机动车的变速器和传动系统的制作方法

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传动系统。


背景技术：

2.从us 2017/0129323 a1已知一种构造为混合动力车辆的机动车的变速器。该变速器具有第一驱动轴和第二驱动轴，第一驱动单元可连接到第一驱动轴上，第二驱动单元可连接到第二驱动轴上。此外，变速器包括从动轴，从动端可连接到该从动轴上。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。根据us 2017/0129323 a1，两个子变速器构造为正齿轮传动机构。这两个子变速器可相互连接，更确切地说，通过一个设置在副轴上的切换元件相互连接。
3.根据us 2017/0129323 a1的变速器需要较大的安装空间并且具有较高的重量。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明所基于的任务是提供一种机动车的新型变速器和一种具有这种变速器的传动系统。
5.所述任务通过根据权利要求1的机动车的变速器来解决。
6.该变速器具有用于第一驱动单元的第一驱动轴。
7.该变速器还具有用于第二驱动单元的第二驱动轴。
8.该变速器还具有从动轴。
9.该变速器具有用于第一驱动单元的具有第一驱动轴和通过恒定传动比与第一驱动轴连接的副轴的第一子变速器。
10.该变速器具有用于第二驱动单元的具有第二驱动轴的第二子变速器，所述第二子变速器构造为具有太阳轮、齿圈和行星架的行星齿轮传动机构。
11.在此，一个切换装置配设给第二驱动单元，在所述切换装置的第一切换位置中形成用于第二驱动单元的第一传动比，在所述切换装置的第二切换位置中形成第二传动比并且在所述切换装置的第三切换位置中形成至少一个第三传动比。
12.因此，通过所述切换装置可获得不同的传动比，从而改善第二驱动单元的使用。
13.优选存在正好一个第一传动比和/或正好一个第二传动比和/或正好两个第三传动比。优选，第一传动比是最大的传动比和/或第二传动比是中间的传动比和/或第三传动比是最小的传动比。
14.优选，第二驱动单元可在第一切换位置中与第二子变速器连接。优选，第二驱动单元可在第二切换位置中直接连接到第二子变速器的第二驱动轴上，从而第二驱动单元直接与第二子变速器的第二驱动轴作用连接。有利的是，第二驱动单元可在第三切换位置中与第一子变速器连接。
15.通过不同的连接最终在从动端获得不同的传动比。因此，第二驱动单元可覆盖广泛的使用范围。
16.优选齿圈可形成第二子变速器的第二驱动轴。
17.此外，行星架可永久地连接到从动轴和设置在从动轴上的齿轮上。作为替代方案，可通过切换元件进行连接。
18.有利的是，太阳轮永久地固定在壳体上。
19.在这些实施方式中对于第二驱动单元与第二子变速器的连接产生有利的传动比。
20.优选行星齿轮传动机构具有一个唯一的行星齿轮组。这主要是为了澄清行星齿轮传动机构并不具有多个行星齿轮组。
21.优选可在副轴上设置齿轮，这些齿轮仅与同轴于第一驱动轴设置的齿轮啮合，至少一些同轴于第一驱动轴设置的齿轮与设置在从动轴上的齿轮啮合，为第一驱动轴和副轴配设切换元件，这些切换元件根据其切换位置为第一驱动单元提供具有第一数量的齿轮啮合的挡位或具有第二、更大数量的齿轮啮合的迂回挡位(windungsgang)。
22.用于优选构造为内燃机的第一驱动单元的第一子变速器构造为具有相互啮合的齿轮的正齿轮传动机构。设置在副轴上的齿轮在此仅与同轴于第一子变速器的第一驱动轴设置的那些齿轮啮合。由此，副轴可相对于第一驱动轴在空间中自由定位。根据配置于第一子变速器、即副轴和第一驱动轴的切换元件的切换位置，第一子变速器提供具有第一数量、尤其是两个齿轮啮合的传统挡位或具有第二数量、即四个齿轮啮合的迂回挡位。
23.用于优选构造为电机的第二驱动单元的第二子变速器构造为行星齿轮传动机构。
24.对于根据本发明的变速器可实现特别紧凑的结构。这尤其是因为第二子变速器设计为行星齿轮传动机构并且副轴可相对于第一驱动轴在空间中自由定位并且不与从动轴啮合。通过将第二子变速器设计为行星齿轮传动机构，副轴和从动轴可设计得相对较短。如果配设给第二子变速器的切换元件设计为双切换元件，则可实现进一步的安装空间优势。
25.根据一种有利的扩展方案，行星齿轮传动机构的行星架通过一个同轴于第一驱动轴设置的齿轮永久地连接到从动轴上。
26.根据一种有利的扩展方案，存在构造为电机的第三驱动单元，所述第三驱动单元与第一驱动轴作用连接。如果存在另一第三驱动单元且它和第二驱动单元一样优选构造为电机，则可实现其它优点。尤其是构造为电机的第三驱动单元可用作起动器-发电机并且改善变速器或具有变速器的传动系统的功能。如果在构造为内燃机的第一驱动单元和第一驱动轴之间还存在分离离合器，则可在分离离合器打开时提供纯电动动力换挡(lastschaltungen)。由此可进一步改善具有变速器的传动系统的运行。
27.机动车的根据本发明的传动系统在权利要求10中定义。
附图说明
28.优选的扩展方案由从属权利要求和下述说明中得出。参考附图更详细地阐述本发明的实施例，但本发明不限于此。附图如下：
29.图1示出具有变速器的第一种实施例的机动车传动系统的示意图；
30.图2示出图1的传动系统的换挡图；
31.图3示出具有变速器的第一种实施例的传动系统的示例性传动比值的列表；
32.图4示出具有变速器的第二种实施例的机动车传动系统的示意图；
33.图5示出具有变速器的第三种实施例的机动车传动系统的示意图。
具体实施方式
34.图1示出根据本发明的机动车传动系统1的示意图，该传动系统具有根据本发明的变速器2。
35.除了变速器2之外，传动系统1还包括第一驱动单元3和第二驱动单元4，第一驱动单元3优选构造为内燃机并且第二驱动单元4优选构造为电机。图1的传动系统因此是混合动力传动系统。
36.变速器2包括两个子变速器5、6。第一子变速器5用作用于优选构造为内燃机的第一驱动单元3的子变速器，第一驱动单元3可连接到变速器2的第一子变速器5的第一驱动轴7上。
37.在内燃机vm和第一驱动轴7之间可设置减振装置td。减振装置td可具有扭转减震器和/或减振器(tilger)和/或滑动离合器。扭转减震器可构造为双质量飞轮并且减振器可构造为转速自适应减振器。
38.第二子变速器6用作尤其是用于构造为电机的第二驱动单元4的子变速器，优选构造为电机的第二驱动单元4也可连接到变速器2的第二输入轴8上，该第二输入轴由第二子变速器6提供。
39.变速器2还具有一个共同用于两个子变速器5、6的从动轴9，从动端10连接到该从动轴上。从动端10的差速器在图1中示出。
40.除了在图1所示的实施例中优选构造为内燃机的第一驱动单元3永久地所连接到的第一驱动轴7之外，第一子变速器5还具有一个副轴11。该副轴11平行于第一驱动轴7延伸，通过恒定传动比ic与第一驱动轴7连接并且具有齿轮16、17、18，所述齿轮仅与同轴于第一驱动轴7设置的齿轮12、13和15啮合。副轴11因此不与从动轴9或差速器10齿轮啮合，由此副轴11可相对于第一驱动轴7有利地定位，更确切地说，副轴可几乎任意自由地设置在空间中，只要它不与其它组件存在几何碰撞。
41.同轴于第一驱动轴7定位的齿轮是齿轮12、13、14和15。齿轮12是不可相对转动地与第一驱动轴7连接的固定轮。相反，齿轮13和14是浮动轮。齿轮15相对于第二驱动轴8不是固定轮，因为不存在不可相对转动的连接。但它也不是浮动轮，因为没有设置用于连接齿轮15与第二驱动轴8的切换元件。齿轮15因此仅支承在第二驱动轴8上。
42.为第一驱动轴7配设两个切换元件b和d。这两个切换元件b和d优选设计为作为双切换元件的第一切换装置s1，在此始终只能闭合所述切换元件中的一个。
43.当切换元件d闭合时，浮动轮13不可相对转动地连接到第一驱动轴7上。相反，当切换元件b闭合时，齿轮14不可相对转动地连接到第一驱动轴7上。
44.如已经解释的，副轴11通过恒定传动比ic与第一驱动轴7接合。因此，为副轴11配设固定轮16，该固定轮与第一驱动轴7的固定轮12啮合。
45.副轴11还支承浮动轮17和18，副轴11的浮动轮17与第一驱动轴7的浮动轮13啮合，而副轴11的浮动轮18与齿轮15啮合。
46.为副轴11配设两个切换元件a和c，所述切换元件优选也由作为切换装置s2的双切换元件提供，从而始终只能闭合所述切换元件a和c中的一个切换元件。
47.当切换元件c闭合时，副轴11的浮动轮17不可相对转动地连接到副轴11上。相反，当切换元件a闭合时，副轴11的浮动轮18不可相对转动地连接到副轴11上。
48.如上所述，副轴11的齿轮16、17和18仅与同轴于第一驱动轴7定位的齿轮、即齿轮12、13和15啮合。副轴11的齿轮16、17、18不与从动轴的齿轮啮合。从动轴9的齿轮是齿轮19、20、21，它们全部构造为从动轴9的固定轮。齿轮19与从动端10的差速器啮合。齿轮20与第一驱动轴7的浮动轮13啮合，齿轮21与第一驱动轴7的浮动轮14啮合。
49.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因此构造为具有相互啮合的齿轮的正齿轮传动机构。根据配设给第一子变速器5的切换元件a、b、c和d的切换位置，可提供具有第一数量的齿轮啮合、即具有两个齿轮啮合的传统挡位，或一个具有更大的第二数量的齿轮啮合、即具有四个齿轮啮合的迂回挡位，在此具有四个齿轮啮合的迂回挡位是切换元件c闭合的挡位。
50.切换装置s3用于连接第二驱动单元14。如果切换装置s3处于中性位置n，即其切换元件e和f均未闭合，则第二驱动单元仅通过齿轮15连接到浮动轮18上并且因此连接到第一子变速器5上。然后在那里相应地闭合切换元件a以实现与副轴11的连接。
51.如果切换元件f闭合并且切换装置s3处于第二切换位置，则第二驱动单元4直接连接到第二驱动轴8上。
52.如果切换元件e闭合并且切换装置s3处于第一切换位置，则第二驱动单元4连接到第二子变速器6上，更确切地说连接到齿圈22上。太阳轮24永久地固定在壳体上并且行星架23形成输出端，该输出端通过齿轮14连接到从动端。
53.中性位置在此是切换装置s3的第三切换位置。
54.图2的换挡图示出挡位vm3是迂回挡位。而挡位vm2和挡位vm4是仅具有两个齿轮啮合的传统挡位。
55.从图2可知第一传动比为8.63(切换元件e闭合，状态1-4)，第二传动比为5.46(切换元件f闭合，状态5-7)以及切换装置s3的中性位置中的第三传动比为2.63和3.68(状态8-9)。
56.用于优选构造为电机em1的第二驱动单元4的第二子变速器6是行星齿轮传动机构pg，其包括齿圈22、行星架23和太阳轮24。
57.行星齿轮传动机构pg的齿圈22可连接到电机em1上。在图1中提供第二驱动单元4的电机em1与行星齿轮传动机构pg同轴定位，从而行星齿轮传动机构pg嵌套在电机4的转子中。
58.行星齿轮传动机构6的输出侧由行星架23形成，该行星架永久地连接到从动轴9上。
59.图1示出行星齿轮传动机构或者说第二子变速器6的行星架23固定地与浮动轮14并且通过浮动轮14固定地或者说永久地与从动轴9、即其固定轮21连接。
60.副轴11的两个浮动轮17、18——它们可根据切换元件c和a的切换位置不可相对转动地连接到副轴11上——因此通过第一驱动轴7的浮动轮13、14——它们可根据切换元件d和b的切换位置不可相对转动地连接到第一驱动轴7上——与从动轴9作用连接。但副轴11的齿轮16、17、18仅与同轴于第一驱动轴7定位的齿轮啮合，而不与从动轴9的齿轮啮合。
61.为第二子变速器6配设切换装置s3中的切换元件e和f。
62.总之，关于根据图1的实施方式可如下描述：
63.行星齿轮传动机构pg的驱动端是齿圈22，从动端是行星架23。太阳轮24永久地固
定在壳体上。电机em1的转子可通过构造为双切换元件的、具有切换元件e/f的切换装置s3在齿圈22和行星架23之间变换连接。在挡位e1中，电机em1与齿圈22连接(切换元件e)。在挡位e2中，电机em1与行星架23连接(切换元件f)。行星架23与驱动轴8永久地连接。在此，行星齿轮传动机构pg不能脱开。
64.此外，
[0065]-从第一驱动轴7两个挡位可直接连接到从动轴9(两个齿轮啮合；切换元件b、d)。所述挡位属于内燃机vm的子变速器5。
[0066]-副轴11以恒定传动比ic被驱动。
[0067]-存在一个所谓的迂回挡位，借助切换元件c切换到该挡位。动力流迂回地经过副轴11被传导至从动轴9。在此存在四个齿轮啮合。
[0068]-借助切换元件a通过副轴11实现子变速器耦合。在此内燃机vm和电机em1以固定的转速比相互连接。内燃机vm也可使用电机em1的挡位并且反之亦然。第一vm挡位也使用第一电动挡位e1(图2的换挡图中的状态1)。
[0069]-可实现多种切换状态(纯电动运行、纯内燃机运行、混合动力运行)。
[0070]-两个电动挡位e1和e2彼此间不能进行动力换挡。
[0071]-在混合动力运行中可通过电动牵引力辅助进行动力换挡。
[0072]
由此产生以下优点：
[0073]-副轴11可在空间中自由枢转，因为它不与差速器啮合
[0074]-短的e挡位可与所有4个vm挡位组合，较长的e挡位可与vm挡位2、3、4组合
[0075]-从动轴9短(只有2个正齿轮平面，不包括连接差速器的从动端)
[0076]-在同轴电机em1的情况下，行星齿轮传动机构pg可嵌套在电机em1的转子中
[0077]
变速器2可用于纯电动行驶运行、纯内燃机行驶运行和混合动力行驶运行。图2的换挡图以状态1至15总结了相应可能的行驶运行、挡位和变速器在相应挡位中的示例性传动比。在图2的换挡图中用x标记在变速器2的相应挡位或状态中闭合的切换元件。
[0078]
图3的换挡图的传动比值仅为纯示例性的。
[0079]
图4示出图1的实施例的一种修改，其中
[0080]-太阳轮24永久地固定在壳体上。电机em1与齿圈22连接。切换元件e连接第二驱动轴8与行星架23，从而可切换到第一电动挡位e1。切换元件f连接第二驱动轴8与齿圈22或者说电机em1的转子，从而可切换到第二电动挡位e2。第二驱动轴8永久地与从动端连接(通过正齿轮级i2，其形成挡位v2)。切换元件e/f可组合成双切换元件。
[0081]
由此，当切换元件e和f都打开时，电机em1和行星齿轮传动机构都脱开并且在纯内燃机行驶运行(状态13-15)中不引起拖曳损失。“纯内燃机”在此是指大的电机em1脱开。但如果存在较小的电机em2，则它会一同旋转。
[0082]
切换元件e和f例如可从内部从变速器端部来操作。
[0083]
另一种未示出的修改包括：电机em2例如通过中间齿轮与副轴11连接。这种修改在功能上等同于根据图1的实施方式，因为副轴11永久地与内燃机vm作用连接。
[0084]
图5示出图1的实施例的另一种修改，其中增加了用于内燃机vm的分离离合器k0。分离离合器k0可构造为爪式离合器或作为替代方案构造为摩擦离合器。设置分离离合器k0具有以下优点：
[0085]-当分离离合器k0打开时，可使用电机em2进行纯电动行驶运行(使用挡位v1、v2、v3、v4)。
[0086]-可一起使用电机em1和em2进行纯电动行驶运行，并且相应挡位可任意组合。
[0087]-在纯电动行驶运行中(分离离合器k0打开)，电机em2可在电机em1换挡期间支持牵引力。
[0088]-在纯电动行驶运行中(分离离合器k0打开)，电机em1可在电机em2换挡期间支持牵引力。
[0089]
如果分离离合器k0构造为摩擦离合器，则产生其它优点：
[0090]-分离离合器k0也可在负载下打开，例如在全制动或内燃机vm故障时。
[0091]-分离离合器k0也可在转速差下闭合，因此可通过电机em2实现内燃机vm的所谓的“飞轮起动”(利用电机em2的惯性质量来起动内燃机vm)。
[0092]
所有实施方式具有以下特征：
[0093]
电机em1可位于变速器端部上。用于操作具有切换元件e/f的切换装置s3的致动器可在变速器侧到达双切换元件。在一种替代的变型方案中，也可在内部从变速器端部到达，参见图4。如果切换装置s3和行星齿轮传动机构pg都可至少部分地径向嵌套在电机em1的转子内，则这对于特别大且性能高的电机em1来说尤其有意义。这具有节省轴向安装空间的优点。
[0094]
驱动轴7可以不延伸至变速器2的端部；作为替代方案，它也可以在切换元件b或正齿轮级i1处就已经终止。但在结构上出于支承的原因如图所示延长驱动轴7是有意义的。
[0095]
有利的是，设置一个与内燃机vm固定连接的、附加的起动器-发电机em2，因为借助电机em1不能在静止时进行充电。
[0096]
电机em2优选可借助一个中间齿轮连接到传动级ic上。
[0097]
作为替代方案，电机em2可作为同轴电机连接到驱动轴7上。
[0098]
作为替代方案，电机em2也可安装到内燃机vm的皮带传动机构上。
[0099]
如果存在电机em2，则电机em2可实现以下功能：
[0100]-从纯电动行驶起动内燃机vm
[0101]-为车载电气系统供电
[0102]-串联式爬行和串联式向前/向后行驶。电机em2在此在切换状态9和10中为电机em1发电
[0103]-在连接和换挡时辅助内燃机vm转速调节
[0104]-例如在换挡时有利地通过对电机的转速调节实现爪形切换元件的同步。
[0105]
附图标记列表
[0106]1ꢀꢀꢀꢀ
传动系统
[0107]2ꢀꢀꢀꢀ
变速器
[0108]3ꢀꢀꢀꢀ
第一驱动单元/内燃机
[0109]4ꢀꢀꢀꢀ
第二驱动单元/电机
[0110]5ꢀꢀꢀꢀ
第一子变速器
[0111]6ꢀꢀꢀꢀ
第二子变速器
[0112]7ꢀꢀꢀꢀ
第一驱动轴
[0113]8ꢀꢀꢀꢀ
第二驱动轴
[0114]9ꢀꢀꢀꢀ
从动轴
[0115]
10
ꢀꢀꢀ
从动端
[0116]
11
ꢀꢀꢀ
副轴
[0117]
12
ꢀꢀꢀ
固定轮
[0118]
13
ꢀꢀꢀ
浮动轮
[0119]
14
ꢀꢀꢀ
浮动轮
[0120]
15
ꢀꢀꢀ
浮动轮
[0121]
16
ꢀꢀꢀ
固定轮
[0122]
17
ꢀꢀꢀ
浮动轮
[0123]
18
ꢀꢀꢀ
浮动轮
[0124]
19
ꢀꢀꢀ
固定轮
[0125]
20
ꢀꢀꢀ
固定轮
[0126]
21
ꢀꢀꢀ
固定轮
[0127]
22
ꢀꢀꢀ
齿圈
[0128]
23
ꢀꢀꢀ
行星架
[0129]
24
ꢀꢀꢀ
太阳轮
[0130]
25
ꢀꢀꢀ
壳体
[0131]
26
ꢀꢀꢀ
正齿轮级
[0132]
27
ꢀꢀꢀ
正齿轮级
[0133]
28
ꢀꢀꢀ
第三驱动单元/电机
[0134]aꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0135]bꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0136]cꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0137]dꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0138]eꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0139]fꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0140]
k0
ꢀꢀꢀ
分离离合器
[0141]
s1
ꢀꢀꢀ
切换装置
[0142]
s2
ꢀꢀꢀ
切换装置
[0143]
s3
ꢀꢀꢀ
切换装置