專利名稱：用于汽車的混合動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變速器。本發(fā)明還涉及一種用于汽車的包括至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)和至少一個(gè)電機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
上述類型的變速器例如由EP0434525A1公開。在這種已知的包括五個(gè)切換元件(它們選擇性的成對(duì)接合在變速器輸入軸和變速器輸出軸之間產(chǎn)生不同傳動(dòng)比)的變速器中實(shí)現(xiàn)六個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)倒擋。本申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)DE102010028026還公開了一種包括一個(gè)內(nèi)燃機(jī)和多個(gè)電機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)。在該混合動(dòng)力系統(tǒng)中使用具有分變速器的齒輪變速器，所述分變速器分別具有一個(gè)可切換的擋位。除了同軸的驅(qū)動(dòng)端和從動(dòng)端時(shí)的一個(gè)直接擋外，存在于分變速器中的可切換的擋位分別僅由一個(gè)單變速器、例如一個(gè)圓柱齒輪對(duì)或一個(gè)行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生。據(jù)此，具有同軸從動(dòng)端的十一擋中間軸式變速器為十一個(gè)擋需要至少十一個(gè)形式為十一個(gè)圓柱齒輪對(duì)的單變速器。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是借助一種多擋變速器減小上述類型的混合動(dòng)力系統(tǒng)所需的構(gòu)造耗費(fèi)。按本發(fā)明，該任務(wù)借助一種變速器解決，其包括一個(gè)變速器輸入軸和一個(gè)變速器輸出軸和三個(gè)位于變速器輸入軸和具有兩個(gè)單行星齒輪組的主齒輪組之間的功率路徑，所述主齒輪組具有按轉(zhuǎn)速順序被稱為第一、第二、第三和第四軸的四個(gè)軸，在這三個(gè)功率路徑中，第一功率路徑具有第一固定傳動(dòng)比、第二功率路徑具有第二固定傳動(dòng)比，并且第三功率路徑具有第三固定傳動(dòng)比，第三固定傳動(dòng)比小于第二固定傳動(dòng)比并且第二固定傳動(dòng)比小于第一固定傳動(dòng)比，至少一個(gè)電機(jī)與主齒輪組的所述四個(gè)軸中的至少一個(gè)軸連接，第一軸能通過第一切換元件與第一功率路徑連接并且能通過第二切換元件與第三功率路徑連接，第二軸能通過第三切換元件與第一功率路徑連接并且能通過第四切換元件與第三功率路徑連接，第三軸與變速器輸出軸永久連接并且第四軸能通過第五切換元件與第二功率路徑連接并且能通過第六切換元件固定。本發(fā)明解決方案的特征主要在于顯著減小和簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)，因此也可實(shí)現(xiàn)整體重量和所需安裝空間方面的優(yōu)化。每?jī)蓚€(gè)切換元件可借助一個(gè)雙作用的致動(dòng)器交替地操作。在此第一切換元件的閉合可引起第二切換元件的打開。所有在本文中提到的切換元件可優(yōu)選構(gòu)造為形鎖合的切換元件、例如牙嵌式切換元件、尤其是牙嵌式離合器或牙嵌式制動(dòng)器。按本發(fā)明的變速器的 另一優(yōu)點(diǎn)在于可實(shí)現(xiàn)速比間隔(速比間隔以相鄰速比的比值表示)的漸減的變化。速比間隔漸減的變化是指速比間隔隨著擋位升高而變小。此外所使用的切換元件不需要同步裝置，因?yàn)榍袚Q元件的同步能通過電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)在無負(fù)載狀態(tài)中進(jìn)行。此外電機(jī)可用作轉(zhuǎn)速傳感器(求解器)。在此在驅(qū)動(dòng)端和從動(dòng)端上能通過電機(jī)上始終確定的轉(zhuǎn)速在擋位傳動(dòng)路線之內(nèi)和之外避免行星齒輪組上不確定的轉(zhuǎn)速狀態(tài)。此外在借助內(nèi)燃機(jī)行駛時(shí)動(dòng)力換擋也能通過電機(jī)進(jìn)行。所使用的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)選構(gòu)造為負(fù)傳動(dòng)比行星齒輪組。單級(jí)的負(fù)傳動(dòng)比行星齒輪組包括太陽(yáng)輪、齒圈和行星架，行星齒輪可旋轉(zhuǎn)地支承在行星架上，行星齒輪分別與太陽(yáng)輪和齒圈嚙合。由此，齒圈在行星架固定時(shí)具有與太陽(yáng)輪相反的旋轉(zhuǎn)方向。與此相反，單級(jí)的正傳動(dòng)比行星齒輪組包括太陽(yáng)輪、齒圈和行星架，內(nèi)側(cè)和外側(cè)的行星齒輪可旋轉(zhuǎn)地支承在行星架上，所有內(nèi)側(cè)的行星齒輪與太陽(yáng)輪嚙合并且所有外側(cè)的行星齒輪與齒圈嚙合，并且每個(gè)內(nèi)側(cè)的行星齒輪與各一個(gè)外側(cè)的行星齒輪嚙合。由此，齒圈在行星架固定時(shí)具有與太陽(yáng)輪相同的旋轉(zhuǎn)方向。但按本發(fā)明，當(dāng)替換行星架和齒圈連接并且同時(shí)行星齒輪組固定傳動(dòng)比的值與作為負(fù)傳動(dòng)比行星齒輪組的實(shí)施方式相比增加I時(shí)，負(fù)傳動(dòng)比行星齒輪組也可被正傳動(dòng)比行星齒輪組代替。本發(fā)明的一種通過電機(jī)起動(dòng)、開動(dòng)、倒轉(zhuǎn)、助力、回收以及動(dòng)力換擋的特別有利的方案規(guī)定，電機(jī)永久或能接通和斷開地、直接或通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到主齒輪組的第一軸上。另一優(yōu)點(diǎn)可在于，無需單獨(dú)的倒擋。本發(fā)明的一種所需切換元件數(shù)量較少并且在順序切換方式中避免雙切換的實(shí)施方式規(guī)定，通過六個(gè)切換元件選擇性的成對(duì)接合可實(shí)現(xiàn)十二個(gè)前進(jìn)擋，這十二個(gè)前進(jìn)擋中的十一個(gè)是能動(dòng)力換擋的并且是能以非成組切換的方式切換的，第一前進(jìn)擋通過閉合第六切換元件和第一切換元件產(chǎn)生，第二前進(jìn)擋通過閉合第六切換元件和第二切換元件產(chǎn)生，第三前進(jìn)擋通過閉合第六切換元件和第三切換元件產(chǎn)生，第四前進(jìn)擋通過閉合第三切換元件和第二切換元件產(chǎn)生，第五前進(jìn)擋通過閉合第三切換元件和第一切換元件產(chǎn)生，第六前進(jìn)擋通過閉合第三切換元件和第五切換元件產(chǎn)生，第七前進(jìn)擋通過閉合第一切換元件和第五切換元件產(chǎn)生，第八前進(jìn)擋通過閉合第二切換元件和第五切換元件產(chǎn)生，第九前進(jìn)擋通過閉合第四切換元件和第五切換元件產(chǎn)生，第十前進(jìn)擋通過閉合第二切換元件和第四切換元件產(chǎn)生，第十一前進(jìn)擋通過閉合第一切換元件和第四切換元件產(chǎn)生并且另一擋通過閉合第六切換元件和第四切換元件產(chǎn)生。一種有利實(shí)施方式規(guī)定 ，變速器輸出軸同軸于變速器輸入軸設(shè)置，第一功率路徑具有用于發(fā)出小于變速器輸入 軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速的第一行星齒輪組，第一切換元件和第三切換元件連接到第一行星齒輪組的一個(gè)軸上，第二功率路徑在此為直接傳動(dòng)，在第二功率路徑上連接第五切換元件，第三功率路徑具有用于發(fā)出大于變速器輸入軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速的第二行星齒輪組，第二切換元件和第四切換元件連接到第二行星齒輪組的一個(gè)軸上，第一和第二行星齒輪組構(gòu)造成雙重耦聯(lián)的，第一和/或第二行星齒輪組的至少另一個(gè)軸固定，第一和/或第二行星齒輪組的又至少另一個(gè)軸與變速器輸入軸永久連接或通過第七切換元件連接。優(yōu)選第一行星齒輪組是構(gòu)造為減速行星齒輪組的負(fù)傳動(dòng)比齒輪組，其太陽(yáng)輪固定并且其齒圈與第二行星齒輪組的行星架連接，第一切換元件和第三切換元件連接到第一行星齒輪組的行星架上，第二行星齒輪組是構(gòu)造為增速行星齒輪組的負(fù)傳動(dòng)比齒輪組，其太陽(yáng)輪固定并且其行星架與變速器輸入軸永久連接或能通過第七切換元件與變速器輸入軸連接，并且其齒圈連接到第二切換元件和第四切換元件上。根據(jù)一種特別有利的特點(diǎn)為存在于切換元件和行星齒輪組中的力矩較小的方案，第一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星架能通過第三切換元件與主齒輪組的第一單行星齒輪組的行星架可松開地連接，主齒輪組的第一單行星齒輪組的行星架與主齒輪組的第二單行星齒輪組的齒圈連接，第二行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒圈能通過第四切換元件與主齒輪組的第一單行星齒輪組的行星架可松開地連接并且能通過第二切換元件與主齒輪組的第一單行星齒輪組的太陽(yáng)輪可松開地連接，并且第一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星架也能通過第一切換元件與主齒輪組的第一單行星齒輪組的太陽(yáng)輪可松開地連接，變速器輸入軸能通過第五切換元件與主齒輪組的第二單行星齒輪組的太陽(yáng)輪可松開地連接，主齒輪組的第二單行星齒輪組的行星架與變速器輸出軸永久連接并且主齒輪組的第二單行星齒輪組的太陽(yáng)輪可借助第六切換元件固定。本發(fā)明方案基于切換元件和行星齒輪組中較小的力矩允許節(jié)省空間地設(shè)計(jì)尺寸。本發(fā)明的一種方案規(guī)定，主齒輪組的第一單行星齒輪組的齒圈與主齒輪組的第二單行星齒輪組的太陽(yáng)輪連接。但根據(jù)一種替換的實(shí)施方式可規(guī)定，主齒輪組的第一單行星齒輪組的齒圈與主齒輪組的第二單行星齒輪組的行星架連接。按本發(fā)明，上述任務(wù)也可借助開頭所提類型的混合動(dòng)力系統(tǒng)以下述方式來解決，即所述混合動(dòng)力系統(tǒng)具有本發(fā)明的變速器。按本發(fā)明另一種實(shí)施方式，可設(shè)置至少一個(gè)與內(nèi)燃機(jī)直接或通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的或能通過至少一個(gè)第八切換元件可松開地連接的、優(yōu)選為起動(dòng)機(jī)或起動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)形式的第二電機(jī)。本發(fā)明方案優(yōu)點(diǎn)在于，通過打開第八切換元件可在所有擋位中允許純電動(dòng)的、能動(dòng)力換擋的行駛運(yùn)行。此外該實(shí)施方式還帶來這樣的優(yōu)點(diǎn)，即產(chǎn)生與電池大小無關(guān)的系統(tǒng)，因?yàn)榭蛇M(jìn)行內(nèi)燃機(jī)一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛。尤其是在從第一擋向第二擋或從第二擋向第三擋升擋時(shí)發(fā)電機(jī)運(yùn)行可用于制動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。一種特別簡(jiǎn)單且節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)以下述方式實(shí)現(xiàn):第一切換元件和第二切換元件、和/或第三切換元 件和第四切換元件、和/或第五切換元件和第六切換元件、和/或第七切換元件和第八切換元件能相應(yīng)地通過一個(gè)雙作用的致動(dòng)器操作。


下面借助附圖所示的幾個(gè)不起限制作用的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明和其它優(yōu)點(diǎn)。示意性的附圖如下:圖1為按本發(fā)明的具有按本發(fā)明變速器的混合動(dòng)力系統(tǒng)的第一種實(shí)施方式的變速器示意圖；圖2為按本發(fā)明的變速器的轉(zhuǎn)速圖表；圖3為圖1和圖2所不變速器的換擋不意圖；圖4為按本發(fā)明的具有按本發(fā)明變速器的混合動(dòng)力系統(tǒng)的第二種實(shí)施方式的變速器示意圖；圖5為圖4所示混合動(dòng)力系統(tǒng)的換擋示意圖。
具體實(shí)施例方式首先要指出，在不同的實(shí)施方式中相同部件使用相同附圖標(biāo)記或相同構(gòu)件名稱，在全部說明書中包含的公開內(nèi)容可以按意義轉(zhuǎn)到具有相同附圖標(biāo)記或相同構(gòu)件名稱的部件上。根據(jù)圖1，按本發(fā)明的用于汽車的混合動(dòng)力系統(tǒng)包括一個(gè)內(nèi)燃機(jī)I和至少一個(gè)電機(jī)EM1。此外,可設(shè)置用于電機(jī)EMl的控制裝置2和蓄電器3。該混合動(dòng)力系統(tǒng)包括一個(gè)本發(fā)明的具有一個(gè)變速器輸入軸4和一個(gè)變速器輸出軸5的變速器。為了減振，可在內(nèi)燃機(jī)I和變速器之間設(shè)置一個(gè)扭振減振器6。此外可設(shè)置例如起動(dòng)機(jī)或起動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)形式的第二電機(jī)EM2。在輸出側(cè)也可設(shè)置輪間差速器和/或軸間差速器。

如圖1和2可見，在變速器輸入軸4和具有兩個(gè)單行星齒輪組P3、P4的主齒輪組HRS之間實(shí)現(xiàn)三個(gè)功率路徑L1、L2和L3。這三個(gè)功率路徑構(gòu)成用于從變速器輸入軸4發(fā)出的轉(zhuǎn)速的三個(gè)不同的傳遞路徑。第一功率路徑LI具有第一固定傳動(dòng)比il、第二功率路徑L2具有第二固定傳動(dòng)比i2并且第三功率路徑L3具有第三固定傳動(dòng)比i3。第三傳動(dòng)比i3小于第二傳動(dòng)比i2并且第二傳動(dòng)比i2小于第一傳動(dòng)比il。主齒輪組HRS包括四個(gè)按轉(zhuǎn)速順序、即根據(jù)它們?cè)谵D(zhuǎn)速平面圖中的順序被稱為第一、第二、第三和第四軸的可旋轉(zhuǎn)的軸11、12、13、14。第一軸Wl能通過第一切換元件C與第一功率路徑LI連接并且能通過第二切換元件B與第三功率路徑L3連接。第二軸W2能通過第三切換元件D與第一功率路徑LI連接并且能通過第四切換元件E與第三功率路徑L3連接。第三軸W3與變速器輸出軸5永久連接。在此應(yīng)指出，在本文中概念“永久”和“固定”或“抗旋轉(zhuǎn)”為同義詞。如圖1所示，第四軸W4能通過第五切換元件A與第二功率路徑L2連接并且能通過第六切換元件F固定。主齒輪組HRS的第一軸Wl可與主齒輪組HRS的第一單行星齒輪組P3的太陽(yáng)輪S03連接，主齒輪組HRS的第二軸W2可與主齒輪組HRS的第二單行星齒輪組P4的齒圈H04和主齒輪組HRS的第一單行星齒輪組P3的行星架ST3連接。主齒輪組HRS的第三軸W3可與第二單行星齒輪組P4的行星架ST4連接，而主齒輪組HRS的第四軸W4可與主齒輪組HRS的第二單行星齒輪組P4的(分開的)太陽(yáng)輪S04和第一單行星齒輪組P3的齒圈H03連接，如圖1所示。電機(jī)EMl可永久固定在主齒輪組HRS的第一軸Wl上。但作為永久連接的替換方案，電機(jī)EMl也能可接通和斷開地、直接或通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、尤其是通過皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到第一軸Wl上。原則上，電機(jī)EMl也可在第二軸W2和第四軸W4之間可轉(zhuǎn)換地連接。電機(jī)EMl也可僅連接到第二軸W2上并且為此附加地將另一電機(jī)連接到第四軸W4上以確保動(dòng)力換擋性。變速器輸出軸5優(yōu)選同軸于變速器輸入軸4設(shè)置，在主齒輪組HRS前面設(shè)置包括兩個(gè)行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)P1、P2的前置齒輪組VRS，該前置齒輪組具有四個(gè)按轉(zhuǎn)速順序被稱為第一、第二、第三和第四軸的軸WVS1、WVS2、WVS3、WVS4。根據(jù)圖1，第一功率路徑LI可包括前置齒輪組VRS的行星齒輪組Pl，第一行星齒輪組Pl用于發(fā)出小于變速器輸入軸4轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速。第一切換元件C和第三切換元件D連接到第一行星齒輪組Pl的一個(gè)軸WVS2上，在此第二功率路徑L2為直接傳動(dòng)，在其上連接第五切換元件A。第三功率路徑L3可具有用于發(fā)出大于變速器輸入軸4轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速的第二行星齒輪組P2，第二切換元件B和第四切換元件E連接到第二行星齒輪組P2的一個(gè)軸WVS4上。第一和第二行星齒輪組P1、P2構(gòu)造成雙重耦聯(lián)的，前置齒輪組VSR的另一個(gè)軸WVSl固定并且軸WVS3與變速器輸入軸4如圖1所示永久連接或如圖4所示可通過第七切換元件Kl連接。第一行星齒輪組Pl可以是構(gòu)造為減速行星齒輪組的負(fù)傳動(dòng)比齒輪組，其太陽(yáng)輪SOl固定并且其齒圈HOl與第二行星齒輪組P2的行星架ST2連接。第一切換元件C和第二切換元件D可連接到第一行星齒輪組Pl的行星架STl上。第二行星齒輪組P2可以是構(gòu)造為增速行星齒輪組的負(fù)傳動(dòng)比齒輪組，其太陽(yáng)輪S02也固定并且其行星架ST2與變速器輸入軸4永久連接或可通過第七切換元件Kl與變速器輸入軸4連接，并且其齒圈H02連接到第二切換元件B和第四切換元件E上。根據(jù)圖1的實(shí)施方式，第一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Pl的行星架STl能通過第三切換元件D與主齒輪組HRS的第一單行星齒輪組P3的行星架ST3連接。第一單行星齒輪組P3的行星架ST3可與主齒輪組HRS的第二單行星齒輪組P4的齒圈H04連接。第二行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)P2的齒圈H02能通過第四切換元件E與第一單行星齒輪組P3的行星架ST3連接并且能通過第二切換元件B與單行星齒輪組P3的太陽(yáng)輪S03連接。第一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Pl的行星架STl也能通過第一切換元件C與單行星齒輪組P3的太陽(yáng)輪S03連接。變速器輸入軸4能通過第五切換元件A與單行星齒輪組P4的太陽(yáng)輪S04連接，單行星齒輪組P4的行星架ST4與變速器輸出軸5永久連接并且單行星齒輪組P4的太陽(yáng)輪S04可借助第六切換元件F固定。單行星齒輪組P3的齒圈H03可與單行星齒輪組P4的太陽(yáng)輪S04連接，如圖1所示。在此應(yīng)指出，作為圖1所示實(shí)施方式的替換方案，第一功率路徑LI也可以是直接傳動(dòng)，在其上連接第一切換元件C和第三切換元件D。第二功率路徑L2在此情況下可包括用于發(fā)出大于變速器輸入軸4轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速的行星齒輪組Pl。在該實(shí)施例中，第三軸WVS3可與行星齒輪組Pl的齒圈H01、太陽(yáng)輪SOl或行星架STl連接，第五切換元件A連接到第三軸WVS3上。第三功率 路徑L3在此可包括用于發(fā)出大于第二功率路徑L2轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速的行星齒輪組P2。第四軸WVS4可與行星齒輪組P2的齒圈H02、太陽(yáng)輪S02或行星架ST2連接，并且第二切換元件B和第四切換元件E連接到第四軸WVS4上。這兩個(gè)行星齒輪組Pl和P2構(gòu)造成雙重耦聯(lián)的，與至少一個(gè)元件SO1、HOU STU S02、H02或ST2連接的第一軸WVSl固定，與至少一個(gè)元件SO1、HOl、STl、S02、H02或ST2連接的第二軸WVS2永久或通過切換元件Kl與變速器輸入軸4連接，例如采用兩個(gè)負(fù)傳動(dòng)比齒輪組P1、P2，其太陽(yáng)輪SO1、S02固定并且其行星架STl、ST2與變速器輸入軸4永久或通過切換元件Kl連接。作為上述實(shí)施方式的替換方案，第三功率路徑L3可以是直接傳動(dòng)，在其上連接第二切換元件B和第四切換元件E。在此時(shí)第二功率路徑L2可包括用于發(fā)出小于變速器輸入軸4轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速的行星齒輪組P2。在該實(shí)施例中，第三軸WVS3可與行星齒輪組P2的齒圈H02、太陽(yáng)輪S02或行星架ST2連接，第五切換元件A連接到第三軸WVS3上。在該實(shí)施例中，第一功率路徑LI可具有行星齒輪組Pl。第二軸WVS2在此可與行星齒輪組Pl的齒圈HOl、太陽(yáng)輪SOl或行星架STl連接，第一切換元件C和第三切換元件D連接到第二軸WVS2上。這兩個(gè)行星齒輪組Pl和P2構(gòu)造成雙重耦聯(lián)的，與至少一個(gè)元件S01、H01、ST1、S02、H02或ST2連接的第一軸WVSl固定，與至少一個(gè)元件S01、H01、ST1、S02、H02或ST2連接的第四軸WVS4永久或通過切換元件Kl與變速器輸入軸4連接，例如采用一個(gè)正傳動(dòng)比齒輪組P2和一個(gè)負(fù)傳動(dòng)比齒輪組Pl，其太陽(yáng)輪SO1、S02固定并且正傳動(dòng)比齒輪組P2的行星架ST2與變速器輸入軸4永久或通過切換元件Kl連接并且負(fù)傳動(dòng)比齒輪組Pl的齒圈HOl耦合到正傳動(dòng)比齒輪組P2的行星架ST2上。通過變速器的六個(gè)切換元件A、B、C、D、E、F選擇性的成對(duì)接合可實(shí)現(xiàn)十二個(gè)前進(jìn)擋，這十二個(gè)前進(jìn)擋中的十一個(gè)是能動(dòng)力換擋的并且是能以非成組切換的方式切換的。在當(dāng)前情況下概念“能以非成組切換的方式切換”理解為，切換到下一個(gè)更高或下一個(gè)更低擋時(shí)僅一個(gè)切換元件打開并且僅另一個(gè)切換元件閉合。由圖2所示的轉(zhuǎn)速圖表或者說轉(zhuǎn)速平面圖可見通過切換元件A、B、C、D、E、F選擇性的接合所實(shí)現(xiàn)的擋位和每個(gè)軸W1、W2、W3、W4的傳動(dòng)比之間的關(guān)系。在各個(gè)軸W1、W2、W3、W4上在垂直方向上示出轉(zhuǎn)速比。軸之間的水平距離通過傳動(dòng)產(chǎn)生，因此能通過直線連接屬于某一工作點(diǎn)的轉(zhuǎn)速比。在某一驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速下，主齒輪組HRS的十一條工作線表示十一個(gè)前進(jìn)擋中的轉(zhuǎn)速比。圖3示出圖1所示多擋變速器的示例性換擋示意圖。為每個(gè)擋閉合兩個(gè)切換元件。該換擋示意圖示例性示出各個(gè)擋位的相應(yīng)傳動(dòng)比和可由其確定的與下一個(gè)更高擋的速比間隔，變速器具有11.0的速比范圍(速比范圍以最大速比與最小速比的比值表示)。由圖3可見，在順序切換方式中可避免雙切換或成組切換，因?yàn)閮蓚€(gè)相鄰的擋位共同使用一個(gè)切換元件。在當(dāng)前情況下構(gòu)造為負(fù)傳動(dòng)比行星齒輪組的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)PU P2、P3、P4的固定傳動(dòng)比的常見值為=Pl的為-2.0、P2的為-3.0、P3的為-2.0、P4的為-1.5。第一前進(jìn)擋通過閉合第六切換元件F和第一切換元件C產(chǎn)生，第二前進(jìn)擋通過閉合第六切換元件F和第二切換元件B產(chǎn)生，第三前進(jìn)擋通過閉合第六切換元件F和第三切換元件D產(chǎn)生，第四前進(jìn)擋通過閉合第三切換元件D和第二切換元件B產(chǎn)生，第五前進(jìn)擋通過閉合第三切換元件D和第一切換元件C產(chǎn)生，第六前進(jìn)擋通過閉合第三切換元件D和第五切換元件A產(chǎn)生，第七前進(jìn)擋通過閉合第一切換元件C和第五切換元件A產(chǎn)生，第八前進(jìn)擋通過閉合第二切換元件B和第五切換元件A產(chǎn)生，第九前進(jìn)擋通過閉合第四切換元件E和第五切換元件A產(chǎn)生，第十前進(jìn)擋通過閉合第二切換元件B和第四切換元件E產(chǎn)生，第十一前進(jìn)擋通過閉合第一切換元件C和第四切換元件E產(chǎn)生。另一擋通過閉合第六切換元件F和第四切換元件E產(chǎn)生 。根據(jù)圖3的傳動(dòng)比，第一擋可用作爬行擋。純電動(dòng)行駛運(yùn)行通過閉合第六切換元件F和打開第一、第二、第三、第四和第五切換元件A、B、C、D、E產(chǎn)生。如圖4可見，優(yōu)選起動(dòng)機(jī)或起動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)形式的第二電機(jī)EM2能通過第八切換元件KO與內(nèi)燃機(jī)I連接。作為替換方案，第二電機(jī)EM2也可與內(nèi)燃機(jī)I永久連接。由圖4還可見，作為圖1所示實(shí)施方式的替換方案，第一單行星齒輪組P3的齒圈H03可與主齒輪組HRS的第二單行星齒輪組P4的行星架ST4連接。圖5示出圖4所示混合動(dòng)力系統(tǒng)的示例性換擋示意圖。在電動(dòng)行駛運(yùn)行中為每個(gè)能動(dòng)力換擋的擋閉合三個(gè)切換元件，而切換元件KO打開。在切換元件KO閉合時(shí)并且切換元件Kl打開時(shí)產(chǎn)生內(nèi)燃機(jī)一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛運(yùn)行。該換擋示意圖示例性示出各個(gè)擋位的相應(yīng)傳動(dòng)比和可由其確定的與下一個(gè)更高擋的速比間隔，變速器具有8.1的速比范圍。由圖5也可見，在順序切換方式中可避免雙切換或成組切換，因?yàn)閮蓚€(gè)相鄰的擋位共同使用兩個(gè)切換元件。在此也應(yīng)指出，在本發(fā)明所有所描述的實(shí)施方式中，切換元件A、B、C、D、E以及切換元件K0、K1優(yōu)選構(gòu)造為牙嵌式離合器并且切換元件F優(yōu)選構(gòu)造為牙嵌式制動(dòng)器。在本發(fā)明所有實(shí)施方式中，第一切換元件C和第二切換元件B、和/或第三切換元件D和第四切換元件EjP /或第五切換元件A和第六切換元件F、和/或第七切換元件Kl和第八切換元件KO能相應(yīng)地通過一個(gè)雙作用的致動(dòng)器操作。因此每一對(duì)切換元件能通過一個(gè)唯一的致動(dòng)器操作，從而能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)并降低所需的安裝空間和制造成本。如圖3和5中所示換擋示意圖可見，在借助內(nèi)燃機(jī)行駛時(shí)動(dòng)力換擋通過電機(jī)EMl進(jìn)行。在切換元件F閉合(從第一擋到第二擋和從第二擋到第三擋的切換過程)或在切換元件A閉合(例如在從第七擋切換到第八擋時(shí))的情況下在電機(jī)運(yùn)行中并且在切換元件D閉合(從第三擋到第四擋和從第四擋到第五擋的切換過程)或切換元件E閉合(例如在從第十擋切換到第十一擋時(shí))在發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，除了切換元件F閉合的情況外，內(nèi)燃機(jī)I處于負(fù)載之下。也可在借助構(gòu)造為牙嵌式制動(dòng)器的閉合的切換元件F的純電動(dòng)行駛運(yùn)行中在牽引力不中斷的情況下接通內(nèi)燃機(jī)I。內(nèi)燃機(jī)I可在預(yù)先的同步后在第一擋至第三擋中以及在通過閉合第六切換元件F和第二切換元件E產(chǎn)生的擋位中在牽引力不中斷的情況下被接通。為了在純電動(dòng)行駛運(yùn)行期間起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)1，切換元件F可脫開并且優(yōu)選切換元件B或切換元件C在預(yù)先的同步后閉合，以便利用前置齒輪組VSR的傳動(dòng)比。接著，能通過電機(jī)起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)I。之后牙嵌式制動(dòng)器F可在預(yù)先的同步后再次閉合并且在第一擋(C和F閉合)或第二擋(B和F閉合)中通過內(nèi)燃機(jī)繼續(xù)行駛。當(dāng)然，在所有其它擋位——其中也包括在換擋邏輯中未提到的擋位(Ε和F閉合)一中也可在相應(yīng)的同步后通過內(nèi)燃機(jī)I驅(qū)動(dòng)而繼續(xù)行駛。由圖3和5還可見，也可在一個(gè)擋中進(jìn)行純電動(dòng)行駛(前進(jìn)起動(dòng)/后退起動(dòng))。在圖中該純電動(dòng)擋的傳動(dòng)比為5.00或4.33。根據(jù)總傳動(dòng)比和電機(jī)的轉(zhuǎn)速極限，速度可超過50km/h。附圖標(biāo)記列表 I 內(nèi)燃機(jī)2 控制裝置3 蓄電器4 變速器輸入軸5 變速器輸出軸6 扭振減振器EMl 第一電機(jī)EM2 第二電機(jī)Pl 第一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)P2 第二行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)P3 第三行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)P4 第四行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)HRS主齒輪組Wl 主齒輪組第一軸W2 主齒輪組第二軸
W3主齒輪組第三軸W4主齒輪組第四軸VRS前置齒輪組WVSl前置齒輪組第一軸WVS2前置齒輪組第二軸WVS3前置齒輪組第三軸WVS4前置齒輪組第四軸C第一切換元件B第二切換元件D第三切換元件E第四切換元件A第五切換元件F第六切換元件Kl第七切換元件KO第八切換元件SOl第一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)`構(gòu)的太陽(yáng)輪STl第一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星架HOl第一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒圈S02第二行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪ST2第二行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星架H02第二行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒圈S03第三行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪ST3第三行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星架H03第三行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒圈S04第四行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪ST4第四行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星架H04第四行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒圈
權(quán)利要求
1.變速器，其包括一個(gè)變速器輸入軸(4)和一個(gè)變速器輸出軸(5)和三個(gè)功率路徑(L1、L2、L3)，所述功率路徑位于變速器輸入軸(4)和具有兩個(gè)單行星齒輪組(P3、P4)的主齒輪組(HRS)之間，所述主齒輪組具有按轉(zhuǎn)速順序被稱為第一、第二、第三和第四軸的四個(gè)軸(Wl、W2、W3、W4 )，其特征在于，在變速器輸入軸和主齒輪組(HRS )之間設(shè)置三個(gè)功率路徑(L1、L2、L3)，在這三個(gè)功率路徑中，第一功率路徑(LI)具有第一固定傳動(dòng)比(iI)、第二功率路徑(L2)具有第二固定傳動(dòng)比(i2)，并且第三功率路徑(L3)具有第三固定傳動(dòng)比(i3)，第三固定傳動(dòng)比(i3)小于第二固定傳動(dòng)比(i2)并且第二固定傳動(dòng)比(i2)小于第一固定傳動(dòng)比(il)，至少一個(gè)電機(jī)(EMl)與主齒輪組(HRS)的所述四個(gè)軸(W1、W2、W3、W4)中的至少一個(gè)軸連接，第一軸(Wl)能通過第一切換元件(C)與第一功率路徑(LI)連接并且能通過第二切換元件(B)與第三功率路徑(L3)連接，第二軸(W2)能通過第三切換元件(D)與第一功率路徑(LI)連接并且能通過第四切換元件(E)與第三功率路徑(L3)連接，第三軸(W3)與變速器輸出軸(5)永久連接，第四軸(W4)能通過第五切換元件(A)與第二功率路徑(L2)連接并且能通過第六切換元件(F)固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變速器，其特征在于，所述電機(jī)(EMl)永久地或能接通和斷開地、直接或通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到主齒輪 組(HRS)的第一軸(Wl)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的變速器，其特征在于，通過六個(gè)切換元件(A、B、C、D、E、F)選擇性的成對(duì)接合能實(shí)現(xiàn)十二個(gè)前進(jìn)擋，這十二個(gè)前進(jìn)擋中的十一個(gè)是能動(dòng)力換擋的并且是能以非成組切換的方式切換的，第一前進(jìn)擋通過閉合第六切換元件(F)和第一切換元件(C)產(chǎn)生，第二前進(jìn)擋通過閉合第六切換元件(F)和第二切換元件(B)產(chǎn)生，第三前進(jìn)擋通過閉合第六切換元件(F)和第三切換元件(D)產(chǎn)生，第四前進(jìn)擋通過閉合第三切換元件(D)和第二切換元件(B)產(chǎn)生，第五前進(jìn)擋通過閉合第三切換元件(D)和第一切換元件(C)產(chǎn)生，第六前進(jìn)擋通過閉合第三切換元件(D)和第五切換元件(A)產(chǎn)生、第七前進(jìn)擋通過閉合第一切換元件(C)和第五切換元件(A)產(chǎn)生，第八前進(jìn)擋通過閉合第二切換元件(B)和第五切換元件(A)產(chǎn)生，第九前進(jìn)擋通過閉合第四切換元件(E)和第五切換元件(A)產(chǎn)生，第十前進(jìn)擋通過閉合第二切換元件(B)和第四切換元件(E)產(chǎn)生，第十一前進(jìn)擋通過閉合第一切換元件(C)和第四切換元件(E)產(chǎn)生并且另一擋通過閉合第六切換元件(F)和第四切換元件(E)產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的變速器，其特征在于，所述變速器輸出軸(5)同軸于變速器輸入軸(4)設(shè)置，第一功率路徑(LI)具有用于發(fā)出小于變速器輸入軸(4)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速的第一行星齒輪組(P1)，第一切換元件(C)和第三切換元件(D)連接到第一行星齒輪組(Pl)的一個(gè)軸(WVS2)上，第二功率路徑(L2)為直接傳動(dòng)，在第二功率路徑上連接第五切換元件(A)，第三功率路徑(L3)具有用于發(fā)出大于變速器輸入軸(4)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速的第二行星齒輪組(P2)，第二切換元件(B)和第四切換元件(E)連接到第二行星齒輪組(P2)的一個(gè)軸(WVS4)上，第一和第二行星齒輪組(P1、P2)是雙重耦聯(lián)的，第一和/或第二行星齒輪組(P1、P2)的至少另一個(gè)軸(WVSl)固定并且第一和/或第二行星齒輪組的至少又一個(gè)軸(WVS3)與變速器輸入軸(4)永久連接或通過第七切換元件(Kl)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的變速器，其特征在于， 第一行星齒輪組(PI)是構(gòu)造為減速行星齒輪組的負(fù)傳動(dòng)比齒輪組，其太陽(yáng)輪(SOI)固定并且其齒圈(HOl)與第二行星齒輪組(P2)的行星架(ST2)連接，第一切換元件(C)和第三切換元件(D)連接到第一行星齒輪組(Pl)的行星架(STl)上； 第二行星齒輪組(P2)是構(gòu)造為增速行星齒輪組的負(fù)傳動(dòng)比齒輪組，其太陽(yáng)輪(S02)固定并且其行星架(ST2)與變速器輸入軸(4)永久連接或能通過第七切換元件(Kl)與變速器輸入軸(4)連接，并且其齒圈(H02)連接到第二切換元件(B)和第四切換元件(E)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的變速器，其特征在于，第一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(Pl)的行星架(STl)能通過第三切換元件(D)與主齒輪組(HRS)的第一單行星齒輪組(P3)的行星架(ST3)可松開地連接，主齒輪組(HRS)的第一單行星齒輪組(P3)的行星架(ST3)與主齒輪組(HRS)的第二單行星齒輪組(P4)的齒圈(H04)連接，并且第二行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(P2)的齒圈(H02)能通過第四切換元件(E)與主齒輪組(HRS)的第一單行星齒輪組(P3)的行星架(ST3)可松開地連接并且能通過第二切 換元件(B)與主齒輪組(HRS)的第一單行星齒輪組(P3)的太陽(yáng)輪(S03)可松開地連接，并且第一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(Pl)的行星架(STl)能通過第一切換元件(C)也與主齒輪組(HRS)的第一單行星齒輪組(P3)的太陽(yáng)輪(S03)可松開地連接，變速器輸入軸(4)能通過第五切換元件(A)與主齒輪組(HRS)的第二單行星齒輪組(P4)的太陽(yáng)輪(S04)可松開地連接，主齒輪組(HRS)的第二單行星齒輪組(P4)的行星架(ST4)與變速器輸出軸(5)永久連接，并且主齒輪組(HRS)的第二單行星齒輪組(P4)的太陽(yáng)輪(S04)能借助第六切換元件(F)固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的變速器，其特征在于，主齒輪組(HRS)的第一單行星齒輪組(P3)的齒圈(H03)與主齒輪組(HRS)的第二單行星齒輪組(P4)的太陽(yáng)輪(S04)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的變速器，其特征在于，主齒輪組(HRS)的第一單行星齒輪組(P3)的齒圈(H03)與主齒輪組(HRS)的第二單行星齒輪組(P4)的行星架(ST4)連接。
9.用于汽車的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)(I)和至少一個(gè)電機(jī)(EMl)，其特征在于，所述混合動(dòng)力系統(tǒng)具有根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的變速器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有至少一個(gè)與內(nèi)燃機(jī)直接或通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的或能通過至少一個(gè)第八切換元件(KO)可松開地連接的、優(yōu)選為起動(dòng)機(jī)或起動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)形式的第二電機(jī)(EM2 )。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，第一切換元件(C)和第二切換元件(B)、和/或第三切換元件(D)和第四切換元件(E)、和/或第五切換元件(A)和第六切換元件(F)、和/或第七切換元件(Kl)和第八切換元件(KO)能相應(yīng)地通過一個(gè)雙作用的致動(dòng)器操作。
全文摘要
一種用于汽車的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其包括變速器，該變速器包括一個(gè)變速器輸入軸(4)和一個(gè)變速器輸出軸(5)和三個(gè)功率路徑，所述功率路徑位于變速器輸入軸和具有兩個(gè)單行星齒輪組的主齒輪組(HRS)之間，該主齒輪組具有第一、第二、第三和第四軸，至少一個(gè)電機(jī)(EM1)與主齒輪組的第一軸(W1)連接，第一軸能通過第一切換元件(C)與第一功率路徑連接并且能通過第二切換元件(B)與第三功率路徑連接，第二軸(W2)能通過第三切換元件(D)與第一功率路徑連接并且能通過第四切換元件(E)與第三功率路徑連接，第三軸(W3)與變速器輸出軸永久連接，第四軸(W4)能通過第五切換元件(A)與第二功率路徑連接并且能通過第六切換元件(F)固定。
文檔編號(hào)B60K6/365GK103223853SQ20131001877
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月31日
發(fā)明者P·齊默 申請(qǐng)人:腓特烈斯港齒輪工廠股份公司