CN105246730A - 用于切换车辆的传动系的方法以及传动系 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于切换用于车辆(2)的传动系(1)的方法,其中,传动系(1)包括变速传动系统(G),其中,在变速传动系统(G)从第一传动比向第二传动比或沿相反方向的切换过程中,为了将电动马达(6)的驱动转矩传递到输出轴(12),通过将内燃机(5)的驱动力矩传递到输出轴(12)上来执行过渡供应。
Description
技术领域
本发明涉及用于切换车辆的传动系的方法以及相应的传动系。
背景技术
混合动力车辆除了利用内燃机之外,替选或补充地还利用了电动马达,以便产生驱动力矩。电动马达和内燃机在此有选择地交替地使用或在车辆的一些运行状态下共同使用。通过这种变化性原则上展现出车辆在混合动力结构形式下的多种可能的运行状态。
形成最接近的现有技术的文献DE19945474A1介绍了混合动力机动车的一些变型方案,其中,例如结合其图3介绍了一种具有内燃机和电动马达的传动系,该传动系可以实现多种运行状态。
发明内容
本发明的任务是,提出一种用于切换传动系的方法,该传动系允许从一个传动比到下一传动比的特别平和的过渡。此外,本发明的任务还在于提出了一种相应的传动系。
该任务通过具有权利要求1的特征的方法以及通过具有权利要求10的特征的传动系来解决。本发明的优选或有利的实施方式由从属权利要求、以下说明以及附图得出。
在本发明的范围内提出了一种用于切换车辆的传动系的方法,其中,在传递驱动转矩时改变传动比。
该方法在如下传动系上实施,该传动系适用于车辆和/或为其而构造。特别优选地,传动系构造用于为车辆提供主驱动转矩,以便在通常的道路交通中,也就是尤其以大于每小时50公里,特别是大于每小时100公里的速度驱动该车辆。
传动系包括第一输入轴,其中,该第一输入轴与第一驱动接口联接,该第一驱动接口构造用于联接内燃机。第一驱动接口以如下方式与第一输入轴联接,即,可以将来自内燃机的驱动转矩导引到第一输入轴上。可选地,第一驱动接口抗相对转动地(drehfest)与第一输入轴连接,替选地,该第一驱动接口以能接入的方式构造或经由超越离合器联接。
此外,传动系包括第二输入轴,该第二输入轴具有第二驱动接口,该第二接口构造用于联接电动马达。第二驱动接口以如下方式与第二输入轴联接,即,可以将来自电动马达的驱动转矩导引到第二输入轴上。
传动系包括输出轴,该输出轴与输出接口联接并且该输出轴构造用于联接到输出装置上,尤其联接到差速器上,特别是联接到横向差速器上。输出接口以如下方式与输出轴联接,即,可以将来自输出轴的驱动转矩导引到从动端上。
传动系包括变速传动系统,变速传动系统可以实现使第二输入轴经由至少一个第一和第二传动比有选择地与输出轴处于作用连接(Wirkverbindung)中。由此可以实现的是,经由两个不同的传动比将电动马达的驱动转矩传递到输出轴上。
能有选择地作用连接尤其指的是,(在该实施例中)第二输入轴依赖于能预先给定的切换状态地实现与输出轴作用连接或分离。作用连接尤其被理解为变速传动技术上的连接,这种连接用于传递驱动转矩并且可选地附加用于转换、尤其是向高转换或向低转换驱动转矩。传动级优选被理解为具有任意的传动比,尤其是n>1、n=1或n<1的传动比的变速传动技术上的级。
此外,变速传动系统可以实现的是,可以将第一输入轴有选择地与输出轴作用连接。由此可以实现的是,将内燃机的驱动转矩传递到输出轴上。
在本发明的范围内提出,在包括用于将电动马达的驱动转矩传递到输出轴上的传动比变换的切换过程中,通过如下方式实现对总驱动转矩的力矩补足,即,经由变速传动系统将内燃机的驱动转矩导引到输出轴上。在此可以规定,驱动转矩交替地或在时间上重叠地导引到输出轴上。
本发明的思路在于,为了对电动马达的驱动转矩的到输出轴的传递比进行变换,必须短时中断电动马达的驱动转矩的传递。这在运行中导致传动系的牵引力的能感觉到的中断。为了避免或至少避免该中断提出,将内燃机的驱动转矩引导到输出轴上以度过切换过程,以便在切换过程期间减少或补偿总转矩的骤降。
在本发明的一个可行设计方案中,变速传动系统包括至少一个第一传动级、用于经由至少一个第一传动级有选择地将第一输入轴与输出轴作用连接的第一执行器、至少两个第二传动级以及用于有选择地将第二输入轴经由至少两个第二传动级与输出轴作用连接的第二执行器。在运行中,首先将电动马达的驱动转矩经由至少两个第二传动级中的一个来输送。在切换过程中,中断来自电动马达的驱动转矩流,以便借助第二执行器切换到至少两个第二传动级中的另一个上。以时间上重叠的方式,借助第一执行器将来自内燃机的驱动转矩导引到输出轴上,以便使输出轴上的总转矩保持恒定。在切换之后,来自电动马达的驱动转矩现在又经由至少两个传动级中的另一个导引到输出轴上,并且借助第一执行器或超越离合器将内燃机的驱动转矩再次从输出轴上脱开。
在本发明的另一可行设计方案中,变速传动系统包括至少一个第一传动级、用于有选择地将第一输入轴与输出轴作用连接的第一执行器、至少一个第二传动级、用于有选择地将第二输入轴与输出轴作用连接的第二执行器以及用于有选择地将第一和第二输入轴作用连接的第三执行器。在该设计方案中,第一传动比通过第二输入轴与输出轴的有选择的作用连接来实现,过渡供应通过第一输入轴与输出轴的有选择的作用连接来实现,并且第二传动比通过第一和第二输入轴的有选择的作用连接以及通过第一输入轴与输出轴的有选择的作用连接来实现。
为了进一步提高运行状态的变化性,优选的是,传动系具有至少两个第一传动级和/或至少两个第二传动级。在该设计方案中,第一输入轴可以经由两个第一传动级有选择地与输出轴联接或与输出轴分离。以相同的方式,第二输入轴可以经由两个第二传动级中的一个与输出轴联接或与该输出轴分离。特别优选地,至少两个第一传动级具有不同的传动比。替选或补充地,至少两个第二传动级具有不同的传动比。通过所描述的改进方案可以实现的是,在通过内燃机的独自运行中,利用了两个不同的第一传动级。替选或补充地可以实现的是,在电动马达的独自运行中,可以利用两个不同的第二传动级。
在本发明的一个优选设计方案中,形成了从第一驱动接口至输出轴的第一力矩路线和从第二驱动接口同样至输出轴的第二力矩路线。经由这些力矩路线导引内燃机或电动马达的驱动转矩。在该设计方案的范围内提出,第一和第二力矩路线至少以区段形式平行引导。尤其地,在过渡到输出轴中时力矩路线彼此平行错开地延伸,从而将来自内燃机和来自内燃机的驱动转矩平行错开地导入到输出轴中。该设计方案允许从驱动接口至输出轴的彼此独立且平行的引导。
在本发明的一个具体设计方案中,传动系包括至少一个内燃机和/或至少一个电动马达。优选地,内燃机具有大于30千瓦的功率,优选大于40千瓦的功率。电动马达同样具有大于30千瓦的功率,优选大于40千瓦的功率。
在结构上观察,第一和/或第二输入轴优选与输出轴平行地布置。特别优选地,第一和第二输入轴彼此平行但间隔开地布置。通过轴的这种布置方案,可变的传动系可以节省空间且结构简单地实现。
在本发明的一个结构上优选的设计方案中,第一执行器构造用于有选择地将第一传动级的空套轮与第一输入轴抗相对转动地联接或分离。可选地补充的是,执行器构造用于分别将至少两个第一传动级中的空套轮与第一输入轴抗相对转动地联接或分离。因此,通过执行器可以将第一输入轴有选择地与其中一个第一传动级联接。
在本发明的一个改进方案中,第二执行器构造用于有选择地将至少一个第二传动级与输出轴作用连接,其中,该执行器可以有选择地将至少一个第二传动级的输出空套轮与输出轴抗相对转动地联接和分离。
在本发明的另一改进方案中,第三执行器构造用于有选择地将第一输入轴与至少两个第二传动级中的一个作用连接。因此,利用第二执行器可以有选择地将第一输入轴与其中一个第二传动级联接。尤其地,该执行器允许至少两个第二传动级中的一个的中间空套轮与第一输入轴抗相对转动地联接。
尤其地,在具有至少两个第一传动级和至少两个第二传动级以及三个前面提到的执行器的设计方案中,传动系可以占据其中一个、多个或所有的如下运行状态:
-空调运行
-电动马达驱动
-内燃机驱动
-并行助推(Parallel-Boost)
-串行助推(Seriell-Boost)
-启动/发电机运行
之前已经描述的用于车辆的传动系形成了另一主题。车辆尤其构造为乘用车。传动系的优点尤其在于,通过第一输入轴与输出轴以及第二输入轴与输出轴之间的有选择的作用连接可以占据传动系的多个运行状态,从而可以非常灵活地使用传动系。尤其可以实现的是,来自电动马达的和内燃机的驱动转矩有选择地交替地或共同地,尤其是叠加地传递到输出轴上。
尤其地,传动系构造用于执行之前描述的方法。例如,传动系具有以程序技术和/或电路技术构成的控制装置,该控制装置自动和/或自行执行该方法,尤其是切换过程。控制装置尤其构造用于在小于1.5秒,优选小于0.5秒的时间间隔内执行切换过程。
附图说明
本发明的其他特征、优点和作用由对本发明的优选实施例的描述以及附图得出。其中:
图1示出作为本发明实施例的用于车辆的传动系的示意图。
具体实施方式
在图1中以示意图的方式示出了用于车辆2的传动系1,其中,传动系构造用于例如经由差速器3将驱动转矩分配到车桥的两个受驱动的车轮4a、4b上。为了产生驱动转矩,车辆2或者说传动系1包括内燃机5以及电动马达6。其中每个马达5、6的规格被确定为使其也可以单独驱动车辆2。
内燃机5经由第一驱动接口7与第一输入轴8连接,从而可以将来自内燃机5的转矩导引到第一输入轴8上。可选地设置有超越离合器9。可以实现的是,(如在此所示的那样)内燃机5与第一输入轴8同轴地布置,但替选地也可以实现的是,转矩经由中间变速传动装置传递到第一驱动接口7上。
电动马达6经由第二驱动接口10与第二输入轴11联接,从而可以将来自电动马达6的驱动转矩传递到第二输入轴11上。第一输入轴8和第二输入轴11彼此平行地取向并且同时彼此平行错开地布置。
此外,传动系1包括输出轴12,该输出轴经由驱动接口13与差速器3联接,从而可以将驱动转矩从传动系1导引到差速器3中。
传动系1的变速传动系统G包括两级式的第一传动级第一传动级可以有选择地将第一输入轴8与输出轴12联接。此外,传动系1还包括两级式的第二传动级第二传动级可以有选择地将第二输入轴11与输出轴12联接。在其他实施例中,第二传动级也可以仅构造成单级式的。
第一传动级的两个级分别包括空套轮LR_E_V1和LR_E_V2,它们同轴地且以在分离的状态下能转动的方式布置在第一输入轴8上或以在分离的状态下能相对第一输入轴8转动的方式布置。此外,第一传动级还包括两个固定轮FR_A_V1和FR_A_V2,它们间隔开地、但尤其相邻地以抗相对转动的方式安置在输出轴12上。第一执行器A1可以有选择地占据分离状态,空套轮LR_E_V1或空套轮LR_E_V2与第一输入轴8联接。由此可以实现的是,例如将内燃机5的驱动转矩经由两个不同的变速传动路径从第一输入轴8传递到输出轴12上。尤其地,第一传动级的两个级通过传动比来区分。
第二输入轴11经由具有一个或两个级的第二传动级可以有选择地与输出轴12联接。在第二输入轴11上同轴地安置有两个固定轮FR_E2_E1和FR_E2_E2。在分离的状态下,在第一输入轴11上或相对该第一输入轴,两个空套轮,即LR_E_E1和LR_E_E2以能转动的方式支承并且同轴地布置。在输出轴12上或相对该输出轴,两个空套轮LR_A_E1和LR_A_E2同轴地且以在分离的状态下能转动的方式支承。在第一输入轴8上的两个空套轮经由第三执行器A2可以有选择地与第二输入轴8或与输出轴12联接,在输出轴12上的两个空套轮经由第二执行器A3可以有选择地与第二输入轴8或与输出轴12联接。
其中每个提到的空套轮经由第一执行器A1、第二执行器A2或第三执行器A3可以有选择地与配属的轴联接。因此,尤其得到如下运行状态:
运行状态I:空调运行
在运行状态I中,所有执行器A1、A2、A3处于分离状态,从而所有空套轮与所属的轴8或12分离。在该运行状态下,电动马达6或内燃机5可以有选择地独立工作并且例如将各自的驱动转矩向空调机组或其他的辅助机组送出,以便驱动它们。
运行状态IIa至IIb:电动马达驱动
在运行状态IIa中,执行器A1和执行器A3处于分离状态。执行器A2将空套轮LR_A_E1联接到输出轴12上,从而可以将来自电动马达6的驱动转矩传递到输出轴12上。而在运行状态IIb中,执行器A2将空套轮LR_A_E2联接到输出轴12上。因此,在这两个运行状态下,转换成纯电动马达驱动,其中,在运行状态IIa中,驱动转矩经由两个第二传动级中的一个来导引,而在运行状态IIb中经由两个第二传动级中的另一个来导引。
在电动马达运行中在运行状态IIa到IIb的情况下的切换过程:
为了在从运行状态IIa到运行状态IIb的切换期间避免转矩下降,可以在换挡时经由内燃机5实现力矩补足。为此,在中间状态IIz1或IIz2中,将内燃机5经由第一传动级中的一个或经由第一传动级中的另一个以如下方式导引到输出轴上,即,通过执行器A1将空套轮LR_E_V1或空套轮LR_E_V2联接到第一输入轴8上。因此,内燃机5可以经由经过第一传动级的变速传动路径输送转矩并且提供足够的转矩。转换可以经由变速传动控制装置来实现,该变速传动控制装置执行在自动化的变速传动装置中的切换过程。在此,在换挡之前可以将内燃机5启动或带到一定的转速上,以便经由所提到的变速传动路径提供转矩。作为对此的替选,内燃机5可以在(如结合运行状态IVa至IVd所描述的)并行助推运行的范围内就已经准备好并且提高对内燃机5的力矩要求,以便在换挡时补偿电动马达6的撤去的力矩。
运行状态IIc至IIf:电动马达驱动
在这些运行状态下,空套轮LR_E_E1或LR_E_E2中的一个经由第三执行器A3与第一输入轴8联接,以及空套轮LR_E_V1或LR_E_V2中的一个同样与第一输入轴8联接,从而使来自电动马达6的驱动转矩经由两个传动级和输送到输出轴12上。整体上得到了四个在表中列出的调整可能性。
在电动马达运行中在从运行状态IIa或IIb到运行状态IIc至IIf的情况下的切换过程:
在该切换过程中,从运行状态IIa或IIb出发通过执行器A2解除了电动马达6与输出轴12之间的作用连接。为了在切换过程期间避免在输出轴上的总转矩减少,占据中间状态IIz1或IIz2,从而使内燃机5的驱动转矩可以用于对输出轴12的力矩补足。在向运行状态IIc至IIf过渡时,选出如下运行状态,该运行状态具有执行器A1的与之前所选择的中间状态的位置相同的位置。紧接着,经由执行器A3将电动马达6的驱动转矩导引到第一驱动轴8上,并且降低内燃机5的驱动转矩,从而在切换过程之后又存在纯电动马达驱动。可选地,中间状态IIz1和IIz2可以在时间上与切换过程之前或之后的运行状态重叠。
运行状态IIIa至IIIb:内燃机驱动
在运行模式IIIa中,经由其中一个第一传动级将内燃机5的转矩导引到输出轴上。执行器A3和A2处于分离状态。尤其地,空套轮LR_E_V1通过第一执行器A1与第一输入轴8抗相对转动地连接。在运行状态IIIb中,另一个第一传动级通过如下方式来选择,即,使得通过第一执行器A1将空套轮LR_E_V2与第一输入轴8抗相对转动地连接。在从运行状态IIIa向运行状态IIIb换挡时可以实现的是,通过电动马达6进行力矩补足。为了该目的,在转换时执行器A1处于分离状态的中间状态IIIz1中,空套轮LR_A_E1与输出轴12抗相对转动地连接,从而经由其中一个第二传动级将来自电动马达6的转矩传递到输出轴12上。作为对此的替选,在运行状态IIIz2中,利用另一个第二传动级使得通过执行器A2将空套轮LR_A_E2与输出轴12抗相对转动地联接。可选地,中间状态IIIz1和IIIz2可以在时间上与切换过程之前或之后的运行状态重叠。
运行状态IVa至IVd:并行助推
在该运行状态下,转矩不但从内燃机5而且还经由电动马达6输送给输出轴12。为此,在运行状态IVa和IVb中,利用其中一个第一传动级使得通过第一执行器A1将空套轮LR_E_V1或空套轮LR_E_V1与第一输入轴8抗相对转动地连接。附加地,通过在并行的力矩路线上的执行器A2,经由其中一个第二传动级以如下方式将来自电动马达6的转矩传递到输出轴12上,即,有选择地将空套轮LR_A_E1或替选地将空套轮LR_A_E2抗相对转动地与输出轴12连接。
运行状态Va至Vf:串行助推
在该运行状态下,来自电动马达和内燃机的总转矩要么经由其中一个第一传动级来导引,要么经由其中一个第二传动级来导引。这通过如下方式来实现,即,执行器A3有选择地将空套轮LR_E_E1或空套轮LR_E_E2与第一输入轴8抗相对转动地连接。对在第一输入轴8上合并的转矩的传递经由四个变速传动路径中的一个以如下方式来实现,即,有选择地经由执行器A1将空套轮LR_E_V1或空套轮LR_E_V2与第一输入轴8联接,或经由执行器A2将通过执行器A3选出的变速传动路径延长至输出轴12。
不仅是在并行助推中的运行状态而且在串行助推中的运行状态都同样可以用于发电机运行。
运行状态VIa至VIb:启动/发电机运行
在该运行状态下,输出轴12是脱开的,但是在电动马达6与内燃机5之间可以有转矩流动。该转矩流可以从电动马达6至内燃机5地利用,以便启动内燃机5,或者从内燃机5至电动马达6地利用,以便使其在发电机运行中运行。
附图标记列表
1传动系
2车辆
3差速器
4a、4b车轮
5内燃机
6电动马达
7第一驱动接口
8第一输入轴
9超越离合器
10第二驱动接口
11第二输入轴
12输出轴
13输出接口
第一传动级
LR_E_V1两个第一传动级中的一个的在第一输入轴8上的空套轮
LR_E_V2两个第一传动级中的另一个的在第一输入轴8上的空套轮
第二传动级
LR_E_E1两个第二传动级中的一个的在第一输入轴8上的空套轮
LR_E_E2两个第二传动级中的另一个的在第一输入轴8上的空套轮
LR_A_E1两个第二传动级中的一个的在输出轴12上的空套轮
LR_A_E2两个第二传动级中的另一个的在输出轴12上的空套轮
Claims (10)
1.一种用于切换用于车辆(2)的传动系(1)的方法,其中,所述传动系(1)与电动马达(6)并且与内燃机(6)联接,
其中,所述传动系(1)包括第一输入轴(8)以及第一驱动接口(9),其中,所述第一驱动接口(9)与所述第一输入轴(8)联接,并且所述第一驱动接口(9)与所述内燃机(5)联接,
其中,所述传动系(1)包括第二输入轴(11)以及第二驱动接口(10),其中,所述第二驱动接口(10)与所述第二输入轴(11)联接,并且所述第二驱动接口(10)与所述电动马达(6)联接,
其中,所述传动系(1)包括输出轴(12)以及用于联接到输出装置(3)的输出接口(13),其中,所述输出轴(12)与所述输出接口(13)联接,
其中,所述传动系(1)包括变速传动系统(G),经由所述变速传动系统,所述第二输入轴(11)能以至少一个第一传动比和第二传动比有选择地与所述输出轴(12)作用连接以传递所述电动马达(6)的驱动转矩,并且经由所述变速传动系统,所述第一输入轴(8)能有选择地与所述输出轴(12)作用连接以传递所述内燃机(5)的驱动转矩,
其特征在于,
在所述变速传动系统(G)从所述第一传动比向所述第二传动比或沿相反方向的切换过程中,为了将所述电动马达(6)的驱动转矩传递到所述输出轴(12)上,通过将所述内燃机(5)的驱动力矩传递到所述输出轴(12)上来执行过渡供应。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述变速传动系统(G)包括至少一个第一传动级用于有选择地将所述第一输入轴(8)与所述输出轴(12)作用连接的第一执行器(A1)、至少两个第二传动级以及用于有选择地将所述第二输入轴(11)与所述输出轴(12)作用连接的第二执行器(A2)。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述变速传动系统(G)包括至少一个第一传动级用于有选择地将所述第一输入轴(8)与所述输出轴(12)作用连接的第一执行器(A1)、至少一个第二传动级用于有选择地将所述第二输入轴(11)与所述输出轴(11)作用连接的第二执行器(A2)以及用于有选择地将所述第一输入轴和所述第二输入轴(8、11)作用连接的第三执行器(A3),其中,所述第一传动比通过所述第二输入轴(11)与所述输出轴(12)的有选择的作用连接来实现,所述过渡供应通过所述第一输入轴(8)与所述输出轴(12)的有选择的作用连接来实现,并且所述第二传动比通过所述第一输入轴和所述第二输入轴(8、11)的有选择的作用连接以及通过所述第一输入轴(8)与所述输出轴(12)的有选择的作用连接来实现。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述传动系(1)具有至少两个第一传动级和/或至少两个第二传动级
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,从所述第一驱动接口(7)到所述输出轴(12)的第一力矩路线至少以区段形式平行于从所述第二驱动接口(10)到所述输出轴(12)的第二力矩路线延伸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一输入轴和/或所述第二输入轴(8、11)平行于所述输出轴(12)布置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一执行器(A1)能有选择地将所述至少一个第一传动级的空套轮(LR_E_V1、LR_E_V1)与所述第一输入轴(8)抗相对转动地联接以及分离。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述第二执行器(A2)能有选择地将所述第二传动级的输出空套轮(LR_A_E1、LR_A_E2)与所述输出轴(12)抗相对转动地联接以及分离。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述第三执行器(A3)能有选择地将所述第二传动级的中间空套轮(LR_E_E1、LR_E_E2)与所述第一输入轴(8)抗相对转动地联接以及分离。
10.一种构造用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的用于车辆的传动系(1),所述传动系包括:
第一输入轴(8)以及用于联接内燃机(5)的第一驱动接口(7),其中,所述第一输入轴(8)与所述第一驱动接口(7)联接,
第二输入轴(11)以及用于联接电动马达(6)的第二驱动接口(10),其中,所述第二输入轴(11)与所述第二驱动接口(10)联接,
输出轴(12)以及用于联接到输出装置(3)的输出接口(13),其中,所述输出轴(12)与所述输出接口(13)联接,
其中,所述第一输入轴(8)能有选择地经由至少第一传动级与所述输出轴(12)作用连接,
其中,所述第二输入轴(11)能有选择地经由至少第二传动级与所述输出轴(12)作用连接。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |