CN102971170A - 机动车辆的混合驱动装置和用于其操控的方法 - Google Patents

机动车辆的混合驱动装置和用于其操控的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机动车辆的混合驱动装置，其包括：带有传动轴（2）的内燃机（VM）、带有转子（14）的能作为马达和发电机运行的电机（EM）以及带有两个共轴布置的输入轴（GE1、GE2）和共同的输出轴（GA）的多级换档变速器（15），其中，第一输入轴（GE1）居中地布置在构造为空心轴的第二输入轴（GE2）的内部，至少第一输入轴（GE1）能经由所配属的分离离合器（K1）与内燃机的传动轴连接，第二输入轴（GE2）与电机的转子传动连接，并且两个输入轴（GE1、GE2）能够分别经由多个档位齿轮组（3、5、7、9；4、6、8、10）以不同的传动比并且分别借助能切换的档位离合器（S1、S3；S2、S4）选择性地与输出轴（GA）形成传动连接。在基于双离合变速器（1）的简单且节约位置地构建的混合驱动装置（13、13’）中，仅第一输入轴（GE1）能经由所配属的分离离合器（K1）与内燃机（VM）的传动轴（2）连接，并且第一输入轴（GE1）和第二输入轴（GE2）能够经由能接合和断开的形状锁合的切换离合器（SE1、SE1’）相互联接。

Description

机动车辆的混合驱动装置和用于其操控的方法
技术领域
本发明涉及机动车辆的混合驱动装置，其包括：带有传动轴的内燃机、带有转子的能作为马达和发电机运行的电机以及带有两个输入轴和共同的输出轴的多级换档变速器，其中，第一输入轴共轴地布置在构造为空心轴的第二输入轴的内部，至少第一输入轴能够经由能操控的摩擦离合器与内燃机的传动轴连接，第二输入轴与电机的转子传动连接，并且两个输入轴能够分别经由多个能切换的档位齿轮组以不同的传动比选择性地与输出轴形成传动连接。此外，本发明还涉及用于操控依据本发明的混合驱动装置的方法流程。
背景技术
如下是已经公知的，即，由针对机动车辆而设置的双离合变速器通过将能作为马达和/或发电机运行的电机布置在输入轴、输出轴或中间轴上来创建一种混合驱动装置，所述双离合变速器在输入侧经由两个摩擦离合器能与内燃机的传动轴连接或者说能传动连接。
例如在DE 101 33 695 A1中公开了多种将电机布置在不同结构类型的双离合变速器中的可能性。例如，电机可以共轴地布置在输入轴的或中间轴的自由端部上，其中，转子可以直接抗相对转动地与相关的变速器轴连接，或者在中间轴的情况中必要时可以经由其输入恒定件与所配属的输入轴传动连接。同样地，电机可以与输入轴或中间轴轴平行地布置，其中，转子经由圆柱齿轮传动机构与相关的变速器轴传动连接，或在中间轴的情况中可以通过使用档位齿轮组的齿轮与输入轴传动连接。如下也是可能的，即，电机共轴地布置在输入轴或输出轴上，其中，空心构造的转子可以直接抗相对转动地与相关的变速器轴连接，或者在输出轴的情况中可以通过使用档位齿轮组的齿轮与相邻的中间轴传动连接并且必要时经由其输入恒定件与所配属的输入轴传动连接。
用于将电机布置在具有两个共轴嵌套布置的输入轴和两个共轴嵌套布置的中间轴的双离合变速器内部的其它可能性在DE 10 2005 035 328 A1中公知。
然而，混合驱动装置的这些公知的实施方案具有如下缺点，即，伴随着电机的布置，初始的双离合变速器的轴向的和径向的尺寸不再能够保持。当电机布置在变速器壳体内部时，必然造成变速器尺寸轴向的或径向的扩展，因为初始的双离合变速器大多尽可能紧凑地构建并且未针对容纳附加机组地设计。此外，电机的于变速器内部的布置方案在防止变速器机油渗入的封装、有效冷却和针对维护作业和修理作业的便捷性方面存在问题。
在电机的于变速器外部的布置方案中，例如布置在变速器轴的向外延长的自由端部上，虽然对初始的双离合变速器的所需要的结构上的改变相对较小，但由如此构造的混合驱动装置所占据的结构空间同样比初始的双离合变速器更大，由此，难于替代初始的双离合变速器可选地将混合驱动装置集成到现有的机动车辆中并且在未对车辆车体进行耗费的改变的情况下通常是不可能的。此外，在电机于变速器外部的布置方案中，前面所描述的布置方案可能性大多被取消了。
此外，提出了具有集成电机的换档变速器，其具有两个输入侧的变速器轴尤其是两个中间轴，它们能够分别经由多个能切换的档位齿轮组以不同的传动比与共同的输出轴形成传动连接。这种换档变速器在其原理性构建方面很大程度上对应于双离合变速器。然而，仅一个输入侧的变速器轴能够相应地经由能操控的摩擦离合器直接地或间接地与内燃机的传动轴连接，而另一输入侧的变速器轴间接地或直接地与电机的转子传动连接。
在根据US 6 645 105 B2的最初的这种混合驱动装置中，输入侧的第一变速器轴能经由摩擦离合器与内燃机的传动轴连接，而输入侧的第二变速器轴经由输入恒定件和构造为单排行星齿轮传动机构的外差式变速器与电机的转子和输入侧的第一变速器轴传动连接。为了经由配属给输入侧的第二变速器轴的档位级来传输电动马达的或内燃机的转矩，分别在外差式变速器内部通过内燃机或电机的相应力矩支持是必需的。此外，为了实现宽广的功能范围，电机必须能在两个转动方向上作为马达和作为发电机运行（四象限运行），这要求电机和对其操控的相应耗费的构造方案。伴随关断内燃机和打开摩擦离合器的纯粹的电动行驶运行利用这种公知的混合驱动装置是不可能的。
在根据WO 2008/138387A1的另外的这种混合驱动装置中，输入侧的第一变速器轴能经由摩擦离合器与内燃机的传动轴连接，而输入侧的第二变速器轴直接抗相对转动地与电机的转子连接。为了能够分别利用输入侧的相应的另一变速器轴的至少若干档位级来传输电动马达的或内燃机的转矩，输入侧的第一和第二变速器轴的两个档位齿轮组分别布置在共同的径向平面中并且分别利用共同的、构造为空套轮的且布置在共同的输出轴上的齿轮，而布置在输入侧的第二变速器轴上的相关的齿轮构造为固定轮。通过固定轮和空套轮的这种特殊布置而产生如下不同，即，其在从很大程度上结构相同的双离合变速器中导出混合驱动装置时要求显著的结构上的改变。
最后，在DE 199 60 621 B4中描述了这种混合驱动装置的三种实施方式，其中，第一中间轴能够分别经由第一输入恒定件、输入轴和能操控的摩擦离合器与内燃机的传动轴传动连接。第二中间轴直接抗相对转动地与电机的转子连接（参见此文献的图1）或者经由第二输入恒定件与该转子传动连接（参见此文献的图2和图3）。为了能够分别利用相应的另一中间轴的至少若干档位级来传输电动马达的或内燃机的转矩，要么经由能断开和接合的切换离合器第二中间轴能与第二输入恒定件的从动轮连接并且经由第二输入恒定件的驱动轮能与输入轴联接（参见此文献的图1），要么第二输入恒定件的抗相对转动地与共轴地布置在输入轴上的电机的转子连接的驱动轮能与输入轴联接（参见此文献的图2和图3）。切换离合器分别布置在第二输入恒定件的背离发动机的侧上并且因此布置在换档变速器内部，由此，相对于很大程度上结构相同的双离合变速器而产生相应高的改变耗费并且尤其是在混合驱动装置的第二和第三实施形式中基于输入恒定件的在那里的共轴分级的布置而产生变速器尺寸的轴向扩展。
因此，公知的混合驱动装置具有如下主要缺点，即，它们具有特殊研发的换档变速器或者具有以高的结构上的耗费由双离合变速器导出的换档变速器，其具有提高的制造成本和/或增大的尺寸。由此，作为对常规驱动装置的替选方案而将相应的混合驱动装置集成到现有的机动车辆中是困难的或者说不利地仅能以高的结构上的和经济上的耗费来实现。
发明内容
因此，本发明的任务是提出一种机动车辆的基于前面所提到的类型的双离合变速器的混合驱动装置，其简单且节约位置地构建以及能在没有大的结构改变的情况下作为替选的驱动装置集成到机动车辆中。此外，应当说明用于操控这种依据本发明的混合驱动装置的方法流程。
与混合驱动装置结构上的构造有关的任务的依据本发明的第一解决方案结合权利要求1的前序部分的特征在于如下，即，仅变速器的第一输入轴能经由所配属的分离离合器与内燃机的传动轴连接，并且第一输入轴以及第二输入轴能够经由能接合和断开的形状锁合的切换离合器相互联接。
与混合驱动装置结构上的构造有关的任务的依据本发明的第二解决方案结合独立权利要求2的前序部分的特征在于如下，即，仅第一输入轴能经由所配属的分离离合器与内燃机的传动轴连接，并且分离离合器的发动机侧的部件与第二输入轴能够经由能接合和断开的形状锁合的切换离合器相互联接。
分离离合器尤其实施为摩擦离合器，该摩擦离合器也适于作为起动离合器。
依据本发明的混合驱动装置的有利的设计方案和改进方案包含在从属权利要求3至13中。用于操控依据本发明的混合驱动装置的有利的方法流程在独立权利要求14以及所配属的与方法有关的从属权利要求13至22中说明。
因此，本发明基于机动车辆的混合驱动装置，其包括带有传动轴的内燃机、带有转子的能作为马达和发电机运行的电机和带有两个共轴布置的输入轴和共同的输出轴的多级换档变速器。第一输入轴居中地布置在构造为空心轴的第二输入轴的内部。至少第一输入轴能经由所配属的分离离合器与内燃机的传动轴连接。第二输入轴与电机的转子传动连接。此外，两个输入轴能够分别经由多个档位齿轮组以不同的传动比并且分别借助能切换的档位离合器选择性地与输出轴形成传动连接。
依据本发明的混合驱动装置以很大程度上结构相同的双离合变速器的结构为基础，其中，舍去第二分离离合器，第二输入轴通常能经由该第二分离离合器与内燃机的传动轴连接。代替地，第二输入轴在依据本发明的混合驱动装置中与电机的转子传动连接并且能经由所设置的切换离合器与第一输入轴或与余下的分离离合器的发动机侧的部件也就是说与内燃机的传动轴联接。
由此，两个平行的力传输支路能在输入侧相互联接并且因此它们在混合驱动装置的第一实施形式中为内燃机和电机以及在混合驱动装置的第二实施形式中为内燃机提供力传输。
为了实现依据本发明的混合驱动装置，相对于双离合变速器仅需要较小的结构上的改变。因为这些改变仅在输入轴的处于变速器壳体外部的区域中，所以基础变速器能够很大程度上不改变地从双离合变速器继承过来。基于混合驱动装置的特殊构建，用于启动内燃机的电机可以在增压运行中、在回收运行中、在纯粹的电动行驶运行中使用并且在燃烧行驶运行中用于克服由换档造成的牵引力中断或推动力中断。
因此，优选在变速器壳体的外部，电机和切换离合器布置在分离离合器与变速器壳体的发动机侧的端壁之间并且与分离离合器有利地一起大致保持很大程度上结构相同的双离合变速器的双离合设施的结构空间。
在此，切换离合器可以构造为摩擦同步的同步离合器。然而如下也是可能的，即，切换离合器构造为非同步的爪式离合器，其能成本低廉地制造并且更为紧凑和更为稳固。根据换档情况，切换离合器的同步可以经由电机或内燃机进行，在该同步中混合驱动装置的第一实施形式与分离离合器的至少部分的闭合相结合。
因为电机也能用于档位离合器的同步，所以至少那些配属给第二输入轴的档位齿轮组的档位离合器可以构造为非同步的爪式离合器。
为了最优地充分利用现有的结构空间，电机优选共轴地布置在第二输入轴上，其中，电机的转子能够直接抗相对转动地与第二输入轴连接或者能够经由变速级与第二输入轴传动连接。
变速级在这种情况中适宜地构造为单排行星齿轮传动机构，其具有内齿圈、带有多个与内齿圈齿部啮合的行星齿轮的行星架以及与行星齿轮齿部啮合的太阳轮，其中，内齿圈抗相对转动地与电机的转子连接，行星架抗相对转动地附着在第二输入轴上，并且太阳轮与壳体固定地止动。
然而如下也是可能的，即，电机EM与第二输入轴轴平行地布置，并且电机的转子经由变速级与第二输入轴传动连接。
在这种情况中，变速级可以构造为圆柱齿轮传动机构，其具有抗相对转动地与电机的转子连接的第一齿轮和抗相对转动地与第二输入轴连接的以及与第一齿轮齿部啮合的第二齿轮。
如下也是可能的，即，变速级可以构造为链传动机构，其具有抗相对转动地与电机的转子连接的第一链轮和抗相对转动地布置在第二输入轴上的以及经由闭合的环节链形状锁合地与第一链轮传动连接的第二链轮。
另一种可能性在于如下，即，变速级可以构造为带传动机构，其具有抗相对转动地与电机的转子连接的第一带盘和抗相对转动地布置在第二输入轴上的以及经由闭合的传动带力锁合地与第一带盘传动连接的第二带盘。
不依赖于电机的布置方案和变速级的构造方案，变速级适宜地具有范围在iKE=1.25到iKE=1.67之间的传动比，由此，电机可以功率较弱地并且相应更为紧凑地以及更为轻便地构造，而与其连接的电机的运行转速的提高不会导致严峻的高数值。
在所描述的依据本发明的混合驱动装置的第一实施形式中，为了内燃机的动量启动（Impulsstart）而依据方法地设置如下，即，在打开分离离合器且挂出档位G1-G7、R的情况下首先接合切换离合器并且随后通过电机加速第二输入轴直至预先给出的在内燃机的启动转速之上的动量启动转速，并且将内燃机随后通过快速地闭合分离离合器而借助电机的角动量来启动。
在依据本发明的混合驱动装置的两种实施形式中，为了内燃机的正常电启动而设置如下，即，在打开分离离合器且挂出档位G1-G7、R的情况下接合切换离合器并且按照需要也就是说在混合驱动装置的第一实施形式中闭合分离离合器，并且随后借助电机的驱动力矩启动内燃机。
为了增压运行而设置如下，即，按照需要也就是说当内燃机的力通量当前发生在配属给第一输入轴的档位G1、G3、G5、G7上时，首先挂入配属给第二输入轴的前进档位G2、G4、G6或接合切换离合器，并且电机随后作为马达运行，也就是说输出驱动力矩。
为了回收运行而以相同的方式设置如下，即，按照需要首先挂入配属给第二输入轴的前进档位G2、G4、G6或者接合切换离合器，并且电机随后作为发电机而运行，也就是说吸收在动力总成系统中作用为倒拖力矩的发电机力矩。
为了电动行驶运行而设置如下，即，在打开分离离合器、断开切换离合器和挂出档位G1-G7、R的情况下首先挂入配属给第二输入轴的档位G2、G4、G6、R，并且电机随后作为马达运行，也就是说输出驱动力矩。
在燃烧行驶运行期间进行从负载档位、例如G3到目标档位、例如G5的换档且这两个档位均是配属给第一输入轴时，为了避免牵引力中断而设置如下，即，首先同步并挂入配属给第二输入轴的中间档位例如G4，以及随后时间上交叠地构建电机的马达力矩、降低内燃机的马达力矩和打开分离离合器。接下来，在时间上交叠地再降低电机的马达力矩、再构建内燃机的马达力矩以及闭合分离离合器之前，挂出负载档位G3以及同步并挂入目标档位G5。最后，挂出中间档位G4。切换离合器在这个换档流程期间持续地断开。
在燃烧行驶运行期间进行从配属给第一输入轴的负载档位、例如G3到配属给第二输入轴的目标档位、例如G4的换档时，为了避免牵引力中断而设置如下，即，首先同步并挂入目标档位G4，并且随后时间上交叠地构建电机的马达力矩、降低内燃机的马达力矩以及打开分离离合器。接下来，在时间上交叠地再降低电机的马达力矩、再构建内燃机的马达力矩、以及按照需要也就是说在依据本发明的混合驱动装置的第一实施形式中闭合分离离合器之前，挂出负载档位G3以及同步并接合切换离合器。
在燃烧行驶运行期间进行从配属给第二输入轴的负载档位、例如G4到配属给第一输入轴的目标档位、例如G5的换档时，为了避免牵引力中断而设置如下，即，首先时间上交叠地构建电机的马达力矩、降低内燃机的马达力矩以及断开切换离合器并且按照需要也就是说在依据本发明的混合驱动装置的第一实施形式中打开分离离合器。接下来，在时间上交叠地再降低电机的马达力矩，构建内燃机的马达力矩以及闭合分离离合器之前，同步并挂入目标档位G5。最后，挂出负载档位G4。
在燃烧行驶运行期间进行从负载档位、例如G4到目标档位、例如G6的换档且这两个档位均是配属给第二输入轴时，为了避免牵引力中断而设置如下，即，首先时间上交叠地构建电机的马达力矩、降低内燃机的马达力矩以及断开切换离合器并且按照需要也就是说在依据本发明的混合驱动装置的第一实施形式中打开分离离合器。接下来，在时间上交叠地再降低电机的马达力矩、再构建内燃机的马达力矩以及闭合分离离合器之前，同步并挂入配属给第一输入轴的中间档位例如G5。随后，挂出负载档位G4以及同步并挂入目标档位G6。接着，时间上交叠地构建电机的马达力矩、降低内燃机的马达力矩以及打开分离离合器。接下来，在时间上交叠地再降低电机的马达力矩、再构建内燃机的马达力矩以及按照需要也就是说在依据本发明的混合驱动装置的第一实施形式中闭合分离离合器之前，再挂出中间档位G5以及同步并接合切换离合器。
在获悉本发明的情况中如下是不言而喻的，即，前面针对内燃机的牵引运行所描述的换档过程能以相同的方式在内燃机的推车运行中实施，其中，内燃机的马达力矩是倒拖力矩而电机的马达力矩是作用为倒拖力矩的发电机力矩。
附图说明
为了阐明本发明，说明书附有带实施例的附图。其中：
图1在示意图中示出了依据本发明的混合驱动装置的第一实施形式；
图2示出了根据图1的混合驱动装置的第一实施方案的改进方案；
图3在示意图中示出了依据本发明的混合驱动装置的第二实施形式；
图4示出了根据图3的混合驱动装置的第二实施方案的改进方案；
图5在示意图中示出了双离合变速器，由该双离合变速器导出了根据图1至图4的混合驱动装置的第二实施形式。
具体实施方式
因此，在图5中以示意性的方式示出了双离合变速器1，由该双离合变速器导出下文所描述的依据本发明的机动车辆的混合驱动装置的实施方案和变型方案。双离合变速器1具有两个共轴布置的输入轴GE1、GE2和共同的输出轴GA。第一输入轴GE1居中地布置在构造为空心轴的第二输入轴GE2的内部。两个输入轴GE1、GE2在输入侧能经由分别配属的分离离合器K1、K2与内燃机VM的传动轴2连接。图5中的分离离合器K1、K2实施为摩擦离合器。在输出侧，两个输入轴GE1、GE2示例性地经由分别由两个固定轮形成的输入恒定件EK1、EK2与所配属的中间轴VG1、VG2传动连接。
每个中间轴VG1、VG2能经由多个档位齿轮组3、5、7、9或4、6、8、10以不同的传动比选择性地与共同的输出轴GA形成传动连接。配属给第一输入轴GE1和第二输入轴GE2的档位齿轮组3、5、7、9或4、6、8、10分别由能转动地支承在所配属的中间轴VG1、VG2上的且经由档位离合器能与其联接的空套轮以及相应地抗相对转动地附着在输出轴GA上的固定轮组成。由此，总共得出七个前进档位G1至G7并且结合中间轮11得出后退档位R。
档位齿轮组的档位离合器构造为摩擦同步的同步离合器并且分别成对地组合成换档组件S1、S2、S3、S4。此外，两个中间轴VG1、VG2的档位齿轮组3、5、7、9或4、6、8、10在此示例性地分别成对地布置在共同的径向平面中并且分别利用输出轴GA上的共同的固定轮。输入轴GE1、GE2的变速器侧的区段、输入恒定件EK1、EK2、两个中间轴VG1、VG2、带有换档组件S1-S4的档位齿轮组3、5、7、9或4、6、8、10和输出轴GA的变速器侧的区段布置在变速器壳体12的内部。
图1中示出的这些构件的构造方案对于本发明而言除了能选择性地建立在共轴的输入轴GE1、GE2和输出轴GA之间的传动连接的功能之外仅是示例性的。因此，构件的变速器内部的构造方案和布置方案，例如输出轴GA相对于输入轴GE1、GE2的方位、中间轴VG1、VG2的使用与布置和档位齿轮组3、5、7、9或4、6、8、10的构造以及布置也可以任意不同地设计。
从根据图5的双离合变速器1出发，根据图1的依据本发明的混合驱动装置13的第一实施形式通过如下方式来创建，即，舍去第二分离离合器K2，而设置有能作为马达和发电机运行的电机EM，该电机的转子14与第二输入轴GE2传动连接，并且设置有能接合和断开的形状锁合的切换离合器SE1，经由该切换离合器两个输入轴GE1、GE2能相互联接。
原本的换档变速器15也就是说布置在变速器壳体12内部的构件，如输入恒定件EK1、EK2、中间轴VG1、VG2、档位齿轮组3至10、切换离合器S1-S4和输出轴GA相对双离合变速器1很大程度上不变化。
在混合驱动装置13的这种实施形式中，电机EM共轴地布置在第二输入轴GE2上并且电机EM的转子14直接抗相对转动地与第二输入轴GE2连接。切换离合器SE1在此示例性地构造为摩擦同步的同步离合器。在变速器壳体12的外部，电机EM和切换离合器SE1布置在余下的分离离合器K1与变速器壳体12的发动机侧的端壁12a之间并且与分离离合器K1一起大致保持例如根据图5的很大程度上结构相同的双离合变速器1的双离合设施K1、K2的结构空间。图1至图4中的分离离合器K1实施为摩擦离合器。
图2中示出的依据本发明的混合驱动装置13’的改进方案与根据图1的混合驱动装置13由此相区别，即，切换离合器SE1’现在构造为如下非同步的爪式离合器，即，电机EM的转子14现在经由变速级KE与第二输入轴GE2传动连接，并且配属给第二输入轴GE2的档位齿轮组4、6、8、10的档位离合器S2’、S4’现在构造为非同步的爪式离合器。
变速级KE构造为单排行星齿轮传动机构，其具有内齿圈16、带有多个与内齿圈16齿部啮合的行星齿轮18的行星承载件17和与行星齿轮18齿部啮合的太阳轮19。内齿圈16抗相对转动地与电机EM的转子14连接，行星承载件17抗相对转动地附着在第二输入轴GE2上，并且太阳轮19与壳体固定地止动。因此，变速级KE具有范围在iKE=1.25到iKE=1.67之间的传动比。由此，电机EM可以相应地功率较弱地且因此更紧凑和更轻便地构造，而不具有严峻的高运行转速。
从根据图5的双离合变速器1出发，根据图3的依据本发明的混合驱动装置20的第二实施形式通过如下方式来创建，即，舍去第二分离离合器K2，而设置有能作为马达和发电机运行的电机EM，该电机的转子14与第二输入轴GE2传动连接，并且设置有能接合和断开的形状锁合的切换离合器SE2，经由该切换离合器余下的分离离合器K1的发动机侧的部件21，例如离合器篮（Kupplungskorb）与第二输入轴GE2相互联接。
如在根据图1的混合驱动装置13的第一实施形式中那样，依据图3的电机EM共轴地布置在第二输入轴GE2上并且电机EM的转子14直接抗相对转动地与第二输入轴GE2连接。切换离合器SE2在此示例性地构造为摩擦同步的同步离合器。在变速器壳体12的外部，电机EM和切换离合器SE2再次布置在余下的分离离合器K1以及变速器壳体12的发动机侧的端壁12a之间并且同样地与分离离合器K1一起大致保持例如根据图5的很大程度上结构相同的双离合变速器1的双离合设施K1、K2的结构空间。
图4中示出的依据本发明的混合驱动装置20’的改进方案与根据图3的混合驱动装置20由此相区别，即，切换离合器SE2’现在构造为如下非同步的爪式离合器，即，电机EM的转子14如根据图2的混合驱动装置13’那样经由构造为单排行星齿轮传动机构的变速级KE与第二输入轴GE2传动连接，并且配属给第二输入轴GE2的档位齿轮组4、6、8、10的档位离合器S2’、S4’同样构造为非同步的爪式离合器。
利用前面所描述的实施形式创建了一种结构上基于双离合变速器1的平行作用的混合驱动装置13、13’、20、20’，其包括电机EM和带有两个力传输支路的自动化变速器15。布置在变速器壳体12内部的构件，如输入恒定件EK1、EK2、中间轴VG1、VG2、带有档位离合器S1、S3或S2、S4的档位齿轮组3、5、7、9或4、6、8、10和输出轴GA，甚至必要时变速器壳体12自身也可以很大程度上不变地从初始的双离合变速器1继承过来。
通过第二分离离合器K2的取消和在余下的分离离合器K1与变速器壳体12的发动机侧的端壁12a之间布置电机EM以及附加的切换离合器SE1、SE2或SE1’、SE2’，能够很大程度上保持初始的双离合变速器1的结构空间。因此，依据本发明的混合驱动装置13、13’或20、20’能成本低廉地制造并且可以在没有显著改变相关机动车辆的情况下作为具有双离合变速器1的常规驱动装置的替选来使用。
依据本发明的混合驱动装置13、13’或20、20’的功能范围包含借助电机EM启动内燃机VM。在混合驱动装置13、13’的第一实施形式中，内燃机VM的动量启动也是可能的。此外，电机EM在燃烧行驶运行期间的增压运行和回收运行是可能的。纯粹的电动行驶运行在第一实施形式13、13’中在所有档位G1、G3、G5、G7或G2、G4、G6、R上均是可能的，而在第二实施形式20、20’中仅在配属给第二输入轴GE2的档位G2、G4、G6、R上是可能的。
在燃烧行驶运行中，在两个实施形式13、13’或20、20’的情况下能使用所有的档位G1、G3、G5、G7或G2、G4、G6、R，其中，由换档造成的牵引力中断或推动力中断能够通过由电机EM暂时承担负载来避免。在根据图2和图4的依据混合驱动装置13’、20’的实施形式的档位离合器或换档组件S2’、S4’的和相应的切换离合器SE1’、SE2’的非同步实施方案中，它们在接合之前分别通过电机EM或者说通过电机EM或内燃机VM来同步。
附图标记
1                    双离合变速器
2                    内燃机的传动轴
3、5、7、9        档位齿轮组
4、6、8、10       档位齿轮组
11                中间齿轮
12                变速器壳体
12a               变速器壳体的发动机侧的端壁
13                混合驱动装置
13’              混合驱动装置
14                电机的转子
15                换档变速器
16                内齿圈
17                行星架
18                行星齿轮
19                太阳轮
20                混合驱动装置
20’              混合驱动装置
21                第一分离离合器的发动机侧的部件
EK1               第一输入恒定件
EK2               第二输入恒定件
EM                电机
G1-G7             前进档位
GA                输出轴
GE1               第一输入轴
GE2               第二输入轴
iKE               变速级KE的传动比
K1                第一分离离合器
K2                第二分离离合器
KE                变速级
R                 后退档位
S1、S3            换档组件
S2、S4            换档组件
S2’、S4’        换档组件
SE1               切换离合器
SE1’             切换离合器
SE2               切换离合器
SE2’             切换离合器
VM                内燃机
VG1               第一中间轴
VG2               第二中间轴

Claims (22)

1.机动车辆的混合驱动装置，其包括：带有传动轴（2）的内燃机（VM）、带有转子（14）的能作为马达和发电机运行的电机（EM）以及带有两个共轴布置的输入轴（GE1、GE2）和共同的输出轴（GA）的多级换档变速器（15），其中，第一输入轴（GE1）居中地布置在构造为空心轴的第二输入轴（GE2）的内部，至少所述第一输入轴（GE1）能经由配属的分离离合器（K1）与所述内燃机（VM）的传动轴（2）连接，所述第二输入轴（GE2）与所述电机（EM）的转子（14）传动连接，并且两个输入轴（GE1、GE2）能分别经由多个档位齿轮组（3，5、7、9；4、6、8、10）以不同的传动比并且分别借助能切换的档位离合器（S1、S3；S2、S4）选择性地与所述输出轴（GA）形成传动连接，其特征在于，仅所述第一输入轴（GE1）能经由所述配属的分离离合器（K1）与所述内燃机（VM）的传动轴（2）连接，并且所述第一输入轴（GE1）和所述第二输入轴（GE2）能经由能接合和断开的形状锁合的切换离合器（SE1、SE1’)相互联接。
2.机动车辆的混合驱动装置，其包括：带有传动轴（2）的内燃机（VM）、带有转子（14）的能作为马达和发电机运行的电机（EM）以及带有两个共轴布置的输入轴（GE1、GE2）和共同的输出轴（GA）的多级换档变速器（15），其中，第一输入轴（GE1）居中地布置在构造为空心轴的第二输入轴（GE2）的内部，至少所述第一输入轴（GE1）能经由配属的分离离合器（K1）与所述内燃机（VM）的传动轴（2）连接，所述第二输入轴（GE2）与所述电机（EM）的转子（14）传动连接，并且两个输入轴（GE1、GE2）能分别经由多个档位齿轮组（3、5、7、9；4、6、8、10）以不同的传动比并且分别借助能切换的档位离合器（S1、S3；S2、S4）选择性地与所述输出轴（GA）形成传动连接，其特征在于，仅所述第一输入轴（GE1）能经由所述配属的分离离合器（K1）与所述内燃机（VM）的传动轴（2）连接，并且所述分离离合器（K1）的发动机侧的部件（21）和所述第二输入轴（GE2）能经由能接合和断开的形状锁合的切换离合器（SE2、SE2’)相互联接。
3.根据权利要求1或2所述的混合驱动装置，其特征在于，在所述换档变速器（15）的变速器壳体（12）的外部，所述电机（EM）和所述切换离合器（SE1、SE1’；SE2、SE2’）布置在所述分离离合器（K1）与所述变速器壳体（12）的发动机侧的端壁（12a）之间并且与所述分离离合器（K1）一起大致保持很大程度上结构相同的双离合变速器（1）的双离合设施（K1、K2）的结构空间。
4.根据权利要求1至3之一所述的混合驱动装置，其特征在于，所述切换离合器（SE1、SE2）构造为摩擦同步的同步离合器。
5.根据权利要求1至3之一所述的混合驱动装置，其特征在于，所述切换离合器（SE1’、SE2’）构造为非同步的爪式离合器。
6.根据权利要求1至5之一所述的混合驱动装置，其特征在于，至少那些配属给所述第二输入轴（GE2）的档位齿轮组（4、6、8、10）的档位离合器（S2’、S4’）构造为非同步的爪式离合器。
7.根据权利要求1至6之一所述的混合驱动装置，其特征在于，所述电机（EM）共轴地布置在所述第二输入轴（GE2）上，并且所述电机（EM）的转子（14）直接抗相对转动地与所述第二输入轴（GE2）连接或者经由变速级（KE）与所述第二输入轴（GE2）传动连接。
8.根据权利要求7所述的混合驱动装置，其特征在于，所述变速级（KE）构造为单排行星齿轮传动机构，所述单排行星齿轮传动机构具有内齿圈（16）、带有多个与所述内齿圈（16）齿部啮合的行星齿轮（18）的行星架（17）以及与所述行星齿轮（18）齿部啮合的太阳轮（19），其中，所述内齿圈（16）抗相对转动地与所述电机（EM）的转子（14）连接，所述行星架（17）抗相对转动地附着在所述第二输入轴（GE2）上，并且所述太阳轮（19）与壳体固定地止动。
9.根据权利要求1至6之一所述的混合驱动装置，其特征在于，所述电机（EM）与所述第二输入轴（GE2）轴平行地布置，并且所述电机（EM）的转子（14）经由变速级（KE）与所述第二输入轴（GE2）传动连接。
10.根据权利要求9所述的混合驱动装置，其特征在于，所述变速级（KE）构造为圆柱齿轮传动机构，所述圆柱齿轮传动机构具有抗相对转动地与所述电机（EM）的转子（14）连接的第一齿轮和抗相对转动地与所述第二输入轴（GE2）连接的以及与所述第一齿轮齿部啮合的第二齿轮。
11.根据权利要求9所述的混合驱动装置，其特征在于，所述变速级（KE）构造为链传动机构，所述链传动机构具有抗相对转动地与所述电机（EM）的转子（14）连接的第一链轮和抗相对转动地布置在所述第二输入轴（GE2）上的以及经由闭合的环节链形状锁合地与所述第一链轮传动连接的第二链轮。
12.根据权利要求9所述的混合驱动装置，其特征在于，所述变速级（KE）构造为带传动机构，所述带传动机构具有抗相对转动地与所述电机（EM）的转子（14）连接的第一带盘和抗相对转动地布置在所述第二输入轴（GE2）上的以及经由闭合的传动带力锁合地与所述第一带盘传动连接的第二带盘。
13.根据权利要求7至12之一所述的混合驱动装置，其特征在于，所述变速级（KE）具有范围在iKE=1.25到iKE=1.67之间的传动比。
14.用于操控根据装置权利要求1和3至13中的至少一个所述的混合驱动装置的方法，其特征在于，为了所述内燃机（VM）的动量启动，在打开分离离合器（K1）且挂出档位（G1-G7、R）的情况下首先接合所述切换离合器（SE1、SE1’）并且随后通过所述电机（EM）加速所述第二输入轴（GE2）直至预先给出的在所述内燃机（VM）的启动转速之上的动量启动转速，并且将所述内燃机（VM）随后通过快速地闭合所述分离离合器（K1）而借助所述电机（EM）的角动量来启动。
15.用于操控根据装置权利要求1至13中的至少一个所述的混合驱动装置的方法，其特征在于，为了电启动所述内燃机（VM），在打开分离离合器（K1）且挂出档位（G1-G7、R）的情况下接合所述切换离合器（SE1、SE1’；SE2、SE2’）并且按照需要闭合所述分离离合器（K1），并且随后借助所述电机（EM）的驱动力矩启动所述内燃机（VM）。
16.根据权利要求14至15之一所述的方法，其特征在于，为了增压运行，按照需要首先挂入配属给所述第二输入轴（GE2）的前进档位（G2、G4、G6）或者接合所述切换离合器（SE1、SE1’、SE2、SE2’），并且所述电机（EM）随后作为马达运行。
17.根据权利要求14至16之一所述的方法，其特征在于，为了回收运行，按照需要首先挂入配属给所述第二输入轴（GE2）的前进档位（G2、G4、G6）或者接合所述切换离合器（SE1、SE1’、SE2、SE2’），并且所述电机（EM）随后作为发电机运行。
18.根据权利要求14至17之一所述的方法，其特征在于，为了电动行驶运行，在打开分离离合器（K1）、断开切换离合器（SE1、SE1’、SE2、SE2’）和挂出档位（G1-G7、R）的情况下首先挂入配属给所述第二输入轴（GE2）的档位（G2、G4、G6、R），并且所述电机（EM）随后作为马达运行。
19.根据权利要求14至18之一所述的方法，其特征在于，在燃烧行驶运行期间从负载档位（例如G3）换档到目标档位（例如G5）这两个档位均是配属给所述第一输入轴（GE1）时，首先同步并挂入配属给所述第二输入轴（GE2）的中间档位（例如G4），随后时间上交叠地构建所述电机（EM）的马达力矩、降低所述内燃机（VM）的马达力矩以及打开所述分离离合器（K1）；接下来，在时间上交叠地再降低所述电机（EM）的马达力矩、再构建所述内燃机（VM）的马达力矩以及闭合所述分离离合器（K1）之前，挂出所述负载档位（G3）以及同步并挂入所述目标档位（G5）；并且最后再挂出所述中间档位（G4）。
20.根据权利要求14至19之一所述的方法，其特征在于，在燃烧行驶运行期间从配属给所述第一输入轴（GE1）的负载档位（例如G3）换档到配属给所述第二输入轴（GE2）的目标档位（例如G4）时，首先同步并挂入所述目标档位（G4），随后时间上交叠地构建所述电机（EM）的马达力矩、降低所述内燃机（VM）的马达力矩以及打开所述分离离合器（K1）；接下来，在时间上交叠地再降低所述电机（EM）的马达力矩、再构建所述内燃机（VM）的马达力矩以及按照需要闭合所述分离离合器（K1）之前，挂出所述负载档位（G3）以及同步并接合所述切换离合器（SE1、SE1’、SE2、SE2’）。
21.根据权利要求14至20之一所述的方法，其特征在于，在燃烧行驶运行期间从配属给所述第二输入轴（GE2）的负载档位（例如G4）换档到配属给所述第一输入轴（GE1）的目标档位（例如G5）时，首先时间上交叠地构建所述电机（EM）的马达力矩、降低所述内燃机（VM）的马达力矩以及断开所述切换离合器（SE1、SE1’；SE2、SE2’）并且按照需要打开所述分离离合器（K1）；接下来，在时间上交叠地再降低所述电机（EM）的马达力矩、再构建所述内燃机（VM）的马达力矩以及闭合所述分离离合器（K1）之前，同步并挂入所述目标档位（G5）；并且最后挂出所述负载档位（G4）。
22.根据权利要求14至21之一所述的方法，其特征在于，在燃烧行驶运行期间从负载档位（例如G4）换档到目标档位（例如G6）这两个档位均是配属给所述第二输入轴（GE2）时，首先时间上交叠地构建所述电机（EM）的马达力矩、降低所述内燃机（VM）的马达力矩以及断开所述切换离合器（SE1、SE1’；SE2、SE2’）并且按照需要打开所述分离离合器（K1）；接下来，在时间上交叠地再降低所述电机（EM）的马达力矩、再构建所述内燃机（VM）的马达力矩以及闭合所述分离离合器（K1）之前，同步并挂入配属给所述第一输入轴（GE1）的中间档位（例如G5）；并且随后挂出所述负载档位（G4）以及同步并挂入所述目标档位（G6），接着，时间上交叠地构建所述电机（EM）的马达力矩、降低所述内燃机（VM）的马达力矩以及打开所述分离离合器（K1）；接下来，在时间上交叠地再降低所述电机（EM）的马达力矩、再构建所述内燃机（VM）的马达力矩以及按照需要闭合所述分离离合器（K1）之前，再挂出所述中间档位（G5）以及同步并接合所述切换离合器（SE1、SE1’、SE2、SE2’）。
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