CN104602941A - 机动车的机-电式驱动系和具有机-电式驱动系的机动车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机动车的机-电式驱动系,机动车具有一内燃机(1)和一电动马达(2),机-电式驱动系具有:一由内燃机(1)驱动的传统驱动系(3);一由一电动马达(2)驱动的电动驱动系(4);一布置在所述传统驱动系(3)中的换档变速器(5);用于驱动车桥驱动机构的至少一个车桥驱动单元(6),这些车桥驱动机构连接或能够通过一离合器连接所述机动车的至少一个车桥的驱动轮(7)。电动驱动系(4)在换档变速器(5)与车桥驱动机构之间通过至少一个第一离合器装置(8)与所述驱动系力锁合地连接,其中,通过操纵所述第一离合器装置(8)能够建立和撤销动力流。
Description
技术领域
本发明涉及机动车的机-电式驱动系,所述机动车具有一内燃机和一电动马达,所述机-电式驱动系具有:一由所述内燃机驱动的传统驱动系;一由一电动马达驱动的电动驱动系;一布置在所述传统驱动系中的换档变速器;用于驱动车桥驱动机构的至少一个车桥驱动单元,这些车桥驱动机构连接或能够通过一离合器连接所述机动车的至少一个车桥的驱动轮。本发明此外涉及一种具有这样的机-电式驱动系的机动车。
背景技术
该类型的混合动力车辆的机-电式驱动系由DE 10 2011 053 832 A1公开。在该驱动系中将内燃机和电动马达与动力流中的驱动轮耦合。在此,所述内燃机和电动马达与变速器的一公用的输入轴连接,其中,该变速器将一个马达或两个马达的力传递到车辆的一个车桥上。
公开的驱动系的缺点是:一方面,电动马达和内燃机必须布置在变速器的一侧上,从而使得一般两个马达必须放置在一个马达仓中。另一缺点是:两个马达通过所述变速器与驱动车桥的驱动轴连接,从而使得该驱动系几乎不能设计用于纯电动马达运行,因为在该情况下不需要所述变速器。由此,所述电动马达必须驱动变速器,这会导致不必要的损失。出于该原因,已公开的驱动系仅设置用于辅助式电动马达,其中,机动车原则上基本通过内燃机驱动。
从DE 10 2007 037 758 A1中已知了另一机-电式驱动系。在该驱动系中同样在变速器之前布置了内燃机和电动马达,从而使得该驱动系也像前面说的那样具有同样的缺点。
发明内容
本发明的任务因此是提供用于机动车的机-电式驱动系和具有这样的机-电式驱动系的机动车,该驱动系能够以尽可能大的效率不仅实现电动马达的辅助内燃机的运行而且实现纯电运行。
该任务按照本发明通过如下方式来解决,即,所述电动驱动系在换档变速器与车桥驱动机构之间通过至少一个第一离合器装置与所述驱动系力锁合地连接,其中,通过操纵所述第一离合器装置能够建立和撤销动力流。
机动车的驱动系通常包括这样的构件,所述构件将驱动马达的力或在存在多个构件的情况下将多个驱动马达的力传递到一个驱动车桥或多个车桥的驱动轴上。所述构件一方面在内燃机驱动的机动车的情况下是通过自动离合器或机械离合器与马达连接的换档变速器,驾驶员可以通过该换档变速器选择不同的传动比(档位)。
此外通常地,但是不是强制的是:在所述换档变速器后面布置一力传递单元(英文:Power Transmission Unit缩写:PTU),变速器的从动轴的驱动力通过该力传递单元要么直接传递到一差速器上要么传递到一万向节轴上。如果所述力传递单元直接作用到所述差速器上,那么两个变速器单元也可以布置在一个公用的壳体中。
在借助于万向节轴的力传递的情况下通常在该万向节轴的端部上布置另一变速器(驱动单元)作为车桥驱动单元,驱动力通过该车桥驱动单元被分配到驱动车桥的驱动轴上。
本发明既不限制到前轮驱动上也不限制到后轮驱动上,确切地说,本发明可以结合两种驱动方案使用并也可以结合全轮驱动使用。根据本发明,所述驱动系首先除了一公用的部分或公用的驱动系之外具有一电动驱动系和一传统驱动系。所述传统驱动系就像在任何具有内燃机的车辆中那样使内燃机与变速器连接并且随后使变速器通过该驱动系的所述公用的部分与力输出装置连接。所述电动驱动系使电动马达同样与该力输出装置连接。
在此,各个子驱动系,即电动驱动系和传统驱动系以及还有所述公用的驱动系可以在所述驱动系的每个任意的位置上组合,这大多在车桥驱动单元的区域中或就在车桥驱动单元之前或之后进行。
本发明在此基于用于机动车的模块化驱动方案。所述机动车尤其是具有机-电方式的车桥的轿车,其中,该车桥不仅可以是后车桥而且也可以是前车桥,两个车桥也可以通过所述驱动系驱动。随后,本发明以后驱为重点进行描述,其中,在前驱的情况下可以使用类似的机械装置,不仅用于马达装在前面的情况,而且用于马达布置在车辆中间或后部的情况。
本发明的主要应用领域是:“内燃机”在一侧并且“电动马达”在另一侧上的两个驱动方案的公用的或无关的、替换的运行。原则上可以是适宜的是:选择式地使用两个马达中的一个或也可以使用两个马达。这可以有不同的原因。
因此例如可以使用内燃机,以便使车辆加速到预期的基本速度,而接下来使用电动马达,以便使车辆然后保持在该速度上。该功能通常叫做滑行功能。此外当然也可以使用电动马达,以便为了保护环境而纯电动马达式形式,只要电池能够提供足够的能量储备。最后,电动马达可以在再生模式中也用作用于重新充电所述电池的发电机。另一方面,但是内燃机也可以仅仅被用于驱动。
本发明的目标是这样的可能性:所有这些运行方式能够以尽可能低的损失提供。在此,本发明可以结合前驱(meFWD=机-电式前驱),后驱(meRWD=机-电式后驱)或全轮驱动(meAWD=机-电式全轮驱动)被使用。
所述驱动系的核心是尤其作为具有一车桥变速器的能机械地和电地操控的分配器单元的能机械地和/或电地操控的车桥驱动单元,车辆推进功率通过它被分配到一个车桥或多个车桥的两个驱动轮上。
随后,本发明尤其根据用于后车桥的这样的车桥驱动单元,即me-车桥驱动单元(meRDU=机-电式后驱单元)来描述。
本发明能够通过这样的基本的考虑,即,使电动马达耦合在车桥驱动单元的驱动机构上,尤其是像差速器那样的车桥变速器上来实现和通过设置适当的离合器装置能够实现用于各种行驶模式的多样性。在这些行驶模式中,所述驱动系的确定的区段或部件可以有目的地接通或切断或可以用于暂时的辅助功能。
电动驱动系区段的驱动机构为了传递车辆推进功率仅仅以电动马达方式被驱动或在确定的行驶模式,尤其是再生运行中由主驱动系开始拖动,这然后但是不用于车辆推进功率的传递。内燃机驱动系区段的驱动机构为了传递车辆推进功率仅仅以内燃机方式驱动,但是显然也可以在确定的行驶模式中也经由在街道上滚动的车轮被拖动,例如以便使用上坡行驶中的马达制动功能。此外可以设置这样的行驶模式,在这些行驶模式中,内燃机驱动系区段的与内燃机脱耦的驱动机构由电动马达拖动,但是这然后在两种情况下同样不用于车辆推进功率的传递。
优选地,电动马达式驱动的驱动系区段的驱动机构与布置在所述公用的驱动系中的驱动机构,例如在所述车桥驱动单元或驱动轴上传递功率地以形状锁合方式配合或与其摩擦锁合地共同作用。电动驱动系的和所述公用的驱动系的对应驱动机构之间的以形状锁合或摩擦锁合方式的、传递功率的连接优选地通过一差速器壳体进行或通过所述公用的驱动系的与车桥驱动装置的差速器壳体或其它驱动机构连接的或至少共同作用的驱动机构进行。这例如可以是形状锁合或摩擦锁合的离合器单元、抗相对转动地与差速器壳体连接的齿轮或车桥驱动单元的输入轴或输出轴。
配合配对或摩擦配对能够实现在车桥驱动单元的驱动机构中的电动马达功率的导入,尤其是电动马达功率在车桥驱动单元的车桥变速器的驱动机构中的直接导入,在没有中间连接主驱动系区段的另一驱动机构的情况下,该另一驱动机构不属于所述车桥驱动单元。
在电动驱动系区段中,在一优选的实施变型方案中设置用于连接或切断所述电动马达驱动装置的第一离合器装置,借助于该第一离合器装置可以直接或间接撤销电动马达与车桥驱动单元之间的由配合配对或摩擦配对所形成的、传递功率的连接。在离合器装置闭合的情况下,电动驱动系区段的驱动机构与车桥驱动单元的一驱动机构因此处在传递功率的连接中。
在离合器装置打开的情况下撤销该连接。当电动驱动系的与公用的驱动系的驱动机构处于配合中的驱动机构本身是去耦装置的部件时,该连接直接被撤销。所述连接被间接撤销,如果所述电动驱动系的与所述公用的驱动系的驱动机构处于配合中的驱动机构,沿所述驱动功率流的方向看设置在第一离合器装置后面并且相应地尽管撤销该传递功率的作用连接仍然继续转动,在此但是没有传递功率的话,因为处在从电动驱动系向内燃机驱动系的直接过渡中的配合配对或摩擦配对还存在。
在所述公用的驱动系或内燃机驱动系中可以设置用于连接和切断传统驱动系的第二离合器装置。针对利用电驱动系的切断可能性已经设置了第一离合器装置的情况,第二离合器装置于是表示了一附加的离合器装置,借助于该附加的离合器装置也可以使内燃机驱动装置从所述车桥驱动单元和从所述电动驱动系区段去耦。
替换于或附加于第二离合器装置可以在所述公用的驱动系中设置一个或多个另外的离合器装置,借助于它们能够使车辆的驱动轮(在至少一个行驶模式中用于推进所述车辆的车轮)从所述公用的驱动系,尤其是从车桥驱动装置去耦。这些离合器装置例如可以是无差速器车桥驱动装置(differenziallosen Achsantrieb)的能以个别方式操控的摩擦离合器。
在本发明的一优选的设计方案中,所述机械式的、传统的驱动系和/或电驱动系可以分别通过一用于切断差速器的摩擦锁合或形状锁合的离合器元件来切断。第一离合器元件用于电驱动系的切断和连接,第二离合器元件用于传统驱动系的切断和连接。
对于传统驱动系的切断,所述车桥驱动单元具有一多件式差速器笼,其具有一输入笼和一输出笼,所述输入笼具有一驱动轮、尤其是一碟形轮,所述输出笼具有一差速变速器。在此设置第二离合器元件,借助于所述第二离合器元件可以将所述输入笼和所述输出笼形状锁合或摩擦锁合地连接,以便将内燃机的车辆推进功率通过车桥驱动单元传递到连接在所述车桥驱动单元上的驱动轮上。第二离合器元件也可以代替传统驱动系的之前描述的切断装置或作为这样的装置起作用。
该离合器元件可以替换于或附加地用于输入笼与输出笼的耦合并在需要时使电动驱动系的驱动机构与输出笼耦合。此外,所述离合器元件由此也可以用作电动驱动系的切断装置或接管该功能。
特别有利的是:以如下方式设计所述离合器元件,即,该离合器元件能够选择式地根据位置的不同使电动驱动系与所述公用的驱动系去耦或耦合(电动驱动系的切断装置的功能)或使内燃机驱动系区段与主驱动系区段去耦或耦合(传统驱动系的切断装置的功能)或不仅使电动驱动系而且使内燃机驱动系与所述公用的驱动系去耦或耦合。在最后提到的情况下,所有三个驱动系彼此耦合。
附图说明
本发明的其它特征和优点从从属权利要求和从优选实施例根据附图的随后的描述获得。
在这些附图中:
图1示出了根据本发明的驱动系的主要构件的示意图;
图2在细节视图中示出了与图1的驱动系类似的驱动系;
图3在车桥变速器的区域中示出了本发明的另一设计方案的动力流图;
图4在一放大的视图中示出了在图3中示出的车桥变速器的区域;
图5在车桥变速器的区域中示出了本发明的第四设计方案的动力流图;
图6在车桥变速器的区域中示出了本发明的第五设计方案的动力流图;
图7在车桥变速器的区域中示出了本发明的第六设计方案的动力流图;
图8在车桥变速器的区域中示出了本发明的第七设计方案的动力流图;
图9示出了在具有电动马达的替换布置方案的车桥变速器的区域中的动力流图;
图10在车桥变速器的区域中示出了本发明的第八设计方案的动力流图;
图11示出了根据按照图10的本发明的第八设计方案的电动马达的位态的空间视图;
图12示出了在马达纵向装入情况下的结合后驱车辆的本发明的第一应用方案;
图13示出了在马达纵向装入情况下的结合全轮驱动车辆的本发明的第二应用方案;
图14示出了在马达横向装入情况下的结合后驱车辆的本发明的第三应用方案;
图15示出了结合具有后置马达或中置马达的后驱车辆的本发明的第四应用方案;
图16示出了全轮驱动机动车的驱动系,其具有传统驱动系的在换档变速器输出端处的切断装置;以及
图17示出了具有用于作用范围扩大(英文:Range Extender)的装置的机动车驱动系。
具体实施方式
在图1中示意性示出了具有它的主要构件的机动车的根据本发明的驱动系。
该车辆在这里利用驱动轮7来后驱。该车辆具有一电动马达2以及一内燃机1,其中,内燃机1通过第二离合器装置9与一传统驱动系3连接。传统驱动系3此外具有一换档变速器5。
电动马达2又通过电动驱动系4与后部的车桥驱动单元6连接,所述后部的车桥驱动单元将驱动力分配到驱动轮7上。在电动马达2和车桥驱动单元6之间中间连接第一离合器装置8,其用于所述电动驱动系4的耦合或脱耦。前轮在这里是不驱动的。
本发明的特别优点这样获得:公用的驱动系具有两个输入端,即用于传统驱动系3的输入端,其用于建立与内燃机1的动力流,和另一用于电动驱动系4的输入端,其用于建立与电动马达2的动力流。用于电动驱动系4的至少一个输入端能够通过第一离合器装置8连接。优选地,用于传统驱动系3的第二输入端也可以通过一离合器连接。
图2在细节视图中示出了本发明的与图1中示出的实施例非常类似的实施例。在这里也涉及具有纵向装入的内燃机1的后驱车辆。该实施例的总驱动系由一传统驱动系3、一电动驱动系4以及一公用的驱动系形成,其中,驱动功率通过所述公用的驱动系被传递到驱动轮7上。
所述公用的驱动系具有一车桥驱动单元6,该车桥驱动单元将内燃机1的力和/或电动马达2的力分配到驱动车桥的驱动轴上。内燃机1通过万向节轴10与车桥驱动单元6连接,所述万向节轴是传统驱动系3的部件。中间连接一换档变速器5以及一力传递单元11,该力传递单元使所述换档变速器5的从动轴与所述万向节轴10连接。
在所示的实施例中,机动车具有作为内燃机1的前置马达。在机动车的后区域中横向地装入电动马达2。所述电动马达2通过第一离合器装置8与电动驱动系4连接,该电动驱动系又建立与车桥驱动单元6的动力流。
本发明的优点在于可以彼此无关地通过第一离合器装置8将电动驱动系4与车桥驱动单元6连接并且附加地在这里也可以通过第二离合器装置9将传统驱动系3与车桥驱动单元6连接。
通过传统驱动系3和/或电动驱动系4的选择性耦合或脱耦现在可以一方面选择式地使用两个马达中任何一个。替换地也可以使用两个马达,以便例如虽然以内燃机行驶,但是尽管如此可以使用电动马达2的起动力矩。
本发明的另一优点在于:不需要的驱动系可以为了避免摩擦损失同样被切断。在此可以根据使用目的和应用情况的不同使这些驱动系中的或多或少的部分停用。在图2中示出的实施例中在车桥驱动单元6的附近布置第一离合器装置8和第二离合器装置9,从而使得在内燃机1停用时同样将万向节轴10去耦合,从而使得该万向节轴不通过运动的后车桥被拖动。
第一离合器装置8和第二离合器装置9布置在哪里和如何布置以及是否可能地例如在换档变速器5之前或换档变速器5之后设置其它离合器装置与驱动系的使用目的相关。随后描述一些实施例,它们明示了可能的应用的多样性和离合器装置的装入位置。
首先根据本发明的在图2中示出的例子根据不同的模式详细阐释根据本发明的驱动系的使用目的和配备其的机动车的使用目的。
被考察的驱动系涉及以纵向装入的后车桥驱动装置。后车桥的所述车桥驱动单元6(RDU)通过一角度传动装置传递从内燃机1过来的转矩。两个后驱动轮7之间的转速平衡能够通过车桥驱动单元6之内的差速器来实现。附加地设置一电动马达2,该电动马达可以通过一减速级传递转矩到车桥驱动单元6的差速器笼上。此外实现第一离合器元件8用于电驱动系的脱耦以及在一小齿轮与所述万向节轴10的一接口之间实现第二离合器元件9用于机械驱动系到车桥驱动单元6中的脱耦。
在内燃机运行模式中,后驱动轮7通过内燃机1(传统驱动系3)来驱动。电动马达2是切断的并且通过第一离合器装置8的切断装置与所述公用的驱动系分开。
在纯电运行模式中又切断所述内燃机1。所述车桥驱动单元6的输入端上的通过第二离合器装置9实现的切断装置是打开的,从而使得内燃机1、换档变速器5以及万向节轴10停止。第一离合器装置8是闭合的,从而使得转矩可以由电动马达2被传递到后驱动轮7上。由此来实现纯电行驶模式。该行驶模式可以附加地通过短的转矩馈入有意义地辅助稍后描述的滑行模式中的滑行功能。
在组合模式(助力模式)中,后驱动轮7通过内燃机1来驱动。电动马达2通过闭合的第一离合器装置8耦合并且可以附加地将转矩置入到驱动系中(助力)。
在再生模式中切断所述内燃机1。车桥驱动单元6(RDU)中的第二离合器装置9的切断装置是打开的。第一离合器装置8的切断装置与之相反是闭合的。在车辆无驱动溜动时,电动马达2现在被使用作为发电机,以便借助于溜动的车辆的动能使电池充电。
在所谓的滑行模式(英文:Sailing Mode)中切断内燃机1和电动马达2。车桥驱动单元6的两个离合器装置8、9打开。车辆现在可以以驱动系中的较低阻力在车道上溜动(滑行)。为了延长滑行运行可以与电运行模式组合。在此,通过电动马达2的短时加速推动会补偿像滚动阻力和风阻那样的阻力损失并且由此造成延长的滑行能力。
在图3中示出了本发明的一设计方案的动力流图,其基本上相应于根据图2的设计方案。
电动马达2的力通过电动驱动系4之内的第一离合器装置8传递到车桥驱动单元6上,该电动驱动系在第一离合器装置8后面附加地具有一减速级。
内燃机1(这里不能看到)的力又通过传统驱动系3和第二离合器装置9同样传递到所述车桥驱动单元6上。
电动马达2的力通过电动驱动系4之内的第一离合器装置8和一减速变速器传递到车桥驱动单元6的差速器上。通过第一离合器装置8和第二离合器装置9,电动驱动系4或或者说和传统驱动系3对应地可以与车桥驱动单元6去耦或耦合。
在图5中示出了图3的驱动系的改变方案。来自传统驱动系3和电动驱动系4的转矩在这里借助于两个能滑行的片式离合器个别地分配到驱动轮7(不能看到)上(扭矩矢量控制)。附加地,片式离合器用于车桥与驱动轮7的去耦。基于该去耦功能可以选择式地取消机械驱动系3的切断装置,其中,伴随脱耦的传统驱动系3的纯电行驶运行在该情况下是不可能的。
传统驱动系4的切断装置也可以替换地放置在换档变速器5的输出端处。
图4在一放大的视图中示出了在图3中示出的实施方式的车桥驱动单元6的区域。在这里能够识别出用于所述电动驱动系4的耦合的第一离合器装置8。该离合器装置8作为摩擦离合器布置在减速变速器之前。所述加速变速器在这里构造为两档变速器。替换地,离合器装置8可以形状锁合或摩擦锁合地构造。
在图6中扼要地示出了根据本发明的驱动系的另一设计方案。
来自内燃机驱动装置的转矩借助于车桥驱动单元6的差速器和角度传动装置被传递到两个驱动轮7上。在传统驱动系3中就像也在前面的实施方式中那样设置了所述第二离合器装置9。
电动马达驱动装置的转矩借助于在这里作为第一离合器装置8起作用的两个能滑行的片式离合器个别地分配到驱动轮7上(电的扭矩矢量控制)。附加地,所述片式离合器在这里用于电驱动装置的去耦。基于该去耦功能可以取消用于电动驱动系4的另外的切断元件。
第二离合器装置9也可以在这里是形状锁合或摩擦锁合离合器。
图7示出了具有差速器切断装置的驱动系的变型方案。在这里,电动马达2也通过第一离合器装置8和减速变速器与车桥驱动单元6连接,该车桥驱动单元在这里具有一差速器。
来自传统驱动系3的转矩通过所述角度传动装置和所述差速器被分配到驱动轮7上。所述差速器笼实施成两件式。其上装配有碟形轮的外部件可以与内部件通过一离合器元件连接或脱耦,所述内部件包含像平衡轮和侧轮那样的内差速器元件。电动马达2将转矩通过减速级传递到内差速器笼上并且可以在它那侧上在马达输出端上通过第一离合器装置8脱耦。
图8示出了驱动系的另一变型方案。来自传统驱动系3的转矩在这里也通过所述角度传动装置和所述差速器被分配到驱动轮7上。差速器笼在这里也实施成两件式,其中,其上装配有碟形轮的外部件又可以与内部件通过一离合器元件连接或脱耦,所述内部件包含像平衡轮和侧轮那样的内差速器元件。
附加地,电动驱动系4可以通过同一离合器元件与内差速器笼连接。由此,通过差速器笼上的具有三个连接位置的离合器元件可以使电动驱动系4或传统驱动系3与内差速器部件耦合。离合器元件的导致针对三个连接位置的另外的耦合变型方案的被改变的机械结构同样是可以考虑的。
图9示出了电动马达2的位置的一可能变型方案。在这里,电动马达2没有横向布置并布置在车桥驱动单元6后面,而是布置在内燃机1与车桥驱动单元6之间。与车桥变速器变型方案无关地,电动马达2可以不同地定位:
横向装入:电动马达2在此情况下就像在根据图3、5、6、7和8的实施方式中示出的那样平行于或同轴于侧轴地安装。转矩可以通过正齿轮级或行星级馈入。
纵向装入:电动马达2在此情况下平行于或同轴于万向节轴10地安装。该变型方案在图9中示出。转矩在这里也可以通过正齿轮级或行星级馈入。电动马达2可以在该结构方式变型方案的第二实施方式中也这样地安装,使得车桥平衡单元,即尤其是差速器处在万向节轴10和电动马达2之间。转矩于是通过一附加的小齿轮被馈入到传统驱动系3的存在的角度传动装置中(未示出的变型方案)。
水平装入:电动马达2在此情况下水平地(例如与万向节轴10呈90°)或(相对于万向节轴10)成角度地安装。转矩在此可以通过一附加的小齿轮被馈入到传统驱动系3的存在的角度传动装置中。该变型方案在图10和图11中示出。
变型方案2和3具有这样的优点:电动驱动系4的减速级能够较不容易失效,因为角度传动装置的传动比也可以用于电动驱动系4。
在图12至15中,在比较概览中示出了本发明在不同的车辆方案上的基本应用。
在图12中基本上再现了上面描述的实施方式。
图13与之相反在与前述实施方式的直接比较中示出了具有全轮驱动装置的设计方案。在此通过力传递单元11附加地也驱动前车桥。
图14示出了完全类似的设计方案,其中的区别是:马达单元/变速器单元在内燃机1的和换档变速器5的区域中在根据图14的设计方案中横向地装入,而它在根据图13的设计方案中纵向地装入。
全轮驱动装置的功能随后根据按照图14的设计方案细节地描述:
驱动系在这里也包括换档变速器5的输出端上的力传递单元11(PTU)和机-电式的双离合器车桥驱动单元6(meRDU)。通过力传递单元11将转矩从内燃机1通过万向节轴10传递到车桥驱动单元6上(传统驱动系3)。至后驱动轮7的所述传统驱动系3可以通过第二离合器装置9从内燃机1(或换档变速器5)脱耦。
通过处在车桥驱动单元6上的电动马达2和减速级可以将转矩传递到后驱动轮7上(电动驱动系4)。至驱动轮7的转矩不像通常的那样通过差速器传递,而是通过两个离合器传递。除了符合需要的转矩分配(扭矩矢量控制)之外,所述离合器接管差速器平衡功能以及在需要的情况下接管后车桥与驱动轮7的脱耦。
通过前部的力传递单元11,前车桥在两个情况下(图13和图14)被驱动。就像从图13可以看出的那样,优选地,在力传递单元11之内或换档变速器5与力传递单元11之间设置另一离合器,从而使得万向节轴10能够选择式地在所述车桥驱动单元6上或在所述另一离合器上去耦。以该方式本身可以在纯电动马达运运行模式中实现全轮驱动。显然的是,必要时,所述另一离合器以及第二离合器装置9可以用于传统驱动系3的脱耦,从而使得可以在车桥驱动单元6附近取消图13中示出的离合器。
最后,离合器的布置和数目成为设计者的规划和选择的问题:哪些构件在哪些运行模式中停用。
图16在放大的视图中示出了具有横向装入的内燃机1和横向装入的换档变速器5的车桥驱动装置的一设计方案。该设计方案基本上相应于来自图14的概览视图。在这里,传统驱动系3的切断在换档变速器输出端上进行。涉及具有差速器松开装置(Differenzialloser)、被离合器控制的平衡单元的机械/电全轮驱动装置的驱动系。
该驱动系包括换档变速器输出端上的力传递单元11和机-电式的双离合器车桥驱动单元6(meRDU)。通过力传递单元11将转矩从内燃机1通过万向节轴10传递到车桥驱动单元6上(传统驱动系3)。至后驱动轮7的所述传统驱动系3在这里也可以通过第二离合器装置9从内燃机1(或换档变速器5)脱耦。
通过处在车桥驱动单元6上的电动马达2和减速级,将上面已经描述过的转矩传递到后驱动轮7上(电动驱动系4)。至驱动轮7的转矩在这里也不像通常的那样通过差速器传递,而是通过两个离合器传递。除了符合需要的转矩分配(扭矩矢量控制)之外,这些离合器接管差速器平衡功能以及在需要的情况下接管后车桥与驱动轮的脱耦。
图17示出了具有差速器松开装置、被离合器控制的平衡单元的驱动系和电动马达驱动装置的作用范围扩大(英文:Range Extender Mode)。
作用范围扩大通过电池12由于与内燃机1连接的附加发电机的重新充电来进行。该发电机可以充电电池12。电动马达2由此可以更频繁地使用。内燃机1可以在它的功率上减小,因为缺少的功率可以通过电动马达2的接通被补偿。
根据本发明的驱动系的上述各种设计方案示出了根据本发明的基本构思的组合可能性的多样性,公共的驱动系具有用于商用驱动系3和电动驱动系4的两个输入端,其中,这些输入端能够通过这些离合器选择性连接。
附图标记列表
1 内燃机
2 电动马达
3 传统驱动系
4 电动驱动系
5 换档变速器
6 车桥驱动单元
7 驱动轮
8 用于电动驱动系的脱耦和耦合的第一离合器装置
9 用于传统驱动系的脱耦和耦合的第二离合器装置
10 万向节轴
11 力传递单元
12 电池
Claims (15)
1.机动车的机-电式驱动系,所述机动车具有一内燃机(1)和一电动马达(2),所述机-电式驱动系具有:
·一由所述内燃机(1)驱动的传统驱动系(3);
·一由电动马达(2)驱动的电动驱动系(4);
·一布置在所述传统驱动系(3)中的换档变速器(5);和
·用于驱动车桥驱动机构的至少一个车桥驱动单元(6),这些车桥驱动机构连接或能够通过一离合器连接所述机动车的至少一个车桥的驱动轮(7),
其特征在于,
所述电动驱动系(4)在换档变速器(5)与所述车桥驱动机构之间通过至少一个第一离合器装置(8)与该驱动系力锁合地连接,其中,通过操纵所述第一离合器装置(8)能够建立和撤销动力流。
2.根据权利要求1所述的机-电式驱动系,其特征在于,所述机-电式驱动系具有一万向节轴(10),其中,所述车桥驱动单元(6)能够使所述内燃机(1)的通过所述万向节轴(10)传递的驱动力分配到车辆的驱动车桥的车桥两侧上并且所述车桥驱动单元具有用于建立所述电动驱动系(4)与所述车桥驱动单元(6)之间的动力流的所述第一离合器装置(8),从而使得所述车桥驱动单元(6)附加地或替换地能够使所述电动马达(2)的驱动力传递到所述车桥驱动机构上。
3.根据权利要求2所述的机-电式驱动系,其特征在于,为了切断所述传统驱动系(3)设置有第二离合器装置(9),借助于所述第二离合器装置能够选择式地建立或中断所述传统驱动系(3)与所述车桥驱动单元(6)以及电动驱动系区段(4)之间的动力流。
4.根据权利要求3所述的机-电式驱动系,其特征在于,用于切断所述传统驱动系(3)的所述第二离合器装置(9)布置在所述万向节轴(10)与所述车桥驱动单元(6)之间。
5.根据权利要求1、2或3所述的机-电式驱动系,其用于具有两个驱动车桥的车辆,尤其是用于全轮驱动车辆,其特征在于,在所述换档变速器(5)与所述万向节轴(10)之间布置有一力传递单元(11),所述力传递单元能够使所述换档变速器(5)的从动轴的力传递到所述万向节轴(10)上,其中,所述力传递单元(11)为了将所述内燃机(1)的驱动力传递到所述机动车的第二车桥上而连接或能够通过一离合器连接所述第二车桥的车桥驱动机构,并且,所述力传递单元能够使所述电动马达(2)的通过所述万向节轴(10)传递到所述力传递单元(11)上的驱动力传递到所述机动车的所述第二车桥的车桥驱动机构上。
6.根据结合权利要求3的权利要求5所述的机-电式驱动系,其特征在于,所述第二离合器装置(9)布置在所述换档变速器(5)与所述力传递单元(11)之间,从而使得由此能够中断所述换档变速器(5)的从动轴与所述力传递单元(11)之间的动力流。
7.根据权利要求5所述的机-电式驱动系,其特征在于,所述传统驱动系(3)和所述电动驱动系(4)能够通过所述第一离合器装置(8)和所述第二离合器装置(9)以如下方式共同作用,即,车辆推进功率能够选择式地以纯电动马达方式或以纯内燃机方式或以组合方式传递到所述驱动轮(7)上。
8.根据前述权利要求之一所述的机-电式驱动系,其特征在于,所述车桥驱动单元(6)具有一多件式的差速器笼,所述差速器笼具有一输入笼和一输出笼,所述输入笼具有一驱动轮、尤其是一碟形轮,所述输出笼具有一差速变速器,其中,所述输入笼与传统驱动系(3)连接并且为了形成所述第二离合器装置(9)设置有一离合器元件,所述输入笼和所述输出笼能够借助于所述离合器元件形状锁合或摩擦锁合地连接,以便使所述传统驱动系通过所述车桥驱动单元(6)传递到驱动轮(7)上,这些驱动轮处在具有所述车桥驱动单元(6)的动力流中。
9.根据前一权利要求所述的机-电式驱动系,其特征在于,所述离合器元件能够替换于或附加于通过所述输入笼与所述输出笼的耦合可能性建立的所述第二离合器装置(9)为了形成所述第一离合器装置(8)而使电动驱动系区段(4)的一驱动机构与所述输出笼连接。
10.根据前述权利要求之一所述的机-电式驱动系,其特征在于,所述车桥驱动单元(6)具有一差速器并且通过两个驱动轴与两个驱动轮(7)以如下方式连接,即,从所述传统驱动系到驱动轮(7)的动力流通过所述差速器进行并且这些驱动轴分别通过一连接离合器(12)与所述电动驱动系(4)连接或是能连接的。
11.机动车,其特征在于,所述机动车具有一根据前述权利要求之一所述的机-电式驱动系。
12.根据前一权利要求所述的机动车,其特征在于,所述机动车具有这样的控制装置,该控制装置能够选择式地通过操纵所述第一离合器装置(8)使所述电动驱动系(4)与该驱动系力锁合地连接或分开,其中,通过操纵所述第一离合器装置(8)能够建立或撤销动力流。
13.根据前一权利要求所述的机动车,其具有一根据权利要求3或结合权利要求3的权利要求4至10之一所述的机-电式驱动系,其特征在于,所述机动车具有这样的控制装置,所述第二离合器装置(9)能够通过该控制装置操纵,以便选择式地接通或切断所述传统驱动系(3)。
14.根据前一权利要求所述的机动车,其特征在于,该控制装置能够在滑移运行中使所述传统驱动系(3)自动通过打开所述第二离合器装置而停用。
15.根据前面两个权利要求之一所述的机动车,其具有一馈给所述电动马达的电池,其特征在于,该控制装置在滑移运行中使由所述电动马达产生的能量施加到所述电池上,用于所述电池的充电。
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GR01 | Patent grant |