CN104773059B - 模块化混合动力电动车辆转子轮毂 - Google Patents

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Abstract

一种转子轮毂，包括：包括花键齿的金属板汽缸，花键齿包括成角度隔开的脊部和凹部；环绕汽缸的管，其固定至脊部并在其上支承转子；固定至汽缸并被支承用于旋转的轮毂；液力变矩器；以及固定至轮毂和液力变矩器的柔性板。

Description

模块化混合动力电动车辆转子轮毂
相关申请的交叉引用
本案为2012年1月31日递交的、第13/362,018号未决美国申请的部分继续申请案。
背景技术
本发明涉及一种混合动力电动车辆的动力传动系统，特别是涉及一种可以安装在发动机输出与变速器输入之间并固定在二者上的动力传动系统模块。
混合动力电动车辆(HEV)同时具有内燃发动机和电机，它们交替地或联合起来用于推进车辆。混合动力车辆中使用各种不同的动力传动系统，例如平行配置，其中发动机通过分离离合器连接至马达，马达驱动自动动力变速器的液力变矩器输入。变速器具有连接至差速器的输出，差速器耦接至车辆的两个驱动轮。
工业中需要提供一种混合动力电动动力传动系统，其包括与各种发动机和变速器一起使用的模块化子总成，使得模块可以安装在数个发动机中的一个的输出与数个变速器中的一个的输入之间，并固定在二者上。装配的动力传动系统可以接着应用在各种车辆中。模块应当包括液压驱动的分离离合器，电机和发动机与电机之间通向变速器输入的合适的动力路径。优选地，该模块为从变速器的液压系统至离合器、平衡坝和电机的液压连通作准备。该模块必须提供含有传送至模块的液压流体的油底壳以及用于流体不断返回变速器的油底壳的路径，以使变速器泵被可靠地不断供应有流体。
大部分分离离合器是干式的，但是一般来讲湿式离合器更可控并允许离合器和马达的机油冷却。将分离离合器嵌套在马达转子内允许了改进封装，但一般需要昂贵的转子轮毂，这是因为其必须保持住转子、离合器活塞和离合器盘。
该模块应当需要较低的制造和装配成本、无需车辆车身修饰，并且必须提供可靠的性能。
发明内容
根据本发明，提供一种转子轮毂，包括：包括花键齿的金属板汽缸，花键齿包括成角度隔开的脊部和凹部；环绕汽缸的管，其固定至脊部并在其上支承转子；固定至汽缸并被支承用于旋转的轮毂；液力变矩器；以及固定至轮毂和液力变矩器的柔性板。
根据本发明的一个实施例，其中管和花键限定第一通道，汽缸形成有孔，每个孔延伸经过其中一个凹部并与其中一个第一通道连通，管形成有排放孔，每个排放孔与其中一个第一通道连通。
根据本发明的一个实施例，其中转子包括第二通道，每个第二通道通过其中一个排放孔与其中一个第一通道连通。
根据本发明的一个实施例，其中第一通道和第二通道沿着旋转轴线被引导。
根据本发明的一个实施例，所述转子轮毂进一步包含端板，每个端板位于转子的相对端并形成有径向通路，每个通路与其中一个第二通道连通。
根据本发明的一个实施例，其中通路相对于旋转轴线被径向引导。
根据本发明的一个实施例，其中管为无缝管和具有连续焊缝的管中的一个。
根据本发明的一个实施例，转子轮毂进一步包含：位于汽缸中的离合器活塞；与花键齿接合并能够被活塞驱动的离合器盘。
根据本发明，还提供一种转子轮毂，包含：包括花键齿的金属板汽缸，花键齿包括成角度隔开的脊部和凹部；环绕汽缸的管，其固定至脊部并在其上支承转子；固定至汽缸并被支承用于旋转的轮毂。
根据本发明的一个实施例，其中管和花键限定第一通道，汽缸形成有孔，每个孔延伸经过其中一个凹部并与其中一个第一通道连通，管形成有排放孔，每个排放孔与其中一个第一通道连通。
根据本发明的一个实施例，其中转子包括第二通道，每个第二通道通过其中一个排放孔与其中一个第一通道连通。
根据本发明的一个实施例，其中第一通道和第二通道沿着旋转轴线被引导。
根据本发明的一个实施例，所述转子轮毂进一步包含端板，每个端板位于转子的相对端并形成有径向通路，每个通路与其中一个第二通道连通。
根据本发明的一个实施例，其中通路相对于旋转轴线被径向引导。
根据本发明的一个实施例，其中管为无缝管和具有连续焊缝的管中的一个。
根据本发明的一个实施例，所述转子轮毂进一步包含：位于汽缸中的离合器活塞；与花键齿接合并能够被活塞驱动的离合器盘。
根据本发明，还提供一种用于制成转子轮毂的方法，包括：形成具有花键齿的金属板汽缸，所述花键齿限定成角度隔开的脊部和凹部；将环绕汽缸的管固定至脊部；将转子固定在管上；形成固定至汽缸的轮毂；以及支承轮毂用于绕着轴线旋转。
据本发明的一个实施例，所述方法进一步包含通过焊接技术和压入配合中的一个将管固定至脊部。
据本发明的一个实施例，所述方法进一步包含通过锤锻制成汽缸。
据本发明的一个实施例，所述方法进一步包含使用柔性板来可驱动地将论毂连接至液力变矩器。
转子轮毂包含三个简易、成本低廉的组件：汽缸、汽缸管和轮毂。扭矩在轮毂与液力变矩器之间通过柔性板传递。
离心力引起自动变速器流体(ATF)径向不断向外流经汽缸、管和转子，从而将来自离合器盘、汽缸、管的热量从模块带走。由于重力离开总成落入模块底部的油底壳的ATF穿过冷却器并返回变速器油底壳，其从油底壳被吸入变速器泵，用于通过液压系统实现再循环。
根据以下具体实施方式、权利要求和附图，优选实施例的适用范围将变得显而易见。应当理解，尽管给出了本发明优选的实施例，但说明书和具体示例仅通过说明的方式给出。对于描述的实施例和示例的各种变化和改进对于本领域技术人员来说将变得显而易见。
附图说明
通过参考以下说明和附图将更容易理解本发明，附图中：
图1A和1B包含动力传动系统模块的侧横截面视图，其示出了至发动机输出的前连接以及至变速器液力变矩器输入的后连接；
图2为动力传动系统模块的一部分的侧横截面视图，其示出了用作离合器反馈盘的组件以及电机的转子的向前支承；并且
图3为由冲压组件构成的转子轮毂的侧横截面视图；
图4为标示在图3的平面4-4处的横截面；
图5为标示在图3的平面5-5处的横截面；并且
图6为转子和端板的侧视图。
具体实施方式
图1A和1B示出了用于混合动力电动车辆的动力传动系统的模块10，其包括：具有旋转输出12的发动机；固定至发动机输出12的扭转减振器14；通过花键18固定至减振器14的输出20的输入轴16；支承在通过花键26固定至输入轴16的离合器轮毂24上的分离离合器22；电机28，其包括用螺栓连接至前隔板32的定子30以及由第一支腿36以及第二支腿38支承用于绕着轴线39旋转的转子34；优选通过焊接固定至支腿38的转子轮毂40；以及柔性板42，其一端通过花键连接44固定至转子轮毂40并且其相对端通过螺栓46固定至封装液动力液力变矩器49的液力变矩器壳48。电机28可以是电动马达或电动马达发电机。
适用于动力传动系统中的液力变矩器在2011年12月14日递交、第13/325,101号美国专利申请的图4a、4b、5、12和15中公开并参照上述附图得到说明，该专利申请的全部公开以参考引用的方式结合于此。
液力变矩器49包括：位于壳48内并固定在其上的叶片叶轮；由叶轮液动力驱动并通过花键50固定至自动变速器54的输入轴52的叶片涡轮；以及位于涡轮与定子之间并固定至定子轴56的叶片定子轮，其保持在变速器壳58上不旋转。
通过螺栓62固定至变速器壳58的后隔板60在其径向内表面安装有液压密封件64，液压密封件64接触转子轮毂40的径向外表面。
通过螺栓68固定至发动机的旋转输出12的飞轮66运载发动机启动齿轮70，其通过焊接至启动齿轮和飞轮的盘72被固定。
轴承74支承第一支腿36用于在前隔板32上旋转。轴承76支承第二支腿38用于在转子轮毂40上旋转。与轴线39对齐并支承转子34用于绕着轴线旋转的管78固定至第一支腿36和第二支腿38。分别处于管78的前后端的边缘80、82可以径向向外卷，以将转子34固定至管78并避免转子34相对于管的轴向位移。管78的内表面形成有轴向花键81，其通过支腿36、38以及分离离合器22的交替盘83被接合。离合器22的摩擦盘84通过在离合器轮毂24的径向外表面上形成的轴向花键被固定。
用于驱动离合器22的液压伺服系统包括活塞86、平衡坝88、回位弹簧90以及用于将驱动压力传递至活塞86右边的压力控制体(pressure control volume)92和活塞左边的压力平衡体94的液压管路。当驱动压力和液压流体供应至体92时，通过使用密封件151和152，活塞86在由后支腿38构成的汽缸中向左移动，从而引起离合器22接合并通过减振器14、输入轴16、离合器轮毂24和离合器22可驱动地连接转子34和发动机输出12。
由于活塞86、平衡坝88和回位弹簧90被支承在转子轮毂40上，因此活塞86、平衡坝88和回位弹簧90的转动惯量位于输出侧，即离合器22的转子侧。
转子34通过扭矩路径不断可驱动地连接至变速器输入轴52，扭矩路径包括后支腿38、转子轮毂40、柔性板42、液力变矩器壳48、液力变矩器叶轮与涡轮之间的液动力驱动连接，该连接通过花键50连接至变速器输入轴52。
分解器100——一种用于测量旋转程度的高精度类型的旋转电力变压器——通过螺栓102固定至前隔板32、支承在前隔板32和第一支腿上并轴向位于前隔板32与后隔板60之间。
在柔性板42与转子轮毂40之间产生旋转驱动连接的花键44的齿被固定在一起，使得当扭矩在柔性板与转子轮毂之间传递时不产生空隙。柔性板42形成有厚壁的部分104，该厚壁的部分104具有止于网状物108的螺纹孔106。柔性板42上的外部花键齿通过螺栓110被迫轴向与转子轮毂40上的内部花键齿啮合，其在转子轮毂40的右端接合螺纹孔。花键连接44上啮合的花键齿当移除螺栓110时被解离，并将较大的螺栓穿过孔106，使得螺栓接触网状物，从而迫使柔性板轴向向右。
转子毂40形成有多个轴向引导的液压通路120以及侧向引导的通路122、124、126、128、129，上述通路运载液压流体和压力从变速器54的液压系统至模块10。通路120、122、124、126、128、129运载包括至位于活塞86的右边的离合器22的伺服系统的控制体92、至平衡坝88与活塞之间的压力平衡体94、至变力电磁阀(VFS)130以及至转子34和定子30的表面的液压流体和压力，其中转子34和定子30的表面由流体冷却。后隔板60形成有通路128，该通路128与VFS 130液压地连通。
后隔板60支承油底壳132，该油底壳132含有从变速器54的液压系统供应至模块10的流体。变速器54包括油底壳136，其含有由变速器泵134供应至变速器液压系统的液压流体，流体和控制压力从变速器液压系统被供应至模块10、液力变矩器49、变速器离合器和制动器、轴承、轴、齿轮等。
安装在前隔板32中的轴承140以及安装在转子轮毂40中的轴承142支承轴16绕着轴线39旋转。前隔板32还将定子30支承在其相对于转子34的合适的轴向和径向位置。安装在后隔板60与转子轮毂40之间的轴承76以及轴承142支承转子轮毂40绕着轴线39旋转。前和后隔板32、60一起支承转子34绕着轴线39旋转，这是由于安装在隔板32中的轴承74和安装在隔板60中的轴承76。
安装在后隔板60中的密封件64以及安装在前隔板32中的密封件141阻拦来自位于隔板32、60之间的模块10的流体的通路。另一动态密封件144阻拦发动机舱146与模块10之间的污染物的通路。
模块10的组件安装并装配在该模块中。装配的模块接着可以被安装在发动机输出12与液力变矩器壳48之间并连接至二者。
在操作中，当发动机输出12被发动机驱动时，扭矩由发动机经过转子轮毂40和柔性板42传递至液力变矩器壳48，前提是离合器22被接合。通过管78、支腿38、转子轮毂40和柔性板42，电机28的转子34被不断可驱动地连接至液力变矩器壳48。因此，液力变矩器壳48可以：单独由发动机驱动，前提是电机28关闭且离合器22被接合；单独由电机驱动，前提是发动机关闭或发动机正在运行且离合器被解离；以及由发动机和电机同时驱动。
参考图2，电机28的转子34被支承在管78上，管78被外壳160和支腿164支承，其中外壳160通过焊接162连接至管78并通过焊接技术连接至转子论毂40，其中支腿164通过轴向的、内部花键166固定至外壳160。固定至外壳160并接触支腿164的单独卡环168限制摩擦盘84的轴向位移，其中摩擦盘84通过花键166固定至外壳160。隔片盘83通过外部轴向花键170固定在离合器轮毂24上。
推力轴承172接触离合器轮毂24和平行于轴线19的轴176上的凸缘174。轴承将离合器轮毂支承在轴176上。发动机输出12通过飞轮66、减振器20、输入轴16和花键26连接至离合器轮毂24。
安装在前隔板32与支腿164之间的轴承182支承转子34用于绕着轴线19旋转并为在支腿164与隔板32之间传递的轴向力提供反作用力。
在操作中，当加压的液压流体经过通路184被供应至含有活塞86的汽缸186时，活塞86抵抗回位弹簧90的力向左移动。当摩擦盘83和隔片盘84被活塞86推动为相互的摩擦接触时，分离离合器22被接合，从而在转子轮毂40与发动机输出12之间产生驱动连接。转子34通过外壳160被不断可驱动地连接至转子轮毂40。
由活塞86施加的向左的轴向力由盘83、84通过164、卡环168和外壳160传递。
图3-6示出了由冲压组件构成的转子轮毂，其包含离合器汽缸200、管202和轮毂40。汽缸200包括膛孔204，其含有优选地通过冲压工艺制成的离合器活塞86以及接合离合器分隔盘84的轴向花键166，汽缸200和花键166通过包括锤锻的多种方法中的任一种制成。
电机28的转子34被支承在管202上，管202具有轧辊端208用于将转子保持在管上。管202可以具有无缝管材或具有含连续焊缝的管材。汽缸200优选地通过压入配合固定至管202。
轮毂40优选地通过焊接技术固定至汽缸200。轮毂40通过柔性板42将扭矩从电机28和从发动机经过离合器22传递至液力变矩器49。
图4示出了汽缸200的轴向花键166，其在膛孔206和脊部210处包含一系列互相成角度隔开的凹部。每个脊部210都固定至管202的径向内表面212。
成角度隔开的、轴向引导的第一通道214由表面212和汽缸200的花键166限定。形成凹部的汽缸200的表面形成有径向孔216，其与位于各自凹部的径向外侧的通道214连通。汽缸202形成有一系列轴向隔开的排放孔218，每个排放孔218与其中一个通道214连通。
图5示出了转子34形成有一系列轴向引导的第二通道220，每个第二通道220经过排放孔218与汽缸200的其中一个通道连通。一些通道214容纳径向延伸至通道中的轴向引导的突出部222，从而连接管202、汽缸200和转子34，使得它们作为一单元绕着轴线39旋转，阻止转子34在管202的外表面404上旋转。
图6示出了每个轴向第二通道220都止于位于转子34的相对轴向末端处的端板224、226中的一个。每个端板224、226都形成有一系列径向引导的通路228、230，每个通路与其中一个轴向第二通道220对齐。
在操作中，离心力引起模块10中的自动变速器流体(ATF)径向向外流经孔216、孔218的通道214、通道220和通路228、230，从而将来自离合器盘83、84、汽缸200、管202和转子34的热量从模块10带走。随着流体离开通路228和230，机油由于离心力而径向向外喷溅，接触定子30的端部绕组，从而冷却定子。由于重力离开总成落入模块10底部的油底壳的ATF穿过冷却器并返回变速器油底壳，其从油底壳被吸入变速器泵，用于通过液压系统实现再循环。
根据专利法规的规定，已经描述了优选的实施例。然而，应当注意到，除了特别说明和描述的之外还可以实施另外的实施例。

Claims (8)

1.一种转子轮毂，包含：
包括花键齿的金属板汽缸，所述花键齿包括成角度隔开的脊部和凹部；
环绕汽缸的管，其固定至脊部并在其上支承转子；
固定至汽缸并被支承用于旋转的轮毂；
液力变矩器；
固定至轮毂和液力变矩器的柔性板。
2.根据权利要求1所述的转子轮毂，其中管和花键限定第一通道，汽缸形成有孔，每个孔延伸经过其中一个凹部并与其中一个第一通道连通，管形成有排放孔，每个排放孔与其中一个第一通道连通。
3.根据权利要求2所述的转子轮毂，其中转子包括第二通道，每个第二通道通过其中一个排放孔与其中一个第一通道连通。
4.根据权利要求3所述的转子轮毂，其中第一通道和第二通道沿着旋转轴线被引导。
5.根据权利要求3所述的转子轮毂，进一步包含端板，每个端板位于转子的相对端并形成有径向通路，每个通路与其中一个第二通道连通。
6.根据权利要求5所述的转子轮毂，其中通路相对于旋转轴线被径向引导。
7.根据权利要求1所述的转子轮毂，其中管为无缝管和具有连续焊缝的管中的一个。
8.根据权利要求1所述的转子轮毂，进一步包含：
位于汽缸中的离合器活塞；
与花键齿接合并能够被活塞驱动的离合器盘。
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