CN111405997A - 具有可变从动传动比的用于混合动力车辆的驱动单元 - Google Patents

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CN111405997A CN201880076603.6A CN201880076603A CN111405997A CN 111405997 A CN111405997 A CN 111405997A CN 201880076603 A CN201880076603 A CN 201880076603A CN 111405997 A CN111405997 A CN 111405997A
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安德烈亚斯·特兰肯舒
斯特芬·莱曼
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

本发明涉及一种用于混合动力车辆的传动系(2)的驱动单元(1)，其具有内燃机(3)、第一电机(4)、关于其转子(8)与第一电机(4)的转子(5)的转动轴线(6)同轴布置的第二电机(7)、布置在抗相对转动地与内燃机(3)的输出轴(10)耦合/能耦合的驱动组成部分(11)与第一电机(4)的和/或第二电机(7)的传动轴(12、13)之间的第一传动级(9)、以及传动装置部分单元(14)，各自的电机(4、7)的传动轴(12、13)经由该传动装置部分单元与车轮驱动轴(15a、15b)耦合/能耦合，其中，内燃机(3)的驱动组成部分(11)经由第二传动级(16)与副轴单元(17)耦合，其中，副轴单元(17)具有被整合的离合器(18)，并且如下这样地进一步与车轮驱动轴(15a、15b)连接，即，依赖于该离合器(18)的位置地，让内燃机(3)至少经由第二传动级(16)与车轮驱动轴(15a、15b)耦合或与这些车轮驱动轴(15a、15b)脱耦。

Description

具有可变从动传动比的用于混合动力车辆的驱动单元
技术领域
本发明涉及一种用于诸如混合动力的乘用车辆、载重车辆、公共汽车或其他商用车辆的混合动力车辆的传动系的驱动单元，该驱动单元具有诸如汽油机或柴油机的内燃机、第一电机、关于其转子与第一电机的转子的转动轴线同轴布置的第二电机、布置在抗相对转动地与内燃机的输出轴耦合或能耦合的驱动组成部分与第一电机的和/或第二电机的传动轴之间的第一传动级、以及传动装置部分单元，各自的电机的传动轴经由该传动装置部分单元与车轮驱动器耦合或能耦合。
背景技术
申请人已知了申请日为2017年11月23日、申请号为10 2017 127 695.5、尚未公开的德国专利申请，该申请公开了一种用于混合动力车辆的传动系。这种传动系同样具有两个电机以及一个内燃机，它们能够彼此被置于作用性关系中。
另一种按类属的现有技术由DE 10 2015 222 690 A1、DE 10 2015 222 691 A1、DE 10 2015 222 692 A1、DE 10 2015 222 694 A1、WO 2017/084887 A1、WO 2017/084888A1和WO 2017/084889 A1所公知。
然而，现有技术中已被证实不利的是，其中所公知的实施方案要么在内燃机与车轮驱动轴之间实现多种不同的总传动比的情况下构造的结构相对庞大又复杂，要么在紧凑的实施方案中，因结构空间有限而无法实现内燃机与车轮驱动轴之间的多种总传动比。
发明内容
因此，本发明的任务是克服现有技术中已知的缺点，并尤其是提供一种用于混合动力车辆的驱动单元，该驱动单元既能尽量构建得紧凑，又能够实现沿内燃机与车轮驱动轴之间的转矩传递路径能尽量可变地调整的总传动比(驱动传动比)。
这方面根据本发明通过如下方式来解决，即，内燃机的驱动组成部分经由第二传动级与副轴单元耦合，其中，副轴单元具有被整合的(第一)离合器并如下这样地进一步与车轮驱动器连接，即，依赖于该(第一)离合器的位置地，让内燃机至少经由第二传动级与车轮驱动轴耦合或与这些车轮驱动轴脱耦。
通过根据本发明的该驱动单元的构造，能尽量可变地选择用于内燃机与车轮驱动器之间的连接的传动比。要么发生了从内燃机经由第一传动级向各自的传动轴并从那里经由传动装置部分单元向车轮驱动轴的转矩传递，或者发生了经由第二传动级直接经由副轴单元向车轮驱动轴的转矩传递。此外，通过电机连同传动轴的构造，实现了驱动单元特别紧凑的布置和构造。
另外的有利的实施方式利用从属权利要求得到保护，并在下面更详细地阐述。
因此此外有利的是，副轴单元具有第一副轴以及第二副轴，第一副轴经由第二传动级抗相对转动地与内燃机的驱动组成部分连接/耦合，第二副轴经由(第一)离合器第一副轴与作用连接/能耦合。由此，使得副轴单元的结构保持得特别简单。
就此而言，也适宜的是，第一副轴以及第二副轴彼此同轴布置。这就允许两个副轴彼此间特别紧凑地布置。
如果电机的第一传动轴经由另外的(第二)离合器与第二电机的第二传动轴作用连接/能耦合，则与传动轴进一步连接的传动装置部分单元的结构被尽量保持得简单。这是因为这些传动轴优选在内燃机那侧具有共同的输入端，而在传动装置部分单元那侧具有共同的输出端。
还有利的是，第一传动轴直接经由第一传动级与内燃机的驱动组成部分抗相对转动地连接/耦合。内燃机的驱动组成部分特别优选为驱动法兰。由此也能使驱动单元的结构保持得简单。
就此而言，也适宜的是，第二传动轴经由(传动装置部分单元的)第三传动级与车轮驱动轴进一步旋转地耦合。
如果第二传动轴借助第三传动级(间接)与另外的第三副轴旋转地连接/耦合，则传动装置部分单元的功能性得以扩展。
就此而言，因此尤其有利的是，在第三副轴上设置有驻车锁止器，该驻车锁止器在其启用状态下阻止第三副轴扭转。
还适宜的是，第三副轴(优选经由另外的第四传动级)与车轮驱动器的差速器转动耦合。于是，除差速器之外，车轮驱动器以典型的方式还具有车轮驱动轴，这些车轮驱动轴与机动车辆的驱动车轮抗相对转动地连接。
就此而言，又适宜的是，第二副轴(优选经由另外的(第五)传动级)与差速器旋转地连接/耦合。由此也能使结构保持得特别简单。
还有利的是，第一离合器和/或第二离合器分别构造为摩擦离合器，特别优选构造为多片式离合器，从而能够实现重叠切换。在另外的实施方案中，第一离合器和/或第二离合器也被实施为牙嵌式离合器或实施为磁力离合器或实施为磁流变离合器。
还有利的是，输出轴经由优选构造为扭振减振器的、诸如单质量飞轮或双质量飞轮的减振单元与驱动组成部分耦合，并且/或者经由优选形式为滑动离合器的另外的(第三)离合器与驱动组成部分耦合。由此，使得驱动组成部分也能与输出轴脱耦。因此，在运行中，至少是第一传动轴也能够经由两个总传动比(经由差速器)与车轮驱动轴连接。
换而言之，根据本发明因此实现了一种具有两个可变的从动传动比的用于混合动力车辆的驱动单元。根据本发明，用于混合动力车辆的驱动单元具有内燃机、彼此相对同轴布置的两个电机、相应地布置在内燃机与两个电机之间或其输入轴与输出轴(传动轴)之间的第一传动级、以及布置在内燃机与具有被整合的分离离合器(第一离合器)的对应轴(第一副轴)之间的第二传动级。
附图说明
下面结合附图详细阐述本发明。
其中：
图1示出按照优选的实施例的根据本发明的驱动单元的简化的剖视图；
图2示出类似于图1的驱动单元的简化的剖视图，其中，附加地画入了内燃机与差速器之间的转矩传递路径，以实现第一总传动比；以及
图3示出类似于图1的驱动单元的简化的剖视图，其中，画入了内燃机与差速器之间的经由两个电机的传动轴以及经由传动装置部分单元的另外的转矩传递路径，以实现第二总传动比。
这些附图实质上仅为示意性，并仅用来理解本发明。相同的元件设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中，根据本发明的驱动单元1关于原理上的结构地进行示出。驱动单元1实现为混合动力的驱动单元1并且作为(混合动力)机动车辆的传动系2的一部分。
驱动单元1具有形式为汽油机或柴油机的内燃机3以及两个电机4和7。内燃机3具有构造为曲轴的输出轴10，如下文更详细地描述地，该输出轴进一步与驱动组成部分11耦合。电机4、7分别实施为交变电流马达并分别具有相对壳体固定地布置的定子28、29以及能相对于定子28、29扭转的转子5、8。可选地，第一电机4以及第二电机7借助诸如油或水的流体来冷却。
第一电机4具有例如被固定地容纳在传动装置壳体中的定子28以及能相对于该定子28扭转地支承的转子5。转子5能够抗相对转动地与配属于第一电机4的(第一)传动轴12连接。第一传动轴12关于转动轴线6能转动地被支承。第一传动轴12与第二传动轴13同轴布置，该第二传动轴又可以被视为第二电机7的组成部分。第一传动轴12实施为实心轴。第二传动轴13构造为径向地布置在第一传动轴12之外的空心轴。第二电机7的转子8抗相对转动地与第二传动轴13连接。第二电机7也具有例如同样被固定地容纳在传动装置壳体中的定子29，转子8相对于该定子能扭转地支承。
两个第一和第二传动轴12、13借助在此以滚动轴承的形式构成的两个(第一)轴承30彼此相对能扭转地支承。两个第一和第二传动轴12、13也借助在此以滚动轴承的形式构成的多个(第二)轴承31相对于相对壳体固定的区域旋转支承。两个(第二)轴承31直接布置在第一传动轴12上，另外的(第二)轴承31直接布置在第二传动轴13上。
还可看出，输出轴10借助形式为双质量飞轮的减振单元27永久性地抗相对转动地与配属于内燃机3的驱动组成部分11连接。作为该减振单元27的替选或补充地，在另外的实施方案中，此处使用了(第三)离合器。因此，在第三离合器的闭合的位置中，输出轴10于是因此抗相对转动地与驱动组成部分11连接，而在第三离合器的断开的位置中，驱动组成部分11和输出轴10相应地彼此相对自由地能扭转/彼此相对旋转地脱耦。驱动组成部分11构造为驱动法兰。驱动组成部分11又借助在此以滚动轴承的形式构成的(第三)轴承32在壳体侧被支承。第三轴承32构造为双列轴承32。
驱动组成部分11具有第一齿部区域33，该第一齿部区域与附接在第一传动轴12上的齿部34处于啮合中。如从图1可以看出，该齿部34布置在第一传动轴12的如下那个(端部)区域上，该区域沿转动轴线6与第一传动轴12的转子连接区域35间隔开地布置。在转子连接区域35中，第一传动轴12抗相对转动地与转子5连接。第一传动轴12在转子连接区域35与容纳齿部34的区域之间沿轴向方向/沿转动轴线6穿过第二传动轴13。因此，齿部34布置在第一传动轴12的从第二传动轴13探伸出来的区域上。因此，驱动组成部分11经由通过第一齿部区域33与齿部34连接而成的第一传动级9抗相对转动地与第一传动轴12连接。
此外，驱动组成部分11还设有第二齿部区域37。该第二齿部区域37处于与(第一)副轴19的齿部38啮合中。副轴单元17也具有被整合的(第一)离合器18，该第一离合器用作副轴单元17的第一副轴19与第二副轴20之间能耦合/能脱耦的连接环节。第一离合器18实施为摩擦离合器。在第一离合器18的闭合的位置中，第一副轴19抗相对转动地与第二副轴20连接。在第一离合器18的断开的位置中，两个副轴19和20彼此相对自由地能扭转/彼此相对旋转地脱耦。第一副轴19关于其(第二)转动轴线42地与第二副轴20同轴布置。第二副轴20实施为空心轴，并径向地布置在第一副轴19之外。
第一副轴19借助两个另外的(第四)轴承39相对于相对壳体固定的区域能转动地布置。第二副轴20借助另外的(第五)轴承40相对于第一副轴19能转动地支承。基于副轴单元17的这种构造，使得驱动组成部分11在运行中经由通过第二齿部区域37与齿部38之间连接而成的第二传动级16永久性地抗相对转动地与第一副轴19(副轴单元17的输入端)连接。
此外，在第一传动轴12与第二传动轴13之间作用有(第二)离合器21。第二离合器21同样实施为摩擦离合器。第二离合器21的第一离合器组成部分43抗相对转动地与第一传动轴12连接。第一离合器组成部分43相对于第二传动轴13布置在与第一传动轴12上的转子连接区域35相同的一侧上。第二离合器21的第二离合器组成部分44抗相对转动地与第二传动轴13连接。第二离合器21的两个离合器组成部分43和44以典型的方式在第二离合器21的闭合的位置中抗相对转动地彼此连接/耦合，而在第二离合器21的断开的位置中彼此相对自由地能扭转地布置/彼此相对旋转地脱耦。
第二离合器21的第二离合器组成部分44布置在第二传动轴13的第一端部区域上，该第一端部区域朝向第一电机4的转子5。第二传动轴13的与该第一端部区域轴向相反的第二端部区域附接有齿部45。借助该齿部45，使得第二传动轴13与传动装置部分单元14处于作用性关系中。传动装置部分单元14同样实现为副轴单元并构成也包括副轴单元17的传动装置单元的部分单元。反之，因此副轴单元17也被视为传动装置部分单元。
传动装置部分单元14具有(第三)副轴23。第三副轴23具有第一齿部区域46，该第一齿部区域与齿部45处于啮合中。由此，第二传动轴13经由通过齿部45与第一齿部区域46形成的(第三)传动级22与传动装置部分单元14/第三副轴23连接。
除第一齿部区域46之外，第三副轴23还具有相对于该第一齿部区域46轴向间隔开地布置的第二齿部区域47。该第二齿部区域47与车轮驱动器36的差速器24作用连接。第二齿部区域47处于与差速器24的齿部48啮合中。齿部48例如由差速器24的外咬合的驱动齿轮形成。第二齿部区域47与齿部48之间连接构成了(第四)传动级25。因此，第二传动轴13在运行中通过第三传动级22与第四传动级25的组合而与差速器24彼此相对旋转地连接。第三副轴23还借助两个(第六)轴承41相对于壳体固定区域能转动地布置。
除差速器24之外，车轮驱动器36以典型的方式还具有两个车轮驱动轴15a、15b，它们分别与机动车辆的驱动车轮能转动地连接。在运行中，差速器24分别以输出端49a、49b与车轮驱动轴15a、15b中的一个连接。
此外，第二副轴20具有齿部50。该齿部50也处于与差速器24的齿部48啮合中，但为清楚起见，图1中未示出这一点。齿部50与齿部48之间连接构成了(第五)传动级26。
由此，根据本发明，驱动组成部分11经由第二传动级16与副轴单元17耦合，其中，副轴单元17具有被整合的第一离合器18，并因此经由差速器24能进一步与车轮驱动轴15a、15b耦合。依赖于第一离合器18的位置地，内燃机3在第一运行模式下经由第二传动级16以及第五传动级26与车轮驱动器36/差速器24耦合(第一离合器18的闭合的位置)，或者在第二运行模式下与车轮驱动器36/差速器24相对旋转地脱耦(第一离合器18的断开的位置)。
结合图2和图3地，实现了两种运行模式，其中，分别在内燃机3与差速器24之间实现转矩传递路径52、53是具有区分性的特征的。
在图2中，第二离合器21是断开的，而第一离合器18是闭合的。因此，发生了从驱动组成部分11经由第二传动级16到第一副轴19、经由第一离合器18、经由第二副轴20和第五传动级25到差速器24以及从该差速器朝向各个车轮驱动轴15a、15b的转矩传递(第一转矩传递路径52)。由此，输出轴10/驱动组成部分11经由(通过传动级16和25以及差速器24的传动比形成的)第一总传动比与各自的车轮驱动轴15a、15b耦合/连接。
在图3中，第一离合器18是断开的，而第二离合器21是闭合的。因此，发生了从驱动组成部分11、经由第一传动级9、经由第一传动轴12、经由第二离合器21、经由第二传动轴13、经由第三传动级22、第四传动级25以及经由差速器24朝向车轮驱动轴15a、15b的转矩传递(第二转矩传递路径53)。由此，输出轴10/驱动组成部分11经由(通过传动级9、22和25以及差速器24的传动比形成的)第二总传动比与各自的车轮驱动轴15a、15b耦合/连接。
回顾图1，还可以看出，与第三副轴23作用连接有驻车锁止装置51(又简称为驻车锁止器)，该驻车锁止装置在其启用状态下阻止第三副轴23扭转，而在其停用状态下能够实现/释放第三副轴23的扭转。驻车锁止装置51是电操作的/能在其状态之间进行转换。
原则上还应指出，第一和第二离合器18、21分别被构造为多片式离合器。在另外的实施方案中，第一和第二离合器18、21相互独立地分别构造为牙嵌式离合器或磁力离合器或磁流变离合器。
换而言之，根据本发明的用于混合动力车辆的驱动单元1具有内燃机3、两个彼此同轴布置的电机EM1(第一电机4)和EM2(第二电机7)、内燃机3与两个电机4、7或它们的驱动轴或从动轴(第一传动轴12和第二传动轴13)之间的传动级(第一传动级9)以及内燃机3与具有被整合的分离离合器(第一离合器18)的第一副轴19之间的传动级(第二传动级16)。因此，设置有两个分离元件K0和K1(第一离合器18和第二离合器21)。分离离合器18、21要么分别实施为多片式离合器要么分别实施为牙嵌式离合器或磁力离合器或磁流变离合器。还设置有电操作的驻车锁止器51。可选地，第一电机4和/或第二电机7借助诸如油或水的流体来冷却。驱动单元1中也整合有功率电子器件。
因此，具有整合的分离离合器18的附加的副轴9能够在内燃机3与从动端36或车轮之间实现更多的传动比。第一副轴9与通向内燃机3的传动级16处于连接中，以及与通向差速器齿轮48的另外的传动级(第五传动级26)处于连接中。根据混合动力车辆的行车策略，该驱动单元1能用来调整两个相互独立的不同传动级(总传动比)。在第一传动级(第二总传动比)的情况下，内燃机3到车轮的力矩流通过(第三)副轴23实现。在此，第一副轴19上的离合器K0 18断开。分离离合器K1 21是耦合的/闭合的，并且将内燃机3的导入的力矩继续传递给差速器24或车轮。在用内燃机3作为驱动器的高车速的情况下，离合器K1 21是断开的，而第一副轴19上整合的离合器K0 18是闭合的。内燃机3的力矩流通过第一副轴19和差速器24到车辆车轮进行。在该挡传动比(第一总传动比)的情况下，行车电机EM2 7可以处于活动的和/或非活动状态(图3)。内燃机3与车辆从动端36之间的短的传动级特别有利于燃料消耗和CO2排放。对于两个传动级(第一总传动比和第二总传动比)之间的重叠切换特别有利的是，两个离合器18、21实施为摩擦锁合的(reibschlüssig)离合器(摩擦离合器)。
在图1中，附图标记(9)标注了内燃机3或者说驱动法兰11与两个电机EM1 4和EM27或两个电机EM1 4和EM2 7的驱动轴12和从动轴13之间的第一传动级，附图标记(21)标注了分离离合器K1，附图标记(22)标注了两个电机EM1 4和EM2 7的驱动轴12和从动轴13与(第三)副轴23之间的(第三)传动级，附图标记(23)标注了第三副轴，附图标记(25)标注了第三副轴23与差速器24之间的(第四)传动级，附图标记(24)标注了差速器，附图标记(51)标注了驻车锁止器，附图标记(11)标注了驱动法兰，附图标记(12)标注了第一电机EM1 4的驱动轴或从动轴，附图标记(13)标注了第二电机EM2 7的驱动轴或从动轴，附图标记(27)标注了减振器(减振单元)，其可选地具有被整合的滑动离合器，附图标记(16)标注了第一副轴19与驱动法兰11之间的(第二)传动级，附图标记(26)标注了第二副轴19与差速器24之间的(第五)传动级，附图标记(19)标注了第一副轴，并且附图标记(18)标注了分离离合器K0(第一离合器)。
因此，用于混合动力车辆的驱动单元1能够实现两种不同的内燃机3到车轮的从动传动比(总传动比)。通过将附加的副轴19和被整合的离合器18整合到驱动单元1中，能够实现内燃机3到车轮的第二传动级(第一总传动比)。两种不同的内燃机到车轮的可接通的传动比根据消耗CO2的驾驶模式是有利的。
附图标记列表
1 驱动单元
2 传动系
3 内燃机
4 第一电机
5 第一电机的转子
6 转动轴线
7 第二电机
8 第二电机的转子
9 第一传动级
10 输出轴
11 驱动组成部分
12 第一传动轴
13 第二传动轴
14 传动装置部分单元
15a 第一车轮驱动轴
15b 第二车轮驱动轴
16 第二传动级
17 副轴单元
18 第一离合器
19 第一副轴
20 第二副轴
21 第二离合器
22 第三传动级
23 第三副轴
24 差速器
25 第四传动级
26 第五传动级
27 减振单元
28 第一电机的定子
29 第二电机的定子
30 第一轴承
31 第二轴承
32 第三轴承
33 驱动组成部分的第一齿部区域
34 第一传动轴的齿部
35 转子连接区域
36 车轮驱动器
37 驱动组成部分的第二齿部区域
38 第一副轴的齿部
39 第四轴承
40 第五轴承
41 第六轴承
42 第二转动轴线
43 第一离合器组成部分
44 第二离合器组成部分
45 第二传动轴的齿部
46 第三副轴的第一齿部区域
47 第三副轴的第二齿部区域
48 差速器的齿部
49a 第一输出端
49b 第二输出端
50 第二副轴的齿部
51 驻车锁止装置
52 第一转矩传递路径
53 第二转矩传递路径

Claims (10)

1.一种用于混合动力车辆的传动系(2)的驱动单元(1)，所述驱动单元具有内燃机(3)、第一电机(4)、其转子(8)与所述第一电机(4)的转子(5)的转动轴线(6)同轴布置的第二电机(7)、布置在抗相对转动地与所述内燃机(3)的输出轴(10)耦合或能耦合的驱动组成部分(11)与第一电机(4)的和/或第二电机(7)的传动轴(12、13)之间的第一传动级(9)、以及传动装置部分单元(14)，各自的电机(4、7)的传动轴(12、13)经由所述传动装置部分单元与车轮驱动轴(15a、15b)耦合或能耦合，其特征在于，所述内燃机(3)的驱动组成部分(11)经由第二传动级(16)与副轴单元(17)耦合，其中，所述副轴单元(17)具有被整合的离合器(18)，并且如下这样地进一步与所述车轮驱动轴(15a、15b)连接，即，依赖于所述离合器(18)的位置地，让所述内燃机(3)至少经由所述第二传动级(16)与所述车轮驱动轴(15a、15b)耦合或与所述车轮驱动轴(15a、15b)脱耦。
2.根据权利要求1所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述副轴单元(17)具有第一副轴(19)以及第二副轴(20)，所述第一副轴经由所述第二传动级(16)抗相对转动地与所述内燃机(3)的驱动组成部分(11)连接，所述第二副轴(20)经由所述离合器(18)与所述第一副轴(19)作用连接。
3.根据权利要求2所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述第一副轴(19)与所述第二副轴(20)彼此同轴布置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述第一电机(4)的第一传动轴(12)经由另外的离合器(21)与所述第二电机(7)的第二传动轴(13)作用连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述第一传动轴(12)直接经由所述第一传动级(9)与所述内燃机(3)的驱动组成部分(11)抗相对转动地连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述第二传动轴(13)经由第三传动级(22)与所述车轮驱动轴(15a、15b)进一步旋转耦合。
7.根据权利要求6所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述第二传动轴(13)借助所述第三传动级(22)与另外的第三副轴(23)旋转地连接。
8.根据权利要求6或7所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述第三副轴(23)与差速器(24)转动耦合。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述第二副轴(20)与所述差速器(24)旋转地连接。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的驱动单元(1)，其特征在于，所述输出轴(10)经由减振单元(27)和/或滑动离合器与所述驱动组成部分(11)耦合。
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