用于車輛的混合傳動(dòng)系、車輛、操作和改造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于車輛的傳動(dòng)系。更特定而言，本發(fā)明涉及在機(jī)動(dòng)車輛，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)用于載客車輛的變速器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在本說明書中，諸如上、下、橫向這樣的術(shù)語和相關(guān)術(shù)語應(yīng)被理解為參考當(dāng)安裝于車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)語參考車輛在其正常操作時(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)車輛的操作中，運(yùn)動(dòng)中的車輛的動(dòng)能當(dāng)車輛減速時(shí)由于在車輛的制動(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加速或驅(qū)動(dòng)車輛，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)車輛中，動(dòng)能回收是常見的，其中，動(dòng)能回收的實(shí)施比較直觀。然而，在由燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛中，必須設(shè)置單獨(dú)于燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的器件來將車輛的動(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)力的車輛中實(shí)施動(dòng)能回收的一種方案是在車輛本身和承載于車輛內(nèi)的飛輪之間轉(zhuǎn)移動(dòng)能。通過細(xì)致地設(shè)計(jì)以降低損失，飛輪可以充當(dāng)有效的能量儲(chǔ)存裝置。然而，將飛輪連接到車輛的傳動(dòng)系面臨著嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。特別地，當(dāng)采用車輛的制動(dòng)器來使之減慢時(shí)，將能量轉(zhuǎn)移到飛輪，從而增加了其速度。當(dāng)車輛隨后被加速時(shí)，飛輪減慢。即，飛輪的角速度在與車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)有車輛模型內(nèi)而無需重新設(shè)計(jì)車輛的主要部件，以允許這些系統(tǒng)在生產(chǎn)期間裝配于常規(guī)車輛的旁側(cè)上或者改造到現(xiàn)有車輛內(nèi)。這意味著不應(yīng)需要修改傳動(dòng)系的主要部件來安裝動(dòng)能回收系統(tǒng)。現(xiàn)有傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)者已選擇將動(dòng)能回收系統(tǒng)連接到車輛變速器的輸入，例如齒輪箱，或者連接到車輛變速器本身(例如，通過取力器/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)明提供一種用于車輛的傳動(dòng)系，包括:
變速器系統(tǒng)，其包括車輛變速器和末級(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)有車輛中的困難變得容易。而且，車輛變速器的輸出側(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，能量儲(chǔ)存裝置包括飛輪。飛輪可以提供緊湊、簡單并且可靠的裝置，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，能量儲(chǔ)存裝置通過變速比驅(qū)動(dòng)裝置而連接到車輛變速器，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)裝置可以由車輛變速器通過具有不同齒輪速比的若干齒輪系之一來驅(qū)動(dòng)。這允許能量儲(chǔ)存裝置在車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)，能量儲(chǔ)存裝置將需要以超過傳動(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]能量儲(chǔ)存裝置和變速比驅(qū)動(dòng)裝置可以安置于穿過車輛變速器朝向末級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置延伸的傳動(dòng)軸線的相對(duì)側(cè)上，但優(yōu)選地，能量儲(chǔ)存裝置和變速比驅(qū)動(dòng)裝置安置到傳動(dòng)軸線的相同側(cè)邊。
[0016]動(dòng)能回收系統(tǒng)優(yōu)選地包括離合器，離合器能將車輛變速器末級(jí)驅(qū)動(dòng)單元選擇性地連接到車輛變速器或能量儲(chǔ)存裝置。當(dāng)操作條件需要能量既不遞送到能量儲(chǔ)存裝置也不從能量儲(chǔ)存裝置提取時(shí)，這可以用于以常規(guī)方式來操作傳動(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儲(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)裝置和能量儲(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)單元的車輛。合適地，動(dòng)能回收系統(tǒng)被承載于不隨著車輛懸架部件移動(dòng)的車輛的部分上。通過在車輛變速器與末級(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)車輛，其包括實(shí)施本發(fā)明第一方面的傳動(dòng)系。這種車輛可以是載客車輛。在這種車輛中，動(dòng)能回收系統(tǒng)可以剛性地安裝到車輛上，即，其可以被承載于不隨著車輛懸架部件移動(dòng)的車輛的部分上。這具有將動(dòng)能回收系統(tǒng)聯(lián)接到車輛的簧上質(zhì)量(sprung mass)的效果，因此當(dāng)車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)明的車輛通常具有沿著車輛在中心在橫向延伸的車輛軸線，車輛變速器和末級(jí)驅(qū)動(dòng)單元沿著車輛軸線安置，并且動(dòng)能回收系統(tǒng)安置到車輛軸線的一個(gè)側(cè)邊或另一側(cè)邊。也就是說，其順著車輛前后的中心線并且平行于車輛的直前行進(jìn)方向延伸。典型車輛還包括也安置于車輛軸線上的發(fā)動(dòng)機(jī)。能量儲(chǔ)存裝置和變速比驅(qū)動(dòng)裝置優(yōu)選地在平行于車輛軸線的方向上相對(duì)于彼此安置。即，能量儲(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)剛性地安裝到車輛變速器上。整個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系(即，發(fā)動(dòng)機(jī)、車輛變速器和動(dòng)能回收系統(tǒng))可以相對(duì)于底盤懸掛于柔性支架上。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)有載客車輛例如公共汽車中，在某些國家規(guī)定了車輛后部超過后輪的最大垂懸(overhang)，例如在歐洲最多3m。為了維持載客車廂中的最大空間，發(fā)動(dòng)機(jī)、車輛變速器和傳動(dòng)軸位于載客車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。