用于并联混合动力车辆的多模式离合器制造技术

在一种具有被操作性地连接到变速器轴上的内燃发动机和电动机的并联混合动力车辆中，一个多模式机械离合器将该内燃发动机的一个输出轴选择性地联接到该变速器轴上。该多模式离合器具有一种双向解锁模式，其中该输出轴和变速器轴可以沿任一方向独立旋转；以及一种单向锁定、单向解锁的模式，其中这些轴在一个方向上被锁定以便一起旋转并且在相反的方向上被解锁以便独立旋转。该离合器还可以具有一种双向锁定模式，其中这些轴在两个方向上都一起旋转。可以提供多个棘爪以便根据需要来接合和脱离接合从而执行该多模式离合器致动器的这些模式。

【技术实现步骤摘要】
用于并联混合动力车辆的多模式离合器
本披露总体上涉及具有内燃发动机、电动机以及断开连接装置的并联混合动力车辆，并且具体地涉及一种具有使燃烧式发动机与变速器联接的多模式机械离合器的并联混合动力车辆。 直量 并联混合动力车辆包括可以选择性地联接到该车辆的变速箱或变速器以及从动轮上的一个燃烧式发动机和一个电动机。图1是现有技术中已知的一种示例性并联混合动力车辆10的示意图示。并联混合动力车辆10包括通过多个车桥16、18与一个差速器20相连的一对从动轮12、14以及安装在多个车桥26、28上的一对非从动轮22、24。根据具体的车辆10，这些从动轮12、14可以是车辆10的前轮或后轮。一个内燃发动机30具有一个输出轴32，该输出轴在一个变速器或变速箱36的一个末端处连接到一个摩擦离合器34上。一个变速器轴和变速器36的内部齿轮传动装置(未示出)通过一个主动轴42将摩擦离合器34连接到差速器20上。并联混合动力车辆10的驱动机构的电动部件包括一个电动机44，该电动机与该内燃发动机30 —起或作为其替代地连接到变速器轴38上以对这些从动轮12、14提供动力、并且还被连接到在电动机44与一个电池48之间传递电力的一个逆变器46上。 在图1的并联混合动力车辆10中，燃烧式发动机30和电动机44可以通过摩擦离合器34来选择性地联接到变速箱38上并且然后联接到这些从动轮12、14上。摩擦离合器34根据车辆10的行驶情况而被运行成以不同的方式来利用内燃发动机30和电动机44。例如，当在市区行驶时，摩擦离合器34可以被闭合或者接合以将内燃发动机30连接到变速器轴38上，使得来自发动机30的动力被输送至主动轴42。同时，可以控制电动机44来给主动轴42提供额外的动力、或者使用由燃烧式发动机30供应的动力来对电池48再充电。在其他市区情况下，摩擦离合器34可以被断开以使发动机30从变速器轴38断开连接，并且电动机44可以使用来自电池48的电力来驱动车辆10。在那种情况下，可以使发动机30完全停止，并且使离合器35断开或脱离接合以节省汽油。在车辆10的加速过程中，摩擦离合器34可以被重新接合，使用来自发动机30和电动机44两者的动力以便更灵敏的加速。相比之下，在减速过程中可以断开摩擦离合器34以使发动机30从变速器轴38断开连接，使得电动机44可以无由于发动机摩擦导致的动力损失地、有效地对电池48进行再充电。 在并联混合动力车辆10的摩擦离合器34的目前已知的安排下，摩擦离合器34在其闭合位置锁定输出轴32和变速器轴38以用于沿任一方向一起转动。在摩擦离合器34的断开位置中，输出轴32和变速器轴38是相对彼此在任一方向上自由旋转的。这种安排可能导致并联混合动力车辆10的低效率运行。当在市区摩擦离合器34被接合以用于在发动机30的动力作用下驱动车辆10或者当在发动机30和电动机44的组合动力作用下车辆10正在加速时，减小油门(6381118 0打1:116 和减慢发动机30可以导致旋转损失，因为输出轴32减慢和变速器轴38由于由摩擦离合器34提供的连接而相应地减慢，除非摩擦离合器34被致动成断开以使发动机30从变速器36断开连接。如果摩擦离合器34保持闭合，则将遭受发动机旋转损失，这可能在希望发动机制动时在车辆10中是所希望的。如果摩擦离合器34被致动以使发动机30断开连接，则可以避免发动机旋转损失，但断开的摩擦离合器仍保留有旋转损失，因为面向离合器盘的相对大的表面积遭受油剪切，从而导致粘滞阻力。额外地，当发动机30被要求对这些从动轮12、14提供动力时必须重新闭合摩擦离合器34。前一种选项、即在使摩擦离合器34保持闭合可能有损于混合动力车辆10所寻求实现的效率。后一种选项、即断开和闭合该摩擦离合器34仍然可能由于粘滞阻力和相对应的断开离合器旋转损失而有损于所寻求实现的效率，并且提高了摩擦离合器34的致动机构的负载周期从而有可能缩短摩擦离合器34的提升周期。鉴于此，对于一种并联式混合动力车辆的动力源之间进行切换的、可以进一步提高混合动力车辆的发动机效率而不必使得旋转损失以及该车辆的变速器系统部件上的磨损和裂缝增大的改进策略存在一种需求。 披露概述 在本披露的一个方面中，披露了一种混合动力车辆。该混合动力车辆包括一个从动轮、被操作性地连接到该从动轮上以导致该从动轮响应于该变速器轴的旋转而旋转的一个变速器轴、被操作性地连接到该变速器轴并且可选择性地致动以提供动力来使该变速器轴旋转的一个电动机、具有一个输出轴的一个内燃发动机、以及被操作性地连接到该变速器轴和该内燃发动机的输出轴上的一个多模式离合器。该多模式离合器具有一种第一模式，其中该多模式离合器允许该输出轴和该变速器轴在两个方向上都彼此独立地旋转；以及一种第二模式，其中该多模式离合器将该输出轴操作性地联接到变速器轴上使得该输出轴和该变速器轴一起沿一个方向旋转并且允许该输出轴和该变速器轴彼此独立地沿另一个方向旋转。 在本披露的另一个方面中，披露了一种混合动力车辆。该混合动力车辆包括一个从动轮、被操作性地连接到该从动轮上以导致该从动轮响应于该变速器轴的旋转而旋转的一个变速器轴、被操作性地连接到该变速器轴并且可选择性地致动以提供动力来使该变速器轴旋转的一个电动机、具有一个输出轴的一个内燃发动机、以及一个多模式离合器。该多模式离合器包括:一个第一座圈，该第一座圈限定一条轴线并且包括多个周向间隔开的棘爪孔口，其中该输出轴和该变速器轴之一被操作性地连接到该第一座圈上以用于与其一起旋转；一个第二座圈，该第二座圈围绕这同一个轴线径向地设置、并且围绕该轴线周向地延伸，其中该输出轴和该变速器轴中的另一个被操作性地连接到该第二座圈上以用于与其一起旋转；多个相反对的棘爪，该多个相反对的棘爪被支撑在该对个周向间隔开的棘爪孔口内，这些棘爪在这些棘爪孔口内是可角移动的；以及一个致动器凸轮，该致动器凸轮被设置成与该轴线正交、并且针对围绕该轴线的有限的角移动而适配。在对应于该多模式离合器的一种第一模式的一个可选择的第一致动器凸轮位置中，该致动器凸轮接合这些对相反的棘爪以防止这些棘爪与该第二座圈接合并且允许该第一座圈在一个第一旋转方向和一个第二旋转方向上都独立于该第二座圈旋转。在对应于该多模式离合器的一种第二模式的一个可选择的第二致动器凸轮位置中，该第一座圈在该第一旋转方向上的旋转导致这些对相反的棘爪中的第一棘爪接合该第二座圈并且由此锁定该第一座圈和该第二座圈以用于在该第一旋转方向上一起旋转，并且该致动器凸轮接合这些对相反的棘爪的第二棘爪以防止这些棘爪接合该第二座圈并且允许该第一座圈在该第二旋转方向上独立于该第二座圈旋转。在对应于该多模式离合器的一种第三模式的一个可选择的第三致动器凸轮位置中，该第一座圈在该第一旋转方向上的旋转导致这些对相反的棘爪中的第一棘爪接合该第二座圈并且由此锁定该第一座圈和该第二座圈以用于在该第一旋转方向上一起旋转，并且该第一座圈在该第二旋转方向上的旋转导致这些对相反的棘爪中的第二棘爪接合该第二座圈并且由此锁定该第一座圈和该第二座圈以用于在该第二旋转方向上一起旋转。该混合动力车辆进一步包括:一个多模式离合器致动器，该多模式离合器致动器被操作性地连接到该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力车辆，包括：一个从动轮；一个变速器轴，该变速器轴被操作性地连接到该从动轮上以导致该从动轮响应于该变速器轴的旋转而旋转；一个电动机，该电动机被操作性地连接到该变速器轴并且可选择性地致动以提供动力来使该变速器轴旋转；一个内燃发动机，该内燃发动机具有一个输出轴；以及一个多模式离合器，该多模式离合器被操作性地连接到该变速器轴和该内燃发动机的输出轴上，其中该多模式离合器具有一种第一模式，在该第一模式中该多模式离合器允许该输出轴和该变速器轴在两个方向上都彼此独立地旋转；以及一种第二模式，在该第二模式中，该多模式离合器将该输出轴操作性地联接到变速器轴上使得该输出轴和该变速器轴一起沿一个方向旋转并且允许该输出轴和该变速器轴彼此独立地沿一个相反的方向旋转。

【技术特征摘要】
2013.09.19 US 14/0317651.一种混合动力车辆，包括: 一个从动轮； 一个变速器轴，该变速器轴被操作性地连接到该从动轮上以导致该从动轮响应于该变速器轴的旋转而旋转； 一个电动机，该电动机被操作性地连接到该变速器轴并且可选择性地致动以提供动力来使该变速器轴旋转； 一个内燃发动机，该内燃发动机具有一个输出轴；以及 一个多模式离合器，该多模式离合器被操作性地连接到该变速器轴和该内燃发动机的输出轴上，其中该多模式离合器具有一种第一模式，在该第一模式中该多模式离合器允许该输出轴和该变速器轴在两个方向上都彼此独立地旋转；以及一种第二模式，在该第二模式中，该多模式离合器将该输出轴操作性地联接到变速器轴上使得该输出轴和该变速器轴一起沿一个方向旋转并且允许该输出轴和该变速器轴彼此独立地沿一个相反的方向旋转。2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中该多模式离合器具有一种第三模式，在该第三模式中，该多模式离合器将该输出轴操作性地联接到该变速器轴上使得该输出轴和该变速器轴在两个方向上都一起旋转。3.根据权利要求1的混合动力车辆,包括: 一个多模式离合器致动器，该多模式离合器致动器被操作性地连接到该多模式离合器上并且被配置成将该多模式离合器选择性地置于该第一模式和该第二模式中；以及 一个控制器，该控制器被操作性地连接到该电动机和该多模式离合器致动器上，该控制器被配置成将多个离合器模式控制信号传输至该多模式离合器致动器以致使该多模式离合器致动器将该多模式离合器置于该第一模式和第二模式中。4.根据权利要求3的混合动力车辆，包括: 一个第一速度传感器，该第一速度传感器被操作性地连接到该内燃发动机和该控制器上、并且被配置成用于检测该内燃发动机的发动机速度并且将具有对应于这个检测的发动机速度的多个值的第一速度传感器信号传输至该控制器； 一个第二速度传感器，该第二速度传感器被操作性地连接到该变速器轴和该控制器上、并且被配置成用于检测该变速器轴的轴速度并且将具有对应于这个检测的轴速度的多个值的第二速度传感器信号传输至该控制器；以及 一个发动机节气门，该发动机节气门被操作性地连接到该内燃发动机和该控制器上、并且被配置成从该控制器接收具有对应于一个针对该内燃发动机的希望的发动机速度的多个值的发动机节气门控制信号并且致使该内燃发动机以这些发动机节气门控制信号的这个希望的发动机速度运行， 其中，该控制器被配置成确定出该多模式离合器正要从该第二模式转变到该第一模式，响应于确定该多模式离合器正要从该第二模式转变到该第一模式将多个发动机速度控制信号传输至该发动机节气门，使所希望的发动机速度低于这个检测到的发动机速度，t匕较这个检测到的发动机速度和这个检测到的轴速度，并且响应于确定这个检测的发动机速度与这个检测的轴速度相差一个预定速度差值将多个离合器模式控制信号传输至该多模式离合器致动器来将该多模式离合器置于该第一模式中。5.根据权利要求4所述的混合动力车辆，其中该控制器被配置成响应于确定该多模式离合器正要从该第二模式转变到该第一模式而将多个电动机控制信号传输至该电动机以致使该电动机增大功率输出。6.根据权利要求3的混合动力车辆，包括: 一个第一速度传感器，该第一速度传感器被操作性地连接到该内燃发动机和该控制器上、并且被配置成用于检测该内燃发动机的发动机速度并且将具有对应于这个检测的发动机速度的多个值的第一速度传感器信号传输至该控制器； 一个第二速度传感器，该第二速度传感器被操作性地连接到该变速器轴和该控制器上、并且被配置成用于检测该变速器轴的轴速度并且将具有对应于这个检测的轴速度的多个值的第二速度传感器信号传输至该控制器；以及 一个发动机节气门，该发动机节气门被操作性地连接到该内燃发动机和该控制器上、并且被配置成从该控制器接收具有对应于一个针对该内燃发动机的希望的发动机速度的多个值的发动机节气门控制信号并且致使该内燃发动机以这些发动机节气门控制信号的这个希望的发动机速度运行， 其中，该控制器被配置成确定出该多模式离合器正要从该第一模式转变到该第二模式，响应于确定该多模式离合器正要从该第一模式转变到该第二模式将多个发动机速度控制信号传输至该发动机节气门，使所希望的发动机速度大于这个检测到的发动机速度，t匕较这个检测到的发动机速度和这个检测到的轴速度，并且响应于确定这个检测的发动机速度与这个检测的轴速度大致相等将多个离合器模式控制信号传输至该多模式离合器致动器来将该多模式离合器置于该第二模式中。7.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中该多模式离合器包括: 一个内座圈，该内座圈包括限定一条轴线的一对内座圈板,这对内座圈板围绕该轴线径向地延伸并且在轴向上是间隔开的，这对内座圈板中的每一个内座圈板都包括多个周向间隔开的棘爪孔口； 一个外座圈，该外座圈围绕该轴线径向地设置、并且围绕该轴线且在这对内座圈板之间周向地延伸； 多个相反对的棘爪，该多个相反对的棘爪被支撑在该对个周向间隔开的棘爪孔口内，该多个相反对的棘爪在这对内座圈板内是可角移动的；以及 一个致动器凸轮，该致动器凸轮被设置成与该轴线正交、并且是针对围绕该轴线的有限的角移动而适配的， 其中在对应于该第一模式的一个可选择的第一致动器凸轮位置中，该致动器凸轮接合该多个相反对的棘爪以防止该多个相反对的棘爪与该外座圈接合并且允许该内座圈在一个第一旋转方向和一个第二旋转方向上都独立于该外座圈旋转；并且 其中在对应于该第二模式的一个可选择的第二致动器凸轮位置中，这对内座圈板在该第一旋转方向上的旋转导致该多个相反对的棘爪中的第一棘爪接合该外座圈并且由此锁定该内座圈和该外座圈以用于在该第一旋转方向上一起旋转，并且该致动器凸轮接合该多个相反对的棘爪的第二棘爪以防止该多个相反对的棘爪的第二棘爪接合该外座圈并且允许该内座圈在该第二旋转方向上独立于该外座圈旋转。8.根据权利要求7所述的混合动力车辆，其中该外座圈在其内周边内包括多个周向间隔开的、径向向内悬垂的嵌齿，每对嵌齿在其间限定一个凹口，其中该多个相反对的棘爪进入该外座圈的这些凹口中并且接合相对应的嵌齿以将该内座圈和该外座圈锁定在一起。9.根据权利要求7的混合动力车辆，包括: 一个多模式离合器致动器，该多模式离合器致动器被操作性地连接到该致动器凸轮上并且被配置成选择性地置于该可选择的第一致动器凸轮位置和该可选择的第二致动器凸轮位置中；以及 一个控制器，该控制器被操作性地连接到该电动机和该多模式离合器致动器上，该控制器被配置成将多个离合器模式控制信号传输至该多模式离合器致动器以致使该多模式离合器致动器将该多模式离合器置于该可选择的第一致动器凸轮位置和该可选择的第二致动器凸轮位置中。10.一种混合动力车辆，包括: 一个从动轮； 一个变速器轴，该变速器轴被操作性地连接到该从动轮上以导致该从动轮响应于该变速器轴的旋转而旋转； 一个电动机，该电动机被操作性地连接到该变速器轴并且可选择性地致动以提供动力来使该变速器轴旋转； 一个内燃发动机，该内燃发动机具有一个输出轴； 一种多模式离合器，包括: 一个第一座圈，该第一座圈限定一条轴线，该第一座圈包括多个周向间隔开的棘爪孔口，其中该输出轴和该变速器轴之一被操作性地连接到该第一座圈上以用于与其一起旋转， 一个第二座圈，该第二座圈围绕该轴线径向地设置、并且围绕该轴线周向地延伸，其中该输出轴和该变速器轴中的另一个被操作性地连接到该第二座圈(158)上以用于与其一起旋转， 多个相反对的棘爪，该多个相反对的棘爪被支撑在该多个周向间隔开的棘爪孔口内，该多个相反对的棘爪在这些棘爪孔口内是可角移动的；以及 一个致动器凸轮，该致动器凸轮被设置成与该轴线正交、并且针对围绕该轴线的有限的角移动而适配， 其中在对应于该多模式离合器的一种第一模式的一个可选择的第一致动器凸轮位置中，该致动器凸轮接合该多个相反对的棘爪以防止该多个相反对的棘爪与该第二座圈接合并且允许该第一座圈在一个第一旋转方向和一个第二旋转方向上都独立于该第二座圈旋转， 其中在对应于该多模式离合器的一种第二模式的一个可选择的第二致动器凸轮位置中，该第一座圈在该第一旋转方向上的旋转导致该多个相反对的棘爪中的第一棘爪接合该第二座圈并且由此锁定该第一座圈和该第二座圈以用于在该第一旋转方向上一起旋转，并且该致动器凸轮接合该多个相反对的棘爪的第二棘爪以防止该多个相反对的棘爪的第二棘爪接合该第二座圈并且允许该第一座圈在该第二旋转方向上独立于该第二座圈旋转，并且 其中在对应于该多模式离合器的一种第三模式的一个可选择的第三致动器凸轮位置中，该第一座圈在该第一旋转方向上的旋转导致该多个相反对的棘爪中的第一棘爪接合该第二座圈并且由此锁定该第一座圈和该第二座圈以用于在该第一旋转方向上一起旋转，并且该第一座圈在该第二旋转方向上的旋转导致该多个相反对的棘爪中的第二棘爪接合该第二座圈并且由此锁定该第一座圈和该第二座圈以用于在该第二旋转方向上一起旋转；一个多模式离合器致动器，该多模式离合器致动器被操作性地连接到该致动器凸轮上并且被配置成选择性地置于该可选择的第一致动器凸轮位置、该可选择的第二致动器凸轮位置以及该可选择的第三致动器凸轮位置中；以及 一个控制器，该控制器被操作性地连接到该电动机和该多模式离合器致动器上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·J·李，C·E·布莱尔，C·A·斯宾格勒，M·石原，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国;US