CN112004703A - 混合动力模块，用于安装所述混合动力模块的方法和驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于机动车的、用于耦合内燃机以及变速器的混合动力模块，一种用于安装所述混合动力模块的方法和一种包含所述混合动力模块以及一个驱动机组的驱动装置。一种适用于机动车的、用于耦合内燃机以及变速器的混合动力模块，包含电机、离合装置(12)以及输入元件(3)，所述输入元件尤其设计在所述混合动力模块所包含的减振器(10)上，利用所述减振器可以将所述混合动力模块连接到输出元件(4)、尤其是内燃机的输出元件(4)例如曲轴(11)上，以便传递扭矩，其中，所述混合动力模块的特征在于，所述输入元件(3)具有第一轴向轮齿元件(16)，所述输入元件(3)凭借所述第一轴向轮齿元件与所述输出元件(4)上互补设计的第二轴向轮齿元件(17)共同构成一个轴向轮齿(15)，以便为传递扭矩到所述混合动力模块上将所述输出元件(4)与所述输入元件(3)以型配合和/或力配合的形式耦合。本发明提供了一种混合动力模块以及一种用于安装混合动力模块的方法，它们可以将微小的结构空间需求与低成本并且简单的安装两方面结合在一起。

Description

混合动力模块，用于安装所述混合动力模块的方法和驱动 装置
技术领域
本发明涉及一种适用于机动车的、用于耦合内燃机以及变速器的混合动力模块，一种用于安装所述混合动力模块的方法和一种包含所述混合动力模块以及一个驱动机组的驱动装置。
背景技术
从背景技术中已知可通过将内燃发动机耦合在汽车动力总成系统上来组合电动机运行与内燃发动机运行的混合动力模块。这种混合动力模块通常具有一个电动机、一个分离离合器、其操作系统、轴承和用来将三个主要组件连接成一个功能单元的壳体组件。
电动机可以实现电动驾驶，提高内燃发动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发动机的耦合或断开。
如果混合动力模块按如下方式与离合装置组合，即：混合动力模块处于内燃发动机与变速器之间的扭矩传递方向上，则必须在机动车中前后或并排布置内燃发动机、混合动力模块、带有其操作系统的离合装置和变速器。
另外，通常例如通过多个螺纹紧固件将一个双质量飞轮或圆盘式飞轮与曲轴相连，以便能够传递出现的扭矩。
在图1中示出了从背景技术中已知的驱动装置。图1示出了包含背景技术所述混合动力模块的驱动装置的部分剖面图。在图1中另外还示出了曲轴11、减振器10、传递扭矩的螺栓连接32、离合装置12和传动轴20，其中，所述螺栓连接优选通过多个螺纹紧固件实现。减振器10和离合装置12至少局部布置在混合动力模块壳体1中或上。如果混合动力模块已安装并且耦合在机动车动力总成系统的元件上，扭矩就会从曲轴11传递向减振器10，然后通过离合装置12传递到传动轴20上。在此期间，构件围绕混合动力模块的旋转轴21转动。
根据背景技术，曲轴11通过至少一个螺栓连接32与减振器10机械相连。如此，可以通过离合装置12将扭矩传递到变速器或传动轴上。球轴承50将离合装置12支撑在混合动力模块壳体1上。此处，离合器轴承51布置在混合动力模块内腔2中球轴承50外部径向方向上并连接在一个执行器上，以便连接离合装置12。
所述背景技术清楚地表明，基于狭窄的结构空间，无法为将其松开或拧紧而接近螺栓连接32，因此，无法将整个混合动力模块作为安装好的完整系统提供给客户并在客户处将其安装在机动车动力总成系统的输出元件上。
所需结构空间的自由空间会在一定程度上限制减振器和离合装置的结构空间，使其功能不再满足要求。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种适用于机动车的混合动力模块以及一种用于安装所述混合动力模块的方法，使用所述方法可以将混合动力模块简单、低成本地安装到尺寸微小的轴向结构空间中。
通过根据本发明权利要求1所述的混合动力模块以及通过根据权利要求7所述的安装方法来解决所述任务。在从属权利要求2至6中对混合动力模块的有利设计方案进行了说明。在从属权利要求8中对安装方法的有利设计方案进行了说明。作为补充，将会根据权利要求9提供一种适用于机动车的、具有混合动力模块的驱动装置。在从属权利要求10中对驱动装置的有利设计方案进行了说明。
权利要求的特征可以以任何在技术上合理的方式和方法进行组合，其中，为此还可以参考下文说明书中的说明以及附图中的特征，它们包含了本发明的补充性设计方案。
在本发明的范围内，术语“轴向”和“径向”始终涉及混合动力模块可转动构件的旋转轴以及涉及曲轴的旋转轴。
本发明涉及一种适用于机动车的、用于耦合内燃机以及变速器的混合动力模块。混合动力模块包含一个电机、一个离合装置以及一个输入元件。输入元件尤其设计在一个混合动力模块所包含的减振器例如双质量飞轮上，利用所述减振器可以将混合动力模块连接到一个输出元件、尤其是内燃机的输出元件例如曲轴上，以便传递扭矩。另外，混合动力模块的特征还在于，输入元件具有第一轴向轮齿元件。第一轴向轮齿元件尤其为细齿元件。输出元件必须具有一个互补设计的第二轴向轮齿元件，因此，在设计第一轴向轮齿元件时，所述第二轴向轮齿元件必须为第二细齿元件。第一轴向轮齿元件和第二轴向轮齿元件在此构成一个轴向轮齿，所述轴向轮齿为将扭矩传递到混合动力模块上而与输入元件以型配合和/或力配合的形式耦合。第一轴向轮齿元件和第二轴向轮齿元件优选共同构成一个细齿。
根据本发明的另一个观点，第一轴向轮齿元件设计用于借助至少一个螺栓连接与第二轴向轮齿元件轴向牢固相连。
根据另一种有利的实施方式，可以通过一个从中心穿过第一轴向轮齿元件的螺栓实现前面所提及的螺栓连接。螺栓在此基本相对于混合动力模块的旋转轴同轴布置。
在本发明的一种有利实施方式中，螺栓连接轴向支撑在一个受压件上。受压件又设计用于轴向靠在第一轴向轮齿元件上，以便朝第二轴向轮齿元件的方向将第一轴向轮齿元件压在第二轴向轮齿元件上。
以此确保两个轮齿元件之间的型配合和/或力配合连接。受压件还可以被设计成简单的垫片。
另外，混合动力模块还具有一个混合动力模块壳体。在此，用第一密封件、尤其是流体密封件以不透流体的方式密封由混合动力模块壳体所构成的混合动力模块内腔。第一密封件布置在混合动力模块的旋转构件、尤其是离合装置的轮毂与受压件之间。
另外，混合动力模块还在混合动力模块壳体与旋转构件之间具有第二密封件，以及在混合动力模块壳体与减振器之间具有第三密封件。
此外，混合动力模块内腔的密封装置还可以包含一个设计在受压件与减振器之间的O型环。
以此可以在出口处阻止混合动力模块内腔中所容纳的油，在注油状态下将整个混合动力模块提供给客户并在客户处进行安装。
另外，本发明所述的混合动力模块还优选以如下方式实现，即：第一轮齿元件上轮齿的齿牙沿其径向延伸方向还具有一个包含轴向分量的延伸。
当然，这也相应地适用于轴向轮齿的第二轮齿元件。相应地，整个轮齿略微成圆锥形设计，使得两个轮齿元件相互紧靠时确保两个轮齿元件相互轴向对中定位。各个齿顶的轴向界限与一个基本垂直于曲轴旋转轴的平面构成一个角度。所述角度处于1°到10°的范围内，优选处于3°到7°之间。
本发明所述混合动力模块的优点是，通过纳入轴向轮齿，尤其是细齿，只须为布置和安装混合动力模块提供尺寸微小的轴向结构空间。另外一个优点是，在将混合动力模块发送给客户之前，可以完整预装并注油，因此，混合动力模块在输出元件上的安装只须再进行一个步骤即可实现，即：将输入元件与曲轴拧在一起。在制造商处还可以对注油的混合动力模块进行一次功能测试，由此减少客户的工作量和责任。因此，混合动力模块的注油不必由客户进行，并且可以简单通过可接近的旋拧点进行安装，由此可以减小安装时间，降低安装费用和成本。
本发明的另一方面是一种用于安装混合动力模块的方法。本发明所述混合动力模块被耦合在输出元件、尤其是内燃机的输出元件例如曲轴上。在此，输入元件凭借被尤其设计成细齿元件的第一轴向轮齿元件紧靠在输出元件上互补设计的、同样被尤其设计成细齿元件的第二轴向轮齿元件上。两个轮齿元件相互之间的位置借助至少一个螺栓连接进行固定，由此使两个轮齿元件构成一个轴向轮齿，尤其是细齿。以此，让输出元件与输入元件以型配合和/或力配合的形式耦合，以便传递扭矩。
另外，还可以通过一个从中心将第一轴向轮齿元件与第二轴向轮齿元件相连的螺栓实现螺栓连接。旋拧所需的扭矩从中心穿过混合动力模块被施加在螺栓上。
在将混合动力模块的中心区域设计成相应的空心结构时，例如为了在后期布置变速器输入轴，就可以通过该空心的中心区域以简单方式将扭矩施加到螺栓上，由此就无需为实现轴向连接的轴向轮齿提供额外的结构空间。另外，还优选按如下方式设计安装方法，即：在已注油的状态下提供混合动力模块，并将其连接在处于注油状态下的输出元件上。
另外，本发明还提供一种适用于机动车的、具有本发明所述混合动力模块以及一个驱动机组的驱动装置，其中，所述驱动机组尤其是一个内燃机，其具有一个输出元件，尤其是曲轴，所述输出元件包含第二轴向轮齿元件，尤其是第二细齿元件，其与尤其是第一细齿元件的第一轴向轮齿元件共同构成一个轴向轮齿，使得输出元件与混合动力模块以抗扭转的方式耦合。
必要时，还会通过一个带齿圆盘实现两个轮齿元件其中至少一个的轮齿。带齿圆盘通过多个螺栓连接被固定在各个带有轮齿的元件上，其中，螺栓连接优选借助螺栓实现。相应地，混合动力模块还可以在其输入元件上具有一个这样的圆盘。
附图说明
下文将在相关技术背景下参考相关图纸详细解释上述发明，其中，相关图纸用来展示有利的设计方案。纯示意性图纸不会对本发明产生任何限制，在此须注意：图纸中示出的实施例不限于示出的尺寸。
其中
图1：包含背景技术所述混合动力模块的驱动装置的部分剖面图，
图2：本发明所述已合并在动力总成系统中的混合动力模块的部分剖面图，和
图3：本发明所述已合并在动力总成系统中的、包含一个带齿圆盘的混合动力模块的部分剖面图。
具体实施方式
在图1中示出了包含背景技术所述混合动力模块的驱动装置的部分剖面图。在背景技术说明书的开头，已经介绍了图1所示的驱动装置。
在图2中示出了本发明所述已合并在动力总成系统中的混合动力模块的部分剖面图。另外还示出了曲轴11、减振器10、受压件30、螺栓31、离合装置12和传动轴20。减振器10、受压件30和离合装置12至少局部布置在混合动力模块壳体1中或上。扭矩从曲轴11传递到减振器10，然后从减振器通过离合装置12传递到传动轴20上。在此期间，构件围绕混合动力模块的共同的旋转轴21转动。在曲轴11与减振器10之间为扭矩传递实现了轴向轮齿15，其中，作为输入元件3的减振器10具有第一轴向轮齿元件16并且作为输出元件4的曲轴11具有第二轴向轮齿元件17。
两个轴向轮齿元件16、17优选构成一个细齿。轴向轮齿15的齿牙沿径向方向延伸并且具有一个轴向分量。因此，第一轴向轮齿元件16和第二轴向轮齿元件17成圆锥形设计，这有助于轮齿元件16、17的对中，其中，曲轴11构成圆锥形轴向轮齿15的内锥，减振器10构成其外锥。当然，作为替代方案，还可以通过按相反方式将内锥和外锥分配给减振器10或曲轴11来设计轴向轮齿15。在此处所示的设计方案中，各个齿顶的轴向界限相对于一个基本垂直于混合动力模块旋转轴21的平面具有一个角度。所述角度处于1°到10°的范围内，优选处于3°到7°之间，尤其是5°。螺栓31安装在中心，并与曲轴11拧在一起。借助螺栓所生成的轴向作用力将设计在减振器10和曲轴11上的轮齿元件16、17相互轴向挤压，以便能够传递力矩。另外还示出了离合器轴承51以及球轴承50，它们布置在离合装置12与混合动力模块壳体1之间。球轴承51借助夹紧螺母40对着混合动力模块壳体1和离合装置12夹紧。
另外，图2还示出了多个密封元件41、42、43、44。第一密封元件41布置在受压件30与离合装置12之间，第二密封元件42布置在减振器10与混合动力模块壳体1之间。第三密封元件43位于一个夹紧螺母40所构成的工作面上，并密封混合动力模块壳体1。另外，O型环形式的密封圈44布置在受压件30与减振器11之间。这些密封元件41、42、43、44限定一个混合动力模块内腔2并以不透流体的方式密封该内腔。因此可以在制造商处进行混合动力模块的完整安装和注油，并将这种完整化的混合动力模块提供给客户。然后，客户可以使用传动轴20的安装空间将螺栓31拧到曲轴11中，并以此在混合动力模块与曲轴之间建立抗扭矩的连接。因为旋拧基本通过可提供的与旋转轴21同轴的空间进行，所以无需为安装在轴向方向上保留结构空间。
完成混合动力模块的连接后，可以简单装入传动轴20。在旋拧螺栓31时所需的扭矩基本被传导到受压件30上，而非减振器10上，由此可以以简单方式以及最短时间进行安装。为此，须将一个反向扭矩施加在减振器10或曲轴11上。
除了减振器10以及曲轴11之外，图3所示混合动力模块的结构与图2所示的混合动力模块相同。
在此不同之处是，第二轴向轮齿元件17由额外的构件、即带齿圆盘13构成。所述构件被至少一个螺栓连接32固定在曲轴11上。此处，扭矩从曲轴11通过借助螺栓连接32被固定在曲轴11上的、构成第二轴向轮齿元件17的带齿圆盘13被传递到具有第一轴向轮齿元件16的减振器10上。图3所示混合动力模块的这种结构为通过背景技术已知的曲轴11的安装提供了选项，因为该曲轴已经具有安装带齿圆盘13所需的螺纹，因为借助该螺纹可以在减振器10上实现通过背景技术已知的曲轴11的多次旋拧。因此，本发明所述的混合动力模块对于客户来说是可用的，无须根据之前使用的曲轴11进行改造。
本发明提供了一种混合动力模块以及一种用于安装混合动力模块的方法，它们可以将微小的结构空间需求与低成本并且简单的安装两方面结合在一起。
附图标记说明
1 混合动力模块壳体
2 混合动力模块内腔
3 输入元件
4 输出元件
10 减振器
11 曲轴
12 离合装置
13 带齿圆盘
15 轴向轮齿
16 第一轴向轮齿元件
17 第二轴向轮齿元件
20 传动轴
21 旋转轴
30 受压件
31 螺栓
32 螺栓连接
40 夹紧螺母
41 第一密封元件
42 第二密封元件
43 第三密封元件
44 密封圈
50 球轴承
51 离合器轴承

Claims (10)

1.一种适用于机动车的、用于耦合内燃机以及变速器的混合动力模块，包含电机、离合装置(12)以及输入元件(3)，所述输入元件尤其设计在所述混合动力模块所包含的减振器(10)例如双质量飞轮上，利用所述减振器可以将所述混合动力模块连接到输出元件(4)、尤其是内燃机的输出元件(4)例如曲轴(11)上，以便传递扭矩，
其特征在于，
所述输入元件(3)具有第一轴向轮齿元件(16)，尤其是第一细齿元件，所述输入元件(3)可以凭借所述第一轴向轮齿元件与所述输出元件(4)上互补设计的第二轴向轮齿元件(17)、尤其是第二细齿元件共同构成一个轴向轮齿(15)，尤其是细齿，以便为传递扭矩到混合动力模块上将所述输出元件(4)与所述输入元件(3)以型配合和/或力配合的形式耦合。
2.根据权利要求1所述的混合动力模块，
其特征在于，
所述第一轴向轮齿元件(16)设计用于借助至少一个螺栓连接与所述第二轴向轮齿元件(17)轴向牢固相连。
3.根据权利要求2所述的混合动力模块，
其特征在于，
所述螺栓连接可以或已经通过一个从中心穿过所述轴向轮齿元件(16)的螺栓(31)实现。
4.根据前述两项权利要求中任一项所述的混合动力模块，
其特征在于，
所述螺栓连接轴向支撑在受压件(30)上，所述受压件又设计用于轴向靠在所述第一轴向轮齿元件(16)上，以便朝所述第二轴向轮齿元件的方向将所述第一轴向轮齿元件压在所述第二轴向轮齿元件(17)上。
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，
所述混合动力模块具有一个混合动力模块壳体(1)，其中，第一密封元件(41)、尤其是流体密封件布置在一个旋转构件、尤其是所述混合动力模块离合装置(12)的轮毂与所述受压件(30)之间，以便以不透流体的方式密封由所述混合动力模块(1)所构成的混合动力模块内腔(2)。
6.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，
所述第一轮齿元件(16)上轮齿的齿牙沿其径向延伸方向还具有一个包含轴向分量的延伸。
7.一种用于将根据权利要求1至6中任一项所述的混合动力模块安装到输出元件(4)、尤其是内燃机的输出元件(4)例如曲轴(11)上的方法，其中，会提供所述混合动力模块以及输出元件(4)，并且输入元件(3)凭借第一轴向轮齿元件(16)紧靠在所述输出元件(4)的互补设计的第二轴向轮齿元件(17)上，并在该位置借助至少一个螺栓连接相互固定所述两个轮齿元件(16、17)，使得所述两个轮齿元件(16、17)构成一个轴向轮齿(15)并以此让所述输出元件(4)与所述输入元件(3)以型配合和/或力配合的形式耦合，以便传递扭矩。
8.根据权利要求7所述的用于安装混合动力模块的方法，
其特征在于，
所述螺栓连接由一个从中心将所述第一轴向轮齿元件(16)与所述第二轴向轮齿元件(17)相连的螺栓(31)实现，其中，旋拧所需的扭矩从中心穿过所述混合动力模块被施加在所述螺栓(31)上。
9.一种包含根据权利要求1至7中任一项所述混合动力模块的驱动装置，以及一种驱动机组，尤其是内燃机，其具有输出元件(4)，尤其是曲轴(11)，所述输出元件具有第二轴向轮齿元件(17)，其与第一轴向轮齿元件(16)共同构成一个轴向轮齿(15)，尤其是细齿，使得所述输出元件(4)与所述混合动力模块以抗扭转的方式耦合。
10.根据权利要求9所述的驱动装置，
其特征在于，
所述两个轮齿元件(16、17)其中至少一个的轮齿通过带齿圆盘(13)实现，所述带齿圆盘凭借多个螺栓连接(32)被固定在各个带有轮齿的元件上。
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