专利名称：包含至少两个输出轴和至少两个多轴式行星齿轮组的传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序中所详述的传动装置，其包含至少两个输出 轴和至少两个彼此处于作用连接的多轴式行星齿轮组。
背景技术：
DE 10 2006 031 089. 6中公开了汽车上用的一种驱动装置，用于驱动汽车的配有 两个驱动轮的汽车轴，这两个驱动轮经过两个行星齿轮组而彼此处于作用连接。第一行星 齿轮组是作为一种所谓的具有阶梯式行星齿轮的阶梯式行星齿轮组设计的，而第二行星齿 轮组则是作为一种所谓的具有可接通的迂回传动级的正行星齿轮组设计的。一个行星齿轮 组总有一个轴是可以与一个与一驱动轮相连的驱动轴或与驱动装置的一个输出轴有效连 接的。此外，还配置了一个切换装置，利用该切换装置可以在汽车轴的两个驱动轮之间接通 一个第一动力线路或一个第二动力线路。在行星齿轮组之一的另一个轴的范围内，可以将一个电机的转矩导入到第一或第 二动力线路中。电机的转矩可在第一动力线路接通的情况下等分地以相同的符号并且在第 二动力线路接通的情况下等分地以不同的符号引导到输出轴或引导到汽车轴的驱动轮，以 便在汽车轴的范围内在一个第一运行模式期间提供一个驱动力矩；或者在一个第二运行模 式期间将由电机所产生的转矩等分地以不同的符号在汽车轴的两个驱动轮之间加以分配 并提供给这些驱动轮，以便改善汽车的行驶状况。电机与一个与阶梯式行星齿轮组的一个桥接件相连的驱动轴共轴地安置，经过该 驱动轴可将一转矩导引到汽车轴的其中一个驱动轮，该电机在汽车的一个范围内被安置在 阶梯式行星齿轮组和驱动轮之间，在该范围中只有很有限的安装空间用于安置一个电机。 根据这一理由，该传动装置的缺点就在于只能装配这样一类电机，这些电机具有一种配合 所存在的可供利用的安装空间的安装空间要求并且不能满足对于不同要求的功率供给。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种传动装置，它配有至少两个输出轴和至少两个可 彼此处于作用连接的多轴式行星齿轮组，利用该传动装置可以实现前述的两种工作模式， 而且可以与各种电机相结合，只要这些电机能为实现所述运行模式提供足够高的功率供给 即可。根据本发明，上述任务是利用一种具有权利要求1中所述特征的传动装置加以解 决的。本发明提出的传动装置配有至少两个输出轴和至少两个彼此处于作用连接的多 轴式行星齿轮组。各一个行星齿轮组的一个轴能够与传动装置的一个输出轴处于作用连 接。此外，还配置了切换装置，经过该切换装置可以在传动装置的输出轴之间的第一动力线 路和第二动力线路之间进行转换，其中在行星齿轮组之一的另一个轴的范围内，可将电机的一个转矩导入到第一动力线路或第二动力线路中。电机的该转矩在第一动力线路接通的 情况下等分地且以相同的符号被引导到输出轴并且在第二动力线路接通的情况下等分地 以不同的符号被引导到输出轴。电机的一个输出轴是垂直于传动装置的输出轴之一加以安置的。因此，本发明提出的传动装置的电机是可以从一个在安装空间供给方面受限的、 处于传动装置的其中一个行星齿轮组和汽车的一个驱动轮之间的范围，而安置到一个在安 装空间供给方面在更小程度上受限的范围中。本发明提出的传动装置可以按照简单而成本 合算的方式与相当大尺寸的电机相联合，由此为了实现两种运行模式，即驱动模式或扭矩 矢量(Torque Vectoring)运行模式，所需要的功率可以按所希望的范围由为传动装置所配 备的电机获得。接下来，具有负的固定传动比(Standilbersetzimg)的行星齿轮传动装置称为负 行星齿轮组(Minusplanetenradsatz)或负传动机构。此外，将具有正的固定传动比的一种 行星齿轮传动装置称为正行星齿轮组或正传动机构，所述固定传动比表示在桥接件静止或 认为是静止的桥接状态下在行星齿轮传动装置中中心齿轮轴的角速度或转速之间的比例。
本发明的其它优点和有利的发展见各项权利要求中和参照附图原理上所说明的 实施例中所述，为了简明起见，在关于实施例的说明中对结构相同的和功能相同的部件使 用同一附图标记。附图表示图1在汽车后轴范围中配有本发明提出的传动装置的汽车的大略示意图；图2与图1相当的汽车示意图，该汽车在其前轴范围内配有本发明提出的传动装 置；图3图1和图2所示传动装置的第一实施例的驱动轮示意图；图4图1和图2所示传动装置的第二实施例的驱动轮示意图；图5图1和图2所示传动装置的第三实施形式，配有正行星齿轮组。
具体实施例方式图1中示出汽车1的一个大略示意图，该汽车配有一个第一车轴2和一个第二车 轴3，第一车轴2表示汽车1的汽车前轴，第二车轴3表示汽车1的汽车后轴。第一车轴2 包含两个驱动轮4、5，这两个驱动轮经过两个驱动轴6、7与一个差动传动机构8相连。利 用该差动传动机构8，将由现在作为内燃机设计的驱动组件9所产生的传动力矩等分地分 配到两个驱动轮4和5上。此外，在驱动组件9和差动传动机构8之间配置了一个传动装 置10，该传动装置可以作为手动变速器、作为自动变速器或者作为自动化的手动变速器加 以设计，利用该传动装置可以按已知方式实现不同的可无级调节的传动比或传动级。第二车轴3也包含两个驱动轮11、12，这两个驱动轮经过两个驱动轴13、14和一 个传动装置15彼此处于作用连接(Wirkverbindung)，以便在第二车轴3的范围内在一个 驱动模式期间在驱动轮11、12的范围内能提供一个转矩，或者在一种扭矩矢量运行模式期 间能够正面地影响汽车行驶状况。这样，图1所示汽车1在传动装置15未激活的情况下是 前驱的；而汽车1在传动装置15的驱动模式期间在两个车轴的范围内被驱动，从而相当于一辆四轮驱动的汽车。如果驱动组件9未激活，也就是说，如果内燃机停止工作，则已被激 活(或有源的)的传动装置15便可驱动汽车。所谓传动装置的驱动电动机例如指的是这 样一种电动机，就是能使汽车用电的方式行驶(混合式驱动)。为此所需的条件是一个相适 应地设计的蓄能器。按传动装置15的扭矩矢量运行模式，汽车1在汽车前轴的范围内被驱 动，而其行驶状况则利用一种“被激活的或有源的”汽车后轴加以影响。按图2中所示的汽车1的第二实施例，第一汽车轴2是汽车后轴，第二汽车轴3是 汽车1的汽车前轴，所以汽车在未激活的传动装置15的情况下是作为纯尾部驱动的汽车供 使用的。在传动装置15的驱动模式中，图2所示的汽车1如同图1所示的汽车一样，都是 在两个汽车轴2和3的范围内被驱动。在传动装置15的扭矩矢量工作模式中，除了尾部驱 动之外，还有“激活的”汽车前轴影响汽车1的行驶状况。图3至图5中示出图1和图2所示传动装置15的不同实施例的几个驱动轮示意 图，为了实现驱动模式和扭矩矢量工作模式，它们都具有一种共同的基本结构。因此，图3至5所示传动装置15各自都配有两个输出轴16、17并配有两个彼此处 于作用连接的多轴式行星齿轮组18、19。在此按图3至图5所示传动装置15的实施例，第 二行星齿轮组19的一个作为太阳轮设计的轴28是与输出轴16相连的。在图3和4中所 示传动装置15的实施例中的输出轴17则是与第一行星齿轮组18的一个作为空心轮设计 的轴21相连的；按图5中所示传动装置15的实施例中输出轴17是与第一行星齿轮组18 的一个作为太阳轮设计的轴35相连的。此外，按所有在附图中所示的传动装置15的实施例，在两个行星齿轮组18和19 之间都安置了一个切换装置22，该切换装置可以在两个不同的运行状态之间或换接位置 S1和S2之间进行转换，并将传动装置15的两个输出轴16和17经过传动装置15的一个第 一动力线路或一个第二动力线路彼此连接起来。按图3所示的传动装置15在第一行星齿轮组18的一个太阳轮24的范围内，和按 图4和5所示的传动装置15在第一行星齿轮组18的一个桥接件23的范围内，可将电机25 的转矩导入到传动装置15的第一或第二动力线路中，电机25的转矩在第一动力线路接通 时在输出轴16、17之间以相同的符号等分地加以分配并输送给这些输出轴，并且在第二动 力线路接通时等分地以不同的符号在输出轴16、17之间加以分配并输送给这些输出轴。按图3中所示传动装置15的实施例，第一行星齿轮组18是作为单一的负行星齿 轮组设计的，而第二行星齿轮组19则是作为正行星齿轮组设计的。按图4所示的传动装置 15，第一行星齿轮组18是作为双行星齿轮组设计的，第二行星齿轮组19则是作为正行星齿 轮组设计的；图5所示传动装置15的第一行星齿轮组18是作为正行星齿轮组设计的，而第 二行星齿轮组19则是作为双行星齿轮组设计的。从原理上说，可利用所有在附图中示出的传动装置15的实施形式，在切换装置22 的第一换接位置S1上实现驱动模式。在此有可能既按牵引运行(Zugbetrieb)操作，又可 按惯性运行(Schubbetrieb)操作汽车1，其中特别在汽车的惯性运行中，在电机25的发电 运行中可以回收利用制动能。若将切换装置22移入到它的第二换接位置S2上，则经过传动装置15可将一个由 电机25所提供的转矩等分地且以不同的符号朝向驱动轮11和12导引，从而使其中一个驱 动轮11或12得到加速，与此同时使另一个驱动轮12或11在相同的范围内被制动。这样就可在第二汽车轴3的范围内执行一种所谓的扭矩矢量工作模式，借以按已知方式改进汽 车1的行驶稳定性，而且在转弯行驶过程中能够确保汽车1的更为灵活的状况。电机25，更确切地说，电机25的电机输出轴26，按附图中所示的传动装置15的所 有实施例，都是垂直于传动装置15的输出轴16和17加以安置的。在图3所示的传动装置 15的第一行星齿轮组18的太阳轮24或图4和图5所示传动装置15的第一行星齿轮组18 的桥接件23与电机25或其电机输出轴26之间，分别配置了一个锥齿轮级27。这样，电机 25或其电机输出轴26便可相对于驱动轮轴旋转90°地加以布置，并可定位在汽车的一个 有足够安装空间供使用的范围中。图3所示传动装置15的第二行星齿轮组19配有两个太阳轮28、29，这两个太阳轮 分别具有不同的齿数，而且与阶梯式行星齿轮30相啮合。为了实现转矩反向，该实施例配 置了一个附加的行星齿轮31及另一个太阳轮32，该太阳轮在切换装置22的第一换接位置 Sl上与第一行星齿轮组18的桥接件23处于作用连接。图3所示第二行星齿轮组19的结 构在切换装置22的第一换接位置Sl上具有大约97 %的啮合效率，电机25所产生的转矩的 一部分在电机范围内可经过三个沿轴向并排安置的齿啮合加以传递。在切换装置22的第一换接位置Sl上，在传动装置15的外壳范围内需被支撑的转 矩经过第二行星齿轮组19的阶梯式行星齿轮30的支座而被导入到传动装置15的外壳中。 在切换装置22的第二换接位置S2上，第二太阳轮29与第一行星齿轮组18的桥 接件23相连，这样，电机25的转矩便从电机输出轴26经过第一行星齿轮组18的锥齿轮级 27、太阳轮24和与之相啮合的第一行星齿轮组18的行星齿轮33以及桥接件23，经过第二 行星齿轮组19的第二太阳轮29和与之相啮合的阶梯式行星齿轮30而被传递到第二行星 齿轮组19的第一太阳轮28上，并从该处经过输出轴16和驱动轴13以一半输送给驱动轮 11。由电机25所产生的转矩的另一半则由第一行星齿轮组18的行星齿轮33和与之相啮 合的空心轮21经过输出轴17和驱动轴14传递给驱动轮12。图4中所示的传动装置15的第二实施形式与图3中所示传动装置15的实施例的 区别主要在第一行星齿轮组18的范围中，该行星齿轮组按图4所示的传动装置15是作为 双行星齿轮组或者作为正行星齿轮组设计的，以便能够将电机25经过锥齿轮级27联接到 第一行星齿轮组18的桥接件23上。第一行星齿轮组18的太阳轮24经过切换装置与第二 行星齿轮组19相连。在切换装置22的范围内以及在两个行星齿轮组18和19之间的范围内延伸的轴 引导的转矩在按图4所示的传动装置15中小于按图3所示的传动装置15情况下，其中然 而上述范围内的转速在按图4所示传动装置15情况下却高于按图3所示传动装置15情况 下。在按图5所示的传动装置15中，第一行星齿轮组18作为正行星齿轮组配有一个 第一太阳轮34和一个第二太阳轮35，这些太阳轮与阶梯式行星齿轮36相啮合。传动装置 15的作为双行星齿轮组设计的第二行星齿轮组19除了包含一个抗扭转设计的空心轮之 夕卜，还包含作为太阳轮28设计的轴16及一个第二太阳轮29，这两个太阳轮28和29设计成 具有不同的齿数。在切换装置22的第一换接位置Sl上，第一行星齿轮组18的第一太阳轮34是经 过切换装置22而与第二行星齿轮组19的一个桥接件37相连的。在第二换接位置S2上，第一行星齿轮组18的第一太阳轮34经过切换装置22而与第二行星齿轮组19的第二太阳 轮29相连，而且接通传动装置15中的第二动力线路。在图5所示的传动装置15的运转中，在第二行星齿轮组的双行星齿轮38的范围 内所出现的行星齿轮相对转速小于图4所示传动装置15的实施例中的行星齿轮相对转速。 此外，图5所示传动装置15的第二行星齿轮组19设计得只配有两个沿轴向并排布置的齿 啮合，这样，图5所示第二行星齿轮组19的啮合效率高于图3和图4所示第二行星齿轮组 19的啮合效率。此外，在图5所示传动装置15的运转中，相比于图4所示的传动装置15，在切换装 置22的范围内较小的转矩发生作用，因此在切换装置22的范围内的负荷是较低的并且为 切换装置22的转换所施加的切换力是较小的。相反，图5所示传动装置15在第二行星齿轮组19的范围内由于阶梯形设计的内 行星齿轮38之故，与图4所示第二行星齿轮组19相比，在结构上是比较复杂的。此外，在 按图5所示传动装置15的第二行星齿轮组19的阶梯形的双行星齿轮38范围内，须支承在 传动装置15的运转中所产生的轴向力。利用本发明提出的传动装置，使用唯一的一个系统，既能实现驱动模式，也能实现 扭矩矢量工作模式，该系统的特点就是安装空间需要小，总重量低，以及制造成本小。从原则上说，本发明提出的传动装置的特征在于仅仅利用一个电动机能够实现多 功能性。在此在根据本发明的具有结构紧凑、固有重量小的特点的传动装置的不同的运转 模式中能够提供相匹配的变速比。此外，制造成本有利的这种传动装置在所有运行点上都 能以高效进行工作。附图标记一览表1 汽车2第一汽车轴3第二汽车轴4、5驱动轮6、7驱动轴8差动传动机构9驱动组件10传动装置11、12 驱动轮13、14 驱动轴15传动装置16、17 输出轴18第一行星齿轮组19第二行星齿轮组21第一行星齿轮组的空心轮22切换装置23第一行星齿轮组的桥接件
24第一行星齿轮组的太阳轮
25 电机26电机的电机输出轴27锥齿轮级28第二行星齿轮组的第一太阳轮29第二行星齿轮组的第二太阳轮30第二行星齿轮组的阶梯式行星齿轮31辅助的行星齿轮32另一太阳轮33第一行星齿轮组的行星齿轮34第一行星齿轮组的第一太阳轮35第一行星齿轮组的第二太阳轮36第一行星齿轮组的阶梯式行星齿轮37第二行星齿轮组的桥接件
38第二行星齿轮组的阶梯形的双行星齿轮
权利要求
传动装置(15)，其包含至少两个输出轴(16、17)和至少两个彼此处于作用连接的多轴式的行星齿轮组(18、19)，其中，各一个行星齿轮组(18，19)的一个轴(21，28；23，28)能够与一个输出轴(16，17)处于作用连接，并且设置切换装置(22)，经过该切换装置能够在输出轴(16，17)之间的一个第一动力线路和一个第二动力线路之间进行转换，在其中一个行星齿轮组(18)的另一个轴(23)的范围内能够将电机(25)的转矩导入到第一动力线路或第二动力线路中，并且电机(25)的转矩在第一动力线路接通的情况下等分地且以相同的符号被导引到输出轴(16，17)并且在第二动力线路接通的情况下等分地且以不同的符号被导引到输出轴(16，17)，其特征在于电机(25)的电机输出轴(26)垂直于其中一个输出轴(16，17)设置。
2.按权利要求1所述的传动装置，其特征在于一个第一行星齿轮组(18)是作为单一 的负行星齿轮组设计的，电机(25)的转矩能够导入所述第一行星齿轮组的范围中。
3.按权利要求1或2所述的传动装置，其特征在于一个第二行星齿轮组(19)是作为 正行星齿轮组设计的。
4.按权利要求1所述的传动装置，其特征在于一个第一行星齿轮组(18)是作为双行 星齿轮组设计的，电机(25)的转矩能够导入所述第一行星齿轮组的范围中。
5.按权利要求4所述的传动装置，其特征在于一个第二行星齿轮组(19)是作为正行 星齿轮组设计的。
6.按权利要求1所述的传动装置，其特征在于一个第一行星齿轮组(18)是作为正行 星齿轮组设计的，电机(25)的转矩能够导入所述第一行星齿轮组的范围中。
7.按权利要求6所述的传动装置，其特征在于一个第二行星齿轮组(19)是作为双行 星齿轮组设计的。
8.按权利要求1至7中任一项所述的传动装置，其特征在于切换装置(22)安置在行 星齿轮组(18、19)之间。
全文摘要
本发明涉及一种传动装置(15)，其包含至少两个输出轴(16、17)和至少两个彼此处于作用连接的多轴式的行星齿轮组(18、19)，各一个行星齿轮组(18，19)的一个轴(21，28；23，28)能够与一个输出轴(16，17)处于作用连接，并且设置切换装置(22)，经过该切换装置能够在输出轴(16，17)之间的一个第一动力线路和一个第二动力线路之间进行转换，在其中一个行星齿轮组(18)的另一个轴(23)的范围内能够将电机(25)的转矩导入到第一动力线路或第二动力线路中，并且电机(25)的转矩在第一动力线路接通的情况下等分地以相同的符号被导引到输出轴(16，17)并且在第二动力线路接通的情况下等分地以不同的符号被导引到输出轴(16，17)。电机(25)的电机输出轴(26)垂直于其中一个输出轴(16，17)设置。
文档编号B60W10/10GK101861254SQ200880116641
公开日2010年10月13日 申请日期2008年12月8日 优先权日2007年12月20日
发明者B-R·赫恩, C·佩尔兴, T·罗泽迈尔 申请人:腓特烈斯港齿轮工厂股份公司;齿轮传动研究有限公司