包括扭矩分配器的混合動(dòng)力車輛的制作方法
【專利說(shuō)明】包括扭矩分配器的混合動(dòng)力車輛
[0001]本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及模塊化車輛平臺(tái)，該模塊化車輛平臺(tái)允許生產(chǎn)具有不同結(jié)構(gòu)特征(特別是具有可根據(jù)不同的并聯(lián)混合動(dòng)力式或雙峰式(bimodal)結(jié)構(gòu)而構(gòu)造的輔助馬達(dá)和/或熱力發(fā)動(dòng)機(jī)(heat engine，熱力引擎))的車輛。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的描述
[0004]并聯(lián)混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域中是已知的，其中，電動(dòng)馬達(dá)(electric motor，電動(dòng)機(jī))設(shè)置在變速箱與驅(qū)動(dòng)軸(drive axle，驅(qū)動(dòng)橋)之間或設(shè)置在變速箱與內(nèi)燃機(jī)之間。
[0005]在任何情況下，電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)被特定地制造成用于多種原因。第一原因是，當(dāng)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)位于變速箱的上游時(shí)，該電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)受到與熱力發(fā)動(dòng)機(jī)相同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度并且受到嚴(yán)格的尺寸限制。因此，有效部件(轉(zhuǎn)子和定子)必須被特定地制造，從機(jī)電的角度來(lái)看，有效部件由于幾何性和速度的限制而不能被充分地優(yōu)化。
[0006]相反，當(dāng)電動(dòng)馬達(dá)設(shè)置在變速箱與驅(qū)動(dòng)軸之間時(shí)，該電動(dòng)馬達(dá)必須根據(jù)扭矩而制定尺寸，從而增加了其重量和成本，這是因?yàn)榕c熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度相比，變速箱與驅(qū)動(dòng)軸之間的傳動(dòng)軸受到減小的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
[0007]這又導(dǎo)致了較高的制造成本和原材料成本。
[0008]另外值得注意的是，電動(dòng)混合動(dòng)力車輛的問(wèn)題完全不同于例如裝備有附加非電動(dòng)可逆馬達(dá)(諸如液壓馬達(dá)等)的車輛的問(wèn)題。
[0009]因此，本領(lǐng)域已知的技術(shù)根據(jù)車輛類型而使用完全不同的布局。
[0010]在具有永久的四輪驅(qū)動(dòng)構(gòu)造的車輛(其中，內(nèi)燃機(jī)縱向地布置)中，用于將驅(qū)動(dòng)扭矩傳遞到前軸和后軸的裝置是已知的。這種傳遞裝置TU包括殼體，該殼體包括兩個(gè)平行軸，這兩個(gè)平行軸以在彼此之間轉(zhuǎn)動(dòng)的方式可操作地連接。軸可以永久的且固定的方式彼此連接，或者該軸可僅當(dāng)需要時(shí)(例如當(dāng)后軸滑動(dòng)時(shí))可操作地連接。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)扭矩借助于特殊的離合器且不借助于固定的齒輪比而從一個(gè)軸傳遞至另一軸。
[0011]在US 2007/267233和US6041877中描述了現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的實(shí)例。
[0012]然而，所述文獻(xiàn)沒(méi)有描述如何對(duì)從僅內(nèi)燃機(jī)模式到僅輔助馬達(dá)模式的轉(zhuǎn)換進(jìn)行管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于(特別地在從僅內(nèi)燃機(jī)模式到僅輔助馬達(dá)模式的轉(zhuǎn)換的過(guò)程期間)適當(dāng)?shù)夭僮髋ぞ胤峙淦鞯南到y(tǒng)，在一種混合動(dòng)力車輛中設(shè)置有所述扭矩分配器。
[0014]在權(quán)利要求1中描述了本發(fā)明的目的。
[0015]有利地，這種模塊化扭矩分配器不僅允許使用用于具有不同發(fā)動(dòng)機(jī)和布局的車輛的單個(gè)建造平臺(tái)，而且允許使用用于并聯(lián)驅(qū)動(dòng)構(gòu)造、雙峰驅(qū)動(dòng)構(gòu)造或四輪驅(qū)動(dòng)構(gòu)造的輔助馬達(dá)(不僅是電動(dòng)的)。
[0016]本發(fā)明的另一目的是一種在設(shè)置有扭矩分配器的混合動(dòng)力車輛中對(duì)從僅內(nèi)燃機(jī)模式到僅輔助馬達(dá)模式的轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制的方法。
[0017]實(shí)現(xiàn)這種過(guò)程的多種地面車輛也是本發(fā)明的目的。
[0018]本發(fā)明在權(quán)利要求中通過(guò)描述優(yōu)選實(shí)施例而被更好地描述，權(quán)利要求是本說(shuō)明書的整體部分。
[0019]在下文中，當(dāng)描述至少一個(gè)輔助馬達(dá)連接至第二傳動(dòng)軸的端部的狀態(tài)時(shí)，這意味著當(dāng)存在兩個(gè)輔助馬達(dá)，一個(gè)輔助馬達(dá)與軸的第一端部可操作地連接，而另一個(gè)輔助馬達(dá)與第二軸的第二端部可操作地連接。當(dāng)存在單個(gè)輔助馬達(dá)時(shí)，一般而言，可限定功率輸出部(takeoff)ο
[0020]當(dāng)僅輔助馬達(dá)存在時(shí)(例如當(dāng)車輛是純電動(dòng)的時(shí))，術(shù)語(yǔ)“輔助”僅意味著馬達(dá)與第二軸連接，因而根據(jù)整個(gè)說(shuō)明書，這個(gè)術(shù)語(yǔ)不會(huì)令人混淆。
[0021]根據(jù)以下所有的實(shí)施例，分配器的第一軸的第二端部與車輛的后軸可操作地連接。
[0022]當(dāng)車輛還包括內(nèi)燃機(jī)時(shí)，其相應(yīng)變速箱的輸出軸連接至前軸或中間軸，或者連接至扭矩分配器的第一軸的第一端部。
[0023]在下文中，“非零”意味著大于零，而“可連接”意味著傳動(dòng)軸的一個(gè)端部是可控制的，以便通過(guò)相應(yīng)的離合器而與軸連接。另外，“可選擇”意味著可選擇比率中的至少一個(gè)，以便可轉(zhuǎn)動(dòng)地接第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸。
[0024]附圖簡(jiǎn)述
[0025]本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例(及其可替換的實(shí)施例)的詳細(xì)說(shuō)明以及所附的附圖而變得清楚，附圖僅是示例性的和非限制性的，在附圖中:
[0026]圖1、圖2、圖15和圖16示出了與根據(jù)本發(fā)明的扭矩分配器關(guān)聯(lián)的可替換實(shí)施例的機(jī)械方案；
[0027]圖3-圖14示出了前述附圖的裝置的實(shí)施方案；
[0028]圖17-圖21示出了與根據(jù)圖1、圖2、圖15和圖16的裝置的控制實(shí)例關(guān)聯(lián)的流程圖。
[0029]在附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)和字母表示相同的元件或部件。
[0030]為了更方便，相同部件的參考標(biāo)號(hào)不在所有的附圖中重復(fù)出現(xiàn)，以便提高附圖本身的可讀性。這些參考標(biāo)號(hào)應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是重復(fù)的。
[0031]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述
[0032]特別參照?qǐng)D1，描述了根據(jù)本發(fā)明的扭矩分配器I。
[0033]該扭矩分配器包括外部殼體10，該外部殼體容納彼此平行的兩個(gè)軸2和3。為了更方便，這兩個(gè)軸將被表示為第一軸2和第二軸3。
[0034]殼體10包括四個(gè)開口，第一軸2的端部21和22以及第二軸3的端部31和32可到達(dá)這四個(gè)開口。
[0035]根據(jù)在下文中詳細(xì)描述的一些構(gòu)造，第一軸2被確定尺寸以便分配顯著的扭矩，例如通常由內(nèi)燃機(jī)(該內(nèi)燃機(jī)具有位于變速箱GS的下游的兩級(jí)(或更多級(jí))增壓器)所提供的扭矩。
[0036]第二軸3的速度由于下文解釋的原因而通常等于或大于第一軸2的速度，第二軸可具有比第一軸2更小的截面，以便分配由發(fā)動(dòng)機(jī)(該發(fā)動(dòng)機(jī)具有比作用在第一軸2上的功率和扭矩更低的功率和扭矩)所產(chǎn)生的扭矩。
[0037]第一軸2的第一端部21包括凸緣21.A，以便(通常但非僅借助于相應(yīng)的差動(dòng)器(D2))連接至位于本身已知的手動(dòng)或自動(dòng)變速箱下游的傳動(dòng)軸或者連接至驅(qū)動(dòng)軸的輸入軸。
[0038]第一軸2的第二端部22包括凸緣22.A，以便(通常但非僅借助于相應(yīng)的差動(dòng)器)連接至驅(qū)動(dòng)軸的輸入軸。
[0039]因此，可以從外部到達(dá)軸的所有端部。
[0040]第二軸3的第一端部31包括優(yōu)選為可移除的凸緣31.A，以便連接至輔助馬達(dá)(例如電動(dòng)的或液壓的)或者形成功率輸出，即，連接至本身已知的被動(dòng)裝置，該被動(dòng)裝置從扭矩分配器I吸收驅(qū)動(dòng)扭矩。
[0041]第二軸3的第二端部32包括固定的或可移除的凸緣32.A，以便連接至輔助馬達(dá)(例如電動(dòng)的或液壓的)或者形成功率輸出，即，連接至本身已知的被動(dòng)裝置，該被動(dòng)裝置從扭矩分配器I吸收驅(qū)動(dòng)扭矩。
[0042]有利地，可移除的凸緣的存在允許使用最合適的一個(gè)凸緣，而不需要更換傳動(dòng)軸。
[0043]第一軸2與第二軸3之間容納有轉(zhuǎn)動(dòng)連接裝置7 (23,33和24、34)，以便以轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接所述兩個(gè)軸2和3。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的可替換實(shí)施例，轉(zhuǎn)動(dòng)連接裝置7包括與第一軸2同軸且可轉(zhuǎn)動(dòng)地關(guān)聯(lián)的齒輪23以及固定的且與第二軸3同軸的齒輪33，這兩個(gè)齒輪位于同一轉(zhuǎn)動(dòng)平面上，從而使得這兩個(gè)齒輪在操作狀態(tài)下可彼此嚙合。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的可替換實(shí)施例，轉(zhuǎn)動(dòng)連接裝置7包括與第一軸2同軸且可轉(zhuǎn)動(dòng)地關(guān)聯(lián)的另一齒輪24以及固定的且與第二軸3同軸的齒輪34，這兩個(gè)齒輪位于同一轉(zhuǎn)動(dòng)平面上，從而使得這兩個(gè)齒輪在操作狀態(tài)下可彼此嚙合。由這些成對(duì)的齒輪23/33和24/34所限定的固定齒輪比在彼此之間是不同的。
[0045]具體地，參照附圖，比率24/34被限定為較小的齒輪比，而比率23/33被限定為較大的齒輪比。
[0046]此外，扭矩分配器包括選擇裝置4，以用于啟動(dòng)/停用這種轉(zhuǎn)動(dòng)連接裝置7。特別地，當(dāng)僅一個(gè)齒輪比可用時(shí)，所述選擇裝置4(如果存在的話)適于允許齒輪24(或23)與第一軸2借助于爪式離合器類型的離合器而耦接。
[0047]因此，在這個(gè)范圍中，術(shù)語(yǔ)“離合器”是指一種接合部，其可被耦接和斷開耦接并且為開/關(guān)(ON/OFF)類型。
[0048]與此相反，當(dāng)存在兩對(duì)齒輪時(shí)，這種選擇裝置4限定爪式離合器類型的雙離合器，以便使齒輪24或齒輪23與第一軸2形成一體，或者以便使齒輪23和24兩者從相應(yīng)的第一軸2斷開耦接，從而確定兩個(gè)軸2和3之間的機(jī)械的斷開連接，即空檔狀態(tài)。
[0049]如果不存在選擇裝置4，則存在一個(gè)單個(gè)齒輪比，并且兩個(gè)齒輪均與其相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸成一體。
[0050]機(jī)電的或液壓的或氣動(dòng)的致動(dòng)器41對(duì)滑輪在兩個(gè)齒輪23和24之間軸向移動(dòng)進(jìn)行致動(dòng)，該滑輪在第一軸2上軸向地滑動(dòng)。該滑輪以轉(zhuǎn)動(dòng)的方式與第一軸2成一體，從而實(shí)現(xiàn)了例如軸向接合。套筒42的兩個(gè)相對(duì)面包括齒或插入件，該齒或插入件適于接合齒輪23或24的對(duì)應(yīng)面的座部，以使它們以轉(zhuǎn)動(dòng)的方式與第一軸2成一體。
[0051]這種爪式離合器即使非常廉價(jià)但也很少被使用，這是因?yàn)槠錈o(wú)法使兩個(gè)軸2和3同步，因此離合器僅能在沒(méi)有扭矩被施加在裝置I上的情況下操作。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過(guò)操作輔助馬達(dá)和/或熱力發(fā)動(dòng)機(jī)而獲得了預(yù)同步，使得兩個(gè)角速度之間的比率相對(duì)于待接合的齒輪比而處于可接受的區(qū)間內(nèi)。
[0052]例如，如果待被接合的齒輪比為1:2，則操作輔助馬達(dá)使得第二軸具有兩倍于第一軸的當(dāng)前角速度的角速度。類似地，如果待接合的齒輪比為1:4，則第二軸3通過(guò)輔助馬達(dá)而被驅(qū)動(dòng)到大約四倍于第一軸的當(dāng)前角速度的角速度。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選可替換實(shí)施例，外部殼體10還包括第一外殼15.2，以容納第一離合器25，該第一離合器用于使第一端部21、部分2B與第一軸2、部分2A機(jī)械地連接/斷開斷開連接。優(yōu)選地，該離合器也由爪式離合器接合部形成或由內(nèi)部帶齒的襯套25.1形成，其在第一軸2上軸向地滑動(dòng)。而且，軸2的可由襯套25.1耦接的兩個(gè)部分2A和2B相對(duì)于襯套以互補(bǔ)的方式定型，以便獲得兩個(gè)部分2A和2B的操作連接。機(jī)電的或液壓的致動(dòng)器25.2控制襯套25.1的軸向滑動(dòng)。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，通過(guò)在第一軸2的第一端部21上