具有包括滚针轴承的操作单元的混合动力模块以及混合动力
驱动系
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于机动车、例如客车、货车、公共
汽车或其它商用车的(混合动力)驱动系的混合动力模块,混合动力模块具有壳体、分离
离合器、与
分离离合器共同作用的且容纳在壳体上的液压操作单元以及
电机,其中,电机的
转子旋转地与分离离合器的离合器组成部件耦合(优选固定在其上)或可耦合,并且其中,操作单元具有可相对于壳体移动地容纳的
活塞元件,活塞元件借助操作轴承在分离离合器的轴向上不可移动地、但是可相对于用于接合和分离分离离合器的压力元件转动地与其连接/耦合。本发明还涉及用于机动车的具有该混合动力模块的(混合动力)驱动系。
背景技术
[0002] 这种
现有技术已众所周知。例如WO 2010/127 663 A1公开了一种
双离合器变速器,双离合器变速器具有湿式的双离合器、双
质量飞轮和离心摆以及与
双质量飞轮的初级侧连接的电机。
[0003] 但是由现有技术已知的混合动力模块通常具有的缺点是,混合动力模块尤其在轴向上设计成相对大的结构。这又造成混合动力模块不可轻松地应用在所有已知的、以不同方式确定尺寸的驱动系中。如果混合动力模块需要用于不同的应用,至今为止必须相对麻烦地调整驱动系的周边构件,这伴有较大的开发
费用和成本费用。
发明内容
[0004] 因此本发明所要解决的技术问题是,消除现有技术已知的缺点并且尤其提供一种混合动力模块,该混合动力模块的结构空间如此紧凑地构造,使得其可供其他应用使用。
[0005] 根据本发明,这通过将操作轴承构造成轴向的
滚针轴承来解决。
[0006] 通过将滚针轴承用作操作轴承尤其在轴向上显著节省结构空间。因此该混合动力模块可供其他应用使用并且可简单适配现有的驱动系。
[0007] 其他的有利的实施方式借助从属
权利要求保护并且在下面详细阐述。
[0008] 液压的操作单元/离合器操作装置优选具有(同心的)从动缸(CSC/“离合器伺服缸”/“同心从动缸”)或构造成该从动缸,由此活塞元件优选也构造成环形并且相对于混合动力模块/分离离合器的旋
转轴线同心地布置。从动缸以通常的方式用于接合和/或分开分离离合器、尤其摩擦离合器。由此特别紧凑地集成分离离合器的操作单元。
[0009] 也有利的是,滚针轴承具有将滚针轴承的多个滚针体相对彼此(在周向上)
支撑的/保持的
保持架,其中,保持架相对于活塞元件(以及相对于分离离合器的
旋转轴线)对中地被支撑/保持。活塞元件优选又相对于壳体(关于旋转轴线)对中地被支撑。
[0010] 此外,在本文中有利的是,活塞元件如此构造,使得压力元件至少部分地在轴向上与活塞元件嵌套/伸入活塞元件中。在此已经发现特别适宜的是,活塞元件具有在混合动力模块的纵向剖视图中观察呈C形构造的(即通过C形结构包围的整体环形的)容纳空间,其中,滚针轴承和/或压力元件的至少一部分在轴向上布置在该容纳空间中。由此可通过简单的方式进一步节省结构空间。
[0011] 若操作单元的支承/容纳活塞元件的圆柱形区域直接由壳体构成/与壳体材料一体地构造,则进一步优化结构空间需求。
[0012] 就此方面更为有利的是,操作单元容纳/布置在壳体的沿径向延伸的间隔壁上。
[0013] 若通过圆柱形区域和活塞元件包围的液压压力腔借助至少一个引入/布置在壳体中的孔与液压行程连接,则可节省额外的结构空间。
[0014] 若活塞元件借助支撑在压力元件上的复位
弹簧(优选以盘形弹簧的形式构造)被预张紧到其驶入的
位置中,则额外地改进了操作单元的功能性。
[0015] 若分离离合器的与转子旋转耦合的(或可耦合的)离合器组成部件具有转子
支架,该转子支架借助支撑轴承(优选呈球轴承的形式)相对于壳体可旋转地被支承,则分离离合器特别巧妙地集成在混合动力模块中。
[0016] 在上下文中,还有利的是,与分离离合器的离合器组成部件旋紧的第一
螺纹元件用作分离离合器的多个摩擦元件的
配对固持部并且沿轴向支撑支撑轴承的第一轴承圈,和/或设置与壳体旋紧的第二螺纹元件,第二螺纹元件用于轴向地固定支撑轴承的第二轴承圈。由此在轴向上特别稳固地固定支撑轴承。由此第一轴承圈以通常的方式抗旋转地与分离离合器的容纳转子的离合器组成部件连接并且第二轴承圈固定地容纳在壳体上。
[0017] 除了分离离合器,优选还存在两个(共同构成双离合器)的子离合器,其中,存在的离合器中的每一者(即,分离离合器以及第一子离合器和第二子离合器)均构造成油冷却式的。
[0018] 第一子离合器和/或第二子离合器更优选地经由旋转贯穿部来操作。由此节省更多结构空间。
[0019] 除了支撑轴承还有两个支撑滚针轴承,支撑滚针轴承在径向上支撑旋转的组成部件,即尤其分离离合器的容纳转子的离合器组成部件以及第一子离合器和第二子离合器的离合器组成部件。在此,支撑轴承如此实施,使得支撑轴承不仅用作
径向轴承而且用作轴向轴承。支撑滚针轴承首先用于相对变速器的变速器轴径向地支撑/径向支承转子支架/相应的离合器组成部件。由此实现各个元件的巧妙的支撑。
[0020] 分离离合器和/或两个子离合器优选构造成湿式运行/湿式的(优选作为湿式运行的/湿式的三重离合器)或另外优选地构造成干式的/干式运行(优选作为干式运行的/干式的三重离合器)。在分离离合器和两个子离合器实施成干式运行的离合器时,滚针轴承更优选地被润滑且密封。
[0021] 还需要指出的是,混合动力模块不必配备同轴线的电机/
电动机。替代地,还在根据本发明的混合动力模块的其他实施方式中,(优选以48V或高
压实施方式的)电机轴平行地布置。从而转子(以其旋转轴线)与分离离合器的旋转轴线平行地布置并且以通常的方式与分离离合器的离合器组成部件间接地(例如经由牵拉件)旋转连接。
[0022] 本发明还涉及用于机动车的(混合动力)驱动系,驱动系具有根据本发明的依照前述实施方式中至少一项所述的混合动力模块。
[0023] 换句话说,因此根据本发明实现了一种具有滚针轴承CSC(具有滚针轴承的操作单元)的、特别节省结构空间的P2混合动力模块。并行类型的混合动力模块包括分离离合器以及同心的从动缸(操作单元),从动缸用于操作分离离合器。分离离合器包括轴向轴承,轴向轴承借助滚针轴承来构造。
附图说明
[0024] 下面根据附图详细阐述本发明。
[0025] 附图示出:
[0026] 图1示出了根据本发明的依照优选的
实施例的混合动力模块的纵向剖视图,其中,可看出构造成摩擦离合器的(多片式摩擦离合器)的分离离合器以及构造成双离合器的两个子离合器的原理性结构,子离合器同样构造成摩擦离合器(多片式摩擦离合器)并且分别与电机的转子耦合,以及
[0027] 图2示出了根据图1的混合动力模块在集成于壳体中的、在运行中以操作方式作用到分离离合器上的操作单元的区域中的细节图。
[0028] 附图仅为示意性的并且仅用于理解本发明。相同的元件设有相同的附图标记。
具体实施方式
[0029] 在图1中示出了根据本发明的依照优选的实施例实施的混合动力模块1/混合动力驱动模块的原理性结构。混合动力模块1在运行中通常是机动车的为了清楚此处未详细示出的混合动力驱动系的一部分。驱动系的一部分还尤其是同样为了清楚此处未详细示出的
内燃机以及变速器。变速器以两个局部示出的变速器
输入轴形式的变速器轴28a、28b示出。沿着
扭矩传递路径来看,混合动力模块1通常布置在内燃机的
输出轴和变速器轴28a、28b之间。因此,变速器轴28a、28b形成混合动力模块1的从动轴。
[0030] 混合动力模块1构造成离合器装置并且具有多个离合器(分离离合器3以及子离合器25a、25b),多个离合器用于切换不同的运行状态。根据混合动力模块1的相应运行状态,将扭矩从内燃机传递到两个变速器轴28a、28b中的一者上和/或电机5上,和/或将扭矩从电机5传递到两个变速器轴28a、28b中的一者上和/或内燃机的输出轴上。
[0031] 在图1中在混合动力模块1的
输入侧上布置双质量飞轮形式的扭转振动减振单元29,其中,扭转振动减振单元29可看作混合动力模块1的一部分或可与混合动力模块1松开。
扭转振动减振单元29又以其在运行中的输入端抗旋转地与内燃机的输出轴连接并且以其输出端抗旋转地与混合动力模块1的轴30/
驱动轴/驱动
法兰连接。
[0032] 轴30又抗旋转地与分离离合器3的(第二)离合器组成部件17连接。分离离合器3的第二离合器组成部件17在此具有抗旋转地与轴30连接的
离合器片保持架(外离合器片保持架)以及多个在该离合器片保持架上可在轴向上(即沿着混合动力模块1/分离离合器3的旋转轴线27)相对彼此移动的摩擦元件24。分离离合器3的第二离合器组成部件17的摩擦元件24在轴向上与另一(第一)离合器组成部件7的摩擦元件24交替地布置。因此,第一离合器组成部件7也具有多个摩擦元件24,摩擦元件在分离离合器3的接合位置中通常摩擦接合地按压到第二离合器组成部件17的摩擦元件24上并且在分离离合器3的分离状态下可相对于第二离合器组成部件17的摩擦元件24自由转动地布置。分离离合器3的第一离合器组成部件7也具有将摩擦元件24又抗旋转地以及沿轴向可相对彼此移动地容纳的支承区域32。分离离合器3的支承区域32实施成转子支架18的材料一体的组成部件。
[0033] 转子支架18沿径向在支承区域32之外具有套筒区域31,电机5的转子6抗旋转地容纳在套筒区域上。电机5通常集成在混合动力模块1的壳体2中。电机5的
定子50固定地容纳在壳体2中并且转子6可相对于定子50转动地被支承。
[0034] 转子6相对于壳体2的支承经由转子支架18、即经由布置在转子支架18上的、实施成球轴承的支撑轴承19实现。此外,支撑轴承19容纳在壳体2的在径向上向内延伸的间隔壁33上。间隔壁33在此在其径向内侧具有杯状区域34,支撑轴承19容纳在杯状区域上。尤其支撑轴承19的(第二)两件式的轴承圈23位置固定地固定在壳体2/杯形区域34上。(第二)轴承圈23在此沿轴向固定地保持在壳体2的(第一)径向凸肩35(图2)以及牢固地旋拧到杯形区域34上的(第二)螺纹元件21之间。第二螺纹元件21构造成螺纹环件并且以
内螺纹36旋拧在杯形区域34的对应螺纹(
外螺纹)上。支撑轴承19的经由呈球体状的
滚动体37相对于两件式的第二轴承圈23滚动支承的另一(第一)轴承圈22固定在第一离合器组成部件7上/转子支架18上、即支承区域32上。在此,在转子支架18上设置(第一)螺纹元件20和在转子支架18上直接一起构造的(第二)凸肩38(图2),第一轴承圈22在轴向上牢固地保持在螺纹元件20和凸肩38之间。第一螺纹元件20基本构造成环形并且具有外螺纹39,第一螺纹元件以该外螺纹与转子支架18上的对应的螺纹(内螺纹)拧紧。第一螺纹元件20还从该外螺纹39开始在轴向上向
外延伸,从而第一螺纹元件在轴向上看在侧面遮挡分离离合器3的摩擦元件24并且作为用于摩擦元件24的配对支撑元件/配对
压力板。
[0035] 轴30经由构造成球轴承的轴承55可旋转地支承在壳体2上。径向轴
密封圈56用于密封壳体2的包围离合器3、25a和25b的在运行中填充油的内部空间。
[0036] 在图2中特别清楚地示出了用于分离离合器3的操作单元4。操作单元4实现为液压的操作单元4。操作单元4具有同心的从动缸51。因此,从动缸51具有环形的活塞元件8,活塞元件可在轴向上移动地容纳在壳体2上。引导活塞元件8使其可在轴向上移动的圆柱形区域13构造成壳体2的、即间隔壁33的材料一体的组成部件。在根据图2的纵向剖视图中观察,活塞元件8构造成C形。活塞元件8的布置在径向内部以及外部的、沿轴向延伸的形成C状结构的侧臂的侧面区域40/侧面板条可在壳体2上被引导朝径向内侧或外侧移动。为了相对于环境密封通过活塞元件8以及圆柱形区域13包围的压力腔14使用
密封件41(图2)。
[0037] 压力腔14与引入壳体2中的孔15连接。压力腔14在运行中经由孔15与将从动缸51和主动缸连接的液压行程连接。
[0038] 同样在图2中可清楚看出,活塞元件8根据本发明借助构造成轴向的滚针轴承的操作轴承9不可移动地与压力元件10连接,压力元件又不可移动地与分离离合器3的摩擦元件24中的其中一者耦合。沿轴向观察,实施成轴向轴承的滚针轴承9布置在活塞元件8的沿径向定向的接片42和压力元件10之间。接片42是活塞元件8的在径向上延伸且将两个侧面区域40彼此连接的区域。压力元件10具有在纵向剖视图中观察基本呈L形的设计方案。滚针轴承9被看作是操作单元4/从动缸51的组成部件。
[0039] 滚针轴承9的第一轴承圈直接由接片42构成;滚针轴承9的第二轴承圈直接由压力元件10构成。因此,沿轴向在压力元件10和接片42之间布置多个滚针轴承9的称为滚针体11的滚动体,其中,自然每个滚针体11以其纵轴线在分离离合器3的径向上定向。滚针轴承9的保持架12限定在滚针体11之间的沿周向的间距。因此滚针轴承9构造成保持架引导的滚针轴承。
[0040] 此外,滚针轴承9的保持架12如此确定尺寸,保持架在其径向外侧面以及内侧面相对于活塞元件8以及又相对于壳体2/相对于旋转轴线27对中地被支撑。保持架12的相应的外侧面和内侧面用作对中面43/引导面/滑动面(图2),其滑动地与侧面区域40
接触或可形成接触。
[0041] 滚针轴承9还如此紧凑地构造,使得滚针轴承完全地在轴向上容纳在由两个侧面区域40沿径向限定的(沿轴向朝背离接片42的一侧敞开的)容纳空间44中。压力元件10也部分地在轴向上布置在容纳空间44中。
[0042] 此外,压力元件10借助盘形弹簧形式的
复位弹簧16沿轴向被预张紧。由此复位弹簧16如此夹紧在压力元件10和转子支架18之间,其将压力元件10朝与分离离合器3的分离位置对应的位置预张紧。这相当于操作单元4/活塞元件8的驶入位置,如在图2中所示。
[0043] 回顾图1可看出两个子离合器25a和25b的其他结构。第一子离合器25a以及第二子离合器25b基本根据分离离合器3来构造和工作。第一子离合器25a同样以其第一离合器组成部件45a抗旋转地安装在转子支架18上。第一离合器组成部件45a在此直接由套筒区域31一起形成。第一离合器组成部件45a的摩擦元件24抗旋转地以及沿轴向可相对彼此移动地容纳在套筒区域31的径向内侧上。第一子离合器25a的第二离合器组成部件45b与变速器的第一变速器轴28a抗旋转地连接。第二离合器组成部件45b以通常的方式具有摩擦元件24,摩擦元件与第一离合器组成部件45a的摩擦元件24在轴向上交替布置。转子支架18在其法兰区域53上(连接支承区域32与套筒区域31的区域)具有呈隆起部形式的支撑轮廓54,支撑轮廓在第一子离合器25a的接合位置中沿轴向支撑摩擦元件24。
[0044] 第二子离合器25b基本根据第一子离合器25a来构造且在轴向上相邻于第一子离合器25a布置。第二子离合器25b的第一离合器组成部件46a也是转子支架18的抗旋转的组成部件,而第二子离合器25b的第二离合器组成部件46b与第二变速器轴28b抗旋转地耦合。
[0045] 第一子离合器25a和第二子离合器25b也如同分离离合器3是油冷却式的。
[0046] 共同地构成双离合器的第一子离合器25a和第二子离合器25b分别借助旋转贯穿部26来操作。为此将相应的液压管路系统转变成与转子支架18牢固连接的引导元件47。旋转贯穿部26分别与操作活塞48(图1)作用式连接,操作活塞在相应的子离合器的接合和分离位置之间操作该相应的子离合器25a、25b。此外,旋转贯穿部26也用于为子离合器25a、25b输油。
[0047] 还可在图1中看出,引导元件47在径向上相对第二变速器轴28b经由支撑滚针轴承49形式的另外的支撑轴承支撑。两个支撑滚针轴承49在轴向上间隔开地布置并且用于径向地支撑转子支架18(并且由此用于径向地支撑离合器3、25a和25b的相应离合器组成部件7、
45a和46a)。而支撑轴承19主要承受离合器3、25a和25b的轴向力。
[0048] 此外,存在用于在运行中得出转子6(在转子支架18上)的旋转位置的转子位置指示
传感器52。
[0049] 换句话说,实现P2混合动力驱动模块(混合动力模块1;图1),其具有集成的油冷却式的双离合器((第一)子离合器K1 25a和(第二)子离合器K2 25b)和也为油冷却式的分离离合器K3 3。两个离合器K1和K2借助旋转贯穿部26来操作。借助具有轴向滚针轴承9的CSC 51操作K0 3,这在当前布置中带来K0操作单元14所需的结构空间的优点。因此产生关于P2混合动力模块1的整个结构空间的优点。CSC(从动缸51)借助滚针轴承9主要支撑CSC活塞(活塞元件8)的轴向力,以操作K0。支撑轴承19支撑所有离合器K0、K1和K2的大部分轴向操作力,而转子(转子6和转子支架18以及法兰区域53)的径向力经由呈支撑轴承19以及支撑滚针轴承49形式的支承部支撑。剩余的径向力能可选地经由轴向滚针轴承9的保持架12的在CSC活塞8上的对中部支撑。盘形弹簧16用作CSC活塞8的复位元件。
[0050] 在壳体2中的孔15将油从致动系统引导至密封的CSC压力腔14,由此可操作K0分离离合器3。支撑螺纹部件(第一螺纹元件20)和另一螺纹部件(第二螺纹元件21)支撑K0的操作力并且同时沿轴向固定支撑轴承19。在此,支撑螺纹部件20、21经由外螺纹或内螺纹(36、39)旋紧到转子法兰53(支承区域32)中或在壳体自由端(杯形区域34)上。因此,转子6以及三个离合器单元3、25a、25b沿径向和沿轴向的支承借助支撑轴承19经由转子法兰53在壳体间隔壁33上并且借助(径向的)滚针轴承(支撑滚针轴承49)在子离合器K2的从动轴28b上经由K1和K2的旋转贯穿部26实现。
[0051] 在图1中示出了具有根据本发明在K0从动缸51中布置的轴向滚针轴承9的混合动力驱动模块1的纵向剖视图。也可看见K1和K2的作为旋转贯穿部26的操作单元和K0的输油部以及转子6与离合器单元的支承部。图2示出了轴向滚针轴承9在K0-CSC 51中的详细结构实施方案。
[0052] 附图标记列表
[0053] 1 混合动力模块
[0054] 2 壳体
[0055] 3 分离离合器
[0056] 4 操作单元
[0057] 5 电机
[0058] 6 转子
[0059] 7 分离离合器的第一离合器组成部件
[0060] 8 活塞元件
[0061] 9 操作轴承
[0062] 10 压力元件
[0063] 11 滚针体
[0064] 12 保持架
[0065] 13 圆柱形区域
[0066] 14 压力腔
[0067] 15 孔
[0068] 16 复位弹簧
[0069] 17 分离离合器的第二离合器组成部件
[0070] 18 转子支架
[0071] 19 支撑轴承
[0072] 20 第一螺纹元件
[0073] 21 第二螺纹元件
[0074] 22 支撑轴承的第一轴承圈
[0075] 23 支撑轴承的第二轴承圈
[0076] 24 摩擦元件
[0077] 25a 第一摩擦离合器
[0078] 25b 第二摩擦离合器
[0079] 26 旋转贯穿部
[0080] 27 旋转轴线
[0081] 28a 第一变速器轴
[0082] 28b 第二变速器轴
[0083] 29 旋转振动减振单元
[0084] 30 轴/法兰轴
[0085] 31 套筒区域
[0086] 32 支承区域
[0087] 33 间隔壁
[0088] 34 杯形区域
[0089] 35 凸肩
[0090] 36 内螺纹
[0091] 37 滚动体
[0092] 38 凸肩
[0093] 39 外螺纹
[0094] 40 侧棱边
[0095] 41 密封件
[0096] 42 接片
[0097] 43 对中面
[0098] 44 容纳空间
[0099] 45a 第一子离合器的第一离合器组成部件
[0100] 45b 第一子离合器的第二离合器组成部件
[0101] 46a 第二子离合器的第一离合器组成部件
[0102] 46b 第二子离合器的第二离合器组成部件
[0103] 47 引导元件
[0104] 48 操作活塞
[0105] 49 支撑滚针轴承
[0106] 50 定子
[0107] 51 从动缸
[0108] 52 转子位置指示传感器
[0109] 53 法兰区域
[0110] 54 支撑轮廓
[0111] 55 轴承
[0112] 56 径向轴密封圈