CN115697749A - 变速器单元、车辆动力系统和车辆 - Google Patents

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Abstract

提供了一种变速器单元(4)、车辆动力系统(2)以及车辆。变速器单元(4)包括形成变速器单元(4)的输入轴的第一变速器轴(10)，以及包括第一轴部分(20a)和第二轴部分(20b)的第二变速器轴(20)。第一轴部分(20a)经由第一齿轮对(11)可旋转地连接到第一变速器轴(10)。变速器单元进一步包括第三变速器轴(30)，第三变速器轴经由第二齿轮对(21)可旋转地连接至第一轴部分(20a)并且经由第三齿轮对(31)可旋转地连接至第二轴部分(20b)。第二齿轮对和第三齿轮对布置成在平行于第二变速器轴(20)的纵向轴线的方向上彼此相距一定距离，使得当变速器单元(4)布置在车辆动力系统(2)中时，电动机(3)可以布置在它们之间。

Description

变速器单元、车辆动力系统和车辆
技术领域
本公开总体上涉及一种用于车辆动力系统的变速器单元。本公开总体上还涉及一种车辆动力系统，并且涉及一种车辆。
背景技术
例如出于环境原因，现今正在努力开发电驱动的商业车辆。电驱动车辆可以具有不同配置的车辆动力系统。例如，车辆动力系统可以具有中央驱动配置，其中，电动机经由变速器单元和传动轴以类似于推进单元是内燃机的常规动力系统配置的方式连接至驱动轴和驱动轮。车辆动力系统也是已知的，其中，电动机在没有任何中间传动轴的情况下直接或间接地驱动该驱动轴。电动机和变速器单元可以例如布置在驱动轴上。这种动力系统具有电动车桥配置。为了能够实现电动车桥配置，重要的是减小变速器和电动机的尺寸，因为用于容纳这些部件的可用空间是有限的。
现今车辆制造商面临着满足对所生产的车辆的多种的终端用户需求的问题。模块化是可以用于提高车辆制造商有效地向终端用户(即，消费者)提供多种定制产品的能力的策略。模块化概念目标在于在给定的限定的客户申请的情况下，以最小数量的项目为产品提供最高可能的客户多样性。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电动车辆动力系统的模块化变速器单元，该模块化变速器单元可以适配多种终端用户需求。
该目的是通过所附的独立权利要求的主题来实现的。
根据本公开，提供了一种用于车辆动力系统的变速器单元。变速器单元包括形成变速器单元的输入轴的第一轴。变速器单元还包括第二变速器轴，第二变速器轴包括第一轴部分和第二轴部分。第一轴部分经由第一齿轮对可旋转地连接到第一变速器轴。变速器单元进一步包括第一联接装置，该第一联接装置被配置成选择性地将第二变速器轴的第一轴部分联接到第二变速器轴的第二轴部分。变速器单元还包括第三变速器轴，该第三变速器轴经由第二齿轮对可旋转地连接到第二变速器轴的第一轴部分，并且经由第三齿轮对可旋转地连接到第二变速器轴的第二轴部分。第二齿轮对和第三齿轮对布置成在平行于第二变速器轴的纵向轴线的方向上彼此相距一定距离，使得当变速器单元布置在车辆动力系统中时，连接到第一变速器轴的电动机可布置在第二齿轮对和第三齿轮对之间。
根据本公开的变速器单元可以用于中央驱动配置和电动车桥配置两者，因为它被配置成适合中心轴线和电动车桥使用两者的可用设计空间。这是通过考虑电动机的形状因数来设计变速器单元来实现的。同时，由于其配置，变速器单元可以适配成符合终端用户的诸如关于齿轮数量和齿轮速比差的需求。变速器单元还减少了将变速器单元适配于终端用户需求所需的组成部件的数量。换言之，这些主要部件可以在中央驱动配置与电动车桥配置之间共享，从而导致这些组成部件的标准化的可能性增加。因此，通过本变速器单元，实现了模块化变速器单元和因此专用于全电动车辆的模块化动力系统平台。
更具体地，由于第二齿轮对和第三齿轮对布置成彼此相距一定距离，使得用于推进的电动机可布置在第二齿轮对和第三齿轮对之间，故可将电动机布置成更靠近车辆中心(即，车辆的纵向中心)。这还可以实现用于容纳能量存储装置的更多可用空间，该能量存储装置被配置为存储用于车辆推进的能量。此外，第二齿轮对和第三齿轮对的布置提供了它们之间的在连接到变速器单元的电动机的旁边的空间。所述空间可以用于所需的用于使变速器单元适配终端用户需求的其他组成部件。
第一联接装置可以布置在沿第二变速器轴的纵向轴线的一个位置处，使得当变速器单元布置在车辆动力系统中时，第一联接装置定位在第一平面中，该第一平面垂直并相交于连接到第一变速器轴的电动机的纵向延伸部。因此，考虑到利用变速器单元中的空间，可以实现变速器单元的更紧凑的设计，当布置在车辆动力系统中时，该空间将存在于电动机旁边(即，电动机的径向外侧)。
第一联接装置可进一步被配置成选择性地将第三齿轮对联接至第二变速器轴的第二轴部分。因此，不需要单独的联接装置来选择性地将第三齿轮对联接到变速器轴的第二轴部分。这进而减少了变速器单元的组成部件的数量。此外，这可减小在变速器单元中的用于容纳用于实现所希望的档位变换所需的联接装置所需的空间。
变速器单元可进一步包括第四齿轮对。第三变速器轴可以经由第四齿轮对可旋转地连接到第二变速器轴的第一轴部分。因此，可以增加齿轮速比差的数量，从而获得所谓的3速变速器单元。
第四齿轮对可以布置在沿第二变速器轴的纵向轴线的一个位置处，使得当变速器单元布置在车辆动力系统中时，第四齿轮对定位在第二平面中，该第二平面垂直并且相交于连接到第一变速器轴的电动机的纵向延伸部。因此，变速器单元中的连接至第一变速器轴的电动机附近的可用的空间可用于容纳第四齿轮对。这进而实现变速器单元的更紧凑的设计。
变速器单元可进一步包括第二联接装置，该第二联接装置被配置成选择性地将第二齿轮对联接至第三变速器轴。因此，该变速器单元可以例如适配成用于具有电动车桥配置的车辆动力系统中和/或能够使变速器单元适配3速变速器单元。通过布置第二联接装置以便被配置成选择性地将第二齿轮对联接于第三变速器轴，增加了满足终端用户需求的变速器单元的可能的变型的数量。此外，可以有效地利用变速器单元中用于容纳组成部件的空间，从而实现变速器单元的更紧凑的设计。
变速器单元可进一步包括第五齿轮对，该第五齿轮对被配置成当变速器单元布置在车辆动力系统中时，经由驱动轴的差速齿轮将第二变速器轴的第二轴部分可旋转地连接到车辆动力系统的驱动轴。因此，变速器单元可以用于具有电动车桥配置的车辆动力系统中。
第五齿轮对可以布置在第二齿轮对与第三齿轮对之间。由此，可以有效地使用第二齿轮对和第三齿轮对之间的可用空间，从而致使变速器单元的紧凑设计。当变速器单元布置在车辆动力系统中时，提供与驱动轴的连接的第五齿轮对可以因此布置在电动机旁边可用的空间中。如果需要，这还能够将电动机布置成更靠近车辆中心(即，纵向中心)。
此外，根据本公开，提供了一种车辆动力系统。车辆动力系统包括变速器单元和连接到变速器单元的输入轴的电动机。车辆动力系统的变速器单元包括形成变速器单元的输入轴的第一变速器轴。变速器单元进一步包括第二变速器轴，第二变速器轴包括第一轴部分和第二轴部分。第一轴部分经由第一齿轮对可旋转地连接到第一变速器轴。变速器单元进一步包括第一联接装置，该第一联接装置被配置成选择性地将第二变速器轴的第一轴部分联接到第二变速器轴的第二轴部分。变速器单元还包括第三变速器轴，第三变速器轴经由第二齿轮对可旋转地连接到第二变速器轴的第一轴部分，并且经由第三齿轮对可旋转地连接到第二变速器轴的第二轴部分。电动机布置成平行于第二变速器轴的纵向延伸部。此外，如在平行于第二变速器轴的纵向轴线的方向上所见，第二齿轮对和第三齿轮对布置在电动机的相反侧上。
车辆动力系统可以具有中央驱动配置或电动车桥配置。这是具有适配成适合两种车辆动力系统配置的可用设计空间的配置的车辆动力系统的变速器单元的结果。更具体地，在平行于第二变速器轴的纵向轴线的方向上所见，通过将第二齿轮对和第三齿轮对布置在电动机的相反侧上，变速器单元的配置与电动机的形状因数相组合，从而获得紧凑的设计。同时，由于其配置，变速器单元可以适配成符合终端用户的诸如关于齿轮数量和齿轮速比差的需求。因此，可使变速器单元适配终端用户需求所需的组成部件的数量最小化。换言之，这些主要部件可以在中央驱动配置与电动车桥配置之间共享。这进而导致车辆动力系统的组成部件的标准化的可能性增加。因此，提供了一种模块化的动力系统平台。
在车辆动力系统中，第一联接装置可以布置在垂直并相交于电动机的纵向延伸部(L3)的第一平面中。因此，考虑到利用变速器单元中的在电动机旁边的可用空间(即，电动机的径向外侧)，可以实现变速器单元的更紧凑的设计。
第一联接装置可进一步配置成选择性地将第三齿轮对联接至第二变速器轴的第二轴部分。因此，不需要单独的联接装置来选择性地将第三齿轮对联接到传动轴的第二轴部分。这进而减少了变速器单元的组成部件的数量。此外，这可减小在变速器单元中的用于容纳实现所期望的档位变换所需的联接装置所需的空间。
变速器单元可进一步包括第四齿轮对，并且第三变速器轴可以进一步经由第四齿轮对可旋转地连接到第二变速器轴的第一轴部分。因此，可以增加齿轮速比差的数量，从而获得所谓的3速变速器单元。
在车辆动力系中，第四齿轮副可以布置在垂直并相交于电动机的纵向延伸部的第二平面中。因此，变速器单元中的电动机旁边的可用空间可以用于容纳第四齿轮对。这进而能够实现变速器单元的更紧凑设计并且因此也能够实现车辆动力系统的更紧凑设计。
变速器单元可以进一步包括第二联接装置，该第二联接装置被配置成选择性地将第二齿轮对联接至第三变速器轴。因此，该变速器单元可以例如适配成用于具有电动车桥配置的车辆动力系统中和/或能够使变速器单元适配3速变速器单元。通过布置第二联接装置以便被配置成选择性地将第二齿轮对联接于第三变速器轴，增加了满足终端用户需求的变速器单元的可能的变型数量。此外，可以有效地利用变速器单元中的用于容纳组成部件的空间，从而实现变速器单元的更紧凑设计。
变速器单元可以进一步包括第五齿轮对，该第五齿轮对经由驱动车轴的差速齿轮将第二变速器轴的第二轴部分连接到车辆动力系统的驱动车轴。因此，车辆动力系统可以具有电动车桥配置。
在车辆动力系中，第五齿轮对可以布置在垂直且相交于电动机的纵向延伸部的第三平面中。由此，可以有效地使用第二齿轮对和第三齿轮对之间的可用空间，从而致使变速器单元的紧凑设计。如果需要，与其中第五齿轮对将布置在与第二齿轮对布置在的一侧相对的第三齿轮对的一侧的情况相比，这还能够将电动机布置为更靠近车辆中心(即，纵向中心)。
此外，根据本公开，提供了包括上述车辆动力系统的车辆。车辆可以是全电动车辆。
附图说明
图1示意性地示出了车辆的侧视图，
图2示意性地示出了根据本公开的变速器单元在布置在车辆动力系统中时的第一示例性实施例，
图3示意性地示出了根据本公开的变速器单元在布置在车辆动力系统中时的第二示例性实施例，
图4示意性地示出了根据本公开的变速器单元在布置在车辆动力系统中时的第三示例性实施例，
图5示意性地示出了图4中所示的变速器单元沿平面C-C的剖面图，
图6示意性地示出了根据本公开的变速器单元在布置在车辆动力系统中时的第四示例性实施例。
具体实施方式
以下将参考示例性实施例和附图更详细地描述本发明。然而，本发明不限于在附图中讨论和/或示出的示例性实施例，而是可以在所附权利要求的保护范围内变化。此外，附图不应被视为按比例绘制，因为为了更清楚地示出本发明或其特征，一些特征可能被放大。
根据本公开，提供了一种用于车辆动力系统的变速器单元。变速器单元包括形成变速器单元的输入轴的第一轴。变速器单元还包括第二变速器轴，第二变速器轴包括第一轴部分和第二轴部分。第一轴部分经由第一齿轮对可旋转地连接到第一变速器轴。变速器单元进一步包括第一联接装置，该第一联接装置被配置成选择性地将第二变速器轴的第一轴部分联接到第二变速器轴的第二轴部分。变速器单元还包括第三变速器轴，该第三变速器轴经由第二齿轮对可旋转地连接到第二变速器轴的第一轴部分，并且经由第三齿轮对可旋转地连接到第二变速器轴的第二轴部分。第二齿轮对和第三齿轮对在平行于第二变速器轴的纵向轴线的方向上布置成彼此相距一定距离，使得当变速器单元布置在车辆动力系统中时，连接到第一变速器轴的电动机可布置在第二齿轮对和第三齿轮对之间。
由于第二齿轮对和第三齿轮对的布置，根据本公开的变速器单元可容易地适配于终端用户需求，同时实现组成部件的高度标准化。例如通过使得能够有效地利用第二齿轮对和第三齿轮对之间可用的空间，来实现容纳可能的另外的组成部件，以用于适配终端用户需求，诸如可用的齿轮速比差的数量以及变速器单元是否应当用于具有中央驱动配置或电动车桥配置的车辆动力系统中。
本公开进一步涉及包括上述变速器单元和电动机的车辆动力系统。该电动机充当车辆动力系统的推进单元，并且因此还充当包括该车辆动力系统的车辆的推进单元。电动机可以是车辆动力系统的唯一推进单元。通过本文所描述的变速器单元，电动机可以布置在变速器单元的第二齿轮对与第三齿轮对之间、平行于第二变速器轴的纵向延伸部。换言之，如在平行于第二变速器轴的纵向轴线的方向上看到的，第二齿轮对和第三齿轮对可布置在电动机的相对侧上。
车辆动力系统可以是中央驱动车辆动力系统或电动车桥车辆动力系统。
如本文所描述的变速器单元和车辆动力系统特别适合于轻型或中型卡车，诸如分销卡车、垃圾卡车等。对于这个类型，电动机可以相对小，即，具有小形状因数。
本文所描述的变速器单元可以进一步适配终端用户对来自变速器单元的所希望的动力输出装置的需求。例如，动力输出装置可布置在第一变速器轴上或第二变速器轴的第一轴部分上。此外，在车辆动力系统中还可以包括减速器或其他辅助件。这种减速器或其他辅助件可例如连接至第一变速器轴，或连接至第二变速器轴的第一部分。其他辅助件的示例可包括但不限于水泵、燃料泵、转向伺服泵、油泵、压缩机等。
图1示意性地示出了车辆1的示例的侧视图。车辆1包括具有中央驱动配置的动力系统2。车辆传动系统2包括电动机3形式的推进单元、以及被配置成选择性地将扭矩传送至驱动轮7的变速器单元4。变速器单元4可经由传动轴6连接到车辆1的驱动轮7。车辆动力系统2被配置为经由驱动轮7向车辆1提供动力。驱动轮7也可以称为主动轮7。
图2示意性地示出了根据本公开的变速器单元4的第一示例性实施例。在该图中，变速器单元4示出为布置在诸如图1中所示的车辆1的车辆动力系统的车辆动力系统2中。除了变速器单元4之外，车辆动力系统2包括被配置为用作推进单元的电动机3。变速器单元4被配置为经由传动轴6和驱动轴8以不同传动比将来自电动机3的驱动扭矩传递至驱动轮7。驱动轴8是连接至驱动轮7的轮轴。传动轴6可以经由常规的末级齿轮和差速器9连接至驱动轴8。传动轴6、驱动轴8、末级齿轮和差速器9以及驱动轮7都是车辆动力系统2的组成部件。图2中所示的车辆动力系统2具有中央驱动配置。
变速器单元4包括第一变速器轴10，电动机3可连接至第一变速器轴10。第一变速器轴10因此形成变速器单元4的输入轴。第一变速器轴10经由第一齿轮对11可旋转地连接到变速器单元4的第二变速器轴20。更具体地，第一齿轮对11包括布置在第一变速器轴10上并被配置为随第一变速器轴10一起旋转的第一齿轮11a。第一齿轮对11进一步包括布置在第二变速器轴20上并被配置为随第二变速器轴20一起旋转的第二齿轮11b。第一齿轮11a的轮齿与第二齿轮11b的相应轮齿相互啮合。因此，第一变速器轴10的旋转将致使第二变速器轴20以由第一齿轮对11的传动比给出的与第一变速器轴10的转速成比例的转速旋转。
第二变速器轴20是分开的轴。换言之，第二变速器轴20包括第一轴部分20a和第二轴部分20b。第二变速器轴20的第二轴部分20b可形成变速器单元4的输出轴。更具体地，第二变速器轴的第二轴部分20b可包括连接装置4b，该连接装置4b被配置成允许变速器单元4连接到车辆动力系统2的传动轴6。
第二变速器轴20的第一轴部分20a可以通过第一联接装置12(诸如可轴向移动的联接套筒)与第二轴部分20b连接和断开。因此，第一联接装置12被配置成选择性地将第二变速器轴20的第一轴部分20a联接到第二变速器轴20的第二轴部分20b。当第一轴部分20a联接到第二轴部分20b时，第二变速器轴20的第一轴部分20a和第二轴部分20b被锁定成彼此旋转，并且因此将具有相同的转速。如图所示，第一联接装置12可以布置在第二变速器轴20的位置处，使得当变速器单元布置在车辆动力系统2中时，第一联接装置12将布置在电动机3旁边。换言之，第一联接装置12可布置在垂直于电动机3的纵向延伸部L3的平面P3中。平面P3延伸通过电动机3，并且因此与电动机3的纵向延伸部L3相交。电动机3还具有垂直于纵向延伸部L3的径向延伸。如果第一联接装置12布置在电动机旁边，第一联接装置12的位置因此可以描述为布置在电动机3的径向外侧。第一联接装置12可以包括爪形离合器、同步器等。
变速器单元4还包括第三变速器轴30。第三变速器轴30通过第二齿轮对21可旋转地连接到第二变速器轴20。第二齿轮对21包括连接到第二变速器轴20的第三齿轮21a和连接到第三变速器轴30的第四齿轮21b。
第三变速器轴30还可经由第三齿轮对31可旋转地连接到第二变速器轴20的第二轴部分20b。第三齿轮对31包括第五齿轮31a和第六齿轮31b。第六齿轮31b可固定连接至第三变速器轴30，以随第三变速器轴30一起旋转。第五齿轮31a可布置在第二轴部分20b上，使得其可相对于第二变速器轴的第二轴部分20b自由地旋转，但是可选择性地联接成与第二变速器轴20的第二轴部分20b一起旋转。例如，上述第一联接装置12可被配置成选择性地将第五齿轮31a联接到第二变速器轴20的第二轴部分20b。这例如可以通过可轴向移动的套筒形式的联接装置来实现，该联接装置可以在第一位置和第二位置之间是可轴向移动的，在第一位置，该可轴向移动的套筒将第一轴部分20a联接到第二变速器轴20的第二轴部分20b，在第二位置，该可轴向移动的套筒将第五齿轮31a联接到第二变速器轴20的第二轴部分20b。这种可轴向移动的套筒可进一步具有第三位置，在第三位置，该可轴向移动的套筒不将任何组成部件联接到第二变速器轴20的第二轴部分20b。在这种情况下，当可轴向移动的套筒处于第三位置时，变速器单元4将处于空档。
作为被配置成选择性地将第五齿轮31a联接到第二变速器轴20的第二轴部分20b的第一联接装置12的替代方案，变速器单元4可以包括另外的联接装置(未示出)，该另外的联接装置被配置成选择性地将第五齿轮31b联接到第二变速器轴20的第二轴部分20b。
当第二变速器轴20的第一轴部分20a联接到第二变速器轴的第二轴部分20b并且第五齿轮31a相对于第二变速器轴20自由地旋转时，驱动扭矩可以以由第一齿轮对11给出的传动比从电动机2经由第一变速器轴10和第二变速器轴20传递到连接装置4b。之后，驱动扭矩可从变速器单元4经由传动轴6和驱动轴8传递到驱动轮7。然而，当第二变速器轴20的第一轴部分20a通过联接装置12与第二变速器轴20的第二轴部分20b断开连接/断开联接，并且第五齿轮31a被锁定成与第二变速器轴20的第二轴部分20b一起旋转时，驱动扭矩可从电动机3经由第一变速器轴10和第二变速器轴20的第一轴部分20a传递至第三变速器轴30，并且随后传递至第二变速器轴20的第二轴部分20b。在后者的情况下，驱动扭矩可以因此以由第一齿轮对11、第二齿轮对21和第三齿轮对31给定的比率从电动机3传递到连接装置4b和传动轴6。因此，根据第一示例性实施例的变速器单元4是所谓的2速变速器单元。
如图所示，第二齿轮对21和第三齿轮对31布置成在平行于第二变速器轴20的纵向轴线的方向上彼此相距一定距离，使得当变速器单元4布置在车辆动力系统2中时，电动机3可以布置在第二齿轮对21与第三齿轮对31之间。不同地描述，第一平面P1(包括第二齿轮对的齿轮的旋转中心)和第二平面P2(平行于第一平面P1并且包括第三齿轮平面的齿轮的旋转中心)布置成彼此相距一定距离，使得电动机3可布置在它们之间。平面P1和平面P2各自垂直于第二变速器轴20的纵向轴线。换言之，如在平行于第二变速器轴20的纵向轴线的方向上所见的，第二齿轮对21和第三齿轮对31可以布置在电动机3的相反侧上。这还意味着平面P1和平面P2不横穿电动机3的纵向延伸部L3，并且整个电动机3(包括其转子和其定子)可以布置在平面P1和平面P2之间。然而，平面P1和平面P2垂直于电动机3的中心轴线。因此，电动机3可以布置成更靠近第二变速器轴。这进而使得电动机能够更靠近车辆动力系统2的纵向中心。图2所示的车辆动力系统的纵向中心与第二变速器轴20和传动轴6的纵向轴线重合。
虽然图2中未示出，但是变速器单元4可以根据需要进一步包括一个或更多个动力输出连接装置。这样的动力输出连接装置可例如布置在第一变速器轴10上与可连接到电动机3的端部相对的端部处，和/或布置在第二变速器轴20的第一轴部分20a上与连接装置4b相反的纵向端部处。如果需要，图2所示的车辆动力系统2可进一步包括减速器或其他辅助件(未示出)。这样的减速器或其他辅助件可例如布置在第一变速器轴10上与可连接至电动机3的端部相反的端部处。可替代地，减速器或其他辅助件可以布置在电动机3的与连接到变速器单元4的位置相反的一侧上。
图3示意性地示出了当布置在具有中央驱动配置的车辆动力系统2中时根据本公开的变速器单元4的第二示例性实施例。根据第二示例性实施例的变速器单元4类似于根据参照图2所描述的第一示例性实施例的变速器单元4。然而，根据第二示例性实施例的变速器单元4进一步包括第二联接装置35和第四齿轮对23。
第二联接装置35被配置成通过第二齿轮对21选择性地将第二变速器轴20的第一轴部分20a联接到第三变速器轴30。更具体地，第二联接装置35被配置成选择性地将第四齿轮21b联接至第三变速器轴30。换言之，在变速器单元4的第二示例性实施例中，第二齿轮对21的第四齿轮21b布置在第三变速器轴30上，使得其可相对于第三变速器轴30自由地旋转，但是也可通过第二联接装置35锁定成与第三变速器轴30一起旋转。
第四齿轮对23包括第七齿轮23a和第八齿轮23b。第七齿轮23a固定地布置在第二变速器轴20的第一轴部分20a上，并且因此被配置成与第一轴部分20a一起旋转。第八齿轮23b布置在第三变速器轴30上，使得其可相对于第三变速器轴30自由地旋转，但是可选择性地联接成与第三变速器轴30一起旋转。如图所示，第八齿轮23b可通过第二联接装置35选择性地联接至第三变速器轴。这可以例如通过第二联接装置35来实现，该第二联接装置35包括可以上文所描述的关于第一联接装置12的对应方式在两个或三个位置之间轴向地移位的可轴向移位的套筒。然而，出于能够将第八齿轮23b联接至第三变速器轴30以用于随其一起旋转的目的，还可以利用单独的联接装置。
如图3所示，第四齿轮对23可以布置在第二齿轮对21和第三齿轮对31之间。更具体地，第四齿轮对23可以布置在沿第二变速器轴20的纵向轴线的一个位置处，使得当变速器单元4布置在车辆动力系统2中时，第四齿轮对23布置在电动机3旁边，该电动机3进而连接到第一变速器轴10。换言之，第四齿轮对23可以因此布置在垂直于电动机3的纵向延伸部L3的平面P4中。平面P4延伸通过电动机3，并且因此与电动机3的纵向延伸部L3相交。平面P4平行于上述平面P1、平面P2和平面P3。因此，车辆动力系统2可具有紧凑的设计。可替代地，如果需要，第四齿轮对23可以介于第一齿轮对11和第二齿轮对21之间。
以与关于图2中所示的根据第一示例性实施例的变速器单元所描述的相同的方式，当第一轴部分20a和第二轴部分20b彼此联接并且第五齿轮31a相对于第二变速器轴自由旋转时，驱动扭矩可以通过图3中所示的根据第二示例性实施例的变速器单元4从电动机3仅经由第一变速器轴10和第二变速器轴20传递到传动轴6。换言之，当第一轴部分20a联接到第二变速器轴的第二轴部分20b时，第三变速器轴30不将任何驱动扭矩从电动机传递到传动轴。然而，当第二变速器轴20的第一轴部分20a与第二变速器轴20的第二轴部分20b断开连接/断开联接，并且第五齿轮31a被锁定成与第二变速器轴20的第二轴部分20b一起旋转时，驱动扭矩可以从电动机3经由第一变速器轴10和第二变速器轴20的第一轴部分20a传递至第三变速器轴30，并且随后传递至第二变速器轴20的第二轴部分20b。在这种情况下，第一轴部分20a可通过第二齿轮对21或第四齿轮对23连接至第三变速器轴，替代方案提供不同的传动比。因此，根据第二示例性实施例的变速器单元4是所谓的3速变速器单元。
图4示意性地示出了当布置在车辆动力系统2’中时根据本公开的变速器单元4的第三示例性实施例。与分别在图2和图3中所示的车辆动力系统2相比，在图4中所示的车辆动力系统2’具有电动车桥配置。
根据第三示例性实施例的变速器单元4类似于根据上述第一示例性实施例的变速器单元，但是进一步包括第二联接装置35和第五齿轮对41。如图所示，第二联接装置35可被配置成选择性地将第二齿轮对21联接至第三变速器轴30。作为替代方案，根据第三示例性实施例，第二联接装置35可替代地与第六齿轮31b相关联，并且因此被配置成经由第三齿轮对31选择性地将第三变速器轴30联接到第二变速器轴的第二轴部分20b。根据又一替代方案，第二联接装置35可以与第五齿轮31a相关联并且由此被配置成经由第三齿轮对31选择性地将第三变速器轴30联接到第二变速器轴20的第二轴部分20b。
第五齿轮对41被配置成将第二变速器轴20的第二轴部分20b可旋转地连接到车辆动力系统2的驱动轴8。驱动轴8是连接至驱动轮7的轮轴。第五齿轮对41包括第九齿轮41a和第十齿轮41b。第九齿轮41a固定地布置在第二变速器轴20的第二轴部分20b上，并且因此被配置为随其一起旋转。第十齿轮41b经由差速器45连接到驱动轴8。因此，驱动扭矩可以从变速器单元4的第二轴部分20b经由第五齿轮对41和差速器45传递至驱动轴8。与具有中央驱动配置的车辆动力系统相比，在第二变速器轴的第二轴部分和差速器之间没有布置传动轴，但是第十齿轮41b直接连接到差速器45。
如图所示，如在与第二变速器轴20的纵向延伸部平行的方向上可见，第五齿轮对41可布置在第二齿轮对21与第三齿轮对31之间。由此，可以实现变速器单元4的紧凑设计。当变速器单元4布置在车辆动力系统2’中时，第五齿轮对41可以由此布置在电动机3旁边的可用空间中。换言之，第五齿轮对41可以布置在垂直于电动机3的纵向延伸部的平面P5中。平面P5延伸通过电动机3，并且因此与电动机3的纵向延伸部L3相交。如果需要，这还使得电动机能够布置成更靠近包括车辆动力系统2’的车辆的纵向中心轴线。如从图中明显看出，当变速器单元4布置在车辆动力系统2’中时，差速器45的差速器中心还可以布置在垂直于电动机的纵向延伸部L3的平面中。
当第二变速器轴20的第一轴部分20a联接到第二变速器轴20的第二轴部分20a并且第三变速器轴30能够相对于第二变速器轴自由旋转时，驱动扭矩可以通过第一齿轮对11从电动机3经由第一变速器轴传递到第二变速器轴。随后，驱动扭矩可从第二变速器轴20的第二轴部分20b经由第五齿轮对41传递至差速器45和驱动轴8，并且由此传递至驱动轮7。然而，当第一轴部分20a与第二轴部分20b脱离联接并且第三变速器轴30可旋转地连接到第一轴部分20a和第二轴部分20b时，驱动扭矩可从第一变速器轴10经由第一齿轮对11传递到第二变速器轴20的第一轴部分20a，并且随后从第一轴部分20a经由第二齿轮对21传递至第三变速器轴30，并且进而经由第三齿轮对31传递至第二变速器轴20的第二轴部分20b。然后，驱动扭矩可以从第二变速器轴的第二轴部分20b经由第五齿轮对41和差速器45传递至驱动轴8。
为了进一步阐明根据第三示例性实施例的变速器单元4，图5示意性地示出了如在图4的平面C-C中所见的图4中所示的变速器单元4的剖面图。为了便于说明，齿轮示出为圆形，即，未示出齿轮的轮齿。然而，应当注意的是，相应齿轮对的齿轮通过其相互啮合的轮齿而彼此协作。此外，多个轴仅通过示出它们各自的中心轴线(即，它们的旋转轴线)来示出。此外，虽然不是变速器单元本身的一部分，但是连接到变速器单元4的电动机3的布置由虚线示出。然而，在图5中没有完全画出电动机3，因为在这种情况下第一齿轮11a在根据图4的平面C-C的剖面图中是不可见的。此外，因为本身不是变速器单元4的一部分，并且为了清晰起见，在图中省略了差速器45。
如图5所示，第一齿轮11a围绕第一变速器轴的中心轴线10c可旋转地布置，并且与第二齿轮11b协作。第二齿轮11b围绕第二变速器轴的中心轴线20c可旋转地布置。此外，第三齿轮21a围绕中心轴线20c可旋转地布置，并且与第四齿轮21b协作，第四齿轮21b又围绕第三变速器轴30的中心轴线30c可旋转地布置。此外，第九齿轮围绕第二变速器轴的中心轴线20c可旋转地布置，并且与第十齿轮41b协作，第十齿轮41b又围绕驱动轴8的中心轴线8c可旋转地布置。
第一变速器轴10的中心轴线10c和第二变速器轴20的中心轴线20c可布置在共同平面P6中。然而，第三变速器轴30的中心轴线30c可以偏离共同平面P6。此外，驱动轴8的中心轴线8c可偏离共同平面P6。更具体地，第三变速器轴30的中心轴线30c和中心轴线8c(其也是第十齿轮41b的旋转轴线)可布置在平面P6的相反侧上，平面P6包括第一轴10的中心轴线10c和第二变速器轴20的中心轴线20c。
图6示意性地示出了当布置在具有电动车桥配置的车辆动力系统2’中时的根据本公开的变速器单元4的第四示例性实施例。第四示例性实施例类似于根据上述和图3中所示的第二示例性实施例的变速器单元，但是还包括第五齿轮对41。第五齿轮对41被配置成经由差速器45将第二变速器轴20的第二轴部分20b与驱动车轴8连接。
如在与第二变速器轴的延伸部平行的方向所见，第五齿轮对41可布置在第三齿轮对31与第四齿轮对之间。由此，可以有效地利用电动机旁边的可用空间，并且变速器单元可以具有紧凑的设计。
还可以注意到的是，图6中所示的第四示例性实施例类似于上述和图4中所示的第三示例性实施例，但是不同之处在于，其还包括第四齿轮对23。由此，根据第四示例性实施例的变速器单元4是所谓的3速变速器单元。
与本文中所描述的变速器单元的示例性实施例无关，可以注意到的是，第一变速器轴、第二变速器轴和第三变速器轴平行地布置在变速器单元中。类似地，变速器单元的齿轮对布置在彼此平行的平面中。齿轮对被认为布置在齿轮对的两个齿轮的两个旋转中心均布置在其中的平面中。
如图2和图3所示，在具有中央驱动配置的车辆动力系统的情况下，根据本公开的变速器单元4可以布置成使得第二变速器轴20具有基本上垂直于驱动轴8的纵向延伸部的纵向延伸部。然而，在根据本公开的变速器单元4用于具有电动车桥配置的车辆动力系统的情况下，变速器单元可以布置成使得第二变速器轴20具有与驱动轴8的纵向延伸部基本上平行的纵向延伸部。

Claims (17)

1.一种用于车辆动力系统(2、2’)的变速器单元(4)，
所述变速器单元(4)包括：
第一变速器轴(10)，所述第一变速器轴(10)形成所述变速器单元(4)的输入轴；
第二变速器轴(20)，所述第二变速器轴(20)包括第一轴部分(20a)和第二轴部分(20b)，所述第一轴部分(20a)经由第一齿轮对(11)可旋转地连接到所述第一变速器轴(10)；
第一联接装置(12)，所述第一联接装置(12)被配置成选择性地将所述第二变速器轴(20)的所述第一轴部分(20a)联接到所述第二变速器轴(20)的所述第二轴部分(20b)；以及
第三变速器轴(30)，所述第三变速器轴(30)经由第二齿轮对(21)可旋转地连接到所述第二变速器轴(20)的所述第一轴部分(20a)，并且经由第三齿轮对(31)可旋转地连接到所述第二变速器轴(20)的所述第二轴部分(20b)；
其中，所述第二齿轮对(21)和所述第三齿轮对(31)布置成在平行于所述第二变速器轴(20)的纵向轴线的方向上彼此相距一定距离，使得当所述变速器单元(4)布置在所述车辆动力系统(2，2’)中时，连接至所述第一变速器轴(10)的电动机(3)能够布置在所述第二齿轮对(21)与所述第三齿轮对(31)之间。
2.根据权利要求1所述的变速器单元(4)，其中，所述第一联接装置(12)布置在沿所述第二变速器轴(20)的所述纵向轴线的一个位置处，使得当所述变速器单元(4)布置在所述车辆动力系统(2、2’)中时，所述第一联接装置(12)定位在第一平面(P3)中，所述第一平面(P3)垂直且相交于连接至所述第一变速器轴(10)的所述电动机(3)的纵向延伸部(L3)。
3.根据权利要求1或2所述的变速器单元(4)，其中，所述第一联接装置(12)进一步被配置为选择性地将所述第三齿轮对(31)联接至所述第二变速器轴(20)的所述第二轴部分(20b)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的变速器单元(4)，进一步包括第四齿轮对(23)，并且其中，所述第三变速器轴(30)进一步经由所述第四齿轮对(23)可旋转地连接到所述第二变速器轴(20)的所述第一轴部分(20a)。
5.根据权利要求4所述的变速器单元(4)，其中，所述第四齿轮对(23)布置在沿所述第二变速器轴(20)的所述纵向轴线的一个位置处，使得当所述变速器单元(4)布置在所述车辆动力系统(2)中时，所述第四齿轮对(23)定位在第二平面(P4)中，所述第二平面(P4)垂直且相交于连接至所述第一变速器轴(10)的所述电动机(3)的纵向延伸部(L3)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的变速器单元(4)，进一步包括第二联接装置(35)，所述第二联接装置(35)被配置成选择性地将所述第二齿轮对(21)联接至所述第三变速器轴(30)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的变速器单元(4)，进一步包括第五齿轮对(41)，所述第五齿轮对(41)被配置成当所述变速器单元(4)布置在所述车辆动力系统(2’)中时，经由驱动轴(8)的差速齿轮(45)将所述第二变速器轴(20)的所述第二轴部分(20b)可旋转地连接到所述车辆动力系统(2’)的所述驱动轴(8)。
8.根据权利要求7所述的变速器单元(4)，其中，所述第五齿轮对(41)布置在所述第二齿轮对(21)与所述第三齿轮对(31)之间。
9.一种车辆动力系统(2、2’)，包括变速器单元(4)和电动机(3)，所述电动机(3)连接至所述变速器单元(4)的输入轴；
所述变速器单元(4)包括：
第一变速器轴(10)，所述第一变速器轴(10)形成所述变速器单元(4)的所述输入轴；
第二变速器轴(20)，所述第二变速器轴(20)包括第一轴部分(20a)和第二轴部分(20b)，所述第一轴部分(20a)经由第一齿轮对(11)可旋转地连接到所述第一变速器轴(10)；
第一联接装置(12)，所述第一联接装置(12)被配置成选择性地将所述第二变速器轴(20)的所述第一轴部分(20a)联接到所述第二变速器轴(20)的所述第二轴部分(20b)；以及
第三变速器轴(30)，所述第三变速器轴(30)经由第二齿轮对(21)可旋转地连接到所述第二变速器轴(20)的所述第一轴部分(20a)，并且经由第三齿轮对(31)可旋转地连接到所述第二变速器轴(20)的所述第二轴部分(20b)；
其中，所述电动机(3)布置为平行于所述第二变速器轴(20)的纵向延伸部，并且
如在平行于所述第二变速器轴(20)的纵向轴线的方向上所见，所述第二齿轮对(21)和所述第三齿轮对(31)布置在所述电动机(3)的相反侧上。
10.根据权利要求9所述的车辆动力系统(2、2’)，其中，所述变速器单元(4)的所述第一联接装置(12)布置在第一平面(P3)中，所述第一平面(P3)垂直且相交于所述电动机(3)的所述纵向延伸部(L3)。
11.根据权利要求9或10所述的车辆动力系统(2、2’)，其中，所述第一联接装置(12)进一步被配置成选择性地将所述第三齿轮对(31)联接到所述第二变速器轴(20)的所述第二轴部分(20b)。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的车辆动力系统(2、2’)，其中，所述变速器单元(4)进一步包括第四齿轮对(23)，并且其中，所述第三变速器轴(30)进一步经由所述第四齿轮对(23)可旋转地连接到所述第二变速器轴(20)的所述第一轴部分(20a)。
13.根据权利要求12所述的车辆动力系统(2、2’)，其中，所述第四齿轮对(23)布置在第二平面(P4)中，所述第二平面(P4)垂直且相交于所述电动机(3)的所述纵向延伸部(L3)。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的车辆动力系统(2、2’)，其中，所述变速器单元(4)进一步包括第二联接装置(35)，所述第二联接装置(35)被配置成选择性地将所述第二齿轮对(21)联接到所述第三变速器轴(30)。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的车辆动力系统(2’)，其中，所述变速器单元(4)进一步包括第五齿轮对(41)，所述第五齿轮对(41)经由驱动车轴(8)的差速齿轮(45)将所述第二变速器轴(20)的所述第二轴部分(20b)连接至所述车辆动力系统(2)的驱动车轴(8)。
16.根据权利要求15所述的车辆动力系统，其中，所述第五齿轮对(41)布置在第三平面(P5)中，所述第三平面(P5)垂直且相交于所述电动机(3)的纵向延伸部(L3)。
17.一种车辆(1)，包括根据权利要求9至16中任一项所述的车辆动力系统(2)。
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