СИСТЕМА ДЛЯ ОСЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ С ПРИВОДНЫМ ВАЛОМ Российский патент 2020 года по МПК F16H57/25 

Изобретение относится к осевому соединению вала мотора и вала трансмиссии.

Более точно, целью изобретения является система для осевого соединения вала мотора, вращающегося в корпусе мотора, с валом коробки передач, вращающимся в корпусе коробки передач.

Настоящее изобретение также имеет в качестве своей цели силовой агрегат гибридного транспортного средства, включающий в себя подобную соединительную систему.

В одном конкретном применении, но которое не ограничивает рамки изобретения, вал мотора является выходным валом электромотора, а вал трансмиссии является входным валом редукционной передачи, или коробки передач, соединенной с электромотором. В электрических и гибридных транспортных средствах, центрирование электромоторов на их поверхности сопряжения с трансмиссией требует точного выравнивания валов в пределах наименьшей возможной высоты осевого сечения. Для того, чтобы предлагать высокий уровень производительности, некоторые гибридные силовые агрегаты (HPT) включают в себя два электромотора, из которых один, по меньшей мере, может вращаться с высокой скоростью, например, вплоть до 18000 оборотов в минуту. Для того, чтобы мощность мотора была совместима с геометрией соединения, необходимо, чтобы направление валов было достаточно точным, чтобы ограничивать остаточные напряжения во вращающихся компонентах, чтобы обеспечивать надежность соединения и уменьшать шум.

В таком контексте точное осевое выравнивание вала мотора и вала трансмиссии во время сборки электромотора и его редукционной передачи (или его коробки передач) является существенно важным. Иначе, соединительная поверхность мотора не будет прижиматься к редукционной передаче, и будет присутствовать люфт между двумя компонентами. Предварительное напряжение валов во время затягивания сшивных винтов соединительной поверхности не достигается в таких условиях.

Целью настоящего изобретения является обеспечение удовлетворительного соединения с точки зрения связности и целостности структуры, с помощью высокоскоростного промышленного средства сборки, без риска возникновения большого шума или последующей деформации.

Для этого предлагается введение в соединительную систему патрона для вставки установочного винта для двух корпусов. Патрон приспособлен для скольжения в один из корпусов в направлении второго, под действием осевого усилия винта во время его затягивания, для того, чтобы прижиматься к упомянутому второму корпусу на поверхности сопряжения корпусов, с тем чтобы устранять люфт между корпусами по этой сопрягаемой поверхности.

Предпочтительно, осевое усилие винта действует на патрон, когда головка винта входит в соприкосновение с упомянутым патроном.

Это изобретение обеспечивает с течением времени:

- высокую механическую прочность подшипников посредством устранения остаточных напряжений, ассоциированных с их установкой,

- сборку без потери напряжения, или без риска развинчивания, приводящего в результате к формированию шума,

- направление вспомогательного электромотора в отсутствие остаточных радиальных механических напряжений на валу коробки передач,

- эффективное уплотнение на поверхности контакта между мотором и коробкой передач на этой сопрягаемой поверхности, и

- поглощение усилия на уровне установочного винта.

Настоящее изобретение будет лучше понято из внимательного прочтения последующего описания его неограничивающего варианта осуществления, со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

- Фиг. 1 является внешним видом HPT,

- Фиг. 2 иллюстрирует уровень техники,

- Фиг. 3 изображает предложенную систему для соединения перед окончательным свинчиванием, и

- Фиг. 4 изображает ту же систему после окончательного свинчивания.

В качестве неограничивающего примера на фиг. 1 представляется HPT, который группирует вместе два электромотора 3, 4 на коробке передач 1, соединенной с двигателем 2 внутреннего сгорания, они являются основным электромотором ME (3) и вспомогательным электромотором (4) HSG ("высоковольтным пусковым генератором"), соединение которых на коробке передач представляет вышеупомянутую проблему выравнивания. Частичный разрез на фиг. 2 изображает два рассматриваемых вала, они являются выходным валом 5 мотора 4 и входным валом 6 коробки передач или редукционной передачи 1, со своей краевой зоной 12.

В этой гибридной архитектуре отсутствует муфта сцепления и отсутствуют синхронизаторы. Все переключения передач выполняются под действием крутящего момента, благодаря актуатору. Отсутствует стартер или генератор переменного тока. Второй электромотор HSG, например, 400 В, выполняет функцию стартера-генератора переменного тока, а также синхронизации переключений передач. Наконец, он может также служить в качестве дополняющего ("усиливающего") для основного электромотора ME. Сборка вспомогательного мотора 4 на коробке передач 1 является особенно требовательной, для того, чтобы иметь возможность доставлять высокие крутящие моменты, требуемые всеми этими функциями.

Как указано на фиг. 2, вспомогательный электромотор 4 присоединяется к коробке передач 1 посредством множества винтов 7, они называются "сшивными винтами" и обеспечивают его установку (плоскостную опору) на упомянутой коробке передач и его центрирование. Вал 6 коробки передач направляется посредством двух подшипников 11, которые размещаются в корпусе 1a, закрывающем коробку передач 1. В примере на фиг. 2 выравнивание двух валов зависит от множества компонентов. Винт 8, являющийся так называемым "установочным винтом", обеспечивает отличающуюся функцию моментного рычага между корпусами 1a и 4a, и предоставляет возможность предотвращения микровращения мотора по своей оси. Установочной винт 8 гарантирует динамическую установку мотора в сочетании с другими винтами 7, для того, чтобы предотвращать образование люфта J в сопрягаемой поверхности, указанной на чертеже. Люфт J получается в результате накопления семи разбросов, идентифицированных на чертеже по показателям C1-C7.

Согласно показательной таблице ниже, распределение является следующим на уровне каждого показателя, для суммарного наблюдаемого люфта J 1,231 мм:

Показатели Измеренный разброс (мм) 1 0,5 2 0,008 3 0,028 4 0,028 5 0,08 6 0,015 7 0,5 Люфт J 1.231

Та же общая компоновка, что и на фиг. 2, может быть обнаружена на фиг. 3 и 4, изображающих изобретение. В соответствии с изобретением, однако, система для соединения валов 5 и 6 включает в себя, кроме того, патрон 9 для вставки. Установочной винт 8 и патрон 9 ориентируются поперечно сопрягаемой поверхности корпусов 4a, 1a. Патрон 9 приспособлен скользить в одном из корпусов (например, корпусе 4a электромотора 4) в направлении второго корпуса (в этом случае, корпуса 1a коробки передач 1) под действием осевого усилия установочного винта 8 во время его затягивания, для того чтобы прижиматься к упомянутому второму корпусу на сопрягаемой поверхности, с тем чтобы устранять люфт между корпусами на этом уровне.

В этом предпочтительном варианте осуществления изобретения установочной винт 8 зацепляется в корпусе 4a электромотора 4 через патрон 9. На фиг. 3 люфт J может все еще быть виден в сопрягаемой поверхности перед затягиванием винта 8. На фиг. 3 люфт устраняется после затягивания винта 9.

Патрон 9 скользящим образом устанавливается слегка затянутым в корпусе 4a, что предоставляет возможность удерживать его статически на моторе 4. Во время затягивания винта 8 его головка 8a входит в соприкосновение с патроном. Осевое усилие винта 8 затем оказывается на упомянутый патрон.

На основе контакта головки винта 8a с патроном 9 натяжение, накладываемое винтом 8a, передается узлу из корпусов. Патрон тогда смещается в осевом направлении до окончательной установки для двух корпусов (фиг. 4). Установочный винт 8 взаимодействует с множеством осевых сшивных винтов 7. После установки всех составных частей натяжение винта 8 передается узлу из корпусов, согласно рекомендованному моменту затяжки.

В заключение, предложенная система сборки регулируется посредством винта 8, который в то же самое время обеспечивает окончательную установку корпусов. Скользящий патрон 9 предоставляет возможность этой окончательной установки, тем самым, устраняя люфт между корпусами, который может ухудшать сборку, с ассоциированным риском потери натяжения со временем. Упомянутая сборка обеспечивается с помощью сшивных винтов 7. Установка вспомогательного электромотора и выравнивание валов 5 и 6 могут, таким образом, быть выполнены без деформации вала и воздействия на подшипники во время затягивания сшивных винтов и установочных винтов.

Без отступления от рамок изобретения, коробка передач может быть многоступенчатой коробкой передач или одноступенчатой редукционной коробкой передач.

Рассматриваемый силовой агрегат (PT) может быть HPT, включающим в себя, в дополнение к двигателю внутреннего сгорания, коробку передач и, по меньшей мере, один электромотор. В подобном силовом агрегате осевое выравнивание выходного вала 5 электромотора и выходного вала 6 коробки передач 1 обеспечивается посредством системы для соединения, описанной выше. Этот силовой агрегат может, например, включать в себя два электромотора, они являются основным электромотором и вспомогательным электромотором, установленными на одной и той же коробке передач.

Группа изобретений относится к области машиностроения. Система для осевого соединения вала (5) мотора, вращающегося в корпусе (4a) мотора, с валом (6) коробки передач, вращающимся в корпусе (1a) коробки передач, содержит патрон (9) для вставки установочного винта (8) для указанных двух корпусов. Патрон выполнен с возможностью скольжения в одном из корпусов (4a) в направлении второго (1a) под действием осевого усилия винта (8) во время его затягивания, для того чтобы прижиматься к упомянутому второму корпусу на сопрягаемой поверхности корпусов, с тем чтобы устранять люфт между корпусами на указанной сопрягаемой поверхности. Также заявлен силовой агрегат, который включает в себя коробку передач и электромотор (4). Осевое выравнивание выходного вала (5) электромотора (4) и входного вала (6) коробки передач (1) обеспечивается посредством системы для соединения указанной выше. Обеспечивается улучшение качества соединения валов. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Система для осевого соединения вала (5) мотора, вращающегося в корпусе (4a) мотора, с валом (6) коробки передач, вращающимся в корпусе (1a) коробки передач, отличающаяся тем, что она содержит патрон (9) для вставки установочного винта (8) для указанных двух корпусов, причем патрон выполнен с возможностью скольжения в одном из корпусов (4a) в направлении второго (1a) под действием осевого усилия винта (8) во время его затягивания, для того чтобы прижиматься к упомянутому второму корпусу на сопрягаемой поверхности корпусов, с тем чтобы устранять люфт между корпусами на указанной сопрягаемой поверхности.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что осевое усилие винта (8) действует на патрон (9), когда головка винта (8a) входит в соприкосновение с упомянутым патроном.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что вал (5) мотора является валом электромотора (4).

4. Система по пп. 1, 2 или 3, отличающаяся тем, что установочный винт (8) и патрон (9) ориентируются поперечно сопрягаемой поверхности корпусов (4a, 1a).

5. Система по п. 3, отличающаяся тем, что установочный винт (8) взаимодействует с множеством осевых сшивных винтов (7) между корпусами электромотора (4) и коробки передач (1).

6. Система по пп. 1, 2 или 3, отличающаяся тем, что натяжение установочного винта (8) передается узлу из корпусов (4a, 1a) после установки патрона (9) согласно рекомендуемому моменту затяжки.

7. Система по пп. 1, 2 или 3, отличающаяся тем, что коробка передач (1) является одноступенчатой редукционной коробкой передач.

8. Силовой агрегат, включающий в себя коробку передач и по меньшей мере один электромотор (4), отличающийся тем, что осевое выравнивание выходного вала (5) электромотора (4) и входного вала (6) коробки передач (1) обеспечивается посредством системы для соединения согласно одному из предшествующих пунктов.

9. Cиловой агрегат по п. 8, отличающийся тем, что он включает в себя два электромотора (3, 4), установленных на одной коробке передач (1).

10. Силовой агрегат по п. 9, отличающийся тем, что он включает в себя два электромотора (3, 4), один из которых соединен с коробкой передач (1).