CN111448091A - 用于机动车的混合动力模块和动力总成系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合动力模块和一种带有用于机动车的混合动力模块的动力总成系统。混合动力模块(10)设计用于机动车，以连接内燃机以及变速器，包含一个电机(30)以及在一个壳体(20)内包含一个分离离合器(60)，利用其可以将来自内燃机的扭矩传递到所述混合动力模块(10)上，以及可以将混合动力模块(10)与内燃机分离，并且混合动力模块(10)还包括一个双离合器装置(80)，利用其可以将来自所述电机(30)和/或所述分离离合器的扭矩传递到动力总成系统上，其中至少一个冷却液管路(40)布置在由所述壳体(20)构成的中间壁(21)中或上。因此，通过这里提出的发明提供一种混合动力模块，所述混合动力模块通过轴向上极小的体积需求保证所需的功能性，以及由于最佳冷却保证足够的使用寿命。

Description

用于机动车的混合动力模块和动力总成系统
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的混合动力模块和一种带有混合动力模块的动力总成系统。
背景技术
目前可获得的混合动力模块可以通过内燃机与汽车动力总成系统的连接将电机运行与内燃机运行进行组合，其大多有一个电机、一个分离离合器，及其操纵系统、轴承和壳体部件，该部件将三个主要组件连接起来成为一个功能可靠的单元。电机可以实现电动驾驶，提高内燃机运行和余热利用的效率。分离离合器及其操纵系统负责内燃机的连接或断开。如果将混合动力模块与双离合器进行组合，使混合动力模块沿扭矩传递方向位于内燃机和变速器之间，在汽车中内燃机、混合动力模块，带有操纵系统的双离合器和变速器必须前后一个接一个或并排布置。
这样定位的混合动力模块也称为P2混合动力模块。然而，这类布置常常会产生巨大的结构空间问题。从DE 10 2009 059 944 A1中已知一种混合动力模块，这种混合动力模块在电机的转子内具有分离离合器。双离合器装置的分离合器在轴向上错开布置在电机转子旁边，因而也布置在分离离合器旁边。其中，分离合器在径向上相互交叉绕制。各个离合器的操纵系统在轴向上错开布置在这些离合器旁边。
DE 10 2007 008 946 A1说明了一种用于混合动力汽车的多重离合器。在该混合动力模块中，两个摩擦离合器布置在电机转子围住的空间内。混合动力模块中可用的结构空间主要由所使用的电机及其叠片铁芯确定。尽管以这种方式使混合动力模块紧凑小巧，但仍力争使混合动力模块所占据的结构空间进一步最小化，以便能够将混合动力模块集成到机动车的现有动力总成系统中。
图1中是另一种常规的混合动力模块。可以看到，这里通过第一变速器输入轴94将冷却液输送给离合器。因此，该实施方式在第一变速器输入轴94中需要一个流体通道，用于输送冷却液。必须相应确定第一变速器输入轴94的尺寸，因此，也必须确定同心包围第一变速器输入轴的第二变速器输入轴95的尺寸。尽管在这种常规实施方式中，也通过侧面13上用于连接变速器的回转接头90设置了一个与滑动密封件93组合的压力流体供给装置91以及冷却液供给装置92，但是这类回转接头90也需要很大的结构空间。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种用于机动车的混合动力模块和动力总成系统，它们在轴向结构空间极小的情况下具有较长的使用寿命。
此任务通过根据权利要求1本发明所提供的混合动力模块来解决。所述混合动力模块的有益具体实施方式在从属权利要求2至9中进行了说明。本发明的另一方面是根据权利要求10的机动车辆动力总成系统，该动力总成系统包括本发明所提供的混合动力模块。
权利要求的特征可以以任何技术上合理的方式方法进行组合，其中为此也可以参考以下说明书中的解释以及包括本发明补充具体实施方式的附图中的特征。
在本发明范围内，术语径向和轴向始终是指混合动力模块的旋转轴线。
本发明涉及一种用于机动车的混合动力模块，用于连接内燃机和有一个电机以及在壳体中有一个分离离合器的变速器，通过该混分离离合器可以将扭矩从内燃机传递到混合动力模块上，并能够将混合动力模块与内燃机分离，该混合动力模块包括一个双离合器装置。通过双离合器装置，可以将扭矩从电机和/或从分离离合器传递到动力总成系统上。根据本发明规定，至少一个冷却液管路布置在由壳体构成的中间壁中或其上面。其中，也可以如此布置本发明所提供的混合动力模块，使电机同样布置在壳体中，优选与离合器装置的旋转轴线同心。双离合器装置具有第一分离合器和第二分离合器。
如此布置冷却液管路或其通往由混合动力模块壳体构成的内部空间的开口，使分离离合器可优选通过由冷却液管路输出的冷却液冷却，和/或双离合器的分离合器。
这具有的优点是，也可以从面向内燃机接口的混合动力模块侧冷却一个或多个离合器，从而能够省去通过中心轴例如从钻空的内部变速器输入轴，从变速器接口侧继续供应冷却液。这样，冷却液优选输送给分离离合器以及双离合器装置的第一分离合器。
在替代的具体实施方式中规定，混合动力模块除了中间壁上方的冷却液供压装置外，还有另一个从混合动力模块侧的冷却液供应装置，该冷却液供应装置设计为连接至变速器。通过根据本发明所规定的冷却液管路布置在内燃机侧的壳体中间壁中或其上面，该另一个冷却液供应装置的尺寸可以相应地设计得较小。这样，既可以从待连接的内燃机一侧也可以从待连接的变速器一侧借助冷却液进行冷却。
至少离合器之一，特别是分离离合器，应分配一个流体操控的操纵系统和一个以流体工程学的方式连接有操纵系统的压力流体管路，其中冷却液管路至少部分布置在压力流体管路旁边。压力流体管路优选同样也布置在中间壁内或中间壁上。尤其规定，将流体操控的操纵系统和压力流体管路以及冷却液管路分配给混合动力模块的分离离合器。其中，在其上面或中间构成管路的隔板是待连接内燃机位置与混合动力模块离合器之间壳体的一部分。流体操控的操纵系统尤其是指操纵气缸活塞的液压系统，特别是所谓的CSC(“同心从动缸”)。
操纵系统的壳体限定三个侧面的压力空间。它在轴向外部区域内有一个用于输送压力流体的开口。位于压力流体管路一端的连接器具有双重密封作用。径向外部密封件向外密封混合动力模块，以防止压力流体或冷却液溢出。第二密封件在进入孔处密封操纵系统的压力室。
压力流体管路也和冷却液管路一样优选布置在由壳体构成的中间壁中或其上面。在压力流体管路和冷却液管路针对混合动力模块的旋转轴线优选径向对准的情况下，至少在管路的径向内端区域中，这些管路基本上在垂直于混合动力模块旋转轴线的平面上彼此分开并且并排排列。冷却液管路优选安排用于运输作为冷却液的冷却油。
同样，优选安排压力流体管路用于输送作为压力流体的压力机油。
其中，在混合动力模块的一种变型中规定，冷却液管路和/或压力流体管路作为相应的额外部件一起或单独固定在壳体的中间壁上。可替代规定，冷却液管路和/或压力流体管路布置在构成壳体中间壁的材料内。这意味着，在这种实施方式中，冷却液管路或压力流体管路是中间壁不可分的组成部分。
此外，混合动力模块可以这样布置，使双离合器装置的两个分离合器中至少一个以流体工程学的方式与回转接头连接，以便将冷却液输送给相应的分离合器。该回转接头优选布置在应连接有变速器的混合动力模块一侧。
在一个有益的实施方式中，这样布置冷却液管路，使从冷却液管路溢出的冷却液轴向到达操纵系统的壳体旁，在这里有一个用于分配冷却液的环形空腔。相应地，从一个或多个冷却液管路中溢出的冷却液可以进入也称为环形通道的环形空腔，并可以在此环形空腔中围绕混合动力模块的旋转轴线分布，并径向向内输送。
其中，环形空腔优选布置在操纵系统的壳体以及混合动力模块的连接侧之间，用于连接到外部内燃机上。在环形空腔中可以布置径向肋片，用于形成多个径向流动路径。优选操纵系统是分离离合器的操纵系统。
在另一个有益的实施例中规定，至少一个主要呈轴向延伸的流动通道朝混合动力模块转子轴承的方向连接在径向空腔上。
其中，流动通道可以在其径向外侧通过盖板限定。相应地，轴向延伸的流动通道在其径向内侧通过壳体部件限定，并在其径向外侧通过盖板限定，其中流动通道优选由布置在流动通道中并主要呈轴向延伸的肋片分成圆周分布的各个通道段。
相应的盖板既可以用金属制成，也可以用塑料制成。盖板优选通过操纵壳体或转子轴承定位和固定。
在替代的实施方式中规定，各个盖板相对于径向凹进去并且主要呈轴向延伸的凹槽或沟槽布置在壳体部件中，以便形成各个流动通道。在冷却液流动路径的径向和轴向路线之间的过渡中，可以在壳体中局部铣削附加的凹槽，来优化冷却液的流动。
流动通道的一种具体实施方式规定，在转子轴承的径向内侧，轴向延伸的流动通道至少一部分在壳体中，用于沿轴向方向经过转子轴承输送冷却液。优选流动通道的这部分在壳体部件中和/或转子轴承的内部轴瓦内。
此外，可以规定，定位和/或轴向固定转子轴承的轴螺母具有至少一个径向延伸的凹槽或缝隙，用于在面向变速器接口的分离离合器一侧上，沿径向排放冷却液。这样，冷却液可以流经轴螺母，并吸收来自分离离合器和双离合器装置分离合器的热量。
即，本发明能够使冷却液流经操纵系统的操纵壳体和转子支架的轴承输送，并溢出到某个区域内，在此区域，冷却液既到达分离离合器也到达双离合器装置，并由此能够降低这些离合器装置的温度。
此外，本发明还提供一种用于具有内燃机和本发明所提供的混合动力模块以及变速器的机动车辆的动力总成系统，其中该混合动力模块通过混合动力模块的离合器可与内燃机和变速器机械连接或是连接着。混合动力模块优选是所谓的P2混合动力模块，并因此为此规定，沿轴向方向布置在连接的内燃机和变速器之间。
动力总成系统还可以在内燃和混合动力模块之间有一个减振器，例如双质量飞轮，以使根据本发明定位的管路布置在减振器与混合动力模块的离合器之间。
附图说明
下面根据显示优选具体实施方式的相应附图，在相关技术背景下对上述发明进行详细说明。本发明不限于通过示意图展示的附图，其中应说明的是，附图中所示的实施例不限于所示的尺寸。其中
图1：常规的混合动力模块剖视图，
图2：本发明所提供的带有集成压力流体管路的混合动力模块中间壁剖视图，
图3：本发明所提供的带有第一个实施例的集成冷却液管路和流动通道的混合动力模块中间壁剖视图，
图4：本发明所提供的带有第二个实施例的集成冷却液管路和流动通道的混合动力模块中间壁剖视图，
图5：本发明所提供的带有第三个实施例的集成冷却液管路和流动通道的混合动力模块中间壁剖视图，
图6：本发明所提供的带有第四个实施例的集成冷却液管路和流动通道的混合动力模块中间壁剖视图，
图7：本发明所提供的带有第五个实施例的集成冷却液管路和流动通道的混合动力模块中间壁剖视图，
图8：本发明所提供的带有第六个实施例的集成冷却液管路和流动通道的混合动力模块中间壁剖视图，
图9：本发明所提供的带有第七个实施例的集成冷却液管路和流动通道的混合动力模块中间壁剖视图。
具体实施方式
首先，参考图1来解释常规混合动力模块的总体结构。
这类混合动力模块10包括一侧用于连接内燃机12，另一侧用于连接变速器13的壳体20。在图1所示的实施方式中，在用于将内燃机12连接到输入轴2的一侧有一个双质量飞轮1。安排双质量飞轮1与此处未示出的内燃机连接，从而该内燃机所提供的扭矩可通过双质量飞轮1传送到将扭矩传递到混合动力模块10的分离离合器60上的输入轴2中。由分离离合器60传递的扭矩被传送到转子支架35上，该转子支架与包括第一分离合器81和第二分离合器82的双离合器装置80连接。扭矩可以从第一分离合器81传递到第一变速器输入轴94上，并可以从第二分离合器83传递到第二变速器输入轴95上。此外，混合动力模块10还包括一个其定子33通过冷却套31用紧固螺钉32连接到壳体20上的电机30。电机30的转子34与可旋转的转子支架35固定连接。
这样，扭矩可以从连接的内燃机和/或电机30经由分离离合器60和双离合器装置80传递到变速器输入轴94、95上，并且也沿相反的方向传递。
双离合器装置80还包括第一分离合器82的操纵系统和第二分离合器84的操纵系统。可以看到，分离离合器60分配有一个分离离合器操纵系统61。在分离离合器操纵系统61上连接有压力流体管路50，用于将压力流体供应给分离离合器操纵系统61，以便操纵该系统，从而操纵分离离合器60。压力流体管路50在压力室63的开口64处终止，用于接收压力流体。如图所示，压力流体管路50集成在壳体20的中间壁21中，该中间壁在径向上朝混合动力模块10的旋转轴线11方向延伸。
在图1所示的混合动力模块10的常规实施方式中，在第一变速器输入轴94中设置了一个冷却通道106，该冷却通道的冷却液出口104位于第一变速器输入轴94的径向外侧，使冷却液可以从那里到达混合动力模块10的离合器。图2是本发明所提供的混合动力模块壳体20的中间壁21。在这里放大显示了压力流体管路50，该压力流体管路通过位于轴承顶盖62旁边的连接器65保持在中间壁21中或中间壁上。径向外部密封件66密封中间壁21对面的连接器65。第二密封件67密封分离离合器操纵系统61的压力室63。分离离合器操纵系统61的活塞74轴向可移动地支承在压力室63中。活塞74上轴向连接了一个轴向滚针轴承72，用于传递由分离离合器操纵系统61产生的并轴向作用于分离离合器60的力，同时实现分离离合器操纵系统61和分离离合器60的元件之间的相对旋转运动。这样，在通过压力流体管路50供给压力流体，例如压力机油时，可以通过作为所谓的低压CSC或低压中央脱开装置的分离离合器操纵系统61操纵分离离合器60。
图3是集成在壳体20中间壁21中的冷却液管路40的另一个剖视图。该冷却液管路40优选布置在图2所示的压力流体管路50旁，围绕旋转轴线11移动一定的角度。冷却液管路40的流入口41在环形空腔68的径向外侧终止，该环形空腔在轴向上位于分离离合器操纵系统61旁边。冷却液管路40的流入口41通过流入口密封件42密封。来自冷却液管路40的冷却液可以通过环形空腔68输送到主要呈轴向延伸的流动通道70。为了最佳径向传送冷却液，可以在环形空腔68中布置径向肋片69。因此可以看出，本发明能够使压力流体以及冷却液经由壳体的中间壁21相互分开供应。其中，冷却液经过分离离合器操纵系统61传送，由此到达可以最佳分配到混合动力模块10内部空间中所需位置上的区域。此时，冷却液到达在三个侧面限定压力室63的分离离合器操纵系统61的壳体73，并通过环形空腔68径向向内继续传送至分离离合器操纵系统61的该壳体73。冷却液从环形空腔68进入主要呈轴向延伸的流动通道70，该通道连接在环形空腔68的径向内侧。轴向延伸的流动通道70在其径向外侧至少部分是通过盖板71封闭的。盖板71既可以用金属制成，也可以用塑料制成。盖板71通过分离离合器操纵系统61的壳体73和转子轴承100定位。在这里所示的实施方式中，冷却液可以通过轴向延伸流动通道70方向传送，该通道还可以具有轴向延伸的凹槽75，并在转子轴承100的径向内侧通过轴向延伸的流动通道70的部分101经过转子轴承100输送。在这里所示的实施方式中，转子轴承100通过轴螺母102轴向固定。在这里所示的实施方式中，该轴螺母102有一个径向延伸的凹槽103，在该凹槽的径向外侧设置有冷却液出口104。这样，来自冷却液管路40的冷却液可以通过轴向延伸的流动通道70经过转子轴承100输送，并且可在那里排放，以便以最佳的方式到达此处未示出的混合动力模块10离合器。在这种情况下，冷却液首先到达分离离合器60，然后供基本上布置在分离离合器60径向外侧的分离合器81、82使用。
图4是基本上与图3所示的实施方式一致的另一个实施方式，不同之处在于，与图3所示的实施方式相反，在这里冷却液通道在转子轴承100后基本上轴向导向，因此冷却液出口104在轴螺母102和壳体20之间。
图5是同样与图3所示实施方式类似的根据本发明的另一个实施方式，其中在这里轴向延伸的流动通道70的部分101带有沿轴向和径向走向的组件，基本上倾斜延伸穿过壳体20，并因此在壳体部分22径向内侧上实现冷却液出口104，该冷却液出口位于输入轴2和壳体部件22之间。相应地，使这里溢出的冷却液围绕壳体部件22流动，从而使冷却液首先到达第一分离合器81的区域，该第一分离合器由于较高的摩擦功率和摩擦能量作用而被加载比分离离合器60更大的热负荷。
图6所示实施方式与图5所示实施方式的区别在于，轴向延伸的流动通道70的部分101在这里主要呈径向延伸，并且以流体工程学的方式连接在输入轴2中的第一冷却通道107上，该第一冷却通道通往由输入轴2构成的空腔3。输入轴2还具有第二冷却通道108，该第二冷却通道以流体工程学的方式连接在空腔3上，并在其径向外侧实现冷却液出口104。这样，冷却液可以被供应给驱动侧的分离离合器60的摩擦片支架和输出侧的第一分离合器81的摩擦片支架，这些摩擦片支架径向布置在分离离合器60外。
图7是一个实施方式，在这种实施方式中，轴向延伸的流动通道70沿轴向在转子轴承100前终止，并在那里实现冷却液出口104。在那里，冷却液以最短的行程到达分离离合器60。在分离离合器60流经并在分离离合器60周围环流后，冷却液到达第一分离合器81和第二分离合器83。为了特别有效地冷却分离离合器60，该分离离合器在其自身壳体中包括至少一个用于输送冷却液的冷却通道105。即使与这里所示的实施方式变型相反，在继续传递由所连接的内燃机提供的扭矩时分离离合器60在其径向内侧被驱动，并且在其径向外侧输出，也不会限制分离离合器60的有效冷却。
在图8所示的实施方式中，冷却液出口104同样沿轴向方向布置在转子轴承100前，其中在这里在分离离合器60中设有一个冷却通道105，该冷却通道基本上在分离离合器60的摩擦片组旁经过，从而在该冷却通道105中的冷却液可以吸收分离离合器60的热量，但仍然具有足够低的温度，以便在分离离合器60后的其他流动路径吸收根据图1所示布置定位的分离合器81、83的热量。
同样，图9所示的根据本发明的实施方式类似于根据图7和8的实施方式实现，其中分离离合器60的冷却通道105沿着分离离合器60转子轴承的径向外侧输送，并在分离离合器60的轴向侧实现冷却液出口104。以这种方式，类似于根据图8的实施方式，冷却液可以被输送到分离合器81、83。
替代这里所述的实施方式，也可以规定，冷却液在分离离合器操纵系统61区域内通过壳体中的径向或轴向延伸孔供应给离合器。
因此，通过前面提出的发明提供一种混合动力模块10，该混合动力模块通过轴向上极小的体积需求保证所需的功能性，以及由于最佳冷却保证足够的使用寿命。
附图标记列表
1 双质量飞轮
2 输入轴
3 空腔
10 混合动力模块
11 旋转轴线
12 连接内燃机的一侧
13 连接变速器的一侧
20 壳体
21 中间壁
22 壳体部分
30 电机
31 电机冷却套
32 紧固螺钉
33 定子
34 转子
35 转子支架
40 冷却液管路
41 流入口
42 流入口密封件
50 压力流体管路
60 分离离合器
61 分离离合器操纵系统
62 轴承顶盖
63 压力室
64 开口
65 连接器
66 径向外部密封件
67 第二密封件
68 环形空腔
69 径向肋片
70 径向延伸的流动通道
71 盖板
72 径向滚针轴承
73 分离离合器操纵系统壳体
74 分离离合器操纵系统活塞
75 凹槽
80 双离合器装置
81 第一分离合器
82 第一分离合器的操纵系统
83 第二分离合器
84 第二分离合器的操纵系统
90 回转接头
91 压力流体供应装置
92 冷却液供应装置
93 滑动密封件
94 第一变速器输入轴
95 第二变速器输入轴
100 转子轴承
101 轴向走向的流动通道部分
102 轴螺母
103 径向走向的凹槽
104 冷却液出口
105 分离离合器中的冷却通道
106 第一变速器输入轴的冷却通道
107 输入轴中的第一冷却通道
108 输入轴中的第二冷却通道

Claims (10)

1.用于连接内燃机以及变速器的机动车用混合动力模块(10)，包含一个电机(30)以及在一个壳体(20)内包含一个分离离合器(60)，利用其可以将来自内燃机的扭矩传递到所述混合动力模块(10)上，以及可以将所述混合动力模块(10)与内燃机分离，以及包含一个双离合器装置(80)，利用其可以将来自所述电机(30)和/或所述分离离合器(60)的扭矩传递到动力总成系统上，其特征在于，至少一个冷却液管路(40)布置在由所述壳体(20)构成的中间壁(21)中或上。
2.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(10)分配给至少一个离合器，尤其是所述的分离离合器(60)，具有一个可用流体操纵的操纵系统(61)以及一个压力流体管路(50)，所述操纵系统(61)以流体工程学的方式连接在所述压力流体管路上，其中，冷却液管路(40)至少部分布置在所述压力流体管路(50)旁边。
3.根据前述权利要求中任一项所述的混合动力模块，其特征在于，所述冷却液管路(40)和/或所述压力流体管路(50)作为相应的额外部件固定在所述壳体(20)的中间壁(21)上。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的混合动力模块，其特征在于，所述冷却液管路(40)和/或所述压力流体管路(50)在构成所述壳体(20)中间壁(21)的材料内延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的混合动力模块，其特征在于，所述双离合器装置(80)的两个分离合器(81、83)中至少一个以流体工程学的方式与回转接头(90)连接，以便将冷却液输送给相应的分离合器(81、83)。
6.根据权利要求2所述的混合动力模块，其特征在于，所述冷却液管路(40)可以使从其中溢出的冷却液轴向到达所述操纵系统(61)壳体旁，此处设计了一个环形空腔(68)，用于分配冷却液。
7.根据权利要求6所述的混合动力模块，其特征在于，在所述径向空腔(68)上朝所述混合动力模块(10)的转子轴承(100)方向连接了至少一个主要呈轴向延伸的流动通道(70)。
8.根据权利要求7所述的混合动力模块，其特征在于，所述轴向延伸的流动通道(70)在其径向外侧通过盖板(71)限定。
9.根据权利要求7和8中任一项所述的混合动力模块，其特征在于，在所述转子轴承(100)的径向内侧上，将所述轴向延伸的流动通道(70)的至少一部分(101)设计在所述壳体中，用于沿轴向方向以及从所述转子轴承(100)一旁输送冷却液。
10.机动车用动力总成系统，包含一个内燃机和一个根据权利要求1至9中任一项所述的混合动力模块(10)以及一个变速器，其中，所述混合动力模块(10)可通过所述混合动力模块(10)的离合器(60、80)与所述内燃机和变速器机械连接或连接着。
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