CN101966811B - 具有发动机、变速器、行星齿轮组以及电动机器的传动系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有发动机、变速器、行星齿轮组以及电动机器的传动系，具有：可在发电机/起动机模式下运行的电动机器；以及行星齿轮组，行星齿轮组的第一元件与发动机轴旋转性驱动连接且在发电机模式下形成行星齿轮组的驱动输入侧而在起动机模式下形成行星齿轮组的驱动输出侧，第二元件与转子旋转性驱动连接且在发电机模式下形成行星齿轮组的驱动输出侧而在起动机模式下形成行星齿轮组的驱动输入侧，第三元件在起动机模式下由第一致动装置固定到静止壳体，其中还提供第二致动装置，其在发电机模式下与这些元件中的至少一个相互作用，使得行星齿轮组执行一种块转动。行星齿轮组在第一轴向安排在发动机前面而变速器在第一轴向安排在发动机后面。

Description

具有发动机、变速器、行星齿轮组以及电动机器的传动系

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的传动系，该传动系具有一台发动机，该发动机具有一个可驱动的发动机轴；具有一个变速器，其变速器输入轴与该发动机轴处于旋转性驱动连接；具有一个电动机器，该电动机器可以在一种发电机模式以及一种起动机模式下运行；并且具有一个行星齿轮组，该行星齿轮组具有三个元件，确切地说是一个太阳轮、带有多个行星齿轮的一个行星齿轮架、以及一个环齿轮，该行星齿轮组的一个第一元件与该发动机轴处于旋转性驱动连接，一个第二元件与转子处于旋转性驱动连接，并且一个第三元件可以通过一个第一致动装置被固定到一个静止的壳体上，其中还提供一个第二致动装置，该第二致动装置可以与这些元件中的至少一个相互作用，其方式为使得该行星齿轮组执行一种块转动。

背景技术

DE 101 02 015 A1披露了该属类的一种传动系。在所述文献中说明的用于机动车辆的传动系具有一台发动机，该发动机带有一个可驱动的发动机轴或曲轴，该发动机轴具有一个第一轴向方向。这种已知的传动系还包括一个变速器，该变速器具有与发动机轴处于旋转性驱动连接的一个变速器输入轴。这里，变速器在该第一轴向方向上被安排在发动机的后面。此外，该已知的传动系包括一个电动机器，该电动机器具有一个转子以及一个定子，其中有可能使该电动机器在一种发电机模式以及一种起动机模式下运行，在该发电机模式下利用在转子与定子之间的一种相对运动可以产生电能，而在该起动机模式下可以将电能转换成在转子与定子之间的一种相对运动。这里，该电动机器通过一个行星齿轮组被连接到发动机轴上。该行星齿轮组基本上包括一个太阳轮、带有多个行星齿轮的一个行星齿轮架、以及一个环齿轮。该行星齿轮架与发动机轴处于旋转性驱动连接，行星齿轮架在发电机模式下形成了行星齿轮组的驱动输入侧而在起动机模式下形成了行星齿轮组的驱动输出侧；而环齿轮与电动机器的转子处于旋转性驱动连接，该环齿轮在发电机模式下形成了行星齿轮组的驱动输出侧而在起动机模式下形成了行星齿轮组的驱动输入侧。该行星齿轮组的太阳轮在电动机器的起动机模式下可以通过一种自由轮形式的一个第一致动装置被连接到发动机的静止的壳体上。还提供了一种另外的自由轮形式的一个第二致动装置，该第二致动装置在发电机模式下在行星齿轮架与环齿轮之间起作用，其方式为使得行星齿轮架与环齿轮相对于彼此是固定的并且行星齿轮组因此执行一种块转动。在这种已知的传动系中，行星齿轮组与电动机器一起在第一轴向方向上被同样安排在发动机的后面。更明确地说，该行星齿轮组在第一轴向方向上被安排在发动机的后面并且是在同样跟随在该第一轴向方向上的变速器的前面。

已知的传动系是有缺点的，因为它涉及特别高的组装和维护费用，特别是关于电动机器和行星齿轮组的组装和维护费用。由于在起动机模式下由行星齿轮组改变的在电动机器的转子与发动机轴之间的传动比，它的确有可能将电动机器的这些电动部件的尺寸确定为更小，但所述多个部件仍必须被设计为是相对较大的，以便在该起动机模式下进行发动机的启动或发动机轴的旋转。因此，这种已知的传动系的电动机器仍具有相对高的重量并且要求一个大的安装空间。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供该属类的一种传动系，就行星齿轮组和电动机器而言，该传动系确保了特别低的组装和维护费用，并且在一个特别优选的实施方案中，该传动系使得能够使用一种具有低重量的特别小的以及成本有效的电动机器。

所述目的是通过权利要求1中限定的这些特征而实现的。从属权利要求涉及本发明的多种有利的实施方案。

根据本发明用于机动车辆的传动系具有一台发动机(优选是一台内燃发动机)、一个变速器、一个电动机器(优选是一台交流发电机)、以及一个行星齿轮组，以下将使它们更加明确。该发动机具有一个可驱动的发动机轴，该发动机轴优选是发动机的曲轴。该发动机轴或与其对齐给出了发动机的一个第一轴向方向以及与该第一轴向方向相反的一个第二轴向方向。该变速器具有至少一个变速器输入轴，该变速器输入轴与发动机轴处于直接旋转性驱动连接或间接旋转性驱动连接。上述电动机器具有一个转子和一个定子，其中该转子相对于该定子是可旋转的。因此该电动机器可以在一种发电机模式下以及一种起动机模式下运行，在该发电机模式下利用在转子与定子之间的一种相对运动产生电能，而在该起动机模式下电能被转换成在转子与定子之间的一种相对运动。该行星齿轮组实质上具有三个元件，确切地说是一个太阳轮、一个其上安排了多个可旋转的行星齿轮的行星齿轮架、以及一个环齿轮。该行星齿轮组的所述三个元件中的一个第一元件与该发动机轴是处于间接的或直接的旋转性驱动连接，该第一元件在该电动机器的发电机模式下形成了该行星齿轮组的驱动输入侧而在该电动机器的起动机模式下形成了该行星齿轮组的驱动输出侧。该行星齿轮组的所述三个元件中的一个第二元件与该电动机器的转子处于间接的或直接的旋转性驱动连接，该第二元件在该电动机器的发电机模式下形成了该行星齿轮组的驱动输出侧而在该电动机器的起动机模式下形成了该行星齿轮组的驱动输入侧。该行星齿轮组的上述三个元件中剩下的第三元件在该电动机器的起动机模式下通过一个第一致动装置可以固定到一个静止的壳体上，这样使得所述第三元件可以不再被旋转。还提供了一个第二致动装置，该第二致动装置在该电动机器的发电机模式下与所述三个元件中的至少一个相互作用，其方式为使得该行星齿轮组执行一种块转动，或者该行星齿轮组的驱动输入侧的旋转速度与该驱动输出侧的旋转速度相对应。根据本发明的传动系的变速器在该轴向方向上被安排在该发动机的后面，这包括了两种安排，其中该变速器自身在该第一轴向方向上被安排在该发动机的后面、并且还有的安排是其中在该第一轴向方向上在该发动机的后面仅安排了在发动机轴与变速器轴之间的一个连接安排。此外，上述行星齿轮组在所述第一轴向方向上被安排在该发动机的前面。所述安排也包括两种安排，其中该行星齿轮组在该第一轴向方向上被直接安排在该发动机的前面、并且还有的安排是其中在该第一轴向方向上在该发动机的前面安排了在该发动机轴与该行星齿轮组之间的一种连接安排(适当时可以提供它)。此外，这还包括多个安排，其中该行星齿轮组适当地被完全或部分地整合到该发动机或其壳体之中、但在该第一轴向方向上被安排在该发动机的主区域之前。在此还有可能说，该行星齿轮组(或在该行星齿轮组与该发动机之间的连接安排)、以及该变速器(或在该变速器与该发动机之间的连接安排)被安排在该发动机的彼此相反的两侧上。这应该优选被理解为是指行星齿轮组被安排在发动机的控制侧上而变速器被安排在发动机的驱动输出侧上。

与由DE 101 02 015 A1中已知的传动系相对比，该行星齿轮组(或在该行星齿轮组与该发动机之间的连接安排)在该第一轴向方向上被安排在该发动机的前面，而不再与该第一轴向方向上发动机后面的变速器在一起。因此该行星齿轮组也不再是安排在一侧的发动机与另一侧的变速器之间，如同根据DE 101 02 015 A1的传动系中的情况。这为该行星齿轮组提供了明显改进的可及性，其结果是所述行星齿轮组的安装、拆卸以及维护得到相当程度的简化，这可以具体地归结于较小的界面数目。此外，该电动机器的更加灵活的定位是可能的，该电动机器可以被放置为与行星齿轮组的第二元件处于操作性连接，例如，通过一个牵引机构驱动器，如以下将参见一个优选的实施方案进一步说明的。在根据本发明的传动系中该电动机器的安装、拆卸以及维护同样得到简化。

在根据本发明的传动系的一个有利的实施方案中，该行星齿轮组的第一元件与该发动机的发动机轴的一个第一端处于旋转性驱动连接，而该变速器的变速器输入轴与该发动机轴的背离该第一端的第二端处于旋转性驱动连接。也在这个实施方案中，对应的旋转性驱动连接可以通过一个连接安排(适当时可以提供它)而直接地或间接地进行。如以上已经提到的，该行星齿轮组在背离该变速器的发动机的一侧上的所述重新定位为该行星齿轮组提供了更好的可及性，其结果是降低了安装、拆卸以及维护的费用。

根据本发明的传动系的另一个有利的实施方案，该发动机具有一个发动机壳体。如在引言中已经指出的，该行星齿轮组基本上还可以被部分地或整体地安排在该发动机壳体之内和/或另一个壳体之内，适当时该另一个壳体可以被紧固到该发动机壳体上。这将具有的优点是该行星齿轮组可以特别容易地利用该发动机壳体之内的冷却和润滑回路，但是这是与以下缺点相关联的，即在维护情况下该行星齿轮组的入口受到阻碍。为此原因，在这个实施方案中优选将行星齿轮组安排在该发动机壳体的外部和/或另一个壳体的外部，适当时该另一个壳体可以被紧固到发动机壳体上。以此方式，通过一个牵引机构驱动器的行星齿轮组到电动机器的转子的连接同样得到简化，其中该电动机器的一个更加灵活的安排也成是可能的。

根据本发明的传动系的另一个有利的实施方案，该第三元件在起动机模式下可以通过第一致动装置被固定到发动机壳体上，即该发动机壳体形成了以上提到的静止的壳体。

为了使该电动机器的一个特别灵活的安排成为可能，该电动机器在发动机和/或行星齿轮组的设计中不要求任何限制，该行星齿轮组的第二元件与该电动机器的转子不是同轴安排的，其中该第二元件与该转子通过一个连接安排而彼此处于旋转性驱动连接。该连接安排例如可以是一个大齿轮驱动器，但在根本上优选以下说明的实施方案。

在根据本发明的传动系的一个特别优选的实施方案中，为了使在行星齿轮组的第二元件与电动机器的转子之间的连接安排的设计保持特别简单，由一个牵引机构驱动器形成了该连接安排。在这个实施方案中，对于非强制锁定并且还有强制锁定的牵引机构驱动器均予以考虑。例如，相关联的牵引机构可以是扁平带、V型带、正时带或正时链。然而，在这个实施方案中，优选的是使该牵引机构设计为不是一根链条而是一根皮带。在任何情况下，该牵引机构驱动器使之有可能克服在该行星齿轮组的第二元件的轴线与该电动机器的转子的轴线之间的一个大的间隔，而同时提供一种简单的并且节省空间的设计，这样使得该电动机器的一个特别灵活的安排是可能的。此外，该牵引机构能够以一种特别简单的方式被用于驱动发动机的另外的部件，例如像用于阀门控制的凸轮轴。

在根据本发明的传动系的另一个优选的实施方案中，该牵引机构驱动器具有一个行星齿轮组侧的轮，围绕该行星齿轮组侧的轮包绕着该牵引机构(优选是皮带)并且该行星齿轮组侧的轮与该行星齿轮组的第二元件处于旋转性驱动连接。这里，优选的是如果该牵引机构驱动器的行星齿轮组侧的轮是与该行星齿轮组的第二元件形成一体，相应地这表示该行星齿轮组的第二元件本身被形成为与该牵引机构驱动器相关联的行星齿轮组侧的轮。

在根据本发明的传动系的另一个特别优选的实施方案(它是基于以上说明的实施方案)中，该牵引机构驱动器的行星齿轮组侧的轮被设计为围绕着一个闭合的润滑剂室，在该润滑剂室之内安排了该行星齿轮组的这些元件。因此，在这个实施方案中，该行星齿轮组的充分的并且可靠的润滑和冷却是可能的，即使所述行星齿轮组被安排在该发动机壳体的外部和/或另一个壳体的外部(适当时它可以被紧固到该发动机壳体上)，并且因此在该发动机或发动机壳体内的冷却和润滑回路与该行星齿轮组侧的轮内的润滑剂室之间不存在流动连接。然而这样一种流动连接同样是可能的，例如借助在该行星齿轮组侧的轮内的润滑剂室与该发动机壳体的内部空间之间提供的一个相应的流动连接。然而，为了获得简单的安装和拆卸，前者设计的变体是优选的，其中相对于发动机内的冷却和润滑回路而言，该行星齿轮组侧的轮内的润滑剂室是限定的。

在根据本发明的传动系的另一个有利的实施方案中，该牵引机构驱动器具有一个转子侧的轮，围绕该转子侧的轮包绕着该牵引机构并且该转子侧的轮是与该电动机器的转子处于旋转性驱动连接。

在根据本发明的传动系的另一个优选的实施方案中，该行星齿轮组侧和/或转子侧的轮以一种可交换的方式与该行星齿轮组的第二元件和/或与该电动机器的转子处于旋转性驱动连接。因此，在这个实施方案中，可以改变在电动机器的转子与行星齿轮组的第一元件之间的传动比，以便通过对该行星齿轮组侧和/或该牵引机构驱动器的转子侧的轮进行简单地交换来优化用于起动机模式和发电机模式的电动机器的旋转速度和扭矩条件。考虑到行星齿轮组以及电动机器的良好的可及性，这样一种交换可以特别快速并且容易地执行。

为了在仅需要小的电动机器的起动机模式下提供在该电动机器的转子与该行星齿轮组的第一元件之间的一个传动比，在一方面的该电动机器的转子与另一方面的该行星齿轮组的第二元件之间的连接安排在该起动机模式下具有一个大于1的传动比，在该起动机模式中该转子起该驱动输入侧的作用而该第二元件起该驱动输出侧的作用。例如，这可以通过该牵引机构驱动器的一个转子侧的轮来实现，该转子侧的轮与牵引机构驱动器的行星齿轮组侧的轮相比具有一个更小的直径。应该注意的是，鉴于它所实现的有利的传动比，这个实施方案本身可以形成一个独立的发明，它具有超过根据DE 101 02 015 A1的已知的传动系的多个重要的优点，即使该行星齿轮组不是在该第一轴向方向上安排在该发动机的前面。在这个实施方案中，同样已经证实特别有利的是使所述传动比等于或大于2，特别优选是等于或大于3。

可替代地或者除以上说明的实施方案之外，在根据本发明的传动系的另一个有利的实施方案中提供的连接安排在该发电机模式下(其中该行星齿轮组的第二元件形成了在该转子与该行星齿轮组之间的连接安排的驱动输入侧而该电动机器的转子形成了该连接安排的驱动输出侧)具有一个传动比，该传动比小于1，优选是等于或小于1/2，特别优选是等于或小于1/3。

对于该传动系的行星齿轮组，同样已经证实有利的是使该行星齿轮组在该起动机模式下(其中该第二元件形成了该驱动输入侧而该第一元件形成了该行星齿轮组的驱动输出侧)具有一个传动比，该传动比大于2并且该传动比优选是在从2.5至6的范围内，如同在根据本发明的传动系的另一个有利的实施方案中的情况。

根据本发明的传动系的另一个特别优选的实施方案，在电动机器的转子与行星齿轮组的第一元件之间的整个传动比在起动机模式下是处于从3至18的范围之内，优选是6至13，特别优选是9至10，例如，该整个传动比是由该连接安排的上述的传动比以及该行星齿轮组的传动比限定的。这里，在后者的范围内获得了该行星齿轮组与一方面的连接安排以及与另一方面的电动机器的一种特别平衡的设计。

对于该第一致动装置，给予根本性考虑的是任何致动装置，通过该致动装置使行星齿轮组的第三元件可以被固定到静止的壳体上，优选是静止的发动机壳体。相应地，对于该第二致动装置，可以考虑任何致动装置，该致动装置在发电机模式下与行星齿轮组的这些元件中的至少一个相互作用，其方式为使得行星齿轮组执行一种块转动。为了确保该行星齿轮组在发电机模式下并且在起动机模式下特别可靠地起作用，在根据本发明的传动系的另一个优选的实施方案中提供了该第一和/或第二致动装置是一个自由轮或一个可切换的离合器或制动器。这里，一个自由轮具有的具体的优点是它能以一种特别节省空间的方式被整合到该行星齿轮组中，其中该可切换的离合器或制动器具有的优点是特别高的可靠性。因此，根据可供使用的安装空间，在这个实施方案中同样优选的是，如果一个致动装置被设计为一个自由轮而另一个致动装置被设计为一个可切换的离合器或制动器。如果这两个致动装置中的至少一个被设计为一个离合器或制动器，则同样已经证明有利的是使该离合器或制动器被设计为一个多片离合器或制动器。

在根据本发明的传动系的另一个有利的实施方案中，该第二致动装置(这就是说例如该自由轮、可切换的离合器或可切换的制动器)被安排在该行星齿轮组的这三个元件中的两个元件之间，其方式为使得所述第二致动装置在发电机模式下将所述两个元件相对彼此固定并且该行星齿轮组由此执行一种块转动。因此，在这个实施方案中，例如，该第二致动装置可以被安排在太阳轮与行星齿轮架之间、在行星齿轮架与环齿轮之间或者在太阳轮与环齿轮之间，或者在它们之间起作用。

在根据本发明的传动系的另一个特别有利的实施方案中，该实施方案构成了以上说明的实施方案的一个替代方案，该第二致动装置被安排在行星齿轮架与这些行星齿轮之间，其方式为使得所述行星齿轮在发电机模式下相对于行星齿轮架固定并且行星齿轮组由此执行一种块转动。在这个实施方案中，已经证实特别有利的是使第二致动装置由一个或多个自由轮而不是一个可切换的离合器或制动器形成。在任何情况下，一个第二致动装置(它在行星齿轮架与这些行星齿轮之间起作用)确保了行星齿轮组在电动机器的发电机模式下特别可靠地起作用。

为了在行星齿轮组的区域中防止一个负的传动比，该行星齿轮组的第一元件(它与发动机的发动机轴处于旋转性驱动连接)是行星齿轮架。

在根据本发明的传动系的另一个有利的实施方案中，该实施方案是基于以上说明的实施方案，该第一元件是行星齿轮架，该第二元件是环齿轮而该第三元件是太阳轮。在这个实施方案中，该第二致动装置优选地被安排在第二元件与第三元件之间，即在环齿轮与太阳轮之间，或者在所述两个元件之间起作用。

为了容许在起动机模式下行星齿轮组的特别高的传动比，在对于根据以上说明的本发明的传动系的实施方案的另一个特别优选的并且替代性的实施方案中，提供了该行星齿轮组被设计为使得第一元件是行星齿轮架，第二元件是太阳轮而第三元件是环齿轮。鉴于在起动机模式下可以获得的该行星齿轮组的高的传动比，这允许电动机器具有特别小的尺寸，所述实施方案可以就其自身形成一个独立的发明，该发明具有超过根据DE 101 02 015 A1的已知的传动系的多个显著的优点，即使该行星齿轮组在该第一轴向方向上不是安排在发动机的前面。在这个实施方案中，同样优选的是使第二致动装置安排在第一元件(即该行星齿轮架)与第二元件(即该太阳轮)之间，或者在它们之间起作用。

附图说明

以下在多个示例性实施方案的基础上通过参见附图对本发明进行更详细的说明，在附图中：

图1在侧视图中示出了根据本发明的传动系的第一实施方案的示意性图解，

图2在侧视图中示出了根据本发明的传动系的第二实施方案的示意性图解，

图3在侧视图中示出了根据本发明的传动系的第三实施方案的示意性图解，并且

图4在侧视图中示出了根据本发明的传动系的第四个实施方案的示意性图解。

附图标记一览表

2     传动系          4     发动机      6     发动机壳体

8     发动机轴        10    旋转轴线    12    第一轴向方向

14    第二轴向方向    16    变速器      18    变速器输入轴

20    连接安排        22    第一端      24    发动机的驱动输出侧

26    电动机器        28    旋转轴线    30    转子

32    定子            34    轴          36    转子侧的轮

38    行星齿轮组      40    控制侧      42    第一元件

44    第二元件                46    第三元件          48    行星齿轮架

50    太阳轮                  52    环齿轮            54    行星齿轮

56    连接安排                58    牵引机构驱动器    60    牵引机构

62    行星齿轮组侧的轮        64    润滑剂室          66    密封件

68    第二端                  70    第一致动装置      72    第二致动装置

d₁    转子侧的轮的直径        d₂    行星齿轮组侧的轮的直径

i_GG   发电机模式下的总传动比  i_GS   起动机模式下的总传动比

i_KG   发电机模式下的连接安排的传动比

i_KS   起动机模式下的连接安排的传动比

i_PG   发电机模式下的行星齿轮组的传动比

i_PS   起动机模式下的行星齿轮组的传动比

Z_H    环齿轮的齿数

Z_S    太阳轮的齿数

具体实施方式

图1示出了根据本发明用于机动车辆的传动系2的一个第一实施方案。传动系2具有一台发动机4，该发动机在本案例中被设计为一台内燃发动机。图1仅示出了发动机4的一个发动机壳体6以及一个可驱动的发动机轴8。发动机轴8(它围绕一个旋转轴线10是可旋转的)在第一轴向方向12的一侧以及在与第一轴向方向12相反的一个第二轴向方向14上的另一侧延伸。

传动系2还包括一个变速器16，该变速器仅在图1中被示意性地表示出。变速器16具有一个变速器输入轴18，该变速器输入轴通过一个仅示意性指出的连接安排20与发动机轴8的第一端22处于旋转性驱动连接，其中发动机轴8的第一端22指向第一轴向方向12。变速器16和/或连接安排20在第一轴向方向12上被安排在发动机4的后面。还有可能说变速器16和/或连接安排20是安排在发动机4的驱动输出侧24上。

传动系2还包括一个电动机器26，该电动机器优选地被设计为一个交流发电机。这里，电动机器26包括一个转子30，该转子围绕着一个旋转轴线28是可旋转的，以及围绕着转子30的一个定子32。电动机器26可以或者在一种发电机模式下或者在一种起动机模式下运行，在该发电机模式下利用在转子30与定子32之间的一种相对运动或转动来产生电能，而在该起动机模式下电能被转换成转子30相对于定子32的一种旋转。转子30通过一个轴34与一个转子侧的轮36处于旋转性驱动连接，该轴沿旋转轴线28延伸，该转子侧的轮的作用将在下面进一步详细说明。这里，转子侧的轮36以一种可交换的方式与转子30或轴34处于旋转性驱动连接，即转子侧的轮36可以被替换为另一个轮，适当时该另一个轮可以具有一个更大的或更小的直径。

传动系2还具有一个行星齿轮组38。这里，行星齿轮组38在第一轴向方向12上被安排在发动机4的前面。在此还有可能说行星齿轮组38被安排在控制侧40上，该控制侧背离发动机4的驱动输出侧24。行星齿轮组38基本上包括三个元件，确切说一个第一元件42，该第一元件与发动机轴8处于旋转性驱动连接；一个第二元件44，该第二元件与电动机器26的转子30处于旋转性驱动连接；以及一个第三元件46。在所展示的实施方案中，第一元件42是由一个行星齿轮架48形成，第二元件44是由一个太阳轮50形成而第三元件46是由一个环齿轮52形成，其中多个可旋转的行星齿轮54被安排在第一元件42上，该第一元件是由行星齿轮架48形成。

行星齿轮组38的第二元件44围绕旋转轴线10是可旋转的，而电动机器26的转子30或指定给转子30的转子侧的轮36围绕旋转轴线28是可旋转的，其中旋转轴线28被安排为在径向方向上相对于旋转轴线10是偏置的。因此，第二元件44与转子30不是同轴安排的。尽管如此，为了获得在第二元件44与转子30之间的一种旋转性驱动连接，还提供了一个连接安排56，该连接安排在本实例中被设计为一个牵引机构驱动器58。这里，牵引机构驱动器58具有一个牵引机构60，该牵引机构优选地被设计为一条皮带，这样使得牵引机构驱动器58还可以被称为皮带驱动器。牵引机构60首先是围绕转子侧的轮36并且其次是围绕行星齿轮组侧的轮62而包绕。这里，行星齿轮组侧的轮62是与行星齿轮组38的第二元件44处于旋转性驱动连接，为此目的行星齿轮组侧的轮62优选地与第二元件44形成一体。在第二元件44与转子30之间的这种旋转性驱动连接由此是通过牵引机构驱动器58获得的，因此该牵引机构驱动器包括行星齿轮组侧的轮62、牵引机构60、以及转子侧的轮36。

如图1所示，行星齿轮组侧的轮62被设计为围绕着一个闭合的润滑剂室64。安排在润滑剂室64之内的是处于带有这些行星齿轮54的行星齿轮架48形式的第一元件42，处于太阳轮50形式的第二元件44、以及处于环齿轮52形式的第三元件46，其中润滑剂室64还通过多个对应的密封件66而相对于环境被密封，使之有可能使这些密封件66例如安排在行星齿轮组侧的轮62与发动机轴8之间或者在行星齿轮组侧的轮62与发动机壳体6的一部分之间。

第一元件42与发动机轴8的第二端68处于旋转性驱动连接，该第二端68背离发动机轴的第一端22并且在轴向方向14上伸出到发动机壳体6之外。因此行星齿轮组38在发动机4的控制侧40上被安排在发动机壳体6的外部。此外，行星齿轮组38与牵引机构驱动器58的行星齿轮组侧的轮62一起不是安排在另一个壳体之内，适当时该另一个壳体可以被紧固到发动机壳体4上，这样使得行星齿轮组38是容易地可接近的并且牵引机构驱动器58的牵引机构60可以在转子侧的轮36的方向上不受阻碍地延伸。

如以上已经提到的，电动机器26能以一种起动机模式或以一种发电机模式运行。在起动机模式下，发动机轴8是由电动机器26通过连接安排56和行星齿轮组38来驱动的。因此，在起动机模式下，转子侧的轮36形成了连接安排56的驱动输入侧而行星齿轮组侧的轮62形成了连接安排56的驱动输出侧。相应地，在起动机模式下，行星齿轮组38的第二元件44形成了行星齿轮组38的驱动输入侧，而行星齿轮组38的第一元件42形成了行星齿轮组38的驱动输出侧。

相比之下，在电动机器26的发电机模式下，转子30是由发动机轴8通过行星齿轮组38和连接安排56来驱动的。结果是，在发电机模式下，行星齿轮组38的第一元件42形成了行星齿轮组38的驱动输入侧而行星齿轮组38的第二元件44形成了行星齿轮组38的驱动输出侧。因此，在发电机模式下，行星齿轮组侧的轮62形成了连接安排56的驱动输入侧而转子侧的轮36形成了连接安排56的驱动输出侧。

为了在起动机模式和发电机模式下获得行星齿轮组38的不同的传动比，并且由此使之有可能使用一种特别小的、节省空间的、轻型的并且成本有效的电动机器26，在行星齿轮组38中还安排了一个第一致动装置70以及一个第二致动装置72。第一致动装置70在起动机模式下用于将第三元件46(它在本实例中由环齿轮52形成)固定到一个静止的壳体上，这样使得第三元件46不再是可旋转的或者仅在一个有限的程度上是可旋转的，其中该静止的壳体在所示的实施方案中是由发动机4的发动机壳体6形成的。相比之下，第二致动装置72在发电机模式下与元件42、44、46中的至少一个相互作用，其方式为使得行星齿轮组38执行一种块转动，其结果是行星齿轮组38的驱动输出侧的旋转速度对应于行星齿轮组38的驱动输入侧的旋转速度。在根据图1展示的第一实施方案中，第二致动装置72被安排在行星齿轮组38的第一元件42与第二元件44之间，这样使得所述元件42、44在发电机模式下是相对彼此固定的而在起动机模式下是相对彼此可旋转的。可替代地，第二致动装置72还可以被安排在发动机轴8与第二元件44之间，或者在它们之间起作用。

例如，上述致动装置70、72可以被设计为自由轮或可切换的离合器或制动器。如果这些致动装置70、72中的至少一个被设计为一个可切换的离合器或制动器，优选的是使另一个致动装置72、70被设计为一个自由轮。在一个处于可切换的离合器或制动器形式的致动装置70、72的情况下，同样优选的是所述致动装置70、72被设计为一个多片离合器或多片制动器。

在起动机模式下，其中转子侧的轮36形成了连接安排56的驱动输入侧而行星齿轮组侧的轮62形成该连接安排的驱动器输出侧，连接安排56具有一个传动比i_KS，该传动比是根据以下公式计算的：

$i_{\mathrm{KS}}=\frac{d_2}{d_1}$

在上陈公式中，d₁表示牵引机构60支承在其上的转子侧的轮36的直径，而d₂表示牵引机构60支承在其上的行星齿轮组侧的轮62的直径。这里，直径d₁和d₂被选择为使得连接安排56在起动机模式下的传动比i_KS大于1，即转子侧的轮36的直径d₁小于行星齿轮组侧的轮62的直径d₂。这里，优选的是如果i_KS≥2。直径d₁和d₂被特别优选地选择为使i_KS≥3。相反，连接安排56在发电机模式下的传动比i_KC小于1，优选是等于或小于1/2，特别优选是等于或小于1/3，其中连接安排56在发电机模式下的传动比i_KG是根据以下公式计算的：

$i_{\mathrm{KG}}=\frac{d_1}{d_2}$

鉴于连接安排56对应地在起动机模式或发电机模式下的上述传动比i_KS或i_KG，有可能使用一个特别小的电动机器26，其结果是可以节省安装空间并且可以获得传动系2的较小的整体重量。电动机器26的重量以及电动机器26所需要的安装空间的进一步的减少可以另外通过行星齿轮组38来获得，该行星齿轮组在发电机模式下被连接到上游而在起动机模式下被连接到下游，如以下将更加详细说明的。

在电动机器26的发电机模式下，转子30是由发动机轴8通过行星齿轮组38以及连接安排56驱动的，其中第二致动装置72用于将行星齿轮组38的第一元件42与第二元件44相对彼此固定，这样使得行星齿轮组38执行一种块转动。因此以下等式适用于行星齿轮组38在发电机模式下的传动比i_PG：

i_PG＝1。

此外，行星齿轮组38在起动机模式下的传动比i_PS可以根据以下公式来计算：

$i_{\mathrm{PS}}=1+\frac{Z_H}{Z_S},$

其中，Z_H表示形成第三元件46的环齿轮52的齿数，而Z_S表示形成第二元件44的太阳轮50的齿数。在这个实施方案中，Z_H和Z_S的齿数被选择为使得行星齿轮组38在起动机模式下的传动比i_PS大于2并且优选是在从2.5至6的范围内。因此，情况是：

i_PS＞2

并且优选的是

2.5≤i_PS≤6。

在起动机模式下，在一方面的电动机器26的转子30与另一方面的行星齿轮组38的第一元件42或发动机4的发动机轴8之间的总传动比i_GS可以根据以下公式来计算：

i_GS＝i_KS·i_PS。

对于总传动比i_GS，优选的情况是：

3≤i_GS≤18，

并且特别优选是

6≤i_GS≤13

或者是

9≤i_GS≤10。

为了获得在起动机模式下的一个对应的总传动比i_GS，连接安排56在起动机模式下的传动比i_KS以及行星齿轮组38在起动机模式下的传动比i_PS应该对应地彼此相协调。

根据图1的第一实施方案中的传动系2的操作模式将在以下予以说明，其中应该假定：

i_KS＝3，i_PS＝3并且i_PG＝1。

在发电机模式下，发动机轴8是由发动机4驱动的并且第二致动装置72用于将行星齿轮组38的第一元件42与第二元件相对彼此固定，这样使得行星齿轮组38执行一种块转动，而第一致动装置70被设计为使得第三元件46可以相对于发动机壳体6旋转并且因此不被固定到所述发动机壳体6上。因此可以计算出在发电机模式下的总传动比i_GG，如下：

$i_{\mathrm{GG}}=i_{\mathrm{PG}}\·i_{\mathrm{KG}}=1\·\frac{1}{3}=\frac{1}{3}.$

结果是，当电动机器26在发电机模式下运行时，电动机器26的转子30以三倍于发动机轴8的旋转速度或行星齿轮组38的第一元件42的旋转速度进行旋转。

在电动机器26的起动机模式下，其中电动机器26相应地起到用于发动机4的一个起动机的作用，这样使得一个分离的启动装置可以被省却，行星齿轮组38的第三元件46通过第一致动装置70被固定到静止的发动机壳体6上，这样使得第三元件46可以不再旋转或者可以仅在一个受限的程度上旋转，而第二致动装置72在行星齿轮组38的第一元件42与第二元件44之间起作用，其方式为使得所述两个元件42、44可以相对彼此旋转。因此行星齿轮组38的第一元件42和第二元件44不再是相对彼此固定的。在一方面的电动机器26的转子30与行星齿轮组38的第一元件42或有待由电动机器26驱动的发动机轴8之间的总传动比因此可以被计算为：

i_GS＝i_KS·i_PS＝3·3＝9。

在发电机模式以及起动机模式下计算的总传动比i_GG和i_GS的基础上，可以看出不同的总传动比i_GG和i_GS可以根据电动机器26的选定的运行模式来获得而不要求额外的启动装置。这里，特别是在起动机模式下，所实现的总传动比i_GS导致了旋转速度比或扭矩比，它们使得能够使用特别简单的、小的并且轻型的电动机器26，特别是因为这些扭矩比对于电动机器26的大小以及电动机器26的相关的动力电子设备和电池的大小是决定性的。此外，用于行星齿轮组38以及用于电动机器26的安装和维护费用相当大地被降低，特别是因为行星齿轮组38被安排在发动机4的控制侧40上，同时电动机器26由于连接安排56而能以一种特别灵活的方式进行安排。因此，行星齿轮组38和电动机器26二者都是特别容易地可接近的。同样，通过交换转子侧的轮36，有可能以一种特别简单的方式将这些扭矩比设定为所希望的值，这使得有可能使用小的电动机器26。

以下将通过参见图2来说明根据本发明的传动系2的一个第二实施方案，该第二实施方案仅讨论相对于根据图1的第一实施方案的不同之处，相同的参考符号被用于相同的或者相似的部件，并且在其他方面对应地应用以上的说明。

在根据图2的传动系2的第二实施方案中，第二致动装置72不是被安排在行星齿轮组38的第一元件42与第二元件44之间，而是在行星齿轮架48与安排在行星齿轮架48上的这些行星齿轮54之间起作用，即第二致动装置72(它为了此目的可以具有多部件的设计)仅与行星齿轮组38的第一元件42相互作用，其方式为使得行星齿轮组38在电动机器26的发电机模式下执行一种块转动。在这个实施方案中，有利的是将第二致动装置72设计为一个自由轮，优选地被设计为套筒式自由轮，而不是由一个可切换的连接器或制动器形成。

下面通过参见图3将对根据本发明的传动系2的第三实施方案进行说明，以下仅讨论与第一实施方案的不同之处，相同的参考符号被用于相同的或类似的部件，并且在其他方面对应地适用以上的说明。

在根据图3的第三实施方案中，行星齿轮组38的第二元件44是由环齿轮52形成而行星齿轮组38的第三元件46是由太阳轮50形成。这里，第二致动装置72被安排在处于环齿轮52形式的第二元件44与处于太阳轮50形式的第三元件46之间，或在它们之间起作用。因为环齿轮52(它形成了行星齿轮组38的第二元件44)现在于发电机模式下构成了行星齿轮组38的驱动输出侧而于起动机模式下形成了行星齿轮组38的驱动输入侧，行星齿轮组侧的轮62因此与环齿轮52处于旋转性驱动连接，其中行星齿轮组侧的轮62在所展示的第三实施方案中与环齿轮52形成一体。起动机模式下的总传动比i_GS再次很大程度上取决于连接安排56的传动比i_KS并且取决于行星齿轮组38的传动比i_PS，如以上通过参见对应的公式已经说明的。与根据图1和图2的这两个以上说明的实施方案相比较，然而行星齿轮组38在起动机模式下的传动比i_PS是根据以下公式计算的：

$i_{\mathrm{PS}}=1+\frac{Z_S}{Z_H}.$

由此清楚的是，在这个第三实施方案中，在起动机模式下仅可以获得行星齿轮组38的一个小的传动比i_PS，该传动比处于以下范围内：

1＜i_PS＜2。

特别是因为太阳轮50的齿数Z_S总是小于环齿轮52的齿数Z_H。

尽管所述限制，然而在起动机模式下的总传动比i_GS由于以对应的方式设计的连接安排56而仍可以处于上述优选的范围之一中，这可以通过对连接安排56在起动机模式下的传动比i_KS的一种适配来实现。因此通过第三实施方案同样有可能获得本发明的这些优点，即使由于行星齿轮组38在起动机模式下的传动比i_PS的选择受到限制而存在着在设计方面中的某种限制(取决于应用该限制可能是不希望的)。在这一方面，给予优先的是根据图1和图2的以上说明的实施方案。

以下参见图4将对根据本发明的传动系2的第四实施方案进行说明，该第四实施方案基本上对应于根据图3的第三实施方案，这样以下将仅讨论不同之处，相同的参考符号被用于相同或者相似的部件，并且在其他方面对应地适用以上的说明。

与第三实施方案相对比，根据图4的传动系2的第四实施方案中的第二致动装置72被安排在处于行星齿轮架48形式的第一元件42与处于环齿轮52形式的第二元件44之间，或者在它们之间起作用。在其他方面对应地适用以上的说明。

Claims (24)

1.一种用于机动车辆的传动系（2），该传动系具有一台发动机（4），该发动机具有在一个第一轴向方向（12）上可驱动的一个发动机轴（8）；具有一个变速器（16），该变速器具有与该发动机轴（8）处于旋转性驱动连接的一个变速器输入轴（18）；具有一个电动机器（26），该电动机器具有一个转子（30）以及一个定子（32），并且该电动机器可以在一种发电机模式以及一种起动机模式运行，在该发电机模式下利用在该转子（30）与该定子（32）之间的一种相对运动可以产生电能，并且在该起动机模式下可以将电能转换成该转子（30）与该定子（32）之间的一种相对运动；并且具有一个行星齿轮组（38），该行星齿轮组具有三个元件（42，44，46），确切地说是一个太阳轮（50）、带有多个行星齿轮（54）的一个行星齿轮架（48）、以及一个环齿轮（52），该行星齿轮组的一个第一元件（42）与该发动机轴（8）处于旋转性驱动连接，该第一元件在该发电机模式下形成了该行星齿轮组（38）的驱动输入侧、而在该起动机模式下形成了该行星齿轮组（38）的驱动输出侧；一个第二元件（44）与该转子（30）处于旋转性驱动连接，该第二元件在该发电机模式下形成了该行星齿轮组（38）的驱动输出侧、而在该起动机模式下形成了该行星齿轮组（38）的驱动输入侧；以及一个第三元件（46），该第三元件在该起动机模式下可以通过一个第一致动装置（70）被固定到一个静止的壳体上，其中还提供一个第二致动装置（72），该第二致动装置在该发电机模式下与这些元件（42；44；46）中的至少一个相互作用，其方式为使得该行星齿轮组（38）执行一种块转动，该行星齿轮组（38）在该第一轴向方向（12）上被安排在该发动机（4）的前面，而该变速器（16）在该第一轴向方向（12）上被安排在该发动机（4）的后面，其中用于执行块转动的该第二致动装置（72）被安排在该第一元件（42）和该第二元件（44）之间、在该第二元件（44）和该第三元件（46）之间、或在该行星齿轮架（48）和该行星齿轮（54）之间，其中该第一致动装置（70）和该第二致动装置（72）设计成自由轮。

2.如权利要求1所述的传动系（2），其中该变速器输入轴（18）是与该发动机轴（8）的一个第一端（22）处于旋转性驱动连接，而该第一元件（42）是与该发动机轴（8）的背离该第一端（22）的第二端（68）处于旋转性驱动连接。

3.如权利要求1或2之一所述的传动系（2），其中该发动机（4）具有一个发动机壳体（6）。

4.如权利要求3所述的传动系（2），其中该行星齿轮组（38）被安排在该发动机壳体（6）的外部和/或另一个壳体的外部，适当时该另一个壳体可以被紧固到该发动机壳体（6）上。

5.如权利要求3所述的传动系（2），其中在该起动机模式下该第三元件（46）可以通过该第一致动装置（70）被固定到该发动机壳体（6）上。

6.如权利要求1所述的传动系（2），其中该第二元件（44）与该转子（30）不是同轴安排的、而是通过一个连接安排（56）而彼此处于旋转性驱动连接中。

7.如权利要求6所述的传动系（2），其中该第二元件（44）与该转子（30）通过一个牵引机构驱动器（58）而彼此处于旋转性驱动连接中。

8.如权利要求7所述的传动系（2），其中该牵引机构（60）被设计为一个皮带。

9.如权利要求7所述的传动系（2），其中该牵引机构驱动器（58）具有一个行星齿轮组侧的轮（62），围绕该行星齿轮组侧的轮包绕着该牵引机构（60），并且该行星齿轮组侧的轮与该第二元件（44）处于旋转性驱动连接。

10.如权利要求9所述的传动系（2），其中该行星齿轮组侧的轮（62）与该第二元件（44）形成一体。

11.如权利要求9所述的传动系（2），其中，其中该行星齿轮组侧的轮（62）围绕着一个闭合的润滑剂室（64），在该润滑剂室内安排了该行星齿轮组（38）的这些元件（42，44，46）。

12.如权利要求9所述的传动系（2），其中该牵引机构驱动器（58）具有一个转子侧的轮（36），围绕该转子侧的轮包绕着该牵引机构（60），并且该转子侧的轮与该转子（30）处于旋转性驱动连接，其中该行星齿轮组侧的轮和/或转子侧的轮（62，36）与该第二元件（44）和/或与该转子（30）处于旋转性驱动连接。

13.如权利要求12所述的传动系（2），其中该行星齿轮组侧的轮和/或转子侧的轮（62，36）以一种可交换的方式与该第二元件（44）和/或与该转子（30）处于旋转性驱动连接。

14.如权利要求6所述的传动系（2），其中该连接安排（56）在该起动机模式下具有一个传动比（i_KS），该传动比大于1；和/或在该发电机模式下，具有一个传动比（i_KG），该传动比小于1。

15.如权利要求14所述的传动系（2），其中该连接安排（56）在该起动机模式下具有一个传动比（i_KS），该传动比等于或大于2，或等于或大于3。

16.如权利要求14所述的传动系（2），其中该连接安排（56）在该发电机模式下具有一个传动比（i_KS），该传动比等于或小于1/2，或等于或小于1/3。

17.如权利要求1所述的传动系（2），其中该行星齿轮组（38）在该起动机模式下具有一个传动比（i_PS），该传动比大于2，或是在从2.5至6的范围内。

18.如权利要求14所述的传动系（2），其中在该起动机模式下在该转子（30）与该第一元件（42）之间的总传动比（i_GS）是在从3至18的范围内，或是在从6至13的范围内，或是在从9至10的范围内。

19.如权利要求1所述的传动系（2），其中该第二致动装置（72）被安排在该行星齿轮组（38）的这三个元件（42，44，46）中的两个元件（42，44；44，46；42，46）之间，其方式为使得所述多个元件在该发电机模式下彼此相对是固定的。

20.如权利要求1所述的传动系（2），其中该第二致动装置（72）被安排在该行星齿轮架（48）与这些行星齿轮（54）之间，其方式为使得这些行星齿轮（54）在该发电机模式下相对于该行星齿轮架（48）是固定的。

21.如权利要求1所述的传动系（2），其中该第一元件（42）是该行星齿轮架（48），该第二元件（44）是该环齿轮（52）、而该第三元件（46）是该太阳轮（50）。

22.如权利要求21所述的传动系（2），其中该第二致动装置（72）被安排在该第二元件与第三元件（44，46）之间。

23.如权利要求1所述的传动系（2），其中该第一元件（42）是该行星齿轮架（48），该第二元件（44）是该太阳轮（50）、而该第三元件（46）是该环齿轮（52）。

24.如权利要求23所述的传动系（2），其中该第二致动装置（72）被安排在该第一元件与第二元件（42，44）之间。