CN110509762A - 具有用于操纵换挡装置的设备的车辆驱动系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有用于操纵换挡装置的设备的车辆驱动系,其包括内燃机、电机、换挡装置和用于操纵换挡装置的设备,用于操纵换挡装置的设备具有功率分流的传动机构,其具有配属于电机(15)的第一功率输入端、配属于内燃机的第二功率输入端、配属于车辆驱动系的第一功率输出端和配属于换挡装置的第二功率输出端,功率输入端(E1)上的转速对应于第一功率输出端(A1)上的转速,功率分流的传动机构(4)还具有配属于电机(15)的第一功率路径、配属于内燃机(14)的第二功率路径(P2)和用于将两条功率路径联接和脱开的控制离合器,控制离合器被设置成用于通过电机来拖曳发动内燃机,并且用于操纵换挡装置。

Description

具有用于操纵换挡装置的设备的车辆驱动系
技术领域
本发明涉及一种车辆驱动系,其包括内燃机、电机、换挡装置和用于操纵换挡装置的设备。
背景技术
例如DE101 01 407 C1公开了一种带有能相对彼此围绕共同的纵轴线转动的两个部分的粘液离合器,该粘液离合器具有用高粘度的液体填充的环形室,与第一个部分抗相对转动地(drehfest)连接的第一离合器片和能与第二个部分联接的第二离合器片沿纵向彼此交替地布置在该环形室中。第二离合器片与夹紧环交替地布置在第二个部分中,夹紧环本身与第二个部分抗相对转动地连接。设置有第一轴向调整装置,其沿轴向作用到第二离合器片和夹紧环上并且将第二离合器片和夹紧环彼此与第二个部分闭锁。第一轴向调整装置由滚珠-斜坡机构构成,该滚珠-斜坡机构带有抗相对转动地并且能轴向移动地保持在其中一个部分内的压力环和能相对另一部分自由转动的能制动的调整环。在两个环之间布置有滚珠,这些滚珠在斜坡状的圆周沟中保持在所述环的彼此面对面的面中。此外,还设置有用于调整环的制动装置,该制动装置包括第二粘液离合器,该第二粘液离合器具有用高粘度的液体填充的第二环形室,与调整环抗相对转动地连接的第三离合器片和能与两个部分中的另一部分联接的第四离合器片沿纵向交替地布置在该第二环形室中。第四离合器片与第二夹紧环交替地布置在两个部分中的所提及的部分中,第二夹紧环本身与这个部分抗相对转动地连接,以及具有用于针对调整环的制动装置的第二轴向调整装置。换句话说,借助预控离合器实现了对主离合器的操纵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种车辆驱动系,其具有用于操纵换挡装置的设备,该设备是高效、紧凑且多功能的。该技术问题通过权利要求1的主题来解决。其它有利的实施方式由从属权利要求可知。
按本发明的车辆驱动系包括内燃机、电机、换挡装置和用于操纵该换挡装置的设备,其中,用于操纵换挡装置的设备具有功率分流的传动机构,该功率分流的传动机构具有配属于电机的第一功率输入端、配属于内燃机的第二功率输入端、配属于车辆驱动系的第一功率输出端和配属于换挡装置的第二功率输出端,其中,功率输入端上的转速对应于第一功率输出端上的转速,其中,功率分流的传动机构还具有配属于电机的第一功率路径、第二配属于内燃机的第二功率路径以及用于将两条功率路径联接和脱开的控制离合器,其中,控制离合器被被设置成用于一方面通过电机来拖曳发动(anschleppen)内燃机,并且另一方面用于借助内燃机来操纵换挡装置。
换句话说,第一功率输入端为了馈入主要用于驱动车辆的输入端功率而与电机作用连接(wirkverbinden)。此外,第二功率输入端为了馈入主要用于操纵换挡装置的另一输入功率而与内燃机作用连接。
“作用连接”指的是两个元件能直接相互连接,或者在两个元件之间还有其它元件,例如其它的轴和/或齿轮。
内燃机尤其是用气体、汽油或柴油燃料运行的马达。电机包括定子和转子。第一功率输出端优选与车辆的变速器或驱动轴作用连接。第二功率输出端与车辆的换挡装置作用连接。
第一功率输入端上的转速对应于第一功率输出端上的转速,其中尤其是,设置有由第一功率输入端贯通到第一功率输出端的用于功率传递的轴。
第一功率输入端上的转速被导入第一功率路径中,其中,第二功率输入端上的转速被导入第二功率路径中。在两条功率路径之间起作用地布置有控制离合器。控制离合器包括第一和第二离合器部分。第一离合器部分与第一功率路径连接。与此对应,第二离合器部分与第二功率路径连接。在控制离合器上出现了由两个驱动机馈入的转速和力的重叠。两条功率路径优选具有不同的传动比。也可以通过运行内燃机来调整转速差别。
换挡装置优选包括形状锁合的(formschlüssig)或传力锁合的(kraftschlüssig)离合器以及双稳态的能量转换器。双稳态的能量转换器将旋转转化成平移。双稳态的能量转换器的两个终端优选具有机械的止挡并且特别是止动单元。
离合器被设置成用于将内燃机与电机联接并且由此提供一种混动系统,其中,内燃机被构造成用于对电机的驱动技术上的支持。电机也能通过控制离合器与内燃机联接,以便操纵换挡装置,或者拖曳发动内燃机,并且因此提供了多功能性。布置在功率路径之间的控制离合器实现了构造特别紧凑且高效的车辆驱动系。
双稳态的能量转换器尤其是滚珠斜坡系统。滚珠斜坡系统将旋转运动转换成平移的运动并且由此实现了对换挡装置的离合器的操纵。换句话说,通过用于操纵换挡装置的设备将旋转导入滚珠斜坡系统,其中,滚珠斜坡系统将旋转转换成轴向的运动,其中,轴向的运动操纵换挡装置的离合器。
在混动运行中,车辆通过电机和内燃机被驱动。电机被设置成驱动系的主驱动元件,其中,内燃机通过换挡装置的离合器与驱动系连接,以便在驱动技术上支持电机。控制离合器在这种情况下被打开并且不在第一和第二功率路径之间传递任何扭矩和转速。
倘若应当脱开内燃机,那么控制离合器通过执行机构被操纵以及因此闭合。操纵控制离合器导致了第一和第二功率路径的联接并且由此导致了对换挡装置的操纵、特别是导致了对双稳态的能量转换器的操纵并且与之连接以打开换挡装置的离合器。在换挡装置的离合器的这种打开的状态下,内燃机可以被断开。倘若双稳态的能量转换器的终端具有机械的止挡和止动单元,那么控制离合器也能再次被打开,因为换挡装置的离合器通过双稳态的能量转换器被保持在打开的状态中。车辆在换挡装置的离合器的打开的状态下仅通过电机运行。
倘若为了车辆推进而再次需要内燃机,那么就闭合控制离合器以拖曳发动内燃机。换句话说,内燃机通过闭合的控制离合器由电机来拖曳发动。内燃机的拖曳发动指的是内燃机通过机械能、特别是动能启动。为了闭合换挡装置的离合器,内燃机的转速与电机的转速相反地被轻微提高。这导致了对双稳态的能量转换器的操纵并且由此导致了换挡装置的离合器的闭合。双稳态的能量转换器优选具有弹性的复位元件。在借助通过控制离合器联接两条功率路径操纵换挡装置之后,控制离合器又能被打开,其中,内燃机通过换挡装置的离合器与驱动系保持连接。
控制离合器是如下换挡元件,其根据操纵状态允许两个构件之间的相对运动或者提供抗相对转动的连接以传递扭矩或转动运动。控制离合器被构造成摩擦锁合(reibschlüssig)的离合器并且因此不仅实现了打开的和闭合的换挡位置,而且也实现了多个中间换挡位置,这些中间换挡位置通过控制离合器的限定的滑转或限定的滑动实现。优选通过执行机构将力导入到控制离合器上,由此在控制离合器的两个离合器部分上生成了摩擦力,通过该摩擦力能在两个能转动运动的离合器部分之间传递转动运动或扭矩。控制离合器备选也能构造成涡流离合器。控制离合器优选包括磁流变液体(MRF),该磁流变液体用于在控制离合器的两个离合器部分之间传递功率。在至少部分闭合的状态下,离合器部分通过离合器滑转传递扭矩和转速。按照一种有利的实施方式,能通过在控制离合器上的离合器滑转可变地调整在第一功率路径和第二功率路径之间传递的扭矩。控制离合器闭合得越紧,那么就有更多扭矩经由摩擦在第一和第二功率路径之间传递。
因此,在控制离合器至少部分闭合的状态下,仅功率的一部分在两条功率路径之间传递。控制离合器闭合得越厉害,通过控制离合器在两个离合器部分之间传递的功率就越大。在控制离合器完全闭合时,两个离合器部分以及因此分别与之连接的轴同步转动。因此两个离合器部分在控制离合器的闭合的状态下部具有转速差。
优选在第一功率路径中布置有第一行星齿轮传动机构,其具有第一齿圈、第一太阳轮、第一行星齿轮和第一行星架。第一行星齿轮以能转动的方式容纳在第一行星架上并且与第一太阳轮和第一齿圈啮合,以便传递扭矩和转速并且实现了传动。齿圈、太阳轮和行星架作为行星齿轮转动机构的轴公知。
第一行星齿轮传动机构的被设置成用于操纵换挡装置的轴优选被构造成用于在控制离合器打开的状态下由后置的换挡装置来支撑。换句话说,要么是第一齿圈、要么是第一太阳轮、要么是第一行星架由后置的换挡装置来支撑。因此,第一行星齿轮传动机构的被设置成用于操纵换挡装置的轴与换挡装置作用连接。
此外,第一行星齿轮传动机构的被设置成用于操纵换挡装置的轴优选被构造成用于在控制离合器至少部分闭合的状态下旋转,以便通过旋转来操纵换挡装置。换句话说,要么第一齿圈、要么第一太阳轮、要么第一行星架旋转,以便操纵换挡装置。
第一行星齿轮传动机构的被设置成用于操纵换挡装置的轴的转动角优选被机械地限制。例如在轴上或与轴邻接的构件上构造有止挡,以便防止轴打转(durchdrehen)。换句话说,被设置成用于操纵换挡装置的轴防止了实施360°的周转。被设置成用于操纵换挡装置的轴的转动角尤其是从0°至120°。因此,轴在0°和120°时例如贴靠在为此所设的止挡上并且因此也实现静止状态。轴的旋转仅在0°至120°之间进行。
按照一种优选的实施例,第一齿圈配属于第一功率输入端,第一太阳轮配属于控制离合器,并且第一行星架配属于第二功率输出端。换句话说,第一齿圈由第一功率输入端驱动并且因此是第一行星齿轮传动机构的驱动轴。第一行星架按照该实施方式被设置成输出轴并且为此与第二功率输出端以及因此与换挡装置作用连接。此外,第一太阳轮与控制离合器作用连接,其中,通过控制离合器能将来自第二功率路径的功率导入第一功率路径中,以便支撑第一太阳轮上的扭矩并且改变第一行星架上的输出。第一行星架上的输出的改变在当前被用来操纵换挡装置。当前所说明的第一行星齿轮传动机构的各自的轴与第一功率输入端、第二功率输出端和控制离合器的配属关系是优选的。当然,第一行星齿轮传动机构的轴也可以具有其它配属关系。
例如,第一太阳轮可以配属于第一功率输入端,第一齿圈可以配属于控制离合器以及第一行星架可以配属于第二功率输出端。作为备选,第一太阳轮可以配属于第一功率输入端,第一齿圈可以配属于第二功率输出端以及第一行星架可以配属于控制离合器。作为备选,第一太阳轮可以配属于第二功率输出端,第一齿圈可以配属于第一功率输入端以及第一行星架可以配属于控制离合器。作为备选,第一太阳轮可以配属于第二功率输出端,第一齿圈可以配属于控制离合器以及第一行星架可以配属于第一功率输入端。作为备选,第一太阳轮可以配属于控制离合器,第一齿圈可以配属于第二功率输出端以及第一行星架可以配属于第一功率输入端。
按照一种优选的实施例,在第二功率路径中布置有第二行星齿轮传动机构,其具有第二齿圈、第二太阳轮、第二行星轮和第二行星架。优选地,第二齿圈配属于第二功率输入端并且第二太阳轮配属于控制离合器,其中,第二行星架被静态不动地固定安设。当然,第二行星齿轮传动机构的轴也可以具有其它配属关系。
按照本示例,在内燃机通过电机来拖曳发动时,第二齿圈是第二行星齿轮传动机构的输出轴。第二太阳轮被设置成驱动轴并且能通过控制离合器和第一功率路径与电机联接。在借助控制离合器来操纵换挡装置时,第二齿圈是第二行星齿轮传动机构的驱动轴。第二太阳轮被设置成输出轴并且能通过控制离合器与换挡装置连接。
按照一种优选的实施例,在第二功率路径中布置有至少一个第一齿轮和第二齿轮,其中,第一齿轮配属于第二功率输入端并且第二齿轮配属于控制离合器。第一齿轮例如与内燃机的轴抗相对转动地连接。与此对应,第二齿轮与跟控制离合器、特别是第二离合器部分连接的轴抗相对转动地连接。
附图说明
接下来参考两个附图来详细说明本发明的两个实施例。由该说明得出了其它特征和优点。在此,在简化的示意图中:
图1示出了按照第一种实施例的车辆驱动系;以及
图2示出了按照第二种实施例的车辆驱动系。
具体实施方式
按照图1和图2,各自的按本发明的车辆驱动系3包括内燃机14、电机15、换挡装置2和用于操纵该换挡装置2的设备1。用于操纵换挡装置2的设备1包括具有第一功率路径P1和第二功率路径P2的功率分流的传动机构4以及用于将第一和第二功率路径P1、P2起作用地联接和脱开的控制离合器5。控制离合器5的第一个离合器部分5a配属于第一功率路径P1。控制离合器5的第二个离合器部分5b配属于第二功率路径P2。各自的车辆驱动系3不仅构造得高效且紧凑,而且还是多功能的,其中,控制离合器5被设置成用于一方面通过电机15来拖曳发动内燃机14,并且另一方面用于操纵换挡装置2。
控制离合器5被构造成用于在当前所示的闭合的换挡状态下,将第一功率路径P1与第二功率路径P2连接。在控制离合器5的当前未示出的打开的换挡状态下,将第一功率路径P1与第二功率路径P2分离,从而不会有扭矩和转速通过该控制离合器5在两条功率路径P1、P2之间传递。在第一功率路径P1中布置有第一行星齿轮传动机构6a,其具有第一齿圈7a、第一太阳轮8a、第一行星轮9a和第一行星架10a。
功率分流的传动机构4具有配属于电机15的第一功率输入端E1、配属于内燃机14的第二功率输入端E2、配属于车辆驱动系3的第一功率输出端A1和配属于换挡装置2的第二功率输出端A2。
第一轴17从第一功率输入端E1延伸至第一功率输出端A1,从而使得第一功率输入端E1上的转速对应于第一功率输出端A1上的转速。第一齿圈7a在当前配属于第一功率输入端E1。换句话说,第一齿圈7a与第一轴17抗相对转动地连接。此外,第一太阳轮8a在当前配属于控制离合器5。为此,第一太阳轮8a和控制离合器5之间布置有第二轴18,其中,第一太阳轮8a抗相对转动地与第二轴18连接。此外,第二轴18与第一个离合器部分5a连接。此外,第一行星架10a在当前配属于第二功率输出端A2,其中,第一行星架10a被构造成第一行星齿轮传动机构6a的被设置成用于操纵换挡装置2的轴13。作为备选,也可以设置第一行星齿轮传动机构6a的另一轴13来操纵换挡装置2,其中,第一行星架10a要么配属于控制离合器5,要么配属于车辆驱动系3。在第一行星架10a和换挡装置2之间布置有第三轴19,其中,第三轴19抗相对转动地与第一行星架10a连接,以便将扭矩和旋转从第一行星架10a传递给换挡装置2并且由此操纵换挡装置2。
按照图1,功率分流的传动机构4的第二功率路径P2包括第一齿轮和第二齿轮11、12。第二齿轮12抗相对转动地布置在第四轴20上并且配属于控制离合器5。第四轴20与第二个离合器部分5b连接。此外,第一齿轮11抗相对转动地布置在第五轴21上并且配属于第二功率输入端E2。第五轴21与换挡装置2作用连接,以便将内燃机14的驱动功率导入车辆驱动系3中并且由此在驱动技术上支持电机15。
按照图2,在第二功率路径P2中布置有第二行星齿轮传动机构6b,其具有第二齿轮圈7b、第二太阳轮8b、第二行星轮9b和第二行星架10b。第二齿圈7b配属于第二功率输入端E2并且在当前通过第五轴21与内燃机14连接。此外,第二太阳轮8b配属于控制离合器5并且在当前通过第四轴20与第一个离合器部分5a连接。第二行星架10b被静止不动地固定安设,并且因此抗相对转动地与壳体24连接。
按照图1和图2,各自的按本发明的车辆驱动系3被构造成电气混动驱动系。换句话说,电机15被设置成用于将扭矩和转速导入车辆驱动系3中,其中,扭矩和转速通过第一功率输入端E1导入功率分流的传动机构4中。输入端转速一方面经由从电机15经过功率输入端E1延伸至第一功率输出端A1的第一轴17被用于驱动车辆并且额外被引导经过第一功率路径P1。第一功率路径P1包括行星齿轮传动机构6,在该行星齿轮传动机构中转速被传动。
在第二功率路径P2中,内燃机14的转速的传动按照图1通过两个齿轮11、12或者按照图2通过第二行星齿轮传动机构6b来进行。两条功率路径P1、P2具有不同的传动比。在第二功率路径P2和第一功率路径P1之间布置有控制离合器5。在此,控制离合器5闭合地示出。在控制离合器5打开的状态下,第二轴18以及进而与之抗相对转动地连接的第一太阳轮8a自由转动。因此,通过控制离合器5在该控制离合器5打开的状态下不传递任何扭矩和转速。第一行星架10a在控制离合器5打开的状态下由后置的换挡装置2来支撑。
当控制离合器5至少部分闭合时,第二轴18以及进而第一太阳轮8a也得到在控制离合器5上的扭矩或离合器扭矩的支撑。该离合器扭矩通过第一行星轮9a和第一行星架10作用到第三轴19上,从而使得第一行星架10a和第三轴19在控制离合器5闭合时旋转。通过离合器画展或控制离合器5的离合器部分5a、5b的滑动来调整离合器扭矩以及因此也调整第三轴19的加速度。由此可以特别是调整有限定的扭矩的旋转。此外,可以通过运行内燃机14来调整旋转。此外,通过控制离合器5并且补充性地通过内燃机14也可以调整能用于将第三轴19保持在静止不动的位置中的扭矩。例如可以通过该扭矩将换挡装置2保持在特定的换挡位置中。
换挡装置2包括离合器16和在当前被构造成滚珠斜坡系统的双稳态的能量转换器22。双稳态的能量转换器22被设置成用于,将旋转的运动转化成平移的运动。因此,第一行星架10a和与之抗相对转动地连接的第三轴19的旋转被转换成了空间上布置在双稳态的能量转换器22和离合器16之间的调整元件23的平移运动。内燃机14通过第五轴21与换挡装置2的离合器16连接并且在离合器16的闭合的状态下被设置成用于在驱动技术上支持电机15。车辆驱动系3的各自的运行状况和工作方式已经在说明书导言中阐述并且在此也适用于两种实施例。
附图标记列表
1 用于操纵换挡装置的设备
2 换挡装置
3 车辆驱动系
4 功率分流的传动机构
5 控制离合器
5a 第一个离合器部分
5b 第二个离合器部分
6a 第一行星齿轮传动机构
6b 第二行星齿轮传动机构
7a 第一齿圈
7b 第二齿圈
8a 第一太阳轮
8b 第二太阳轮
9a 第一行星轮
9b 第二行星轮
10a 第一行星架
10b 第二行星架
11 第一齿轮
12 第二齿轮
13 行星齿轮传动机构的轴
14 内燃机
15 电机
16 离合器
17 第一轴
18 第二轴
19 第三轴
20 第四轴
21 第五轴
22 双稳态的能量转换器
23 调整元件
A1 第一功率输出端
A2 第二功率输出端
E1 第一功率输入端
E2 第二功率输入端
P1 第一功率路径
P2 第二功率路径

Claims (12)

1.车辆驱动系(3),所述车辆驱动系包括内燃机(14)、电机(15)、换挡装置(2)和用于操纵所述换挡装置(2)的设备(1),其中,所述用于操纵所述换挡装置(2)的设备(1)具有功率分流的传动机构(4),所述功率分流的传动机构具有配属于所述电机(15)的第一功率输入端(E1)、配属于所述内燃机(14)的第二功率输入端(E2)、配属于所述车辆驱动系(3)的第一功率输出端(A1)和配属于所述换挡装置(2)的第二功率输出端(A2),其中,功率输入端(E1)上的转速对应于所述第一功率输出端(A1)上的转速,其中,所述功率分流的传动机构(4)还具有配属于所述电机(15)的第一功率路径(P1)、第二配属于所述内燃机(14)的第二功率路径(P2)以及用于将两条功率路径(P1、P2)联接和脱开的控制离合器(5),其中,所述控制离合器(5)被设置成用于一方面通过所述电机(15)来拖曳发动所述内燃机(14),并且另一方面用于操纵所述换挡装置(2)。
2.按照权利要求1所述的车辆驱动系(3),其特征在于,在所述第一功率路径(P1)中布置有第一行星齿轮传动机构(6a),所述第一行星齿轮传动机构具有第一齿圈(7a)、第一太阳轮(8a)、第一行星轮(9a)和第一行星架(10a)的。
3.按照权利要求2所述的车辆驱动系(3),其特征在于,所述第一行星齿轮传动机构(6a)的被设置成用于操纵所述换挡装置(2)的轴(13)被构造成用于在所述控制离合器(5)打开的状态下由后置的换挡装置(2)来支撑。
4.按照权利要求3所述的车辆驱动系(3),其特征在于,所述第一行星齿轮传动机构(6a)的被设置成用于操纵所述换挡装置(2)的轴(13)被构造成用于在所述控制离合器(5)至少部分闭合的状态下旋转,以便通过旋转来操纵所述换挡装置(2)。
5.按照权利要求3至4中至少一项所述的车辆驱动系(3),其特征在于,所述第一行星齿轮传动机构(6a)的被设置成用于操纵所述换挡装置(2)的轴(13)的转动角被机械地限制。
6.按照权利要求2至5中至少一项所述的车辆驱动系(3),其特征在于,所述第一齿圈(7a)配属于所述第一功率输入端(E1),所述第一太阳轮(8a)配属于所述控制离合器(5)以及所述第一行星架(10a)配属于所述第二功率输出端(A2)。
7.按照前述权利要求中至少一项所述的车辆驱动系(3),其特征在于,在所述第二功率路径(P2)中布置有第二行星齿轮传动机构(6b),所述第二行星齿轮传动机构具有第二齿圈(7b)、第二太阳轮(8b)、第二行星轮(9b)和第二行星架(10b)的。
8.按照权利要求7所述的车辆驱动系(3),其特征在于,所述第二齿轮圈(7b)配属于所述第二功率输入端(E2)并且所述第二太阳轮(8b)配属于所述控制离合器(5),其中,所述第二行星架(10b)被静止不动地固定安设。
9.按照权利要求1至6中至少一项所述的车辆驱动系(3),其特征在于,在所述第二功率路径(P2)中布置有至少一个第一齿轮和第二齿轮(11、12),其中,所述第一齿轮(11)配属于所述第二功率输入端(E2)并且所述第二齿轮(12)配属于所述控制离合器(5)。
10.按照前述权利要求中至少一项所述的车辆驱动系(3),其特征在于,所述两条功率路径(P1、P2)具有不同的传动比。
11.按照前述权利要求中至少一项所述的车辆驱动系(3),其特征在于,所述换挡装置(2)包括离合器(16)。
12.按照权利要求11至12中至少一项所述的车辆驱动系(3),其特征在于,所述换挡装置(2)包括双稳态的能量转换器(22)。
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