CN108367667A - 用于车辆的变速器装置和具有其的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的变速器装置(1)，所述变速器装置具有：第一输入端接口(2)，用于耦联内燃机；第二输入端接口(3)，用于耦联电动机(4)；第一行星齿轮传动机构部段和第二行星齿轮传动机构部段(5，6)，所述第一行星齿轮传动机构部段和第二行星齿轮传动机构部段分别具有作为轴的第一齿圈(5.1，6.1)、第一行星架(5.3，6.3)和第一太阳轮(5.2，6.2)，其中第一行星齿轮传动机构部段和第二行星齿轮传动机构部段(5，6)的各第一轴与第一输入端接口(2)有效连接，并且其中第一行星齿轮传动机构部段和第二行星齿轮传动机构部段(5，6)的各第二轴与第二输入端接口(3)有效连接；第一传动部段和第二传动部段(8，9)，其中第一传动部段和第二传动部段(8，9)分别具有至少一个传动级，其中第一行星齿轮传动机构部段(5)的第三轴与第一传动部段(8)的输入端有效连接，其中第二行星齿轮传动机构部段(6)的第三轴与第二传动部段(9)的输入端有效连接；输出端接口(14)，其中传动部段(8，9)的输出端与输出端接口(14)有效连接；和耦联部段(10)，用于耦联这些第二轴，其中这些第二轴在至少一个运行模式中相互支撑。

Description

用于车辆的变速器装置和具有其的车辆
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的用于车辆的变速器装置。
背景技术
通常以多种表现形式提出具有混合动力变速器的车辆，混合动力变速器即具有允许耦联至少两个马达的变速器，所述马达作为牵引马达。因此，这种混合动力变速器例如从文献DE11 2012 006 192、DE 10 2012 20 13 76或从DE 20 2012 20 13 77中已知。全部结构基于如下原理目的：设计混合动力变速器，所述混合动力变速器一方面关于构造耗费并且另一方面关于可能的功能和运行类型是有利的解决方案。
发明内容
本发明的目的也为，提出一种用于车辆的变速器装置，所述变速器装置以结构上低的耗费提供高的功能多样性。所述目的通过具有权利要求1的特征的变速器装置来实现。本发明的优选的或有利的实施方式在从属权利要求、下面的描述以及附图中得出。
本发明的主题是一种变速器装置，尤其用于车辆的混合动力变速器装置。车辆尤其能够为轿车、载货汽车、公共汽车等。变速器装置形成动力传动系的一部分或者构成用于将牵引扭矩传递到车辆的被驱动的车轮上。
变速器装置具有第一输入端接口，用于耦联内燃机。可选地，内燃机形成变速器装置的一部分。内燃机提供用于车辆的牵引扭矩。输入端接口能够构成为真实的接口，对此替选地，输入端接口构成为虚拟的或逻辑的接口，并且例如在轴中等体现。
此外，变速器装置具有第二输入端接口，用于耦联电动机。电动机可选地形成变速器装置的一部分。电动机提供用于车辆的牵引扭矩。特别地，电动机设计成，使得所述电动机能够单独地加速和/或移动车辆。尤其优选地，电动机具有大于5千瓦的功率，优选大于10千瓦的功率。第二输入端接口也能够是真实表现的，或者对此替选地形成虚拟的或逻辑的接口，如这针对第一输入端接口已经阐述的那样。
变速器装置具有第一行星齿轮传动机构部段，所述第一行星齿轮传动机构部段具有第一齿圈、第一行星架和第一太阳轮作为轴。此外，第一行星齿轮传动机构部段优选具有第一组行星齿轮，所述行星齿轮在第一行星架上可转动地支承。尤其地，第一齿圈和/或第一太阳轮与第一组行星齿轮的行星齿轮啮合。齿圈、行星架和太阳轮在下文中称作为轴。术语轴也能够用于处于运行的轴。第一行星齿轮传动机构部段的三个轴中的第一轴与第一输入端接口有效连接。尤其优选地，第一轴与第一输入端接口抗扭地连接，或者能够至少抗扭地连接。第一行星齿轮传动机构部段的第二轴与第二输入端接口有效连接。优选地，第二轴与第二输入端接口抗扭连接。第一行星齿轮传动机构部段尤其优选地构成为正齿轮行星齿轮传动机构部段，其中第一齿圈、行星架以及第一太阳轮构成为环绕地和/或在端侧有齿的轮。
此外，变速器装置具有第二行星齿轮传动机构部段，所述第二行星齿轮传动机构部段具有：第二齿圈；第二行星架；尤其具有第二组行星齿轮，所述行星齿轮在第二行星架上可转动地支承；和第二太阳轮作为轴。轴能够构成为旋转的或固定的轴。第二行星齿轮传动机构部段的第一轴与第一输入端接口有效连接并且优选抗扭地连接。第二行星齿轮传动机构部段的第二轴与第二输入端接口有效地连接并且优选抗扭地连接。
优选地，第一和第二行星齿轮传动机构部段的主轴线和/或第一和第二行星齿轮传动机构部段的太阳轮的转动轴线彼此平行错开地设置。
变速器装置此外具有第一传动部段，所述第一传动部段提供至少一个第一传动级。优选地，第一传动部段提供两个、三个或更多个传动级。传动能够为任意的传动比，尤其也能够借助传动部段实现减速。第一行星齿轮传动机构部段的第三轴与第一传动部段的输入端有效连接。优选地，第一行星齿轮传动机构部段的第三轴与第一传动部段的输入端抗扭地连接。
此外，变速器装置具有第二传动部段，其中第二传动部段具有至少一个第二传动级，优选多个第二传动级。第二行星齿轮传动机构部段的第三轴与第二传动部段的输入端有效连接，尤其抗扭地连接。
此外，变速器装置具有输出端接口，其中传动部段的输出端与输出端接口有效连接。
因此，经由输入端接口能够将牵引扭矩导入到变速器装置中，并且经由输出端部段导出牵引扭矩。例如，在输出端接口上能够连接有输出端变速级、尤其主减速器、和\或差速器，所述差速器用于将传动的牵引扭矩分配到车辆的车桥或被驱动的车桥的车轮上。可选地，输出端变速级和/或差速器装置形成变速器装置的一部分。
在本发明的范围中提出：变速器装置具有耦联部段，用于耦联行星齿轮传动机构部段的第二轴，其中第二轴尤其经由耦联部段在至少一个运行模式中彼此支撑。
在此，本发明的考量是：当第二轴在至少一个运行模式中相互作用时，能够在变速器装置中设定有利的运行类型。以该方式，通过相互支撑将减速力矩和/或制动力矩导入第二轴中。这种有利的运行模式的实例在下文中还进行阐述。
尤其优选地提出，耦联部段构成为和/或设置成，使得在两个行星齿轮传动机构部段的第一轴上的扭矩相同定向和行星齿轮传动机构部段的第三轴上的扭矩相同定向时，第二轴上的扭矩相反地作用。通过相反的作用进行相互支撑。替选地，在第一轴上存在相反的扭矩，以及在第三轴处存在相反的扭矩，并且在第二轴上存在相反的扭矩。
在本发明的一个可行的结构设计方案中，耦联部段构成为具有负的传动比的变速器部段。通过负的传动比，在变速器部段中进行转动方向变换，使得第二轴在至少一个运行模式中能够彼此支撑。
原则上能够提出：经由同样经由第二输入端接口作用于第二轴的电动机，将减速力矩和/或制动力矩施加到至少一个第二轴上。优选的是，变速器装置具有耦联制动装置，其中耦联制动装置作用于耦联部段。尤其地，耦联制动装置将第二轴中的至少一个或两个第二轴相对于变速器装置的壳体或支座减速。以所述方式可能的是，刚性地安置耦联部段和/或阻挡耦联部段，使得第二轴不能够相对于彼此转动。
在本发明的一个可行的设计方案中提出：耦联制动装置作用于第二输入端接口上。特别地，具有制动侧的制动装置与第二输入端接口抗扭地连接。
在本发明的一个替选的设计方案中提出：耦联制动装置作用于第一和/或第二行星齿轮传动机构部段的第二轴上。因为第一和第二行星齿轮传动机构部段的第二轴经由耦联部段彼此耦联，所以足够的是：仅制动第二轴中的一个。
在本发明的一个优选的结构设计方案中，第一行星齿轮传动机构部段的第一轴构成为第一齿圈，第一行星齿轮传动机构部段的第二轴构成为第一太阳轮，第一行星齿轮传动机构部段的第三轴构成为第一行星架。替选地或补充地，第二行星齿轮传动机构部段的第一轴构成为第二齿圈、第二行星齿轮传动机构部段的第二轴构成为第二太阳轮并且第二行星齿轮传动机构部段的第三轴构成为第二行星架。在该设计方案中，一方面可能按照应用设定行星齿轮传动机构部段的定轴轮系传动比，并且另一方面紧凑的结构构造是可能的。
在本发明的一个优选的改进形式中，变速器装置具有至少一个或刚好一个输出端侧的耦联执行器设备，所述耦联执行器设备包括该耦联制动装置。输出端侧的耦联执行器设备的输入端与行星齿轮传动机构部段之一、即第一或第二行星齿轮传动机构部段的第二和第三轴有效连接，尤其抗扭地连接。输出端侧的耦联执行器设备构成用于将第二和第三轴彼此抗扭，使得所述第二和第三轴同样能够共同地转动。在一个替选的换挡状态中，输出端侧的耦联执行器设备构成用于将第二轴相对于支座和尤其变速器装置的壳体抗扭，从而形成耦联制动装置。经由输出端侧的耦联执行器设备，能够设定变速器装置的其他运行模式。
替选地或补充地，变速器装置具有至少一个输入端执行器设备。输入端执行器设备设置在行星齿轮传动机构部段的第一轴和第一输入端接口之间。可选地，变速器装置具有两个输入端执行器设备，使得在每个第一轴上游连接有一个输入端执行器设备。输入端执行器设备构成用于将第一输入端接口与第一轴抗扭，并且替选地，将第一轴置于相对于支座抗扭。
不仅输出端侧的耦联执行器设备、还有输入端执行器设备能够作为可选的运行状态也占据中性状态，其中耦联执行器设备或输入端执行器设备的输入端彼此无关地切换。
本发明的另一可行的设计方案涉及一种变速器装置，所述变速器装置在行星齿轮传动机构部段之一之前具有输入端执行器设备并且在另一行星齿轮传动机构部段之前具有离合器装置。此外，该变速器装置包括第一和第二输入端侧的耦联执行器设备。输入端侧的第一耦联执行器设备具有第一行星齿轮传动机构部段的第一轴和第二轴作为输入端，其中在第一切换状态下能够将第一和第二轴置于彼此抗扭。在第二切换状态下，第二轴空转，并且第一轴与支座，尤其与变速器装置的壳体抗扭地耦联。此外，输入端侧的第一耦联执行器设备占据中性状态，其中两个轴和/或输入端空转。第二输入端侧的耦联执行器设备具有第二行星齿轮传动机构装置的第一轴和第二轴作为输入端，其中在第一切换状态下，第一和第二轴能够置于彼此抗扭。在第二切换状态下，第一轴空转，并且第二轴与支座，尤其与变速器装置的壳体抗扭地耦联。此外，第二输入端侧的耦联执行器设备占据中性状态，其中两个轴和/或输入端空转。
本发明的另一可行的主题涉及一种具有变速器装置的车辆，所述变速器装置如在上文中或根据上面的权利要求中任一项描述的那样。
附图说明
本发明的其他特征、优点和效果从下面对本发明的优选的实施例的描述以及附图中得出。在此示出：
图1示出作为本发明的一个实施例的变速器装置；
图2示出作为本发明的另一实施例的另一变速器装置；
图3示出用于阐述不同的行驶状态的视图；
图4用于阐述不同的行驶状态的另一视图；
图5示出作为本发明的另一实施例的另一变速器装置；
图6a、b、c示出变速器装置的第一可行的结构实现方案；
图7a，b示出变速器装置的第二可行的结构实现方案；
图8a、b示出变速器装置的第三可行的结构实现方案；
图9至13示出用于阐述变速器装置的换挡过程的时间图。
具体实施方式
图1以示意原理图示出变速器装置1作为本发明的第一实施例。变速器装置1具有第一输入端接口2(AN)，用于耦联未示出的内燃机，以及具有第二输入端接口3，用于耦联电动机4。
此外，变速器装置1具有第一行星齿轮传动机构部段5以及第二变速器部段6(P1/P2)。第一变速器部段5具有齿圈5.1作为第一轴，太阳轮5.2作为第二轴和行星架5.3作为第三轴。在行星架5.3上可转动地设置有行星齿轮，所述行星齿轮与齿圈5.1和太阳轮5.2啮合。
类似地，第二行星齿轮传动机构部段6具有齿圈6.1作为第一轴，太阳轮6.2作为第二轴和行星架6.3作为第三轴。在行星架6.3上安置行星齿轮，所述行星齿轮与齿圈6.1和太阳轮6.2啮合。
齿圈5.1、6.1与第一输入端接口2抗扭地连接。太阳轮5.2、6.2与第二输入端接口3有效连接。太阳轮5.2与第二输入端接口3抗扭地连接。太阳轮6.2与第二输入端接口3经由变速器部段7连接，其中变速器部段7具有传动比i＝-1。变速器部段7形成了在太阳轮5.2、6.2之间的耦联部段10。
此外，变速器装置1具有第一传动部段8(iU)以及第二传动部段9(iG)。两个传动部段8、9分别具有至少一个、优选多个传动级。传动部段8、9的输入端分别与第三轴、尤其行星架5.3或6.3抗扭地连接。传动部段8、9的输出端分别与输出端接口14(AB)抗扭地连接。
此外，变速器装置1具有耦联制动装置BE，所述耦联制动装置与第二输入端接口3抗扭地连接，并且能够实现第二输入端接口3的阻挡或制动。
在根据图1的变速器装置1中，行星齿轮传动机构部段5、6经由太阳轮5.2和6.2经由耦联部段10借助于变速器部段7以i＝-1的传动比耦联，使得在两个传动部段8、9驱动输出端接口14的运行中，行星齿轮传动机构部段5、6经由耦联部段10彼此支撑。替选地，支撑也能够借助于其他变速器变型方案作为耦联部段实现，例如其方式在于：借助于具有不同符号的传动比，连同在行星齿轮传动机构部段5、6和输出端接口14之间的传动比的不同符号一起，选择行星齿轮传动机构部段5、6到第一输入端接口2上的连接。
尤其地，变速器装置1具有：变速器输入轴AN，所述变速器输入轴形成第一输入端接口2；和变速器输出轴AB，所述变速器输出轴形成输出端接口14；两个传动部段8、9，所述传动部段形成分别具有一个或多个挡位的两个子变速器；电动机4；耦联制动装置BE；两个行星齿轮传动机构部段5、6以及在行星齿轮传动机构部段5、6之间的耦联部段10。
变速器装置1的一个示例性的设计方案具有行星齿轮传动机构部段5、6的为i＝-2.5的定轴轮系传动比，用于第一传动部段的i1＝-2.3和i3＝-0.7的传动级以及两个用于第二传动部段9的i2＝-1.1；i4＝-0.51的传动级。可选地作为补充，变速器装置1具有主减速器传动比，尤其对于iD＝-3的未示出的差速器。主减速器传动比在输出端接口14下游接入。
在下面的表格中，示出变速器装置1的可能的运行模式以及由此导致的传动比：
挡位 iAN->AB iEM->AB BE iU iG
G1＝>l1 9.66 阻挡 有效 -2.3 N
V1 9.66 24.15 - -2.3 N
G2＝>l1+l2 7.14 6.3 - -2.3 -1.1
V2 4.62 -11.6 - N -1.1
G3＝>l2 4.62 阻挡 有效 N -1.1
V2 4.62 -11.6 - N -1.1
G4＝>l2+l3 3.78 -2.1 - -0.7 -1.1
V3 2.94 7.35 - -0.7 N
G5＝>l3 2.94 阻挡 有效 -0.7 N
V3 2.94 7.35 - -0.7 N
G6＝>l3+l4 2.54 1 - -0.7 -0.51
V4 2.14 -5.36 - N -0.51
G7＝>l4 2.14 阻挡 有效 N -0.51
运行模式的简述：
G1、G3、G5、G7：具有固定的转速比的运行模式。各仅一个传动部段(8或9)具有接合的挡位并且参与扭矩传递。耦联部段10停用。
G2、G4、G6：具有固定的转速比的运行模式。两个传动部段(8和9)同时具有接合的挡位并且参与扭矩传递。造成的传动比位于G1和G3之间。耦联的太阳轮5.2、6.2的转速独立地调节，使得虽然行星齿轮传动机构部段5、6上的转速不同，齿圈5.1、6.1同时快速地随第一输入端接口2的转速转动。
运行模式V1、V2、V3和V4：这分别是驾驶模式，在所述驾驶模式中，电动机4和未示出的内燃机的转速在行星齿轮传动机构部段5、6之一中叠加(相加)。输出转速因此能够在内燃机的转速恒定的情况下借助于电动机的转速改变。这能够实现在接合挡位和内燃机转动时输出端接口的停用。
在上述表格中，传动比iVM->AB和iEM->AB涉及扭矩传动比：
AB扭矩＝AN扭矩*iVM->Ab
图2以与图1类似的视图示出变速器装置1，所述变速器装置1与图1中的变速器装置1的区别一方面在于耦联制动装置BE的位置并且另一方面在于其他的部件。然而以与图1相同的方式，变速器装置1包括第一输入端接口2、第二输入端接口3、电动机4、输出端接口14、第一和第二行星齿轮传动机构部段5、6以及第一和第二传动部段8、9。在该实施例中，太阳轮5.2、6.2经由耦联部段10也彼此连接，所述耦联部段包括变速器部段7。然而，耦联制动装置BE形成输入端侧的耦联执行器设备11的一部分，所述耦联执行器设备具有两个输入端。第一输入端与太阳轮6.2抗扭地连接，第二输入端与行星架6.3抗扭地连接。输出端侧的耦联执行器设备11实现：在切换位置BE中，太阳轮6.2相对于支座、尤其变速器装置1的壳体抗扭。在切换位置KS2中，太阳轮6.2和行星架6.3彼此抗扭。输出端侧的耦联执行器设备11——如变速器装置1的全部其他设备那样——能够经由未示出的控制装置操控。还可行的是：输出端侧的耦联执行器设备11置于中性状态N。在该情况下，输入端彼此转动脱耦并且相对于支座G转动脱耦。切换位置KS2实现阻挡行星齿轮传动机构部段6，使得齿圈6.1、太阳轮6.2和行星架6.3彼此同步转动。BE用于阻挡两个行星齿轮传动机构部段5、6的耦联的输入端防止转动，进而形成耦联制动装置。KS2与作为切换元件的闭锁装置BE组合。如果行星齿轮传动机构部段5、6中的仅一个可闭锁地构成，如这在图2中示出的那样，那么尤其有利的是：可闭锁的行星齿轮传动机构部段6处于具有最快的传动比的传动部段8、9上游，使得增速挡利用行星齿轮传动机构部段6的闭锁再次允许显著更快的传动比。还有利的是：可闭锁的行星齿轮传动机构部段6不处于具有最慢的传动比的子变速器上游，因为这简化了蠕行挡的实现。
此外，变速器装置1具有两个输入端执行器设备12、13。输入端执行器设备12、13分别设置在第一输入端接口2和第一轴、在该情况下为行星齿轮传动机构部段5、6的齿圈5.1和6.1之间。输入端执行器设备12、13实现：相应的齿圈5.1、6.1选择性地与第一输入端接口2或与支座G抗扭。即使在输入端执行器设备12、13中，中性位置N也是可行的。
切换位置KA和KB允许行星齿轮传动机构部段5、6的齿圈5.1和6.1和第一输入端接口2之间的连接。BA和BB能够实现阻挡相应的齿圈5.1、6.1防止转动。
示例性的传动比为：
行星齿轮传动机构部段5、6的定轴轮系传动比：i＝-2.5；第一传动部段5的正齿轮级的传动比：i1＝-2.3；i3＝-0.7和第二传动部段6的正齿轮级的传动比：i2＝-1.1；i4＝-0.51。用于差速的主减速器传动比：iD＝-3。
不同的运行模式在下面的表格中解释。
固定挡G2-G8对应于图1中的固定挡G1-G7。运行模式V1-V4类似于图1；附加的换挡元件KA/BA、KB/BB和KS2能够实现2个新的挡位(G1＝>l1+蠕行并且G9＝>l4+增速)，以及倒车挡，还有电驾驶(前进和倒车)。对于电的前进驾驶和在没有牵引力中断和在各个换挡套筒上没有特殊的同步环的情况下变换到混合动力运行，列举其他换挡组合。所述换挡组合还在下文中阐述。在没有牵引力中断的情况下进行挡位或行驶模式的切换，在没有用于换挡元件的交叠换挡的摩擦元件的情况下是可行的。
在图3示出一些运行模式的转速状态的概览。
在附图中示出：具有固定转速比的运行模式(G1至G9，EH和R)具有何种传动比(Y轴线，非线性缩放)。并且还示出在所述运行模式中具有电动机与内燃机的何种转速比(X轴线，非线性缩放)。优选在经由AN进行的驱动时使用的各个运行模式作为黑点绘制，其补充有运行模式的名称。优选用于从纯电动驱动切换到混合动力驱动或经由AN进行的驱动的其他运行模式作为具有黑色边缘的白点示出。
竖直的点线“L”对应于运行模式“启动器/发电机”，其中AN和EM与AB无关地彼此耦联。
虚线的斜线(E1和ER)对应于纯电行驶模式(E和RE)中的转速比。因为在该模式中AN或内燃机能够独立于EM和AB转动或停止，所以对于X轴线的视图假设：内燃机以恒定转速>0转动，所述转速对应于内燃机在固定档E1H或R中的转速。
图表中的实线的斜线(V1至V4)表示电动机、内燃机和变速器输出端在变速状态或运行模式中的转速关联，其中借助于行星组将内燃机(AN)的转速与电机(EM)的转速相加/叠加，进而共同限定输出端转速(AB)。
在图4中补充另外的转速状态并且示出另外的运行模式。在此，对图3的图表补充另外的运行模式。该补充内容涉及纯电行驶的模式和从纯电驱动切换到混合动力驱动或经由AN进行的驱动的另外的模式。为了清楚，在该图表中也没有记录全部可行的组合。
如果在换挡时的舒适度和牵引力中断是次要的，那么根据图2的变速器装置允许多种其他的换挡组合，所述换挡组合产生具有固定传动比的20个前进挡和两个倒车档。具有该传动比和有效的换挡元件的挡位的列表如下详述。换挡状态仅是示例性的，因为各个挡位能够借助于不同的换挡组合实现。
通常，换挡元件形状配合地构成有同步环或没有同步环，其中每个换挡元件的构成方案的决定能够单独地进行。在没有同步环的情况下，借助于对电机的和/或内燃机的转速进行调节来同步换挡齿，所述内燃机驱动轴AN。即使在使用具有同步环的形状配合的换挡元件的情况下，借助于调节转速实现同步的大部分，然而能够缩短换挡时间，因为转速不必如此精确地调节。替选地，也能够摩擦配合地构成各个换挡元件，使得换挡时间还能够显得更短。在适当地选择摩擦配合地构成的换挡元件的情况下，甚至能够取消电机，或者变速器在电机故障的情况下继续运行(紧急行驶策略)。对于在根据右侧草图的实施方案中的紧急行驶策略而言，尤其有利的是：BE、KA和KB摩擦配合地构成。BA摩擦配合附加地实现沿倒车方向起动。KS2摩擦配合还实现增速挡和蠕行挡，而不使用电机。
在图5中示出变速器装置1的另一实施例，所述变速器装置与图1中的变速器装置1的区别一方面在于耦联制动装置BE的位置并且另一方面在于另外的部件。然而以与图1相同的方式，变速器装置1包括第一输入端接口2、第二输入端接口3、电动机4、输出端接口14、第一和第二行星齿轮传动机构部段5、6以及第一和第二传动部段8、9。即使在该实施例中，太阳轮5.2、6.2也经由耦联部段10彼此连接，所述耦联部段包括变速器部段7。
然而，耦联制动装置BE形成输入端侧的第一耦联执行器设备15的一部分，所述第一耦联执行器设备具有两个输入端。第一输入端与第二行星齿轮传动机构部段6的太阳轮6.2抗扭地连接，第二输入端与齿圈6.1抗扭地连接。在切换位置BE中，太阳轮6.2与支座G抗扭地连接，在切换位置KH2中，太阳轮6.2与齿圈6.1抗扭地连接。此外，中性位置是可实现的。输入端侧的第二耦联执行器设备16设置在第二行星齿轮传动机构部段5上游，并且具有两个输入端，其中一个输入端与齿圈5.1抗扭地耦联，并且另一输入端与太阳轮5.2抗扭地耦联。在切换状态KH1中，齿圈5.1与太阳轮5.2抗扭地耦联。在切换状态BA中，齿圈5.2与支座G抗扭地耦联。此外，中性的切换状态N是可实现的。
此外，变速器装置1具有输入端执行器设备13，其中参考图2的描述。变速器装置1具有离合器设备17作为附加的部件，所述离合器设备设置在第一输入端接口2和输入端侧的第二耦联执行器设备16之间。
尤其，图5示出一种变型形式，其中两个行星组都能够被闭锁(借助KH2和KH1)。当子变速器iU和iG总共具有奇数的挡位时，这是有利的。在奇数挡位的情况下，最快的和最慢的传动比处于相同的子变速器中，使得借助仅一个可闭锁构成的行星组能够仅受限制地实现增速挡或蠕行挡。在行星组P1和变速器输入轴之间的耦联构成为摩擦配合的离合器。这实现在纯电行驶期间借助闭合离合器KA来启动内燃机。
在图6a中示出图2中的变速器装置的示例性的结构实施方案。内燃机直接或间接地经由减震器(减震器在图中未示出)对驱动轴“AN”进行驱动。借助于齿轮ZAN，“AN”与齿轮ZX1、ZX2啮合，所述齿轮ZX1、ZX2与“X1”或“X2”同心地设置。换挡套筒(BA/KA和BB/KB)实现选择性地闭锁轴X1和X2以防止转动，或者与齿轮ZX1或ZX2抗扭地连接。
子变速器iU、iG以及正齿轮级l1、l2、l3、l4：子变速器iU包含正齿轮级l1和l3，以及空心轴XiU。子变速器iG包含正齿轮级l2和l4，以及空心轴XiG。传动级l1至l4的从动齿轮抗扭地设置在从动轴AB上。传动级l1至l4的驱动齿轮分别与空心轴XiU或XiG同心地设置，并且能够分别借助于换挡套筒K1/K3或K2/K4抗扭地与XiU或XiG连接。空心轴XiU和XiG与轴X1或X2同心地设置，并且由行星组P1或P2的行星架驱动。
行星组P1和P2：行星组P1和P2的齿圈分别由轴X1或X2驱动。太阳轮分别与齿轮ZS1或ZS2抗扭地连接。ZS1和ZS2彼此啮合，使得所述齿轮以相反的转动方向转动。电机EM经由齿轮ZEM选择性地与ZS1或ZS2连接，其中在所附的草图中ZEM与ZS2啮合。其他的挡位：如果需要多于9个挡位(例如对于更精细的挡位级)，那么轴XiG和XiU能够向“右”移位，并且补充另外的正齿轮级。
轴的空间布置(沿纵向方向观察)：AN、X1和X2形成三角形，并且X1、X2和AB形成三角形。所述三角形能够彼此并排地设置(图6b)或者重叠地设置(图6c)。在这两种情况下，三角形具有公共边，其中其余的边能够具有不同的长度。
图7a和b示出图6a、b、c中的变速器装置1的改进形式。如果轴在空间中设置成，使得轴AN-X1-X2和AB-X1-X2重合，那么能够借助于另一换挡设备“KD”实现另一挡位。在图7a中将换挡设备“KD”与停车锁“PS”组合。
图8a、b示出之前附图中的变速器装置1的一个改进形式。如果轴在空间中设置成，使得由轴AN-X1-X2和AB-X1-X2构成的三角形彼此并排设置，那么也能够将差速器集成到从动轴AB中。
其中能够将在正齿轮级的左侧(如在草图中示出)或在正齿轮级l1至l4的右侧设置差速器。在将差速器设置在右侧时，内燃机也能够设置在具有长的变速器输入轴的右侧。变速器输入轴在该情况下穿过整个变速器，并且行星组于是不处于内燃机和正齿轮级之间，而是处于正齿轮级的背离内燃机的一侧上。这在前横置应用中是有利的，因为正齿轮级和差速器能够距内燃机极其近地设置。如果由于换挡套筒K1/K3和K2/K4的尺寸而使得正齿轮级(例如l2和l3)之间的间距变得过大，那么能够将窄的差速器设置正齿轮级之间。
此外，能够将至内燃机的、长的弹性构成的输入轴作为用于减震器或ZMS的弹性装置，例如通过在轴的两个端部处设置有振动质量的方式，能够实现ZMS。
下面，借助用于不同行驶状态的时间图公开流程描述：
图9：模式V1中的空挡起动
优选在电池为空的情况下或在以高的扭矩起动的情况下(例如具有挂车和上坡行驶)进行空挡起动
使用的附图标记：
AN＝变速器输入轴(例如由内燃机驱动)，
EM＝电机。
BE＝防止电机转动的闭锁。
AB＝变速器输出轴(例如车辆轮的从动装置)
XiU＝具有用于传动比l1的换挡元件(K1)的子变速器“iU”的空心轴，
K1＝换挡齿部：转速＝l1*转速AB。能够借助于换挡套筒抗扭地与轴XiU连接。
初始情况：在“B”之前的时间范围中，车辆处于怠速中：内燃机怠速旋转，电机停止并且随后XiU1转动。AN停止，因为车辆停止进而K1也停止。KA是有效的。
在B中：控制装置决定：应当准备起动过程(例如驾驶员切换到“驱动”)。
B至D：EM产生扭矩，所述扭矩向后加速EM。由于EM负的转速，降低XiU的转速。
在D中：EM的转速匹配于AN的转速，使得XiU停止。
D至F:K1与XiU同步转动(两者停止)并且能够闭合K1。
F至G：可选的等待时间。例如驾驶员还停在制动器上。
G至H：将AN和EM处的扭矩同步向上调节，使得在AB处施加有效力矩，并且车辆加速。AN可选地针对多个扭矩储备加速。
H至I：在运行模式V1中，车辆加速，而EM制动直至静止，使得AN处的转速仅小地改变。
I：EM停止。自该时间点起，AN的转速与AB成比例。
I至J：激活制动器BE。
J至K：降低EM的扭矩。同时，提高必须支撑BE的扭矩。
K-L在运行模式G1中，EM不再产生扭矩并且车辆以经由AN驱动的方式加速。
可选地，在时间范围B至D中，轴AN能够通过电机驱动，以便例如启动内燃机。对此，换挡元件KB和KS2从B至D必须是有效的并且在内燃机启动之后，必须至少断开KS2，以便能够同步K1和XiU。
图10：混合挡位中的升挡(例如模式G2向G3)
所使用的附图标记：
·AN、EM、BE和AB、K1如图11中一样。
·XiU和XiG＝子变速器“iU”和“iG”的空心轴，
·K2＝类似于K1，其中l1必须通过l2取代，XiU必须通过XiG取代。
框架条件：车辆以恒定的速度行驶并且需要恒定的驱动力矩。内燃机在部分负荷区域中工作并且借助于升挡应当达到内燃机的适宜的工作点(更高的扭矩，更小的转速)。
初始情况：在仅一个子变速器(iU)中，接合一个挡位(例如闭合K1，使得l1是有效的)，制动器BE是有效的，并且支撑行星组的耦联部处的扭矩。电机停止并且不产生扭矩。XiU和XiG以相同的转速转动，K2由于子变速器iG中的所属的传动比而以较小的转速转动。因为K2断开，所以XiG和K2能够以不同的转速转动。
在B中：开始升挡
“B”至“C”：通过EM构建扭矩的方式，使BE卸载(由于传动比而符号为-1)。
在“C”中：BE无负载，EM产生总的支持力矩。
“C”至“D”：断开BE
“D”至“E”：EM加速，而同时降低AN的转速，使得XiU的转速保持恒定(根据上面的框架条件，保持车辆速度恒定)。
然而，EM和AN的转速变化作用于转速XiG，使得XiG变得更慢并且接近K2的转速。
在“E”中，XiG和K2以近似相同的转速转动，使得能够闭合K2.
“E”至“F”：闭合K2。
在“F”中：闭合K2。
“F”至“G”：EM的扭矩降低，并且同时相应地提高AN的扭矩，使得输出扭矩AB保持恒定。
“G”至“H”：EM根据在行星组之间的耦联的转速继续转动，并且仅在需要时才产生附加的扭矩(类似在P2混合动力装置中的功能)。
图11：离开混合挡位的升挡(例如G2向G3)
所使用的附图标记
·AN、EM、BE和AB、XiU、XiG、K1、K2如在图11中一样。
框架条件：车辆以恒定的速度行驶并且需要恒定的驱动力矩。内燃机在部分负荷区域中工作并且借助于升挡应当达到内燃机的更适宜的工作点(更高的扭矩，更小的转速)。
初始情况：在两个子变速器(iU和iG)中，接合一个挡位(K1和K2是有效的)。由于不同的所属的传动比，K1和K2以不同的转速转动。因为K1和K2是有效的，所以XiU和XiG对应于K1和K2的转速转动。XiU和XiG之间的转速差借助于行星组的耦联部的转速补偿，使得两个行星组能够同时由AN驱动。EM在怠速中根据行星组的耦联部的转速转动。
在“B”中，开始升挡
“B”至“C”：EM构建扭矩进而使K1卸载。因为电机消耗机械功率，所以必须同时提高经由AN馈入的功率，使得AN处的所提供的功率保持恒定。借助于扭矩提高在AN的转速相同的情况下达到AN的功率(根据框架条件，车辆以恒定的速度和恒定的驱动力矩行驶)。
在“C”中：K1无负载，EM产生总的支持力矩。
“C”至“D”：断开K1
“D”至“E”：EM制动至静止，而同时也降低AN的转速，这如此地进行，使得XiG的转速保持恒定(恒定的车辆速度)。XiU的转速从转速K1开始降低。
在“E”中：EM停止，使得能够闭合BE。
“E”至“F”：闭合BE。
“F”至“G”：EM的扭矩降低，并且BE承担行星组的耦联部处的支持力矩。
“G”至“H”：EM停止，并且由AN经由K2驱动车辆。
图12：电动行驶和至混合动力运行的过渡
·AN、EM、BE和AB、XiU、XiG、K1、K2如图11中一样。
·H2＝行星组2的齿圈，所述齿圈选择性地经由BB闭锁防止转动或借助KB与AN抗扭地连接。
框架条件：车辆自静止状态起以恒定扭矩加速。在升挡时，AB处的扭矩通过如下方式保持恒定：即相应地提高AN处的扭矩。对此，内燃机具有扭矩储备(在部分负荷区域中工作)。
初始情况：车辆停止。AN、EM和AB处的转速等于零。
“B”至“C”：通过激活BB和K2准备起动。
“C”至“D”：直至起动的可选的等待时间。
“D”：借助于电机开始起动。
“D”至“F”：电机产生扭矩并且单独地加速车辆。AN还停止。
“F”至“G”：在AN处(例如借助单独的启动器)启动内燃机并且调节AN的转速，使得XiU和K1同步转动。
“G”至“H”：激活K1。
“H”至“I”：将EM的扭矩降低至0并且提高AN的扭矩，使得AB的扭矩保持恒定。
“I”至“J”：在EIH中行驶。仅AN加速车辆。
“J”至“K”：EM的扭矩构建并且扭矩提高匹配于AN，使得扭矩AB保持恒定。H2的扭矩降低直至零(BB卸载)。
“K”至“L”：断开BB
“L”至“M”：降低EM的转速直至0。同时，将AN的转速匹配于车辆速度。
“M”至“N”：激活BE
“N”至“O”：将支持力矩从EM传递给BE。
“O”至“P”：在第二档位(i1有效)中行驶。换挡组合与正常的第二档位不同。
“P”至“Q”：将支持力矩从BE传递给EM。
“Q”至“R”：断开BE。
“R”至“S”：加速EM，使得H2和AN同步转动。
“S”至“T”：激活KB
“T”至“U”：将支持力矩从EM传递给KB，同时为了AB的恒定的扭矩，扭矩匹配于AN。
自“U”起：以正常第三挡位(i1和i2有效)行驶。
步骤“M”至“R”是可选的并且能够跳过。
图13：具有模式G9的时间变化(增速挡)
所使用的附图标记
·AN、EM、BE和AB、XiU、XiG、K1、K2如在图11中一样。
·S2＝行星组P2的太阳轮。
·KS2＝换挡元件，所述换挡元件能够将S2与XiG抗扭地连接。
框架条件：车辆在模式G8中利用最快的正齿轮传动比(l4)行驶。为了优化内燃机的效率，变速器控制装置决定：应使用更高的传动比。其切换到模式G9中。在以模式G9行驶期间，需要更高的驱动功率(例如以便重新进行加速)。使得变速器控制装置重新向回切换到模式G8中。
初始情况：车辆在模式G8中以保持不变的速度(例如高速公路)借助处于部分负荷区域中的内燃机行驶。
B至C：扭矩从BE传递给EM
C至D：断开BE
D至E：在模式V4中，加速EM，以便太阳轮S2的转速匹配于轴XiG的转速。为了恒定的从动转速，对此必须降低AN的转速。
点E：S2和XiG同步转动，因此，转速差经由换挡元件KS2同样为0。因此，KS2能够闭合。
E至F：闭合KS2
F至G：扭矩从EM传递给KS2。为了AB的从动力矩保持不变，必须提高AN的扭矩(XiG经由KS2支撑S2)。
G至H：车辆以恒定的速度在模式G9中行驶。AN处的内燃机比在更高扭矩时更缓慢地转动。
点H：控制装置识别提高的功率需求。
H至I：扭矩从KS2传递给EM。在AN的扭矩保持不变的情况下，因此，AB的输出扭矩提高，因为太阳轮S2不再支撑在XiG上。因此，EM经由AN支持驱动并且已经提供AB处的提高的输出扭矩。
I至J：如果功率足够并且电池中的能量足够的话，在G9模式中以通过EM进行的助推运行来行驶。如果不存在这种情况，那么切换到另一模式中(后续步骤)。
J至K：断开KS2，而车辆已经加速。
K至L：在模式V4中，降低EM的转速直至静止。同时，提高AN的转速。
L至M：闭合BE。
M至N：扭矩从EM传递给BE。
自N起：以较小的挡位并且经由AN驱动地继续行驶。
附图标记列表
1 变速器装置
2 第一输入端接口
3 第二输入端接口
4 电动机
5 第一行星齿轮传动机构部段
5.1 齿圈
5.2 太阳轮
5.3 行星架
6 第二行星齿轮传动机构部段
6.1 齿圈
6.2 太阳轮
6.3 行星架
7 变速器部段
8 传动部段
9 传动部段
10 耦联部段
11 输出端侧的耦联执行器设备
12 输入端执行器设备
13 输入端执行器设备
14 输出端接口
15 输入端侧的第一耦联执行器设备
16 输入端侧的第二耦联执行器设备
17 离合器设备
AB 输出端接口
AB 变速器输出轴
AN 变速器输入轴
BA，BB 切换位置
BE 耦联制动装置
G 支座
G1-G9 固定挡
KA，KB 切换位置
KS2 切换位置
N 中性状态
V1-V4 运行模式

Claims (10)

1.一种用于车辆的变速器装置(1)，所述变速器装置具有：
第一输入端接口(2)，用于耦联内燃机；
第二输入端接口(3)，用于耦联电动机(4)；
第一行星齿轮传动机构部段(5)，其中所述第一行星齿轮传动机构部段(5)具有作为轴的第一齿圈(5.1)、第一行星架(5.3)和第一太阳轮(5.2)，其中所述第一行星齿轮传动机构部段(5)的第一轴与所述第一输入端接口(2)有效连接，并且其中所述第一行星齿轮传动机构部段(5)的第二轴与所述第二输入端接口(3)有效连接；
和第二行星齿轮传动机构部段(6)，其中所述第二行星齿轮传动机构部段(6)具有作为轴的第二齿圈(6.1)、第二行星架(6.3)和第二太阳轮(6.2)，其中所述第二行星齿轮传动机构部段(6)的第一轴与所述第一输入端接口(2)有效连接，并且其中所述第二行星齿轮传动机构部段(6)的第二轴与所述第二输入端接口(3)有效连接；
第一传动部段(8)，其中所述第一传动部段(8)具有至少一个第一传动级，其中所述第一行星齿轮传动机构部段(5)的第三轴与所述第一传动部段(8)的输入端有效连接；
第二传动部段(9)，其中所述第二行星齿轮传动机构部段(9)具有至少一个第二传动级，其中所述第二行星齿轮传动机构部段(6)的第三轴与所述第二传动部段(8)的输入端有效连接；
输出端接口(14)，其中所述传动部段(8，9)的所述输出端与所述输出端接口(14)有效连接；
其特征在于，设有耦联部段(10)，用于耦联这些第二轴，其中这些第二轴在至少一个运行模式中相互支撑。
2.根据权利要求1所述的变速器装置(1)，
其特征在于，
所述耦联部段(10)构成为，使得在这些第一轴上的扭矩相同定向和这些第三轴上的扭矩相同定向的情况下，这些第二轴上的扭矩相反地作用，或者在这些第一轴上存在相反的扭矩并且在这些第三轴上存在相反的扭矩，并且经由所述耦联部段(10)在这些第二轴上存在相反的扭矩。
3.根据权利要求1或2所述的变速器装置(1)，
其特征在于，
所述耦联部段(10)构成为具有负的传动比的变速器部段(7)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的变速器装置(1)，
其特征在于，
设有耦联制动装置(BE)，其中所述耦联制动装置(BE)作用于所述耦联部段(10)上。
5.根据上述权利要求中任一项所述的变速器装置(1)，
其特征在于，
在起动模式中，激活所述内燃机，其中所述电动机(4)首先被操控，使得这些第二轴经由所述耦联部段(10)支撑，以至于所述输出端接口(14)停用，并且随后被操控，使得将起动力矩从所述内燃机传递到所述输出端接口(14)上。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的变速器装置(1)，
其特征在于，
在起动模式中，通过所述电动机(4)进行起动，并且在起动期间接入所述内燃机。
7.根据上述权利要求中任一项所述的变速器装置(1)，
其特征在于，
所述第一行星齿轮传动机构部段(5)的第一轴构成为所述第一齿圈(5.1)，所述第一行星齿轮传动机构部段(5)的第二轴构成为所述第一太阳轮(5.2)，所述第一行星齿轮传动机构部段(5)的第三轴构成为所述第一行星架(5.3)，和/或所述第二行星齿轮传动机构部段(6)的第一轴构成为所述第二齿圈(6.1)，所述第二行星齿轮传动机构部段的所述第二轴构成为所述第二太阳轮(6.2)，所述第二行星齿轮传动机构部段(6)的第三轴构成为所述第二行星架(6.3)。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的变速器装置(1)，
其特征在于，
设有输出端侧的耦联执行器设备(11)，
其中所述输出端侧的耦联执行器设备(11)包括所述耦联制动装置(BE)，其中所述输出端侧的耦联执行器设备(11)的输入端与所述行星齿轮传动机构部段(5，6)之一的第二轴连接并且与第三轴或第一轴连接，其中所述输出端侧的耦联执行器设备构成为，将第二轴和第三轴或第一轴彼此抗扭，并且替选地，将所述第二轴相对于支座(G)抗扭，从而形成所述耦联制动装置(BE)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的变速器装置(1)，
其特征在于，
设有至少一个输入端执行器设备(12，13)，
其中所述输入端执行器设备(12，13)设置在所述第一输入端接口(2)和所述行星齿轮传动机构部段(5，6)之一的第一轴之间，其中所述输入端执行器设备(12，13)构成为，将所述第一输入端接口(2)和所述行星齿轮传动机构部段(5，6)之一的第一轴设为彼此抗扭，并且替选地，将第一轴设为相对于支座(G)抗扭。
10.一种车辆，所述车辆具有根据上述权利要求中任一项所述的变速器装置(1)。
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