具有混合动力驱动系统的汽车的制作方法

专利名称：具有混合动力驱动系统的汽车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有混合动力驱动系统的汽车，它至少具有一个第一转 矩输出驱动装置和一个第二转矩输出驱动装置，尤其是一台内燃机和至少一 台电动机，它们的输出功率可以借助于一个耦合模块通过一个离合器完全阻 断。
背景技术：
上述类型的汽车在US 5,895,333中给出。汽车的混合动力驱动系统可以 为所使用的发动机输出功率装备一个离合器。尤其是能提供可叠加的转矩供 使用。为此，US 5,895,333中描述了一种混合动力汽车驱动系统，它具有一 台使用电能驱动的电动机， 一台通过燃料燃烧驱动的内燃机， 一个传动机构 和一个耦合机构。耦合机构包含一个液压方式工作的离合系统，将电动机的 输出轴与内燃机的输出轴耦联起来，将这些输出轴的转矩传输到传动机构 中。

发明内容
本发明的目标是改善汽车混合动力驱动系统的行驶特性。
本发明中，利用一种具有如权利要求l所述特征的装置、以及一种具有
如权利要求16所述特征的方法来实现该目标。在从属权利要求中给出了其
他的优势构造。
提供了一种具有混合动力驱动系统的汽车，它具有至少一个提供转矩的 第一驱动器、特别是一台内燃机，具有一个提供转矩的第二驱动器、尤其是 一台电动机。它们的输出功率可以借助于一个耦合模块、尤其是一个行星齿
轮箱进行耦联。其中，在耦合模块的输出轴和一个与之相连的传动机构的输 入轴之间安置有一个可控制的制动模块，并且装备了一个控制器，由它来控 制制动模块使汽车实现无冲击的起动。
提供转矩的驱动机构，可以是电动机、液体燃料驱动的内燃机、燃气驱 动的内燃机和/或者燃料电池驱动机构。根据本发明，在一辆具有混合动力驱 动系统的汽车中，安放至少两台不同的或者相同的驱动器。
特殊优势之一是改善的起动性能。不过，在其他行驶过程中也能使用该 方法及装置。这样能够避免出现转矩冲击，否则，它就会通过汽车的驱动链 的一部分或者驱动链的总体进行传播。为此，可以由制动模块来松开和/或者 实现一种受控制的驱动链中构件的制动。这一点优势特别体现在耦联的驱动 机构中，和/或者在耦联的、比如说通过被锁住的行星齿轮箱一系统中相联接 的第一和第二驱动机构的运行中。因此能够抑制起动时或者传动机构耦合时 汽车发生冲击。另一个优势是制动模块能够抵抗汽车在斜坡上无意中发生 滚动。较佳的方式是 一个控制器能够辨别出汽车所处的运行状态。与之相 适应，由控制器实现制动模块的松开或拉紧。本发明中，"控制" 一词不仅 意味着控制电路的工作流程，更重要的是应将它理解为可能具有调节过程和 相应的调节电路。
在一个实施例中，制动模块受液压驱动，其优势为能够施加高的作用负 荷，因而能够将很强烈的转矩变化衰减下来。在另一种实施例中，装备了气 动式驱动的制动模块，它的优势在于所使用的气体具有可压縮性，故此防止 将承载轴过于刚性地锁定，较佳方式下，此轴至少将耦合模块的输出轴与传 动机构的输出轴联接起来。也可以将耦合模块制造成电动式或者电磁式的。 此时，借助于电磁作用力施加制动力。在一个第一构造中借助于磁力将制动 模块中的至少两个构件挤压到一起。在一个第二构造中，如同涡流制动器或 者发电机那样，通过产生电流而产生一个制动力。根据一个扩展例，承载轴
上至少具有制动模块的构件，并且将耦合模块与传动机构连接起来。
在另一个构造中，制动模块能够像离合器的操作那样松开。例如，制动 模块如同离合器那样建造。 一种变例中，制动模块能够如同一个制动器那样 操作时闭合。这样，在起动后以及制动模块松开后不会继续施加作用力，因 此降低了能耗。
在另一种构造中，耦合模块为一个行星齿轮箱。该行星齿轮箱能够以不 同的方式与第一和第二驱动机构、以及与一根承载轴相联接，后者为耦合模 块的输出轴。在一个第一结构中，第一驱动机构和第二驱动机构通过一个太 阳轮和一个行星齿轮托架互相联接。这里，在一个构造中太阳轮与第一驱动 机构联接、而行星齿轮托架与第二驱动机构联接。在一个第二结构中，太阳 轮与第二驱动机构联接、而行星齿轮托架与第一驱动机构联接。这两种情况 下， 一个空心轮作为耦合模块的输出轴。耦合模块作为行星齿轮箱的另一种 构造的设计中，太阳轮与诸如一台电动机的第二驱动机构联接，行星齿轮托 架与承载轴联接，而空心轮则与内燃机这样的第一驱动机构联接。当然也能 够以其他的可能组合制造。
在一种构造中，能够将耦合模块或行星齿轮箱的构件互相锁定。比如说， 可以借助于一个第二离合器来实现。这种锁定阻止行星齿轮箱中相应构件的 旋转。在一种实施方式中，第一驱动机构和第二驱动机构为实现功率叠加而 以这种方式进行锁定。
在另一个实施例中，耦合模块的输出轴与承载轴相联接。 一种制造方式 为将制动模块的一个第一构件固定于承载轴上。制动模块的一个第二构件直 接或者间接地与离合器壳相联接。 一个操作、比如将制动模块闭合，在这种 构造中就对承载轴进行制动。间接的固定能够采用如下的构造第二构件固 定于一个泵壳上。后者自身又处于离合器壳上，并且与之联接。该泵壳的一 个变例中具有
有一个为滑动轴承，最好是一个径向轴承。此径向轴承可以构造成导向轴套， 它最好穿透泵壳。在一种构造中，泵壳具有至少一个用来操控制动模块活塞 的泵。在另一种构造中，泵壳具有至少一个泵，最好是用于操控制动模块活 塞的泵以外的泵，由它来至少作为液压泵或者油一循环泵，尤其是为汽车的 其他构件服务的泵。
在另一种构造中，泵壳具有一个液压油供应器。此液压油供应器向制动 模块供给油。在优选的实施方式中，利用液压油来操纵制动模块。在另一种 变例中，通过油向制动模块或制动模块活塞施加作用力。制动模块一活塞因 此移动并且挤压到制动模块片上。在另一个实施例中，制动模块一活塞借助 于一个复位弹簧组可以回归到其初始位置上去。弹簧组具有一个轴承座，根 据一个实施例，它被固定于泵壳上。
在另一个构造中，耦合模块具有一个外壳，它装备有至少一个轴承、以 轴向轴承为佳。它最好是一个滚珠轴承，不过也可以装备一个滑动轴承。承 载轴可以通过这个轴承保持在其位置上。较佳的方式是它与泵壳上所具有的 一个或者几个轴承的配合作用来实现这一点，和/或者与安置于传动机构侧的 一个轴承相配合。
在一个特殊的优选构造中，制动模块安置于离合器壳内。这种实施方式 的优势在于所需要的空间位置最小化。通过集成化构造方式，此外还简化了 制动模块的更换。在另一种变例中，制动模块能在一个油浴池或者油穴中运 转。它的优势是其热量能够快速地传导出去，并且制动模块具有较高的耐用 性。较佳方式是将一个过滤器集成于一个油系统中，由它对通过制动模块额 外地产生的磨损物进行过滤。尤其是可更换的过滤器的设置也能在制动模块 中油循环的其他构造中实施。
另一种构造的设计中，离合器壳具有至少一个泵壳，后者有至少一个液 压油供应器。油、最好是液压油，通过液压油供应器输送给一个液压式的、
最好是可平动的制动模块一活塞，以便对其施加压力而使其移动。制动模块 一活塞可以借助于活塞—复位弹簧组进行复位。弹簧组在此实施例中被一个 固定于泵壳上的轴承座所支承。为此，泵壳具有至少一个径向轴承和至少一 个轴向轴承，借助于它们对承载轴进行支承。承载轴自身又与耦合模块的输 出轴相联接，并且额外地还被一个轴向轴承所支承，后者具有耦合模块的外 壳。在承载轴上安放了一个叠片组，利用它与制动模块—活塞一起可以完成 制动。
根据本发明的进一步构想，提供了一种具有混合动力驱动机构的装置的 运行方法。其中，由至少一个第一和一个第二驱动机构分别向驱动链输出转 矩，其中，转矩可以通过一个耦合模块进行耦联。较好的方式是在汽车起动 时通过一个控制器来控制制动模块，以便将驱动链中的冲击至少减弱下来。 制动模块与车轮制动器独立地安置。制动模块的控制器可以安置于一个控制 模块中，后者可以作为独立的控制仪或者作为一个发动机控制仪的部件安 置。比如，控制器也可以安置于一个离合器、传动机构或者制动系统的控制 仪中。最好由控制器通过一个或者几个传感器检测至少一个运行状态。这些 传感器则与控制模块相联接。该方法最好在上面所描述的各种构造的汽车中 实施。
该方法的一种扩展中，当通过制动模块缓慢地松开和/或者拉紧制动器 时，借助于一个调节器调节制动的强度。较佳的方式下，汽车加速度、汽车 加速方向、耦合模块初始转矩、至少一个车轮或者一根轴的转速、和/或者所 需要的加速度等参数中，至少其中的一个要一起进入到调节器之中。
在另一种构造中，起动过程中松开制动模块的制动器，而在不允许的转 速或者转动方向下要加强制动，使得逆着行驶方向的移动或者冲击受到阻 止。不允许的转动方向可以出现在逆着所期望的行驶方向上进行加速的情况 下，比如在陡峭的面上向后滚动。
根据此方法的一个扩展例，通过制动模块进行迭代式更改。较佳方式是: 这种迭代一直进行到达到了所需要的某个加速度和/或者汽车速度为止。
在另一种优选的实施例中，控制制动的强度，其中，控制器的至少一个 输入量可以是所需要的加速度。
操控制动模块时，可以动用包括传感器在内的调节器或者控制器，如同 在ABS —系统中对于车轮制动时所做的那样。这样，可以避免进行过于生硬 的制动，尤其是避免无意中将轴抱死。


其他的优势性构造和扩展在以下借助于图例进行详细描述。不过，各种 特征局限于各自的构造。但是，由各图例给出的特征可以互相结合、也可以 与上面所述的特征相互结合而获得其他的构造。图中所示为 图1混合动力汽车的一个驱动链的至少一部分的示意图， 图2离合器壳内的一个制动模块中的一个第一结构性构造的示意图，
及
图3离合器壳内的制动模块内的一个第二结构性构造的示意图。
具体实施例方式
图1给出了一个混合动力驱动系统1，它具有一个第一驱动机构2和一 个第二驱动机构3，它们通过一个行星齿轮箱4相联接。第二驱动机构3与 行星齿轮箱4的一个行星齿轮托架5相联接，而第二驱动机构2与行星齿轮 箱4的太阳轮6联接。太阳轮6和行星齿轮托架5能够通过一个离合器7互 相锁定，使得太阳轮6和行星齿轮托架5不会相对移动。在空心轮8上连接 着一根承载轴9。制动模块10具有一个制动模块活塞11和一个叠片组12， 能够制动承载轴9。制动模块—活塞11与一个离合器壳13联接，承载轴9
伸展到一个传动机构14上。制动模块的控制器——也可以装备于制动模块 自身上——，在这里图中并未给出。比如，可以将此控制器、也可以是一个 相应的控制仪集成到制动模块10中。图中同样也未给出一个或者多个传感
器，由它们来检测离合器7、行星齿轮箱4、承载轴9、传动机构14、制动 模块10自身、以及其中的和/或者驱动机构2、 3的构件的运行情况。不过， 它们可以与一个或者几个控制仪联接，比如通过一个数据总线系统。不过， 图中也同样没有具体显示这些元件。
图2示例性给出了将制动模块置入离合器壳15中去的一种可能的结构 方式。图中所给的是具有旋转轴16的一个旋转件。图2中所给的实施例具 有一个行星齿轮箱17，其中的一个空心轮18与一根承载轴19相连接。承载 轴19具有一定数量的留空20，较佳情况下还具有至少一条缝隙或者至少两 个孔，它们有利于完成装配，尤其是在使用卡紧环的情况下。此外，更好的 情况是承载轴19具有至少三条缝隙或者六个孔。在承载轴19的另一个变例 中设计了孔和缝隙的组合应用。在一个泵壳25和承载轴19之间安置着一个 叠片组21，借助于一个制动模块一活塞22对其进行操控。当通过一个液压 油供应器23将油、最好是液压油送入时，将该制动模块一活塞22挤压到叠 片组21上。制动模块—活塞22借助于一个活塞一复位弹簧组24来完成复 位，后者具有一个固定于泵壳25上的轴承座32。承载轴19由至少两个轴向 轴承26、 27和至少一个径向轴承35进行支承。 一个轴向轴承27由行星齿 轮箱17的一个外壳28所具有，而第二个轴向轴承26固定于泵壳25上。也 可以只装备两个或者一个轴向轴承。尤其是可以舍弃第二个轴向轴承26，或 者在制动模块完成组装后将其去掉。在另一种变例中，在制动模块的外部安 置至少一个轴向轴承，最好安置于这里未详细给出的传动机构所在的一侧。 径向轴承35——在本实施例中为一个导向轴套——从泵壳25中穿过。此外， 在空心轮18上安置着一个卡紧环33，最好环绕着行星齿轮箱17进行密封和
/或者环绕着行星齿轮箱的至少某些部分沿轴向装入。也可以在另一侧上安置 一个轴向导向器，由它对至少一个或者几个行星齿轮箱的构件进行导向，来 替代这里的卡紧环33。
图2中给出的实施例具有的优势在于除了对于空间的需求小之外，还
能对制动模块21、 22不断地进行润滑，因为它处于油浴池或者油穴之中工
作，后者位于离合器壳之中。
将图2所示的实施例至少部分地进行自动化组装的一种可能的方法中，
为泵壳25设置了如下措施，它们的先后顺序是可变化的
一将制动模块一活塞22压入到泵壳25之中，
一装配活塞一复位弹簧组24和轴承座32，
一借助于作用于轴承座上的压力将活塞一复位弹簧组24压紧，
—装配卡紧环29，
—检测制动模块一活塞22的间隙。
而对于行星齿轮箱17来说，包括的措施有
一将一个第二卡紧环30、最好是具有两个孔的实施方式，放置于承载轴 19上，
—将空心轮18与承载轴19联接，并且将第二卡紧环30穿过至少一个 留空20而压入到承载轴19中，
—装配行星齿轮箱17的所有其他构件，
—装配行星齿轮箱17的外壳28，并且检测第二间隙。需要时使用一个 间隔垫圈(在图示中未给出)进行调节，
—如果需要，将轴向轴承27固定于行星齿轮箱17的外壳28上，并且 安放一个第三卡紧环31，
一完成了泵壳25在传动机构上的装配后，将行星齿轮箱17安装到泵 壳25之中。
根据一种扩展方式，为了保证强度，除了泵盖上的强化机构外，泵壳25 能够优先在泵的前侧通过一个泵盖以至少一个传动机构固定器进行加固。
图3中示意性给出了另一个制动模块的结构方案。与图2中相同的构件、
或者以相同方式作用的构件，以相同的代号标识。与图2可比的是，图3中 也是由行星齿轮箱17的一个空心轮18将转矩传导到承载轴19上。承载轴 19通过一个轴向轴承27进行支承。 一个径向轴承35将承载轴19支承于泵 壳25之中。也可以在传动机构一侧另外再装备轴向和径向轴承。在此实施 例中，承载轴19也是借助于一个叠片组21进行制动，后者受一个制动模块 活塞22操控。
还有制动模块的其他可能构造以及制动器的其他变例，比如说，将制动 模块活塞挤压到一个安置于承载轴上的制动片上去。此外，还可以通过径向 挤压制动轴瓦于承载轴上来实现制动。在这种情况下，较佳的方式是承载轴 在相互接触区域中具有一个外罩，由它对承载轴进行保护、以免磨损。
权利要求
1.具有混合动力驱动系统(1)的汽车，该汽车具有输出转矩的一个第一驱动机构(2)和输出转矩的一个第二驱动机构(3)，它们的输出功率借助于一个耦合模块、最好是一个行星齿轮箱进行耦联，其特征是在耦合模块的输出轴和一个与之相联接的传动机构(14)的输入轴之间安置有一个可控制的制动模块(10)，并且装备有一个控制器，由该控制器控制制动模块(10)来实现汽车无冲击地起动。
2. 如权利要求1所述的汽车，其特征为至少制动模块(10)为液压方式驱动。
3. 如上述权利要求之一所述的汽车，其特征为制动模块(10)包括一个离合器。
4. 如上述权利要求之一所述的汽车，其特征为制动模块(10)具有 一个制动器。
5. 如上述权利要求之一所述的汽车，其特征为耦合模块具有一个行 星齿轮箱(4; 17)，其中，输出转矩的第一驱动机构(2)和输出转矩的第二驱动机构通过一个太阳轮(6)和一个行星齿轮托架互相联接。
6. 如权利要求1至5之一所述的汽车，其特征为耦合模块具有一个行星齿轮箱(4; 17)，其中一个太阳轮(6)与输出转矩的第二驱动机构(3) 相联接，行星齿轮托架与一个承载轴(19)联接，而一个空心轮与输出转矩 的第一驱动机构(2)相联接。
7. 如上述权利要求之一所述的汽车，其特征为输出功率可以通过一个第二离合器(7)完全阻断。
8. 如上述权利要求之一所述的汽车，其特征为耦合模块的输出轴与 一根承载轴(19)相联接，其中，承载轴(19)可以通过制动模块(10)与 一个离合器壳(15)联接。
9. 如上述权利要求之一所述的汽车，其特征为离合器壳(15)具有一个泵壳(25)，泵壳(25)的上面固定着制动模块(10)，其中，泵壳(25) 具有至少一个承载轴(19)的轴承(26， 35)。
10. 如上述权利要求之一所述的汽车，其特征为泵壳(25)具有至少 一个滑动轴承(35)。
11. 如上述权利要求之一所述的汽车，其特征为泵壳(25)具有一个 制动模块(10)的液压油供应器(23)。
12. 如上述权利要求之一所述的汽车，其特征为在一个泵壳(25)上 固定有一个轴承座(32)，其中轴承座(32)与活塞一复位弹簧组(24)相 互配合。
13. 如上述权利要求之一所述的汽车，其特征为耦合模块具有一个外 壳(28)，其中，此外壳(28)具有一个承载轴轴承(27)。
14. 如上述权利要求之一所述的汽车，其特征为制动模块(10)至少 部分地在一个油穴或者油浴池内运转。
15. 如上述权利要求之一所述的汽车，其特征为 一个离合器壳(15) 具有至少一个自身具有至少一个液压油供应器(23)的泵壳(25)，其中， 为了进行操控，油可以通过液压油供应器(23)供应给一个液压式的、可平 动的制动模块一活塞(11， 22)，其中，制动模块一活塞(11， 22)可以借 助于一个活塞—复位弹簧组(24)复位，活塞一复位弹簧组(24)由一个固 定于泵壳(25)上的轴承座(32)进行支承，其中，泵壳(25)具有至少一 个径向轴承(35)和至少一个轴向轴承(26)，由它们对一根承载轴(19) 进行支承，其中承载轴(19)与耦合模块的一根输出轴联接，并且额外地受 到一个具有耦合模块的外套(28)的轴向轴承(27)的支承，在承载轴(19) 和泵壳(25)或者离合器壳(15)之间安置有一个叠片组或者一个制动模块 片(12， 21)，当通过制动模块一活塞(11， 22)进行操纵时，可以由该叠 片组或者制动模块片(12， 21)完成旋转动力的传递。
16. 具有混合动力驱动装置(1)的汽车的运行方法，其中， 一个第一 和一个第二驱动机构分别向驱动链输出一个转矩，其中所输出的转矩可以借 助于一个耦合模块耦联，其特征为汽车起动时，制动模块通过一个控制器 进行操控，以便至少减轻驱动链中的冲击。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征为为了避免冲击，由制动模 块来制动或者松开耦合模块的一个构件。
18. 如权利要求16或17所述的方法，其特征为当汽车处于斜坡上时， 制动模块阻止汽车移动。
19. 如上述权利要求16至18之一所述的方法，其特征为松开制动器 时，借助于一个调节器对于制动的强度进行调节，其中，在至少包括汽车的 加速度、汽车加速度的方向、耦合模块的输出转矩、--个车轮或者一根轴的 转速、和/或所需要的加速度在内的一组参数中，至少有一个参数进入调节器 中。
20. 如上述权利要求16或19之一所述的方法，其特征为在起动过程 中，松开制动模块(10)的制动，并且在出现不允许的转速或者转动方向及 加速度时，加强制动，使逆着行驶方向的移动或者冲击受到阻止。
21. 如上述权利要求16至20之一所述的方法，其特征为制动强度以迭代方式改变，直到达到所需要的加速度为止。
22. 如上述权利要求16至21之一所述的方法，其特征为在缓慢地松开制动时，由一个控制器控制制动的强度，其中控制器的至少一个输入参数 为所需要的加速度。
全文摘要
本发明涉及一种具有混合动力驱动系统(1)的汽车，它具有至少一个输出转矩的第一驱动机构(2)——尤其是一台内燃机，和一个输出转矩的第二驱动机构(3)——尤其是一台电动机，它们的输出功率可以借助于一个耦合模块、最好是一个行星齿轮箱进行耦联。在耦合模块的输出轴和一个传动机构(14)的输入轴之间安置有一个可控制的制动模块(10)，并且装备了一个控制器，由它控制制动模块(10)来实现汽车无冲击地起动。
文档编号B60K5/08GK101096179SQ20071010707
公开日2008年1月2日 申请日期2007年5月18日 优先权日2006年5月19日
发明者M·于宾, S·史密斯, 金东彦 申请人:德国Fev发动机技术有限公司;双龙自行车株式会社;离子驱动系统有限公司