CN114072303A - 用于混合动力驱动车辆的变速器模块 - Google Patents

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Abstract

一种用于混合动力驱动车辆的变速器模块(1)包括：托盘状支撑结构(5)，适于固定至内燃发动机(E)并且限定用于解耦离合器(21)的壳体(38)；第一动力端口(48)，用于连接到解耦离合器(21)的输出构件(47)；第二动力端口(25)，用于连接到电机(2)；以及模块变速器(6)，包括与动力端口(48，25)相关联的相应的变速器构件(20，23)，变速器装置(29)将变速器构件(20，23)彼此连接，其中动力端口(48，25)被构造成以便于能够通过相应的轴向滑动联轴器与解耦离合器(21)的和电机(2)的相应的转动构件(47，72)联接。

Description

用于混合动力驱动车辆的变速器模块
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2019年6月20日提交的第102019000009624号意大利专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于混合动力驱动车辆的变速器模块，并且尤其涉及一种适于插入在混合动力驱动车辆的内燃发动机与变速器之间的变速器模块。
背景技术
众所周知，混合动力驱动车辆包括内燃发动机和至少一个电机，该电机可以根据车辆运行条件用作发电机或电动机来与内燃发动机结合地(或替代地)传递扭矩。
在内燃发动机和车辆变速器之间使用电机连接的构造通常被称为“P2”。已知模块化单元适于插入在车辆的内燃发动机与变速器之间(因此目前称为“P2模块”)，该模块化单元除了电机以外，还包括一个或多个离合器，以选择性地连接到除了相关致动器和传动元件之外的变速器内燃发动机和/或电机。
与已知P2模块有关且限制其应用的问题是相对较大的轴向尺寸。
另一个问题是是安装的复杂性，由于所述模块包括相对较重的零件(例如电机)的事实，所以这些零件必须相对于内燃发动机和相对于被安装的模块进行准确地定心和支撑。
发明内容
本发明的目的是生产一种P2变速器模块，其解决了与上述已知模块相关的问题。
上述目的由根据权利要求1所述的模块来实现。
附图说明
为了更好地理解本发明，以下参考附图描述优选实施例，在附图中：
图1是根据本发明的变速器模块的立体图；
图2是包括本发明的模块的车辆的混合动力驱动单元的示意图；
图3是图1的模块的分解立体图；
图4、图5和图6分别是包括图1的变速器模块的混合动力单元的主视图、后立体图和后视图；
图7和图8分别是沿着图6的线VII-VII和线VIII-VIII的截面；
图9是混合动力单元的分解立体图；
图10和图11是图9的单元的个别细节的立体图；
图12是图1的变速器模块的减震器(damper)的分解立体图；
图13和图14是从图12的减震器细节的相对侧的立体图；以及
图15是根据本发明的变速器模块的第二实施例的立体图。
具体实施方式
参考图1和图2，标记1表示整个P2变速器模块，该变速器模块适于在混合动力驱动车辆的内燃发动机E与变速器T之间连接从而整体形成混合动力驱动单元H。
模块1是混合动力单元4的一部分(图3至图11)，除了模块本身之外，混合动力单元4还包括电机2和一个或多个配件(诸如，比方说，用于车辆空调系统的压缩机3)。电机2便利地是可逆类型，即它可以作为电动机运行以将扭矩传递到变速器(与内燃发动机结合或替代地传递到内燃发动机)，或者作为发电机运行以产生电力。
模块1主要包括托盘状支撑结构5和变速器6，在本示例中通过带被容纳在支撑结构5中并且构造成可操作地且选择性地将内燃发动机E的曲轴7、电机2和变速器T彼此连接。
支撑结构5具有基本平坦的底壁8和垂直于底壁延伸并形成多个扩件(enlargement)10的周边凸缘9，在所述多个扩件10中获得的孔将用于紧固模块1到发动机E。相应的管状附件(tubular appendage)15、16、17从底壁8轴向地延伸(图3)，每个管状附件在其内部限定通座(through seat)。管状附件15、16、17具有轴线A、B和C，分别与发动机E的曲轴7的轴线、电机2的轴线和压缩机3的轴线重合，在下文中将更好的描述。
在如图2、图4和图9的示例中可以清楚地看到，变速器6包括具有轴线A的第一带轮20以及在下文中将详细描述的扭振减震器22(图7和图8)，该第一带轮20通过解耦离合器21选择性地可连接至曲轴7，也形成混合动力单元4的部分。
变速器6进一步包括适于连接到电机2的具有轴线B的第二带轮23，以及适于连接到压缩机3的具有轴线C的第三带轮24。为此，第二带轮23和第三带轮24设置有相应的轴25和26，该轴容纳在相应的管状附件16、17内并且由相应的轴承27、28支撑在其中(图10和图11)。
变速器6包括带29，优选地为poly-V型，该带缠绕着带轮20、23和24并且转动地使带轮彼此连接。
最后，变速器6包括具有双臂的张紧器30，该张紧器30具有第一张紧器带轮31和第二张紧器带轮32，在未示出的弹性装置的推力下，该第一张紧器带轮31和第二张紧器带轮32分别作用在第二带轮23与第三带轮24之间以及在第一带轮20与第二带轮23之间的带29的部分29a和29b上。
张紧器30包括(图4和图10)：
-环形底部33，固定到围绕管状附件16的结构5，
-围绕底部33旋转的(revolving)第一环形臂34，第一张紧器带轮31以偏心位置空转支撑在该第一环形臂34上，以及
-第二臂35，具有铰接到第一臂20的第一管状端部36和第二张紧器带轮32在其上空转安装的第二端部37。
所提到的弹性装置可以包括容纳在第二臂35的第一端部36的弹簧(未示出)，其构造成将第二臂35推向第一张紧器带轮31。
作为所述示例的替代，张紧器可以是具有适于在带29的两个部分29a和29b中保持足够张力水平的双臂的任何其他类型，取决于运行状态，两个部分中的每一个可以是带29的松弛部分。
根据描述，带29可以被预安装在支撑结构5上并且先于支撑结构5在发动机E上的装配被张紧。
如在图8中可以清楚地看到，底壁8被设计成以便于在变速器6的相对侧限定离合器21的壳体38。离合器21可以是模块1的部分，或者如示例所描述的示例，是远离模块1并与其互补的单元。在任何情况下，由于在模块1的支撑结构5中的离合器21的壳体面向离合器21的一侧以与离合器21互补的方式被设计形状，因此不会产生额外的轴向尺寸。
管状附件15(图8)具有朝向壳体38开口的大致C-形的截面，以便于限定与壳体38连通的环形座39。座39容纳用于控制离合器21的液压致动器41。
便利地，支撑结构5限定内通道44以用于从致动器41的腔室39的供应油/排放油；通道44在腔室39与径向适配件45之间建立连通，该径向适配件45布置在支撑结构5的周边凸缘9上并且适于连接到液压控制回路。以这种方式，避免了致动器41和相关控制回路的额外尺寸，尤其是轴向尺寸。内通道由两个或多个孔便利地限定，该孔可以通过常规的镗孔操作从外部制成并且彼此相交以便于在适配件45与腔室39之间限定连续路径；如有必要，孔的入口可以由塞子封闭。
对于理解本发明所必需但不构成本发明的一部分的情况下，本文概括地描述的离合器21主要包括适于固定到曲轴7的第一盘46和第二盘47，该第二盘47通过花键联轴器59以一体地成角度地但轴向自由地方式连接到具有轴线A的减震器22的轴48(图8)。
更精确地，如在图7中清晰地可以看到，离合器21的第一盘46设置有一系列的孔43以用于通过设置具有相应头部63的对应的系列螺钉62紧固至曲轴7的端部凸缘61(图9)。
在离合器21的盘46与盘47之间插入一个或多个摩擦盘49。在致动器41没有操作的状态下，离合器21由未示出的弹性装置保持常闭并且将减震器22的轴48转动地连接到曲轴7；当液压地操作致动动器41时，它抵抗弹性闭合力从而把第二盘47和第一盘46分离。在致动器41(转动地固定)与第二盘47(转动的)之间插入轴承42，这允许轴向负载的传动和相对转动。
减震器22在图12、图13和图14中更详细地例示，并且包括设置具有盘54的致动器51，该盘54刚性地(并且优选一体地)连接到轴48，并且设置有两个径向辐条53。致动器51由轴承50支撑在管状附件15上。
减震器22进一步包括环形外壳55，该环形外壳55由容纳在第一带轮20内的半壳56和第一带轮20形成。
外壳55界定了环形腔室57，该环形腔室57被分成半壳56的直径上对置的内凸耳58和第一带轮20的内凸耳58，以两个大致半圆的壳体相应被布置在弓形弹簧60之内。致动器51的盘52的辐条53在环形腔室57内延伸(run)并且被包含在弹簧60的相应端部之间，这使得凸耳58停止以便于以弹性方式将第一带轮20转动地联接到致动器51，从而联接到与致动器51的轴48转动地成一体的离合器21的第二盘47。
半壳56和带轮20通过压合和/或焊接彼此形成一体，并且通过具有滑动轴承(plain bearings)功能(图12)的一对环59以旋转的方式相对于致动器51的盘52被支撑。
便利地，离合器21的第二盘47和减震器22的致动器51的盘52设置有对应的系列孔64、65，孔64、65具有对应于孔43的位置和足够允许螺钉62的头部63通过的直径，以将第一盘46紧固到曲轴7的凸缘61。
柔性板66固定到致动器51的盘52，在模块1与变速器T之间组成接口构件。
特别地，柔性板66通过在其内边缘附近的多个铆钉67连接到盘52，并且适于被连接到在其外边缘的变速器T的扭矩转换器(未示出)。柔性板66能够补偿在模块1与变速器T之间的轻微相对轴向位移。
致动器51除了提供所述的运动学功能外，还在混合动力单元H的元件的相对定心中具有关键的作用，并且因此在促进装配操作中具有关键的作用。
特别地，参考图13和图14，轴48在其一端部具有适于与曲轴7的定心孔滑动联接的圆柱形定心鼻部67；在相反端部，致动器51具有适于与扭矩转换器的对应定心鼻部(未示出)联接的轴向盲孔68。
致动器51进一步限定轴承50的座69(并且因此相对于支撑结构5定心)和用于定心柔性板66的环形凸耳70。
参考图9和图10，电机2设置有外壳71和连接到花键轴72的转子(未示出)。花键轴72与轴25的花键内部部分73滑动地接合，以便于实现有角度但轴向自由的联接。
参考图9和图11，压缩机3设置有外壳73和连接到花键轴74的转子(未示出)。花键轴74与刚性地连接到轴26的内部花键套筒75滑动地接合，以便于实现所述套筒有角度但轴向自由的联接。
如先前所描述的，模块1到离合器21、到电机2和到压缩机3的连接是通过具有适当构造的模块1的相应构件(轴48，轴25，套筒75)的简单轴向联接来实现。所述构件因此组成模块1的真正的“动力端口(power ports)”，与模块互补的单元可以极其方便地连接到该“动力端口”并且它们可以与其交换机械动力。
这极大地促进了装配操作，因为电机2和压缩机3可以在模块1固定到发动机E之前或之后连接到模块1；可替代地，电机2和压缩机3可以直接地固定到发动机E。
类似地，离合器21可以先于模块1在发动机上的装配被固定到模块1，或者可以先于模块1的装配被固定到发动机上，在此期间轴48联接到离合器21。
根据先前描述，已经部分明显的看出变速器模块1的操作如下。
当离合器21闭合时，除了通过柔性板66连接到车辆变速器T之外，致动器51还通过减震器22和本身已知的变速器6连接到内燃发动机(E)和电机2。
在这种情况下，电机2既可以用作为发电机(在内燃发动机开启时用于给电池充电，或作为再生制动器)和作为用于启动内燃发动机的电动机或者用于传递内燃发动机开启时(增压)的额外扭矩。
当离合器21打开时，电动机可以被用于电驱动、电制动以及在内燃发动机关闭时滑行(coast)。
从根据本发明制造的模块1的特征的检视来看，它提供的优点是显而易见的。
特别地，使用设置有托盘状支撑结构的模块促进了模块1在发动机E上的安装，该托盘状支撑结构具有用于解耦离合器和相应驱动器的壳体，具有轴向联接的“动力端口(power ports)”用于连接模块到解耦离合器、到电机和到一个或多个辅助设备以及预装配的变速器。
由于在解耦离合器21与模块1之间的轴向互相贯通(interpenetration)，以及包括在支撑结构5上的用于离合器驱动器和相应的通道的座，避免了已知方案中典型的额外轴向尺寸。
图15示出模块1的变型实施例，整体由标记101指示，在下文中描述该变型实施例不同于模块1的方面。
与已经参考模块1描述的那些元件不同但对应的元件由相同的附图标记增加100来表示；相同的附图标记用于指示与已经描述的零件相同的零件。
在模块101中，带变速器6由链条变速器106代替。此外，模块101不具有压缩机，模块101可以例如，布置在发动机的与变速器相反的一侧并且由常规类型的配件变速器驱动。
变速器106包括具有轴线A的与减震器22相关联的冠部120以及具有轴线B的小齿轮123，该小齿轮123适于通过支撑在所述的支撑结构5中的轴25连接到电机2。
变速器106包括变速器链条129，该变速器链条129缠绕在冠部120和小齿轮123上，并且使它们转动地彼此连接。
最后，变速器106包括已知类型的蹄张紧器(shoe tensioner)130，该蹄张紧器130相对于链条129的进给方向在小齿轮123与冠部120之间的整个部分与变速器链条129滑动地配合，以确保小齿轮123和冠部120的正确的接合。
链条变速器在油槽(oil bath)中便利地运作，因而在模块的支撑结构5内必须设置有用于润滑油的供应装置(未示出的常规类型)。
除此之外，模块101的结构和操作与模块1的结构和操作相同。
最后很明显的是，在不脱离权利要求所限定的范围时可以对模块1和101做出修改和变型。特别地，在其允许通过简单的轴向插入的方式来转动地联接互补构件的情况下，动力端口可以以另一方式制造。
此外，变速器6或16可以被齿轮变速器代替，该齿轮变速器包括与减震器22相关联的第一大齿轮、与轴25成一体的大齿轮、以及从第一大齿轮传递运动到第二大齿轮的中间齿轮。此外，在这种情况下，必须设置变速器的润滑装置。

Claims (21)

1.一种用于混合动力驱动车辆的变速器模块(1)，所述变速器模块(1)构造成插入在内燃发动机(E)与车辆变速器(T)之间，所述模块包括：
托盘状支撑结构(5)，所述托盘状支撑结构(5)构造成固定至所述内燃发动机(E)并且限定用于解耦离合器(21)的壳体(38)以及用于所述解耦离合器(21)的控制致动器(21)的座(39)，所述解耦离合器(21)构造成插入在所述内燃发动机(E)的曲轴(7)与所述模块(1)之间，所述座(39)与所述壳体(38)轴向地连通，
第一动力端口(48)，所述第一动力端口(48)用于连接到所述解耦离合器(21)的输出构件(47)，
至少第二动力端口(25)，所述第二动力端口(25)用于连接到电机(2)，以及
模块变速器(6；106)，所述模块变速器(6；106)包括：通过扭振减震器(22)连接到所述第一动力端口(48)的第一变速器构件(20；120)、连接到所述第二动力端口(25)的第二变速器构件(23；123)、以及用于使所述变速器构件(20，23；120，123)转动地彼此联接的变速器装置(29；129)；
其中，所述动力端口(48，25)构造成以便于能够通过相应的轴向滑动联轴器与所述解耦离合器(21)的和所述电机(2)的相应转动构件(47；72)联接。
2.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述壳体(38)构造成容纳所述解耦离合器(21)，使得所述解耦离合器(21)的轴向尺寸容纳在所述模块(1；101)的轴向尺寸之内。
3.如权利要求1或2所述的模块，其特征在于，所述支撑结构(5)设置有内通道(44)，以用于将所述致动器(41)连接到液压控制回路。
4.如前述权利要求中的任一项所述的模块，其特征在于，在所述支撑结构(5)被安装在所述内燃发动机(E)之前，所述模块变速器(6；106)被预装配在所述支撑结构(5)上。
5.如前述权利要求中的任一项所述的模块，其特征在于，所述减震器(22)包括致动器(51)，所述致动器(51)设置有限定所述第一动力端口的花键轴(48)和插入在所述致动器(51)与所述第一变速器构件(20；120)之间的弹性元件(60)。
6.根据权利要求5所述的模块，其特征在于，所述减震器(22)的所述致动器(51)包括与所述轴(48)成一体并设置有两个径向辐条(53)的盘(52)以及环形外壳(55)，所述环形外壳(55)与所述第一变速器构件(20；120)成一体并且限定所述辐条(53)在其中延伸的环形腔室(57)，所述弹性装置包括至少一对弓形弹簧(60)，所述至少一对弓形弹簧(60)容纳在所述环形腔室(57)内并且合适于插入在所述辐条(53)与所述环形外壳(55)的相应的内止动件(58)之间。
7.如权利要求5或6所述的模块，其特征在于，所述致动器(51)的所述盘(52)设置有多个轴向孔(65)，所述多个轴向孔(65)用于使螺钉(62)穿过以将所述解耦离合器(21)固定到所述内燃发动机(E)。
8.如权利要求5至7中的任一项所述的模块，其特征在于，所述减震器(22)的所述致动器(51)通过轴承(50)被支撑在所述模块(1)的所述支撑单元(5)中，并且具有相对于所述曲轴(7)和相对于所述车辆变速器(T)定心的定心装置。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的模块，其特征在于，所述模块变速器(6)是带变速器，并且所述变速器构件(20，23，24)是由带(29)彼此连接的带轮。
10.如权利要求1至8中的任一项所述的模块，其特征在于，所述模块变速器(106)是链条变速器，并且所述第一变速器构件和第二变速器构件包括由链条(129)彼此连接的冠部(120)和小齿轮(123)。
11.如权利要求9或10所述的模块，其特征在于，所述模块变速器(6；106)包括张紧器(30；130)。
12.如权利要求1至8中的任一项所述的模块，其特征在于，所述模块变速器是齿轮变速器。
13.如权利要求11或12所述的模块，其特征在于，所述模块包括用于润滑所述模块变速器(106)的装置。
14.如前述权利要求中的任一项所述的模块，其特征在于，所述模块变速器(6；106)包括用于连接辅助构件(3)的至少第三动力端口(75)，所述模块变速器(6)包括第三变速器构件(24)，所述第三变速器构件(24)由所述变速器装置(29；129)转动地连接到所述第一变速器构件(20)且连接到所述第二变速器构件(23)。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的模块，其特征在于，所述模块包括柔性板(66)，所述柔性板(66)连接到所述减震器(22)的所述致动器(51)并且构造成连接到所述车辆变速器(T)。
16.一种混合动力单元，所述混合动力单元包括根据前述权利要求中的任一项所述的变速器模块(1)、连接到所述模块(1)的所述第一动力端口(48)的解耦离合器(21)、以及连接到所述模块的所述第二动力端口(25)的电机(2)。
17.如引用权利要求14时的权利要求16所述的混合动力单元，其特征在于，所述混合动力单元包括连接到所述模块(1)的所述第三动力端口(75)的至少一个配件(3)。
18.一种用于装配包括根据权利要求16或17所述的混合动力单元(4)的车辆的混合动力驱动单元的方法，其特征在于，包括以下步骤：
装配所述变速器模块(1；101)；
将电机(2)连接到所述变速器模块(1；101)的所述第二动力端口(25)；
将所述变速器模块(1)的所述支撑结构(5)安装到内燃发动机(E)。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法包括在将所述变速器模块(1)的所述支撑结构(5)装配到内燃发动机(E)的步骤之前或期间，将所述解耦离合器(21)连接到所述变速器模块(1)的所述第一动力端口(48)的步骤。
20.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于，在将所述电机(2)和可选地所述配件(3)连接至相应的动力端口(25，75)的步骤之前，执行在所述内燃发动机(E)上安装所述支撑结构(5)的步骤。
21.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于，在将所述电机(2)和可选地所述配件(3)连接至相应的动力端口(25，75)的步骤之后，执行在所述内燃发动机(E)上安装所述支撑结构(5)的步骤。
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