CN102066811B - 具有变速器外壳的变速器装置 - Google Patents

具有变速器外壳的变速器装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种变速器装置(1)，包含变速器外壳(2)，在该变速器外壳中能够设置多个用于获得多个不同的传动比的构件组和一个起动装置、优选液力变矩器。在变速器外壳(2)的壁区域内能够设置多个通孔(3)，所述通孔的边缘区域构成为加固区并且转矩能够通过所述通孔从变速器外壳(2)被引导至动力输出装置。根据本发明在变速器外壳(2)的规定用于起动装置的区域(5)中设置混合动力系统的至少一个电机(6)，并且设置在变速器外壳(2)中的电机(6)与在变速器外壳(2)外部设置的动力电子装置的连接穿过变速器外壳(2)的所述通孔(3)中的至少一个引导。

Description

具有变速器外壳的变速器装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分详细阐述的类型的具有变速器外壳的变速器装置。
背景技术
由实践中已知的且优选构成为自动变速器的变速器装置分别在变速器外壳的壁区域这样构成，使得通孔在需要时能够机械加工到变速器外壳的壁区域中，通过所述通孔能够将转矩从变速器外壳的内部引导到在变速器外壳外部设置的动力输出装置。为了避免由于后续加设通孔而损害这样的变速器外壳的刚度，通孔的边缘区域构成有加固区域。
变速器装置的变速器外壳的这样构成的加固区域例如位于构成为液力变矩器的起动装置和多个不同的用于实现变速器装置的不同的传动比的组件之间。
为了能够减小传统的汽油或柴油内燃机在不同的运行状态下的燃油消耗，汽车或其汽车传动系
Figure GSB00001077974600011
越来越多地配备电机。不利的是，混合动力汽车传动系的特征在于较大的构造空间需求并且因此在现有的汽车系统中通常仅能通过对汽车车身的区域(在其中待设置所述附加电机)的麻烦的结构改变来实施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有变速器外壳的变速器装置，借助于它使得传统的汽车系统在无结构改变的情况下配备混合动力驱动装置。
根据本发明，上述目的利用权利要求1的特征的变速器装置实现。
根据本发明的变速器装置包含变速器外壳，在该变速器外壳中能够设置多个用于获得多个不同的传动比的构件组和一个起动装置、优选液力变矩器，其中在变速器外壳的壁区域内能够设置多个通孔，所述通孔的边缘区域构成为加固区并且转矩能够通过所述通孔从变速器外壳被引导至动力输出装置，在变速器外壳的规定用于起动装置的区域中设置混合动力系统的至少一个电机，并且设置在变速器外壳中的电机与在变速器外壳外部设置的动力电子装置(Leistungselektronik/power electronics)的连接被引导穿过变速器外壳的所述通孔中的至少一个。
因此与实践中已知的液力变速器(其在变速器外壳中设有构成为液力变矩器的起动装置)不同，根据本发明的变速器装置在由实践中已知的变速器外壳的内部构成有混合动力系统的至少一个电机，其经由与变速器外壳的壳体条件相适配的且可有利地制造的动力接头(Leistungsanschluss)与所配备的动力电子装置连接。
此外构成有根据本发明的变速器装置的汽车传动系形成一个混合动力传动系，其与传统的无混合动力系统的传动系相比具有近乎相同的构造空间需求并且能够在现有的汽车系统中成本合算地实施。这缘于这样的事实，即附加的电机设置在优选构成为液力自动变速器(Wandlerautomatgetriebe)的变速器装置的变速器外壳中并且无需在结构上改变汽车系统的容纳汽车传动系的车身区域。
在根据本发明的变速器装置的优选构造中，电机的转子与混合动力系统的行星齿轮变速器装置的空心齿轮处于操作连接并且空心齿轮与行星齿轮变速器装置的行星齿轮啮合，所述行星齿轮又与固定在变速器外壳上的太阳齿轮处于啮合，其中由电机产生的转矩能够经由行星齿轮架被导入变速器装置的动力流中。因此例如在配备根据本发明的变速器装置的汽车传动系的起动过程中，一个在电机区域内产生的起动力矩能够被导入变速器装置或汽车传动系的动力流中。附加地或替代地，利用这样构成的系统此外能够利用通过发动机或马达驱动的电机实现汽车的纯电动行驶、利用电机和优选经由切换元件与汽车传动系可耦合的且构成为内燃机的做功机械实现的混合行驶或者纯通过做功机械实现的行驶，其中在混合运行中经由电机不仅可以实现增强运行而且可以实现能量回收运行。
附图说明
本发明的其它优点和有利的进一步构造由各个从属权利要求和参考附图中原理性描述的实施例得出。其中：
图1    根据本发明的变速器装置的非常示意性的示图；
图2    沿着在附图1中详细示出的线II-II的变速器装置的简化的纵向剖视图；以及
图3    沿着在附图1中详细标出的变速器装置的区域III的纵向剖视图。
具体实施方式
图1示出本发明的变速器装置1的非常示意性的示图，其包含变速器外壳2，在该变速器外壳中能够设置多个在附图中未详细示出的多个不同的用于获得多个不同传动比的构件组和一个构成为液力变矩器的起动装置。在变速器外壳2的一个壁区域内能够设置多个通孔3、13，所述通孔的边缘区域4构成为加固区并且转矩能够通过所述通孔从变速器外壳2被引导至一个构成有变速器装置1的车辆的在变速器外壳外部设置的动力输出装置。
通孔3以已知的方式在一个合适的铸造制造工艺期间、优选在压铸制造工艺期间相应地被提供，从而变速器外壳2的被边缘区域4包围的壁区域，在不损害变速器外壳2的刚度的情况下，通过机械方法如钻孔或类似方法能够按照要求被移除，以便能够在当前情况下构成在变速器外壳2的壁中的矩形的孔。
变速器外壳2以在附图中示出的方式构成有多个在变速器外壳3的周边上分布设置的通孔3、13，以便需要时能够将车辆的多个动力输出装置与变速器装置1的动力流连接。动力输出装置与车辆传动系的动力流在变速器装置1的区域内的连接例如能够经由多个彼此啮合的正齿齿轮(其构成所谓的齿轮链)构成。
在变速器外壳2的区域5(在变速器装置1构成为液力自动变速器的情况下起动装置或液力变矩器能够设置在该区域中)中在当前设置一个在附图2和3中详细示出的一个混合动力系统的电机6，其中设置在变速器外壳2中的电机6与一个在变速器外壳2外部设置的动力电子装置的连接穿过变速器外壳2的所述通孔13中的至少一个引导。
电机6构成为永久磁铁激励的同步电机，其能利用交流电工作。电机6的每个相与一个切换环6A、6B、6C连接，其中电机6的每个相的不同的线圈绕组的金属丝分别与相应配备的切换环6A至6C的一个面对电机6的端部连接。
切换环6A至6C至少几乎构成为相同结构的并且分别具有一个在电机6的轴向方向上延伸的第一环区域6A1至6C1、一个在第一环区域6A1至6C1的径向方向上朝向电机6的外部的径向区域延伸的第二切换环区域6A2、6B2、6C2以及一个也基本上在电机6的轴向方向上延伸的第三切换环区域，其中在附图中仅仅示出第二切换环6B或中间的切换环6B的第三切换环区域6B3。
切换环6A至6C分别在第一环区域6A1至6C1的区域与电机6的所配备的相的线圈绕组处于操作连接。切换环6A至6C的第一环区域6A1至6C1设置在电机6的线圈绕组的绕组末端突出部的径向内部并且以其从下方作用在绕组末端突出部21上的区域与线圈绕组连接。
在当前，概念“电机6的绕组末端突出部”分别理解成定子齿(Statorzahn)利用线圈金属丝或铜丝实现的卷绕部。由于绕组末端突出部21，电机6与通过电机6的铁芯长度预定的轴向长度相比具有较大的轴向长度，因为线圈金属丝绕组在该区域内轴向突出于铁芯。
定子的在电机6的定子的周边上径向分布设置的各线圈经由切换环6A至6C被触点接通并且连接于动力电子装置的三个相。以对构造空间有利的方法和方式，同样构成为铜环的切换环6A至6C至少在部分区域内在径向方向上设置在绕组末端突出部21的下方。形成各单个相的切换环6A至6C被容纳在一个未详细示出的塑料件中并且经由该塑料件固定在电机6的定子上。电机6的线圈的绕组末端在电机的装配期间被放置在切换环6A至6C上并且在那儿固定。紧接着，切换环容纳部或塑料件并且定子自身借助于时效硬化的浸渍树脂绝缘。
在变速器外壳2的内部，切换环6A至6C分别经由一个可拆卸的连接装置7与一个穿过变速器外壳2的套筒元件8连接。套筒元件8分别贴靠在切换环6A至6C的第三切换环区域6B3上并且形成电接触。在变速器外壳2外部，套筒元件8经由连接装置7分别与电缆套9连接，所述电缆套9分别贴靠在导电的套筒元件8的端侧8A上。
连接装置7分别具有穿过套筒元件8延伸的螺钉元件10，该螺钉元件在第三切换环区域6B3的区域内分别经由螺钉-螺母装置11与切换环6A至6C连接。套筒元件8的设置在变速器外壳2外部的区域以及所配备的电缆套9设置在一个壳体装置12中，该壳体装置在当前情况下在通孔13的区域内与变速器外壳2固定且密封地连接。
壳体装置12具有一个法兰形式的底部承载板14、一个中间壳体区域15和一个盖板16，其中壳体装置12在底部承载板14的区域内与变速器外壳2固定且密封地连接。为了相对于环境密封变速器外壳2的内腔，在底部承载板14和变速器外壳2之间，在底部承载板14和中间壳体区域15之间，以及在盖板16和中间壳体区域15之间，分别设置一个密封装置17，其分别包含用于密封的、嵌入铣出的槽18中的线密封垫。
此外，变速器装置12在底部承载板14的区域内构成有在变速器装置12的装配状态下与变速器外壳12的通孔13重合的孔23，在该孔的区域设置引导装置18，该引导装置与底部承载板14固定连接，并且套筒元件8通过该引导装置穿过相应设置的钻孔被导入壳体装置12的内部。
分别有一个与电缆套9连接的电缆装置19在中间壳体区域15的区域内由壳体装置12朝向动力电子装置延伸并且经由一个电缆拧接件20(其优选是PG拧接件)固定地且密封地与壳体装置12连接。
电机6因此在结构上如此构成，即设置用于电机6的线圈的触点接通的切换环6A至6C在当前在电机6的装配状态下以在附图2中示出的方法和方式设置在变速器外壳2的通孔13或所谓的动力输出装置窗口下方。
在电机6装配到变速器外壳2内部中之后，将电机6的动力接头穿过变速器外壳2的通孔13或所谓的动力输出装置窗口。在此首先将底部承载板14以设置用于套筒元件8穿过的孔23放置在通孔13的窗口上并且将底部承载板与变速器外壳2拧接。为了接纳包含引导装置23、中间外壳区域15和盖板16的接线盒，底部承载板14构成有法兰形状(Flanschbild)。
在底部承载板14与变速器外壳2拧接之后，将引导装置24拧接到底部承载板14上。引导装置24构成有三个钻孔22，当前构成为铜套筒的套筒元件8被推动穿过所述钻孔。引导装置18的钻孔22在引导装置的装配状态下如此定向，使得装配的套筒元件8贴靠在切换环6A至6C的第三切换环区域6B3上。
紧接着中间外壳区域15被放置到底部承载板14上，其中在这两个构件之间的密封通过优选构成为线密封垫的密封装置17实现。紧接着，动力接头的电缆装置19的长度被裁剪成期望的长度并且加设电缆套9。又紧接着，电缆19的电缆套9被推动穿过电缆拧接件20并且通过电缆拧接件20的拧紧被固定地且密封地与壳体装置12连接。
套筒元件8的轴向长度确定成使得电缆套9贴靠在套筒元件8的端侧8A上。在电缆套9、套筒元件8和切换环6A至6C之间的触点接通如此固定，即，使得各一个螺钉元件10转动穿过电缆套9和套筒元件8的钻孔。在切换环6A至6C的第三切换环区域6B3内分别有一个螺钉元件10嵌入螺钉-螺母装置11(其构成为螺纹套筒)的螺纹中并且被拧紧。
最后盖板16被放置在中间外壳区域15上，其中变速器外壳在位于中间外壳区域15和盖板16之间的区域内的内腔也通过密封装置17或嵌置到槽18中的线密封垫密封。
在当前的变速器装置1的实施例中电机6的转子以未详细示出的方式和方法与混合动力系统的行星齿轮变速器装置的空套齿轮处于操作连接。空套齿轮与行星齿轮变速器装置的行星齿轮啮合，其又与固定在变速器外壳上的太阳齿轮处于啮合，其中由电机6产生的转矩经由行星齿轮架能够在变速器输入轴的区域内被导入变速器装置1的动力流中。
电机6形成设有变速器装置1的汽车传动系的起动装置，其中汽车优选在纯电动行驶时经由马达式运行的电机6起动。在传统的汽车传动系(其设有内燃机作为做功机械)中经由构成为液力变矩器的起动装置在起动过程中提供的功能在经由电机引起的起动过程中是不需要的，由此液力变矩器由于电机6的安装变得不必要。
构成为内燃机的做功机械经由优选构成为摩擦锁合的切换元件能够与具有变速器装置1的汽车传动系与工作状态相关地耦合。在此经由切换元件实现的、在汽车传动系和做功机械之间的耦合区域相对于位于电机6和汽车传动系的输出端之间的连接区域如此设置，使得做功机械能够在断开的状态下在汽车传动系的纯电机式的运行时与汽车传动系脱离耦合，并且电机6的驱动功率能够在断开的且被电机6带动的做功机械的区域内无损失地以高效率朝向输出端引导。
附加地，借助于切换元件存在这样的可能性，即汽车在需要时经由做功机械起动，当切换元件作为起动离合器运行时。
电机6在根据本发明的变速器装置的其它的实施方式中也可以以其它的方式和方法耦合到变速器装置的动力流中，以便能够达到汽车传动系的上述的工作状态。
附图标记清单
1    变速器装置
2    变速器外壳
3    通孔
4    边缘区域
5    区域，变矩器钟形部
6    电机
6A、B、C    切换环
6A1、B1、C1    第一环区域
6A2、B2、C2    第二切换环区域
6B3  第三切换环区域
7    连接装置
8    套筒元件
9    电缆套
10   螺钉元件
11   螺钉-螺母装置
12   壳体装置
13   通孔
14   底部承载板
15   中间外壳区域
16   盖板
17   密封装置
18   槽
19   电缆装置
20   电缆拧接件
21   绕组末端突出部
22   钻孔
23   孔
24   引导装置

Claims (19)

1.变速器装置(1)，包含变速器外壳(2)，在该变速器外壳中能够设置多个用于获得多个不同的传动比的构件组和一个起动装置，其中在变速器外壳(2)的壁区域内能够设置多个通孔(3，13)，所述通孔的边缘区域(4)构成为加固区并且转矩能够通过所述通孔从变速器外壳(2)被引导至动力输出装置，其特征在于，在变速器外壳(2)的规定用于起动装置的区域(5)中设置混合动力系统的至少一个电机(6)，并且设置在变速器外壳(2)中的电机(6)与在变速器外壳(2)外部设置的动力电子装置的连接被引导穿过变速器外壳(2)的所述通孔(13)中的至少一个，电机(6)构成为永久磁铁激励的同步电机，该同步电机能利用交流电工作并且该电机的每个相与一个切换环(6A、6B、6C)连接，其中电机(6)的每个相的不同的线圈绕组的金属丝分别与所配备的切换环(6A至6C)的一个面对电机(6)的端部连接，并且切换环(6A至6C)分别具有一个在电机(6)的轴向方向上延伸的第一环区域(6A1至6C1)、一个在第一环区域(6A1至6C1)的径向方向上朝向电机(6)的外部的径向区域延伸的第二切换环区域(6A2至6C2)和一个也基本上在电机(6)的轴向方向上延伸的第三切换环区域(6B3)。
2.如权利要求1所述的变速器装置，其特征在于，电机(6)的转子与混合动力系统的行星齿轮变速器装置的空心齿轮处于操作连接并且空心齿轮与行星齿轮变速器装置的行星齿轮啮合，所述行星齿轮又与固定在变速器外壳上的太阳齿轮处于啮合，其中由电机(6)产生的转矩能够经由行星齿轮架被导入变速器装置(1)的动力流中。
3.如权利要求1所述的变速器装置，其特征在于，切换环(6A至6C)分别在第一环区域(6A1至6C1)的区域与电机(6)的所配备的相的线圈绕组处于操作连接。
4.如权利要求1或2所述的变速器装置，其特征在于，切换环(6A至6C)在变速器外壳(2)的内部在第三切换环区域(6B3)的区域内分别经由一个连接装置(7)与一个穿过变速器外壳(2)的套筒元件(8)连接，其中套筒元件(8)分别贴靠在第三切换环区域(6B3)上。
5.如权利要求4所述的变速器装置，其特征在于，套筒元件(8)在变速器外壳(2)的外部分别经由连接装置(7)与电缆套(9)连接，所述电缆套(9)分别贴靠在套筒元件(8)的端侧(8A)上。
6.如权利要求4所述的变速器装置，其特征在于，连接装置(7)分别具有穿过套筒元件(8)延伸的螺钉元件(10)，所述螺钉元件在第三切换环区域(6B3)的区域内分别经由螺钉-螺母装置(11)与切换环(6A至6C)连接。
7.如权利要求5所述的变速器装置，其特征在于，连接装置(7)分别具有穿过套筒元件(8)延伸的螺钉元件(10)，所述螺钉元件在第三切换环区域(6B3)的区域内分别经由螺钉-螺母装置(11)与切换环(6A至6C)连接。
8.如权利要求5、6或7所述的变速器装置，其特征在于，套筒元件(8)的设置在变速器外壳(2)外部的区域以及所配备的电缆套(9)设置在壳体装置(12)中，该壳体装置在通孔(13)的区域内与变速器外壳(2)固定且密封地连接。
9.如权利要求8所述的变速器装置，其特征在于，壳体装置(12)具有法兰形式的底部承载板(14)、中间壳体区域(15)和盖板(16)，其中壳体装置(12)在底部承载板(14)的区域内与变速器外壳(2)连接。
10.如权利要求9所述的变速器装置，其特征在于，壳体装置(12)在底部承载板(14)的区域内构成有在壳体装置(12)的装配状态下与变速器外壳(2)的通孔(13)重合的孔，在该孔的区域设置引导装置(18)，该引导装置与底部承载板(14)固定连接，并且套筒元件(8)通过该引导装置被导入壳体装置(12)的内部。
11.如权利要求9或10所述的变速器装置，其特征在于，分别有一个与电缆套(9)连接的电缆装置(19)在中间壳体区域(15)的区域内由壳体装置(12)朝向动力电子装置延伸并且经由一个电缆拧接件(20)固定地且密封地与壳体装置(12)连接。
12.如上述权利要求8所述的变速器装置，其特征在于，分别有一个与电缆套(9)连接的电缆装置(19)在中间壳体区域(15)的区域内由壳体装置(12)朝向动力电子装置(7)延伸并且经由一个电缆拧接件(20)固定地且密封地与壳体装置(12)连接。
13.如权利要求1所述的变速器装置，其特征在于，切换环(6A至6C)的第一环区域(6A1至6C1)设置在电机(6)的线圈绕组的绕组末端突出部(21)的径向内部并且以其从下方作用在绕组末端突出部(21)上的区域与线圈绕组连接。
14.如权利要求1至3之一项所述的变速器装置，其特征在于，切换环(6A至6C)的第一环区域(6A1至6C1)设置在电机(6)的线圈绕组的绕组末端突出部(21)的径向内部并且以其从下方作用在绕组末端突出部(21)上的区域与线圈绕组连接。
15.如权利要求4所述的变速器装置，其特征在于，切换环(6A至6C)的第一环区域(6A1至6C1)设置在电机(6)的线圈绕组的绕组末端突出部(21)的径向内部并且以其从下方作用在绕组末端突出部(21)上的区域与线圈绕组连接。
16.如权利要求8所述的变速器装置，其特征在于，切换环(6A至6C)的第一环区域(6A1至6C1)设置在电机(6)的线圈绕组的绕组末端突出部(21)的径向内部并且以其从下方作用在绕组末端突出部(21)上的区域与线圈绕组连接。
17.如权利要求11所述的变速器装置，其特征在于，切换环(6A至6C)的第一环区域(6A1至6C1)设置在电机(6)的线圈绕组的绕组末端突出部(21)的径向内部并且以其从下方作用在绕组末端突出部(21)上的区域与线圈绕组连接。
18.如权利要求4所述的变速器装置，其特征在于，所述连接装置(7)是可拆卸的。
19.如权利要求1所述的变速器装置，其特征在于，所述起动装置是液力变矩器。
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