用于混合动力车辆的变速器、用于具有这种变速器的混合动力车辆的动力总成系统以及用于起动混合动力车辆的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于混合动力车辆的变速器、用于具有这种变速器的混合动力车辆的动力总成系统以及用于起动用于混合动力车辆的混合动力车辆变速器(G)的方法，所述变速器(G)具有驱动轴(GW1)、从动轴(GW2)、三个行星齿轮组(P1、P2、P3)、具有不旋转的定子(S)和可旋转的转子(R)的电机(EM)以及五个切换元件(03、04、05、14、15)，其中，通过选择性成对地闭合五个切换元件可以形成六个前进挡(1至6)以及一个倒挡(R1)，用于具有这种变速器(G)的混合动力车辆的动力总成系统，以及用于起动具有这种动力总成系统的混合动力车辆的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于混合动力车辆的变速器、用于具有这种变速器的混合动力车辆的动力总成系统以及用于起动混合动力车辆的方法
本专利技术涉及一种用于混合动力车辆的变速器、一种用于具有这种变速器的混合动力车辆的动力总成系统、以及一种用于起动混合动力车辆的方法。变速器在此尤其是称为多级变速器，其中，在变速器的驱动轴和从动轴之间的多个挡位、即固定传动比可通过切换元件优选自动地切换。所述切换元件在此例如是离合器或制动器。这种变速器主要应用于机动车中，以便以适合的方式使驱动单元的转速和扭矩输出特性适应车辆的行驶阻力。
技术介绍
专利申请DE19912480A1说明一种具有可自动切换的机动车变速器，其具有三个单行星架行星齿轮组、具有用于切换六个前进挡和一个倒挡的三个制动器以及两个离合器并且具有驱动轴和从动轴。所述驱动轴能够直接与第二行星齿轮组的太阳轮连接，并且能够通过第一离合器与第一行星齿轮组的太阳轮连接并且通过第二离合器与第一行星齿轮组的行星架连接。所述第一行星齿轮组的太阳轮能够通过第一制动器与壳体连接、第一行星齿轮组的行星架能够通过第二制动器与壳体连接并且第三行星齿轮组的太阳轮能够通过第三制动器与壳体连接。第一行星齿轮组的行星架与第二行星齿轮组的齿圈连接。第二行星齿轮组的行星架与第三行星齿轮组的齿圈连接。第一行星齿轮组的齿圈与第三行星齿轮组的行星架以及与从动轴连接。附加地，单向离合器能够被使用在变速器的每个位置上，例如在车轴与壳体之间。专利文献US8,858,376B2说明一种用于车辆混合动力传动系的变速器，所述车辆基本上示出相同的结构。此外，所述变速器包括与输入轴连接的电机。通过起动离合器，该输入轴通过缓冲器与马达连接。单向离合器将第一行星齿轮组的第二元件与壳体连接。专利申请DE10333429A1示出一种用于在现有技术中已知的机动车变速器的制动器和离合器的布置结构，其中，标记为D的第二制动器以及标记为C的第一制动器直接设置在第一行星齿轮组的旁边。在此，第二制动器沿径向设置在第一制动器外部。两个制动器构造为盘式摩擦制动器。用于混合动力车辆的变速器基于电机通常具有提高的结构空间需求。根据动力总成系统的布置、即平行于或横向于混合动力车辆的行驶方向，这对混合动力车辆有不同的影响。在平行于行驶方向的动力总成系统中，在混合动力车辆的内部空间中的空间供应受到增大的轴向结构长度的不利影响，这是不希望的。在横向于行驶方向的动力总成系统中，结构空间非常受限，因为由内燃机、电机以及变速器组成的复合体通常设置在纵梁与混合动力车辆的车轮之间。此外，在动力总成系统中始终要注意良好的机械效率。力锁合的切换元件、例如盘式摩擦制动器影响效率，因为所述盘式摩擦制动器在打开的状态中产生拖曳损失。在现有技术中已知的机动车变速器中，这种拖曳损失特别强烈地出现在第二制动器中，因为第二制动器由于高转矩负荷必须构造有特别大的作用表面，并且因为第二制动器仅在第一前进挡中以及在倒挡中闭合。因此，第二制动器在机动车变速器运行时在大部分情况下是打开的。然而，力锁合的切换元件改进机动车变速器的动力换挡特性，以及因此改进对于机动车驾驶员而言的换挡舒适性。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，在结构空间需求以及机械效率方面优化在现有技术中已知的机动车变速器，而没有对换挡舒适性有不利影响。本专利技术的另一个任务是，给出一种用于起动混合动力车辆的合适的方法，所述混合动力车辆具有带有这种变速器的动力总成系统。该任务通过权利要求1的特征得以解决。所述另一个任务通过权利要求16的特征得以解决。有利的实施方案由从属权利要求、说明书以及附图得到。所述变速器具有驱动轴、从动轴、三个行星齿轮组、具有不旋转的定子和可旋转的转子的电机、以及五个切换元件。行星齿轮组包括太阳轮、行星架和齿圈。在行星架上可旋转地支承有行星齿轮，这些行星齿轮与太阳轮的齿部和/或与齿圈的齿部啮合。负传动比齿轮组是指包括行星架、太阳轮和齿圈的行星齿轮组，在行星架上可旋转地支承有行星齿轮，其中，至少其中一个所述行星齿轮的齿部不仅与太阳轮的齿部而且也与齿圈的齿部啮合，从而当太阳轮在行星架固定的情况下旋转时，齿圈和太阳轮沿相反的旋转方向旋转。正传动比齿轮组与刚才所描述的负传动比齿轮组的区别在于，正传动比齿轮组包括内侧和外侧行星齿轮，所述行星齿轮可旋转地支承在行星架上。内侧行星齿轮的齿部在此一方面与太阳轮的齿部并且另一方面与外侧行星齿轮的齿部啮合。此外，外侧行星轮的齿部与齿圈的齿部啮合。这导致在行星架固定时太阳轮和齿圈沿相同方向旋转。所述三个行星齿轮组中每个行星齿轮组都具有第一、第二和第三元件。所述第一元件始终由相应的行星齿轮组的太阳轮构成。在作为负传动比齿轮组的构型中，所述第二元件由相应的行星齿轮组的行星架构成，并且所述第三元件由相应的行星齿轮组的齿圈构成。在作为正传动比齿轮组的构型中，所述第二元件由相应的行星齿轮组的齿圈构成，并且所述第三元件由相应的行星齿轮组的行星架构成。第三行星齿轮组始终构造为负传动比齿轮组。驱动轴与第二行星齿轮组的第一元件永久连接。从动轴与第一行星齿轮组的第三元件以及与第三行星齿轮组的第二元件永久连接。第一行星齿轮组的第二元件与第二行星齿轮组的第三元件永久连接。第二行星齿轮组的第二元件与第三行星齿轮组的第三元件永久连接。电机的转子与驱动轴永久连接、更确切地说直接连接或通过齿轮传动装置连接。通过闭合第一切换元件，第三行星齿轮组的第一元件能固定成不旋转的，其方式为该第一元件通过第一切换元件与变速器的不旋转的构件、例如变速器壳体连接。通过闭合第二切换元件，第一行星齿轮组的第二元件以相同的方式能固定成不旋转的。通过闭合第三切换元件，第一行星齿轮组的第一元件以相同的方式能固定成不旋转的。通过闭合第四切换元件，第二行星齿轮组的三个元件中的两个元件可互相连接。通过闭合第五切换元件，第一行星齿轮组的第一元件能够与驱动轴连接。按照本专利技术，所述第二切换元件和第三切换元件沿轴向设置在电机与第一行星齿轮组之间，其中，第三切换元件的作用半径大于第二切换元件的作用半径。在此，“作用半径”可理解为相应的切换元件的作用区域相对于所述切换元件的旋转轴线的平均半径。在此，第二切换元件构造为形锁合的切换元件、即例如构造为牙嵌切换元件，而第三切换元件构造为力锁合的切换元件、即例如构造为摩擦片切换元件。第二切换元件和第三切换元件的这种布置结构特别适合应用于动力总成系统的变速器，该动力总成系统基本上平行于机动车的行驶方向定向。因为由于第二切换元件和第三切换元件沿轴向设置在电机与第一行星齿轮组之间，所述变速器保持沿径向是紧凑的，从而机动车的中间底槽同样可以构造成紧凑的。在机动车内部空间中的空间供应因此得以改善。此外，由于第二切换元件与第三切换元件的按照本专利技术的布置，变速器的轴向结构长度可以被保持为短的、更确切地说以第二切换元件的有效直径为代价。因此，机动车的中间底槽能够早地变细，从而在机动车内部空间中的空间供应同样得以改善。在此，第二切换元件作为形锁合切换元件的构型改进机械效率。形锁合切换元件在闭合的状态中通过形锁合建立连接，并且在打开的状态中以比力锁合切换元件明显更低的拖曳损失为特征。第二切换元件的沿径向进一步位于内部的位置对于力锁合切换元件是不利的，因为由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于混合动力车辆的变速器(G)，其中，该变速器(G)具有：驱动轴(GW1)；从动轴(GW2)；第一、第二和第三行星齿轮组(P1、P2、P3)；具有不旋转的定子(S)和可旋转的转子(R)的电机(EM)；以及第一、第二、第三、第四和第五切换元件(03、04、05、14、15)，其中，所述行星齿轮组(P1、P2、P3)分别都具有第一元件(E11、E12、E13)、第二元件(E21、E22、E23)和第三元件(E31、E32、E33)，其中，所述第一元件(E11、E12、E13)由相应的行星齿轮组(P1、P2、P3)的太阳轮构成，所述第二元件(E21、E22、E23)在负传动比齿轮组的情况下由相应的行星齿轮组的行星架构成并且在正传动比齿轮组的情况下由相应的行星齿轮组(P1、P2、P3)的齿圈构成，所述第三元件(E31、E32、E33)在负传动比齿轮组的情况下由相应的行星齿轮组的齿圈构成并且在正传动比齿轮组的情况下由相应的行星齿轮组(P1、P2、P3)的行星架构成，所述驱动轴(GW1)与第二行星齿轮组(P2)的第一元件(E12)永久连接，所述从动轴(GW2)与第一行星齿轮组(P1)的第三元件(E31)以及与第三行星齿轮组(P3)的第二元件(E23)永久连接，所述第一行星齿轮组(P1)的第二元件(E21)与第二行星齿轮组(P2)的第三元件(E32)永久连接，所述第二行星齿轮组(P2)的第二元件(E22)与第三行星齿轮组(P3)的第三元件(E33)永久连接，通过闭合所述第一切换元件(03)，第三行星齿轮组(P3)的第一元件(E13)能被固定成不旋转的，通过闭合所述第二切换元件(04)，第一行星齿轮组(P1)的第二元件(E21)能被固定成不旋转的，通过闭合所述第三切换元件(05)，第一行星齿轮组(P1)的第一元件(E11)能被固定成不旋转的，通过闭合所述第四切换元件(14)，第二行星齿轮组(P2)的三个元件(E12、E22、E32)中的两个元件能互相连接，通过闭合所述第五切换元件(15)，驱动轴(GW1)能够与第一行星齿轮组(P1)的第一元件(E11)连接，所述电机(EM)的转子(R)与驱动轴(GW1)永久连接，其特征在于，所述第二切换元件(04)和第三切换元件(05)沿轴向设置在电机(EM)与第一行星齿轮组(P1)之间，构造为力锁合切换元件的所述第三切换元件(05)的作用半径(r05)大于构造为形锁合切换元件的所述第二切换元件(04)的作用半径(r04)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.16 EP 15177055.91.一种用于混合动力车辆的变速器(G)，其中，该变速器(G)具有：驱动轴(GW1)；从动轴(GW2)；第一、第二和第三行星齿轮组(P1、P2、P3)；具有不旋转的定子(S)和可旋转的转子(R)的电机(EM)；以及第一、第二、第三、第四和第五切换元件(03、04、05、14、15)，其中，所述行星齿轮组(P1、P2、P3)分别都具有第一元件(E11、E12、E13)、第二元件(E21、E22、E23)和第三元件(E31、E32、E33)，其中，所述第一元件(E11、E12、E13)由相应的行星齿轮组(P1、P2、P3)的太阳轮构成，所述第二元件(E21、E22、E23)在负传动比齿轮组的情况下由相应的行星齿轮组的行星架构成并且在正传动比齿轮组的情况下由相应的行星齿轮组(P1、P2、P3)的齿圈构成，所述第三元件(E31、E32、E33)在负传动比齿轮组的情况下由相应的行星齿轮组的齿圈构成并且在正传动比齿轮组的情况下由相应的行星齿轮组(P1、P2、P3)的行星架构成，所述驱动轴(GW1)与第二行星齿轮组(P2)的第一元件(E12)永久连接，所述从动轴(GW2)与第一行星齿轮组(P1)的第三元件(E31)以及与第三行星齿轮组(P3)的第二元件(E23)永久连接，所述第一行星齿轮组(P1)的第二元件(E21)与第二行星齿轮组(P2)的第三元件(E32)永久连接，所述第二行星齿轮组(P2)的第二元件(E22)与第三行星齿轮组(P3)的第三元件(E33)永久连接，通过闭合所述第一切换元件(03)，第三行星齿轮组(P3)的第一元件(E13)能被固定成不旋转的，通过闭合所述第二切换元件(04)，第一行星齿轮组(P1)的第二元件(E21)能被固定成不旋转的，通过闭合所述第三切换元件(05)，第一行星齿轮组(P1)的第一元件(E11)能被固定成不旋转的，通过闭合所述第四切换元件(14)，第二行星齿轮组(P2)的三个元件(E12、E22、E32)中的两个元件能互相连接，通过闭合所述第五切换元件(15)，驱动轴(GW1)能够与第一行星齿轮组(P1)的第一元件(E11)连接，所述电机(EM)的转子(R)与驱动轴(GW1)永久连接，其特征在于，所述第二切换元件(04)和第三切换元件(05)沿轴向设置在电机(EM)与第一行星齿轮组(P1)之间，构造为力锁合切换元件的所述第三切换元件(05)的作用半径(r05)大于构造为形锁合切换元件的所述第二切换元件(04)的作用半径(r04)。2.根据权利要求1所述的变速器(G)，其特征在于，第二切换元件(04)的所述作用半径(r04)小于在驱动轴轴线(AGW1)与第一行星齿轮组(P1)的一个行星齿轮(PL1)的旋转轴线(APL1)之间的径向距离(rPL1)，其中，第三切换元件(05)的所述作用半径(r05)大于在驱动轴轴线(AGW1)与第一行星齿轮组(P1)的行星齿轮(PL1)的旋转轴线(APL1)之间的径向距离(rPL1)。3.根据权利要求1或权利要求2所述的变速器(G)，其特征在于，所述第一、第四和第五切换元件(03、14、15)构造为力锁合的切换元件。4.根据上述权利要求之一所述的变速器(G)，其特征在于，用于操纵所述第二切换元件(04)的装置(V)至少局部地沿径向设置在第三切换元件(05)内部。5.根据权利要求4所述的变速器(G)，其特征在于，所述用于操纵第二切换元...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·贝克，M·布雷默，K·菲雷尔，A·盖格尔，M·霍恩，T·里迪塞尔，
申请(专利权)人：腓特烈斯港齿轮工厂股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE