CN112154279B - 能动力换挡的多挡变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有至少一个多级行星齿轮（20）的能动力换挡的多挡变速器（10），所述多级行星齿轮（20）围绕着第一太阳齿轮（18）旋转并且在第一空心轮（26）中旋转。所述第一空心轮（26）被接纳在能卡锁的自由轮（28）上。所述多级行星齿轮（20）的第一行星齿轮级（22）在所述第一空心轮（26）中旋转，而第二行星齿轮级（24）则在第二空心轮（36）中旋转，为所述第二空心轮分配了至少一个制动器（34）。

Description

能动力换挡的多挡变速器
技术领域
本发明涉及一种具有至少一个尤其围绕着第一太阳齿轮旋转的行星齿轮变速器的能动力换挡的多挡变速器及其在车辆中的使用。
背景技术
CN 104875608 A涉及电动车的一种驱动轴。按照这种解决方案，电机以同轴的布置方式被集成到车辆中并且驱动着差动传动装置。差动传动装置、尤其是代表着保持架的锥齿轮驱动着第一轴驱动装置和第二轴驱动装置，在所述第一轴驱动装置和第二轴驱动装置上又接纳有车辆的被驱动的车轮。对于由CN 104875608 A已知的E轴组来说，虽然不同的传动比可以切换，但是切换可行方案受到了限制。
发明内容
按照发明，提出一种具有至少一个多级行星齿轮的能动力换挡的多挡变速器，所述多级行星齿轮围绕着第一太阳齿轮旋转并且在第一空心轮中旋转，其中所述第一空心轮被接纳在能卡锁的自由轮上并且所述至少一个多级行星齿轮的第一行星齿轮级在第一空心轮中旋转，而第二行星齿轮级则在第二空心轮中旋转，为所述第二空心轮分配了至少一个制动器。
通过两个制动器以及一个自由轮的设置，能够在不同的传动比之间进行换挡。此外，两个制动器的闭合允许完全锁止所述按本发明提出的能动力换挡的多挡变速器并且由此允许驻车锁止功能的产生。如果仅仅使用一个制动器，则用于将自由轮锁止的卡锁装置能够承担第二制动器的功能。通过所述按本发明提出的解决方案，可以实现并非微不足道的重量降低，此外通过自由轮的使用可以实现所述按本发明的能动力换挡的多挡变速器的复杂性的显著的简化以及显著的成本节省。
在所述按本发明提出的解决方案的改进方案中，所述第一行星齿轮级具有一个拥有齿数z_p1的齿部并且所述第二行星齿轮级具有一个拥有齿数z_p2的齿部，其中z_pl＞z_p2。
第一制动器能够在第一位置中被分配给所述第二空心轮，而第二制动器则能够在第一位置中被分配给第二太阳齿轮。
作为替代方案而存在以下可行方案，即：所述第一制动器在第二位置中被分配给所述至少一个多级行星齿轮的行星架轴，而所述第二制动器则能够在第二位置中被分配给第二空心轮。
最后也应该提到以下可行方案，即：所述第一制动器在第二位置中能够被分配给所述至少一个多级行星齿轮的行星架轴并且所述第二制动器能够在第一位置中被分配给所述第二太阳齿轮。
对于所述按本发明提出的能动力换挡的多挡变速器来说，在第一制动器闭合并且自由轮释放时按照以下关系式得出第一传动比i_1：
，
其中，
z_h2：第二空心轮的齿数
z_p2：第二行星齿轮级的齿数
z_p1：第一行星齿轮级的齿数
z_s1：第一太阳齿轮的齿数。
第二传动比i_2能够在第一制动器断开并且自由轮借助于卡锁机构来锁定时通过以下关系式来产生：
，
其中，
z_h1：第一空心轮的齿数
z_sl：第一太阳齿轮的齿数。
对于所述按本发明提出的能动力换挡的多挡变速器来说，此外能够在第一制动器断开、第二制动器闭合并且自由轮释放时产生倒车挡，所述倒车挡通过以下关系式来得出：
，
其中，
z_s2：第二太阳齿轮的齿数
z_p2：第二行星齿轮级的齿数
z_p1：第一行星齿轮级的齿数
z_s1：第一太阳齿轮的齿数。
对于所述能动力换挡的多挡变速器来说，驻车锁止功能能够通过以下方式来实现，即：通过三个换挡元件、也就是第一制动器、第二制动器和具有卡锁机构的自由轮中的至少两个换挡元件的闭合所述能动力换挡的多挡变速器完全被锁定。
最后要强调，所述能动力换挡的多挡变速器实现两种不同的沿着相同的旋转方向的传动比i_1和i_2以及一个具有传动比i_R的倒车挡。
所述按本发明提出的能动力换挡的多挡变速器可以通过能卡锁的、配属于第一空心轮的自由轮来如此换挡，使得该多挡变速器采用与对于传动比i_1和i_2来说所存在的旋转方向相反的旋转方向、也就是采用传动比i_R的倒车挡。
在所述按本发明提出的能动力换挡的多挡变速器的改进方案中，该多挡变速器能够相对于车辆的驱动轴以轴平行的布置方式来布置并且比如通过圆柱齿轮级来驱动被集成到所述驱动轴中的差动传动装置。
作为替代方案，存在着就像电机的定子和转子一样以同轴布置方式将所述能动力换挡的多挡变速器集成到车辆的驱动轴中的可行方案。以同轴布置方式布置的电机、被集成到驱动轴中的能动力换挡的多挡变速器与差动传动装置一起形成用于具有部分电气化的动力系统的车辆的E轴模块。
通过所述按本发明提出的解决方案，提供一种功率强大的变速器，该变速器实现两种传动比i_1和i_2、一个具有传动比i_R的倒车挡以及驻车锁止功能。尤其要强调，存在着行星齿轮组的能负载切换性并且此外能够实现效率提高。能够被安装在不同位置中的第一和第二制动器的使用以及能够借助于卡锁机构来锁定的自由轮的使用能够实现所述按本发明提出的能动力换挡的多挡变速器的不同的实施变型方案。在每种实施变型方案中，三种传动比、也就是说i_1、i_2以及沿着相反的旋转方向的传动比i_R可供使用。第一挡中的传动比i_1以及用于第二挡的传动比i_2适用于一种旋转方向，传动比i_3在一些换挡变型方案适用于与此相反的用于实现倒车挡功能的旋转方向。
通过三个变速器元件、也就是第一制动器、第二制动器及用于自由轮的卡锁功能的使用，能够在所列举的变速器元件中的至少两个变速器元件闭合时将所述能动力换挡的多挡变速器转换到驻车锁止功能中。如果仅仅使用一个制动器，那么所述自由轮就能够借助于卡锁机构来锁定并且一同承担驻车锁止功能。
附图说明
下面借助于附图对本发明进行详细描述。其中：
图1示出了按本发明提出的能动力换挡的多挡变速器；
图2示出了以下位置的第一种实施变型方案，第一及第二制动器布置在所述位置中；
图3示出了所述两个制动器的布置的位置的第二种实施变型方案；
图4示出了第三种实施变型方案，所述两个制动器能够布置在该第三种实施变型方案中；
图5示出了所述能动力换挡的多挡变速器的、平行于车辆的驱动轴的轴平行的布置方式；并且
图6示出了电机的定子和转子、能动力换挡的多挡变速器以及差速器的、作为E轴模块的同轴的布置。
具体实施方式
图1示出了所述按本发明提出的能动力换挡的多挡变速器10的一种实施变型方案。
在这里在图1中仅仅示意性地布置的电机12驱动着所述能动力换挡的多挡变速器10的驱动轴14。除此以外，所述能动力换挡的多挡变速器10在输出侧包括输出轴16。在所述驱动轴14上接纳有第一太阳齿轮18，多级行星齿轮20围绕着所述第一太阳齿轮旋转。所述多级行星齿轮20在第一空心轮26中旋转。所述多级行星齿轮20包括第一行星齿轮级22以及第二行星齿轮级24。所述第一空心轮26在自由轮28中得到了支承，所述自由轮能够借助于卡锁机构30来释放或锁定。所述自由轮28支撑在所述能动力换挡的多挡变速器10的壳体32上。
如可以从按照图1的图示中得知的一样，所述能动力换挡的多挡变速器10包括第一制动器34和第二制动器40。在图1所示的实施变型方案中，所述第一制动器34被分配给第二空心轮36。所述第二制动器40被分配给第二太阳齿轮38。下面参照图2、3和4还更详细地对所述第一制动器34和第二制动器40的不同的安装位置进行描述。
除此以外，从图1中可以得知，所述多级行星齿轮20如此构成，使得所述第一行星齿轮级22的齿数z_p1超过所述第二行星齿轮级24的齿数z_p2。所述第一行星齿轮级22围绕着第一太阳齿轮18并且在第一空心轮26中旋转，而所述多级行星齿轮20的第二行星齿轮级24则围绕着第二太阳齿轮38并且在第二空心轮36中旋转。在图1中所示出的多级行星齿轮20被接纳在行星架42上，行星架轴（Stegwelle）44与所述行星架毗连。
从按照图2的图示中可以得知所述第一制动器34和第二制动器40的、在能动力换挡的多挡变速器10中的第一种布置可行方案。
所述第一制动器34处于第一位置52中、被接纳在壳体32上。用被安装在第一位置52中的第一制动器34，能够将与第二行星齿轮级24相啮合的第二空心轮36制动。这个第二行星齿轮级又与所述第二太阳齿轮38相啮合。在按照图2的图示中，为所述第二太阳齿轮38分配了所述第二制动器40，该第二制动器处于其第一位置46中。与按照图1的图示相类似，所述能动力换挡的多挡变速器10按照图2中的图示包括驱动轴14和输出轴16。在所述驱动轴14上接纳有所述第一太阳齿轮18，所述多级行星齿轮20围绕着所述第一太阳齿轮旋转。所述多级行星齿轮20此外与第一空心轮26相啮合，该第一空心轮借助于具有卡锁机构30的自由轮28被构造在壳体32上。
所述第一行星齿轮级22或者第二行星齿轮级24的两个齿部如此构成，使得齿数z_p1＞齿数z_p2，由此可以预先给定传动比。在所述能动力换挡的多挡变速器的第一挡中，比如所述第一制动器34闭合，所述自由轮28不起作用。在第一挡中，按照以下关系式出现传动比i_1：
，
其中，
z_h2：第二空心轮36的齿数
z_p2：第二行星齿轮级24的齿数
z_p1：第一行星齿轮级22的齿数
z_s1：第一太阳齿轮18的齿数。
而如果断开所述第一制动器34并且所述自由轮28通过所述卡锁机构30的激活被锁定、也就是被闭合，则在第二挡中出现传动比i_2：
，
其中，
z_h1：第一空心轮26的齿数
z_sl：第一太阳齿轮18的齿数。
对于按照如在图2中所给出的一样的配置的能动力换挡的多挡变速器来说，如果所述第一制动器34断开、所述第二制动器40闭合并且所述自由轮28不起作用，则能够在倒车挡中产生传动比i_R。倒车挡中的传动比描述如下：
，
其中，
z_s2：第二太阳齿轮38的齿数
z_p2：第二行星齿轮级24的齿数
z_p1：第一行星齿轮级22的齿数
z_s1：第一太阳齿轮18的齿数。
除此以外，对于所述能动力换挡的多挡变速器10来说，也能够实现驻车锁止功能。为了实现驻车锁止功能，所述第一制动器34、第二制动器40和用于自由轮28的卡锁机构30这三个变速器元件中的两个变速器元件必须被闭合。
按照所述能动力换挡的多挡变速器10的、按照图2的实施变型方案所述第一制动器34处于第一位置52中，而所述第二制动器40则布置在其第一位置46中。
而在按照图3的实施变型方案中，所述第一制动器34侧向偏移地在其第二位置54中处于行星架轴44的延长部中，所述多级行星齿轮20则以其第一行星齿轮级22及其第二行星齿轮级24被接纳在所述行星架轴上。在按照图3的实施变型方案中，所述第二制动器40布置在第二位置48中。在所述能动力换挡的多挡变速器10 的在图3中所示出的实施变型方案中，第二太阳齿轮38被接纳在所述输出轴16上。
在按照图4的实施变型方案中，所述第一制动器34与按照图3的变型方案相类似地处于其第二位置54中，而所述第二制动器40则布置在其第一位置46中。第二空心轮36在按照图4的变型方案中与所述能动力换挡的多挡变速器10的输出侧上的输出轴1直接连接。
对于在图2中所示出的布置来说，在所述能动力换挡的多挡变速器10中省去用作双挡变速器的第二太阳齿轮38。而所述第二制动器40能够与所述第二太阳齿轮38一起实现倒车挡的产生。
在按照图3的实施变型方案中，所述能动力换挡的多挡变速器10能够沿着相同的旋转方向实现三种不同的传动比。
在按照图4的变型方案中，能够借助于所述第一空心轮26上的自由轮28来设定与在操纵所述第一制动器34和第二制动器40时能够实现的不同的旋转方向。
图5示出了所述按本发明提出的能动力换挡的多挡变速器的轴平行的布置方式74。
如图5所示，这里示意性地示出的电机12驱动着第一圆柱齿轮级56。通过所述第一圆柱齿轮级将驱动导入到所述能动力换挡的多挡变速器10的驱动轴14中。在所述驱动轴14上接纳有所述第一太阳齿轮18，该第一太阳齿轮与所述多级行星齿轮20的第一行星齿轮级22相啮合。所述第一行星齿轮级又在第一空心轮26中旋转，所述第一空心轮通过能够用卡锁机构30来锁定的自由轮28被接纳在所述能动力换挡的多挡变速器10的壳体32上。
在按照图5的图示中，所述第一制动器34处于其第一位置52中，而所述第二制动器40则处于其为第二太阳齿轮38所分配的第一位置46中。
被接纳在行星架42上的多级行星齿轮20作用到输出轴16上，所述输出轴又通过第二圆柱齿轮级58驱动着差动传动装置60。所述差动传动装置60包括保持架62，该保持架由一定数目的锥齿轮构成。在所述差动传动装置60的输出侧，第一轴部件66延伸到车辆的第一车轮68并且第二轴部件70延伸到第二车轮72。
从按照图6的图示中，可以获知所述能动力换挡的多挡变速器10的同轴布置方式76以及其被集成到驱动轴64中的情况。
在这里完整示出的能动力换挡的多挡变速器10关于所述驱动轴64的第一轴部件66对称地构成。如按照图6的图示所示出的那样，在所述能动力换挡的多挡变速器10的同轴布置方式76中，所述电机12的定子78以及所述电机12的转子80被集成到所述驱动轴64中。所述转子80直接驱动着所述驱动轴14。在按照图6的图示中示出的多级行星齿轮20围绕着第一太阳齿轮18旋转。在此，所示出的多级行星齿轮20的相应第一行星齿轮级22与第一空心轮26的内齿部相啮合。所述第一空心轮借助于自由轮28在壳体32上得到了支承。所述自由轮28能够通过卡锁机构30来锁定。
所述多级行星齿轮20的在图6中示出的两个第二行星齿轮级24围绕着第二太阳齿轮38旋转，所述第二制动器40在其第一位置46中被分配给所述第二太阳齿轮。而所述第一制动器34则处于其第一位置52中并且被分配给较小的第二空心轮36。所述多级行星齿轮20被接纳在所述行星架轴44上，所述行星架轴在输出侧与输出轴16处于连接之中，该输出轴驱动着所述差动传动装置60。所述差动传动装置的保持架62通过一定数目的锥齿轮、也就是第一锥齿轮82、第二锥齿轮84、第三锥齿轮86和第四锥齿轮88来构成。第一轴部件66和第二轴部件70从差动传动装置60的保持架62开始朝两个车轮68或者72的方向延伸。所述电机12的组件、也就是其定子78及其转子80与差动传动装置60及能动力换挡的多挡变速器10形成一个集成的单元、也就是E轴模块，该E轴模块通过附图标记90来标识并且代表着紧凑的结构单元。
本发明不局限于这里所描述的实施例和在其中所强调的方面。更确切地说，在通过权利要求所表明的范围之内能够实现大量处于本领域技术人员的处理范围之内的改动方案。

Claims (12)

1.具有至少一个多级行星齿轮(20)的能动力换挡的多挡变速器(10)，所述多级行星齿轮(20)围绕着第一太阳齿轮(18)旋转并且在第一空心轮(26)中旋转，其特征在于，所述第一空心轮(26)在能卡锁的自由轮(28)中旋转并且所述至少一个多级行星齿轮(20)的第一行星齿轮级(22)在第一空心轮(26)中旋转，而所述多级行星齿轮(20)的第二行星齿轮级(24)则围绕着第二太阳齿轮(38)并且在第二空心轮(36)中旋转，
其中，为所述第二空心轮(36)分配了第一制动器(34)并且为所述第二太阳齿轮(38)分配了第二制动器(40)。
2.根据权利要求1所述的能动力换挡的多挡变速器(10)，其特征在于，所述第一行星齿轮级(22)具有一个拥有齿数z_p1的齿部并且所述第二行星齿轮级(24)具有一个拥有齿数z_p2的齿部，其中z_pl＞z_p2。
3.根据权利要求1所述的能动力换挡的多挡变速器(10)，其特征在于，所述能动力换挡的多挡变速器在第一制动器(34)闭合并且自由轮(28)释放时产生第一传动比i_1，所述第一传动比通过以下关系式来得出：
i_1＝1-((z_h2/z_p2)·(z_p1/z_s1))，
其中，
z_h2：第二空心轮(36)的齿数
z_p2：第二行星齿轮级(24)的齿数
z_p1：第一行星齿轮级(22)的齿数
z_s1：第一太阳齿轮(18)的齿数。
4.根据权利要求1所述的能动力换挡的多挡变速器(10)，其特征在于，所述能动力换挡的多挡变速器在第一制动器(34)断开并且自由轮(28)通过卡锁机构(30)来锁定时产生第二传动比i_2，所述第二传动比通过以下关系式来得出：
i_2＝1-(z_h1/z_s1)，
其中，
z_h1：第一空心轮(26)的齿数
z_sl：第一太阳齿轮(18)的齿数。
5.根据权利要求1所述的能动力换挡的多挡变速器(10)，其特征在于，所述能动力换挡的多挡变速器在第一制动器(34)断开、第二制动器(40)闭合并且自由轮(28)释放时以传动比i_R产生倒车挡，所述传动比通过以下关系式来得出：
i_R＝1-((z_s2/z_p2)·(z_p1/z_s1))，
其中，
z_s2：第二太阳齿轮(38)的齿数
z_p2：第二行星齿轮级(24)的齿数
z_p1：第一行星齿轮级(22)的齿数
z_s1：第一太阳齿轮(18)的齿数。
6.根据权利要求1所述的能动力换挡的多挡变速器(10)，其特征在于，在第一制动器(34)闭合并且第二制动器(40)闭合时或者在第一制动器(34)闭合并且自由轮(28)借助于卡锁机构(30)来锁定时所述能动力换挡的多挡变速器(10)具有驻车锁止功能。
7.根据权利要求1所述的能动力换挡的多挡变速器(10)，其特征在于，所述能动力换挡的多挡变速器相对于车辆的驱动轴(64)以轴平行的布置方式(74)来布置。
8.根据权利要求7所述的能动力换挡的多挡变速器(10)，其特征在于，所述能动力换挡的多挡变速器通过至少一个圆柱齿轮级(56、58)来驱动车辆的差动传动装置(60)或者驱动轴(64)的扭矩矢量单元。
9.根据权利要求1所述的能动力换挡的多挡变速器(10)，其特征在于，所述能动力换挡的多挡变速器就像电机(12)的定子(78)和转子(80)一样以同轴布置方式(76)被集成到车辆的驱动轴(64)中。
10.根据权利要求9所述的能动力换挡的多挡变速器(10)，其特征在于，以同轴布置方式(76)布置的电机(12)、被集成到驱动轴(64)中的能动力换挡的多挡变速器(10)与差动传动装置(60)一起形成用于车辆的E轴模块(90)。
11.具有至少一个多级行星齿轮(20)的能动力换挡的多挡变速器(10)，所述多级行星齿轮(20)围绕着第一太阳齿轮(18)旋转并且在第一空心轮(26)中旋转，其特征在于，所述第一空心轮(26)在能卡锁的自由轮(28)中旋转并且所述至少一个多级行星齿轮(20)的第一行星齿轮级(22)在第一空心轮(26)中旋转，而所述多级行星齿轮(20)的第二行星齿轮级(24)则围绕着第二太阳齿轮(38)并且在第二空心轮(36)中旋转，
其中为所述至少一个多级行星齿轮(20)的行星架轴(44)分配了第一制动器(34)并且为所述第二太阳齿轮(38)分配了第二制动器(40)。
12.根据权利要求11所述的能动力换挡的多挡变速器(10)，其特征在于，借助于所述能卡锁的、配属于第一空心轮(26)的自由轮(28)在所述能动力换挡的多挡变速器(10)上产生一种与用所述第一制动器(34)和第二制动器(40)产生的旋转方向相反的旋转方向。
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