本發明涉及混合動力汽車技術領域，特別是涉及一種用于混合動力汽車的動力耦合裝置。
背景技術：
現有混合動力汽車包括內燃機、變速器以及設置在內燃機與變速器之間的動力耦合裝置，其中，動力耦合裝置不僅用來傳遞或切斷內燃機向變速器輸入的動力，還提供了另一驅動汽車行駛的動力源-電機，使得混合動力汽車至少具有三種工作模式，分別為純內燃機模式、純電動模式、混合動力模式。
動力耦合裝置除了包括電機之外，還包括法蘭軸，其包括軸本體以及固定在軸本體軸向一端的法蘭盤，法蘭盤設有環繞軸本體的中軸線的環形容納槽，該容納槽沿軸向面向軸本體的軸向另一端。保持環、深溝球軸承、卡爪環、襯套沿軸向依次套設在軸本體上，并均位于容納槽內，其中，保持環在軸向上最靠近容納槽的開口，深溝球軸承在徑向上與法蘭盤過盈配合，保持環和卡爪環實現法蘭軸的軸向限位，使得法蘭軸在軸向上不能移動。軸本體的所述軸向另一端、法蘭盤的外周面均設有花鍵。
然而，上述動力耦合裝置存在下述不足：
1)動力耦合裝置的組裝過程復雜，具體分析如下：組裝動力耦合裝置時，先后將襯套、卡爪環、深溝球軸承、保持環裝入容納槽內，并使保持環能夠阻止法蘭軸向自深溝球軸承指向保持環的軸向方向移動。然后，利用一工具沿自襯套指向保持環的軸向方向推動襯套，使得卡爪環裝配至正確的位置，以能夠阻止法蘭軸向自深溝球軸承指向卡爪環的軸向方向移動。由于組裝時深溝球軸承與法蘭盤過盈配合，且需利用一工具將卡爪環裝配至正確的位置，從而造成組裝過程復雜。
2)動力耦合裝置的結構復雜，具體分析如下：至少需通過保持環、卡爪環、襯套三個部件才能實現法蘭軸的軸向限位，造成動力耦合裝置的結構復 雜。
3)法蘭軸制造困難、報廢率高，具體分析如下：一方面，由于深溝球軸承與法蘭盤過盈配合，故對法蘭盤的制造精度要求較高，一旦制造精度不符合要求，則法蘭軸報廢。另一方面，在法蘭軸上形成花鍵之后需要進行熱處理，熱處理會導致法蘭軸存在一定的變形，該變形有可能致使法蘭盤的制造精度超出允許公差范圍之外，從而導致法蘭軸報廢。
技術實現要素：
本發明要解決的問題之一是：現有用于混合動力汽車的動力耦合裝置的結構復雜。
本發明要解決的另一問題是：現有用于混合動力汽車的動力耦合裝置的組裝過程復雜，法蘭軸制造困難、報廢率高。
為解決上述問題，本發明提供了一種用于混合動力汽車的動力耦合裝置，包括：法蘭軸，具有軸本體以及固定在所述軸本體軸向一端的法蘭盤，所述法蘭盤設有環繞所述軸本體的中軸線的環形容納槽，所述容納槽沿軸向面向所述軸本體的軸向另一端；轉子法蘭，可旋轉地套設在所述軸本體上并在軸向上固定不動，所述轉子法蘭具有中空軸，所述中空軸的軸向一端伸入所述容納槽內，另一端固定有在軸向上與所述法蘭盤相對設置的法蘭部；對壓盤，能繞所述中軸線旋轉并在軸向上固定不動；環形第一、二限位件；所述第一限位件套設在所述中空軸上，并在所述法蘭部和法蘭盤之間的軸向間隔內與所述法蘭部、法蘭盤沿軸向相抵；所述對壓盤設有沿軸向面向所述法蘭盤的環形凹槽，所述凹槽環繞所述中軸線，所述凹槽、法蘭部在軸向上位于法蘭盤的不同側，所述第二限位件位于所述凹槽內，并與所述法蘭盤、對壓盤沿軸向相抵。
可選地，所述第一限位件與中空軸在徑向上間隙配合或過渡配合，所述第二限位件與對壓盤在徑向上間隙配合或過渡配合。
可選地，還包括：位于所述容納槽內的第一軸承，所述第一軸承在徑向上位于中空軸與法蘭盤之間，所述第一軸承至少能夠承受徑向載荷。
可選地，所述第一軸承與法蘭盤在徑向上間隙配合。
可選地，所述第一、二限位件中至少有一個為耐磨件。
可選地，所述耐磨件為軸承。
可選地，所述軸承為滾針軸承。
可選地，還包括：套設在所述法蘭軸上的離合器；用于控制所述離合器分離與接合的操縱機構，所述操縱機構包括套設在所述軸本體上的環形殼體，所述殼體固定不動，且軸向一端伸入所述容納槽內；在徑向上位于所述殼體與中空軸之間的第二軸承，所述第二軸承與殼體、中空軸均過盈配合，所述第二軸承的內、外圈均在軸向上固定不動。
可選地，還包括：環形外殼，具有內腔并固定不動，所述法蘭軸、轉子法蘭、對壓盤、離合器、以及所述操縱機構均位于內腔內，所述外殼與殼體固定。
可選地，還包括：位于所述內腔內的電機，所述電機位于法蘭軸、轉子法蘭、對壓盤、離合器、以及所述操縱機構的徑向外側，所述電機包括轉子支架，所述轉子支架與對壓盤、轉子法蘭均固定。
與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：
第一限位件套設在中空軸上，并在法蘭部和法蘭盤之間的軸向間隔內與轉子法蘭的法蘭部、法蘭盤沿軸向相抵。第二限位件位于凹槽內，并與法蘭盤、對壓盤沿軸向相抵。而轉子法蘭、對壓盤均在軸向上固定不動，故法蘭軸能被第一、二限位件沿兩個相反的軸向方向抵擋住而不能在軸向上移動，實現了法蘭軸的軸向限位。而現有動力耦合裝置相比，本發明技術方案中用來實現法蘭軸軸向限位所需的部件數量少一些，因而使得動力耦合裝置的結構更為簡單。
進一步地，第一限位件與中空軸在徑向上間隙配合或過渡配合，第二限位件與對壓盤在徑向上間隙配合或過渡配合。這樣一來，第一限位件更容易套設在中空軸上，第二限位件更容易裝入對壓盤的凹槽內，使得動力耦合裝置的組裝過程更為容易。
進一步地，第一軸承與法蘭盤在徑向上間隙配合。一方面，第一軸承可 以很容易地裝入法蘭盤的容納槽內，使得動力耦合裝置的組裝過程更為容易。另一方面，由于第一軸承與法蘭盤在徑向上間隙配合，故對法蘭盤的制造精度要求相對較低，降低了法蘭軸的報廢率。
附圖說明
圖1是本發明的一個實施例中用于混合動力汽車的動力耦合裝置的剖面圖，為了減小圖幅，圖中僅顯示出動力耦合裝置位于法蘭軸的中軸線上方的部分。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面接合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。在做詳細的說明之前，需強調的是，在本發明的技術方案中，除特別說明之外，“軸向”均是指法蘭軸的軸向平行的方向。
如圖1所示，本實施例的用于混合動力汽車的動力耦合裝置包括法蘭軸1、轉子法蘭2、對壓盤3、環形第一限位件40、環形第二限位件42以及作為驅動汽車行駛的其中一個動力源的電機5。其中：
法蘭軸1具有軸本體10以及固定在軸本體10軸向一端(圖中顯示為右端)的法蘭盤11，法蘭盤11設有環繞軸本體10的中軸線o的環形容納槽12，容納槽12沿軸向面向軸本體10的軸向另一端(圖中顯示為左端)。
轉子法蘭2可旋轉地套設在軸本體10上并在軸向上固定不動。轉子法蘭2具有中空軸20，中空軸20的軸向一端(圖中顯示為右端)伸入容納槽12內，軸向另一端(圖中顯示為左端)固定有在軸向上與法蘭盤11相對設置的法蘭部21。法蘭部21與法蘭盤11在軸向上存在間隔。
對壓盤3能繞中軸線o旋轉并在軸向上固定不動。對壓盤3設有沿軸向面向法蘭盤11的環形凹槽30，凹槽30環繞中軸線o，凹槽30、法蘭部21在軸向上位于法蘭盤11的不同側。
第一限位件40套設在中空軸20上，并在法蘭部21和法蘭盤11之間的軸向間隔內與法蘭部21、法蘭盤11沿軸向相抵。第二限位件42位于凹槽30 內，并與法蘭盤11、對壓盤3沿軸向相抵。而轉子法蘭2、對壓盤3均在軸向上固定不動，故法蘭軸1能被第一限位件40、第二限位件42沿兩個相反的軸向方向抵擋住而不能在軸向上移動，實現了法蘭軸1的軸向限位。而根據前面所述可知，現有動力耦合裝置中至少通過保持環、卡爪環、襯套三個部件才能實現法蘭軸的軸向限位。比較可知，本發明技術方案中用來實現法蘭軸1軸向限位所需的部件數量少一些，因而使得動力耦合裝置的結構更為簡單。
動力耦合裝置應用在汽車上時，電機5作為驅動汽車行駛的其中一個動力源，作為驅動汽車行駛的另一動力源的內燃機93設置在法蘭軸1沿軸向遠離法蘭盤11的一側，變速器94設置在法蘭軸1沿軸向靠近法蘭盤11的一側。在動力耦合裝置的作用下，汽車至少具有下述三種工作模式：1)純內燃機模式：在該模式下，僅由內燃機93提供汽車行駛所需動力；2)純電動模式：在該模式下，僅由電機5提供汽車行駛所需動力；3)混合動力模式：在該模式下，由內燃機93和電機5共同提供汽車行駛所需動力。
汽車在上述三種工作模式中的任一模式下工作時，第一限位件40與轉子法蘭2之間、第一限位件40與法蘭盤11之間、第二限位件42與法蘭盤11之間、第二限位件42與對壓盤3之間均存在相對轉動。在相對轉動時，為了防止第一限位件40、第二限位件42因快速磨損而致不良后果產生，在本實施例中，第一限位件40和第二限位件42均為耐磨件，即均具有耐磨性能。所述不良后果包括法蘭軸1在軸向上竄動，第一限位件40和第二限位件42的使用壽命大大縮短。
進一步地，在本實施例中，第一限位件40、第二限位件42均為軸承。一方面，根據軸承的自身特性可知，軸承具有優良的耐磨性能，非常符合第一限位件40、第二限位件42的耐磨性能要求。另一方面，軸承為標準件，很容易購買，無需研發新的技術來制造第一限位件40、第二限位件42，因而能夠降低第一限位件40、第二限位件42的制造成本。
更進一步地，在本實施例中，第一限位件40、第二限位件42均為滾針軸承，其成本相對于其它類型的軸承成本更低，另外，其還能夠承受軸向載荷，提高了動力耦合裝置的軸向載荷承載能力。當然，在其它實施例中，若不考 慮第一限位件40、第二限位件42的成本，第一限位件40、第二限位件42也可以選用其它種類的軸承，如球軸承、滾子軸承等。
但需說明的是，在本發明的技術方案中，第一限位件40、第二限位件42的構造并不應局限于本實施例，只要其呈環形即可。例如，在本實施例的一變換例中，第一限位件40、第二限位件42可以均為一中空的圓柱形套筒，其經過了耐磨處理因而具有優良的耐磨性能。
在本實施例中，第一限位件40與中空軸20在徑向上間隙配合或過渡配合，第二限位件42與對壓盤3在徑向上間隙配合或過渡配合，這樣一來，在組裝動力耦合裝置時，第一限位件40更容易套設在中空軸20上，第二限位件42更容易裝入對壓盤3的凹槽30內，使得動力耦合裝置的組裝過程更為容易。但需說明的是，當第一限位件40與中空軸20在徑向上間隙配合、第二限位件42與對壓盤3在徑向上間隙配合時，應使第一限位件40與中空軸20之間、第二限位件42與對壓盤3之間均具有較小的徑向間隙，以防止第一限位件40、第二限位件42在徑向上有較大的竄動。
在本實施例中，動力耦合裝置還包括位于容納槽12內的第一軸承41，在法蘭盤11的徑向上第一軸承41位于中空軸20與法蘭盤11之間，第一軸承41至少能夠承受徑向載荷，提高了動力耦合裝置的徑向載荷承載能力。
在本實施例中，第一軸承41與法蘭盤11在徑向上間隙配合。而根據前面所述可知，現有動力耦合裝置中法蘭盤內的軸承與法蘭盤在徑向上過盈配合。將兩者進行比較可知，本實施例的技術方案具有下述優點：一方面，第一軸承41可以很容易地裝入法蘭盤11的容納槽12內，使得動力耦合裝置的組裝過程更為容易；另一方面，由于第一軸承41與法蘭盤11在徑向上間隙配合，故對法蘭盤11的制造精度要求相對較低，降低了法蘭軸1的報廢率。
在本實施例中，軸本體10在軸向上未與法蘭盤11固定的一端(圖中顯示為左端)、法蘭盤11的外周面均設有花鍵(未圖示)。在制造法蘭軸1時，形成花鍵之后，需要進行熱處理。根據前面所述可知，雖然在法蘭軸1上形成花鍵之后進行的熱處理會導致法蘭軸1存在一定的變形，但由于法蘭盤11的制造精度要求相對較低，故法蘭軸1報廢的概率降低。
進一步地，在本實施例中，第一軸承41為滾針軸承，其成本相對于其它類型的軸承成本更低。當然，在其它實施例中，若不考慮第一軸承41的成本，第一軸承41也可以選用其它種類的軸承，如球軸承、滾子軸承等。在本實施例的變換例中，第一軸承41既可以用來承受徑向載荷，又可以承受軸向載荷。
在本實施例中，法蘭盤11的內周面設有沿徑向向內的方向突出的第一擋肩13，中空軸20的外周面設有沿徑向向外的方向突出的第二擋肩(未標識)，第一軸承41沿軸向設置在第一擋肩13與第二擋肩之間，并與第一擋肩13與第二擋肩沿軸向相抵，實現了第一軸承41在軸向上的限位，實現了第一軸承41不能在軸向上移動。
在本實施例中，動力耦合裝置還包括第二軸承8、套設在法蘭軸1上的離合器6、以及用于控制離合器6分離與接合的操縱機構7。操縱機構7包括套設在軸本體10上的固定不動的環形殼體70，殼體70的軸向一端伸入容納槽12內。在本發明的技術方案中，所謂固定不動是指殼體70既不能沿軸向移動，也不能旋轉。在中空軸20的徑向上第二軸承8位于殼體70與中空軸20之間，并與殼體70、中空軸20過盈配合，第二軸承8的內、外圈(未標識)均在軸向上固定不動，從而實現了轉子法蘭2可旋轉地套設在中空軸20上并在軸向上固定不動。
在本實施例中，第二軸承8為雙列深溝球軸承，其既能承受徑向載荷，又能承受軸向載荷。但需說明的是，本發明的技術方案中，第二軸承8的類型并不應局限于所給實施例。
進一步地，在本實施例中，殼體70伸入容納槽12內的一端的外周面設有第一卡槽(未標識)，該第一卡槽位于第二軸承8的軸向一側(圖中顯示為右側)，并設有第一卡環73，第一卡環73與殼體70固定，并與第二軸承8的內圈沿軸向相抵。第二軸承8的軸向另一側設有與其沿軸向相抵的第三軸承72，第三軸承72套設在殼體70上，并與設置在殼體70的外周面上的沿徑向向外的方向突出的擋肩71沿軸向相抵，這樣一來，通過第一卡環73與第三軸承72能夠進一步實現第二軸承8中內圈的軸向限位，防止第二軸承8的內圈在軸向上竄動。
在本實施例中，中空軸20軸向一端的內周面設有沿徑向向內的方向突出的擋肩22，軸向另一端的內周面設有第二卡槽(未標識)，第二卡槽內設有第二卡環23，第二卡環23與中空軸20固定。第二軸承8的外圈在軸向上位于擋肩22與第二卡環23之間，且三者沿軸向相抵，這樣一來，通過擋肩22與第二卡環23能夠進一步實現第二軸承80中外圈的軸向限位，防止第二軸承8的外圈在軸向上竄動。
在本實施例中，離合器6包括沿軸向依次設置的膜片彈簧60、壓盤61、離合器片62，離合器片62在軸向上位于壓盤61與對壓盤3之間，并與法蘭盤11通過花鍵配合，使得離合器片62、法蘭軸1中的一個旋轉時帶動另一個旋轉。操縱機構7控制離合器6接合時，膜片彈簧60向靠近壓盤61的軸向方向移動，壓盤61推動離合器片62緊緊地抵靠在對壓盤3上，使得離合器6接合。在離合器6接合狀態下，壓盤61、離合器片62、對壓盤3、轉子法蘭2繞中軸線o旋轉。
在本實施例中，動力耦合裝置還包括固定不動的環形外殼9。將動力耦合裝置應用在汽車上時，外殼9固定在汽車的不動件上。外殼9具有用來容納動力耦合裝置的內腔92。法蘭軸1、轉子法蘭2、對壓盤3、離合器6、操縱機構7、以及電機5均位于內腔92內。其中，外殼9與殼體70固定，從而實現了殼體70固定不動。
在本實施例中，外殼9具有環形本體部90以及固定在本體部90的徑向內側的環形擋邊部91，擋邊部91固定在本體部90的軸向一端，并與殼體70未伸入容納槽12內的一端固定連接，使得殼體70固定不動。在具體實施例中，殼體70與外殼9通過螺栓固定。
在本實施例中，電機5位于法蘭軸1、轉子法蘭2、對壓盤3、離合器6、以及操縱機構7的徑向外側。電機5包括轉子支架50，轉子支架50與對壓盤3、轉子法蘭2均固定，使得三者中的任意一個繞中軸線o旋轉時另外兩個也繞中軸線o旋轉。電機5提供汽車行駛所需動力時，轉子支架50旋轉，對壓盤3跟著旋轉。汽車在混合動力模式下工作時，內燃機93所輸出的扭矩與電機5所輸出的扭矩在對壓盤3處匯合，實現了內燃機93與電機5的動力耦合。
在具體實施例中，轉子支架50與對壓盤3的徑向外端固定。轉子法蘭2中法蘭部21的外周緣設有若干沿周向間隔分布的缺口24，所述外周緣中未設置有缺口24的部分與轉子支架50固定。具體地，轉子支架50與轉子法蘭2通過銷固定。缺口24供壓盤61的徑向外端穿過。
在本實施例中，電機5為內轉子電機，其除了包括轉子支架50之外，還包括位于轉子支架50徑向外側并沿徑向依次設置的轉子51、定子52、冷卻水套53。需說明的是，在本發明的技術方案中，電機5的類型并不應局限于本實施例，在本實施例的變換例中，電機5也可以為外轉子電機。
雖然本發明披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。