混合动力电动车辆集成式起动机发电机和输入离合器总成的制作方法

专利名称：混合动力电动车辆集成式起动机发电机和输入离合器总成的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及将两个动力源产生的旋转动力传递到汽车动力变速器的总成。 具体地，本发明涉及通过两个输入离合器将动力源连接到动力换挡变速器的总成。
背景技术：
混合动力车辆传动系一般具有两个动力源，常规的内燃发动机和诸如电动机械的 替代动力源，及动力传动装置。在车辆不断地停止和起动的城巿驾驶中，电动机械用 作马达以起动发动机并用作发电机以回收在制动期间的动能。内燃发动机最适合公路 驾驶，在此期间车轮制动和能量回收的机会很少，且发动机以其最大效率运行。在混合的行驶工况下，取决于行驶工况和储备电池容量的大小，可以一起使用电 动机械和内燃发动机以传递动力到变速器输入轴。电动机械集成到具体地为具有两个输入离合器的自动动力换挡变速器的动力传 动装置中，形成支撑坚固、便于安装、及在工业上适合需要的有效利用径向和轴向尺 寸的紧凑型总成。发明内容传递动力到变速器输入的设备包括第一旋转动力源和第二旋转动力源、第一变速 器输入轴和第二变速器输入轴、可驱动地连接到第一动力源和第二动力源的离合器轮 毂、及固定到离合器轮毂，交替关闭和开启在第一变速器输入轴及第二变速器输入轴 与离合器轮毂之间的驱动连接的第一离合器和第二离合器。设备中的元件的设置是紧凑的并具有较短的轴向长度，同时以高精确度为电动机 械的定子和转子定中心提供坚固的支撑以改进其效率。第一离合器和第二离合器位于离合器壳壁的轴向前部。顶盖提供支撑并限制高压 连接的激发，且位于离合器壳壁的轴向前部和第一离合器及第二离合器的径向外部。 电动机械的定子及转子位于顶盖的轴向前部和第一离合器及第二离合器的径向外部。 转子轮毂为电动机械的转子提供支撑，且位于第一离合器及第二离合器的轴向前部并 结合解算器转子。接合器壳(adapter housing)壁为转子轮毂提供支撑，且位于转 子轮毂的轴向前部并结合解算器定子。减振器/飞轮总成位于接合器壳壁的轴向前部。设备中的元件的设置还便于其组装和安装。双离合器总成和转子轮毂总成通过螺 栓接头连接的战略上的集成允许安装集成的总成，其中在安装期间前支架提供径向对准和支撑。减振器/飞轮总成与设备的剩余部分分离连接到发动机，这有助于混合动力传动系安装类似于现有的手动变速器或动力换挡变速器到发动机的安装。接合器壳具有密封壁的功能以使双离合器总成和电动机械的定子及转子的潮湿 环境与减振器/飞轮总成的干燥环境分离。接合器壳凸缘可以便于修改以适于配合各种发动机，实现不要求对基础设备做明 显改变的非常轻便的总体设计的目标。参考本文的详细说明、权利要求、及附图优选 实施例的应用范围将变得显而易见的。应理解，虽然说明和具体示例示出了本发明的 优选实施例，但仅用于说明。对描述的实施例和示例的各种改变和修改对于本领域技 术人员是显而易见的。在另一方面，提供了传递动力到变速器的设备。该设备包括围绕轴旋转的动力轴； 包括围绕轴旋转的支撑的转子的电动机械；第一变速器输入轴和第二变速器输入轴； 可驱动地连接到动力轴和转子，交替关闭和开启在第一变速器输入轴与动力轴及转子 中的至少一个之间的驱动连接的第一离合器；可驱动地连接到动力轴和转子，交替关 闭和开启在第二变速器输入轴与动力轴及转子中的至少一个之间的驱动连接的第二 离合器。在又一个方面中，提供了传递动力到变速器的设备。该设备包括腔体；防止液压 液从腔体泄漏的液压密封件；围绕腔体外的轴旋转的动力轴；位于腔体中且包括围绕 轴旋转的支撑的转子的电动机械；第一变速器输入轴和第二变速器输入轴；位于腔体 中且包括输入液压缸、面定到输入液压缸的离合器轮毂、交替关闭和开启在第一变速 器输入轴和离合器轮毂之间的驱动连接的第一离合器、及交替关闭和开启在第二变速 器输入轴和离合器轮毂之间的驱动连接的第二离合器的第一总成；延伸到腔体中且可 驱动地连接到动力轴和转子的转子轮毂；及可分离地固定转子轮毂和输入液压缸的连 接装置。结合附图参考下文说明将更容易理解本发明。


图l是示出设备中的元件的设置的横截面图，包括可驱动地通过两个离合器将发 动机和电动机械连接到两个变速器输入轴的高压连接；及图2是示出连接电动机械的定子的方法而不是高压连接的类似于图1的横截面 图；及图3是动力换挡变速器的示意图。
具体实施方式
首先参考图i,诸如内燃发动机的曲轴、液压马达的轴、或电动马达的轴的动力 轴10,及诸如集成式起动机发电机或马达的电动机械14的转子12，与诸如动力换挡 变速器的动力传动装置的输入轴16、 18可驱动地连接和分离。机动车辆的车轮通过变速器交替可驱动地连接到输入轴16、 18，该变速器可以产生其输入和输出的转速 的多级比，如下文参考图3详细描述。动力轴IO、转子12及输入轴16、 18围绕轴 19旋转。离合器壳20在轴承22上支撑输入轴18,滚针轴承23在输入轴18的内表面上 支撑输入轴16。输入轴16在花键24上连接到第一离合器输出液压缸27的轮毂26, 输入轴18在花键28上连接到第二离合器输出液压缸31的轮毂30。电动机械14的定子32通过螺栓36固定到离合器壳20。接合器壳38通过螺栓 40固定到离合器壳20的集成的凸缘42。当螺栓34将接头41和定子32的上覆终端 (overlying terminal )紧固到顶盖33时，通过螺栓35固定到离合器壳2 0的顶盖 33支撑和限制形成的高压连接39的激发。转子12用压制环15固定到转子轮毂44。 转子轮毂44由在接合器壳38上的轴承43支撑。转子轮毂44的后端通过螺栓46连 接到输入液压缸48,输入液压缸48固定到离合器轮毂50,以便转子轮毂44、转子 12、输入液压缸48、及离合器轮毂50作为一个单元旋转。滚针轴承52、 54在前支架56上支撑离合器轮毂50,前支架56固定到离合器壳 20。唇形密封件58位于接合器壳38和转子轮毂44之间，提供了在第一液动离合器 60和第二液动离合器62位于的潮湿环境与减振器/飞轮总成82和动力轴10位于的 千燥环境之间的密封。取决于离合器60、 62的接合和分离的状态，包括离合器60、 62的双离合器总成 交替地从动力轴IO和转子12传递转矩到输入轴16、 18。离合器60、 62的每个包括 各自的含有液压液的压力平衡坝容积(pressure balance dam volume) 64、 66,该 容积校正了关于离合器执行液压缸中液压压力的大小的离心力的影响。前支架56形成有通过五个密封件70隔开的四个轴向间隔和径向定向的流体通道 68。通道68通过前支架56的厚度并继续通过离合器轮毂50,提供了线路，通过该 线路液压作用压力连通到离合器60的伺服活塞72的作用端，连通到离合器62的伺 服活塞74的作用端，及连通到平衡坝64、 66。位于接合器壳38的圆柱形凸缘径向内部的解算器定子76和位于转子轮毂44的 圆柱形凸缘径向外部的解算器转子78产生表示转子12的角度位置和转速的电子信 号。接合器壳38和唇形密封件58液压地和物理地将双离合器总成与减振器/飞轮总 成82和发动机舱的剩余部分分离。减振器/飞轮总成82在其输入端通过螺栓S4固定 到动力轴10，及在其输出端通过花键90连接到转子轮毂44。减振器/飞轮总成82包 含相互平行设置且位于在减振器壳95中形成的环形减振器槽94中的压缩弹簧92。 弹簧92由相对于转子轮毂44的动力轴10的旋转位移驱动，促使弹簧相对于驱动板 96压缩和伸展，驱动板96通过铆钉86连接到驱动轮毂"。弹簧的伸展和收缩减弱 了从动力轴10传递到转子轮毂44的扭转位移和瞬态振动。以此方式，减振器/飞轮总成82从动力轴IO传递输入转矩到双离合器总成。减振器/飞轮总成82位于由唇形密封件58、离合器壳20、离合器壳20的集成的 凸缘42、及接合器壳38界定和密封的腔体98的外部。减振器/飞轮总成82的位置 有效使用提供的空间，以及虽然腔体98的密封的容积接近于减振器/飞轮总成82定 位，但腔体98与减振器/飞轮总成82液压地隔离。图1中所示的设备中的元件的设置从离合器壳20开始按步骤组装。然后包括输 入轴16、 18的基础变速器连同滚针轴承23和轴承22组装到离合器20。接下来，顶 盖33和接头41螺栓连接到离合器壳20。定子32然后通过螺栓36固定到离合器壳 20。然后通过用螺栓34将接头41和定子32的上覆终端紧固到顶盖33形成高压连接 39。然后包括滚针轴承52、 54和密封件70的前支架56插入并固定到离合器壳20。 接下来，包括双离合器总成(包含离合器60、 62、离合器轮毂50、输入液压缸48、 及输出液压缸27、 31)和转子轮毂总成(包含转子轮毂44、轴承43、转子12、及解 算器转子78)通过螺栓46连接的集成的总成插入到前支架56上，以便离合器液压 缸轮毂26、 30分别接合花键24和28。然后包括唇形密封件58和解算器定子76的 接合器壳38通过螺栓40安装和连接到离合器壳20的集成的凸缘42。然后减振器/ 飞轮总成82通过螺栓84连接到发动机的动力轴10。最后，通过安装发动机到接合 器壳38完成混合动力传动系总成，以便减振器/飞轮总成82的驱动轮毂88在花键 90上接合转子轮毂44,并用螺栓将发动机固定到接合器壳38。图3示出动力换挡变速器100的细节，该动力换挡变速器IOO包括选择地交替连 接转子轮毂44到关联于第一中间轴144的偶数挡位146的第一输入离合器60,及选 择地交替连接转子轮毂44到关联于第二中间轴149的奇数挡位147的第二输入离合 器62。轴144支撑各自通过轴颈安装到轴144上的小齿轮160、 162、 164和固定到轴 144的连接器166、 168。小齿轮160、 162、 164分别关联于第二、第四、及第六挡位。 连接器166包括轴套170,轴套170可以向左移动以接合小齿轮160并可驱动地连接 小齿轮160到轴144。连接器168包括轴套172,轴套172可以向左移动以接合小齿 轮162并可驱动地连接小齿轮162到轴144,且可以向右移动以接合小齿轮164并可 驱动地连接小齿轮164到轴144。轴149支撑各自通过轴颈安装到轴149上的小齿轮174、 176、 178和固定到轴 149的连接器180、 182。小齿轮174、 176、 178分别关联于第一、第三、及第五挡位。 连接器180包括轴套184,轴套184可以向左移动以接合小齿轮1"并可驱动地连接 小齿轮174到轴149。连接器182包括轴套186,轴套186可以向左移动以接合小齿 轮176并可驱动地连接小齿轮176到轴149,且可以向右移动以接合小齿轮178并可 驱动地连接小齿轮178到轴149。输出124支撑各自固定到轴124的齿轮188、 190、 192。齿轮188与小齿轮160和小齿轮174啮合。齿轮l90与小齿轮162和小齿轮176啮合。齿轮192与小齿轮 l64和小齿轮n8啮合。连接器166、 168、 180和182可以是同步装置、或牙嵌式离 合器(dog clutch)或这些装置的组合。虽然仅参考正向驱动描述了变速器100的操作，但通过结合低动力路径的一个中 的反向惰轮和用于接合反向驱动的反向连接器，变速器可以产生反向驱动。当选择反 向驱动操作时输入离合器60、 62中的一个将接合。设备中的元件的设置是紧凑的且具有较短的轴向长度，同时以高精确度为电动机 械l4的定子32和转子12定中心提供坚固的支撑以改进其效率。离合器60、 62位于 离合器壳20的后壁的轴向前部。顶盖33提供支撑并限制高压连接39的激发，且位 于离合器壳20的后壁的轴向前部和离合器60、 62的径向外部。电动机械14的定子 32和转子12位于顶盖33的轴向前部和离合器60、 62的径向外部。顶盖33和电动 机械14与离合器60、 62的基本上对准的径向位置减少了设备的轴向长度并有助于电 动机械14和高压连接39的冷却。转子轮毂44为电动机械14的转子12提供支撑并 位于离合器60、 62的轴向前部且结合解算器转子78,解算器转子78位于转子轮毂 44的轴向前部。接合器壳38通过轴承43为转子轮毂44提供支撑，轴承43位于转 子轮毂44的轴向前部和解算器转子78的径向内部。接合器壳38位于转子轮毂44的 轴向前部且结合解算器定子76,解算器定子76位于接合器壳38的壁的轴向后部。 轴承43与解算器转子78及解算器定子76的基本上对准的径向位置减少了设备的轴 向长度。唇形密封件58防止液压液从腔体98的泄漏并位于轴承43的轴向前部和接 合器壳38的壁的径向内部。减振器/飞轮总成82位于接合器壳38的壁的轴向前部。设备中的元件的设置还便于其组装和安装。双离合器总成和转子轮毂总成通过螺 栓接头连接的战略上的集成允许安装集成的总成，其中在安装期间前支架提供径向对 准和支撑。减振器/飞轮总成82与设备的剩余部分分离连接到发动机，这有助于混合 动力传动系安装类似于现有的手动变速器或动力换挡变速器到发动机的安装。接合器壳38具有密封壁的功能以使双离合器总成和电动机械14的潮湿环境与减 振器/飞轮总成82的干燥环境分离。该设置允许设备在最后与发动机安装之前完全地 测试。接合器壳38的凸缘可以便于修改以适于配合各种发动机，使总体设计非常轻便 且不要求对基础设备的明显改变。根据专利法的规定，已描述了优选实施例。然而，应注意除了具体所示和所述的 实施例，可以实施替代的实施例。
权利要求
1.一种传递动力到变速器的设备，包括围绕轴旋转的第一旋转动力源；第二旋转动力源；第一变速器输入轴和第二变速器输入轴；可驱动地连接到所述第一动力源和所述第二动力源的离合器轮毂；固定到所述离合器轮毂，交替关闭和开启在所述第一变速器输入轴和所述离合器轮毂之间的驱动连接的第一离合器；及固定到所述离合器轮毂，交替关闭和开启在所述第二变速器输入轴和所述离合器轮毂之间的驱动连接的第二离合器。
2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，还包括减振器，所述减振器包括固定到所述第一动力源的输入，可驱动地连接到所述第 二动力源和所述离合器轮毂的输出，及弹性地相互连接所述输入和输出，减弱由所述 第一动力源传递的扭转振动的压縮弹簧。
3. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述第一动力源是动力轴；及 所述第二动力源是电动机械。
4. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，还包括位于所述第一离合器和所述第二离合器的第一轴向端部且从所述轴径向向外延伸的离合器壳；位于所述第一离合器和所述第二离合器的第二轴向端部且从所述轴径向向外延 伸的接合器壳；连接到所述接合器壳且形成有围绕所述第一离合器、所述第二离合器及所述第二 动力源的腔体的离合器壳的凸缘；及接触所述接合器壳，防止液压液从所述腔体泄漏的液压密封件。
5. 如权利要求4所述的设备，其特征在于，还包括 位于所述腔体中的解算器；及位于所述腔体中且固定到所述离合器壳，用于支撑高压连接的顶盖。
6. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述第二动力源是包括转子的电动 机械，所述设备还包括可驱动地连接到所述第一动力源和所述转子且支撑用于旋转的转子轮毂； 固定到所述离合器轮毂的输入液压缸；及 用于可分离地连接所述转子轮毂和所述输入液压缸的连接装置。
7. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述第一离合器还包括可驱动地连接到所述第一变速器输入轴的第一输出液压 缸，可驱动地连接到所述离合器轮毂的第一构件，固定到所述第一输出液压缸的第一 摩擦片，固定到所述第一构件且与所述第一摩擦片交错的第一离合器盘，及交替分离 和相互摩擦地接合所述第一摩擦片和所述第一离合器盘的第一液动活塞；及所述第二离合器还包括可驱动地连接到所述第二变速器输入轴的第二输出液压 缸，可驱动地连接到所述离合器轮毂的第二构件，固定到所述第二输出液压缸的第二 摩擦片，固定到所述第二构件且与所述第二摩擦片交错的第二离合器盘，及交替分离 和相互摩擦地接合所述第二摩擦片和所述第二离合器盘的第二液动活塞。
全文摘要
本发明涉及混合动力电动车辆集成式起动机发电机和输入离合器总成，具体地，传递动力到变速器输入的设备包括第一旋转动力源和第二旋转动力源，第一变速器输入轴和第二变速器输入轴，可驱动地连接到第一动力源和第二动力源的离合器轮毂，及固定到离合器轮毂，交替关闭和开启在第一变速器输入轴及第二变速器输入轴与离合器轮毂之间的驱动连接的第一离合器和第二离合器。
文档编号B60K6/38GK101332763SQ20081012937
公开日2008年12月31日 申请日期2008年6月26日 优先权日2007年6月29日
发明者肖恩·G·诺里斯 申请人:福特环球技术公司