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用于 机动车辆的混合动力推进系统

阅读：1024发布：2020-08-17

专利汇可以提供用于机动车辆的混合动力推进系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于机动车辆的混合动力推进系统，包括内燃机、电机及具有离合器单元和机械变速箱的双离合变速器。变速箱包括两根同轴主轴和平行于两主轴设置的副轴和平行轴，每根主轴由离合器单元中相应摩擦离合器与机动车辆内燃机的轴扭转连接。电机由包括安装在电机输出轴上的传动齿轮、安装在中间轴上的至少一个中间齿轮及安装在主轴上并用作与档位之一相关联的变速箱第二传动机构驱动齿轮的齿轮的第一传动机构永久地运动式地连接至两根主轴之一。变速箱还包括壳体，电机插入并固定到壳体构成的底座内。电机定子外表面构成用作电机冷却回路并由底座圆柱形内表面在径向外侧封闭的螺旋形轮廓，由此将冷却回路通道界定在螺旋形轮廓和圆柱形内表面之间。，下面是用于机动车辆的混合动力推进系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于机动车辆的混合动力推进系统，包括内燃机、电机(80;180)和双离合变速器，
其中双离合变速器包括离合器单元和机械变速箱(10;110)，
其中变速箱(10;110)包括两根同轴的主轴(12,14;112,114)，每根主轴通过离合器单元中相应的摩擦离合器与机动车辆内燃机的轴扭转连接，还包括平行于两根主轴(12,14;112,114)设置的副轴(16;116)和平行轴(18;118)，
其中电机(80;180)通过第一传动机构(84,86,30;184,186,130)永久地运动式地连接至两根主轴(12,14;112,114)中的任一主轴(14;114)，第一传动机构包括传动齿轮(84;184)，传动齿轮(84;184)通过至少一个中间齿轮(86;186)以及通过安装在所述主轴(14;114)上并用作与前进档位(II)之一相关联的变速箱(10;110)的第二传动机构(30,42;130,142)驱动齿轮的齿轮(30;130)而安装在电机(80;180)的输出轴(82;182)上，
其中变速箱(10;110)包括形成底座(102)的壳体，底座(102)具有圆柱形内表面(108)并在其中容纳和固定电机(80;180)，并且
其中电机(80;180)的定子(106)的外表面形成螺旋形轮廓(104)，其用作电机(80;180)的冷却回路并且通过底座(102)的圆柱形内表面(108)在径向外侧封闭，用这样的方式将冷却回路的通道界定在所述螺旋形轮廓(104)和所述圆柱形内表面(108)之间。
2.如权利要求1所述的推进系统，其中变速箱(10;110)的第二传动机构(30,42;130,142)与第二档位(II)相关联。
3.如权利要求1或权利要求2所述的推进系统，其中两根主轴(12,14;112,114)分别是内侧主轴(12;112)和外侧主轴(14;114)，并且其中用作变速箱(10;110)的第二传动机构(30,42;130,142)驱动齿轮的齿轮(30;130)被安装在外侧主轴(14;114)上。
4.如权利要求1所述的推进系统，其中用作第二传动机构(30,42;130,142)驱动齿轮的齿轮(30;130)被永久地连接以和相应的主轴(14;114)一起旋转。
5.如权利要求1所述的推进系统，进一步包括携带第一传动机构
(84,86,30;184,186,130)的中间齿轮(86;186)的中间轴(88;188)。
6.如权利要求5所述的推进系统，其中中间轴(88;188)由壳体支撑。

说明书全文

用于机动车辆的混合动力推进系统

技术领域

[0001] 本发明主要涉及用于机动车辆的混合动力推进系统，包括内燃机、电机以及设有机械变速箱的双离合变速器。更具体地，本发明涉及由上述混合动力推进系统中的电机和双离合变速器的变速箱构成的子系统。

背景技术

[0002] US2005/139035公开了一种用于机动车辆的混合动力推进系统，包括内燃机、电机和双离合变速器，其中双离合变速器包括离合器单元和机械变速箱，机械变速箱具有一对同轴的主轴，每根主轴分别通过离合器单元中相应的摩擦离合器与机动车辆内燃机中的驱动轴扭转连接，还具有均平行于两根主轴设置的副轴和平行轴，并且其中电机通过传动机构永久地运动式地(cinematically)连接至两根主轴之一，传动机构包括安装在电机输出轴上的传动齿轮、至少一个中间齿轮以及安装在变速箱的上述主轴上并用作与变速箱中的档位之一相关联的传动机构驱动齿轮的齿轮。

发明内容

[0003] 本发明的目标是提供一种简单而又廉价的在变速箱壳体内安装电机的方法。

[0004] 该目标以及其他目标根据本发明通过一种用于机动车辆的混合动力推进系统得以完全实现，该混合动力推进系统包括内燃机、电机和双离合变速器，其中双离合变速器包括离合器单元和机械变速箱，其中变速箱包括两根同轴的主轴，每根主轴分别通过离合器单元中相应的摩擦离合器与机动车辆内燃机的轴扭转连接，还包括平行于两根主轴设置的副轴和平行轴，其中电机通过第一传动机构永久地运动式地连接至两根主轴之一，第一传动机构包括通过至少一个中间齿轮以及安装在所述主轴上并用作与前进档位之一相关联的变速箱第二传动机构的驱动齿轮的齿轮而安装在电机输出轴上的传动齿轮，其中变速箱包括形成底座的壳体，底座具有圆柱形内表面并在其中容纳和固定电机，并且其中电机定子的外表面构成螺旋形轮廓，其用作电机的冷却回路并且通过底座的圆柱形内表面在径向外侧封闭，用这样的方式将冷却回路的通道界定在所述螺旋形轮廓和所述圆柱形内表面之间。

[0005] 附图简要说明

[0006] 本发明的特征和优点将根据以下参照附图仅作为非限制性示例给出的详细说明而变得显而易见，在附图中：

[0007] 图1是根据本发明由电机以及具有五个前进档位和一个倒车档位的机械变速箱构成的混合动力系统的子系统的示意图；

[0008] 图2是根据本发明由电机以及具有六个前进档位和一个倒车档位的机械变速箱构成的混合动力系统的子系统的示意图；

[0009] 图3是根据本发明由电机以及具有六个前进档位和一个倒车档位的机械变速箱构成的混合动力系统的子系统的示意图，其中变速箱在构成与各个档位相关联的传动机构的齿轮设置方面与图2中有所不同；

[0010] 图4是根据本发明由电机以及具有六个前进档位和一个倒车档位的机械变速箱构成的混合动力系统的子系统的示意图，其中变速箱在构成与各个档位相关联的传动机构的齿轮设置方面与图2和图3中有所不同；以及

[0011] 图5是根据本发明由电机和变速箱构成的子系统的剖视图。

具体实施方式

[0012] 首先参照图1，分别用10和80来表示机械变速箱和电机，它们构成了用于机动车辆的混合动力推进系统的一部分，混合动力推进系统还包括内燃机(未示出)和离合器单元(未示出)，离合器单元与变速箱10一起构成了双离合变速器。在图1所示的实施例中，变速箱10是具有五个前进档位和一个倒车档位的变速箱并且包括：

[0013] 第一主轴12，通过双离合变速器的离合器单元中相应的第一摩擦离合器与内燃机的曲轴扭转连接；

[0014] 第二主轴14，通过双离合变速器的离合器单元中相应的第二摩擦离合器与机动车辆内燃机的曲轴扭转连接，第二主轴14被设置为与第一主轴12同轴，并且具体地根据图示的实施例设置在第一主轴12外侧；以及

[0015] 副轴16和平行轴18，均平行于两根主轴12和14设置。

[0016] 第一主轴12(内侧主轴)从第二主轴14(外侧主轴)轴向伸出并以从与变速器的离合器单元轴向相反的一侧(相对于图1观察者的左手侧)到轴向面对变速器的离合器单元的一侧(相对于图1观察者的右手侧)的顺序携带用作传动机构第一档位和传动机构倒车档位驱动齿轮的齿轮20、用作传动机构第五档位驱动齿轮的齿轮22和用作传动机构第三档位驱动齿轮的齿轮24。第一主轴12还在相对于图1观察者的左手侧携带用作传动机构中间齿轮的怠速齿轮26，其运动式地连接平行轴18和副轴16，正如将在说明书下文中进一步介绍的那样。第二主轴14相对于图1的观察者以从左到右的顺序携带用作传动机构第四档位驱动齿轮的齿轮28和用作传动机构第二档位驱动齿轮的齿轮30。上述的驱动齿轮20，22，24，28和30被制成为固定齿轮，也就是永久紧固从而随相应轴一起旋转的齿轮。

[0017] 副轴16在与离合器单元轴向相反的一端处携带被制成为固定齿轮并与第一主轴12的怠速齿轮26永久啮合的齿轮32，而在轴向面对离合器单元的一端处携带用于与机动车辆差动齿轮的输入齿轮或环形齿轮(未示出)永久啮合的最终减速齿轮34。副轴16还相对于图1的观察者在齿轮32和最终减速齿轮34之间以从左到右的顺序携带与驱动齿轮
20永久啮合并用作传动机构第一档位从动齿轮的齿轮36、与驱动齿轮22永久啮合并用作传动机构第五档位从动齿轮的齿轮38、与驱动齿轮28永久啮合并用作传动机构第四档位从动齿轮的齿轮40以及与驱动齿轮30永久啮合并用作传动机构第二档位从动齿轮的齿轮
42。上述的从动齿轮36，38，40和42被制成为怠速齿轮并通过一对滑动齿轮离合器44和
46可选择性地连接从而与副轴16一起旋转。更确切地说，滑动齿轮离合器44介于齿轮36和齿轮38之间并且可选择性地移动至左侧或右侧以分别连接齿轮36或齿轮38从而和副轴16一起旋转，由此分别啮合第一档位或第五档位，而滑动齿轮离合器46介于齿轮40和齿轮42之间并且可选择性地移动至左侧或右侧以分别连接齿轮40或齿轮42从而和副轴
16一起旋转，由此分别啮合第四档位或第二档位。

[0018] 平行轴18在与离合器单元轴向相反的一端处携带被制成为固定齿轮并与第一主轴12的怠速齿轮26永久啮合的齿轮48，以这样的方式通过由齿轮48、怠速齿轮26和齿轮32构成的传动机构将平行轴18永久地运动式地与副轴16连接在一起，齿轮48是紧固的以和平行轴18一起旋转，怠速齿轮26与第一主轴12同轴，齿轮32是紧固的以和副轴16一起旋转。平行轴18还相对于图1的观察者以从左到右的顺序携带与安装在副轴16上的齿轮36永久啮合并用作传动机构倒车档位中间齿轮的齿轮50、与安装在第一主轴12上的驱动齿轮24永久啮合并用作传动机构第三档位中间齿轮的齿轮52以及用作停车齿轮的齿轮
54。上述的中间齿轮50和52被制成为怠速齿轮，而停车齿轮54被制成为固定齿轮。滑动齿轮离合器56介于齿轮50和齿轮52之间并且可选择性地移动至左侧或右侧以分别连接齿轮50或齿轮52从而和平行轴18一起旋转，由此分别实现倒车档位或第三档位的啮合。

[0019] 因此，倒车档位和至少一个前进档位(在当前情况下是第三档位)啮合时的转矩传输通过平行轴18进行。更具体地，在倒车档位啮合时(滑动齿轮离合器56处于左手侧换档位置)，通过由安装在主轴12上并用作驱动齿轮的齿轮20、安装在副轴16上并用作怠速齿轮的齿轮36以及安装在平行轴18上并用作从动齿轮的齿轮50构成的传动机构将转矩从第一主轴12传输至平行轴18，并随后通过由安装在平行轴18上并用作驱动齿轮的齿轮48、安装在第一主轴12上并用作怠速齿轮的齿轮26以及安装在副轴16上并用作从动齿轮的齿轮32构成的传动机构将转矩从平行轴18传输至副轴16。在第三档位啮合时(滑动齿轮离合器56处于右手侧换档位置)，通过由安装在主轴12上并用作驱动齿轮的齿轮24以及安装在平行轴18上并用作从动齿轮的齿轮52构成的传动机构将转矩从第一主轴12传输至平行轴18，并随后通过由齿轮48，26和32构成的传动机构将转矩从平行轴18传输至副轴16。

[0020] 以上参照图1介绍的变速箱能够以所谓的动力换档模式(powershift mode)，也就是通过旧档位和新档位的同时啮合而实现除了从第一档位到倒车档位的换档以及相反换档以外的所有单档切换，原因在于所有与奇数档位(第一、第三和第五档)相关联的驱动齿轮都被安装在一根主轴上(在当前情况下是第一主轴12)，而所有与偶数档位(第二和第四档)相关联的驱动齿轮都被安装在另一根主轴上(在当前情况下是第二主轴14)。而且，使用带有实现倒车档位和前进档位之一(在当前情况下是第三档位)的传动机构中间齿轮的平行轴使得相对于只有一根副轴而没有平行轴的变速箱结构而言，有可能可以限制变速箱的轴向尺寸。另外，在平行轴上安装停车齿轮使得有可能可以减小停车装置的致动力。

[0021] 根据本发明，电机80被设置为平行于变速箱，也就是说其输出轴82的轴线被设置为平行于变速箱的轴12，14，16和18的轴线，并且通过传动机构被永久地运动式地连接至变速箱10的主轴12，14中的一根(在给出的示例中是连接至与偶数档位相关联的第二主轴14)，传动机构包括安装在电机80输出轴82上的传动齿轮84、安装在专用中间轴88上(由变速箱10的壳体支撑)并与传动齿轮84永久啮合的中间齿轮86以及安装在变速箱的前述主轴12，14上的齿轮之一(在图1的示例中是用作传动机构第二档位驱动齿轮的齿轮30)。通过与变速箱两根主轴中的任一根直接连接，电机80除了常用的牵引功能(从车辆的高压电池中获取能量生成用于车轮的机械动力)和发电功能(从车辆动能回收中或者在车辆静止时从内燃机的运行中获取能量生成用于车辆高压电池的电力)以外，还能够实现交流发电机和启动电机的功能，并因此使得有可能可以避免使用额外的交流发电机和启动电机。

[0022] 有利地，电机80还通过安装在电机80的输出轴82上的主动轮92、安装在压缩机90的驱动轴96上的从动轮94、缠绕在两个轮92和94上的皮带98以及与从动轮94相关联的电磁离合器100被连接至空调器的压缩机90。电机80因此能够实现生成空调器的压缩机90的机械动力的附加功能，这是特别有用的，因为这样，在内燃机并未运行时也可以允许空调器的压缩机工作。电机80和空调器的压缩机90(在压缩机被连接至电机的情况下)因此就能够从内燃机侧被移动到机动车辆的变速箱侧。

[0023] 图2中示出了本发明的又一实施例，其中与图1中相同或相似的部分和元件被赋予相同的附图标记。

[0024] 图2中示出的变速箱是具有六个前进档位和一个倒车档位的变速箱，它也包括一对主轴12和14、副轴16和平行轴18。与前五个前进档位和倒车档位相关联的齿轮设置均与图1中的变速箱相同，并因此参考以上的变速箱详细说明。通过增加与齿轮26相关联的滑动齿轮离合器58以将其连接从而和第一主轴12一起旋转来获得第六档位。用这种方式，在滑动齿轮离合器58被操作用于连接齿轮26从而与第一主轴12一起旋转时，通过由用作驱动齿轮的齿轮26和用作从动齿轮的齿轮32构成的传动机构将转矩由第一主轴12直接传输至副轴16。

[0025] 根据图2的变速箱提供了与以上参照图1介绍的变速箱相同的优点，其区别在于在当前情况下不允许以动力换档模式进行从第五档到第六档的换档以及相反的换档，但是允许以动力换档模式进行从第六档到第四档或第二档的换档(所谓的强制降档(kick-down))。

[0026] 就电机80而言，以上参照图1的说明内容完全适用。

[0027] 图3中示出了本发明的又一实施例，其中与图2中相同或相似的部分和元件被赋予相同的附图标记加100。

[0028] 参照图3，变速箱一般性地被标记为110并且也包括第一主轴112(内侧主轴)、第二主轴114(外侧主轴)、副轴116和平行轴118。

[0029] 第一主轴112从第二主轴114轴向伸出并相对于图3的观察者以从左到右的顺序携带既用作将平行轴118运动地连接至副轴116的传动机构的中间齿轮、又用作传动机构第三档位驱动齿轮的怠速齿轮126，既用作传动机构第一档位的驱动齿轮、又用作倒车档位传动机构驱动齿轮的齿轮120，以及用作传动机构第五档位驱动齿轮的齿轮122。第二主轴114相对于图3的观察者以从左到右的顺序携带用作传动机构第四档位驱动齿轮的齿轮124，用作传动机构第六档位驱动齿轮的齿轮128和用作传动机构第二档位驱动齿轮的齿轮130。上述的驱动齿轮120，122，124，128和130被制成为固定齿轮，也就是被永久地紧固以随相应轴一起旋转。

[0030] 副轴116在与离合器单元轴向相反的一端处携带被制成为固定齿轮并与第一主轴112的怠速齿轮126永久啮合的齿轮132，而在轴向面对离合器单元的一端处携带用于与机动车辆差动齿轮的输入齿轮或环形齿轮(未示出)永久啮合的最终减速齿轮134。副轴116还相对于图3的观察者在齿轮132和最终减速齿轮134之间以从左到右的顺序携带与驱动齿轮120永久啮合并用作传动机构第一档位从动齿轮的齿轮136、与驱动齿轮122永久啮合并用作传动机构第五档位从动齿轮的齿轮138、与驱动齿轮128永久啮合并用作传动机构第六档位从动齿轮的齿轮140以及与驱动齿轮130永久啮合并用作传动机构第二档位从动齿轮的齿轮142。上述的从动齿轮136，138，140和142被制成为怠速齿轮并通过一对滑动齿轮离合器144和146可选择性地连接以与副轴116一起旋转。更确切地说，滑动齿轮离合器144介于齿轮136和138之间并且可选择性地移动至左侧或右侧以分别连接齿轮136或齿轮138从而和副轴116一起旋转，由此分别啮合第一档位或第五档位，而滑动齿轮离合器146介于齿轮140和142之间并且可选择性地移动至左侧或右侧以分别连接齿轮
140或齿轮142从而和副轴116一起旋转，由此分别啮合第六档位或第二档位。

[0031] 平行轴118在与离合器单元轴向相反的一端处携带被制成为固定齿轮并与第一主轴112的怠速齿轮126永久啮合的齿轮148，以这样的方式通过由齿轮148、怠速齿轮126和齿轮132构成的传动机构将平行轴118永久地运动式地与副轴116连接在一起，齿轮148是紧固的以和平行轴118一起旋转，怠速齿轮126与第一主轴112同轴，齿轮132是紧固的以和副轴116一起旋转。平行轴118还相对于图3的观察者以从左到右的顺序携带与安装在副轴116上的齿轮136永久啮合并用作传动机构倒车档位中间齿轮的齿轮150、与安装在第二主轴114上的驱动齿轮124永久啮合并用作传动机构第四档位中间齿轮的齿轮152以及用作停车齿轮的齿轮154。上述的中间齿轮150和152被制成为怠速齿轮，而停车齿轮154被制成为固定齿轮。滑动齿轮离合器156介于齿轮150和152之间并且可选择性地移动至左侧或右侧以分别连接齿轮150或齿轮152从而和平行轴118一起旋转，由此分别啮合倒车档位或第四档位。

[0032] 相对于图2中的变速箱，与通过平行轴118转矩传输相对应的前进档位因此是第四档位而不是第三档位。而且，通过利用滑动齿轮离合器158连接怠速齿轮126从而和第一主轴一起旋转而获得的档位是第三档位而不是第六档位。而且，类似于图1中的变速箱，图3中的变速箱也能够以动力换档模式实现除了从第一档位到倒车档位的换档以及相反换档以外的所有单档切换，原因在于所有与奇数档位(第一、第三和第五档)相关联的驱动齿轮都被安装在一根主轴上(在此情况下也是第一主轴112)，而所有与偶数档位(第二、第四和第六档)相关联的驱动齿轮都被安装在另一根主轴上(第二主轴114)。图3中的实施例也提供了与上述内容相同的在限制变速箱轴向尺寸和减小停车装置致动力方面的优点。

[0033] 就图3中示出的电机180而言，以上参照图1的说明内容完全适用。

[0034] 图4中示出了本发明的又一实施例，其中与图3中相同或相似的部分和元件被赋予相同的附图标记。

[0035] 图4中的变速箱也包括一对主轴112和114、副轴116以及平行轴118并且具有与六个前进档位和倒车档位相关联的齿轮设置，这都与图3中的变速箱相同，仅有的区别在于与安装在副轴116上的从动齿轮140永久啮合以实现第六档位的驱动齿轮128在此情况下被安装在第一主轴112上而不是第二主轴114上，并且(根据图4中观察者的视角)具体位于驱动齿轮122的右侧。因此，图4中的变速箱不允许以动力换档模式进行从第五档到第六档的换档以及相反的换档，但是如果是在强制降档操控的情况下则仍然允许以动力换档模式进行从第六档到第四档或第二档的换档。

[0036] 就图4中示出的电机180而言，以上参照图1的说明内容完全适用。

[0037] 根据本发明，参照图1至4中的任意附图介绍的混合动力推进系统的电机都被集成在变速箱内。更具体地，参照图5，其中与图2中相同或相似的部分和元件被赋予相同的附图标记，电机80被插入并固定到由变速箱的壳体构成的底座102内，用这样的方式将在电机定子106外表面上构成的并且用作电机冷却回路的螺旋形轮廓104通过底座102的圆柱形内表面108在径向外侧封闭，由此将冷却回路的通道界定在螺旋形轮廓104和圆柱形内表面108之间。通过使用由变速箱壳体构成的底座的圆柱形内表面与设置在定子外表面上的螺旋槽一起界定出用于电机的冷却通道，不再需要任何附加元件在外侧来封闭这些通道，这就降低了混合动力推进系统的整体成本。如上参照图5所述将电机安装在变速箱的壳体内显而易见地可以应用于具有不同档位设置的变速箱的任何其他的混合动力推进系统中。

[0038] 自然地，只要本发明的原理保持不变，实施例和加工细节可以参照仅作为非限制性示例介绍和图示的内容进行大幅度的改变。

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