CN109476225B - 具有完全集成的分离离合器和双离合器的混合动力模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的驱动系的混合动力模块(1),包括:电机(4),所述电机具有定子(2)和转子(3);分离离合器(5),其借助第一离合器组件(6)与内燃机的输出轴抗扭连接并且借助第二离合器组件(7)与转子(3)抗扭连接;以及双离合器(8),所述双离合器与转子(3)作用连接,其中,分离离合器(5)以及双离合器(8)被布置在电机(4)的径向内侧;并且本发明还涉及一种用于混合动力车辆的驱动系,该驱动系包括混合动力模块(1)。

Description

具有完全集成的分离离合器和双离合器的混合动力模块
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的驱动系的混合动力模块,即混合式/混合动力的多离合器装置,机动车例如是轿车、卡车、公共汽车或其他商用车,混合动力模块包括:电机(也称为电动机)、分离离合器以及双离合器,电机具有定子和转子,分离离合器借助第一离合器组件准备与诸如柴油机或汽油机的内燃机的输出轴抗扭连接,并且借助第二离合器组件与转子抗扭连接,双离合器与转子作用式连接。
背景技术
本领域现有技术方面参阅DE 10 2009 059 944 A1。该文件中揭示一种用于车辆驱动系的混合动力模块,其中,该混合动力模块具有第一分离离合器、电动机和第二分离离合器。第一分离离合器在驱动系的扭矩流中被布置在内燃机与电机之间,并且第二分离离合器在驱动系的扭矩流中被布置在电机与变速器之间。
但经证实,现有技术中已知的混合动力模块的缺陷在于结构通常较为庞大。特别是大多数混合动力模块在轴向上占据较大的结构空间,因此这类混合动力模块目前在用于较小型的车辆或最小型的车辆时相对受到限制。此外,这类混合动力模块的结构相对复杂,因此在制造成本方面也存在缺陷。
发明内容
有鉴于此,本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中已知的缺陷,特别是提供一种混合动力模块,该混合动力模块优化地配置了结构空间,以便能够得到更广泛的应用。
根据本发明,这样解决上述技术问题,将分离离合器以及双离合器(即,属于该双离合器的两个子离合器)布置在电机的径向内侧。
通过混合动力模块的离合器的这种布置,使得混合动力模块的结构在轴向上非常短。这样就能显著提高混合动力模块在各种情况使用的可能性。
其他有利的实施方式参阅从属权利要求,下面将予以详细说明。
如果将分离离合器和双离合器布置在共同的湿腔中,并且湿腔又被布置在电机的径向和/或轴向内侧,则进一步缩小所需的结构空间。
如果将分离离合器和双离合器布置在电机的、沿混合动力模块的轴向的内侧,即电机(优选定子和/或转子)的两个彼此背对的轴向端面之间,则进一步在结构空间方面优化混合动力模块。
此外,有利的是,分离离合器和双离合器各自具有能彼此抗扭连接的多个连接元件,这些连接元件被布置在沿混合动力模块的径向、相对于混合动力模块的旋转轴线(大致/大概)相同的高度上。在此情形下,优选将分离离合器的连接元件布置在与双离合器的连接元件相同的径向高度上。由此,还更加有效地利用在电机径向内侧的结构空间。
如果将分离离合器以及双离合器沿混合动力模块的轴向相邻/接连地并排布置,则进一步简化混合动力模块的结构并进一步降低制造成本。
此外还有利的是,借助优选无滞后或低滞后的液压式第一操纵系统来操纵离合器中的至少一个,优选双离合器中的每个子离合器。由此,特别直接地操纵离合器。
就此而言,也特别有益的是,第一操纵系统具有借助金属折弯件张紧的并预先确定相应离合器位置的第一压力元件。由此,特别巧妙地构造操纵系统。另一方面又能显著节省结构空间并进一步优化操纵系统的滞后特性。
如果通过借助优选无滞后或低滞后的液压式第二操纵系统来操纵离合器中的至少一个,优选分离离合器,则进一步提高混合动力模块的操纵效率。
就此而言,特别有利的是,第二操纵系统具有构成第二压力元件的膜片元件。由此,能够无滞后地操作非常短的操纵行程。
就此而言,更有利的是,第一操纵系统和/或第二操纵系统(各自)具有离心力补偿单元。由此,更加有效地实施混合动力模块的操纵。
此外,本发明还涉及一种用于混合动力车辆(即混合动力机动车)的驱动系,驱动系包括根据前述实施方案中至少一个所述的混合动力模块。由此,也特别有效地构造了驱动系。
换言之,这样就能实现一种用于并联型混合动力模块的分离离合器的、低滞后的操纵系统。根据本发明的解决方案特别用于进一步缩小混合动力模块的结构空间,并且用于实现并联型混合动力模块的简单组装。在并联型混合动力模块中,将分离离合器、双离合器的第一子离合器和第二子离合器在轴向上彼此并排布置并且相对混合动力模块的旋转轴线基本上具有等同的距离;此外,离合器在径向上具有基本上等同/相同的尺寸。在此情形下,优选将湿腔完全布置在并联型混合动力模块的电机的内侧。此外,并联型混合动力模块中的分离离合器优选具有操纵元件(第一操纵系统),该操纵元件无滞后或仅具很低的滞后性。由此,确保简化的组装,从而限定按预定次序彼此连接的特定基础组装结构。此外,如并联型混合动力模块中集成的分离离合器能够包括集成的复位弹簧,该复位弹簧又能利用折弯件的各种形状和配置来实现各种弹簧刚度。
附图说明
下面将结合附图详细说明本发明,附图原则上示出不同的实施例。
在附图中:
图1示出参照第一实施例的根据本发明的混合动力模块的纵向剖视图,其中从混合动力模块的构造能够从其电机和离合器一侧清楚地看到;
图2示出如图1所示的混合动力模块中所使用的电机中借助多个螺栓连接的刚性壳体的立体图,其中示出壳体的纵向剖视图,从而能看到通过螺纹螺栓形式的螺栓中的一个实现的固定;
图3示出如图1所示的混合动力模块的分解示意图,其中示意性示出用于组装混合动力模块的组装过程;
图4示出如图1所示的混合动力模块在双离合器的第一子离合器的区域内的细节纵向剖视图,其中在结构上示出调节地作用于第一子离合器的第一操纵系统;
图5示出第一操纵系统在两个金属折弯件区域内的细节纵向剖视图,其中该第一操纵系统用于第二实施例的混合动力模块中,且其中各个金属折弯件与第一实施例相比特别具有附加的加强件;
图6示出第一操纵系统在两个金属折弯件区域内的细节纵向剖视图,该操纵系统用于第三实施例的混合动力模块中,且其中各个金属折弯件的横截面形状此时稍有不同;
图7示出第一操纵系统在两个金属折弯件区域内的细节纵向剖视图,该操纵系统用于第四实施例的混合动力模块中,其中具有各个金属折弯件的另一种变化实施方案;
图8示出参照第一实施例的混合动力模块在分离离合器的(第二)操纵系统区域内的细节图,其中第二操纵系统设置有膜片元件;
图9示出图8中标记为IX的第二操纵系统的局部放大的细节图,其中能够具体看出具有离心力补偿单元的第二操纵系统的附加容纳腔;以及
图10示出参照第五实施例的混合动力模块的细节纵向剖视图,其中将第二操纵系统的离心力补偿单元的碟形弹簧涂胶。
这些附图只是示意图,并且仅用于理解本发明。相同的元件附有相同的附图标记。而且,各实施例的不同特征能够彼此自由组合。各实施例基本上具有相同的构造和功能,因此下面针对第二实施例到第五实施例仅描述这些实施例与第一实施例的区别之处。
具体实施方式
在图1中能够特别清楚地看出参照优选第一实施例的根据本发明的混合动力模块1的纵向剖视图。混合动力模块1在运行状态下作为混合动力车辆的驱动系的组件并且特别是用于内燃机(为清楚起见在此并未示出)或电机4与变速器(为清楚起见在此也并未示出)之间的扭矩流中。混合动力模块1原则上具有多个离合器5和8,这些离合器与电机4组合形成混合动力模块1。
混合动力模块1的分离离合器5(也称为第一离合器/K0离合器)用于将内燃机的输出轴与电机4的转子3的(相对转子)固定的组件23连接。为此,分离离合器5的、优选是离合器盘形式的第一离合器组件6准备与内燃机的输出轴抗扭连接。在图1中,第一离合器组件6与连接轴区段24抗扭连接,该连接轴区段另外与输出轴抗扭连接。分离离合器5的第二离合器组件7与相对转子固定的组件23抗扭连接,其中相对转子固定的组件23构成/具有转子3的转子容纳壳25。第一离合器组件6具有第一连接元件11a,并且第二离合器组件7具有第二连接元件12a。基于分离离合器5作为摩擦离合器的实施方案,将连接元件11a和12a实施为摩擦盘/摩擦元件。通常,在分离离合器5的接合位置上,这两个连接元件11a和12a在摩擦接合的情况下彼此抗扭连接,并且在分离离合器5的分离位置上,这两个连接元件以彼此无扭矩传递的方式布置,即以能相对自由转动的方式布置。
而且,在混合动力模块1中集成双离合器8。双离合器8又具有在此均为摩擦离合器形式的两个子离合器13和14。两个子离合器13和14又具有第一离合器组件26和28以及第二离合器组件27和29。
双离合器8的第一子离合器13(也称为第二离合器/K1离合器)具有第一离合器组件26,该第一离合器组件在运行状态下与变速器的第一变速器输入轴30抗扭连接。借助第二离合器组件27,第一子离合器13又与相对转子固定的组件23抗扭耦接/连接。第一子离合器13的两个离合器组件26和27又具有摩擦盘/摩擦片形式的第一连接元件11b和第二连接元件12b,这两个连接元件在第一子离合器13的接合位置上以摩擦接合式地/抗扭地彼此连接,并且在断开位置上以能相对自由转动的方式布置。
双离合器8的第二子离合器14(也称为第三离合器/K2离合器)参照第一子离合器13来配置。在此情形下,第二子离合器14的第一离合器组件28与变速器的另外的第二变速器输入轴31抗扭连接。该第二子离合器14的第二离合器组件29又与相对转子固定的组件23抗扭耦接/连接。而且,第二子离合器14的两个离合器组件28和29又具有摩擦盘/摩擦片形式的第一连接元件11c和第二连接元件12c,这两个连接元件在第二子离合器14的接合位置上摩擦接合地/抗扭地彼此连接,并且在断开位置上以能相对自由转动的方式布置。
由于这些离合器具有各种不同连接元件11a至11c、12a至12c的结构,分离离合器5、第一子离合器13和第二子离合器14也称为多片式离合器。
结合图2能够清楚地看出转子3的相对转子固定的组件23。相对转子固定的组件23也用作离合器5和8的容纳壳。
回顾图1能够看出,在混合动力模块1的组装状态下,随同转子3构造的转子线圈32被紧固到相对转子固定的组件23的径向外侧上。转子线圈32以及相对转子固定的组件23构成电机4的转子3。电机4的定子2被固定地安装在混合动力模块1的壳体33中,转子3以能转动的方式被支承在该定子上。根据本发明,这样构造具有转子3和定子2的电机4,使得分离离合器5和双离合器8在整体上被在电机4的径向和轴向内侧。特别是,离合器5和8整体上被布置在转子3的转子线圈32的径向内侧。分离离合器5以及双离合器8在混合动力模块1的轴向上被布置在电机4的两个彼此背对的轴向端面9和10之间。两个端面9和10由定子2的两个轴向端部形成,即由布置在定子2的定子线圈34侧面的电接头形成。
容纳离合器5和8的湿腔35被完全布置在定子2的轴向尺寸内。又朝向环境密封/封闭湿腔35。因而,湿腔35用于被构造为湿式离合器的离合器5和8。
在图1中还能看出,离合器5和8的连接元件11a、11b、11c、12a、12b、12c整体上被布置在相同的径向高度上。特别是,连接元件11a、11b、11c、12a、12b、12c都具有相同的外径和内径。因而,第一连接元件11a至11c各自具有确定的第一内径和确定的第一外径,并且第二连接元件12a至12c各自具有确定的第二内径和确定的第二外径。还能看出,连接元件11a至11c和12a至12c在轴向上彼此相邻排列。
结合图3特别清楚地示出参照优选第一实施例的混合动力模块1的示意性组装原理。为此,组装壳体33与定子2的组装结构。转子3被安装在具有分离离合器5和第一子离合器13的中间组装结构上。还提供操纵单元,该操纵单元包括双离合器8的两个子离合器13和14的操纵系统15、36。此外,设置具有第二子离合器14的另外的中间组装结构。在组装混合动力模块1的各个组件之后,这些组装结构彼此相继连接,从而获得如图1所示的整个组装结构。
结合图4示出本发明的另外的局部视图。图4示出第一子离合器13的(第一)操纵系统15的细节图。第一操纵系统15在构造和功能方面基本上非常类似于另外的第三操纵系统36,其中第三操纵系统36属于第二子离合器14。
第一操纵系统15具有第一压力元件17,布置第一压力元件能沿混合动力模块1的轴向移位,即能沿混合动力模块1的旋转轴线37移位。第一操纵系统15被配置为无活塞的操纵器并具有轴向固定布置的支撑元件38。借助两个金属折弯件16a和16b,第一压力元件17相对于支撑元件38在轴向上被弹性张紧。在此情形下,第一压力元件17用作第一子离合器13的操纵元件,从而用于接合或断开第一子离合器13。以液压方式配置第一操纵系统15,使得在加载(第一操纵系统15的、)在支撑元件38、第一压力元件17和金属折弯件16a和16b之间形成的(第一)压力室39时,第一压力元件17沿轴向压靠在连接元件11b和12b上并将这些连接元件推到接合位置上。在第一子离合器13的断开位置上,第一压力元件17又以无压力的方式布置并与连接元件11b和12b间隔开或以无压力的方式贴靠在这些连接元件上。构成复位弹簧的金属折弯件16a、16b用于使第一压力元件17相对于支撑元件38复位。
在第一操纵系统15中还设置有第一离心力补偿单元21。第一离心力补偿单元21整体上在增加转速期间移动地作用于第一压力元件17,以便支持金属折弯件16a、16b的复位力。为此,第一离心力补偿单元21的补偿调节元件40支撑第一压力元件17的、面向连接元件11b和12b的轴向侧面。而且,补偿调节元件40借助(第三)金属折弯件16c被轴向张紧,该金属折弯件又用作复位弹簧。由此在在混合动力模块的转速加快时实现离心力补偿。在此情形下,在第一离心力补偿单元21的另外的(第二)压力室41中,形成在轴向固定的组件与补偿调节元件40之间的增大的压力并且由于存在离心力而减小第一压力元件17作用于连接元件11b和12b的压紧力。由此,确保即使在高转速下也能可靠地断开第一压力元件17。
而且,第二子离合器14的第三操纵系统36还配置有两个用作复位弹簧的金属折弯件16d和16e,用于构成(第三)压力室42。金属折弯件16d和16e相对于轴向固定组件复位地张紧另外的(第三)压力元件43,该压力元件43用于操纵第二子离合器14。
结合图5至图7示出金属折弯件16a至16e的替代实施方案。举例而言,示出第一操纵系统15的两个金属折弯件16a和16b,但这些附图也示出金属折弯件16c至16e的主要替代实施方案。能够看出,原则上各个金属折弯件16a和16b也能够具有多于仅两个折弯,大约三个/三个半折弯。
参照图5,金属折弯件16a和16b也能够各自具有作为附加的加固板加强件44。加强件44能够延伸经过相应金属折弯件16a、16b的整个长度,但在此限定该加强件的轴向延伸长度并且该加强件特别是仅基本上延伸经过两个折弯。此外,加强件44始终发挥复位功能作用于金属折弯件16a和16b的几何形状。
参照图6,金属折弯件16a和16b的横截面形状还能够采用其他设计。沿横截面观察,各个金属折弯件16a、16b的至少一个第一折弯呈Ω形,而至少一个另外的折弯呈U/V形。
而且,如图7所示,能够在径向上以不同尺寸设计金属折弯件16a和16b的各个折弯。
结合图8和图9示出如图1至图4所示的混合动力模块1在第二操纵系统18的区域。第二操纵系统18用于操纵分离离合器5。为此,第二操纵系统18具有第二压力元件20形式的膜片元件19/膜片弹簧。膜片元件19既以固定方式支撑在壳体上,又沿轴向贴靠在分离离合器5的连接元件11a和12a上。根据第四压力室45中的压力状态,使膜片元件19转动并相应操纵分离离合器5。
此外还能看出,第二操纵系统18也具有(第二)离心力补偿单元22。第二离心力补偿单元22原则上像第一离心力补偿单元21那样发挥作用。为此,容纳腔46又构成第五压力室48,该容纳腔被布置在膜片元件19和第四压力室45的径向内侧。附加地,作为复位元件的碟形弹簧47被布置在容纳腔46中。
结合图10能够看出,原则上也能够对该碟形弹簧47进行涂胶,即该碟形弹簧配置有橡胶涂层。而且,容纳腔46能采用略有不同的其他配置。
换言之,根据本发明,在湿腔35中实现双离合器8和用于混动化(断开或接入内燃机)的K0离合器5的轴向或径向布置。在此情形下,集成直接的复位弹簧16a至16e。通过不同的折弯形状实现复位力的布局。这种不同的弹簧刚度能够通过以下特性变化来实现:a)不同的壁厚,b)可变的折弯件轮廓,c)通过两种板厚实现的局部的双层壁设计。K1/K2离合器13和14优选配置有低滞后操纵系统15。在此情形下,能够简单地预先组装成一个单元作为基础组装结构。能够将K0离合器5直接布置在双离合器8的湿腔35中。此外,还能够简单地装配有张紧环和碟形弹簧,这样就能持续压紧模块。在模块的基础上采用膜片操纵结构的优点在于,能够配置特别是无滞后的操纵模块18。集成离心油补偿装置是可选的。在此情形下,所述布置能够配置有作为基础组装结构的、包括的离心油补偿单元的膜片模块18,或者所述布置能够配置有作为离心油室分离机构的涂胶的碟形弹簧47和包括离心油补偿单元的膜片模块18。
附图标记列表
1 混合动力模块
2 定子
3 转子
4 电机
5 分离离合器
6 分离离合器的第一离合器组件
7 分离离合器的第二离合器组件
8 双离合器
9 第一端侧
10 第二端侧
11a 分离离合器的第一连接元件
11b 第一子离合器的第一连接元件
11c 第二子离合器的第一连接元件
12a 分离离合器的第二连接元件
12b 第一子离合器的第二连接元件
12c 第二子离合器的第二连接元件
13 第一子离合器
14 第二子离合器
15 第一操纵系统
16a 第一金属折弯件
16b 第二金属折弯件
16c 第三金属折弯件
16d 第四金属折弯件
16e 第五金属折弯件
17 第一压力元件
18 第二操纵系统
19 膜片元件
20 第二压力元件
21 第一离心力补偿单元
22 第二离心力补偿单元
23 相对转子固定的组件
24 连接轴区段
25 转子容纳壳
26 第一子离合器的第一离合器组件
27 第一子离合器的第二离合器组件
28 第二子离合器的第一离合器组件
29 第二子离合器的第二离合器组件
30 第一变速器输入轴
31 第二变速器输入轴
32 转子线圈
33 壳体
34 定子线圈
35 湿腔
36 第三操纵系统
37 旋转轴线
38 支撑元件
39 压力室
40 补偿调节元件
41 第二压力室
42 第三压力室
43 第三压力元件
44 加强件
45 第四压力室
46 容纳腔
47 碟形弹簧
48 第五压力室

Claims (8)

1.一种用于机动车的驱动系的混合动力模块(1),包括:电机(4)、分离离合器(5)以及双离合器(8),所述电机具有定子(2)和转子(3);所述分离离合器(5)借助第一离合器组件(6)与内燃机的输出轴抗扭连接,并且借助第二离合器组件(7)与所述转子(3)抗扭连接;所述双离合器与所述转子(3)作用式连接,其特征在于,所述分离离合器(5)以及所述双离合器(8)被布置在所述电机(4)的所述转子(3)的径向内侧;借助无滞后或低滞后的液压式的第一操纵系统(15)来操纵所述离合器(5、8)中的至少一个;所述第一操纵系统(15)具有第一压力元件(17),所述第一压力元件借助金属折弯件(16a、16b)预张紧并且预先确定相应双离合器(8)的位置。
2.根据权利要求1所述的混合动力模块(1),其特征在于,所述分离离合器(5)和所述双离合器(8)在所述混合动力模块(1)的轴向上被布置在所述电机(4)的两个彼此背对的轴向端面(9、10)之内。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力模块(1),其特征在于,所述分离离合器(5)和所述双离合器(8)各自具有能够相互抗扭连接的多个连接元件(11a、11b、11c、12a、12b、12c),所述连接元件在所述混合动力模块(1)的径向上被布置在相同的高度上。
4.根据权利要求1所述的混合动力模块(1),其特征在于,所述分离离合器(5)和所述双离合器(8)在所述混合动力模块(1)的轴向上被相邻地布置。
5.根据权利要求1所述的混合动力模块(1),其特征在于,借助无滞后或低滞后的液压式的第二操纵系统(18)来操纵所述离合器(5、8)中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的混合动力模块(1),其特征在于,所述第二操纵系统(18)具有构成第二压力元件(20)的膜片元件(19)。
7.根据权利要求1所述的混合动力模块(1),其特征在于,所述第一操纵系统(15)和/或第二操纵系统(18)具有离心力补偿单元(21,22)。
8.一种用于混合动力车辆的驱动系,所述驱动系包括根据权利要求1至7中任一项所述的混合动力模块(1)。
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