CN107139711A - 用于混合动力汽车的动力耦合装置 - Google Patents

Abstract

一种用于混合动力汽车的动力耦合装置，包括：法兰轴，具有轴本体以及法兰盘，法兰盘设有环形容纳槽；转子法兰，可旋转地套设在轴本体上并在轴向上固定不动，转子法兰具有中空轴，其轴向一端伸入容纳槽内，另一端固定有在轴向上与法兰盘相对设置的法兰部；对压盘，能绕中轴线旋转并在轴向上固定不动；环形第一、二限位件；第一限位件套设在中空轴上，并在法兰部和法兰盘之间的轴向间隔内与法兰部、法兰盘沿轴向相抵；对压盘设有沿轴向面向法兰盘的环形凹槽，凹槽环绕中轴线，凹槽、法兰部在轴向上位于法兰盘的不同侧，第二限位件位于凹槽内，并与法兰盘、对压盘沿轴向相抵。本发明的动力耦合装置的结构及组装更为简单，法兰轴的报废率低。

Description

用于混合动力汽车的动力耦合装置

技术领域

本发明涉及混合动力汽车技术领域，特别是涉及一种用于混合动力汽车的动力耦合装置。

背景技术

现有混合动力汽车包括内燃机、变速器以及设置在内燃机与变速器之间的动力耦合装置，其中，动力耦合装置不仅用来传递或切断内燃机向变速器输入的动力，还提供了另一驱动汽车行驶的动力源-电机，使得混合动力汽车至少具有三种工作模式，分别为纯内燃机模式、纯电动模式、混合动力模式。

动力耦合装置除了包括电机之外，还包括法兰轴，其包括轴本体以及固定在轴本体轴向一端的法兰盘，法兰盘设有环绕轴本体的中轴线的环形容纳槽，该容纳槽沿轴向面向轴本体的轴向另一端。保持环、深沟球轴承、卡爪环、衬套沿轴向依次套设在轴本体上，并均位于容纳槽内，其中，保持环在轴向上最靠近容纳槽的开口，深沟球轴承在径向上与法兰盘过盈配合，保持环和卡爪环实现法兰轴的轴向限位，使得法兰轴在轴向上不能移动。轴本体的所述轴向另一端、法兰盘的外周面均设有花键。

然而，上述动力耦合装置存在下述不足：

1)动力耦合装置的组装过程复杂，具体分析如下：组装动力耦合装置时，先后将衬套、卡爪环、深沟球轴承、保持环装入容纳槽内，并使保持环能够阻止法兰轴向自深沟球轴承指向保持环的轴向方向移动。然后，利用一工具沿自衬套指向保持环的轴向方向推动衬套，使得卡爪环装配至正确的位置，以能够阻止法兰轴向自深沟球轴承指向卡爪环的轴向方向移动。由于组装时深沟球轴承与法兰盘过盈配合，且需利用一工具将卡爪环装配至正确的位置，从而造成组装过程复杂。

2)动力耦合装置的结构复杂，具体分析如下：至少需通过保持环、卡爪环、衬套三个部件才能实现法兰轴的轴向限位，造成动力耦合装置的结构复杂。

3)法兰轴制造困难、报废率高，具体分析如下：一方面，由于深沟球轴承与法兰盘过盈配合，故对法兰盘的制造精度要求较高，一旦制造精度不符合要求，则法兰轴报废。另一方面，在法兰轴上形成花键之后需要进行热处理，热处理会导致法兰轴存在一定的变形，该变形有可能致使法兰盘的制造精度超出允许公差范围之外，从而导致法兰轴报废。

发明内容

本发明要解决的问题之一是：现有用于混合动力汽车的动力耦合装置的结构复杂。

本发明要解决的另一问题是：现有用于混合动力汽车的动力耦合装置的组装过程复杂，法兰轴制造困难、报废率高。

为解决上述问题，本发明提供了一种用于混合动力汽车的动力耦合装置，包括：法兰轴，具有轴本体以及固定在所述轴本体轴向一端的法兰盘，所述法兰盘设有环绕所述轴本体的中轴线的环形容纳槽，所述容纳槽沿轴向面向所述轴本体的轴向另一端；转子法兰，可旋转地套设在所述轴本体上并在轴向上固定不动，所述转子法兰具有中空轴，所述中空轴的轴向一端伸入所述容纳槽内，另一端固定有在轴向上与所述法兰盘相对设置的法兰部；对压盘，能绕所述中轴线旋转并在轴向上固定不动；环形第一、二限位件；所述第一限位件套设在所述中空轴上，并在所述法兰部和法兰盘之间的轴向间隔内与所述法兰部、法兰盘沿轴向相抵；所述对压盘设有沿轴向面向所述法兰盘的环形凹槽，所述凹槽环绕所述中轴线，所述凹槽、法兰部在轴向上位于法兰盘的不同侧，所述第二限位件位于所述凹槽内，并与所述法兰盘、对压盘沿轴向相抵。

可选地，所述第一限位件与中空轴在径向上间隙配合或过渡配合，所述第二限位件与对压盘在径向上间隙配合或过渡配合。

可选地，还包括：位于所述容纳槽内的第一轴承，所述第一轴承在径向上位于中空轴与法兰盘之间，所述第一轴承至少能够承受径向载荷。

可选地，所述第一轴承与法兰盘在径向上间隙配合。

可选地，所述第一、二限位件中至少有一个为耐磨件。

可选地，所述耐磨件为轴承。

可选地，所述轴承为滚针轴承。

可选地，还包括：套设在所述法兰轴上的离合器；用于控制所述离合器分离与接合的操纵机构，所述操纵机构包括套设在所述轴本体上的环形壳体，所述壳体固定不动，且轴向一端伸入所述容纳槽内；在径向上位于所述壳体与中空轴之间的第二轴承，所述第二轴承与壳体、中空轴均过盈配合，所述第二轴承的内、外圈均在轴向上固定不动。

可选地，还包括：环形外壳，具有内腔并固定不动，所述法兰轴、转子法兰、对压盘、离合器、以及所述操纵机构均位于内腔内，所述外壳与壳体固定。

可选地，还包括：位于所述内腔内的电机，所述电机位于法兰轴、转子法兰、对压盘、离合器、以及所述操纵机构的径向外侧，所述电机包括转子支架，所述转子支架与对压盘、转子法兰均固定。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

第一限位件套设在中空轴上，并在法兰部和法兰盘之间的轴向间隔内与转子法兰的法兰部、法兰盘沿轴向相抵。第二限位件位于凹槽内，并与法兰盘、对压盘沿轴向相抵。而转子法兰、对压盘均在轴向上固定不动，故法兰轴能被第一、二限位件沿两个相反的轴向方向抵挡住而不能在轴向上移动，实现了法兰轴的轴向限位。而现有动力耦合装置相比，本发明技术方案中用来实现法兰轴轴向限位所需的部件数量少一些，因而使得动力耦合装置的结构更为简单。

进一步地，第一限位件与中空轴在径向上间隙配合或过渡配合，第二限位件与对压盘在径向上间隙配合或过渡配合。这样一来，第一限位件更容易套设在中空轴上，第二限位件更容易装入对压盘的凹槽内，使得动力耦合装置的组装过程更为容易。

进一步地，第一轴承与法兰盘在径向上间隙配合。一方面，第一轴承可以很容易地装入法兰盘的容纳槽内，使得动力耦合装置的组装过程更为容易。另一方面，由于第一轴承与法兰盘在径向上间隙配合，故对法兰盘的制造精度要求相对较低，降低了法兰轴的报废率。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中用于混合动力汽车的动力耦合装置的剖面图，为了减小图幅，图中仅显示出动力耦合装置位于法兰轴的中轴线上方的部分。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面接合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在做详细的说明之前，需强调的是，在本发明的技术方案中，除特别说明之外，“轴向”均是指法兰轴的轴向平行的方向。

如图1所示，本实施例的用于混合动力汽车的动力耦合装置包括法兰轴1、转子法兰2、对压盘3、环形第一限位件40、环形第二限位件42以及作为驱动汽车行驶的其中一个动力源的电机5。其中：

法兰轴1具有轴本体10以及固定在轴本体10轴向一端(图中显示为右端)的法兰盘11，法兰盘11设有环绕轴本体10的中轴线O的环形容纳槽12，容纳槽12沿轴向面向轴本体10的轴向另一端(图中显示为左端)。

转子法兰2可旋转地套设在轴本体10上并在轴向上固定不动。转子法兰2具有中空轴20，中空轴20的轴向一端(图中显示为右端)伸入容纳槽12内，轴向另一端(图中显示为左端)固定有在轴向上与法兰盘11相对设置的法兰部21。法兰部21与法兰盘11在轴向上存在间隔。

对压盘3能绕中轴线O旋转并在轴向上固定不动。对压盘3设有沿轴向面向法兰盘11的环形凹槽30，凹槽30环绕中轴线O，凹槽30、法兰部21在轴向上位于法兰盘11的不同侧。

第一限位件40套设在中空轴20上，并在法兰部21和法兰盘11之间的轴向间隔内与法兰部21、法兰盘11沿轴向相抵。第二限位件42位于凹槽30内，并与法兰盘11、对压盘3沿轴向相抵。而转子法兰2、对压盘3均在轴向上固定不动，故法兰轴1能被第一限位件40、第二限位件42沿两个相反的轴向方向抵挡住而不能在轴向上移动，实现了法兰轴1的轴向限位。而根据前面所述可知，现有动力耦合装置中至少通过保持环、卡爪环、衬套三个部件才能实现法兰轴的轴向限位。比较可知，本发明技术方案中用来实现法兰轴1轴向限位所需的部件数量少一些，因而使得动力耦合装置的结构更为简单。

动力耦合装置应用在汽车上时，电机5作为驱动汽车行驶的其中一个动力源，作为驱动汽车行驶的另一动力源的内燃机93设置在法兰轴1沿轴向远离法兰盘11的一侧，变速器94设置在法兰轴1沿轴向靠近法兰盘11的一侧。在动力耦合装置的作用下，汽车至少具有下述三种工作模式：1)纯内燃机模式：在该模式下，仅由内燃机93提供汽车行驶所需动力；2)纯电动模式：在该模式下，仅由电机5提供汽车行驶所需动力；3)混合动力模式：在该模式下，由内燃机93和电机5共同提供汽车行驶所需动力。

汽车在上述三种工作模式中的任一模式下工作时，第一限位件40与转子法兰2之间、第一限位件40与法兰盘11之间、第二限位件42与法兰盘11之间、第二限位件42与对压盘3之间均存在相对转动。在相对转动时，为了防止第一限位件40、第二限位件42因快速磨损而致不良后果产生，在本实施例中，第一限位件40和第二限位件42均为耐磨件，即均具有耐磨性能。所述不良后果包括法兰轴1在轴向上窜动，第一限位件40和第二限位件42的使用寿命大大缩短。

进一步地，在本实施例中，第一限位件40、第二限位件42均为轴承。一方面，根据轴承的自身特性可知，轴承具有优良的耐磨性能，非常符合第一限位件40、第二限位件42的耐磨性能要求。另一方面，轴承为标准件，很容易购买，无需研发新的技术来制造第一限位件40、第二限位件42，因而能够降低第一限位件40、第二限位件42的制造成本。

更进一步地，在本实施例中，第一限位件40、第二限位件42均为滚针轴承，其成本相对于其它类型的轴承成本更低，另外，其还能够承受轴向载荷，提高了动力耦合装置的轴向载荷承载能力。当然，在其它实施例中，若不考虑第一限位件40、第二限位件42的成本，第一限位件40、第二限位件42也可以选用其它种类的轴承，如球轴承、滚子轴承等。

但需说明的是，在本发明的技术方案中，第一限位件40、第二限位件42的构造并不应局限于本实施例，只要其呈环形即可。例如，在本实施例的一变换例中，第一限位件40、第二限位件42可以均为一中空的圆柱形套筒，其经过了耐磨处理因而具有优良的耐磨性能。

在本实施例中，第一限位件40与中空轴20在径向上间隙配合或过渡配合，第二限位件42与对压盘3在径向上间隙配合或过渡配合，这样一来，在组装动力耦合装置时，第一限位件40更容易套设在中空轴20上，第二限位件42更容易装入对压盘3的凹槽30内，使得动力耦合装置的组装过程更为容易。但需说明的是，当第一限位件40与中空轴20在径向上间隙配合、第二限位件42与对压盘3在径向上间隙配合时，应使第一限位件40与中空轴20之间、第二限位件42与对压盘3之间均具有较小的径向间隙，以防止第一限位件40、第二限位件42在径向上有较大的窜动。

在本实施例中，动力耦合装置还包括位于容纳槽12内的第一轴承41，在法兰盘11的径向上第一轴承41位于中空轴20与法兰盘11之间，第一轴承41至少能够承受径向载荷，提高了动力耦合装置的径向载荷承载能力。

在本实施例中，第一轴承41与法兰盘11在径向上间隙配合。而根据前面所述可知，现有动力耦合装置中法兰盘内的轴承与法兰盘在径向上过盈配合。将两者进行比较可知，本实施例的技术方案具有下述优点：一方面，第一轴承41可以很容易地装入法兰盘11的容纳槽12内，使得动力耦合装置的组装过程更为容易；另一方面，由于第一轴承41与法兰盘11在径向上间隙配合，故对法兰盘11的制造精度要求相对较低，降低了法兰轴1的报废率。

在本实施例中，轴本体10在轴向上未与法兰盘11固定的一端(图中显示为左端)、法兰盘11的外周面均设有花键(未图示)。在制造法兰轴1时，形成花键之后，需要进行热处理。根据前面所述可知，虽然在法兰轴1上形成花键之后进行的热处理会导致法兰轴1存在一定的变形，但由于法兰盘11的制造精度要求相对较低，故法兰轴1报废的概率降低。

进一步地，在本实施例中，第一轴承41为滚针轴承，其成本相对于其它类型的轴承成本更低。当然，在其它实施例中，若不考虑第一轴承41的成本，第一轴承41也可以选用其它种类的轴承，如球轴承、滚子轴承等。在本实施例的变换例中，第一轴承41既可以用来承受径向载荷，又可以承受轴向载荷。

在本实施例中，法兰盘11的内周面设有沿径向向内的方向突出的第一挡肩13，中空轴20的外周面设有沿径向向外的方向突出的第二挡肩(未标识)，第一轴承41沿轴向设置在第一挡肩13与第二挡肩之间，并与第一挡肩13与第二挡肩沿轴向相抵，实现了第一轴承41在轴向上的限位，实现了第一轴承41不能在轴向上移动。

在本实施例中，动力耦合装置还包括第二轴承8、套设在法兰轴1上的离合器6、以及用于控制离合器6分离与接合的操纵机构7。操纵机构7包括套设在轴本体10上的固定不动的环形壳体70，壳体70的轴向一端伸入容纳槽12内。在本发明的技术方案中，所谓固定不动是指壳体70既不能沿轴向移动，也不能旋转。在中空轴20的径向上第二轴承8位于壳体70与中空轴20之间，并与壳体70、中空轴20过盈配合，第二轴承8的内、外圈(未标识)均在轴向上固定不动，从而实现了转子法兰2可旋转地套设在中空轴20上并在轴向上固定不动。

在本实施例中，第二轴承8为双列深沟球轴承，其既能承受径向载荷，又能承受轴向载荷。但需说明的是，本发明的技术方案中，第二轴承8的类型并不应局限于所给实施例。

进一步地，在本实施例中，壳体70伸入容纳槽12内的一端的外周面设有第一卡槽(未标识)，该第一卡槽位于第二轴承8的轴向一侧(图中显示为右侧)，并设有第一卡环73，第一卡环73与壳体70固定，并与第二轴承8的内圈沿轴向相抵。第二轴承8的轴向另一侧设有与其沿轴向相抵的第三轴承72，第三轴承72套设在壳体70上，并与设置在壳体70的外周面上的沿径向向外的方向突出的挡肩71沿轴向相抵，这样一来，通过第一卡环73与第三轴承72能够进一步实现第二轴承8中内圈的轴向限位，防止第二轴承8的内圈在轴向上窜动。

在本实施例中，中空轴20轴向一端的内周面设有沿径向向内的方向突出的挡肩22，轴向另一端的内周面设有第二卡槽(未标识)，第二卡槽内设有第二卡环23，第二卡环23与中空轴20固定。第二轴承8的外圈在轴向上位于挡肩22与第二卡环23之间，且三者沿轴向相抵，这样一来，通过挡肩22与第二卡环23能够进一步实现第二轴承80中外圈的轴向限位，防止第二轴承8的外圈在轴向上窜动。

在本实施例中，离合器6包括沿轴向依次设置的膜片弹簧60、压盘61、离合器片62，离合器片62在轴向上位于压盘61与对压盘3之间，并与法兰盘11通过花键配合，使得离合器片62、法兰轴1中的一个旋转时带动另一个旋转。操纵机构7控制离合器6接合时，膜片弹簧60向靠近压盘61的轴向方向移动，压盘61推动离合器片62紧紧地抵靠在对压盘3上，使得离合器6接合。在离合器6接合状态下，压盘61、离合器片62、对压盘3、转子法兰2绕中轴线O旋转。

在本实施例中，动力耦合装置还包括固定不动的环形外壳9。将动力耦合装置应用在汽车上时，外壳9固定在汽车的不动件上。外壳9具有用来容纳动力耦合装置的内腔92。法兰轴1、转子法兰2、对压盘3、离合器6、操纵机构7、以及电机5均位于内腔92内。其中，外壳9与壳体70固定，从而实现了壳体70固定不动。

在本实施例中，外壳9具有环形本体部90以及固定在本体部90的径向内侧的环形挡边部91，挡边部91固定在本体部90的轴向一端，并与壳体70未伸入容纳槽12内的一端固定连接，使得壳体70固定不动。在具体实施例中，壳体70与外壳9通过螺栓固定。

在本实施例中，电机5位于法兰轴1、转子法兰2、对压盘3、离合器6、以及操纵机构7的径向外侧。电机5包括转子支架50，转子支架50与对压盘3、转子法兰2均固定，使得三者中的任意一个绕中轴线O旋转时另外两个也绕中轴线O旋转。电机5提供汽车行驶所需动力时，转子支架50旋转，对压盘3跟着旋转。汽车在混合动力模式下工作时，内燃机93所输出的扭矩与电机5所输出的扭矩在对压盘3处汇合，实现了内燃机93与电机5的动力耦合。

在具体实施例中，转子支架50与对压盘3的径向外端固定。转子法兰2中法兰部21的外周缘设有若干沿周向间隔分布的缺口24，所述外周缘中未设置有缺口24的部分与转子支架50固定。具体地，转子支架50与转子法兰2通过销固定。缺口24供压盘61的径向外端穿过。

在本实施例中，电机5为内转子电机，其除了包括转子支架50之外，还包括位于转子支架50径向外侧并沿径向依次设置的转子51、定子52、冷却水套53。需说明的是，在本发明的技术方案中，电机5的类型并不应局限于本实施例，在本实施例的变换例中，电机5也可以为外转子电机。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于混合动力汽车的动力耦合装置，包括：

法兰轴，具有轴本体以及固定在所述轴本体轴向一端的法兰盘，所述法兰盘设有环绕所述轴本体的中轴线的环形容纳槽，所述容纳槽沿轴向面向所述轴本体的轴向另一端；

转子法兰，可旋转地套设在所述轴本体上并在轴向上固定不动，所述转子法兰具有中空轴，所述中空轴的轴向一端伸入所述容纳槽内，另一端固定有在轴向上与所述法兰盘相对设置的法兰部；

对压盘，能绕所述中轴线旋转并在轴向上固定不动；

其特征在于，所述动力耦合装置还包括：环形第一、二限位件；

所述第一限位件套设在所述中空轴上，并在所述法兰部和法兰盘之间的轴向间隔内与所述法兰部、法兰盘沿轴向相抵；

所述对压盘设有沿轴向面向所述法兰盘的环形凹槽，所述凹槽环绕所述中轴线，所述凹槽、法兰部在轴向上位于法兰盘的不同侧，所述第二限位件位于所述凹槽内，并与所述法兰盘、对压盘沿轴向相抵。

2.如权利要求1所述的动力耦合装置，其特征在于，所述第一限位件与中空轴在径向上间隙配合或过渡配合，所述第二限位件与对压盘在径向上间隙配合或过渡配合。

3.如权利要求1所述的动力耦合装置，其特征在于，还包括：位于所述容纳槽内的第一轴承，所述第一轴承在径向上位于中空轴与法兰盘之间，所述第一轴承至少能够承受径向载荷。

4.如权利要求3所述的动力耦合装置，其特征在于，所述第一轴承与法兰盘在径向上间隙配合。

5.如权利要求1所述的动力耦合装置，其特征在于，所述第一、二限位件中至少有一个为耐磨件。

6.如权利要求5所述的动力耦合装置，其特征在于，所述耐磨件为轴承。

7.如权利要求6所述的动力耦合装置，其特征在于，所述轴承为滚针轴承。

8.如权利要求1至7任一项所述的动力耦合装置，其特征在于，还包括：

套设在所述法兰轴上的离合器；

用于控制所述离合器分离与接合的操纵机构，所述操纵机构包括套设在所述轴本体上的环形壳体，所述壳体固定不动，且轴向一端伸入所述容纳槽内；

在径向上位于所述壳体与中空轴之间的第二轴承，所述第二轴承与壳体、中空轴均过盈配合，所述第二轴承的内、外圈均在轴向上固定不动。

9.如权利要求8所述的动力耦合装置，其特征在于，还包括：环形外壳，具有内腔并固定不动，所述法兰轴、转子法兰、对压盘、离合器、以及所述操纵机构均位于内腔内，所述外壳与壳体固定。

10.如权利要求9所述的动力耦合装置，其特征在于，还包括：位于所述内腔内的电机，所述电机位于法兰轴、转子法兰、对压盘、离合器、以及所述操纵机构的径向外侧，所述电机包括转子支架，所述转子支架与对压盘、转子法兰均固定。