CN117261574A - 紧凑的混合动力驱动传动系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于驱动传动系的混合动力变速器，包括：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；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；用于将混合动力变速器与第二驱动电机作用连接的第三变速器输入轴；行星齿轮组，其与第一和第三变速器输入轴连接并且能与第二变速器输入轴连接；第一副轴，其与混合动力变速器的输出端传动有效地连接；设置在多个齿轮组平面中的圆柱齿轮对，用于形成挡位；和多个具有切换元件的挡位切换装置，用于接合挡位；借助行星齿轮组能建立纯电的电动力学叠加状态，用于纯电的起动和/或用于纯电的带负载切换。本发明还涉及驱动传动系、用于运行驱动传动系的方法和机动车。

Description

紧凑的混合动力驱动传动系
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驱动传动系、一种具有这种机动车驱动传动系的机动车以及一种用于运行这种机动车驱动传动系的方法。
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。混合动力驱动装置有助于减少燃料消耗和污染物排放。具有一个内燃机和一个或多个电动机的驱动传动系作为并联式混合动力或混合式混合动力已在很大程度上被接受。这种混合动力驱动装置具有在动力流中基本上并联设置的内燃机和驱动电机。在此既可以实现驱动力矩的叠加，也可以操控成实现纯内燃机驱动或纯电动机驱动。由于驱动电机和内燃机的驱动力矩可以根据操控相加，因而内燃机可以设计得相对小和/或暂时停用。由此，可以显著减少二氧化碳排放，而功率或舒适性没有明显降低。因此，驱动电机的可能性和优势可以与内燃机的续航里程、功率和成本优势相结合。
上述混合动力驱动装置的一个缺点在于结构通常较复杂，因为两种驱动源优选仅借助一个变速器将驱动功率传输到驱动轴。由此，这种变速器通常很复杂且生产成本高昂。混合动力变速器结构复杂性的降低大多伴随着可变性的损失。
通过专用混合动力变速器(Dedicated Hybrid Transmission/DHT)可以至少部分地克服该缺点，在专用混合动力变速器中将电机集成到变速器中以实现全部功能范围。例如在变速器中尤其是可以简化机械变速器部件，例如通过取消倒挡，其中，取而代之使用至少一个电机。
专用混合动力变速器可以由已知的变速器设计方案，即双离合器变速器、变矩器行星变速器、无级变速器(CVT)或自动变速器得知。电机在此成为变速器的一部分。
公开文献DE102013215114A1涉及一种机动车的混合动力驱动装置，该混合动力驱动装置包括具有驱动轴的内燃机、可作为马达和发电机运行的具有转子的电机、以副轴结构方式实施的具有一个输入轴和至少一个输出轴的自动变速器以及以行星齿轮结构方式实施的具有两个输入元件和一个输出元件的叠加传动机构。在该混合动力驱动装置中规定，叠加传动机构同轴地设置在输出轴的一个自由端部之上，并且叠加传动机构的第一输入元件不可相对转动地与同轴地设置在输出轴之上的空心轴连接，该空心轴为了与内燃机耦联可通过一个耦联切换元件不可相对转动地与变速器的直接轴向相邻的圆柱齿轮级的活动齿轮连接以及为了桥接叠加传动机构可通过一个桥接切换元件不可相对转动地与叠加传动机构的第二输入元件或输出元件连接，叠加传动机构的第二输入元件持久地与电机的转子传动连接，并且叠加传动机构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，技术人员所要解决的任务是，提供一种具有紧凑结构的混合动力变速器。尤其是应实现一种混合动力变速器，借助其可实现电动力学起动以及电动力学换挡。
上述任务通过一种用于机动车的机动车驱动传动系的混合动力变速器来解决，其具有：
用于将混合动力变速器与机动车的内燃机作用连接的第一变速器输入轴；
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的第二变速器输入轴；
用于将混合动力变速器与机动车的第二驱动电机作用连接的第三变速器输入轴；
行星齿轮组，其与第一变速器输入轴和第三变速器输入轴连接并且能与第二变速器输入轴连接；
第一副轴，其与混合动力变速器的输出端传动有效地连接；
设置在多个齿轮组平面中的圆柱齿轮对，用于形成挡位；和
多个具有切换元件的挡位切换装置，用于接合挡位；其中，
借助所述行星齿轮组能建立至少一个纯电的电动力学叠加状态，用于纯电的起动和/或用于纯电的带负载切换。
上述任务还通过一种用于机动车的机动车驱动传动系解决，其具有：
如前面限定的混合动力变速器；
内燃机，其可与第一变速器输入轴连接；
第一驱动电机，其与第二变速器输入轴传动有效地连接；和
第二驱动电机，其与第三变速器输入轴传动有效地连接。
此外，上述任务通过一种用于运行如前面限定的机动车驱动传动系的方法得到解决。
最后，上述任务通过一种机动车解决，其具有：
如前面限定的机动车驱动传动系；和
用于存储能量的能量存储器，所述能量用于为第一驱动电机和/或第二驱动电机供电。
本发明的优选设计方案在从属权利要求中描述。不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面将要解释的特征不仅可以在分别给出的组合中使用，而且也可以在其它组合中使用或单独使用。尤其是机动车驱动传动系、机动车以及方法可以相应于在从属权利要求中针对混合动力变速器所描述的设计方案来实施。
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实现紧凑的混合动力变速器。作用连接不仅可以实施为可切换的而且也可以实施为不可切换的。通过与第一变速器输入轴和第三变速器输入轴连接并且可与第二变速器输入轴连接的行星齿轮组，可以建立至少两个电动力学叠加状态以及一个纯电的电动力学叠加状态。可以实现一种紧凑的混合动力变速器，借助该混合动力变速器可以实现空挡充电以及电动力学起动和电动力学换挡。通过纯电的电动力学叠加状态可以纯电起动。此外，可以实现纯电的带负载换挡。可以实现一种混合动力变速器，其在纯电行驶时具有提高的行驶舒适性。借助混合动力变速器尤其是可以提供至少两个用于内燃机的机械前进挡位以及两个用于第一驱动电机的电动挡位。行星齿轮组能够实现具有高功能范围的、在轴向和/或径向上紧凑的混合动力变速器。优选：内燃机挡位以及用于第一驱动电机的电动挡位可以通过分别接合仅一个切换元件来建立。
在一种有利的设计方案中，第三变速器输入轴构造成无切换元件的。由此可以将第二驱动电机的驱动功率高效地引入到混合动力变速器中。此外，通过切换元件的有利布置可以实现切换元件的改善的可接近性。
在另一种有利的设计方案中，混合动力变速器包括第二副轴，该第二副轴与混合动力变速器的输出端传动有效地连接。通过两个副轴可以进一步改善混合动力变速器的轴向紧凑性。尤其是借助两个副轴可以设置所谓的双齿轮平面，其中，一个变速器输入轴上的一个固定齿轮分别与第一副轴上的一个活动齿轮和第二副轴上的一个活动齿轮啮合。
在另一种有利的设计方案中，第一变速器输入轴、第二变速器输入轴和/或第三变速器输入轴具有双齿轮平面。由此可以借助三个齿轮建立至少两个可切换的传动比。可以提供一种紧凑的、结构空间高效的且重量优化的混合动力变速器。
在另一种有利的设计方案中，第一变速器输入轴、第二变速器输入轴和第三变速器输入轴彼此同轴地设置。由此可以进一步改善混合动力变速器的紧凑性。此外，可以有利地实现轴的支承。补充或替代地，第一变速器输入轴构造为实心轴。由此能够提供成本高效的且稳固的第一变速器输入轴。此外，补充或替代地，第二变速器输入轴和第三变速器输入轴构造为空心轴。由此，变速器轴可以有利地至少区段地相互环绕地设置。混合动力变速器的紧凑性得到提高。此外，补充或替代地，第三变速器输入轴至少区段地包围第一变速器输入轴。由此可以进一步提高混合动力变速器的紧凑性。最后，此外补充或替代地，第二变速器输入轴至少区段地包围第三变速器输入轴。由此可以进一步提高混合动力变速器的紧凑性。尤其是混合动力变速器的轴向紧凑性可以通过各变速器输入轴的同轴布置和至少部分的包围得到提高。
在另一种有利的设计方案中，混合动力变速器包括正好四个或正好五个形成挡位德圆柱齿轮对和一个行星齿轮组，用于形成挡位。通过使用正好四个或正好五个圆柱齿轮对连同一个行星齿轮组，可以提供具有较少齿啮合的紧凑的混合动力变速器。可以实现一种具有高功能范围的、紧凑的变速器，该变速器尤其是具有高效率。
在另一种有利的设计方案中，混合动力变速器具有内燃机离合器，用于将第一变速器输入轴与内燃机可分离地传动有效地连接，其中，所述内燃机离合器优选设置在第一变速器输入轴上。不言而喻，内燃机离合器也可以构造为爪齿切换元件或摩擦切换元件。通过内燃机离合器，内燃机可以与混合动力变速器脱接并且因此可以借助混合动力变速器建立高效的纯电行驶模式。此外，摩擦离合器能够实现内燃机的所谓的飞轮起动并且可以用作内燃机的起动元件。通过内燃机离合器可以提高混合动力变速器的可变性和效率。此外，出于功能安全技术的原因，可以在混合动力变速器中使用内燃机离合器。
在另一种有利的设计方案中，第一变速器输入轴与行星齿轮组的行星齿轮架传动有效地连接。补充或替代地，第二变速器输入轴与行星齿轮组的齿圈传动有效地连接。最后，此外补充或替代地，第三变速器输入轴也行星齿轮组的太阳轮传动有效地连接。由此，借助所述行星齿轮组可以实现第一驱动电机的驱动功率的有利传动比。此外，通过上述连接可以有利地建立至少两个电动力学叠加状态和一个纯电的电动力学叠加状态。尤其是该连接能实现用于低速的第一电动力学叠加状态和用于较高速度的第二电动力学叠加状态。不言而喻，可建立其它电动力学叠加状态。
在另一种有利的设计方案中，第一切换元件构造用于将第二变速器输入轴借助第一圆柱齿轮对传动有效地与副轴连接。补充或替代地，第二切换元件构造用于将第二变速器输入轴借助第二圆柱齿轮对传动有效地与副轴连接。此外，补充或替代地，优选：第三切换元件构造用于将第一变速器输入轴或第三变速器输入轴借助第三圆柱齿轮对传动有效地与副轴连接。此外，补充或替代地，第四切换元件构造用于将第一变速器输入轴或第三变速器输入轴借助第四圆柱齿轮对传动有效地与副轴连接。此外，补充或替代地，第五切换元件构造用于将第一变速器输入轴借助第三圆柱齿轮对或第五圆柱齿轮对传动有效地与副轴连接。此外，补充或替代地，第六切换元件构造用于锁止行星齿轮组。最后，此外补充或替代地，第七切换元件构造用于将第一变速器输入轴传动有效地与第二变速器输入轴连接。不言而喻，当变速器中存在两个副轴时，与副轴的连接包括与第一副轴或第二副轴的连接。如果变速器仅包括一个副轴，则表示与该副轴的连接。通过切换元件的这种有利布置，借助混合动力变速器可以建立直至四个电动力学叠加状态和一个纯电的电动力学叠加状态。此外，可以对于每个驱动机器建立至少两个机械挡位。不言而喻，行星齿轮组的锁止通过传动有效地连接行星齿轮组的三个元件中的两个元件来实现。尤其是太阳轮可以与行星齿轮架连接，太阳轮可以与齿圈连接或行星齿轮架可以与齿圈连接。
在另一种有利的设计方案中，切换元件构造为形锁合的切换元件。补充或替代地，至少两个切换元件、优选所有切换元件构造为双切换元件并且可由双作用致动器来操作。形锁合的切换元件能实现高效且低成本的混合动力变速器。混合动力变速器的技术结构和运行可以通过双切换元件进一步简化。尤其是可以借助唯一的致动器来切换一个双切换元件。
在一种有利的设计方案中，第二驱动电机构造为高压起动机发电机并且优选与第三变速器输入轴轴线平行地设置。通过构造为高压起动发电机的第二驱动电机可以进一步降低结构空间需求和驱动传动系的重量。第二驱动电机的轴线平行德连接能够实现轴向紧凑的驱动传动系。
在另一种有利的设计方案中，第一驱动电机构造为同轴电机。补充地，所述行星齿轮组和/或用于接合挡位的、包括各切换元件之中的两个切换元件的双切换元件至少区段地在轴向和/或径向上设置在第一驱动电机之内。由此可以进一步改善驱动传动系的轴向紧凑性。尤其是能实现结构空间高效的驱动传动系。尤其是同轴电机能实现将第一驱动电机直接连接到第二变速器输入轴上，从而可以省却用于连接第一驱动电机的其它连接装置，如齿轮或牵引传动机构。可以提供一种高效且重量优化的驱动传动系。
行星齿轮组的元件的固定尤其是可理解为阻止元件围绕其旋转轴线的旋转。在此优选元件借助切换元件不可相对转动地与静止构件、如框架和/或变速器壳体连接。也可以想到，将元件制动到静止状态。
行星齿轮组的锁止包括传动有效地连接两个齿轮和/或行星齿轮架和行星齿轮组的一个齿轮，使得它们共同以相同的转速围绕同一点、优选行星齿轮组的中心点旋转。当行星齿轮组的两个齿轮和/或行星齿轮架和一个齿轮锁止时，行星齿轮组优选如轴那样作用，在行星齿轮组中尤其是不发生变速。
在本文中，“传动有效地连接”尤其是应理解为两个构件之间的不可切换的连接，该连接设置用于持久地传递转速、扭矩和/或驱动功率。该连接在此既可以直接实现，也可以通过固定传动比装置实现。该连接例如可以通过固定的轴、啮合、尤其是圆柱齿轮啮合和/或缠绕装置、尤其是牵引传动机构来实现。
在本文中，“可(以)传动有效地连接”或“构造用于传动有效地连接”尤其是应理解为两个构件之间的可切换的连接，该连接在闭合状态中设置用于暂时传递转速、扭矩和/或驱动功率。在打开状态中，可切换的连接优选暂时基本上不传递转速、扭矩和/或驱动功率。
停车充电(Standladen)或者说空挡充电尤其是应理解为优选在静止状态且内燃机运转时驱动电机作为发电机的运行，以便为能量存储器充电和/或为车载电子设备供电。
在当前，致动器尤其是将电信号转换成机械运动的构件。优选与双切换元件一起使用的致动器在两个相反的方向上执行运动，以便在第一方向上接通双切换元件的一个切换元件并且在第二方向上接通另一个切换元件。
换挡尤其是通过断开一个切换元件和/或离合器并且同时接通用于下一个更高或更低挡位的切换元件和/或离合器来进行。第二切换元件和/或第二离合器逐步地从第一切换元件和/或第一离合器接管扭矩，直到换挡结束时由第二切换元件和/或第二离合器接管全部扭矩。在事先同步的情况下，换挡可以更快地进行，优选可以在此使用形锁合的切换元件。
内燃机尤其可以是任何能够通过燃烧驱动介质，如汽油、柴油、煤油、乙醇、液化气、液化石油气等产生旋转运动的机器。内燃机例如可以是奥托发动机、柴油发动机、汪克尔发动机(Wankelmotor)或二冲程发动机。
在串联式行驶或缓慢行驶(Kriechen)时，机动车的一个驱动电机发电机式地由机动车的内燃机运行。如此产生的能量随后被供应给机动车的另一个驱动电机，以提供驱动功率。
电动力学起动元件(EDA)通过一个或多个行星齿轮组将内燃机的转速和驱动电机的转速进行转速叠加，从而可以在内燃机运转的情况下——优选没有摩擦离合器地——从静止状态起动机动车。在此，驱动电机支持扭矩。优选内燃机可以不再通过起动离合器或类似部件与变速器分离。通过使用EDA，可以优选省略起动机、发电机和起动离合器或液力变矩器。在此，EDA结构尤其是如此紧凑，使得所有部件都可以容纳在成批的离合器壳体中，而无需延长变速器。电动力学起动元件例如可以通过软调谐的扭转减振器与内燃机并且尤其是与内燃机的飞轮固定连接。因此，驱动电机和内燃机可以选择性地同时或交替运行。如果机动车停车，则可以关闭驱动电机和内燃机。基于驱动电机良好的可控性，实现非常高的起动质量，这可以相应于具有变矩器离合器的驱动装置的起动质量。
在所谓的电动力学换挡(EDS)中，如在EDA起动时一样通过一个或多个行星齿轮组将内燃机的转速和驱动电机的转速进行转转速叠加。在换挡开始时，适配驱动电机的扭矩和内燃机的扭矩，使得待脱开的切换元件无载荷。在打开该切换元件后，在保持牵引力的情况下适配转速，使得待接合的切换元件同步。在闭合切换元件之后，根据混合动力运行策略任意进行内燃机和驱动电机之间的载荷分配。电动力学换挡方法的优点在于：目标挡位的待接通的切换元件通过驱动电机和内燃机的相互作用同步，其中，驱动电机优选可以精确控制。EDS换挡方法的另一个优点是可以实现高牵引力，因为内燃机的扭矩和电机的扭矩在混合动力变速器中相加。
附图说明
下面借助一些所选的实施例结合附图对本发明进行更详细得说明和解释。附图如下：
图1示出具有根据本发明的机动车驱动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示意图；
图3示意性示出根据图2的混合动力变速器的切换状态；
图4示出根据本发明的混合动力变速器的另一种变型方案；
图5示出混合动力变速器的示意性简化示图；
图6示意性示出根据图4的混合动力变速器的切换状态；
图7示出根据本发明的混合动力变速器的另一种变型方案；
图8示出根据本发明的混合动力变速器的另一种变型方案；
图9示出混合动力变速器的示意性简化示图；
图10示意性示出根据图7和8的混合动力变速器的切换状态；和
图11示出根据本发明的混合动力变速器的另一种变型方案。
具体实施方式
在图1中示意性示出具有机动车驱动传动系12的机动车10。机动车驱动传动系12具有第一驱动电机14和内燃机16，它们借助混合动力变速器18与机动车10的前桥连接。在所示示例中，机动车驱动传动系12还包括与机动车10的混合动力变速器18连接的第二驱动电机20。不言而喻，混合动力变速器18也可以与机动车10的后桥连接。借助机动车驱动传动系12，第一驱动电机14、内燃机16和/或可选的第二驱动电机20的驱动功率被输送给机动车10的车轮。机动车10还具有能量存储器22，以便存储用于对第一驱动电机14和/或第二驱动电机20供电的能量。
图2示出根据本发明的混合动力变速器18的示意图。混合动力变速器18具有第一变速器输入轴24、第二变速器输入轴26和第三变速器输入轴28，它们构造用于将驱动机器14、16、20的驱动功率传递到混合动力变速器18中。
此外，混合动力变速器18包括一个行星齿轮组RS和五个圆柱齿轮对，所述圆柱齿轮对以ST1至ST5表示。
此外，混合动力变速器18包括第一副轴30和第二副轴32，它们分别通过一个输出齿轮与混合动力变速器18的输出端34传动有效地连接。
第一圆柱齿轮对ST1包括一个设置在第一副轴30上的活动齿轮，该活动齿轮与一个设置在第二变速器输入轴26上的固定齿轮啮合。这个设置在第二变速器输入轴26上的固定齿轮还是第二圆柱齿轮对ST2的一部分，所述第二圆柱齿轮对包括一个设置在第二副轴32上的活动齿轮，该活动齿轮与所述设置在第二变速器输入轴26上的固定齿轮啮合。因此，第一圆柱齿轮对ST1和第二圆柱齿轮对ST2形成一个双齿轮平面。
第三圆柱齿轮对ST3包括一个设置在第一副轴30上的活动齿轮，该活动齿轮与一个设置在第一变速器输入轴24上的固定齿轮啮合。这个设置在第一变速器输入轴24上的固定齿轮还是第四圆柱齿轮对ST4的一部分并且与一个设置在第二副轴32上的活动齿轮啮合。
第五圆柱齿轮对ST5包括一个设置在第一变速器输入轴24上的活动齿轮，该活动齿轮与一个设置在第二副轴32上的固定齿轮啮合。第五圆柱齿轮对ST5优选用于建立纯电的电动力学叠加状态。
第二驱动电机20通过牵引传动机构与一个设置在第三变速器输入轴28上的固定齿轮传动有效地连接。第二驱动电机20在此与混合动力变速器18轴线平行地设置。
第一驱动电机14构造为同轴电机，其中，所述行星齿轮组RS和一个双切换元件至少区段地在径向和/或轴向上设置在第一驱动电机14之内。
行星齿轮组RS的齿圈可与第二变速器输入轴26或第一变速器输入轴24传动有效地连接。
行星齿轮组RS的行星齿轮架与第一变速器输入轴24传动有效地连接。
行星齿轮组RS的太阳轮与第三变速器输入轴28传动有效地连接。
在所示的实施方式中，第一变速器输入轴24、第一副轴30和第二副轴32构造为实心轴。
第二变速器输入轴26和第三变速器输入轴28构造为空心轴，其中，第三变速器输入轴28至少区段地包围第一变速器输入轴24并且第二变速器输入轴26至少区段地包围行星齿轮组RS和第三变速器输入轴28。
混合动力变速器具有七个切换元件A至G和一个内燃机离合器K0。
内燃机离合器K0构造用于将第一变速器输入轴24可分离地传动有效地与内燃机16连接。
第一切换元件A构造用于传动有效地接通第一圆柱齿轮对ST1，即建立第二变速器输入轴26与第一副轴30之间的传动有效的连接。
第二切换元件B构造用于传动有效地接通第二圆柱齿轮对ST2，即建立第二变速器输入轴26和第二副轴32之间的传动有效的连接。
第三切换元件C构造用于传动有效地接通第三圆柱齿轮对ST3，即建立第一变速器输入轴24和第一副轴30之间的传动有效的连接。
第四切换元件D传动有效地接通第四圆柱齿轮对ST4并且在此建立第一变速器输入轴24和第二副轴32之间的传动有效的连接。
第五切换元件E构造用于将第一变速器输入轴24与第二副轴32传动有效地连接。
第六切换元件F构造用于将行星齿轮组RS的齿圈与第一变速器输入轴24传动有效地连接。因此，第六切换元件F通过传动有效地连接行星齿轮架和齿圈来锁止行星齿轮组。
第七切换元件G构造用于将第二变速器输入轴26与行星齿轮组RS的齿圈传动有效地连接。
不言而喻，也可以想到其它的锁止变型方案，其中，行星齿轮组RS的三个行星齿轮组元件之中的两个行星齿轮组元件传动有效地相互连接。
在所示的实施方式中，切换元件A至F和内燃机离合器K0实施为形锁合的切换元件、如爪齿切换元件。此外，第一切换元件A和第二切换元件B组合成具有仅一个致动器的双切换元件。第三切换元件C和第四切换元件D组合成一个双切换元件。第七切换元件G和第六切换元件F组合成一个双切换元件。第五切换元件E和内燃机离合器K0也组合成双切换元件。在该实施方式中，第二驱动电机20优选可以构造为高压起动器发电机。
在图3中，在换挡矩阵36的第一列中示出内燃机挡位V1、V2、空挡充电状态、用于第二驱动电机20的电动挡位E2.1、E2.2、用于第一驱动电机14的电动挡位E1.1、E1.2、两个电动力学叠加状态ECVT1、ECVT2和一个纯电的电动力学叠加状态eECVT1。在第二至第九列中示出内燃机离合器K0以及切换元件A至G的切换状态，其中，“X”表示相应的切换元件或内燃机离合器K0闭合，即所分配的变速器构件传动有效地相互连接。如果不存在输入，则可以认为相应的切换元件或内燃机离合器K0打开，即不传递驱动功率。
第一内燃机挡位V1可以通过接合内燃机离合器K0和第三切换元件C来建立。
内燃机离合器K0和第四切换元件D的接合建立第二内燃机挡位V2。
通过接合内燃机离合器K0和第六切换元件F可以建立空挡充电状态LIN。
用于第二驱动电机20的第一电动挡位E2.1可以通过接合第三切换元件C和第六切换元件F来建立。
第四切换元件D和第六切换元件F的接合建立用于第二驱动电机20的第二电动挡位E2.2。
用于第一驱动电机14的第一电动挡位E1.1可以通过接合第一切换元件A来建立。
第二切换元件B的接合建立用于第一驱动电机14的第二电动挡位E1.2。
第一电动力学叠加状态ECVT1可以通过闭合内燃机离合器K0、第一切换元件A和第七切换元件G来建立。
第二电动力学叠加状态ECVT2可以通过闭合内燃机离合器K0、第二切换元件B和第七切换元件G来建立。
纯电的电动力学叠加状态eECVT1可以通过闭合第五切换元件E和第七切换元件G来建立。
如果仅第一切换元件A闭合并且第一驱动电机14通过第七切换元件G与行星齿轮组RS的齿圈连接，则接通所谓的EDA模式。这在换挡矩阵36中以ECVT1来表示。在该切换状态中，行星齿轮组用作叠加传动机构。内燃机16与行星齿轮组RS的行星齿轮架连接。在该切换状态中，也可以在电能量存储器22为空时起动和行驶。
如果仅第二切换元件B闭合并且第一驱动电机14通过第七切换元件G与行星齿轮组的齿圈连接，则接通第二行驶范围ECVT2。该行驶范围优选设置用于较高的速度。
在内燃机离合器K0打开时，第二驱动电机20可以用于纯电行驶运行。在此，第二驱动电机20代替内燃机16进行驱动。在该纯电的电动力学叠加状态eECVT1中，也可以对第一驱动电机14从电动挡位E1.1到电动挡位E1.2的纯电换挡进行支持，其方式是，第二驱动电机20在换挡期间在行星齿轮组RS的太阳轮上支持力矩。在此，发生所谓的纯电EDS，即电动力学换挡。
内燃机前进挡V1和V2可供用于内燃机式行驶。这两个挡位可独立于第一驱动电机14切换。
借助第二驱动电机20尤其是可以覆盖以下功能。可以从纯电行驶起动内燃机16。可以在空挡充电状态中确保车载电网供电。尤其是可以实现向前和向后的串联式缓慢行驶和行驶。可以在耦联时和换挡时辅助内燃机16的转速调节。可以实现用于第一驱动电机14和/或第二驱动电机20的各挡位之间的电动力学换挡。尤其是第二驱动电机20可以附加于第一驱动电机14用于纯电行驶运行，其中，第二驱动电机20代替内燃机16驱动第一变速器输入轴24。
在内燃机式行驶运行中，当内燃机16使用内燃机挡位V1、V2之一时，第一驱动电机14可以脱接。为此，第一切换元件A或第二切换元件B打开。可实现有效的纯内燃机式行驶运行，因为在第一驱动电机14上不发生拖拽损耗。
不言而喻，代替呈爪齿离合器形式的内燃机离合器K0也可以使用摩擦离合器。在此特别有利的是，摩擦离合器也可以在负载下打开，例如在全制动或内燃机16功能故障时。此外，呈摩擦离合器形式的内燃机离合器K0也可以在转速差下闭合，从而可借助第二驱动电机20实现内燃机16的所谓的飞轮起动。为此应闭合第六切换元件F，其中，在利用第二驱动电机20的惯性质量的情况下借助第二驱动电机20实现内燃机16的起动。
在图4中示出根据本发明的混合动力变速器18的另一种变型方案。与在图2中示出的实施方式不同，第三圆柱齿轮对ST3和第四圆柱齿轮对ST4分配给第三变速器输入轴28。此外，第三变速器输入轴28不具有用于连接第二驱动电机20的连接齿轮，因为第二驱动电机20借助第三圆柱齿轮对ST3或第四圆柱齿轮对ST4的固定齿轮连接到第三变速器输入轴28上。为了能够双重使用第三圆柱齿轮对ST3和第四圆柱齿轮对ST4来连接第二驱动电机20，与图2中所示的实施方式不同，可借助各所述圆柱齿轮对建立的挡位结合到行星齿轮组RS的太阳轮上。
因此，内燃机挡位V1、V2可以通过行星齿轮组RS的锁止、即通过接合第六切换元件F来实现。
通过这些变化，借助根据图4的混合动力变速器18可建立两个另外的电动力学叠加状态ECVT3、ECVT4，其中，第二驱动电机20可以以较长的传动比连接到输出端34上。
在图5中以电路图方式的简化示图示出根据图4的混合动力变速器。各个可通过切换元件A至G和内燃机离合器K0建立的与各个轴的连接按照电气开关的方式示出。
行星齿轮组RS被表示为圆圈。齿圈、行星齿轮架和太阳轮也被表示为具有字母“H”、“P”和“S”的圆圈。
此外，可借助其它圆柱齿轮对建立的传动比被表示为简单的四边形。
因此，内燃机16可以借助内燃机离合器K0与行星齿轮组RS的行星齿轮架传动有效地连接。
第一驱动电机14可以通过接合第七切换元件G与行星齿轮组RS的齿圈传动有效地连接。行星齿轮组RS可以通过接合第六切换元件F锁止，其中，行星齿轮组RS的齿圈传动有效地与行星齿轮组RS的行星齿轮架连接。
第一驱动电机14可以通过接合第一切换元件A与第一副轴30被连接并且经由第一输出传动比与输出端34传动有效地连接。
通过接合第二切换元件B，第一驱动电机14可以借助第二传动比与第二副轴32连接并且进一步经由第二输出传动比与输出端34连接。
行星齿轮组RS的太阳轮可以通过接合第三切换元件C经由第三传动比、即借助第三圆柱齿轮对ST3与第一副轴30连接并且进一步经由第一副轴30的输出传动比与输出端34连接。
通过接合第四切换元件D，行星齿轮组RS的太阳轮可经由第四传动比、即借助第四圆柱齿轮对ST4与第二副轴32连接并且进一步经由第二副轴32的输出传动比与输出端34连接。
第二驱动电机20可以通过预传动比与第三变速器输入轴28或行星齿轮组RS的太阳轮传动有效地连接，其中，通过接合第五切换元件E，行星齿轮组RS的行星齿轮架可传动有效地经由EDS传动比、即借助第五圆柱齿轮对ST5与第二副轴32连接并且进一步经由第二副轴32的输出传动比与输出端34连接。
在图6中以与根据图3的换挡矩阵36类似的方式在换挡矩阵38中示出根据图4和5的混合动力变速器的切换状态。
为了接合用于内燃机16的第一内燃机挡位V1，可闭合内燃机离合器K0、第三切换元件C和第六切换元件F。
第二内燃机挡位V2可以通过闭合内燃机离合器K0、第四切换元件D和第六切换元件F来建立。
空挡充电状态LIN可以通过闭合内燃机离合器K0和第六切换元件F来建立。
用于第二驱动电机20的第一电动挡位E2.1可以通过闭合第三切换元件C来建立。
第四切换元件D的闭合建立用于第二驱动电机20的第二电动挡位E2.2。
用于第一驱动电机14的电动挡位以及第一电动力学叠加状态ECVT1、第二电动力学叠加状态ECVT2和纯电的电动力学叠加状态eECVT1与图3中示出的换挡图类似地接通并且仅出于完整性被一同接纳。
第三电动力学叠加状态ECVT3可以通过接合内燃机离合器K0、第三切换元件C和第七切换元件G来建立。
内燃机离合器K0的接合以及闭合第四切换元件D和第七切换元件G建立第四电动力学叠加状态ECVT4。
在图7中示出根据本发明的混合动力变速器18的另一种变型方案。与在图2中示出的实施方式不同，根据图7的混合动力变速器18仅包括四个圆柱齿轮对ST1、ST2、ST4和ST5，其中，借助第五圆柱齿轮对ST5可建立第一变速器输入轴24与第一副轴30之间的传动有效的连接。该传动有效的连接通过闭合第五切换元件E来建立。与在图2中示出的实施方式不同，第五圆柱齿轮对ST5与第四圆柱齿轮对ST4设置在一个双齿轮组平面中，因此这两个圆柱齿轮对在第一变速器输入轴24上具有一个共同的固定齿轮。不言而喻，在取消第三圆柱齿轮对ST3的情况下，第三切换元件C也不再存在于混合动力变速器中。然而其余的连接与图2中示出的实施方式相同。
在图8中示出根据本发明的混合动力变速器18的另一种变型方案。与图7中所示的实施方式不同，第一圆柱齿轮对ST1和第二圆柱齿轮对ST2不再设置在一个双齿轮平面中。因此，第二变速器输入轴26具有两个固定齿轮，其中一个固定齿轮与一个设置在第一副轴30上的活动齿轮啮合并且形成第一圆柱齿轮对ST1。第二变速器输入轴26上的另一个固定齿轮与一个设置在第二副轴32上的活动齿轮啮合并且形成第二圆柱齿轮对ST2。根据图7和8的混合动力变速器18在此相同地接通。
在图9中类似于图5示意性简化地示出根据图7和8的混合动力变速器。
内燃机16可以通过接合内燃机离合器K0而与行星齿轮组RS的行星齿轮架传动有效地连接。
行星齿轮组RS的齿圈可以通过接合第七切换元件G而与第一驱动电机14传动有效地连接。
第六切换元件F的接合通过将齿圈与行星齿轮架传动有效地连接而使行星齿轮组RS锁止。
行星齿轮组RS的太阳轮与第二驱动电机20传动有效地连接。
第一副轴30通过第一输出传动比与输出端34连接并且可以通过接合第一切换元件A传动有效地经由第一传动比与第一驱动电机14连接并且通过接合第五切换元件E经由EDS传动比与行星齿轮组RS的行星齿轮架连接。
第二副轴32通过第二输出传动比与输出端34连接并且可通过接合第二切换元件B经由第二传动比与第一驱动电机14连接并且可通过接合第四切换元件D经由第四传动比与行星齿轮组RS的行星齿轮架连接。
第一、第二和第四传动比分别通过第一、第二和第四圆柱齿轮对ST1、ST2和ST4建立。
在图10中在换挡矩阵40中与图3和6的换挡矩阵38和36类似地示出根据图7、8和9的混合动力变速器的切换状态。
用于第二驱动电机20的第一电动挡位E2.1可以通过接合第五切换元件E和第六切换元件F来建立。
第四切换元件D和第六切换元件F的接合建立用于第二驱动电机20的第二电动挡位E2.2。
其余的切换状态与图3中示出的换挡矩阵36类似地接通并且仅出于完整性被接纳。
在图11中示出根据本发明的混合动力变速器18的另一种变型方案。与图8中所示的实施方式不同，根据图11的混合动力变速器18包括唯一的副轴30。因此，圆柱齿轮对ST1、ST2、ST4和ST5设置在前两个变速器输入轴24、26与副轴30之间。该实施方式尤其是出于结构空间的原因可以是有意义的。多个副轴减少为一个副轴30对功能性没有影响。在该实施方式中，双切换元件位于相同的轴线上，从而与迄今所示的实施方式不同，不再需要用于切换元件的分布的换挡拨叉。未示出、但也可以想到第一驱动电机14的轴线平行的连接，这种连接在该变型方案中可以提供附加的结构空间可变性。
已经借助附图和说明书全面地说明和解释了本发明。说明和解释可理解为是示例而非限制性的。本发明不限于所公开的实施方式。在使用本发明以及在仔细分析附图、公开内容和下面的权利要求时，对于技术人员得出其它实施方式或变型方案。
在权利要求中，词语“包括”和“具有”不排除其它元件或步骤的存在。不定冠词“一个”不排除复数的存在。单个元件或单个单元可以执行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可理解为，不能同样有利地使用这些措施的组合。用于运行机动车驱动传动系12的方法例如可以实现为计算机程序的形式，该计算机程序在用于机动车驱动传动系12的控制器上被执行。计算机程序可以存储/分布在非易失性介质上，如光学存储器或半导体驱动器(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，例如借助于互联网或借助于有线或无线通信系统。权利要求中的附图标记不可被理解为限制性的。
附图标记列表
10 机动车
12 机动车驱动传动系
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 能量存储器
24 第一变速器输入轴
26 第二变速器输入轴
28 第三变速器输入轴
30 第一副轴
32 第二副轴
34 输出端
36 换挡矩阵
38 换挡矩阵
40 换挡矩阵
A-G 切换元件
K0 内燃机离合器
RS 行星齿轮组
ST1-ST5 圆柱齿轮对

Claims (15)

1.一种用于机动车(10)的机动车驱动传动系(12)的混合动力变速器(18)，包括：
用于将混合动力变速器与机动车的内燃机(16)作用连接的第一变速器输入轴(24)；
用于将混合动力变速器与机动车的第一驱动电机(14)作用连接的第二变速器输入轴(26)；
用于将混合动力变速器与机动车的第二驱动电机(20)作用连接的第三变速器输入轴(28)；
行星齿轮组(RS)，所述行星齿轮组与第一变速器输入轴和第三变速器输入轴连接并且能与第二变速器输入轴连接；
第一副轴(30)，其与混合动力变速器的输出端传动有效地连接；
设置在多个齿轮组平面中的圆柱齿轮对(ST1、ST2、ST3、ST4、ST5)，用于形成挡位；和
多个具有切换元件(A、B、C、D、E、F、G)的挡位切换装置，用于接合挡位；其中，
借助所述行星齿轮组能建立至少一个纯电的电动力学叠加状态(eECVT1)，用于纯电的起动和/或用于纯电的带负载切换。
2.根据权利要求1所述的混合动力变速器(18)，其中，所述第三变速器输入轴(28)构造成无切换元件的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的混合动力变速器(18)，其中，所述混合动力变速器(18)包括第二副轴(32)，该第二副轴与混合动力变速器的输出端(34)传动有效地连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的混合动力变速器(18)，其中，所述第一变速器输入轴(24)、第二变速器输入轴(26)和/或第三变速器输入轴(28)具有双齿轮平面。
5.根据前述权利要求中任一项所述的混合动力变速器(18)，其中，所述第一变速器输入轴(24)、第二变速器输入轴(26)和第三变速器输入轴(28)彼此同轴地设置；
第一变速器输入轴构造为实心轴；
第二变速器输入轴和第三变速器输入轴构造为空心轴；
第三变速器输入轴至少区段地包围第一变速器输入轴；和/或
第二变速器输入轴至少区段地包围第三变速器输入轴。
6.根据前述权利要求中任一项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四个或正好五个圆柱齿轮对(ST1、ST2、ST3、ST4、ST5)和一个行星齿轮组(RS)，用于形成挡位。
7.根据前述权利要求中任一项所述的混合动力变速器(18)，其中，所述第一变速器输入轴(24)包括内燃机离合器(K0)，用于将第一变速器输入轴与内燃机(16)可分离地传动有效地连接。
8.根据前述权利要求中任一项所述的混合动力变速器(18)，其中，
第一变速器输入轴(24)与行星齿轮组(RS)的行星齿轮架传动有效地连接；
第二变速器输入轴(26)能与行星齿轮组的齿圈传动有效地连接；和/或
第三变速器输入轴(28)与行星齿轮组的太阳轮传动有效地连接。
9.根据前述权利要求中任一项所述的混合动力变速器(18)，其中，
第一切换元件(A)构造用于将第二变速器输入轴(26)借助第一圆柱齿轮对(ST1)传动有效地与副轴(30、32)连接；
第二切换元件(B)构造用于将第二变速器输入轴借助第二圆柱齿轮对传动有效地与副轴连接；
优选：第三切换元件(C)构造用于将第一变速器输入轴(24)或第三变速器输入轴(28)借助第三圆柱齿轮对(ST3)传动有效地与副轴连接；
第四切换元件(D)构造用于将第一变速器输入轴或第三变速器输入轴借助第四圆柱齿轮对(ST4)传动有效地与副轴连接；和/或
第五切换元件(E)构造用于将第一变速器输入轴借助第三圆柱齿轮对或第五圆柱齿轮对(ST5)传动有效地与第二副轴连接；
第六切换元件(F)构造用于锁止行星齿轮组；和/或
第七切换元件(G)构造用于将第一变速器输入轴传动有效地与第二变速器输入轴连接。
10.根据前述权利要求中任一项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)构造为形锁合的切换元件；和/或
各所述切换元件之中的至少两个切换元件、优选所有切换元件构造为双切换元件并且能由双作用致动器来操作。
11.一种用于机动车(10)的机动车驱动传动系(12)，具有：
根据前述权利要求中任一项所述的混合动力变速器(18)；
内燃机(16)，其能与第一变速器输入轴(24)连接；
第一驱动电机(14)，其与第二变速器输入轴(26)传动有效地连接；和
第二驱动电机(20)，其与第三变速器输入轴(28)传动有效地连接。
12.根据权利要求11所述的机动车驱动传动系(12)，其中，所述第二驱动电机(20)构造为高压起动器发电机并且优选与第三变速器输入轴(28)轴线平行地设置。
13.根据权利要求11或12所述的机动车驱动传动系(12)，其中，所述第一驱动电机(14)构造为同轴电机；并且所述行星齿轮组(RS)和/或一个用于接合挡位的、包括各所述切换元件(A、B、C、D、E、F、G)之中的两个切换元件的双切换元件至少区段地在轴向和/或径向上设置在第一驱动电机之内。
14.一种用于运行根据权利要求11至13中任一项所述的机动车驱动传动系(12)的方法。
15.一种机动车(10)，所述机动车具有：
根据权利要求11至13中任一项所述的机动车驱动传动系(12)；和
用于存储能量的能量存储器(22)，所述能量用于为第一驱动电机(14)和/或第二驱动电机(20)供电。
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