中的任意存储装置来实现。
控制器经由输入/输出(I/O)接口与各种发动机/车辆传感器和致动器通信，该I/O接口可实现为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单独集成接口。可选地，一个或更多个专用的硬件或固件芯片可用于在特定的信号被供应到CPU之前调节并处理所述特定的信号。如图1的代表性的实施例总体上示出的，PCU 50可将信号传送到发动机14、发动机分离离合器26、M/G 18、启动离合器34、传动装置变速器24和电力电子器件56和/或从它们接收信号。虽然没有明确地示出，但是本领域的普通技术人员将意识到在上文指出的每个子系统内可由PCU 50控制的各种功能或组件。可使用由控制器执行的控制逻辑而直接或间接地致动的参数、系统和/或组件的代表性示例包括燃料喷射时间、速率、持续时间、节气门位置、火花塞点火时间(用于火花点火式发动机)、进气气门/排气气门时间和持续时间、前端附件驱动(FEAD)组件(诸如交流发电机、空调压缩机)、电池充电、再生制动、M/G操作、用于发动机分离离合器26、启动离合器34以及传动装置变速器24的离合器压力等。通过I/O接口传递输入的传感器可用于指示(例如)涡轮增压器增压压力、曲轴位置(PIP)、发动机旋转速度(RPM)、车轮速度(WS1、WS2)、车辆速度(VSS)、冷却液温度(ECT)、进气歧管压力(MAP)、加速器踏板位置(PPS)、点火开关位置(IGN)、节气门位置(TP)、空气温度(TMP)、废气氧气(EGO)或其他废气组分浓度或存在度、进气流量(MAF)、变速器档位、传动比或模式、传动装置油温(TOT)、传动装置涡轮速度(TS)、变矩器旁路离合器34状态(TCC)、减速或换档模式(MDE)。
由PCU 50执行的控制逻辑或功能可通过流程表或类似的图表表示在一个或更多个图中。这些图提供可使用一个或更多个处理策略(例如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)实现的代表性的控制策略和/或逻辑。同样地，示出的各种步骤或功能可以以示出的顺序执行、并行执行或在一些情况下被省略。虽然一直没有明确地示出，但是本领域的普通技术人员将意识到，一个或更多个示出的步骤或功能可根据正在使用的特定的处理策略而重复地执行。同样地，不一定规定处理的顺序以实现在此描述的特征和优势，提供处理的顺序仅仅是为了便于说明和描述。控制逻辑可以主要由软件实施，该软件由基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系控制器(例如，PCU 50)执行。当然，控制逻辑可根据特定的应用由一个或更多个控制器中的软件、硬件或软件与硬件的结合实施。当由软件实施时，控制逻辑可设置在一个或更多个计算机可读存储装置或介质中，该计算机可读存储装置或介质存储了代表由计算机执行以控制车辆或其子系统的指令或代码的数据。计算机可读存储装置或介质可包括多个已知的物理装置中的一个或更多个物理装置，该物理装置采用电的、磁的和/或光学的存储器以保持可执行指令和相关的校准信息、操作变量等。
车辆的驾驶员使用加速器踏板52来提供需要的扭矩、功率或驱动命令以推进车辆。通常，踩下和释放踏板52分别产生可被控制器50解释为需要增大功率或减小功率的加速器踏板位置信号。至少基于来自踏板的输入，控制器50控制来自发动机14和/或M/G 18的扭矩。控制器50还控制变速器24中的齿轮换档时间，以及发动机分离离合器26与变矩器旁路离合器34的接合或分开。与发动机分离离合器26一样，变矩器旁路离合器34能够在接合位置与分开位置之间的范围内调节。这样在变矩器22中除了由泵轮与涡轮之间的液力耦合产生可变滑动之外还产生可变滑动。可选地，根据特定的应用，变矩器旁路离合器34可操作为锁止或打开，而不必使用调节的操作模式。
为了由发动机14驱动车辆，发动机分离离合器26至少部分地接合，以通过发动机分离离合器26向M/G 18传递发动机扭矩的至少一部分，然后发动机扭矩从M/G 18经过变矩器22和变速器24传递。M/G 18可通过提供额外的功率来辅助发动机14而使轴30转动。这种操作模式可被称作“混合动力模式”或“电力辅助模式”。
为了利用M/G 18作为唯一动力源来驱动车辆，除了发动机分离离合器26使发动机14与动力传动系12的剩余部分隔离以外功率流还要保持不变。在此期间，发动机14中的燃烧可被禁用或另外被关闭以节省燃料。牵引电池20通过线路54向可包括(例如)逆变器的电力电子器件56传递存储的电能。电力电子器件56将来自电池20的DC电压转换为M/G 18将使用的AC电压。PCU 50控制电力电子器件56以将来自电池20的电压转换为提供到M/G 18的AC电压，以向轴30提供正扭矩或负扭矩。这种操作模式被称作“纯电动”操作模式。
在任意操作模式中，M/G 18可作为马达并提供用于动力传动系12的驱动力。可选地，M/G 18可作为发电机并将来自车辆10的动能转换为将存储在电池20中的电能。M/G 18可在(例如)发动机14提供用于车辆10的推进功率期间作为发电机。此外，M/G 18可在再生制动期间作为发电机，在再生制动期间来自旋转的车轮42的旋转能通过变速器24往回传递并转换成电能以存储在电池20中。
应理解的是，图1中的示意性示出仅仅是示例性的而并没有意图限定。可以预想采用发动机与马达的选择性的接合来通过传动装置传递扭矩的其他配置。例如，M/G 18可相对于曲轴28偏移，额外的马达可被设置以起动发动机14。其他的构造是不脱离本公开的范围的预想。
参照图2和图3，前端模块58设置在发动机14和传动装置变速器24之间。前端模块58包括容纳M/G 18和发动机分离离合器26的壳体60。前端模块58的壳体60具有外围部62，外围部62围绕由壳体60限定的纵轴线64延伸。如图2的平面图所示，外围部62具有与壳体60的正下方位置一致的底部中央位置66。阀体68从底部中央位置66沿周向布置在壳体60的外围部62上。
当前端模块58被安装到发动机14时，前端模块58包括与发动机14的前端模块接合面72相符合的发动机接合面70。前端模块通过穿过多个通孔76的多个紧固件74而固定，所述多个通孔76延伸穿过壳体60的法兰78。一旦所述多个紧固件74穿过所述多个通孔76，所述多个紧固件74随后就旋入到发动机14中的多个螺纹孔80中。螺纹孔从前端模块接合面72延伸到发动机14中。
所述多个紧固件74中的一个与外围部62的底部中央位置66在径向上对齐。为了防止阀体68与位于底部中央位置66处的紧固件发生干涉，阀体68在周向上相对于底部中央位置66按照角度θ布置。可选地，角度θ可在20°至40°范围内。
仍参照图2和图3，前端模块58的与发动机14相对的端部连接到传动装置壳体82。传动装置壳体82通常容纳传动装置变速器24和变矩器22(或者如果没有变矩器则为启动离合器34)。多个第二紧固件用于将前端模块58固定到传动装置壳体82。前端模块的壳体60包括与传动装置16的变速器24流体地连通的多个通道，以允许液压流体在前端模块58和变速器24之间往复地流动。
位于前端模块58的壳体60中的第一通道84将增压的液压流体从传动装置变速器24供应到前端模块58，以操作控制(打开和闭合)发动机分离离合器26的液压阀86。液压阀86被容纳在前端模块58的阀体68中，并且液压流体通过位于传动装置壳体82内的泵(未示出)来增压。
位于前端模块58的壳体60中的第二通道88在传动装置变速器24和前端模块58之间流体地连通，以向前端模块58提供一定量的液压流体，从而冷却和润滑前端模块58的内部组件。
位于前端模块58的壳体60中的第三通道90在传动装置变速器24和前端模块58之间流体地连通，以允许液压流体从前端模块58流回到变速器24中。
公开于此的程序、方法或算法可以通过包括任何现有的可编程电子控制单元或专用的电子控制单元的处理装置、控制器或计算机使用/实施。类似地，程序、方法或算法可存储为通过控制器或计算机以多种形式执行的数据和指令，包括但不限于永久存储在不可写的存储介质(比如ROM设备)中的信息以及可变地存储在可写的存储介质(比如软盘、磁带、CD、RAM设备和其它的磁性和光学介质)中的信息。程序、方法或算法还可以在可执行软件的对象中实施。可替代地，可以使用适当的硬件部件整体地或部分地包含该程序、方法或算法，比如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件部件或设备，或者硬件、软件和固件部件的结合。
虽然在上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了由权利要求所包含的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下能够进行各种改变。如之前描述的，各个实施例的特征可组合，以形成可能未明确描述或示出的本发明的进一步的实施例。虽然各个实施例可能已经被描述为提供优点或者在一个或更多个期望特性方面优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，可综合一个或更多个特征或特性，以实现期望的总体系统属性。这些属性可包括但是不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、装配容易性等。这样，在一个或多个特性方面被描述为比其它实施例或现有技术实施方式效果稍差的实施例仍在本公开的范围之内，且可期望用于特定应用。

Claims (8)

1.一种混合动力车辆的前端模块，所述前端模块设置在发动机和传动装置变速器之间，包括：
壳体，在所述壳体中设置有马达/发电机和发动机分离离合器，所述壳体限定纵轴线和围绕所述纵轴线延伸的外围部，所述外围部具有底部中央位置；
阀体，从所述壳体的外围部向外延伸，所述阀体从所述底部中央位置沿周向布置。
2.如权利要求1所述的前端模块，其中，所述阀体在周向上相对于所述底部中央位置按照20°至40°布置。
3.如权利要求1所述的前端模块，其中，所述前端模块通过多个紧固件固定到发动机。
4.如权利要求3所述的前端模块，其中，所述壳体限定多个通孔，所述发动机限定多个螺纹孔，当所述多个紧固件穿过所述多个通孔并旋入到所述多个螺纹孔中时，所述多个紧固件将所述前端模块固定到所述发动机。
5.如权利要求3所述的前端模块，其中，所述阀体从所述底部中央位置沿周向布置，以为位于所述底部中央位置的紧固件提供空隙。
6.如权利要求1所述的前端模块，其中，所述阀体包括打开和闭合发动机分离离合器的液压阀，并且所述壳体限定将所述传动装置变速器与液压阀流体地连通的通道，以提供一定量的被增压的液压流体，从而操作所述液压阀。
7.如权利要求1所述的前端模块，其中，所述壳体限定将所述传动装置变速器与所述前端模块流体地连通的通道，以提供一定量的液压流体，从而冷却和润滑所述前端模块。
8.如权利要求1所述的前端模块，其中，所述壳体限定将所述前端模块与所述传动装置变速器流体地连通的通道，以使一定量的液压流体从所述前端模块排放到所述传动装置变速器中。
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