CN102628400A - 带机动车行星传动机构的布置结构、机动车及行星传动机构运行方法 - Google Patents

带机动车行星传动机构的布置结构、机动车及行星传动机构运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有行星传动机构的布置结构，行星传动机构具有如下部件：太阳轮(16)、行星架(28)、行星轮(26)和齿圈(34)，其中两个部件、特别是太阳轮和行星架(28)通过超越离合器(36)相互联接，设有能桥接超越离合器的离合器(38)。该桥接不是始终存在，而是在控制装置的控制下进行，控制装置接收转速传感器的说明这两个相互联接的部件(16，28)的相对转动的测量信号。例如转速传感器(72)可测量电机(14)转速，另一转速传感器(70)可测量发动机(12)曲轴(30)的转速。在具有将发动机与电机相联接的布置结构的机动车中规定：在起动或助力时和在发电机运行时实现不同的传动比，此外在发动机(12)熄火时能由电机(14)驱动空调压缩机(66)。

Description

带机动车行星传动机构的布置结构、机动车及行星传动机构运行方法
技术领域
本发明涉及一种具有能在机动车中使用的行星传动机构的布置结构。该行星传动机构具有以下部件：太阳轮、带有能围绕太阳轮转动的行星轮的行星架以及围绕行星轮的齿圈。所有这三个部件在不将部件固定的情况下一般都是能转动的。 
背景技术
例如DE 198 22 426 C2公开了，借助制动装置固定齿圈。 
DE 199 41 705 A1公开了行星传动机构在机动车中将电机与发动机相联接的应用。通过行星传动机构能实现电机与发动机之间的不同传动比。需要时可以附加设有其他装置，例如机动车空调设备的压缩机。在这种情况下压缩机可以通过带传动机构与电机相联接，该带传动机构同时用于使电机与行星传动机构的太阳轮相联接。 
因为希望电机和发动机在某些运行模式下彼此独立地运行，所以已知，在行星传动机构中在两个特定的(选出的)部件之间设有超越离合器(Freilauf)。例如，如果发动机的曲轴与行星架联接，而太阳轮与用于与电机联接的带传动机构的带轮联接，那么太阳轮和行星架便是两个选出的部件，它们通过超越离合器相互联接。 
在这种情况下，超越离合器的通行方向(Durchlassrichtung)是从行星架到太阳轮，也就是说从曲轴到带轮、带、进而到电机的转子。因此，电机可以超越发动机，也就是说电机转动的转速大于发动机的转速与传动机构的传动比的乘积。 
但超越离合器也有缺点。在发动机运行时，来自有限数量的燃烧室的激励引起转速的波动。由此造成超越离合器一再突然分离和接合。这一点导致超越离合器的磨损提高。此外，超越离合器的这种运行还会产生噪声。 
发明内容
本发明的目的在于，消除具有行星传动机构和位于行星传动机构的所选出的两个部件之间的超越离合器的布置结构的所述缺点。 
该目的一方面通过具有权利要求1所述特征的布置结构得以实现，第二方面通过具有权利要求13所述特征的机动车得以实现，另一方面通过具有权利要求15所述特征的方法得以实现。 
在依据本发明的布置结构中，两个被选出的部件不是仅通过超越离合器相互联接，而是同时还可通过一离合器直接相互联接。该离合器的目的是桥接/跨过超越离合器。当然，不能在任何运行状态下均直接接合该离合器。因此该布置结构包括用于至少间接测量所述两个被选出的部件各自的转速的测量装置。例如，通过带传动机构与电机相联接的部件的转速可以借助电机的转速得出，该相应部件的转速由所测得的转速与带传动机构的传动比的乘积得出。因为所述两个被选出的部件的转速已知，所以可以将从测量装置接收测量信号的控制装置设计成，在至少一个与所述转速中的至少一个相关的、预先确定的条件下使所述离合器接合。 
换句话说，实际上在以下情况下通过控制装置使离合器接合：行星传动机构的运行状态需要使所述两个被选出的部件相联接并且该联接基于该离合器的构造来实现，同时不损坏布置结构的所述或其他部件。 
优选地，所述预先确定的条件特别是包括：所述两个被选出的部件的转速彼此最多相差一最大值。该最大值可以是所述两个被选出的部件之间转速差的绝对值，因为这样便能够通过控制装置特别简单地实现控制。但优选的是，该最大值与两个部件之一的转速相关，例如最大值可以是具有始终相同的百分比的转速的百分比值，或最大值可以被存储在配属于控制装置的存储器中的相应表格内。 
在本发明一种优选的实施形式中，所述两个被选出的部件之一是行星架。当被选出的部件是太阳轮时，不属于这两个确定的(被选出的)部件的部件，也就是齿圈，特别是可以通过另一离合器或制动器与一不能转动的构件相联接，例如对于机动车中的布置结构来说能与相对发动机固定的构件相联接。 
优选地，被选出的第二部件是太阳轮。 
因此，该布置结构优选与EP 1 282 772 B1中的不同，在该文献中，齿圈与行星架通过超越离合器连接，而太阳轮能与相对发动机固定的构件相联接。 
离合器优选具有如下设计：太阳轮与一环件相连接，而行星架与一永磁铁相连接，该永磁铁被(碟形)弹簧压向所述环件。所述布置结构具有用于离合器的电磁铁，通过该电磁铁能将所述永磁铁从环件拉开。通过电磁铁可使离合器特别是实施成一可电控的离合器，这便简化了与控制装置的协同工作。通过基于弹簧首先在电磁铁不通电的情况下使行星架与太阳轮相联接，即在基本状态下离合器是接合的，考虑了在大多数或最常见的运行状态下需要离合器接合这一实际情况。 
在这种优选实施形式的第一变型方案中，环件是摩擦环，也就是说，永磁铁与太阳轮或环件摩擦锁合地相连接。 
作为对此的替代，环件可与永磁铁形锁合地配合，其中，例如在环件和永磁铁上可以形成有齿部(从而提供一种齿式离合器)或其中作为对此的替代可以提供一种牙嵌离合器。 
在一种优选的实施形式中，如DE19941705A1所公开的那样，齿圈设计成可以轴向移动，以便通过传动机构提供不同的传动级。齿圈在这里优选具有衔铁(衔铁特别是与其余的齿圈一体形成)，而布置结构包括用于另一离合器的电磁铁，通过该电磁铁可以吸引所述衔铁并因此移动齿圈。这种实施形式的优点是，齿圈在基本状态下可以自由转动并仅在所属的电磁铁通电时才固定在另一构件(例如相对发动机固定的构件)上。 
在本布置结构的一种优选实施形式中，使太阳轮与带轮相连接。带轮 可以是带传动机构的部件，通过该部件例如同样将电机与行星传动机构联接。这一点部分出于结构空间的原因而在这样的机动车上是需要的，即其中电机不是布置在发动机的延长部分内，而是必须布置在该发动机的侧面。 
为了最佳利用结构空间，优选两个电磁铁在上面介绍的优选实施形式中直接布置在带轮的径向内部，也就是直接与带轮相邻，而且是在径向内部，从而带轮围绕由行星传动机构和具有电磁铁的离合器组成的整体并因此可共同用另外的遮盖件密封。电磁铁并因此还有永磁铁或衔铁布置在行星传动机构核心件的径向外部是有利的，这是因为这样行星传动机构可以结构紧凑地构造。电磁铁基本上各自由线圈和作为其载体的、用于放大磁场的软磁线圈架组成。该线圈架也可以这样构成，使得两个线圈利用一个共同的、特殊形状的线圈架。 
在本发明另一优选的实施形式中，最后行星架与一轴相联接，在该轴上在行星传动机构的外面套装有衰减或消除轴的振动的减振单元或消振单元。 
这种减振或消振单元本身已知。一种有利的实施形式是，该单元直接与可带入转矩并因此也带入振动的轴相联接。 
减振单元以本身已知的方式包括例如与轴一起转动的支承板和与支承板联接的、吸收振动的金属减振环。减振环在这种情况下例如通过弹性材料如橡胶来联接，但减振环也可以放置在粘滞的油内。 
在依据本发明的机动车中，在一种实施形式中设有依据本发明的布置结构，其中带轮与太阳轮联接。机动车的发动机与行星架联接，而电机通过一同样包括带轮的带传动机构与太阳轮联接。这种布置结构的优点是，电机可以特别好地通过带传动机构来联接并因此可以布置在机动车发动机舱内的适当位置上。与电机和发动机均不直接联接的齿圈可以自由转动或被固定。这种实施形式可以特别紧凑地构造，特别是在具有可通过电磁铁吸引的衔铁作为齿圈部件的实施形式中。 
优选地，转速仪测量电机转子的转速并这样至少间接地测量太阳轮的转速。而曲轴的转速可以直接测量并因此可测量行星架的转速。转速仪布 置在电机上比布置在传动机构(人们不想过多的电缆穿入该传动机构中)中的太阳轮上更不费力。 
依据本发明的用于使行星传动机构运行的方法，其中，行星架和太阳轮通过超越离合器相互连接(其通行方向特别是从行星架向太阳轮)，该方法包括：在行星架和太阳轮的转速相同的情况下，直至一预先确定的条件(通过一预先确定的标准来限定)为止使行星架与太阳轮之间的离合器接合。例如，当转速彼此最大相差一预先确定的值——该值对所有转速都相同或作为对此的替代与行星架或太阳轮的转速有关——时，接合离合器。 
附图说明
下面借助附图对本发明的优选实施例进行说明。其中： 
图1A示出依据本发明的布置结构的轴向剖面图； 
图1B示出依据本发明的布置结构连同与之连接的、依据本发明的机动车的部件的示意图； 
图2A借助图1A的剖面图示出在图1B的布置结构中、在通过电机起动发动机时的力流； 
图2B示出对此的示意图；以及 
图2C示出一示意图，该示意图示出在根据图2A的力流完全反转的情况下电机如何以这里所选择的传动比3∶1作为发电机运行； 
图3A借助图1A的剖面图示出在电机以3∶1的传动比作为发电机运行时出现的力流； 
图3B示出对此的示意图； 
图4A基于图1A的剖面图示出在通过电机对发动机助力/增压(Boosten)时的力流；以及 
图4B示出对此的示意图；
图5借助一示意图示出在发动机停机的情况下在另一装置通过电机运行时出现的转速。 
具体实施方式
整体采用“10”标注的布置结构用于使发动机12与电机14相联接。布置结构10特别是包括具有太阳轮16的行星传动机构，该太阳轮带有带轮18。带轮18是带传动机构20的组成部分，该带传动机构具有带22和与电机14的图中未示出的转子一起转动的带轮24。因此，通过带传动机构20使电机14与太阳轮16相联接。行星传动机构还包括多个行星轮26，在这里例如有四个行星轮，这些行星轮通过行星架或行星齿轮架28相互联接。行星架包括两部分，即与发动机12的曲轴30相联接的一部分28a和太阳轮侧的第二部分28b。这两部分28a和28b通过行星轮26相互连接，即分别通过穿过行星轮的销子32连接。行星传动机构还包括齿圈34。 
在这里太阳轮16与一和该太阳轮一起转动的部件16′相联接，并且在部件16′与行星架的第二部分28b之间提供一超越离合器36。超越离合器36的定向设计成，使得通行方向为从曲轴30到带传动机构20，也就是从发动机12到电机14，而电机14可以超越发动机12。 
在这里与超越离合器36并行地设有第一离合器38，通过该第一离合器使曲轴30能与太阳轮直接联接。该离合器38通过使一摩擦环40与太阳轮16相连接来实现，参见图1A。由碟簧/膜片弹簧42将一永磁化的盘件44压向摩擦轮40。在第一电磁铁46的作用下，抵抗碟簧42的力将永磁化的盘44从摩擦盘40拉开并使离合器分离。在电磁铁46不被激励的基本状态下，离合器38接合，参见图1B。 
齿圈34在这里设计成能轴向移动。与齿圈一体地形成一衔铁48，该衔铁在与摩擦盘40和永磁化的盘44相同的径向区域上延伸。因此可以直接在电磁铁46旁设有另一电磁铁50，即在线圈架 
Figure BSA00000696392300061
52上附加安装第二绕组，该另一永磁铁可以吸引衔铁48从而固定齿圈34。这一点在图1B中通过在基本状态下——也就是在电磁铁50不被激励的情况下——分离的离合器(或制动器)54来示出，该离合器可以将齿圈34连接到机动车的相对发动机固定的构件56上。 
在图1A的布置结构中，还具有减振装置58，该减振装置包括直接地、 即在发动机侧在行星传动机构前方与曲轴30相联接的支承板60，该支承板带有橡胶弹性的材料块62，该橡胶弹性的材料块又保持有一钢圈64但同时可以吸收和衰减振动，该钢圈与支承板60一起转动。 
该布置结构在机动车中的部分是机动车空调设备的压缩机66，该压缩机通过作为带传动机构20的一部分的带轮68与电机14相联接、并且与太阳轮16相联接。空调压缩机66因此既能通过发动机12运行，也能通过电机14运行。 
在机动车连续运行中，离合器38不能随时直接接合或直接分离。确切地说，离合器38的意义在于，在否则超越离合器要吸收过大的动态负载或工作噪声过大的情况下桥接/跨过超越离合器36。在曲轴30的转速与太阳轮16连同带轮18的转速之间的特定的转速比下，可以使离合器38接合。因此设有(用于测量)曲轴30转速的转速仪70。在这里，不是直接测量太阳轮16的转速，而是通过转速仪72来测量电机14转子或带轮24的转速。通过除以带传动机构20的传动比可以由转速仪72测得的转速推导出太阳轮16的转速。依据图1B的、布置结构位于机动车中的部分是一控制装置74，该控制装置设计用于，激励两个电磁铁46和50从而使离合器38分离或通过对电磁铁46去激励而使离合器38接合，同样地(通过激励电磁铁50)使离合器54接合或(通过对电磁铁50去激励)重新分离。 
在存在适当的条件时，控制装置74在机动车中建立下面参照图2A～5所示的运行状态。 
开始的运行状态是，借助电机14来起动发动机12，在这种情况下，电机14简单地是发动机12的起动机。 
如图2B所示，通过激励电磁铁46使第一离合器38分离，并通过激励电磁铁50使第二离合器54接合。 
力流从带轮18起，经过永磁化的盘44和一连接件76进入行星架的第二部分28b、经过行星轮26进入行星架的第一部分28a、从而进入曲轴30；因为超越离合器36在这里是阻断的。在太阳轮转动的转速n1下，在太阳轮与行星轮之间的传动比约为3的情况下行星架以ns＝1/3n1的转速转动。 因此，电机14可以比才进行转动的发动机12明显更快地转动。其优点是，由于转速变为三分之一，所带来的转矩变为三倍。然而在起动发动机时特别需要高转矩。 
齿圈不一起转动，其转速n2因此等于0。 
在图2A中的箭头的作用方向反转的情况下，也可以设想以转速ns转动的发动机使电机运行，则该电机作为发电机工作。电机的转速n1＝3·ns，参见图2C。 
但在电机作为发电机运行时，电机的转速不过高才是有利的。特别是在发动机的高转速下，因数3过高。在这种情况下，依据图3B接合第一离合器38、同时使第二离合器54分离。在接合第一离合器38时，太阳轮16直接与曲轴30相联接。通过使齿圈34与相对发动机固定的构件56分离，使齿圈可以自由转动。这样，经过两个并行的路径传导力流，其一为直接从曲轴30经超越离合器36到太阳轮16、从该太阳轮经摩擦盘40和永磁化的盘44到达带轮18。在并行路径中，力经过第一行星架部分28a、行星轮26和第二行星架部分28b、连接件76和最后同样通过永磁化的板44传递到带轮18。超越离合器36被桥接。 
在两个离合器38和54处于如在(电机)以1∶1的传动比作为发电机运行时那样的相同的位置的情况下(图4B)，也可以以1∶1的比例由电机对发动机进行助力。在此情况下太阳轮16和曲轴30的转速也相同。齿圈34可以自由转动。力流经带轮18、摩擦片40和太阳轮16被传递到曲轴30。所述助力可以在机动车连续运行时用于对发动机进行辅助(例如在快速加速时)或用于降低油耗。另外特别是也可以在如下情况下进行助力：发动机正在减速并且已经熄火而曲轴30则仅以低转速转动：这时从当前的运行电机可以使太阳轮迅速达到曲轴30的转速并且可以在短时间内就使第一离合器38接合。 
布置结构10的另一运行状态是所谓的“驻车空调状态”：在驻车空调状态下，由电机14经由带传动机构20来驱动空调设备的压缩机66，但发动机12处于熄火状态。在这种情况下使两个离合器38和54分离，以使曲 轴30能够保持不动(转速ns＝0)、同时使太阳轮16能以转速n1转动。齿圈34则以一半的反向转速n2＝-1/2n1转动。(在这里不必示出力流)。 
因此，通过所述的布置结构10实现了：以3∶1的传动比电起动发动机，并以1∶1的传动比对发动机助力。反过来，电机可以作为发电机运行，其以1∶3或1∶1的传动比选择性地转动。最后，在发动机熄火的情况下可以通过电机实现驻车空调。通过离合器38特别是对超越离合器36进行桥接、从而使之被卸载，这是因为在此情况下力流不是仅通过超越离合器传递。由此降低磨损和降低噪声。 

Claims (17)

1.一种具有行星传动机构的布置结构(10)，该行星传动机构具有如下部件：太阳轮(16)、行星架(28)、行星轮(26)和齿圈(34)，这些部件中的两个被选出的部件(16、28)通过超越离合器(36)相互联接并且同时还能通过一离合器(38)直接相互联接，其中，该布置结构具有用于至少间接测量所述两个被选出的部件(16、28)各自的转速的测量装置(70、72)并具有控制装置(74)，该控制装置设计成，从所述测量装置(70、72)接收测量信号并且在至少一个与所述转速中的至少一个相关的、预先确定的条件下使所述离合器(38)接合。
2.按权利要求1所述的布置结构(10)，其特征在于，至少一个预先确定的条件包括：所述两个被选出的部件的转速彼此最多相差一最大值，该最大值优选与所述部件之一的转速相关。
3.按权利要求1或2所述的布置结构(10)，其特征在于，所述两个被选出的部件之一是行星架(28)；而不是被选出部件的部件(34)能通过另一离合器(54)与一不能转动的构件(56)相联接。
4.按权利要求3所述的布置结构(10)，其特征在于，所述两个被选出的部件中的第二部件是太阳轮(16)。
5.按权利要求4所述的布置结构(10)，其特征在于，所述太阳轮(16)与一环件(40)相连接，所述行星架(28b)与一永磁铁(44)相连接，该永磁铁被弹簧(42)压抵在所述环件(40)上，其中，所述布置结构(10)具有用于所述离合器(38)的电磁铁(46)，通过该电磁铁能将所述永磁铁(44)从所述环件(40)拉开。
6.按权利要求5所述的布置结构(10)，其特征在于，所述环件是摩擦环(40)。
7.按权利要求5所述的布置结构(10)，其特征在于，所述环件和所述永磁铁设计成彼此形锁合。
8.按权利要求4-7之一所述的布置结构(10)，其特征在于，所述齿圈(34)能沿轴向移动并且具有衔铁(48)，其中，该布置结构(10)具有用于所述另一离合器(54)的电磁铁(50)，通过该电磁铁能吸引所述衔铁(48)、从而能移动齿圈(34)。
9.按权利要求4-8之一所述的布置结构(10)，其特征在于，所述太阳轮(16)与一带轮(18)相连接。
10.按引用权利要求5和6的权利要求9所述的布置结构(10)，其特征在于，两个电磁铁(46、50)直接布置在带轮(18)的径向内部并优选通过在一公共的线圈架上的各个绕组来提供。
11.按权利要求4-10之一所述的布置结构(10)，其特征在于，所述行星架(28)与一轴(30)相联接，在该轴上在行星传动机构外部设有减振单元(58)或消振单元，所述减振单元或消振单元对该轴(30)的振动进行衰减或消除。
12.按权利要求11所述的布置结构(10)，其特征在于，所述减振单元(58)具有支承板(60)和与该支承板相联接的金属减振环(64)。
13.一种机动车，该机动车具有按权利要求9或10或引用权利要求9或10的权利要求11或12所述的布置结构(10)，具有与行星架(28)相联接的发动机(12)以及通过包括带轮(18)的带传动机构(20)与太阳轮(16)相联接的电机(14)。
14.按权利要求13所述的机动车，其特征在于，设有转速仪(72)，所述转速仪设计成测量电机(14)转子的转速、并从而间接地测量太阳轮(16)的转速。
15.一种用于运行行星传动机构的方法，其中，使行星架(28)和太阳轮(16)通过超越离合器(36)相互连接，其中，在行星架(28)和太阳轮(16)的转速相同的情况下，直至一预先确定的条件为止使行星架(28)与太阳轮(16)之间的离合器(38)接合。
16.按权利要求15所述的方法，其特征在于，当所述两个转速彼此最大相差一对于所有转速都相同的、预先确定的值时，使离合器(38)接合。
17.按权利要求15所述的方法，其特征在于，当所述两个转速彼此最大相差一与行星架(28)的转速或与太阳轮(16)的转速相关的、预先确定的值时，使离合器(38)接合。
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