混合系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種混合系統(tǒng)，所述混合系統(tǒng)包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間的混合模塊。混合系統(tǒng)包括用于存儲(chǔ)來(lái)自混合模塊的能量和將能量提供給混合模塊的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。逆變器將電能在能量系統(tǒng)和混合模塊之間傳遞。混合系統(tǒng)也包括冷卻系統(tǒng)、DC-AC轉(zhuǎn)換器和高壓抽頭。混合模塊設(shè)計(jì)為例如在制動(dòng)期間回收能量以及驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。混合模塊包括為了循環(huán)流體而與電動(dòng)泵和機(jī)械泵一起的電機(jī)（電機(jī)器）。離合器提供了在發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)之間的單一起作用的連接。混合系統(tǒng)還結(jié)合入了構(gòu)造為由發(fā)動(dòng)機(jī)和/或電機(jī)提供動(dòng)力的能量輸出單元(PTO)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】混合系統(tǒng)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2011年4月18日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/476492的優(yōu)先權(quán)，這里其以引用的方式結(jié)合到本文中。本申請(qǐng)還要求2010年9月10日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/381615的優(yōu)先權(quán)，這里其以引用的方式結(jié)合到本文中。
技術(shù)介紹
隨著對(duì)全球氣候變化以及油料供應(yīng)的日益關(guān)注，近來(lái)已經(jīng)存在一種開(kāi)發(fā)用于機(jī)動(dòng)車(chē)的多種混合系統(tǒng)的趨勢(shì)。雖然已經(jīng)提出了多種混合系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)典型地要求顯著地改動(dòng)車(chē)輛的傳動(dòng)系。這些改動(dòng)使得難以對(duì)已存在車(chē)輛的系統(tǒng)進(jìn)行改裝。此外，這些系統(tǒng)中的一些具有導(dǎo)致顯著的功率損失的趨勢(shì)，這又損害了車(chē)輛的燃料經(jīng)濟(jì)性。因此，在此領(lǐng)域中需要改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
這里描述的混合系統(tǒng)解決了數(shù)個(gè)上文提及的問(wèn)題和其他的問(wèn)題。例如，如果需要的話，混合系統(tǒng)設(shè)計(jì)為易于對(duì)現(xiàn)有的傳動(dòng)系設(shè)計(jì)進(jìn)行改裝。混合系統(tǒng)具有使得其易于安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間而不需要顯著改動(dòng)的緊湊設(shè)計(jì)。此外，混合系統(tǒng)通常為整裝地和自立式的系統(tǒng)，其能夠不需要顯著地消耗來(lái)自車(chē)輛中其他系統(tǒng)的資源而起作用。這種自立式設(shè)計(jì)又降低了對(duì)于其他系統(tǒng)、例如變速箱和潤(rùn)滑系統(tǒng)所需要的修改的量，這是由于其他系統(tǒng)的容量不必增加以補(bǔ)償由混合系統(tǒng)產(chǎn)生的增加的工作負(fù)荷。例如，混合系統(tǒng)結(jié)合了其自己的能夠獨(dú)立于變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)而工作的潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)。流體循環(huán)系統(tǒng)包括用于與當(dāng)需要時(shí)可為機(jī)械泵分擔(dān)工作負(fù)載的電動(dòng)泵一起循環(huán)流體的機(jī)械泵，所述流體可用作潤(rùn)滑劑、液壓流體和/或冷卻劑。如下文將進(jìn)一步解釋地，這種雙重機(jī)械/電動(dòng)泵系統(tǒng)有助于降低所要求的機(jī)械泵的尺寸和重量，并且如果需要，也允許系統(tǒng)在完全電動(dòng)模式中運(yùn)轉(zhuǎn)，在所述完全電動(dòng)模式中僅有電動(dòng)泵循環(huán)流體。如將從下文描述中理解地是，混合系統(tǒng)結(jié)合了有助于使系統(tǒng)的裝配和安裝合理化的幾個(gè)特征。混合系統(tǒng)包括多個(gè)將根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)討論的主要子部件。例如，系統(tǒng)包括具有電機(jī)器(電機(jī))的混合模塊、機(jī)械壓力泵和電動(dòng)壓力/流動(dòng)泵、可脫開(kāi)的離合器和底槽模塊。系統(tǒng)還包括界面，水-乙二醇(WEG)-空氣/油-空氣冷卻系統(tǒng)、變速箱和混合控制模塊、逆變器、能量存儲(chǔ)系統(tǒng)和DC-DC轉(zhuǎn)換器。當(dāng)然，系統(tǒng)包括其他也將描述的輔助部件。混合模塊通過(guò)飛輪和具有與輸入軸花鍵連接的輸入驅(qū)動(dòng)盤(pán)而連接于發(fā)動(dòng)機(jī)。這種花鍵連接簡(jiǎn)化了混合模塊和發(fā)動(dòng)機(jī)之間的連接。沒(méi)有花鍵連接，發(fā)動(dòng)機(jī)和混合模塊兩者將需要進(jìn)行分度，以有助于將兩個(gè)部件螺栓連接在一起。輸入軸同樣通過(guò)花鍵連接而連接于離合器輪轂，這又使得輸入軸能夠從混合模塊中移除以有助于維修。即，不需要將整個(gè)混合模塊拆開(kāi)以允許移除、維修和/或更換輸入軸或其他部件。離合器輪轂又連接于同樣固定于電機(jī)的轉(zhuǎn)子的輸入驅(qū)動(dòng)離合器。混合模塊包括電機(jī)，所述電機(jī)包括固定于外殼體的定子和連接于轉(zhuǎn)子輪轂的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子輪轂又通過(guò)轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)適配環(huán)連接于扭矩轉(zhuǎn)換器。適配環(huán)在轉(zhuǎn)子輪轂和扭矩轉(zhuǎn)換器之間產(chǎn)生了花鍵式連接。這種花鍵連接又允許混合模塊安裝到扭矩轉(zhuǎn)換器和變速箱，而不需要對(duì)扭矩轉(zhuǎn)換器進(jìn)行分度。在傳統(tǒng)的非混合(即沒(méi)有混合模塊)設(shè)置中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)直接耦合于扭矩轉(zhuǎn)換器時(shí)，適配環(huán)設(shè)計(jì)為螺栓連接于所使用的相同的螺栓孔。可使用不同尺寸和/或形狀的適配環(huán)，使得可使用不同的混合模塊-變速箱組合。這有助于降低將混合系統(tǒng)改裝為不同的變速箱設(shè)計(jì)的費(fèi)用。例如，通過(guò)使用不同的適配環(huán)，可將相同類(lèi)型的混合模塊安裝在帶有不同整體尺寸和/或形狀的變速箱的扭矩轉(zhuǎn)換器上。相反地，根據(jù)操作要求，不同構(gòu)造的混合模塊可便宜地連接于相同類(lèi)型的傳動(dòng)系統(tǒng)。如前文所提及，輸入軸具有與發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器輪轂兩者的花鍵式連接，這又簡(jiǎn)化了混合模塊的安裝和為了維修而移除輸入軸。盡管這種結(jié)構(gòu)是有幫助的，但是在裝配期間其可導(dǎo)致離合器輪轂滑出混合模塊。為了解決這種問(wèn)題，轉(zhuǎn)子輪轂結(jié)合有阻擋法蘭，例如當(dāng)將混合模塊轉(zhuǎn)向其端部時(shí)，所述阻擋法蘭會(huì)阻止離合器輪轂滑出輸入軸。在這種混合設(shè)計(jì)中，離合器提供了在內(nèi)燃機(jī)和扭矩轉(zhuǎn)換器或電機(jī)之間的唯一有效的連接。即，需要接合離合器以將動(dòng)力從內(nèi)燃機(jī)傳遞到扭矩轉(zhuǎn)換器或電機(jī)。離合器本身相對(duì)于電機(jī)的轉(zhuǎn)子徑向向里而設(shè)置，以提供沿傳動(dòng)系縱軸的緊湊設(shè)計(jì)。這種緊湊設(shè)計(jì)降低了混合模塊所需要的在扭矩轉(zhuǎn)換器和發(fā)動(dòng)機(jī)之間的空間。可容易地將車(chē)輛驅(qū)動(dòng)軸的長(zhǎng)度縮短以容納混合模塊。混合模塊的緊湊設(shè)計(jì)對(duì)其多個(gè)子部件、例如其液壓裝置和離合器方面提出了要求和約束。為了提供軸向緊湊設(shè)置，離合器的活塞具有凹陷以接收使活塞返回到通常脫開(kāi)的位置處的活塞彈簧。活塞中的用于彈簧的凹陷造成了在活塞的相反表面中的不平衡。這種不平衡由導(dǎo)致用作活塞的液壓流體的流體積聚的高離心力而加劇。結(jié)果，形成了對(duì)于活塞壓力的非線性關(guān)系，這使得非常難以精確地控制活塞。為了解決這種問(wèn)題，活塞具有偏置部分，使得活塞的兩側(cè)具有相同的面積和直徑。通過(guò)相同面積，可嚴(yán)格并可靠地控制離合器的操作。用于離合器的液壓裝置也結(jié)合有溢出特征，這降低了液壓鎖定的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)保證了適當(dāng)?shù)靥畛浜蜐?rùn)滑。除了用作離合器的液壓流體之外，流體也可用作電機(jī)以及其他部件的冷卻劑。混合模塊包括限定了流體通道的套筒，流體通道為了冷卻的目的而圍繞著電機(jī)。套筒具有多個(gè)將流體從流體通道噴射到定子繞組上并因此冷卻繞組的噴射通道，所述繞組通常趨向于產(chǎn)生了對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)的大部分的熱。流體具有從混合模塊和在扭矩轉(zhuǎn)換器周?chē)孤┑内厔?shì)。為了阻止扭矩轉(zhuǎn)換器的動(dòng)力損失，扭矩轉(zhuǎn)換器周?chē)膮^(qū)域應(yīng)當(dāng)為相對(duì)干燥，即沒(méi)有流體。為了保持流體不溢出并且不侵襲扭矩轉(zhuǎn)換器，混合模塊包括阻擋裝置和擋油裝置。特別地，混合模塊具有驅(qū)使流體經(jīng)阻擋構(gòu)件中的窗口或孔返回到電機(jī)的葉輪片。隨后，將流體排到泵里使得流體可再循環(huán)。混合模塊具有多個(gè)不同的操作模式。在啟動(dòng)模式期間，電池為電機(jī)和電動(dòng)泵提供動(dòng)力。一旦泵達(dá)到所需要的油壓，離合器活塞來(lái)回運(yùn)動(dòng)以使離合器工作。隨著離合器接合，電機(jī)施加動(dòng)力以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。在僅充電推進(jìn)模式期間，離合器脫開(kāi)，并且僅使用電機(jī)以驅(qū)動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)換器。在推進(jìn)輔助模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)的離合器接合，并且電機(jī)用作馬達(dá)，在其中發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)兩者驅(qū)動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)換器。而在推進(jìn)-充電模式中，離合器接合，并且內(nèi)燃機(jī)僅驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。電機(jī)以發(fā)電機(jī)模式操作，以產(chǎn)生存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)的電能。混合模塊也可用于使用再生制動(dòng)(即再生充電)。在再生制動(dòng)期間，發(fā)動(dòng)機(jī)的離合器脫開(kāi)，并且電機(jī)作為發(fā)電機(jī)操作，以向能量存儲(chǔ)系統(tǒng)提供電能。系統(tǒng)也設(shè)計(jì)為發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮制動(dòng)，在這種情況中，發(fā)動(dòng)機(jī)的離合器接合，并且電機(jī)也作為發(fā)電機(jī)操作。此外，系統(tǒng)也設(shè)計(jì)為使用動(dòng)力輸出(PTO)和電PTO(ePTO)模式兩者，以操作輔助設(shè)備例如起重機(jī)、制冷系統(tǒng)、液壓升降裝置等。在通常PTO模式中，離合器和PTO系統(tǒng)接合，并且內(nèi)燃機(jī)用于驅(qū)動(dòng)輔助設(shè)備。在ePTO狀態(tài)中，離合器脫開(kāi)，并且電機(jī)用作為馬達(dá)，以通過(guò)PTO驅(qū)動(dòng)輔助設(shè)備。當(dāng)在PTO或ePTO操作模式中時(shí)，變速箱可根據(jù)要求為空擋或?yàn)檫B接。通過(guò)詳細(xì)描述和隨之提供的附圖，本專利技術(shù)其他的形式、目的、特征、方面、好處、優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施方案將變清楚。附圖說(shuō)明圖1說(shuō)明了混合系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖2說(shuō)明了可結(jié)合到圖1的混合系統(tǒng)中的示例性通信系統(tǒng)的總圖。圖3是耦合于用在圖1的混合系統(tǒng)中的變速箱的混合模塊的立體圖。圖4是圖3的混合模塊-變速箱子組件的俯視圖。圖5是在圖3中說(shuō)明的混合模塊-變速箱子組件的立體、局部剖視圖。圖6是在圖3中說(shuō)明本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2010.09.10 US 61/381,615;2011.04.18 US 61/476,4921.一種混合系統(tǒng)，包括：發(fā)動(dòng)機(jī)；帶有扭矩轉(zhuǎn)換器的變速箱；能量存儲(chǔ)系統(tǒng)；和耦合在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的扭矩轉(zhuǎn)換器之間的混合模塊，混合模塊包括電機(jī)，其具有發(fā)電機(jī)模式，在所述發(fā)電機(jī)模式中，所述電機(jī)產(chǎn)生存儲(chǔ)到所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中的能量，所述電機(jī)還具有馬達(dá)模式，在所述馬達(dá)模式中，所述電機(jī)從所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)抽取能量以提供扭矩，以及離合器，其提供用于在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的扭矩轉(zhuǎn)換器之間傳遞扭矩的唯一連接，所述離合器具有接合狀態(tài)，在所述接合狀態(tài)中扭矩能夠在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和扭矩轉(zhuǎn)換器之間傳遞，所述離合器具有脫開(kāi)狀態(tài)，在所述脫開(kāi)狀態(tài)中扭矩不能夠在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和扭矩轉(zhuǎn)換器之間傳遞。2.一種混合系統(tǒng)，包括：混合模塊，其包括電機(jī)，其具有發(fā)電機(jī)模式，在所述發(fā)電機(jī)模式中，所述電機(jī)產(chǎn)生存儲(chǔ)到能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中的能量，所述電機(jī)還具有馬達(dá)模式，在所述馬達(dá)模式中，所述電機(jī)從所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)抽取能量以提供扭矩，以及離合器，其提供用于在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的扭矩轉(zhuǎn)換器之間傳遞扭矩的唯一連接，所述離合器具有接合狀態(tài)，在所述接合狀態(tài)中扭矩能夠在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和扭矩轉(zhuǎn)換器之間傳遞，所述離合器具有脫開(kāi)狀態(tài)，在所述脫開(kāi)狀態(tài)中扭矩不能夠在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和扭矩轉(zhuǎn)換器之間傳遞。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)和離合器定向成徑向結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，所述離合器徑向地設(shè)置在所述電機(jī)的內(nèi)部。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，還包括：在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的扭矩轉(zhuǎn)換器之間形成扭矩路徑的離合器；和沿著在所述離合器和扭矩轉(zhuǎn)換器之間的扭矩路徑而設(shè)置的電機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，所述離合器為液壓型離合器。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，還包括：機(jī)械式連接于所述扭矩轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)子輪轂，其中所述轉(zhuǎn)子輪轂和扭矩轉(zhuǎn)換器整體式轉(zhuǎn)動(dòng)；機(jī)械式連接于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的離合器輪轂；和所述離合器包括設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子輪轂和離合器輪轂之間的離合器板，以當(dāng)所述離合器處于接合狀態(tài)時(shí)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和扭矩轉(zhuǎn)換器之間傳遞扭矩。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，所述離合器包括：活塞，其構(gòu)造為當(dāng)所述離合器處于接合狀態(tài)時(shí)擠壓所述離合器板以與所述離合器板摩擦式接合，所述活塞具有彈簧凹陷；和容納在所述彈簧凹陷中以將所述活塞偏壓至脫開(kāi)狀態(tài)的活塞彈簧。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，還包括：限定了活塞腔的轉(zhuǎn)子輪轂，所述活塞滑動(dòng)式地設(shè)置在所述活塞腔中，所述活塞將所述活塞腔分成促動(dòng)室和非促動(dòng)室；和所述活塞具有從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動(dòng)室的部分和朝向所述非促動(dòng)室的部分具有相似的有效面積，使得所述離合器為離心式空擋。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞具有設(shè)置成與活塞彈簧相對(duì)的平衡件，以阻止所述活塞降到最低點(diǎn)。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，還包括：所述離合器包括將流體提供到所述非促動(dòng)室的非促動(dòng)流體通道；和所述轉(zhuǎn)子輪轂包括允許額外的流體溢出以阻止所述活塞的液壓鎖定的臨近所述非促動(dòng)流體通道的溢流間隙。12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，還包括：將所述離合器輪轂機(jī)械式連接于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入軸；以及其中，所述輸入軸和所述離合器輪轂通過(guò)花鍵式連接而相連。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，還包括：所述離合器包括與所述轉(zhuǎn)子輪轂相連以抱住離合器板的夾持構(gòu)件；和所述夾持構(gòu)件包括擋塊構(gòu)件，其延伸成與所述離合器輪轂形成沖突關(guān)系，以阻止當(dāng)?shù)罐D(zhuǎn)時(shí)所述離合器輪轂從所述混合模塊中掉落。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入軸具有花鍵，并且所述發(fā)動(dòng)機(jī)和輸入軸通過(guò)花鍵相連。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，還包括：所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括驅(qū)動(dòng)軸；和連接于所述驅(qū)動(dòng)軸的飛輪。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，還包括：連接于所述飛輪的輸入驅(qū)動(dòng)盤(pán)；和所述輸入驅(qū)動(dòng)盤(pán)與所述輸入軸花鍵式連接。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，還包括：連接于所述飛輪的撓性板；所述撓性板具有與所述輸入軸的花鍵式連接；和所述撓性板能彎曲，以最小化所述輸入軸上的花鍵的軸向磨損。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，還包括：連接于所述飛輪的減震器；和所述減震器具有與所述輸入軸的花鍵式連接；和所述減震器能彎曲，以最小化所述輸入軸上的花鍵的軸向磨損。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，還包括：所述變速箱包含變速箱減震器；和所述變速箱減震器具有與連接于所述飛輪的減震器不同的剛度。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的混合系統(tǒng)，其特征在于，所述變速箱減震器的剛度比連接于所述飛輪的減震器的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：詹姆斯·F·哈茨，納楊·V·帕特爾，弗農(nóng)·D·湯普森，保羅·A·理查森，克里斯多夫·A·貝克，喬治·S·佩爾頓，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：艾里遜變速箱公司，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：