CN108278331B - 最终驱动子系统、传动系统、机动车辆、用于驱动机动车辆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传动系统的最终驱动子系统，该最终驱动子系统包括输入、输出、行星齿轮系统，该行星齿轮系统包括太阳齿轮、至少两个行星齿轮、行星托架组件以及齿圈组件，该输入能连接于传动系统的挡位限定子系统，该输出能连接于差速器，其中，太阳齿轮联接于输入；且该最终驱动子系统进一步包括切换机构，该切换机构设置成用于将齿圈组件和/或行星托架组件在静止位置、在联接于差速器的被转动驱动位置或者在空挡未联接位置之间切换。本发明还涉及传动系统、机动车辆、用于驱动机动车辆的方法。由此提供具有减小的总体封装尺寸和/或可具有较低重量的传动系统。

Description

最终驱动子系统、传动系统、机动车辆、用于驱动机动车辆的 方法

技术领域

本发明涉及一种传动系统。本发明的一方面涉及一种传动(变速器)系统的最终驱动子系统。

背景技术

通常，例如在WO 2009/140229中所描述地，变速器可具有例如经由两级减挡或者经由链条和行星齿轮组联接于最终驱动件的反向挂挡(带齿)输出。

具体地说，在汽车中，可能不断地寻求减小部件和/或系统的封装尺寸和/或封装重量。虽然如WO 2009/140229中所提出地那样采用链条可能在一定程度上已减小了传动系统的封装尺寸，但可能追寻进一步减小封装尺寸和/或封装重量。

此外，传统的变速器可能设有单独的驻车机构来实现驻车挡位，从而导致相对较高数量的部件。此外，在滑行的情形中，动力系可保持联接于车轮，从而导致动力系损失。附加地，对于无级变速器，当从动车轮在牵引期间可能并未从道路提升时，牵引可能会导致推力传动带受损。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的传动系统，具体地说提供一种可具有减小的总体封装(包装)尺寸和/或可具有较低重量的传动系统(变速器系统)。

为此，本发明提供一种根据下文中具体所述的传动系统的最终驱动子系统。

通过为最终驱动子系统提供切换机构，驻车、倒车、空挡或行驶之间的行驶方向可限定在最终驱动子系统中。这与现有技术不同，在现有技术中，行驶方向可在最终驱动之前限定在变速器中，而这会导致损失。根据本发明的一个方面，行驶方向可在最终驱动子系统中更靠近车轮处确定，这可产生较为紧凑的系统和/或较少损失。此外，当行驶方向在最终驱动子系统中确定时，可从变速器中省略诸如换向离合器的之类的换向部件，由此减小总体变速器封装尺寸。

根据本发明的传动系统现可包括挡位限定子系统和最终驱动子系统，该挡位限定子系统限定传动比，而该最终驱动子系统限定行驶方向(输出转动)。该齿轮限定子系统可例如是双离合变速器、自动手动变速器、混合动力变速器、电动变速器、无级变速器、双轴变速器、三轴变速器或任何其它变速器。在现有技术的变速器中，行驶方向也限定在传动系统的限定传动比的子系统中。根据本发明的一方面，通过将行驶方向的确定从挡位限定子系统移至最终驱动子系统，挡位限定子系统中的部件数量可减少且由此挡位限定子系统的长度可缩短，因此减小传动系统的总体尺寸。

通过进一步在挡位限定子系统和最终驱动子系统之间设置链条，可进一步减小传动系统的总体封装尺寸。除了连接于挡位限定子系统的输出轴的第一齿轮、小齿轮轴和连接于最终驱动子系统的输入的第二齿轮以外，可直接地应用链条，以将挡位限定子系统的输出轴与最终驱动子系统的输入相连接。

本发明进一步涉及一种机动车辆并且涉及一种用于驱动机动车辆的车轮的方法。

附图说明

本发明基于附图中表示的示例性实施例进一步阐明。示例性实施例借助本发明的非限制说明来给出。

附图中：

图1示出包括挡位限定子系统和最终驱动子系统的传动系统的实施例的示意概图；

图2示出最终驱动子系统的实施例的示意立体图；

图3示出处于向前行驶模式中的最终驱动子系统的实施例的示意剖视图；

图4示出处于倒车行驶模式中的最终驱动子系统的实施例的示意剖视图；

图5示出处于空挡行驶模式中的最终驱动子系统的实施例的示意剖视图；

图6示出转动地连接于从动滚筒的第二联接盘的实施例的示意图。

具体实施方式

应注意的是，这些附图仅仅是本发明的借助非限制示例给出的实施例的示意表示。在这些附图中，相同或对应的部件由相同的附图标记指代。此外，这些附图并非按比例绘制。

图1示意地示出传动系统1。传动系统1在剖视图中示出，然而应注意的是，剖面可能并非是单个平面。传动系统1包括作为第一子系统的挡位限定子系统2以及作为第二子系统的最终驱动子系统3。

挡位限定子系统2在这里体现为无极变速器(CVT)子系统2，但也可以是任何变速器子系统，例如是手动变速器、或自动手动变速器、或双离合变速器、或混合动力变速器、或电动变速器、或双轴变速器、或三轴变速器。对于挡位限定子系统，许多变型是可能的。在挡位限定子系统2中，确定传动比。

图1所示的挡位限定子系统2、这里是CVT子系统通过驱动轴4由发动机驱动。发动机输入经由启动离合器5传递至主要轴6。主要滑轮(sheave，槽轮)7可转动地联接于主要轴6。在图1中示意地示出的推力传动带或链条8经由辅助滑轮10将来自主要轴6的转矩和运动传递至辅助轴9。辅助轴9具有输出端部9a，该输出端部联接于最终驱动子系统3的输入11。

在该实施例中，挡位限定子系统2的输出9a和最终驱动子系统3的输入11之间的联接通过链条12提供，该链条联接在输出9a的第一链轮上以及输入11的第二链轮上。然而，联接也可由小齿轮轴上的第一齿轮和第二齿轮提供，其中，第一齿轮可联接于输出9a，而第二齿轮可联接于输入11。该联接也可例如由两个互连的齿轮提供。许多变型也是可能的。

最终驱动子系统3包括输入11、能连接于差速器13的输出12、介于其间的行星齿轮系统14以及切换机构15。行星齿轮系统14包括太阳齿轮16、至少两个行星齿轮17、行星托架组件18以及齿圈(齿圈)组件19。输入11在这里体现为链条18可在其上运行的链轮，但输入的其它实施例也是可能的，例如带齿的齿轮。最终驱动子系统13的输出12在这里体现为从动滚筒12，该从动滚筒可转动地固定于差速器13。差速器13在这里通过该差速器的壳体13a示意地示出。

切换机构15设置成用于将齿圈组件19和/或行星托架组件18在联接于固定环境的静止位置、在联接于差速器的转动驱动位置或者在空挡未联接位置之间切换。通过提供切换机构15，可确定输出转动方向，由此限定行驶方向。

通过提供切换机构15，在最终驱动子系统3中可在驻车(P)、倒车(R)、空挡(N)和行驶(D)之间切换。这与现有技术不同，在现有技术中，传动比以及输出转动方向在第一子系统中限定。例如在图1中可观察到地是，根据本发明，在联接于最终驱动子系统3的挡位限定子系统变速器2中，缺少通常存在于现有技术变速器中的换向离合器。仅剩下启动离合器5来用于发车。通过消除换向离合器，变速器的第一子系统的主要轴6可变得相对于现有技术变速器较短。长度缩短的益处与变速器有关，但能实现高达10％或更高的缩短。

发动机和变速机构(variator)之间具有启动离合器5的CVT变速器可获得另一益处，该变速机构由主要滑轮7、推力传动带或链条8以及辅助滑轮10形成。当在从动车轮与地面接触的同时牵引装配有此种变速器的车辆时，可能对变速机构、尤其是对于推力传动带或链条造成显著的损坏。例如在根据本发明一方面的最终驱动子系统中，通过在变速机构下游引入空挡齿轮，可避免在从动车轮处于道路上的情形下牵引车辆时对于变速机构造成损坏。

又一优点可以是可提供内置驻车挡位。其它现有技术的变速器可需要单独的驻车机构来实现驻车挡位。根据本发明的一方面，可将所包含的最终驱动子系统的部件的尺寸设定为以单向或两向操纵车辆的全部牵引，以换挡至驻车挡位。因此，部件可足够强固以将车辆保持在驻车位置中，同样例如按规则、适用标准和/或客户需求所要求地保持在斜坡上。

另一优点可在于，利用根据本发明的最终驱动子系统可使得动力系在滑行的情形下从车轮脱开。由于仅仅差速器随着车轮转动且动力系的诸如传动系统的剩余部分可脱开，因而可在较少动力系损失的情形下实现滑行。因此，设有根据本发明的最终驱动子系统的车辆可在滑行时实现较佳的燃料经济性。

又一益处可以是，当附加地提供链条来将挡位限定子系统联接于最终驱动子系统时，可获得附加的封装尺寸减小。采用链条而非传统的齿轮联接可进一步减小传动系统沿横向于主要轴的方向的尺寸。与传统的最终驱动件相比，在最终驱动子系统的转动惯性降低且重量减轻的情形下，该最终驱动子系统可变得在径向上较小。

此外，切换机构可设有有限数量的额外部件，同时超出传动系统的减小封装尺寸的益处。此外，切换机构可定位在发动机下方，在此存在更多可用空间，同时可减小总体的变速器封装尺寸，从而为发动机罩下方空间有限的车辆提供显著的优点。

切换机构15包括第一联接盘20和第二联接盘21。第一联接盘20在转动上固定且因此仅仅能轴向地移动。第二联接盘21转动地固定于差速器13、具体地说固定于从动滚筒12，该从动滚筒固定于差速器壳体13a。这样，第二联接盘21可转动并且还可轴向地平移。在图6中示出第二联接盘21和从动滚筒12之间连接的示例。

第一联接盘20能接合在齿圈组件19和行星托架组件18之间。第二联接盘21能接合在齿圈组件19和行星托架组件18之间。第一联接盘20能在第一位置和第二位置以及此外第三位置之间轴向地移动，在该第一位置中，该第一联接盘联接于齿圈组件19，在该第二位置中，该第一联接盘联接于行星托架组件18，而该第三位置在第一和第二位置之间，且在该第三位置中，第一联接盘未被联接。由于第一联接盘20静止、即转动地固定于固定环境，因而防止该第一联接盘所联接于的部件转动，且由此该部件静止。

第二联接盘21能在第一位置和第二位置以及第三位置之间轴向地移动，在该第一位置中，该第二联接盘联接于齿圈组件19，在该第二位置中，该第二联接盘联接于行星托架组件18，而该第三位置在第一和第二位置之间，且在该第三位置中，第二联接盘未被联接。由于第二盘21是可转动的且转动地固定于差速器，因而迫使与该第二盘所联接的部件以与从动滚筒12和差速器壳体13a的相同速度转动。

在联接盘20、21的中间第三位置中，这些联接盘既不联接于行星托架组件18也不联接于齿圈组件19。

两个联接盘20、21均能独立地操作。联接盘20、21由切换机构15操作。取决于联接盘20、21所联接于的部件，在最终驱动子系统3中可获得驻车(P)、倒车(R)、空挡(N)或行驶(D)位置。

对于CVT子系统以及第一子系统和最终驱动子系统之间的链条连接部，表中表示的以下组合是可能的。

“固定环境”意指最终驱动子系统外部的环境、例如车辆或传动系统的壳体，即与传动系统内考虑的转动不同，是静止的。

在不同变速器子系统的情形中或者诸如齿轮连接等与最终驱动子系统的不同联接的情形下，最终驱动子系统3的输入的转动方向可能会是不同的。因此，为了对于驻车(P)、倒车(R)、空挡(N)或行驶(D)位置获得相同的结果，联接盘20、12的位置的不同组合会是可能的。切换机构15则可适合于操作联接盘20、21，以实现挡位行驶方向的所确定结果。

如上述表所示，可能存在五个组合来实现空挡挡位以及两个组合来实现驻车挡位。每种组合均可具有对应的部件速率(即，不同内部部件的转动速度)以及部件负载(即，作用在内部部件上的力和转矩)。出于部件速率或部件负载或两者的原因，一个或多个组合会是有利的。

联接盘20、21定位在行星齿轮系统14的任一侧处，并且各自能在齿圈组件19和行星托架组件18之间运动。在例如图2中示出的实施例中，第一联接盘20定位在最终驱动子系统3的在输入11附近的输入侧处。第二联接盘21定位在最终驱动子系统3的另一端部处，即定位在输出12附近的输出侧处。

为了允许联接盘20、21能在行星托架组件18和齿圈组件19之间运动，行星托架组件18和齿圈组件19设置成沿轴向方向延伸。齿圈组件19包括行星齿轮系统14的齿圈22，该齿圈在其两个侧处由支承环23支承。因此，齿圈22的两个端侧由支承环23支承。支承环23在齿圈22的两个端部上支承该齿圈22并且与齿圈22转动地固定。支承环23自身经由轴承25转动地支承到行星托架组件18上。

联接盘20、21则可联接于齿圈组件19的支承环23。支承环23为此设有环联接元件24。环联接元件24与联接盘20、21上的对应联接元件协配。

行星托架组件18包括行星托架26和支承衬套27，这些支承衬套在行星托架26的任一侧处固定于该行星托架，以在两个端部处支承行星托架26。因此，行星托架26的两个端侧由支承衬套27支承。支承衬套27自身由轴承28转动地支承。

联接盘20、21则可联接于行星托架组件18的支承衬套27。支承衬套27为此设有行星联接元件29。行星联接元件29与联接盘20、21上的对应联接元件协配。

实施在联接盘20、21上的对应联接元件具有不同的复杂度水平，例如可提供形状闭合联接或者可提供同步啮合联接或摩擦联接。作为形状闭合联接的简单爪式离合器可要求待联接的部件和待锁定到齿圈组件或行星托架组件的部件(一个静止而另一个以平均车轮速度转动)的速度的良好匹配。如P、R、N和D之间的大多数换挡情形那样，这可能需要将换挡限制为较低车辆速度。如果在换挡时可能需要更大的复杂性，则能使用类似于用在手动变速器中的那些同步器的同步器，首先提供摩擦联接、接着提供啮合联接。与同步器的接合的第一部分可仅仅在将进行联接的各部件之间施加摩擦。一旦速度差足够小，同步器就可锁定、啮合并接合。然后，在待联接的部件、例如联接盘和匹配部件(这里是齿圈组件或行星托架组件)之间存在转动上刚性的连接。一种产生联接的更灵活方式是利用湿式离合器板来提供摩擦联接。在离合器板之间构建压力且由此转矩传递的同时，这些离合器板可能一开始以高滑移(即，如果存在转动速度差异的话)开始，该高滑移逐渐地减小。一旦达到足够高的压力，离合器板就会在没有转动速度差异的情形下产生连接。

为了使得联接盘20、21在它们的相应第一、第二和第三位置之间轴向地移动，提供切换机构15。切换机构15能以许多变型来实施。例如，可采用具有换挡拨叉30的换挡滚筒(未示出)，来与联接盘20、21的沟槽31接合。其它实施例也是可能的，例如切换机构可例如包括液压阀、活塞以及电磁阀，换挡滚筒由小型电动机或机电致动器或用于致动联接盘20、21的任何其它致动机构来驱动。

图3、4和5示出联接盘20、21的导致前进挡位(图3)、倒车挡位(图4)或空挡挡位(图5)的各个位置。

在图3中，第一联接盘20处于与齿圈组件19联接的第一位置。齿圈组件19由此是静止的。第二联接盘21处于与行星托架组件18联接的第二位置中，由此迫使从动滚筒12随着行星托架26转动，从而产生前进挡位(D)。

在图4中，第一联接盘20处于联接于行星托架组件18的第二位置中。第二联接盘21处于联接于齿圈组件19的第一位置中。行星托架26由此是静止的并且并不转动。迫使从动滚筒12以与齿圈22相同的速度和方向转动，从而产生倒车挡位(R)。

在图5中，第一联接盘20处于从行星托架组件18脱开联接且从齿圈组件19脱开联接的第三位置中。第二联接盘21处于同样从行星托架组件18脱开联接且从齿圈组件19脱开联接的第三位置中。于是，并不迫使从动滚筒12转动，从而产生空挡挡位(N)。

切换机构15可由控制系统控制。用于控制切换机构15的控制系统可以是用于传动系统的控制系统的一部分，以使得取决于所使用的诸如CVT或手动等第一变速器子系统的类型和/或第一和第二子系统之间诸如链条或齿轮等连接的类型，切换机构的参数可适合于可选地控制联接盘的位置，从而各联接盘的位置的组合可导致最终驱动子系统的预定挡位方向。

出于清晰和简洁描述起见，附图在这里描述为相同或单独实施例的一部分，然而，应意识到的是，本发明的范围可包括具有所描述的所有和一些特征的组合的实施例。

许多变型对于本领域技术人员会是显而易见的。所有变型应被理解为包括在限定于以下权利要求中的本发明范围内。

Claims (15)

1.一种传动系统的最终驱动子系统，所述最终驱动子系统包括：

输入，所述输入能连接于所述传动系统的挡位限定子系统；

输出，所述输出能连接于差速器；

行星齿轮系统，所述行星齿轮系统包括太阳齿轮、至少两个行星齿轮、行星托架组件以及齿圈组件，其中，所述太阳齿轮联接于所述输入；

进一步包括切换机构，所述切换机构设置成用于将所述齿圈组件和/或所述行星托架组件在静止位置、在联接于所述差速器的被转动驱动位置或者在空挡未联接位置之间切换，其中，所述切换机构包括第一联接盘和第二联接盘，其中，所述第一联接盘是转动固定的并且能接合在所述齿圈组件和所述行星托架组件之间，且所述第二联接盘是可转动的并且能接合在所述齿圈组件和所述行星托架组件之间。

2.如权利要求1所述的最终驱动子系统，其特征在于，所述第一联接盘能在第一位置和第二位置以及此外第三位置之间轴向地移动，在所述第一位置中，所述第一联接盘联接于所述齿圈组件，在所述第二位置中，所述第一联接盘联接于所述行星托架组件，而所述第三位置在所述第一和第二位置之间，且在所述第三位置中，所述第一联接盘未被联接。

3.如权利要求1或2所述的最终驱动子系统，其特征在于，所述第二联接盘能在第一位置和第二位置以及此外第三位置之间轴向地移动，在所述第一位置中，所述第二联接盘联接于所述齿圈组件，在所述第二位置中，所述第二联接盘联接于所述行星托架组件，而所述第三位置在所述第一和第二位置之间，且在所述第三位置中，所述第二联接盘未被联接。

4.如权利要求3所述的最终驱动子系统，其特征在于，所述齿圈组件包括所述行星齿轮系统的齿圈和支承环，所述支承环转动地固定于所述齿圈，以在所述齿圈的两个端部上支承所述齿圈。

5.如权利要求4所述的最终驱动子系统，其特征在于，所述行星托架组件包括行星托架和支承衬套，所述支承衬套用于在所述行星托架的两个端部处支承所述行星托架。

6.如权利要求5所述的最终驱动子系统，其特征在于，进一步包括从动滚筒，所述从动滚筒能转动地固定于所述差速器。

7.如权利要求6所述的最终驱动子系统，其特征在于，所述支承衬套、所述支承环和所述从动滚筒设有联接元件，用于联接所述第一和/或第二联接盘。

8.如权利要求7所述的最终驱动子系统，其特征在于，所述支承衬套包括第一支承衬套和第二支承衬套，所述支承环包括第一支承环和第二支承环，其中，所述第一支承衬套和所述第一支承环设有第一联接元件，用于与所述第一联接盘联接，且所述第二支承衬套和所述第二支承环设有第二联接元件，用于与所述第二联接盘联接。

9.如权利要求7所述的最终驱动子系统，其特征在于，所述第一和/或第二联接元件是用于形状闭合联接的爪式离合器或者用于同步啮合联接的同步器或者用于摩擦联接的湿式板离合器。

10.如权利要求1或2所述的最终驱动子系统，其特征在于，所述切换机构由诸如换挡滚筒或机电致动器或液压阀之类的驱动机构所驱动。

11.如权利要求1或2所述的最终驱动子系统，其特征在于，所述输入设置成输入轴，而所述输出设置成从动滚筒。

12.一种传动系统，所述传动系统包括挡位限定子系统和如权利要求1-11中任一项所输送的最终驱动子系统，其中，所述挡位限定子系统的输出连接于所述最终驱动子系统的输入。

13.如权利要求12所述的传动系统，其特征在于，所述传动系统是无级变速器(CVT)，所述无级变速器的挡位限定子系统包括变速机构。

14.一种机动车辆，所述机动车辆设有如权利要求1-11中任一项所述的最终驱动子系统或者设有如权利要求12所述的传动系统。

15.一种用于使用传动系统的最终驱动子系统来驱动机动车辆的车轮的方法，其中，所述最终驱动子系统包括切换机构，所述切换机构用于通过将所述最终驱动子系统的齿圈组件和/或行星托架组件联接于固定环境和/或差速器和/或在空挡未联接位置中并不联接于所述固定环境和所述差速器而在驻车(P)、倒车(R)、空挡(N)或行驶(D)之间切换，其中，所述切换机构包括第一联接盘和第二联接盘，其中，所述第一联接盘是转动固定的并且能接合在所述齿圈组件和所述行星托架组件之间，且所述第二联接盘是可转动的并且能接合在所述齿圈组件和所述行星托架组件之间。