专利名称：混合驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混合驱动系统，该系统具有第一驱动装置，特别是燃机，以及第二驱动装置，特别是电机，用于驱动机动车辆变速器的变速器输出轴，其中，所述变速器包括具有第一主轴的第一可换挡子变速器，它通过第一组可换挡齿轮对连接到中间轴，其中，第一驱动装置可连接至第一可换挡子变速器的第一主轴，并包括具有第二主轴的第二可换挡子变速器，它通过第二组可换挡齿轮对可连接至所述中间轴，其中，第一可换挡子变速器的至少一对可换挡齿轮对由两个可换挡惰轮构成，其中，两个可换挡惰轮中的第一个惰轮通过换挡元件A可连接至所述第一主轴，而两个可换挡惰轮中的第二个惰轮通过换挡元件C 可连接至所述中间轴。而且，可提供两个电机作为第一和第二驱动装置，或者，除了将燃机作为第一驱动装置之外，还可提供飞轮质量系统作为第二驱动装置。
背景技术：
具有各种不同方案的混合驱动器的车辆在特定的驱动循环中相比由燃机单独驱动的车辆具有更佳的消耗性能。因此，它们在市场中占有重要的地位。如果使用电机作为第二驱动装置，它可用作发动机和发生器。在发动机功能方面， 它需要由电池供电，可以启动燃机或用作驱动马达。当用作发生器时，它用于为电池充电， 其中，可从燃机或从回收的车辆动能获取动力。如果飞轮质量系统用作为第二驱动装置，它可在车辆减速期间用于储存能量，以及在车辆加速期间用于输出功率。通过燃机也以可实现能量储存。至于电机和飞轮质量系统，可将它们组合成第二装置，可以有另外的操作模式，例如，在车辆停顿时，飞轮质量系统由电机加速；当车辆加速时，由飞轮质量系统和电机共同地输出能量。从US 2005/0101432 Al可以得知一种上述类型的混合驱动系统。从 W02008/138387 Al可以得知一种具有机械式自动变速器(AMT)的混合驱动系统，其包括两个可换挡子变速器，而且有很多种运行条件。在该例子中，变速器轴上的驱动装置的布置对于横向安装在机动车辆内的运用特别有利，因此，特别是对于与横向安装的燃机的结合，从而可将其曲轴横向布置在机动车辆的纵向中。此外，WO 2005/073005 Al，DE 100 49 514 Al和DE 198 18 108 Al也对混合驱动系统作了描述。从DE 199 60 621 Al可以得知一种具有可换挡变速器的车辆的混合驱动器，其包括第一可换挡子变速器，选择性地将它驱动式连接到燃料发动机和/或电机上，以及包括第二可换挡子变速器，它被驱动式连接到电机上，并可用作为电动机或发生器。第一可换挡子变速器包括第一副轴和输出轴，并具有六个齿轮级；第二可换挡子变速器包括第二副轴和相同的输出轴，并具有三个齿轮级
发明内容
本发明的目的是提供一种混合驱动系统，其特征在于简化与可用的齿轮级数相关的结构。这样，可获得纵向安装在机动车辆内的最佳结构，即，特别是与纵向安装的燃机结合。此外，可以实现紧凑型结构，特别是这样一种结构，即，可以以节省空间的方式安装第二驱动装置。本发明的技术方案是上述类型的混合驱动装置，其中，两个可换挡惰轮中的至少一个布置在从第二驱动装置到变速器的每条轴(即，第一主轴，第二主轴和中间轴)的每一条能量路径中。因此，至少一对可换挡齿轮对的两个惰轮中的一个总是布置在从第二驱动装置到每条轴(即，第一主轴，第二主轴和中间轴)的能量径或扭力流中。此技术方案的优点在于，对于第二驱动装置与其中一条轴的接合，不需要更多的转矩传递元件，例如像换挡离合器。只要通过至少一对具有两个惰轮的可换挡齿轮对的换挡元件，就可选择性地将第二驱动装置驱动式连接到第一主轴或中间轴上。这样，可将第二驱动装置转动式连接和固定到其中一个惰轮上，以致于通过惰轮的换挡元件可以实现第二驱动装置与第一主轴或中间轴的接合。当第二驱动装置以环形结构同轴地设置到第一主轴上或同轴地设置到中间轴上时，是特别有利的。此外提议，将变速器输出轴同轴地设置到第一主轴上或同轴地设置到第二主轴上，或者，用中间轴代表变速器输出轴。这也有助于紧凑型的驱动系统。优选使用燃机作为第一驱动装置。已经提及的第二驱动装置可由具有中间变速器的电机和/或飞轮质量系统构成。本发明的一个基本方面是通过两个子变速器提供惯用的变速器(the usedtransmission)，其齿轮级由普通型号的齿轮级部分地构成，其中，可换挡齿轮对将主轴直接接合到中间轴上；以及由以下齿轮级部分地构成，其中，扭矩最初从主轴经由中间轴上的自由轮转惰轮传递到第二主轴上，由此，可换挡齿轮对再将该第二主轴直接接合到中间轴上。该中间轴可以构成输出轴，或者可以通过齿轮级驱动特别是同轴地设置到第一主轴上的另外的输出轴。按照合理的顺序打开和关闭燃机的摩擦离合器，以及按照适合的不同挡的换挡元件的致动顺序，可在各挡之间进行无牵引力中断的换挡。对于此类型的致动而言，关键是按照本发明的变速器设置，可以将待换挡的元件(换挡离合器，换挡元件)一直分开，同时，将至少一个驱动器，即燃机或电机或飞轮质量系统，以扭矩传输方式连接到驱动轴上。在换挡期间，通过燃机或电机的相应控制，可以配合待换挡元件处的转速。燃机的摩擦离合器允许燃机滑动式接通，这其实是很普通的。这样，在两个驱动器的工作期间，在牵引力不中断的情况下进行换挡，以致于在需要交替时，可以实现在两个驱动器的齿轮级之间以不同的驱动速度换挡。因为燃机和电机的选定布置，所以可在两个驱动器的工作期间达到扭矩总和。此外，可以用回收模式来启动电机以及电机的发电机(generator)操作。更多的有利实施方案在从属权利要求中限定，因而可以参考它们的启示。下面再次对本发明目的的基本特征和优点总结如下-在牵引力不中断情况下进行换挡，S卩，至少一个驱动器在一个或多个换挡元件仍致动期间将扭矩传动到输出轴，然而，此功能不是给定的，在所有可能的换挡顺序中，它取决于传动率的选择；-纯电驱动是可以的；-可以通过电机来启动燃机；-在纯电驱动期间可以用电机启动燃机，也可跨接不同的挡位(across differentgears)；-可使换挡程序动作同步化；-可以增大运转，S卩，可临时启动电机；-回收，即，可以在车辆减速期间通过电机回收能量；-在车辆停顿期间可以进行空调压缩机的操作；-在电机失效期间(故障安全性)，维持AMT功能(自动手动传动)；-通过利用较佳效率的传统型可换挡变速器(具有带齿轮的变速器)，借助于最佳换挡消耗策略可使效率较佳，因此，可以节省燃料；-取决于换挡元件以及摩擦离合器的选择，不需要变速器液压装置。为提供非混合变速器的变型，可以大辐度减小电机的尺寸。它仍可用作启动器， 即，用于启动-停止-操作，作为交流发电机以及用于变速器的主动同步化。这样，可以考虑有限程度的增大运转(即，额外的电驱动)，以及回收操作(即，电能回收)。与已知的变速器相比，在某些换挡情况下，通过将几个可换挡齿轮对连接成一串， 会产生另外的挡位。这样，以相同的齿轮级数，可以确保较低的机械复杂性(轴数，换挡元件数，挡数)，特别是对于具有纵向安装的发动机的机动车辆的变速器的情况。用于主轴相互连接的单独的离合器单元可以完全省略掉。可以将可换挡齿轮对用于主轴的相互连接。
本发明的较佳实施方案示于附图中并将在下文描述。附图示出图1为本发明的混合驱动系统的第一个实施方案的简图，该系统具有第二驱动装置(电机)和变速器输出轴，它们都同轴地布置到第一主轴上；图2为本发明的混合驱动系统的第二个实施方案的简图，该系统具有同轴地布置到第一主轴上的第二驱动装置(电机)，其中，由中间轴表示变速器输出轴；图3为本发明的混合驱动系统的第三个实施方案的简图，该系统具有同轴地布置到第一主轴上的第二驱动装置(电机)，其中，变速器输出轴与第二主轴同轴地布置；以及图4为本发明的混合驱动系统的第四个实施方案的简图，该系统具有第二驱动装置(电机)和变速器输出轴，它们都同轴地布置到中间轴上。
具体实施例方式附图中示意性示出本发明的混合驱动装置。尤其是图中所示的齿轮尺寸相同。事实上，这些齿轮具有不同的齿数，因此，它们的直径是不相同的。通常，也可使用不同型号的齿轮。特别可以考虑使用双齿圈的子齿轮，即，具有齿数不相同的两个内齿圈的齿轮。在图 1中示出混合驱动系统，其包括第一驱动装置，这里为燃机(CE) 11的形式；第二驱动装置，这里为电机(EM) 12的形式；以及辅助驱动机13，这里为空调压缩机(A/C)的形式。通过作为启动元件的摩擦离合器14可使燃机与变速器10接合，该摩擦离合器可构成为湿式或干式离合器。变速器10包括两个可换挡子变速器15，16 (分级变速传动装置)，其特征在于， 它具有第一主轴17和第二主轴18，这两条主轴分别与共同的中间轴观连接。第一可换挡子变速器15的主轴17通过摩擦离合器14可连接至燃机11，而第二可换挡子变速器16的主轴18通过换挡离合器19可连接至辅助输出机13。第一主轴17通过四对齿轮对41/51， 42/52，43/53，44/54与中间轴28接合。第二主轴18通过四对齿轮对45/51，46/52，47/53， 48Λ4也与中间轴观接合。中间轴观经由齿轮级(gear st印)44/ 连接到变速器输出轴 20上，该变速器输出轴与第一主轴17同轴地布置。在可换挡子变速器15中，与中间轴观上的齿轮51，52，53，M互相作用的第一主轴17上的齿轮41，42，43，44全都是换挡轮(惰轮)，其中，齿轮41，42共享第一换挡元件A，齿轮43，44则共享第二换挡元件B。此外，按照本发明，中间轴观上的齿轮51，52也是换挡轮(惰轮)，它们由第三换挡元件C致动。在第二可换挡子变速器16中，齿轮45，46为固定的齿轮，它们与中间轴观上的齿轮51，52构成齿轮对，其中，齿轮51，52为换挡轮(惰轮)，它们通过换挡元件C 一起被换挡。相反，第二主轴18上的齿轮47，48与中间轴观上构成为固定齿轮的齿轮53，M —起形成齿轮对，齿轮47，48为换挡轮(惰轮)，它们通过第四换挡元件D换挡。齿轮47经由中间齿轮49作用于齿轮53，使得该齿轮组适于提供倒挡齿轮(reverse gear)R。一方面，通过齿轮对的布置，其中，两个齿轮都是换挡轮，包含用于驱动车辆的可换挡子变速器15和16的传统换挡也是可行的，因此，另一方面，可以实现两个可换挡子变速器15，16的齿轮比级数(gear ratio steps)串联的可能性，使得变速器10的有效齿轮级数增加。电机12通过可换挡惰轮41可连接到变速器10的第一主轴17或中间轴观上。电机12通过惰轮41可连接到第一主轴17上。为此，惰轮41通过第一换挡元件A连接到第一主轴17上。电机12通过惰轮41，51可连接到中间轴观上。为此，惰轮51通过第三换挡元件C连接到中间轴28上。通过惰轮41，51以及固定齿轮45，电机12与第二主轴18连接。尤其是可以实现这样一种紧凑型结构，即，电机12同轴地布置到第一主轴17上并围绕第一主轴17。因此，电机12被制成为环形并围绕第一主轴17布置。电机12这样布置在钟形壳体内可以节省空间。此外，变速器输出轴20被同轴地布置到第一主轴17上，因此，也被同轴地布置到燃机11的驱动轴上。图2示出本发明的混合驱动装置的第二个实施方案，其大体上与图1所示的第一个实施方案相应，其中，相应的部件以相同的参考号标示且与图1的描述相关。此第二个实施方案与第一个实施方案的不同之处在于，由中间轴观表示输出轴 20。图3示出本发明的混合驱动装置的第三个实施方案，其大体上与图1所示的第一个实施方案相应，其中，相应的部件以相同的参考号标示且与图1的描述相关。此第三个实施方案与第一个实施方案的不同之处在于，输出轴20被同轴地布置到第二主轴18上。
图4示出本发明的混合驱动装置的第四个实施方案，其大体上与图2所示的第二个实施方案相应，其中，相应的部件以相同的参考号标示且与图1和2的描述相关。第四个实施方案也具有形成输出轴20的中间轴观。但是，电机11被同轴地布置到中间轴28/输出轴20上。参考号清单10变速器11燃机12电机13空调压缩器14摩擦离合器15第一可换挡子变速器16第二可换挡子变速器17第一主轴18第二主轴19换挡离合器20变速器输出轴28中间轴41齿轮(惰轮)42齿轮(惰轮)43齿轮(惰轮)44齿轮(惰轮)45齿轮(固定齿轮)46齿轮(固定齿轮)47齿轮(惰轮)48齿轮(惰轮)49齿轮(中间齿轮)51齿轮(惰轮)52齿轮(惰轮)53齿轮(固定齿轮)54齿轮(固定齿轮)A第一换挡元件B第二换挡元件C第三换挡元件D第四换挡元件
权利要求
1.一种混合驱动系统，具有第一驱动装置(11)，特别是燃机，以及第二驱动装置(12)， 特别是电机，用于驱动机动车辆的变速器(10)的变速器输出轴(20)，其中，所述变速器 (10)包括具有第一主轴(17)的第一可换挡子变速器(15)，所述第一可换挡子变速器(1 通过第一组可换挡齿轮对(41/51，42/52，43/53，44/54)可连接到中间轴( )，其中，所述第一驱动装置(11)与所述第一可换挡子变速器(1 的第一主轴(17)连接，以及具有第二主轴(18)第二可换挡子变速器(16)，所述第二可换挡子变速器(16)通过第二组可换挡齿轮对(45/51，46/52，47/53，48/54)可连接到所述中间轴08)，其中，所述第一可换挡子变速器(1 的至少一对可换挡齿轮对由两个可换挡惰轮 (41,51)形成，其中，所述两个可换挡惰轮中的第一个惰轮Gl)通过换挡元件(A)与所述第一主轴(17)连接，而所述两个可换挡惰轮中的第二个惰轮(51)通过换挡元件(C)与所述中间轴08)连接，其特征在于，所述两个可换挡惰轮Gl，51)中的至少一个布置在从所述第二驱动装置 (12)到所述变速器(10)的每条轴的每一条能量路径中，所述每条轴为所述第一主轴(17)、 所述第二主轴(18)以及所述中间轴08)。
2.如权利要求1所述的混合驱动系统，其特征在于，所述第二驱动装置(12)以环形结构同轴地布置到所述第一主轴(17)上，或者同轴地布置到所述中间轴08)上。
3.如权利要求1所述的混合驱动系统，其特征在于，所述变速器输出轴OO)同轴地布置到所述第一主轴(17)上，或者同轴地布置到所述中间轴08)上。
4.如权利要求1所述的混合驱动系统，其特征在于，所述变速器输出轴OO)由所述中间轴08)表示。
5.如权利要求1所述的混合驱动系统，其特征在于，辅助输出机(13)，尤其是空调压缩器，与所述第一和第二主轴(17，18)的其中一个主轴连接。
6.如权利要求1所述的混合驱动系统，其特征在于，至少两对可换挡齿轮对G1/51； 42/52)分别由两个可换挡惰轮形成，并通过换挡元件(A，C)与它们的轴连接。
7.如权利要求6所述的混合驱动系统，其特征在于，在所述第一可换挡子变速器(15) 中全部由可换挡惰轮组成的所述两对可换挡齿轮对G1/51 ；42/52)布置在所述第一主轴 (17)上以及所述中间轴(28)上。
8.如权利要求6或7所述的混合驱动系统，其特征在于，在所述第一主轴(17)上只设置可换挡惰轮(41，42，43，44)。
9.如权利要求6至8其中一项所述的混合驱动系统，其特征在于，在所述第二可换挡子变速器(16)中分别只设置可换挡齿轮对，所述可换挡齿轮对由一个与它的轴连接的固定齿轮以及与它的轴连接的可换挡惰轮构成。
10.如权利要求9所述的混合驱动系统，其特征在于，在所述第二可换挡子变速器(16) 中，两个可换挡惰轮(47，48)布置在所述第二主轴(18)上，以及两个可换挡惰轮(51，52) 布置在所述中间轴08)上。
全文摘要
一种混合驱动系统，该系统具有第一驱动装置(11)，特别是燃机，以及第二驱动装置(12)，特别是电机，用于驱动机动车辆的变速器(10)的变速器输出轴(20)，其中，变速器(10)包括具有第一主轴(17)的第一可换挡子变速器(15)，所述第一可换挡子变速器(15)通过第一组可换挡齿轮对(41/51，42/52，43/53，44/54)与中间轴(28)连接，其中，所述第一驱动装置(11)与所述第一可换挡子变速器(15)的第一主轴(17)连接，以及具有第二主轴(18)第二可换挡子变速器(16)，所述第二可换挡子变速器(16)通过第二组可换挡齿轮对(45/51，46/52，47/53，48/54)与所述中间轴(28)连接，其中，所述第一可换挡子变速器(15)的至少一对可换挡齿轮对由两个可换挡惰轮(41，51)形成，其中，所述两个可换挡惰轮中的第一个惰轮(41)通过换挡元件(A)与所述第一主轴(17)连接，而所述两个可换挡惰轮中的第二个惰轮(51)通过换挡元件(C)与所述中间轴(28)连接，以及其中，所述两个可换挡惰轮(41，51)中的至少一个布置在从所述第二驱动装置(12)到所述变速器(10)的每条轴的每一条能量路径中，所述每条轴为所述第一主轴(17)、所述第二主轴(18)以及所述中间轴(28)。
文档编号B60K6/48GK102267369SQ201110113689
公开日2011年12月7日 申请日期2011年4月21日 优先权日2010年4月22日
发明者G·海伦布罗伊希, S·科哈斯 申请人:德国Fev发动机技术有限公司