具有電機和能接通的減速器的傳動裝置的製作方法

2023-05-24 08:16:21 1

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的具有能接通的液力減速器和電機的傳動裝置以及一種用於運行具有液力減速器和電機的傳動裝置的方法。

背景技術：

除了車輛的，尤其是商用車的、通常是經受磨損的摩擦制動器的行車制動器以外，還需要附加的降速裝置並且由車輛製造商提供。這種形式為減速器和發動機制動器的無磨損式的附加的降速裝置可以被用於降低車輛速度並且尤其是在斜坡中使速度也保持恆定。因此，減速器主要使用在商用車中，以便例如在制動時吸收由高的行駛速度所產生的制動動能並轉變成熱。而且這些減速器例如在斜坡中在長時間連續的下坡行駛的情況下也良好地適用於所需要的持續制動功率。通過使用持續制動器，特別是在較長的下坡行駛時避免了形成機動車的行車制動器的車輪制動器的熱超載，並由此提高了行駛安全性。此外，由此顯著減少了車輪制動器的磨損部件的、例如制動襯塊、制動盤和制動鼓的損耗，並且因此使有關的機動車的維修成本和運營成本下降。

屬於減速器的不僅有附加地布置在傳動裝置上的液力、靜液的或者電動力的制動裝置，而且還有以「緩速器(Intarder)」的形式設置在傳動裝置殼體內部的系統。在液力減速器的情況下，流體的流動能量被用於制動。為此，液力減速器具有位於功率流中的轉子和與減速器殼體固定連接的定子。轉子和定子具有葉片，葉片共同形成環面狀的工作腔。在操縱減速器時，將與期望的制動功率相應的流體量，優選是油或水引入到工作腔內，其中，轉動的轉子攜帶流體並且將其轉送到定子上，在那裡流體受到支撐，由此產生對轉子軸的制動作用。

還公知有，在車輛中電機除了其作為電動機來驅動車輛的功能以外，該電機還作為發電機用在使車輛降速的功能中，其中，作為對降速附加地可以從車輛的動能產生電能。

在減速器的布置和驅動連接方面，在主減速器與副減速器之間加以區分。在主減速器的情況下，有關的轉子直接地或經由傳動級與內燃機的驅動軸或者多級切換傳動裝置的輸入軸處於驅動連接中，然而這伴隨有減速器的制動力矩依賴於發動機轉速和擋位的缺點。與此相反地，有關的轉子在副減速器的情況下直接地或經由傳動級與多級切換傳動裝置的輸出軸處於驅動連接中，由此使減速器的制動力矩有利地依賴於速度，也就是說，隨著機動車的行駛速度的增加而升高。

在當前，從具有轉子葉輪和定子葉輪的液力減速器出發，其轉子葉輪經由轉子軸和加速驅動部，也就是說具有傳動提高到更快的傳動級，與切換傳動裝置的輸出軸處於驅動連接中。通過加速驅動部，提高了轉子葉輪與定子葉輪之間的轉速差，從而相對於直接布置在輸出軸上地，在制動功率相同的情況下得到了更小尺寸的且更小重量的減速器。此外，由此能夠使減速器相對切換傳動裝置的輸出軸軸線平行地布置，由此使輸出軸的從動法蘭的位置進而使連在多級切換傳動裝置後面的從動側的傳動系可以相對於沒有減速器的傳動裝置實施方案保持不變。液力減速器的當前的制動力矩除了由在轉子葉輪與定子葉輪之間的轉速差確定以外，基本上由包圍在兩個葉輪的工作腔內部的運行介質的填充量來確定。為了切斷減速器，運行介質從工作腔被抽出並被儲存在儲備容器內，該運行介質由於熱負載而大多數是指油或水。因此，在減速器被切斷時工作腔被填充以空氣。為了激活減速器，將與持續制動要求相應量的運行介質從儲備容器泵送到減速器的工作腔內，並且在那裡在轉子葉輪的葉片與定子葉輪的葉片之間翻轉。由於此時運行介質由內部摩擦引起變熱，所以必須使該運行介質在所配屬的冷卻迴路中被冷卻。因為減速器的單獨的冷卻迴路過於昂貴，並且適用於散熱器布置的結構空間在機動車的前部區域受到限制，所以液力減速器的運行介質迴路通常聯接在內燃機的冷卻迴路上。

然而，液力減速器在切斷的狀態下也產生了不期望的牽引力矩，該牽引力矩是由減速器的工作腔內部的換氣損失和由轉子軸軸承的軸承摩擦而引起的，並且該牽引力矩必須通過內燃機的轉矩來補償並因此產生油耗增高的影響。

附加或替選地，轉子可以經由切換裝置與其驅動器脫離。

由申請人的DE 10 2009 001 149 A1中公知了一種具有液力減速器和能接通的電機的機動車的傳動裝置。電機聯接在副從動軸上的傳動裝置輸出端上，並且除了用於驅動功能以外，還可以用作為附加的制動裝置。

技術實現要素：

本發明的任務在於，改進根據現有技術的傳動裝置並改善對電機和液力減速器的利用。

該任務是通過一種具有權利要求1的特徵的傳動裝置和一種與其有關的用於對具有權利要求X的特徵的這種傳動裝置進行制動的方法來解決。

根據本發明，傳動裝置配備有電機和液力減速器。液力減速器在此包括轉子，該轉子能夠經由第一切換元件與傳動裝置的待制動的從動軸連接。通過該切換元件可以在制動運行中接至轉子，並且在非制動運行中為了避免損耗功率而與傳動裝置的被驅動的從動軸脫開。液力減速器的轉子還具有第二切換元件，用該第二切換元件能夠使液力減速器的轉子與電機的轉子連接。通過該連接能夠實現的是，一方面能夠使兩個轉子共同地用於得到共同的制動力矩，並且另一方面，還能夠使兩個轉子彼此分離。在兩個轉子脫開的情況下，可以通過電機在由發動機驅動的運行中驅動傳動裝置的構件，而無需使液力減速器同時產生制動力矩或者至少是損耗力矩。在脫開的情況下，可以同樣利用液力減速器來產生制動力矩，而無需在此同時驅動電機。

根據本發明，在傳動裝置中設置有第三切換元件，使得電機的轉子能夠實現與傳動裝置的輸入軸的連接。由此能夠實現的是，可以建立起用於產生共同的制動力矩的液力減速器和電機這兩個元件的組合不僅用於次要地作用到傳動裝置的從動軸上的制動力矩而且用於主要地作用到傳動裝置的驅動軸上的制動力矩。為此，為了形成由液力減速器和電機組成的且作用到從動軸上的副減速器，接合第一切換元件和第二切換元件，而為了形成由液力減速器和電機組成的且作用到輸入軸上的主減速器，接合第二切換元件和第三切換元件。

在有利的設計方案中，在接合第二切換元件時通過電機驅動液力減速器的轉子。由此可以使電機在第一切換元件的構件上達到轉速相等。液力減速器的轉子可以通過電機被加速，從而使在第一切換元件的與液力減速器的轉子連接的構件上存在的轉速與在第一切換元件的與傳動裝置的從動軸連接的構件上存在的轉速相同。由此可以簡單地、低噪地且沒有附加的同步化輔助器件地接合第一切換元件。

在另外的有利的設計方案中，液力減速器被設置成用於得到作用到傳動裝置上的制動力矩，而電機被轉換成非設置用於得到作用在傳動裝置上的制動力矩的功能。這具有的優點是，通過切換元件的布置可以使電機至少短暫地從產生制動力矩中解放出來，並且在制動運行中仍僅由液力減速器產生制動力矩。在這些時間間隔中，能夠用電機來滿足例如同步化任務或者例如即使在內燃機被關斷的車輛的滑行之後也能夠啟動內燃機。電機可以有利地通過如下方式被用於提高機動車的行駛動力，即，在起動和加速過程中通過電機的發動機運行來支持內燃機。

特別有利地，電機設置在傳動裝置的輸入端上，並且電機的轉子以能轉動的方式布置在傳動裝置的輸入軸上。這例如可以在與傳動裝置連接的模塊中實現或直接在傳動裝置的內部實現。在該範圍中，電機由於現有的結構空間也能夠被設計得更大，從而使電機能夠在液力減速器在從動軸上轉速一致化時當液力減速器被部分填充或者完全被填充時仍對液力減速器加速。這將能夠實現的是，使液力減速器在非制動運行中無需再被排空。這樣設計的傳動裝置優選布置在車輛的傳動系中。

所基於的任務還通過一種用於對配設有液力減速器和電機的傳動裝置進行制動的方法來解決。根據本發明，在該方法中，為了形成作用到傳動裝置的輸入軸上的主減速器，將液力減速器的轉子和電機的轉子與輸入軸連接起來。根據該方法還能實現的是，為了形成作用到傳動裝置的從動軸上的副減速器，將液力減速器的轉子和電機的轉子與從動軸連接起來。

在方法的有利的設計方案中，在制動運行中，電機至少短暫地作為發動機來運行。為此，將電機的轉子和液力減速器的轉子連接起來，以便實現液力減速器的轉子和從動軸的待連接部分處的轉速相等。在轉速相等時將液力減速器的轉子和從動軸連接起來。

本方法的另外的實施方式表明的是，在制動運行中，至少暫時斷開電機的轉子與液力減速器的轉子之間的連接。這種情況在液力減速器的轉子與從動軸之間實現連接時發生。電機則在傳動裝置中在制動運行期間被用於由發動機驅動地對傳動裝置的另外的、不參與產生制動力矩的構件進行驅動。當在電機的轉子與液力減速器的轉子之間的連接在制動運行中保持接合時，電機作為發電機運行。

當在制動運行中電機作為發電機運行時，在此被回收的電能有利地被用於給電儲能器充電和/或被用於直接驅動內燃機的電輔助機組和/或被用於給機動車的耗電裝置直接供電。

在制動運行中，在對兩種持續制動進行驅控時設置的是，在存在有用於產生基本負載制動力矩的制動要求的情況下，首先激活電機的發電機運行，並且液力減速器僅在根據需要時被接通用來產生峰值負載制動力矩。

然而，對兩種持續制動的驅控也可以以如下方式進行，即，在存在有制動要求時，在串行激活液力減速器和電機的情況下，按順序對電機和減速器進行激活，或者在同時激活的情況下，對在電機與液力減速器之間的制動力矩進行分配，這依賴於電儲能器的充電狀態以及由液力減速器使用的冷卻迴路的吸熱能力。

附圖說明

結合附圖詳細闡述本發明。

圖1以示意性的視圖示出未詳細示出的車輛的傳動系。

具體實施方式

唯一的圖1以示意性的視圖示出了未詳細示出的車輛的傳動系2，該傳動系2包括通常構造為內燃機的驅動發動機4以及傳動裝置6和與車輪8連接的萬向節軸10。在驅動發動機與傳動裝置6之間可以設置有這裡未示出的摩擦離合器，在未以其它方式實現車輛的起動功能以及未以其它方式實現在傳動裝置內的切換過程中的支持的傳動裝置中，該摩擦離合器用於執行這些功能。朝傳動裝置6內導入輸入軸12，在該輸入軸12上抗相對轉動地(drehfest)布置有切換元件14的至少一個構件。以空心軸的形式圍繞輸入軸12地設置有轉子軸16，該轉子軸在傳動裝置6的輸入端包圍輸入軸12。在轉子軸16上布置有電機20的轉子18。轉子18與電機20的定子22共同作用用來在充分利用輸送給電機20的電能的情況下產生驅動力矩，或者用於在同時產生制動力矩的情況下產生電能，其中，在此，電機20被機械驅動。所產生的電能能夠被儲存在這裡未示出的儲能器中。

同樣在轉子軸16上抗相對轉動地布置有固定齒輪24，該固定齒輪24與在平行於輸入軸12的軸28上的另外的固定齒輪26嚙合。轉子軸16進而是電機20的轉子18可以經由切換元件14與輸入軸12抗相對轉動地連接或者與該輸入軸鬆開。當接合切換元件14時，驅動發動機4可以以驅動的方式作用到電機20上，並且電機20可以作為用於產生電能的發電機起作用。但是當接合切換元件14時，電機20還可以以驅動的方式作用到驅動發動機4上並且例如啟動該驅動發動機4。

此外，平行的軸28還承載另外的切換元件30的一部分，該切換元件可以使軸28與另外的轉子軸32連接或者使兩個軸28和32彼此分離。在轉子軸32上固定有液力減速器36的轉子34。除了轉子34以外，液力減速器36還具有定子38，其中，以公知的方式可以將液力減速器36的運行介質引入到轉子34與定子38之間的工作腔中，由此對轉子34進而是轉子軸32進行制動。

另外的切換元件40的一部分同樣布置在轉子軸32上。切換元件40可以使轉子軸32與齒輪42連接，該齒輪作為空套齒輪以能轉動的方式布置在轉子軸32上。齒輪42與在傳動裝置6的從動軸46上的齒輪44嚙合，其中，兩個齒輪42和44共同形成加速驅動級用來在接合切換元件40時使轉子軸32的轉速相對於從動軸46的轉速提高。

在輸入軸12與從動軸46之間的傳動裝置6的另外的結構對本發明來說無關緊要，因此僅作為未經限定的齒輪機構48來示出。

圖1中所示的本發明的傳動裝置6可以將兩個設置在其內的且分別產生制動力矩的裝置，即液力減速器36和作為發電機運行的電機20共同地設置成一方面用於形成作用到從動軸46上的副減速器或者另一方面用於形成作用到輸入軸12上的主減速器。

為了形成副減速器，首先接合切換元件30，並且通過電機20經由轉子軸16、齒輪24和26以及軸28來驅動液力減速器的轉子軸32。由於電機20在傳動裝置輸入端上具有較大的結構空間可供使用，所以在此也可以設置功率強勁的電機，該電機也能夠使轉子34在液力減速器36的已經被部分填充或完全填充的工作腔內進行加速。當不僅在轉子軸32上而且在齒輪42上都得到了切換元件的構件之間的轉速相等時，可以接合切換元件40。液力減速器36現在經由由齒輪42和44組成的加速驅動級來作用到從動軸46上，並可以當在工作腔內充入了運行介質時對該從動軸進行制動。

如果要斷開切換元件30，則液力減速器36可以獨自作為副減速器作用到從動軸46上。然而，當接合切換元件30時，電機20可以作為發電機運行，並且與液力減速器36一起作為共同的副減速器起作用。

為了形成主減速器，接合切換元件30。由此，電機20經由轉子軸16、齒輪24和26以及軸28與液力減速器的轉子軸32連接。附加地，接合切換元件14並使轉子軸16與輸入軸12連接。為了在接合切換元件14之前在轉子軸16與輸入軸12之間得到轉速相等，轉子軸16可以由電機20驅動。在接合切換元件14之後，電機20作為發電機運行。液力減速器36現在經由轉子軸32、軸28、由齒輪26和24組成的齒輪級以及轉子軸16作用到輸入軸12上，並當在工作腔內充入了運行介質時可以與作為發電機起作用的電機20一起對該輸入軸進行制動。

如果要斷開切換元件30，則電機可以獨自作為主減速器作用到輸入軸12上。然而，當接合切換元件30時，作為發電機運行的電機20和液力減速器36一起作為共同的主減速器起作用。

附圖標記列表

2 傳動系

4 驅動發動機

6 傳動裝置

8 車輪

10 萬向節軸

12 輸入軸

14 切換元件

16 轉子軸

18 轉子

20 電機

22 定子

24 固定齒輪

26 固定齒輪

28 軸

30 切換元件

32 轉子軸

34 轉子

36 液力減速器

38 定子

40 切換元件

42 齒輪

44 齒輪

46 從動軸

48 齒輪機構