CN110945267A - 变速器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变速器装置（1），包括行星齿轮传动机构（2），所述行星齿轮传动机构处于所述变速器装置（1）的输入端（6）和输出端（7）之间，其中所述行星齿轮传动机构（2）的齿圈（3）与所述输出端（7）相耦合，其中所述行星齿轮传动机构（2）的太阳轮（4）和行星架（5）能够可选地与所述输入端（6）相耦合，并且其中所述变速器装置（1）包括第一自由轮（8）和第二自由轮（9），其中所述第一自由轮（8）布置在输入端（6）和行星架（5）之间并且所述第二自由轮（9）布置在太阳轮（4）和齿圈（3）之间。

Description

变速器装置

技术领域

本发明涉及一种变速器装置。此外，本发明涉及一种驱动系统，该驱动系统包括这种变速器装置。

背景技术

从现有技术中，特别是在车辆领域内已知大量不同的变速器装置。在此，已知的变速器装置具有如下缺点，即：这些变速器装置不能在负载下换挡。更确切地说，为此需要麻烦的方法来中断驱动系，以便为所述变速器装置的换挡过程来确保在所述变速器装置上不存在负载。

发明内容

通过按本发明的变速器装置确保了在负载下的可换挡性。同时，通过所述变速器装置也能够将转矩从输出端传递给输入端，以用于实施再生。如果在所述变速器装置的输入端上布置有电机，则所述再生尤其有利。

所述按本发明的变速器装置包括行星齿轮传动机构，所述行星齿轮传动机构布置在所述变速器装置的输入端和输出端之间。在此规定，所述行星齿轮传动机构的齿圈与所述输出端相耦合，而所述行星齿轮传动机构的太阳轮和行星架能够可选地与所述输入端相耦合。通过对于与输入端的耦合的不同选择、也就是说要么通过太阳轮与输入端的耦合要么通过行星架与输入端的耦合，尤其实现了所述变速器装置的不同的传动比。这意味着，通过太阳轮或行星架与输入端的耦合的转换能够实现换挡。所述变速器装置包括第一自由轮和第二自由轮。在此规定，所述第一自由轮布置在输入端和行星架之间，而所述第二自由轮则布置在太阳轮和齿圈之间。因此，通过所述第一自由轮能够可选地将行星架与输入端连接起来。通过所述第二自由轮能够可选地将太阳轮和齿圈彼此连接起来，由此所述行星齿轮传动机构作为整体来旋转并且不产生任何传动比。因此可见，通过所述第一自由轮或第二自由轮的选择性的锁住能够实现不同的传动比。因为如果相应的转矩加载在自由轮上，那总是进行所述第一自由轮和第二自由轮的锁住，因此不需要主动地干预输入端和行星架之间以及太阳轮和齿圈之间的力传递。更确切地说，仅仅优选通过唯一的致动器来控制，所述输入端是应该与太阳轮相耦合还是应该与行星架相耦合。

从属权利要求的内容是本发明的优选的改进方案。

优选所述变速器装置具有第一卡爪和/或第二卡爪。所述第一卡爪与所述第一自由轮机构并行地起作用，以便将输入端和行星架抗扭转地连接起来。所述第二卡爪与所述第二自由轮并行地起作用，以便将太阳轮和齿圈抗扭转地连接起来。通过第一自由轮和第二自由轮（Freilauf）的使用，虽然能够实现从变速器装置的输入端到输出端的力传递，但是不能实现从变速器装置的输出端到输入端的力传递，因为在这种情况下所述第一自由轮和/或所述第二自由轮从锁住状态转变为恢复状态。通过这种方式，不可能用变速器装置进行再生。因此，通过提供所述第一卡爪和第二卡爪的方式能够用所述变速器装置实现再生运行，对于所述变速器装置来说通过从输出端至输入端的力传递尤其使电机旋转，以便因此作为发电机起作用。如果要使用再生，那就应该将所述第一卡爪和/或所述第二卡爪闭合，以便能够实现输入端和行星架之间或者齿圈和太阳轮之间的朝所有方向的力传递。

所述太阳轮优选能够通过离合器和/或第三自由轮与所述变速器装置的变速器壳体抗扭转地连接。因此，所述太阳轮能够相对于变速器壳体来支撑。这尤其是有利的，如果进行从输入端到行星架的力传递的话。因为在这种情况下所述齿圈作为输出装置起作用，所以应该相对于变速器壳体对太阳轮进行固定。这有利地通过所述第三自由轮来实现，其中在这里也不必进行主动的干预。作为替代方案，能够存在能够主动地受到控制的离合器。

所述行星架优选具有多个第一行星齿轮和第二行星齿轮。在此规定，所述第一行星齿轮与所述太阳轮处于嵌合之中并且所述第二行星齿轮与所述齿圈处于嵌合之中。同样，各一个第一行星齿轮与第二行星齿轮处于嵌合之中。通过这种方式构成行星齿轮组+（Plus-Planetensatz），其具有比传统的行星齿轮组大的传动比，对于传统的行星齿轮组来说仅仅存在一组行星齿轮，所述行星齿轮不仅啮合在太阳轮中而且啮合在齿圈中。所述第一行星齿轮和第二行星齿轮有利地具有相同的直径和/或相同的齿数，其中第一行星齿轮和第二行星齿轮的直径和/或齿数也能够是不同的。

所述变速器装置有利地包括输入轴。所述输入轴与所述输入端和所述行星架相耦合。同时，所述输入轴能够可选地与所述太阳轮相耦合。因此，所述输入轴尤其通过第一自由轮与行星架相耦合。这意味着，能够在输入轴和行星架之间进行力传递。通过太阳轮和输入轴的可选的连接，所述第一自由轮要么被转换到恢复状态中要么被转换到锁住状态中。由此能够实现所述变速器装置的换挡。同样的情况适用于所述第二自由轮。在此规定，要么所述第一自由轮要么所述第二自由轮处于锁住状态中。这意味着，在所述第一自由轮锁住的情况下，所述第二自由轮恢复，而在所述第一自由轮恢复的期间，所述第二自由轮则锁住。所有这些状态都可以仅仅通过可选地将太阳轮与输入轴耦合起来这种方式来实现。

特别有利地设置了第一正齿轮级，该第一正齿轮级被设置用于将输入轴与行星架耦合起来。这个第一正齿轮级因此通过所述第一自由轮与行星架相耦合。第二正齿轮级被设置用于将输入轴和太阳轮耦合起来。在此，转矩传递和/或转速传递通过第二正齿轮级可选能够激活或能够去除激活。因此，通过所述的可激活性和可去除激活性实现了输入轴与太阳轮的前面所描述的可选的连接。根据是否通过所述第二正齿轮级进行转矩传递和/或转速传递，第一自由轮和第二自由轮处于锁住的或释放的状态中。尤其规定，第一自由轮和第二自由轮不能同时占据锁住的或释放的状态。

特别有利地在输入轴与第二正齿轮级之间并且/或者在第二正齿轮级与太阳轮之间布置了离合器、尤其是片式离合器。因此，能够通过所述第二正齿轮级实现转矩传递和/或转速传递的之前所描述的可选的激活和去除激活。如果所述离合器闭合，则进行输入轴和太阳轮的连接。而如果所述离合器断开，则在输入轴和太阳轮之间不存在连接。因此，根据所述离合器是断开还是闭合，将转速和/或转矩要么从输入轴传递到行星架上或者传递到太阳轮上。如果在离合器断开时实施到行星架上的转矩传递和/或转速传递，那就规定，第一自由轮锁住。因此进行从输入轴到行星齿轮传动机构的行星齿轮的力传递。同时规定，要么通过之前所描述的第三自由轮要么通过之前描述的离合器所述太阳轮与所述变速器壳体抗扭转地耦合。因此，能够通过齿圈来输出所转换的转矩。所述齿圈与所述输出端相耦合，从而能够由所述变速器装置输出所转换的转矩。而如果所述离合器闭合，则所述第一自由轮恢复（überholen）并且在输入轴与行星架之间不进行力传递。更确切地说，在这种情况下在输入轴与太阳轮之间进行力传递。在这种情况下，太阳轮不与变速器壳体抗扭转地连接。然而，所述第二自由轮起作用（greifen），由此太阳轮和齿圈相耦合。这引起作为整体的行星齿轮传动机构的旋转，由此所述行星齿轮传动机构的传动比不再起作用。由此，所述变速器装置具有更小的传动比，从而在所述输出端上输出相应地所转换的转矩。由于仅仅通过对于所述离合器的操纵来实现换挡，所以换挡能够有利地在负载下实施。因此，不需要附加的措施来将所述变速器装置与例如车辆的驱动系分开，以便实施换挡。更确切地说，能够随时并且尤其是在运行中、即在负载下实施换挡。

优选所述变速器装置具有输出齿轮，所述输出齿轮与小齿轮啮合。所述小齿轮与所述行星齿轮传动机构的齿圈抗扭转地连接。所述输出齿轮代表着所述变速器装置的输出端。尤其所述输出齿轮能够与有待驱动的元件抗扭转地连接。

此外，本发明涉及车辆的一种驱动装置，包括电机和如前所述的变速器装置。在此规定，所述电机与所述输入端相耦合。因此，所述驱动装置是电驱动装置，其有利地能够无牵引力中断地运行。无牵引力中断这一点通过以下方式来实现，即：所述变速器装置能够在负载下换挡。因此，完全不需要将变速器装置与电机分开的措施，通过所述措施会产生牵引力中断。

所述驱动装置有利地具有差速器。所述差速器抗扭转地与之前所描述的输出齿轮相连接。这意味着，所述差速器与所述变速器装置的输出端相耦合。所述差速器尤其与车辆的驱动轮相连接。因此，所述车辆的驱动能够通过所述驱动装置来进行，方法是：通过所述变速器装置来转换来自所述电机的驱动力并且通过所述差速器将其输出给驱动轮。如前面已经描述的那样，这样的驱动能够在无牵引力中断的情况下进行，因为通过所述变速器装置能够在负载下实现换挡。

附图说明

下面参照附图来详细地描述本发明的实施例。附图中：

图1示出了具有按照本发明的第一种实施例的变速器装置的驱动装置的示意图，

图2示出了按照本发明的第一种实施例的变速器装置的行星齿轮传动机构的示意图，

图3示出了具有按照本发明的第二种实施例的变速器装置的驱动装置的示意图，并且图4示出了按照第一种实施例或第二种实施例的变速器装置的备选的行星齿轮传动机构的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出了车辆的驱动装置22。所述驱动装置22包括电机23，该电机与变速器装置1的输入端6相耦合。此外，所述驱动装置包括差速器25，所述差速器与所述变速器装置1的输出端7相耦合。通过所述差速器25能够驱动所述驱动装置22的驱动轮24。这意味着，通过所述电机能够产生转矩，所述转矩能够由所述变速器装置1来转换，使得所转换的转矩能够通过所述差速器25来施加到驱动轮24上。

所述变速器装置1包括行星齿轮传动机构2并且尤其在负载下能够换挡。这能够实现所述驱动装置22的无牵引力中断的运行，由此在所述驱动轮24上始终存在转矩。因此，所述变速器装置1的挡位的更换能够容易地且低耗费地实现，因为这能够在所述驱动装置22的连续运行中进行。

所述变速器装置1包括输入轴16。所述输入轴16能够通过第一正齿轮级17或第二正齿轮级18与所述行星齿轮传动机构2相连接。在此规定，通过所述第一正齿轮级17实现所述输入轴16与所述行星齿轮传动机构2的行星架5的连接，而通过所述第二正齿轮级18则实现所述输入轴16与所述行星齿轮传动机构2的太阳轮4的连接。在所述第一正齿轮级17与所述行星架5之间布置了第一自由轮8。此外，在所述行星齿轮传动系2的太阳轮4和齿圈3之间布置了第二自由轮9。通过所述齿圈3实现所述行星齿轮传动机构2的输出。

在所述输入轴16与所述第二正齿轮级18之间布置了离合器19。因此，能够可选地进行从输入轴16到第二正齿轮级18的转矩传递和/或转速传递。如果要进行这样的传递，那就将所述离合器19闭合。如果不要进行这样的传递，那就将所述离合器19断开。

如果所述离合器19断开，则所述第一自由轮8起作用。这使得力从所述输入轴16传递到所述行星架5上。由此通过所述电机23来驱动所述行星架5。同时，第三自由轮12起作用，该第三自由轮相对于所述变速器壳体13将所述太阳轮4固定。因此，所述太阳轮4抗扭转地与变速器壳体13相连接，由此所述太阳轮4不可能旋转。这引起所述行星齿轮传动机构2的传动，其中通过所述行星架5加入的转矩被转换并且通过所述齿圈3来输出。

所述齿圈3抗扭转地与小齿轮21相连接，该小齿轮与输出齿轮20相啮合。所述输出齿轮20代表着所述变速器装置1的输出端7。所述输出齿轮20有利地与之前所描述的差速器25的至少一个组件抗扭转地连接。

因此这意味着，在所述离合器19断开时，通过所述行星齿轮传动机构2的传动来实现转矩传递。由此实现高的传动比。

如果所述离合器19闭合，那就将力从所述输入轴16通过所述第二正齿轮级18传递到所述行星齿轮传动机构2的太阳轮4上。在这种情况下，所述第三自由轮12恢复，因而所述太阳轮4能够相对于变速器壳体13自由旋转。同时，所述第二自由轮9起作用，由此齿圈3和太阳轮4彼此相耦合。这意味着，所述齿圈3和所述太阳轮4同时旋转，由此所述第一自由轮8恢复。因此，所述行星齿轮传动机构2作为整体地来旋转并且因此不能提供任何传动比。因此，唯一有效的传动比通过所述第二正齿轮级18并且通过所述小齿轮21和所述输出齿轮20来实现。因此，与所述离合器19断开的状态相比，实现了低传动比。因此，通过所述离合器19的断开和闭合，能够在所述变速器装置1的两个挡位之间进行变换。

通过将所述离合器19断开或闭合这种方式来开始换挡。通过所述第一自由轮8、所述第二自由轮9和所述第三自由轮12来保证不需要另外的主动的干预。更确切地说，一旦所述离合器19断开或闭合，转矩路径就通过所述变速器装置1自主地来实现。因此，实现了从所述电机23到所述驱动轮24的转矩传递、也就是实现了从所述变速器装置1的输入端6到输出端7的转矩传递。

然而，通过所述第一自由轮8、第二自由轮9和第三自由轮12的使用，不可能将转矩从驱动轮24传递到电机23上、也就是从变速器装置1的输出端7传递到输入端6上。然而，这一点是值得追求的，以用于实施再生，在再生时所述驱动轮24驱动电机23，使得所述电机23作为发电机起作用。为了实现这一点，存在第一卡爪10以及第二卡爪11。所述第一卡爪10与第一自由轮8并行地起作用。因此，所述第一自由轮8能够通过第一卡爪10来锁住，这与所述第一自由轮8在没有第一卡爪10的情况下是否被恢复或者被锁住无关。同样的情况适用于第二卡爪11和第二自由轮9。通过所述第二卡爪11，所述第二自由轮9能够锁住，这与所述第二自由轮由于变速器装置1内部所存在的转矩比而可能占据哪种状态无关。因此可以实施再生运行。

如果所述变速器装置1处于第一挡位中，这意味着，所述离合器19是断开的，那么在通过所述电机23将转矩施加到变速器装置1上时，所述第一自由轮8起作用。如果要在这种状态中进行再生，则将所述第一卡爪10闭合。这使得转矩能够从输出端7被传递到输入端6上，因为实现了从行星架5到第一正齿轮级17的转矩传递。如果不存在所述第一卡爪10，则这样的转矩传递是不可能的，因为在这种情况下所述自由轮8会恢复。

如果挂入第二挡，这意味着，所述离合器19闭合，则将转矩从所述第二正齿轮级经过所述第二自由轮传递到所述小齿轮21上。如果在此也要实施再生，则将所述第二卡爪11闭合，由此能够实现从所述小齿轮21到所述第二正齿轮级18的转矩传递。在没有所述第二卡爪11的情况下，这将是不可能的，因为否则所述第二自由轮9会恢复。

因此，通过所述变速器装置1能够实现容易的且低耗费的换挡。同时能够主动地控制是否应该实施再生。如果不期望再生，那么也不能够实现从所述变速器装置1的输出端7到输入端6的转矩传递，方法是：不将所述第一卡爪10和第二卡爪11闭合。

图2示意性地示出了所述变速器装置1的行星齿轮传动机构2。在此规定，涉及行星齿轮组+，这意味着，存在着多个嵌合到彼此当中的行星齿轮14、15。尤其是存在多个第一行星齿轮14和第二行星齿轮15。所述第一行星齿轮14与所述太阳轮4相啮合，而所述第二行星齿轮15则与所述齿圈3相啮合。此外，各一个第一行星齿轮14与各一个第二行星齿轮15相啮合。因此，能够实现高的传动比，由此能够实现所述变速器装置1的挡位之间的高的展开范围（Spreizung）。

所述行星架5用于承载所述第一行星齿轮14和所述第二行星齿轮15。所述第一行星齿轮14和所述第二行星齿轮15能够具有相同的或不同的直径和/或齿数。

图3示出了具有按照本发明的第二种实施例的变速器装置1的驱动装置22。在此，仅仅在所述变速器装置1本身中可以看到区别。第二种实施例与第一种实施例的唯一区别在于所述离合器19的布置。因此，在第一种实施例中，如图1所示，所述离合器19布置在输入轴16和第二正齿轮级18之间。在这第二种实施例中，如图3所示，所述离合器19布置在第二正齿轮级18与太阳轮4之间。

在不取决于不同的布置的情况下，第二种实施例中的离合器19的功能与第一种实施例中的离合器19的功能相同。此外，尤其通过所述离合器19还可以调节，是否应当进行从输入轴16通过第二正齿轮级18到太阳轮4上的转矩传递和/或转速传递。因此，按照第二种实施例的变速器装置1的工作原理与按照如前所述的第一种实施例的变速器装置1的工作原理相同。

图4示意性地示出了能够用在按照第一种实施例或第二种实施例的变速器装置1中的备选的行星齿轮传动机构2。作为第一行星齿轮14和第二行星齿轮15的替代方案，仅仅存在唯一的一组行星齿轮26。所述行星齿轮26不仅与太阳轮4啮合而且与齿圈3啮合。因此实现了更小的传动比。在图1和图3中示出的行星齿轮传动机构2可以通过在图4中示出的行星齿轮传动机构2来代替。

所述驱动装置22有利地用在车辆领域内、尤其是用在轿车领域内和/或载重汽车领域内。通过所述变速器装置1能够在负载下切换到另一挡位中。这意味着，能够实现无牵引力中断的运行，因为为了换挡而不必将电机23与变速器装置1分开。

Claims (10)

1.变速器装置（1），包括行星齿轮传动机构（2），所述行星齿轮传动机构处于所述变速器装置（1）的输入端（6）和输出端（7）之间，

-其中所述行星齿轮传动机构（2）的齿圈（3）与所述输出端（7）相耦合，

-其中所述行星齿轮传动机构（2）的太阳轮（4）和行星架（5）能够可选地与所述输入端（6）相耦合，并且

-其中所述变速器装置（1）包括第一自由轮（8）和第二自由轮（9），其中所述第一自由轮（8）布置在输入端（6）和行星架（5）之间并且所述第二自由轮（9）布置在太阳轮（4）和齿圈（3）之间。

2.根据权利要求1所述的变速器装置（1），其特征在于第一卡爪（10）和/或第二卡爪（11），所述第一卡爪与所述第一自由轮（8）并行地起作用，以便将输入端（6）和行星架（5）抗扭转地连接起来，所述第二卡爪与所述第二自由轮（9）并行地起作用，以便将太阳轮（4）和齿圈（3）抗扭转地连接起来。

3.根据前述权利要求中任一项所述的变速器装置（1），其特征在于，所述太阳轮（4）能够通过离合器和/或第三自由轮（12）与所述变速器装置（1）的壳体（13）抗扭转地相连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的变速器装置（1），其特征在于，所述行星架（5）具有多个第一行星齿轮（14）和第二行星齿轮（15），其中所述第一行星齿轮（14）与所述太阳轮（4）处于嵌合之中并且所述第二行星齿轮（15）与所述齿圈（3）处于嵌合之中，并且其中各一个第一行星齿轮（14）与第二行星齿轮（15）处于嵌合之中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的变速器装置（1），其特征在于输入轴（16），所述输入轴与所述输入端（6）相耦合并且通过所述第一自由轮（8）与所述行星架（5）相耦合并且所述输入轴能够可选地与所述太阳轮（4）相耦合。

6.根据权利要求5所述的变速器装置（1），其特征在于用于使所述输入轴（16）与所述行星齿轮（5）相耦合的第一正齿轮级（17）和用于使输入轴（16）与太阳轮（4）相耦合的第二正齿轮级（18），其中转矩传递和/或转速传递通过所述第二正齿轮级（18）可选能够激活并且能够去除激活。

7.根据权利要求6所述的变速器装置（1），其特征在于，在输入轴（16）和第二正齿轮级（18）之间并且/或者在第二正齿轮级（18）和太阳轮（4）之间布置了离合器（19）、尤其是片式离合器。

8.根据前述权利要求中任一项所述的变速器装置（1），其特征在于输出齿轮（20），所述输出齿轮与和所述齿圈（3）抗扭转地连接的小齿轮（21）相啮合，其中所述输出齿轮（20）代表着所述输出端（7） 。

9.车辆的驱动装置（22），包括电机（23）和根据前述权利要求中任一项所述的变速器装置（1），其中所述电机（23）与所述输入端（6）相耦合。

10.根据权利要求9所述的驱动装置（22），其特征在于与所述车辆的驱动轮（24）相连接的差速器（25），其中所述差速器（25）与所述输出端（7）相耦合。

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