CN116901689A - 紧凑的混合动力变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车(10)的机动车动力传动系(12)的混合动力变速器(18)，具有：第一变速器输入轴(24)，用于将混合动力变速器与机动车的内燃机(16)作用连接；第二变速器输入轴(26)，用于将混合动力变速器与机动车的第一驱动电机(14)作用连接；用于将混合动力变速器与从动部(32)作用连接的从动轴(28)；与第二变速器输入轴和第一变速器输入轴以传动有效的方式连接的行星齿轮组(RS)；设在多个齿轮组平面中的用于形成挡位的正齿轮副；和带有切换元件的多个换挡装置，用于挂上挡位；第一变速器输入轴、第二变速器输入轴和行星齿轮组彼此同轴设置。本发明还涉及一种机动车动力传动系、用于运行机动车动力传动系的方法和机动车。

Description

紧凑的混合动力变速器
技术领域
本发明涉及一种混合动力变速器、一种具有这种混合动力变速器的机动车动力传动系、一种具有这种机动车动力传动系的机动车以及一种用于运行这种机动车动力传动系统的方法。
背景技术
车辆越来越多地配备有混合动力驱动装置，即配备有至少两种不同的驱动源。混合动力驱动装置可有助于减少燃油消耗和有害物排放。包括一个内燃机和一个或多个电机的动力传动系基本上已作为并联混合动力或作为混合式混合动力得到施行。这种混合动力传动系在动力流中具有内燃机和电驱动装置的基本并行的设置。在这里可以不仅能实现驱动力矩的叠加而且能实现利用纯内燃机式驱动或纯电动机式驱动的操控。由于电驱动装置和内燃机的驱动力矩可以根据操控而相加，所以内燃机的相对较小的设计和/或其临时停机是可能的。由此，在没有显著的功率或舒适性损失的情况下可以显著减少CO2排放。因此，电驱动装置的可能性和优点可以与内燃机的续航里程、功率和成本优势相结合。
上述混合动力传动系的缺点在于通常更复杂的构造，因为两个驱动源优选利用仅一个变速器将驱动功率传递到驱动轴上。由此，这种变速器在生产中通常是复杂且成本密集的。降低混合动力变速器构造方面的复杂性通常伴随着可变性的损失。
这一缺点可以至少部分地借助专用的混合动力变速器或“混合动力专用变速器”(DHT)克服，在这些混合动力专用变速器中将电机集成到变速器中，以便实现全方位的功能范围。例如，在变速器中可以特别是简化变速器机械部分，例如通过省去倒挡，其中，取而代之地使用至少一个电机。
混合动力专用变速器可由众所周知的变速器方案得出，即由双离合器变速器、变矩器行星齿轮变速器、无级变速器(CVT)或自动换挡变速器得出。电机在此优选变成为变速器的一部分。
由公开文本DE 10 2013 215 114 A1已知一种机动车的混合动力驱动装置，其包括具有驱动轴的内燃机、可作为电动机和作为发电机运行的具有转子的电机、实施成副结构方式的带有一个输入轴和至少一个输出轴的自动化的换挡变速器以及以行星结构方式构成的具有两个输入元件和一个输出元件的叠加变速器。在该混合动力驱动装置中规定，叠加变速器关于输出轴的自由端部同轴地设置并且叠加变速器的第一输入元件不可相对转动地与关于输出轴同轴设置的中空轴连接，该中空轴为了耦联内燃机而能经由耦联切换元件不可相对转动地与换挡变速器的直接轴向相邻的正齿轮级的活动齿轮连接以及为了经由跨接切换元件跨接叠加变速器而能不可相对转动地与叠加变速器的第二输入元件或输出元件连接。此外规定，叠加变速器的第二输入元件永久与电机的转子处于传动连接并且叠加变速器的输出元件不可相对转动地与输出轴连接。
发明内容
在此背景下，本领域技术人员所提出的任务是，以简单的机械构造创造一种紧凑的混合动力变速器。此外应优选实现一种动力传动系配置方案，在该动力传动系配置方案中混合动力变速器同轴于从动轴定位并且内燃机和/或驱动电机能与之轴线平行地设置。特别是应创造一种变速器，该变速器具有高达四个挡位，利用该变速器能实现空挡充电、电动力学起动、EDA以及电动力学换挡、EDS。
上述任务由一种用于机动车的机动车动力传动系的混合动力变速器来实现，该混合动力变速器具有：
第一变速器输入轴，用于将混合动力变速器与机动车的内燃机作用连接；
第二变速器输入轴，用于将混合动力变速器与机动车的第一驱动电机作用连接；
用于将混合动力变速器与从动部作用连接的从动轴；
行星齿轮组，该行星齿轮组与第二变速器输入轴和第一变速器输入轴以传动有效的方式连接；
设置在多个齿轮组平面中的用于形成挡位的正齿轮副；和
带有切换元件的多个换挡装置，用于挂上挡位；其中，
第一变速器输入轴、第二变速器输入轴和行星齿轮组彼此同轴设置。
上述任务还通过一种用于机动车的机动车动力传动系实现，该机动车动力传动系具有：
上述定义的混合动力变速器；
内燃机，该内燃机能连接于第一变速器输入轴；和
第一驱动电机，该第一驱动电机以传动有效的方式与第二变速器输入轴连接。
此外，上述任务由一种用于运行上述定义的机动车动力传动系的方法来实现。
最后，上述任务由一种机动车实现，该机动车具有：
上述定义的机动车动力传动系；和
能量储存器，用于储存用于供应第一驱动电机、第二驱动电机和/或另外电机的能量。
在从属权利要求中描述了本发明的优选实施方案。不言而喻地，上述和下面还将要解释的特征不仅可以以各自说明的组合应用、而且可以以其他组合或单独地应用，而不脱离本发明的范围。特别是，机动车动力传动系、机动车和方法可以根据在从属权利要求中针对混合动力变速器描述的实施方式来实施。
通过用于将混合动力变速器与内燃机作用连接的第一变速器输入轴和用于将混合动力变速器与第一驱动电机作用连接的第二变速器输入轴，可以在技术上简单地创造一种紧凑的混合动力变速器。作用连接不仅可以实施成可切换的、而且可以实施成不可切换的。通过与第一变速器输入轴和第二变速器输入轴以传动有效的方式连接的行星齿轮组，能创造一种可变的并且紧凑的混合动力变速器。通过行星齿轮组的借助第二正齿轮副或第三正齿轮副的可连接性，能利用混合动力变速器建立两个不同的电动力学叠加状态。通过第一变速器输入轴、第二变速器输入轴和行星齿轮组彼此同轴设置，能创造一种高效的紧凑的混合动力变速器。尤其是能实现第二变速器输入轴的有利的设置和支承，该第二变速器输入轴优选构成为中空轴并且至少局部地包围第一变速器输入轴。能以高的效率创造一种混合动力变速器，因为为了建立高达四个混合动力挡位——部分地在多个变型方案中需要少量的齿啮合。利用该混合动力变速器还能建立一个纯电动挡位以及两个电动力学叠加状态和一个空挡充电状态。该混合动力变速器和尤其是该混合动力变速器的所使用的齿轮组具有技术简单的构造。利用该混合动力变速器不仅能以内燃机方式而且能用电实现小的构件负载和小的变速器损失。混合动力变速器包括有利的变速系列，其中，从动支持的换挡、电动力学起动以及电动力学换挡是可能的。可以从空挡充电状态过渡到混合动力变速器的三个混合动力挡位。不言而喻的是，所有混合动力挡位也可以作为纯内燃机挡位运行，或者作为纯电动挡位运行，只要安装有一个内燃机离合器。此外不言而喻的是，代替内燃机，也可以应用作为主行驶机使用的主电机。
在一种有利的实施方案中，所述第一驱动电机在与内燃机的连接侧相对的变速器侧连接在混合动力变速器上，从内燃机的连接侧出发，第一正齿轮副、一个双切换元件、第二正齿轮副、一个双切换元件、第三正齿轮副、一个双切换元件以及用于连接第一驱动电机的连接齿轮和最后行星齿轮组按这个顺序设置。替代地，所述第一驱动电机在与内燃机的连接侧相对的变速器侧连接在混合动力变速器上，从内燃机的连接侧出发，第一正齿轮副、一个双切换元件、第二正齿轮副、一个双切换元件、第三正齿轮副、行星齿轮组和最后一个双切换元件以及用于连接第一驱动电机的连接齿轮按这个顺序设置。通过上述的两种替代的连接顺序(其中，变速器构件相互间的各个连接保持相同)，可创造一种在技术上能简单地匹配于不同结构空间要求的混合动力变速器。
在另一种有利的实施方案中，在所述用于形成挡位的正齿轮副之一中，活动齿轮的设置能与固定齿轮的设置互换。补充地或替代地，所述从动轴构成为无切换元件的。不言而喻地，在正齿轮副之一互换的情况下，相应的切换元件关于设置位置也被互换并且优选设置在轴上，在该轴上也设置有正齿轮副的相应的活动齿轮。通过活动齿轮与固定齿轮的可互换性，可创造一种可变的在技术上能简单匹配于不同结构空间要求的混合动力变速器。通过构成为无切换元件的从动轴，可以简化混合动力变速器的生产和组装。尤其是，可以优选成本有利地制造从动轴。
在另一种有利的实施方案中，混合动力变速器具有变速器驱动轴，该变速器驱动轴与第一变速器输入轴以传动有效的方式连接并且该变速器驱动轴以轴线平行于第一变速器输入轴的方式设置。补充地或替代地，从动轴以传动有效的方式与从动部的差速器作用连接，其中，差速器包括用于从混合动力变速器向机动车的车轮传递驱动功率的差速器轴，该差速器轴以轴线平行于从动轴的方式设置并且构成为用于穿过第一驱动电机，以便能实现围绕差速器轴设置第一驱动电机。优选地，变速器输入轴借助链条或齿轮链以传动有效的方式与第一变速器输入轴连接。通过上述有利的设置结构，内燃机可以轴线平行于混合动力变速器的变速器轴线连接。不言而喻地，变速器驱动轴可以附加地包括减振器或阻尼元件。通过围绕一个变速器轴、尤其是差速器轴设置第一驱动电机，第一驱动电机可以高效并且节省空间地设置和优选支承在混合动力变速器中。可进一步提高混合动力变速器的和机动车动力传动系的紧凑性。
在另一种有利的实施方案中，所述行星齿轮组的行星齿轮架能借助所述用于形成挡位的正齿轮副之中的第二正齿轮副或第三正齿轮副以传动有效的方式与从动轴连接，所述行星齿轮组的太阳轮以传动有效的方式与第一变速器输入轴连接并且所述行星齿轮组的齿圈以传动有效的方式与第二变速器输入轴连接。替代地，所述行星齿轮组的行星齿轮架能借助所述用于形成挡位的正齿轮副之中的第二正齿轮副或第三正齿轮副以传动有效的方式与从动轴连接，所述行星齿轮组的齿圈以传动有效的方式与第一变速器输入轴连接并且所述行星齿轮组的太阳轮与第二变速器输入轴以传动有效的方式连接。通过上述两种替代的连接，第一驱动电机可或者在电动力学起动时或在电动力学换挡时以小的补偿转速运行或者在电动力学起动时或者在电动力学换挡时仅施加小的支持力矩。此外，通过这两种替代的连接，在电动力学起动时发电机式运行的持续时间可或长或短。
在另一种有利的实施方案中，混合动力变速器包括用于将第一变速器输入轴与内燃机可松脱地传动有效地连接的内燃机离合器，其中，该内燃机离合器优选设置在变速器驱动轴上。不言而喻地，内燃机离合器可构成为爪齿切换元件或摩擦切换元件。内燃机离合器能实现内燃机与混合动力变速器解耦。由此可以建立高效的纯电动行驶模式。通过以摩擦切换元件或摩擦离合器形式的内燃机离合器，可以实现内燃机的所谓飞轮起动。此外，内燃机离合器可用作用于内燃机的紧急起动元件。
在另一种有利的实施方案中，第一切换元件构成为用于将所述行星齿轮组的行星齿轮架借助所述用于形成挡位的正齿轮副之中的第三正齿轮副以传动有效的方式与从动轴连接。补充地或替代地，第二切换元件构成为用于将第一变速器输入轴借助所述用于形成挡位的正齿轮副之中的第一正齿轮副以传动有效的方式与从动轴连接。补充地或替代地，第三切换元件构成为用于将第一变速器输入轴借助所述用于形成挡位的正齿轮副之中的第二正齿轮副以传动有效的方式与从动轴连接。此外补充地或替代地，第四切换元件构成为用于将所述行星齿轮组的行星齿轮架借助所述用于形成挡位的正齿轮副之中的第二正齿轮副以传动有效的方式与从动轴连接。此外补充地或替代地，第五切换元件构成为用于将第二变速器输入轴借助所述用于形成挡位的正齿轮副之中的第三正齿轮副以传动有效的方式与从动轴连接。最后，此外补充地或替代地，第六切换元件构成为用于将第一变速器输入轴以传动有效的方式与第二变速器输入轴连接，优选通过锁止行星齿轮组。通过切换元件的这种有利的设置，利用该混合动力变速器能创造四个混合动力挡位(部分地具有多个变型方案)以及一个纯电动挡位、两个电动力学叠加状态和空挡充电状态。
在另一种有利的实施方案中，所述混合动力变速器包括正好三个正齿轮副、正好一个行星齿轮组和正好六个切换元件，用于形成四个混合动力挡位和两个电动力学叠加状态。由此可以在混合动力变速器的紧凑性高的情况下实现高的功能性。尤其是可以创造一种关于结构空间要求和重量有利的混合动力变速器。
在另一种有利的实施方案中，所述第二变速器输入轴构成为中空轴并且至少局部地包围构成为实心轴的所述第一变速器输入轴。通过第二变速器输入轴构成为中空轴并且至少局部地围绕第二变速器输入轴的有利的设置，可以进一步改善混合动力变速器的紧凑性。
在另一种有利的实施方案中，各切换元件构成为形锁合式切换元件。补充地或替代地，其中至少两个切换元件、优选所有切换元件构成为双切换元件并且能由双作用的致动器操纵。形锁合式切换元件能实现高效且成本有利的混合动力变速器。混合动力变速器的技术构造和运行可以通过双切换元件得到简化。特别是，一个双切换元件可以借助一个唯一的致动器来切换。
在另一种有利的实施方案中，机动车传动系优选地包括另一电机，所述另一电机与第一变速器输入轴以传动有效的方式连接。第一驱动电机和/或优选所述另一电机能被操控作为用于起动内燃机的起动机发电机。补充地或替代地，第一驱动电机和/或优选所述另一电机能被操控作为用于给能量储存器充电的充电发电机。所述另一电机优选构成为高压起动机发电机。由此可以创造一种有效的机动车动力传动系。尤其是可降低燃料消耗。不言而喻地，可以放弃附加的用于内燃机的起动机，因为第一驱动电机和/或优选所述另一电机能拖曳内燃机。
在另一种有利的实施方案中，混合动力变速器的从动部能与第一机动车车桥以传动有效的方式连接，其中，第二机动车车桥包括具有第二驱动电机的电动桥。由此可以在技术上简单地创造一种具有全轮驱动的混合动力传动系。此外，可以通过机动车动力传动系在技术上简单地能实现牵引力不中断的换挡，因为电动桥在混合动力变速器中换挡时能维持牵引力。此外能创造一种防故障的用于机动车的动力传动系，因为在用于第二驱动电机的能量储存器用完的情况下能建立所谓的顺序行驶模式。在顺序行驶模式中，优选驱动电机由内燃机以发电机方式运行并且为第二驱动电机提供所产生的能量。由此可以创造一种高度可变的机动车动力传动系，在该机动车动力传动系中尤其是即使在能量储存器空时也能电动行驶和尤其是电动起动。
“以传动有效的方式连接”在这方面应特别是理解成两个构件之间的不可切换的连接，该连接设置用于永久传递转速、扭矩和/或驱动功率。该连接在此不仅可以直接地进行，或者可以经由固定变速部来进行。该连接可以例如经由固定的轴、齿部、特别是正齿轮齿部和/或包绕机构、特别是牵引器件传动机构进行。
“能以传动有效的方式连接”、“能被以传动有效的方式连接”或“构成为用于以传动有效的方式连接”在这方面应特别是理解成在两个构件之间的可切换的连接，该连接设置用于在闭合的状态下临时传递转速、扭矩和/或驱动功率。该可切换的连接在打开的状态下优选临时基本上不传递转速、扭矩和/或驱动功率。
静止充电或者说空挡充电尤其是可理解为驱动电机作为发电机运行，优选在内燃机运行时的静止期间，以便填充能量储存器和/或给车载电子设备供电。
致动器当前尤其是将电信号转换为机械运动的构件。优选地，与双切换元件一起使用的致动器在两个相反的方向上实施运动，以在第一方向上切换双切换元件的一个切换元件并在第二方向上切换另一切换元件。
挡位变换、尤其是顺序换挡尤其是通过断开一个切换元件和/或一个离合器并且同时接通用于下一个更高或更低的挡位的切换元件和/或离合器来进行。因此，第二切换元件和/或第二离合器从第一切换元件和/或从第一离合器逐渐地承担扭矩，直到在挡位变换结束时整个扭矩由第二换挡元件和/或第二离合器承担。在先前的同步中，可以更快地进行换挡，优选地在此可以使用形锁合式切换元件。
内燃机尤其是可以是能够通过燃烧驱动剂、例如汽油、柴油、煤油、乙醇、液化石油气、汽车燃气等产生转动运动的任何机器。内燃机可以是例如奥托发动机、柴油发动机、汪克尔发动机或二冲程发动机。
在顺序行驶或爬行时，机动车的驱动电机由机动车的内燃机以发电机方式运行。由此产生的能量便被提供给机动车的另一驱动电机，以提供驱动功率。
电动车桥或简称电动桥优选是机动车的非主驱动桥，在该非主驱动桥中可以借助驱动电机将驱动功率传递到机动车的车轮上。不言而喻地，驱动电机也可以借助一变速器连接。借助电动桥，当在变速器中为主驱动桥进行换挡时，牵引力可以完全或部分地得到维持。此外，借助电动桥，可以至少部分地建立四轮功能。
电动力学起动元件(EDA)使得经由一个或多个行星齿轮组进行内燃机转速和驱动电机转速的转速叠加，从而当内燃机运行时，优选地在没有摩擦离合器的情况下，可以从静止状态起动机动车。在此，驱动电机支持扭矩。优选地，内燃机不再能通过起动离合器等而与变速器分离。通过使用EDA，优选可以省去起动机、发电机和起动离合器或液力变矩器。在此，EDA特别是如此紧凑地构造，使得所有部件都容纳在按系列的离合器壳体中，而无需延长变速器。电动力学起动元件例如可以经由适配成软的扭转减振器固定地连接于内燃机和特别是内燃机的飞轮。因此，驱动电机和内燃机可以选择性地同时或交替地运行。如果机动车停止，则可以关闭驱动电机和内燃机。由于驱动电机的良好可调性，实现非常高的可与带有变矩器离合器的驱动装置的起动质量相当的起动质量。
在所谓的电动力学换挡(EDS)中，如在EDA起动的情况下，内燃机转速和驱动电机转速的转速叠加经由一个或多个行星齿轮组进行。在换挡开始时，调整驱动电机和内燃机的扭矩，使得待脱开的切换元件变成无负载的。在打开该切换元件之后，在保持牵引力的情况下调整转速，使得待接合的切换元件变成同步的。在闭合切换元件之后，在内燃机和驱动电机之间的负载分配根据混合动力运行策略任意进行。电动力学换挡方法具有如下的优点：目标挡的待切换的切换元件通过驱动电机和内燃机的配合作用而同步，其中驱动电机优选地是精确可调的。EDS换挡方法的另一个优点是：可以实现高的牵引力，因为内燃机和电机的扭矩在混合动力变速器中相加。
附图说明
下面结合附图依据一些选出的实施例更详细地描述和解释本发明。图中：
图1示出具有根据本发明的机动车动力传动系的机动车的示意性俯视图；
图2示出根据本发明的混合动力变速器的一种变型方案的示意图；
图3示意性示出按照图2的混合动力变速器的换挡状态；
图4示出混合动力变速器的另一变型方案的示意图；
图5示出混合动力变速器的另一变型方案的示意图；
图6示出混合动力变速器的另一变型方案的示意图；
图7示出混合动力变速器的另一变型方案的示意图；
图8示出混合动力变速器的另一变型方案的示意图；和
图9示出混合动力变速器的另一变型方案的示意图。
具体实施方式
在图1中示意性示出具有机动车动力传动系12的机动车10。机动车动力传动系12包括第一驱动电机14和内燃机16，该第一驱动电机和内燃机借助混合动力变速器18连接于机动车10的前桥。在所示的示例中，机动车动力传动系12还包括可选的具有第二驱动电机20的电动桥，该第二驱动电机与机动车10的后桥连接。不言而喻的是，也可以进行颠倒的连接，使得混合动力变速器18连接于机动车10的后桥并且机动车10的前桥包括电动桥。借助机动车动力传动系12将第一驱动电机14的、内燃机16的和/或可选的第二驱动电机20的驱动功率供应给机动车10的车轮。机动车10还具有能量储存器22，以存储用于供给第一驱动电机14和/或第二驱动电机20的能量。
图2示出根据本发明的混合动力变速器18的一种简化的变型方案。混合动力变速器18具有第一变速器输入轴24和第二变速器输入轴26，该第一变速器输入轴和第二变速器输入轴构成为用于将驱动机14、16的驱动功率传递到混合动力变速器18中。
混合动力变速器18还包括一个从动轴28和一个行星齿轮组RS以及三个形成挡位的用ST1-ST3标出的正齿轮副。
第一驱动电机14经由齿轮链以传动有效的方式与第二变速器输入轴26连接，其中，齿轮链包括一设置在第一电机14的转子轴的输出轴上的固定齿轮，该固定齿轮与另一固定齿轮啮合，其中，该固定齿轮与一设置在第二变速器输入轴26上的连接齿轮啮合。
第一正齿轮副ST1包括一设置在第一变速器输入轴24上的活动齿轮，该活动齿轮与一设置在从动轴28上的固定齿轮啮合。
第二正齿轮副ST2同样包括一设置在第一变速器输入轴24上的活动齿轮，该活动齿轮与一设置在从动轴28上的固定齿轮啮合。
第三正齿轮副ST3包括一设置在中间轴30上的活动齿轮，该活动齿轮与一设置在从动轴28上的固定齿轮啮合。中间轴30以传动有效的方式与行星齿轮组RS的行星齿轮架连接。
第一变速器输入轴24以传动有效的方式与行星齿轮组RS的齿圈连接。
第二变速器输入轴26以传动有效的方式与行星齿轮组RS的太阳轮连接。
混合动力变速器18具有六个切换元件A至E、L。
第一切换元件A构成为用于将中间轴30以传动有效的方式借助第三正齿轮副ST3而与从动轴28连接。
第二切换元件B构成为用于将第一变速器输入轴24以传动有效的方式借助第一正齿轮副ST1而与从动轴28连接。
第三切换元件C构成为用于将第一变速器输入轴24以传动有效的方式借助第二正齿轮副ST2而与从动轴28连接。
第四切换元件D构成为用于将中间轴30以传动有效的方式借助第二正齿轮副ST2而与从动轴28连接。
第五切换元件E构成为用于将第二变速器输入轴26以传动有效的方式借助第三正齿轮副而与从动轴28连接。
第六切换元件L构成为用于将第一变速器输入轴24以传动有效的方式与第二变速器输入轴26连接。此外，第六切换元件L在闭合的状态下将行星齿轮组RS锁止。
不言而喻地，所有切换元件A至E、L可实施成形锁合式切换元件、例如爪齿切换元件。第一驱动电机14到第二变速器输入轴26上的连接优选轴线平行于第二变速器输入轴26进行。代替所示出的连接，连接可以经由仅仅两个啮合的齿轮、经由一个链条或其他牵引器件传动机构进行。
此外不言而喻的是，内燃机16可以同轴于第一变速器输入轴24或者特别优选地轴线平行于第一变速器输入轴24设置。
此外，在设置在混合动力变速器18中的齿轮组下游可以连接一固定变速部，例如以另一行星齿轮组或正齿轮级的形式。
特别优选地，在混合动力变速器18的齿轮组中在下游连接一差速器。
在未示出的内燃机16和第一变速器输入轴24之间优选设置有一用于扭振解耦的元件，例如扭转减振器或双质量飞轮。
在图2所示的实施方式中，用于将第一驱动电机14连接到第二变速器输入轴26上的连接固定齿轮具有用于第六切换元件L的贯通引导部。
第二切换元件B与第三切换元件C组合成一个双切换元件。
第四切换元件D与第一切换元件A组合成一个双切换元件。
此外，第五切换元件E与第六切换元件L组合成一个双切换元件。
从未示出的内燃机16的连接侧观察，在混合动力变速器18中首先第一正齿轮副ST1、然后包括第二切换元件B与第三切换元件C的双切换元件、然后第二正齿轮副ST2、然后包括第四切换元件D与第一切换元件A的双切换元件、然后第三正齿轮副ST3、然后包括第五切换元件E与第六切换元件L的双切换元件以及用于连接第一驱动电机14的连接齿轮和最后行星齿轮组RS以这个顺序设置。
图3在换挡矩阵34中在第一列中示出了混合动力挡位H1至H4、一个电动挡位E1、两个电动力学叠加状态EDA1、EDA2以及一个空挡充电状态LiN。在第二列至第七列中示出了切换元件A至E、L的切换状态，其中，“X”意味着：相应的切换元件是闭合的，亦即将相配的变速器构件以传动有效的方式相互连接。如果不存在填写的内容，则可认为相应的切换元件是打开的、即不传递驱动功率。
为了建立第一混合动力挡位的第一变型方案H1.1，第一切换元件A和第五切换元件E要闭合。
第一混合动力挡位的第二变型方案H1.2可以通过闭合第一切换元件A和第六切换元件L来建立。
闭合第二切换元件B和第五切换元件E建立第二混合动力挡位的第一变型方案H2.1。
第二混合动力挡位的第二变型方案H2.2可通过闭合第一切换元件A和第二切换元件B来建立。
为了建立第二混合动力挡位的第三变型方案H2.3，第二切换元件B和第六切换元件L要闭合。
闭合第二切换元件B、第四切换元件D和第六切换元件L建立第二混合动力挡位的第四变型方案H2.4。
通过闭合第三切换元件C和第五切换元件E可建立第三混合动力挡位的第一变型方案H3.1。
第三混合动力挡位的第二变型方案H3.2可通过闭合第一切换元件A和第三切换元件C建立。
闭合第三切换元件C和第六切换元件L建立第三混合动力挡位的第三变型方案H3.3。
第三混合动力挡位的第四变型方案H3.4可通过闭合第三切换元件C和第四切换元件D建立。
第四混合动力挡位H4可通过闭合第四切换元件D和第五切换元件E来建立。
电动挡位E1可通过闭合第五切换元件E来建立。
第一电动力学叠加状态EDA1可通过闭合第一切换元件A来建立。
闭合第四切换元件D建立第二电动力学叠加状态EDA2。
通过闭合第六切换元件L可建立空挡充电状态LiN。
为了内燃机式或混合动力式行驶，四个不同的混合动力挡位可供内燃机16使用。
如果仅闭合第五切换元件E，则可以纯电动行驶，因为第一驱动电机14直接与从动部32连接。
如果仅第一切换元件A是闭合的，则在行星齿轮组RS上产生第一电动力学叠加状态EDA1。内燃机16便与行星齿轮组RS的齿圈连接，其中，第一驱动电机14在行星齿轮组RS的太阳轮上支持内燃机16的力矩。行星齿轮组RS的行星齿轮架经由第三正齿轮副ST3而与从动部32连接。在该状态下，向前的电动力学起动、EDA起动是可能的。从该电动力学叠加状态EDA1，可为内燃机16接合第一混合动力挡位的第一变型方案H1.1、第一混合动力挡位的第二变型方案H1.2、第二混合动力挡位的第二变型方案H2.2或第三混合动力挡位的第二变型方案H3.2，因为第一切换元件A在这些切换状态下都是闭合的。
如果仅第四切换元件D是闭合的，则在行星齿轮组RS上产生另一个第二电动力学叠加状态EDA2。内燃机16便与行星齿轮组RS的齿圈连接，其中，第一驱动电机14在行星齿轮组RS的太阳轮上支持内燃机16的力矩。行星齿轮组RS的行星齿轮架经由第二正齿轮副ST2而与从动部32连接。由此，向前指向的电动力学起动、EDA起动同样是可能的。
从该切换状态，可为内燃机16接合第二混合动力挡位的第四变型方案H2.4、第三混合动力挡位的第四变型方案H3.4或第四混合动力挡位H4，因为第四切换元件D在这些切换状态下都是闭合的。
从第一挡位向第二挡位的换挡可以按从动部支持的方式通过第一驱动电机14进行，其中，第五切换元件E保持闭合。然后从第一混合动力挡位的第一变型方案H1.1向第二混合动力挡位的第一变型方案H2.1变换。
从第二挡位向第三挡位的换挡同样可以按从动部支持的方式通过第一驱动电机14进行，其中，第五切换元件E保持闭合。在这里，从第二混合动力挡位的第一变型方案H2.1向第三混合动力挡位的第一变型方案H3.1变换。
从第三挡位向第四挡位的换挡可以按从动部支持的方式通过第一驱动电机14进行，其中，第五切换元件E保持闭合。在这里，从第三混合动力挡位的第一变型方案H3.1向第四混合动力挡位H4变换。
在混合动力运行中从第一混合动力挡位的第一变型方案H1.1向第二混合动力挡位的第一变型方案H2.1的电子机械式换挡EMS或电动力学动力换挡(有载换挡)EDS例如可以如下进行。在初始点挂上第一混合动力挡位的第一变型方案H1.1，亦即第一切换元件A和第五切换元件E是闭合的。然后，在第一切换元件A上减小载荷并且同时在第一驱动电机14上增加载荷。然后打开第一切换元件A。降低内燃机16的转速，使得第二切换元件B变成同步的。为此，例如内燃机16可以进入惯性行驶(Schubbetrieb)中或者以发电机方式工作并且驱动另一驱动电机。可以接合第二切换元件B。在该切换过程期间，第五切换元件E保持闭合。
如果仅第六切换元件L闭合，则可以将第一驱动电机14与内燃机16以独立于从动部32的方式连接。第一驱动电机14和内燃机16便以彼此间固定的比例转动。在该状态下，一方面可以借助第一驱动电机14起动内燃机16，另一方面第一驱动电机14可以由内燃机16作为发电机运行并且给电能储存器22充电或给耗电器供电。消耗器(耗电器)也可以是第二驱动电机20，如例如在图1中所示，该第二驱动电机设置在另一车桥上并且形成所谓的电动桥或者说电动后桥。
从空挡充电状态向第一混合动力挡位的第二变型方案H1.2、第一混合动力挡位的第三变型方案H1.3、第二混合动力挡位的第三变型方案H2.3和第三混合动力挡位的第三变型方案H3.3的转变是可能的，因为第六切换元件L在这些切换状态下都是闭合的。
如果如例如在图1中所示的那样存在电动后桥，则可借助该组合创造一种四轮驱动系统。例如可以设计具有内燃机16和第一驱动电机14作为纯前驱驱动装置的DHT变速器、亦即混合动力专用变速器，其中，附加的后桥驱动装置利用单独的第二驱动电机20实现。
电动力学叠加状态EDA在这种情况下是用于内燃机16的功率分支的E-CVT行驶范围，在该E-CVT行驶范围中电池中性的运行也是可能的。CVT行驶范围尤其是可理解成无级可变变速的行驶范围(Continuously Variable Transmission)。
通过第二驱动电机20可以进行牵引力辅助。第二驱动电机20可以辅助牵引力，当在混合动力变速器18中必须切换时，在这些切换中混合动力变速器18的从动部32变成无载荷的。例如当首先借助第一驱动电机14和/或第二驱动电机20纯电动行驶并且然后应借助第一驱动电机14中性地起动内燃机16时，是这样的转变。
在图4中示出按照本发明的混合动力变速器18在机动车动力传动系12中的另一变型方案。与图2所示的实施方式相反，混合动力变速器18的变速器构件或元件在其几何设置结构方面变化，其中，各个连接、切换和功能方式与图2所示的实施方式相同。
在图4所示的实施方式中，尤其是行星齿轮组RS的轴向位置与包括第五切换元件E和第六切换元件L的双切换元件的轴向位置互换。因此，第一驱动电机14在变速器外侧连接在混合动力变速器18上。
在图5中示出按照本发明的混合动力变速器18的另一变型方案。与图2所示的实施方式相反，在第一正齿轮级ST1中活动齿轮和固定齿轮互换。因此，第一正齿轮级ST1包括一设置在第一变速器输入轴24上的固定齿轮，该固定齿轮与一设置在从动轴28上的活动齿轮啮合。第一正齿轮级ST1的设置在从动轴28上的活动齿轮可以通过设置在从动轴28上的第二切换元件B以传动有效的方式与从动轴28连接。在所示的实施方式中，第三切换元件C和第二切换元件B设置在一个齿轮组平面中。
在图6中示出按照本发明的混合动力变速器18的另一变型方案。与图2所示的实施方式相反，在图6所示的实施方式中在行星齿轮组RS上的连接互换。尤其是，在行星齿轮组RS的齿圈和太阳轮上的连接互换，其中，行星齿轮架能借助第二正齿轮级ST2或第三正齿轮级ST3而与从动轴28连接。因此，第一驱动电机14经由第二变速器输入轴26以传动有效的方式与行星齿轮组RS的齿圈连接，其中，内燃机16能经由第一变速器输入轴24以传动有效的方式与行星齿轮组RS的太阳轮连接。
在图6所示的实施方式中优选的是，第一驱动电机14能在电动力学起动时或在电动力学换挡时在行星齿轮组的齿圈上以较小的补偿转速运行。在这里，第一驱动电机14必须在电动力学起动时和在电动力学换挡时施加较高的辅助力矩。此外，第一驱动电机14在电动力学叠加状态下或在电动力学起动时较短时间地以发电机方式运行，因为比当第一驱动电机14连接在行星齿轮组RS的太阳轮上时更早地以增大的行驶速度促成发电机式运行。
在图7中示出按照本发明的混合动力变速器18的另一变型方案。按照图7的混合动力变速器18在此基本上与图2所示的混动动力变速器18相当，其中，在图7中更详细地示出从动部32。从动部32通过设置在第二正齿轮级ST2和第三正齿轮级ST3之间的在从动轴28上的从动齿轮形成。从动轴28能与行星齿轮组RS的行星齿轮架经由第二正齿轮级ST2或第三正齿轮级ST3连接。从动齿轮与设置在差速器上的固定齿轮啮合并且因此将驱动功率从混合动力变速器18传递到差速器上。差速器还具有差速器轴40，该差速器轴穿过第一驱动电机14的转子轴。换言之，第一驱动电机14可支承在差速器轴40上。
此外，混合动力变速器18具有变速器驱动轴36，该变速器驱动轴设置成轴线平行于第一变速器输入轴24并且经由牵引器件传动机构以传动有效的方式以设置在第一正齿轮级ST1和第二正齿轮级ST2之间的固定齿轮与第一变速器输入轴24连接。变速器驱动轴36经由扭振减振器或其他的原则上在现有技术中已知的用于扭振解耦的元件而与内燃机16连接。此外，在变速器驱动轴36上设置有用于连接另一电机38的固定齿轮。所述另一电机38经由牵引器件传动机构而与变速器驱动轴36作用连接。特别优选地，所述另一电机38可构成为高压起动机发电机。
不言而喻地，变速器驱动轴36不仅与第一变速器输入轴24的而且与所述另一电机38的连接替代地也可以构成为齿轮链。
在图8中示出按照本发明的混合动力变速器18的另一变型方案。与图7所示的实施方式相反，变速器驱动轴36包括内燃机离合器K0。内燃机离合器K0构成为用于将变速器驱动轴36可分开地以传动有效的方式与内燃机16连接。在此，内燃机离合器K0设置在用于扭振解耦的元件与变速器驱动轴36的两个连接齿轮之间，从而所述另一电机38始终与第一变速器输入轴24处于传动连接。
在图8所示的实例中，内燃机离合器K0实施成形锁合式切换元件、例如爪齿离合器。
在图9中示出按照本发明的混合动力变速器18的另一变型方案。与图8所示的实施方式相反，内燃机离合器K0实施成摩擦锁合式切换元件。
不言而喻地，机动车动力传动系12或混合动力变速器18也可以在没有内燃机离合器K0的情况下运行。然而，内燃机离合器K0出于不同的原因、例如出于功能安全性技术原因可以是有意义的。尤其是，以摩擦锁合式切换元件形式的内燃机离合器K0如在图9中所示地能实现内燃机16的拖曳起动或者可以用作用于内燃机16的紧急起动元件。尤其是，在具有另一电机38的实施方式中内燃机离合器K0是有意义的。
已经依据附图和说明书对本发明进行了全面描述和解释。描述和解释应理解为示例、而非限制性的。本发明不限于所公开的实施方式。对于本领域技术人员来说，在使用本发明以及对附图、公开内容和后续权利要求精确分析的情况下得出其他实施方式或变型方案。
在权利要求中，术语“包括”和“具有”不排除存在另外的元素或步骤。不定冠词“一”不排除存在多个。一个单个的元件或一个单个的单元可以执行在权利要求中提到的多个单元的功能。在多个不同的从属权利要求中仅提及一些措施不应理解成这样，即：这些措施的组合不能同样有利地应用。在权利要求中的附图标记不应解释成限制性的。用于运行机动车动力传动系12的方法可以例如以计算机程序的形式实现，该计算机程序在用于机动车动力传动系统12的控制器上执行。计算机程序可以在非易失性数据载体上存储/销售，例如在光学存储器上或半导体驱动器(SSD)上。计算机程序可以与硬件一起和/或作为硬件的一部分销售，例如借助因特网或借助有线或无线通信系统。
附图标记
10 机动车
12 机动车动力传动系
14 第一驱动电机
16 内燃机
18 混合动力变速器
20 第二驱动电机
22 能量储存器
24 第一变速器输入轴
26 第二变速器输入轴
28 从动轴
30 中间轴
32 从动部
34 换挡矩阵
36 变速器驱动轴
38 另一电机
40 差速器轴
A至E、L 切换元件
K0 内燃机离合器
RS 行星齿轮组
ST1-ST3 正齿轮副

Claims (15)

1.用于机动车(10)的机动车动力传动系(12)的混合动力变速器(18)，具有：
第一变速器输入轴(24)，用于将混合动力变速器与机动车的内燃机(16)作用连接；
第二变速器输入轴(26)，用于将混合动力变速器与机动车的第一驱动电机(14)作用连接；
用于将混合动力变速器与从动部(32)作用连接的从动轴(28)；
与第二变速器输入轴和第一变速器输入轴以传动有效的方式连接的行星齿轮组(RS)；
设置在多个齿轮组平面中的用于形成挡位的正齿轮副(ST1、ST2、ST3)；和
带有切换元件(A、B、C、D、E、L)的多个换挡装置，用于挂上挡位；其中，
第一变速器输入轴、第二变速器输入轴和行星齿轮组彼此同轴地设置。
2.根据权利要求1所述的混合动力变速器(18)，其中，
所述第一驱动电机(14)在与内燃机(16)的连接侧相对的变速器侧连接在混合动力变速器上；
从内燃机的连接侧出发，第一正齿轮副(ST1)、一个双切换元件、第二正齿轮副(ST2)、一个双切换元件、第三正齿轮副(ST3)、一个双切换元件以及用于连接第一驱动电机的连接齿轮和行星齿轮组(RS)按这个顺序设置；或者
从内燃机的连接侧出发，第一正齿轮副、一个双切换元件、第二正齿轮副、一个双切换元件、第三正齿轮副、行星齿轮组和一个双切换元件以及用于连接第一驱动电机的连接齿轮按这个顺序设置。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力变速器(18)，其中，在所述用于形成挡位的正齿轮副(ST1、ST2、ST3)之一中，活动齿轮的设置和固定齿轮的设置是能互换的；和/或
所述从动轴(28)构成为无切换元件的。
4.根据前述权利要求之一所述的混合动力变速器(18)，其中，
混合动力变速器具有变速器驱动轴(36)，该变速器驱动轴与第一变速器输入轴(24)以传动有效的方式连接并且该变速器驱动轴以轴线平行于第一变速器输入轴的方式设置，和/或
从动轴(28)以传动有效的方式与从动部(32)的差速器作用连接，其中，差速器包括用于从混合动力变速器向机动车(10)的车轮传递驱动功率的差速器轴(40)，该差速器轴以轴线平行于从动轴的方式设置并且构成为用于穿过第一驱动电机(14)，以便能实现围绕差速器轴设置第一驱动电机。
5.根据前述权利要求之一所述的混合动力变速器(18)，其中，
所述行星齿轮组(RS)的行星齿轮架能借助所述用于形成挡位的正齿轮副(ST1、ST2、ST3)之中的第二正齿轮副或第三正齿轮副以传动有效的方式与从动轴(28)连接；
所述行星齿轮组的太阳轮与第一变速器输入轴(24)以传动有效的方式连接并且所述行星齿轮组的齿圈以传动有效的方式与第二变速器输入轴(26)连接；或者
所述行星齿轮组的齿圈以传动有效的方式与第一变速器输入轴连接并且所述行星齿轮组的太阳轮与第二变速器输入轴以传动有效的方式连接。
6.根据前述权利要求之一所述的混合动力变速器(18)，包括用于将第一变速器输入轴(24)与内燃机(16)可松脱地传动有效地连接的内燃机离合器(K0)，其中，该内燃机离合器优选设置在变速器驱动轴(36)上。
7.根据前述权利要求之一所述的混合动力变速器(18)，其中：
第一切换元件(A)构成为用于将所述行星齿轮组(RS)的行星齿轮架借助所述用于形成挡位的正齿轮副之中的第三正齿轮副(ST3)以传动有效的方式与从动轴(28)连接；
第二切换元件(B)构成为用于将第一变速器输入轴(24)借助所述用于形成挡位的正齿轮副之中的第一正齿轮副(ST1)以传动有效的方式与从动轴连接；
第三切换元件(C)构成为用于将第一变速器输入轴借助所述用于形成挡位的正齿轮副之中的第二正齿轮副(ST2)以传动有效的方式与从动轴连接；
第四切换元件(D)构成为用于将所述行星齿轮组的行星齿轮架借助所述用于形成挡位的正齿轮副之中的第二正齿轮副以传动有效的方式与从动轴连接；
第五切换元件(E)构成为用于将第二变速器输入轴(26)借助所述用于形成挡位的正齿轮副之中的第三正齿轮副以传动有效的方式与从动轴连接；和/或
第六切换元件(L)构成为用于将第一变速器输入轴以传动有效的方式与第二变速器输入轴连接，优选通过锁止行星齿轮组。
8.根据前述权利要求之一所述的混合动力变速器(18)，其中，所述混合动力变速器包括正好三个正齿轮副(ST1、ST2、ST3)、正好一个行星齿轮组(RS)和正好六个切换元件(A、B、C、D、E、L)，用于形成四个混合动力挡位和两个电动力学叠加状态。
9.根据前述权利要求之一所述的混合动力变速器(18)，其中，所述第二变速器输入轴(26)构成为中空轴并且至少局部地包围构成为实心轴的所述第一变速器输入轴(24)。
10.根据前述权利要求之一所述的混合动力变速器(18)，其中：
各所述切换元件(A、B、C、D、E、L)构成为形锁合式切换元件；和/或
其中至少两个切换元件、优选所有切换元件构成为双切换元件并且能由双作用的致动器操纵。
11.用于机动车(10)的机动车动力传动系(12)，具有：
根据前述权利要求之一所述的混合动力变速器(18)；
内燃机(16)，该内燃机能连接于所述第一变速器输入轴(24)；和
第一驱动电机(14)，该第一驱动电机与第二变速器输入轴(26)以传动有效的方式连接。
12.根据权利要求11所述的机动车动力传动系(12)，其中，该机动车动力传动系优选包括另一电机(38)，所述另一电机以传动有效的方式与第一变速器输入轴(24)连接；并且所述第一驱动电机(14)和/或优选地所述另一电机能被操控作为用于起动内燃机(16)的起动机发电机，和/或能被操控作为用于给能量储存器(22)充电的充电发电机。
13.根据权利要求11或12所述的机动车动力传动系(12)，其中，
所述混合动力变速器(18)的从动部(32)能与第一机动车桥以传动有效的方式连接并且第二机动车桥包括具有第二驱动电机(20)的电动桥；和
优选地所述第一驱动电机(14)和/或所述另一电机(38)能被操控作为用于给第二驱动电机(20)供电的发电机，以便建立顺序的行驶模式。
14.用于运行根据权利要求11至13之一所述的机动车动力传动系(12)的方法。
15.机动车(10)，具有：
根据权利要求11至13之一所述的机动车动力传动系(12)；和
能量储存器(22)，用于储存用于给第一驱动电机(14)、第二驱动电机(20)和/或另一电机(38)供电的能量。
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