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(kāi)。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)DE 10 2010 028 026還公開(kāi)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。除了在同軸的驅(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正好一個(gè)單變速器、例如一個(gè)圓柱齒輪對(duì)或一個(gè)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生。據(jù)此，具有同軸輸出端的八擋中間軸式變速器為八個(gè)擋需要至少八個(gè)形式為八個(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)并且提供具有至少八個(gè)擋的能動(dòng)力換擋的變速器，該變速器在非常有利的速比間隔時(shí)具有聞的速比范圍。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)變速器輸出軸和兩個(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，第一功率路徑具有第一固定傳動(dòng)比并且第二功率 路徑具有第二固定傳動(dòng)比，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(guò)第一切換元件固定并且能通過(guò)第二切換元件與第一功率路徑連接，第二軸能通過(guò)第三切換元件與第一功率路徑連接并且能通過(guò)第四切換元件與第二功率路徑連接，第三軸與變速器輸出軸永久連接并且第四軸能通過(guò)第五切換元件與第二功率路徑連接并且能通過(guò)第六切換元件固定。按本發(fā)明的解決方案的特征主要在于顯著減小和簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)，因此也能實(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)器選擇性地操作。在此第一切換元件的閉合可引起第二切換元件的打開(kāi)。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，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(guò)電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)在無(wú)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(guò)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(guò)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)換成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(guò)電機(jī)起動(dòng)、開(kāi)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)永久地或借助切換元件能接通和斷開(kāi)地、直接或通過(guò)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(wú)需單獨(dú)的倒擋并且在優(yōu)選構(gòu)造為牙嵌式制動(dòng)器的第六切換元件閉合時(shí)允許純電動(dòng)行駛運(yùn)行。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(guò)六個(gè)切換元件選擇性的成對(duì)接合能實(shí)現(xiàn)最多十一個(gè)前進(jìn)擋，這十一個(gè)前進(jìn)擋中的八個(gè)或十個(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(guò)閉合第二切換元件和第六切換元件產(chǎn)生，第二前進(jìn)擋通過(guò)閉合第三切換元件和第六切換元件產(chǎn)生，第三前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件和第三切換元件產(chǎn)生；對(duì)于八個(gè)擋是能動(dòng)力換擋的情況，第四前進(jìn)擋通過(guò)閉合第三切換元件和第五切換元件產(chǎn)生，第五前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件和第五切換元件產(chǎn)生，第六前進(jìn)擋通過(guò)閉合第四切換元件和第五切換元件產(chǎn)生，第七前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件和第四切換元件產(chǎn)生，第八前進(jìn)擋通過(guò)閉合第一切換元件和第四切換元件產(chǎn)生；對(duì)于十個(gè)前進(jìn)擋是能動(dòng)力換擋的情況，第四前進(jìn)擋通過(guò)閉合第一切換元件和第三切換元件產(chǎn)生，第五前進(jìn)擋通過(guò)閉合第三切換元件和第五切換元件產(chǎn)生，第六前進(jìn)擋通過(guò) 閉合第一切換元件和第五切換元件產(chǎn)生，第七前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件和第五切換元件產(chǎn)生，第八前進(jìn)擋通過(guò)閉合第四切換元件和第五切換元件產(chǎn)生，第九前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件和第四切換元件產(chǎn)生，第十前進(jìn)擋通過(guò)閉合第一切換元件和第四切換元件產(chǎn)生。優(yōu)選第十一前進(jìn)擋或第九前進(jìn)擋通過(guò)閉合第四切換元件和第六切換元件產(chǎn)生。一種有利的實(shí)施方式規(guī)定，變速器輸出軸同軸于變速器輸入軸設(shè)置并且第一功率路徑具有用于發(fā)出小于變速器輸入軸轉(zhuǎn)速且大于零的轉(zhuǎn)速的減速行星齒輪組，減速行星齒輪組的第一軸與變速器輸入軸永久連接并且第二切換元件和第三切換元件連接到減速行星齒輪組的第二軸上，減速行星齒輪組的第三軸固定，第二功率路徑為直接傳動(dòng)。優(yōu)選減速行星齒輪組可構(gòu)造為負(fù)傳動(dòng)比齒輪組，其齒圈固定并且其太陽(yáng)輪與變速器輸入軸永久連接或能通過(guò)第七切換元件與變速器輸入軸可松開(kāi)地連接，第三切換元件和第二切換元件連接到減速行星齒輪組的行星架上。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，主齒輪組的第一軸與主齒輪組的第一單行星齒輪組的太陽(yáng)輪連接，主齒輪組的第二軸與主齒輪組的第一單行星齒輪組的行星架和第二單行星齒輪組的齒圈連接，主齒輪組的第三軸與主齒輪組的第一單行星齒輪組的齒圈和第二單行星齒輪組的行星架連接，主齒輪組的第四軸與主齒輪組的第二單行星齒輪組的太陽(yáng)輪連接。按本發(fā)明，上述任務(wù)也可借助開(kāi)頭所提類型的混合動(dòng)力系統(tǒng)如此解決，即該混合動(dòng)力系統(tǒng)具有本發(fā)明的變速器。按本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，可設(shè)有至少一個(gè)與內(nèi)燃機(jī)直接或通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的或通過(guò)至少一個(gè)第八切換元件可松開(kāi)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)明該方案的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)打開(kāi)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。使用起動(dòng)機(jī)時(shí)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即也可在純電動(dòng)行駛運(yùn)行期間(借助閉合的第六切換元件)在牽引力不中斷的情況下起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。當(dāng)代替起動(dòng)機(jī)使用起動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)時(shí)具有附加的優(yōu)點(diǎn)，即產(chǎn)生與電池大小無(wú)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升擋時(shí)發(fā)電機(jī)運(yùn)行可用于制動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。在所有擋位中的純電動(dòng)行駛以及在所有擋位中的純電動(dòng)行駛期間在牽引力不中斷的情況下的內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)也可以按下述方式實(shí)現(xiàn):第二電機(jī)能通過(guò)第八切換元件與內(nèi)燃機(jī)可松開(kāi)地連接并且能通過(guò)另一切換元件與變速器輸入軸可松開(kāi)地連接。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):每?jī)蓚€(gè)切換元件能通過(guò)一個(gè)雙作用的致動(dòng)器操作，優(yōu)選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(guò)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(shuō)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3為按本發(fā)明的變速器的轉(zhuǎn)速圖表；圖4為圖1所示變速器的換擋示意圖；圖5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)的第三種實(shí)施方式的變速器示意圖；圖6為圖5所示變速器的換擋示意圖；圖7為按本發(fā)明的變速器的另一轉(zhuǎn)速圖表；圖8為相應(yīng)于圖7中的轉(zhuǎn)速圖表的變速器的換擋不意圖。
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(shuō)明書(shū)中包含的公開(kāi)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和2，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)具有一個(gè)變速器輸入軸4和一個(gè)變速器輸出軸5的按本發(fā)明的變速器。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(jiàn)，在變速器輸入軸4和具有兩個(gè)單行星齒輪組P2、P3的主齒輪組HRS之間實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功率路徑L1、L2。這兩個(gè)功率路徑L1、L2構(gòu)成用于從變速器輸入軸4發(fā)出的轉(zhuǎn)速的兩個(gè)不同傳遞路徑。第一功率路徑LI具有第一固定傳動(dòng)比il并且第二功率路徑L2具有第二固定傳動(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。主齒輪組HRS具有四個(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W1、W2、W3、W4。第一軸Wl能通過(guò)第一切換元件C固定并且能通過(guò)第二切換元件B與第一功率路徑LI連接。第二軸W2能通過(guò)第三切換元件D與第一功率路徑LI連接并且能通過(guò)第四切換元件E與第二功率路徑L2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。第四軸W4能通過(guò)第五切換元件A與第二功率路徑L2連接并且能通過(guò)第六切換元件F固定。如圖1、2和5所示，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P2的太陽(yáng)輪S02連接，主齒輪組HRS的第二軸W2可與主齒輪組HRS的第一單行星齒輪組P2的行星架ST2和第二單行星齒輪組P3的齒圈H03連接。主齒輪組HRS與變速器輸出軸5連接的第三軸W3可與主齒輪組的第一單行星齒輪組P2的齒圈H02和第二單行星齒輪組P3的行星架ST3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P3的太陽(yáng)輪S03連接。在此通過(guò)第三單行星齒輪組P3上被分開(kāi)的太陽(yáng)輪S03和長(zhǎng)的行星齒輪能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)方 式。為了用于前部橫向區(qū)域，主齒輪組可不具有分開(kāi)的太陽(yáng)輪S03或構(gòu)造成拉威娜式齒輪組的形式。當(dāng)主齒輪組HRS構(gòu)造成拉威娜式齒輪組時(shí)，切換元件B和C可連接到第一軸Wl上，該第一軸與拉威娜式齒輪組的負(fù)傳動(dòng)比齒輪組的太陽(yáng)輪連接。切換元件E和D可連接到一個(gè)共同的行星架上，該行星架與第二軸W2連接。輸出能通過(guò)第三軸W3進(jìn)行，所述第三軸與一個(gè)共同的齒圈連接。切換元件A和F可連接到拉威娜式齒輪組的正傳動(dòng)比齒輪組的太陽(yáng)輪上。主齒輪組HRS也能實(shí)現(xiàn)為辛普森結(jié)構(gòu)方式。但在此具有分開(kāi)的齒圈和長(zhǎng)的行星齒輪的結(jié)構(gòu)方式有利于將切換元件A和F連接到?jīng)]有包含其它耦合裝置的齒圈上，該齒圈與第四軸連接。切換元件B和C在此連接到共同的太陽(yáng)輪上，該太陽(yáng)輪與第一軸Wl連接。切換元件E和D連接到單個(gè)的行星架ST2上，該行星架與第二軸W2連接。輸出通過(guò)行星架-齒圈耦合裝置W3進(jìn)行。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也可能接通和斷開(kāi)地、直接或通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、尤其是通過(guò)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)P4 (參見(jiàn)圖5)連接到第一軸Wl上。原則上，電機(jī)EMl也能在第二軸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,第一功率路徑LI可以具有用于發(fā)出小于變速器輸入軸4轉(zhuǎn)速并且大于O的轉(zhuǎn)速的減速行星齒輪組Pl形式的前置齒輪組。減速行星齒輪組Pl的第一軸WlVS可與變速器輸入軸4永久連接。第二切換元件B和第三切換元件D連接到減速行星齒輪組的第二軸W2VS上。減速行星齒輪組Pl的第三軸WVS3固定，并且第二功率路徑L2為直接傳動(dòng)。根據(jù)所示的實(shí)施方式，減速行星齒輪組Pl可構(gòu)造為負(fù)傳動(dòng)比齒輪組，其齒圈HOl固定并且其太陽(yáng)輪SOl與變速器輸入軸4永久連接或能可松開(kāi)地連接。第三切換元件D和第二切換元件B可連接到行星架STl上。 在此還應(yīng)指出，第二功率路徑L2也可構(gòu)造為用于發(fā)出大于變速器輸入軸4轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速的增速行星齒輪組，并且第一功率路徑LI構(gòu)造為直接傳動(dòng)。通過(guò)變速器六個(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)最多i^一個(gè)前進(jìn)擋，這十一個(gè)前進(jìn)擋中的八個(gè)或十個(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。在此概念“能以非成組切換的方式切換”可理解為切換到下一個(gè)更高或更低擋時(shí)僅一個(gè)切換元件打開(kāi)并且僅另一個(gè)切換元件閉合。由圖3和圖7所示的轉(zhuǎn)速圖表或者說(shuō)轉(zhuǎn)速平面圖可見(jiàn)通過(guò)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Wl、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(guò)傳動(dòng)產(chǎn)生，因此能通過(guò)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的八條(圖3)或十條(圖7)工作線表示八個(gè)或十個(gè)前進(jìn)擋中的轉(zhuǎn)速比。圖4示出圖1所示多擋變速器的示例性換擋示意圖,通過(guò)圓圈表示切換元件閉合。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(以相鄰速比的比值表示)，變速器具有10.1的速比范圍(以最大速比與最小速比的比值表示)。由圖4可見(jiàn)，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)P1、P2、P3的固定傳動(dòng)比的常見(jiàn)值為:P1的為-1.55、P2的為-1.8、P3 的為-1.8。第一前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件B和第六切換元件F產(chǎn)生，第二前進(jìn)擋通過(guò)閉合第三切換元件D和第六切換元件F產(chǎn)生，第三前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件B和第三切換元件D產(chǎn)生，第四前進(jìn)擋通過(guò)閉合第三切換元件D和第五切換元件A產(chǎn)生，第五前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件B和第五切換元件A產(chǎn)生，第六前進(jìn)擋通過(guò)閉合第四切換元件E和第五切換元件A產(chǎn)生，第七前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件B和第四切換元件E產(chǎn)生，第八前進(jìn)擋通過(guò)閉合第一切換元件C和第四切換元件E產(chǎn)生，第九前進(jìn)擋能通過(guò)閉合第四切換元件E和第六切換元件F實(shí)現(xiàn)。通過(guò)省略第一切換元件C能實(shí)現(xiàn)七擋變速器。如圖5所示，主齒輪組HRS的第一軸Wl優(yōu)選可與設(shè)置在主齒輪組HRS前面的另一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)P4的行星架連接。兩個(gè)切換元件U和V連接到該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)P4的齒圈H04上。齒圈H04能通過(guò)構(gòu)造為制動(dòng)器的切換元件U固定并且能通過(guò)優(yōu)選構(gòu)造為牙嵌式離合器的切換元件V連接到第一電機(jī)EMl上，電機(jī)EMl與第四行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)P4的太陽(yáng)輪4永久連接。
圖6示出圖5所示混合動(dòng)力系統(tǒng)的示例性換擋示意圖。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，變速器也具有10.1的速比范圍。由圖6也可見(jiàn)，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。在前三個(gè)擋中，切換元件U閉合并且齒圈H04固定。在第四前進(jìn)擋中，切換元件U或切換元件V可閉合，并且第一電機(jī)的轉(zhuǎn)速約為O。在第5至8擋中，切換元件V閉合并且齒圈H04連接到電機(jī)EMl上。如圖8可見(jiàn)，對(duì)于十個(gè)前進(jìn)擋是能動(dòng)力換擋的情況，第四前進(jìn)擋通過(guò)閉合第一切換元件C和第三切換元件D產(chǎn)生，第五前進(jìn)擋通過(guò)閉合第三切換元件D和第五切換元件A產(chǎn)生，第六前進(jìn)擋通過(guò)閉合第一切換元件C和第五切換元件A產(chǎn)生，第七前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件B和第五切換元件A產(chǎn)生，第八前進(jìn)擋通過(guò)閉合第四切換元件E和第五切換元件A產(chǎn)生，第九前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件B和第四切換元件E產(chǎn)生，第十前進(jìn)擋通過(guò)閉合第一切換元件C和第四切換元件E產(chǎn)生。第十一前進(jìn)擋能通過(guò)閉合第四切換元件E和第六切換元件F實(shí)現(xiàn)。如圖2可見(jiàn)，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(guò)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。此外，第二電機(jī)能通過(guò)第七切換元件Kl與變速器輸入軸4連接。通過(guò)切換元件KO打開(kāi)，在所有擋位中進(jìn)行純電動(dòng)的、能動(dòng)力換擋的行駛。在切換元件KO閉合并且切換元件Kl打開(kāi)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)燃機(jī)-電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的行駛運(yùn)行。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)行期間在牽引力不中斷的情況下接入內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)I可在預(yù)先的同步后在第一擋至第二擋中以及在通過(guò)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入。如圖4、6和8中所示換擋示意圖可見(jiàn)，在借助內(nèi)燃機(jī)行駛時(shí)動(dòng)力換擋通過(guò)電機(jī)EMl進(jìn)行。在切換元件F閉合(從第一擋到第二擋的切換`過(guò)程)或在切換元件A閉合(例如在從第五擋切換到第六擋時(shí))的情況下在電機(jī)運(yùn)行中以及在切換元件D閉合(從第三擋到第四擋的切換過(guò)程)或切換元件E閉合(例如在從第八擋切換到第九擋時(shí))，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。為了在純電動(dòng)行駛運(yùn)行期間起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)I，切換元件F可脫開(kāi)并且切換元件B在預(yù)先的同步后閉合。接著，能通過(guò)第一電機(jī)EMl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(B和F閉合)或第二擋(D和F閉合)中通過(guò)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(E和F閉合)——中也可在相應(yīng)的同步后通過(guò)內(nèi)燃機(jī)I繼續(xù)行駛。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、D、E、V以及切換元件K0、Kl優(yōu)選構(gòu)造為牙嵌式離合器并且切換元件C、F和U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或切換元件U和V可分別通過(guò)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(guò)一個(gè)唯一的致動(dòng)器操作，從而可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)并降低所需的安裝空間和制造成本。由圖4、6和8還可見(jiàn)，也可在一個(gè)擋或兩個(gè)擋中進(jìn)行純電動(dòng)行駛(前進(jìn)起動(dòng)/后退起動(dòng))。在按本發(fā)明的混合動(dòng)力系統(tǒng)中，也可以按簡(jiǎn)單的方式集成駐車鎖止器。為此例如可在停車時(shí)掛入第一擋(切換元件B和F閉合)。駐車鎖止器可這樣松開(kāi):通過(guò)電機(jī)EMl產(chǎn)生一個(gè)抵抗下坡從動(dòng)力的力矩并且切換元件B可無(wú)負(fù)載地脫開(kāi)，以便能夠電動(dòng)起動(dòng)。各實(shí)施例示出按本發(fā)明的變速器或混合動(dòng)力系統(tǒng)可能的實(shí)施方案，在此應(yīng)注意，本發(fā)明不局限于具體示出的實(shí)施方案，而也可能是各個(gè)實(shí)施方案彼此間的不同組合，這些變型可能性是本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明技術(shù)方案所給出的技術(shù)措施上的教導(dǎo)有能力實(shí)現(xiàn)的。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WlVS前置齒輪組第一軸W2VS前置齒輪組第二軸W3VS前置齒輪組第三軸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LI第一功率路徑L2第二功率路徑il第一傳動(dòng)比 2第二傳動(dòng)比
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)和兩個(gè)功率路徑(L1、L2)，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(P2、P3)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(W1、W2、W3、W4)，第一功率路徑(LI)具有第一固定傳動(dòng)比(iI)并且第二功率路徑(L2)具有第二固定傳動(dòng)比(i2)，第二固定傳動(dòng)比(i2)小于第一固定傳動(dòng)比(il)，其特征在于，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(guò)第一切換元件(C)固定并且能通過(guò)第二切換元件(B)與第一功率路徑(LI)連接，第二軸(W2)能通過(guò)第三切換元件(D)與第一功率路徑(LI)連接并且能通過(guò)第四切換元件(E)與第二功率路徑(L2)連接，第三軸(W3)與變速器輸出軸永久連接，并且第四軸(W4)能通過(guò)第五切換元件(A)與第二功率路徑(L2)連接并且能通過(guò)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)永久地或通過(guò)切換元件(U、V)能接通和斷開(kāi)地、直接或通過(guò)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(guò)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)最多十一個(gè)前進(jìn)擋，這十一個(gè)前進(jìn)擋中的八個(gè)或十個(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(guò)閉合第二切換元件(B)和第六切換元件(F)產(chǎn)生，第二前進(jìn)擋通過(guò)閉合第三切換元件(D)和第六切換元件(F)產(chǎn)生，第三前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件(B)和第三切換元件(D)產(chǎn)生； 對(duì)于八個(gè)擋是能動(dòng)力換擋的情況，第四前進(jìn)擋通過(guò)閉合第三切換元件(D)和第五切換元件(A)產(chǎn)生，第五前進(jìn)擋通過(guò) 閉合第二切換元件(B)和第五切換元件(A)產(chǎn)生，第六前進(jìn)擋通過(guò)閉合第四切換元件(E)和第五切換元件(A)產(chǎn)生，第七前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件(B)和第四切換元件(E)產(chǎn)生，第八前進(jìn)擋通過(guò)閉合第一切換元件(C)和第四切換元件(E)產(chǎn)生； 對(duì)于十個(gè)前進(jìn)擋是能動(dòng)力換擋的情況，第四前進(jìn)擋通過(guò)閉合第一切換元件(C)和第三切換元件(D)產(chǎn)生，第五前進(jìn)擋通過(guò)閉合第三切換元件(D)和第五切換元件(A)產(chǎn)生，第六前進(jìn)擋通過(guò)閉合第一切換元件(C)和第五切換元件(A)產(chǎn)生，第七前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件(B)和第五切換元件(A)產(chǎn)生，第八前進(jìn)擋通過(guò)閉合第四切換元件(E)和第五切換元件(A)產(chǎn)生，第九前進(jìn)擋通過(guò)閉合第二切換元件(B)和第四切換元件(E)產(chǎn)生，第十前進(jìn)擋通過(guò)閉合第一切換元件(C)和第四切換元件(E)產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的變速器，其特征在于，第十一前進(jìn)擋或第九前進(jìn)擋通過(guò)閉合第四切換元件(E)和第六切換元件(F)產(chǎn)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4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)置并且第一功率路徑(LI)具有用于發(fā)出小于變速器輸入軸(4)轉(zhuǎn)速且大于零的轉(zhuǎn)速的減速行星齒輪組(Pl )，并且減速行星齒輪組的第一軸(WlVS)與變速器輸入軸永久連接并且第二切換元件(B)和第三切換元件(D)連接到減速行星齒輪組的第二軸(W2VS)上，減速行星齒輪組的第三軸固定，第二功率路徑(L2)為直接傳動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的變速器，其特征在于，減速行星齒輪組(Pl)構(gòu)造為負(fù)傳動(dòng)比齒輪組，其齒圈(HOl)固定并且其太陽(yáng)輪(SOl)與變速器輸入軸永久連接或能通過(guò)第七切換元件(Kl)與變速器輸入軸連接，第三切換元件(D)和第二切換元件(B)連接在減速行星齒輪組的行星架(STl)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的變速器，其特征在于，主齒輪組(HRS)的第一軸(Wl)與主齒輪組(HRS)的第一單行星齒輪組(P2)的太陽(yáng)輪(S02)連接，主齒輪組(HRS)的第二軸(W2 )與主齒輪組(HRS)的第一單行星齒輪組(P2 )的行星架(ST2 )和第二單行星齒輪組(P3 )的齒圈(H03)連接，主齒輪組(HRS)的第三軸(W3)與主齒輪組的第一單行星齒輪組(P2)的齒圈(H02)和第二單行星齒輪組(P3)的行星架(ST3)連接，主齒輪組(HRS)的第四軸(W4)與主齒輪組(HRS)的第二單行星齒輪組(P3)的太陽(yáng)輪(S03)連接。
8.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7之一的變速器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8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(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的或能通過(guò)至少一個(gè)第八切換元件(KO)可松開(kāi)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 )。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電機(jī)(EM2)能通過(guò)第八切換元件(KO)與內(nèi)燃機(jī)可松開(kāi)地連接并且能通過(guò)另一切換元件(Kl)與變速器輸入軸可松開(kāi)地連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10之一的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，每?jī)蓚€(gè)切換元件(A、B、C、D、E、F、K0、KU U、V)能通過(guò)一個(gè)雙作用的致動(dòng)器操作，優(yōu)選第一切換元件(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(guò)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)變速器輸入軸和一個(gè)變速器輸出軸和兩個(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，主齒輪組具有第一、第二、第三和第四軸，第一功率路徑具有第一傳動(dòng)比，第二功率路徑具有小于第一傳動(dòng)比的第二傳動(dòng)比。電機(jī)與第一軸(W1)連接，第一軸能通過(guò)第一切換元件(C)固定并且能通過(guò)第二切換元件(B)與第一功率路徑連接，第二軸(W2)能通過(guò)第三切換元件(D)與第一功率路徑連接并且能通過(guò)第四切換元件(E)與第二功率路徑連接，第三軸(W3)與變速器輸出軸永久連接，第四軸(W4)能通過(guò)第五切換元件(A)與第二功率路徑連接并且能通過(guò)第六切換元件(F)固定。
文檔編號(hào)B60K6/365GK103223852SQ20131001877
公開(kāi)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, C·西布拉, S·貝克, U·格里斯邁爾, J·卡爾滕巴赫 申請(qǐng)人:腓特烈斯港齒輪工廠股份公司