专利名称：特别适用于机动车辆的混合动力驱动的制作方法
特别适用于机动车辆的混合动力驱动
本发明涉及到一种混合动力驱动，特别适用于机动车辆的。
混合动力驱动这个术语在本发明中所指的是一种驱动系统，在除了用于 驱动一般机器、或用于驱动一般情况下可选择性采用内燃机或电动马达车辆 的驱动车轮的内燃机外，还包括一个电动机。包括同时由内燃机和电动机推 进机器或车辆的联合操作也有可能的。
传统的，在一个混合动力驱动中，作为本发明的一个实施例，这种驱动 器配有单个电动机，电动机位于内燃机和传动装置之间，布置在内燃机的输 出端上。在这一描述含义范围内，布置在输出端上意味着传动装置具有一个 由内燃机驱动的输入轴，以驱动变速器的输出轴，其中输出轴依次与机器驱 动连接，或就车辆来与驱动车轮连接。就驱动力的流向来说，尤其还是在内 燃机曲轴的轴线方向上，因而传动装置设置在内燃机后面。
例如，内燃机，电动机和传动装置按照一个的先有的技术。这导致了以 下的情况，包括三个参照系统组成的整个驱动器的必要总轴长相比于传统的 只配备有内燃机和随附的传动装置的驱动器需要延长。由于安装空间有限， 特别是在车辆中，这种轴向延伸是不可取的，同时也阻碍了改装车辆推进， 由传统的内燃机增添一个电动机，以实现混合驱动。
如下列所提到的文件，是现有技术的印刷出版物US 2006/0293144 Al US 2004/0040810 Al DE 100 08 344 Al US 5， 537， 967 DE 36 27 370 Al DE-AS 1 032 109 DE 30 30 640 Al FR 2 832 358 Bl US 6， 332， 257 Bl
第一个参考文件中所显示的功能在权利要求l的前序部分总结了 。
本发明最根本要解决的问题，是提供一个不需要延长的混合动力驱动装 置，或在其轴向长度上与传统驱动系统相比，只有微不足道的延长。特别是， 混合动力驱动装置应能够以成本有效的方式生产，安装，和改装。最后，它 应该能够便于在一个且同一个具有内燃机的动力传动系统中，使用有利不同 输出大小、乃至各种不同的外型尺寸的电动机，以便能够创造一个单独的期 望中的混合动力驱动，通过合理地选择多种不同尺寸的适当的电动机。电动 机与传动装置的连接，换句话说，创造的电动机和传动装置之间的驱动连接 应特别设计为，它不会妨碍地侵害起上方的与环境密封的液力元件，特别是 设置在传动装置内的液力变矩器。
本发明的问题，通过具有权利要求1所述特征的混合动力驱动解决。从 属权利要求描述了优势，尤其是本发明有用的具体实施例。
根据本发明的混合动力驱动，特别是应用于汽车的混合动力驱动，具有 内燃机和一个与内燃机输出端连接的传动装置，其中最后一个部分是可由内
6燃机驱动的。此外， 一个电动机具有电力驱动的转子，通过它也可以驱动传 动装置。例如，电动机在传动装置内或其外壳内连接传动装置，或连接在传 动装置的外部，或与传动装置一般连接，从而使转子至少间接地与传动装置 的输出轴驱动连接，特别是与传动装置的输入轴直接驱动连接，例如，通过 齿轮级联，特别是齿轮一级级联或二级级联，或者与一个可与输入轴旋转固 定的部件驱动连接。
传动装置的输入轴此外可通过内燃机驱动并且相对与传动装置纵向运 行。所述轴是与传动装置的输出轴间接驱动连接，在输入轴和输出轴之间的 驱动连接中，多种手动或自动可变换的齿轮级联设置了不同齿轮齿数比。
根据本发明，电动机设置在传动装置的横向外部，并且其纵轴和/或其旋 转轴——即该轴通过其转子的运行——平行或基本平行于输入轴。这里的传 动装置的横向外部在这里意味着，即使电动机可由传动装置外壳封闭，该电 动机主要还是位于汽车的传动装置阶梯或各种离合器外部径向，或纵向看邻 近的，特别是多盘离合器这种类型的传动装置所具有的。电动马达(电动机) 的纵轴的定义是马达的外形尺寸以及其最大长度上的延伸。因此，就安排方 面来看，能够说电动机与传动装置平行。
在本发明的一个实施例中，输出轴也同样设置在传动装置的纵向方向上， 尤其是配合输入轴。在该实施例中，输出轴也因此平行于的电动马达旋转轴 和/或纵轴设置。
为了提供，特别是方便从传动装置外进入电机的通路——例如，检修或 更换或改装电动机——本发明的一个实施例中，电动机设置在传动装置的--个辅助动力输出装置上，也就是说，它的动力引入并行于从输入轴通过一个 驱动连接向传动装置内部的动力引入生效，例如， 一个齿轮级，从传动装置 的横向外部突出。从电动机进入到传动装置的动力引入在这里生效，根据动 力从输入轴到输出轴流动的方向看，可以有利于地超过在可变换的传动装置
7的齿轮级，并根据本发明领先的液力变矩器，即通常提供一种自动化手动操 纵传动或自动操纵传动。例如，在传动装置的驱动面区域输入轴具有一个齿 轮。这意味着这里传动装置的驱动面是传动装置面对内燃机的端面，通过该 端面直接与内燃机连接。输入轴支持的齿轮可以直接与电动机的转子齿轮啮 合，且该两组齿轮均与输入轴的齿轮和转子齿轮啮合。
可选择的，通过V型皮带或链条创造一个驱动连接也是可能的。在这种 情况下，输入轴可以支持皮带轮或链轮通过皮带、齿形带、v型皮带、链条、 或其他类似物连接到相应的皮带轮或链轮，这皮带轮或链轮与电动机转子联 接或由这种转子支持。
为了能够连接相对较小的电动机，通过一个相对较高的速度，其相对于 传动装置具有较高的功率，来自从电动马达输入至驱动装置的驱动力的动力 引入，有利地通过齿轮减速级生效。这意味着，电动机的转子的速度大于传 动装置的输入轴，其中所述轴由转子驱动，特别地，在输入轴或以输入轴的 速度旋转的旋转元件，并特别地以一个转动固定方式依附在输入轴上。减速
比，例如是1:3 ，这意味着电动机的转子以传动装置输入轴或输入轴3倍的
速度运行。
电动机的优选设计是一种异步电机，尤其是有其旋转轴方向的长度大于 直径。在异步电机，因此，可以要求细长，然而常规设置在内燃机和传动装 置之间电动机是必须要求短而粗胖的，因为这些通常是直径大于其轴向长度。
电动机能够，例如，在一个持续的与传动装置的驱动连接，特别是输入 轴。电动机从而不受传动装置或输入轴的干扰，因此一个可释放的离合器或 接合式/脱开式离合器都可以省去。
在第一个实施例中， 一个断开式离合器可设置内燃机和传动装置的输入 轴之间，以便能够防止内燃机受到来自传动装置或驱动车轮的干扰。在第二个实施例中，采用驱动连接且没有任何此类断开式离合器。在这 种情况下，当进行纯电动马达驱动阶段时，内燃机的曲轴进行耦合运动，而 内燃机和电动机，或内燃机的曲轴和电动机的转子，特别地在连续的非断开 驱动连接状态中。
下面的讨论中，将根据具体实施例来详细地介绍了发明。
这里
图1是传动装置的输出端和相应的平行设置的电动机的端面的俯视图； 图2是传动装置和横向依附的电动机的俯视图3是通过电动机和如图2所示的传动装置的轴部的原理剖视图，然而 其中，可以设置在传动装置下方的电动机被简化了；
图4是根据本发明的应用于机动车辆，例如公共汽车的混合动力驱动的 布置的示意图5是一个原理剖视图，基于图3的具有一个驱动力引入由电动机超过 液力变矩器通过转换器铃外壳或电动机的飞轮的液力循环。
首先参考图4，所示的是内燃机l，传动装置2连接在引擎的输出端上， 且电动机3和传动装置平行设置。其驱动面2. 1面向内燃机1，传动装置2 支持输入轴(未显示)，输入轴是由内燃机l驱动的。在它的输出面2.2上，设置驱动面2. 1的对面的，看到的是输出轴5通过一个与驱动轴不同的铰接 轴连接。
电动机3，这实施例中所示被设计成一个异步电机，是通过一个反相器
20连接到存储装置已获的电力能源，尤其是电池21。因此，可以使用电动机 3作为发电机，从而当车辆要刹车时能够将机械能转换成电能，并储存在电 池21中。在其他操作过程中，其中汽车然后利用电力加速或推进，电动机3 是由电池21的能量驱动的，且通过传动装置2传输驱动力矩至传动轴或驱动 车辆的车轮。适当的控制装置，可控制电池21充电或放电，从而驱动电动机 3，其附图标记是22。
再次从图1和图2看到的是，电动机3相对于传动装置2的平行排列---一参见所指的电动机3的旋转轴16，与传动装置2的旋转轴17平行。在这 里的传动装置2的旋转轴17是，通过传动装置2的输入轴4和/或输出轴5 旋转的旋转轴。在实施例中所示的旋转轴16对应于电动机3的纵轴10，在 纵轴10定义为电动机3的相对于其直径较长的长度方向。
如具体实施例所示，电动机3相对传动装置2处于一个悬臂位置，优选 是通过支架15在传动装置2的驱动面2. 1的区域实现依附于传动装置外壳 14。电动机外壳18以可靠的方式附着锁紧，优选是在支架15或传动装置外 壳14上形成的支架15部分的法兰上用螺栓连接。
再看图3，是由电动机3的外壳18和传动装置外壳14所封闭的"内部 结构"。显而易见的是，传动装置外壳14，从其驱动面2. 1朝着输出面2.2 的方向看去，首先包围有差速齿轮12，通过它们来自输入轴4的驱动力能够 同时地通过液力变矩器11传输，其设置在传动装置2更远的内部，也还有通 过纯粹的机械传动分支与液力变矩器11平行设置，通过若干齿轮级19到输 出轴5上，包含行星齿轮和多盘离合器变换进入前进齿轮和至少一个换向齿 轮。此外，还有一个输入离合器23设置在齿轮的外壳14中，在差速齿轮12
10之前为了有选择性地通过内燃机(在图3中未显示)或输入轴4和一个所谓 的输入笼24之间的驱动连接打断或转换。
输入笼24在这里形成转动元件，当输入离合器23接合时以输入轴4的 速度旋转，该元件容纳有差速齿轮12以及其他驱动速度的离合器等元件。
输入笼24在其径向外部周围支持外齿轮25，造成动力输出从传动装置2 向电动机3传送。该外齿轮25设置在或者与外界环境密封的充油空间或无油 空间，然后，例如填满大气压下的空气，尤其是没有从环境密封在紧密流体 的方式。通常情况下，然而，设计使用的(至少部分)优选是充油空间以便 于提供齿轮润滑油。
外齿轮25与中间齿轮7啮合，中间齿轮依次与电动机3的转子9上的转 子齿轮8啮合。外齿轮25、中间齿轮7、转子齿轮8和转子9的旋转轴--一 转子9的旋转轴与转子齿轮8的联用——从而互相平行并均与输入轴4平 行。
如图3所示的实施例，输入笼24的外齿轮25从而构成了辅助动力输出 装置(输出)或辅助动力输出装置(输入)，这取决于传输功率流的方向是从 传动装置2至电动机3或电动机3到传动装置2。由于外齿轮25的直径相比 转子齿轮8或中间齿轮7更大，减速齿轮形成在电动机3和输入笼24或输入 轴4之间(涉及到电动机3的推进状况)，其结果是电动机3可以在一个相对 较高的速度下运行，从而在一个相对较小的设计空间中提供高驱动力。作为 从作为发电机工作的电动机3的操作点看，这些齿轮级组构成了递升传动。
再看到图3是电动机3的悬臂位置。电动机3连同其外壳18仅在它们的 端面6通过螺栓连接电动机外壳18和传动装置外壳14或支架15支持，支架 上设置有电动机3的转子9。这就特别使得电动机3容易更换和安装成本低 廉。在电动机3和传动装置2之间的驱动连接设计为油压操作齿轮级的形式的情况下，有可能实现一个特别容易的电动机外壳18和传动装置外壳14之 间的密封。
很显然，根据本发明的电动机3平行和横向的传动装置2这一布置-一-
在横向既指能够在传动装置的转动轴17或输入轴4的左面或右面，以及在传
动装置的上面或下面一也可以使用额外的电动机安装在传动装置上或在面 对传动装置一侧的区域。
图5显示了一个可能的从电动机3到传动装置2的驱动力引入，以从内 燃机1至输出轴5的驱动力的流动方向来看，在液力变矩器11在传动装置内 的完整的液力循环之前。在这里，例如，液力变矩器ll能够如所示的，设置 在传动装置的输入区域，从而叶轮P直接由输入轴4驱动，或输入轴4被设 计为驱动器转换外壳或者转换器铃外壳的形式，且叶轮P以旋转固定的方式 或作为完全形成一整体的形式实现与输入轴的连接。
转换器11可以设计为一个Trilock转换器具有选择性可上锁的固定片 L，看到在静止转换器外壳14和启用的固定片L之间的停车制动器或离合器 26，例如，作为一个多片式离合器。另外，还可以提供另一种转换器，例如， 在其中固定片L是始终固定的。
附图标记T识别的是转换器11的涡轮机，涡轮机与转换器输出轴27驱 动连接或正由这根轴支持。
在实施例中的转换器外壳或转换器铃的外壳，在表现形成输入轴4,在 其外圆周上支持外齿轮25，这是齿轮是可驱动的或由电动机3驱动。否则， 设计的辅助动力输出系统相当于图3的设计中，参见见转子齿轮8和中间齿 轮7。
另外，电动机的飞轮28，这是的驱动器上直接设置传动装置2的驱动面2. l上，且在传动装置外壳14的内部或外部，可以通过从电动机3引入传动
装置或到输入轴4上的驱动力支持相应的外齿轮25。
从电动机到传动装置引入驱动力的优点在于，在液力变矩器之前，是从 内燃机到传动装置输出轴的动力流方向构成了实质上的液力变矩器的转换在
操作阶段能够使用电动机推进看出的。例如，如果电动机可以提供400牛米 的扭矩并且乘以因数3的扭矩可以应用在转换器上，然后传动装置输出轴或 车辆可带动1200牛顿米，从而与一个典型的通用柴油机引擎的商业车辆的扭 矩相匹配。例如， 一辆卡车，因此，可以完全由一个电动机使用的是相对较 低的扭矩推进。
权利要求
1.一种混合动力驱动，尤其是应用在机动车辆中的；1.1包括内燃机(1)和设置在的内燃机(1)输出端的传动装置(2)，其传输能够由内燃机(1)驱动；1.2包括一个电动机(3)与传动装置(2)相连，并包含一个由电力驱动的转子(9)，通过它传动装置(2)被额外驱动；1.3传动装置(2)包括一个输入轴(4)，由内燃机(1)驱动且在传动装置(2)的纵向方向运行，一个输出轴(5)驱动设置在传动装置(2)输出端的机器，或当其是车辆时的驱动轮，以及多种手动或自动可变换齿轮级数用于设置不同的输入轴(4)和输出轴(5)之间齿轮齿数比；其中1.4电动机(3)连接到传动装置(2)的横向外部，其纵轴(10)和/或转子(9)的旋转轴(16)平行或基本平行于输入轴(4)；其特征在于，1.5传动装置(2)有液力变矩器(11)，以及设置有差速齿轮(12)，从输入轴(4)向输出轴(5)的能流方向看去，在液力变矩器(11)之前，差速齿轮起作用运作在液力变矩器(11)和设置在与液力变矩器(11)能流平行的机械动力输出装置之间，分裂同时发生的能流，其中，1.6电动机(3)与差速齿轮(12)的一个输入端驱动连接，以从电动机(3)通过差速齿轮(12)向传动装置(2)提供驱动力。
2. 根据权利要求l所述的混合动力驱动，其特征在于，差速齿轮(12)有一 个配合齿轮级和/或离合器驱动的外部轮，优选是多盘离合器，更优选是是由 电动机(3)驱动的外齿轮(25)。
3. 根据权利要求1或2所述的混合动力驱动，其特征在于，输出轴(5)也运行在传动装置(2)的纵向方向(10)，优选是与输入轴(4)联用，还优选是平行于电动机(3)的旋转轴(16 )。
4. 根据权利要求1到3中任意一项所述的混合动力驱动，其特征在于，所述 的电动机(3)与传动装置(2)的辅助动力输出装置驱动连接，通过所述的 助动力输出装置来自电电动机(3)动力能够被引入，从输入轴(4)到输出 轴(5)能流方向看，在可变换齿轮级之前，特别是在传动装置(2)提供的 液力变矩器(11)之前，尤其是可引入到输入轴(4)上或输入轴(4)的后 面进入传动装置(2)。
5. 根据权利要求4所述的混合动力驱动，其特征在于，输入轴(4)在传动 装置(2)的面对内燃机(1)的驱动面(2.1)的区域支持齿轮(25)，或以 旋转固定的方式通过另一与电动机(3)的电力驱动转子(9)上的转子齿轮(8)驱动连接的中间齿轮(7)附着在所述齿轮上。
6. 根据权利要求4所述的混合动力驱动，其特征在于，输出轴(4)在传动 装置(2)的面对内燃机(1)的驱动面(2.1)的区域有一个滑轮，或以旋转 固定的方式附着所述滑轮，所述滑轮通过至少一个带、特别是V带或锯齿带 与电动机(3)的转子(9)驱动连接，特别是通过转子(9)支持的第二个滑 轮。
7. 根据权利要求1到6任意一项所述混合动力驱动，其特征在于，所述电动 机(3)通过至少一个减速级与传动装置(2)连接，特别是与输入轴(4)或 以输入轴(4)的速度旋转的旋转元件连接，旋转元件特别是以一个旋转固定的方式附着在轴上。
8. 根据权利要求1到7中任意一项所述的混合动力驱动，其特征在于，所述 电动机(3)与齿轮(5 )或传动装置(2)的滑轮驱动连接，其中齿轮/滑轮是设置在传动装置(2)中，以无油空间或充油的环境密封空间的方式。
9. 根据权利要求1至8所述的混合动力驱动，其特征在于，所述电动机(3)， 在其在所述转子(9)设置的端面(6)上，安装在传动装置外壳(14)的悬 臂位置上，其中外壳封闭了传动装置(2)的部件，以及电动机(3)和传动 装置(2)之间的驱动连接，尤其是转子(9)。
10. 根据权利要求9所述的混合动力驱动，其特征在于，传动装置外壳(14) 有一个支架(15)内封闭了电动机(3)和传动装置(2)之间的驱动连接， 支架被设置在传动装置(2 )面对内燃机(1)的驱动面(2.1)的区域，并 且垂直于输入轴(4)运行。
全文摘要
本发明涉及到一个混合的驱动，特别是应用于机动车辆，包括内燃机(1)和设置在的内燃机输出端的传动装置(2)，其传输能够由内燃机驱动；包括一个电动机(3)与传动装置相连，并包含一个由电力驱动的转子(9)，通过它传动装置被额外驱动；传动装置包括一个输入轴(5)，由内燃机驱动且在传动装置的纵向方向运行，一个输出轴驱动设置在传动装置输出端的机器，或当其是车辆时的驱动轮，以及多种手动或自动可变换齿轮级数用于设置不同的输入轴(4)和输出轴之间齿轮齿数比。本发明的特点在于，电动机在其纵轴和/或转子(9)旋转轴的方向上平行附着于输出轴或大致平行的方式设置在传动装置的外部侧面。
文档编号B60K6/48GK101646580SQ200780049757
公开日2010年2月10日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年1月12日
发明者彼得·罗斯 申请人:沃易斯专利有限公司