專利名稱：機動車輛用的復合推進系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及機動車輛用的推進系統，更具體地涉及包括下列部分的系統內燃機；變速箱；位于內燃機軸和變速箱輸入軸之間的離合器裝置；包括定子和轉子的可逆式旋轉電機，該電機作為內燃機的起動電機和發電機。
大多數目前制造的帶有內燃機的機動車輛都具有由分立的電機構成的起動電機和發電機(通常是交流電動機)。
為克服這種傳統布置方式的許多缺點，在內燃機上聯接了單個可逆式旋轉電機，該電機既作為起動電機又作為發電機。
在已知的這種布置方式中，旋轉電機布置成其軸與內燃機的軸平行，而且這些軸通過帶式或鏈條傳動系統，包括減速裝置如行星齒輪進行聯接。在內燃機的起動過程中，當電機作為起動電機時，該減速裝置使電機軸和內燃機軸之間的轉速下降。
這種已知布置方式的有利之處在于，不需要時內燃機的傳統構造進行特殊的改型和修改。但是，位于電機和內燃機之間的傳動系統則是這種布置方式的關鍵方面。
本發明的目的是制造一種上述形式的推進系統，該推進系統使得能夠克服已知布置方式的缺點，并且能夠實現許多其它的功能，如回收機動車輛的動能、僅利用電力牽引使機動車輛移動的可能性、和實現“停車和開動”式策略以減少燃油消耗和污染性排放物。
根據本發明這些和其它目的是通過上述形式的推進系統實現的，其特征在于，上述電機布置在內燃機和變速箱之間，并且安裝為與內燃機軸和變速箱輸入軸同軸，其特征還在于，上述離合器裝置包括用于控制電機轉子和變速箱之間的聯接的第一離合器；用于控制電機轉子和內燃機軸之間的聯接的第二離合器；所述第一和第二離舍器可彼此獨立地有選擇地被控制。
從下面參考附圖僅通過非限制性實例給出的詳細描述中可明顯地看到本發明的其它特征和優點，其中
圖1為根據本發明的推進系統第一實施例的軸向局部剖面視圖；圖2為根據本發明的推進系統不同實施例的局部剖面視圖；圖3為另一個實施例的局部剖面視圖。
在圖1中，參考標號1整體表示根據本發明的推進系統。
該推進系統包括主體或曲軸箱3，內燃機軸4可旋轉地支撐在該曲軸箱內。
推進系統1還包括變速箱5，變速箱5包括例如齒輪箱，其輸入軸6與內燃機2的軸4同軸。
功能組7布置在內燃機2和變速箱5之間，從下面可以明顯地看到，該功能組包括可逆式電機，最好是三相式電機，并且還包括一對摩擦接合裝置。
功能組7包括殼體，在所示實施例中，殼體由相互聯接的兩個主體或半殼8和9構成。
背離變速箱的主體或半殼8具有孔10，變速箱的輸入軸6可旋轉地支撐在該孔內，該輸入軸伸入到所述主體8內。
主體或半殼9包括基本圓柱形的圓周套筒9a，可逆式電機的定子11固定在該套筒內，定子11帶有許多繞組12。飛輪13焊接在內燃機軸4的面向中間功能組7的端部上，該飛輪伸入到在功能組7的主體或半殼9和內燃機2的主體或曲軸箱3之間限定的空間內。與內燃機軸4同軸的軸部14從飛輪13的中心部分伸出。軸14的端部14a具有許多沿周邊布置的縱向通道。類似地，變速箱5輸入軸的端部6a也具有許多沿周邊布置的縱向通道。
中間功能組7的半殼9具有基本橫向的壁9b，該壁的周邊與套筒9a接觸。該壁9b在其中心形成管形輪轂9c，軸14伸入到該輪轂9c內。支撐體15固定在主體9的壁9b的背部，該支撐體15也構成包圍軸14的輪轂15a，輪轂15a與輪轂9c同軸并位于輪轂9c內。支撐軸承16安裝在輪轂9c的外部。
整體表示為17的轉子可旋轉地安裝在定子11內。在所示實施例中，該轉子包括固定在內主體19上的C形截面外環形主體18。內主體19具有外環形套筒19a，徑向中間部分19b，和徑向最里面的輪轂形式的管形部分19c，管形部分19c可旋轉地安裝在支撐軸承16上。
功能組7包括兩個摩擦接合裝置，在圖1中它們整體表示為20和21。如將從下面明顯地看到的，離舍器20控制電機轉子17和變速箱輸入軸6之間的聯接，而另一個離合器21控制該轉子和內燃機軸4之間的聯接。
離合器20包括盤22，盤22通過撓性聯接23連接在輪轂24上，輪轂24通過溝槽聯接安裝在變速箱5輸入軸6的端部6a，使得輪轂24與該軸一起旋轉，但可相對軸軸向移動。
盤22的兩個面上分別具有摩擦襯片25和26，其中第一個摩擦襯片面向止推環27，第二個摩擦襯片面向與電機轉子17一起旋轉的環形件28。
盤形彈簧29與止推環27相聯，該彈簧位于變速箱的輸入軸6內部，滑動安裝在與所述軸同軸的套筒30a上的控制套筒30以已知方式與該彈簧進行配合。
控制套筒30的軸向位置可由機動車輛的駕駛員例如通過踏板和相關的機構或液力傳動系統進行控制。
摩擦接合裝置20最好是常閉型的。
摩擦接合裝置21包括盤31，盤31通過已知型式的撓性聯接33連接在套筒32上。相關的摩擦襯片34和35布置在盤31的兩個面上，一個面向環28，另一個面向與電機轉子17一起旋轉的止推環36。
套筒32通過溝槽聯接安裝在軸14的端部14a，因此它與內燃機的軸4一起旋轉，但可相對軸4軸向移動。
盤形彈簧37與止推環36相聯，其圍繞軸14布置并通過適當的銷38保持在轉子17的主體19上。該彈簧趨向于迫使止推環36與盤31的摩擦襯片接合。
參考標號39表示止推軸承，該軸承同軸安裝在軸14上并可在安裝在軸14上的套筒30c上滑動，軸承位于主體9的輪轂9c內，相對彈簧37位于止推環36的相反側。
止推軸承39布置在彈簧37的徑向最里面部分和環形活塞40之間，活塞40安裝成能夠在與軸14同軸的環形座或腔41內密封滑動。
在主體9內形成有基本徑向的通道42，該通道在活塞40的后面通入到腔41內。管43連接在通道42上并能夠供給液壓流體，液壓流體使活塞40向彈簧37滑動以通過該彈簧打開摩擦接合裝置21。
向管43的加壓流體供給可通過液壓管路進行控制，液壓管路由電子單元進行控制，液壓管路和電子單元都未示出。
在操作過程中，摩擦接合裝置20和21可彼此獨立地被控制。
通過控制這些摩擦接合裝置，可以實現許多功能，下面描述其中最重要的功能。起動內燃機通過利用電機11、17作為起動電機來起動內燃機2。為此，將摩擦接合裝置20和21都打開，或者將離合器21打開并將檔位置于空檔位置。在這些條件下，電機的轉子17與車輪和內燃機2的軸4都脫開。然后電機可連接到電源上(機動車輛上的電池和相關的轉換器)并作為起動電機。當轉子17達到某一轉速時(該狀態可由已知的傳感器檢測到)，控制單元釋放供給管43的壓力，使得摩擦接合裝置21被彈簧37關閉。因此，轉子17與內燃機的軸4聯接以起動內燃機。
當內燃機起動后，停止向電機11、17供電，然后駕駛員可關閉摩擦接合裝置20以通過轉子17將變速箱5與內燃機的軸4聯接，從而使機動車輛移動。發電當機動車輛運行時，轉子17被內燃機2的軸4驅動旋轉。現在電機作為發電機向車上的各種電氣/電子裝置供電，并保證維持車上電池的足夠的電荷水平。回收機動車輛的動能與推進系統相聯的電子單元可以這樣布置，即當機動車輛制動時，摩擦接舍裝置21打開，而摩擦接舍裝置20關閉。在這種情況下，電機的轉子17被變速箱5的軸6驅動旋轉。在這種狀態下，電機作為制動器并發電，從而回收了一部分機動車輛的動能。利用電力牽引移動機動車輛例如，在小空間內操縱時、排隊時或當通過應避免廢氣排放的區域時，推進系統使得能夠利用電力牽引來移動機動車輛。為實現僅通過電力進行移動，與推進系統相聯的控制單元打開摩擦接合裝置21。當摩擦接合裝置20關閉時，電機可由車上的電池供應電能并作為與變速箱5聯接的電動機。“停車和開動”運行當例如在紅綠燈處車輛減速或停下時，可以關閉內燃機2。摩擦接合裝置21打開，而離合器20通常關閉。如下所述，然后重新起動內燃機以起動車輛。“主動飛輪”功能當摩擦接合裝置21關閉時，電機的轉子17與內燃機2的軸4一起旋轉，事實上，轉子17構成與該軸相聯的輔助飛輪。
在正常操作中，內燃機2的軸4在轉速是變化的，這種變化通過內燃機2的機架傳遞到機動車輛的車體上，并產生振動。
在根據本發明的推進系統中，可以通過這樣的方法補償內燃機2的速度和扭矩變化以及由此產生的傳遞到機動車輛結構上的振動，即適當控制電機的扭矩，使其與內燃機的循環保持適當相位，從而使得扭轉固定在內燃機軸4上的轉子17在軸趨向于加速時使軸減慢，當軸趨向于減速時使軸加快。
圖2所示為根據本發明的推進系統第一實施例。在該圖中，與上面參考圖所述的相同或等同的零件和元件用相同的參考標號表示。
圖2的實施例與圖1的實施例具有相同的功能性，從結構的觀點看，主要有以下不同之處。
飛輪13仍連接在內燃機軸4的面向中間功能組7的端部上，但是，該飛輪不再構成圖1的軸部分14。
作為電機支撐體的半殼9具有面向變速箱5的橫向壁，并構成輪轂9c，支撐軸承16位于該輪轂9c內。
轉子17也包括圓周環形主體18，主體18具有C形剖面并固定在內主體19上。與內燃機軸4和變速箱軸6同軸的軸44固定在內主體19的中心部分。軸44的面向變速箱5的端部連接有整體盤部分45，面向摩擦接舍裝置20的盤22的摩擦襯片26的環28通過撓性聯接裝置33連接在整體盤部分45上。該盤22直接固定在套筒24上，而沒有中間的撓性聯接。
支撐體15直接包圍在轉子軸44上，活塞40安裝在支撐件15內以能夠密封滑動。
轉子的部分19具有管形構造或輪轂19c，輪轂19c與軸44同軸并伸向支撐體15。支撐軸承16布置在該輪轂19c和電機支撐體9的輪轂9c之間。止推軸承39圍繞轉子軸44滑動安裝，軸向布置在活塞40和許多止推銷46之間，止推銷46穿過轉子主體19并與摩擦接合裝置21的盤形彈簧37的徑向最里面部分接合。該彈簧37的周邊與固定在轉子主體19上的環47接合。
在摩擦接合裝置21內，止推環36位于環47和飛輪13之間。該止推環相對環47滑動安裝，并通過溝槽聯接安裝在環47內。摩擦接合裝置21的摩擦襯片34和35由環形盤31載帶，盤31連接在飛輪13的周邊上，并可相對飛輪13進行有限的軸向移動。
根據圖2的布置方式和圖1所示布置方式之間的重要區別是電機轉子17與內燃機2的軸4的連接不同。在根據圖2的布置方式中，該聯接不帶彈性撓性聯軸器，這使得能夠在動態變化非常的情況下更好地利用扭矩。例如在上述“主動飛輪”功能中，這是特別有利的。
圖3所示為根據本發明的推進系統的另一個實施例。
在圖3中，已經參考前面附圖描述的零件和部件給予相同的參考標號。
與圖1和2中所示的實施例相比，在圖3所示的布置方式中，管形輪轂48固定在內燃機2的軸4上，支撐軸承16位于該管形輪轂48內。飛輪13從輪轂48的外表面伸出。成型環51固定在輪轂48的面向變速箱5的端部。
電機的轉子17包括帶有C形剖面的周邊環形體18，內主體19固定在環形體18上，內主體19具有圓周套筒19a、盤形部分19b和軸44，軸44接合在內燃機軸4的輪轂48內，支撐軸承16布置在軸44和輪轂48之間。軸44具有面向變速箱5的軸向延伸部分44a。環49安裝在軸44的該延伸部分44a上，支撐軸承52布置在環49和延伸部分44a之間。
轉子主體19的環49和盤形部分19b通過許多彈性元件50聯接在一起，因此它們構成一雙質量飛輪。
環49面向摩擦接合裝置20的盤22上的摩擦襯片26。盤22直接安裝在套筒24上，而沒有中間的彈簧聯接。
控制電機轉子和內燃機2的軸4之間的聯接的摩擦接合裝置21包括與轉子一起旋轉的環形盤31，盤31的相對面上備有摩擦襯片34和35。
盤31布置在飛輪13和止推環36之間，止推環36軸向可移動地布置在飛輪13和轉子17的主體19之間。盤形彈簧37與止推環36相聯，該彈簧的徑向最里面部分壓在螺桿53的端部上，螺栓53軸向可滑動地安裝在在飛輪13的徑向最里面部分中形成的相應孔內。螺栓53的另一端壓在成型環形件54上，許多活塞40作用在環形件54的另一側上。這些活塞安裝在支撐體15的內部，支撐體15固定在作為電機支撐體的半殼9的壁9b上。
通過圖3推進系統獲得的操作形式，特別是功能，與參考圖1和2的實施例所述的基本相同。
根據本發明的推進系統具有許多優點。
首先，布置在內燃機2和變速箱5之間的功能組7可以制造成尺寸非常有限。
在裝配到內燃機2和變速箱5之間之前，電機可以預裝配并進行檢測。該預裝配的電機可與不同種類的內燃機和/或不同種類的變速箱連接。
功能組7還使得能夠實現許多功能，這些功能整體上能夠提高效率并明顯減少燃油消耗和廢氣排放。
當然，在不偏離如在后附權利要求中限定的本發明的范圍的情況下，當本發明的原理保持不變時，相對通過非限制性實例所述和展示的情況，這些實施例和構造細節可以進行各種改變。
權利要求
1.機動車輛用的推進系統(1)，包括內燃機(2)，變速箱(5)，位于內燃機(2)的軸(4)和變速箱(5)的輸入軸(6)之間的離合器裝置(20，21)，包括定子(11)和轉子(17)的可逆式旋轉電機(11，17)，該電機作為內燃機(2)的起動電機和作為發電機之用；該系統(1)的特征在于，所述電機(11，17)布置在內燃機(2)和變速箱(5)之間，并且安裝成與所述內燃機(2)的軸(4)和變速箱(5)的輸入軸(6)同軸，所述離合器裝置包括用于控制電機轉子(17)和變速箱(5)之間的聯接的第一離合器(20)，以及用于控制電機轉子(17)和內燃機(2)的軸(4)之間的聯接的第二離合器(21)；所述第一和第二離合器(20，21)可彼此獨立地有選擇地被控制。
2.根據權利要求1中所述的系統，其特征在于，所述離合器(20，21)是摩擦接合裝置。
3.根據權利要求1或2中所述的系統，其特征在于，所述第二離合器(21)是電液控制型的。
4.根據權利要求2或3中所述的系統，其特征在于，每個離合器(20；21)都包括備有摩擦材料襯片(25，26；34，35)的相關盤(22；31)、相關的軸向可移動的止推環(27，26)、和相關的抵靠件(29，49；28，47，13)，抵靠件相對盤位于止推環的相反側，并由電機的轉子(17)驅動旋轉。
5.根據權利要求4中所述的系統，其特征在于，所述離合器(20，21)包括單個抵靠件(28；圖1)，它與離合器(20，21)的某一個的盤(22，31)配合。
6.根據權利要求4或5中所述的系統，其中飛輪(13)連接在內燃機(2)的軸(4)上；其特征在于，第二離合器(21)的盤31固定在所述飛輪(13；圖2)上。
7.根據權利要求4中所述的系統，其特征在于，電機的轉子(17)包括連接在軸(44)上的第一主體(19)，軸(44)與內燃機(2)的軸(4)同軸安裝并可一起旋轉；第二主體(49)通過彈簧裝置(50)聯接在轉子的所述第一主體(19)上，使得所述第一和第二主體(19，49)一起構成雙質量飛輪(圖3)。
8.根據權利要求4或7中所述的系統，其中飛輪(13)連接在內燃機(2)的軸(4)上；其特征在于，第二離合器(21)的盤(31)布置在相聯的止推環和所述飛輪(13，圖3)之間，飛輪作為所述第二離合器(21)的抵靠件。
9.根據任一前述權利要求中所述的系統，其特征在于，所述電機(11，17)是三相式的。
全文摘要
系統(1)包括內燃機(2)、變速箱(5)、位于內燃機(2)的軸(4)和變速箱(5)的輸入軸(6)之間的接合裝置(20,21),和包括定子(11)和轉子(17)的可逆式旋轉電機(11,17),該電機作為內燃機(2)的起動電機和發電機。電機(11,17)布置在內燃機(2)和變速箱(5)之間并與該內燃機(2)的軸(4)和變速箱(5)的輸入軸(6)同軸。接合裝置包括第一離合器(20)和第二離合器(21),其中第一離合器(20)用于控制電機的轉子(17)和變速箱(5)之間的聯接,第二離合器(21)用于控制電機的轉子(17)和內燃機(2)的軸(4)之間的聯接。這些離合器(20,21)可彼此獨立地有選擇地被控制。
文檔編號B60K6/40GK1283156SQ98812606
公開日2001年2月7日 申請日期1998年11月2日 優先權日1997年11月4日
發明者D·梅斯蒂, D·卡納佐, M·加拉貝洛 申請人:馬涅蒂馬雷利股份公司