机动车的变速器和驱动系统的制作方法

1.本发明涉及一种机动车的变速器。本发明还涉及一种机动车的驱动系统。


背景技术：

2.由us 2017/0129323 a1已知构造为混合动力车辆的机动车的变速器。所述变速器具有第一驱动轴以及第二驱动轴，第一驱动单元可耦合到所述第一驱动轴上，第二驱动单元可耦合到所述第二驱动轴上。此外，所述变速器具有从动轴，从动装置可耦合到所述从动轴上。第一驱动轴是用于第一驱动单元的第一子变速器的组成部分。第二驱动轴是用于第二驱动单元的第二子变速器的组成部分。两个子变速器按照us 2017/0129323 a1实施为圆柱齿轮传动机构。两个子变速器彼此可耦合，并且更确切地说是通过在副轴上设置的切换元件彼此可耦合。
3.按照us 2017/0129323 a1的变速器需要相对大的结构空间并且具有相对大的重量。


技术实现要素：

4.由此出发，本发明的任务是，提供机动车的新型的变速器和包括这样的变速器的驱动系统。
5.该任务通过按照权利要求1的机动车的变速器解决。
6.所述变速器具有用于第一驱动单元的第一驱动轴。
7.所述变速器还具有用于第二驱动单元的第二驱动轴。
8.所述变速器具有用于第一驱动单元的第一子变速器，该第一子变速器包括所述第一驱动轴。
9.所述变速器具有用于第二驱动单元的第二子变速器，该第二子变速器包括所述第二驱动轴，所述第二子变速器构造为包括至少具有太阳轮、齿圈和行星架的构件的行星齿轮变速器。按照定义至少涉及行星齿轮，如果所述行星齿轮不作为行星架的部分定义的话。
10.用于优选实施为内燃机的第一驱动单元的第一子变速器作为包括彼此啮合的齿轮的圆柱齿轮传动机构构成。
11.该变速器具有至少一个副轴。优选地，该变速器具有两个副轴。
12.用于优选实施为电机的第二驱动单元的第二子变速器作为行星齿轮变速器实施。
13.在此，给所述行星齿轮变速器配置切换装置，在该切换装置的第一切换位置中，所述行星齿轮变速器的第一构件与第二驱动轴连接，并且在该切换装置的第二切换位置中，所述行星齿轮变速器的第二构件与第二驱动轴连接。通过该切换装置可以实现第二子变速器的变换的传动比。
14.对于按照本发明的变速器，可以实现特别紧凑的结构形式。这主要基于第二子变速器作为行星齿轮变速器实施。所述副轴可以通过第二子变速器作为行星齿轮变速器的实施方式相对短地实施。另一个结构空间优点则可以在如下情况实现，即，配置给第二子变速
器的切换元件作为双切换元件实施。
15.按照一种有利的扩展方案，第二从动轴通过与第一驱动轴同轴地设置的齿轮永久耦合到副轴上。优选地，这是到从动装置上的唯一的连接位置。
16.优选地，可以在第一驱动轴上设置正好两个固定轮。这些固定轮可以优选以双啮合的方式设置、亦即分别与两个活动轮啮合。由此产生特别紧凑的结构方式。
17.优选地，设置在副轴上的耦合到第二输入轴上的齿轮可以作为固定轮构成。
18.有利地，第二驱动单元可以连接到行星齿轮变速器的齿圈上。由此，行星齿轮变速器可以简化地构造。
19.有利地，可以设置配置给第一驱动轴的分离离合器，用于将第一驱动单元可脱耦地连接到第一驱动轴上。
20.按照一种有利的扩展方案，存在构造为电机的第三驱动单元，第三驱动单元与第一驱动轴处于作用连接中。当存在也如第二驱动单元那样优选构造为电机的另外的第三驱动单元时，可以实现其他的优点。这样尤其是构造为电机的第三驱动单元可以作为起动机发电机工作并且改善该变速器或具有该变速器的驱动系统的功能。当附加地存在作为内燃机构成的第一驱动单元和第一驱动轴之间的分离离合器时，可以在分离离合器打开的情况下提供纯电的动力换挡。由此，则可以进一步改善具有该变速器的驱动系统的运行。
21.按照本发明的机动车的驱动系统在权利要求10中限定。
附图说明
22.优选的扩展方案由从属权利要求和后续的说明得出。借助附图进一步解释本发明的实施例，但不限制于此。在此：
23.图1示出包括变速器的第一实施例的机动车的驱动系统的示意图；
24.图2示出图1的驱动系统的换挡矩阵；
25.图3示出包括变速器的第一实施例的驱动系统的示例性的传动比值的列表；
26.图4示出包括变速器的第二实施例的机动车的驱动系统的示意图；
27.图5示出包括变速器的第三实施例的机动车的驱动系统的示意图；
28.图6示出包括变速器的第四实施例的机动车的驱动系统的示意图；
29.图7示出包括变速器的第五实施例的机动车的驱动系统的示意图；
30.图8示出包括变速器的第六实施例的机动车的驱动系统的示意图；
31.图9示出包括变速器的第七实施例的机动车的驱动系统的示意图；
32.图10示出包括变速器的第八实施例的机动车的驱动系统的示意图；
33.图11示出包括变速器的第九实施例的机动车的驱动系统的示意图；
34.图12示出包括变速器的第十实施例的机动车的驱动系统的示意图；
35.图13示出包括变速器的第十一实施例的机动车的驱动系统的示意图；
36.图14示出包括变速器的第十二实施例的机动车的驱动系统的示意图。
具体实施方式
37.图1示出机动车的按照本发明的驱动系统1的示意图，该驱动系统具有按照本发明的变速器2。
38.驱动系统1附加于变速器2具有第一驱动单元3和第二驱动单元4，其中第一驱动单元3优选作为内燃机并且第二驱动单元4优选作为电机实施。图1的驱动系统因而是混合驱动系统。
39.变速器2包括两个子变速器5、6。第一子变速器5作为用于优选构造为内燃机的第一驱动单元3的子变速器起作用，第一驱动单元3可耦合到变速器2的第一子变速器5的第一驱动轴7上。
40.在内燃机vm和第一驱动轴7之间可以设置缓冲装置td。缓冲装置td可以具有扭振振器和/或吸振器和/或打滑离合器。扭振减振器可以构造为双惯量飞轮并且吸振器可以构造为转速适配式吸振器。
41.第二子变速器6作为用于构造为电机的第二驱动单元4的子变速器起作用，优选构造为电机的第二驱动单元4可耦合到变速器2的由第二子变速器6提供的第二输入轴8上。
42.变速器2还具有对于两个子变速器5、6共同的从动轴9，从动装置10耦合到所述从动轴上。对从动装置10在图1中示出差速器。
43.第一子变速器5附加于第一驱动轴7具有副轴11，在图1的示出的实施例中，优选构造为内燃机vm的第一驱动单元3永久耦合到所述第一驱动轴上。副轴11平行于第一驱动轴7延伸并且具有齿轮12、16、17、18。副轴11通过构造为固定轮的齿轮12与从动轴9或者说差速器10处于齿轮啮合中。
44.同轴于第一驱动轴7定位的齿轮是齿轮13、14和15。齿轮13和14是固定轮。齿轮15关于第一驱动轴7不是固定轮，因为不存在抗扭转的连接。但其也不是活动轮，因为没有设置用于将齿轮15与第一驱动轴7连接的切换元件。亦即齿轮15仅支承在第一驱动轴7上。
45.第二副轴9配置有两个切换元件b和d。两个切换元件b和d优选由双切换元件s1实施，其中，总是所述切换元件中的仅一个切换元件可闭合。
46.当切换元件d闭合时，活动轮20抗扭转地耦合到第二副轴9上。相对地，当切换元件b闭合时，活动轮21抗扭转地耦合到第二副轴9上。
47.第一副轴11配置有两个切换元件a和c。所述两个切换元件b和d优选由双切换元件s2实施，其中，总是所述切换元件中的仅一个切换元件可闭合。
48.当切换元件c闭合时，活动轮16抗扭转地耦合到第一副轴11上。相对地，当切换元件a闭合时，活动轮17抗扭转地耦合到第一副轴11上。
49.以这种方式，可以单独通过第一子变速器5以小的结构空间提供用于传动比i1、i2、i3和i4的四个挡位级。
50.副轴11的齿轮16、17和18如以上实施地仅啮合到同轴于第一驱动轴7定位的齿轮中、即齿轮13、14和15中。
51.齿轮19啮合到从动装置10的差速器中。齿轮20啮合到第一驱动轴7的固定轮13中，齿轮21啮合到第一驱动轴7的固定轮14中。
52.用于优选构造为内燃机的第一驱动单元3的第一子变速器5因而作为由彼此啮合的齿轮组成的圆柱齿轮传动机构构成。
53.通过具有齿轮15和18的传动级ic，第二子变速器6连接到第一子变速器5上。在电机em1和副轴11之间的传动比可以通过切换装置s3的切换位置影响。根据是否和哪个切换元件e和f闭合，齿圈22或行星架23作为行星齿轮变速器pg的构件与第二驱动轴并且然后与
副轴11耦合。
54.用于优选构造为电机4的第二驱动单元4的第二子变速器6是行星齿轮变速器pg，所述行星齿轮变速器具有齿圈22、行星架23和太阳轮24。
55.行星齿轮变速器pg的齿圈22提供变速器2、即其第二子变速器6的第二驱动轴8。在图1中，提供第二驱动单元4的电机em1直接(direkt)或非间接(unmittelbar)地耦合到第二驱动轴8上并且同轴于行星齿轮变速器pg定位，从而行星齿轮组嵌套设置在电机4的转子中。
56.行星齿轮变速器6的从动侧由行星架23或由齿圈22形成。太阳轮24永久固定到壳体地耦合。
57.第二子变速器6配置有切换元件e和f。依赖于切换元件e和f的切换位置，行星齿轮变速器pg的构件之一与第二驱动轴8耦合。在切换元件e的情况下其为行星架23，在切换元件f闭合的情况下其为齿圈22。
58.概括地可以对按照图1的设计说明如下内容：
59.用于电机em1的两个挡位借助行星齿轮变速器pg产生。驱动装置是齿圈22，从动装置是行星架23。太阳轮24永久地固定到壳体。电机em1与齿圈22连接。切换元件e连接第二驱动轴8和行星架23，从而可以切换第一电动挡位e1。切换元件f连接第二驱动轴8和齿圈22或者说电机em1的转子，从而可以切换第二电动挡位e2。第二驱动轴8永久通过圆柱齿轮级ic与从动装置连接。这构成用于电机em1的子变速器6。切换元件e/f可以作为双切换元件组合在切换装置s3中。
60.当切换元件e和f两者都打开时，不仅电机em1而且行星齿轮变速器脱耦并且在纯内燃机的行驶运行(状态11-14)中不引起拖曳损耗。“纯内燃机”在此指的是，大的电机em1脱耦。然而，较小的电机em2一起旋转，只要其存在的话。
61.在本发明中，行星齿轮变速器pg同轴于第一驱动轴7设置。
62.·
由行星齿轮变速器的从动装置(行星架23/齿圈22)设置至副轴11的附加的圆柱齿轮级ic。有利的是，使用副轴11并且不使用副轴9，因为iab1提供比iab2更高的传动比。用于电机em1的高的传动比是有利的：可实现具有较高转速和较低转矩的设计。
63.工作原理如下：
64.·
可实现多个换挡状态(纯电动运行、纯内燃机的运行、混合动力运行)
65.·
两个电动挡位e1和e2彼此不可动力换挡
66.·
在混合动力运行中，通过以电机em1的电牵引力辅助的动力换挡是可行的由此
67.·
相关的副轴轴向较短并且因此要求较少的结构空间
68.·
在与内燃机vm同轴的电机em1中，行星齿轮变速器pg可以嵌套在em1的转子中
69.变速器2可以用于纯电动行驶运行、纯内燃机的行驶运行和混合动力行驶运行。图2的换挡矩阵以状态1至14组合分别可实现的行驶运行、挡位和示例性地在相应的挡位中的变速器的传动级。在变速器2的相应的挡位或者说状态中闭合的切换元件在图2的换挡矩阵中以x表示。图2的换挡矩阵的传动比值仅具有纯示例的性质。
70.图3的换挡矩阵的传动比值仅具有纯示例的性质。
71.图4示出图1的实施例的变型，其中驱动轴7不延伸直到变速器2的端部。优点和缺点是例如关于支承的结构方式。
72.图5示出图1的实施例的另一个变型，其中添加用于内燃机vm的分离离合器k0。分离离合器k0可以作为爪齿离合器或替代地作为摩擦离合器构成。设置分离离合器k0具有如下优点：
73.·
在k0打开的情况下，利用em2的纯电动行驶运行是可行的(利用挡位v1、v2、v3、v4)。
74.·
利用em1和em2一起的纯电动行驶运行是可行的，其中相应的挡位可以任意组合。
75.·
在纯电动行驶运行(k0打开)中，在em1更换挡位期间，em2可以辅助牵引力
76.·
在纯电动行驶运行(k0打开)中，在em2更换挡位期间，em1可以辅助牵引力
77.如果分离离合器k0作为摩擦离合器构成，则产生其他的优点：
78.·
k0也可以在负载下打开，例如在全制动或在vm的故障时。
79.·
k0也可以在转数差的情况下闭合，从而vm利用em2的所谓的“飞轮起动”是可行的(利用惯性质量em2用于vm起动)。
80.图6示出图1的实施例的另一个变型，其中电机em1的转子不永久与齿圈连接，而是借助双切换元件e/f形式的切换装置s3可以在齿圈22和行星架23之间转换耦合。行星架23与第二驱动轴8永久连接。
81.由此，行星齿轮变速器pg不可以脱耦并且也不可以闭锁。在较高的行驶速度时在齿圈22和行星齿轮上出现高的转速。
82.换挡矩阵和功能相同于按照图1的设计。
83.图7示出图1的实施例的另一个变型，其中
84.·
行星齿轮变速器pg不同地连接：电机em1与行星架23连接。
85.·
行星齿轮变速器pg在切换位置f中进入快速地作用
86.·
因此适配圆柱齿轮传动机构传动比ic：选择比在图1中更高的传动比，从而对于电机em1或者说电动挡位e1和e2再次形成合适的传动比
87.由此，获得如下优点：
88.·
在主e行驶挡e1(切换元件e闭合)中，效率好(没有在滚动的行星齿轮变速器中的功率)
89.图8示出图7的实施例的变型，其中驱动轴7不延伸直到变速器的端部。优点和缺点是结构方式。该变型可以在所有实施形式中实现。
90.图9示出图7的实施例的变型，其中
91.·
电机em1的转子不是永久与齿圈22连接，而是可以利用双切换元件e/f在齿圈22和行星架23之间转换耦合。齿圈22与第二驱动轴永久连接
92.·
行星齿轮变速器在切换位置f中进入快速地作用
93.由此，行星齿轮变速器pg不可以脱耦不脱耦并且也不可以闭锁。在较高的行驶速度时，在齿圈和行星齿轮上出现高的转速(基于圆柱齿轮级ic的高的传动比)。
94.图10示出图1的实施例的另一种变型，其中行星齿轮变速器pg不同地连接：齿圈22和太阳轮24的连接交换。齿圈22永久固定到壳体，太阳轮24与电机em1的转子连接。由此，产生与按照图1的实施形式的如下不同：
95.·
电机em1在挡位e1中具有显著更高的传动比(以数例在图10中的17.82和在图1
中的10.35)
96.·
优点是，电机em1能以较小的转矩要求设计
97.·
挡位e2具有如在图1中相同的传动比
98.·
如果在挡位e1中不需要这样高的传动，则可以例如稍微减少圆柱齿轮级ic的传动比。
99.·
用于内燃机vm和必要时电机em2的传动比未受影响
100.图11示出图10的实施例的变型，其中驱动轴7不延伸直到变速器的端部。优点和缺点是结构方式。
101.图12示出图1的实施例的另一个变型，其中电机em2与副轴11连接，即通过中间轮26与其连接。所述变型在功能上同义于按照图1的设计，因为副轴11永久与内燃机vm作用连接。
102.该变型可以在所有所述实施形式中进行。
103.图13示出图1的实施例的另一个变型，其中
104.·
对于挡位e1而言太阳轮24固定到壳体地连接(切换元件e)。
105.·
对于挡位e2而言闭锁行星齿轮变速器，其方式为所述三个元件中的两个元件相互连接(切换元件f)。
106.·
有利的是，e和f作为双切换元件例如在切换装置s3中实施。因为太阳轮24相对于壳体25切换，所以对于借助f的闭锁保留两个合适的变型：太阳轮24与齿圈22或者太阳轮24与行星架23。
107.·
齿圈22与行星架23的连接也是可行的，但该双切换元件这时不可实现。
108.但在该实施形式中，行星齿轮变速器不可以脱耦。
109.图14示出图13的实施例的变型，其中
110.·
行星齿轮变速器pg不同地连接。电机em1与行星架23连接。
111.·
行星齿轮变速器pg在切换位置f中进入快速地作用
112.·
可以适配圆柱齿轮传动比ic(选择比在图13中更高的传动比)，从而用于电机em1再次形成适合的挡位传动比
113.这具有优点，即，在挡位e1中(切换元件e闭合)对于em1的效率是好的，因为没有功率保留在行星齿轮变速器中，因为所述行星齿轮变速器被闭锁。当然，行星齿轮变速器不可以脱耦。
114.所有实施形式具有如下特征/可以具有如下特征：
115.尤其是同轴于驱动轴设置的电机em1可以完全在变速器端部上安装。用于操纵包括切换元件e/f的切换装置s3的促动器可以在变速器侧从外面达到。这可以尤其是在特别大的并且有效率的电机em1中是合适的，当不仅包括切换元件e/f的切换装置s3而且行星齿轮变速器pg能至少部分地在电机em1的转子内在径向上嵌套的话。这具有节省轴向的结构空间的优点。
116.驱动轴7无须延伸直到变速器2的端部，所述驱动轴可以替代地也已经在圆柱齿轮级i1/i2的固定轮中结束。然而，出于支承原因在结构上可以合适的是，将驱动轴7如在示意图中表示的延长。
117.有利的是，设置与内燃机vm固定连接的附加的起动机发电机em2，因为利用电机
em1，在停止运转中的加载是不可能的。
118.电机em2可以优选利用中间轮连接在圆柱齿轮级i3/i4的固定轮上(所述中间轮具有比圆柱齿轮级i1/i2的固定轮更大的直径)。
119.电机em2可以替代地作为同轴的电机连接到驱动轴7上。
120.电机em2可替代地也安装在内燃机vm的带传动装置上。
121.电机em2可替代也连接在第一驱动轴7上的附加的固定轮上。电机em2可另外替代地也连接在副轴9或11的活动轮上，因为以这种方式也存在至第一驱动轴7的永久的作用连接。
122.只要存在电机em2，如下功能可以利用电机em2涵盖：
123.·
从纯电动行驶的vm起动
124.·
为车载电网供电
125.·
向前/向后的串行蠕行和串行行驶。电机em2在此在换挡状态9和10中产生用于电机em1的电流
126.·
在耦联中和在换挡中对vm转速调节的辅助
127.例如在换挡中爪齿切换元件的同步有利地通过在电机上的转速调节进行。
128.附图标记
[0129]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动系统
[0130]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
变速器
[0131]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一驱动单元/内燃机
[0132]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二驱动单元/电机
[0133]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一子变速器
[0134]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二子变速器
[0135]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一驱动轴
[0136]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二驱动轴
[0137]9ꢀꢀꢀꢀꢀ
从动轴
[0138]
10
ꢀꢀꢀꢀ
从动装置
[0139]
11
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副轴
[0140]
12
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固定轮
[0141]
13
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活动轮
[0142]
14
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活动轮
[0143]
15
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活动轮
[0144]
16
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固定轮
[0145]
17
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活动轮
[0146]
18
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活动轮
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19
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固定轮
[0148]
20
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固定轮
[0149]
21
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固定轮
[0150]
22
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齿圈
[0151]
23
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行星架
[0152]
24
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太阳轮
[0153]
25
ꢀꢀꢀꢀ
壳体
[0154]
26
ꢀꢀꢀꢀ
中间轮
[0155]
28
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第三驱动单元/电机
[0156]aꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0157]bꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0158]cꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0159]dꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0160]eꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0161]fꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0162]
k0
ꢀꢀꢀꢀ
分离离合器