СИСТЕМА ДЛЯ ОСЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ С ПРИВОДНЫМ ВАЛОМ
SYSTEM FOR AXIAL CONNECTION OF ENGINE SHAFT WITH DRIVE SHAFT

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.