CN111480021A - 连续可变功率分流式传动设备 - Google Patents

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Abstract

描述了一种连续可变功率分流式传动设备，该连续可变功率分流式传动设备具有行星齿轮装置。行星齿轮装置具有三个行星齿轮组(P1，P2，P3)、一个输入轴(116；816)和三个输出轴(102，112，122)。传动设备还具有与输出轴连接的换挡传动装置(500；600；700；900)、换向传动装置和变速装置。这三个行星齿轮组(P1，P2，P3)中的每个行星齿轮组均各自指配有一个输出轴(102，112，122)。输入轴(116；816)在这三个行星齿轮组(P1，P2，P3)中的每个行星齿轮组中各自藉由齿轮副(118，121，115)各与一个输出轴(102，112，122)处于操作性连接。在使用换挡传动装置和换向传动装置(400；1000)的情况下，传动设备可以被切换到至少八个变速范围(FB1至FB10)。变速装置(300)被配置成在变速范围(FB1至FB10)内分别连续可变地改变传动设备(1；2；3；4)的传动比。变速装置(300)与这三个行星齿轮组(P1，P2，P3)中的一个单独的行星齿轮组(P3)处于恒定操作性连接。

Description

连续可变功率分流式传动设备
技术领域
本发明涉及一种用于作业机械的连续可变功率分流式传动设备。更确切地说，本发明涉及一种具有行星齿轮装置、换挡传动装置(Schaltgetriebe)和变速装置(Variator)的连续可变功率分流式传动设备。
背景技术
诸如建筑机械或者农用机械的作业机械越来越多地设计有连续可变功率分流式传动设备。在农用技术中，这种连续可变传动系统通常是静液压-功率分流式的。功率分流式的这种传动系统决定性地影响了现如今的连续可变功率分流式传动设备(所谓的连续可变传动设备，continuously-variable-transmission)的效率曲线。通常，只有当较大比例的所要引导的功率藉由所谓的机械功率路径来实现时，才会在传动比方面实现最佳的效率。这种机械功率路径仅包括可旋转的轴和齿轮副。与此不同的是，当更大比例的所要引导的功率经由其中总传动比是可以连续可变地改变的功率路径被引导时，传动效率在大多数情况下是较低的。这个事实直接影响实施有连续可变功率分流式传动设备的动力传动系的系统效率曲线，并且因此也影响传动设备在消耗方面最佳的动力传动系管理。
连续可变功率分流式传动设备为作业机械中的使用者提供了巨大的附加值。藉由CVT传动设备，结合对应的驾驶策略可以优化作业机械的性能、舒适性和燃料消耗。附加地，传动比的连续可变自动化调整使驾驶员能够完全专注于作业过程。由此明显提高作业过程的效率、生产率和过程质量。
与纯机械式传动设备相比，静液压机械连续可变功率分流式传动设备在以静液压功率路径操作时由于系统而导致提供较差的传动效率。然而，已有研究显示，通过连续可变地改变传动比并且使用完善的控制策略可以提高作业机械的动力传动系的总体效率。
原则上存在如下可能性，即以输入联接、输出联接的方式或以所谓的复合结构方式来实施连续可变功率分流式变速驱动设备。这些结构方式中的每个结构方式均有各自的优点和缺点。具有最后提及的结构方式构成的组合的传动设备能够实现非常大的传动扩展(Getriebespreizung)，同时实现可变的功率路径上较低的功率。此外，连续可变功率分流式传动设备能够实现多个不同的变速功能。因此，可以使作业机械以所谓的有动力零操作状态(Powered-zero-Betriebszustand)来操作。在此，在作业机械的驱动机械与从动装置之间没有附加的分离元件的情况下，驱动机械在车辆静止状态下可以以大于零的转速操作。在驱动机械的全负载范围内，通过使用连续可变功率分流式传动设备可以在宽的车辆速度范围上提供最大的发动机功率。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种经改进的连续可变功率分流式传动设备，在该连续可变功率分流式传动设备中减小或者甚至避免无功功率。
该目的通过根据权利要求1所述的连续可变功率分流式传动设备来实现。有利的改进方案是从属权利要求的主题。
公开了一种连续可变功率分流式传动设备，该连续可变功率分流式传动设备具有行星齿轮装置。行星齿轮装置具有三个行星齿轮组、一个输入轴和三个输出轴。传动设备还具有与输出轴连接的换挡传动装置、换向传动装置和变速装置。三个行星齿轮组中的每个行星齿轮组均各自指配有一个输出轴。输入轴在三个行星齿轮组中的每个行星齿轮组中各自藉由齿轮副各与一个输出轴处于操作性连接。在使用换挡传动装置和换向传动装置的情况下，传动设备可以被切换到至少八个变速范围。传动设备可以被切换到十个变速范围。变速装置被配置为在变速范围内分别连续可变地改变传动设备的传动比。变速装置与三个行星齿轮组的一个单独的行星齿轮组处于恒定操作性连接。行星齿轮组可以被设计为简单的负行星齿轮传动机构。对于农用机械中的应用而言重要的是，可以实现在第一行驶方向上的变速范围和在相反的行驶方向上几乎相同的变速范围。
藉由上述传动设备可以始终避免系统中的无功功率。可以实现输出耦合的起步挡，在该起步挡中仅仅藉由变速装置来提供功率并且由传动设备传输功率。此外，在互连的行星齿轮组内未设置切换元件，由此降低行星齿轮装置的复杂性。
变速装置可以具有两个相互连接的能量转换器，这些能量转换器各具有一个输出轴，这些输出轴恒定地藉由一个或多个正齿轮级与行星齿轮组相连接。通过将能量转换器以不可分离的方式联接到行星齿轮组来实现简单且可靠的配置。此外，减少在变速装置与行星齿轮组之间进行功率传输时的损耗。能量转换器可以是液压能量转换器或电能转换器。这两个能量转换器构成变速装置。
这些能量转换器可以是各自具有功率电子器件的电动机器。以这种方式实现具有提高的传动效率的电动的连续可变功率分流式传动设备。此外，可以借助该传动设备实现诸如电动挡位和混合动力行驶的附加功能。例如可以提供其中仅纯电动地传输功率的变速范围。这样的变速范围特别适合作为起步范围。
能量转换器可以藉由中间电路为用电器提供电功率。可选地，可以提供用于储存电功率的电池。因此，从传动设备中可以导出可用于附加功能的电功率。
在这三个行星齿轮组中的第一行星齿轮组中，输入轴可以与第一行星组件连接。第一输出轴可以与第一环齿轮连接。连接轴可以与第一太阳齿轮连接。在这三个行星齿轮组中的第二行星齿轮组中，输入轴可以与第二环齿轮连接。第二输出轴可以与第二行星组件连接，并且连接轴可以与第二太阳齿轮连接。在这三个行星齿轮组中的第三行星齿轮组中，输入轴可以与第三行星组件连接。连接轴可以与第三环齿轮连接，并且第三输出轴可以与第三太阳齿轮连接。
第三环齿轮和第三输出轴可以是与变速装置恒定操作性连接的。第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组可以在输入轴方向上以这个次序布置。
第三环齿轮可以藉由在这个第三环齿轮上设置的外齿部与变速装置的第一能量转换器的输出轴上的固定齿轮啮合。第三输出轴可以藉由两个正齿轮传动级与变速装置的第二能量转换器的输出轴处于操作性连接。通过这种方式，以等效的方式将能量转换器连接到第三行星齿轮组上。可以提供附加的预传动，以减小能量转换器的力矩负载，由此可以以更小和更成本有效的方式实现这些能量转换器。
这三个行星齿轮组可以具有相同的传动比。尤其，行星齿轮装置的行星齿轮组可以具有相同的固定传动比(Standübersetzung)。
换挡传动装置可以是正齿轮传动机构。为了生成变速范围，藉由可啮合和可分开的齿轮副可以使与行星齿轮装置的输出轴恒定操作性连接的三个齿轮选择性地与换挡传动装置的输出轴置于操作性连接。通过作为正齿轮传动机构的设计方案进一步减少传动设备的复杂性。
换挡传动装置可以具有第一输入轴，该第一输入轴具有固定齿轮、和可以藉由切换元件在旋转的意义上固定地与该第一输入轴连接的空转齿轮。换挡传动装置还可以具有与第一输入轴同轴的第二输入轴。第二输入轴可以具有可以藉由切换元件在旋转的意义上固定地与该第二输入轴连接的四个空转齿轮。输出轴可以具有三个固定齿轮，其中一个固定齿轮可以与第一输入轴的空转齿轮啮合，并且其中两个固定齿轮可以与第二输入轴的空转齿轮啮合。输入轴和输出轴可以被设计为实心轴。以这种方式降低了复杂性。
第二输入轴的四个空转齿轮中的另一个空转齿轮可以与行星齿轮装置的第三输出轴的固定齿轮啮合。另一个空转齿轮可以与行星齿轮装置的第二输出轴的固定齿轮啮合。
第一输入轴可以具有可以藉由切换元件在旋转的意义上固定地与第一输入轴连接的另一个空转齿轮。输出轴可以具有与该空转齿轮啮合的另一个固定齿轮。
可以以液压、气动或电动的方式对切换元件进行致动。切换元件可以被实施为负载切换元件(如摩擦离合器)，或者被实施为形状配合的切换元件(如爪式离合器)。
换挡传动装置的输出轴可以是空心轴，该空心轴被布置成与行星齿轮装置的输入轴同轴。
连续可变功率分流式传动设备可以具有换向传动装置。这个换向传动装置可以被设计成：为了形成传动输出轴的不同的旋转方向，行星齿轮装置的输入轴藉由换向传动装置可以与传动输入轴产生操作性连接。为了使旋转方向反转，换向传动装置例如可以具有行星齿轮传动机构。为了形成传动输出轴的不同的旋转方向，换挡传动装置的输出轴可以藉由换向传动装置与传动输出轴产生操作性连接。
连续可变功率分流式传动设备可以具有辅助动力输出轴。这个辅助动力输出轴可以与传动输入轴在旋转的意义上固定地连接。传动输入轴可以被布置成与辅助动力输出轴同轴。替代性地或附加地，传动输出轴可以被布置成与传动输入轴并且与输入轴平行地偏置。
附图说明
图1示出了在根据第一实施方式和第二实施方式的连续可变功率分流式传动设备中使用的、与换向传动装置和变速装置组合的行星齿轮装置的示意图。
图2示出了在根据第一实施方式的连续可变功率分流式传动设备中使用的换挡传动装置的示意图。
图3示意性地示出了根据第一实施方式的连续可变功率分流式传动设备。
图4示出了在根据第二实施方式的连续可变功率分流式传动设备中使用的另一个换挡传动装置的示意图。
图5示意性地示出了根据第二实施方式的连续可变功率分流式传动设备。
图6示出了在根据第三实施方式和第四实施方式的连续可变功率分流式传动设备中使用的、与换向传动装置和变速装置组合的另一个行星齿轮装置的示意图。
图7示出了在根据第三实施方式的连续可变功率分流式传动设备中使用的换挡传动装置的示意图。
图8示意性地示出了根据第三实施方式的连续可变功率分流式传动设备。
图9示意性地示出了根据第四实施方式的连续可变功率分流式传动设备。
图10示出了在图3中所示的传动设备的换挡图。
图11示出了在图5中所示的传动设备的换挡图。
图12示出了在图7和图8中所示的传动设备的换挡图。
具体实施方式
下面参考附图来描述实施方式。相同或相似的元件在不同的附图中用相同的附图标记来标示。
图1示出了连续可变功率分流式传动设备的一部分。更确切地说，在图1中示出了行星齿轮装置100、换向传动装置400和变速装置300。
传动输入轴5与换向传动装置400的输入轴406连接。换向传动装置400将输入轴406与行星齿轮装置100的输入轴116连接，使得可以使旋转方向反转。换向传动装置400被设计为行星齿轮传动机构，其中太阳齿轮401与输入轴406在旋转的意义上固定地连接。行星组件402一方面与太阳齿轮401啮合，并且另一方面与环齿轮403啮合。环齿轮403与行星齿轮装置100的输入轴116在旋转的意义上固定地连接。行星组件402藉由行星架与切换元件S42相连接。切换元件S42被设计为制动器、并且用于将行星架选择性地与壳体在旋转的意义上固定地连接。藉由另一个切换元件S41，输入轴406可以选择性地与输入轴116在旋转的意义上固定地连接。切换元件S41被设计为离合器，更确切地说被设计为多片式离合器。通过这种布置使得可以藉由对切换元件S41和S42进行适当的切换而使从输入轴406到输入轴116的旋转方向反向。如果切换元件S41解除接合(即未激活)，并且切换元件S42接合并且因此阻止行星架旋转，则环齿轮403在与输入轴406的旋转方向相反的方向上旋转。反之，如果切换元件S41接合而切换元件S42解除接合，则输入轴406的旋转方向与输入轴116的旋转方向是相同的。
输入轴116(还可以被称为换向传动装置400的输出轴)是空心轴。输入轴406是实心轴。输入轴406和输入轴116同轴地布置。输入轴406在换向传动装置400的轴向方向上完全延伸穿过换向传动装置400并且还穿过行星齿轮装置100。同时，输入轴406是所谓的辅助动力输出轴114。藉由辅助动力输出轴114可以提供能够用于驱动作业机具或附接设备的力矩。
行星齿轮装置100包括三个行星齿轮组P1、P2、P3。
第一行星齿轮组P1具有行星组件104。行星组件104的连接件与输入轴116在旋转的意义上固定地连接。第一行星齿轮组P1具有太阳齿轮103，该太阳齿轮与连接轴109在旋转的意义上固定地连接。连接轴109被设计为空心轴并且与输入轴116同轴地布置。第一行星齿轮组P1具有环齿轮105，该环齿轮与输出轴102在旋转的意义上固定地连接。输出轴102还具有固定齿轮101，该固定齿轮还可以被称为从动齿轮。固定齿轮101是连续可变功率分流式传动设备中的齿轮副124的一部分，在该齿轮副中固定齿轮101与下文更详细地描述的换挡传动装置的齿轮啮合。因此，输入轴116在第一行星齿轮组P1中藉由齿轮副118而与输出轴102直接连接，在该齿轮副中，行星组件104与环齿轮105啮合。此外，输入轴116在第一行星齿轮组P1中藉由齿轮副117而与连接轴109直接连接，在该齿轮副中，行星组件104与太阳齿轮103啮合。
第二行星齿轮组P2具有行星组件107。行星组件107的连接件与输出轴122在旋转的意义上固定地连接。输出轴122具有固定齿轮131，该固定齿轮还可以被称为从动齿轮。固定齿轮131是连续可变功率分流式传动设备中的齿轮副125的一部分，在该齿轮副中固定齿轮131与下文更详细地描述的换挡传动装置的齿轮啮合。第二行星齿轮组P2具有太阳齿轮108，该太阳齿轮与连接轴109在旋转的意义上固定地连接。第二行星齿轮组P2具有环齿轮106，该环齿轮与输入轴116在旋转的意义上固定地连接。在所示出的布置中，行星组件104的连接件被设计在环齿轮106与输入轴116之间的连接处。因此，输入轴116在第二行星齿轮组P2中藉由齿轮副121而与输出轴122直接连接，在该齿轮副中，行星组件107与环齿轮106啮合。此外，连接轴109在第二行星齿轮组P2中藉由齿轮副120而与输出轴122直接连接，在该齿轮副中，行星组件107与太阳齿轮108啮合。
第三行星齿轮组P3具有环齿轮110，该环齿轮与连接轴109在旋转的意义上固定地连接。环齿轮110在其外侧面上具有外齿部132，该外齿部被设置成用于连接变速装置300。后面将对变速装置300的连接进行更详细地描述。
第三行星齿轮组P3具有行星组件111，该行星组件的连接件与输入轴116在旋转的意义上固定地连接。第三行星齿轮组P3具有太阳齿轮113，该太阳齿轮与输出轴112在旋转的意义上固定地连接。固定齿轮130被设置在输出轴112上。这个固定齿轮130还可以被称为从动齿轮。固定齿轮130是连续可变功率分流式传动设备中的齿轮副128的一部分，在该齿轮副中固定齿轮130与下文更详细地示出的换挡传动装置的齿轮啮合。因此，输入轴116在第三行星齿轮组P3中藉由齿轮副115而与输出轴112直接连接，在该齿轮副中，行星组件111与太阳齿轮113啮合。此外，输入轴116在第三行星齿轮组P3中藉由齿轮副123而与连接轴109直接连接，在该齿轮副中，行星组件111与环齿轮110啮合。
第一行星齿轮组P1、第二行星齿轮组P2和第三行星齿轮组P3以这个次序沿行星齿轮装置100的纵向方向布置，更确切地说沿输入轴116的纵向方向布置。在此，第一行星齿轮组P1被布置在换向传动装置400的一侧。
在所示出的实施方式中，变速装置300包括：呈具有第一功率电子器件的第一电动机器形式的能量转换器301、和呈具有第二功率电子器件的第二电动机器形式的第二能量转换器302。能量转换器301与能量转换器302电连接。
第一电动机器301具有带有固定齿轮305的输出轴303。固定齿轮305藉由外齿部132与环齿轮110啮合。换言之，输出轴303藉由齿轮副126而与连接轴109处于操作性连接，在该齿轮副中，第三行星齿轮组P3的环齿轮110与固定齿轮305啮合。
第二电动机器302具有带有固定齿轮306的输出轴304。固定齿轮306与在旋转的意义上固定地与轴309连接的固定齿轮308啮合。在轴309上还以在旋转的意义上固定的方式设置有与输出轴112的固定齿轮130啮合的固定齿轮310。因此，第二电动机器302藉由齿轮副127与输出轴112处于操作性连接，其中齿轮副127由固定齿轮130和固定齿轮310形成。
图2示出了连续可变功率分流式传动设备的另一部分。更确切地说，在图2中示出了换挡传动装置500。
换挡传动装置500具有输入轴517和输入轴513。固定齿轮514与输入轴517在旋转的意义上固定地连接。此外，在输入轴517上布置有第一空转齿轮515和第二空转齿轮516，该第一空转齿轮和该第二空转齿轮可以藉由切换元件S1选择性地与输入轴517在旋转的意义上固定地连接。切换元件S1在示出的实施方式中被设计为双爪式离合器，该双爪式离合器具有第一离合器S11和第二离合器S12。如果第一离合器S11接合，则第一空转齿轮515与输入轴517在旋转的意义上固定地连接。如果第二离合器S12接合，则第二空转齿轮516与输入轴517在旋转的意义上固定地连接。固定齿轮514是连续可变功率分流式传动设备中的齿轮副124的一部分。空转齿轮515和516还可以被称为输入轴的从动齿轮。
在输入轴513上设置有四个空转齿轮505、506、520、521，更确切地说，设置有第一空转齿轮505、第二空转齿轮506、第三空转齿轮520和第四空转齿轮521。第一空转齿轮505是连续可变功率分流式传动设备中的齿轮副125的一部分。第二空转齿轮506是连续可变功率分流式传动设备中的齿轮副128的一部分。第一空转齿轮505和第二空转齿轮506可以藉由切换元件S2选择性地与输入轴517在旋转的意义上固定地连接。切换元件S2在示出的实施方式中被设计为双爪式离合器，该双爪式离合器具有第一离合器S21和第二离合器S22。如果第一离合器S21接合，则空转齿轮505与输入轴513在旋转的意义上固定地连接。如果第二离合器S22接合，则空转齿轮506与输入轴513在旋转的意义上固定地连接。第三空转齿轮520和第四空转齿轮521还可以被称为输入轴513的从动齿轮。第三空转齿轮520和第四空转齿轮521可以藉由切换元件S3选择性地与输入轴513在旋转的意义上固定地连接。切换元件S3在示出的实施方式中被设计为双爪式离合器，该双爪式离合器具有第一离合器S31和第二离合器S32。如果第一离合器S31接合，则第三空转齿轮520与输入轴513在旋转的意义上固定地连接。如果第二离合器S32接合，则第四空转齿轮521与输入轴513在旋转的意义上固定地连接。
换挡传动装置500还具有输出轴510。第一固定齿轮502、第二固定齿轮503、第三固定齿轮507和第四固定齿轮508与输出轴510在旋转的意义上固定地连接。第一固定齿轮502与第一空转齿轮515啮合并且与这个第一空转齿轮形成齿轮副501。
第二固定齿轮503与第二空转齿轮516啮合并且与这个第二空转齿轮形成齿轮副504。第三固定齿轮507与第三空转齿轮520啮合并且与这个第三空转齿轮形成齿轮副509。第四固定齿轮508与第四空转齿轮521啮合并且与这个第四空转齿轮形成齿轮副512。
同时，输出轴510是传动输出轴6，在该传动输出轴上设置有从动齿轮61以用于进行另外的功率传输。农用机械(例如拖拉机)的后桥的冠齿轮例如可以与这个从动齿轮61相连接。
在图2中示出的换挡传动装置500与在图1中描述的装置的组合形成根据第一实施方式的连续可变功率分流式传动设备1并且在图3中示出。行星齿轮装置100的固定齿轮101与固定齿轮514啮合并且与这个固定齿轮形成齿轮副124。行星齿轮装置100的固定齿轮131与第一空转齿轮505啮合并且与这个第一空转齿轮形成齿轮副125。固定齿轮130与第二空转齿轮506啮合并且与这个第二空转齿轮形成齿轮副128。
图4中示出了在图2中示出的换挡传动装置500的变体。在图4中示出的换挡传动装置600与换挡传动装置500的不同之处在于，不存在齿轮副501。换言之，换挡传动装置600仅具有唯一的空转齿轮516，而不具有在图2中示出的装置的第一空转齿轮515和第一固定齿轮502。相对应地，第一切换元件S1也仅设计有简单的爪式离合器S12，该爪式离合器可以将空转齿轮516与输入轴517在旋转的意义上固定地连接。换挡传动装置600的其他元件对应于在图2中示出的换挡传动装置500的那些元件。
在图4中示出的换挡传动装置600与在图1中描述的装置的组合形成根据第二实施方式的连续可变功率分流式传动设备2并且在图5中示出。行星齿轮装置100的固定齿轮101与固定齿轮514啮合并且与这个固定齿轮形成齿轮副124。行星齿轮装置100的固定齿轮131与第一空转齿轮505啮合并且与这个第一空转齿轮形成齿轮副125。固定齿轮130与第二空转齿轮506啮合并且与这个第二空转齿轮形成齿轮副128。
图6中示出了在图1中示出的装置的变体。行星齿轮装置800与在图1中示出的行星齿轮装置100的不同之处在于，输入轴816被设计为实心轴。此外，在输入侧不设置换向传动装置，而是将传动输入轴联接到输入轴816上。同时，输入轴816是辅助动力输出轴814。藉由辅助动力输出轴814可以提供能够用于驱动作业机具或附接设备的力矩。行星齿轮装置800的其余组成部分与上述行星齿轮装置100的组成部分相同。变速装置300以参考图1所描述的方式方法与行星齿轮装置800联接。根据变体，电动机器301和302额外藉由中间电路311相互连接。藉由中间电路311为用电器提供电功率。中间电路311具有与第一电动机器301连接的线路314、和与第二电动机器302连接的线路315。在每个线路314、315中设置有逆变器313、312。这两个线路314和315与线路316连接，在该线路上可以截取用于用电器的电功率。
在图7中示出了换挡传动装置700，该换挡传动装置是可以与在图6中示出的行星齿轮装置800一起使用的。换挡传动装置700与在图4中示出的换挡传动装置600的不同之处在于，离合器S12、S21、S22、S31、S32被实施为单独的负载切换元件。在此，离合器S12、S21、S22、S31、S32被实施为多片式离合器。此外，输出轴510并非形成传动输出轴，而是形成换向传动装置1000的输入轴。
换向传动装置1000具有第一空转齿轮1001和第二空转齿轮1002。第一空转齿轮1001可以藉由呈离合器形式的切换元件S51与输出轴510在旋转的意义上固定地连接，并且第二空转齿轮1002可以藉由呈离合器形式的切换元件S52与输出轴510在旋转的意义上固定地连接。第一空转齿轮1001藉由齿轮1003与传动输出轴1006的第一固定齿轮1004处于操作性连接。第二空转齿轮1002与传动输出轴1006上的第二固定齿轮1005啮合。从动齿轮1007与传动输出轴1006在旋转的意义上固定地连接。
在图7中示出的换挡传动装置700和换向传动装置1000与在图6中描述的装置的组合形成根据第三实施方式的连续可变功率分流式传动设备3并且在图8中示出。行星齿轮装置800的固定齿轮101与固定齿轮514啮合并且与这个固定齿轮形成齿轮副124。行星齿轮装置800的固定齿轮131与第一空转齿轮505啮合并且与这个第一空转齿轮形成齿轮副125。固定齿轮130与第二空转齿轮506啮合并且与这个第二空转齿轮形成齿轮副128。
图9示出了根据第四实施方式的连续可变功率分流式传动设备4。根据第四实施方式的传动设备4与根据第三实施方式的传动设备3的不同之处在于，换挡传动装置被实施为嵌套的，以便节省结构空间。在其功能方面与输出轴510相对应的输出轴902根据第四实施方式被实施为空心轴。输出轴902被实施为与辅助动力输出轴814同轴。辅助动力输出轴814沿纵向方向延伸穿过输出轴902和换向传动装置1000。为了能够实现这个布置，根据第四实施方式，将其功能与输入轴513相对应的第二输入轴901设计为空心轴。输入轴517和输入轴901同轴地布置，其中输入轴517延伸穿过输入轴901。固定齿轮514和空转齿轮516沿换挡传动装置900的纵向方向被布置在输入轴901的不同侧。
行星齿轮装置、换向传动装置、换挡传动装置的所有齿轮以及用于将功率从电动机器301、302传输至第三行星齿轮组P3的齿轮被设计为正齿轮。通过行星齿轮装置、换向传动装置、换挡传动装置和变速装置的上述配置实现了动力传动系的相应的各个模块，这些模块可以以适当的方式连接。
在连续可变功率分流式传动设备中，通过启用和停用不同的机械功率路径或齿轮级可以设定多个变速范围。在这些变速范围内，传动设备的传动比是可以通过操作电动机器301、302来连续可变地改变的。
根据第一实施方式的连续可变功率分流式传动设备1的变速范围和功率路径从图10中得出。根据第一实施方式的传动设备1具有十个变速范围。在第一变速范围FB1中，离合器S41、S22和S32接合，而制动器S42和离合器S21、S12、S31和S11解除接合。在第二变速范围FB2中，离合器S41、S21和S32接合，而制动器S42和离合器S22、S12、S31和S11解除接合。在第三变速范围FB3中，离合器S41、S21和S12接合，而制动器S42和离合器S22、S32、S31和S11解除接合。在第四变速范围FB4中，离合器S41、S21和S31接合，而制动器S42和离合器S22、S32、S12和S11解除接合。在第五变速范围FB5中，离合器S41、S21和S11接合，而制动器S42和离合器S22、S32、S12和S31解除接合。在第六变速范围FB6中，制动器S42和离合器S22和S32接合，而离合器S41、S21、S12、S31和S11解除接合。在第七变速范围FB7中，制动器S42和离合器S21和S32接合，而离合器S41、S22、S12、S31和S11解除接合。在第八变速范围FB8中，制动器S42和离合器S21和S12接合，而离合器S41、S22、S32、S31和S11解除接合。在第九变速范围FB9中，制动器S42和离合器S21和S31接合，而离合器S41、S22、S32、S12和S11解除接合。在第十变速范围FB10中，制动器S42和离合器S21和S11接合，而离合器S41、S22、S32、S12和S31解除接合。
根据第二实施方式的连续可变功率分流式传动设备2的变速范围和功率路径从图11中得出。传动设备2具有八个变速范围FB1至FB8。这些变速范围对应于根据第一实施方式的传动设备1的变速范围，其不同之处在于，省去对离合器S11的操作。因此省去图10中的变速范围FB5和FB10。离合器和制动器的其余切换方式是相同的并且形成变速范围FB1至FB8。这些变速范围对应于图10中的未操作离合器S11的变速范围FB1至FB4和FB6至FB9。
根据第三实施方式的连续可变功率分流式传动设备3和根据第四实施方式的连续可变功率分流式传动设备4的变速范围和功率路径从图12中得出。传动设备3和4具有八个变速范围FB1至FB8。离合器S22、S21、S32、S12和S31的切换方式对应于图11中的变速范围FB1至FB8的切换方式。图11中的离合器S41和S42被离合器S51或S52代替，并且以与离合器S41和S42对应的方式进行切换。
附图标记清单
1 传动设备
2 传动设备
3 传动设备
4 传动设备
5 传动输入轴
6 传动输出轴
61 从动齿轮
100 行星齿轮装置
101 固定齿轮
102 输出轴
103 太阳齿轮
104 行星组件
105 环齿轮
106 环齿轮
107 行星组件
108 太阳齿轮
109 连接轴
110 环齿轮
111 行星组件
112 输出轴
113 太阳齿轮
114 辅助动力输出轴
115 齿轮副
116 输入轴/空心轴
117 齿轮副
118 齿轮副
120 齿轮副
121 齿轮副
122 输出轴
123 齿轮副
124 齿轮副
125 齿轮副
126 齿轮副
127 齿轮副
128 齿轮副
130 固定齿轮
131 固定齿轮
132 外齿部
200 行星齿轮装置
300 变速装置
301 能量转换器/电动机器
302 能量转换器/电动机器
303 输出轴
304 输出轴
305 固定齿轮
306 固定齿轮
308 固定齿轮
309 轴
310 固定齿轮
311 中间电路
312 逆变器
313 逆变器
314 线路
400 换向传动装置
401 太阳齿轮
402 行星组件
403 环齿轮
406 输入轴
500 换挡传动装置
501 齿轮副
502 固定齿轮
503 固定齿轮
504 齿轮副
505 空转齿轮
506 空转齿轮
507 固定齿轮
508 固定齿轮
509 齿轮副
510 输出轴
512 齿轮副
513 输入轴
514 固定齿轮
515 空转齿轮
516 空转齿轮
517 输入轴
520 空转齿轮
521 空转齿轮
522 空转齿轮
600 换挡传动装置
700 换挡传动装置
800 行星齿轮装置
814 辅助动力输出轴
816 输入轴
900 换挡传动装置
901 输入轴
902 输出轴
1000 换向传动装置
1001 空转齿轮
1002 空转齿轮
1003 齿轮
1004 固定齿轮
1005 固定齿轮
1006 传动输出轴
1007 从动齿轮
FB1...10 变速范围
P1 行星齿轮组
P2 行星齿轮组
P3 行星齿轮组
S1 切换元件
S11 离合器
S12 离合器
S2 切换元件
S21 离合器
S22 离合器
S3 切换元件
S31 离合器
S32 离合器
S41 切换元件/离合器
S42 切换元件/制动器
S51 切换元件/离合器
S52 切换元件/离合器

Claims (15)

1.一种连续可变功率分流式传动设备(1；2；3；4)，其特征在于，行星齿轮装置(100；800)，所述行星齿轮装置具有三个行星齿轮组(P1，P2，P3)、一个输入轴(116；816)和三个输出轴(102；112；122)；与所述输出轴(102，112，122)连接的换挡传动装置(500；600；700；900)；
换向传动装置(400；1000)；以及
变速装置(300)，
其中所述三个行星齿轮组(P1，P2，P3)中的每个行星齿轮组均各自指配有一个输出轴(102，112，122)，并且所述输入轴(116；816)在所述三个行星齿轮组(P1，P2，P3)中的每个行星齿轮组中分别藉由齿轮副(118，121，115)而各与一个输出轴(102，112，122)处于操作性连接，
其中在使用所述换挡传动装置(500；600；700；900)和所述换向传动装置(400；1000)的情况下，所述传动设备(1；2；3；4)能够被切换到至少八个变速范围(FB1至FB10)，
其中所述变速装置(300)被配置成在所述变速范围(FB1至FB10)内分别连续可变地改变所述传动设备(1；2；3；4)的传动比，并且其中所述变速装置(300)与所述三个行星齿轮组(P1，P2，P3)中的一个单独的行星齿轮组(P3)处于恒定操作性连接。
2.根据权利要求1所述的连续可变功率分流式传动设备(1；2；3；4)，其特征在于，所述变速装置(300)具有两个相互连接的能量转换器(301，302)，所述能量转换器各自具有一个输出轴(302，304)，所述输出轴恒定地藉由一个或多个正齿轮级与所述行星齿轮组(P3)相连接。
3.根据权利要求2所述的连续可变功率分流式传动设备(1；2；3；4)，其特征在于，所述能量转换器(301，302)是各自具有功率电子器件的电动机器。
4.根据权利要求2所述的连续可变功率分流式传动设备(1；2；3；4)，其特征在于，所述能量转换器(301，302)藉由中间电路(311)为用电器提供电功率。
5.根据前述权利要求之一所述的连续可变功率分流式传动设备(1；2；3；4)，其特征在于，在所述三个行星齿轮组(P1，P2，P3)中的第一行星齿轮组(P1)中，所述输入轴(116；816)与第一行星组件(104)连接，第一输出轴(102)与第一环齿轮(105)连接并且连接轴(109)与第一太阳齿轮(103)连接；在所述三个行星齿轮组(P1，P2，P3)中的第二行星齿轮组(P2)中，所述输入轴(116；816)与第二环齿轮(106)连接，第二输出轴(122)与第二行星组件(107)连接并且所述连接轴(109)与第二太阳齿轮(108)连接；并且在所述三个行星齿轮组(P1，P2，P3)中的第三行星齿轮组(P3)中，所述输入轴(116，816)与第三行星组件(111)连接，所述连接轴(109)与第三环齿轮(111)连接并且第三输出轴(112)与第三太阳齿轮(113)连接。
6.根据权利要求5所述的连续可变功率分流式传动设备，其特征在于，所述第三环齿轮(111)和所述第三输出轴(112)与所述变速装置(300)是恒定操作性连接的，并且/或者，所述第一行星齿轮组(P1)、所述第二行星齿轮组(P2)和所述第三行星齿轮组(P3)在输入轴方向上以这个次序布置。
7.根据权利要求6所述的连续可变功率分流式传动设备，其特征在于，所述第三环齿轮(111)藉由在所述第三环齿轮上设置的外齿部(132)与所述变速装置(300)的第一能量转换器(301)的输出轴(303)上的固定齿轮(305)啮合；并且所述第三输出轴(112)藉由两个正齿轮传动级(113，310，308，306)与所述变速装置(300)的第二能量转换器(302)的输出轴(304)处于操作性连接。
8.根据前述权利要求之一所述的连续可变功率分流式传动设备，其特征在于，所述三个行星齿轮组(P1，P2，P3)具有相同的传动比。
9.一种连续可变功率分流式传动设备(1；2；3；4)，其特征在于，所述换挡传动装置(500；600；700；900)是正齿轮传动机构，为了生成变速范围(FB1至FB10)，所述正齿轮传动机构能够藉由能够启用和能够停用的齿轮副(504，509，512)使与所述行星齿轮装置(100；800)的输出轴(102，122，112)处于恒定操作性连接的三个齿轮(514，505，506)选择性地与所述换挡传动装置(500)的输出轴(510)处于操作性连接。
10.根据权利要求9所述的连续可变功率分流式传动设备(1；2；3；4)，其特征在于，所述换挡传动装置(500；600；700；900)具有：第一输入轴(517)，所述第一输入轴具有固定齿轮(514)和藉由切换元件(S12)能够与所述第一输入轴(517)在旋转的意义上固定地连接的空转齿轮(516)；与所述第一输入轴(517)同轴的第二输入轴(513)，所述第二输入轴具有藉由切换元件(S21，S22，S31，S32)能够与所述第二输入轴(513)在旋转的意义上固定地连接的四个空转齿轮(505，506，520，521)，并且其中所述输出轴(510)具有三个固定齿轮(503，507，508)，其中一个固定齿轮与所述第一输入轴(517)的空转齿轮(516)啮合，并且其中两个固定齿轮与所述第二输入轴(513)的空转齿轮(520，521)啮合。
11.根据权利要求10所述的连续可变功率分流式传动设备(1)，其特征在于，所述第二输入轴(513)的四个空转齿轮中的另一个空转齿轮(505)与所述第二输出轴(122)的固定齿轮(131)啮合，并且另一个空转齿轮(506)与所述第三输出轴(112)的固定齿轮(130)啮合。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的连续可变功率分流式传动设备(1)，其中所述第一输入轴(517)具有藉由切换元件(S11)能够与所述第一输入轴(517)在旋转的意义上固定地连接的另一个空转齿轮(515)，并且所述输出轴(510)具有与所述空转齿轮(516)啮合的另一个固定齿轮(502)。
13.根据权利要求9至12之一所述的连续可变功率分流式传动设备(4)，其中所述换挡传动装置的输出轴(902)是空心轴，所述空心轴是与所述行星齿轮装置(800)的输入轴(816)同轴的。
14.根据前述权利要求之一所述的连续可变功率分流式传动设备(1；2；3；4)，其特征在于，换向传动装置(400)，其中为了形成所述传动输出轴(6)的不同的旋转方向，所述行星齿轮装置(100)的输入轴(116)藉由所述换向传动装置(400)能够与所述传动输入轴(5)产生操作性连接，或者，为了形成所述传动输出轴(1006)的不同的旋转方向，所述换挡传动装置(700)的输出轴(510)藉由换向传动装置(1000)能够与所述传动输出轴(1006)产生操作性连接。
15.根据前述权利要求之一所述的连续可变功率分流式传动设备(1；2；3；4)，其特征在于，与所述传动输入轴(5)在旋转的意义上固定地连接的辅助动力输出轴(114；814)，其中所述传动输入轴(5)被布置成与所述辅助动力输出轴(114)同轴，并且/或者，所述传动输出轴(6；1006)被布置成与所述传动输入轴(5)和所述输入轴(116；816)平行地偏置。
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