具有组合电机和变矩器的混合动力车辆的制作方法

1.本公开涉及一种用于包括内燃发动机和电力推进电机的混合动力车辆的传动系，其被配置为选择性地或共同地与变速器接合。


背景技术：

2.混合动力车辆包括内燃发动机和电机两者，所述内燃发动机和电机共同或交替地起到推进车辆的作用。如果推进电池中存储的能量足以为电机供电，则电机可以用于推进车辆。当电池耗尽时，当电机提供的扭矩不足时，内燃发动机可以提供扭矩来推进车辆，或用再生制动系统给电池充电。
3.在一些混合动力车辆中，内燃发动机、电机和变速器是单独的总成，每个总成都具有单独的壳体。单独的总成被堆叠和组装。堆叠总成需要车辆内相当大的空间，并且增加了重量。增加的重量会降低能效和车辆续航里程。
4.电机产生的热量使得有必要冷却电机。电机安装在相对难以接近的位置，这使得冷却电机成为一项挑战。已经提出冷却剂循环系统来冷却电机，但是此类系统增加了车辆的成本和重量。
5.现有技术的电机包括在内燃发动机和电机之间的一个阻尼器和在电机和变矩器之间的第二阻尼器。第二阻尼器添加了重量并且增加了对车辆推进系统的空间需求。
6.本公开意图解决上述问题和下文概述的其他问题。


技术实现要素：

7.根据本公开的一个方面，公开了一种用于电动车辆的推进系统，其包括：发动机，其具有输入轴；电机，其具有绕组，所述电机设置在附接到发动机的壳体中。发动机振动阻尼器设置在发动机和电机之间。变矩器设置在壳体中，并且将电机和发动机连接到涡轮轴，涡轮轴连接到变矩器的涡轮，以通过涡轮轴传送来自发动机和电机的扭矩。行星齿轮组设置在壳体中，并且被配置为接收来自涡轮轴的扭矩。分离离合器可操作地连接在发动机和变矩器之间。分离离合器相对于绕组至少部分地设置在壳体中的径向内侧，并且被配置为选择性地将扭矩从输入轴传送到变矩器。
8.根据本公开的另一个方面，推进系统还可以包括变矩器离合器，所述变矩器离合器径向设置在电机的绕组内部，所述变矩器离合器将变矩器壳体连接到涡轮轴。当变矩器离合器分离时，扭矩通过变矩器提供给涡轮轴。当变矩器离合器接合时，变矩器被绕过，并且将变矩器壳体锁定到涡轮轴。
9.涡轮轴可以限定三个轴向通道，其中第一轴向通道向变矩器离合器活塞供应流体，第二轴向通道向分离离合器活塞供应流体，并且第三轴向通道向变矩器离合器的平衡挡板和分离离合器的平衡挡板供应流体。推进系统可以包括离轴电动泵，所述离轴电动泵在压力下向阀体提供流体，并且通过限定在壳体的前支撑壁中的多个轴向间隔的通道向第一轴向通道、第二轴向通道和第三轴向通道供应流体。离轴电动泵在压力下提供足够的液
体，以完全接合分离离合器。
10.推进系统还可以包括阀体、离轴泵、变矩器输入端口和变矩器输出端口。阀体接收来自离轴泵的流体并且将流体供应到变矩器输入端口并且接收来自变矩器输出端口的流体。
11.电机和变矩器直接相邻定位，并且没有被振动阻尼器间隔开。
12.根据本公开的另一个方面，公开了一种用于具有发动机的混合动力电动车辆的变速器。变速器包括变速器壳体，所述变速器壳体可操作地连接到来自发动机的输入轴。电机设置在变速器壳体中并且连接到变矩器。所述电机包括定子和转子，所述转子包括多个绕组。变矩器设置在变速器壳体中，并且包括涡轮、叶轮和定子。变矩器通过流体静力学将叶轮连接到变矩器的涡轮，以将扭矩从发动机传送到涡轮轴。行星齿轮组设置在变速器壳体中，并且被配置为接收来自涡轮轴的扭矩。变矩器离合器设置在变矩器壳体和涡轮轴之间。变矩器离合器相对于电机的绕组设置在变速器壳体中的径向内侧。变矩器离合器被配置为绕过变矩器并且将扭矩从变矩器壳体提供给涡轮轴。
13.根据本公开的另一个方面，公开了一种用于包括发动机的混合动力车辆的组合电机和变矩器总成。所述组合包括壳体、电机，所述电机设置在壳体中，所述电机包括定子和转子。变矩器设置在壳体中，并且可操作地连接到电机，以接收来自发动机的扭矩。变矩器具有分离离合器，所述分离离合器被接合以接收来自发动机的扭矩并且向涡轮轴提供扭矩。分离离合器设置在壳体中在电机的转子径向内部的位置。
14.作为替代方案，变矩器离合器可以设置在壳体中在转子的绕组的径向内部。变矩器离合器的作用是将变矩器壳体锁定到涡轮轴，绕过变矩器。
15.下面将参考附图描述本公开的以上方面和其他方面。
附图说明
16.图1是电动车辆的示意图。
17.图2是用于电动车辆的推进系统的示意性横截面视图。
18.图3是沿着图2中线3-3截取的横截面视图。
19.图4是沿着图2中的线4-4截取的涡轮轴的横截面视图。
20.图5是沿着图2中的线5-5截取的涡轮轴的横截面视图。
21.图6是行星齿轮组的示意图。
具体实施方式
22.所示实施例参考附图进行公开。然而，应理解，所公开的实施例意图仅为可以不同和替代形式来体现的示例。附图不一定按比例绘制；并且一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是作为教导本领域技术人员如何实践所公开的概念的代表性基础。
23.如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可以结合在特定的应用或实现方式中。
24.参考图1，绘示了用于混合动力车辆12的推进系统10，所述推进系统10包括用于推进车辆12的电机14、内燃发动机(“ice”)16、变矩器18、多速行星齿轮组20、阀体22和离轴变速器流体泵24。电力通过电力电子模块26从推进电池28提供给电机14。推进电池28可以包括插入式充电站30，所述插入式充电站30包括电源，诸如电网(未示出)和电动车辆供电装备(“evse”)。如果车辆12是插电式混合动力车辆，则可以提供充电端口32和电力转换器34来给电池28充电。
25.参考图2，ice 16具有常规设计并且可以是汽油或柴油发动机。ice 16被配置为通过输入轴35附接到推进系统10，输入轴35通过分离离合器36(下文称为“ko离合器”)选择性地附接到变矩器18。当ko离合器36接合时，来自ice 16的扭矩被提供给变矩器壳体37，所述变矩器壳体37连接到变矩器18的叶轮38。叶轮38通过tc定子42驱动变矩器18的涡轮40，tc定子42使扭矩倍增以获得更好的加速。
26.电机14包括连接到变矩器18的壳体37的转子44和电机14的定子46。电机14可以与ice 16一起独立地推进车辆12(图1中示出)，或ice 16可以独立地推进车辆12。
27.壳体48封闭电机14和变矩器18。阻尼器54设置在ice 16和壳体48之间，以阻尼来自ice 16的振动。根据本公开的一个方面，在电机14和变矩器18之间没有设置阻尼器。先前在现有技术中提供的阻尼器的取消允许变矩器18的部分径向设置在电机14内部，以减小推进系统10的总长度。
28.ice 16通过输入轴35向ko离合器36提供扭矩。ko离合器36被接合以向变矩器18提供扭矩并且被释放以中断或限制由ice 16向变矩器18提供的扭矩。ko离合器36包括离合器组件39，所述离合器组件39包括将ice 16输入轴35连接到变矩器18的离合器片和摩擦材料。ko离合器36包括ko活塞78和ko平衡挡板76。ko离合器36由通过离轴泵24加压的自动变速器流体(下文称为“atf”)控制，并且由计算机控制的阀体22控制。
29.参考图2和图3，通过封闭齿轮组20的壳体48部分的前支撑件68中的通道66提供atf。通道66向涡轮轴72提供流体。通道66包括变矩器输入通道66a、变矩器输出通道66b、tc离合器活塞通道66c、ko离合器活塞通道66d和平衡挡板通道66e。如下文将描述的，两个通道66f和66g通过涡轮轴72(图5中示出)与齿轮组20流体流动连通。如图所示，齿轮组20具有常规设计并且包括多个行星齿轮组。
30.参考图2和图4，涡轮轴72限定多个进给口74，所述多个进给口74轴向延伸穿过轴72。进给口74a中的一个与tc活塞60流体流动连通。第二进给口74b与ko活塞78流体流动连通。第三进给口74c与tc平衡挡板62和ko平衡挡板76两者都流体流动连通。在一个实施例中，第三供给口74c还供应atf以润滑电机14。涡轮轴72还包括两个进给口74d和74e(如图5中示出)，所述两个进给口74d和74e与齿轮组20流体流动连通。
31.变矩器离合器56或“tc离合器”被接合，以将扭矩从变矩器壳体37直接传送到涡轮40和涡轮轴72。tc离合器56被接合以通过消除变矩器18操作中固有的能量损失来提高效率。接合tc离合器56将变矩器壳体37锁定到涡轮轴72。
32.变矩器离合器56包括tc活塞60，所述tc活塞60与tc活塞进给口74a流体连通，用于致动tc离合器56。当tc离合器56被致动时，变矩器18被绕过，并且来自ice 16的扭矩被tc离合器56机械连接或锁定到涡轮轴72。
33.平衡挡板进给口74c与变矩器平衡挡板62(以下称为“tc平衡挡板”)和ko平衡挡板
76两者流体流动连通。涡轮轴72限定三个或四个交叉钻孔82。涡轮轴上的交叉钻孔82是开放的，进给口74a对tc活塞60开放，进给口74b对ko离合器活塞78开放，并且进给口74c对平衡挡板62和76开放。
34.在一个实施例中，润滑供给口88通过交叉钻孔82接收atf，并且将atf供应到设置在涡轮轴72和输入轴35之间的推力轴承90。电机14包括转子44中的磁体(未示出)，所述磁体由于电机14的操作而被加热并且需要冷却。推力轴承90向外飞溅atf，以冷却和润滑电机14。平衡挡板进给口74c提供与tc平衡挡板62、ko平衡挡板76和润滑供给口88的流体流动连通。
35.tc活塞60被致动以应用tc离合器56。当tc离合器56被致动时，atf通过tc活塞进给口74a供应并且tc平衡挡板62中的流体流回进给口74c。类似地，当ko离合器36被致动时，atf通过k0活塞进给口74b被提供给k0活塞78，并且k0平衡挡板76中的流体流回到进给口74c。
36.参考图6，(图5中示出)行星齿轮组20各自包括中心齿轮20a，行星齿轮20b在环形齿轮20d内围绕中心齿轮20a旋转。齿轮架20c连接行星齿轮20b。如本领域公知的，中心齿轮20a、环形齿轮20d和齿轮架20c被选择性地锁定，以改变齿轮比。
37.阀体22接收来自泵24的加压atf，并且选择性地将atf供应到离合器，所述离合器与变矩器输入通道66a、变矩器输出通道66b、tc活塞通道66c、平衡阻尼通道66e以及与行星齿轮组20流体流动连通的两个通道66f和66g相关联。
38.ko离合器36径向地组装在定子42的绕组100内部以减少推进系统10的总长度。tc离合器56至少部分径向地组装在绕组92内部。在所示示例中，离合器组58和平衡挡板62设置在电机14径向内部的位置。通过从电机14和变矩器18之间消除阻尼器，通过将ko离合器36和tc离合器56完全或部分径向地定位在电机14的绕组92内部来减少空间需求。
39.推进系统10具有三种操作模式，包括：第一模式—仅发动机16；第二模式-仅电机14；以及第三模式—发动机16和电机14都向涡轮轴72和行星齿轮组20提供扭矩。
40.在第一操作模式中，ko离合器36接合，并且来自ice 16的扭矩通过变矩器壳体37提供给变矩器18。叶轮38通过tc定子42驱动涡轮40，并且向涡轮轴72和行星齿轮组20提供扭矩。当tc离合器56接合时，变矩器壳体37直接向涡轮轴72和行星齿轮组20提供扭矩。
41.在第二操作模式中，来自电机14的扭矩通过变矩器18提供给涡轮轴72。
42.在第三操作模式中，来自ice 16的扭矩通过接合ko离合器56提供给变矩器壳体37，而来自电机14的扭矩直接提供给变矩器壳体37。来自变矩器壳体37的扭矩通过变矩器18提供给涡轮轴72。
43.虽然上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述本发明的所有可能形式。相反，本说明书中所使用的字词为描述性而非限制性的字词，并且应理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。另外，可以将各种实施的实施例的特征进行组合，以形成本发明的另外的实施例。
44.根据本发明，提供了一种用于电动车辆的推进系统，其具有：发动机，其具有输入轴；电机，其设置在附接到发动机的壳体中，所述电机具有绕组；发动机振动阻尼器，其设置在发动机和电机之间；变矩器，其设置在壳体中，将电机和发动机连接到涡轮轴，涡轮轴连接到变矩器的涡轮，以通过涡轮轴传送来自发动机和电机的扭矩；行星齿轮组，其设置在壳
体中，所述行星齿轮组被配置为接收来自涡轮轴的扭矩；以及分离离合器，其可操作地连接在发动机和变矩器之间，所述分离离合器相对于绕组至少部分地设置在壳体中的径向内侧，并且所述分离离合器被配置为选择性地将扭矩从输入轴传送到变矩器。
45.根据一个实施例，本发明的特征还在于变矩器离合器，其径向设置在电机的绕组内部，所述变矩器离合器将变矩器壳体连接到涡轮轴，所述变矩器离合器在分离时通过变矩器向涡轮轴提供扭矩，所述变矩器离合器在接合时绕过变矩器并且将变矩器壳体锁定到涡轮轴。
46.根据一个实施例，涡轮轴限定三个轴向通道，第一轴向通道向变矩器离合器活塞供应流体，第二轴向通道向分离离合器活塞供应流体，并且第三轴向通道向变矩器离合器的平衡挡板和分离离合器的平衡挡板供应流体。
47.根据一个实施例，本发明的特征还在于离轴电动泵，所述离轴电动泵在压力下向阀体提供流体，并且通过限定在壳体的前支撑壁中的多个轴向间隔的通道向第一轴向通道、第二轴向通道和第三轴向通道供应流体。
48.根据一个实施例，离轴电动泵在足以接合分离离合器的压力下提供流体。
49.根据一个实施例，本发明的特征还在于阀体；离轴泵；变矩器输入端口；以及变矩器输出端口，其中阀体接收来自离轴泵的流体，并且将流体供应到变矩器输入端口，并且接收来自变矩器输出端口的流体。
50.根据一个实施例，电机和变矩器彼此直接相邻，并且没有被振动阻尼器间隔开。
51.根据本发明，提供一种用于具有发动机的混合动力电动车辆的变速器，其具有：变速器壳体，其可操作地连接到发动机，所述发动机具有输入轴；电机，其设置在变速器壳体中并且连接到变矩器，其中所述电机包括定子和包括多个绕组的转子；变矩器，其设置在变速器壳体中，所述变矩器包括涡轮、叶轮和定子，其中所述变矩器通过流体静力学将叶轮连接到变矩器的涡轮，以将扭矩从发动机传送到涡轮轴；行星齿轮组，其设置在变速器壳体中，所述行星齿轮组被配置为接收来自涡轮轴的扭矩；以及变矩器离合器，其设置在变矩器壳体和涡轮轴之间，其中变矩器离合器相对于电机的绕组设置在变速器壳体中的径向内侧，并且其中变矩器离合器被配置为绕过变矩器并且将扭矩从变矩器壳体提供给涡轮轴。
52.根据一个实施例，本发明的特征还在于：分离离合器，其径向设置在电机的绕组内部，所述分离离合器将输入轴连接到变矩器，以将扭矩从发动机传送到涡轮轴。
53.根据一个实施例，涡轮轴限定三个轴向通道，第一轴向通道向变矩器离合器活塞供应流体，第二轴向通道向分离离合器活塞供应流体，并且第三轴向通道向变矩器离合器的平衡挡板和分离离合器的平衡挡板供应流体。
54.根据一个实施例，本发明的特征还在于离轴电动泵，其在压力下向阀体提供流体并且将流体供应到限定在行星齿轮组壳体的前支撑壁中的第一轴向通道、第二轴向通道和第三轴向通道。
55.根据一个实施例，离轴电动泵在足以接合分离离合器的压力下提供流体。
56.根据一个实施例，本发明的特征还在于阀体；离轴泵；变矩器输入端口；以及变矩器输出端口，其中阀体接收来自离轴泵的流体，并且将流体供应到变矩器输入端口，并且接收来自变矩器输出端口的流体。
57.根据一个实施例，电机和变矩器彼此直接相邻，并且没有被振动阻尼器间隔开。
58.根据本发明，提供了一种用于包括发动机的混合动力车辆的组合电机和变矩器总成，其具有：电机，其设置在所述壳体中，所述电机包括定子和包括绕组的转子；以及变矩器，其设置在壳体中并且可操作地连接到电机以接收来自发动机的扭矩，其中所述变矩器具有分离离合器，分离离合器被接合以接收来自发动机的扭矩并且向涡轮轴提供扭矩，并且其中分离离合器设置在壳体中在电机的转子径向内部的位置。
59.根据一个实施例，本发明的特征还在于变矩器离合器，其设置在壳体中并且径向在电机的绕组内部，其中变矩器离合器将变矩器壳体锁定到涡轮轴，绕过变矩器。
60.根据一个实施例，涡轮轴被配置为从变矩器的涡轮接收扭矩，并且通过涡轮轴向齿轮组提供扭矩。