用于机动车辆的混合动力系单元的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于机动车辆的混合动力系单元。具体地，提供了一种混合动力系单元，包括内燃发动机和具有可经由离合器装置连接至内燃发动机的轴的主轴的变速箱装置。变速箱装置包括具有与差速器的第一冠齿轮啮合的输出小齿轮的副轴，该差速器的壳体刚性连接至变速箱装置的壳体。该单元还包括设计成用作电动机和发电机的电机，该电机具有借助于传动装置连接至差速器的第二冠齿轮的轴。在用于连接的传动装置中，设定在电机的轴与差速器的第二冠齿轮之间的是可经由电子控制致动器驱动的接合装置。电机可设定成与差速器的输出轴同轴或与之平行。在任一情况下，设想其中轴借助于带传动装置和接合装置连接至内燃发动机的轴的变体。
【专利说明】用于机动车辆的混合动力系单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于机动车辆的混合动力系单元，这种类型的混合动力系单元包括:
内燃发动机；以及 变速箱装置，其包括:
至少一根主轴，其可借助于离合器装置连接至机动车辆的曲轴；
至少一根副轴，所述至少一根副轴的轴线与所述主轴的轴线平行并设定成离所述主轴的轴线有一段距离，并且所述至少一根副轴支承输出小齿轮；
与多个前进挡传动比对应的多对齿轮，在所述多对齿轮中，每对中的一个齿轮相对于所述主轴和所述副轴之间的一个被刚性地连接到所述主轴和所述副轴之间的一个并与所述轴一同旋转，并且所述每对中的另一齿轮相对于所述主轴和副轴中的另一个可自由地旋转；以及
多个挡位选择装置，其用于使所述可自由旋转的齿轮中的每个齿轮与其被安装在上面的轴耦连并与所述轴一同旋转，
所述单元还包括:
差速器，其具有与变速箱装置的所述副轴的输出小齿轮啮合的第一冠齿轮；以及电机，其设计成作为电动机操作和作为发电机操作，并且具有:刚性连接至所述差速器的壳体的壳体；和借助于传动装置连接至所述差速器的第二冠齿轮的轴。
【背景技术】
[0002]例如，从文献N0.EP 1868832 BI已知以上提到的类型的混合动力系单元。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种如上述那样规定的类型的混合动力系单元，其具有简单的结构和小的总尺寸，并且其在操作中效率高、可靠并且有多种功能。
[0004]为了达到以上目的，本发明的对象是一种混合动力系单元，其具有在说明书开始部分指示的所有特性，此外其特征在于所述混合动力系单元还包括:
接合装置，其被放置在所述传动装置中，用于电机的轴与差速器的前述第二冠齿轮之间的连接；以及
用于致动所述接合装置的装置。
[0005]在优选实施例中，所述接合装置是离合器装置，并且与之相关联的致动器装置包括电磁致动器或电动液压致动器以及用于控制所述致动器的电子单元。
[0006]可在第一实施例中和在第二实施例中实现本发明，在第一实施例中，电机具有共用差速器的两根输出轴的轴线的轴，并且在第二实施例中，电机具有使其轴线与差速器的两根输出轴的轴线平行并设定成离所述轴线有一段距离的轴。在第一种情况下，电动机的轴是中空轴，所述中空轴穿过发动机并且被差速器的两根输出轴中的一根轴穿过。[0007]根据本发明，在两个实施例中还可设想的是，电机的轴在内燃发动机的与连接至变速箱装置的一端相对的端部处连接至内燃发动机的轴。优选地，所述连接借助于带传动装置来获得，所述带传动装置包括接合在分别由电机的轴支承和由内燃发动机的轴支承的第一带轮和第二带轮上的环形带。再次优选地，设定在前述两个带轮中的一个带轮与相应的轴之间的是接合装置，例如，电磁控制的接合装置。
[0008]由于前述特性，根据本发明的动力系单元可有利地用于甚至小尺寸的前轮驱动的机动车辆。接合装置在差速器与电机之间的连接中的使用使得所述连接能够在需要所述使用的操作状况下实现，以便对系统的效率有利。
[0009]接合的启动由机动车辆的电子控制单元根据作为发动机和机动车辆的操作参数的函数的预设程序来控制。相同的情形也适用于所设想的实施例中在电机与内燃发动机的轴之间的带连接的耦连。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]本发明另外的特性和优点将从接下来的参考附图的说明中显见，所述附图纯粹作为非限制性示例提供的，并且其中:
图1是根据本发明的动力系单元的第一实施例的示意图；
图2是图1的动力系单元的变体的示意图；
图3是根据本发明的动力系单元的第二实施例的示意图；以及 图4是图3所图示的实施例的变体。
【具体实施方式】
[0011]在图1-4中，共有的部件由相同的附图标记标识。在所述附图中，数字I总体上标识用于机动车辆的混合动力系单元，包括内燃发动机E、变速箱装置C、差速器D和电机M。
[0012]根据传统技术，变速箱装置C具有壳体2，借助于滚动轴承4可旋转地安装在所述壳体2内的是主轴3。所述主轴可经由任何已知类型的离合器装置6连接至发动机E的轴
5。此外，经由滚动轴承8可旋转地安装在变速箱C的壳体2内的是副轴7。副轴7的轴线平行于主轴3的轴线，并且设定成离主轴3的轴线有一段距离。
[0013]当然，即使附图示出了包括单根主轴和单根副轴的传统类型的变速箱，但是本发明适用于变速箱装置的任何其他已知的构造，尤其包括设想了可借助于双离合器装置选择性地连接至曲轴的两根同轴的主轴并且具有任何数量的副轴的构造。
[0014]返回到作为示例在附图中图示的构造，主轴3与副轴7支承啮合到一起的齿轮对，以提供多个前进挡传动比。每对中的一个齿轮刚性地连接至由其支承所述齿轮的轴，然而，每对中的另一齿轮可自由旋转地安装在相应的轴上。
[0015]在图示示例的情况下，第一传动比通过包括刚性连接至主轴3的齿轮Il和可自由旋转地安装在副轴7上的齿轮12的一对齿轮来获得。第二传动比借助于刚性连接至主轴3的齿轮IIl和可自由旋转地安装在副轴7上的齿轮112获得。第三、第四、第五和第六传动比借助于包括刚性连接至副轴7的齿轮III1、IV1、V1、VI1和可自由旋转地安装在主轴3上的对应齿轮1112、IV2、V2和VI2的齿轮对来获得。
[0016]再次根据已知技术，主轴与副轴3、7支承选择装置Sl/2、S3/4和S5/6，用于将可自由旋转的齿轮I2、II2、III2、IV2、V2、VI2中的每一个选择性地连接至它们被支承在其上的相应的轴并与所述轴一同旋转。
[0017]变速箱装置C还包括第三根轴(在附图的平面中不可见)，所述第三轴以可自由旋转的方式支承倒挡齿轮(或换向齿轮)并支承选择装置，用于将所述齿轮连接至相应的轴并与所述轴一同旋转，以这样的方式在旋转方向反向的情况下将主轴3的旋转运动传送至副轴7。
[0018]副轴7支承与差速器D的第一冠齿轮(或者,第一冕形齿轮)10哨合的输出小齿轮9。具有本身已知类型的结构的差速器D具有刚性连接至变速箱装置C的壳体2的壳体11，并且具有两根输出轴12、13，所述两根输出轴12、13用于经由等速万向节14将运动传送至机动车辆的齿轮。冠齿轮10刚性地连接至差速器的齿轮系承载器，所述齿轮系承载器借助于轴承15可旋转地安装在壳体11内。
[0019]电机M设计成根据操作状况用作电动机和用作发电机。在图1所图示的实施例中，电机M共用差速器D的两根输出轴12、13的轴线，并被其由16所标识的轴轴向地穿过。轴16是中空的，并继而被差速器D的输出轴13轴向地穿过，以便使电机M与差速器D的对准布置成为可能。电机M的壳体17刚性地连接至差速器D的壳体11，并且还可能连接至内燃发动机E的结构。电机M的轴16经由滚动轴承18可旋转地支撑在壳体17内。
[0020]电机M的轴16连接至差速器D的第二冠齿轮(或者，第二冕形齿轮)19并一同旋转，所述第二冠齿轮19刚性地连接至差速器的齿轮系承载器。在图1的情况下，电机M的轴16与差速器D的冠齿轮19之间的连接通过借助于第一对齿轮20、21和第二对齿轮22、19获得的两挡减速跳变(double gear-reduction jump)获得。齿轮20刚性地连接至电机M的轴16，然而，齿轮21、22由互相对准的两根轴23、24支承，所述两根轴23、24可借助于接合装置25连接，所述接合装置25在图示示例的情况下是由电磁致动器26控制的离合器装置，所述电磁致动器26继而由电子控制单元U(仅在图1中示意性地图示)驱动。致动器还可以是电动液压类型的，或者是任何其他已知的类型。此外，接合装置可以是任何其他已知的类型。两根轴23、24经由滚动轴承27可旋转地安装在齿轮减速传动装置的壳体28内，所述壳体28刚性地连接至差速器D的壳体11，以及与电机M的壳体17刚性连接。
[0021]参考所图示的特定示例，接合装置25和电磁致动器26可以任何已知的方式获得。因为这些原因，并且还为了使附图更简明和更容易理解，在此没有图示这些元件的结构细节。
[0022]最后，参考附图1-4，应指出的是，总体上由CY标识的是发动机的汽缸，所述汽缸在该单元被安装在机动车辆上的状况下竖直地设定。因此，图1-4所图示的视图是参考其中动力系单元安装在机动车辆中的布置的俯视图。典型地，该单元与机动车辆的前轮相关联地安装在机动车辆的前部中。
[0023]在操作中，电机M根据发动机和机动车辆的操作状况被用作电动机或用作发电机。尤其地，可能有以下不同的操作模式:
电驱动(内燃发动机E被关掉，并且变速箱处于空挡)；
混合驱动(内燃发动机打开，并且变速箱有挡位接合)；
在制动期间的能量回收(内燃发动机打开，并且挡位处于空挡，或者内燃发动机与变速箱之间的离合器6分离)。[0024]此外，电机M还可用作电动机，用于填补换挡期间由内燃发动机供应至车辆的车轮的扭矩间断。
[0025]最后，接合装置25使得在其中不需要电机M的干预的操作状况下使电机M解耦(或脱开耦连)成为可能。
[0026]图2的变体与图1的实施例的不同之处在于，在发动机E的与其连接至变速箱装置C的端部相对的端部处，另外提供了电机M的轴16与内燃发动机E的轴5的直接连接。为此，提供一种带传动装置29，其包括接合在由电机M的轴16支承的第一带轮31上并且接合在由轴33支承的第二带轮32上的环形带30，所述第二带轮32可经由接合装置34 (例如，电磁控制的接合装置或任何其他已知类型的接合装置)连接至内燃发动机的轴5。例如，在以本 申请人:的名义提交的文献N0.EP 1529957 Al中描述并图示了该类型的接合装置。
[0027]带传动装置29与接合装置34使内燃发动机的轴与电机M的轴的直接连接成为可能，以便例如提供电机作为BAS(“带式交流起动器”)的功能，S卩:作为由发动机驱动的发电机，或作为用于起动内燃发动机的电动机。
[0028]在用于起动内燃发动机的模式下，接合装置25分离，并且接合装置34接合。
[0029]在车辆停止不动的情况下的产生电流的模式下，内燃发动机打开，接合装置25分离，并且接合装置34接合。
[0030]在配备有起-停装置的车辆中，其中内燃发动机在车辆不动时自动关掉，电机M使得能够保持由带30控制的辅助装置(例如，空调系统的压缩机)运行。在该状况下，接合装置34分离。
[0031]图3图示了第二实施例，所述第二实施例与图1的第一实施例的不同之处在于，电机M使其轴线设定成与差速器D的输出轴12、13的轴线平行并离这些轴线有一段距离。在该情况下，电机M的轴16与差速器D的第二冠齿轮19之间的连接借助于三挡减速跳变(three gear-reduction jumps)来获得。第一跳变借助于一对齿轮35、36获得。第二跳变借助于一对齿轮37、21获得，并且第三跳变借助于一对齿轮22、19获得。齿轮36、37由中空轴40支承，所述中空轴40经由滚动轴承41可自由旋转地安装在壳体28内。中空轴40被差速器D的输出轴13穿过。在图3的实施例中，齿轮21、22如参考图1所描述地与轴23、24相关联地布置，所述轴23、24可借助于电磁控制的接合装置25连接到一起。
[0032]最后，图4是图3的实施例的变体，所述变体的不同之处在于其包括以上已参考图2图示的带连接装置29。
[0033]当然，在不影响本发明的原理的情况下，结构和实施例的细节可相对于在此纯粹作为示例描述并图示的结构和实施例广泛地改变，而不会偏离本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用于机动车辆的混合动力系单元，其包括: 内燃发动机(E);以及 变速箱装置(C)，所述变速箱装置(C)包括: 至少一根主轴(3)，其可借助于离合器装置(6)连接至所述机动车辆的曲轴(5)；至少一根副轴(7)，其轴线与所述主轴(3)的轴线平行并离所述轴线有一段距离，并且所述至少一根副轴(7)支承输出小齿轮(9)； 与多个前进挡传动比(1、I1、II1、IV、V、VI)对应的多对齿轮(I1、12、II1、112、1111、1112、IVU IV2、V1、V2、VI1、VI2)，在所述多对齿轮中，每对中的一个齿轮相对于所述主轴和副轴(3、7)中的一个被刚性地连接到所述主轴和副轴(3、7)中的一个并与所述轴一同旋转，并且所述每对中的另一齿轮相对于所述主轴和副轴中的另一个可自由地旋转；以及多个挡位选择装置(Sl/2、S3/4、S5/6)，其用于使所述可自由旋转的齿轮中的每个齿轮与其被安装在上面的轴耦连并与所述轴一同旋转， 所述单元还包括: 差速器(D)，其具有与所述变速箱装置(C)的所述副轴(7)的所述输出小齿轮(9)啮合的第一冠齿轮(10);以及 电机(M)，其设计成作为电动机操作和作为发电机操作，并具有刚性连接至所述差速器(D)的壳体(11)的壳体(17)和借助于传动装置连接至所述差速器的第二冠齿轮(19)的轴(16)； 所述单元的特征在于，其还包括: 接合装置(25)，其设定在所述传动装置中，用于所述电机(M)的所述轴(16)与所述差速器(D)的前述第二冠齿轮(19)之间的连接；以及用于致动所述接合装置的装置。
2.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，所述接合装置是离合器装置(25)，并且所述致动器装置包括电磁或电动液压致动器(26)以及用于控制所述致动器的电子单元(U)。
3.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，所述电机(M)具有共用所述差速器(D)的两根输出轴(12、13)的轴线的轴(16)。
4.根据权利要求3所述的单元，其特征在于，所述电机(M)的所述轴(16)轴向地穿过所述电机(M)，并且是中空轴，所述轴(16)继而被所述差速器(D)的所述输出轴中的一根轴(13)穿过。
5.根据权利要求3所述的单元，其特征在于，用于连接的所述传动装置包括借助于两对齿轮(20、21 ;22、19)获得的两挡减速跳变，并且其中，在第一挡减速跳变的输出处的齿轮(21)和在第二挡减速跳变的输入处的齿轮(22)安装在互相对准的轴(23、24)上，所述轴(23、24)可借助于所述接合装置(25)连接。
6.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，所述电机(M)具有轴(16)，所述轴(16)具有的轴线与所述差速器(D)的两根输出轴(12、13)的轴线平行并离这些轴线有一段距离。
7.根据权利要求6所述的单元，其特征在于，用于连接的所述传动装置包括借助于第一对齿轮(35、36)、第二对齿轮(37、21)和第三对齿轮(22、19)获得的三挡减速跳变，并且其中，在第一挡减速跳变的输出处的齿轮(36)和在第二挡减速跳变的输入处的齿轮(37)刚性地连接至中空轴(40)，所述中空轴(40)安装成使得其共用所述差速器(D)的所述两根输出轴(12、13)的轴线，并被所述差速器(D)的所述输入轴中的一根轴(13)轴向地穿过，并且其中，在第二挡减速跳变的输出处的齿轮(21)和在第三挡减速跳变的输入处的齿轮(22)连接至两根轴(23、24)并且与所述轴一同旋转，所述两根轴(23、24)互相对准，并且可借助于所述接合装置(25)连接到一起。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的单元，其特征在于，所述电机(M)具有在所述内燃发动机(E)的与其连接至所述变速箱装置(C)的一端相对的端部处连接至所述内燃发动机(E)的所述轴(5)的轴(16)。
9.根据权利要求8所述的单元，其特征在于，所述电机(M)的所述轴(16)借助于带传动装置(29)连接至所述曲轴(5)，所述带传动装置(29)包括接合在第一带轮(31)上并接合在第二带轮(32)上的环形带(30)，所述第一带轮(31)和所述第二带轮(32)分别由所述电机(M)的所述轴(16)支承和由所述内燃发动机(E)的所述轴(5)支承。
10.根据权利要求9所述的单元，其特征在于，设定在所述第一和第二带轮(31、32)中的一个与相应的轴之间的是接合装置(34)。
【文档编号】B60K6/40GK103963624SQ201310640858
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年2月4日
【发明者】M.加拉贝洛, A.皮亚扎 申请人:C.R.F.阿西安尼顾问公司