混合系统技术方案

本发明专利技术涉及一种混合系统，所述混合系统包括设置在发动机和变速箱之间的混合模块。混合系统包括用于存储来自混合模块的能量和将能量提供给混合模块的能量存储系统。逆变器将电能在能量系统和混合模块之间传递。混合系统也包括冷却系统、DC-AC转换器和高压抽头。混合模块设计为例如在制动期间回收能量以及驱动车辆。混合模块包括为了循环流体而与电动泵和机械泵一起的电机（电机器）。离合器提供了在发动机和电机之间的单一起作用的连接。混合系统还结合入了构造为由发动机和/或电机提供动力的能量输出单元(PTO)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合系统相关申请的交叉引用本申请要求2011年4月18日提交的美国临时专利申请61/476492的优先权，这里其以引用的方式结合到本文中。本申请还要求2010年9月10日提交的美国临时专利申请61/381615的优先权，这里其以引用的方式结合到本文中。
技术介绍
随着对全球气候变化以及油料供应的日益关注，近来已经存在一种开发用于机动车的多种混合系统的趋势。虽然已经提出了多种混合系统，但是该系统典型地要求显著地改动车辆的传动系。这些改动使得难以对已存在车辆的系统进行改装。此外，这些系统中的一些具有导致显著的功率损失的趋势，这又损害了车辆的燃料经济性。因此，在此领域中需要改进。
技术实现思路
这里描述的混合系统解决了数个上文提及的问题和其他的问题。例如，如果需要的话，混合系统设计为易于对现有的传动系设计进行改装。混合系统具有使得其易于安装在发动机和变速箱之间而不需要显著改动的紧凑设计。此外，混合系统通常为整装地和自立式的系统，其能够不需要显著地消耗来自车辆中其他系统的资源而起作用。这种自立式设计又降低了对于其他系统、例如变速箱和润滑系统所需要的修改的量，这是由于其他系统的容量不必增加以补偿由混合系统产生的增加的工作负荷。例如，混合系统结合了其自己的能够独立于变速箱和发动机而工作的润滑和冷却系统。流体循环系统包括用于与当需要时可为机械泵分担工作负载的电动泵一起循环流体的机械泵，所述流体可用作润滑剂、液压流体和/或冷却剂。如下文将进一步解释地，这种双重机械/电动泵系统有助于降低所要求的机械泵的尺寸和重量，并且如果需要，也允许系统在完全电动模式中运转，在所述完全电动模式中仅有电动泵循环流体。如将从下文描述中理解地是，混合系统结合了有助于使系统的装配和安装合理化的几个特征。混合系统包括多个将根据整个系统来讨论的主要子部件。例如，系统包括具有电机器(电机)的混合模块、机械压力泵和电动压力/流动泵、可脱开的离合器和底槽模块。系统还包括界面，水-乙二醇(WEG)-空气/油-空气冷却系统、变速箱和混合控制模块、逆变器、能量存储系统和DC-DC转换器。当然，系统包括其他也将描述的辅助部件。混合模块通过飞轮和具有与输入轴花键连接的输入驱动盘而连接于发动机。这种花键连接简化了混合模块和发动机之间的连接。没有花键连接，发动机和混合模块两者将需要进行分度，以有助于将两个部件螺栓连接在一起。输入轴同样通过花键连接而连接于离合器轮毂，这又使得输入轴能够从混合模块中移除以有助于维修。即，不需要将整个混合模块拆开以允许移除、维修和/或更换输入轴或其他部件。离合器轮毂又连接于同样固定于电机的转子的输入驱动离合器。混合模块包括电机，所述电机包括固定于外壳体的定子和连接于转子轮毂的转子。转子轮毂又通过转换器驱动适配环连接于扭矩转换器。适配环在转子轮毂和扭矩转换器之间产生了花键式连接。这种花键连接又允许混合模块安装到扭矩转换器和变速箱，而不需要对扭矩转换器进行分度。在传统的非混合(即没有混合模块)设置中，当发动机直接耦合于扭矩转换器时，适配环设计为螺栓连接于所使用的相同的螺栓孔。可使用不同尺寸和/或形状的适配环，使得可使用不同的混合模块-变速箱组合。这有助于降低将混合系统改装为不同的变速箱设计的费用。例如，通过使用不同的适配环，可将相同类型的混合模块安装在带有不同整体尺寸和/或形状的变速箱的扭矩转换器上。相反地，根据操作要求，不同构造的混合模块可便宜地连接于相同类型的传动系统。如前文所提及，输入轴具有与发动机和离合器轮毂两者的花键式连接，这又简化了混合模块的安装和为了维修而移除输入轴。尽管这种结构是有帮助的，但是在装配期间其可导致离合器轮毂滑出混合模块。为了解决这种问题，转子轮毂结合有阻挡法兰，例如当将混合模块转向其端部时，所述阻挡法兰会阻止离合器轮毂滑出输入轴。在这种混合设计中，离合器提供了在内燃机和扭矩转换器或电机之间的唯一有效的连接。即，需要接合离合器以将动力从内燃机传递到扭矩转换器或电机。离合器本身相对于电机的转子径向向里而设置，以提供沿传动系纵轴的紧凑设计。这种紧凑设计降低了混合模块所需要的在扭矩转换器和发动机之间的空间。可容易地将车辆驱动轴的长度缩短以容纳混合模块。混合模块的紧凑设计对其多个子部件、例如其液压装置和离合器方面提出了要求和约束。为了提供轴向紧凑设置，离合器的活塞具有凹陷以接收使活塞返回到通常脱开的位置处的活塞弹簧。活塞中的用于弹簧的凹陷造成了在活塞的相反表面中的不平衡。这种不平衡由导致用作活塞的液压流体的流体积聚的高离心力而加剧。结果，形成了对于活塞压力的非线性关系，这使得非常难以精确地控制活塞。为了解决这种问题，活塞具有偏置部分，使得活塞的两侧具有相同的面积和直径。通过相同面积，可严格并可靠地控制离合器的操作。用于离合器的液压装置也结合有溢出特征，这降低了液压锁定的风险，同时保证了适当地填充和润滑。除了用作离合器的液压流体之外，流体也可用作电机以及其他部件的冷却剂。混合模块包括限定了流体通道的套筒，流体通道为了冷却的目的而围绕着电机。套筒具有多个将流体从流体通道喷射到定子绕组上并因此冷却绕组的喷射通道，所述绕组通常趋向于产生了对于电机来说的大部分的热。流体具有从混合模块和在扭矩转换器周围泄漏的趋势。为了阻止扭矩转换器的动力损失，扭矩转换器周围的区域应当为相对干燥，即没有流体。为了保持流体不溢出并且不侵袭扭矩转换器，混合模块包括阻挡装置和挡油装置。特别地，混合模块具有驱使流体经阻挡构件中的窗口或孔返回到电机的叶轮片。随后，将流体排到泵里使得流体可再循环。混合模块具有多个不同的操作模式。在启动模式期间，电池为电机和电动泵提供动力。一旦泵达到所需要的油压，离合器活塞来回运动以使离合器工作。随着离合器接合，电机施加动力以启动发动机。在仅充电推进模式期间，离合器脱开，并且仅使用电机以驱动扭矩转换器。在推进辅助模式中，发动机的离合器接合，并且电机用作马达，在其中发动机和电机两者驱动扭矩转换器。而在推进-充电模式中，离合器接合，并且内燃机仅驱动车辆。电机以发电机模式操作，以产生存储在能量存储系统内的电能。混合模块也可用于使用再生制动(即再生充电)。在再生制动期间，发动机的离合器脱开，并且电机作为发电机操作，以向能量存储系统提供电能。系统也设计为发动机压缩制动，在这种情况中，发动机的离合器接合，并且电机也作为发电机操作。此外，系统也设计为使用动力输出(PTO)和电PTO(ePTO)模式两者，以操作辅助设备例如起重机、制冷系统、液压升降装置等。在通常PTO模式中，离合器和PTO系统接合，并且内燃机用于驱动辅助设备。在ePTO状态中，离合器脱开，并且电机用作为马达，以通过PTO驱动辅助设备。当在PTO或ePTO操作模式中时，变速箱可根据要求为空挡或为连接。通过详细描述和随之提供的附图，本专利技术其他的形式、目的、特征、方面、好处、优点和实施方案将变清楚。附图说明图1说明了混合系统的一个实施例的示意图。图2说明了可结合到图1的混合系统中的示例性通信系统的总图。图3是耦合于用在图1的混合系统中的变速箱的混合模块的立体图。图4是图3的混合模块-变速箱子组件的俯视图。图5是在图3中说明的混合模块-变速箱子组件的立体、局部剖视图。图6是在图3中说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.10 US 61/381,615;2011.04.18 US 61/476,4921.一种混合系统，包括：发动机；带有扭矩转换器的变速箱；能量存储系统；和耦合在发动机和变速箱的扭矩转换器之间的混合模块，混合模块包括电机，其具有发电机模式，在所述发电机模式中，所述电机产生存储到所述能量存储系统中的能量，所述电机还具有马达模式，在所述马达模式中，所述电机从所述能量存储系统抽取能量以提供扭矩，以及离合器，其提供用于在所述发动机和变速箱的扭矩转换器之间传递扭矩的唯一连接，所述离合器具有接合状态，在所述接合状态中扭矩能够在所述发动机和扭矩转换器之间传递，所述离合器具有脱开状态，在所述脱开状态中扭矩不能够在所述发动机和扭矩转换器之间传递。2.一种混合系统，包括：混合模块，其包括电机，其具有发电机模式，在所述发电机模式中，所述电机产生存储到能量存储系统中的能量，所述电机还具有马达模式，在所述马达模式中，所述电机从所述能量存储系统抽取能量以提供扭矩，以及离合器，其提供用于在发动机和变速箱的扭矩转换器之间传递扭矩的唯一连接，所述离合器具有接合状态，在所述接合状态中扭矩能够在所述发动机和扭矩转换器之间传递，所述离合器具有脱开状态，在所述脱开状态中扭矩不能够在所述发动机和扭矩转换器之间传递。3.根据权利要求1或2所述的混合系统，其特征在于，所述电机和离合器定向成径向结构。4.根据权利要求1或2所述的混合系统，其特征在于，所述离合器径向地设置在所述电机的内部。5.根据权利要求1或2所述的混合系统，其特征在于，还包括：在所述发动机和变速箱的扭矩转换器之间形成扭矩路径的离合器；和沿着在所述离合器和扭矩转换器之间的扭矩路径而设置的电机。6.根据权利要求1或2所述的混合系统，其特征在于，所述离合器为液压型离合器。7.根据权利要求1或2所述的混合系统，其特征在于，还包括：机械式连接于所述扭矩转换器的转子轮毂，其中所述转子轮毂和扭矩转换器整体式转动；机械式连接于所述发动机的离合器轮毂；和所述离合器包括设置在所述转子轮毂和离合器轮毂之间的离合器板，以当所述离合器处于接合状态时在所述发动机和扭矩转换器之间传递扭矩。8.根据权利要求7所述的混合系统，其特征在于，所述离合器包括：活塞，其构造为当所述离合器处于接合状态时挤压所述离合器板以与所述离合器板摩擦式接合，所述活塞具有弹簧凹陷；和容纳在所述弹簧凹陷中以将所述活塞偏压至脱开状态的活塞弹簧。9.根据权利要求8所述的混合系统，其特征在于，还包括：限定了活塞腔的转子轮毂，所述活塞滑动式地设置在所述活塞腔中，所述活塞将所述活塞腔分成促动室和非促动室；和所述活塞具有从所述活塞的剩余部分伸出的偏置部分，在其中所述活塞的朝向所述促动室的部分和朝向所述非促动室的部分具有相似的有效面积，使得所述离合器为离心式空挡。10.根据权利要求8所述的混合系统，其特征在于，所述活塞具有设置成与活塞弹簧相对的平衡件，以阻止所述活塞降到最低点。11.根据权利要求9所述的混合系统，其特征在于，还包括：所述离合器包括将流体提供到所述非促动室的非促动流体通道；和所述转子轮毂包括允许额外的流体溢出以阻止所述活塞的液压锁定的临近所述非促动流体通道的溢流间隙。12.根据权利要求7所述的混合系统，其特征在于，还包括：将所述离合器轮毂机械式连接于发动机的输入轴；以及其中，所述输入轴和所述离合器轮毂通过花键式连接而相连。13.根据权利要求12所述的混合系统，其特征在于，还包括：所述离合器包括与所述转子轮毂相连以抱住离合器板的夹持构件；和所述夹持构件包括挡块构件，其延伸成与所述离合器轮毂形成冲突关系，以阻止当倒转时所述离合器轮毂从所述混合模块中掉落。14.根据权利要求12所述的混合系统，其特征在于，所述输入轴具有花键，并且所述发动机和输入轴通过花键相连。15.根据权利要求14所述的混合系统，其特征在于，还包括：所述发动机包括驱动轴；和连接于所述驱动轴的飞轮。16.根据权利要求15所述的混合系统，其特征在于，还包括：连接于所述飞轮的输入驱动盘；和所述输入驱动盘与所述输入轴花键式连接。17.根据权利要求15所述的混合系统，其特征在于，还包括：连接于所述飞轮的挠性板；所述挠性板具有与所述输入轴的花键式连接；和所述挠性板能弯曲，以最小化所述输入轴上的花键的轴向磨损。18.根据权利要求15所述的混合系统，其特征在于，还包括：连接于所述飞轮的减震器；和所述减震器具有与所述输入轴的花键式连接；和所述减震器能弯曲，以最小化所述输入轴上的花键的轴向磨损。19.根据权利要求18所述的混合系统，其特征在于，还包括：所述变速箱包含变速箱减震器；和所述变速箱减震器具有与连接于所述飞轮的减震器不同的刚度。20.根据权利要求19所述的混合系统，其特征在于，所述变速箱减震器的刚度比连接于所述飞轮的减震器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·F·哈茨，纳杨·V·帕特尔，弗农·D·汤普森，保罗·A·理查森，克里斯多夫·A·贝克，乔治·S·佩尔顿，
申请(专利权)人：艾里逊变速箱公司，
类型：
国别省市：