CN113056384A - 用于机动车辆的变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于机动车辆的变速器(G),该变速器包括电动机器(EM1)、第一驱动轴(GW1)、第二驱动轴(GW2)、从动轴(GWA)、三个行星齿轮组(P1,P2,P3)和至少六个换挡元件(A,B,C,D,E,F),其中通过选择性地致动这至少六个换挡元件(A,B,C,D,E,F)能够切换成不同的挡位,并且此外能够与电动机器(EM1)共同作用地呈现不同的操作模式;并且本发明涉及一种具有这样的变速器(G)的用于机动车辆的动力传动系和一种用于操作该变速器的方法。
Description
本发明涉及一种用于机动车辆的变速器,所述变速器包括电动机器、第一驱动轴、第二驱动轴、从动轴以及第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组,其中所述行星齿轮组分别包括多个元件,其中设置有第一换挡元件、第二换挡元件、第三换挡元件、第四换挡元件、第五换挡元件和第六换挡元件,并且其中所述电动机器的转子与所述第二驱动轴处于连接。此外,本发明还涉及一种机动车辆动力传动系,在其中使用前述变速器;并且涉及一种用于操作变速器的方法。
在混合动力车辆中已知如下变速器,该变速器除了齿轮组之外还具有一个或多个电动机器。在此,该变速器通常被设计为多挡位的,即可以通过致动对应的换挡元件切换作为驱动轴与从动轴之间挡位的多个不同的传动比,其中这优选地自动地完成。根据换挡元件的布置方式,这些换挡元件是离合器或制动器。在此,该变速器被用于根据各种判据来以适合的方式实现机动车辆的驱动机器的牵引力提供。在此,变速器的挡位在大多数情况下还用于与至少一个电动机器共同作用以呈现纯电力行驶。此外,该至少一个电动机器通常可以以各种方式连结在变速器中以呈现不同的操作模式。
从DE 10 2014 218 610 A1得出一种用于混合动力车辆的变速器,该变速器除了第一驱动轴和从动轴之外还包括三个行星齿轮组以及一个电动机器。此外,在一个变体中设置有六个换挡元件,藉由这些换挡元件实现从第一驱动轴至从动轴的不同力流而呈现不同挡位,并且此外可以设计电动机器的不同的连结方式。在此还可以通过仅藉由电动机器进行驱动来呈现纯电力行驶。
本发明的目的在于,提供从现有技术已知的用于机动车辆的变速器的一种替代设计方案,借助于该变速器可以在紧凑的结构下以适合的方式方法来呈现不同的操作模式。
这个目的基于权利要求1的前序部分及其特征部分的特征来实现。在其后的从属权利要求各自描述了本发明的有利的改进方案。此外,一种机动车辆动力传动系是权利要求10的主题。此外,权利要求11具有一种用于操作变速器的方法作为主题。
根据本发明,一种变速器包括电动机器、第一驱动轴、第二驱动轴、从动轴以及第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组。在此,这些行星齿轮组包括多个元件,其中这些行星齿轮组的每个行星齿轮组都各自指配有第一元件、各自指配有第二元件并且各自指配有第三元件。此外,设置有第一换挡元件、第二换挡元件、第三换挡元件、第四换挡元件、第五换挡元件以及第六换挡元件,通过选择性地致动这些换挡元件可以呈现不同的力流引导而切换到不同的挡位。特别优选地,在此,可以在第一驱动轴与从动轴之间形成传动比不同的至少四个挡位。此外,电动机器的转子与第二驱动轴处于连接。
在本发明的意义上,“轴”应被理解为变速器的可转动的构件,变速器的所属的部件藉由该轴防旋转地相互连接,或者在致动对应的换挡元件时藉由该轴建立这种连接。在此,相应的轴可以使部件在轴向上或者在径向上或者既在轴向上也在径向上相互连接。因此,相应的轴可以作为中间件而存在,藉由该中间件例如在径向上连接相应的部件。
在本发明的意义上,“轴向”指的是在纵向中轴线的方向上的取向,行星齿轮组沿着该取向被布置成彼此共轴。“径向”于是应被理解为位于该纵向中轴线上的轴的直径方向上的取向。
优选地,变速器的从动轴具有齿部,从动轴藉由齿部随后在机动车辆动力传动系中与相对于从动轴在轴线上平行地布置的差速器处于操作性连接。在此,齿部优选地设置在从动轴的连接点处,其中从动轴的这个连接点优选地在轴向上位于变速器的如下端部的区域中,在该端部处还设置有第一驱动轴的与连接在上游的驱动机器建立连接的连接点。这种布置方式特别适合于在具有横向于机动车辆的行驶方向定向的动力传动系的机动车辆中使用。
然而替代于此,变速器的从动器原则上也可以设置在变速器的与第一驱动轴的连接点相反的轴向端部处。在此,从动轴的连接点于是在从动轴的轴向端部处被设计成与第一驱动轴的连接点共轴,从而使得变速器的驱动器和从动器被放置在变速器的彼此相反的轴向端部处。因此,这种方式设计的变速器适合于在具有沿机动车辆的行驶方向定向的动力传动系的机动车辆中使用。
优选地,根据第一变体,这些行星齿轮组在轴向上在第一驱动轴的连接点后以第一行星齿轮组、第二行星齿轮组并且最后第三行星齿轮组的顺序布置。相比之下,在本发明的替代于此的第二变体的范围内,这些行星齿轮组在轴向上以第三行星齿轮组、第二行星齿轮组并且最后第一行星齿轮组的顺序放置。
本发明现在包括以下技术教导:第一驱动轴防旋转地与第一行星齿轮组的第二元件连接。从动轴防旋转地与第三行星齿轮组的第二元件连接。第一行星齿轮组的第一元件和第三行星齿轮组的第一元件固定在防旋转的结构元件处。
在第三行星齿轮组中存在两个联接。第一联接存在于第二行星齿轮组的第一元件与固定的结构元件之间。第二联接存在于第二行星齿轮组的第二元件与第三行星齿轮组的第三元件之间。第三联接存在于第二行星齿轮组的第三元件与壳体固定的结构元件之间。重要的是:这些联接中的两个联接作为防旋转的连接存在,而在剩余的联接中能够借助于第一换挡元件建立防旋转的连接。
此外,第二换挡元件被设计为将从动轴防旋转地与第一驱动轴连接。第三换挡元件被设计成将从动轴防旋转地与第一行星齿轮组的第三元件连接。第四换挡元件被设计成将第一驱动轴防旋转地与第三行星齿轮组的第三元件连接。第五换挡元件被设计成将第一驱动轴防旋转地与第二驱动轴连接。
第六换挡元件被设计为锁定第二行星齿轮组或者将第二驱动轴与第三行星齿轮组的第三元件连接。如果一个行星齿轮组是锁定的,则传动比始终是一,而与齿数无关。换种表达方式:该行星齿轮组作为一个整体运行。
例如,第六换挡元件可以被布置并且被设计为其在致动状态下将第二行星齿轮组的第一元件与第二元件连接。然而,第六换挡元件还可以被布置并且被设计为其在致动状态下将第二行星齿轮组的第一元件与第三元件连接。同样,第六换挡元件可以被布置并且被设计为其在致动状态下将第二行星齿轮组的第二元件与第三元件连接。
第二换挡元件、第三换挡元件、第四换挡元件、第五换挡元件和第六换挡元件在此作为离合器存在,这些离合器在致动时相应地使变速器的分别直接连接到其上的部件在必要时在其旋转运动方面等同并且随后使其防旋转地相互连接。相比之下,第一换挡元件根据变体被实施为离合器或制动器,该制动器在操作时使与其直接结合的部件在适当时制动到静止状态并且随后进行固定。
根据本发明,变速器的可转动的部件的相应的、防旋转的连接优选地藉由一个或多个位于其间的轴实现,这些轴在此在部件的位置在空间上密集的情况下也可以作为较短的中间件而存在。具体地,防旋转地永久地相互连接的部件在此可以分别作为防旋转地相互连接的单个部件存在,或者也可以一件式地存在。在所提到的第二种情况下,于是相应的部件和必要时存在的轴由同一构件构成,其中这尤其在相应的部件在变速器中在空间上密集地彼此紧靠的情况下实现。
在变速器的通过致动相应的换挡元件才防旋转地相互连接的部件中,同样优选地藉由一个或多个位于其间的轴来实现连接。
固定尤其通过与变速器的防旋转的结构元件的防旋转的连接来实现,该结构元件优选地是永久静止的部件,优选地是变速器的壳体、这种壳体的一部分或与其防旋转地连接的结构元件。
在本发明的意义上,电动机器的转子与变速器的第二驱动轴“连接”应理解为如下连接:在电动机器的转子与第二驱动轴之间存在相等的转速关系。
总体上,根据本发明的变速器的特征在于构造方式紧凑、构件负载较小、啮合效率较高以及损耗较小。
根据本发明的一个实施方式,第一换挡元件被布置并且被设计为其在致动状态下将第二行星齿轮组的第一元件固定在防旋转的结构元件处,而相比之下第二行星齿轮组的第二元件永久防旋转地与第三行星齿轮组的第三元件连接,并且第二行星齿轮组的第三元件永久防旋转地与第二驱动轴连接。
因此在这个变体中,第二驱动轴持久防旋转地与第二行星齿轮组的第三元件连接,而第三行星齿轮组的第三元件永久防旋转地与第二行星齿轮组的第二元件处于连接。此外,闭合第一换挡元件实现了在第二行星齿轮组的第一元件与防旋转的构件之间的防旋转的连接。
根据本发明的一个替代性的设计可能性,第一换挡元件被布置并且被设计为其在致动状态下将第二行星齿轮组的第三元件防旋转地与第二驱动轴连接,而相比之下第二行星齿轮组的第一元件永久固定在防旋转的结构元件上,并且第二行星齿轮组的第二元件永久防旋转地与第三行星齿轮组的第三元件连接。
在这个所谓的离合器变体中,因此在第二行星齿轮组的第一元件与防旋转的结构元件之间存在永久防旋转的连接。同样第二行星齿轮组的第二元件与第三行星齿轮组的第三元件持久防旋转地相互连接。第一换挡元件在致动时将第二行星齿轮组的第三元件与第二驱动轴防旋转地相互连接。
在另一个离合器变体中,第一换挡元件被布置并且被设计为其在致动状态下将第二行星齿轮组的第二元件防旋转地与第三行星齿轮组的第三元件连接,而相比之下第三行星齿轮组的第一元件永久固定在防旋转的结构元件处。第二行星齿轮组的第三元件在此永久防旋转地与第二驱动轴连接。
在这个离合器变体中,因此在第二行星齿轮组的第一元件与防旋转的结构元件之间存在永久防旋转的连接。同样第二行星齿轮组的第三元件与第二驱动轴持久防旋转地相互连接。第一换挡元件在致动时将第三行星齿轮组的第三元件与第二行星齿轮组的第二元件持久防旋转地相互连接。
根据本发明的一个实施方式,通过选择性地闭合六个换挡元件,在第一驱动轴与从动轴之间获得传动比不同的四个挡位以及一个附加挡位。
因此,通过致动第一换挡元件和第五换挡元件可以呈现第一驱动轴与从动轴之间的第一挡位,其中在同时连结了连接在第一驱动轴处的驱动机器以及电动机器的情况下进行行驶。
此外,在四个变体中获得第一驱动轴与从动轴之间的第二挡位:在第一变体中通过致动第一换挡元件和第四换挡元件获得第二挡位。在第二变体中通过闭合第四换挡元件和第六换挡元件获得第二挡位。在第三变体中通过闭合第五换挡元件和第六换挡元件获得第二挡位。最后,在第四变体中通过闭合第四换挡元件和第五换挡元件获得第二挡位。
在第一变体中通过闭合第一换挡元件和第二换挡元件可以切换成第一驱动轴与从动轴之间的第三挡位。此外,在第二变体中通过闭合第二换挡元件和第六换挡元件可以呈现第三挡位。在第三变体中通过闭合第二换挡元件和第五换挡元件可以呈现第三挡位。
通过仅闭合第二换挡元件还可以实现第三挡位(这是由于第一驱动轴和从动轴于是在从动轴与第一行星齿轮组的第二元件防旋转地连接的情况下直接防旋转地相互联接),因此可以藉由连接在上游的驱动机器来进行行驶。在此,还可以使电动机器解除联接,这是因为在这种情况下仅第二换挡元件受到扭矩载荷,并且除此之外第二驱动轴可以静止。由此可以避免电动机器的空载损耗。然而,切换到第三挡位的上述变体具有的优点在于:连结了电动机器并且由此可以实现混合动力式行驶。
此外,还可以在第一变体中通过致动第一换挡元件和第三换挡元件来切换成第一驱动轴与从动轴之间的第四挡位。在第二变体中可以通过致动第三换挡元件和第六换挡元件来切换成第四挡位。最后,可以通过致动第三换挡元件和第五换挡元件来切换成第四挡位。
此外,可以通过仅闭合第三换挡元件而藉由连接在上游的驱动机器实现第四挡位,这是因为在第三换挡元件闭合时,第一驱动轴和从动轴在从动轴与第一行星齿轮组的第三元件的防旋转的连接的情况下直接防旋转地相互连接。在此,还可以使电动机器解除联接,这是因为在第三换挡元件闭合的情况下仅第三换挡元件受到扭矩载荷并且第二驱动轴可以静止。随后可以在第四挡位中避免电动机器的空载损耗。然而切换到第四挡位的四个前述变体具有的优点在于:由于同时连结了连接在上游的驱动机器和电动机器而可以实现混合动力式行驶。
在适当地选择行星齿轮组的固定传动比的情况下,由此实现了适合于在机动车辆的领域中应用的传动比系列。在此,可以实现挡位之间的切换,其中总是仅须使各两个换挡元件的状态发生变化,其方式为使参与前一个挡位的换挡元件中的一个换挡元件断开并且使另一个换挡元件闭合以呈现后一个挡位。这于是也引起可以非常顺利地进行挡位之间的切换。
此外,由于电动机器与变速器的第二驱动轴的连接,还可以以简单的方式方法实现不同的操作模式:
因此,第二驱动轴与从动轴之间的第一挡位可以用于纯电力行驶,其中通过闭合第一换挡元件来获得这个第一挡位。
通过闭合第一换挡元件,电动机器以(在第二行星齿轮组和第三行星齿轮组的第一元件固定的情况下相应的第三元件到第二元件的)恒定的传动比与从动器连接,即于是以与第一燃烧发动机动力式挡位相对应的传动比纯电力行驶。
除此之外,第二驱动轴与从动轴之间的第二挡位仍可以实现用于纯电力行驶。在此,为了切换这个第二挡位,须致动第六换挡元件。通过闭合第六换挡元件,电动机器以(在第三行星齿轮组的第一元件固定的情况下第三元件到第二元件的)恒定的传动比与从动器连接,即于是以与第二挡位相对应的传动比纯电力行驶。
从以在第二驱动轴与从动轴之间有效的第一挡位进行纯电力行驶开始,随后可以启动连接在上游的驱动机器进入在第一驱动轴与从动轴之间有效的第一挡位。此外,可以启动进入第二挡位的第一变体。最后,可以启动进入第三挡位的第一变体。此外,可以启动进入第四挡位的第一变体。第一换挡元件相应地参与这些挡位。
同样地,还可以从在第二驱动轴与从动轴之间有效的第二挡位实现使连接在上游的驱动机器启动进入第二挡位的第二变体、第二挡位的第三变体、第三挡位的第二变体并且启动进入在第一驱动轴与从动轴之间有效的第四挡位的第二变体。
此外,作为另一种操作模式也可以实现电能储存器的充电操作,其方式为仅使第五换挡元件闭合并且因此在第一驱动轴与第二驱动轴之间建立防旋转的连接并且因此也建立与电动机器的联接。在此状态下,第二驱动轴尤其比第一驱动轴旋转得更快。同时,在此没有与从动轴建立力配合,因此变速器处于空挡位置。除了充电操作之外,由此还可以藉由电动机器实现对连接在上游的驱动机器的启动。
此外,可以呈现具有牵引力支持的负载切换:在第一挡位与第二挡位之间的挡位变换中,可以在第一换挡元件闭合时藉由电动机器来支持牵引力,其中对要闭合的换挡元件的同步在此藉由对连接在上游的驱动机器进行转速调节来实现。然而替代性地,这还可以通过被同步的换挡元件或者还通过另一个单独的同步装置来实现,例如变速器制动器或还有另一个电动机器,该另一个电动机器可以直接或间接地与第一驱动轴处于操作性连接。如果在驱动轴的驱动侧还设置有另一个换挡元件作为分离离合器,则可以在同步期间使连接在上游的驱动机器的惯性体解除联接。
同样,在第一换挡元件闭合的情况下,也可以在负载下实现在第二挡位与第三挡位的第一变体之间的挡位变换。这此外还能够在第三挡位的第一变体与(第一驱动轴与从动轴之间有效的)第四挡位的第一变体之间的挡位变换中实现,原因在于在此第一换挡元件也相应地参与这两个变体。
此外,根据本发明的变速器可以***作成使得在行驶时实现电动机器的转速下降。因此,首先可以在第四挡位的第一变体中以混合动力的方式行驶,其方式为在以藉由电动机器支持扭矩的方式从第三挡位切换到第四挡位之后或者在使驱动机器启动进入第四挡位之后首先使第一换挡元件保持闭合。然而,现在为了在第四挡位中使电动机器的转速在行驶速度较高时下降,可以从第四挡位的第一变体切换到第四挡位的第二变体,这是因为在此电动机器的转子具有比在第四挡位的第一变体中更小的转速。这个切换在此在第三换挡元件闭合的情况下通过藉由连接在上游的驱动机器获得牵引力来实现。在此,首先使无负载的第一换挡元件脱离接合,并且随后使无负载的第六换挡元件接合,其中在此通过对电动机器进行转速调节来实现转速适配。
在此,不需要单独的换挡元件以使连接在上游的驱动机器解除联接,原因在于连接在上游的驱动机器可以在(在第一驱动轴与从动轴之间有效的)第四挡位的第二变体中通过断开第三换挡元件而解除联接。由此随后实现第二挡位,该第二挡位在第二驱动轴与从动轴之间有效。此外,可以在车辆变慢时准备从(在第一驱动轴与从动轴之间有效的)第四挡位切换回到(在第一驱动轴与从动轴之间有效的)第三挡位,其方式为首先从第四挡位的第二变体变换到第一变体,并且在此在第三换挡元件闭合的情况下藉由连接在上游的驱动机器获得牵引力。在第四挡位的第一变体中,随后进而闭合第一换挡元件,需要该第一换挡元件来在从第四挡位切换回到第三挡位的过程中藉由电动机器来支持牵引力。
替代于此,然而也可以在第六换挡元件闭合的情况下实现从(第一驱动轴与从动轴之间有效的)第四挡位切换回到(第一驱动轴与从动轴之间有效的)第三挡位,其方式为在第四挡位的第二变体与第三挡位的第二变体之间进行变换,第六换挡元件相应地参与这些变体的呈现。在此于是电动机器支持牵引力。接着可以在需要时断开第六换挡元件并且随后闭合第一换挡元件,其中在此藉由电动机器进行同步并且藉由连接在上游的驱动机器来支持牵引力。由此还可以在第一驱动轴与从动轴之间有效的第三挡位中改变电动机器的转速。
本发明的另一个设计可能性在于,设置有另一个电动机器,其转子连接在第一驱动轴处。此外,本发明的另一个设计可能性在于,设置有另一个电动机器,其转子连接在第一行星齿轮组的第三元件处。
在此,这种设计方案具有的优点在于,由此可以实现其他运行状态。此外,在此必要时可以直接实现对连接在上游的驱动机器的启动(如果该驱动机器被设计为燃烧动力发动机)。此外,额外的电动机器可以在使换挡元件同步的情况下支持连接在上游的驱动机器。
根据本发明的另一个实施方式,第一驱动轴可以藉由第七换挡元件防旋转地与连接轴连接,然后该连接轴在机动车辆动力传动系内进而优选地与连接在变速器上游的驱动机器联接。在此,第七换挡元件原则上可以被实施为力配合的换挡元件或形状配合的换挡元件,但是特别优选地作为爪式离合器而存在。藉由第七换挡元件可以使连接在上游的驱动机器也相应地完全地与变速器解除联接,从而使得可以无问题地实现纯电力操作。
在本发明的改进方案中,一个或多个换挡元件分别被实现为形状配合的换挡元件。在此,相应的换挡元件优选地被实施为爪式换挡元件或锁定同步装置。相比于力配合的换挡元件,形状配合的换挡元件具有的优点在于:在断开的状态下产生的拖曳损耗更小,从而使得可以实现变速器的更高的效率。尤其,在根据本发明的变速器中,所有换挡元件都被实现为形状配合的换挡元件,从而可以实现尽可能小的拖曳损耗。然而在原则上还可能将一个换挡元件或者可能将多个换挡元件设计为力配合的换挡元件,例如被设计为多片式换挡元件。
优选地,行星齿轮组在轴向方向上从变速器输入端开始以第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组的顺序布置。
在本发明的范围内,这些行星齿轮组可以分别作为负行星组而存在(只要可以实现元件的连接),其中相应的行星齿轮组的第一元件是太阳齿轮;相应的行星齿轮组的第二元件是行星架;并且相应的行星齿轮组的第三元件是环齿轮。负行星组以本领域技术人员原则上已知的方式方法由如下元件组合成:太阳齿轮、行星架和环齿轮,其中行星架以可旋转支承的方式引导至少一个、然而优选多个行星齿轮,这些行星齿轮具体地分别与太阳齿轮和环绕的环齿轮啮合。
然而替代于此,一个或多个行星齿轮组还可能作为正行星组而存在(只要能够连接相应的元件),其中于是相应的行星齿轮组的第一元件是太阳齿轮;相应的行星齿轮组的第二元件是环齿轮;并且相应的行星齿轮组的第三元件是行星架。正行星组同样存在如下元件:太阳齿轮、环齿轮和行星架,其中后者引导至少一个行星齿轮对,在该行星齿轮对中一个行星齿轮与位于内部的太阳齿轮处于齿啮合,并且另一个行星齿轮与环绕的环齿轮处于齿啮合,并且行星齿轮彼此啮合。
在允许连接各个元件的情况下,可以将负行星组转换成正行星组,其中于是相比于作为负行星组的实施方式,将环齿轮连接和行星架连接相互调换,并且须将变速器固定传动比增大一。反之,正行星组还可能被负行星组代替,只要这能够实现变速器的元件的连接。于是在此与正行星组相比,同样可能须将环齿轮连接和行星架连接相互调换,并且可能须将变速器固定传动比减小一。然而在本发明的范围内,这三个行星齿轮组优选分别被实施为负行星组。
在此,每一个行星齿轮组可以被实施为负行星齿轮组或行星齿轮组,这是因为在第二行星齿轮组的第二元件处没有直驱传动。
优选地,行星齿轮组分别作为负行星组而存在,其中相应的行星齿轮组的第一元件是太阳齿轮;相应的行星齿轮组的第二元件是行星架;并且相应的行星齿轮组的第三元件是环齿轮。负行星组以本领域技术人员原则上已知的方式方法由如下元件组合成:太阳齿轮、行星架和环齿轮,其中行星架以可旋转支承的方式引导至少一个、然而优选多个行星齿轮,这些行星齿轮具体地分别与太阳齿轮和环绕的环齿轮啮合,即处于齿啮合。
根据本发明的另一个实施方式,第一换挡元件和第六换挡元件组合成换挡元件对,该换挡元件对指配有致动元件。在此,藉由致动元件从空挡位置开始一方面可以致动第一换挡元件并且另一方面可以致动第六换挡元件。这具有的优点在于,通过这种组合可以减少致动元件的数量,并且因此还可以降低制造耗费。
替代于前述变体或作为补充,第二换挡元件和第三换挡元件组合成换挡元件对,该换挡元件对指配有致动元件。在此,藉由这个致动元件从空挡位置开始一方面可以致动第二换挡元件并且另一方面可以致动第三换挡元件。由此可以降低制造耗费,其方式为通过将这两个换挡元件组合成换挡元件对可以将一个致动装置用于两个换挡元件。替代于此,然而也可以组合第二换挡元件和第四换挡元件或者第二换挡元件和第五换挡元件。
此外,替代于前述两个变体或作为补充,第四换挡元件和第五换挡元件组合成换挡元件对,该换挡元件对指配有致动元件。在此,藉由这个致动元件从空挡位置开始一方面可以致动第四换挡元件并且另一方面可以致动第五换挡元件。由此还可以降低制造耗费,这是因为由此可以藉由共用的致动装置来实现这两个换挡元件的致动。替代于此,然而也可以组合第三换挡元件和第五换挡元件或者第三换挡元件和第四换挡元件。
然而特别优选地,同时实现上述三个换挡元件对,从而使得变速器的这六个换挡元件可以藉由三个致动元件来进行致动。由此可以实现特别低的制造耗费。
根据本发明的一个实施方式,电动机器的转子防旋转地与第二驱动轴连接。替代于此,本发明的一个设计可能性在于,转子藉由至少一个传动级与第二驱动轴处于连接。电动机器可以被布置成与行星齿轮组共轴、或者相对于这些行星齿轮组轴线偏移。在所提到的第一种情况下,电动机器的转子在此可以直接防旋转地与第二驱动轴连接,然而或者可以藉由一个或多个位于其间的传动级与该第二驱动轴联接,其中后者使得能够实现电动机器的转速更高且扭矩更小的更有利设计。该至少一个传动级在此可以被实施为正齿轮级和/或行星级。在电动机器的共轴的布置方式下,于是这些行星齿轮组中的一个或多个行星齿轮组此外可以进一步优选地在轴向上被布置在电动机器的区域中并且相对于该电动机器被布置在径向内部,从而可以缩短变速器的轴向结构长度。
相比之下,如果电动机器被设置成相对于行星齿轮组轴线偏移,则藉由一个或多个位于其间的传动级和/或牵引机构驱动器实现联接。一个或多个传动级在此还可以具体地实现为正齿轮级或行星级。牵引机构驱动器可以是皮带驱动器或链式驱动器。
如果此外还设置有另一个电动机器,则该另一个电动机器的转子还可以直接防旋转地与第一驱动轴连接,然而或者藉由至少一个传动级与第一驱动轴联接。该至少一个传动级在此可以是正齿轮级或行星级或牵引机构驱动器。此外,该另一个电动机器在此可以被设置成与第一驱动轴并且因此也与行星齿轮组共轴或轴线偏移。
在本发明的范围内,在变速器的上游可以连接有启动元件,例如混合动力变矩器或摩擦离合器。这个启动元件可以是变速器的组成部分并且用于设计启动过程,其方式为该启动元件能够实现尤其被设计为燃烧动力发动机的驱动机器与变速器的第一驱动轴之间的滑转转速。在此,也可以将变速器的换挡元件中的一个换挡元件或可能存在的分离离合器设计为这样的启动元件,其方式为该换挡元件或该分离离合器作为摩擦换挡元件而存在。此外,在原则上可以在变速器的每个轴上布置相对于变速器壳体或相对于另一个轴空转。
根据本发明的变速器尤其是用于混合动力车辆或电动车辆的机动车辆动力传动系的一部分,并且被布置在机动车辆的(被设计为燃烧动力发动机或电动机器的)驱动机器与动力传动系的(在向机动车辆的驱动轮的力流方向上在后的)其他部件之间。在此,变速器的第一驱动轴永久地防旋转地与燃烧动力发动机的曲轴或电动机器的转子轴联接,或者可以藉由位于其间的分离离合器或启动元件与该曲轴或该转子轴连接,其中在燃烧动力发动机与变速器之间还可以设置有扭振减振器。然后,在从动侧变速器在机动车辆动力传动系内优选地与机动车辆的驱动桥的差速器联接,其中然而在此还可以存在与纵向差速器的连接,藉由该纵向差速器实现了向机动车辆的多个受到驱动的车桥的分配。差速器或纵向差速器在此可以与变速器布置在共用的壳体中。同样地,必要时存在的扭振减振器也可以一起被整合到这个壳体中。
在本发明的意义上,变速器的两个结构元件“连接”或“联接”或者“相互处于连接”指的是这些结构元件的永久联接,从而使得这些结构元件不可以彼此独立地转动。就此而言,在这些结构元件(它们可以是行星齿轮组的元件和/或轴和/或变速器的防旋转的结构元件)之间不设置换挡元件,而是对应的结构元件以相等的转速关系相互联接。
相比之下,如果在两个结构元件之间设置有换挡元件,则这些结构元件并非永久相互联接,而是通过致动位于其间的换挡元件才实现联接。在此,在本发明的意义上,致动换挡元件意味着使所涉及的换挡元件转变到闭合状态并且随后使直接连接到其上的结构元件在必要时的旋转运动方面彼此等同。在所涉及的换挡元件被设计为形状配合的换挡元件的情况下,借此直接防旋转地相互连接的结构元件在相等的转速下运行,而在力配合的换挡元件的情况下在致动该换挡元件之后在结构元件之间还可能存在转速差。然而,在本发明的范围内,这种期望的或不期望的状态被称为相应的结构元件藉由换挡元件的防旋转的连接。
本发明并不受限于主权利要求或其从属权利要求的特征的所给出的组合。此外还存在如下可能性:将从权利要求书、本发明的优选实施方式的以下说明或直接从附图中得出的各个特征彼此进行组合。权利要求书通过使用附图标记对附图的参考不应限制权利要求书的保护范围。
本发明的在下文阐述的有利实施方式在附图中展示。在附图中:
图1示出了机动车辆动力传动系的示意性视图;
图2至图7分别示出了如在图1的机动车辆动力传动系中可以使用的变速器的示意性视图;
图8示出了图2至图7的变速器的示例性换挡图;
图9和图10分别示出了如同样在图1的机动车辆动力传动系中可以使用的变速器的示意性视图;
图12示出了具有根据图9和图10的变速器的图1的机动车辆动力传动系的示例性换挡图;以及
图13至图16分别示出了图2至图7以及图9和图10的变速器的修改可能性的示意性图示。
图1示出了混合动力车辆的机动车辆动力传动系的示意性视图,其中在该机动车辆动力传动系中,燃烧动力发动机VKM与变速器G藉由位于其间的扭振减振器TS连接。在从动侧在变速器G的下游连接有差速器AG,藉由该差速器将驱动功率分配到机动车辆的驱动桥的驱动轮DW上。在此,变速器G和扭振减振器TS布置在变速器G的共用的壳体中,随后也可以将差速器AG整合到该壳体中。此外,如在图1中可以看到的,燃烧动力发动机VKM、扭振减振器TS、变速器G以及还有差速器AG横向于机动车辆的行驶方向而定向。
从图2中获得根据本发明的第一实施方式的变速器G的示意性图示。如可以看到的,变速器G由齿轮组RS和电动机器EM1组合成,该齿轮组和该电动机器一起布置在变速器G的壳体中。齿轮组RS包括三个行星齿轮组P1、P2和P3,其中行星齿轮组P1、P2和P3中的每个行星齿轮组都各自具有第一元件E11或E12或E13、各自具有第二元件E21或E22或E23、并且各自具有第三元件E31或E32或E33。在此,相应的第一元件E11或E12或E13分别由相应的行星齿轮组P1或P2或P3的太阳齿轮构成,而相应的行星齿轮组P1或P2或P3的相应的第二元件E21或E22或E23作为行星架存在并且相应的行星齿轮组P1或P2或P3的相应的第三元件E31或E32或E33作为环齿轮存在。
即,在本发明的情况下,第一行星齿轮组P1、第二行星齿轮组P2和第三行星齿轮组P3分别作为负行星组而存在,其相应的行星架以可旋转支承的方式引导至少一个行星齿轮,该至少一个行星齿轮既与相应的径向内部的太阳齿轮处于齿啮合、也与相应的径向环绕的环齿轮处于齿啮合。然而特别优选地,在第一行星齿轮组P1、第二行星齿轮组P2和还有第三行星齿轮组P3中分别设置有多个行星齿轮。
如在图2中可以看到的,变速器G包括总计六个换挡元件,这些换挡元件呈第一换挡元件A、第二换挡元件B、第三换挡元件C、第四换挡元件D、第五换挡元件E和第六换挡元件F的形式。这些换挡元件各自被实施为形状配合的换挡元件,并且优选地作为爪式换挡元件存在。第一换挡元件A被实施为制动器,而其余的换挡元件B、C、D、E和F作为离合器存在。
第一行星齿轮组P1的第一元件E11以及第三行星齿轮组P3的第一元件E13固定在防旋转的构件GG处,并且因此永久地防止旋转运动。防旋转的构件GG尤其是变速器G的变速器壳体或变速器壳体的一部分。第一行星齿轮组P1的第二元件E21永久防旋转地与第一驱动轴GW1连接。
第二行星齿轮组P2的第二元件E22和第三行星齿轮组P3的第三元件E33永久防旋转地相互连接。第三行星齿轮组P3的第二元件E23与变速器G的从动轴GWA处于连接。第二行星齿轮组P2的第一元件E13可以藉由第一换挡元件A固定在防旋转的结构元件GG处。
如在图2中还可以看到:变速器G的第一驱动轴GW1可以藉由第二换挡元件B而防旋转地与从动轴GWA连接。
除此之外,可以通过闭合第三换挡元件C使第一行星齿轮组P1的第三元件E31防旋转地与从动轴GWA进行连接。
第一驱动轴GW1还可以藉由第四换挡元件D防旋转地与第三行星齿轮组P3的第三元件E33连接并且借助于第五换挡元件E防旋转地与第二驱动轴GW2进行连接。此外,还可以通过闭合第六换挡元件F使第二行星齿轮组P2的第二元件E22防旋转地与第二行星齿轮组P2的第一元件E12连接。如果致动第六换挡元件F,则锁定第二行星齿轮组P2。
第一驱动轴GW1和从动轴GWA分别形成连接点GW1-A或GWA-A,其中在图1的机动车辆动力传动系中,连接点GW1-A用于连接到燃烧动力发动机VKM,而变速器G在连接点GWA-A处与在后的差速器AG连接。在此,第一驱动轴GW1的连接点GW1-A被设计在变速器G的轴向端部处,其中从动轴GWA的连接点GWA-A位于同一轴向端部的区域中,并且在此横向于第一驱动轴GW1的连接点GW1-A而定向。此外,第一驱动轴GW1、第二驱动轴GW2以及从动轴GWA被布置成彼此共轴。
行星齿轮组P1、P2和P3同样与驱动轴GW1和GW2以及从动轴GWA共轴,其中这些行星齿轮组在轴向上在第一驱动轴GW1的连接点GW1-A后以第一行星齿轮组P1、第二行星齿轮组P2和第三行星齿轮组P3的顺序布置。同样地,电动机器EM1也被放置成与行星齿轮组P1、P2和P3并且因此也与驱动轴GW1和GW2以及从动轴GWA共轴,其中电动机器EM1在此在轴向上被布置在第二行星齿轮组和第三行星齿轮组的位置并且在径向上被布置在这两个行星齿轮组周围。
在此,第六换挡元件F和第一换挡元件A在轴向上并排紧邻并且在径向上处于同一高度,并且组合成换挡元件对SP1,其方式为第一换挡元件A和第六换挡元件F指配有共用的致动元件,藉由该致动元件从空挡位置开始一方面可以致动第六换挡元件F并且另一方面可以致动第一换挡元件A。
第二换挡元件B和第三换挡元件C同样在轴向上被放置在第一行星齿轮组P1与第二行星齿轮组P2之间。在此,第二换挡元件B和第三换挡元件C在轴向上并排紧邻并且在径向上被设置在同一高度上并且具有共用的致动元件,藉由该致动元件从空挡位置开始一方面可以致动第二换挡元件B并且另一方面可以致动第三换挡元件C。就此而言,第二换挡元件B和第三换挡元件C组合成换挡元件对SP2。
最后,第四换挡元件D和第五换挡元件E在轴向上位于第三行星齿轮组P3的背离第二行星齿轮组P2的一侧。第四换挡元件D和第五换挡元件E组合成换挡元件对SP3,其方式为该第四换挡元件和该第五换挡元件在轴向上并排紧邻并且在径向上大体上被设置在相同的高度上并且具有共用的致动元件,藉由该致动元件从空挡位置开始一方面可以致动第四换挡元件D并且另一方面可以致动第五换挡元件E。
此外,从图3中得出根据本发明的第二设计可能性的变速器G的示意性视图,该第二设计可能性同样可以应用于图1中的机动车辆动力传动系。在此,这个设计可能性主要对应于根据图2的前述变体,区别之处在于:现在被标为F'(F撇)的第六换挡元件在致动状态下将第二行星齿轮组P2的第一元件E12与第三元件E32防旋转地相互连接。就此而言,根据图3的实施方式是锁定变体。在其他方面,根据图3的设计可能性对应于根据图2的变体,因此参考对此的描述。
此外,从图4中得出根据本发明的第二设计可能性的变速器G的示意性视图,该第二设计可能性同样可以应用于图1中的机动车辆动力传动系。在此,这个设计可能性主要对应于根据图2的前述变体,区别之处在于:现在被标为F”(F两撇)的第六换挡元件在致动状态下将第二行星齿轮组P3的第三元件E32与第二元件E22防旋转地相互连接。就此而言,根据图4的实施方式是第二锁定变体。在其他方面,根据图4的设计可能性对应于根据图2或图3的变体,因此参考对此的描述。
从第二锁定变体(图4)开始可以实现两个另外的离合器变体。即,第一换挡元件A的两个另外的布置方式可能性是可设想的。在致动状态下,第一换挡元件A可以借助于第三行星齿轮组P3实现扭矩传递。相比之下,如果第一换挡元件A断开,则无法借助于第三行星齿轮组P3实现扭矩传递,这是因为无法在第一元件E12处进行扭矩支撑。
图5示出了根据本发明的第一离合器变体的变速器G的示意性图示,该第一离合器变体同样可以应用于图1中的机动车辆动力传动系。与根据图4的实施方式不同的是,现在被标为A'(A撇)的第一换挡元件并非定位在第一元件E12处,而是定位在第三元件E32处。即,第三元件E32与第二驱动轴GW2的之前永久固定的连接被可切换的连接代替,并且第一元件E12与防旋转的结构元件GG的之前可切换的连接被固定的壳体连接代替。如果致动第一换挡元件A'(A撇),则可以藉由固定的元件E12支撑扭矩。在其他方面,根据图5的设计可能性对应于根据图4的变体,因此参考对此的描述。
图6示出了根据本发明的第二离合器变体的变速器G的示意性图示,该第二离合器变体同样可以应用于图1中的机动车辆动力传动系。与根据图4的实施方式不同的是,现在被标为A”(A两撇)的第一换挡元件并非定位在第一元件E12处,而是定位在第二元件E22处。即,第二元件E22与第三元件E33的之前永久固定的连接被可切换的连接代替,并且第一元件E12与防旋转的结构元件GG的之前可切换的连接被固定的壳体连接代替。如果致动第一换挡元件A”(A两撇),则可以藉由固定的元件E12支撑扭矩。在其他方面,根据图6的设计可能性对应于根据图4的变体,因此参考对此的描述。
在图7中以表格的方式展示了针对图2至图8的变速器G的示例性换挡图。如可以看到的,在此可以在第一驱动轴GW1与从动轴GWA之间相应地实现传动比不同的总计四个挡位1至4,其中在换挡图的栏目中相应地用X表示了:在挡位1至4中的哪个挡位相应地闭合换挡元件A至F中的哪个换挡元件。
如在图7中可以看到的,通过致动第一换挡元件A和第五换挡元件E来切换成第一驱动轴GW1与从动轴GWA之间的第一挡位1。
此外,在第一变体2.1中通过闭合第一换挡元件A和第四换挡元件D获得第一驱动轴GW1与从动轴GWA之间的第二挡位2。在第二变体2.2中通过闭合第四换挡元件D和第六换挡元件F获得第二挡位2。在第三变体2.3中通过闭合第五换挡元件E和第六换挡元件F获得第二挡位2。最后,在第四变体2.4中通过闭合第四换挡元件D和第五换挡元件E获得第二挡位2。
此外,可以在第一变体3.1中通过致动第一换挡元件A和第二换挡元件B来呈现第一驱动轴GW1与从动轴GWA之间的第三挡位。在第二变体3.2中可以通过致动第二换挡元件B和第六换挡元件F切换到第三挡位3。在第三变体3.3中可以通过致动第二换挡元件B和第五换挡元件E切换到第三挡位3。
此外,还可以通过仅闭合第二换挡元件B以纯发动机方式实现第三挡位(V3)。在最后提及的变体V3中,在此电动机器EM1被解除联接,使得可以仅仅藉由连接在上游的燃烧动力发动机VKM来行驶。相反地,在变体3.1至变体3.3中可以在同时使用燃烧动力发动机VKM和电动机器EM1的情况下以混合动力方式行驶。
此外,还在第一变体4.1中通过致动第一换挡元件A和第三换挡元件C获得第一驱动轴GW1与从动轴GWA之间的第四挡位,其中此外还可以在第二变体4.2中通过闭合第三换挡元件C和第六换挡元件F、以及在第三变体4.3中通过闭合第三换挡元件C和第五换挡元件E切换成第四挡位。
此外,还可以通过仅闭合第三换挡元件C以纯发动机方式实现第四挡位V4。在最后提及的变体V4中,在此电动机器EM1被解除联接,使得可以仅仅藉由连接在上游的燃烧动力发动机VKM来行驶。相反地,在变体4.1至变体4.3中可以在同时使用燃烧动力发动机VKM和电动机器EM1的情况下以混合动力方式行驶。
虽然换挡元件A至F分别被实施为形状配合的换挡元件,但是分别可以在负载下实现在第一挡位1与第二挡位的第一变体2.1之间、在第二挡位2的第一变体2.1与第三挡位3的第一变体3.1之间以及还在第三挡位3的第一变体3.1与第四挡位3的第一变体4.1之间进行切换。对此的原因在于,第一换挡元件A参与了所有这些挡位。在此,切换时的同步可以相应地通过对连接在上游的燃烧动力发动机VKM进行对应调节来实现,从而使得相应的要脱离接合的换挡元件可以无负载地断开,并且随后要闭合的换挡元件可以无负载地闭合。
此外,图2至图6的变速器G还可以以另外的操作模式在电动机器EM1的辅助下进行操作:因此可以在第一挡位E1中实现纯电力行驶,该第一挡位在第二驱动轴GW2与从动轴GWA之间有效,并且为了呈现该第一挡位而使第一换挡元件A转变成闭合状态。由此,在第一换挡元件A闭合的情况下电动机器EM1在根据图2至图8的变速器G中藉由(在P2或P3的相应第一元件固定的情况下相应的第三元件传递到相应的第二元件的)恒定的传动比与从动轴GWA联接。在此,第一挡位E1的传动比相应地对应于第一驱动轴GW1与从动轴GWA之间的第一挡位1的传动比。
此外,还可以在第二驱动轴GW2与从动轴GWA之间实现第二挡位E2,为了呈现该第二挡位而使第六换挡元件F闭合。由此,从动轴GWA在根据图2至图8的变速器G的变体中与第二从动轴GW2并且因此还与电动机器EM1的转子R1联接(在第三行星齿轮组P3的第一元件E12固定的情况下第三元件E32传递到第二元件E22)。在此,这个第二挡位E2的传动比对应于第一驱动轴GW1与从动轴GWA之间的第二挡位2的传动比。
此外,从图8中得出根据本发明的另一种实施方式的变速器G的示意性图示,该另一种实施方式同样可以应用于图1中的机动车辆动力传动系。在此,这个实施方式基本上对应于根据图2的变体,其中与之不同的是,第一驱动轴GW1现在可以在连接点GW1-A处藉由第七换挡元件K0防旋转地与连接轴AN连接,该连接轴随后与机动车辆动力传动系中的连接在上游的燃烧动力发动机VKM处于连接。第七换挡元件K0在此被设计为形状配合的换挡元件,并且特别优选地作为爪式换挡元件而存在。此外,还可以设置有另一个电动机器EM2,其转子R2防旋转地与第一驱动轴GW1处于连接,而该另一个电动机器EM2的定子S2固定在防旋转的结构元件GG处。在其余方面,根据图8的变体在其他方面对应于根据图2的设计可能性,因此参考对此的描述。第七换挡元件K0和第二电动机器EM2彼此之间不存在功能关系,因此这两个特征可以彼此独立地与根据图2的实施方式组合。
此外,从图9中得出根据本发明的另一种实施方式的变速器G的示意性图示,该另一种实施方式同样可以应用于图1中的机动车辆动力传动系。在此,这个实施方式基本上对应于根据图8的变体。与此不同的是,第二电动机器EM2并非设置在第一驱动轴GW1处,而是设置在第一行星齿轮组P1的第三元件E31处。即,第二转子R2与第一行星齿轮组P1的第三元件E31防旋转地连接。由此,第一行星齿轮组P1用作变速器内部的预传动装置。即,EM2以比第一驱动轴1更高的转速旋转,并且因此可以在相同的功率下以更小的转矩脱离接合,这带来了结构空间优点和成本优点。在其余方面,根据图9的变体在其他方面对应于根据图8的设计可能性,因此参考对此的描述。
在图10中以表格的方式展示了在使用图8和图9的变速器G的情况下图1的机动车辆动力传动系的不同的状态,其中这些不同的状态通过这两个电动机器EM1和EM2以及燃烧动力发动机VKM的不同的连结方式得以实现。
借助于唯一的电动机器和断开的换挡元件K0进行纯电力行驶:
在挡位E1中,藉由电动机器EM1以纯电力的方式行驶,其方式为在变速器G中以已经针对图7所描述的方式方法来切换成第一挡位E1。在挡位E2中,藉由电动机器EM1同样以纯电力的方式行驶,其方式为在变速器G中以已经针对图7所描述的方式方法来切换成第二挡位E2。在挡位E3中,藉由电动机器EM2以纯电力的方式行驶,其方式为在变速器G中通过致动第二换挡元件B来切换到第三挡位E3。在挡位E4中,藉由电动机器EM2以纯电力的方式行驶,其方式为在变速器G中通过致动第三换挡元件C来切换到第四挡位E4。
借助于两个电动机器和断开的换挡元件K0进行纯电力行驶:
可以切换成与图7中描述的相同的挡位级,其中这些挡位级现在可以以纯电力的方式行驶。
两个电动机器的优点可以总结如下:
-纯电力负载切换,原因在于第二电动机器EM2在换挡元件K0断开的情况下承担了燃烧动力发动机的功能
-第二电动机器可以在换挡元件K0断开的情况下被用于进行同步,同时第一电动机器EM1支持牵引力
-在换挡元件K0断开时可以呈现更大的总电功率
-在混合动力操作下可以实现更大的行驶里程
-燃烧动力发动机VKM可以由第二电动机器EM2启动
-第二电动机器EM2可以使换挡元件K0同步
-可以实现与电池无关的串行行驶操作
-第二电动机器EM2可以用作发电机,第一电动机器可以用作发动机
在混合动力行驶下/在燃烧发动机动力行驶下的切换状态(其中起动离合器K0在此闭合)方面参考图7的实施方式。
最后,图11至图16还示出了图2至图6以及图8、图9的变速器G的修改可能性。在此,这些修改可能性涉及电动机器EM1的其他形式的连结可能性,但是在根据图8、图9的变速器G中可以以类似的方式应用于另一个电动机器EM2。因此,在图11中电动机器EM1并非被放置成与变速器G的(在此未进一步详细展示的)相应的齿轮组RS共轴,而是以轴线偏移的方式布置。在此,藉由正齿轮级SRS实现连接,该正齿轮级由第一正齿轮SR1和第二正齿轮SR2组合成。在此,第一正齿轮SR1在相应的齿轮组RS方面防旋转地连接在第二驱动轴GW2处。随后,正齿轮SR1与防旋转地放置在电动机器EM1的输入轴EW上的正齿轮SR2处于齿啮合,该输入轴在电动机器EM1内建立与电动机器EM1的(在这里未进一步展示的)转子的连接。
在根据图12的修改可能性中,电动机器EM1也被放置成相对于相应的变速器G的相应的齿轮组RS轴线偏移。与根据图11的前述变体的不同之处在于:在此并非藉由正齿轮级SRS进行连接,而是藉由牵引机构驱动器ZT来进行连接。这个牵引机构驱动器ZT在此可以被设计为皮带驱动器或链式驱动器。在相应的齿轮组RS方面,牵引机构驱动器ZT于是连接在第二驱动轴GW2处。藉由牵引机构驱动器ZT,在此建立了与电动机器EM1的输入轴EW的联接,该输入轴进而在电动机器EM1内连接至电动机器的转子。
在根据图13的修改可能性的情况下,藉由行星级PS和正齿轮级SRS来实现相对于相应的齿轮组RS轴线偏移地放置的电动机器EM1的连结。在此行星级PS被连接在齿轮组RS的下游,其中在行星级PS的从动侧设置正齿轮级SRS,藉由该正齿轮级建立与电动机器EM1的连接。行星级PS在此由环齿轮HO、行星架PT和太阳齿轮SO组合成,其中行星架PT以可旋转地支承的方式引导至少一个行星齿轮PR,该至少一个行星齿轮既与太阳齿轮SO、也与环齿轮HO处于齿啮合。
在此,行星架PT在图2至图8以及图8、图9的齿轮组RS的方面防旋转地连接在第二驱动轴GW2处。相反地,环齿轮HO永久地固定在防旋转的结构元件GG处,而太阳齿轮SO防旋转地与正齿轮级SRS的第一正齿轮SR1连接。随后,正齿轮级SRS的第一正齿轮SR1与第二正齿轮SR2啮合,该第二正齿轮防旋转地设置在电动机器EM1的输入轴EW上。在这种情况下,因此在齿轮组RS的方面藉由两个传动级来连接电动机器EM1。
在图14的修改可能性的情况下,也在齿轮组RS方面藉由行星级PS和正齿轮级SRS来连结电动机器EM1。在此,该修改可能性主要对应于根据图13的变体,区别之处在于:在行星级PS中现在是太阳齿轮SO固定在防旋转的结构元件GG处,而环齿轮HO防旋转地与正齿轮级SRS的第一正齿轮SR1连接。具体地,环齿轮HO和第一正齿轮SR1在此优选地被设计成一件式的,其方式为环齿轮HO在外周配备有齿部。在其余方面,根据图14的修改可能性对应于根据图13的变体,因此参考对此的描述。
此外,图15示出了图2至图6以及图8、图9的变速器G的另一个修改可能性,其中在这里也藉由正齿轮级SRS和行星级PS来连结电动机器EM1。与根据图14的前述变体的区别之处在于:在这里在齿轮组RS后然而首先是正齿轮级SRS,而行星级PS被设置在正齿轮级SRS与电动机器EM1之间的力流中。行星级PS同样又包括如下元件:环齿轮HO、行星架PT以及太阳齿轮SO,其中行星架PT以可旋转地支承的方式引导多个行星齿轮PR1和PR2,这些行星齿轮既与太阳齿轮SO、也与环齿轮HO处于齿啮合。
如在图15中可以看到的,在图2至图6以及图8、图9的变速器G的齿轮组RS方面防旋转地连接有正齿轮级SRS的第一正齿轮SR1,其中这个连接在此在第二驱动轴GW2上完成。正齿轮级SRS的第一正齿轮SR1与第二正齿轮SR2啮合,该第二正齿轮防旋转地与行星级PS的行星架PT连接。环齿轮HO永久地固定在防旋转的结构元件GG处,而太阳齿轮SO防旋转地设置在电动机器EM1的输入轴EW上。
最后,图16还示出了图2至图6以及图8、图9的变速器G的另一个修改可能性,其中这个修改可能性基本上对应于根据图15的前述变体。在此,一些区别之处在于:现在行星级PS的太阳齿轮SO永久地固定在防旋转的结构元件GG处,而行星级PS的环齿轮HO防旋转地与电动机器EM1的输入轴EW连接。在其余方面,根据图16的修改可能性对应于根据图15的变体,因此参考对此的描述。
借助于根据本发明的设计方案,可以实现结构紧凑且效率较高的变速器。
借助附图和说明书概括地描述并阐述本发明。描述和阐述应理解为示例而非限制性的。本发明不限于所公开的实施方式。本领域技术人员在使用本发明以及在准确地分析附图、公开内容和所附的专利权利要求时得出其他实施方式或变体。因此,尤其第二换挡元件的锁定变体可以与第六换挡元件的锁定变体任意地组合。
在专利权利要求中,单词“包括”和“具有”不排除其他元素或步骤的存在性。不定冠词“一个”或“一”不排除多数的存在性。单个元素或单个单元可以执行在专利权利要求中提到的多个单元的功能。在多个不同的从属专利权利要求中提到的若干措施不应理解为这些措施的组合不能同样以有利的方式使用。
附图标记清单
G 变速器
RS 齿轮组
GG 防旋转的结构元件
P1 第一行星齿轮组
E11 第一行星齿轮组的第一元件
E21 第一行星齿轮组的第二元件
E31 第一行星齿轮组的第三元件
P2 第二行星齿轮组
E12 第二行星齿轮组的第一元件
E22 第二行星齿轮组的第二元件
E32 第二行星齿轮组的第三元件
P3 第三行星齿轮组
E13 第三行星齿轮组的第一元件
E23 第三行星齿轮组的第二元件
E33 第三行星齿轮组的第三元件
A 第一换挡元件
B 第二换挡元件
C 第三换挡元件
D 第四换挡元件
E 第五换挡元件
F 第六换挡元件
K0 第七换挡元件
SP1 换挡元件对
SP2 换挡元件对
SP3 换挡元件对
1 第一挡位
2.1 第二挡位,第一变体
2.2 第二挡位,第二变体
2.3 第二挡位,第三变体
2.4 第二挡位,第四变体
3.1 第三挡位,第一变体
3.2 第三挡位,第二变体
3.3 第三挡位,第三变体
V3 第三挡位,燃烧发动机动力式
4.1 第四挡位,第一变体
4.2 第四挡位,第二变体
4.3 第四挡位,第三变体
V4 第四挡位,燃烧发动机动力式
E1 第一挡位,纯电力式
E2 第二挡位,纯电力式
GW1 第一驱动轴
GW1-A 连接点
GW2 第二驱动轴
GWA 从动轴
GWA-A 连接点
AN 连接轴
EM1 电动机器
S1 定子
R1 转子
EM2 电动机器
S2 定子
R2 转子
SRS 正齿轮级
SR1 正齿轮
SR2 正齿轮
PS 行星级
HO 环齿轮
PT 行星架
PR 行星齿轮
PR1 行星齿轮
PR2 行星齿轮
SO 太阳齿轮
ZT 牵引机构驱动器
VKM 燃烧动力发动机
TS 扭振减振器
AG 差速器
DW 驱动轮
Claims (11)
1.一种用于机动车辆的变速器(G),所述变速器包括电动机器(EM1)、第一驱动轴(GW1)、第二驱动轴(GW2)、从动轴(GWA)以及第一行星齿轮组(P1)、第二行星齿轮组(P2)和第三行星齿轮组(P3),其中所述行星齿轮组(P1,P2,P3)分别包括多个元件(E11,E21,E31,E12,E22,E32,E13,E23,E33),其中设置有第一换挡元件(A)、第二换挡元件(B)、第三换挡元件(C)、第四换挡元件(D)、第五换挡元件(E)和第六换挡元件(F),并且其中所述电动机器(EM1)的转子(R1)与所述第二驱动轴(GW2)处于连接,其特征在于,
所述第一驱动轴(GW1)防旋转地与所述第一行星齿轮组(P1)的第二元件(E21)连接;
所述从动轴(GWA)防旋转地与所述第三行星齿轮组(P3)的第二元件(E23)连接;
所述第一行星齿轮组(P1)的第一元件(E11)和所述第三行星齿轮组的第一元件(E13)固定在防旋转的结构元件(GG)处,
在所述第二行星齿轮组(P2)中存在所述第二行星齿轮组(P2)的第一元件(E12)与所述防旋转的结构元件(GG)的第一联接、所述第二行星齿轮组(P2)的第二元件(E22)与所述第三行星齿轮组(P3)的第三元件(E33)的第二联接以及所述第二行星齿轮组(P2)的第三元件(E13)与所述第二驱动轴(GW2)的第三联接,其中所述联接中的两个联接作为防旋转的连接存在,而在剩余的联接中能够借助于所述第一换挡元件(A,A',A”)建立防旋转的连接,
其中所述第二换挡元件(B)被设计成
将所述从动轴(GWA)与所述驱动轴(GW1)连接,或者
将所述第二驱动轴(GW2)与所述第三行星齿轮组(P3)的第三元件(E33)连接,
其中所述第三换挡元件(C)被设计成将所述从动轴(GWA)防旋转地与所述第一行星齿轮组(P1)的第三元件(E31)连接,
其中所述第四换挡元件(D)被设计成将所述第一驱动轴(GW1)防旋转地与所述第三行星齿轮组(P3)的第三元件(E33)连接,
其中所述第五换挡元件(E)被设计成将所述第一驱动轴(GW1)防旋转地与所述第二驱动轴(GW2)连接,
其中所述第六换挡元件(F,F',F”)被设计成锁定所述第二行星齿轮组(P2)。
2.根据权利要求1所述的变速器(G),其中通过选择性地闭合所述六个换挡元件(A,B,C,D,E,F)
通过致动所述第一换挡元件(A)和所述第五换挡元件(E)获得所述第一驱动轴(GW1)与所述从动轴(GWA)之间的第一挡位(1);
如下地获得所述第一驱动轴(GW1)与所述从动轴(GWA)之间的第二挡位,
在第一变体(2.1)中通过致动所述第一换挡元件(A)和所述第四换挡元件(D),
在第二变体(2.2)中通过致动所述第四换挡元件(D)和所述第六换挡元件(F),
在第三变体(2.3)中通过致动所述第五换挡元件(E)和所述第六换挡元件(F),
在第四变体(2.4)中通过致动所述第四换挡元件(D)和所述第五换挡元件(E),
如下地获得所述第一驱动轴(GW1)与所述从动轴(GWA)之间的第三挡位,
在第一变体(3.1)中通过致动所述第一换挡元件(A)和所述第二换挡元件(B),
在第二变体(3.2)中通过致动所述第二换挡元件(B)和所述第六换挡元件(F),
在第三变体(3.3)中通过致动所述第二换挡元件(B)和所述第五换挡元件(E),
如下地获得所述第一驱动轴(GW1)与所述从动轴(GWA)之间的第四挡位,
在第一变体(4.1)中通过致动所述第一换挡元件(A)和所述第三换挡元件(C),
在第二变体(4.2)中通过闭合所述第三换挡元件(C)和所述第六换挡元件(F),
在第三变体(4.3)中通过致动所述第三换挡元件(C)和所述第四换挡元件(D)。
3.根据权利要求1或2所述的变速器(G),其中
通过闭合所述第一换挡元件(A)获得所述第二驱动轴(GW2)与所述从动轴(GWA)之间的第一挡位(E1);
并且通过致动所述第六换挡元件(F)获得所述第二驱动轴(GW2)与所述从动轴(GWA)之间的第二挡位(E2)。
4.根据前述权利要求之一所述的变速器(G),其中所述三个行星齿轮组在轴向方向上从变速器输入端开始以所述第一行星齿轮组(P1)、所述第二行星齿轮组(P2)、所述第三行星齿轮组(P3)的顺序布置。
5.根据前述权利要求之一所述的变速器(G),其中另一个电动机器(EM2)的转子(R2)连接在所述第一驱动轴(GW1)处。
6.根据前述权利要求1至4之一所述的变速器(G),其中在所述第一行星齿轮组(P1)的第三元件(E13)处连接有另一个电动机器(EM2)的转子(R2)。
7.根据前述权利要求之一所述的变速器(G),其中所述第一驱动轴(GW1)能够藉由第七换挡元件(K0)防旋转地与连接轴(AN)连接。
8.根据前述权利要求之一所述的变速器(G),其中所述换挡元件(A,B,C,D,E,F,K0)中的一个或多个换挡元件分别实现为形状配合的换挡元件。
9.根据前述权利要求之一所述的变速器(G),其中所述电动机器(EM1)的转子(R1)防旋转地与所述第二驱动轴(GW2)连接,或者藉由至少一个传动级与所述第二驱动轴(GW2)处于连接。
10.一种用于混合动力车辆或电动车辆的机动车辆动力传动系,所述机动车辆动力传动系包括根据权利要求1至9中的一项或多项所述的变速器(G)。
11.一种用于操作根据权利要求1所述的变速器(G)的方法,其特征在于,为了呈现充电操作或启动操作,仅闭合所述第五换挡元件(E)。
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