混合動力車輛傳動裝置的製作方法

2023-06-10 15:01:21 1

專利名稱：混合動力車輛傳動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種根據權利要求1的前序部分詳細定義的類型的混合動カ車輛傳
動裝置。
背景技術：
在實踐中已公知的混合動カ車輛傳動裝置依賴於車輛重量、車輛載重、拖車驅動器、實施有混合動カ車輛傳動裝置的車輛的所期望的爬坡能力、對道邊石緣和類似物的純電動越過而具有不同的結構的配置。這樣，例如在具有較高車輛重量的車輛中，混合動カ車輛傳動裝置的電機或者說其轉子分別經由行星齒輪傳動件以約1. 7的恆定傳動比與傳動裝置輸入軸連接。對於具有較輕車輛重量的車輛而言，電機或者說其轉子分別直接與傳動裝置輸入軸以等於1的傳動比聯接。混合動カ車輛動カ總成系統的額外的且通常實施為內燃機的驅動機可以分別經由切換元件與傳動裝置輸入軸連接，其中在前面所描述的混合動カ車輛傳動裝置中不利地都只能將整個驅動與傳動裝置輸入軸分離，因此不能執行單一的內燃機側驅動。此外，基於以恆定傳動比實施的混合動カ車輛傳動裝置變體，在電機的範圍內電地產生的起動カ矩在傳動裝置輸入軸的範圍內不能在那個在內燃機式驅動情形下藉助常規傳動裝置所能呈現的起動カ矩的水平上以供使用。這導致，依賴於車輛的載重狀態、當前要駛過的坡度、路邊石緣或類似物而需要所謂的藉助開動了的內燃機進行的車輛的應急起動，儘管配屬於電機的電存儲設備具有足夠的充電狀態。然而這種應急起動是不期望的，這是因為該應急起動在不期望的範圍內提高了混合動カ車輛的燃料消耗。額外地，電機的轉子在前面所描述的混合動カ車輛變體中不能與傳動裝置輸入軸脫離，由此在長距離行駛期間(在此期間配屬於電機的電存儲器介質滿充電，並且在此期間車輛基本上僅通過內燃機來驅動)，電機的轉子質量持續地一同運動或加速，由此同樣又提高了燃料消耗。此外，實施有前面所描述的混合動カ車輛傳動裝置的車輛的最高速度由於電機的允許的最高轉速而受限。這由如下事實而引起常用電機的允許最大轉速約為每分鐘 4，500轉。然而，電機的轉子在每分鐘2，800轉的內燃機轉速(該內燃機轉速基本上相當於傳動裝置輸入軸的轉速)吋，並且在傳動裝置輸入軸與轉子之間的恆定傳動比為1. 7的情況下以每分鐘4，760轉的轉速驅動，由此超過了常用電機的允許最大轉速。

發明內容
因此，本發明所基於的任務是提供ー種混合動カ車輛傳動裝置，藉助該動カ傳動裝置可以以儘可能小的燃料消耗來運行混合動カ車輛，並且藉助該動カ傳動裝置可以以結構上簡單的方式和方法避免在電機範圍內的不允許的轉速。根據本發明，該任務藉助具有權利要求1的特徵的混合動カ車輛傳動裝置來解
3決。根據本發明的混合動カ車輛傳動裝置構建有如下傳動裝置輸入軸，該傳動裝置輸入軸可以經由切換元件與驅動機連接。此外，混合動カ車輛傳動裝置具如下有電機，為了傳遞轉矩，該電機可以與傳動裝置輸入軸形成作用連接。根據本發明設計了另外的切換元件，藉助該切換元件，電機可以與傳動裝置輸入軸分離並且可以與該傳動裝置輸入軸形成作用連接。因此，以簡單的方式和方法存在如下可能性，即，在長距離行駛期間將電機與傳動裝置輸入軸脫離，並且在純內燃機式驅動期間車輛以儘可能小的燃料消耗運行。附加地，在電機與傳動裝置輸入軸之間的範圍內基於傳動裝置輸入軸與電機之間可切換的作用連接而可以設置相應高的傳動比，憑藉所述相應高的傳動比，僅當配屬於該電機的電存儲器単元的電量狀態不足夠時，才設置通過構建為內燃機的額外的驅動機的應急起動，由此連接傳動裝置輸入軸與驅動機的切換元件的範圍內的負載下降，並且車輛的燃料消耗同樣可以減小。此外，由於在所述另外的切換元件的範圍內設置的、電機與傳動裝置輸入軸的脫離而存在如下可能性，即，以結構上簡單的方式和方法可以不依賴於電機的允許最高轉速地調節車輛最高速度，由此混合動カ車輛可以以與不帶有混合驅動裝置地構建的常規車輛一祥的速度運行。根據本發明的混合動カ車輛傳動裝置的結構還提供了如下可能性，即，多種車輛應用可能性(如貨車、巴士和類似車輛)僅配備ー種混合傳動裝置變體。根據本發明的混合動カ車輛傳動裝置的另外的優點和有利的實施形式由權利要求和以下藉助附圖描述的實施例得到，其中在不同的實施例的描述中，為了清楚，為結構相同的和功能相同的部件使用相同的附圖標記。不僅在從屬權利要求中說明的特徵而且在以下的根據本發明的混合動カ車輛傳動裝置的實施例中說明的特徵都適於單獨地或彼此任意組合地改進根據本發明的對象。各個特徵組合在按照本發明的對象的改進方面不形成限制，而是基本上僅具有示例性特性。


其中圖1示出了混合動カ車輛動カ總成系統的強烈簡化的視圖；圖2示出了根據圖1的混合動カ車輛動カ總成系統的混合動カ車輛傳動裝置的第 ー實施形式的傳動裝置輸入區域的簡化的部分視圖；圖3示出了根據圖1的混合動カ車輛動カ總成系統的混合動カ車輛傳動裝置的第 ニ實施例的與圖2對應的視圖；圖4示出了根據圖1的混合動カ車輛動カ總成系統的混合動カ車輛傳動裝置的第三實施例的與圖2對應的視圖；圖5示出了根據圖1的混合動カ車輛動カ總成系統的混合動カ車輛傳動裝置的第四實施例的與圖2對應的視圖；以及圖6示出了根據圖1的混合動カ車輛動カ總成系統的混合動カ車輛傳動裝置的第五實施例的與圖2對應的視圖。
具體實施例方式在圖1中示出如下混合動カ車輛動カ總成系統1，該混合動カ車輛動カ總成系統具有驅動機2 ；混合動カ車輛傳動裝置3，藉助該混合動カ車輛傳動裝置可以呈現前向行駛和後向行駛的不同傳動比；差動傳動單元4和兩個車橋5、6，其中，車橋5在此為車輛後橋而車橋6為車輛前橋。混合動カ車輛傳動裝置3包括圖2至圖6中分別詳細示出的電機7，該電機通過形狀鎖合的切換単元8可以以後面所描述的方式和方法與傳動裝置輸入軸9形成作用連接。 形狀鎖合的切換単元8依賴於各自當前的應用情況也可以實施為摩擦鎖合的多片式切換元件或同步器。此外，混合動カ車輛傳動裝置3包括如下傳動範圍，在該傳動範圍上可以呈現用於前向行駛的和後向行駛的不同傳動比。該傳動範圍本身可以以任意方式和方法來實施， 以便可以呈現依賴於混合動カ車輛動カ總成系統1的各自當前的運行狀態所分別要求的傳動比。在圖1所示的混合動カ車輛動カ總成系統1的實施例中，驅動機2實施為內燃機， 並且在有利的改進方案中也可以實施為電機。差動傳動単元4布置在混合動カ車輛傳動裝置3與車橋5之間，該車橋以公知方式在每個車輛側面上與至少ー個驅動輪10、11連接。額外地，驅動機2可以通過在此摩擦鎖合地構建的切換元件12與傳動裝置輸入軸 9聯接，以便能夠將由驅動機2產生的轉矩傳遞到混合動カ車輛傳動裝置3中，並且向車橋 5的方向傳遞。依賴於驅動機2的、電機7的和切換元件8和12的運行狀態，混合動カ車輛動カ總成系統1可以以不同狀態運行。因此，例如在切換元件12斷開的情況下(此時驅動機2與其餘的混合動カ車輛動 カ總成系統1分離)，存在如下可能性，即，當電機7通過在此形狀鎖合地構建的切換元件8 與傳動裝置輸入軸9聯接吋，以純電動馬達方式驅動構建有混合動カ車輛動カ總成系統1 的車輛。此外，在切換元件12斷開時並且在混合動カ車輛動カ總成系統的倒拖滑行運行期間，制動能量可以在於是發電機方式運行的電機7的範圍內在閉合形狀鎖合的切換元件 8的情形中回收，其中，回收運行顯然也可以在摩擦鎖合的切換元件12閉合時執行。在摩擦鎖合的切換元件12的閉合運行狀態中並且同時在形狀鎖合的切換元件8 的斷開的運行狀態中，構建有混合動カ車輛動カ總成系統1的車輛可以純粹通過驅動機2 或純粹內燃機式地驅動。混合動カ車輛動カ總成系統1的所謂的助力運行可以在兩個切換元件8和12均閉合的運行狀態中呈現，期間不僅驅動機2的而且電機7的驅動カ矩都可輸送給車橋5。在驅動機2與摩擦鎖合的切換元件12之間在此設置有減震器13，藉助該減震器使得由驅動機2的轉動不均勻性引起的振動衰減地傳入到混合動カ車輛傳動裝置3中，並且因此衰減地傳入到混合動カ車輛動カ總成系統1的其餘範圍內。形狀鎖合的切換元件8在此可以在兩個切換位置Sl和S2之間切換。電機7在形狀鎖合的切換元件8的第一切換位置Sl中與傳動裝置輸入軸9分離，並且在第二切換位置 S2中與傳動裝置輸入軸9聯接。
額外地，在電機7與傳動裝置輸入軸9之間的作用連接的範圍內，傳動裝置泵14 與傳動裝置輸入軸9作用連接，由此傳動裝置泵14不僅可由驅動機9而且可由電機7驅動。 由此以簡單的方式和方法保證了，混合動カ車輛傳動裝置的要以液壓流體供給的組件能夠分別被施加或供給以對於混合動カ車輛傳動裝置的工作原理來說需要的液壓壓力。圖3至圖6中所示的混合動カ車輛傳動裝置1的其他實施例與圖2中所示的實施例的區別僅在於部分區域，因此在以下的描述中基本上僅探究這些區別，並且在混合動カ 車輛傳動裝置的其他工作原理方面參照前面對圖2的描述。在圖3所示的混合動カ車輛傳動裝置3的實施例中，在可通過形狀鎖合的切換元件8切換的在電機7與傳動裝置輸入軸9之間的作用連接的範圍內設置有行星齒輪傳動裝置15。電機7的轉子7A在切換元件8的第二切換位置S2中與行星齒輪傳動裝置15的齒圈16抗相對轉動地連接，並且在形狀鎖合的切換元件8的第一切換位置Sl中與齒圈16分離。電機7的定子7B以與行星齒輪傳動裝置15的太陽輪17相同程度地在殼體側固定。傳動裝置輸入軸9在此抗相對轉動地與行星齒輪傳動裝置15的行星架18連接， 由此電機7的轉矩在形狀鎖合的切換元件8的第二切換位置S2中以例如1. 7的傳動比傳動。然而依賴於各自當前的應用情況也存在如下可能性，即，行星齒輪傳動裝置15的傳動比大於或小於1.7。在圖4所示的混合動カ車輛傳動裝置3的實施例中，行星齒輪傳動裝置15的齒圈 16在殼體側固定，並且行星架18在形狀鎖合的切換元件8的第二切換位置S2中與傳動裝置輸入軸9處在作用連接中，而轉子7A抗相對轉動地與行星齒輪傳動裝置15的太陽輪17 連接。基於最近所描述的轉子7A到行星齒輪傳動裝置15上的聯接，由電機7提供的轉矩在此當形狀鎖合的切換元件8閉合時以例如2. 7的傳動比傳入到傳動裝置輸入軸中。在形狀鎖合的切換元件8的第一切換位置Sl中，電機7的轉子7A與傳動裝置輸入軸9分離。圖5以對應於圖2的視圖示出了混合動カ車輛傳動裝置3的第四實施例，其中形狀鎖合的切換元件8可以在三個不同的切換位置S1、S2和S3中調整。在第一切換位置Sl 中，電機7的轉子7A與傳動裝置輸入軸9和行星齒輪傳動裝置15的齒圈16斷開聯接，由此電機7的轉矩不能傳入到驅動裝置輸入軸9中，進而由此不能傳入到其餘的混合動カ車輛動カ總成系統1中。在形狀鎖合的切換元件8的第二切換位置S2中，電機7的轉子7A 與傳動裝置輸入軸9直接連接，而轉子7A與行星齒輪傳動裝置15的齒圈16分離。因此， 在第二切換位置S2中電機7的轉矩以1的傳動比傳入到傳動裝置輸入軸9中。在形狀鎖合的切換元件8的第三切換位置S3中，電機7在轉子7A的範圍內與行星齒輪傳動裝置15的齒圈16抗相對轉動地連接並且在轉子7A與傳動裝置輸入軸9之間的直接連接分離。傳動裝置輸入軸9又與行星齒輪傳動裝置15的行星架18抗相對轉動地連接並且太陽輪17又固定在殼體側，由此在形狀鎖合的切換元件8的第三切換位置S3中電機7的轉矩以例如1. 7的傳動比傳遞到傳動裝置輸入軸9中。在圖6所示的混合動カ車輛傳動裝置3的第五實施例中，形狀鎖合的切換元件8 又可以在三個不同的切換位置Sl至S3中調整。電機7在轉子7A的範圍內抗相對轉動地與行星齒輪傳動裝置15的太陽輪17連接。傳動裝置輸入軸9又與行星架18聯接。行星齒輪傳動裝置15的齒圈16在形狀鎖合的切換元件8的第一切換位置Sl中不僅與混合動カ車輛傳動裝置3的殼體19而且與傳動裝置輸入軸9斷開聯接。在形狀鎖合的切換元件8的第二切換位置S2中，齒圈16在殼體側固定，並且電機 7的轉矩在此以例如2. 7的傳動比傳入到傳動裝置輸入軸9中。如果形狀鎖合的切換元件 8轉移到其第三切換位置S3中，則齒圈16抗相對轉動地與傳動裝置輸入軸9連接並且行星齒輪傳動裝置15處於鎖定(verblockt)的運行狀態中。因此，在形狀鎖合的切換元件8 的第三切換位置S3中，電機7的轉矩以1的傳動比傳入或者說直接傳入傳動裝置輸入軸9 中。不僅在混合動カ車輛傳動裝置3的第四實施形式中而且在混合動カ車輛傳動裝置3的第五實施形式中，混合動カ車輛動カ總成系統1在混合動カ車輛傳動裝置的傳動裝置輸入軸的範圍內可以分別以在電機7與傳動裝置輸入軸9之間的範圍內不同的傳動比等級運行，由此電機依賴於各自當前的行駛情形可在其最優的運行點中運行。此外，電機7也可以與傳動裝置輸入軸9脫離，由此構建有混合動カ車輛動カ總成系統1的車輛的燃料消耗可以以簡單的方式和方法依賴於運行狀態地減小。在圖6所示的混合動カ車輛傳動裝置3的第五實施形式中，電機7可以連同整個行星齒輪傳動裝置15 —起通過形狀鎖合的切換元件8與傳動裝置輸入軸9斷開聯接，由此尤其是在長距離行駛期間在行星齒輪傳動裝置15的和電機7的範圍內存在較小的部件負荷，在行星齒輪傳動裝置15的齒嚙合的範圍內引發更低的噪聲生成，並且由於減小的阻力矩也減小了構建有混合動カ車輛動カ總成系統1的車輛的燃料消耗。原則上，形狀鎖合的切換元件8在所有附圖中所示的混合動カ車輛傳動裝置3的實施例中可以通過電機7的相應的運行來同歩，用以不費力地在切換位置S1、S2或Sl至S3 之間切換，並且可以通過電執行器或液壓執行器例如通過切換撥叉來操縱。因此，例如在電機7的轉子7A與傳動裝置輸入軸9脫離時存在如下可能性，即，短暫地減小電機7的驅動カ矩並且通過執行器以小的切換力推移形狀鎖合的切換元件8的切換接合套，由此轉子7A與傳動裝置輸入軸9或與行星齒輪傳動裝置15的齒圈16分離。在建立電機7的轉子7A與傳動裝置輸入軸9或行星齒輪傳動裝置15的齒圈16 之間的作用連接吋，通過電機7的相應的運行將與電機7連接的、形狀鎖合的切換元件8的切換元件半部調節到傳動裝置輸入軸9的轉速，由此切換元件8可以以小的切換力轉移到相應地要求的切換位置中。附圖標記
1混合動カ車輛動カ總成系統
2驅動機
3混合動カ車輛傳動裝置
4差動傳動単元
5、6車橋
7電機
7A轉子
7B定子
8形狀鎖合的切換元件
9傳動裝置輸入軸
7

驅動輪
摩擦鎖合的切換元件
減振器
傳動裝置泵
行星齒輪傳動裝置
齒圈
太陽輪
行星架
傳動箱
10,11 12
13
14
15
16
17
18 19
Sl至S3形狀鎖合的切換元件的切換位置
權利要求
1.混合動カ車輛傳動裝置(3)，所述混合動カ車輛傳動裝置具有傳動裝置輸入軸 (9)，所述傳動裝置輸入軸能夠通過切換元件(12)與驅動機(2)連接；並且具有電機(7)， 所述電機為了傳遞轉矩而能夠與所述傳動裝置輸入軸(9)形成作用連接，其特徵在於，設置有另外的切換元件(8)，藉助所述另外的切換元件，所述電機(7)能與所述傳動裝置輸入軸 (9)分離並且能與所述傳動裝置輸入軸(9)形成作用連接。
2.根據權利要求1所述的混合動カ車輛傳動裝置，其特徵在幹，所述電機(7)在所述另外的切換元件(8)的第一切換位置(Si)中與所述傳動裝置輸入軸(9)分離，並且在所述另外的切換元件(8)的第二切換位置(S2)中與所述傳動裝置輸入軸(9)聯接。
3.根據權利要求1或2所述的混合動カ車輛傳動裝置，其特徵在幹，在所述電機(7) 與所述傳動裝置輸入軸(9)之間的能切換的作用連接的範圍內設置有行星齒輪傳動裝置 (15)。
4.根據權利要求3所述的混合動カ車輛傳動裝置，其特徵在幹，所述行星齒輪傳動裝置(15 )能夠通過切換元件(8 )鎖定。
5.根據權利要求3所述的混合動カ車輛傳動裝置，其特徵在幹，所述行星齒輪傳動裝置(15 )能夠通過這個通過其能夠切換所述傳動裝置輸入軸(9 )與所述電機(7 )之間的作用連接的另外的切換元件(8)來鎖定。
6.根據權利要求3至5之一所述的混合動カ車輛傳動裝置，其特徵在幹，所述行星齒輪傳動裝置(15)在所述另外的切換元件(8)的第二切換位置(S2)中處於未鎖定的運行狀態中。
7.根據權利要求3至6之一所述的混合動カ車輛傳動裝置，其特徵在幹，所述電機(7) 在所述另外的切換元件(8)的第三切換位置(S3)中與所述傳動裝置輸入軸(9)作用連接， 並且所述行星齒輪傳動裝置(15)處於鎖定運行狀態中。
8.根據權利要求3至7之一所述的混合動カ車輛傳動裝置，其特徵在幹，所述行星齒輪傳動裝置(15)的太陽輪(17)以與殼體固定的方式構建，而齒圈(16)能夠通過所述另外的切換元件(8)與所述電機(7)的轉子(7A)連接，並且行星架(18)與所述傳動裝置輸入軸 (9)聯接。
9.根據權利要求3至7之一所述的混合動カ車輛傳動裝置，其特徵在幹，所述行星齒輪傳動裝置(15)的齒圈(16)以與殼體固定的方式構建，而行星架(18)能夠通過所述另外的切換元件(8)與所述傳動裝置輸入軸(9)連接，並且太陽輪(17)與所述電機(7)的轉子 (7A)聯接。
10.根據權利要求3至7之一所述的混合動カ車輛傳動裝置，其特徵在幹，所述行星齒輪傳動裝置(15)的齒圈(16)通過所述另外的切換裝置(8)能呈現為與殼體固定或能與所述傳動裝置輸入軸(9)聯接，而行星架(18)與所述傳動裝置輸入軸(9)作用連接，並且太陽輪(17)與所述電機(7)的轉子(7A)連接。
11.根據權利要求1至10之一所述的混合動カ車輛傳動裝置，其特徵在幹，所述另外的切換元件(8)構建為形狀鎖合的切換元件，並且優選能通過所述電機(7)來同歩。
全文摘要
描述一種混合動力車輛傳動裝置(3)，該混合動力車輛傳動裝置具有傳動裝置輸入軸(9)，該傳動裝置輸入軸能夠通過切換元件(12)與驅動機連接；並且具有電機(7)，該電機為了傳遞轉矩而能夠與傳動裝置輸入軸形成作用連接。根據本發明，設置有如下另外的切換元件(8)，藉助該另外的切換元件，電機(7)能與傳動裝置輸入軸(9)分離並且能與該傳動裝置輸入軸形成作用連接。
文檔編號F16H3/72GK102596612SQ201080050105
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月13日 優先權日2009年11月4日
發明者格特·漢克爾, 海因茨·賴歇特, 迪特馬爾·萊爾豪斯, 馬丁·弗格爾 申請人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司