CN104948685A - 具有拉维挪组的传动系统以及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传动系统(GS)，具有第一变速器(G1)，其包括拉维挪(Ravigneaux)组，中间轴(WZ)以及第一制动器(B1)和第二制动器(B2)。中间轴(WZ)与拉维挪组的小太阳轮(S11)连接。第一制动器(B1)设置用于拉维挪组的大太阳轮(S12)。第二制动器(B2)设置用于拉维挪组的换向器片(St1)或者空心轮(H1)。本发明还涉及一种车辆，其具有根据本发明的传动系统(GS)。

Description

具有拉维挪组的传动系统以及车辆
技术领域
本发明涉及一种传动系统，具有第一变速器。该第一变速器包括拉维挪(Ravigneaux)组，中间轴，以及第一和第二制动器。该中间轴与拉维挪组的小太阳轮连接。第一制动器设置作为用于拉维挪组的大太阳轮的制动器。该传动系统能够例如应用在车辆中或者风车中。
此外，本发明涉及一种车辆。
背景技术
在DE 10 2011 052 401 A1中公开了一种具有拉维挪组的车辆变速器。在此，小太阳轮总是作为驱动件运行并且行星齿轮支架(换向器片Steg)总是作为从动件运行。在第一前进档中，拉维挪组的大太阳轮借助于第一制动器固定(锁定，卡死)。在第二前进档中，行星齿轮支架借助于离合器与拉维挪组的空心轮连接。在倒档中，空心轮借助于第二制动器固定。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种相同功率的情况下的节省空间和费用低廉的变速器。
根据本发明，该目的通过具有第一变速器的传动系统实现，其中，第一变速器具有拉维挪组、中间轴以及第一制动器和第二制动器。中间轴与拉维挪组的小太阳轮连接。第一制动器设置作为用于拉维挪组的大太阳轮的制动器。第二制动器设置作为用于拉维挪组的换向器片或者空心轮的制动器。
相应地，根据本发明的车辆具有根据本发明的传动装置。
能够在这方面看到本发明的理念，即用于为第二档位传输转矩的换档件不必将拉维挪组的两个可运动的部件(在此为换向器片和空心轮)连接在一起，而仅需(借助于第二制动器)将拉维挪组的一个可运动部件(在此为换向器片或者空心轮)与第一变速器的壳体连接。由于这种结构上的简化(制动器取代离合器)，第一变速器进而还有传动系统都能够比已知的车辆变速器更费用低廉和/或更紧凑地构造。
当传动系统包括第二变速器时是优选的。由此能够实现传动系统的较高的总传动比。
一个设计方案提出，中间轴与第二变速器的输出轴连接。当第二变速器或者其一部分集成到驱动装置中时，其优点在于，将包括了拉维挪组的结构较复杂的第一变速器在驱动力流的方向上连接在第二变速器的下游。由此，尽管部分地集成了传动系统与驱动装置，包括了拉维挪组的结构较复杂的第一变速器也可以布置在驱动装置的外部并且较坚固地设计。
另一个设计方案提出，第二变速器的输入轴与第一变速器的从动轴连接。利用这两个变速器的顺序，能够更紧凑地构造第一变速器(具有拉维挪组)的易损(filigrane)的组件，因为由于较高的转速，在相同功率时，在第一变速器中传输了比在接下来的第二变速器中更小的转矩。
当第二变速器包括行星齿轮变速器时是特别优选的。由此，第二变速器进而还有整个传动装置都能够特别节省空间地构造。
另外的设计方案提出，第二变速器的输出轴与行星齿轮变速器的换向器片连接。由此，第二变速器进而还有整个传动装置都能够特别节省空间地构造。
一个改进方案提出，为第二变速器的换向器片设置第三制动器。用于第二变速器的换向器片的第三制动器可能够有助于实现空转和/或驻车制动。
在另一个改进方案中，为第二变速器的空心轮设置第四制动器。用于第二变速器的空心轮的第四制动器能够同样有助于实现空转和/或驻车制动。
附图说明
根据附图对本发明进一步详细说明。图中示出：
图1是在具有第一变速器的第一实施例的传动系统中的关于转矩传递的示意性流程图；
图2是在具有第一变速器的第二实施例的传动系统中的关于转矩传递的示意性流程图；并且
图3是利用在传动系统中的第一变速器的可替换的布置的关于转矩传递的示意性流程图。
具体实施方式
接下来进一步描述的实施例呈现了本发明的优选设计方案。
图1中示出的传动系统GS包括第一变速级G1和第二变速级G2。第一变速级G1包括带有从动轴WA的拉维挪组。此外，第一变速级G1包括中间轴WZ。从动轴WA与拉维挪组的空心轮H1连接。中间轴WZ与拉维挪组的小太阳轮S11连接。大太阳轮S12与第一制动器B1连接。拉维挪组的换向器片St1与第二制动器B2连接。箭头AKFR示出了驱动力流方向。箭头PKFR示出了相反的回收力流方向。
第二变速级G2包括具有输入轴WE和输出轴WA2的行星齿轮变速器。输出轴WA2与第二变速器G2的行星齿轮变速器的换向器片St2连接。为换向器片St2设置第三制动器B3。为行星齿轮变速器G2的空心轮H2设置第四制动器B4。
中间轴WZ与第二变速器G2的输出轴WA2连接。
DR B1 B2 B3 B4 nWZ/nS2 nH1/nWZ nH1/nS2
D1 l f b f b 0.183 0.245 0.0445
D1.r l f b f b 0.183 0.245 0.0445
D2 l b f f b 0.183 0.511 0.0935
D2.r l b f f b 0.183 0.511 0.0935
R r f b f b 0.183 0.245 0.0445
R.r r f b f b 0.183 0.245 0.0445
P1 0 b b (b) (b)
N x f f (f) (f)
图表1：第一设计方案的换挡逻辑和传动比。
说明：DR-驱动旋转方向；D1-在驱动模式中的第一前进档位；D1.r-在回收模式中的第一前进档位；D2-在驱动模式中的第二前进档位；D2.r-在回收模式中的第二前进档位；R-在驱动模式中的倒档；l-左旋转的；R.r在回收模式中的倒档；N-紧急运行(空转)；P1-驻车锁止的变体方案；b-锁死；(b)-锁死(非强制必要的)；f-释放；(f)-释放(非强制必要的)；n-用于转速的前缀；nH1/nWZ-第一变速器G1的传动比；nWZ/nS2-第二变速器G2的传动比；nH1/nS2-传动系统GS的总传动比；r-向右运行；x-不重要状态。
在图表1中给出的传动比nH1/nWZ，nWZ/nS2，nH1/nS2用于以下转速的计算(实施例)：zH1＝196；zP11＝24；zP12＝54；zS11＝48；zS12＝88；zS2＝44；zH2＝196；zP2＝76。
在驱动档位D1，D2和R中，第三制动器B3释放，并且第四制动器B4锁死。借此，第二变数器G2的换向器片St2不被锁死并且第二变速器G2的空心轮H2被锁死。
传动系统GS的功能方式由此如下给出，其中暗示的是，第二变速器G2的输入轴WE由驱动装置A(例如电动机)在第一方向上(其在接下来不进行普遍性限制的情况下被称为向左旋转的)以驱动转速nS2驱动。第二变速器G2的太阳轮S2然后以驱动转速nS2向左旋转。第二变速器G2的行星轮P2向右旋转。第二变速器G2的换向器片St2向左旋转，其中其转速为nSt2＝nS2/(1+zH2/zS2)，其中，zH2是空心轮H2的转速，并且zS2是太阳轮S2的转速。因为第二变速器G2的换向器片St2向左旋转，因此第一变速器G1的小太阳轮S11同样以转速nWZ＝nSt2＝nS2/(1+zH2/zS2)向左旋转。利用以上的转速得到nWZ/nS2＝nSt2/nS2＝0.183。
在第一档位D1中，第一制动器B1释放并且由此第一变速器G1的大太阳轮S12不被锁死。第二制动器B2锁死并且由此第一变速器G1的换向器片St1就不能旋转。因为第一变速器G1的换向器片St1被锁死，那么拉维挪组的换向器片St1的转速nSt1是nSt1＝0。小行星齿轮P11绕着固定的轴向右旋转。由此，大行星齿轮P12绕着固定的轴向左旋转并且大太阳轮S12以转速nS12＝-nS11*zS11/zS12、其中nS11＝nWZ向右旋转。因为大行星齿轮P12绕着固定的轴向左旋转，那么第一变速器的空心轮H1就以转速nH1＝nS11*zS11/zH1、其中nS11＝nWZ向左旋转。利用以上的转速得到nH1/nS11＝zS11/zH1＝0.245。
在第二档位D2中，第二制动器B2释放并且由此第一变速器G1的换向器片St1就不被锁死。第一制动器B1锁死并且由此第一变速器G1的大太阳轮S12就不能旋转。小行星齿轮P11向右旋转。大行星齿轮P12绕着可移动的轴向左旋转，其中，其支承在固定的(借助于第一制动器B1锁死的)大太阳轮S12上。借此，大太阳轮S12就具有如之前的固定的空心轮那样的功能。借此第一变速器G1的换向器片St1绕着固定的轴以转速nSt1＝nS11/(1+zS12/zS11)向左旋转。
因为换向器片St1以上面计算的转速nSt1向左旋转，其中大行星齿轮P12支承在固定的大太阳轮S12上，那么第一变速器G1的大行星齿轮P12使空心轮H1以转速nH1＝nSt1(1+zS12/zH1)＝nS11(1+zS12/zH1)/(1+zS12/zS11)向左旋转。利用上述的转速得到nH1/nS11＝(1+zS12/zH1)/(1+zS12/zS11)＝0.511。
对于倒档，驱动装置A(例如电动机)在相反的旋转方向上(在该实例中即为向右旋转)运行。从该区别看，制动器B1，B2，B3，B4和传动系统GS中的力流的设定都与在第一档位中相同。
在驻车位置中，至少第一制动器B1和第二制动器B2锁死。当附加地第三制动器B3和第四制动器B4也锁死时，输入轴WE也能够不再旋转。然而，当第四制动器B4不锁死时，输入轴WE还能够移动；这具有的优点是，尽管处于驻车位置时仍然应当能够在驱动侧空转。
在固定的换向器片的情况中，行星齿轮变速器具有以下的传动比：nH/nS＝-zS/zH。
在固定的空心轮的情况中，行星齿轮变速器具有如下的传动比：nSt/nS＝1/(1+zH/zS)＝(zS/zH)/s，其中s:＝zS/zH*(1+zH/zS)＝1+zS/zH。因为s总是大于一，因此，换向器接片的转速nSt的绝对值|nSt|在固定的空心轮的情况中总是小于在固定的接片的情况中的空心轮的转速nH的绝对值|nH|。当行星齿轮传动装置的相应的从动轴与换向器片连接并且空心轮是位置固定的时候，行星齿轮变速器的减速比强度比从动轴与第一变速器的空心轮连接并且换向器接片是位置固定时提高了s倍。
在经由太阳轮S2以上述的实例值传输转矩时，在固定的换向器片中获得：nH2/nS2＝-zS2/zH2＝-44/196＝-0.224。在固定的空心轮H2中，s＝1.224并且nSt2/nS2＝0.224/1.224＝0.183。当换向器片St2驱动中间轴WZ并且行星齿轮变速器的空心轮H2是固定的时候，行星齿轮变速器的减速比强度比空心轮H2驱动中间轴WZ并且换向器片St2固定时提高了(0.224/0.183-1)＝22.4％。
相似的考虑也适用于具有拉维挪组的第一变速器G1。在图2中示出了拉维挪组通过换向器片St1与从动装置的配置。
在固定的空心轮H1的第一档位D1中s＝1+zS11/zH1；并且换向器片St1的与小太阳轮S11相关的转速nSt1/nS11为nSt1/nS11＝-(zS11/zH1)/s，其中s＝1+zS11/zH1。利用以上所述的转速得到s＝1.245并且nSt1/nS11＝-0.197。
在固定的大太阳轮S12的第二档位D2中，大行星齿轮P12不支承在空心轮H1上，而是支承在大太阳轮S12上。借此，大太阳轮S12具有如之前的固定的空心轮那样的功能，并且s＝1+zS11/zS12。在固定的大太阳轮S12的情况中，该换向器片St1具有接下来相关于小太阳轮S11的转速nSt1/nS11＝(zS11/zS12)/s。利用以上所述的转速得到s＝1.545并且nSt1/nS11＝0.353。
当换向器片St1驱动从动轴WA并且拉维挪组的空心轮H1是位置固定的时候，与相反情况相比，利用以上所述的转速在使用小太阳轮S11时，拉维挪变速器G1的减速比的强度更高。利用以上所述的转速，在第一档位D1中得到区别(s-1)为大约24.5％，并且在第二档位D2为大约54.5％。
在第一变速器G1的固定的空心轮H1中获得图表2中示出的传动比。
A B1 B2 B3 B4 nWZ/nS2 nSt1/nWZ nSt1/nS2
D1 l b f f b 0.183 0.197 0.0441
D2 l f b f b 0.183 0.353 0.0646
R r f b f b 0.183 0.197 0.0441
图表2：第二实施方式的换挡逻辑和传动比(说明如图表1)。
具有固定的空心轮的设计方案变体的优点能够在较大的减速强度情况中看到。具有固定的空心轮的实施方式变体的缺点能够在第一档位D1和第二档位D2之间的较小的主销内倾(Spreizung)中看到。利用以上所述的转速，在第一档位中通过换向器片St1从动的情况中的减速与在通过空心轮H1从动时的减速相比大约高了24％(＝0.197/0.244-1)。在通过空心轮H1从动时的主销内倾为大约2.09，并且在通过换向器片St1从动时仅仅为大约1.79。这取决于应用情况是否重要，在第一变速器G1中使主销内倾最大化，或者在此是否重要的是，使减速强度最大化。
图3示出了利用在传动系统GS中的第一变速器G1的可替换的布置的关于转矩传递的示意性流程图。当拉维挪组变速器设置在驱动侧时，拉维挪组变速器在相同的功率时以较高的转速运行。其中可以看到优点，因为第一变速器G1的更可能易损的组件能够更紧凑地设计。因为由于较高的转速，在相同的功率时，在第一变速器G1中与在接下来的第二变速器G2中相比传输更小的转矩。当然，由于较高的转速，也能够为拉维挪组变速器的组件保持较高的尺寸精度。对于描述的第一变速器G1的所有实施方式变体来说，能够在驱动系中调换两个变速器G1，G2的顺序。
传动系统GS的所描述的实施方式中的每个都能够完全或者部分地与驱动装置A集成，例如集成到电动机的空心转子中。在此，第一变速器G1和/或第二变速器G2的空心轮H1，H2与转子的圆柱形的壁固定的连接或者是相同的。
传动系统GS能够具有第一变速器G1，其包括如下的组件：拉维挪组、中间轴WZ，以及第一制动器B1和第二制动器B2。中间轴WZ可以与拉维挪组的小太阳轮S11连接。第一制动器B1可以设置为用于拉维挪组的大太阳轮S12的制动器。第二制动器B2可以设置为用于拉维挪组的换向器片St1或者空心轮H1的制动器。

Claims (9)

1.一种传动系统(GS)，具有第一变速器(G1)，所述第一变速器包括：
-拉维挪组；
-中间轴(WZ)，所述中间轴(WZ)与所述拉维挪组的小太阳轮(S11)连接；
-用于所述拉维挪组的大太阳轮(S12)的第一制动器(B1)；和
-用于所述拉维挪组的换向器片(St1)或者空心轮(H1)的第二制动器(B2)。
2.根据权利要求1所述的传动系统(GS)，其特征在于，所述传动系统(GS)包括第二变速器(G2)。
3.根据权利要求2所述的传动系统(GS)，其特征在于，所述中间轴(WZ)与所述第二变速器(G2)的输出轴(WA2)连接。
4.根据权利要求2或3所述的传动系统(GS)，其特征在于，所述第二变速器(G2)的输入轴(WE)与所述第一变速器(G1)的从动轴(WA)连接。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的传动系统(GS)，其特征在于，所述第二变速器(G2)包括行星齿轮变速器。
6.根据权利要求5所述的传动系统(GS)，其特征在于，所述第二变速器(G2)的所述输出轴(WA2)与所述行星齿轮变速器的换向器片(St2)连接。
7.根据权利要求5或6所述的传动系统(GS)，其特征在于，为所述第二变速器(G2)的换向器片(St2)设置第三制动器(B3)。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的传动系统(GS)，其特征在于，为所述第二变速器(G2)的空心轮(H2)设置第四制动器(B4)。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求1至8中任一项所述的传动系统(GS)。
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