用于车辆的传动系统和包括传动系统的电动车辆的制作方法

本公开涉及一种用于车辆的传动系统和包括传动系统的电动车辆。

背景技术：

1、设计驱动系统时的一个共同目标是优化其驱动效率。车辆的传动系统极大地有利于驱动系统的效率。传动系统中的一个设计选项是提供允许使用更小电机/马达的多速变速箱以及优化效率。更有利的是提供与对等单速传动系统一样紧凑的具有多档位的传动系统。这样的改进还可以减少车辆驱动系统中的机械损失。

技术实现思路

1、因此，可能需要提供一种改进的传动系统，其可以具有紧凑的结构并提供更高的驱动效率。

2、本公开的主题至少部分地解决或缓解了该问题。

3、根据第一方面，提供了一种用于车辆的传动系统。传动系统包括第一齿轮组件、第二齿轮组件、中间单元、和具有输出轴的输出齿轮组件。中间单元包括第一链轮元件、第二链轮元件和联接元件。第一链轮元件在第一链轮元件的轴向上可连接到车辆的牵引马达的输入轴，以接收输入扭矩。第二链轮元件相对于第一链轮元件径向地布置，并通过联接元件与第一链轮元件连通以接收输入扭矩。第一齿轮组件可同轴地连接到第二链轮元件，以将输入扭矩转换为第一输出扭矩。第二齿轮组件可同轴地连接到第一链轮元件，以将输入扭矩转换为第二输出扭矩。输出齿轮组件配置成选择性地从第一齿轮组件传送第一输出扭矩到输出轴或者从第二齿轮组件传送第二输出扭矩到输出轴。

4、一种传动系统，可以用作用于经由构成齿轮组件的齿轮或齿轮系的机械系统将由发动机/电动机产生的动力传送到车辆的至少一个车轮的媒介。例如，传动系统可以是齿轮箱。传动系统可以通过使得能够基于驱动需求(例如所需扭矩/速度)控制被输送到车轮的输出扭矩来有助于车辆的有效驱动。为了在不同水平上传送发动机/马达扭矩(也称为输入扭矩)，传动系统可以包括具有不同传动比的齿轮。通过允许在不同档位之间切换，能够改变提供给车辆车轮的输出扭矩以适应驱动需求。

5、根据本公开的传动系统通过经由中间单元的联接元件将第一齿轮组件布置成与第二齿轮组件连接来提供紧凑的设计。此外，与输出齿轮组件可选择性地连接的第一齿轮组件和第二齿轮组件的布置简化了第一输出扭矩和第二输出扭矩之间的变化，而不需要更多的传送元件，例如更多的齿轮或齿轮对。因此，输入轴与输出齿轮组件之间的扭矩传送路径减少到最少数量的部件。因此，本传动系统提高了传送扭矩的效率并减少了机械损失。

6、传动系统通过作为传动系统的中心元件的中间单元的特殊布置来提供上述优点。中间单元包括与第一链轮元件和第二链轮元件连接的联接元件，使得输入扭矩能够通过第一齿轮组件或第二齿轮组件传送到输出齿轮组件。车辆的牵引马达的输入扭矩可以由第一链轮元件接收。接收到的扭矩可以通过第二齿轮组件传送以获得第二输出扭矩。可选地，输入扭矩能够通过联接元件传送到可以被连接到第一齿轮组件的第二链轮元件，并且能够作为第一输出扭矩获得。因此，中间单元可以在第一齿轮组件与第二齿轮组件之间提供连接，以容易地在可选扭矩路径之间切换。

7、第一链轮元件，也称为驱动链轮，可以从牵引马达的输入轴接收输入扭矩。第一链轮元件和输入轴在轴向上可连接。例如，它们可以共享一个中心轴线，或者它们的轴线可以偏移但彼此平行延伸。第一和第二链轮元件可以具有在齿轮技术领域中广为人知的简单链轮的形式，例如具有与链条、带状件、履带或其他穿孔或锯齿状材料啮合的齿的成型轮(profiled wheel)。牵引马达可以由电力驱动，以为车辆的车轮产生动力。输入轴可以从牵引马达延伸出来，并经由传动系统和其他部件(诸如驱动轴/驱动的轴和差速器)将输入扭矩传送给车轮。输入扭矩可以通过中间部件的联接元件传送到被称为从动链轮的第二链轮元件，该第二链轮元件相对于第一链轮元件径向地布置。径向可以是指第一和第二链轮元件可以并排布置在穿过它们的中心的平面上。第一链轮元件和第二链轮元件可以彼此间隔开，使得它们的连接可以仅由中间单元的联接元件提供。这可以由术语“连通”来定义，其可以指示第二链轮元件可以仅通过联接元件由第一链轮元件移动，因为第一和第二链轮元件可以不直接彼此接触。

8、借助于具有两个不同的链轮元件，能够发生从两个扭矩传送路径到输出齿轮组件的输出轴的扭矩传送；即通过第一齿轮组件或第二齿轮组件传送扭矩。在前者中，第一齿轮组件可以同轴地连接到第二链轮元件，以将输入扭矩转换为第一输出扭矩。同轴可以意味着公共轴线穿过第一齿轮组件和第二链轮元件的中心。因此，它们的中心轴线可以被称为对准的。

9、为了将输入扭矩传送到输出齿轮组件的输出轴，可以选择第二齿轮组件代替第一齿轮组件。在这种情况下，第二齿轮组件可以同轴地连接到第一链轮元件，以将输入扭矩转换为第二输出扭矩。换句话说，第一链轮元件可以与第二齿轮组件在穿过第一链轮元件和第二齿轮组件每个的中心点的公共中心轴线上对准。在这种情况下，输入扭矩可以从第一链轮元件直接传送到第二齿轮组件，并从那里直接传送到输出齿轮组件，而不通过中间单元传送到第二链轮元件。在这种情况下，第二链轮元件仍然可以与第一链轮元件接触，并且第一链轮元件的旋转运动仍然可以传送到第二链轮元件。但是，输出齿轮组件可以选择性地仅从第二齿轮组件传送第二输出扭矩。因此，在这种情况下，第一输出扭矩可以不被传送到输出齿轮组件。

10、因此，能够选择性地将第一输出扭矩从第一齿轮组件传送到输出轴，或者将第二输出扭矩从第二齿轮组件传送到输出轴。更具体地，第一齿轮组件可以适于与输出齿轮组件啮合，同时第二齿轮组件可以与输出齿轮组件脱离啮合，这可以允许将输入扭矩作为第一输出扭矩传送为输出扭矩。可选地，第二齿轮组件可以适于与输出齿轮组件啮合，同时第一齿轮组件可以与输出齿轮组件脱离啮合，这可以允许将输入扭矩作为第二输出扭矩传送为输出扭矩。因此，传动系统可以根据所选择的扭矩传送路径提供不同的扭矩输出。

11、在一个示例中，第一齿轮组件包括在输出齿轮组件的周向上与输出齿轮组件可啮合的第一小齿轮元件，和/或第二齿轮组件包括在输出齿轮组件的周向上与输出齿轮组件可啮合的第二小齿轮元件。换句话说，第一和第二小齿轮元件以及输出齿轮组件可以从它们的外周缘彼此啮合。第一小齿轮元件可以与第二链轮元件同轴地布置，并且布置在第二链轮元件与输出齿轮组件之间，以将第二链轮元件的旋转运动传送给输出齿轮组件。第二小齿轮元件可以与第一链轮元件轴向地布置，并且布置在第一链轮元件与输出齿轮组件之间，以将第一链轮元件的旋转运动传送到输出齿轮组件。因此，第一小齿轮元件可连接到第二链轮元件，并且第二小齿轮元件可连接到第一链轮元件。

12、第一和第二小齿轮元件与输出齿轮组件的啮合可以允许来自第一或第二链轮元件的输入扭矩的选择性传送。小齿轮元件和输出齿轮组件的旋转运动可以在相反的方向上。第一小齿轮元件和第二小齿轮元件的旋转运动可以在相同的方向上。因此，输入扭矩可以从第一链轮元件传送到第二小齿轮元件，或者从第二链轮元件传送到第一小齿轮元件，并从那里传送到输出齿轮组件。通过经由两个独立的小齿轮元件将两个扭矩路径连接到相同的输出齿轮组件，可以提供简化的结构。

13、在一个示例中，第一齿轮组件包括第一离合器部件，第一离合器部件从一侧同轴地定位在第二链轮元件上，并且从另一侧可连接到第一小齿轮元件。第一离合器部件配置成在被激活时引起第一输出扭矩的输送。第一离合器部件的激活可以意味着在朝向第一小齿轮元件的方向上移动第一离合器部件以与其啮合。因此，通过激活第一离合器部件，第一离合器部件可以啮合到第一小齿轮元件，以将第二链轮元件的旋转运动传送到第一小齿轮元件。第二链轮元件的旋转运动可以源自车辆的马达/发动机，并且可以通过输入轴、第一链轮元件和联接元件传送到第一小齿轮元件。

14、第一离合器部件可以是例如单向离合器。当然，第一离合器部件可以是任何其它类型的离合器，例如摩擦离合器。单向离合器只能单向线性运动。换句话说，单向离合器只能单向伸展。在该示例中，第一离合器部件可以定位在第二链轮元件处，并且只能够在远离第二链轮元件的方向上线性移动。第一离合器部件可以从一侧固定到第二链轮元件，同时允许从另一侧离开第二链轮元件的线性运动。第一离合器部件从一侧固定到第二链轮元件可以是经由紧固元件，例如螺栓或螺钉。第一离合器部件可以用花键连接到第二链轮元件上，并通过诸如卡环之类的锁定元件固定。第二链轮元件可替换地与第一离合器部件一体形成。换句话说，第二链轮元件和第一离合器部件可以是整体式的。当然，用于将第一离合器部件固定到第二链轮元件的任何其它方法也可以是优选的。

15、在另一示例中，第一离合器部件可以包括支柱元件，该支柱元件被布置成防止第一齿轮组件和/或第二齿轮组件从输出齿轮组件脱离啮合。当车辆成本降低时，这可能是特别优选的。

16、在一个示例中，第二齿轮组件包括位于第二小齿轮元件的与第一链轮元件相反一侧的第二离合器部件，并且第二离合器部件配置成在被激活时引起第二输出扭矩的输送。第二离合器部件的激活可以是指导致第一链轮元件的旋转运动传送到第二小齿轮元件。第二离合器部件可以是例如摩擦离合器。

17、在一个示例中，第二离合器部件可以是包括多个摩擦元件的干式离合器。在这种情况下，第二离合器部件可以暴露于摩擦元件之间减小的粘性拖曳扭矩(viscous dragtorque)。换句话说，粘性拖曳扭矩可以接近于零。在该示例中，第二离合器部件、第二小齿轮元件和第一链轮元件可以具有穿过第二离合器部件、第二小齿轮元件和第一链轮元件每个的中心的公共中心轴线。第二齿轮组件的这样的一级结构可以最小化损失以及减少所占用的空间。

18、在一个示例中，第二链轮元件包括面向第一小齿轮元件的凹槽，用于在其中接收第一离合器部件。换句话说，凹槽可以位于第二链轮元件的在第一小齿轮元件的方向上的一侧。因此，凹槽可以构造成适合于将第一离合器部件放置在其中的尺寸。第一离合器部件可以具有圆盘形状，凹槽可以具有圆形形状和延伸到第二链轮元件中的、用于至少部分地封闭圆盘形状的第一离合器部件的厚度。但是，第一离合器部件可以具有任何其他形状，并且凹槽可以相应地设计成至少部分地封闭第一离合器部件。凹槽可以包括与第二链轮元件同心的通孔。第二链轮元件和第一离合器部件的这种结构可以提供轴向紧凑的布置，并进一步减少占用的空间。

19、在一个示例中，联接元件是环绕第一链轮元件和第二链轮元件的链条或带状件。如前所述，联接元件可以允许旋转运动从第一链轮元件传送到第二链轮元件。链轮和链条或带状件组合可以提供在旋转过程中没有任何滑动的传送或减少滑动的传送。使用这种类型的联接元件可以允许第一和第二链轮元件沿相同方向旋转。从第一和第二链轮元件获得相同的旋转方向可以通过减少所需的传送部件(例如其它齿轮组件)的数量来简化传动结构。因此，联接元件可以具有更高的效率，并且可以有助于机械损失的减少。

20、在一个示例中，第一链轮元件和第二链轮元件具有不同的直径。因此，第一输出扭矩和第二输出扭矩可以彼此不同。第一链轮元件的尺寸可以小于第二链轮元件。可选地，第二链轮元件的尺寸可以小于第一链轮元件。因此，马达或电机容量可以被最佳地使用而不会使其过载。

21、在一个示例中，第二离合器部件包括承载元件和弹性元件。弹性元件与第二小齿轮元件相反的一侧布置在承载元件上。承载元件可以将弹性元件牢固地保持就位。承载元件还可以为存储在其中的摩擦元件提供外壳。弹性元件可以是膜片弹簧。膜片弹簧可以具有预应力，并在激活时向承载元件施加正向力。当膜片弹簧失活(inactivated)时，弹簧可以被释放并恢复到其原始形状。将弹性元件布置在与第二小齿轮元件相反的一侧可以抵消(counterweight)被积聚在承载元件一侧的力(负载)。因此，可以平衡该侧的高刚度。

22、在一个示例中，第一齿轮组件包括同轴延伸至第二链轮元件的第一联接轴。第二链轮元件的凹槽的中心轴线可以与第一联接轴的中心轴线同轴。第一联接轴可以是传动系统的副轴。第一联接轴可以是配置成接纳第二链轮元件和第一齿轮组件并向其提供中心轴线的轴。第一联接轴可以不直接连接到输出轴以提供输出扭矩。它可以被理解为传动系统的中间部件。第一联接轴可旋转地延伸穿过第二链轮元件的中心轴线。第二链轮元件的凹槽的通孔可以与第一联接轴对准，以使第一联接轴延伸穿过通孔。

23、在一个示例中，第一齿轮组件包括与第一联接轴同心的第一传输轴。第一小齿轮元件安装在第一传输轴上。在该示例中，第一离合器部件配置成在激活时使第一传输轴与第一联接轴接合，从而将输入扭矩转换为第一输出扭矩。因此，第一离合器部件可以配置成在激活时将第一传输轴固定到第一联接轴，以使第一传输轴和第一联接轴一起旋转。

24、在一个示例中，第二齿轮组件包括同轴地延伸到第一链轮元件的第二联接轴。第一链轮元件可以包括同心延伸的第二通孔，用于输入轴可旋转地延伸穿过该第二通孔。第二联接轴可以从第二离合器部件朝向第一链轮元件同心地延伸。

25、在一个示例中，输入轴同心地布置在第二联接轴内。当第二离合器部件不被激活时，输入轴可以在第二联接轴内自由地旋转。第二离合器在被激活时可以使输入轴与第二联接轴接合，因此不允许输入轴在第二联接轴内自由地旋转。在这个示例中，第二小齿轮元件安装在第二联接轴上。第二离合器部件配置成在激活时使输入轴与第二联接轴接合，从而将输入扭矩转换为第二输出扭矩。

26、在该示例中，第一小齿轮元件和/或第二小齿轮元件可以永久地接合到输出齿轮组件。换句话说，第一小齿轮元件和/或第二小齿轮元件可以附接到输出齿轮组件，而不需要与其分离。第一离合器部件和/或第二离合器部件可以配置成分别引起第一或第二输出扭矩的输送，而与第一或第二小齿轮元件是否啮合到输出齿轮组件无关。

27、例如，当第二离合器部件变得未使用时，这可能意味着来自第一链轮元件的输入扭矩可能不被输送到第二小齿轮元件，因此没有第二输出扭矩可以被输送。第一离合器部件可以被激活，例如自动地被激活，以通过从第二链轮元件经由第一小齿轮元件输送输入扭矩来输送第一输出扭矩。更具体地，当第二离合器部件被激活时，与第一离合器部件被激活时的输出速度相比，它可以例如通过第一小齿轮元件的转速引起第一离合器部件的输出速度增加。第一离合器部件的增加的输出速度可以超过在第二链轮元件处接收的输入速度。第一离合器部件的输出速度高于输入速度可以引起第一离合器部件的自动断开。因此，随着第一离合器部件的断开，扭矩可不通过第一齿轮组件传送。

28、但是，当第二离合器部件因失活而与第二小齿轮元件脱离接合时，第一离合器部件的输出速度可能降至低于输入扭矩。因此，第一离合器部件可以自动地被激活。原则上，当输出速度高于输入速度时，没有输出扭矩可以通过相应的离合器部件传送。另一方面，如果输入速度高于输出速度，离合器部件可以保持与输入连接，例如与输入轴连接。这能够被认为是第一离合器部件通过与第一小齿轮元件直接接合而比第二离合器部件转速快。

29、在又一示例中，先前解释的传动系统可以另外包括位于第一齿轮组件处的锁定装置，以防止第一离合器部件与第一小齿轮元件脱离接合。通过保持第一离合器部件接合第一小齿轮元件，反向扭矩可以传送到输入轴，用于由牵引马达产生能量。在该示例中，第一齿轮组件可以至少包括第二支柱元件。通过接合第二支柱元件，当车辆不加速时，可以防止空档模式。

30、第一离合器部件与第一小齿轮元件的接合可以通过接合第一传输轴和第一联接轴来实现。类似地，第二离合器部件与第二小齿轮元件的接合可以通过第二联接轴与输入轴的接合来实现。因此，可以防止由第一小齿轮元件和/或第二小齿轮元件与输出齿轮组件啮合/从输出齿轮组件脱离啮合引起的可能的能量损失。

31、在一个示例中，第二联接轴与承载元件同心地接合。第二联接轴与承载元件的同心接合也可以限制第二联接轴在其轴向方向上的运动。这里的接合可以意味着固定。第二联接轴和承载元件在轴向方向上直接彼此固定可以防止在它们之间使用轴向轴承来保持被施加到弹性元件上的释放力，从而减少损失。

32、在一个示例中，第一联接轴的中心轴线平行于第二联接轴的中心轴线布置。中心轴线可以理解为每个轴的纵向轴线。彼此独立的第一联接轴和第二联接轴可以在提供高级换档舒适性的同时实现有效的动力调整。

33、在一个示例中，输出齿轮组件可以包括可同心连接到输出轴的单个齿轮。输出齿轮组件的齿轮可以具有比第一和第二链轮元件和/或第一和第二小齿轮元件更大的直径。当然，输出齿轮组件的齿轮的直径可以比第一和第二链轮元件和/或第一和第二小齿轮元件的直径更小，或者具有与第一和第二链轮元件和/或第一和第二小齿轮元件相同的直径。输出齿轮组件的齿轮可以经由轴承元件连接到输出轴。

34、根据第二方面，提供了一种包括传动系统的电动车辆。电动车辆包括传动系统，特别是根据第一方面的传动系统。

35、根据第三方面，可以提供一种使用用于车辆的传动系统的扭矩传动方法。该方法可以包括，

36、-将第一链轮元件在第一链轮元件的轴向上连接到车辆的牵引马达的输入轴以接收输入扭矩，

37、-将第二链轮元件径向地相对于所述第一链轮元件布置，并通过中间单元的联接元件与第一链轮元件连通以接收输入扭矩，

38、-选择性地从第一齿轮组件传送第一输出扭矩到输出齿轮组件的输出轴，或从第二齿轮组件传送第二输出扭矩到输出齿轮组件的输出轴，

39、在将第一输出扭矩传送到输出轴的情况下，将第一齿轮组件同轴地连接到第二链轮元件以将输入扭矩转换为第一输出扭矩，

40、在将第二输出扭矩传送到输出轴的情况下，将第二齿轮组件同轴地连接到第一链轮元件，以将输入扭矩转换为第一输出扭矩。

41、本公开的这些和其他方面将从下文描述的实施例中变得明显并参照下文描述的实施例进行阐明。