CN112424497A - 用于机动车辆的传动系的具有旋转轴线的混合动力模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆(4)的传动系(3)的具有旋转轴线(2)的混合动力模块(1)，该混合动力模块至少包括以下部件：用于接收扭矩的驱动轴连接点(5)；用于输出扭矩的传动轴连接点(6)；用于从电机(8)接收扭矩的扭矩接收装置(7)；具有两个片保持器(10、11)的干式多片离合器(9)，这两个片保持器可以绕旋转轴线(2)相对于彼此旋转，具体是包括片堆叠(19)的外部保持器(10)和内部保持器(11)，其中如果用目标接触压力轴向压紧片堆叠(19)，则目标扭矩只能从驱动轴连接点(5)传递到扭矩接收装置(7)并传递到传动轴连接点(6)。该混合动力模块(1)的特征尤其在于，在每种情况下：内部保持器(11)扭转刚性地连接到驱动轴连接点(5)；并且外部保持器(10)扭转刚性地连接到传动轴连接点(6)和扭矩接收装置(7)。借助此处提出的混合动力模块以及多片离合器的外部保持器和内部保持器的特定布置，当借助混合动力模块的电机冷启动内燃发动机时，可以实现低噪声排放。

Description

用于机动车辆的传动系的具有旋转轴线的混合动力模块
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的传动系的具有旋转轴线的混合动力模块，该混合动力模块至少包括以下部件：
-用于接收扭矩的驱动轴连接点；
-用于输出扭矩的传动轴连接点；
-用于从电机接收扭矩的扭矩接收装置；
-具有两个片保持器的干式多片离合器，这两个片保持器可以绕旋转轴线相对于彼此旋转，具体是包括片堆叠的外部保持器和内部保持器，
其中如果用目标接触压力轴向压紧片堆叠，则目标扭矩只能从驱动轴连接点传递到扭矩接收装置并传递到传动轴连接点。该混合动力模块的特征尤其在于，在每种情况下：
-内部保持器扭转刚性地连接到驱动轴连接点；并且
-外部保持器扭转刚性地连接到传动轴连接点和扭矩接收装置。
背景技术
从现有技术中已知用于混合动力传动系的混合动力模块，这些混合动力模块被设计成将电机的扭矩整合到(常规)传动系中，该传动系包括具有驱动轴的内燃发动机和具有传动轴的变速器。混合动力模块于是包括用于(附加)电机的连接件或者包括(附加)电机和用于可释放地联接电机以传递转矩的摩擦离合器。另选地，电机被设计为主驱动单元，并且内燃发动机可以借助混合动力模块的摩擦离合器进行切换，或者可以连接到电机以启动马达(启动)。
电机例如被布置成像交流发电机一样(例如，替代交流发电机，偏离内燃发动机的马达轴线，通常平行于该轴线)，并且借助牵引驱动件(例如，三角皮带驱动件)连接到传动轴和/或驱动轴，其中插入摩擦离合器。根据另一个实施例，电机与马达轴线同轴地布置，即与内燃发动机的驱动轴成一直线，其中摩擦离合器被布置在电机的中央，连接到电机的转子。
在摩擦离合器可释放地连接到驱动轴的构造中，所述摩擦离合器也被称为K0[离合器0]。在所述摩擦离合器可释放地连接到传动轴的构造中，所述摩擦离合器也被称为K1[离合器1]。
扭矩可以通过电机传递到驱动轴和/或传动轴，由此可以叠加由驱动轴发出的扭矩，即发生所谓的增压。在某些应用中，还可以借助电机来启动内燃发动机，即从静止状态牵引启动驱动轴。因此，可以省去先前使用的起动机马达和起动机环形齿轮。此外，在某些应用中，电机可以作为发电机运行，即其被设计为将从外部输入的扭矩转换为电能。从外部输入的扭矩由变速器输入(即用于再生)或者由内燃发动机输入，其中电能可以直接或经由蓄能器排放到用电设备。
在某些应用中，提供了另一种电机作为电驱动马达，借助于该电机可以进行(例如，纯)电动驱动。该电驱动马达与内燃发动机并联地或单独地将扭矩传递到变速器。后一种情况被称为纯电动驱动。因此，如果电蓄能器不再具有足够的可用能量，则内燃发动机用作能量源，例如用作所谓的增程器。这经由混合动力模块的电机以输出到变速器的扭矩和/或电蓄能器的充电的形式发生。如果要分别提供内燃发动机的两种对应切换状态，则需要同时使用K0离合器和K1离合器，其中混合动力模块的摩擦离合器于是形成K0离合器，并且K1离合器在从驱动轴到变速器的扭矩系中连接在混合动力模块的下游。如果插入K1离合器，则混合动力模块的传动轴连接点经由模块轴连接到K1离合器轴输入端，并且仅经由K1离合器间接地(实际上可释放地)连接到变速器输入轴。
在许多应用中，期望混合动力模块的摩擦离合器被设计成具有较小外径。因此，为了能够传递所需的扭矩，优选地将多片离合器用作摩擦离合器，其中优选地使用干式多片离合器，该干式多片离合器实施起来更简单并且对于应用具有足够的耐磨性。另外，与其中携带冷却剂的湿式多片离合器相比，由于具有较低的共同旋转质量，其效率通常较高。
多片离合器具有至少一个摩擦片和对应数量的对片。对片的数量由多片离合器的构造决定。通常，摩擦片在左侧和右侧在轴向方向上具有一个摩擦表面，该摩擦表面可以与相邻的对片的摩擦表面接触并且可以被压紧以传递摩擦力。因此，摩擦片轴向可移动地安装在片保持器中，例如作为所谓的外部保持器中的外片。对片以对应的方式轴向可移动地安装在另一个片保持器中，例如作为所谓的内部保持器中的内片。因此，摩擦片应当能够在轴向方向上在左侧和右侧与对应的摩擦表面摩擦接触。因此，在片堆叠的轴向外侧上，例如在第一摩擦片(从左到右观察)的左侧，设置接触压力片或压片，该接触压力片或压片在面对第一摩擦片的一侧(对应于例如右侧)上具有第一(摩擦片侧)摩擦表面，并且在相对侧(对应于例如左侧)上具有用于引入接触压力的力施加表面。在片堆叠的另一轴向外侧上，例如在最后一个摩擦片(从左到右观察)的右侧，对应的摩擦片侧摩擦表面本身由该摩擦片侧片保持器本身(例如内部保持器)形成。这种构造使得对片(在两侧上包括摩擦表面)的数量(n-1)对应于比摩擦片的数量(n)少一个。应当注意，接触压力片或压片在此处不被称为对片。在这种构造中，摩擦对的数量对应于摩擦片的数量的两倍。然而，其他构造也是可能的，其中应当以尽可能少的数量的片来实现尽可能多的数量的摩擦对。
为了传递扭矩，将片堆叠中的片轴向压紧在一起，因此可以摩擦传递扭矩，在第一种方法中，该扭矩对应于摩擦表面的平均半径、接触压力、摩擦系数和摩擦对的数量的乘积。例如，接触压力由片保持器中央的中央从动缸提供，该从动缸由于分离而将膜片弹簧(也简称为圆片弹簧)从偏转位置释放到接合位置，因此将膜片弹簧的弹力施加到接触压力片或压片。在某些情况下，可轴向地插入其他元件，诸如调节弹簧和/或压力罐，其中压力罐优选地同时在中央从动缸与膜片弹簧之间和/或在膜片弹簧与调节弹簧之间形成传递元件。
如果没有扭矩要传递，则片堆叠中的片彼此轴向间隔开，例如通过中央从动缸使膜片弹簧偏转，从而防止将弹簧力从膜片弹簧引入到片堆叠上。这些片由于具有相反的扭矩而以滑动离合器的方式彼此自动间隔开，或者通过弹簧装置彼此主动分离。分离意味着在这种情况下实际上不再有接触，即不能传递扭矩，或者在压紧片堆叠的弹力方向上剩余的轴向力非常低，以至于仍然可传递的阻力矩可忽略不计或对于系统中的反作用力而言至少足够低。例如，可传递的扭矩非常低，以至于不能通过由内燃发动机产生的可传递的扭矩使电机的转子轴旋转，反之亦然，不能通过电机使内燃发动机的曲轴旋转。
片保持器(也被称为片罐)连接到轴毂或一体形成这种轴毂，使得所述片保持器可以以传递扭矩的方式永久地连接到驱动轴和/或传动轴。例如，外部保持器连接到驱动轴，其中在一个实施例中，扭转减振器和/或扭转吸振器互连在它们之间和/或并联互连。内部保持器连接到扭矩接收装置并连接到变速器输入轴或模块轴，其中扭矩接收装置是牵引盘或者是转子或转子连接件。扭矩接收装置优选地被设计用于既接收扭矩又输出扭矩，使得例如增压(即从电机到多片离合器的扭矩接收装置)以及发电机模式(即从多片离合器到电机的扭矩输出)都是可能的。
当前，通常仍然借助起动机环形齿轮和单独的起动机马达即另一个电机来启动内燃发动机。这是由于尽管可以实现足够的扭矩来使内燃发动机冷启动，但是经由混合动力模块的多片离合器(被设计为K0离合器)进行动力传递仍然不够这一事实。对两种不同类型的启动加以区分，具体是直接启动和动态启动。对于直接启动，启动热内燃发动机，其中电机的转子轴利用闭合的K0离合器从静止状态加速到所需的启动速度。对于动态启动，首先利用断开的K0离合器使电机的转子轴达到所需的冷启动速度，然后才闭合K0离合器(通过磨削)。然后，将冷内燃发动机的曲轴升至所需的启动速度。对于动态启动，会发生振动，从而导致产生令人不愉快的噪声。就这一点而言，已经发现这是由多片离合器的柔软性引起的，这种柔软性使得已经接触或处于接合过程中的片堆叠的相对摩擦表面振动滑动。
由此，本发明的目的是至少部分地克服从现有技术已知的缺点。根据本发明的特征由独立权利要求得出，在从属权利要求中示出其有利实施例。权利要求的特征可以以任何技术上合理的方式组合，并且以下描述中的解释和附图中的特征(包括本发明的附加实施例)也可以用于该目的。
发明内容
本发明涉及一种用于机动车辆的传动系的具有旋转轴线的混合动力模块，该混合动力模块至少包括以下部件：
-用于接收扭矩的驱动轴连接点；
-用于输出扭矩的传动轴连接点；
-用于从电机接收扭矩的扭矩接收装置；
-具有两个片保持器的干式多片离合器，这两个片保持器可以绕旋转轴线相对于彼此旋转，具体是外部保持器和内部保持器，其中至少一个外片轴向可移动地安装在外部保持器中，并且数量对应于外片数量的内片轴向可移动地安装在内部保持器中，使得至少一个外片和对应数量的内片形成片堆叠，
其中如果用目标接触压力轴向压紧片堆叠，则目标扭矩只能从驱动轴连接点传递到扭矩接收装置并/或传递到传动轴连接点。
该混合动力模块的特征尤其在于，在每种情况下：
-内部保持器扭转刚性地连接到驱动轴连接点；并且
-外部保持器扭转刚性地连接到传动轴连接点和扭矩接收装置。
在下文中，如果在没有另外明确指示的情况下使用轴向方向、径向方向或周向方向以及对应的术语，则参考所提及的旋转轴线。除非另外明确说明，否则在前述和后续描述中使用的序数仅用于清楚区分的目的，并不指示指定部件的次序或排名。序数大于一并不一定意味着必须存在另一个这样的部件。应当注意，尽管在使用时不能分离传递扭矩的永久连接件，但是其可以任选地装备有减振装置和/或扭转吸振器，使得可以实现减振和/或解振。相反地，扭转刚性的连接件没有设置减振装置或吸振器，并且减振效果是由于部件材料和/或连接件的柔软性低且可忽略，如例如借助花键接头在扭矩传递中发生的。因此，扭转刚性的连接件是传递扭矩的永久连接件的特殊情况。
因此，混合动力模块被设计成以传递扭矩的方式将内燃发动机和电机可释放地连接到用电设备。因此，混合动力模块具有用于从内燃发动机的驱动轴接收扭矩的驱动轴连接点，其中经常插入扭转减振器(例如双质量飞轮)并且/或者并联连接扭转吸振器(例如，离心摆)，使得驱动轴连接点实际上仅以解振的方式间接地连接到驱动轴。然而，驱动轴连接点与分离装置的输出侧(例如双质量飞轮的次级质量)之间的连接件以传递转矩的方式永久地连接到燃烧发动机侧片保持器(即，在此为内部保持器)；因此，不能通过输入信号和/或力来分离所述连接件，因此不包括分离离合器。
此外，混合动力模块具有用于将扭矩输出到用电设备的传动轴连接点，其中例如用电设备具有至少一个驱动轮以驱动机动车辆。然而，辅助单元通常经由单独的辅助传动系(例如牵引传动件)来驱动。对于某些应用，有利的是将另一个分离离合器(例如摩擦离合器)作为变速器输入轴的K1离合器连接在混合动力模块的上游，使得混合动力模块可以与变速器和至少一个用电设备分离。因此，传动轴连接点经由模块轴连接到K1离合器的离合器输入端。K1离合器将所述模块轴可释放地连接到变速器输入轴。在某些实施例中，在此插入另外或仅至少一个扭转吸振器或甚至一个扭转减振器，其中对应地调整轴。
最后，混合动力模块还具有转矩接收装置，用于从电机接收转矩，而且用于将转矩输出到可以以发电机模式运行的电机，例如用于机动车辆的制动能量的再生。例如，扭矩接收装置是摩擦盘或可以以传递扭矩的方式永久地连接到摩擦盘的承载件。另选地，扭矩接收装置是转子或可以以传递扭矩的方式永久地连接到其上的转子承载件或承载件。在该实施例中，优选地还将定子及其扭矩支撑件整合到混合动力模块中，其中优选地可以将整个混合动力模块整合到变速器的壳体(例如变速器钟形壳体)中。
在混合动力模块的中央设置具有两个片保持器的干式多片离合器，这两个片保持器可以绕旋转轴线相对于彼此旋转，其中多片离合器通常例如相对于功能原理进行设计。因此，设置外部保持器和内部保持器，它们可以绕旋转轴线相对于彼此旋转。至少一个外片轴向可旋转地安装在外部保持器中，并且数量对应于外片数量的内片轴向可移动地安装在内部保持器中，例如设置四个外片和五个内片。
如果用目标接触压力轴向压紧片堆叠，则目标扭矩只能从驱动轴连接点传递到扭矩接收装置并传递到传动轴连接点。这种扭矩的传递在片堆叠的未压紧状态下中断或减小到足够低的阻力矩。
现在此处提出，内部保持器扭转刚性地连接到驱动轴连接点。并且进一步提出，外部保持器扭转刚性地连接到传动轴连接点和扭矩接收装置。这种构造与当前现有技术的已知实施例正好相反。此处，内部保持器与驱动轴连接点以及外部保持器与传动轴连接点或扭矩接收装置的呈抗倾斜方式的连接件是优选的，例如借助尽可能长的轴向重叠的连接件或整体设计。
这种构造的优点在于，内部保持器被设计成具有非常小的径向膨胀，因此具有较短的杠杆。因此，内部保持器可以被设计成相对于在冷启动期间由混合动力模块的电机从静止状态提升内燃发动机的驱动轴而导致的片堆叠中的滑动振动非常刚性。外部保持器较少受到这种负载，因为电机通常不会在相关的激励频率范围内产生扭转振动。在一个实施例中，外部保持器也经由转子承载件直接或间接地支撑，该转子承载件例如经由传动轴连接点的轴承非常刚性地支撑，其中这种轴承通常被设计为例如呈O形布置的双排轴向张紧的滚动轴承。为了在运行期间保持转子与定子之间的间隙尺寸足够恒定，这种刚性轴承通常是必要的。
这不仅减少或甚至消除了接合多片离合器时的噪声排放，而且还显著减少了片堆叠的摩擦衬片上的磨损。偶尔发生的摩擦振动会显著影响扭矩积累和期望的摩擦扭矩。摩擦振动可以使片(轴向)自由晃动，使得片齿中的(轴向)位移摩擦(并非恒定地)减小并且与接触压力相反；这又引起最大可传递的转矩的波动。如果通过上述措施防止摩擦振动的产生，则可以使扭矩积累更恒定。
根据混合动力模块的一个有利实施例，内部保持器借助滚动轴承径向支撑在传动轴连接点上，其中滚动轴承被布置成与片堆叠轴向重叠。
在该实施例中，一方面，非常刚性地安装的传动轴连接点用作径向对轴承，同样如通常已知的。然而，内部保持器的滚动轴承也被布置成与片堆叠轴向重叠。因此，在片堆叠中要避免的与振动产生的轴向中心成比例的轴向杠杆非常短或甚至为零。因此，显著增加了内部保持器抵抗围绕圆周轴线的倾斜振动和变形振动的刚性。对于这类应用，可以防止冷启动期间的噪声排放，或者在所涉及的机动车辆的当前噪声控制概念中，至少可以将冷启动期间的噪声排放减少或转移到驾驶员不再能够感知到的区域。
根据混合动力模块的一个有利实施例，外部保持器被设计成开槽的，其中优选地导尘器被径向地布置在片堆叠的外侧。
为了增加用于片堆叠的径向安装空间，并因此增加在相同接触压力下可传递的最大(目标)扭矩，此处提出将外部保持器设计成开槽的。这意味着，与已知实施例不同，外部保持器未形成有也复制径向外侧上的径向内片止挡部的浮雕形状。相反，片止动件由外部保持器中的径向内侧狭槽形凹部形成。在一个有利实施例中，狭槽被形成为径向连续的，使得外片的对应外部凸耳可以被放置成在狭槽的区域中与外部保持器的径向壁厚完全径向重叠。因此，外部保持器与外片之间可传递的扭矩足够大。
在具有径向连续狭槽的实施例(其中将保护周围部件以免磨损以及灰尘从片堆叠逸出)中，一个或多个导灰器优选地也被径向地布置在片堆叠的外侧或至少被径向地布置在狭槽的外侧。优选地，导尘器由薄和/或轻的材料形成。例如，导尘器被设计为远离转子指向并且径向向外定位的管道。在运行过程中，可以通过向心力和/或冷却气流来清除灰尘和/或磨损。
根据混合动力模块的一个有利实施例，外部保持器包括片承载件，其中片承载件与扭矩接收装置、优选地与转子承载件一体形成。
外部保持器例如以深冲的方式一体形成为罐。另选地，外部保持器包括多个单独部分，这些部分接合在一起，例如借助齿焊接或牢固连接。片承载件是外部保持器的部件，其中外片以传递扭矩的方式永久且轴向可移动地安装在其中。例如，该片承载件被设计成开槽的或如前所述形成。片承载件连接到扭矩接收装置，即例如直接或间接地连接到电机的转子或者利用离轴电机连接到带驱动件的皮带轮。优选地，片承载件形成用于转子的保持器和/或一体形成径向向内延伸到滚动轴承的转子承载件，或者整体地承担该功能。在一个特别优选的实施例中，具有用于牢固连接到变速器输入轴或模块轴的部件的片承载件还形成用于内部保持器的轴承座，例如如前所述设计。
在一个另选实施例中，外部保持器与扭矩接收装置分开形成，并且例如借助弹簧装置(例如板弹簧)相对于其轴向可移动地保持预张紧。另选地，用其压紧片堆叠或支撑按压。外片承载件经由板弹簧连接到转子承载件。例如，从切线方向观察时，板弹簧是倾斜的或预成型的。因此，可以通过闭合时产生的周向力来增加(拉动方向)和减小(推动方向)接触压力。板弹簧的倾斜度越大，可实现的增益就越大，这是显著的，例如增益为50％。因此，可以减小圆片弹簧力和分离力。
优选地，轴向可移动的外部保持器也被设计为拉杆，该拉杆具有一体形成或单独安装的接触压力片。
根据混合动力模块的一个有利实施例，设置正常弹簧和压力垫以压紧片堆叠，其中压力垫具有以下节段：
-用于将轴向力传递到片堆叠的外部节段；
-用于从致动装置接收轴向致动力的内部节段；以及
-中央节段，其中抵靠中央节段有效地预张紧正常弹簧，使得由处于正常状态的正常弹簧保持片堆叠，
其中外部节段被设计成是轴向柔软的，使得压力垫形成可延迟轴向接触压力在片堆叠上的传递的调节弹簧。
在该实施例中，压力垫还形成为调节弹簧，因为外部节段即径向外部区域被设计成是很柔软的。调节弹簧或此处压力垫的弹性增加了致动器行程与联接扭矩的比率。增加致动器行程增加了扭矩的分辨率，并且设定扭矩在抵抗波动、公差、热变化等方面会更加稳健。
优选地，正常弹簧(例如膜片弹簧，也称为圆片弹簧)或膜片弹簧组支撑在轴向固定的部件(例如转子承载件或皮带轮承载件)之间，并且以预张紧的方式作用在压力垫上，以使用其压紧片堆叠。致动装置(例如中央从动缸，优选同心从动缸(CSC)或滚珠斜坡系统)作用在内部剖面图上，即作用在径向内部区域上，并且在从外部主动激活时(例如在CSC的从动缸中压力升高时)打开多片离合器。中央节段径向位于外部节段与内部节段之间，但不一定正好在中央。该位置应根据正常弹簧和整体形成的调节弹簧的期望弹簧特性进行设计。
与正常弹簧的前述实施例无关，压力垫优选地与拉杆一体设计或经由牢固配合与拉杆一起设计，以使片堆叠收缩。
在一个实施例中，既不设置正常弹簧也不设置中央节段，其中优选地不设置板弹簧或衬片弹簧。然后，压力垫优选地被设计用于主动压紧，即片堆叠正常分离或多片离合器正常断开。与多片离合器的正常状态无关，压力垫仍然具有调节弹簧的整体功能。
根据另一方面，提出了一种传动系，该传动系包括具有驱动轴的内燃发动机、具有传动轴的变速器以及电机，其中电机可以借助根据以上描述的实施例的混合动力模块的扭矩接收装置联接在驱动轴与传动轴之间，因为可以借助混合动力模块的干式多片离合器来释放电机与传动轴之间的扭矩传递。
因此，该传动系被设计为传递由发动机(例如内燃发动机或电驱动马达)提供并经由其驱动轴递送到至少一个用电设备的扭矩。示例性用电设备是机动车辆的至少一个驱动轮和/或用于提供电能的发电机。相反地，例如也可以从驱动轮接收惯性能量。优选地借助混合动力模块将该惯性能量传递到电机，该电机可以作为发电机运行，以用于再生，即用于电存储制动能量。此外，在一个优选实施例中，可以借助多片离合器将扭矩从内燃发动机和电机传递到用电设备。就这一点而言，例如在机动车辆中的应用中，参考对传动系的已知要求。
为了以目标方式和/或借助具有不同传动比的手动变速器来传递扭矩，或者将来自电机的扭矩传递和/或来自用电设备的内燃发动机的扭矩传递分开，使用上述多片离合器是特别有利的。根据本说明书的多片离合器被设计成抵抗滑动振动是特别刚性的，并且特别适合用作具有常规构造的混合动力传动系中的K0离合器，该常规构造没有动力电机(燃烧发动机传动系)，但是仅具有交流发电机，其中交流发电机由混合动力模块代替。混合动力模块所需的安装空间很小，并且仍然可以保持通常较低和/或平常的噪声排放。
根据传动系的一个有利实施例，电机被设计用于电驱动并且优选地以传递扭矩的方式永久地连接到传动轴。
在该实施例中，混合动力模块的电机被设计用于纯电动驱动，因此内燃发动机与(混合动力模块的)电机之间的功率分配不再被描述为常规燃烧发动机传动系的混合动力。然而，与此同时，所需的安装空间与纯燃烧发动机传动系的安装空间类似，因此在某些情况下，可以在相同的安装空间构造中提供常规燃烧发动机构造和动力混合动力构造，而无需很大的努力。
因此，在一个实施例中，于是只能在机动车辆的至少一个驱动轮的运行(推进)期间启动内燃发动机，因为省去了朝向变速器的另一个离合器。在一个另选实施例中，K1离合器连接在变速器输入端的上游，因此也可以在机动车辆处于静止状态时启动内燃发动机。在这两种情况下，电机与内燃发动机之间的速度差都是在启动时通过多片离合器实现的。
在另一个另选实施例中，K0离合器在燃烧发动机侧上连接在混合动力模块的上游，并且多片离合器形成K1离合器。这种构造在功能上对应于前述实施例，其中多片离合器作为K0离合器和下游K1离合器。
根据另一方面，提出了一种机动车辆，该机动车辆包括可以借助根据如上所述的实施例的传动系来驱动的至少一个驱动轮。
如今，大多数机动车辆具有前轮驱动，因此优选地将至少一个驱动机(例如内燃发动机和/或(另一个)电驱动马达)和/或(至少一个)电机放置在驾驶室前面并且横向于主驱动方向。在这种布置中安装空间特别小，因此特别有利的是使用小型皮带混合动力模块。然而，对于具有后面布置的实施例，例如由于具有最大可能的可自由使用的行李箱空间，安装空间也受到显著限制。在机动两轮车辆中使用混合动力模块是类似的，为此需要在相同的安装空间下显着提高性能。
根据欧洲分类，该问题对于小型汽车类别的乘用车更加严重，但是这些是混合动力的焦点。与较大汽车类别的乘用车相比，在小型汽车类别的乘用车中使用的功能单元在尺寸上显著减小。但是，小型汽车的可用安装空间要小得多。上述传动系具有小尺寸的多片离合器。同时，噪声排放极低，即使在动力电机可以在混合动力模块中同轴连接到混合动力模块或者在离轴传递扭矩的电机可以经由牵引驱动件连接到混合动力模块的情况下也是如此，例如该混合动力模块针对城市交通被设计用于纯电动驱动，最大速度可达到60km/h[每小时六十公里]。生产混合动力模块也具有成本效益。
根据例如尺寸、价格、重量和性能将乘用车归入车辆类别，其中这种定义基于市场需求不断变化。在美国市场上，根据欧盟分类将小型汽车和微型汽车类别中的车辆归入次紧凑型汽车类别，而在英国市场上，它们分别对应于超小型汽车和城市汽车类别。小型汽车类别的示例是Alfa Romeo Mito、Volkswagen Polo、Ford Fiesta或Renault Clio。在小型汽车类别中，众所周知的全混合动力车是BMW i3、Audi A3 e-tron或Toyota YarisHybrid。
附图说明
下文基于相关技术背景并参考示出优选实施例的相关联附图，对上述本发明进行详细说明。本发明绝不受纯示意性附图的限制，同时应当注意，附图在尺寸上不准确并且不适于限定比例。下文中，
图1示出了具有中央多片离合器的常规混合动力模块；
图2示意性地示出了具有混合动力模块的传动系；
图3示出了具有可轴向移动的外部保持器的混合动力模块；
图4示出了具有与扭矩接收装置一体形成的外部保持器的混合动力模块；
图5示出了具有常开多片离合器的混合动力模块；
图6示出了具有摩擦盘的混合动力模块；并且
图7示出了具有混合动力模块的机动车辆中的传动系。
具体实施方式
图1示出了具有旋转轴线2的常规混合动力模块34，其中多片离合器9同轴地布置在电机8内，该电机在中心处靠近旋转轴线2。在图示的左侧，是内燃发动机50(未示出，参见图2或图7)的驱动轴47的剖面图，该驱动轴用于借助多片离合器9将扭矩可切换地传递到传动轴31或模块轴30。驱动轴47经由双质量飞轮45的驱动安装件46(此处借助与初级质量的螺钉连接件)连接，并且双质量飞轮45(此处具有次级质量)连接到常规混合动力模块34的驱动轴连接点5(此处被设计为花键接头)。然而，为了清楚起见，对于根据图3至图6的混合动力模块1以相同的方式实现，而没有一般性的限制。
在图1中，驱动轴连接点5连接到常规外部保持器36，该外部保持器借助滚动轴承20径向向内支撑在传动轴连接点6上。此处可以看出，滚动轴承20被布置成与片堆叠19轴向偏移。在常规外部保持器36中，外片12至15以可传递扭矩的方式轴向可移动地且永久地安装在片堆叠19的常规(此处为成形)片承载件41中。同一片堆叠19包括内片16至18，这些内片与外片12至15相对地且轴向交替地布置，并且安装在常规内部保持器35中，通过该内部保持器，它们可以传递扭矩的方式永久地和轴向地移位。此外，压片39像其中一个内片一样安装在常规内部保持器35中。此外，对片40与常规内部保持器35一体形成。
为了将扭矩从常规外部保持器36传递到常规内部保持器35，借助正常弹簧24轴向压紧片堆叠19，该正常弹簧此处被设计为膜片弹簧或圆片弹簧，借助处于正常状态的常规压力垫43和调节弹簧44(此处单独设计)，使得多片离合器9被设计成处于常闭构造。
设置致动装置28以实现从驱动轴47到传动轴31或模块轴30(以及到扭矩接收装置7)的扭矩传递，该致动装置在这种情况下被设计为具有分离轴承的静液压从动活塞。在这种情况下，致动装置28经由静液压管线68从外部供应。分离轴承与正常弹簧24相对地作用在常规压力垫43上，使得由于正常弹簧24在片堆叠19上与安装相关的预张紧而产生的法向力(在图示中从左到右)被反向。
在这种情况下，常规内部保持器35牢固连接到扭矩接收装置7，例如该扭矩接收装置连接到电机8的转子37，该转子可以通过定子38绕旋转轴线2旋转。转子37借助常规内部保持器35连接到传动轴连接点6，并且借助模块轴30或传动轴31和中央轴承49支撑在壳体48上。转子37的速度可以借助转子位置传感器(所谓的旋转变压器42)来检测。
常规内部保持器35连接到传动轴连接点6，该传动轴连接点借助花键接头以传递扭矩的方式永久地连接到模块轴30或传动轴31(与是否设置K1离合器53(参见图2或图6)无关)。经由此处由两个单独的滚珠轴承形成的中央轴承49，模块轴30或传动轴31并且因此整个多片离合器9相对于壳体48可旋转地支撑。
图2示出了(混合动力)传动系3的示意图，其中在图示的左侧可以看到内燃发动机50，此处利用两个活塞，该内燃发动机经由双质量飞轮45与其驱动轴47永久地连接并以传递扭矩的方式连接到混合动力模块1的驱动轴连接点5。混合动力模块1的电机8利用其定子38扭转地支撑(例如在壳体48上，参见图3)。转子37以传递扭矩的方式永久地、优选扭转刚性地连接到扭矩接收装置7。为了启动内燃发动机50，闭合多片离合器9，在这种情况下，该多片离合器被设计为K0离合器。为了借助变速器51(例如传动齿轮)将混合动力模块1的电机8的扭矩传递到用电设备(在这种情况下，例如驱动轮32或33)，可以利用传动轴连接点6闭合此处的K1离合器53，这使得可经由传动轴31可释放地传递扭矩。为了将扭矩从内燃发动机50提供给电机8，应当同时闭合K0离合器52和K1离合器53。在一个实施例中，K1离合器被设计为主动闭合式分离离合器，例如所谓的楔形离合器。在另一个实施例中，省略了K1离合器53，使得电机8的转子37与驱动轮32、33永久地共同旋转。
图3示出了具有旋转轴线2的混合动力模块1，其中内部保持器11和外部保持器10现在在功能上被倒置，使得内部保持器11扭转刚性地连接到驱动轴连接点5，并且外部保持器10与扭矩接收装置7和传动轴连接点6扭转刚性地形成。在总体功能上，所示的构造对应于例如根据图1的常规实施例，因此参考该处的描述。例如，片堆叠19以常规方式设计并且包括多个外片和内片。在这种情况下，多片离合器9也被设计成常闭的。
在图3至图6中的所有示出的多片离合器9中，示出了致动装置28和压力垫25(以及任选地正常弹簧24)的至少两个位置，实际上处于分离状态和接合状态，处于新的条件并且具有最大的磨损或下沉迹象。两个位置中的一个位置用虚线示出。这些表明了必须设置具有对应安装长度的轴向致动行程的极限位置。
现在滚动轴承20(被设计用于内部保持器11的轴承)被布置成与片堆叠19轴向重叠。因此，与根据图1的实施例相比，内部保持器11上可能的倾斜扭矩或弯曲扭矩非常低。然而，应当注意，这是任选的特征。由于在这种构造中可获得轴向安装空间，因此滚动轴承20被设计成两排，由此与单排滚动轴承相比也实现了增加的抗倾斜性。另选地，滚动轴承20被设计成一排和/或具有较大滚动元件或其他类型的滚动元件，例如针或缸。
在根据图3的构造中，外部保持器10被设计成像拉杆一样轴向可移动，其中外部保持器10整体地包括接触压力片39和片承载件22(此处被设计成开槽的)。对片40由外部保持器10的轴向固定的部件形成，该外部保持器例如呈圆片的形状径向延伸并且扭转刚性地连接到传动轴连接点6。为了压紧片堆叠19，设置正常弹簧24(或在这种情况下为具有两个交替定位的膜片弹簧或圆片弹簧的弹簧组)，该正常弹簧利用轴向力(法向力，根据图示向右)作用在压力垫25的中央节段29上。因此，借助用作拉杆的外部保持器10的接触压力片39(法向)压紧片堆叠19。
正常弹簧24的该法向力经由压力垫25的外部节段26传递到外部保持器10，该外部节段被设计为柔软的，使得其具有调节弹簧的特性，即扩展的扭矩位移特性，因此具有更好的扭矩分辨率。当正常弹簧24相应地被设定成与其安装有关的轴向预张紧时，根据图示，外部保持器10的被设计成像拉杆一样轴向可移动的部分被压力垫25向右拉动。
设置致动装置28(其例如是如图1所示的静液压从动活塞)，以打开片堆叠19。致动装置28作用在压力垫25的内部节段27上，使得正常弹簧24被压缩(并且甚至进一步被预张紧)(在图示的左侧示出)，并且使得张力从外部节段26被反向到接触压力片39。
在图3所示的混合动力模块1的构造中，任选地还设置板弹簧54或板弹簧组，该板弹簧或板弹簧组以预张紧的方式安装在扭矩接收装置7或外部保持器10的轴向固定部分与接触压力片39之间，使得可以通过闭合时产生的周向力来增加(拉动方向)和减小(推动方向)接触压力。板弹簧54将外部保持器10的片承载件22和接触压力片39连接到形成转子承载件的扭矩接收装置7。因此，外部保持器10的片承载件22可轴向移位。板弹簧54在片堆叠19的径向外侧的布置在摩擦振动的情况下防止或至少减少了外部保持器10的片承载件22的摆动。
此处，模块轴30或传动轴31经由中央轴承49支撑在壳体48上，该中央轴承优选地作为呈O形布置预张紧的双排滚动轴承。在这种情况下，设置单独的转子承载件23，然而，也可以将该转子承载件整合到外部保持器10的轴向固定部分连接到传动轴连接点6的实施例中。(参见图6)。
为了清楚起见，图4示出了与图3相似的构造，该构造具有大体上相同或相似的部件，因此就这一点而言参考先前的描述。在这种情况下，外部保持器10轴向固定到扭矩接收装置7，或其片承载件22与扭矩接收装置7一体设计。此处，对片40(任选地)借助锁定螺钉连接到径向延伸的部件，该径向延伸的部件一体形成传动轴连接点6。在这种情况下，外部保持器10的片承载件22被设计成开槽的。为了保护电机8的马达间隙，(任选地)设置较薄管状导尘器21，该导尘器径向向外定位并且防止磨损和灰尘进入转子37与定子38之间的马达间隙。正常弹簧24被设计成(仅在此处与图3相比)具有一个膜片弹簧，并且以与图3所述的正常弹簧24完全相同的方式起作用。在这种情况下，压力垫25与拉杆一体设计，该拉杆例如借助保持环利用张力作用在接触压力片39上。优选地，在这种情况下，压力垫25在其外部节段26中也被构造成柔软的，因此不需要附加的调节弹簧。
为了清楚起见，图5示出了与图4相似的构造中的混合动力模块1，该构造具有大体上相同或相似的部件，因此就这一点而言参考那里的描述。此处，多片离合器9现在被构造成常开的，因此现在仅在借助致动装置28进行主动致动的情况下才压紧片堆叠19。与上述构造相比，接触压力片39和对片40的位置在轴向上交换，并且压力垫25利用压力作为接触压力(从图示中的右侧开始)作用在接触压力片39上(从右到左)。优选地，在这种情况下，压力垫25也被设计成柔软的，因此不需要调节弹簧。
扭矩接收装置7和外部保持器10的片承载件22是单独的部件，在这种情况下，它们例如借助焊接彼此牢固连接。外部保持器10的径向延伸部分与片承载件22一体设计并且与传动轴连接点6分开形成，其中在该实施例中，外部保持器焊接到传动轴连接点6。在这种情况下，致动装置28是机械滚珠斜坡系统，其中当从外部施加扭矩时，第一斜坡(此处为右侧)和第二斜坡(此处为左侧)之间的轴向距离改变。两个斜坡的这种相对旋转经由滚动元件(此处被设计为滚珠)利用低摩擦进行。通过致动压力垫25来实现两个斜坡之间的轴向距离的改变。
图6示出了用于离轴布置的电机8(未示出，参见图7)的混合动力模块1的构造，其中此处也独立于该构造示出了K1离合器。扭矩接收装置7(此处被一体设计为皮带轮和外部保持器10的片承载件22)借助焊接(任选地)连接到外部保持器10的径向延伸和轴向固定部件，该径向延伸和轴向固定部件包括对片40，并且还形成用于正常弹簧24的对轴承。外部保持器10的该径向延伸部件也是用于皮带轮的转子承载件23，并且与传动轴连接点6一体设计。为了清楚起见，致动装置28和压力垫25以及正常弹簧24以及接触压力片39和片堆叠19的构造被设计为图4中的构造，并且就这一点而言参考那里的描述。
此处，传动轴连接点6扭转刚性地连接到模块轴30，该模块轴又以传递扭矩的方式(此处为扭转刚性地，此处为例如通过螺钉)永久地连接到K1离合器53的K1对片56。K1离合器53包括共同旋转的离合器盖55、K1接触压力片58和K1摩擦盘57，它们可以压靠在由K1离合器盖55上的K1膜片弹簧59支撑的K1对片56上，因此在这种情况下，借助K1扭转减振器60经由K1传动轴毂61将目标扭矩以传递扭矩的方式永久地连接到传动轴31。
再次应当注意，为了清楚起见，此处选择了混合动力模块1的不同构造之间的相似性，并且为了简化，以如下方式示出了该相似性：可以看出，根据图3至图6的图示中的不同功能部件彼此可互换，并且因此例如通过交换致动装置28、片堆叠19或多片离合器9的构造、电机8的同轴布置或甚至与牵引驱动件的离轴布置等公开了另外的组合。此外，仅任选地插入双质量飞轮45并且在一个实施例中省去了该双质量飞轮，或者将其连接在混合动力模块1的下游或整合在混合动力模块1的另一点处。此外，在扭矩流中设置例如至少一个离心摆，优选地轴向靠近驱动轴47。在一个实施例中，电机8未被设计用于内燃发动机50的冷启动，并且另外设置例如经由环形齿轮联接的起动机马达。
图7仅示意性地示出了机动车辆4中的(混合动力)传动系3，其中传动系3(具有内燃发动机50、电机8和混合动力模块1，该混合动力模块具有旋转轴线2、电动马达轴线64或燃烧马达轴线63)位于驾驶室67前面并且横向于机动车辆4的纵向轴线62。借助传动系3，左驱动轮32和右驱动轮33可以经由底盘(未详细示出)(此处任选地为机动车辆4的前轮)驱动。电机8此处平行于内燃发动机50离轴布置，并且其电动马达轴65经由牵引驱动件(例如带66)以传递扭矩的方式永久地连接到混合动力模块1。内燃发动机50经由其驱动轴47以传递扭矩的方式永久地连接到混合动力模块1，并且混合动力模块1又连接到变速器51(例如手动变速器或连续变速器)的传动轴31。混合动力模块1例如如图6所示设计，并且包括被设计为K0离合器52(参见图6)的多片离合器9，其中此处省去了K1离合器53(参见图6)。
借助此处提出的混合动力模块以及多片离合器的外部保持器和内部保持器的特定布置，当借助混合动力模块的电机冷启动内燃发动机时，可以实现低噪声排放。
附图标记列表
1混合动力模块 2旋转轴线 3传动系 4机动车辆 5驱动轴连接点 6传动轴连接点7扭矩接收装置 8电机 9多片离合器 10外部保持器 11内部保持器 12第一外片 13第二外片 14第三外片 15第四外片 16第一内片 17第二内片 18第三内片 19片堆叠 20滚动轴承21导尘器 22片承载件 23转子承载件 24正常弹簧 25压力垫 26外部节段 27内部节段 28致动装置 29中央节段 30模块轴 31传动轴 32左驱动轮 33右驱动轮 34常规混合动力模块 35常规内部保持器 36常规外部保持器 37转子 38定子 39接触压力片 40对片 41常规片承载件 42常规转子承载件 43常规压力垫 44常规调节弹簧 45双质量飞轮 46驱动安装件 47驱动轴 48壳体 49中央轴承 50内燃发动机 51变速器 52 K0离合器 53 K1离合器54板弹簧 55 K1离合器盖 56 K1对片 57 K1摩擦盘 58 K1接触压力片 59 K1膜片弹簧 60K1扭转减振器 61K1传动轴毂 62纵向轴线 63燃烧马达轴线 64电动马达轴线 65电动马达轴 66带 67驾驶室 68静液压管线

Claims (8)

1.一种用于机动车辆(4)的传动系(3)的具有旋转轴线(2)的混合动力模块(1)，所述混合动力模块至少包括以下部件：
-用于接收扭矩的驱动轴连接点(5)；
-用于输出扭矩的传动轴连接点(6)；
-用于从电机(8)接收扭矩的扭矩接收装置(7)；
-具有两个片保持器(10、11)的干式多片离合器(9)，所述两个片保持器可以绕所述旋转轴线(2)相对于彼此旋转，具体是外部保持器(10)和内部保持器(11)，至少一个外片(12、13、14、15)轴向可移动地安装在所述外部保持器(10)中，并且数量对应于所述外片(12、13、14、15)数量的内片(16、17、18)轴向可移动地安装在所述内部保持器(11)中，使得所述至少一个外片(12、13、14、15)和所述对应数量的内片(16、17、18)形成片堆叠(19)，
如果用目标接触压力轴向压紧所述片堆叠(19)，则目标扭矩只能从所述驱动轴连接点(5)传递到所述扭矩接收装置(7)并传递到所述传动轴连接点(6)，
其特征在于，
在每种情况下：
-内部保持器(11)扭转刚性地连接到驱动轴连接点(5)；并且
-外部保持器(10)扭转刚性地连接到传动轴连接点(6)和扭矩接收装置(7)。
2.根据权利要求1所述的混合动力模块(1)，其中所述内部保持器(11)借助滚动轴承(20)径向支撑在所述传动轴连接点(6)上，其中所述滚动轴承(20)被布置成与所述片堆叠(19)轴向重叠。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力模块(1)，其中所述外部保持器(10)被设计成开槽的，其中优选地导尘器(21)被布置成在所述片堆叠(19)的径向外侧。
4.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力模块(1)，其中所述外部保持器(10)包括片承载件(22)，其中所述片承载件(22)与所述扭矩接收装置(7)、优选地与转子承载件(23)一体形成。
5.根据前述权利要求中的一项所述的混合动力模块(1)，其中设置正常弹簧(24)和压力垫(25)以压紧所述片堆叠(19)，其中所述压力垫(25)具有以下节段：
-用于将轴向力传递到所述片堆叠(19)的外部节段(26)；
-用于从致动装置(28)接收轴向致动力的内部节段(27)；以及
-中央节段(29)，其中抵靠所述中央节段(29)有效地预张紧所述正常弹簧(24)，使得由处于正常状态的所述正常弹簧(24)保持所述片堆叠(19)，
其中所述外部节段(26)被设计成是轴向柔软的，使得所述压力垫(25)形成可延迟轴向接触压力在所述片堆叠(19)上的传递的调节弹簧。
6.一种传动系(3)，所述传动系包括具有驱动轴(39)的内燃发动机(38)、具有传动轴(41)的变速器(40)以及电机(8)，其中所述电机(8)可以借助根据前述权利要求中的一项所述的混合动力模块(1)的所述扭矩接收装置(7)联接在所述驱动轴(39)与所述传动轴(41)之间，因为可以借助所述混合动力模块(1)的所述干式多片离合器(9)来释放所述电机(8)与所述传动轴(41)之间的扭矩传递。
7.根据权利要求6所述的传动系(3)，其中所述电机(8)被设计用于电驱动并且优选地以传递扭矩的方式永久地连接到所述传动轴(31)。
8.一种机动车辆(4)，所述机动车辆包括可以借助根据权利要求7所述的传动系(3)来驱动的至少一个驱动轮(32、33)。
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