CN107026532B - 用于机动车的传动系模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的传动系模块(100)。模块包括连接到或能够连接到曲轴的飞轮(102)和具有转子(104)的曲轴起动发电机。飞轮(102)具有多个固定位置(112)。在转子(104)的软磁作用区域中布置有多个贯穿孔(114)，贯穿孔在空间上分别被指派给飞轮(102)的固定位置(112)。销形的紧固件(106)分别通过贯穿孔(114)与指派的固定位置(112)相互作用，以用于抗扭转地连接转子(104)和飞轮(102)。

Description

用于机动车的传动系模块

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的传动系模块。特别地描述了具有飞轮和曲轴起动发电机的传动系模块以及相应的机动车。

背景技术

为了在内燃机中实现首次的混合气形成、点火和燃烧，内燃机通过起动机的外部机械驱动装置获得最小转速。为此，现有技术公开了如下的传动系模块，在该传动系模块中，电驱动的曲轴起动发电机布置在内燃机和传动装置之间。除了起动机功能之外，曲轴起动发电机在制动过程期间还通过与内燃机退耦合的曲轴来驱动曲轴起动发电机，由此回收能量。通过在起动和加速时将所回收的能量供应到曲轴起动发电机中以辅助内燃机，可以降低燃油消耗。此外，曲轴起动发电机在行驶运行中还可以用作发电机替代物。

图1A在上半部分中示出了用于机动车的常规传动系模块10的截面且在下半部分中示出常规传动系模块10的示图。图平面平行于曲轴的旋转轴线1。专利申请DE102013018720 A1公开了这种类型的传动系模块10。常规的传动系模块10包括与曲轴连接的飞轮2以及以摩擦配合的方式抵靠在过梁3(其一体地形成在飞轮2上)上的转子4。在图1B的立体图所示，过梁3的外罩面形成压配合座5，转子4的径向内侧配合部6挤压在压配合座上。因此，过梁3的轴向长度必须至少对应于转子4的轴向长度。图1C的分解图示出了飞轮3和转子4，其中，暴露出压配合座5和配合部6。飞轮2包括起动齿圈8。

由此提高了惯性力矩。提高的惯性力矩不利地影响节油性。

缺点在于，飞轮必须包括额外的至少具有转子长度的连接面。

发明内容

因此，本发明的目的在于降低曲轴起动发电机中出现的惯性力矩。

传动系模块包括连接到或能够连接到曲轴的飞轮以及曲轴起动发电机。飞轮具有多个固定位置。曲轴起动发电机包括转子。在转子的软磁作用区域中布置有在空间上分别被指派给飞轮的固定位置的多个贯穿孔，销形的紧固件分别通过贯穿孔与指派的固定位置相互作用，以用于抗扭转地连接转子和飞轮。

相对于常规的连接技术来说，传动系模块的实施例可通过飞轮和转子的软磁作用区域的直接连接来减小曲轴的旋转的惯性力矩。

转子可通过飞轮与曲轴抗扭转地连接。能够省略转子与曲轴的直接耦合。转子可以通过抗扭转连接和飞轮被共同支承。可以省略转子的单独的旋转支承。

转子可以环形地闭合。转子可以以围绕曲轴的旋转轴线的方式周向地闭合。转子可以以围绕曲轴的旋转轴线的方式周向地布置，而不与旋转轴线交叉。转子的径向内侧面可以相对于圆柱形外罩面偏离。可以省略径向内侧面上的配合部。

此外，飞轮可具有贯穿孔。由此，能够进一步降低惯性力矩和/或实现例如通风叶轮或者装配口的另外的功能。

软磁作用区域可以是可电诱导的和/或磁动态地作用的区域。转子(例如转子的软磁作用区域)可以具有铁磁层的层压结构。铁磁层的层压结构可以被构造成对至少垂直于铁磁层的涡电流进行抑制。

贯穿孔可以贯穿铁磁层。转子的贯穿孔可垂直于飞轮的旋转面和/或平行于曲轴的旋转轴线。铁磁层可彼此平行。铁磁层可以以垂直于曲轴的旋转轴线的方式布置。这些贯穿孔可垂直于铁磁层。

铁磁层可以是软磁的。铁磁层能够通过非颗粒定向的叠片形成。铁磁层的层压结构可以通过叠片组形成。铁磁层可彼此电绝缘。铁磁层可通过它们表面上的磷化层进行绝缘。

对此可替换或者附加的是，紧固件可相对于铁磁层绝缘。通过紧固件的绝缘能够对铁磁层的短路和穿过相邻紧固件的涡电流进行抑制。紧固件可通过贯穿孔中的间隙(例如气隙)相对于铁磁层绝缘。对此可替换或者附加的是，可以在凹口中插入绝缘的套筒(例如由塑料制成)，以能够将电气叠片与紧固件电隔离。

销形的紧固件可布置在贯穿孔中的相应一个贯穿孔中。在固定位置上相应地设置有内螺纹。紧固件可以包括螺栓或者螺杆。紧固件的面对指派的固定位置的端部(第一端部)上的外螺纹可与内螺纹啮合。紧固件的背离指派的固定位置的端部(第二端部)可具有螺栓头或者与螺母啮合的外螺纹。在封闭件与螺栓头或者螺母之间可以布置有碟形弹簧。对此可替换或者附加的是，第一端部可被焊接至飞轮，并且/或者第二端部可被焊接至转子。对此可替换或者附加的是，紧固件可包括铆钉。

固定位置可形成在突出部上。飞轮可具有彼此间隔的突出部。突出部可以以平行于曲轴的旋转轴线的方式延伸。每个突出部可相应地形成一个或者多个固定位置。例如，在每个突出部上可以设置用于转子的抵靠面和/或形成用于内螺纹的螺纹孔。突出部也可以被描述为凸台。

此外，传动系模块可以包括封闭件。封闭件可以布置在转子与紧固件的背离指派的固定位置的端部之间。

封闭件可以是环形的。封闭件可以是单件的。封闭件可以是环形地闭合的。封闭件可以在周向上是连续的。

可替换的是，封闭件可以是多段式的。封闭件可以包括彼此分离的扇段，例如环形扇段。封闭件的每个区段或者扇段可以分别对应于一个或多个(例如相邻的)固定位置。

封闭件可以平面地抵靠在转子的背离飞轮的侧面上。转子的背离飞轮的侧面可以垂直于曲轴的旋转轴线。封闭件可叠加在转子的背离飞轮的侧面上。封闭件的轮廓可对应于转子的侧面的轮廓。封闭件的轮廓可以是封闭件的轮廓(例如，外形)，且可选地没有形成转子的侧面的位于外形内的结构。封闭件的外形可对应于转子的外形，例如转子的在垂直于曲轴的旋转轴线的俯视图中的外形和/或转子的在垂直于旋转轴线的截面中的外形。对此可替换的或者附加的是，在垂直于旋转轴线的截面中的形状的方面，封闭件的可以被构造成对应于转子。

封闭件可以具有机器可读的(或者传感器可读的)标记。这些标记可以布置在封闭件的圆周上。这些标记可以被构造成检测封闭件(或者与之抗扭转地连接的曲轴)的旋转运动或者旋转位置。标记能够被光学地检测，例如通过反射或者透射。标记可以通过凹口或者周向上的齿形成。

标记可以包括多个在周向上等距地布置的标记。多个在周向上等距地布置的标记可以在一个旋转周期中实现多个角速度的测量。对此可替换的或者附加的是，两个相邻的标记的间距可以与另外的相邻的标记的间距不同。例如，两个相邻的标记的间距可以两倍于所有另外的相邻的标记之间的间距。相邻的标记的不同的间距可以实现旋转位置的检测。

固定位置可布置在飞轮的垂直于曲轴的旋转轴线的侧面上。固定位置可以在周向上例如等距地布置在飞轮上。固定位置可布置在飞轮的第一分度圆上。

固定位置可具有抵靠面。转子(例如叠片组)可抵靠在抵靠面上。多个固定位置的抵靠面可处于共同的第一平面中。第一平面可平行于飞轮的旋转面和/或垂直于曲轴的旋转轴线。

在飞轮的相同侧面和/或相对的侧面上可以布置另外的固定位置。用于转子的固定位置可以在分度圆半径和/或轴向长度方面与另外的固定位置不同。因此，飞轮的另外的固定位置在固定转子的情况下也是可触及的。例如，另外的固定位置可布置在第二分度圆上。第一分度圆的半径可不同于第一分度圆的半径。

对此可替换或者附加的是，用于转子的固定位置可以形成在飞轮的第一突出部上。另外的固定位置可以形成在飞轮的第二突出部上。第一突出部的第一轴向长度可不同于第二突出部的第二轴向长度。例如，另外的固定位置可具有另外的抵靠面。另外的抵靠面可处于第二平面中。第二平面可平行于第一平面或并且相对于第一平面偏移。可在平行于曲轴的旋转轴线的方向上定义相对于飞轮的旋转面的轴向长度。另外的固定位置可被构造成与离合器或者传动装置抗扭转地连接。

此外，在飞轮中可设置凹口，尤其是圆形的凹口。由此，改善了用于工具的可触及性，从而实现传动装置的螺栓连接。

根据另一个方面提供了一种机动车(尤其是商用车辆)，机动车的传动系包括根据实施变形例中的一者的前述前方面的传动系模块。

附图说明

接下来参考附图进一步描述本发明的另外的特征和优点。图中示出：

图1A-C是现有技术中公开的传动系模块的截面图和立体图；

图2是传动系模块的第一实施例的分解视图；

图3是飞轮的实施例的立体图，其中，飞轮能够应用到传动系模块的每个实施例；

图4是传动系模块的第一实施例的立体图；

图5是传动系模块的第一实施例的径向部分截面；

图6是传动系模块的第一实施例的轴向截面；

图7是传动系模块的第二实施例的立体图；

图8是具有传动系模块的第一实施例的传动系组件的实施例的径向截面。

具体实施方式

图2示出了用于机动车的整体上由标记100标示的传动系模块的实施例的分解图。模块100包括飞轮102和用于曲轴起动发电机的转子104。

传动系模块100的飞轮102能够与曲轴连接。曲轴的旋转轴线由标记101标示。飞轮102具有多个固定位置112。

在曲轴起动发电机的转子104的软磁作用区域中布置有在空间上分别被指派给固定位置112的贯穿孔114。在贯穿孔114中布置有紧固件106。这些紧固件106在与指派的固定位置112面对的第一端部处分别连接到飞轮102。销形的紧固件106在背离飞轮102的第二端部处将轴向拉应力传递到转子104的背离飞轮102的侧面116上。拉应力将转子104保持为与飞轮102抵靠，由此转子104抗扭转地与飞轮102连接。

抗扭转连接可通过由紧固件106的拉应力导致的力配合实现。对此，可替换地或者额外地，锚定在飞轮102中的销形紧固件106能够形状配合地布置在贯穿孔114中，例如将销形连接件106夹紧在贯穿孔114中。

消除了在常规连接技术的情况下由过梁3和配合部6引起的惯性力矩。此外，实施例能够以如下方式构造：紧固件106的附加质量可以大致等于转子104上的由于贯穿孔114的原因而减小的质量。换句话说，抗扭转连接可以在几乎没有对惯性转矩做出贡献的情况下实施。

可选地，传动系模块100包括齿圈108，在齿圈中啮合有强制啮合式起动机的小齿轮。强制啮合式起动机优选地用于内燃机的冷启动，而启停自动控制装置在机动车怠速阶段结束时使用曲轴起动发电机。由此，曲轴起动发电机能够仅与短时存储器连接，以例如用于在关闭发动机时对启停自动控制装置和/或对车载电气系统提供由制动过程回收的和短时存储器中存储的能量。在没有被长时存储器(例如铅酸蓄电池)提供供应的强制啮合式起动机的情况下，短时存储器必须为了冷启动而通过长时存储器进行预充电。为此，由于冷启动的功率要求高于启停自动控制装置的功率要求，所以曲轴起动发电机可以通过附加的强制啮合式起动机而针对较小的机械功率进行构造。由此，同样能够降低由曲轴起动发电机引起的惯性力矩。

优选地，传动系模块10在传动侧包括封闭件110。封闭件110布置在紧固件106的背离飞轮102的第二端部与转子104之间。紧固件106的第二端部抵靠在封闭件110上并且将拉应力传递到封闭件110上。封闭件110的壁厚和/或硬度被确定成使得紧固件106的点状的力传递作为均匀的挤压力分配到转子104的背离飞轮102的侧面116上。

图3是飞轮102的实施例的立体图。每个固定位置112形成在一个相应的突出部302上，突出部以平行于旋转轴线101的方式从飞轮102延伸。突出部302在垂直于旋转轴线101的抵靠面304上终止。在抵靠面304中形成有具有内螺纹306的平行于旋转轴线101的螺纹孔。

通过突出部302，转子104能够布置成与飞轮102足够远地间隔开，从而与定子配合。通过定位在固定位置112处的突出部302的质量来降低由常规的过梁3的周向质量导致的惯性力矩。

图4示出了通过紧固件106与飞轮102连接的转子104的第一实施例。在图4示出的实施例中，螺栓充当紧固件106，这些螺栓在紧固件106的背离飞轮102的第二端部上具有螺栓头402。螺栓的拧紧力矩确定了其拉应力并进而确定挤压力。

有利地，转子104(例如，整体上由标记104标示的环绕的转子)的至少软磁作用区域由铁磁层404构成，铁磁层404为抑制涡电流损耗而通过不导电的中间层彼此电绝缘。在一个实施例中，铁磁层404通过中间层粘合地连接以形成铁磁层404的层压结构。铁磁层404的层压结构的示例是叠片组，叠片组的软磁层由硅钢片制成。在可替换实施例中，层404不通过中间层连接并通过紧固件106的拉应力以力配合的方式连接。

有利地，由铁磁层404构成的转子104通过使用封闭件110与飞轮102连接。通过封闭件110的均匀的挤压力，防止了例如在拉紧螺栓之后以力配合的方式连接的层404的弯曲或者以粘合的方式连接的层404在相邻的紧固件106之间的破裂。可替换地，这些层404或者至少一个第一层404形成为具有足够的厚度和/或层404形成为具有足够的强度，从而可以省略封闭件110。

可以通过冲压从薄钢板卷中切割出转子104的各个铁磁层404。通过飞轮102与转子104的直接连接，在制造转子104的层404期间不会产生额外花销，这是因为能够在同一冲压过程中在各个层中形成附加的孔(以用于形成贯穿孔114)。由于在转子104的径向内侧面上不需要配合部6，所以相对于常规的转子4，简化了转子104的生产。例如，因为省略了配合部6，所以可以放宽在制造层404时的公差。由此减少了材料浪费。此外，可以针对多个冲压过程使用一种冲压工具，直至由于磨损的原因而必须对其进行更换。

通过省略常规的过梁3可以实现进一步的改善。例如，对于另外的部件来说，例如对于传动装置适配器，飞轮102的较大区域在传动侧作为连接接口是可触及的。除了用于转子104的固定位置112之外，在图3中示出的飞轮102的实施例还具有另外的固定位置310。每个另外的固定位置310都通过单独的另外的突出部312形成，突出部312在垂直于旋转轴线101的另外的抵靠面314上终止。在另外的抵靠面314中形成平行于旋转轴线101并具有另外的内螺纹316的螺纹孔。

图5在上半部分中示出了传动系模块100的第一实施例的平行于旋转轴线110的径向剖面。在下半部分中示出了传动系模块100的相应的视图。用于转子104的突出部302的第一轴向长度502大于另外的突出部312的第二轴向长度504。由此，由另外的固定位置310形成的连接接口处于飞轮102与转子104之间的单独平面中。

对于具有传动装置和传动系模块100的传动系布置的紧凑构造来说，与另外的固定位置310连接的传动装置的传动装置适配器完全地布置在转子104的内腔中。

紧固件106的面对固定位置112的第一端部上的外螺纹506啮合到内螺纹306中。紧固件106的背离固定位置112的第二端部上的螺栓头402抵靠在封闭件110上。优选地，在螺栓头402与封闭件110之间将碟形弹簧布置在紧固件106上，以便进一步提高挤压力。

对于轴向长度可替换或者附加的是，由另外的固定位置310形成的连接接口与用于转子104的连接接口在固定位置112和另外的固定位置310的分度圆直径的方面存在差异。

图6示出了传动系模块100的传动侧视图。图6的图平面垂直于曲轴的旋转轴线101。固定位置112等距地布置在第一分度圆602上。另外的固定件310等距地布置在第二分度圆604上。第一分度圆602的第一分度圆直径大于第二分度圆604的第二分度圆直径。

封闭件110的在沿旋转轴线101方向上的视图中的轮廓与侧面116一致，也就是说与转子104的在沿旋转轴线101的方向上的传动侧视图中的轮廓一致。由此能够以最小的材料使用来实现均匀的挤压力。

有利地，固定位置112和另外的固定位置310在周向上交替地布置，使得在两个相邻的固定位置112之间分别布置有一个另外的固定位置310。转子104和封闭件110的轮廓在另外的固定位置310处相对于圆弧线偏离，以形成凹口606。通过凹口606，在传动侧可触及另外的固定位置310的另外的抵靠面314。

曲轴能够在图3和5示出的毂320上与飞轮102螺栓连接。飞轮102中的圆形贯穿孔322和324形成在毂320的外侧的分度圆上并且用于工具的可触及性，例如用于传动装置与飞轮102的螺栓连接。为此，贯穿孔322和324有助于进一步降低惯性力矩。可选地，飞轮102具有用于降低惯性力矩的另外的贯穿孔330。

环绕的或者基本上环绕的面326沿轴向方向从飞轮102突出。面326实现了固定在飞轮上的部件(例如传动装置适配器)的定中心。

齿圈108以摩擦配合的方式固定在图3示出的压配合座340上。

图7示出了传动系模块100的第二实施例。由相同的附图标记标示相应的特征。相应地，与第一实施例相关的说明和可选的改进适用于第二实施例。

在封闭件110上的周向边缘上设置有标记702，标记能够被转速传感器无接触地检测。在图7示出的实施例中，标记是圆柱形壁上的凹口。转速传感器包括叉形挡光片，挡光片的径向光路径被圆柱形壁阻断。

标记702不仅对封闭件110(以及传动系模块100的所有与封闭件110抗扭转地连接的部件)的转速而且对转动位置进行编码。为此，相邻的标记702以一致的第一周向间距704布置。仅一对相邻的标记702以不同于第一周向间距704的第二周向间距706布置。在图7中示出的实施例中，第二周向间距706至少为第一周向间距704的两倍。优选地，第二周向间距706不是第一周向间距704的整数倍，使得可以从错误地缺少的信号中区分出第二周向间距706的出现。

由于具有第一周向间距704的标记702的原因，能够以一个旋转周期的一小部分的时间分辨率来检测转速(或者角速度)。由于具有第二周向间距706的单个标记对的原因，能够在出现与第二周向间距706相对应的较长信号序列时明确地确定旋转位置。

图8示出了传动系组件800中的平行于旋转轴线101的部段。传动系组件800包括旋转的传动系模块100。旋转的传动系模块100和定子802布置在壳体中。定子802的定子线圈804布置在转子104的外部并环绕转子104。壳体包括定子壳体部分806和飞轮壳体部分808。

在发电机运行期间，转子104在定子线圈804中诱导出电压。由电压驱动的电流对短时存储器进行充电。在起动机运行期间，短时存储器将电流供应给定子线圈804，定子线圈804的磁场对转子104的软磁作用区域进行磁化并产生转矩。

当在当前的实施例中应用环形闭合的封闭件110时，封闭件110例如也可以为了进一步降低质量而具有多段式构造。

如根据之前的实施例所描述，因为省略了压合座面，所以能够降低重量和惯性力矩，由此可以简化飞轮的机械加工。

封闭件的不同实施例实现了附加的功能性集成。例如为了紧凑的构造形式，另外的接口可集成在飞轮上，尤其是在转子的连接部的区域中。

因为省略了配合部，所以可以简化转子的制造。

尽管参考示意性实施例对本发明进行了描述，但是对于本领域人员来说显而易见的是，可以实施不同的变化以及可以使用类似物作为替代物。此外，可以执行不同的修改，以便使特定的情况或者特定的材料与本发明的教导匹配。因此，本发明并不受限于公开的实施例，而是包括所有的实施例，这些实施例落入到所附权利要求的范围内。

参考标号列表

1、101：曲轴的旋转轴线 2、102：飞轮

3：过梁 4、104：转子

5：用于转子的压配合座 6：配合部

106：紧固件 8、108：齿圈

110：封闭件 112：固定位置

114：贯穿孔 302：突出部

304：抵靠面 306：内螺纹

310：另外的固定位置 312：另外的突出部

314：另外的抵靠面 316：另外的内螺纹

320：用于曲轴连接部的毂 322、324：用于工具的贯穿孔

326：用于定中心的面 330：用于降低质量的贯穿孔

340：用于齿圈的压配合座 402：螺栓头

404：铁磁层的层压结构 502：第一轴向长度

504：第二轴向长度 506：外螺纹

602：第一分度圆 604：第二分度圆

606：用于另外的固定位置和/或工具触及性的凹口

702：用于旋转测量的标记 704：第一标记间距

706：第二标记间距 800：传动系组件

802：定子 804：定子线圈

806：定子壳体 808：飞轮壳体

Claims (11)

1.一种用于机动车的传动系模块(100)，其包括：

飞轮(102)，其连接到或能够连接到曲轴，且具有多个固定位置(112)，并且所述飞轮能够围绕旋转轴线(101)旋转；以及

曲轴起动发电机，其具有转子(104)，其中，在所述转子(104)的软磁作用区域中布置有多个贯穿孔(114)，所述贯穿孔在空间上分别被指派给所述飞轮(102)的所述固定位置(112)，销形的紧固件(106)通过所述贯穿孔分别与指派的所述固定位置(112)相互作用，以用于抗扭转地连接所述转子(104)和所述飞轮(102)；

封闭件(110)，所述封闭件布置在所述转子(104)与所述紧固件(106)的背离相应的所述固定位置的端部(402)之间；

其中，所述封闭件(110)平面地抵靠在所述转子(104)的背离所述飞轮(102)的侧面(116)上；

其中，所述封闭件(110)的在沿所述旋转轴线(101)方向上的视图中的轮廓与所述侧面(116)一致；

其中，所述封闭件(110)包括彼此分离的部段，所述部段分别被指派给一个所述固定位置(112)。

2.根据权利要求1所述的传动系模块，其中，所述转子(104)的至少所述软磁作用区域具有铁磁层(404)的层压结构，并且所述贯穿孔(114)贯穿所述铁磁层(404)。

3.根据权利要求2所述的传动系模块，其中，所述铁磁层(404)的所述层压结构通过叠片组形成。

4.根据权利要求2或3所述的传动系模块，其中，所述铁磁层(404)彼此电绝缘，并且所述紧固件(106)相对于所述铁磁层(404)电绝缘。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的传动系模块，其中，各个所述固定位置(112)具有内螺纹(306)，并且所述紧固件(106)包括螺栓，所述螺栓布置在所述贯穿孔(114)中并啮合在指派的所述固定位置(112)的所述内螺纹(306)中。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的传动系模块，其中，所述飞轮(102)具有彼此间隔开的突出部(302)，在所述突出部中分别形成有至少一个所述固定位置(112)。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的传动系模块，其中，各个所述紧固件(106)的背离所述固定位置(112)的所述端部(402)具有螺栓头，并且在所述螺栓头与所述封闭件(110)之间布置有碟形弹簧。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的传动系模块，其中，所述封闭件(110)在周向上具有标记(702)，以用于检测旋转运动和/或旋转位置。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的传动系模块，其中，所述固定位置(112)周向地布置在所述飞轮(102)上。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的传动系模块，其中，所述固定位置(112)布置在所述飞轮(102)的第一分度圆(602)上。

11.根据权利要求10所述的传动系模块，其中，所述飞轮(102)在第二分度圆(604)上具有另外的固定位置(310)，并且所述第一分度圆(602)的半径与所述第二分度圆(604)的半径不同。

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