用于车辆的变速器组件的制作方法

1.本发明涉及一种用于车辆的变速器组件、一种用于车辆的动力变速器装置、一种车辆和/或一种用于应用变速器组件的档位的方法。
2.本发明可以应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备。虽然将针对重型卡车来描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是还可用在其它车辆中，例如轻型卡车、铰接式运输车、挖掘机、轮式装载机和挖掘装载机以及乘用轿车。


背景技术：

3.用于车辆的变速器组件(也称为齿轮箱)被构造成通过使用多个驱动连接的齿轮而从输入轴到输出轴提供受控的动力施加。因此，变速器组件包括一个或多个齿轮，以提供从旋转动力源到例如车辆的一个或多个驱动轮轴的速度和扭矩转换。
4.该旋转动力源可以是任何类型的动力源，例如内燃机和一个或多个电动机。因此，变速器组件可以是用于包括一个或多个动力源的车辆的动力变速器装置的一部分。例如，已知为车辆提供至少两个单独的动力源，其中，经由变速器组件的相应输入轴提供来自这些动力源的动力。因此，这种变速器组件可以包括至少两个输入轴和至少一个公共输出轴。
5.例如，上述变速器组件可以包括由相应啮合的齿轮提供的四个不同档位，其中在输入轴之一与公共输出轴之间提供两个档位，并且在另一个输入轴与公共输出轴之间提供其它两个档位。变速器组件的四个档位可以被构造成处于两个轴向分离的齿轮平面(gear plane)内，其中档位一和档位二在第一齿轮平面内，而档位三和档位四在第二齿轮平面内。输入轴上的齿轮能够在输入轴上自由旋转，而公共输出轴上的齿轮旋转地固定在公共输出轴上。离合器构件(例如爪形离合器)用于使输入轴上的不同齿轮接合/分离。
6.尽管已经示出了上述变速器组件以提供从至少两个动力源到一个公共输出轴的高效动力传递，但仍然努力尝试开发进一步改进的变速器组件。


技术实现要素：

7.鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种改进的用于车辆的变速器组件、一种动力变速器装置、一种车辆和/或一种改进的用于应用变速器组件的档位的方法，其至少在一些方面减轻了现有技术的至少一种缺点，和/或至少提供了一种有用的替代方案。
8.根据本发明的第一方面，该目的通过根据权利要求1所述的用于车辆的变速器组件来实现。根据本发明的第二方面，该目的通过根据权利要求16所述的用于车辆的动力变速器装置来实现。根据本发明的第三方面，该目的通过根据权利要求18所述的车辆来实现。根据本发明的第四方面，该目的通过根据权利要求19所述的方法来实现。
9.根据本发明的第一方面，该目的通过一种用于车辆的变速器组件来实现，该变速器组件包括第一输入轴、第二输入轴以及公共输出轴。该变速器组件还包括：第一输入轴齿轮，该第一输入轴齿轮布置在第一输入轴上；第二输入轴第一齿轮和第二输入轴第二齿轮，该第二输入轴第一齿轮和第二输入轴第二齿轮在第二输入轴上相对于彼此轴向偏移地布
置；输出轴第一齿轮和输出轴第二齿轮，该输出轴第一齿轮和输出轴第二齿轮在公共输出轴上相对于彼此轴向偏移地布置。第二输入轴第一齿轮与输出轴第一齿轮啮合，并且，第一输入轴齿轮和第二输入轴齿轮中的每一个与输出轴第二齿轮啮合。该变速器组件进一步被构造成提供从第一输入轴到输出轴的第一扭矩路径，该第一扭矩路径是通过第一输入轴齿轮、输出轴第二齿轮、第二输入轴第二齿轮、第二输入轴、第二输入轴第一齿轮和输出轴第一齿轮按照依次的顺序提供的。
10.通过提供本文中公开的本发明，可以实现一种改进的变速器组件。实际上，发明人已经认识到，当具有经由输出轴第二齿轮的扭矩路径的至少一个档位被接合时，如果使第一输入轴上的齿轮与输出轴第一齿轮啮合，则与已知的变速器组件中一样，这样的齿轮能够以相对高的速度旋转。通过提供如本文中公开地构造的变速器组件，更具体地，通过构造具有上述第一扭矩路径的变速器组件，不需要第一输入轴上的齿轮与输出轴第一齿轮啮合。由此，可以消除在第一输入轴上具有过快旋转齿轮的风险，因此降低变速器组件的不希望的磨损和动力损失的风险。
11.可选地，第二输入轴第一齿轮和输出轴第一齿轮可以一起形成第一齿轮平面。仍可选地，第一齿轮平面可以不包括除了第二输入轴第一齿轮和输出轴第一齿轮之外的其它齿轮。因此，如上中提到的，不需要第一输入轴上的任何齿轮与输出轴第一齿轮啮合。由此，可以需要变速器组件的更少部件/构件，这暗示着成本降低、磨损减少、动力损失降低和/或使用期间可能的变速器故障风险降低。
12.可选地，第一输入轴齿轮、输出轴第二齿轮和第二输入轴第二齿轮可以一起形成第二齿轮平面。
13.可选地，输出轴第二齿轮可以被布置成能够相对于输出轴自由旋转。仍然可选地，该变速器组件还可以包括输出轴第一离合器构件，该输出轴第一离合器构件被构造成选择性地使输出轴第二齿轮相对于输出轴接合和分离，使得：当输出轴第二齿轮被接合时，输出轴第二齿轮被可旋转地锁定至输出轴，而当输出轴第二齿轮被分离时，输出轴第二齿轮能够相对于输出轴自由旋转。由此，扭矩路径例如可以在第一输入轴和公共输出轴之间，以及在第一输入轴和第二输入轴之间选择性地启用/禁用，从而意味着更通用的变速器组件。
14.可选地，第二输入轴第一齿轮可以相对于第二输入轴旋转固定地布置。通过提供被旋转固定到第二输入轴的第二输入轴第一齿轮，可以提供不太复杂的变速器组件而不损害其功能性。更具体地，可以接合/脱离某一档位(例如“第二”档位)，而无需第二输入轴上的用于使第二输入轴第一齿轮接合/分离的离合器构件。此外，通过提供被旋转固定到其轴的第二输入轴第一齿轮，不需要例如在该轴与第二输入轴第一齿轮之间的滚动轴承，因此与第二输入轴第一齿轮被能够自由旋转地提供时相比，部件更少。此外，提供被旋转固定的第二输入轴第一齿轮可以有利于该变速器组件的制造。
15.可选地，第二输入轴第一齿轮可以被提供为第二输入轴的一体部分。由此，可以需要更少的单独部件，这又可以提供成本效益。此外，较少的单独部件可能有益于提高变速器组件的稳健性和可靠性。更具体地，通过将第二输入轴第一齿轮与第二输入轴一体化，所述部件的制造可以在一个单一的制造过程中进行，这可以意味着降低的制造成本。而且，可以降低或消除第二输入轴第一齿轮与第二输入轴之间的界面中出现问题的风险，例如磨损、腐蚀、不希望的间隙等。
16.可选地，输出轴第一齿轮可以被布置成能够相对于输出轴自由旋转。仍然可选地，该变速器组件还可以包括输出轴第二离合器构件，该输出轴第二离合器构件被构造成选择性地使输出轴第一齿轮相对于输出轴接合和分离，使得：当输出轴第一齿轮被接合时，该输出轴第一齿轮被可旋转地锁定至输出轴，而当输出轴第一齿轮被分离时，输出轴第一齿轮能够相对于输出轴自由旋转。
17.可选地，第一输入轴齿轮可以被布置成能够相对于第一输入轴自由旋转。仍然可选地，该变速器组件还可以包括第一输入轴离合器构件，该第一输入轴离合器构件被构造成选择性地使第一输入轴齿轮相对于第一输入轴接合和分离，使得：当第一输入轴齿轮被接合时，第一输入轴齿轮被可旋转地锁定至第一输入轴，而当第一输入轴齿轮被分离时，第一输入轴齿轮能够相对于第一输入轴自由旋转。
18.可选地，第二输入轴第二齿轮可以被布置成能够相对于第二输入轴自由旋转。仍然可选地，该变速器组件还可以包括第二输入轴离合器构件，该第二输入轴离合器构件被构造成选择性地使第二输入轴第二齿轮相对于第二输入轴接合和分离，使得：当第二输入轴第二齿轮被接合时，第二输入轴第二齿轮被可旋转地锁定至第二输入轴，而当第二输入轴第二齿轮被分离时，第二输入轴第二齿轮能够相对于第二输入轴自由旋转。
19.可选地，该变速器组件还可以包括与公共输出轴驱动地连接的档位齿轮(range gear)，其中，该档位齿轮被构造成驱动地连接到车辆的驱动轮轴。该档位齿轮可以提供进一步的档位状态，例如低档状态和高档状态。由此，该档位齿轮可以为变速器组件提供增加的多功能性和性能。仍可选地，该档位齿轮可以是行星齿轮。
20.根据本发明的第二方面，该目的通过一种用于车辆的动力变速器装置来实现，该动力变速器装置包括根据本发明的第一方面的任一个实施例的变速器组件，其中，该动力变速器装置还包括第一驱动装置和第二驱动装置，该第一驱动装置驱动地连接到第一输入轴以驱动第一输入轴，该第二驱动装置驱动地连接到第二输入轴以驱动第二输入轴。
21.本发明的第二方面所提供的优点和效果在很大程度上类似于本发明的第一方面所提供的优点和效果。还应注意，本发明的第二方面的所有实施例都适用于本发明的第一方面的所有实施例并可与之结合，反之亦然。
22.可选地，第一驱动装置和第二驱动装置中的至少一个可以是电动机。已经发现本发明在使用电动机作为驱动装置时特别有用。事实上，提供至少两个电动机而不是只提供一个电动机可能是有益的。这有益的原因在于可以提供更紧凑的设计，并且还可以实现更高效的动力传动系，其中，这些电动机可以单独运行和/或一起运行。又进一步，其中一个电动机可以用作由另一个电动机驱动的发电机，从而提供动力收集模式以用于例如对电能存储源(例如车辆的电池)充电。
23.根据本发明的第三方面，该目的通过一种车辆来实现，该车辆包括根据本发明的第一方面的任一个实施例的变速器组件、和/或根据本发明的第二方面的任一个实施例的动力变速器装置。
24.本发明的第三方面所提供的优点和效果在很大程度上类似于本发明的第一方面和第二方面所提供的优点和效果。还应注意，本发明的第三方面的所有实施例都适用于本发明的第一方面和第二方面的所有实施例并可与之结合，反之亦然。
25.根据本发明的第四方面，该目的通过一种用于应用根据本发明的第一方面的任一
个实施例的变速器组件的档位的方法来实现。该方法包括通过提供从第一输入轴到输出轴的第一扭矩路径来应用所述档位的步骤，该第一扭矩路径是通过第一输入轴齿轮、输出轴第二齿轮、第二输入轴第二齿轮、第二输入轴、第二输入轴第一齿轮和输出轴第一齿轮按照依次的顺序提供的。
26.本发明的第四方面所提供的优点和效果在很大程度上类似于本发明的第一方面所提供的优点和效果。还应注意，本发明的第四方面的所有实施例都适用于本发明的第一方面、第二方面和第三方面的所有实施例并可与之结合，反之亦然。
附图说明
27.参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
28.在这些图中：
29.图1示出了根据本发明的实施例的包括变速器组件和动力变速器装置的卡车形式的车辆；
30.图2示出了根据本发明的实施例的变速器组件的示意图；
31.图3示出了根据本发明的变速器组件的不同档位的表格；并且
32.图4示出了根据本发明的实施例的动力变速器装置的示意图。
33.附图示出了本发明的概略的示例性实施例，因而不一定按比例绘制。应当理解，所示出和描述的实施例是示例性的并且本发明不限于这些实施例。还应注意的是，为了更好地描述和说明本发明，附图中的某些细节可能被夸大。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同元件，除非另有说明。
具体实施方式
34.在图1中，示出了重型卡车形式的车辆110。卡车110包括根据本发明实施例的变速器组件1和动力变速器装置100。变速器组件1将两个电动机em1、em2与传动轴50驱动地连接，该传动轴50又驱动地连接到驱动轮轴60，该驱动轮轴60例如包括差速器齿轮(未示出)。应当注意，尽管示出了一个驱动轮轴，但传动轴50可以连接到不止一个驱动轮轴，以驱动地面接合装置(例如车轮)。还如上所述，本发明不限于卡车，而是还可用于其它类型的车辆，例如公共汽车、建筑设备车辆等。
35.特别参照图2，其中示意性地示出了根据本发明的用于车辆的变速器组件1的实施例。
36.变速器组件1包括第一输入轴10、第二输入轴20和公共输出轴30。该变速器组件还包括：第一输入轴齿轮11，该第一输入轴齿轮11布置在第一输入轴10上；以及第二输入轴第一齿轮21和第二输入轴第二齿轮22，该第二输入轴第一齿轮21和第二输入轴第二齿轮22在第二输入轴20上相对于彼此轴向偏移地布置。此外，变速器组件1包括输出轴第一齿轮31和输出轴第二齿轮32，该输出轴第一齿轮31和输出轴第二齿轮32在公共输出轴30上相对于彼此轴向偏移地布置。第一输入轴10、第二输入轴20和公共输出轴30中的每一个被构造成围绕各自的旋转轴线a1、a2、a3旋转。由此，本文中使用的“轴向偏移”是指这些齿轮沿着相应的旋转轴线a1、a2、a3相对于彼此偏移地设置。
37.第二输入轴第一齿轮21与输出轴第一齿轮31啮合，并且第一输入轴齿轮11和第二
输入轴齿轮22中的每一个都与输出轴第二齿轮32啮合。由此，第二输入轴第一齿轮21和输出轴第一齿轮31可以一起形成第一齿轮平面。此外，如图所示，第一齿轮平面可以不包括除了第二输入轴第一齿轮21和输出轴第一齿轮31之外的任何其它齿轮。因此，如上文中所提到的，不需要第一输入轴10上的任何齿轮与输出轴第一齿轮31啮合。
38.此外，例如图2中所示，第一输入轴齿轮11、输出轴第二齿轮32和第二输入轴第二齿轮22可以一起形成第二齿轮平面。如所示出的实施例中所示，所述齿轮平面可能垂直于旋转轴线a1、a2、a3。
39.例如图2中进一步示出的，变速器组件1被构造成提供从第一输入轴10到输出轴30的第一扭矩路径，该第一扭矩路径是通过第一输入轴齿轮11、输出轴第二齿轮32、第二输入轴第二齿轮22、第二输入轴20、第二输入轴第一齿轮21和输出轴第一齿轮31按照依次的顺序提供的。在图2中以虚线箭头示出了第一扭矩路径。
40.在所示的实施例中，输出轴第二齿轮32被布置成能够相对于输出轴30自由旋转。此外，该变速器组件也包括输出轴第一离合器构件33，该输出轴第一离合器构件33被构造成选择性地使输出轴第二齿轮32相对于输出轴30接合和分离，使得：当输出轴第二齿轮32被接合时，输出轴第二齿轮32被可旋转地锁定至输出轴30，而当输出轴第二齿轮32被分离时，输出轴第二齿轮32能够相对于输出轴30自由旋转。
41.例如图2中进一步示出的，第二输入轴第一齿轮21可以相对于第二输入轴20旋转固定地布置。因此，并且例如图2中所示，输出轴第一齿轮31可以优选被布置成能够相对于输出轴30自由旋转。由此，如图所示，变速器组件1还可以包括输出轴第二离合器构件34，该输出轴第二离合器构件34被构造成选择性地使输出轴第一齿轮31相对于输出轴30接合和分离，使得：当输出轴第一齿轮31被接合时，输出轴第一齿轮31被可旋转地锁定至输出轴30，而当输出轴第一齿轮31被分离时，输出轴第一齿轮31能够相对于输出轴30自由旋转。因此，可以在输出轴第一齿轮31和公共输出轴30之间选择性地启用/禁用扭矩路径。
42.此外，如图所示，第一输入轴齿轮11可以布置成能够相对于第一输入轴10自由旋转。变速器组件1还包括第一输入轴离合器构件12，第一输入轴离合器构件12被构造成使第一输入轴齿轮11相对于第一输入轴10选择性地接合和分离，使得：当第一输入轴齿轮11被接合时，第一输入轴齿轮11被可旋转地锁定至第一输入轴10，而当第一输入轴齿轮11被分离时，第一输入轴齿轮11能够相对于第一输入轴10自由旋转。
43.在所示出的实施例中，第二输入轴第二齿轮22被布置成能够相对于第二输入轴20自由旋转。因此，变速器组件1还包括第二输入轴离合器构件23，该第二输入轴离合器构件23被构造成使第二输入轴第二齿轮22相对于第二输入轴20选择性地接合和分离，使得：当第二输入轴第二齿轮22被接合时，第二输入轴第二齿轮22被可旋转地锁定至第二输入轴20，而当第二输入轴第二齿轮22被分离时，第二输入轴第二齿轮22能够相对于第二输入轴20自由旋转。
44.本文中提到的轴离合器构件12、23、33、34可以以本领域技术人员已知的任何合适的形式来构造，例如，所述轴离合器构件可以是滑动/摩擦离合器和/或无滑动离合器中的任一种，例如是爪形离合器。此外，这些轴离合器构件可能在相应的轴上沿轴向方向移动以实现其接合/分离。
45.图3示出了用于例如图2中所示的变速器组件1的不同可能的档位状态或“档位”的
表格。标有“g12”的一列是指输出轴第二离合器构件34的位置，要么移动到与输出轴第一齿轮31接合的位置(在该表格中由“x”表示)，要么被设置在分离状态(在该表格中为空格)。标有“g3”的一列是指第一输入轴离合器构件12的位置，要么移动到与第一输入轴第一齿轮11接合的位置(在该表格中由“x”表示)，要么被设置在分离状态(在该表格中为空格)。标有“g34”的一列是指输出轴第一离合器构件33的位置，要么移动到与输出轴第二齿轮32接合的位置(在该表格中由“x”表示)，要么被设置在分离状态(在该表格中为空格)。标有“g4”的一列是指第二输入轴离合器构件23的位置，要么移动到与第二输入轴第二齿轮22接合的位置(在该表格中由“x”表示)，要么被设置在分离状态(在该表格中为空格)。该表格示出了六种可能的档位状态，即“1&2”、“2”、“2&3”、“3”、“3&4”和“4”。列“g3”中的具有“(x)”的方框的意思是第一输入轴离合器构件12可以在档位状态“2”下处于其接合状态/分离状态中的任一种。图2中的带有虚线的箭头示出了根据本发明的档位状态“1&2”的扭矩路径，即第一扭矩路径。根据示例实施例，该档位状态可以对应于变速器组件1的“第一”档位。在这种档位下，第二输入轴20也将旋转。
46.通过本文中公开的变速器组件1的构造，可以由致动器使离合器构件12、23、33、34中的至少一个在其不同状态之间移动，该致动器可能只需要设置在两个位置。更具体地，每个离合器构件12、23、33、34可以仅设置在两个位置，而不是例如设置在三个位置，如果离合器构件被构造成用于接合不止一个齿轮，则可能设置在三个位置。通过其设置，可以使用不太复杂的致动器，这意味着降低的成本和/或较低的潜在致动器故障的风险。用于使离合器构件12、23、33、34中的至少一个离合器构件移动的致动器可以是气动致动器和/或液压致动器。鉴于上述情况，操作所述气动致动器/液压致动器可能需要更少的控制阀。例如，如果提供一个致动器来移动输出轴第一离合器构件33并且提供另一个致动器来移动输出轴第二离合器构件34，则可以仅使用三个阀来操作两个致动器，而不是每个致动器有两个阀(这是更常见的构造)。
47.此外，如图2中所示，第一输入轴齿轮11和输出轴第二齿轮32之间的传动比可以大于第二输入轴第二齿轮22和输出轴第二齿轮32之间的传动比。这在图2中示出了，因为这些齿轮具有不同的直径。此外，如图所示，第二输入轴第二齿轮22和输出轴第二齿轮32之间的传动比可以小于第二输入轴第一齿轮21和输出轴第一齿轮31之间的传动比。此外，第一输入轴齿轮11和输出轴第二齿轮32之间的传动比可以小于第二输入轴第一齿轮21和输出轴第一齿轮31之间的传动比。本文中所使用的术语“传动比”可以定义如下：如果第一齿轮与第二齿轮啮合，则第一齿轮和第二齿轮之间的传动比是在使用期间第一齿轮的转速与第二齿轮的转速之比。
48.本发明还涉及一种用于车辆110的动力变速器装置100，其中图4中示出了其一个实施例。所示出的动力变速器装置100包括变速器组件1(也如图2中所示)。该动力变速器装置还包括：第一驱动装置em1和第二驱动装置em2，该第一驱动装置em1被驱动地连接到第一输入轴10，以驱动第一输入轴10；该第二驱动装置em2被驱动地连接到第二输入轴20，以驱动第二输入轴20。这里，这些驱动装置为电动机的形式，其可以顺时针或逆时针转动。如果需要，电动机em1和em2也可以用作发电机。在所示的实施例中，变速器组件1被设置在档位“1&2”(也如图2中所示)。由此，通过第一输入轴齿轮11、输出轴第二齿轮32、第二输入轴第二齿轮22、第二输入轴20、第二输入轴第一齿轮21和输出轴第一齿轮31按照依次的顺序提
供了从电动机em1并且从第一输入轴10到输出轴30的第一扭矩路径，如箭头所示。此外，该扭矩路径也经过档位齿轮40，直到它可以进一步被提供给例如传动轴50(如图1中所示)。
49.因此，所示出的动力变速器装置100还包括被驱动地连接到公共输出轴30的档位齿轮40，其中，档位齿轮40被构造成驱动地连接到车辆110的传动轴50(如图1中所示)。如图所示的档位齿轮40是行星齿轮。
50.本发明还涉及一种用于应用根据本发明的第一方面的任一个实施例的变速器组件1的档位的方法。该方法包括通过提供从第一输入轴10到输出轴30的第一扭矩路径来应用所述档位的步骤，该第一扭矩路径是通过第一输入轴齿轮11、输出轴第二齿轮32、第二输入轴第二齿轮22、第二输入轴20、第二输入轴第一齿轮21和输出轴第一齿轮31按照依次的顺序提供的。图2和图4中示出了这种状态。
51.所述方法可以进一步包括可选步骤，其中，通过将所述轴离合器构件移动到它们各自的位置(被接合或分离)，变速器组件1被设置在如图3的表格中概述的任一种档位状态。该方法可以进一步包括通过沿顺时针或逆时针方向移动所述电动机中的至少一个以允许车辆向前或向后行驶的可选步骤。该方法可以进一步包括将所述电动机中的至少一个设置在发电机模式下的可选步骤。
52.该变速器组件的如本文所公开的方法的步骤可以由电子控制单元自动执行，例如由本领域技术人员已知的齿轮箱控制单元(gcu)或由任何其它电子控制单元，或者由车辆的不止一个电子控制单元控制。因而，根据本发明的实施例，变速器组件1和/或动力变速器装置100还可以包括至少一个电子控制单元，例如gcu。由此，该变速器组件可以是用于车辆(例如卡车)的手自一体变速器或自动机械接合变速器(amt)。
53.应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。