用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)裝置,包括該驅(qū)動(dòng)裝置的車(chē)輛以及控制該驅(qū)動(dòng)裝置的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)裝置，其中該裝置(2)包括內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)，變速器(8)的輸入軸(27)，包括定子(24)和轉(zhuǎn)子(26)的電機(jī)(6)，包括可移動(dòng)元件(18，20，22)的行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)，和在第一和第二位置之間可移動(dòng)的鎖定機(jī)構(gòu)(38)，在第一位置，內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)和變速器(8)的輸入軸(27)通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)而被允許以不同的速度旋轉(zhuǎn)，并且在第二位置，鎖定機(jī)構(gòu)(38)將內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)剛性地連接到變速器(8)的輸入軸(27)。鎖定機(jī)構(gòu)(38)包括提供第一花鍵(41)的套管(40)，第一花鍵(41)在第一位置與行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)的第一移動(dòng)部件(18，20，22)上的第二花鍵(43)嚙合，并且在第二位置還與行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)的第二可移動(dòng)部件(18，20，22)上的第三花鍵(45)嚙合，其中第一可移動(dòng)部件(18，20，22)被連接到變速器(8)的輸入軸(27)，同時(shí)第二可移動(dòng)部件(18，20，22)被連接到內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)。本發(fā)明還涉及包括此驅(qū)動(dòng)裝置的車(chē)輛以及用于控制此驅(qū)動(dòng)裝置的方法。
【專利說(shuō)明】
用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)裝置，包括該驅(qū)動(dòng)裝置的車(chē)輛以及控制該驅(qū)動(dòng)裝置的方法

【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)裝置。本發(fā)明還涉及根據(jù)權(quán)利要求13前序部分所述的包括此驅(qū)動(dòng)裝置的車(chē)輛以及根據(jù)權(quán)利要求14前序部分所述的用于控制該驅(qū)動(dòng)裝置的方法。
[0002]混合動(dòng)力車(chē)可以被主發(fā)動(dòng)機(jī)比如內(nèi)燃機(jī)、和次發(fā)動(dòng)機(jī)比如電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)配備至少一個(gè)用于存儲(chǔ)電能的電池和用于控制電池和電機(jī)之間電能流量的控制裝備。因此電機(jī)可以基于車(chē)輛的運(yùn)行狀況而選擇性地作為發(fā)動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)運(yùn)行。當(dāng)車(chē)輛被制動(dòng)時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生存儲(chǔ)在電池內(nèi)的電能。隨后存儲(chǔ)的電能被用于車(chē)輛的運(yùn)行。
[0003]在變速器的移位過(guò)程中利用使變速器輸入軸從內(nèi)燃機(jī)解耦的常見(jiàn)離合裝置包含缺點(diǎn)，比如離合片的加熱會(huì)導(dǎo)致增加燃料消耗和離合片磨損。常見(jiàn)的離合裝置也相對(duì)重并且昂貴。它還占用車(chē)輛內(nèi)相對(duì)大的空間。
[0004]通過(guò)將內(nèi)燃機(jī)的輸出軸，電機(jī)轉(zhuǎn)子和變速器輸入軸與行星齒輪機(jī)構(gòu)連接，常見(jiàn)的離合裝置可以被消除。當(dāng)車(chē)輛加速時(shí)，增大的扭矩將通過(guò)內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)被傳送至變速器并傳送至車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪。因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)和電機(jī)兩者均被連接到行星齒輪機(jī)構(gòu)，通過(guò)內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)傳遞的最大扭矩將受制于最大扭矩小于第二驅(qū)動(dòng)單元的最大扭矩的這些驅(qū)動(dòng)單元中的任何。在電機(jī)的最大扭矩小于內(nèi)燃機(jī)的最大扭矩的情況下，電機(jī)將不能向行星齒輪機(jī)構(gòu)施加充足的反作用扭矩。這樣，內(nèi)燃機(jī)不能將其最大扭矩傳輸至變速器并且不能傳輸至車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)輪。因此，傳輸至變速器的最大傳輸扭矩由電機(jī)的功率限制。特別地，當(dāng)車(chē)輛被要求強(qiáng)有力的加速并且電機(jī)不能產(chǎn)生充足的反作用扭矩時(shí)，在電機(jī)內(nèi)將以不希望的方式產(chǎn)生熱量。
[0005]文獻(xiàn)US-A1-2003/007812示出帶有內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)的車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)被連接到行星齒輪機(jī)構(gòu)。行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星輪載架被連接到變速器的輸入軸。行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星輪載架和太陽(yáng)輪可以通過(guò)套管剛性地連接，這樣，電機(jī)和變速器輸入軸可以作為剛性旋轉(zhuǎn)單元旋轉(zhuǎn)。
[0006]在車(chē)輛內(nèi)，驅(qū)動(dòng)裝置的可用空間常常被限制。如果驅(qū)動(dòng)裝置包括多個(gè)部件比如內(nèi)燃機(jī)，電機(jī)，變速器和行星齒輪機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)必須緊湊。為此，要求電機(jī)的尺寸較小，意味著電機(jī)的功率和所產(chǎn)生的最大扭矩被限制。
[0007]還要求包含在驅(qū)動(dòng)裝置中的部件具有高可信賴性和高可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置具有緊湊設(shè)計(jì)。
[0009]本發(fā)明的另一目的是提供一種用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置具有高可信賴性和高可靠性。
[0010]本發(fā)明的另一目的是提供一種用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置具有較低的重量。
[0011]本發(fā)明的另一目的是提供一種用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置具有較低制造成本。
[0012]這些目的通過(guò)開(kāi)頭提及的類型的驅(qū)動(dòng)裝置得以實(shí)現(xiàn)，該驅(qū)動(dòng)裝置具有在權(quán)利要求1的特征部分中詳細(xì)說(shuō)明的特征。
[0013]這些目的還通過(guò)具有在權(quán)利要求13的特征部分中詳細(xì)說(shuō)明的特征的車(chē)輛得以實(shí)現(xiàn)，該車(chē)輛包括開(kāi)頭提及的類型的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0014]這些目標(biāo)還通過(guò)具有在權(quán)利要求14的特征部分中詳細(xì)說(shuō)明的特征的用于控制開(kāi)頭提及的類型的驅(qū)動(dòng)裝置的方法得以實(shí)現(xiàn)。
[0015]通過(guò)利用鎖定機(jī)構(gòu)將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)剛性地連接到變速器的輸入軸，車(chē)輛所要求的加速度被取得，同時(shí)減小了電機(jī)的尺寸和功率，這產(chǎn)生了具有減小了尺寸的緊湊驅(qū)動(dòng)裝置。因此，電機(jī)可以產(chǎn)生的最大扭矩還可以小于內(nèi)燃機(jī)可以產(chǎn)生的最大扭矩。用包括第一花鍵的套管，第一花鍵被設(shè)計(jì)用以與行星齒輪機(jī)構(gòu)的第一和第二可移動(dòng)部件上的第二和第三花鍵嚙合，提供了根據(jù)本發(fā)明的具有緊湊設(shè)計(jì)，高可信賴性和高可靠性并且具有較低重量和較低制造成本的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一可移動(dòng)部件是行星輪載架，同時(shí)另一可移動(dòng)部件是太陽(yáng)輪。因此，在套管的第二位置，來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力將傳遞經(jīng)過(guò)太陽(yáng)輪，套管，行星輪載架并且傳輸至變速器，導(dǎo)致行星輪不承受任何扭矩。這意味著行星輪的尺寸可以只適于電機(jī)的扭矩而非發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，從而允許行星輪配置有較小的尺寸。這樣，根據(jù)本發(fā)明的具有緊湊設(shè)計(jì)，較低重量和較低制造成本的驅(qū)動(dòng)裝置被提供。
[0017]根據(jù)又一實(shí)施例，鎖定機(jī)構(gòu)被裝配成大體同軸心地圍繞行星輪載架的環(huán)形套管。因此根據(jù)本發(fā)明的具有緊湊設(shè)計(jì)，較低重量和較低制造成本的驅(qū)動(dòng)裝置被提供。
[0018]根據(jù)又一實(shí)施例，環(huán)形套管提供與設(shè)置在行星輪載架上的行星輪相互作用的外圍凹槽。因此，套管的重量降低，從而降低驅(qū)動(dòng)裝置的制造成本和重量。
[0019]根據(jù)又一實(shí)施例，套管通過(guò)動(dòng)力元件在第一和第二位置之間移動(dòng)，動(dòng)力元件大體同軸心地圍繞變速器的輸入軸或者發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸。因此提供具有緊湊設(shè)計(jì)，較低重量和較低制造成本的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0020]根據(jù)又一實(shí)施例，軸承被設(shè)置在套管和動(dòng)力元件之間，該軸承允許套管相對(duì)于動(dòng)力元件旋轉(zhuǎn)。因此動(dòng)力元件可以被設(shè)計(jì)為不必須旋轉(zhuǎn)，意味著動(dòng)力元件的設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化。驅(qū)動(dòng)裝置的可信賴性和可靠性可以因此被提升。
[0021]根據(jù)又一實(shí)施例，至少一個(gè)彈簧被設(shè)置用于使套管從第一位置移動(dòng)至第二位置。彈簧可以獨(dú)立于動(dòng)力元件工作或者與動(dòng)力元件相互作用以移動(dòng)套管。因此，動(dòng)力元件的設(shè)計(jì)可以被簡(jiǎn)化并且驅(qū)動(dòng)裝置的可信賴性和可靠性可以被提升。彈簧盡力將套管帶至第二位置以允許車(chē)輛的運(yùn)行，如果動(dòng)力元件失效的話。
[0022]行星齒輪機(jī)構(gòu)總體上包括相對(duì)于彼此可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的三個(gè)部件，即太陽(yáng)輪，行星輪載架和環(huán)形齒輪。掌握了太陽(yáng)輪和環(huán)形齒輪的齒數(shù)的知識(shí)，可以確定在操作過(guò)程中這三個(gè)部件的相對(duì)速度。根據(jù)本發(fā)明是行星齒輪機(jī)構(gòu)的一部件被連接到內(nèi)燃機(jī)輸出軸。因此行星齒輪的該部件以對(duì)應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)輸出軸的速度的速度旋轉(zhuǎn)。行星齒輪機(jī)構(gòu)的第二部件被連接到變速器的輸入軸。因此行星齒輪的該部件以與變速器輸入軸相同的速度旋轉(zhuǎn)。行星齒輪機(jī)構(gòu)的第三部件被連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)子。因此，如果行星齒輪機(jī)構(gòu)的該部件與電機(jī)的轉(zhuǎn)子被直接相互連接，那么行星齒輪機(jī)構(gòu)的該部件以與電機(jī)的轉(zhuǎn)子相同的速度旋轉(zhuǎn)?？蛇x擇地，電機(jī)可以通過(guò)具有一傳動(dòng)比的變速器連接到行星齒輪機(jī)構(gòu)的第三元件。在這種情況下，電機(jī)和行星齒輪機(jī)構(gòu)的第三元件以不同的速度旋轉(zhuǎn)。電機(jī)的速度是連續(xù)可調(diào)節(jié)的。運(yùn)行期間，當(dāng)變速器的輸入軸被給定預(yù)期速度時(shí)，控制單元利用內(nèi)燃機(jī)速度的知識(shí)計(jì)算為了使變速器輸入軸獲得預(yù)期速度第三部件必須施用的速度?？刂茊卧せ铍姍C(jī)用于向第三部件提供所計(jì)算的速度以及因此變速器輸入軸的預(yù)期速度。
[0023]本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)在下面的具體實(shí)施中出現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]接下來(lái)，作為示例，參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，圖中:
[0025]圖1示意出包括根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的車(chē)輛的側(cè)視圖，
[0026]圖2示意出根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的剖示圖，其中鎖定機(jī)構(gòu)處于第一位置，
[0027]圖3示意出根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的剖示圖，其中鎖定機(jī)構(gòu)處于第二位置，和
[0028]圖4示意出與用于控制根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的方法相關(guān)的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1示意出車(chē)輛I的側(cè)視圖，車(chē)輛I包括根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置2。內(nèi)燃機(jī)4通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)10連接到電機(jī)6和變速器8。變速器8還連接到車(chē)輛I的驅(qū)動(dòng)輪12。
[0030]圖2示意出根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置2的剖示圖。行星齒輪機(jī)構(gòu)10包括太陽(yáng)輪18，環(huán)形齒輪20和行星輪載架22形式的可移動(dòng)部件。根據(jù)示出的實(shí)施例，太陽(yáng)輪18被連接到內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14并且形成相關(guān)單元。內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14連接到環(huán)形齒輪20或者行星輪載架22也是可能的。
[0031]電機(jī)6包括定子24和轉(zhuǎn)子26。定子24被剛性地連接到車(chē)輛I并且因此不能轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子26連接行星齒輪機(jī)構(gòu)10的環(huán)形齒輪20并且因此可以相對(duì)定子24轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)示出的實(shí)施例，環(huán)形齒輪20和電機(jī)6的轉(zhuǎn)子26構(gòu)成整體單元。將環(huán)形齒輪20和轉(zhuǎn)子20構(gòu)建成相互連接的獨(dú)立單元也是可能的。
[0032]變速器8的輸入軸27被連接到行星輪載架22，行星輪載架22包括一系列被稱為行星輪28的齒輪。這些齒輪被安裝在行星輪載架22上，比如通過(guò)滾軸軸承36。在示出的具體實(shí)施例中，太陽(yáng)輪18也通過(guò)滾軸軸承37被安裝在行星輪載架22上。行星輪28的齒30和齒32、34嚙合，齒32、34分別形成在太陽(yáng)輪18和環(huán)形齒輪20上。
[0033]在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的時(shí)候，駕駛員松開(kāi)車(chē)輛I的油門(mén)踏板(未示出)。變速器8的輸入軸27因此驅(qū)動(dòng)電機(jī)6，同時(shí)內(nèi)燃機(jī)4和電機(jī)6的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。電機(jī)6產(chǎn)生存儲(chǔ)在車(chē)輛的電池50內(nèi)的電能。此操作狀況被稱為再生制動(dòng)。電機(jī)6從而起到發(fā)電機(jī)的作用。當(dāng)電機(jī)6起發(fā)電機(jī)的作用時(shí)，電機(jī)6對(duì)來(lái)自變速器8的扭矩施加反扭矩，導(dǎo)致車(chē)輛I被制動(dòng)，因?yàn)樽兯倨?被連接到車(chē)輛I的驅(qū)動(dòng)輪12上。
[0034]當(dāng)車(chē)輛I加速時(shí)，增大的扭矩應(yīng)被從內(nèi)燃機(jī)4和電機(jī)6傳輸至變速器8并且傳輸?shù)杰?chē)輛I的驅(qū)動(dòng)輪12。因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)4和電機(jī)6兩者均連接到行星齒輪機(jī)構(gòu)10上，所以通過(guò)內(nèi)燃機(jī)4和電機(jī)6傳輸?shù)淖畲笈ぞ貙⑹茯?qū)動(dòng)單元4、6中的任一個(gè)限定，所述通過(guò)內(nèi)燃機(jī)4和電機(jī)6傳輸?shù)淖畲笈ぞ匦∮诘诙?qū)動(dòng)單元4、6的最大扭矩。在電機(jī)6的最大扭矩小于內(nèi)燃機(jī)4的最大扭矩的情況下，電機(jī)6將不能向行星齒輪機(jī)構(gòu)10產(chǎn)生充足的反作用扭矩，意思是內(nèi)燃機(jī)4不能向變速器8和車(chē)輛I的驅(qū)動(dòng)輪12傳輸其最大扭矩。因此，傳輸至變速器8的最大扭矩由電機(jī)6的功率限定。特別地，當(dāng)希望車(chē)輛I強(qiáng)有力地加速并且電機(jī)6不能產(chǎn)生充足的反作用扭矩的時(shí)候，在電機(jī)6內(nèi)將以不希望的方式產(chǎn)生熱量。
[0035]通過(guò)用穿過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)10的鎖定機(jī)構(gòu)38將內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14剛性地連接到變速器8的輸入軸27，可以與電機(jī)6的尺寸和功率可能減小的情況下同時(shí)獲得車(chē)輛I的預(yù)期加速度，由此產(chǎn)生了具有減小的尺寸的緊湊的驅(qū)動(dòng)裝置2。這樣，電機(jī)6可產(chǎn)生的最大扭矩可以小于內(nèi)燃機(jī)4可產(chǎn)生的最大扭矩。
[0036]鎖定機(jī)構(gòu)38在第一和第二位置之間是可移動(dòng)的。在第一位置，內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14和變速器8的輸入軸27通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)10而被允許以不同的速度旋轉(zhuǎn)。在第二位置，鎖定機(jī)構(gòu)38將內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14通過(guò)行星齒輪10剛性地連接到變速器8的輸入軸27。
[0037]鎖定機(jī)構(gòu)38包括具有第一花鍵41的套管40，花鍵41在第一位置和第一可移動(dòng)部件上的第二花鍵43嚙合，所述第一可移動(dòng)部件構(gòu)成行星齒輪機(jī)構(gòu)10的行星輪載架22，并且花鍵41在第二位置還和位于行星齒輪機(jī)構(gòu)10的構(gòu)成太陽(yáng)輪18的第二可移動(dòng)部件上的第三花鍵45嚙合。如上所述，行星輪載架22被連接到變速器8的輸入軸27并且太陽(yáng)輪18被連接到內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14。鎖定機(jī)構(gòu)38被配置為大體上同軸心地圍繞行星輪載架22的環(huán)形套管40。設(shè)置在套管40上的第一花鍵41被配置在套管40的內(nèi)側(cè)四周并且沿套管40的縱向方向延伸，該縱向方向?qū)?yīng)于并且稍微超過(guò)設(shè)置于行星輪載架22上的第二花鍵43和設(shè)置在太陽(yáng)輪18上的第三花鍵45的總長(zhǎng)度。更適宜地，太陽(yáng)輪18有凸緣51，凸緣51的外圍提供用以與套管40嚙合的第三花鍵45。在行星輪載架22外圍提供的第二花鍵43和在凸緣51外圍上提供的第三花鍵45優(yōu)選地配置在凸緣51和行星輪載架22的整個(gè)圓周的周?chē)?。因此，?dāng)套管40的第一花鍵41分別與行星輪載架22和太陽(yáng)輪18上的第二和第三花鍵43，45嚙合時(shí)，形成花鍵接合。
[0038]隨著凸緣51和行星輪載架22的徑向延伸范圍加大，作用于套管40的扭矩減小，這也意味著套管40的尺寸可以做得更小。這樣允許獲得輕重量的精巧結(jié)構(gòu)。套管40被提供有外圍凹槽53，這些凹槽53被配置用于防止套管40與設(shè)置在行星輪載架22上的行星輪28發(fā)生沖突。凹槽53具有允許套管40在軸向上被移位而不會(huì)與行星齒輪28接觸的軸向延伸范圍。
[0039]帶有在其內(nèi)設(shè)置的軸向可移動(dòng)的活塞61的氣壓缸形式的動(dòng)力元件54被設(shè)置，以在第一和第二位置之間移動(dòng)套管40，氣壓缸和軸向可移動(dòng)的活塞61 —起大體上同軸心地圍繞變速器8的輸入軸27。還可以將動(dòng)力元件54設(shè)置為使其同軸心地圍繞內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14。動(dòng)力元件54也可以是液壓缸或者線形馬達(dá)。優(yōu)選地，多個(gè)彈簧57被設(shè)置以使套管40從第一位置移動(dòng)至第二位置。彈簧57可以獨(dú)立于氣壓缸54操作，或者與氣壓缸54相互作用以移動(dòng)套管40。因此，動(dòng)力元件的設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化并且驅(qū)動(dòng)裝置2的可靠性和可信任性可以被提高。如果動(dòng)力元件54或者動(dòng)力元件54的驅(qū)動(dòng)源比如壓縮空氣源56失效，彈簧57盡力將套管40帶動(dòng)至第二位置，這樣太陽(yáng)輪18和行星輪載架22被連接并且經(jīng)由行星齒輪機(jī)構(gòu)10的動(dòng)力傳輸是可能的，并且對(duì)車(chē)輛I的推進(jìn)成為可能。即使電機(jī)6失效，當(dāng)太陽(yáng)輪18和行星輪載架22通過(guò)套管40連接時(shí)車(chē)輛I仍然能夠被推進(jìn)。在示出的具體實(shí)施例中，彈簧57被配置成螺旋彈簧，這些彈簧協(xié)作以壓縮力作用于氣壓缸54內(nèi)的活塞61的第一壓力表面63上。當(dāng)作用于活塞61的第二壓力表面65上的氣動(dòng)壓力減小時(shí)，活塞61被彈簧57移動(dòng)。當(dāng)作用于活塞61的第二壓力表面65上的氣動(dòng)壓力增大并且超出彈簧57的壓縮力時(shí)，活塞61將借助于氣動(dòng)壓力來(lái)運(yùn)動(dòng)。因此，是來(lái)自氣動(dòng)壓力的力將套管40從第一位制移動(dòng)至第二位置，是彈簧57的力將套管40從第二位置移動(dòng)至第一位置。作為多彈簧57的備選方式，單一螺旋彈簧可以設(shè)置在汽缸內(nèi)，螺旋彈簧大體同軸心地圍繞變速器8的輸入軸27。
[0040]作為與變速器8的輸入軸27同軸心設(shè)置的汽缸54的備選，動(dòng)力元件54可以是控制叉(未示出)，該控制叉被適于使套管40在第一和第二位置之間移動(dòng)。
[0041]軸承67被設(shè)置在套管40和氣壓缸54之間，該軸承允許套管40相對(duì)汽缸54旋轉(zhuǎn)。軸承67允許套管40相對(duì)汽缸54旋轉(zhuǎn)，從而汽缸54能夠被配置為不移動(dòng)。因此，汽缸內(nèi)的活塞61不相對(duì)汽缸54旋轉(zhuǎn)，這意味著汽缸54和活塞61之間的密封可以簡(jiǎn)化，意味著汽缸54的設(shè)計(jì)能夠被簡(jiǎn)化。根據(jù)圖2中示意出的具體實(shí)施例，軸承67是徑向溝型球軸承，該軸承也可以承載軸向力，這樣汽缸54內(nèi)的活塞61可以使套管40軸向運(yùn)動(dòng)。另一種類型的軸承也可以，比如推力軸承或者角接觸軸承。
[0042]內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14，電機(jī)6的轉(zhuǎn)子26，變速器8的輸入軸27和套管40圍繞著共同的旋轉(zhuǎn)軸線48可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置。
[0043]套管40在第一和第二位置之間運(yùn)動(dòng)期間能夠沿變速器8的輸入軸27軸向移位。在內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14被連接到行星輪載架22的情況下，套管40在第一和第二位置之間移動(dòng)期間能夠沿內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14軸向移位。
[0044]為了將套管40從第一位置移位或移動(dòng)至第二位置，內(nèi)燃機(jī)4和電機(jī)6被控制以便在內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14和行星齒輪機(jī)構(gòu)10之間提供無(wú)扭矩狀態(tài)。為此控制器55被使用，該控制器還被適于控制電機(jī)6，用于在某些可應(yīng)用的操作狀況下利用所存儲(chǔ)的電能來(lái)為變速器8的輸入軸27提供原動(dòng)力，并且用于在不同的操作狀況下利用變速器8的輸入軸27的動(dòng)能來(lái)提取和存儲(chǔ)電能。因此控制器55檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14、變速器8的輸入軸27和電機(jī)6的轉(zhuǎn)子26的速度和/或扭矩，從而控制內(nèi)燃機(jī)4和電機(jī)6，使得在內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14和變速器的輸入軸27之間提供無(wú)扭矩狀態(tài)。當(dāng)獲得了無(wú)扭矩狀態(tài)時(shí)，通過(guò)控制單元激活壓縮空氣源56，其中壓縮空氣源56通過(guò)線路58向氣壓缸54提供壓縮空氣，套管40被移位和移動(dòng)至第二位置，以便汽缸54移動(dòng)套管40?？刂破?5通過(guò)電導(dǎo)體60連接到內(nèi)燃機(jī)4、變速器8、電機(jī)6和壓縮空氣源56?？刂破?5因此控制套管40的運(yùn)動(dòng)。為壓縮空氣源56配置單獨(dú)的控制器也是可能的。
[0045]因此，控制器50被適于控制套管40而且還被適于確定在什么情況下電機(jī)6將作為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行以及在什么情況下它將作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。為進(jìn)行此確定，控制器55可以接收來(lái)自上述的適當(dāng)操作參數(shù)的當(dāng)前信息。控制器55可以是帶有用于此目的適當(dāng)軟件的計(jì)算機(jī)?？刂破?5還控制電池50和電機(jī)6的定子24之間的電能的流動(dòng)。當(dāng)電機(jī)6作為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，存儲(chǔ)的電能從電池50提供給定子24。當(dāng)電機(jī)6作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電能從定子24提供給電池50。
[0046]圖3示意出其中鎖定機(jī)構(gòu)38處于第二位置的根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置2的剖示圖。在第二位置，內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14通過(guò)穿過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)10的套管40和變速器8的輸入軸27剛性地連接。為允許套管40此運(yùn)動(dòng)，控制器55首先控制住內(nèi)燃機(jī)4和電機(jī)6從而在內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14和變速器的輸入軸之間提供無(wú)扭矩狀態(tài)，以上結(jié)合圖2進(jìn)行了解釋。
[0047]在套管40的第二位置中，來(lái)自內(nèi)燃機(jī)4的動(dòng)力經(jīng)過(guò)太陽(yáng)輪18，套管40，和行星輪載架22并且傳遞至變速器8，導(dǎo)致行星輪28不承受任何扭矩。這意味著行星輪28的尺寸可以只適于電機(jī)6的扭矩而非內(nèi)燃機(jī)4的扭矩，意味著行星輪28可以被配置成更小的尺寸。這樣根據(jù)本發(fā)明的具有緊湊設(shè)計(jì)，較小重量和較低制造成本的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置2被獲取。
[0048]當(dāng)車(chē)輛I被加速到預(yù)期速度時(shí)，汽缸54被控制，使套管40返回至第一位置。內(nèi)燃機(jī)4和電機(jī)6同時(shí)被控制器55控制，從而在內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14和變速器8的輸入軸27之間提供無(wú)扭矩狀態(tài)。當(dāng)獲得無(wú)扭矩狀態(tài)時(shí)套管40被移位和移動(dòng)至第一位置。當(dāng)套管40返回至第一位置時(shí)，車(chē)輛I可以被內(nèi)燃機(jī)4和電機(jī)6兩者驅(qū)動(dòng)。
[0049]圖4示意出與用于控制根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置2的方法的流程圖。本發(fā)明的方法包括第一步a)其中，內(nèi)燃機(jī)4和電機(jī)6被控制以便在內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14和變速器8的輸入軸27之間提供大體無(wú)扭矩狀態(tài)。
[0050]接下來(lái)的步驟b)通過(guò)鎖定機(jī)構(gòu)38從第一位置移動(dòng)到第二位置，內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸和行星齒輪機(jī)構(gòu)10被剛性地相互連接，鎖定機(jī)構(gòu)38包括提供第一花鍵41的套管40，在第一位置，內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14和變速器8的輸入軸27通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)10而被允許以不同的速度旋轉(zhuǎn)，在第二位置，套管40將內(nèi)燃機(jī)4的輸出軸14和變速器8的輸入軸27通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)10剛性地連接。
[0051]根據(jù)接下來(lái)的步驟或可選擇的步驟c)套管40通過(guò)彈簧力從第一位置移動(dòng)至第二位置。
[0052]上述提及的部件和特征可以在本發(fā)明內(nèi)在不同的具體實(shí)施例之間結(jié)合。
【權(quán)利要求】
1.一種用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述裝置(2)包括內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)，變速器(8)的輸入軸(27)，包括定子(24)和轉(zhuǎn)子(26)的電機(jī)(6)，包括可移動(dòng)元件(18,20,22)的行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)，和在第一和第二位置之間可移動(dòng)的鎖定機(jī)構(gòu)(38)，在所述第一位置，內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)和變速器(8)的輸入軸(27)通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)而被允許以不同的速度旋轉(zhuǎn)，并且在所述第二位置，鎖定機(jī)構(gòu)(38)通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)將內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)剛性地連接到變速器(8)的輸入軸(27)，其特征在于，鎖定機(jī)構(gòu)(38)包括提供第一花鍵(41)的套管(40)，第一花鍵(41)在所述第一位置中和行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)的第一運(yùn)動(dòng)部件(18，20，22)上的第二花鍵(43)嚙合，并且在所述第二位置中還和行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)的第二可移動(dòng)部件(18，20，22)上的第三花鍵(45)嚙合，其中所述第一可移動(dòng)部件(18，20，22)與變速器(8)的輸入軸(27)連接，所述第二可移動(dòng)部件(18，20，22)與內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸⑴連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一可移動(dòng)部件是行星輪載架(22)并且第二可移動(dòng)部件是太陽(yáng)輪(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述鎖定機(jī)構(gòu)(38)被配置成大體同軸心地圍繞行星輪載架(22)的環(huán)形套管(40)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述環(huán)形套管(40)提供與設(shè)置在行星輪載架(22)上的行星輪(28)相互作用的外圍凹槽(53)。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述鎖定機(jī)構(gòu)(38)在第一和第二位置之間運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中能夠沿變速器(8)的輸入軸(27)或者內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)軸向地移位。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，動(dòng)力元件(54)被設(shè)置以使套管(40)在第一和第二位置之間移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述動(dòng)力元件(54)大體同軸心地圍繞變速器(8)的輸入軸(27)或者內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7中任一所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，軸承￠7)被設(shè)置在套管(40)和動(dòng)力元件(54)之間，該軸承允許套管(40)相對(duì)于動(dòng)力元件(54)旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述動(dòng)力元件(54)是氣壓缸。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，至少一個(gè)彈簧(57)被設(shè)置以使套管(40)從第一位置移動(dòng)至第二位置。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)，電機(jī)(6)的轉(zhuǎn)子(26)，變速器(8)的輸入軸(27)和套管(40)圍繞共同的旋轉(zhuǎn)軸線(48)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置。
12.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，控制器(55)被配置用于控制所述電機(jī)出)，使其在某些可適用的操作狀況中利用所存儲(chǔ)的電能為變速器(8)的輸入軸(27)提供原動(dòng)力并且在不同的操作狀況中利用變速器(8)的輸入軸(27)的動(dòng)能來(lái)提取和存儲(chǔ)電能。
13.—種車(chē)輛(I)，其特征在于，所述車(chē)輛包括根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一所述的驅(qū)動(dòng)裝置⑵。
14.一種控制驅(qū)動(dòng)裝置的方法，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)，變速器(8)的輸入軸(27)，包括定子(24)和轉(zhuǎn)子(26)的電機(jī)(6)，和包括可移動(dòng)元件(18,20,22)的行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)，其特征在于如下步驟: a)控制內(nèi)燃機(jī)⑷和電機(jī)(6)，從而在內(nèi)燃機(jī)⑷的輸出軸(14)和變速器⑶的輸入軸(27)之間提供基本無(wú)扭矩狀態(tài)； b)通過(guò)使鎖定機(jī)構(gòu)(38)從第一位置移動(dòng)到第二位置，將內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)和行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)相互剛性地連接，所述鎖定機(jī)構(gòu)(38)包括提供第一花鍵(41)的套管(40)，在所述第一位置，內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)和變速器(8)的輸入軸(27)通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)(10)而被允許以不同的速度旋轉(zhuǎn)，在所述第二位置，套管(40)穿過(guò)行星齒輪(10)而將內(nèi)燃機(jī)(4)的輸出軸(14)和變速器(8)的輸入軸(27)剛性地連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于步驟(c)，其包括借助于彈簧力使套管(4)從第一位置移動(dòng)至第二位置。
【文檔編號(hào)】B60K6/387GK104507726SQ201380039891
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】M·貝里奎斯特 申請(qǐng)人:斯堪尼亞商用車(chē)有限公司