汽车的混合动力总成
2019-11-22

汽车的混合动力总成

本发明涉及汽车的混合动力总成,其包括具有驱动轴的内燃机、能作为发动机和作为发电机操作的具有定子(34)和转子(35)的电机(EM)以及具有输入轴(17)和输出轴(18)的多级行星齿轮自动变速器或多级换挡变速器,内燃机的驱动轴经由可控制的分离离合器(K1)可连接于变速器的输入轴,电机同轴地设置在输入轴上,并且电机的转子永久与输入轴处于传动连接。为了达到相当于传统的具有自动变速器和在其前面设置的流体动力的变矩器的动力总成或具有手操作的变速器和在其前面设置的液力变矩耦合器的动力总成的起动加速度和起动爬坡能力,电机的转子与变速器的输入轴经由构成为单行星齿轮组的具有高传动比(iK>1)的输入传动级(36)处于传动连接。

在传动技术上后置的范围组BG同样构成两级的,但以行星齿轮构造方式构成有单行星齿轮组。太阳轮56抗旋转地连接于在输出侧延长的主轴54。行星齿轮架59支承各行星齿轮58并且抗旋转地连接于变速器51、51'的输出轴53。内齿轮59与具有两个换挡离合器G、H的换挡元件组S4相连接,因此范围组BG可交替地通过内齿轮59与固定的壳体件的连接G换到低速行驶级L和通过内齿轮59与主轴54或太阳轮56的连接H换到快速行驶级S。换挡元件组S4的换挡离合器G、H在当前构成同步的。

按照本发明的动力总成的按图8和9的实施例分别具有包括输入轴52、输出轴53的多级的换挡变速器51、51'和在其前面设置的具有输入元件61和输出元件62的混合动力模块60、61'。 变速器51、51',其示例性相当于本申请人优选为在重型的商用车中使用设定的AS-Tronic结构系列的自动化的变速器的本身已知的实施形式,构成为分组变速器(Gruppengetriebe)并且包括主变速器HG、在其前面设置的前置组(Vorschaltgruppe)VG和在主变速器HG后面连接的范围组BG。

19壳体 46Kl的内片架

13太阳轮 40内齿轮

2.5倍的转矩提高。通过由此引起的高的起动力矩,相应的汽车具有高的起动加速度和高的起动爬坡能力。

另一传统的混合动力总成例如描述于DE19503500C2中。内燃机的驱动轴经由可控制的分离离合器可连接于变速器的输入轴。可作为发动机和发电机操作的电机同轴地设置在变速器的输入轴上,其中电机的转子直接抗旋转地连接于变速器的输入轴。作为该已知的混合动力总成的特点,变速器没有用于倒车挡的反转齿轮组。为了实现倒车现在设定,打开分离离合器并且在挂上前进挡时通过电机的发动机式运行相反于内燃机的驱动轴的旋转方向驱动变速器的输入轴。在该运行状态下可以使内燃机停机或以怠速运转。

按照本发明按图3的混合动力总成的相配的换挡简图和涉及的挡位传动比i合并于图5的表中,其中输入传动级36的传动比iEK=l.8作为基础。在接合第二分离离合器K2时低速行驶范围(G1L-G6L,RL)的提高的挡位传动比i不仅适用于内燃机而且适用于电机EM,因为总是经由输入传动级36实现两个发动机的力流。

如果拟从这样的传统的动力总成导出混合动力总成,则建议,代替液压的变矩器或变矩器跨接离合器设置可作为发动机和发电机操作的电机,其中电机应至少部分地承担变矩器的功能。为了这样构成的混合动力总成遵守传统的动力总成的尺寸并因此可无问题地取代它装入汽车中,将包括定子和转子的电机符合目的地同轴设置在变速器的输入轴上,同时电机的转子与输入轴处于传动连接。

两个分离离合器K1、K2构成为摩擦片式离合器,各包括一个内片架41、43和一个外片架42、44并且轴向彼此相邻地、径向设置在电机的转子35内部。两个分离离合器K1、K2的内片架41、43相互连接并连接于混合动力模块30'的输入元件31。第一分离离合器Kl的外片架42抗旋转地连接于构成输入传动级36输出元件的行星齿轮架39。第二分离离合器K2的外片架44抗旋转地连接于构成输入传级36输入元件的内齿轮40。

图3按照本发明的包括行星齿轮自动变速器的混合动力总成的第二实施形式的第一方案的不意图,

20变矩器 47Kl的外片架

分离离合器Kl构成为摩擦片式离合器,其包括输入侧的内片架41和输出侧的外片架42并且径向设置在电机EM的转子35内部。类似于图7的混合动力总成,内片架41经由输入元件31可有限扭转地连接于内燃机的驱动轴,其中输入元件31包括两个经由扭振减振器45相互连接的构件31a、31b。外片架42抗旋转地连接于构成输入传动级36输出元件的行星齿轮架39。

· 按图8和图9的按照本发明的混合动力总成的相配的换挡简图和涉及的总传动比i合并于图10的表中,其中输入传动级63的传动比iEK=l.8作为基础。在接合第二分离离合器K2时,低速行驶范围(G1L-G12L、R1L、R2L)的提高的挡位传动比i不仅适用于内燃机而且适用于电机EM,因为总是经由输入传动级63实现两个发动机的力流。

汽车的混合动力总成

本发明涉及汽车的混合动力总成,其包括具有驱动轴的内燃机、能作为发动机和作为发电机运行的具有定子(23)和转子(24)的电机(EM)以及具有输入轴(2)和输出轴(3)的多级的行星齿轮自动变速器(1),内燃机的驱动轴通过可控制的分离离合器(C0)以及电机(EM)的转子(24)通过输入变速级(25)与自动变速器(1)的输入轴(2)处于传动连接。为了实现这种在尽可能简单和节省空间的结构时在没有功能限制的情况下遵守常规动力总成的尺寸的混合动力驱动系,电机(EM)、分离离合器(C0)和输入变速级(25)以共轴的布置组合在一个具有模块壳体(22)、输入元件(5)和输出元件(6)的、可预装配的混合动力模块(4)中,输入元件(5)抗旋转地与内燃机的驱动轴连接,输出元件(6)抗旋转地与自动变速器(1)的输入轴(2)连接,并且混合动力模块(4)遵守常规使用的液力变矩器的尺寸。

符合目的的是,转子的固定支承结构由滚动轴承装置构成,该滚动轴承装置在径向内部支承在固定在壳体上的外圆柱轴承座上。

具体实施方式

为了一方面实现紧凑结构方式另一方面达到电机的尽可能高的效率,符合目的的是,输入变速级具有1.2和1.7之间的传动比iEK(l.2<iEK<1.7)。

在根据图2的混合动力模块4的实施方式中,电机EM的转子M通过两边的支承结构相对于模块壳体22可旋转地支承,该两边的支承结构包括轴向设置在输入变速级25的发动机侧的固定支承结构31和轴向设置在输入变速级25的变速器侧的浮动支承结构32。转子M的固定支承结构31通过构造为深沟球轴承的滚动轴承33构成,该滚动轴承在径向内部支承在外圆柱轴承座34上,该外圆柱轴承座为固定在壳体上的轴承盖35的组成部分。转子M的浮动支承结构32通过构造为深沟球轴承的滚动轴承36构成,该滚动轴承在径向内部支承在直接与模块壳体22连接的外圆柱轴承座37上。

DE102004043589Al给出了另一种这样的具有构造为行星齿轮自动变速器的换挡变速器的混合动力总成的不同实施方式。其中根据该文件的图1的、这种已知的混合动力总成的第一种变型方案在很大程度上与DE10346640Al的根据图2的已知混合动力总成的第二种实施例相同,而DE102004043589Al中公开的根据图2的混合动力总成的第二种变型方案具有附加的第二电机,其转子永久地与用于向自动变速器的换挡元件供给压力和冷却油的液压泵的从动元件处于传动连接并且通过附加的第二分离离合器可与内燃机的驱动轴连接。第二电机的功率小于第一电机并且主要作为起动器用于起动内燃机的并且在内燃机静止的情况下作为泵驱动装置用于驱动液压泵。但是,在这种已知的混合动力总成的第二种实施方式中,两个电机和两个分离离合器不利地提高了设备方面的和控制技术方面的耗费。

为了说明本发明,说明书附有实施例的附图。附图如下:

在这种情况下,输入变速级的传动比iEK与相应的齿数有关地、精确地位于1.25和1.67之间(1.25<iEK<1.67)。在输入变速级的这种结构方式下,在旋转构件之间,例如在太阳轮和行星齿轮架之间和在行星齿轮架和内齿轮之间,有利地产生相对小的相对转速,由此形成总体上高的传动效率。

图3根据图1的、具有电机转子的第二支承结构的混合动力模块;