CN109910585A - 混合动力模块与混合动力车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混合动力模块与混合动力车辆。混合动力模块用于安装于内燃机和变速器之间，混合动力模块包括中心轴、电机和离合器，其中，中心轴用于与内燃机相连，中心轴还与离合器的离合器支架抗扭地连接，电机包括转子、转子支架和转子法兰，转子支架与转子抗扭地连接，转子法兰与转子支架抗扭地连接，离合器安装于转子支架的径向内侧，离合器包括从动盘和压盘，压盘与离合器支架抗扭地连接，从动盘与转子法兰抗扭地连接，离合器支架与转子支架在中心轴的径向上间隔开。根据本发明的混合动力模块结构紧凑制造成本低，且因离合器的摩擦产生的热量对电机的影响小。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力车辆领域，且特别涉及混合动力模块和包括该混合动力模块的混合动力车辆。
背景技术
在混合动力驱动系统中，将被置于内燃机和变速器之间的包括电机的混合动力模块称作P2混合动力模块(以下简称P2模块)。
图1示出了一种现有的P2模块的结构示意图。该P2模块可以用于根据不同的工况将内燃机的动力和/或电机30的动力传递到变速器，以及将车辆行驶中的动能回收至电机的电池中。该P2模块包括中心轴10、壳体20、电机30、离合器40、执行组件50和挠性盘组件60。电机30和内燃机是P2模块的动力源。中心轴10为动力输入部，挠性盘组件60为动力输出部。
电机30包括定子31、转子32、转子支架33和转子法兰34，其中，转子32位于定子31的径向内侧。离合器40在执行组件50的致动下将内燃机的输出选择性地传递到变速器。例如，在离合器40未被致动时保持接合，此时分别固定于压盘401和对压盘402的两个离合器片(以下简称一对离合器片)彼此压抵，此时执行组件50致动离合器40可以使离合器40断开接合(一对离合器片彼此分开)，从而断开内燃机到变速器的输出传递。挠性盘组件60经由螺钉固定到对压盘402，对压盘402经由多个销钉安装到转子支架33，从而将转子32的转动输出到变速器。
上述现有技术的P2模块面临着以下挑战：
(i)业界通常不希望动力总成的轴向尺寸太大，尤其在发动机横置、前轮驱动的动力总成中，动力总成的轴向尺寸更为有限。而P2模块的轴向尺寸占据了动力总成的轴向上的较大空间。
(ii)为减小动力总成的轴向尺寸，一种可以设想的方法是省去变速器内的车辆起步元件(例如液力变矩器或是离合器)。然而，省去车辆起步元件后，P2模块内的离合器40需要具有更大的可承载扭矩以适应例如车辆换挡或重启发动机过程中动力总成传递的扭矩的变化，在离合器40的摩擦片的用以传递扭矩的接触面积不变的情况下，越大的承载扭矩使得离合器40的摩擦片的发热越严重，这对离合器40的热容量是很大的挑战，而由于离合器40安装于电机30内，离合器40的温度过高还会威胁电机30的正常运转、甚至使电机30的转子32退磁。
发明内容
鉴于上述现有技术的状态而做出本发明。本发明的目的在于提供一种混合动力模块和包括该混合动力模块的混合动力车辆。
根据本发明的第一方面，提供一种混合动力模块，其用于安装于内燃机和变速器之间，所述混合动力模块包括中心轴、电机和离合器，其中，
所述中心轴用于与所述内燃机相连，所述中心轴还与所述离合器的离合器支架抗扭地连接，
所述电机包括转子、转子支架和转子法兰，所述转子支架与所述转子抗扭地连接，所述转子法兰与所述转子支架抗扭地连接，
所述离合器安装于所述转子支架的径向内侧，所述离合器包括从动盘和压盘，所述压盘与所述离合器支架抗扭地连接，所述从动盘与所述转子法兰抗扭地连接，
所述离合器支架与所述转子支架在所述中心轴的径向上间隔开。
在至少一个实施方式中，所述离合器为多片离合器，其包括至少两个所述从动盘和至少三个所述压盘，所述从动盘在所述中心轴的轴向上的两个面均具有摩擦片，每一个所述从动盘的所述轴向上的两侧均设有一个所述压盘，所述从动盘通过花键与所述转子法兰连接，所述压盘通过花键与所述离合器支架连接。
在至少一个实施方式中，当所述离合器接合时，相邻的所述从动盘和所述压盘彼此抵接在一起以传递扭矩；当所述离合器分离时，相邻的所述从动盘和所述压盘在所述轴向上彼此分离。
在至少一个实施方式中，所述离合器的接合或分离受执行组件的控制，所述执行组件包括同心从动缸。
在至少一个实施方式中，所述执行组件还包括模块化离合器执行器，所述模块化离合器执行器与所述同心从动缸通过液压管路相连，所述模块化离合器执行器用于调节所述液压管路内油液的压力以驱动所述同心从动缸。
在至少一个实施方式中，所述混合动力模块的壳体包括外阻挡部和内阻挡部，所述外阻挡部位于所述混合动力模块的径向外侧并将所述混合动力模块的各零部件包围在所述外阻挡部的径向内侧，所述内阻挡部与所述外阻挡部相连并向所述混合动力模块的径向内侧延伸，
在所述内阻挡部开设有容纳所述液压管路的槽道。
在至少一个实施方式中，所述混合动力模块还包括位于所述中心轴的远离所述离合器支架的一侧的双质量飞轮，所述双质量飞轮与所述中心轴抗扭地连接，用于将所述内燃机的扭矩传递给所述中心轴。
在至少一个实施方式中，所述混合动力模块还包括挠性盘组件，所述挠性盘组件与所述转子支架抗扭地连接，用于将所述转子支架的转动传递到所述变速器。
在至少一个实施方式中，所述混合动力模块还包括旋转变压器，所述转子支架与所述旋转变压器的转子部相连。
根据本发明的第二方面，提供一种混合动力车辆，其特征在于，包括本发明所述的混合动力模块。
根据本发明的混合动力模块结构紧凑制造成本低，且因离合器的摩擦产生的热量对电机的影响小。
附图说明
图1示出了一种现有的P2混合动力模块的位于中心轴的径向一侧的剖面示意图。
图2是根据本发明的一个实施方式的P2混合动力模块的位于中心轴的径向一侧的剖面示意图。
图3是根据本发明的一个实施方式的P2混合动力模块在纯内燃机驱动模式下的动力传递路径的示意图。
图4是根据本发明的一个实施方式的P2混合动力模块在纯电机驱动模式下的动力传递路径的示意图。
图5是根据本发明的一个实施方式的P2混合动力模块在混合驱动模式下的动力传递路径的示意图。
图6是根据本发明的一个实施方式的P2混合动力模块在回收充电模式下的动力传递路径的示意图。
附图标记说明
10中心轴；
20壳体；21外阻挡部；22内阻挡部；
30电机；31定子；32转子；33转子支架；34转子法兰；
40离合器；401、41压盘；402对压盘；42从动盘；43离合器支架；
50执行组件；51 CSC；
60挠性盘组件；70双质量飞轮；80旋转变压器。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。
图2示出了根据本发明的一个实施方式的P2模块的结构示意图，该P2模块可以作为用于动力车辆的动力耦合装置的示例。在图2中，A表示P2模块的轴向，该轴向A与中心轴10的轴向一致；R表示P2模块的径向，该径向R和中心轴10的径向一致。该P2模块的轴向A上的一侧(图2中的左侧)可以连接到内燃机，该P2模块的轴向A上的另一侧(图2中的右侧)可以连接到变速器。图2所示为中心轴10的径向一侧的结构。
参照图2，P2模块主要包括壳体20以及位于壳体20的径向R的内侧的中心轴10、双质量飞轮70、离合器40、电机30和挠性盘组件60。
电机30包括定子31、位于定子31的径向R的内侧的转子32、转子支架33和转子法兰34。转子32与转子支架33抗扭地(即二者不能相对转动地)连接，转子支架33与转子法兰34抗扭地连接。转子支架33还通过螺钉与挠性盘组件60抗扭地连接。
离合器40安装在电机30的径向R的内侧。具体地，离合器支架43位于转子支架33的径向R的内侧，且离合器支架43与转子支架33在径向R上具有间隔。该间隔有利于离合器40的散热，使得离合器40因摩擦产生的热量不会直接传递到电机30，降低了电机30由于温度过高而产生例如退磁的不良后果。
离合器40的从动盘42与转子法兰34抗扭地连接，压盘41与离合器支架43抗扭地连接。
优选地，离合器40为多片离合器。如图2所示的离合器40具有三个压盘41和两个从动盘42，每两个压盘41之间设有一个从动盘42。从动盘42在轴向A上的两面均具有摩擦片。两个从动盘42通过花键与转子法兰34抗扭地连接，三个压盘41通过花键与离合器支架43抗扭地连接。每一个从动盘42的轴向A的两面的摩擦片能与从动盘42的轴向A的两侧的压盘41接合以传递扭矩。在离合器40接合或分离的过程中，两个从动盘42和三个压盘41彼此之间在轴向A上的距离发生变化，以使从动盘42和压盘41在轴向A上能彼此压紧或分开以选择性地传递扭矩。较之于单片离合器，多片离合器成倍地增加了从动盘42与压盘41的摩擦接合面积，从而能够传递更大的扭矩，在本实施方式中，离合器40的较大的径向尺寸使得其可承载扭矩为250Nm。由于离合器40具有较大的可承载扭矩和热容量，使用根据本实施方式的P2模块的动力总成可以不具有例如变速器内的离合器等车辆起步元件、而不影响例如车辆换挡或重启发动机过程中动力总成中的扭矩传递。
应当理解，在轴向A上的空间允许的情况下，离合器40还可以具有多于两个的从动盘42。
中心轴10的一端通过销钉抗扭地连接离合器支架43，中心轴10的另一端抗扭地连接双质量飞轮70。
优选地，离合器的执行组件50包括两个执行元件，分别为同心从动缸51(Concentric Slave Cylinder，以下也简称CSC)和模块化离合器执行器(Modular ClutchActuator，以下也简称MCA)。其中，CSC 51安装在壳体20的内部的CSC壳体内，CSC壳体与中心轴10之间设有轴承，使CSC壳体与中心轴10能相对转动地连接；CSC壳体与转子法兰34之间设有轴承，使CSC壳体与转子法兰34能相对转动地连接。CSC 51的分离轴承受液压的压力作用能够在轴向A上移动从而推动与CSC 51最接近的压盘41动作。MCA安装在壳体20的外部(图中未示出)，MCA通过液压管路(图中未示出)与CSC 51相连。MCA受电机作用而给液压管路内的油液建立压力，通过调节液压管路内的油液的压力能够控制CSC的分离轴承的运动。MCA在进行控制操作时响应速度快，能耗低。
壳体20包括沿轴向A延伸的外阻挡部21和内接于外阻挡部21的径向内侧的大致沿径向R延伸的内阻挡部22。优选地，MCA安装在外阻挡部21的外壁，内阻挡部22具有大致沿径向延伸的槽道，该槽道连通壳体20的内部和外部，液压管路嵌设在槽道内。
优选地，转子支架33安装有旋转变压器80的转子部，旋转变压器80的定子部安装于CSC壳体。
接下来结合图3至6介绍根据本实施方式的P2模块在四种不同的工作模式下的动力(扭矩)传递方式。这四种工作模式分别为：(a)纯内燃机驱动模式，(b)纯电机驱动模式，(c)混合驱动模式和(d)回收充电模式。
(a)纯内燃机驱动模式
图3中的实线箭头示出了纯内燃机驱动模式下P2模块的动力传递路径。在该工作模式下，执行组件50控制离合器40的压盘41与从动盘42接合(以下简称离合器处于接合状态)。由于压盘41与离合器支架43抗扭地连接、从动盘42与转子法兰34抗扭地连接，因此离合器40接合时能实现离合器支架43和转子法兰34之间的扭矩传递。具体地，内燃机产生的扭矩依次传递至双质量飞轮70、中心轴10、离合器支架43、压盘41、从动盘42、转子法兰34、转子支架33和挠性盘组件60，最终传递给下游的变速器。
(b)纯电机驱动模式
图4中的虚线箭头示出了纯电机驱动模式下P2模块的动力传递路径。在该工作模式下，离合器处于分离状态，转子法兰34和离合器支架43之间不发生扭矩传递。电机30的转子32产生的扭矩依次传递经过转子支架33和挠性盘组件60，最终传递给下游的变速器。
(c)混合驱动模式
图5中的实线箭头和虚线箭头分别示出了来自内燃机的动力和来自电机30的动力在P2模块中同时传递(即混合驱动)的动力传递路径，在该工作模式下，离合器处于接合状态。该工作模式下的动力传递路径是(a)纯内燃机驱动模式和(b)纯电机驱动模式下的动力传递路径的叠加。
(d)回收充电模式
图6中的点划线箭头示出了回收充电模式下P2模块的动力传递路径，该工作模式下的动力传递路径与(b)纯电机驱动模式下的动力传递路径相反。在该工作模式下，离合器处于接合状态，与下游例如变速器相连的挠性盘组件60的转动扭矩经由转子支架33传递给转子32。电机30能够将传递来的机械能转换为电能并由电池等能量存储部件存储。
下面简单说明本发明的上述实施方式的部分有益效果。
(i)由于离合器支架43和转子支架33的特殊的位置关系和连接关系，使得离合器支架43和转子支架33在径向R上具有间隔，该间隔有利于离合器40的散热，较大地减少了离合器40向电机30的热传导。
(ii)本实施方式的多片离合器40由于具有多个摩擦接合面，动力总成传递的扭矩被分散到这些摩擦接合面，于是每一对摩擦片之间传递的扭矩分量较小，离合器40的热容量高、寿命长。
(iii)CSC 51和MCA相互配合构成离合器40的执行组件50，MCA的零部件成本较低且响应速度快、能耗低。连通MCA和CSC 51的液压管路大致沿径向R嵌设在内阻挡部22，节约了P2模块的内部空间。
(iv)根据本实施方式的P2模块结构紧凑，P2模块的各元件在有限的轴向空间内合理布置，离合器支架43能与转子支架33选择性地耦合，从而来自内燃机的扭矩和来自电机30的扭矩能通过转子支架33耦合并进一步通过挠性盘组件60传递给变速器，根据本实施方式的P2模块在轴向A上的尺寸可以仅有132mm。
(v)由于本实施方式使用多片离合器，摩擦片的数量增加，离合器的热容量高，变速器内的车辆起步元件可以被省略，从而使传动系统的在轴向A上的尺寸进一步减小。
(vi)本实施方式对P2模块的各元件本身的改动较小，例如MCA、CSC 51和双质量飞轮70都可以从现有技术中直接获取，使得P2模块的制造成本低。
应当理解，上述实施方式仅是示例性的，不用于限制本发明。本领域技术人员可以在本发明的教导下对上述实施方式做出各种变型和改变，而不脱离本发明的范围。例如：
(i)本实施方式中的双质量飞轮70还可以由其他的减振器代替。
(ii)本实施方式中的执行组件50还可以是例如CSC+液压式执行器(HydraulicClutch Actuator，也简称HCA)，又或者是单独使用杠杆式执行器(Lever Actuator，也简称LA)来代替CSC+MCA或CSC+HA的组合。
Claims (10)
1.一种混合动力模块，其用于安装于内燃机和变速器之间，所述混合动力模块包括中心轴(10)、电机(30)和离合器(40)，其中，
所述中心轴(10)用于与所述内燃机相连，所述中心轴(10)还与所述离合器(40)的离合器支架(43)抗扭地连接，
所述电机(30)包括转子(32)、转子支架(33)和转子法兰(34)，所述转子支架(33)与所述转子(32)抗扭地连接，所述转子法兰(34)与所述转子支架(33)抗扭地连接，
所述离合器(40)安装于所述转子支架(33)的径向内侧，所述离合器(40)包括从动盘(42)和压盘(41)，所述压盘(41)与所述离合器支架(43)抗扭地连接，所述从动盘(42)与所述转子法兰(34)抗扭地连接，
所述离合器支架(43)与所述转子支架(33)在所述中心轴(10)的径向上间隔开。
2.根据权利要求1所述的混合动力模块，其特征在于，所述离合器(40)为多片离合器，其包括至少两个所述从动盘(42)和至少三个所述压盘(41)，所述从动盘(42)在所述中心轴(10)的轴向上的两个面均具有摩擦片，每一个所述从动盘(42)的所述轴向上的两侧均设有一个所述压盘(41)，所述从动盘(42)通过花键与所述转子法兰(34)连接，所述压盘(41)通过花键与所述离合器支架(43)连接。
3.根据权利要求2所述的混合动力模块，其特征在于，当所述离合器(40)接合时，相邻的所述从动盘(42)和所述压盘(41)彼此抵接在一起以传递扭矩；当所述离合器(40)分离时，相邻的所述从动盘(42)和所述压盘(41)在所述轴向上彼此分离。
4.根据权利要求1所述的混合动力模块，其特征在于，所述离合器(40)的接合或分离受执行组件(50)的控制，所述执行组件(50)包括同心从动缸(51)。
5.根据权利要求4所述的混合动力模块，其特征在于，所述执行组件(50)还包括模块化离合器执行器，所述模块化离合器执行器与所述同心从动缸(51)通过液压管路相连，所述模块化离合器执行器用于调节所述液压管路内油液的压力以驱动所述同心从动缸(51)。
6.根据权利要求5所述的混合动力模块，其特征在于，所述混合动力模块的壳体(20)包括外阻挡部(21)和内阻挡部(22)，所述外阻挡部(21)位于所述混合动力模块的径向外侧并将所述混合动力模块的各零部件包围在所述外阻挡部(21)的径向内侧，所述内阻挡部(22)与所述外阻挡部(21)相连并向所述混合动力模块的径向内侧延伸，
在所述内阻挡部(22)开设有容纳所述液压管路的槽道。
7.根据权利要求1所述的混合动力模块，其特征在于，所述混合动力模块还包括位于所述中心轴(10)的远离所述离合器支架(43)的一侧的双质量飞轮(70)，所述双质量飞轮(70)与所述中心轴(10)抗扭地连接，用于将所述内燃机的扭矩传递给所述中心轴(10)。
8.根据权利要求1所述的混合动力模块，其特征在于，所述混合动力模块还包括挠性盘组件(60)，所述挠性盘组件(60)与所述转子支架(33)抗扭地连接，用于将所述转子支架(33)的转动传递到所述变速器。
9.根据权利要求1所述的混合动力模块，其特征在于，所述混合动力模块还包括旋转变压器(80)，所述转子支架(33)与所述旋转变压器(80)的转子部相连。
10.一种混合动力车辆，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的混合动力模块。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2019
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