混动式动力传动系的制作方法

混动式动力传动系
1.本发明涉及一种根据如权利要求1的前序部分所详细限定类型的混动式动力传动系，其具有内燃发动机、电机和变速器。
2.de 10 2015 226 008 a1公开了一种具有同轴行星齿轮传动部的车辆用变速器总成。变速器总成可以被用于同类型的混动式动力传动系，确切说尤其用在根据上述文献中的图5的变速器总成结构设计中。该结构在此以及在所有其它变型设计中包括两个三轴行星齿轮组。该结构因此相对复杂并且具有尤其在变速器轴向上看需要很大结构空间的缺点。
3.本发明的任务是相对于同类型的现有技术指明一种混动式动力传动系，其具有内燃发动机、电机和变速器，它可以在功能良好的同时尤其在轴向上极其紧凑地实现。
4.根据本发明，该任务通过一种具有权利要求1中的特征、在此尤其是权利要求1的特征部分特征的混动式动力传动系完成。混动式动力传动系的有利的设计和改进方案也来自其从属权利要求。
5.本发明的混动式动力传动系包括具有曲轴的内燃发动机和具有定子和转子的电机。与前述现有技术相似地设有变速器，其主旋转轴线与曲轴彼此对准地延伸。与主旋转轴线同轴地设有三轴式行星齿轮组，其具有第一部件、第二部件和第三部件，就像在行星齿轮组中常见的那样。第三部件以不能相对转动的方式连接至曲轴，或者优选可以通过分离离合器与之连接。
6.两个可转动安装的元件以不能相对转动的方式连接或以不能相对转动的方式接合是指，这两个元件彼此同轴布置并且如此相互连接，即，它们以相同的角速度转动。
7.与现有技术中相似地，通过正好一个第一齿轮副将行星齿轮组的第一部件接合至中间轴，中间轴相对于主旋转轴线平行且轴线错开地布置并且以不能相对转动的方式接合或能接合至电机转子。
8.本发明意义上的齿轮副在此是指两个下述齿轮，它们直接相互啮合，或是通过链或齿形带相互接合。
9.还可能的是，第一从动轴以相对于主旋转轴线以及中间轴二者都平行且轴线错开的方式布置。它通过第二齿轮副可以接合至行星齿轮组的第二部件。
10.在此在本发明的混动式动力传动系中规定，中间轴和第一从动轴通过正好一个第三齿轮副能接合，其中，第一齿轮副和第三齿轮副沿轴向相互错开地布置。根据本发明在本发明意义上在中间轴与第一从动轴之间使用正好一个齿轮副允许电机的接入尤其用以驱动，但原则上也被用于能量回收。在此，该结构极其简单并且可以很紧凑、轻型且节省结构空间地实现，因为它可以完全放弃根据现有技术常见的在该区域中的第二行星齿轮传动机构，但还是保证在本发明设计中的混动式动力传动系的完整功能范围。本发明的混动式动力传动系或其变速器因此可以极其轻型且紧凑地实现，尤其是在其轴向伸展尺寸方面。
11.术语“轴向”在此涉及主旋转轴线，其与曲轴的旋转轴线重合。因此用“轴向方向”表示主旋转轴线的方向。
12.两个可转动安装的部分同轴布置是指这两个部分的旋转轴线是相同的。
13.本发明的混动式动力传动系的另一个极其有利的设计还规定设有锁死元件，借此能将行星齿轮组锁死从而不能改变其传动比。另外设有制动切换元件，借此可以将行星齿轮组的第一部件以不能相对转动的方式连接至变速器箱体。
14.接合或能接合至中间轴的转子根据一个有利设计以不能相对转动的方式连接至该中间轴，从而在该部位处也能节省结构空间和构件。
15.本发明的混动式动力传动系的一个有利改进方案规定，各个齿轮副包括至少一个可切换的动齿轮，其通过切换元件可连接至其各自所处的轴。在此，第一齿轮副可以包括以不能相对转动的方式连接至行星齿轮组的第一部件的第一定齿轮和相对于中间轴同轴布置的可切换的第一动齿轮。第二齿轮副可以包括以不能相对转动的方式连接至行星齿轮组的第二部件的定齿轮和相对于至少一个第一从动轴同轴布置的可切换的第二动齿轮。第三齿轮副现在尤其可以包括两个可切换的动齿轮，即，同轴于中间轴布置的第三动齿轮和第二齿轮副的第二动齿轮，第二动齿轮相应用作第二和第三齿轮副的部件，以节省结构空间和构件。
16.本发明的混动式动力传动系的另一个很有利的设计还规定，设有以不能相对转动的方式连接至第一从动轴的第一从动齿轮，其与第一齿轮副(它将中间轴接合至行星齿轮组的第一部件)一起布置在同一个齿轮平面内。这有助于混动式动力传动系的变速器的尤其在轴向上很紧凑的结构。
[0017]“齿轮平面”是指垂直于主旋转轴线布置的平面，其与可相对于主旋转轴线转动或可相对于平行于主旋转轴线布置的轴线转动的至少一个齿轮相交。当两个或更多的齿轮布置在同一齿轮平面中时，这意味着所述齿轮与共同的垂直于主旋转轴线布置的平面相交。
[0018]
本发明的混动式动力传动系的另一个很有利的设计还规定另一个第二从动轴，其相对于主旋转轴线、中间轴以及第一从动轴都以平行且轴线错开的方式布置。同轴于第二从动轴布置的第四动齿轮与定齿轮一起形成第四齿轮副，其中，该定齿轮原则上可以是已有的定齿轮、例如第二齿轮副中的定齿轮，或是安装在同一轴上的第四定齿轮，这提供在选择传动比时有较高变化可能性的优点。
[0019]
在这里，根据该构思的一个有利设计也可以规定，设有以不能相对转动的方式连接至第二从动轴的另一从动齿轮。它也可以根据本发明混动式动力传动系的一个极其有利设计与第一从动齿轮和第一齿轮副一起布置在同一齿轮平面中。因此将会有两个从动齿轮和第一齿轮副位于该齿轮平面中。为了其相应布置，应该简单地相应改变所述部件相对于主旋转轴线安置的角度，以便顺利地在一个齿轮平面内安置所有部件且因此允许在轴向上的很紧凑的结构。
[0020]
当使用第四齿轮副中的第四定齿轮而不是附加使用第二定齿轮时，可以根据一个极其有利的改进方案而规定，第四定齿轮与用于将第二动齿轮连接至第一从动轴的切换元件一起布置在一个齿轮平面中，并且第二定齿轮与一个用于将第四动齿轮连接至第二从动轴的切换元件布置在一个轴向相邻的齿轮平面中。通过一方面将这两个定齿轮并排布置在用于将第二动齿轮连接至第一从动轴或将第四动齿轮连接至第二从动轴的切换元件的平面内，可以无需轴向附加结构空间地设置其中两个定齿轮、即第二和第四定齿轮。即，因此与第二定齿轮的原则上也可能的共用相比，该结构没有增大，但获得可进一步调整传动比的优点。
[0021]
在本发明混动式动力传动系的变速器中的大多数切换元件在此能设计成简单的牙嵌式切换元件，因为可在大范围内实现借助电机的同步化。分离离合器和锁死元件根据本发明的一个有利设计被设计成摩擦锁合式离合器、尤其膜片式离合器。此外，用于将用在第二和第三齿轮副中的第二动齿轮连接至第一从动轴的切换元件被设计成摩擦锁合式切换元件且也在这里尤其设计成膜片式离合器。这对于无法实现或难以实现借助电机的同步化的唯一挡位切换极其有利。所有其它的用于将各动齿轮连接至其相应轴的切换元件以及用于关于变速器箱体将行星齿轮架的部件制停/固定制动的切换元件可以如已经描述的那样被设计成简单的、高效的且相应廉价的牙嵌式切换元件，其在借助电机达成同步化后且在牙嵌式切换元件中无需自己的同步机构的情况下以形锁合的方式传递扭矩。
[0022]
根据本发明混动式动力传动系的另一个很有利的设计，制动切换元件、即用于关于变速器箱体将行星齿轮组的第一部件制停的切换元件和用于将第一动齿轮连接至中间轴的切换元件相邻布置。它们可以优选组合成一个双切换元件，确切说是一个形锁合的双切换元件。
[0023]
另外，结合以下参照附图所详细描述的实施例得到本发明混动式动力传动系的其它有利设计和改进方案，其中：
[0024]
图1示出本发明混动式动力传动系的可能实施方式的示意图；
[0025]
图2示出根据图1的混动式动力传动系的切换表/挡位图。
[0026]
在图1中示出混动式动力传动系1的示意图，其包括内燃发动机2以及电机3和变速器4。内燃发动机2在工作中驱动用5标示的曲轴，曲轴通过分离离合器k0可连接至变速器4。曲轴5在此布置成与变速器4的主旋转轴线ha彼此对准。分离离合器k0被设计成摩擦锁合式离合器、最好是膜片式离合器。电机3包括定子6和转子7。与主旋转轴线ha同轴地设有三轴的行星齿轮组9，其包括第一部件9.1且在此是太阳轮、第二部件9.2且在此是行星齿轮架以及第三部件9.3且在此是齿圈。第三部件9.3通过分离离合器k0可连接至内燃机发动机2的曲轴5。
[0027]
中间轴8通过正好一个第一齿轮副10可以接合至第一部件9.1、即行星齿轮组9的太阳轮。中间轴8相对于主旋转轴线ha平行且轴线错开地布置，并且以不能相对转动的方式接合或连接至电机2的转子7，在这里，也可以设想通过可选的另一离合器实现的能接合的结构，但这在图中未被示出。
[0028]
至少一个也相对于主旋转轴线ha和中间轴8平行且轴线错开地布置的第一从动轴11通过正好一个第二齿轮副12连接至行星齿轮组9的第二部件9.2、即行星齿轮架。为了现在能尽量紧凑地实现混动式动力传动系1的结构，中间轴8和第一从动轴11通过正好一个第三齿轮副13能接合。第一齿轮副10和第三齿轮副13在此在轴向上、即在主旋转轴线ha的轴向上相互错开布置。
[0029]
变速器4还具有另外的第四齿轮副14，借此连接第二从动轴15，其相对于主旋转轴线ha、中间轴8和第一传动轴11都以平行且轴线错开的方式布置。通过第四齿轮副14，第二驱动轴15根据需要通过一个切换元件sa连接至作为行星齿轮组9的第二部件9.2的行星齿轮架。第一从动轴11和第二从动轴15都分别通过一个从动齿轮、即第一从动齿轮16和第二从动齿轮17分别啮合至车桥传动机构18的一个齿轮19，其中，车桥传动机构18在齿轮19的区域中由一个圆圈象征地作为位于所示平面后的车桥传动机构18被示出。第一从动齿轮以
不能相对转动的方式连接至第一从动轴11，第二从动齿轮17以不能相对转动的方式连接至第二从动轴15。
[0030]
变速器4因此被分为两个子变速器4a、4b，它们分别包括自己的从动轴15、11。但两者最终驱动车桥传动机构18。
[0031]
混动式动力传动系1或其变速器4的特点现在在于，用双点划线框住的部件、即第一齿轮副10以及连接至第一从动轴11的第一从动齿轮16和连接至第二从动轴15的第二从动齿轮17位于唯一的齿轮平面内。这可以按下述方式来达成，即，例如第一齿轮副10从图示平面向后倾斜，两个从动齿轮16、17从图示平面向前倾斜，从而它们位于唯一的齿轮平面中。
[0032]
第一齿轮副10在此如此设计，即，它包括以不能相对转动的方式连接至第一部件9.1(即行星齿轮组9的太阳轮)的第一定齿轮20以及相对于中间轴8同轴布置的且可通过切换元件s0切换的第一动齿轮21。第二齿轮副12包括以不能相对转动的方式连接至第二部件9.2(即行星齿轮组9的行星齿轮架)的第二定齿轮22以及相对于第一从动轴11同轴布置的且通过切换元件sb可切换的、即根据需要可连接至第一从动轴11的动齿轮23。第三齿轮副13也包括可切换的第二动齿轮23并且还包括相对于中间轴8同轴布置的可切换的第三动齿轮24。在中间轴8与第三动齿轮24之间为该第三动齿轮24配属有切换元件se。第四齿轮副14包括可以通过所述的切换元件sa切换的第四动齿轮25，其根据需要可以连接至第二从动轴15，第四齿轮副还包括第四定齿轮26。第四动齿轮25不仅可以与此处所示的第四定齿轮26形成第四齿轮副，原则上也可以与第二齿轮副12的第二定齿轮22形成第四齿轮副。但这将不必要地限制改变传动比时的可能性。因为两个切换元件sa、sb本来就需要结构空间，故如图1所示的布置因此也能以两个定齿轮22、26实现，而不占用附加结构空间，前提是第二定齿轮22与切换元件sa一起布置在一个齿轮平面中，并且第四定齿轮26与切换元件sb一起布置在轴向相邻的齿轮平面中。
[0033]
在此处所示的图1中的变速器4结构还包括锁死切换元件k1，借此可以将第二和第三部件9.2、9.3、即行星齿轮组9的行星齿轮架和齿圈相互连接。还设有制动切换元件b0，第一部件9.1、即行星齿轮组9的太阳轮可以借助制动切换元件越过第一齿轮副10而相对于图1所示的变速器箱体27被制停。
[0034]
该结构现在可以极其紧凑地实现。此时是这样的，即，制动切换元件b0紧邻切换元件s0布置，从而它们优选可以组合成一个双切换元件。
[0035]
如可以从图1的图示中示意性看到地，此时所有的切换元件s0、se、sa以及制动切换元件b0可以设计成牙嵌式切换元件。如果它被操作，则可始终通过电机3进行同步化，因而呈牙嵌式切换元件形式的简单、高效且尽量无磨损的结构在此是理想的。在第二动齿轮23与第一从动轴11之间的切换元件sb应该设计成摩擦锁合式切换元件、尤其是膜片式离合器，因为在通过接合切换元件sb而从子变速器4a切换至子变速器4b时无法实现借助电机3的同步化。分离离合器k0和锁死切换元件k1也设计成摩擦锁合式切换元件、优选膜片式离合器。
[0036]
现在，按照图2的表中的切换表来得到各个挡。
[0037]
在图2中用a标示的挡中，如从图2的切换表中得到地，两个切换元件sa和s0被接合，所有其它切换元件被分离。因此，挡a是电机3连接至第二从动轴15或其第二从动齿轮17
的挡。由此可以实现电动起步。于是，为了切换到真正的第一挡而规定了通过切换元件b0关于变速器箱体27制停第一动齿轮21。电机3于是可以被卸载并且离合件s0被相应分离。通过电机，切换元件se可以同步化且随后挂入，以获得在切换表中示出的第一挡状态。
[0038]
现在，在挡位2中存在两个不同的挡位，它们最终导致相同的传动比。其中一个是用2标示的挡位，另一个是用2*标示的挡位。在此，除了行星齿轮组9锁死并且将离合器sa接合以致通过第二从动轴15进行输出外，还接合切换元件se，在另一情况下接合切换元件s0来代替切换元件se。因此在挡位2*的情况下通过内燃机发动机2加强驱动，在挡位2的情况下通过电机3驱动。与此对应，在从第一挡切换到第二挡时，内燃发动机2卸载并且制动切换元件p0分离，锁死元件1被同步化和挂入。如果应该从挡位2继续切换到挡位2*，则电机3被卸载，切换元件se被相应分离，并且切换元件s0通过电机3被接通、同步化和挂入。现在，可以在该挡位2*中优选通过内燃发动机2进行驱动，如之前在挡位2中相应地主要通过电机3进行的那样。挡位2、2*的选择在此依据当前行驶策略进行。
[0039]
从挡位2以及挡位2*都能够继续换挡至挡位3。当从挡位2换挡时，内燃发动机被卸载，锁死元件被分离，切换元件s0被同步化和挂入。当从挡位2*换挡至挡位3时，这通过电机进行，接着锁死元件被相应分离，切换元件se被同步化和挂入。于是在第三挡位与第四挡位之间是被称为b的挡位，在此，无牵引力中断地依靠电动方式连续同步到实际的第四挡、即第四挡位，做法是从子变速器4a切换至子变速器4b。为此，切换元件sa被分离，并且切换元件sb被相应接合，以便随后为了无牵引力中断地达到第四挡而如此进一步换挡，即，就像如上所述地从挡a换挡至挡1时那样，但现在在子变速器4b中经过第一从动轴11，它借助于其第一从动齿轮16驱动位于其后的车桥传动机构18，就像第二从动轴15连同其第二从动齿轮17。因此在子变速器4b中，挡位5、5*和6以类似于该子变速器4a的挡位2、2*和3的方式进行重复。
[0040]
还可以是这样的，即，迄今伴随接合的分离离合器k0通过内燃发动机2以及电机3二者被驱动的该结构具备单纯的电动挡位。为此，分离离合器k0被相应分离并且内燃发动机2例如被关停或甚至不运行。挡位3现在形成第一电动挡，在此，于是由电机3相应经由中间轴、切换元件se、动齿轮24和第二齿轮副12来驱动与主轴线ha重合的轴，就第四齿轮副和接合的切换元件sa而言是第二从动轴15。在第二电动挡的情况下形成挡位2*，在此，现脱开切换元件se，相应地将行星齿轮组锁死，以便通过行星齿轮组9相应驱动与主旋转轴线ha重合的轴，也由此相应驱动第二从动轴15。于是类似地在子变速器4b中设计另外两个电动挡位，即，它是作为第三电动挡位的挡位6和作为第四电动挡位的挡位5*。