CN116906517A - 用于车辆驱动传动系的变速器 - Google Patents

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CN116906517A CN202310357332.4A CN202310357332A CN116906517A CN 116906517 A CN116906517 A CN 116906517A CN 202310357332 A CN202310357332 A CN 202310357332A CN 116906517 A CN116906517 A CN 116906517A
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F·库特尔
M·拉迪克
M·巴赫曼
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C·米歇尔
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Abstract

用于车辆的驱动传动系的变速器包括：设置在第一旋转轴线上的用于连接内燃机的第一变速器输入轴；设置在第二旋转轴线上的用于连接第一电机的第二变速器输入轴；设置在第三旋转轴线上的副轴，其具有第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，第三旋转轴线上的第一齿轮与第一旋转轴线上的第一齿轮处于齿啮合并且形成第一正齿轮级，第三旋转轴线上的第二齿轮与第一旋转轴线上的第二齿轮处于齿啮合并且形成第二正齿轮级，第三旋转轴线上的第三齿轮与第一旋转轴线上的第三齿轮处于齿啮合并且形成第三正齿轮级；设置在第一旋转轴线上的第一行星齿轮组；设置在第一旋转轴线上的主从动轴；第一切换元件、第二切换元件、第三切换元件、第四切换元件和第五切换元件。

Description

用于车辆驱动传动系的变速器
技术领域
本发明涉及一种用于车辆驱动传动系的变速器和一种具有内燃机、至少一个电机和这种变速器的驱动传动系。因此，所述变速器构造为混合动力变速器。
背景技术
例如由DE 102011995562 A1已知一种用于机动车混合动力驱动装置的变速器，该变速器具有两个输入轴和一个共同的输出轴。第一输入轴可以通过可控的分离离合器与内燃机的驱动轴连接并且可以通过第一组可选择性切换的挡位齿轮组与输出轴传动连接。第二输入轴可以通过构造为行星传动机构的叠加传动机构与电机的转子以及与第一输入轴传动连接并且可以通过第二组可选择性切换的挡位齿轮组与输出轴传动连接。两个输入轴可通过一个可切换的耦联装置彼此传动连接。所述变速器从具有两个同轴的输入轴的双离合器变速器派生出，其第一输入轴设置在中央，其第二输入轴构造为空心轴并且同轴地设置在第一输入轴上，并且其耦联装置包括变速挡位和/或可切换的离合器，它们代替这样的挡位齿轮组和分配给其的挡位离合器设置，所述挡位齿轮组在所基于的双离合器变速器中分配给第一输入轴并且与第二输入轴的变速器侧端部轴向相邻地设置。
发明内容
本发明的任务在于提供一种用于车辆的替代的变速器。尤其是所述变速器应构造得紧凑且高效以及具有多个行驶模式。该任务通过具有权利要求1的特征的变速器解决。有利的实施方式是从属权利要求、以下说明以及附图的技术方案。
根据本发明的用于车辆驱动传动系的变速器包括：
设置在第一旋转轴线上的、用于连接内燃机的第一变速器输入轴，
设置在第二旋转轴线上的、用于连接第一电机的第二变速器输入轴，
设置在第三旋转轴线上的副轴，该副轴具有第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，所述第三旋转轴线上的第一齿轮与所述第一旋转轴线上的第一齿轮处于齿啮合并且形成第一正齿轮级，所述第三旋转轴线上的第二齿轮与所述第一旋转轴线上的第二齿轮处于齿啮合并且形成第二正齿轮级，所述第三旋转轴线上的第三齿轮与所述第一旋转轴线上的第三齿轮处于齿啮合并且形成第三正齿轮级，
至少一个设置在第一旋转轴线上并且构造为叠加传动机构的第一行星齿轮组，该第一行星齿轮组具有第一元件、第二元件和第三元件，
主从动轴，该主从动轴设置在第一旋转轴线上并且与第一行星齿轮组的第三元件不可相对转动地连接，
第一切换元件、第二切换元件、第三切换元件、第四切换元件和第五切换元件，
其中，第一切换元件在闭合状态中将第一行星齿轮组的三个元件中的两个元件不可相对转动地连接，以使所述行星齿轮组联锁，第二切换元件在闭合状态中使所述第三旋转轴线上的第一齿轮和第二齿轮不可相对转动地连接，以使第一和第三正齿轮级驱动作用地相互连接，第三切换元件在闭合状态中使所述第三旋转轴线上的第一齿轮或第三齿轮与副轴不可相对转动地连接，以使第一正齿轮级和副轴或第三正齿轮级和副轴驱动作用地相互连接，第四切换元件在闭合状态中使第一行星齿轮组的第二元件、第二变速器输入轴和副轴驱动作用地相互连接，第五切换元件在闭合状态中使所述第三旋转轴线上的第二齿轮与副轴不可相对转动地连接，以使第二正齿轮级和副轴驱动作用地相互连接，第一、第二和第三旋转轴线彼此轴线平行地设置。
一个轴或装置在另一轴或在另一装置上的“驱动作用的连接”或“连接”应理解为所述轴或装置直接相互连接或者可以间接地通过至少一个另外的构件、尤其是通过另外的轴和齿轮相互连接。
例如内燃机的曲轴直接地或通过至少一个另外的轴与第一变速器输入轴驱动作用地连接。例如内燃机的曲轴通过至少一个另外的轴、齿轮和/或牵引装置与第一变速器输入轴驱动作用地连接。例如第一电机的转子轴直接地或通过至少一个另外的轴与第二变速器输入轴驱动作用地连接。例如第一电机的转子轴通过至少一个另外的轴、齿轮和/或牵引装置与第二变速器输入轴驱动作用地连接。这两个变速器输入轴彼此轴线平行地构造。变速器输入轴可以理解为这样的变速器元件，其设置用于连接到相应的驱动机器上。
“轴”不仅可以理解为例如圆柱形的、可旋转地支承的用于传递扭矩的变速器元件，而且更确切地说也可理解为一般的连接元件，其将各个构件或元件相互连接，尤其是将多个元件不可相对转动地相互连接。两个不可相对转动地相互连接的轴可以构造成一件式的。
由内燃机和第一电机产生的驱动功率在叠加传动机构中被聚集或者说叠加并且通过主从动轴至少间接地传导到驱动桥的车轮上。优选第一行星齿轮组的第一元件构造为太阳轮，第一行星齿轮组的第二元件构造为齿圈，第一行星齿轮组的第三元件构造为行星齿轮架。第一行星齿轮组包括多个行星齿轮，这些行星齿轮可旋转地支承在行星齿轮架上并且与太阳轮和齿圈啮合或者说齿啮合。叠加传动机构尤其是用作累加传动机构。
第一切换元件在闭合状态中通过连接第一行星齿轮组的三个元件中的两个元件使第一行星齿轮组联锁。如果第一行星齿轮组的两个轴不可相对转动地彼此连接，则第一行星齿轮组联锁并且因此处于整体旋转中。通过第一行星齿轮组的联锁，传动比i与相互处于齿啮合中的元件的齿数无关地等于1。优选太阳轮和齿圈不可相对转动地相互连接。作为替代方案，借助第一切换元件使行星齿轮架与太阳轮或行星齿轮架与齿圈不可相对转动地相互连接。
“切换元件”应理解为这样的可切换装置，其在闭合状态中将两个轴不可相对转动地相互连接并且在打开状态中使这两个轴彼此脱耦，由此所述轴可彼此相对旋转。
当内燃机和第一电机的驱动功率组合时，车辆处于混合动力的运行或者说行驶模式中，为此分别闭合五个切换元件中的两个。借助于变速器可以实现多个混合动力行驶模式、尤其是四个挡位。此外，借助于电机可以在混合动力运行中在换挡过程期间实现牵引力支持。换挡过程在此可以输出端受支持地或电动力学地进行。起动也可以电动力学地进行。通过第一行星齿轮组实现两个电动力学行驶模式，为此仅第四切换元件或仅第五切换元件闭合。此外，如果仅第三切换元件闭合，则第一电机可以与内燃机独立于输出端地连接。第一电机和内燃机在此情况下彼此以固定的比例旋转。因此，一方面能够借助第一电机起动内燃机，另一方面第一电机可以作为发电机工作，由此实现空挡充电行驶模式。在空挡充电行驶模式期间，第一电机可以给电能量存储器充电或给车辆的耗电器供电。耗电器也可以是另一电机，其例如设置在另一车桥上，尤其是电动后桥的部件。
优选变速器具有正好五个形锁合的切换元件。“形锁合的切换元件”应理解为这样的切换元件，其为了连接两个轴而具有齿部和/或爪齿，所述齿部和/或爪齿形锁合地相互啮合以建立抗扭连接，功率从切换元件的一个联结部件到切换元件的另一联结部件上的传递在完全闭合的状态中主要通过形锁合进行。例如所有五个切换元件构造为爪式离合器。通过形锁合的切换元件提高了变速器的紧凑性和效率。
根据一种优选实施方式，所述第一旋转轴线上的第一齿轮与第一行星齿轮组的第一元件不可相对转动地连接。根据一种优选实施方式，所述第一旋转轴线上的第二齿轮与第一行星齿轮组的第二元件不可相对转动地连接。例如所述第一旋转轴线上的第一齿轮与第一行星齿轮组的太阳轮不可相对转动地连接，所述第一旋转轴线上的第二齿轮与第一行星齿轮组的齿圈不可相对转动地连接。
根据一种优选实施方式，所述第一旋转轴线上的第三齿轮构造为活动齿轮并且可借助第四切换元件与第一行星齿轮组的第二元件不可相对转动地连接。因此，第四切换元件于是位于第一旋转轴线上。作为替代方案，所述第一旋转轴线上的第三齿轮与第一行星齿轮组的第二元件不可相对转动地连接，所述第三旋转轴线上的第三齿轮构造为活动齿轮并且在第四切换元件的闭合状态中与副轴不可相对转动地连接。因此，第四切换元件于是位于第三旋转轴线上。
优选第一和第四切换元件设置在第一旋转轴线上，第二、第三和第五切换元件设置在第三旋转轴线上。作为替代方案，第一切换元件设置在第一旋转轴线上，第二、第三、第四和第五切换元件设置在第三旋转轴线上。
根据一种优选实施方式，变速器具有设置在第一旋转轴线上的差速器，该差速器具有一个差速器输入轴和两个差速器输出，所述差速器输入轴至少间接地与主从动轴连接。驱动功率通过主从动轴传递到差速器，差速器中的驱动功率分配到两个侧轴上并传递到机动车的与相应侧轴作用连接的驱动轮上。优选第一变速器输入轴和主从动轴构造为空心轴，第二差速器输出轴沿轴向延伸穿过变速器、尤其是穿过第一变速器输入轴和主从动轴。由此，变速器可以在径向方向上更紧凑地构造。差速器例如可以构造为球形差速器、锥齿轮差速器、正齿轮差速器或行星齿轮差速器。差速器的侧轴共同设置在车辆的输出桥上。优选该输出桥是构造为轿车的车辆的前驱动桥。因此，变速器优选作为前置横向布置结构安装在车辆中。
根据一种优选实施方式，变速器具有设置在第一旋转轴线上的第二行星齿轮组，该第二行星齿轮组在功率流中设置在第一行星齿轮组与差速器之间，第二行星齿轮组具有与主从动轴不可相对转动地连接的第一元件、静止地固定在不旋转的构件上的第二元件和与差速器输入轴不可相对转动地连接的第三元件。优选第二行星齿轮组的第一元件构造为太阳轮，第二行星齿轮组的第二元件构造为齿圈，第二行星齿轮组的第三元件构造为行星齿轮架。第二行星齿轮组构造为固定的传动级。所述不旋转的构件可以是壳体、壳体的一部分或与其不可相对转动地连接的构件。
根据一种优选实施方式，第二变速器输入轴具有一个固定齿轮，该固定齿轮与一个中间齿轮处于齿啮合，所述中间齿轮还与形成第三正齿轮级的所述两个齿轮中的一个齿轮处于齿啮合。换句话说，中间齿轮与第二旋转轴线上的所述固定齿轮和第一旋转轴线上的第三齿轮处于齿啮合或者与第二旋转轴线上的所述固定齿轮和第三旋转轴线上的第三齿轮处于齿啮合，由此，第一电机直接连接在第三正齿轮级上。从而可以节省至少一个齿轮。为此参照根据图2和图4的第一和第二种实施方式。
作为替代方案，第二变速器输入轴具有一个固定齿轮，该固定齿轮与一个中间齿轮处于齿啮合，所述中间齿轮还与所述第一旋转轴线上的第四齿轮处于齿啮合，该第四齿轮与所述第一旋转轴线上的第三齿轮不可相对转动地连接。为此参见根据图5的第三种实施方式。
此外，作为替换方案，第二变速器输入轴具有一个固定齿轮，该固定齿轮与一个中间齿轮处于齿啮合，所述中间齿轮还与所述第三旋转轴线上的第四齿轮处于齿啮合，该第四齿轮与副轴不可相对转动地连接。为此参见根据图6的第四种实施方式。
根据一种优选实施方式，第二和第三切换元件组合地构造为一个双切换元件。根据一种优选实施方式，第四和第五切换元件组合地构造为另一双切换元件。作为替代方案，第三和第五切换元件组合地构造为一个双切换元件。相应的双切换元件可借助唯一的致动器切换。
根据一种优选实施方式，减振装置在功率流中设置在第一变速器输入轴上游。例如减振装置轴线平行于第一变速器输入轴地设置。作为替代方案，减振装置与第一变速器输入轴同轴地设置。减振装置设置用于将内燃机的曲轴连接到变速器上、尤其是第一变速器输入轴上。减振装置可以具有扭转减振器和/或振动吸收器和/或滑动离合器。扭转减振器可以构造为双质量飞轮。振动吸收器可以构造为与转速适配的振动吸收器。
根据一种优选实施方式，变速器具有构造为分离离合器的切换元件，该切换元件设置用于使第一变速器输入轴与内燃机脱耦。借助分离离合器实现两个电动行驶模式，由此内燃机可以脱耦，以便借助第一电机进行纯电动行驶。尤其是分离离合器与内燃机同轴地设置。例如分离离合器轴线平行于第一变速器输入轴地设置。作为替代方案，分离离合器与第一变速器输入轴同轴地设置。分离离合器在驱动传动系中设置在内燃机和第一变速器输入轴之间。此外，分离离合器可以设置在从内燃机到减振装置的功率流中。分离离合器可构造为形锁合或力锁合的切换元件。构造为形锁合切换元件的分离离合器更紧凑并且具有比力锁合切换元件更少的能量损失。构造为摩擦锁合切换元件的分离离合器的优点在于它也可以在负载下打开，例如在全制动或内燃机发生故障时。尤其是摩擦锁合的分离离合器也可以在两个离合器部件的转速差下闭合，从而例如可以借助第一电机实现内燃机的所谓的“飞轮起动”，为此尤其是充分利用电机的惯性质量来起动内燃机。
根据本发明的驱动传动系包括内燃机、第一电机和根据本发明的变速器，内燃机和第一电机彼此轴线平行地设置。优选该驱动传动系具有用于驱动车辆的另一个驱动桥的第二电机。上述关于根据本发明的变速器的技术效果、优点和有利实施方式的说明类似地同样适用于根据本发明的驱动传动系。
附图说明
在附图中示出本发明的有利实施方式，下面将对它们进行说明，其中相同的元件设有相同的附图标记。附图如下：
图1示出具有驱动传动系的车辆的高度概括的示意图，该驱动传动系包括根据本发明的变速器；
图2示出具有根据第一种实施方式的根据本发明的变速器的驱动传动系的高度概括的示意图；
图3示出用于根据图2的驱动传动系的换挡矩阵；
图4示出根据第二种实施方式的根据本发明的变速器的高度概括的示意图；
图5示出根据第三种实施方式的根据本发明的变速器的高度概括的示意图；
图6示出根据第四种实施方式的根据本发明的变速器的高度概括的示意图；
图7示出根据第五种实施方式的根据本发明的变速器的高度概括的示意图；
图8示出根据第六种实施方式的根据本发明的变速器的高度概括的示意图；和
图9示出具有根据本发明的第七种实施方式的变速器的驱动传动系的高度概括的示意图。
具体实施方式
图1示出车辆100，该车辆具有带有两个车轮R1、R2的第一驱动桥101以及带有两个车轮R3、R4的第二驱动桥102。在当前第一驱动桥101构造为车辆100的前桥并且配备有构造为混合动力变速器的变速器1，该变速器将内燃机VM和第一电机EM1与第一驱动桥101的车轮R1、R2驱动作用地连接。为此在变速器1中集成有差速器2。变速器1横向于车辆纵向方向设置。内燃机VM和第一电机EM2构造成彼此轴线平行的并且相对于变速器1、尤其是相对于差速器2轴线平行的。在第二驱动桥102上、即在车辆100的后桥上设置有用于电动机式地驱动后桥的第二电机EM2。通过第二驱动桥102上的第二电机EM2实现全轮驱动系统。尤其是第二电机EM2通过第二驱动桥102上的(未详细示出的)差速器与第二驱动桥102的车轮R3、R4驱动作用地连接。作为替代方案，可以省却车辆100的第二驱动桥102上的驱动装置，由此节省了成本、重量和结构空间。
图2示意性示出根据第一种实施方式的根据本发明的变速器1。变速器1包括用于连接内燃机VM的第一变速器输入轴W1，第一变速器输入轴W1和内燃机VM设置在第一旋转轴线A1上。此外，在第一旋转轴线A1上设置有第一切换元件A、第四切换元件D和构造为分离离合器K0的切换元件，分离离合器K0是可选的，因此也可以省却。分离离合器K0设置用于在打开状态中使第一变速器输入轴W1与内燃机VM的曲轴脱耦并且在闭合状态中使第一变速器输入轴W1与内燃机VM的曲轴驱动作用地连接，尤其是通过未详细示出的减振装置连接。在当前分离离合器K0构造为形锁合的切换元件，但也可以替代地构造为摩擦锁合的切换元件。
此外，在第一旋转轴线A1上设置有构造为叠加传动机构的第一行星齿轮组P1，该第一行星齿轮组具有第一元件P11、第二元件P12和第三元件P13。第一行星齿轮组P1的第一元件P11构造为太阳轮，第一行星齿轮组P1的第二元件P12构造为齿圈，第一行星齿轮组P1的第三元件P13构造为具有多个行星齿轮的行星齿轮架。第一变速器输入轴W1与第一行星齿轮组P1的第一元件E11不可相对转动地连接。主从动轴W4设置在第一旋转轴线A1上并且与第一行星齿轮组P1的第三元件E13不可相对转动地连接。
此外，变速器1包括用于连接第一电机EM1的第二变速器输入轴W2，第二变速器输入轴W2和第一电机EM1设置在第二旋转轴线A2上。第二变速器输入轴W2与第一电机EM1的转子轴不可相对转动地连接并且具有一个固定齿轮F。
变速器1还包括第二、第三和第五切换元件B、C、E和一个副轴W3，它们设置在第三旋转轴线A3上。在当前所有切换元件A、B、C、D、E构造为形锁合的切换元件，但也可以替代地构造为摩擦锁合的切换元件。第一、第二和第三旋转轴线A1、A2、A3彼此轴线平行地设置。
在第三旋转轴线A3上还设置有第一齿轮31、第二齿轮32和第三齿轮33。第三旋转轴线A3上的第一齿轮31构造为副轴W3上的活动齿轮并且与第一旋转轴线A1上的第一齿轮11齿啮合，由此形成第一正齿轮级ST1。第一旋转轴线A1上的第一齿轮11与第一变速器输入轴W1和第一行星齿轮组P1的第一元件E11不可相对转动地连接。
第三旋转轴线A3上的第二齿轮32构造为副轴W3上的活动齿轮并且与第一旋转轴线A1上的第二齿轮12齿啮合，由此形成第二正齿轮级ST2。第一旋转轴线A1上的第二齿轮12与第一行星齿轮组P1的第二元件E12不可相对转动地连接。
第三旋转轴线A3上的第三齿轮33构造为副轴W3上的固定齿轮，因此与副轴W3不可相对转动地连接，并且与第一旋转轴线A1上的第三齿轮13齿啮合，由此形成第三正齿轮级ST3。第一旋转轴线A1上的第三齿轮13构造为活动齿轮并且与一个中间齿轮Z齿啮合。此外，该中间齿轮Z与第二变速器输入轴W2上的固定齿轮F齿啮合。换言之，第一电机EM1通过中间齿轮Z连接到第三正齿轮级ST3上。
第一切换元件A在闭合状态中使第一行星齿轮组P1的三个元件P11、P12、P13中的两个不可相对转动地相互连接，以使行星齿轮组P1联锁。在当前第一切换元件A在闭合状态中连接第一行星齿轮组P1的齿圈与第一行星齿轮组P1的太阳轮，由此第一行星齿轮组P1整体旋转并且具有i＝1的传动比。第二切换元件B在闭合状态中使第三旋转轴线A3上的第一和第二齿轮31、32不可相对转动地彼此连接，从而第一和第三正齿轮级ST1、ST2驱动作用地彼此连接。第三切换元件C在闭合状态中使第三旋转轴线A3上的第一齿轮31与副轴W3不可相对转动地连接，从而第一正齿轮级ST1和副轴W3驱动作用地相互连接。第四切换元件D在闭合状态中使第一旋转轴线A1上的第三齿轮13与第一行星齿轮组P1的第二元件P12和第一旋转轴线A1上的第二齿轮12不可相对转动地连接。第五切换元件E在闭合状态中使第三旋转轴线A3上的第二齿轮32与副轴W3不可相对转动地连接，以便通过第二正齿轮级ST2和副轴W3传导驱动功率。
第二和第三切换元件B、C组合成一个双切换元件DS并且可借助(未详细示出的)第一共同的致动器切换。第四和第五切换元件D、E可借助(未详细示出的)第二共同的致动器切换。此外，第一切换元件A和分离离合器K0可借助一个相应的(未详细示出的)致动器切换。
在当前变速器1中尤为有利的是简单而紧凑的结构方式，在此基于形锁合切换元件A、B、C、D、E、K0不仅实现了小的构件负荷和小的变速器损耗，而且也在车辆的内燃机式和电动运行中实现了良好的啮合效率。
根据图2的驱动传动系具有多个行驶模式，这些行驶模式在根据图3的换挡矩阵中示出，在换挡矩阵的列中列出相应的切换元件A、B、C、D、E、K0，并且在换挡矩阵的行中列出车辆的相应行驶模式H1.1、H1.2、H1.3、H1.4、H2、H3.1、H3.2、H3.3、ZH、EDA1、EDA2、LiN、E1、E2。通过在换挡矩阵的相应方框中输入叉号表示相应切换元件A、B、C、D、E、K0的闭合状态，没有叉号则表示相应切换元件A、B、C、D、E、K0的打开状态。借助六个切换元件A、B、C、D、E、K0实现九个内燃机挡位或混合动力行驶模式H1.1、H1.2、H1.3、H1.4、H2、H3.1、H3.2、H3.3、ZH，两个纯电动挡位或电动行驶模式E1、E2，两个电动力学起动模式EDA1、EDA2和一个空挡充电行驶模式LiN。
在第一混合动力行驶模式H1.1中，分离离合器K0、第二和第四切换元件B、D闭合，第一、第三和第五切换元件A、C、E打开。在另一第一混合动力行驶模式H1.2中，分离离合器K0、第二和第五切换元件B、E闭合，第一、第三和第四切换元件A、C、D打开。在另一第一混合动力行驶模式H1.3中，分离离合器K0、第二和第三切换元件B、C闭合，第一、第四和第五切换元件A、D、E打开。在另一第一混合动力行驶模式H1.4中，分离离合器K0、第三和第五切换元件C、E闭合，第一、第二和第四切换元件A、B、D打开。在第二混合动力行驶模式H2中，分离离合器K0、第三和第四切换元件C、D闭合，第一、第二和第五切换元件A、B、E打开。在第三混合动力行驶模式H3.1中，分离离合器K0、第一和第四切换元件A、D闭合，其中，第二、第三和第五切换元件B、C、E打开。在另一第三混合动力行驶模式H3.2中，分离离合器K0、第一和第五切换元件A、E闭合，第二、第三和第四切换元件B、C、D打开。在另一第三混合动力行驶模式H3.3中，分离离合器K0、第一和第三切换元件A、C闭合，第二、第四和第五切换元件B、D、E打开。在混合动力附加行驶模式ZH中，分离离合器K0、第四和第五切换元件D、E闭合，第一、第二和第三切换元件A、B、C打开。在这九个混合动力行驶模式H1.1、H1.2、H1.3、H1.4、H2、H3.1、H3.2、H3.3、ZH中，内燃机VM始终参与车辆的驱动，第一电机EM1可以支持驱动。在所有九个混合动力行驶模式H1.1、H1.2、H1.3、H1.4、H2、H3.1、H3.2、H3.3、ZH中，分离离合器K0闭合。混合动力行驶模式H1.1、H1.2、H1.3、H1.4、H2、H3.1、H3.2、H3.3、ZH形成用于内燃机VM的三个机械的主行驶挡位和所述附加挡位(行驶模式ZH)，该附加挡位设计得比第一挡位短。
车辆的起动借助第一电动力学行驶模式EDA1进行。在第一电动力学行驶模式EDA1中，分离离合器K0和第四切换元件D闭合，第一、第二、第三和第五切换元件A、B、C、E打开。内燃机VM于是与第一行星齿轮组P1的太阳轮连接，第一电机EM1在第一行星齿轮组P1的齿圈上支撑内燃机VM的扭矩，第一行星齿轮组P1的行星齿轮架输出到主从动轴W4上。内燃机VM可以从该电动力学行驶模式EDA1进入混合动力行驶模式H1.1、H2和H3.1，因为第四切换元件D在这些行驶模式H1.1、H2和H3.1中分别闭合。在第二电动力学行驶模EDA2中，分离离合器K0和第五切换元件E闭合，第一、第二、第三和第四切换元件A、B、C、D打开。内燃机VM可以从该电动力学行驶模EDA2进入混合动力行驶模式H1.2、H1.4和H3.2，因为第五切换元件E在这些行驶模式H1.2、H1.4和H3.2中分别闭合。电动力学行驶模EDA1和EDA2既用于电动力学起动，也用于带负载换挡。带负载换挡通过第一电机EM1在输出端支持地进行。例如从第一挡位、尤其是从行驶模式H1.1向第二挡位、尤其是行驶模式H2的换挡通过第一电机EM1电动力学地支持，在此第四切换元件D保持闭合。例如从第二挡位、尤其是从行驶模式H2向第三挡位、尤其是行驶模式H3.1的换挡通过第一电机EM1电动力学地支持，在此第四切换元件D保持闭合。第一电动力学行驶模式EDA1因此用于起动并且用于从行驶模式H1.1向行驶模式H2以及从行驶模式H2向行驶模式H3.1的带负载换挡。
示例性地借助从行驶模式H1.1向行驶模式H2的带负载换挡来解释带负载换挡的原理。在行驶模式H1.1的初始状态中，分离离合器K0以及第二和第四切换元件B、D闭合。这样调节内燃机VM和第一电机EM1的扭矩，使得一方面提供希望的输出扭矩并且另一方面使待脱开的形锁合第二切换元件B变为无负载。一旦第二切换元件B无负载，则打开第二切换元件B。然后，这样调节内燃机VM和第一电机EM1的扭矩，使得一方面提供希望的输出扭矩并且另一方面使内燃机VM的转速下降，以使待接合的形锁合第三切换元件C同步。一旦第三切换元件C同步，则闭合第三切换元件，于是存在混合动力行驶模式H2。降挡类似于升挡进行，只是顺序相反。此外，滑行换挡也是可能的，因为第一电机EM1也可以制动地在行星齿轮组上支持扭矩。
在第一电动行驶模式E1中，第一和第五切换元件A、E闭合，分离离合器K0、第二、第三和第四切换元件B、C、D打开。在第二电动行驶模式E2中，第一和第四切换元件A、D闭合，分离离合器K0、第二、第三和第五切换元件B、C、E打开。在电动行驶模式E1、E2中，车辆的驱动仅通过第一电机EM1进行，内燃机VM与主从动轴W4脱耦。
在空挡充电行驶模式LiN中，分离离合器K0和第三切换元件C闭合，第一、第二、第四和第五切换元件A、B、D、E打开。内燃机VM和第一电机EM1于是彼此以固定的比例转动。在该状态中，内燃机VM可以借助第一电机EM1起动并且可以通过第一电机EM1给车载电网供电或给电能量存储器充电。耗电器也可以是第二驱动桥102上的第二电机EM2，如图1中所示。可以从行驶模式LiN过渡到行驶模式H1.3、H1.4、H2和H3.3，因为第三切换元件C在这些行驶模式H1.3、H1.4、H2和H3.3中分别闭合。
此外，如果在变速器中需要这样的换挡，在其中变速器的输出端变为无负载，则可借助第二电机EM2进行牵引力支持。这种过渡例如是在首先至少借助第一电机EM1纯电动地行驶并且必须借助第一电机EM1起动内燃机VM时出现，因为第一电机于是不能再参与输出。当第三切换元件C闭合时，在行驶模式H1.3、H1.4、H2和H3.3之间任意变换。在此优点是，第一电机EM1可以无中断地发电机式地运行并且由此不仅可以给车载电网而且可以给第二电机EM2供应电功率。
图4示出根据本发明的变速器1的第二种实施方式。为了简化起见，根据图4的变速器1仅以第一电机EM1示出，而没有示出内燃机以及可选的分离离合器并且基本上相应于根据图2的变速器1，这两种实施方式之间的区别在于第一电机EM1的连接。在当前中间齿轮Z与第三旋转轴线A3上的第三齿轮33齿啮合，该第三齿轮与副轴W3不可相对转动地连接。由此，第一电机EM1通过第二变速器输入轴W2与固定齿轮F连接并且通过中间齿轮Z连接到第三正齿轮级ST3上。在其它方面，根据图4的实施例相应于根据图2的实施例，参考该实施例。
图5示出根据本发明的变速器1的第三种实施方式。为了简化起见，根据图5的变速器1仅以第一电机EM1示出，而没有示出内燃机以及可选的分离离合器并且基本上相应于根据图2的变速器1，这两种实施方式之间的区别在于第一电机EM1的连接。在当前中间齿轮Z与第一旋转轴线A1上的第四齿轮14齿啮合。第一旋转轴线A1上的第四齿轮14与第一旋转轴线A1上的第三齿轮13不可相对转动地连接。由此，第一电机EM1通过第二变速器输入轴W2与固定齿轮F连接并且通过中间齿轮Z连接到第一旋转轴线A1上的第四和第三齿轮14、13上。在其它方面，根据图5的实施例相应于根据图2的实施例，参考该实施例。
图6示出根据本发明的变速器1的第四种实施方式。为了简化起见，根据图6的变速器1仅以第一电机EM1示出，而没有示出内燃机以及可选的分离离合器并且基本上相应于根据图2的变速器1，这两种实施方式之间的区别在于第一电机EM1的连接。在当前中间齿轮Z与第三旋转轴线A3上的第四齿轮34齿啮合。第三旋转轴线A3上的第四齿轮34与副轴W3并且因此也与在第三旋转轴线A3上的第三齿轮33不可相对转动地连接。由此，第一电机EM1通过第二变速器输入轴W2与固定齿轮F连接并且通过中间齿轮Z连接到第三旋转轴线A1上的第四和第三齿轮34、33上，所述第四和第三齿轮与副轴W3不可相对转动地连接。在其它方面，根据图6的实施例相应于根据图2的实施例，参考该实施例。
图7示出根据本发明的变速器1的第五种实施方式。为了简化，根据图7的变速器1仅以第一电机EM1示出，而没有示出内燃机以及可选的分离离合器并且基本上相应于根据图6的变速器1，这两种实施方式之间的区别在于第三正齿轮级ST3的连接和第四切换元件D的布置。在当前第一旋转轴线A1上的第三齿轮13与第一行星齿轮组P1的第二元件P12和第一旋转轴线A1上的第二齿轮12不可相对转动地连接，第三旋转轴线A3上的第三齿轮33构造为活动齿轮并且可旋转地支承在副轴W3上。第四切换元件D设置在第三旋转轴线A3上并且在闭合状态中使第三旋转轴线A3上的第三齿轮33不可相对转动地与副轴W3连接。此外，第四和第五切换元件D、E组合成一个双切换元件DS。在其它方面，根据图7的实施例相应于根据图6的实施例，参考该实施例。
图8示出根据本发明的变速器1的第六种实施方式。为了简化，根据图8的变速器1仅以第一电机EM1示出，而没有示出内燃机以及可选的分离离合器并且基本上相应于根据图2的变速器1，这两种实施方式之间的区别在于第一和第三正齿轮级ST1、ST3的连接以及第三切换元件C的布置。在当前第三旋转轴线A3上的第一齿轮31与副轴W3不可相对转动地连接，第三旋转轴线A3上的第三齿轮33构造为副轴W3上的活动齿轮。第三切换元件C在闭合状态中使第三旋转轴线A3上的第三齿轮33与副轴W3连接并且因此也与第三旋转轴线A3上的第一齿轮31连接。此外，第三和第五切换元件C、E组合成一个双切换元件DS。在其它方面，根据图8的实施例相应于根据图2的实施例，参考该实施例。
图9示出具有根据本发明的变速器1的第七种实施方式的驱动传动系。根据图9的变速器1基本上相应于根据图2的变速器1，这两种实施形式之间的区别在下面说明。在当前变速器1具有设置在第一旋转轴线A1上的差速器2和在功率流中设置在第一行星齿轮组P1与差速器2之间的第二行星齿轮组P2。差速器2包括一个差速器输入轴3和两个差速器输出轴4、5。第一变速器输入轴W1构造为空心轴，第二差速器输出轴5沿轴向延伸穿过变速器输入轴W1和变速器1。
第二行星齿轮组P2构造为恒定的传动级并且包括与主从动轴W4并且因此与第一行星齿轮组P1的行星齿轮架不可相对转动地连接的第一元件P21、静止地固定在壳体G上的第二元件P22和与差速器输入轴3不可相对转动地连接的第三元件P23。第二行星齿轮组P2的第一元件P21构造为太阳轮，第二行星齿轮组P2的第二元件P22构造为齿圈，第二行星齿轮组P2的第三元件P23构造为具有多个行星齿轮的行星齿轮架。
内燃机VM并非如在图2中所示设置在第一旋转轴线A1上，而是设置在第四旋转轴线A4上并且通过牵引传动机构7与设置在第一旋转轴线A1上的第一变速器输入轴W1驱动作用地连接。牵引传动机构7包括不可相对转动地与第一变速器输入轴W1连接的齿轮8、第四旋转轴线上的并且可通过分离离合器K0和减振装置与内燃机VM的曲轴驱动作用地连接的齿轮9和缠绕牵引传动机构7的这两个齿轮8、9的牵引装置10。作为替代方案，内燃机VM可以通过具有多个齿轮的齿轮链与变速器输入轴W1驱动作用地连接。第四旋转轴线A4与第一、第二和第三旋转轴线A1、A2、A3轴线平行地设置。分离离合器K0与减振装置6一起设置在第四旋转轴线A4上。
此外，在第四旋转轴线A4上可设置有用于连接另一电机、尤其是高电压起动器发电机的齿轮。所述高电压起动器发电机例如轴线平行于内燃机VM设置并且通过一个牵引传动机构与第四旋转轴线A4上的这个齿轮驱动作用地连接。优选通过高电压起动器发电机起动内燃机VM。此外，高电压起动器发电机设置用于给车辆的车载电网供电，高电压起动器发电机也可以有利地用于支持内燃机VM在耦联时和在换挡时的转速调节。作为替代方案，可以省却高电压起动器发电机，由此使变速器1更紧凑且成本更低。此外，作为替代方案，高电压起动器发电机可以与内燃机VM同轴地设置。
附图标记列表
1驱动传动系
2差速器
3差速器输入轴
4差速器输出轴
5差速器输出轴
6减振装置
7牵引传动机构
8牵引传动机构的齿轮
9牵引传动机构的齿轮
10牵引传动机构的牵引装置
G壳体
W1 第一变速器输入轴
W2 第二变速器输入轴
W3 副轴
W4 主从动轴
100 车辆
101 第一驱动桥
102 第二驱动桥
R1车轮
R2车轮
R3车轮
R4车轮
VM 内燃机
EM1 第一电机
EM2 第二电机
ST1 第一正齿轮级
11第一旋转轴线上的第一齿轮
31第三旋转轴线上的第一齿轮
ST2第二正齿轮级
12第一旋转轴线上的第二齿轮
32第三旋转轴线上的第二齿轮
ST3第三正齿轮级
13第一旋转轴线上的第三齿轮
33第三旋转轴线上的第三齿轮
F固定齿轮
Z中间齿轮
14第一旋转轴线上的第四齿轮
34第三旋转轴线上的第四齿轮
A第一切换元件
B第二切换元件
C第三切换元件
D第四切换元件
E第五切换元件
K0分离离合器
DS双切换元件
A1第一旋转轴线
A2第二旋转轴线
A3第三旋转轴线
A4第四旋转轴线
P1第一行星齿轮组
P11第一行星齿轮组的第一元件
P12第一行星齿轮组的第二元件
P13第一行星齿轮组的第三元件
P2第二行星齿轮组
P21第二行星齿轮组的第一元件
P22第二行星齿轮组的第二元件
P23第二行星齿轮组的第三元件

Claims (15)

1.一种用于车辆(100)的驱动传动系的变速器(1)，该变速器包括：
设置在第一旋转轴线(A1)上的用于连接内燃机(VM)的第一变速器输入轴(W1)；
设置在第二旋转轴线(A2)上的用于连接第一电机(EM1)的第二变速器输入轴(W2)；
设置在第三旋转轴线(A3)上的副轴(W3)，该副轴具有第一齿轮(31)、第二齿轮(32)和第三齿轮(33)，所述第三旋转轴线(A3)上的第一齿轮(31)与所述第一旋转轴线(A1)上的第一齿轮(11)处于齿啮合并且形成第一正齿轮级(ST1)，所述第三旋转轴线(A3)上的第二齿轮(32)与所述第一旋转轴线(A1)上的第二齿轮(12)处于齿啮合并且形成第二正齿轮级(ST2)，所述第三旋转轴线(A3)上的第三齿轮(33)与所述第一旋转轴线(A1)上的第三齿轮(13)处于齿啮合并且形成第三正齿轮级(ST3)；
至少一个设置在第一旋转轴线(A1)上并且构造为叠加传动机构的第一行星齿轮组(P1)，该第一行星齿轮组具有第一元件(P11)、第二元件(P12)和第三元件(P13)；
主从动轴(W4)，该主从动轴设置在第一旋转轴线(A1)上并且与第一行星齿轮组(P1)的第三元件(P13)不可相对转动地连接；
第一切换元件(A)、第二切换元件(B)、第三切换元件(C)、第四切换元件(D)和第五切换元件(E)，
其中，第一切换元件(A)在闭合状态中将第一行星齿轮组(P1)的三个元件(P11、P12、P13)中的两个元件不可相对转动地连接，
第二切换元件(B)在闭合状态中将所述第三旋转轴线(A3)上的第一齿轮(31)和第二齿轮(32)不可相对转动地连接，
第三切换元件(C)在闭合状态中将所述第三旋转轴线(A3)上的第一齿轮(31)或第三齿轮(33)与副轴(W3)不可相对转动地连接，
第四切换元件(D)在闭合状态中将第一行星齿轮组(P1)的第二元件(P12)、第二变速器输入轴(W2)和副轴(W3)驱动作用地相互连接，
第五切换元件(E)在闭合状态中将所述第三旋转轴线(A3)上的第二齿轮(32)与副轴(W3)不可相对转动地连接，
第一、第二和第三旋转轴线(A1、A2、A3)彼此轴线平行地设置。
2.根据权利要求1所述的变速器(1)，其特征在于，所述第一旋转轴线(A1)上的第一齿轮(11)与第一行星齿轮组(P1)的第一元件(P11)不可相对转动地连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的变速器(1)，其特征在于，所述第一旋转轴线(A1)上的第二齿轮(12)与第一行星齿轮组(P1)的第二元件(P12)不可相对转动地连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的变速器(1)，其特征在于，所述第一旋转轴线(A1)上的第三齿轮(13)构造为活动齿轮并且能借助第四切换元件(D)与第一行星齿轮组(P1)的第二元件(E12)不可相对转动地连接。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的变速器(1)，其特征在于，所述第一旋转轴线(A1)上的第三齿轮(13)与第一行星齿轮组(P1)的第二元件(P12)不可相对转动地连接，所述第三旋转轴线(A3)上的第三齿轮(33)构造为活动齿轮并且在第四切换元件(D)的闭合状态中与副轴(W3)不可相对转动地连接。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的变速器(1)，其特征在于，所述第一和第四切换元件(A、D)设置在第一旋转轴线(A1)上，所述第二、第三和第五切换元件(B、C、E)设置在第三旋转轴线(A3)上。
7.根据权利要求1至3和5中任一项所述的变速器(1)，其特征在于，所述第一切换元件(A)设置在第一旋转轴线(A1)上，所述第二、第三、第四和第五切换元件(B、C、D、E)设置在第三旋转轴线(A3)上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的变速器(1)，还具有设置在第一旋转轴线(A1)上的差速器(2)，该差速器具有一个差速器输入轴(3)和两个差速器输出轴(4、5)，所述差速器输入轴(3)至少间接地与主从动轴(W4)连接。
9.根据权利要求8所述的变速器(1)，还具有设置在第一旋转轴线(A1)上的第二行星齿轮组(P2)，该第二行星齿轮组在功率流中设置在第一行星齿轮组(P1)与差速器(2)之间，第二行星齿轮组(P2)具有与主从动轴(W4)不可相对转动地连接的第一元件(P21)、静止地固定的第二元件(P22)和与差速器输入轴(3)不可相对转动地连接的第三元件(P23)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的变速器(1)，其特征在于，所述第二变速器输入轴(W2)具有一个固定齿轮(F)，该固定齿轮与一个中间齿轮(Z)齿啮合，所述中间齿轮(Z)还与形成第三正齿轮级(ST3)的两个齿轮(13、33)中的一个齿轮处于齿啮合。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的变速器(1)，其特征在于，所述第二变速器输入轴(W2)具有一个固定齿轮(F)，该固定齿轮与一个中间齿轮(Z)齿啮合，所述中间齿轮(Z)还与所述第一旋转轴线(A1)上的第四齿轮(14)齿啮合，该第四齿轮与所述第一旋转轴线(A1)上的第三齿轮(13)不可相对转动地连接。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的变速器(1)，其特征在于，所述第二变速器输入轴(W2)具有一个固定齿轮(F1)，该固定齿轮与一个中间齿轮(Z)齿啮合，所述中间齿轮(Z)还与所述第三旋转轴线(A3)上的第四齿轮(34)齿啮合，该第四齿轮与副轴(W3)不可相对转动地连接。
13.根据前述权利要求中任一项所述的变速器(1)，其特征在于，所述第二和第三切换元件(B、C)组合地构造为一个双切换元件(DS)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的变速器(1)，还具有构造为分离离合器(K0)的切换元件，该切换元件设置用于使第一变速器输入轴(W1)与内燃机(VM)脱耦。
15.一种驱动传动系，该驱动传动系包括内燃机(VM)、至少一个第一电机(EM1)和根据权利要求1至14中任一项所述的变速器(1)，其中，所述内燃机(VM)和第一电机(EM1)彼此轴线平行地设置。
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