作为机动车辆的动力传动系的部件的多挡位行星齿轮传动系统的制作方法

作为机动车辆的动力传动系的部件的多挡位行星齿轮传动系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种行星齿轮传动系统，其具有：第一行星齿轮传动级，所述第一行星齿轮传动级具有第一太阳轮、第一行星齿轮装置、第一行星齿轮架和第一齿圈；第二行星齿轮传动级，所述第二行星齿轮传动级具有第二太阳轮、第二行星齿轮装置、第二行星齿轮架和第二齿圈；第一功率输入端；和功率输出端，其中第一太阳轮和第二太阳轮彼此同轴地设置并且经由空心轴彼此抗扭地耦联，功率输出端抗扭地与第一行星齿轮架并且与第二齿圈耦联，第二行星齿轮架能够经由第一离合器装置与第一功率输入端可切换地耦联，并且由第一和第二太阳轮构成的轮对能够经由第二离合器装置同样可切换地与第一功率输入端耦联。
【专利说明】
作为机动车辆的动力传动系的部件的多挡位行星齿轮传动 系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分以及权利要求9的前序部分所述的能 够可切换地以不同的传动比运行的行星齿轮传动系统。
【背景技术】
[0002] 从DE 2006 002 537 B4中已知一种显得类似的行星齿轮传动系统。在所述已知的 行星齿轮传动系统中，能够用于将第一太阳轮与功率输入端耦联的第一离合器装置与所述 第一太阳轮相邻地位于功率输入端的一侧上。第一太阳轮经由空心轴与第二太阳轮耦联。 轴颈被引导穿过所述空心轴，经由所述轴颈，第二离合器装置永久地与功率输入端耦联。所 述第二离合器装置位于第二太阳轮的背离功率输入端的一侧上并且能够实现将第二行星 齿轮架耦联到被引导穿过空心轴的那个轴颈上。
[0003] 从DE 33 412 17 A1中已知一种行星齿轮传动系统，其中设有第一、第二和第三行 星齿轮传动级。第一行星齿轮传动级和第二行星齿轮传动级分别具有太阳轮。这两个太阳 轮彼此抗扭地连接。经由离合器装置能够改变两个第一级的运动学的耦联。这两个第一级 经由两个功率输出端与第三传动级耦联，其中这两个功率输出端中的一个通过轴颈形成， 所述功率输出端转动刚性地与第一和第二传动级的两个前述太阳轮耦联。经由其他的离合 器装置能够固定第三传动级与第一级对的两个功率输出端的运动学的耦联。

【发明内容】

[0004] 本发明基于下述目的，实现一种行星齿轮传动系统，所述行星齿轮传动系统的特 征在于鲁棒的和可成本适当地实现的构造，并且提供高的机械效率。
[0005] 根据本发明，在上文中提到的目的通过一种具有在权利要求1中给出的特征的行 星齿轮传动系统来实现。对此替选地，所述目的同样根据本发明也通过一种具有在权利要 求9中给出的特征的行星齿轮传动系统来实现。
[0006] 由此，以有利的方式可能的是，实现一种用于机动车辆的行星齿轮传动系统，其中 经由两个行星齿轮传动级能够实现至少四个至少尽可能协调分级的前进挡。根据本发明的 行星齿轮传动系统主要由改型的辛普森行星齿轮组构成。该行星齿轮组能够通过两个尽可 能相同的行星齿轮级、两个离合器和两个制动装置来实现。根据本发明，辛普森行星齿轮组 连接成，使得如所提到的那样，能够示出具有大于4.5的扩展的四个尽可能协调分级的前进 挡。在根据本发明的行星齿轮传动系统中，在此在每个挡位驱动双太阳轮或支架。
[0007]制动装置优选地构造成，使得经由第一制动装置能够静止地固定太阳轮对，并且 经由第二制动装置能够静止地固定齿圈。制动装置能够设计成摩擦配合地制动的制动装 置，所述制动装置例如能够电机械地、纯固体机械地或者也能够液压地操纵。可能的是，以 时间为主断开或闭合的那些制动装置设计成，使得主动地引起在时间上较少需要的状态， 并且在被动状态下随后存在主要需要的状态。此外，制动装置也能够设计成，使得所述制动 装置在分别控制的状态中保持自锁并且仅通过临时的控制变换状态。替代摩擦配合地可选 择性地固定太阳轮对或行星齿轮架的制动器，所述制动器也能够设计成形状配合地起作用 的制动器，尤其是锁紧、棘轮、爪式或其他的锁定机械装置。也可能的是，一个或两个制动装 置设计成，使得所述制动装置首先摩擦配合地引起锁定状态，进而通过其他的机构促使形 状配合的锁定。
[0008] 根据本发明的一个特别的方面，行星齿轮传动系统形成混合驱动系统的组成部 分。对此，根据本发明的一个尤其优选的实施方式，太阳轮对与电动机运动学地耦联并且通 过所述电动机驱动。所述电动机在此能够构成为，使得所述电动机具有转子，所述转子与通 过太阳轮对限定的传动轴线同轴地设置并且转动刚性地与所述太阳轮对耦联。转子在此能 够构成为具有相对大的电枢直径的内电枢。相应的定子因此能够静止地与传动系统的壳体 连接，或者装入到所述传动系统中。也可能的是，转子构成为所谓的外电枢，其中因此定子 与为功率输入端的输入轴同轴地设置在转子之内。转子尤其能够构成为装配有永磁体的转 子。此外，电动机整体上优选地构成为，使得所述电动机能够不仅作为驱动器，而且能够作 为发电机运行。所述电动机的运行经由下述功率级进行，所述功率级经由电子控制装置来 控制并且在此考虑到复杂的控制设计。
[0009] 根据本发明的行星齿轮传动系统此外优选地构造成，使得第一传动级和第二传动 级分别关于在径向截面中的齿几何形状具有相同的行星齿轮组。行星齿轮对此能够由经锻 造的、压制的或烧结的预成型体制成。行星齿轮组尤其能够构造成，使得行星齿轮在几何形 状上是相同的。太阳轮对能够通过整体部件例如制成为连续切齿的栓。太阳轮对刚性地与 引向第二离合器装置的支架连接，尤其与其整体地构成。此外，太阳轮对优选位于空心轴 上，轴颈被引导穿过所述空心轴，所述轴颈将第一行星齿轮架与第一离合器装置连接。
[0010] 根据本发明的行星齿轮传动系统此外优选构造成，使得第一传动级和第二传动级 沿着传动轴线轴向依次设置，并且在此，电动机位于功率输入端的一侧上。尤其在所述构造 中可能的是，为功率输入端的传动构件、电动机和第一和第二离合器装置组成传动组件，所 述传动组件随后能够与包括这两个行星齿轮传动级的组件组合。包括电动机的那个组件此 外能够在结构上构造成，使得制动装置中的至少一个，尤其是设为用于固定太阳轮对的那 个制动装置，也一起包括到前述组件中。
[0011]替代在上文中描述的电动机设置在顶端的实施方式，也可能的是，传动系统构造 成，使得第一传动级和第二传动级沿着传动轴线轴向依次设置并且电动机位于相对侧上。 在所述变型形式中，发动机也能够与制动装置中的一个组成组件。
[0012] 此外，功率输出端也能够轴向地位于两个行星齿轮传动级之间或者也能够位于行 星齿轮传动级对和电动机之间。同样可能的是，将功率输出端在顶端设置在行星齿轮传动 级对之前。
【附图说明】
[0013] 本发明的其他细节和特征在下面结合附图的描述中给出。附图示出：
[0014] 图la至le示出用于图解说明根据本发明的第一优选的实施方式的根据本发明的 行星齿轮传动系统的构造和工作原理的示意图，尤其在不同的切换状态下；
[0015] 图2a和2b示出用于图解说明根据本发明的第二实施方式的根据本发明的具有集 成的电动机的行星齿轮传动系统的构造的示意图，以及用于图解说明在此与电动机共同作 用和形成离合器装置的组件的可能性的示意图；
[0016] 图3a至3d示出用于图解说明根据行星齿轮传动系统的第二实施方式的根据本发 明的行星齿轮传动系统在不同的切换状态下的工作原理的示意图；
[0017] 图4示出用于图解说明根据行星齿轮传动系统的第二实施方式的根据本发明的行 星齿轮传动系统在使用附加挡位的情况下的工作原理的示意图；
[0018] 图5示出用于图解说明根据行星齿轮传动系统的第二实施方式的根据本发明的行 星齿轮传动系统在所谓的E-CVT(电子控制无级变速器)挡位中运行的工作原理的示意图；
[0019] 图6a至6c示出用于更深入地阐述根据本发明的行星齿轮传动系统在E-CVT挡位中 运行的更多图片；
[0020] 图7a、7b和7c示出用于图解说明根据本发明的行星齿轮传动系统的第三、第四和 第五变型形式的示意图，其中电动机分别设置在变速器的背离功率输入端的一侧上，并且 此外传动级的次序沿着传动轴线"更换"；
[0021] 图8a、8b和8c示出用于图解说明根据本发明的行星齿轮传动系统的第六、第七和 第八变型形式的其他示意图，其中在第六和第七变型形式中，电动机分别设置在变速器的 背离功率输入端的一侧上。
【具体实施方式】
[0022] 根据图la的视图示出根据本发明的行星齿轮传动系统。所述行星齿轮传动系统包 括第一行星齿轮传动级P1，所述第一行星齿轮传动级具有第一太阳轮S1、第一行星齿轮装 置PA1、第一行星齿轮架C1和第一齿圈H1。此外，行星齿轮传动系统包括:第二行星齿轮传动 级P2,所述第二行星齿轮传动级具有第二太阳轮S2、第二行星齿轮装置PA2、第二行星齿轮 架C2和第二齿圈H2;以及第一功率输入端IN和功率输出端OUT。
[0023] 第一太阳轮S1和第二太阳轮S2彼此同轴地设置并且彼此转动刚性地耦联。功率输 出端OUT抗扭地与第一行星齿轮架C1并且与第二齿圈H2耦联。这表示，刚好那个第一行星齿 轮架C1和第二齿圈H2也永久地转动刚性地彼此耦联，即共同地旋转。
[0024]第二行星齿轮架C2能够经由第一离合器装置K1与第一功率输入端IN可切换地耦 联。此外，由第一和第二太阳轮S1、S2构成的太阳轮对S1S2经由第二离合器装置K2同样能够 可切换地与第一功率输入端IN親联。离合器装置K1、K2在此能够构成为所谓的双离合器。 [0025]此外，根据本发明设有第一制动装置Β1，其中经由所述第一制动装置Β1，太阳轮对 S1S2能够静止地固定。此外，设有第二制动装置Β2,其中经由所述第二制动装置Β2,第一齿 圈Η1能够静止地固定。
[0026]在此示出的第一传动级Ρ1和第二传动级Ρ2分别关于径向截面中的齿几何形状具 有相同的行星齿轮组ΡΑ1、ΡΑ2。太阳轮S1、S2在此同样相同类型地构造。然而，为了实现不同 的传动比，也能够至少略微地偏离所述尤其有利的构思。
[0027] 太阳轮对S1S2位于空心轴HW1上。经由所述空心轴服1，太阳轮对与离合器盘CS1耦 联。离合器盘CS1能够经由第二离合器装置K2与功率输入端IN并且经由第一制动装置B1与 在此没有进一步示出的变速器壳体耦联。轴颈HW2在空心轴HW1之内伸展，所述轴颈作为将 第二行星齿轮传动级P2的支架C2与离合器盘CS2连接的轴颈形成第一离合器装置K1的组成 部分。轴颈HW2可平稳转动地支承在空心轴HW1中。经由轴颈服2,也能够实现空心轴HW1的有 利的径向支承，例如通过轴颈HW2在变速器壳体中或者在输入轴IN中和/或在输出轴OUT中 支承或定心。
[0028]在根据图1 b至1 e的视图中，现在图解说明根据图la的传动系统的不同的运行模 式。示出的切换状态在此引起总传动比为i = 3、i = l .66、i = l和i = 0.66。在所述视图中稍 微加粗示出的部件在此是起作用的，也就是说所述部件引导转矩或者所述部件支撑所述转 矩。即使在视图中在加粗示出的离合器K1、K2和制动器B1、B2中仍可见间隙，也将这些机构 视为是闭合的，即视为传递转矩。只要在下面讨论的附图lb至le中出于空间原因没有引入 全部提到的附图标记，就参照根据图la的视图。
[0029]在图lb中示出的切换状态中，第二离合器装置K2和第二制动装置B2是闭合的。位 于输入端IN上的转矩经由第二离合器装置K2传递到太阳轮对S1S2上。第二太阳轮S2在此保 持无负载，因为轴颈HW2空转。第一齿圈H1经由第二制动装置B2静止地固定。因此，第一行星 齿轮PA1在第一齿圈H1中滚动进而驱动第一行星齿轮架C1。所述第一行星齿轮架刚性地与 输出端OUT连接，使得所述输出端因此同样旋转。在此，得到在输入端In和输出端OUT之间的 传动比i = 3。
[0030] 在图lc中示出的切换状态下，第二离合器装置K2断开并且第二制动装置B2继续闭 合。此外，第一离合器装置K1闭合。位于输入端IN上的转矩经由第一离合器装置K1和轴颈 HW2传递到第二行星齿轮架C2上。第二太阳轮S2经由第一太阳轮S1驱动。第一齿圈H1经由第 二制动装置B2静止地固定。因此，第一行星齿轮PA1又在第一齿圈H1中滚动进而驱动第一行 星齿轮架C1和刚性地与其耦联的第二齿圈H2。这两个部件刚性地与输出端OUT连接，使得所 述输出端又相应地旋转。在此，得到在输入端IN和输出端OUT之间的传动比i = 1.66。
[0031] 在图Id中示出的切换状态下，第一离合器装置K1和第二离合器装置K2是闭合的。 制动装置B1和B2是断开的。位于输入端IN上的转矩经由两个离合器装置K1、K2传递到太阳 轮对S1S2和第二行星齿轮架C2上。在此，最后第二行星齿轮ΡΑ2卡在第二行星齿轮架C2上并 且带动第二齿圈Η2,而不在第二齿圈中滚动。在此，在极其高的系统效率的情况下，得到在 输入端IN和输出端OUT之间的传动比i = 1。
[0032] 在图le中示出的切换状态下，第一离合器装置K1闭合并且第二离合器装置K2断 开。制动装置B1闭合并且制动装置B2断开。位于输入端IN上的转矩经由第一离合器装置K1 传递到第二行星齿轮架C2上。第二太阳轮S2经由第一制动装置B1静止地固定。在第二太阳 轮S2上滚动的第二行星件PA2在此驱动第二齿圈H2。在此，同样在极其高的系统效率的情况 下，得到在输入端IN和输出端OUT之间的传动比i = 0.66，即所谓的超速传动。
[0033]在图2a和2b中现在示出包括根据图la至le的行星齿轮传动系统形成的驱动组件 (下文也称作为"E-辛普森变速器"），其用于具有混合驱动装置的机动车辆的动力传动系。 在两个视图中示出的系统在其部件的运动学的耦联方面是相同的，并且仅在制动装置对于 包括电动机的组件的配属方面有所不同。对于其他的不同，继续在下文中更详细地说明。 [0034]在两个附图2a和2b中示出的混合驱动系统中，在其他方面没有进一步示出的电动 机的转子EM转动刚性地耦联到承载双太阳轮SI S2的轴系HW1上。关于传动系统的工作原理， 首先参照对图la至le的解释。经由转子EM，根据到电动机的功率输送，驱动转矩能够导入到 轴系HW1中，或者基于发电机获取。转子EM与通过太阳轮对S1S2限定的传动轴线XI同轴地设 置并且转动刚性地与太阳轮对S1S2耦联。此外，电动机EM能够在车辆惯性行驶期间，以及必 要时也在其他的运行状态下作为发电机运行。转子EM与输入轴IN同轴地设置并且永久地与 驱动双太阳轮S1S2的轴HW1连接。第一传动级P1和第二传动级P2沿着传动轴线XI轴向依次 设置并且电动机的转子EM位于功率输入端IN的一侧上。
[0035]在根据图2a的实施方式中，电动机连同第一离合器装置K1、第二离合器装置K2、输 入轴IN和第一制动装置B1形成称作为所谓的混合头的组件，所述组件在正面安置到包括两 个传动级P1、P2以及第二制动装置B2的行星齿轮传动组件上。传动轴HW1和HW2在此实施为 分件式的并且经由插接齿部接合的轴。虚线的框表示可能的干燥空间，所述干燥空间的部 件根据结构上的构造不必由油包围，进而能够具有有利的特性，如小的牵引力矩。
[0036] 在根据图2b的实施方式中，电动机连同第一离合器装置K1、第二离合器装置K2和 输入轴IN形成称作为混合头的组件，所述组件又在正面安置到包括两个传动级P1、P2的行 星齿轮传动组件上。在所述变型形式中，现在两个制动装置B1、B2内连到行星齿轮传动组件 中，并且在此能够实现双太阳轮S1S2的或第一齿圈H1的选择性的锁止。在此，传动轴HW1和 HW2实施为分件式的并且经由没有进一步示出的插接齿部接合的轴。在此也存在下述选择， 构成干燥空间，以便利用从中得到的优点，例如小的牵引力矩或高的摩擦值。
[0037] 行星齿轮传动系统的输入轴IN经由在此没有进一步示出的内燃机、必要时在中间 接入变换器的情况下驱动。替代内燃机，输入轴IN的驱动也能够经由其他的电动机来实现。 根据本发明的传动系统就此而言也适用于实现纯电的驱动系统。
[0038]在图3a至3d中进一步图解说明根据图2a的驱动系统的工作原理。在所述视图中加 粗示出的部件是引导功率的，稍微较细地示出的部件对于在所述切换状态下的功率传输不 重要。即使类似于根据图lb至le的图系列在该附图中在所述部件中仍示出间隙，所述部件 只要其加粗地示出就是闭合的。只要在下面论述的附图3a至3d中出于空间原因没有绘制全 部提及的附图标记，就参照根据图2a的视图。
[0039]在图3a中示出的切换状态下，第二离合器装置K2和第二制动装置B2是闭合的。位 于输入端IN上的转矩经由第二离合器装置K2传递到传动轴HW1上。通过电动机的转子EM生 成的驱动转矩也传递到传动轴HW1上。传动轴在位于其上的总力矩的作用下驱动太阳轮对 S1S2。第二太阳轮S2在此保持无负载，因为如参考图lb解释的那样，轴颈HW2空转。第一齿圈 H1经由第二制动装置B2静止地固定。因此，第一行星齿轮PA1在第一齿圈中滚动进而驱动第 一行星齿轮架C1。所述第一行星齿轮架刚性地与输出端OUT连接，使得所述输出端因此同样 旋转。在此，得到在输入端IN和输出端OUT之间的传动比i = 3。转子能够以相同的传动比助 推或者利用余热或者移动加载/负载点。在传动切换状态变换到所谓第2挡位的在图3b中示 出的切换状态中时，转子EM继续保持连接到太阳轮对S1S2上。
[0040]在图3b中示出的切换状态下，第二离合器装置K2断开并且第二制动装置B2继续闭 合。此外，第一离合器装置K1闭合。位于输入端IN上的转矩经由第一离合器装置K1和轴颈 WH2传递到第二行星齿轮架C2上。第二太阳轮S2经由第一太阳轮S1驱动。第一齿圈H1经由第 二制动装置B2静止地固定，第一制动装置B1是断开的。因此，第一行星齿轮PA1又在第一齿 圈H1中滚动进而驱动第一行星齿轮架C1和刚性地与其耦联的第二齿圈H2。这两个部件刚性 地与输出端OUT连接，使得所述输出端又相应地旋转。在此，得到在输入端IN和输出端OUT之 间的传动比i = 1.66。在该挡位中，发生功率分支和功率汇合。此外，转子EM能够以传动比i =3(高于内燃机)助推或利用余热或移动加载/负载点。在变换到第3挡位的在图3c中示出 的切换状态下时，出现转子EM的相对高的转速突变，其中能够进行转子EM的飞轮能量利用。 [0041]在图3c中示出的切换状态下，第一离合器装置K1和第二离合器装置K2是闭合的。 制动装置B1和B2是断开的。位于输入端IN上的转矩经由两个离合器装置K1、K2传递到太阳 轮对S1S2和第二行星齿轮架C2上。此外，太阳轮对也通过转子ΕΜ驱动。在此，第二行星齿轮 ΡΑ2卡在第二行星齿轮架C2上并且带动第二齿圈Η2,而不在第二齿圈中滚动。在此，在高的 系统效率的情况下，得到在输入端IN和输出端OUT之间的传动比i = 1。在该状态下，离合器 K1传递增加的力矩。转子EM现在能够以相同的传动比助推或利用余热或移动加载/负载点。 到第4挡位的在图3d中示出的切换状态的挡位变换能够以飞轮能量利用替代摩擦能量损耗 来进行。
[0042]在第4挡位的在图3d中示出的切换状态下，第一离合器装置K1是闭合的并且第二 离合器装置K2是断开的。制动装置B1是闭合的并且制动装置B2是断开的。位于输入端IN上 的转矩经由第一离合器装置K1传递到第二行星齿轮架C2上。第二太阳轮S2经由第一制动装 置B1静止地固定并且电动机不起作用，即在该切换状态下不存在电动机的支持。在第二太 阳轮S2上滚动的第二行星件PA2在此驱动第二齿圈H2。在此，同样在高的系统效率下，得到 在输入端IN和输出端OUT之间的传动比i = 0.66，即所谓的超速传动。
[0043] 在图4中，参考根据图2b的系统的附图标记，图解示出用于特殊或附加挡位的切换 状态。离合器K1、K2和第一制动装置B1是断开的。所述系统状态能够实现具有高的机械效率 的电动的启动挡，即在变速器中的少的摩擦损耗，因为电动机能够从停止状态中启动。此 外，在所述换挡状态下，简单的和舒适的过渡/补充能够通过内燃机以下述方式实现，（滑转 地)接合第二离合器装置Κ2。在从1挡换到2挡时，电机保持不变地耦联至驱动装置，即能够 改进地使用(舒适性或摩擦能）。此外，在该换挡状态下存在如下可能性，即实现具有高的系 统传动比（i = 3)的纯电的倒挡。
[0044] 在根据图2b的系统的在图5中示出的切换状态下，能够经由电动机EM建立在行星 件PA2上的力矩平衡，并且在此无级地在第2挡位和第5挡位(超出第4挡位！）之间设定发动 机转速。因此，电机EM在此能够运行，使得该电机与传动比相关地产生/消耗电功率。
[0045] 在第5挡位中仅进行助推或余热利用。在第4挡位中不实现功率流(nEM=0)。在第3 挡位中，存在加载功能的可能性(牵引期间的牵引力损耗)或输送推力，否则超速调节(0D-Verst·)〇
[0046] E-辛普森变速器能够实现相应的机动车辆在上面的E-CVT挡位区域中的运行，其 中涉及加粗地示出的部件。电机必须建立在行星件上的力矩平衡，并且燃烧器转速能够无 级地在第2挡位和第5挡位(超过第4挡位)之间设定。从电机的可设定的转速和转矩中得到 功率流，所述功率流理解为助推（当电机与内燃机同时输出功率时），或理解为再生/工作点 移动（当电机将由燃烧器输出的功率的一部分转换成电流时），或理解为余热利用（当电机 产生电流时，在此期间内燃机也制动）。
[0047] 在图6a中以简化的图表的形式示出，在根据本发明的变速器中，如何通过将内燃 机传动比可变地耦联到双太阳轮上和将发电机的转子永久地耦联到双太阳轮来实现特殊 的控制策略。因此，当然在固定给出的（正的）转速下，存在电机的转矩控制的完全的自由 度。因此，例如在驾驶者期望加速的情况下(可识别大程度踩下的油门踏板），通过电动机输 出正的转矩能够进行助推。同样地，在驾驶者期望减速的情况下(可识别制动踏板操纵或无 油)能够利用余热。负载点移动能够沿"力矩方向"进行。由内燃机和电动机组成的混合的组 合能够如具有与踏板相关的力矩(转速)特性曲线的驱动装置那样理解，所述驱动装置对于 驾驶者而言感觉如同"具有更多储备的内燃机"。
[0048] 如结合根据图6b的图表可见的，在根据本发明的变速器中，存在如下关于转矩控 制的一定限制，在静止状态下，必须保持行星件上的力矩平衡。所述平衡当然能够在不同的 转速下保持，使得在此出现自由度。根据本发明，将所述自由度用于与油门踏板位置相关地 设定电动机的符号。由此确定，电功率流具有哪个方向。尤其有利的是，符号和转速设定成， 使得从中得到与油门踏板位置相关的预设的传动比(燃烧器与输出转速之比），因为驾驶者 将其直观地感受为是适当的。
[0049] 在驾驶者期望加速的情况下(可识别大程度操纵的油门踏板），设定电动机的正的 转速。正的电动机转速同时引起内燃机的转速的提高，使得所述内燃机能够输出更多功率， 并且退挡是更简单可行的。所述情形对应于包括无级的退挡在内的助推，即舒适地并且有 利地超越纯的助推功能。
[0050] 在图6c中图解说明对于驾驶者期望定速行驶(可识别油门踏板的平均位置）的运 行状态。在此，设定电动机的负的转速。同时，负的电动机转速引起内燃机的转速的降低，使 得所述内燃机能够在消耗更有利的运行点（关于转速和力矩)处运行。该情形对应于升挡， 即在声学方面(较低的发动机转速)和减少消耗的情况下提供给驾驶者优点。
[0051 ]在驾驶者期望减速(可识别制动踏板操纵或几乎无油）的情况下，电动机的转速被 置于零(变速器制动器)或调节成负值，在所述情况下，得到的负的力矩起到利用余热的作 用。同时，电动机的被置于零的转速引起内燃机的转速提高，使得其制动功率增大。该情形 对应于包括退挡在内的余热利用，即提供给驾驶者提高的制动支持。
[0052]根据本发明的"E-辛普森变速器"此外允许，在特殊情形下利用E-CVT挡位区域，即 在弱充电的电池的情况下要出现蠕变(停止状态下的无油位置)时。借助如下的根据本发明 的运行方法，在产生小的输出力矩的同时，电动机以发电机的方式运行，即给电池充电： [0053]-将离合器K1接合到大约50Nm-150Nm的最大力矩，由此电动机(根据起作用的行星 齿轮级的传动比）加速到2倍至5倍的发动机空载转速，同时内燃机保持在空转转速调节。 [0054]-在与离合器K1的接合过程在时间上重合或之后，在电动机EM上建立20Nm-50Nm的 基于发电机的负载力矩，例如优选以转速渐进的方式进行。由此，内燃机由（通过行星齿轮 组)传动的力矩加载，所述力矩接近或略小于离合器力矩。行星齿轮组在此在其齿圈上产生 正的支撑力矩，所述支撑力矩例如大约为40Nm-100Nm并且是舒适的、不与离合器摩擦损耗 关联的爬行力矩。
[0055] -在机动车辆由于爬行力矩置于运动的情况下，电动机的转速反方向地略微降低。 因此，必要时转矩也降低，以便车辆速度不超过典型的爬行速度(大约6km/h)。
[0056] -在驾驶者表明加速期望(例如可识别操纵油门踏板）的情况下，优选地，操纵第2 挡位的切换元件(离合器K1保持被操纵，附加地操纵齿圈上的制动，这两个元件中的一个以 滑行的方式运行），并且将电动机由发电（负力矩)转换成驱动(正力矩，功率输出）。
[0057] 在图7a中示出根据本发明的行星齿轮传动系统的另一个变型形式，所述行星齿轮 传动系统具有集成的电动的驱动器。所述行星齿轮传动系统又包括第一行星齿轮传动级 PI，所述第一行星齿轮传动级具有第一太阳轮S1、第一行星齿轮装置PA1、第一行星齿轮架 C1和第一齿圈H1。此外，行星齿轮传动系统包括:第二行星齿轮传动级P2,所述第二行星齿 轮传动级具有第二太阳轮S2、第二行星齿轮装置PA2、第二行星齿轮架C2和第二齿圈H2;以 及第一功率输入端IN和功率输出端OUT。第一太阳轮S1和第二太阳轮S2彼此同轴地设置并 且彼此转动刚性地耦联。功率输出端OUT抗扭地与第一行星齿轮架C1并且与第二齿圈H2耦 联。这表示，刚好那个第一行星齿轮架C1和第二齿圈H2也永久地转动刚性地彼此耦联，即共 同旋转。
[0058]第二行星齿轮架C2能够经由第一离合器装置K1与第一功率输入端IN可切换地耦 联。此外，由第一和第二太阳轮S1、S2构成的太阳轮对S1S2能够经由第二离合器装置K2同样 可切换地与第一功率输入端IN耦联。离合器装置K1、K2在此也能够构成为所谓的双离合器。 此外，根据本发明设有第一制动装置Β1，其中经由所述第一制动装置Β1，太阳轮对S1S2能够 静止地固定。此外，设有第二制动装置Β2,其中经由所述第二制动装置Β2,第一齿圈Η1能够 静止地固定。
[0059]太阳轮对S1S2经由传动轴HW1与在其他方面没有进一步示出的电动机的转子ΕΜ永 久地耦联。设为用于将驱动功率从传动系统中导出的输出端OUT位于在第一传动级Ρ1和电 动机的转子EM之间的中间区域之间。所述变型形式尤其适用于安装在具有横向设置的内燃 机的机动车辆中。经由输出端OUT，在此能够直接驱动车轴差速器。
[0060] 电动机EM和第一制动装置B1能够组成组件，所述组件侧向地安置到包括行星齿轮 传动级P1、P2的那个组件上，并且进而事后对于维护工作而言可有利地接近和更换。这两个 离合器装置K1、K2同样能够组成组件，所述组件能够侧向地安置到包括两个行星齿轮传动 级Ρ1、Ρ2的那个组件上。虚线的框架表示可能的干燥空间，其部件根据结构上的构造不必由 油包围，进而能够在高的有效摩擦系数的同时具有有利的特性，如小的牵引力矩。
[0061] 对于根据本发明的驱动系统的在图7b中示出的变型形式，与图7a的解释尽可能类 似地适用。不同于根据图7a的变型形式，在此输出端OUT在轴向地位于两个行星齿轮传动级 P1、P2之间的区域中连接到空心轴部段上，所述空心轴部段将第二齿圈H2和第一支架C1转 动刚性地耦联。
[0062] 根据图7c的视图示出根据本发明的驱动系统的另一个变型形式。对于所述变型形 式，同样与图7a的解释尽可能类似地适用。与根据图7a的变型形式不同并且也与根据图7b 的变型形式不同，在此输出端OUT处于轴向地位于两个离合器装置K1、K2以及两个行星齿轮 传动级Ρ1、Ρ2之间的区域中。在所述视图中又为虚线的框架表示可能的干燥空间，所述干燥 空间的部件根据结构上的构造不必由油包围，进而在高的有效摩擦系数的同时能够具有有 利的特性，例如小的牵引力矩。功率输出端OUT在此构成为正齿轮，所述正齿轮转动刚性地 与第二齿圈H2和第一行星齿轮架C1耦联。将第一离合器装置K1与第二行星齿轮架C2或者将 第二离合器装置K2与两个太阳轮S1、S2连接的那个轴部段同轴地穿过功率输出端OUT。所述 轴部段优选可插接地构成为，使得能够将在所述视图中左边的、由以虚线示出的框架包围 的模块轴向地附加到行星齿轮传动组件P1P2上。在所述视图中由右边的虚线框架包围的组 件同样优选能够可插接地附加到行星齿轮传动组件上。
[0063] 根据图8a的视图示出根据本发明的E辛普森变速器的基于在上文中描述的根据图 7a的变型形式的另一实施方式。与在上文中描述的结构形式相同，所述E-辛普森变速器包 括第一行星齿轮传动级PI，所述第一行星齿轮传动级具有第一太阳轮SI、第一行星齿轮装 置PA1、第一行星齿轮架C1和第一齿圈11。此外，行星齿轮传动系统包括:第二行星齿轮传动 级P2,所述第二行星齿轮传动级具有第二太阳轮S2、第二行星齿轮装置PA2、第二行星齿轮 架C2和第二齿圈H2;以及第一功率输入端IN和功率输出端OUT。第一太阳轮S1和第二太阳轮 S2彼此同轴地设置并且彼此转动刚性地耦联。功率输出端OUT抗扭地与第一行星齿轮架C1 并且与第二齿圈H2耦联。这表示，刚好那个第一行星齿轮架C1和第二齿圈H2也永久地转动 刚性地彼此耦联，即共同旋转。
[0064]第二行星齿轮架C2能够经由第一离合器装置K1与第一功率输入端IN可切换地耦 联。此外，由第一和第二太阳轮S1、S2构成的太阳轮对S1S2能够经由第二离合器装置K2同样 可切换地与第一功率输出端IN親联。离合器装置K1、K2在此能够构成为所谓的双离合器。 [0065]此外，根据本发明设有第一制动装置Β1，其中经由所述第一制动装置Β1，太阳轮对 S1S2能够静止地固定。此外，设有第二制动装置Β2,其中经由所述第二制动装置Β2,第一齿 圈Η1能够静止地固定。虚线的框架表示可能的干燥空间，其部件根据结构上的构造不必由 油包围，进而在高的有效摩擦系数的同时具有有利的特性，例如小的牵引力矩。
[0066]根据图8a的变型形式的特征在于，设有第三离合器装置Κ3,经由所述第三离合器 装置，第一齿圈H1能够可选择地与变速器输入端IN耦联。所述第三离合器装置K3扩展了挡 位范围并且提供变速器的其他的特定的运行可能性。如在根据图7a的实施方式中，设为用 于将驱动功率从传动系统中导出的输出端OUT位于在第一传动级P1和电动机的转子EM之间 的中间区域中。所述变型形式因此又尤其适用于安装在具有横向设置的内燃机的机动车辆 中。在此，经由输出端OUT又能够直接驱动车轴差速器。
[0067]电动机EM和第一制动装置B1又能够组成组件，所述组件能够侧向地安置到包括行 星齿轮传动级的那个组件上，进而事后对于维护工作而言可有利地接近和更换。
[0068]在第三离合器装置K3和第一齿圈之间的连接能够通过罐状构件实现，经由所述罐 状构件，两个离合器K1、K2并且还有两个行星齿轮传动级P1、P2能够组成组件，所述组件随 后装入到相应的变速器壳体中。
[0069]根据图8b的视图示出根据本发明的E-辛普森变速器的基于在上文中描述的根据 图7a的构造的又一实施方式。与在上文中描述的结构形式相同，所述E-辛普森变速器包括 第一行星齿轮传动级P1，所述第一行星齿轮传动级具有第一太阳轮S1、第一行星齿轮装置 PA1、第一行星齿轮架C1和第一齿圈H1。此外，行星齿轮传动系统包括:第二行星齿轮传动级 P2,所述第二行星齿轮传动级具有第二太阳轮S2、第二行星齿轮装置PA2、第二行星齿轮架 C2和第二齿圈H2;以及第一功率输入端IN和功率输出端OUT。第一太阳轮S1和第二太阳轮S2 彼此同轴地设置并且彼此转动刚性地耦联。功率输出端OUT抗扭地与第一行星齿轮架C1并 且与第二齿圈H2耦联。这表示，刚好那个第一行星齿轮架C1和第二齿圈H2也永久地转动刚 性地彼此耦联，即共同旋转。
[0070] 第二行星齿轮架C2能够经由第一离合器装置K1与第一功率输入端IN可切换地耦 联。此外，由第一和第二太阳轮S1、S2构成的太阳轮对S1S2能够经由第二离合器装置K2同样 可切换地与第一功率输入端IN親联。离合器装置K1、K2在此能够构成为所谓的双离合器。
[0071] 此外，根据本发明设有第一制动装置Β1，其中经由所述第一制动装置Β1，太阳轮对 S1S2能够静止地固定。此外，设有第二制动装置Β2,其中经由所述第二制动装置Β2,第一齿 圈HI能够静止地固定。
[0072]根据图8b的变型形式的特征在于，设有第三制动装置B3,经由所述第三制动装置， 第二行星齿轮架C2能够可选择地静止地固定。所述第三制动装置B3以倒挡扩展了挡位范 围，所述倒挡例如提供i = _2的传动比，以及必要时以驻车锁止功能扩展了挡位范围。如在 根据图7a的变型形式中，设为用于将驱动功率从传动系统中导出的输出端OUT位于在第一 传动级P1和电动机的转子EM之间的中间区域中。所述变型形式因此又尤其适合于安装在具 有横向设置的内燃机的机动车辆中。经由输出端OUT，在此又能够直接驱动车轴差动器。
[0073]电动机EM和第一制动装置B1又能够组成组件，所述组件能够侧向地安置到包括行 星齿轮传动级的那个组件上，进而事后对于维护工作而言可有利地接近和更换。
[0074]根据图8c的视图示出根据本发明的E-辛普森变速器的另一实施方式。与两个在上 文中描述的构造形式相同，所述E-辛普森变速器包括第一行星齿轮级P1，所述第一行星齿 轮级具有第一太阳轮S1、第一行星齿轮装置PA1、第一行星齿轮架C1和第一齿圈H1。此外，行 星齿轮传动系统包括:第二行星齿轮传动级P2,所述第二行星齿轮传动级具有第二太阳轮 S2、第二行星齿轮装置PA2、第二行星齿轮架C2和第二齿圈H2;以及第一功率输入端IN和功 率输出端OUT。第一太阳轮S1和第二太阳轮S2彼此同轴地设置并且彼此转动刚性地耦联。功 率输出端OUT抗扭地与第一行星齿轮架C1和第二齿圈H2耦联。
[0075]第二行星齿轮架C1能够经由第一离合器装置K1与第一功率输入端IN可切换地耦 联。此外，由第一和第二太阳轮S1、S2构成的太阳轮对S1S2能够经由第二离合器装置K2同样 可切换地与第一功率输入端IN親联。离合器装置K1、K2在此能够构成为所谓的双离合器。 [0076]此外，根据本发明设有第一制动装置Β1，其中经由所述第一制动装置Β1，太阳轮对 S1S2能够静止地固定。此外设有第二制动装置Β2,其中经由所述第二制动装置Β2,第一齿圈 Η1能够静止地固定。虚线的框架又表示可能的干燥空间，其部件根据结构上的构造不必由 油包围，进而能够在高的有效摩擦系数的同时具有有利的特性，例如小的牵引力矩。
[0077]根据图8c的变型形式的特征在于，设有另一个离合器装置KS，经由所述另一个离 合器装置，两个刚性耦联的太阳轮S1、S2能够选择性地与电动机EM和第二离合器装置K2的 离合器盘耦联。所述另一个离合器装置K3扩展了挡位范围，并且尤其提供变速器的在下面 的表格中示出的运行可能性。
[0079]在所示出的传动系统中附加设有的离合器装置KS扩展了挡位范围。因此，在第4挡 位中（当B1被操纵时）当KS断开时，能够实现经由K1使用电机。该系统也允许，在第2挡位中， 将电机从快的太阳轴(KS闭合，K2断开)转换到较慢的输入轴(KS断开，K2闭合），由此简化换 挡。在1-2换挡的情况下，电机保持不变并且能够改进舒适性，在第2挡位中，电机自身转换， 并且在2-3换挡的情况下，电机又与内燃机同步地运行。
【主权项】
1. 一种行星齿轮传动系统，具有： -第一行星齿轮传动级(P1)，所述第一行星齿轮传动级具有第一太阳轮(S1)、第一行星 齿轮装置(PA1)、第一行星齿轮架(C1)和第一齿圈(H1)， -第二行星齿轮传动级(P2)，所述第二行星齿轮传动级具有第二太阳轮(S2)、第二行星 齿轮装置(PA2)、第二行星齿轮架(C2)和第二齿圈(H2)， -第一功率输入端(IN)，和 -功率输出端(OUT)， 其中 -所述第一太阳轮(S1)和所述第二太阳轮(S2)彼此同轴地设置并且经由空心轴(HW1) 转动刚性地彼此耦联， -所述功率输出端(OUT)抗扭地与所述第一行星齿轮架(C1)并且与所述第二齿圈（H2) 親联， -所述第二行星齿轮架能够经由第一离合器装置与所述第一功率输入端能切换地耦 联，和 -由所述第一和第二太阳轮(S1，S2)构成的齿轮对能够经由第二离合器装置(K2)同样 能切换地与所述第一功率输入端(IN)耦联， 其特征在于， -轴颈(HW2)穿过所述空心轴(HW1)，所述轴颈将所述第二行星齿轮架(C2)与所述第一 离合器装置(K1)连接。2. 根据权利要求1所述的行星齿轮传动系统， 其特征在于， 设有第一制动装置(B1)，并且经由所述第一制动装置(B1)，所述太阳轮对(S1，S2)能够 静止地固定。3. 根据权利要求2所述的行星齿轮传动系统， 其特征在于， 设有第二制动装置(B2)，并且经由所述第二制动装置，所述第一齿圈（H1)能够静止地 固定。4. 根据权利要求1至3中至少一项所述的行星齿轮传动系统，其特征在于，所述太阳轮 对(S1S2)与电动机(EM)运动学地親联并且能够通过所述电动机(EM)驱动或制动。5. 根据权利要求4所述的行星齿轮传动系统，其特征在于，所述电动机具有转子，所述 转子与通过所述太阳轮对(S1S2)限定的传动轴线(XI)同轴地设置并且转动刚性地与所述 太阳轮对(S1S2)耦联。6. 根据权利要求1至5中至少一项所述的行星齿轮传动系统，其特征在于，所述第一传 动级(P1)和所述第二传动级(P2)分别在径向截面中的齿几何形状方面具有相同的行星齿 轮组。7. 根据权利要求1至6中至少一项所述的行星齿轮传动系统，其特征在于，所述第一传 动级(P1)和所述第二传动级(P2)沿着所述传动轴线(XI)轴向依次设置，并且所述电动机 (EM)位于所述功率输入端（IN)的一侧上。8. 根据权利要求1至7中至少一项所述的行星齿轮传动系统，其特征在于，变速器构件、 所述电动机(EM)和所述第一和第二离合器装置(ΚΙ，K2)组成传动组件，其中所述变速器构 件为所述功率输入端(IN)，并且在前述组件中包括所述制动装置(Β1，Β2)中的至少一个。9. 一种行星齿轮传动系统，具有： -第一行星齿轮传动级(Ρ1)，所述第一行星齿轮传动级具有第一太阳轮(S1)、第一行星 齿轮装置(ΡΑ1)、第一行星齿轮架(C1)和第一齿圈(Η1)， -第二行星齿轮传动级(Ρ2)，所述第二行星齿轮传动级具有第二太阳轮(S2)、第二行星 齿轮装置(ΡΑ2)、第二行星齿轮架(C2)和第二齿圈(Η2)， -第一功率输入端(IN)，和 -功率输出端(OUT)， 其中 -所述第一太阳轮(S1)和所述第二太阳轮(S2)彼此同轴地设置并且转动刚性地彼此耦 联， -所述功率输出端(OUT)抗扭地与所述第一行星齿轮架(C1)并且与所述第二齿圈（H2) 親联， -所述第二行星齿轮架(C2)能够经由第一离合器装置(K1)与所述第一功率输入端（IN) 能切换地耦联，和 -由所述第一和第二太阳轮(S1，S2)构成的齿轮对能够经由第二离合器装置(K2)同样 能切换地与所述第一功率输入端(IN)耦联， -设有第一制动装置(B1)，并且经由所述第一制动装置(B1)，所述太阳轮对(S1，S2)能 够静止地固定，和 所述太阳轮对（S1S2)与电动机(EM)运动学地耦联并且能够通过所述电动机(EM)驱动 或制动， 其特征在于， -所述电动机EM和所述第一制动装置B1组成组件，所述组件侧向地安置到包括所述行 星齿轮传动级PI、P2的组件上。10. 根据权利要求9所述的行星齿轮传动系统， 其特征在于， 所述第一传动级(P1)和所述第二传动级(P2)沿着所述传动轴线(XI)轴向依次设置，并 且所述电动机(EM)位于所述功率输出端(OUT)的一侧上。
【文档编号】F16H3/66GK106068198SQ201580010889
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2015年2月24日 公开号201580010889.4, CN 106068198 A, CN 106068198A, CN 201580010889, CN-A-106068198, CN106068198 A, CN106068198A, CN201580010889, CN201580010889.4, PCT/2015/200093, PCT/DE/15/200093, PCT/DE/2015/200093, PCT/DE15/200093, PCT/DE15200093, PCT/DE2015/200093, PCT/DE2015200093
【发明人】马丁·福内赫姆
【申请人】舍弗勒技术股份两合公司