用于車(chē)輛的混合傳動(dòng)系、車(chē)輛、操作和改造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于車(chē)輛的傳動(dòng)系。更特定而言，本發(fā)明涉及在機(jī)動(dòng)車(chē)輛，例如由燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的公路機(jī)動(dòng)車(chē)輛的操作期間提供動(dòng)能回收的傳動(dòng)系。其特別地，但并非排他性地，應(yīng)用于載客車(chē)輛的變速器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在本說(shuō)明書(shū)中，諸如上、下、橫向這樣的術(shù)語(yǔ)和相關(guān)術(shù)語(yǔ)應(yīng)被理解為參考當(dāng)安裝于車(chē)輛中處于它們的正常配置的傳動(dòng)系和其部件，并且前和后，以及相關(guān)術(shù)語(yǔ)參考車(chē)輛在其正常操作時(shí)的行進(jìn)方向。
[0003]在由燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的常規(guī)車(chē)輛的操作中，運(yùn)動(dòng)中的車(chē)輛的動(dòng)能當(dāng)車(chē)輛減速時(shí)由于在車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)變成熱或者在下降期間抑制/阻抑其速度而丟失。如果，替代地，動(dòng)能可以被回收并儲(chǔ)存，那么其可以在稍后用來(lái)加速或驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，從而減少了由發(fā)動(dòng)機(jī)消耗的燃料量。
[0004]在電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛中，動(dòng)能回收是常見(jiàn)的，其中，動(dòng)能回收的實(shí)施比較直觀(guān)。然而，在由燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛中，必須設(shè)置單獨(dú)于燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的器件來(lái)將車(chē)輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成其能被儲(chǔ)存并且隨后被回收的某種形式。
[0005]用于在由燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的車(chē)輛中實(shí)施動(dòng)能回收的一種方案是在車(chē)輛本身和承載于車(chē)輛內(nèi)的飛輪之間轉(zhuǎn)移動(dòng)能。通過(guò)細(xì)致地設(shè)計(jì)以降低損失，飛輪可以充當(dāng)有效的能量?jī)?chǔ)存裝置。然而，將飛輪連接到車(chē)輛的傳動(dòng)系面臨著嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。特別地，當(dāng)采用車(chē)輛的制動(dòng)器來(lái)使之減慢時(shí)，將能量轉(zhuǎn)移到飛輪，從而增加了其速度。當(dāng)車(chē)輛隨后被加速時(shí)，飛輪減慢。即，飛輪的角速度在與車(chē)輛的道路速度變化相反的意義上變化。因此，除了飛輪之外，動(dòng)能回收系統(tǒng)通常合并變速比驅(qū)動(dòng)裝置和一個(gè)或多個(gè)離合器和復(fù)雜的控制系統(tǒng)。
[0006]存在著對(duì)于一種動(dòng)能回收系統(tǒng)的迫切需要，其能合并到現(xiàn)有車(chē)輛模型內(nèi)而無(wú)需重新設(shè)計(jì)車(chē)輛的主要部件，以允許這些系統(tǒng)在生產(chǎn)期間裝配于常規(guī)車(chē)輛的旁側(cè)上或者改造到現(xiàn)有車(chē)輛內(nèi)。這意味著不應(yīng)需要修改傳動(dòng)系的主要部件來(lái)安裝動(dòng)能回收系統(tǒng)?，F(xiàn)有傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)者已選擇將動(dòng)能回收系統(tǒng)連接到車(chē)輛變速器的輸入，例如齒輪箱，或者連接到車(chē)輛變速器本身(例如，通過(guò)取力器/動(dòng)力輸出裝置(power take-off))。然而，在這種布置中，限制了用于動(dòng)能回收系統(tǒng)的部件的空間，并且動(dòng)力輸出裝置可能并不充分耐用到足以應(yīng)對(duì)由動(dòng)能回收系統(tǒng)施加于其上的負(fù)荷。
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種合并了動(dòng)能回收系統(tǒng)的傳動(dòng)系，其避免或改良了已知布置的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為此目的，從第一方面，本發(fā)明提供一種用于車(chē)輛的傳動(dòng)系，包括:
變速器系統(tǒng)，其包括車(chē)輛變速器和末級(jí)驅(qū)動(dòng)單元；以及
動(dòng)能回收系統(tǒng)； 其中:
動(dòng)能回收系統(tǒng)在車(chē)輛變速器與末級(jí)驅(qū)動(dòng)單元之間操作性地聯(lián)接到變速器系統(tǒng)。
[0009]可能預(yù)期到的是這種布置可使得動(dòng)能回收系統(tǒng)的實(shí)施變復(fù)雜，因?yàn)榕c更靠近發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的情況相比，其經(jīng)受更大扭矩和更大范圍的角速度。然而，已發(fā)現(xiàn)這能將動(dòng)能回收系統(tǒng)放置于很可能有更多自由空間的車(chē)輛的部分中，因此使將動(dòng)能回收系統(tǒng)的部件定位于現(xiàn)有車(chē)輛中的困難變得容易。而且，車(chē)輛變速器的輸出側(cè)并不經(jīng)受快速速度變化，快速速度變化諸如可能在換擋或檔區(qū)(range)變換期間在輸入側(cè)處發(fā)生。
[0010]優(yōu)選地，動(dòng)能回收系統(tǒng)并不隨著末級(jí)驅(qū)動(dòng)單元移動(dòng)。動(dòng)能回收系統(tǒng)優(yōu)選地在變速器系統(tǒng)與活動(dòng)輪軸之間操作性地連接到最后固定元件(若存在)。
[0011]實(shí)施本發(fā)明的傳動(dòng)系合適地還包括:傳動(dòng)軸(propshaft)，其連接成用以在動(dòng)能回收系統(tǒng)與末級(jí)驅(qū)動(dòng)單元之間傳遞驅(qū)動(dòng)。
[0012]在一實(shí)施例中，能量?jī)?chǔ)存裝置包括飛輪。飛輪可以提供緊湊、簡(jiǎn)單并且可靠的裝置，能量可以作為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能而存儲(chǔ)于飛輪內(nèi)。
[0013]合適地，能量?jī)?chǔ)存裝置通過(guò)變速比驅(qū)動(dòng)裝置而連接到車(chē)輛變速器，變速比驅(qū)動(dòng)裝置優(yōu)選地為連續(xù)可變速比或無(wú)級(jí)可變速比驅(qū)動(dòng)裝置。在一優(yōu)選實(shí)施例中，變速比驅(qū)動(dòng)裝置包括全環(huán)面(full-toroidal)變化器/變換器(variator)。這種變速比驅(qū)動(dòng)裝置的速比可以被改變以便使飛輪的速度與末級(jí)驅(qū)動(dòng)單元的速度匹配。變速比驅(qū)動(dòng)裝置可以由車(chē)輛變速器通過(guò)具有不同齒輪速比的若干齒輪系之一來(lái)驅(qū)動(dòng)。這允許能量?jī)?chǔ)存裝置在車(chē)輛變速器的輸出處在更大速度范圍中的可接受速度范圍內(nèi)操作。
[0014]在許多情況下(特別是使用飛輪的那些情況)，能量?jī)?chǔ)存裝置將需要以超過(guò)傳動(dòng)系中其它部件速度數(shù)倍的速度而旋轉(zhuǎn)的輸入。因此，動(dòng)能回收系統(tǒng)通常包括增速/遞升(step-up)齒輪組，增速齒輪組造成了到動(dòng)能儲(chǔ)存裝置的輸入以比可變速驅(qū)動(dòng)裝置的輸出處的旋轉(zhuǎn)速度更大的速度旋轉(zhuǎn)。在另一布置中，動(dòng)能回收系統(tǒng)包括增速齒輪組，增速齒輪組造成了到變速比驅(qū)動(dòng)裝置的輸入以比車(chē)輛變速器的輸出處的旋轉(zhuǎn)速度更大的速度旋轉(zhuǎn)。
[0015]能量?jī)?chǔ)存裝置和變速比驅(qū)動(dòng)裝置可以安置于穿過(guò)車(chē)輛變速器朝向末級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置延伸的傳動(dòng)軸線(xiàn)的相對(duì)側(cè)上，但優(yōu)選地，能量?jī)?chǔ)存裝置和變速比驅(qū)動(dòng)裝置安置到傳動(dòng)軸線(xiàn)的相同側(cè)邊。
[0016]動(dòng)能回收系統(tǒng)優(yōu)選地包括離合器，離合器能將車(chē)輛變速器末級(jí)驅(qū)動(dòng)單元選擇性地連接到車(chē)輛變速器或能量?jī)?chǔ)存裝置。當(dāng)操作條件需要能量既不遞送到能量?jī)?chǔ)存裝置也不從能量?jī)?chǔ)存裝置提取時(shí)，這可以用于以常規(guī)方式來(lái)操作傳動(dòng)系。動(dòng)能回收系統(tǒng)包括離合器，離合器能選擇性地隔離能量?jī)?chǔ)存裝置與動(dòng)能回收系統(tǒng)的其它部件，從而允許以最小損耗來(lái)儲(chǔ)存能量。
[0017]動(dòng)能回收系統(tǒng)的部件優(yōu)選地容納于分動(dòng)箱(transfer box)中，分動(dòng)箱連接到車(chē)輛變速器的輸出。合適地，動(dòng)能回收系統(tǒng)還包括分動(dòng)箱。合適地，分動(dòng)箱提供在變速器系統(tǒng)與變速比驅(qū)動(dòng)裝置和能量?jī)?chǔ)存裝置之間的操作性連接。
[0018]本發(fā)明的傳動(dòng)系適用于具有活動(dòng)從動(dòng)輪軸的車(chē)輛，特別是具有安裝于活動(dòng)輪軸上的末級(jí)驅(qū)動(dòng)單元的車(chē)輛。合適地，動(dòng)能回收系統(tǒng)被承載于不隨著車(chē)輛懸架部件移動(dòng)的車(chē)輛的部分上。通過(guò)在車(chē)輛變速器與末級(jí)驅(qū)動(dòng)單元之間將動(dòng)能回收系統(tǒng)聯(lián)接到變速器系統(tǒng)，動(dòng)能回收系統(tǒng)并不經(jīng)受活動(dòng)輪軸的移動(dòng)，活動(dòng)輪軸通常承載末級(jí)驅(qū)動(dòng)單元。
[0019]從第二方面，本發(fā)明提供了一種機(jī)動(dòng)車(chē)輛，其包括實(shí)施本發(fā)明第一方面的傳動(dòng)系。這種車(chē)輛可以是載客車(chē)輛。在這種車(chē)輛中，動(dòng)能回收系統(tǒng)可以剛性地安裝到車(chē)輛上，即，其可以被承載于不隨著車(chē)輛懸架部件移動(dòng)的車(chē)輛的部分上。這具有將動(dòng)能回收系統(tǒng)聯(lián)接到車(chē)輛的簧上質(zhì)量(sprung mass)的效果，因此當(dāng)車(chē)輛在不平表面上行進(jìn)時(shí)使其經(jīng)受的慣性載荷最小。
[0020]實(shí)施本發(fā)明的車(chē)輛通常具有沿著車(chē)輛在中心在橫向延伸的車(chē)輛軸線(xiàn)，車(chē)輛變速器和末級(jí)驅(qū)動(dòng)單元沿著車(chē)輛軸線(xiàn)安置，并且動(dòng)能回收系統(tǒng)安置到車(chē)輛軸線(xiàn)的一個(gè)側(cè)邊或另一側(cè)邊。也就是說(shuō)，其順著車(chē)輛前后的中心線(xiàn)并且平行于車(chē)輛的直前行進(jìn)方向延伸。典型車(chē)輛還包括也安置于車(chē)輛軸線(xiàn)上的發(fā)動(dòng)機(jī)。能量?jī)?chǔ)存裝置和變速比驅(qū)動(dòng)裝置優(yōu)選地在平行于車(chē)輛軸線(xiàn)的方向上相對(duì)于彼此安置。即，能量?jī)?chǔ)存裝置可以在變速比驅(qū)動(dòng)裝置前方或后方。
[0021]本發(fā)明還提供一種向車(chē)輛改造如在本發(fā)明的第一方面中所限定的動(dòng)能回收系統(tǒng)的方法。優(yōu)選地，該系統(tǒng)剛性地安裝到車(chē)輛變速器上。整個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系(即，發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)輛變速器和動(dòng)能回收系統(tǒng))可以相對(duì)于底盤(pán)懸掛于柔性支架上。合適地，動(dòng)能回收系統(tǒng)由多個(gè)安裝件安裝于變速器殼體上。優(yōu)選地，使用一個(gè)或多個(gè)安裝點(diǎn)來(lái)安裝該系統(tǒng)，安裝點(diǎn)可以是冗余的，例如動(dòng)力輸出裝置的安裝點(diǎn)，其通?？赡艽嬖谟谳d客車(chē)輛的變速器殼體上，以便確保整個(gè)組件被剛性地安裝。
[0022]在現(xiàn)有載客車(chē)輛例如公共汽車(chē)中，在某些國(guó)家規(guī)定了車(chē)輛后部超過(guò)后輪的最大垂懸(overhang)，例如在歐洲最多3m。為了維持載客車(chē)廂中的最大空間，發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)輛變速器和傳動(dòng)軸位于載客車(chē)廂下方和輪軸后方的體積內(nèi)。這對(duì)于這些單元的空間布置造成了顯著約束，使得現(xiàn)有公共汽車(chē)由于受約束的空間所造成的最小設(shè)計(jì)靈活性而具有相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)的不靈活性和位置和在這個(gè)部位內(nèi)的剩余空間的確定的性質(zhì)到目前為止已造成了針對(duì)于進(jìn)一步利用這個(gè)體積中的空間的偏見(jiàn)。