CN116348328A - 包括两个电机的纯电驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纯电驱动系统(1)，具有：两台电机(2,3)和包括主箱(6)和分段副箱(9)的组合式变速器(7)，其中，分段副箱(9)具有行星齿轮组(10)，其中，主箱(6)的第一输入轴(4)接合或可接合至第一电机(2)，使得扭矩从第一电机(2)经由第一输入轴(4)可传入组合式变速器(7)中，其中，主箱(6)的第二输入轴(5)接合或可接合至第二电机(3)，其中，主箱(6)的输出轴(8)按传递扭矩的方式永久地接合至行星齿轮组(10)的第一元件(26)，并且其中，行星齿轮组的第二元件(12)按传递扭矩的方式永久地接合至组合式变速器(7)的从动轴(13)。本发明的特点是，相对于第一输入轴(4)同轴地布置正好两个动齿轮(18,19)，其中，相对于第二输入轴(5)同轴地布置正好另外两个动齿轮(20,21)，其中，这两个输入轴(4,5)通过正好两个与输出轴(8)同轴布置的定齿轮(22,23)接合或可接合至输出轴(8)，并且其中，第一定齿轮(22)与第一和第三动齿轮(18,20)永久啮合，第二定齿轮(24)与第二动齿轮(19)和第四动齿轮(21)永久啮合。

Description

包括两个电机的纯电驱动系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所详细限定的类型的尤其用于机动车的纯电驱动系统。
背景技术
除了用内燃发动机以及电动机两者实现车辆驱动的混合式驱动系统外，纯电驱动系统也逐渐变得越来越重要。它们可以包括一个具有可通过变速器变速的传动比、尤其是多个挡的用于纯电驱动轴的驱动系统。作为现有技术，本申请遵循DE 10 2008 002 380A1。它表明在此适用的权利要求的前序部分的其中几个特征，但不同于本发明地是在混动系统中、而不是在纯电驱动系统中。在此，该结构规定一种具有一个主箱和一个具有行星齿轮组的分段副箱的组合式变速器。在此设有两台电机，它们分别驱动主箱的一个自己的输入轴，而内燃发动机可以通过可切换的离合器驱动该主箱的输出轴。主箱的输出轴连接至分段副箱的行星齿轮组的中心轮，其行星齿轮架是混动驱动系统的从动部件。还从AT520555A4中知道一种驱动系统，具有两台电机和一个按照副轴构型的变速器。最后，DE10 2008 002 380 A1公开一种混动变速器，其具有两台电机、一个变速器主箱和一个按行星轮系构型的变速器分段副箱。
发明内容
现在，本发明的任务是提供一种具有权利要求1的前序部分的特征的纯电驱动系统，它允许舒适且长久的运行。
根据本发明，该任务通过一种具有权利要求1中的特征、在此尤其是权利要求1的特征部分的特征的纯电驱动系统来完成。有利的设计和改进方案来自其从属权利要求。
与前言所述现有技术中的混动驱动系统相似地，根据本发明的纯电驱动系统利用两台电动机，它们通过具有主箱和包括行星齿轮组的分段副箱的组合式变速器来驱动组合式变速器的从动轴。接着借此驱动车辆、尤其是载货汽车的例如一个或多个被驱动的轴。根据本发明在此是这样的，即，与主箱的第一输入轴同轴地设置正好两个动齿轮，而与主箱的第二输入轴同轴地也有相同的设置。因此通过两台电机总共出现四个可独立换挡的挡并且根据需要相应出现虚拟中间挡，而不必有就像在例如混动驱动系统中那样的与其它动齿轮相关的相应运行成本。
由于使用在两个输入轴上的各自正好两个动齿轮和与之对应的正好两个定齿轮用于连接主箱输出轴至其输入轴，做法是各输入轴的其中一个动齿轮啮合至输出轴的第一定齿轮，各自输入轴的另外两个动齿轮啮合至输出轴的第二定齿轮，故出现如下结构，其在分段副箱的各自位置之内允许动力换挡可能性。在此，这就像在根据本发明电驱动系统的一个特别有利的改进方案中规定的那样利用简单的换挡爪可以实现。因此，不同于复杂且易磨损的摩擦换挡件，现在可以通过相应动力切换各自输入轴上的动齿轮并且利用借助电机的同步化来简单、舒适且磨损优化地进行切换。
进一步优点通过将电机定位在两个不同的输入轴上来获得，从而可以实现尤其改善起步性能的虚拟中间挡。这尤其适用于重型车辆，因此规定优选但非唯一地应用在载货汽车领域中。
因使用两台电机而得到的进一步优点在于，在例如以整个行程占比70％的数量级形成载货汽车远程交通的部分动力运行中可以将两台电机之一停止，这总体影响到动力总成的使用寿命和效率。
在此还根据本发明，与主箱输出轴同轴地设有第三定齿轮，其永久啮合至本身抗旋转地连接至行星齿轮组第一元件的第四定齿轮。行星齿轮组和进而组合式变速器的分段副箱的这种连接允许高效紧凑地实现该结构。
另外根据本发明，抗旋转地连接至从动轴的齿轮啮合至差速器齿轮，而差速器齿轮本身抗旋转地连接至差速器的差速器笼。
此外根据本发明，第一输入轴的旋转轴线、第二输入轴的旋转轴线、行星齿轮组的中心轴的旋转轴线和差速器齿轮的旋转轴线都彼此平行布置。
本发明意义上的“抗旋转地连接”在此是指在本身转动的相互同轴布置的元件之间的下述连接，其如此将所述元件相互连接，即，所述元件以相同的角速度旋转。
如上已表明地，这些动齿轮相应可切换地连接至其各自输入轴，其中，根据本发明的一个很有利的设计，在每个所述输入轴的区域中分别设置有用于第一和第二动齿轮或第三和第四动齿轮的第一和第二换挡件，其中，各自第一换挡件设立用于将第一或第三动齿轮连接至其各自输入轴，并且其中，各自第二换挡件设立用于将第二或第四动齿轮连接至其各自输入轴。在这里，因此在输入轴区域中总共设有四个换挡件，针对每个动齿轮有一个。这些换挡件被设计成它们选择性地将动齿轮连接至其输入轴，或者不将其连接至其输入轴而使得它相对于输入轴自由旋转。这足以能实现共四个挡，其中，在分段副箱的相同位置之内，所述挡可被动力换挡，并且其中，所述驱动能选择性地由一台、另一台或两台电机进行。
根据该构思的另一个很有利设计而在此规定，各自输入轴的第一和第二换挡件组合成具有空挡和致动器的双换挡件。用于各自输入轴的第一和第二换挡件的一个双换挡件的使用将所需零部件总数最终减少到两个双换挡件，每个输入轴有一个。通过各自仅一个致动器，每个双换挡件可被驱动，从而也降低与致动系统相关的成本，因此总体实现结构复杂性降低以及地方、结构空间和构件的节约。
因此在分段副箱内是这样的，即，根据本发明的电驱动系统的一个很有利的改进方案，设有用于制停行星齿轮组的第三元件的制动换挡件。由此分段副箱的传动比可改变。另一个很有利的设计还规定，作为其替代或尤其是其补充，设有用于将行星齿轮组的第一和第三元件联动的联动换挡件。
根据存在联动换挡件和制动换挡件两者的一个极其有利的改进方案，它们也能又组合成一个具有致动器的双换挡件，从而在这里也与之前关于每个输入轴所述的相似地相应降低成本。
如上已述地，两台电机的转子能接合或可接合至主箱的各自输入轴。在此，根据本发明的电驱动系统的一个极其有利的改进方案，第一电机的转子抗旋转地连接至第一输入轴，第二电机的转子抗旋转地连接至第二输入轴。因此可以放弃各自电机的转子与输入轴之间的附加换挡件或离合件，因为输入轴本来就可切换地连接至动齿轮，并且在空挡下该动齿轮的各自换挡件最终也保持与组合式变速器的主箱的输出轴分离，由此额外的连接元件是多余的，故可以节约成本、结构空间和重量。
根据本发明电驱动系统的一个极其有利的改进方案，在分段副箱内可以规定，行星齿轮组的中心齿轮作为行星齿轮组的第一元件、行星齿轮架作为第二元件以及齿圈作为第三元件构成。因此，分段副箱与输入轴的连接在此情况下通过中心轮的接合来达成，从动则借助行星齿轮架来进行，而齿圈根据上述的有利设计通过制动换挡件被制停和/或通过联动换挡件可直接抗旋转地连接至中心轮。
在各自输入轴上的第一和第二换挡件在此可以如以上已经描述地设计成形状配合的换挡件、尤其是换挡爪。它们具有如下显著优点，即，它们基本无摩损地工作。它们也可以因为本发明组合式变速器的特殊状况而动力换挡，在这里，此时或许出现的功率损耗可以通过借助各自另一电机的助力被完全或至少部分补偿，即，所述电机可以担负同步化，以便在采用形状配合式换挡件的情况下也实现极其舒适的换挡。
附图说明
从以下参照图所详细描述的实施例中得到本发明的电驱动系统的其它有利设计，其中：
图1示出根据本发明的电驱动系统的可能结构的示意性齿轮组计划，
图2示出描绘处于四个挡的换挡件的位置的换挡表。
具体实施方式
在图1的图示中能看到总体用1标示的电驱动系统。它具备第一电机2以及第二电机3。第一电机2的转子抗旋转地连接至第一输入轴4，第二电机3的转子抗旋转地连接至第二输入轴5。输入轴4、5是组合式变速器7的主箱6的一部分。组合式变速器7的主箱6的输出轴8接合至具有行星齿轮组10的分段副箱9。在这里，主箱6的输出轴8连接至分段副箱9的行星齿轮传动机构10的中心轴11。通过行星齿轮架12，组合式变速器7的从动轴13被驱动，其通过齿轮14与本身抗旋转地连接至差速器16的差速器笼的差速器齿轮15啮合。车辆尤其是载货汽车的电动轴的两个示例性所示的被驱动的轮17最终通过差速器16被驱动。差速器16在此算作普通技术常识，故对此不必进一步作介绍。它在这里例如作为具有可切换的差速锁的差速器16被示出。
相对于中心轴11同轴布置的从动轴14优选设计成空心轴，并且相对于设计成实心轴的中心轴11环绕布置。
关于从电机2、3至轮17的扭矩传递，电机2、3、主箱6、分段副箱9、差速器齿轮15和轮17按照所述顺序接连布置。
在主箱6的第一输入轴4上设有第一动齿轮18以及第二动齿轮19。在第二输入轴5上安置有第三动齿轮20和第四动齿轮21。另外，第一换挡件S1或S1′和第二换挡件S2或S2′安置在各自输入轴4、5上，使得它们能将与各自输入轴4、5同轴设置的动齿轮18、19或20、21分别抗旋转地连接至各自输入轴4、5。换挡件S1/S2和S1′/S2′优选被设计成具有空挡的双换挡件，就像此处所示的那样。它们通过每个双换挡件S1/S2的唯一致动器被驱控。
各自输入轴4、5的第一动齿轮18和第三动齿轮20与输出轴上的第一定齿轮22啮合。第二动齿轮19和第四动齿轮21与输出轴8上的第二定齿轮23啮合。输入轴4、5和输出轴8仅通过两个定齿轮22、23相互连接。它们不同于此处所示的齿轮组示意图地一般未布置在一个平面内。因而在轴向上可以在两个定齿轮22、23之间安放第三定齿轮24，其与行星齿轮组10的中心轴11上的第四定齿轮25啮合并因此在组合式变速器7的主箱6的输出轴8被驱动时驱动行星齿轮组10的中心齿轮26。第四定齿轮25永久抗旋转地连接至行星齿轮组10的中心齿轮26。被用作分段副箱9的行星齿轮组10因而通过这种方式通过第三齿轮24和第四齿轮25被主箱6的输出轴8驱动。在齿轮组计划的图示中，第三定齿轮24永久啮合至第四定齿轮25的情况通过虚线被相应表示。
齿轮14有利地在轴向上布置在第四定齿轮25与行星齿轮组10之间。
优选地，第四定齿轮25以及第一换挡件S1、S1′或第二换挡件S2、S2′轴向相互重叠布置，因此总体上得到很紧凑的布置。
术语“轴向”在此涉及轴方向，并且用轴向表示输出轴8的旋转轴线或第一输入轴4的旋转轴线或者其它与之平行布置的轴的旋转轴线的方向。
在行星齿轮组10的行星齿轮架12上的行星齿轮27相应啮合至中心齿轮26和作为行星齿轮组10的第三元件的齿圈28。因此驱动是通过作为第一元件的中心齿轮26进行的，从动是通过行星齿轮27或其作为行星齿轮组第二元件的行星齿轮架12进行的。齿圈28根据需要能够通过制动换挡件S3被制停。齿圈28于是抗旋转地例如连接至组合式变速器7的箱体且相应不旋转。这表明分段副箱9的第一传动比。通过又能与制动换挡件S3组合成双换挡件的联动换挡件S4，也可以将作为行星齿轮组10的第一元件的中心齿轮26连接至齿圈28或与之联动。由此得到在作为分段副箱输入轴起效的中心轴11与连接至从动轴13的行星齿轮架12之间的另一种传动比。
优选地，行星齿轮组10相对于第一电机2轴向重叠且也相对于第二电机3轴向重叠地布置。
术语“轴向重叠”关于两个轴向重叠的构件而言表示一个构件的至少一部分以及另一构件的至少一部分布置在相同的轴向区域中。相同的轴向区域由相同的轴向坐标限定。
有利地，输出轴8、中心轴11和差速器齿轮15的旋转轴线基本上布置在一共同平面内。这两个输入轴4、5优选地布置在另一平面内，其中，另一平面基本上垂直于该共同平面布置。
在图2的图示中，现在结合换挡矩阵来原理性表示四个可单独切换的挡。在第一列中有各自挡，在第二列中有在各自输入轴4、5上的第一换挡件S1或第一换挡件S1′的位置。第二列相应表示第二换挡件S2或第二换挡件S2′，第三列表示第三换挡件、即制动换挡件S3的状态，第四列表示联动换挡件S4的状态。在第一挡情况下，换挡件S1和/或换挡件S1′被挂入，第一动齿轮18或第三动齿轮20因此与各自输入轴4或5连接，这具体取决于两台电机2、3中的哪一个进行驱动，其中，根据要求两者也能都进行驱动。同时，制动换挡件S3接入，使得齿圈28抗旋转地例如在组合式变速器7的箱体上制停。在分段副箱9内的换挡位置未改变的情况下，现在可以通过脱开该换挡件S1或S1′和置入换挡件S2或S2′、确切说也从第一挡动力切换到第二挡，其中，通过电机2、3可根据需要将此换挡过程同步化。因此可以很舒适地在挡1、2或3、4之间换挡并且在分段副箱9的各自位置之内达成这两个所涉及的挡1、2或3、4的动力换挡。对此且相比于现有技术的重要优点是无需摩擦换挡件，而是可将换挡件S1和S2或S1′和S2′设计成形状配合式换挡件、尤其是换挡爪。该换挡规划对于第三挡和第四挡再次重复，其中，不同于挡1和2地现在如此进行分段副箱9的换挡，即，联动换挡件S4起效且制动换挡件S3被相应脱开。
通过针对不同的输入轴4、5和进而最终针对不同的挡来定位两台电机2、3，还可以按下述方式实现虚拟中间挡，即，两台电机2、3不同地驱动输出轴8。可如此获得的中间挡尤其可以改善在重型车辆如尤其是载货汽车中的起步性能。在通常是部分动力运行的常规运行中，两台电机2、3之一的运行就够了，故不必使用各自另一电机2、3和组合式变速器7的主箱6与之相连的部分，故在此能减轻结构的磨损、提升效率并延长使用寿命。

Claims (12)

1.一种纯电驱动系统(1)，具有：第一电机(2)、第二电机(3)、差速器(16)、被驱动的轮(17)和包括主箱(6)和分段副箱(9)的组合式变速器(7)，其中，该分段副箱(9)具有行星齿轮组(10)，其中，该主箱(6)的第一输入轴(4)接合或可接合至该第一电机(2)，使得扭矩能够从该第一电机(2)经由该第一输入轴(4)传入该组合式变速器(7)，其中，该主箱(6)的第二输入轴(5)接合或可接合至该第二电机(3)，使得扭矩能够从该第二电机(3)经由该第二输入轴(5)传入该组合式变速器(7)，其中，该主箱(6)的输出轴(8)按传递扭矩的方式永久地接合至该行星齿轮组(10)的第一元件(26)，并且其中，该行星齿轮组的第二元件(12)按传递扭矩的方式永久地接合至该组合式变速器(7)的从动轴(13)，
其中，关于从所述电机(2,3)直至该轮(17)的扭矩传递，该第一电机(2)、该主箱(6)、该分段副箱(9)、差速器齿轮(15)和该轮(17)按照前述顺序接连布置，
其特征是，
与该第一输入轴(4)同轴地设置有正好两个动齿轮(18,19)、即第一动齿轮(18)和第二动齿轮(19)，其中，与该第二输入轴(5)同轴地设置有正好另外两个动齿轮(20,21)、即第三动齿轮(20)和第四动齿轮(21)，其中，这两个输入轴(4,5)通过正好两个与该输出轴(8)同轴布置的定齿轮(22,23)接合或能接合至该输出轴(8)，其中，所述定齿轮(22,23)中的第一定齿轮(22)与所述第一和第三动齿轮(18,20)永久啮合，并且其中，所述定齿轮(22,23)中的第二定齿轮(23)与该第二动齿轮(19)和该第四动齿轮(21)永久啮合，
其中，与该输出轴(8)同轴地设置有与第四定齿轮(25)永久啮合的第三定齿轮(24)，该第四定齿轮本身抗旋转地连接至该行星齿轮组(10)的第一元件(26)，其中，抗旋转地连接至该从动轴(13)的齿轮(14)与差速器齿轮(15)啮合，差速器齿轮(15)与该差速器(16)的差速器笼抗转动连接，
其中，该第一输入轴(4)的旋转轴线、该第二输入轴(5)的旋转轴线、该行星齿轮组(10)的中心轴(11)的旋转轴线和该差速器齿轮(15)的旋转轴线全都相互平行但轴线错开布置。
2.根据权利要求1所述的纯电驱动系统(1)，其特征是，在每个所述输入轴(4,5)的区域中分别设置用于所述第一和第二动齿轮(18,19)或者所述第三和第四动齿轮(20,21)的第一和第二换挡件(S1,S1′；S2,S2′)，其中，相应的第一换挡件(S1,S1′)设立用于将该第一动齿轮(18)或该第三动齿轮(20)连接至其各自输入轴(4,5)，并且其中，相应的第二换挡件(S2,S2′)设立用于将该第二动齿轮(19)或该第四动齿轮(21)连接至其各自输入轴(4,5)。
3.根据权利要求2所述的纯电驱动系统(1)，其特征是，各自输入轴(4,5)的第一和第二换挡件(S1,S1′；S2,S2′)组合成具有空挡和致动器的双换挡件。
4.根据权利要求2或3所述的纯电驱动系统，其特征是，该第四定齿轮(25)在轴向上相对于该第一换挡件(S1,S1′)或该第二换挡件(S2,S2′)重叠布置。
5.根据权利要求1至4之一所述的纯电驱动系统(1)，其特征是，设有用于制停该行星齿轮组(10)第三元件(28)的制动换挡件(S3)。
6.根据权利要求1至5之一所述的纯电驱动系统(1)，其特征是，设有用于将该行星齿轮组(10)的第一和第三元件(26,28)联动的联动换挡件(S4)。
7.根据权利要求5和6所述的纯电驱动系统(1)，其特征是，该制动换挡件(S3)和该联动换挡件(S4)组合成一个具有致动器的双换挡件。
8.根据前述权利要求之一所述的纯电驱动系统(1)，其特征是，该第一电机(2)的转子抗旋转地连接至该第一输入轴(4)，该第二电机(3)的转子抗旋转地连接至该第二输入轴(5)。
9.根据前述权利要求之一所述的纯电驱动系统(1)，其特征是，在该行星齿轮组(10)中，中心齿轮(26)作为第一元件、行星齿轮架(12)作为第二元件并且齿圈(28)作为第三元件构成。
10.根据权利要求2至9之一所述的纯电驱动系统(1)，其特征是，配属于各自输入轴(4,5)的换挡件(S1,S1′；S2,S2′)分别被设计成形状配合的换挡件、尤其是换挡爪。
11.根据前述权利要求之一所述的纯电驱动系统(1)，其特征是，该行星齿轮组(10)相对于该第一电机(2)轴向重叠地且相对于该第二电机(3)轴向重叠地布置。
12.根据前述权利要求之一所述的纯电驱动系统(1)，其特征是，该从动轴(13)设计成空心轴且相对于中心轴(11)同轴且环绕其布置。
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