CN110998148A - 模块化混合动力变速器中的电动马达上游的流体通道中的磁性过滤器 - Google Patents

模块化混合动力变速器中的电动马达上游的流体通道中的磁性过滤器 Download PDF

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Abstract

提供一种被配置用于布置在变速器上游、内燃机下游的转矩路径中的混合动力驱动单元。所述混合动力驱动单元包括：电动马达；离合器，其被配置用于选择性地耦合内燃机到电动马达，以用于驱动变速器；和支撑电动马达的壳体。所述壳体包括用于将冷却流体从变速器引导到电动马达的流体入口通道。所述混合动力驱动单元还包括附连到壳体上的过滤器组件。所述过滤器组件在入口下游、电动马达上游布置在冷却流体的流体流动路径中。所述过滤器组件被配置用于从冷却流体中去除黑色金属颗粒。

Description

模块化混合动力变速器中的电动马达上游的流体通道中的磁 性过滤器
技术领域
本公开总体上涉及电动马达，更具体地涉及模块化混合动力变速器中的电动马达。
背景技术
磁体用于安装有磁体的变速器和售后在线油过滤器的油盘中。美国专利9,463,470公开了一种磁分离过滤装置。
发明内容
变速器盘磁体将颗粒从油盘和变速器冷却器过滤器中拉出，其中磁体过滤器油从油冷却器返回到变速器。磁体都不在通往电动马达的直接路径中，这极有可能使这些黑色金属颗粒进入嵌入式电动马达中的强磁体，从而降低电动马达的效率。
提供了一种被配置用于布置在变速器上游、内燃机下游的转矩路径中的混合动力驱动单元。所述混合动力驱动单元包括电动马达、被配置用于选择性地耦合内燃机到电动马达以用于驱动变速器的离合器以及支撑电动马达的壳体。所述壳体包括用于将冷却流体从变速器引导到电动马达的流体入口通道。所述混合动力驱动单元还包括附连到壳体上的过滤器组件。所述过滤器组件在入口下游、电动马达上游布置在冷却流体的流体流动路径中。所述过滤器组件被配置用于从冷却流体中去除黑色金属颗粒。
所述混合动力驱动单元的实施例可以包括以下特征中的一个或两个以上：
所述过滤器组件包括至少一个磁体，用于吸引流过所述过滤器组件的黑色金属颗粒；
所述至少一个磁体纵向延伸到设置在壳体中的孔中，使得从入口通道流过过滤器组件的冷却流体沿着所述至少一个磁体的长度流动；
所述过滤器组件包括至少一个壁，所述至少一个磁体设置在所述至少一个壁上以在所述过滤器组件内形成腔室，所述过滤器组件被配置成使得黑色金属颗粒在混合动力驱动单元操作期间被所述至少一个磁体吸入所述腔室中；
所述过滤器组件被配置用于可移除地附连到壳体上，使得在混合动力驱动单元的操作期间积聚在所述过滤器组件中的黑色金属颗粒在所述过滤器组件的维修期间是可移除的；
所述壳体包括与其接收过滤器组件的外圆周相交的孔；
所述壳体包括所述孔中的壳体附连区段，所述过滤器组件包括过滤器附连区段，所述过滤器附连区段被配置用于可移除地接合所述壳体附连区段以将所述过滤器组件可移除地附连到壳体上；或者
传感器被配置用于提供指示存在于过滤器组件中的黑色金属颗粒的量的信号。
还提供了一种混合动力模块。所述混合动力模块包括被配置用于附连到内燃机上的混合动力驱动单元和被配置用于附连到变速器的变速器输入轴上的变矩器。
提供了一种构造被配置用于布置在变速器上游、内燃机下游的转矩路径中的混合动力驱动单元的方法。所述方法包括提供电动马达、被配置用于选择性地耦合内燃机到电动马达以用于驱动变速器的离合器以及支撑电动马达的壳体，所述壳体包括用于将冷却流体从变速器引导到电动马达的流体入口通道；以及
将过滤器组件在入口下游、电动马达上游在冷却流体的流体流动路径中附连到壳体上，使得所述过滤器组件被配置用于从冷却流体中去除黑色金属颗粒。
所述方法的实施例可以包括以下特征中的一个或两个以上：
所述过滤器组件包括至少一个磁体，并且所述过滤器组件附连到所述壳体上，使得流过所述过滤器组件的黑色金属颗粒被吸引到所述至少一个磁体上；
所述过滤器组件附连到所述壳体上，使得所述至少一个磁体纵向对正地延伸到设置在所述壳体中的孔中，以使从入口通道流过所述过滤器组件的冷却流体沿着所述至少一个磁体的长度流动；
所述过滤器组件包括至少一个壁，所述至少一个磁体设置在所述至少一个壁上以在所述过滤器组件内形成腔室，所述过滤器组件附连到所述过滤器组件上，使得黑色金属颗粒在混合动力驱动单元的操作期间被所述至少一个磁体吸入所述腔室中；
所述过滤器组件可移除地附连到所述壳体上，使得在混合动力驱动单元的操作期间积聚在所述过滤器组件中的黑色金属颗粒在所述过滤器组件的维修期间是可移除的；
所述壳体包括与外圆周相交的孔，并且所述过滤器组件附连在所述孔中；
所述壳体包括所述孔中的壳体附连区段，并且所述过滤器组件包括过滤器附连区段，将所述过滤器组件附连到所述壳体上包括：将所述过滤器附连区段可移除地接合到所述壳体附连区段，以将所述过滤器组件可移除地附连到所述壳体上。
为过滤器组件提供传感器，所述传感器被配置用于提供指示存在于过滤器组件中的黑色金属颗粒的量的信号。
附图说明
下文参考以下附图描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的混合动力模块；
图2示出了根据本发明的一个实施例附连到混合动力模块的混合动力驱动单元的壳体的过滤器组件；以及
图3a至3c示出了根据本发明的另一个实施例附连到混合动力模块的混合动力驱动单元的壳体的过滤器组件。
具体实施方式
本公开提供了一种可移除的磁体过滤器组件，用于安装在包括电动马达的混合动力驱动单元的冷却油流入通道中。混合动力驱动单元是由变速器油冷却的混合动力模块的一部分。安装可移除的磁体，是为了通过在油到达电动马达之前过滤掉变速器油中存在的铁颗粒而防止颗粒污染混合动力马达中的永磁体。
可移除的磁性过滤器组件在冷却油流过嵌入式永磁电动马达之前集成到冷却油流中。过滤器组件的布置减少了含铁颗粒，否则这些含铁颗粒会流过转子并附在磁体上。过滤器组件可以是在混合动力驱动单元的壳体的底部上的可移除插塞的形式，从而允许清洁和维护过滤器组件。冷却油从变速器进入壳体的流入通道，然后进入容积大于流入通道的腔室，从而降低了流体速度，从而使过滤器组件有更大的机会吸引含铁颗粒。通过过滤器组件之后，油继续其路径以冷却电动马达。
图1示出了根据本发明的一个实施例的混合动力模块10。模块10包括被配置用于附连到内燃机的混合动力驱动单元12和被配置用于附连到变速器输入轴的变矩器14。以已知的方式，混合动力驱动单元12可选择性地操作以将转矩从内燃机传递到变矩器14，或者经由驱动单元12的电动马达16直接驱动变矩器14。沿着这些线路，混合动力驱动单元12包括发动机连接/断开离合器18，用于选择性地将变矩器14连接到输入轴20，所述输入轴20被配置用于例如经由飞轮驱动地连接到内燃机的曲轴，或者将变矩器14与输入轴20断开，使得变矩器可以仅由电动马达16驱动。
电动马达16包括定子22和转子24，定子22被固定到混合动力驱动单元12的壳体26上。当电流被提供给定子22的线圈时，转子24以已知的方式围绕混合动力模块10的中心轴线CA旋转，这是由于转子24包括由线圈中的电流激励的多个永磁体段24a。相对于中心轴线CA使用如本文使用的术语轴向、径向和周向。磁体段24a在其内圆周处由转子载体28支撑。转子载体28包括支撑磁体段24a的内圆周的圆柱形的轴向延伸区段28a和从轴向延伸区段28a的端部径向向外突出的径向延伸区段28b。变矩器14通过穿过变矩器14的盖32的多个紧固件30在转子载体28的径向延伸区段28b处固定到混合动力驱动单元12上。
变矩器14包括一起形成盖32的前盖34和后盖36，紧固件30穿过前盖34。后盖36包括形成包括多个叶轮叶片39的叶轮37的叶轮壳38。变矩器14还包括涡轮40，所述涡轮40被配置成能够限定可轴向地朝向和远离叶轮壳38移动的活塞，使得涡轮40的接合区段接合叶轮壳38的接合区段，从而形成锁止离合器。涡轮40包括支撑多个涡轮叶片44的涡轮壳42。变矩器14还包括轴向地位于涡轮40与叶轮37之间的导轮46，以在流体到达叶轮叶片39之前重定向从涡轮叶片44流出的流体，以提高变矩器14的效率。变矩器14还包括固定到涡轮壳42上的减振器组件48。减振器组件48被配置用于接收来自涡轮壳42的转矩并将转矩传递到变速器输入轴。为了将转矩传递到变速器输入轴，减振器组件48包括支撑毂50，所述支撑毂50包括花键内周表面，用于不可相对旋转地连接到变速器输入轴的外周表面。
摩擦材料52粘合到涡轮壳42的外径向延伸部54的径向延伸的叶轮面向表面上，所述外径向延伸部54在叶片44的径向外侧并且形成涡轮40的接合区段，用于接合叶轮壳38的径向延伸壁56，所述径向延伸壁56在叶片39的径向外侧并且形成叶轮壳38的接合区段。在其它实施例中，替代于或附加于被粘合到外径向延伸部54，摩擦材料52可以被粘合到径向延伸壁56的径向延伸的涡轮面向表面上，或被粘合到径向延伸部54与壁56之间的一个或两个以上附加盘上。不管摩擦材料52是粘合到外径向延伸部54、径向延伸壁56或是一个或两个以上附加盘上，摩擦材料52都轴向地设置在延伸部54与壁56之间，以选择性地旋转接合涡轮活塞40的接合区段与叶轮壳38的接合区段。变矩器14通过前盖34处的紧固件30接收来自混合动力驱动单元12的转矩输入，所述转矩输入被传送到叶轮37。当锁止离合器脱开时，叶轮37经由从叶轮叶片39流到涡轮叶片44的流体流动驱动涡轮40，或者当锁止离合器接合时，经由摩擦材料52驱动涡轮40。涡轮40然后驱动减振器组件48，所述减振器组件48进而驱动变速器输入轴。
如图2示意性所示，在本发明的一个实施例中，为了在操作期间冷却驱动单元12的电动马达16，从变速器通过混合动力驱动单元12的壳体26向电动马达16提供冷却油。为了便于说明，图2仅示出壳体26，并仅示出马达16的一半。壳体26包括轴向延伸的入口通道58，用于接收来自变速器的冷却油。通道58在电动马达16的径向外侧，并且开始于壳体26的外轮缘62的面向变速器的径向延伸壁60。径向延伸壁60从轮缘62的形成壳体26的最外周表面的外周表面64径向向内延伸到轮缘62的内周表面66。进入通道58的冷却油在轮缘62中的轴向延伸通道区段58a处轴向流入，然后沿着径向延伸通道区段58b径向向内流到在径向靠内出口端口68a处的中心轴20，然后沿着径向延伸通道区段58c径向向外流动，以流过转子24以冷却转子24。来自通道58的冷却油还流到布置在定子22的径向外侧并被配置用于将冷却油径向向内引导到定子22上的径向靠外出口端口68b。在图2所示的实施例中，端口68b形成为将冷却油喷射到定子22的外周表面上以冷却定子22的喷嘴。
磁性过滤器组件70设置在壳体26中，用于在冷却油流到电动马达16以冷却定子22和转子24之前从冷却油中过滤出黑色金属颗粒。过滤器组件70去除黑色金属颗粒，以防止黑色金属颗粒流到转子24的强磁体而降低电动马达16的效率。在图2所示的实施例中，壳体26设有与通道58相交的孔72，过滤器组件70设在孔72内。更具体地说，过滤器组件70形成为可移除插塞，所述插塞包括用于与壳体26连接的基座74和从基座74突出的磁体76，使得当过滤器组件70安装在壳体26中时，磁体76从基座74径向向内朝着中心轴线CA延伸。基座74包括用于接触外周表面64的头部74a和用于将过滤器组件70连接到壳体26并使磁体76对正在孔72中的连接器74b。在图2所示的实施例中，孔72包括与外周表面64相交以在外周表面64处形成圆孔的圆柱形壁72a。孔72包括形成在壁72a中的圆柱形螺纹区段72b，其中，区段72b从圆孔径向向内延伸。圆柱形螺纹区段72b的螺纹啮合连接器74b上的外周表面74c上的螺纹，以将过滤器组件70可移除地固定到壳体26上，使得连接器74b和磁体76被保持在孔72中。
磁体76具有伸长的形状，使得磁体76的、由磁体76从连接到基座74的连接器74b的第一端76a到被流体包围的第二自由端76b的延伸所限定的长度L被定向成使得磁体76相对于中心轴线CA在径向上的延伸大于在轴向上的延伸。换句话说，磁体76相对于过滤器组件70的中心轴线CAF1在轴向上的延伸大于相对于中心轴线CAF1在径向上的延伸，其中，磁体76在中心轴线CAF1上纵向居中。通道58相对于孔72的中心轴线CAB径向地或切向地与孔72的圆柱形壁72a相交，以向孔72提供流体。与第二端76b相比，通道58更靠近第一端76a相交于圆柱形壁72a，从而从通道58进入孔72的流体相对于中心轴线CA沿着磁体76的长度L的大部分径向向内流动。当流体沿着磁体76的长度L流动时，流体中的黑色金属颗粒附着在磁体76上，从而防止其流到电动马达16。
图3a示出了根据本发明的另一个实施例的壳体126和过滤器组件170的局部剖视图。在图3a所示的实施例中，过滤器组件170包括多个磁体176，并且设置在壳体126的外周表面处。更具体地说，壳体126包括在壳体126的外周表面130处铸造到壳体126中的至少一个支撑壁128。在一个替代性的实施例中，壁128可以例如通过焊接固定到壳体126上。在图3a的实施例中，壁128是单个圆柱形壁，但是在其它实施例中，壁128可以包括形成另一种形状、例如箱形的多个壁。过滤器组件170可移除地固定到壳体126，使得过滤器组件170可以被移除以进行维修。更具体地，过滤器组件170包括至少一个对正壁172，用于被接收在由壁170限定的空间中。至少一个基壁172具有与至少一个壁128的形状匹配的形状，用于使所述至少一个对正壁172与所述至少一个基壁172对正。因此，在图3a的实施例中，壁172由具有圆柱形形状的单个壁形成，但是在其它实施例中，壁172可以包括多个壁，例如当至少一个壁128由形成盒形的四个壁形成时包括四个壁。
过滤器组件170还包括基座174，壁172固定到基座174上，并从基座174向中心轴线CA(图1)径向向内延伸。壁172被配置用于通过被配置用于与设置在壁128的内表面128a上的螺旋螺纹128c互相啮合而经由设置在壁172的外表面172b上的螺旋螺纹172a可移除地耦合过滤器组件170。过滤器组件170被配置用于由安装工具——相应地是包括套筒的钻头或扳手——进行操作，以通过在本实施例中形成为螺栓头177的工具互锁区段将过滤器组件170可移除地安装在壳体126上。基座174包括：中央部分174a，其支撑螺栓头177并延伸到壁172的外表面172b；以及凸缘部分174b，其相对于过滤器组件170的中心轴线CAF2径向向外延伸。密封件178被夹在凸缘部分174b与壁128的外轮缘128b之间，即，相对于中心轴线CAF2轴向地夹在凸缘部分174b与轮缘128b之间，使得当经由安装工具紧固之后，螺纹128c、172a互相啮合且过滤器组件170设置在壁128中时，变速器流体不会从壁128、172之间经过外轮缘128b泄漏。
壁172和基座174包括设置在其相应内表面172c、174c上的磁体176，使得磁体176在过滤器组件170内限定了黑色金属颗粒接收空间176a，以用于接收和存储被吸引到磁体176的黑色金属颗粒，所述黑色金属颗粒接收空间176a在本实施例中是圆柱形的。当过滤器组件170固定到壳体126上时，空间176a与在外周表面130处设置在壳体126中的入口端口182同心对正。入口端口182被布置成将过滤器组件170与被配置用于以与图2中的实施例相同的方式向电动马达16(图1)提供流体的径向延伸通道184流体连接。入口通道186设置在壳体126中，以将来自变速器用于冷却马达16的冷却流体供应到壳体126中。入口通道186相对于中心轴线CA(图1)轴向延伸，并且径向向外倾斜以与入口端口182相交。如沿着图3a中的A-A截取的图3b所示，端口182具有圆形横截面，并且入口通道186与端口182在其外圆周处相交，使得通道186相对于端口182切向地对正，从而从入口流入的流体和其中的任何黑色金属颗粒在进入空间176a时都遵循摆线路径，从而增加了空间176a中的路径和时间，以确保黑色金属颗粒附着到磁体176上。通道186相对于端口182的布置允许流体中的黑色金属颗粒在过滤器组件170附近悬浮到足够的程度，使得磁体176的磁力将黑色金属颗粒拉到其上。磁体176具有足够的强度，使得空间176a在混合动力模块10的操作期间被黑色金属颗粒填充到预定水平，而不会影响磁体176将进入通道186的流体中的黑色金属颗粒吸引到过滤器组件170的能力。一旦空间176a被颗粒填充到预定水平，过滤器组件170就可以从壳体126中移除，清空黑色金属颗粒，然后将其重新附连到壳体126上。
过滤器组件170可以设有传感器，以用于测量空间176a中的黑色金属颗粒的量。图3c示出了根据本发明的一个实施例的用于测量空间176a中的黑色金属颗粒的量的这种传感器188。传感器188可以连接到基座174、沿着中心轴线CAF2定位并延伸到空间176a中，但是也可以直接连接到壳体126并从另一个方向延伸到空间176a中。传感器188包括由柱192支撑在空间176a中的例如由镍铬制成的非磁性电阻线190。随着黑色金属颗粒在空间176a中的积累，线190的电阻与空间176a中的黑色金属颗粒的量成比例地变化。传感器188包括输出端子194，该输出端子194可电连接到控制器，以用于输出表征，该表征可以是例如视觉或听觉的，其指示过滤器组件170被黑色金属颗粒填充到预定水平或预定水平的百分比，因此需要更换。
在前述说明书中，已经参考特定的示例性实施例及其示例描述了本发明。然而，将显而易见的是，在不脱离所附权利要求书所阐述的发明的更广泛精神和范围的情况下，可以对其作出各种修改和改变。因此，应以说明性的方式而不是限制性的意义来看待说明书和附图。
附图标记列表
CA 中心轴线
10 混合动力模块
12 混合动力驱动单元
14 变矩器
16 电动马达
18 发动机连接/断开离合器
20 输入轴
22 定子
24 转子
24a 磁体段
26 壳体
28 转子载体
30 紧固件
32 盖
34 前盖
36 后盖
37 叶轮
38 叶轮壳
39 叶轮叶片
40 涡轮
42 涡轮壳
44 涡轮叶片
46 导轮
48 减振器组件
50 支撑毂
52 摩擦材料
54 外径向延伸部
56 径向延伸壁
58 通道
58a 轴向延伸通道区段
58b 径向延伸通道区段
58c 径向延伸通道区段
60 径向延伸壁
62 轮缘
64 外周表面
66 内周表面
68a 径向靠内出口端口
68b 径向靠外出口端口
70 磁性过滤器组件
72 孔
72a 圆柱形壁
72b 圆柱形螺纹区段
74 基座
74a 头部
74b 连接器
76 磁体
76a 第一端
76b 第二自由端
126 壳体
128 支撑壁
128a 内表面
128b 外轮缘
128c 螺旋螺纹
130 外周表面
170 过滤器组件
172 对正壁
172a 壁螺旋螺纹
172b 壁外表面
172c 壁内表面
174 基座
174a 中央部分
174b 凸缘部分
174c 基座内表面
176 磁体
176a 黑色金属颗粒接收空间
177 螺栓头
178 密封件
182 入口端口
184 径向延伸通道
186 入口通道
188 传感器
190 非磁性电阻线
192 柱
194 输出端子

Claims (10)

1.一种被配置用于布置在变速器上游、内燃机下游的转矩路径中的混合动力驱动单元，所述混合动力驱动单元包括：
电动马达；
离合器，其被配置用于选择性地耦合内燃机到电动马达，以用于驱动变速器；
支撑电动马达的壳体，所述壳体包括用于将冷却流体从变速器引导到电动马达的流体入口通道；以及
附连到壳体上的过滤器组件，所述过滤器组件在入口下游、电动马达上游布置在冷却流体的流体流动路径中，所述过滤器组件被配置用于从冷却流体中去除黑色金属颗粒。
2.根据权利要求1所述的混合动力驱动单元，其中，所述过滤器组件包括至少一个磁体，用于吸引流过所述过滤器组件的黑色金属颗粒。
3.根据权利要求2所述的混合动力驱动单元，其中，所述至少一个磁体纵向延伸到设置在壳体中的孔中，使得从入口通道流过过滤器组件的冷却流体沿着所述至少一个磁体的长度流动。
4.根据权利要求2所述的混合动力驱动单元，其中，所述过滤器组件包括至少一个壁，所述至少一个磁体设置在所述至少一个壁上以在所述过滤器组件内形成腔室，所述过滤器组件被配置成使得黑色金属颗粒在所述混合驱动单元的操作期间被所述至少一个磁体吸入所述腔室中。
5.根据权利要求1所述的混合动力驱动单元，其中，所述过滤器组件被配置用于可移除地附连到壳体上，使得在所述混合动力驱动单元的操作期间积聚在所述过滤器组件中的黑色金属颗粒在所述过滤器组件的维修期间是可移除的。
6.根据权利要求5所述的混合动力驱动单元，其中，所述壳体包括与其接收过滤器组件的外圆周相交的孔。
7.根据权利要求6所述的混合动力驱动单元，其中，所述壳体包括孔中的壳体附连区段，所述过滤器组件包括过滤器附连区段，所述过滤器附连区段被配置用于可移除地接合所述壳体附连区段，以将所述过滤器组件可移除地附连到所述壳体上。
8.根据权利要求1所述的混合动力驱动单元，其中，所述混合动力驱动单元还包括传感器，所述传感器被配置用于提供指示存在于过滤器组件中的黑色金属颗粒的量的信号。
9.一种混合动力模块，包括：
根据权利要求1所述的被配置用于附连到内燃机上的混合动力驱动单元；以及
被配置用于附连到变速器的变速器输入轴上的变矩器。
10.一种构造被配置用于布置在变速器上游、内燃机下游的转矩路径中的混合动力驱动单元的方法，所述方法包括：
提供：电动马达；离合器，其被配置用于选择性地耦合内燃机到电动马达，以用于驱动变速器；和支撑电动马达的壳体，所述壳体包括用于将冷却流体从变速器引导到所述电动马达的流体入口通道；以及
将过滤器组件在入口下游、电动马达上游在冷却流体的流体流动路径中附连到壳体上，使得所述过滤器组件被配置用于从冷却流体中去除黑色金属颗粒。
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