CN1343585A

CN1343585A - 混合驱动装置

Info

Publication number: CN1343585A
Application number: CN01142137A
Authority: CN
Inventors: 栗田茂明; 冈本贵洋
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2002-04-10
Also published as: JP2002087080A; JP3711853B2

Abstract

一种对已有的发动机和变速器的布局不用变更就可使用的轴长短、紧凑的混合驱动装置。在发动机与变速器T/M之间串联设置、并由湿式多板离合器构成的第一离合器C₁和第二离合器C₂以及电动发电机M收纳于机罩2内,形成组件化。第一离合器C₁和第二离合器C₂在轴向邻接,第一离合器的输入部4和第二离合器的输出部5同轴设置,同时,在这些输入部和输出部的外周侧设有构成第一离合器的输出部与第二离合器的输入部共用的离合器罩体11,该离合器罩体11的外周部装有电动发电机的旋转部m2,而在机罩2的内周部装有电动发电机的固定部ml。

Description

混合驱动装置

技术领域

本发明涉及一种混合驱动装置，该装置适用于装有发动机和电动发电机这样两个驱动源的混合型汽车等。

背景技术

近年来，从环境污染和节能等观点出发，已开发出使用发动机(内燃机)和电动发电机这样两种驱动源的混合型汽车。此时，有必要设定启动、起步、马达(运行)行走、发动机(运行)行走、再生制动、充电等各种运转模式，在发动机、电动发电机以及变速机之间必须适当变更动力传递路径。

作为实现上述的机构，以往是对特定的混合型汽车进行专门设计。

例如日本特开平9-193676号公报所公开的技术为，沿着一方向，顺序排列发动机、第一离合器、行星齿轮装置、电动发电机和第二离合器，通过第一离合器将发动机的动力传递到行星齿轮装置，同时，通过第二离合器将电动发电机的动力传递到行星齿轮装置。并且在行星齿轮装置中，将这些动力适当地合成分配，经转换器传送至适当的变速机。

这样的机构和布置非常特殊、大型，只能适用于专用车。

此外，日本特开平11-98615号公报所公开的技术是，以发动机、电动发电机、离合器、变速机的顺序串联设置。并且去掉4汽缸发动机的1个汽缸，利用该空间，配置电动发电机和离合器。由于其中不作出发动机的一个汽缸大小的空间就不能装载，不得不进行专门设计。

如此，因以往是对专用车进行专门设计，采用现有的发动机和变速器，不变更其布置，几乎不可能装载。而且，适用于现有的车辆或混合动力专用车以外的车辆，以成为混合型汽车几乎是不可能的。由此，在具有通用性这方面是不理想的。

发明内容

为此，本发明的目的是提供一种不用对现有的发动机和变速器的布置变更就能使用的通用性高的混合驱动装置。

本发明的混合驱动装置为，在发动机与变速器之间串联设置，并由湿式多板离合器构成的第一离合器和第二离合器以及电动发电机收纳于机罩内，以成组件化。

在此最好，所述第一离合器的输入部和所述第二离合器的输出部同轴设置，所述第一离合器的输出部与所述电动发电机的旋转部连接的同时，所述第二离合器的输入部与所述电动发电机的旋转部连接，而所述电动发电机的固定部位于所述电动发电机旋转部的外周侧。

另外，本发明为，在发动机与变速器之间串联设置，并由湿式多板离合器构成的第一离合器和第二离合器以及电动发电机收纳于机罩内，以成组件化的混合驱动装置，所述第一离合器和第二离合器在轴向邻接，所述第一离合器的输入部与所述第二离合器的输出部同轴设置，同时，在这些输入部和输出部的外周侧设有构成所述第一离合器输出部和所述第二离合器输入部的共用的离合器罩体，在该离合器罩体的外周部装有所述电动发电机的旋转部，而在所述罩体的内周部装有所述电动发电机的固定部。

在此最好，所述第一离合器具有成为其输入部的输入轴、设置在该输入轴外周侧的第一离合器板以及第一离合器活塞，所述第二离合器具有构成其输出部的输出轴、设置在该输出轴上的第二离合器板和第二离合器活塞，所述离合器罩体从外周部围绕着这些输入轴、第一离合器板、第一离合器活塞、输出轴、第二离合器板和第二离合器活塞。

另外，最好是，所述第一离合器的输入轴和所述第二离合器的输出轴与发动机曲轴和变速器的输入轴同轴设置，并且相互对接配置。

最好，所述第一离合器和所述第二离合器以它们的输入轴和输出轴的对接位置为界在轴向对称构成。

所述第一离合器的输入轴可通过飞轮和减震装置与发动机的曲轴连接。

最好，所述第二离合器的输出轴与变速器的输入轴共用。最好，所述第二离合器具有保持所述第二离合器板的内板的内板轮毂，该内板轮毂具有与变速器的输入轴花键嵌合的嵌合孔。

最好，所述离合器罩体的至少轴向一端由滚珠轴承支承。

另外本发明的混合型汽车，具有上述混合驱动装置。

附图说明

图1为本发明实施例的纵剖视图，

图2为本发明实施例的示意布置图，

图3为本发明实施例的示意布置图，

图4为示出各运转模式的视图。

具体实施方式

下面，根据附图对本发明的最佳实施例进行详细说明。

图1示出本实施例的混合驱动装置。该混合驱动装置用于混合型汽车，由2离合器·电动发电机组件构成。混合驱动装置1也如图2所示，串联设置于作为第一驱动源的发动机E和变速机T/M之间。具有机罩2，机罩2内收纳二个离合器即第一离合器C₁和第二离合器C₂，以及作为第二驱动源的电动发电机M，使整体组件化。发动机E为燃烧燃料以产生驱动力的内燃机，在此为柴油发动机。变速机T/M为通常的人工变速器，其输出轴(图中未示出)通过推进器轴PS、差动器DF与驱动轮DW连接。电动发电机M与图中未示出的蓄电装置连接，接受来自蓄电装置供给的电力以产生驱动力的功能，同时，在制动时被变速机T/M和驱动轮驱动而发电、具有所谓电动发电机功能。如图4所示，蓄电装置包含蓄电池BAT和变换回路INV。

正如图1所示，机罩2，其前端(图左侧为前，右侧为后)由螺栓(图中未示出)紧固到发动机的汽缸体(图中未示出)上，其后端用螺栓(图中未示出)紧固到变速机T/M的罩体3上。机罩2分割成前部2a，中间部2b和后部2c三部分，各部分通过螺栓40连接。在装置1的中心设有构成第一离合器C₁的输入部的输入轴4和构成第二离合器C2的输出部的输出轴5。装置1自身也可设有单独的输出轴，但在本实施例中，是将变速机T/M的输入轴5a作为第二离合器C₂的输出轴5，由此共用可消减部件数目。此外，将从变速机T/M伸出的输入轴5a***装置1内，可缩短装置1的轴长(前后长度)L。41为支承输入轴5a的变速机T/M侧的轴承(滚珠轴承)，42为安装到输入轴5a上的高速挡变速器。

发动机的曲轴6、输入轴4和输出轴5沿着1根基础轴C同轴串联布置。输入轴4通过飞轮7和减震装置8与曲轴6连接。输入轴4的前端通过安装在飞轮7中心部的轴承7a可自由旋转地支承着。飞轮7由螺栓7b固定到曲轴6上，飞轮7与减震装置8靠螺栓7c结合，而减震装置8借助于花键8a安装到输入轴4上。

输入轴4的后端与输出轴5的前端以对接方式配置。在该对接连接部处，输入轴4与输出轴5的直径相同，并且在各自的外周刻有花键10。

第一离合器C₁和第二离合器C₂相互在轴向邻接设置，具有共用的离合器罩体11，使得装置紧凑的同时，以输入轴4与输出轴5的对接位置P为界，形成在轴向对称的结构，使部件通用化。即，第一离合器C₁和第二离合器C₂为油压控制式湿式多板离合器结构，作为各自的构件具有内板轮毂12₁，12₂，内板13₁，13₂，外板14₁，14₂，离合器活塞15₁，15₂，离合器弹簧16₁，16₂以及弹簧座17₁，17₂，同时，这些构件在第一离合器C₁侧和第二离合器C₂侧是相同的，并且一侧部件相对另一侧部件为反转对称配置，并收纳于共用的离合器罩体11内。另外，内板13₁和外板14₁的组合为第一离合器板，而内板13₂与外板14₂的组合为第二离合器板。

例如，第一离合器C₁的内板轮毂12₁与第二离合器C₂的内板轮毂12₂是完全相同的部件，一边的12₂相对于另一边的12₂反转使用，并且以对接位置P为界对称配置。其他构件也是同样。

内板轮毂12₁，12₂的内周具有花键，分别与输入轴4和输出轴5的花键10嵌合，以在旋转方向固定，同时，通过多个滚柱轴承43在轴向定位。内板轮毂12₁，12₂在对接位置P的两侧邻接配置，同时，向径向向外伸出并通过花键嵌合将内板13₁，13₂保持于外周上。

在机罩2的中间部2b设有前端隔壁44，前端隔壁44的中心部设有从外周围绕输入轴4的输入侧圆筒部45。输入侧圆筒部45通过滚珠轴承46可自由旋转地支承着输入轴4的后部。在滚珠轴承46的前方，油封47安装在输入侧圆筒部45上。

在机罩2的后部2c的中心部也设有从外周围绕输出轴5的输出侧圆筒部48。输出侧圆筒部48通过滚珠轴承49可自由旋转地支承着输出轴5的前部。在滚珠轴承49的后方，油封50，51安装在输出侧圆筒部48上。

输入侧圆筒部45与输出侧圆筒部48的外周可自由旋转地安装着离合器罩体11。离合器罩体11整体为圆筒状，具有前端壁11a和后端壁11b，同时，中心部具有输入外筒轴18和输出外筒轴19。离合器罩体11形成第一离合器C₁的输出部和第二离合器C₂的输入部，并且这些离合器上划分形成共用的离合器室22。在离合器室22内充满共用油。输入外筒轴18和输出外筒轴19分别可自由旋转地嵌合于输入侧圆筒部45和输出侧圆筒部48的外周侧。离合器罩体11的前端和后端通过滚珠轴承23c，23b而被轴支承着。

离合器活塞15₁，15₂为环状，靠近离合器室22内的前端和后端，在轴向可自由滑动地安装着。弹簧座17₁，17₂形成断面为曲柄状的环状，分别固定到输入外筒轴18和输出外筒轴19上。离合器弹簧16₁，16₂呈压缩状态设置在离合器活塞15₁，15₂与弹簧座17₁，17₂之间，分别对第一离合器活塞15₁施加向前的力，而对第二离合器活塞15₂施加向后的力。

外板14₁，14₂通过花键嵌合于离合器罩体11的内周部，以在轴向可自由移动地方式被保持着。内板13₁，13₂与外板14₁，14₂交替重合。在对接位置P附近设有板止动件21₁，21₂。两离合器活塞15₁，15₂将离合器板全体以从轴向两外侧夹持方式对置设置。在第一离合器C₁中，离合器活塞15₁后移，使内板13₁和外板14₁摩擦接触，以产生离合紧固力。相反在第二离合器C₂中，离合器活塞15₂前移，使内板13₂和外板14₂摩擦接触，以产生离合紧固力。

在机罩2和离合器罩体11上设有供给离合器控制油压的第一和第二油通路25₁，25₂。这些油通路25₁，25₂通过第一和第二管路26₁，26₂相互在其他***中与外部的油压供给装置(图中未示出)连接。如采用这些油压***，可有选择地向离合器活塞15₁，15₂的动作面侧供给油压，并可单独且有选择地紧固或解除第一离合器C₁和第2离合器C₂。

此外，第一和第二油通路25₁，25₂的油通过节流阀52₁，52₂供给到离合器活塞15₁的非动作面侧。该油用于离合器冷却，冷却后的油从离合器罩体11上的排油孔53₁，53₂排出。

电动发电机M位于离合器罩体11的外周。电动发电机M由固定部m1和旋转部m2构成，固定部m1安装到机罩2的内周部，而旋转部m2安装到离合器罩体11的外周部上。由此，旋转部m2与离合器罩体11成一体旋转。

在机罩2内部，分割形成从外侧围绕电动发电机M以对其冷却的冷却水套30。由机罩2的前部2a和前端隔壁44划分形成飞轮室54，在其中设置飞轮7和减震装置8。在前部2a上设有密封与曲轴6之间间隙的油封55。用于检测电动发电机M旋转的转数器并不需特别设置。电动发电机M自身可具有检测旋转的功能。

下面，说明混合驱动装置1的动作。

首先，说明第一离合器C₁的动作。液压油从油压供给装置经第一管路26₁和第一油通路25₁供给离合器活塞15₁时，离合器活塞15被驱动向后，以在与板止动件21₁之间将内板13₁和外板14₁相互推压合并。这样，板彼此产生摩擦力，第一离合器C₁成为不连接的紧固状态，可传递驱动力。此外，在排出该油压时，通过离合器弹簧16₁，使离合器活塞15₁返回前方，由此，解除离合紧固力，第一离合器C₁成为断开状态。

第二离合器C₂的动作只是在连接、断开时，离合器活塞15₂的动作方向与先前的方向相反，其他与第一离合器C₁完全相同。对其详述加以省略。第一离合器C₁和第二离合器C₂的油压***由于是不同的***，因此这些离合器可分别单独动作。并且对这些离合器的液压油的供给、排出是由图中未示出的电子控制装置控制的，所以第一离合器C₁和第二离合器C₂可分别断开、连接控制。

下面，用图4适当地说明各运转模式下本装置的动作状态。

(1)马达发动

如图4(a)所示，将第一离合器C₁断开、第二离合器C₂接合，向电动发电机M供电。这样，电动发电机M被驱动，该驱动力传递到离合器罩体11、第二离合器C₂、输出轴5，车辆只由电动发电机M发动。当电动发电机M的旋转部m2的旋转相当于发动机E空转时，将第一离合器C₁接合。由此，启动发动机。此时车速一般在5Km/h以下。

(2)加速(助动)

如图4(b)所示，进一步加速时，增加发动机E的驱动力，降低电动发电机M的驱动力，最终电动发电机M的驱动力为零，只由发动机的驱动力加速。

(3)启动发动机和其后的起步

尽管图4没有示出，但将第一离合器C₁接合，第二离合器C₂断开，对电动发电机M供电。这样，电动发电机M的旋转驱动力传递到离合器罩体11、第一离合器C₁、输入轴4，最终传递到发动机E的曲轴6。最初，燃料不喷射，发动机E空转，发动机旋转达到空转以上时，燃料喷射，发动机E开始动作。如此能够防止排黑烟。之后，连接第二离合器C₂，由发动机E和/或电动发电机M发动车辆。

(4)只由电动发电机M进行的微速行走

如图4(e)所示，断开第一离合器C₁，接合第二离合器C₂，停止发动机E的燃料喷射，只驱动电动发电机M。如此，电动发电机M的驱动力传递到离合器罩体11、第二离合器C₂、输出轴5，使车辆行走。此外，电动发电机M的驱动力因在第一离合器C₁处断开，不传递到发动机。由此，不会由电动发电机M驱动发动机，发动机的摩擦断开，可防止驱动损失。由于可在电动发电机M的旋转控制下，微调速度，不进行复杂的半离合控制，所以控制得以简化。特别是，湿式多板离合器随油温变化，粘性变化的影响加大，不进行离合控制非常有利。

(5)只由发动机进行行走

如图4(c)所示，第一离合器C₁、第二离合器C₂同时接合，驱动发动机E，而不对电动发电机M供电。这样，发动机驱动力传递到输入轴4、第一离合器C₁、离合器罩体11、第二离合器C₂、输出轴5，车辆只靠发动机行走。电动发电机M的旋转部m2只空转。

(6)高负载行走(全加速时等)

如图4(b)所示，将第一离合器C₁、第二离合器C₂同时接合，驱动发动机E、电动发电机M两者。这样，发动机的驱动力传递到输入轴4、第一离合器C₁、离合器罩体11、第二离合器C₂、输出轴5，同时，电动发电机M的驱动力传递到离合器罩体11、第二离合器C₂、输出轴5。由此，两者的驱动力传递到驱动轮，可进行高负载行走。

(7)轻减速·轻制动

如图4(d)所示，第一离合器C₁断开，第二离合器C₂接合。这样，变速机T/M侧驱动力传递到输出轴5、第二离合器C₂、离合器罩体11、电动发电机M，使电动发电机M反向驱动。由此，电动发电机M发电，减速能量再生，蓄电池BAT充电，同时，实现再生制动。此时第一离合器C₁因断开，驱动力不传给发动机E，能防止发动机反向驱动引起的摩擦损失。并且此时能够停止发动机的燃料喷射，消除无效的燃料消耗，降低燃费。

(8)急减速·急制动

将第一离合器C₁，第二离合器C₂是同时接合(图4中没有示出)，在变速机T/M侧的驱动力作用下，电动发电机M和发动机E两者均反向驱动。由此，施加在再生制动上的发动机的摩擦也能利用，可获得高的减速力·制动力。

(9)车辆停止中的发电和充电

将第一离合器C₁接合，第二离合器C₂断开(图4中未示出)，以驱动发动机。这样，发动机的驱动力传递到输入轴4、第一离合器C₁、离合器罩体11、电动发电机M，使电动发电机M反向驱动。由此，电动发电机M发电，可对蓄电池BAT充电。并且可以卸下该电气部分，驱动外部PTO等。

这样，采用本装置，能够实现各种运转模式，有助于降低燃费和提高排气。

此外，本装置在构造上具有如下优点。即，本装置是将两个离合器C₁，C₂与电动发电机M收纳于机罩2内成组件化。以往，存在具有这样2个离合器和电动发电机的机构，但是是对专用车的专用设计，使用已有的发动机或变速器并且采用同样的布局几乎是不可能的。本装置由于组件化，可按原样使用已有的发动机和变速器，并且其布局完全不需变更，或者只需很小的变更就可安装。因此，也可适用于已有车辆和混合动力专用车以外的车辆，可将原非混合型汽车成为混合型汽车，可使一个车种有较大变化。这样，本装置具有高通用性。

更具体地讲，也如图3所示，第一离合器C₁与第二离合器C₂在轴向邻接设置，第一离合器C₁的输入部(输入轴4)和第二离合器C₂的输出部(输出轴5)同轴设置，在这些输入部和输出部的外周侧设有构成第一离合器C₁的输出部与第二离合器C₂的输入部的共用的离合器罩体11。由此，从第一离合器C₁的输入部至第二离合器C₂的输出部的动力传递路径为从中心侧→外周侧→中心侧。通常，即使设有两个离合器，也为从中心侧→中心侧→中心侧，无论如何轴都变长。而在本装置中，由于在外周侧设有传送动力的路径，轴的长度可缩短相应的这一部分，能使装置紧凑。由此，也可***已有的空间。

装配之际，如从后方将变速机T/M***本装置1中，则自然而然地变速机T/M的输入轴5a将与内板轮毂12₂花键嵌合，使两者成为结合状态。这样装配非常简单。

另外，第一离合器C₁和第二离合器C₂为湿式多板离合器，因断开、连接行程短，有利于轴长缩短。由于电动发电机M设置于离合器罩体11的外周侧，不会造成轴长加长。湿式多板离合器与干式离合器相比直径小，由此装置整体的外径也可控制的较小。

这样，显著缩短并紧凑的本装置可装入M/T车的离合器空间或A/T车的变距器空间，也可容易地适用非混合动力专用车，可适用于各种车种上。

另外，在第一离合器C₁和第二离合器C₂中因有共用的离合器罩体11，与各单独场合相比可缩短轴长。由此部件数目或部件成本得以消减。再有，可减少离合器室22的容积或离合器油的需求量，可实现供油装置的小型化。由于密封位置减少，可使密封部件减少或易于密封。

此外，由于输入轴4与输出轴5对接，并以该对接位置P为界对称构成第一离合器C₁和第二离合器C₂，正如前述，可使用相同的离合器构件，能够大幅度降低部件成本。另外，因对接位置P附近密集着各部件，可实现离合器整体显著的小型化。

本装置的第一离合器C₁因介于发动机与电动发电机M之间，在轻减速、再生制动时，断开第一离合器C₁，可阻止对发动机的驱动力传递，可切断发动机的摩擦。这样，在发动机为柴油发动机时，因为是高摩擦，所以特别有效。

另外，一般的电动发电机价格较昂贵，在本装置中，电动发电机只有一个，可降低成本。

在本装置中，离合器罩体11的前端部和后端部由滚珠轴承23c，23b支承。这样，在离合器罩体11的至少一端由滚珠轴承支承时，与两端由滚针轴承支承场合相比，离合器罩体11的轴向定位容易，装配也变得容易。特别是，在离合器罩体11上装有电动发电机M的旋转部m2，旋转部m2与固定部m1的中心不能准确对准，则就不能最大限度地发挥电动发电机M的性能，所以离合器罩体11的轴向定位非常重要。上述构造适应于这种要求。另外，在两个滚针轴承的情况下，为了进行轴向定位，必须要有止推轴承，但如至少一个采用滚珠轴承，就无需止推轴承，可减少部件数，有利于成本。

以上，本发明的实施例也考虑为其他各种。例如，发动机可采用汽油发动机等。本发明可适用于FR车、FF车等，适用于所有发动机布局、驱动方式的车辆。

本发明可获得如下的效果。

(1)无需变更已有的发动机或变速器的布局就可使用，具有高通用性。

(2)可实现轴长短、紧凑的2离合器机构。

(3)可减少部件数目等。

Claims

1、一种混合驱动装置，其特征在于，将串联设置在发动机与变速器之间、并由湿式多板离合器构成的第一离合器和第二离合器以及电动发电机收纳于机罩内，形成组件化。

2、按照权利要求1所述的混合驱动装置，其特征在于，将所述第一离合器的输入部和所述第二离合器的输出部同轴设置，将所述第一离合器的输出部与所述电动发电机的旋转部连接，并将所述第二离合器的输入部与所述电动发电机的旋转部连接，使所述电动发电机的固定部位于所述电动发电机旋转部的外周。

3、一种混合驱动装置，将串联设置在发动机与变速器之间、并由湿式多板离合器构成的第一离合器和第二离合器以及电动发电机收纳于机罩内，形成组件化，其特征在于，所述第一离合器和第二离合器在轴向邻接，所述第一离合器的输入部与所述第二离合器的输出部同轴设置，在这些输入部和输出部的外周侧，设有构成所述第一离合器输出部和所述第二离合器输入部的共用的离合器罩体，在该离合器罩体的外周部装有所述电动发电机的旋转部，而在所述罩体的内周部装有所述电动发电机的固定部。

4、按照权利要求3所述的混合驱动装置，其特征在于，所述第一离合器具有构成其输入部的输入轴、设置在该输入轴外周侧的第一离合器板以及第一离合器活塞；所述第二离合器具有构成其输出部的输出轴、设置在该输出轴外周侧上的第二离合器板和第二离合器活塞；所述离合器罩体从外周部围绕着这些输入轴、第一离合器板、第一离合器活塞、输出轴、第二离合器板和第二离合器活塞。

5、按照权利要求4所述的混合驱动装置，其特征在于，所述第一离合器的输入轴和所述第二离合器的输出轴与发动机曲轴和变速器的输入轴同轴设置，并且相互对接配置。

6、按照权利要求5所述的混合驱动装置，其特征在于，所述第一离合器和所述第二离合器以它们的输入轴和输出轴的对接位置为界，在轴向对称。

7、按照权利要求4-6的任一项所述的混合驱动装置，其特征在于，所述第一离合器的输入轴通过飞轮和减震装置与发动机的曲轴连接。

8、按照权利要求4-7任一项所述的混合驱动装置，其特征在于，所述第二离合器的输出轴与变速器的输入轴共用。

9、按照权利要求8所述的混合驱动装置，其特征在于，所述第二离合器具有保持所述第二离合器板的内板的内板轮毂，该内板轮毂具有与变速器的输入轴花键嵌合的嵌合孔。

10、按照权利要求3-9任一项所述的混合驱动装置，其特征在于，所述离合器罩体的至少轴向一端由滚珠轴承支承。

11、一种混合型汽车，其特征在于，具有权利要求1-10任一项所述的混合驱动装置。