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機動車混合動力驅動裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510626659.2

申請日:

2015.09.28

公開號:

CN105539117A

公開日:

2016.05.04

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):B60K 6/36申請日:20150928|||公開
IPC分類號: B60K6/36(2007.01)I; F16H57/04(2010.01)I; H02K9/19 主分類號: B60K6/36
申請人: ZF腓德烈斯哈芬股份公司
發明人: 雷克·格斯滕
地址: 德國腓德烈斯哈芬
優先權: 2014.10.24 DE 102014221667.2
專利代理機構: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219 代理人: 車文;張建濤
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510626659.2

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2017.10.31|||2016.05.04

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

一種機動車混合動力驅動裝置,其帶有主變速器(4)和布置在混合動力模塊(6)中的電機(10),電機帶有在旋轉室(38)中轉動的轉子(14)。混合動力模塊(6)和主變速器(4)具有共同的油供應部,測量該油供應部的油溫。設置有設備(62、64),其在油溫的閾值被超過之后如下地影響電機(10)旋轉室(38)中的油池(58),即,使得轉子(14)能夠沉入到油池(58)中,容納油并且將其甩掉。

權利要求書

1.一種機動車混合動力驅動裝置,其帶有主變速器(4)和布置
在混合動力模塊(6)中的電機(10),所述電機帶有在旋轉室(38)
中轉動的轉子(14),其中,所述混合動力模塊(6)和所述主變速器
(4)具有共同的油供應部,測量所述油供應部的油溫,其特征在于,
設置有設備(62、64),其在油溫的閾值被超過之后如下地影響所述
電機(10)的所述旋轉室(38)中的油池(58),即,使得所述轉子
(14)能夠沉入到所述油池(58)中,容納油并且將其排掉。
2.根據權利要求1所述的混合動力驅動裝置,其特征在于,所述
設備(62、64)打開或關閉所述混合動力模塊(6)與所述主變速器(4)
之間的油回流管(50)。
3.根據權利要求2所述的混合動力驅動裝置,其特征在于,設置
有溢流部(60),所述溢流部使得所述旋轉室(38)與在所述設備(62、
64)與所述主變速器(4)之間的所述油回流管(50)連接。
4.根據權利要求2或3所述的混合動力驅動裝置,其特征在于,
設置有控制裝置,其與所述設備連接,并且在超過油溫閾值的情況下,
所述控制裝置操控所述設備中的閥,所述閥打開或關閉所述油回流管
(50)。
5.根據權利要求2或3所述的混合動力驅動裝置,其特征在于,
所述設備包括調溫器(64),所述調溫器打開或關閉所述油回流管(50)。
6.根據權利要求2或3所述的混合動力驅動裝置,其特征在于,
所述設備包括依賴于溫度的雙金屬裝置,所述雙金屬裝置打開或關閉
所述油回流管(50)。
7.用于用油冷卻在旋轉室(38)中旋轉的電機(10)的方法,其
特征在于,測量油的溫度,并且在超過油溫閾值后如下地影響所述電
機(10)的旋轉室(38)中的油池(58),即,使得所述轉子(14)
能夠沉入到所述油池(58)中,容納油,并且將油排到所述電機(10)
的構件上。
8.根據權利要求7所述的方法,其特征在于,影響油從所述油池
(58)的流出,從而使得所述電機(10)的旋轉室(38)中的油升高。
9.根據權利要求7所述的方法,其特征在于,進入到所述電機(10)
的所述旋轉室(38)中的油的流入被增強,從而使得所述電機(10)
的所述旋轉室(38)中的油升高。
10.帶有根據權利要求1至6中任一項所述的混合動力驅動裝置
的車輛。

說明書

機動車混合動力驅動裝置

技術領域

本發明涉及一種機動車混合動力驅動裝置。

背景技術

機動車的并聯式混合動力驅動系統中的電機可以通過利用附加的
傳速級或減速級、所謂的高傳動級(其以驅動有效的方式布置在內燃
機的傳動軸與車輛變速器的輸入軸之間)從內燃機轉速范圍的直接限
制中脫離。這種高傳動級能夠實現使用帶有大質量功率密度的快速轉
動的電機,如其例如可在永久激勵的同步電機中實現的那樣。由此,
可以降低對用于制造現代電馬達的昂貴材料(例如稀土和銅)的增長
的需求,由此保護原料資源,并且節省制造成本。此外可以減小電機
的結構空間和重量。減小的電機的較小的轉矩可以通過與車輛變速器
驅動軸的轉速相比更高的轉速來補償。借助高傳動級的傳動比實現電
機的較高轉速與所需的變速器輸入轉速的匹配。

由申請人的DE102013211225A1公知一種帶有電機的機動車混
合動力驅動裝置,其通過高傳動級與車輛變速器以驅動有效的方式連
接。車輛變速器是自動換擋變速器,其具有輸入側的二級的同步快速
擋組、帶有倒擋級的多擋位的爪式換擋的主變速器以及在驅動技術上
后置的兩級的爪式換擋的區域擋組。快速擋組和主變速器以中間軸結
構方式實施,而區域擋組以行星齒輪結構方式構造。電機是永久激勵
的同步電機,其布置在變速器輸入側。電機具有定子和轉子,并且設
計用于相對高的轉速,電機借助高傳動級匹配于較低的變速器輸入轉
速。高傳動級構造為行星齒輪變速器,其具有中心太陽輪、外齒圈和
行星齒輪架。多個行星齒輪可轉動支承地布置在行星齒輪架上,行星
齒輪與齒圈和太陽輪形成齒部嵌接,并且在它們之間運轉。太陽輪與
電機的轉子以驅動有效的方式連接,而行星齒輪架與變速器輸入軸抗
相對轉動地連接,以及在驅動側可以經由起動離合器或分離離合器與
內燃機驅動連接。齒圈永久地固定在殼體上。在電機轉子與變速器輸
入軸之間,借助高傳動級使運轉傳動比有效,其中,當電機處于馬達
運行模式時,電機轉速在變速器輸入軸上轉換成慢速。如果車輛處于
加速運行并且電機在此作為發電機運行,那么電機上的變速器輸入轉
速轉換成快速。車輛變速器此外具有油泵,其通過變速器輸出軸驅動,
并且不僅為車輛變速器而且為電機以及高傳動級提供以潤滑和冷卻
油。

此外,由申請人的DE102014209056A1公知一種機動車的混合
動力驅動裝置,其包括帶有變速器輸入軸和變速器殼體的主變速器、
可作為馬達和發電機運行的具有定子和轉子的電機(其在輸入側相對
主變速器布置)和行星齒輪變速器,其布置在轉子與變速器輸入軸之
間,其中,變速器輸入軸具有用于給行星齒輪變速器和電機提供油的
中心油孔和橫向孔,其中,行星齒輪變速器和電機布置在混合動力殼
體中,并且其中,混合動力殼體經由油回流管與主變速器的變速器殼
體連接。

相對小的且高速轉動的電機結合高傳動級需要加強的冷卻,以用
于導出其在運行時產生的大量的熱量。這例如可以通過圍套電機定子
的冷卻套實現,并且附加地,像在DE102013211255A1中描述的那
樣,通過把來自于車輛變速器的油回路的潤滑和冷卻油輸送給電機的
構件來實現。但因為僅允許將來自油泵的潤滑和冷卻油的小且受限制
的體積流量份額導出殼體,所以在超過特定的溫度閾值的情況下,至
今為止,電機的電功率自動地在其功率中被抑制,以便保護電機和其
周圍的部件防止過熱以及防止受到可能的損壞。電機的所謂的“降低
額定值”會導致驅動系統中能提供的電驅動或者說發電機功率的臨時
的顯著降低,并且進而導致行駛舒適度和行駛功率的損失。安裝能持
續地提供更大體積流的潤滑和冷卻介質的更大的油泵并不適宜,這是
因為這將導致變速器中的拖拽損失增加、更大的結構空間需求和更高
的制造成本。

發明內容

基于上述背景,本發明基于如下任務,即,陳述一種機動車混合
動力驅動裝置、裝備有該混合動力驅動裝置的機動車和對此的方法,
其中,至少可以在很大程度上避免或延遲電機功率在驅動系統中的由
熱負載導致的反饋控制。

該任務的解決方案由獨立權利要求的特征得到,而本發明的有利
的設計方案和改進方案可以從從屬權利要求中獲得。

本發明基于如下認知,在機動車的并聯式混合動力驅動系統中可
以安裝沒有缺點的縮小的電機,只要其由于更高轉速產生的更大的熱
量負載可以通過有效的冷卻來抗衡。

因此,本發明從帶有車輛變速器并且帶有布置在附加模塊中的電
機的機動車混合動力驅動裝置出發。在附加模塊中,電機的轉子在旋
轉室中轉動。附加模塊和車輛變速器具有共同的油供應部
(Oelhaushalt)。油供應部中的油溫被測量并且進而被監控。

為了解決所提出的任務,本發明設置的是,在混合動力驅動裝置
中設置如下設備,其在超過油溫的預定的閾值的情況下影響和改變電
機旋轉室中的油池。在此,影響以如下方式進行,即,使轉子可以沉
入到油池中。當油池相對于它的其他尺寸升高時,轉子于是可以沉入
到油池中。

在邊界溫度以下正常運行的情況下要求,轉子不可以在油池中運
行,以便避免由于浸在油池中而導致損失。附加模塊的潤滑于是通過
經由在中心通過驅動軸輸送的油進行的干式油池潤滑來實現。在溫度
升高的情況下,轉子應該能夠通過沉入的方式來容納油,并且可以在
其旋轉時甩掉油。油通過轉子經由轉子與定子之間的空隙在內部繞整
個定子傳輸,并且在繞組上側向地擠壓出來。因此,干式油池潤滑通
過沉入式潤滑擴展,由此使得通過電機的熱量傳輸最大化。

只要再次低于邊界溫度,那么在旋轉室中對油池的影響再次改變,
并且潤滑再次涉及唯一的干式油池潤滑。

本發明可以在使用油回流管的情況下特別有利地使用,回流管設
置在附加模塊與車輛變速器之間,并且本發明的設備打開或關閉該回
流管。由此,可以以如下方式利用在附加模塊與變速器之間建立連接
的管,即,使得存在的油填充量發生改變并且進而影響油分配。

如果電機轉子的旋轉室中的油應超過最大的液位,那么在本發明
的有利的設計方案中設置溢流部,其連接旋轉室與油回流管。在此,
如下地設置溢流部與油回流管之間的連接,即,使其進入到根據本發
明的設備與車輛變速器之間的油回流管中。由此確保了,旋轉室中的
油不能上升到如下高,即,可能會出現對該裝置的負面影響。

可以以有利方式設置控制裝置,其與設備連接。在超過油溫閾值
的情況下,控制裝置操控設備中的閥,然后閥打開或關閉油回流管。
由此提供有效的可能性,以便對上升的溫度作出反應,并且快速且有
目的地調整油填充量。

在另一更簡單的并且更低成本的設計方案中,設備包括調溫器,
調溫器打開或關閉油回流管。這種實施方式可以根據溫度調整油填充
量,而不需要附加的控制裝置。這也適用于其他有利的設計方案,在
其中,設備包括依賴于溫度的雙金屬裝置,其打開或關閉油回流管。
為此,雙金屬條例如可以與油回流管的擋蓋連接,雙金屬條在超過邊
界溫度的情況下以其形狀發生改變,并且將擋蓋帶入到關閉油回流管
的位置中。

本發明也包括用于冷卻在旋轉室中旋轉的、被供油的電機的方法。
測量油的溫度,并且在超過油溫閾值后影響電機旋轉室中的油池。影
響以如下方式進行,即,油池中的油位在旋轉室中升高,并且進而使
轉子可以沉入到油池中。轉子在此可以容納油,并且將其甩到電機的
構件上。

作為該方法的有利的設計方案,油從油池的流出受到影響,從而
電機旋轉室中的油升高。像上面描述的那樣,影響可以通過油回流管
的不同的關閉機構執行。由此,在油供應保持不變的情況下,可以簡
單且有效地改變旋轉室中的油位。另一有利的實施方式示出對待流入
的油的影響,其中,進入到電機旋轉室中的流入通過對油體積流在超
過邊界溫度后進行的提升來增加。輸送油泵臨時輸送更多的油,從而
電機旋轉室中的油升高。

附圖說明

借助附圖進一步闡述本發明。其中:

圖1示出公知的混合動力裝置的示意圖;

圖2示出公知的帶有附加模塊的混合動力裝置;

圖3示出根據本發明的處于邊界溫度之下的設備;

圖4示出根據本發明的處于邊界溫度之上的設備。

具體實施方式

圖1以示意性圖示出混合動力驅動裝置2,其包括主變速器4和
混合動力模塊6。主變速器4具有變速器輸入軸8、用于前進擋的多個
擋位級以及用于倒擋R的擋位級。混合動力模塊6包括帶有定子12和
轉子14的電機10以及行星齒輪變速器16,行星齒輪變速器一方面與
轉子14連接,并且另一方面與變速器輸入軸8連接。行星齒輪變速器
16包括三個部件,即,太陽輪18、行星架或行星齒輪架20以及支撐
在殼體上的齒圈22。因此,行星齒輪變速器16的標準傳動比在轉子
14與變速器輸入軸8之間起作用。

變速器輸入軸8通過離合器24與機動車的未示出的內燃機連接。
也就是說,混合動力驅動裝置2相應于并聯式混合動力裝置。主變速
器4此外具有變速器輸出軸26,輸出軸驅動油泵28,油泵不僅給主變
速器4而且給混合動力模塊6提供油。電機10優選構造為商業上通用
的永久激勵的同步電機,并且可以作為馬達和發電機運行。永久激勵
的同步電機(PSM)優選設計用于相對高的轉速,以便提高功率密度
和減少昂貴的材料的使用。行星齒輪變速器16因此在轉子14的較高
轉速與變速器輸入軸8的較低轉速之間作為減速級起作用。

圖2示出混合動力模塊6的混合動力殼體30,在混合動力殼體中
布置有包括定子12和轉子14的電機10。轉子在混合動力模塊6的旋
轉室38中轉動。在混合動力殼體30與定子12之間布置有環形的冷卻
通道32,其被用于機動車內燃機的未示出的冷卻循環回路的冷卻介質
穿流。冷卻通道32向外通過在此為混合動力殼體30的一部分的外壁
34限界并且向內通過帶肋條的冷卻周面36限界。也就是說,冷卻通道
32在其徑向內側通過冷卻周面36限界,并且在其徑向外側通過外壁
34限界,其中,冷卻周面36安裝到混合動力殼體30中,并且對冷卻
通道32的兩側都密封。通過在此未示出的變速器輸入軸輸送的油到達
混合動力殼體30的靠下布置的部分的油池中,其中,油池包括在附圖
中靠左布置的油腔40和在附圖中靠右布置的油腔42,也就是說相對電
機10的兩側。在附圖中,在電機10下方布置有油冷卻室44,油冷卻
室具有進入口46和排出口48,并且與油池的兩個油腔40、42處于流
動連接。在混合動力殼體30上聯接油回流管50。油回流管50因此與
在此未示出的主變速器4的油池處于流動連接。像從附圖中看到的那
樣,油回流管50例如布置在與油冷卻室44的輸出口48相同的高度上,
從而待回引的油流體可以在沒有其他的流動轉向或阻礙的情況下,即,
在相對沒有損失的情況下運送到主變速器4的油池中。

圖3示出混合動力模塊6的片段圖。流經轉子14和定子12的油
通過兩個用于油的箭頭52和54示出,并且在經過兩個油腔40和42
之后流動到油回流管50中。主變速器4的通過虛線示出的油池56和
混合動力模塊6的同樣通過虛線示出的油池58相互補償,并且位于相
同的水平上。轉子14的旋轉室38與油回流管50經由溢流部60連接。
在進入到油回流管50的排出口48之前設置關閉閥62,關閉閥布置在
調溫器64上。圖3示出在打開狀態下的關閉閥62,由此使得油可以在
油池56和58中交換。

圖4示出與圖3相同的混合動力模塊的片段圖。然而在圖4中,
關閉閥62在從現在起的關閉狀態下通過調溫器64以如下方式移動,
即,盡可能遮蓋排出口48。根據關閉閥62的設計方案,最多還有少量
的油流體66或68可以經過關閉閥62。通過關閉排出口48升高混合動
力模塊6中的油池58,而主變速器4中的油池56盡可能保持不變。由
此,轉子14可以沉入到油池58中,并且在旋轉時獲得并且攜帶油,
并且進而將其在電機10中分配。油池58最多升高至溢流部60。油流
體70可以通過溢流部60運送到油回流管50中。

附圖標記列表

2混合動力驅動裝置

4主變速器

6混合動力模塊

8變速器輸入軸

10電機

12定子

14轉子

16行星齒輪變速器

18太陽輪

20行星齒輪架

22齒圈

24離合器

26變速器輸出軸

28油泵

30混合動力殼體

32冷卻通道

34外壁

36冷卻周面

38旋轉室

40油腔

42油腔

44油冷卻室

46進入口

48排出口

50油回流管

52用于油的箭頭

54用于油的箭頭

56油池

58油池

60溢流部

62關閉閥

64調溫器

66油流體

68油流體

70油流體

R倒擋

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機動車 混合 動力 驅動 裝置
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