變速和差速傳動裝置以及發(fā)動機(jī)和傳動裝置單元的制作方法
【專利說明】變速和差速傳動裝置以及發(fā)動機(jī)和傳動裝置單元
[0001]本發(fā)明涉及一種變速和差速傳動裝置，其具有殼體、輸入軸和兩個與所述輸入軸共軸布置的輸出軸，其中，設(shè)有變速區(qū)段和差速區(qū)段，其中，所述變速區(qū)段具有兩個行星級，即具有輸入級和負(fù)載級，其中，輸入級的太陽輪與輸入軸有效連接，其中，負(fù)載級具有殼體固定的齒圈并且其太陽輪能通過行星架與輸入級的至少一個行星齒輪有效連接或者相連，并且其中，負(fù)載級的至少一個行星齒輪通過行星架與差速區(qū)段的輸入軸有效連接。本發(fā)明還涉及一種發(fā)動機(jī)和傳動裝置單元，其具有電動機(jī)和共軸地法蘭連接在所述電動機(jī)上的前述變速和差速傳動裝置。
[0002]電動交通工具(E交通工具)中的傳動裝置的普遍構(gòu)造形式和用于與內(nèi)燃機(jī)耦連的傳統(tǒng)傳動裝置類似。這些傳動裝置在輸入軸和輸出軸之間、即在電動機(jī)(E電動機(jī))的轉(zhuǎn)子軸與輪軸之間具有軸錯移。連接至車輪的法蘭軸基本上與驅(qū)動機(jī)(E電動機(jī)或者內(nèi)燃機(jī))軸平行地相應(yīng)從驅(qū)動機(jī)旁邊導(dǎo)引經(jīng)過。在此，驅(qū)動機(jī)的脫耦大多以經(jīng)典方式實(shí)現(xiàn)，即通過直接布置在E電動機(jī)后方的摩擦配合式離合器實(shí)現(xiàn)。脫耦設(shè)備的這種設(shè)計例如在DE 102007 043 016 Al 中描述。
[0003]對于很多電動交通工具應(yīng)用或者混合驅(qū)動器來說，將只具有一個固定的傳動裝置變速比的E電動機(jī)連接到車輪上或者與車輪有效連接就夠了。E電動機(jī)由交通工具/汽車的停機(jī)提供較高扭矩并且因此省去了在傳統(tǒng)的(具有內(nèi)燃機(jī)的)傳動系中所需的啟動元件。傳動裝置轉(zhuǎn)換E電動機(jī)的扭矩，因此交通工具可以在其附著極限處啟動。然而在一些交通工具應(yīng)用中，由此確定的傳動裝置變速比不夠用于在最大E電動機(jī)轉(zhuǎn)速時達(dá)到期望的交通工具速度。在這些情況下，必須使用另一傳動裝置變速比，從而通過電動驅(qū)動器、也就是通過E電動機(jī)在所要求的“啟動行為”之外最終也能實(shí)現(xiàn)期望的汽車最終速度。然而迄今，傳動裝置制造商的用于純電動交通工具的“兩擋傳動裝置”只能在上述軸平行的構(gòu)造方式中實(shí)現(xiàn)。
[0004]因此，已知與電動機(jī)共軸構(gòu)造的傳動裝置，其具有帶兩個行星級(行星齒輪傳動裝置)的變速區(qū)段。在此，變速區(qū)段具有單獨(dú)的共軸地依次連接的行星齒輪傳動裝置，其中，這樣構(gòu)造的傳動裝置只需要較小的徑向和軸向結(jié)構(gòu)空間，但傳動裝置尤其毫無問題地實(shí)現(xiàn)所需的總變速比。當(dāng)前研發(fā)并且繼續(xù)開發(fā)了這種傳動裝置的不同實(shí)施方式，因此例如已知耦連設(shè)備，其將電動機(jī)與這種傳動裝置的傳動系脫耦，其中，脫耦設(shè)備機(jī)電式地操作并且基本上能夠“結(jié)構(gòu)空間中性地”集成在傳動裝置中。
[0005]但在現(xiàn)有技術(shù)中還已知其它用于汽車的混合驅(qū)動系統(tǒng)。由DE 44 31 929 Cl已知傳動裝置，其通過以下方式改善汽車的啟動能力，因?yàn)樵隍?qū)動小齒輪與另一齒輪之間在中間軸上布置單獨(dú)的減速傳動裝置，例如行星齒輪傳動裝置。
[0006]此外，由EP O 536 230 BI已知一種用于汽車的傳動裝置，其部分設(shè)計為行星齒輪傳動裝置，其中，借助耦連設(shè)備、尤其是移動襯套能夠?qū)⑿行驱X輪傳動裝置的齒圈與不同部件親連。
[0007]此外，由DE 32 30 121 Al已知用于交通工具的混合驅(qū)動系統(tǒng)，其中，為了實(shí)現(xiàn)這種驅(qū)動系統(tǒng)的特別高效且有效的功能，往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的無飛輪設(shè)計的曲軸通過第一聯(lián)軸器直接與作為用于驅(qū)動電動機(jī)的飛輪質(zhì)量的電動機(jī)轉(zhuǎn)子相連并且其通過另一聯(lián)軸器與傳動裝置的輸入軸相連或者能夠相連。然而在此的設(shè)計耗費(fèi)非常大。
[0008]最后，由DE 199 03 936 Al已知一種用于汽車的傳動裝置，其具有兩個行星齒輪傳動裝置，它們分別與傳動裝置軸耦連，在傳動裝置軸上布置有用于不同的傳動裝置變速比的輸入齒輪。在此布置的行星齒輪傳動裝置布置在相同平面內(nèi)，其中，每個行星齒輪傳動裝置應(yīng)當(dāng)與單獨(dú)的電動機(jī)耦連。在此，尤其是兩個待設(shè)置的E電動機(jī)的設(shè)計耗費(fèi)也非常大。
[0009]最后，由DE 100 01 602 Al已知一種傳動裝置，其中使用行星齒輪組或者行星齒輪傳動裝置，以便使待實(shí)現(xiàn)的擋位數(shù)量加倍，以及由DE 197 23 776 Al已知一種用于交通工具的電動單輪驅(qū)動器，其應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)交通工具的較大速度范圍，其中，在電動機(jī)與端部驅(qū)動傳動裝置之間布置有變速傳動裝置，其可以在至少兩個轉(zhuǎn)速變速級之間切換。
[0010]在現(xiàn)有技術(shù)中已知的混合驅(qū)動器或?yàn)榇耸褂玫膫鲃友b置的問題在于，設(shè)計耗費(fèi)和為此所需的結(jié)構(gòu)空間非常大。這尤其適用于為了覆蓋汽車的較大交通工具速度范圍的情況，應(yīng)將傳動裝置設(shè)計為“兩擋”，也就是應(yīng)通過相應(yīng)的傳動裝置實(shí)現(xiàn)至少兩擋或兩個擋位級。在迄今已知的傳動裝置中，為此設(shè)置的換擋設(shè)備和其裝置或部件需要非常大的結(jié)構(gòu)空間。
[0011]因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，這樣設(shè)計和擴(kuò)展本文開頭所述的變速和差速傳動裝置，從而能夠借助傳動裝置一方面實(shí)現(xiàn)兩個擋位級，另一方面基本上避免傳動裝置的結(jié)構(gòu)空間需求的增大，其中，同時改善了傳動裝置的使用靈活性和效率。
[0012]前面提出的技術(shù)問題這樣解決，即，通過相應(yīng)地設(shè)置和/或布置的耦連設(shè)備能夠使輸入級的齒圈有效地并且抗扭地與輸入級的行星齒輪的行星齒輪托架或者與負(fù)載級的行星齒輪的行星齒輪托架耦連或者脫耦。
[0013]通過尤其是形狀配合地設(shè)計的耦連設(shè)備和其相應(yīng)部件，耦連設(shè)備尤其可以“結(jié)構(gòu)空間中性地”集成在傳動裝置中。為此，相應(yīng)地可以使用已經(jīng)存在的法蘭層和/或已經(jīng)存在的殼體面，以及也可以共同使用已經(jīng)存在的輸入軸和/或其它軸的齒部。傳動裝置的第一擋位級向第二擋位級的切換基本上可以無負(fù)載地進(jìn)行，因?yàn)榭梢允跪?qū)動電機(jī)的相對轉(zhuǎn)速同步。脫耦在耦連設(shè)備的換擋位置“中性”中進(jìn)行。附加地，為了牽引交通工具，也可以(機(jī)械地或電動地)實(shí)現(xiàn)或形成“手動”脫耦的可能性。如以下的實(shí)施方式還將更詳細(xì)地闡述的那樣，按照本發(fā)明的變速和差速傳動裝置具有兩個依次連接的行星級(行星齒輪傳動裝置)，也就是輸入級和負(fù)載級。這兩個行星級通過相應(yīng)的連接(行星架)相互固定耦連并且由此實(shí)現(xiàn)期望的變速比。當(dāng)連接通過前述耦連設(shè)備解除或者改變時，可以產(chǎn)生其它變速比，也就是第一和第二擋位級。以此方式可以實(shí)現(xiàn)多個、在此優(yōu)選兩個擋位級，而不需要集成其它齒輪級。尤其當(dāng)行星級被完全短接(連鎖地旋轉(zhuǎn))時，實(shí)現(xiàn)了對于電動驅(qū)動器來說一般所要求的處于兩個擋位級之間的大的變速階躍。這種情況優(yōu)選出現(xiàn)在較高擋位中，也就是在實(shí)現(xiàn)第二擋位級時，因?yàn)樵诖艘话愠霈F(xiàn)較長的停留時間。在此處實(shí)現(xiàn)的優(yōu)選實(shí)施方式中，通過以下方式實(shí)現(xiàn)第一擋位級，即，耦連設(shè)備將輸入級的齒圈與負(fù)載級的行星齒輪的行星齒輪托架有效且抗扭地耦連，其中，通過以下方式實(shí)現(xiàn)第二擋位級，即，耦連設(shè)備將輸入級的齒圈與行星齒輪的行星齒輪托架或者與輸入級的行星齒輪組有效且抗扭地耦連。這將在以下詳細(xì)闡述，尤其避免了本文開頭所述的缺點(diǎn)并且實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)優(yōu)點(diǎn)，其中，附加地可還以將E電動機(jī)的脫耦用于能量合理地“帆式運(yùn)行”單軸運(yùn)行的交通工具或者用于提高雙軸運(yùn)行的交通工具的效率(通過在部分負(fù)載運(yùn)行中使一個軸脫耦)。差速區(qū)段可以有利地設(shè)計為圓柱齒輪差速器，尤其設(shè)計為雙行星齒輪組，其中行星架用作輸入軸并且每個太陽輪與輸出軸相連。在一種非常有利的變型方案中，承載負(fù)載級的行星齒輪的銷軸可以與承載圓柱齒輪差速器的行星齒輪的第一組的銷軸共同作用。由此提高了按照本發(fā)明的傳動裝置的使用可能性，其中將結(jié)構(gòu)空間相應(yīng)地減至最小。
[0014]存在很多以有利的方式方法設(shè)計和擴(kuò)展按照本發(fā)明的變速和差速傳動裝置的可能性，為此首先可以參考權(quán)利要求1的從屬權(quán)利要求。以下根據(jù)以下說明和對應(yīng)的附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0015]在附圖中:
[0016]圖1示出了汽車的驅(qū)動器單元的示意圖，其具有按照本發(fā)明的發(fā)動機(jī)和傳動裝置單元，所示為將耦連設(shè)備定位在其中性位置中；
[0017]圖2示出了汽車的驅(qū)動器單元的示意圖，其具有按照本發(fā)明的發(fā)動機(jī)和傳動裝置單元，所示為用于實(shí)現(xiàn)第一擋位級的耦連設(shè)備的定位，也就是將相應(yīng)的齒圈與輸入級的行星齒輪托架耦連；
[0018]圖3以示意圖示出了汽車的驅(qū)動器單元，其具有按照本發(fā)明的發(fā)動機(jī)和傳動裝置單元，所示為用于實(shí)現(xiàn)第二擋位級的耦連設(shè)備的定位，也就是將相應(yīng)的齒圈與輸入級的行星齒輪的行星齒輪托架耦連；
[0019]圖4以部分剖切的示意圖示出了傳動裝置的主要部件，其中耦連設(shè)備處于中性位置中；
[0020]圖5以部分剖切的示意圖示出了圖4中具有耦連設(shè)備的部件，其