具有紧急起动元件的混合动力变速器的制作方法

1.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以及一种具有这种机动车驱动传动系的机动车。


背景技术：

2.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电驱动机器。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。由于电驱动机器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，电驱动机器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。
3.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。
4.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，取而代之使用至少一个电机。
5.专用混合动力变速器可以来自已知的变速器设计方案，即来自双离合器变速器、变矩器行星变速器、无级变速器(cvt)或自动变速器。电机在此优选成为变速器的一部分。
6.文献de 102017218513 a1公开了一种用于机动车的混合动力驱动传动系，其具有第一驱动单元，该第一驱动单元具有第一驱动装置，通过该第一驱动装置能够提供第一驱动功率；第二驱动单元，其具有第二驱动装置，通过该第二驱动装置能够提供第二驱动功率；可与机动车的被驱动的车轮连接的从动装置；第一变速器装置，其具有第一变速器输入部和第一变速器输出部；第二变速器装置，其具有第二变速器输入部和第二变速器输出部；第一驱动装置与第一变速器输入部连接并且第二驱动装置与第二变速器输入部连接；并且第一和第二变速器输出部与从动装置连接。在此第一和第二变速器输入部可通过一个离合器相互连接或相互分离。


技术实现要素：

7.在此背景下，技术人员的任务在于提供一种紧凑的多挡混合动力变速器，其具有提高的可靠性并且优选可在技术上简单地扩展。
8.该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，该混合动力变速器包括：
9.第一变速器驱动轴，用于将机动车的第一驱动机器与混合动力变速器作用连接；
10.第二变速器驱动轴，用于将机动车的第二驱动机器与混合动力变速器作用连接；
11.第三变速器驱动轴；
12.具有一个切换元件的第一驱动轴离合器，用于将第二变速器驱动轴与第三变速器驱动轴作用连接；
13.具有一个切换元件的第二驱动轴离合器，用于将第一变速器驱动轴与第三变速器驱动轴作用连接；
14.至少两个能借助齿轮建立的传动比，用于形成至少两个挡位；
15.多个具有切换元件的挡位切换装置，用于接合挡位；和
16.从动端，其用于将驱动功率从混合动力变速器传递出；
17.为第二变速器驱动轴分配具有数值上最大的传动比的挡位；
18.第二驱动机器构造为用于机动车的主起动机，以便在接合最低挡位时在混合动力变速器中无打滑地从静止状态起动；并且
19.第一驱动轴离合器的切换元件能在负载下同步，以便能在牵引负载下切换地(在牵引负载下换挡地)实施用于第二驱动机器的所述至少两个挡位并且在第二驱动轴离合器闭合的情况下在最低挡位中构成用于第一驱动机器的起动元件，该起动元件能在转速差下逐步闭合。
20.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：
21.如前面定义的混合动力变速器；
22.与第一变速器驱动轴驱动作用地连接的内燃机；和
23.与第二变速器驱动轴驱动作用地连接的第一电驱动机器。
24.最后，上述任务通过一种机动车解决，其具有：
25.如前面定义的机动车动力系；和
26.用于存储为第一电驱动机器供电的能量的能量存储器。
27.上述任务还通过一种用于借助如前面定义的混合动力变速器进行起动的方法解决，该方法包括以下步骤：
28.闭合第二驱动轴离合器的切换元件，以便将第一变速器驱动轴与第三变速器驱动轴驱动作用地连接；
29.闭合混合动力变速器的最低挡位的切换元件；
30.打开混合动力变速器的其余切换元件；
31.使第一驱动轴离合器的切换元件打滑式运行；并且
32.当第一变速器驱动轴和第三变速器驱动轴之间的转速差小于预定义阈值时，完全闭合第一驱动轴离合器的切换元件。
33.本发明的优选实施方式在从属权利要求中被描述。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根据在从属权利要求中针对混合动力变速器所描述的实施方式来实施。
34.通过第一、第二和第三变速器驱动轴可以提供一种高度可变且紧凑的混合动力变速器。具有一个切换元件的、用于将第二变速器驱动轴与第三变速器驱动轴作用连接的第
一离合器驱动轴——第一驱动轴离合器的切换元件能在负载下同步——允许混合动力变速器的所述至少两个挡位的带负载切换或者说动力换挡。通过组合第三变速器驱动轴与具有一个切换元件的、用于将第一变速器驱动轴与第三变速器驱动轴作用连接的第二驱动轴离合器，可以在技术上简单地提供两个驱动机器的连接。例如在至少一个构造为电驱动机器的驱动机器的情况下可实现停车充电。通过构造为用于机动车的主起动机的第二驱动机器可以实现稳健、高效且紧凑的混合动力变速器，借助所述第二驱动机器优选可以在接合最低挡位时在变速器中无打滑地从静止状态起动。通过第一驱动轴离合器的能在负载下同步的切换元件，可以在第二驱动轴离合器闭合的情况下在最低挡位中构成用于第一驱动机器的起动元件。第一驱动机器可以用作起动元件或起动机，例如在能量供应中断或第一驱动机器的一般故障的情况下。混合动力变速器具有更高的可靠性，因为主起动机的故障能够借助变速器补偿。为此在混合动力变速器中不设置单独的紧急起动元件。现有切换元件既可用作挡位切换元件，也可用作起动元件或紧急起动元件。
35.在一种有利的实施方式中，第一驱动机器包括内燃机。作为补充，第二驱动机器包括第一电驱动机器。由此，能够在技术上简单地提供具有混合动力变速器的混合动力驱动传动系。电驱动机器形式的第二驱动机器允许在技术上简单地实现在变速器中无打滑地从静止状态的起动。可以借助混合动力变速器实现有效的起动过程。内燃机形式的第一驱动机器能够有效地防止具有根据本发明的混合动力变速器的机动车基于能量存储器放电而无法继续行驶。通过填注燃料箱，可以在技术上简单地为内燃机供应足够的能量储备，以便继续行驶。
36.在另一种有利的实施方式中，所述挡位切换装置的切换元件和/或所述第二驱动轴离合器的切换元件构造为形锁合的切换元件、尤其是爪齿切换元件或惯性式同步啮合装置。补充或替代地，所述挡位切换装置的切换元件中的至少两个切换元件和/或所述第二驱动轴离合器的切换元件构造为双切换元件并且可由双作用的致动器操作。使用形锁合的切换元件导致高效的混合动力变速器。同步的切换元件允许优选在没有事先将混合动力变速器同步的情况下接合切换元件。借助同步的切换元件可以相对快速地换挡。通过双切换元件，混合动力变速器可以以较少的构件构造，因为为了操作双切换元件只须使用一个致动器。通过较少的致动器简化了混合动力变速器的控制。
37.在另一种有利的实施方式中，第三变速器驱动轴构造为空心轴并且至少局部地包围第一变速器驱动轴。作为补充，第二变速器驱动轴构造为空心轴并且至少局部地包围第三变速器驱动轴。通过这种布置可以进一步改善混合动力变速器的紧凑性。尤其是可供混合动力变速器使用的结构空间可被更好地利用。
38.在另一种有利的实施方式中，为第三变速器驱动轴分配一个挡位、尤其是具有数值上第二大的传动比的挡位。由此可以在混合动力变速器中提供一个挡位，该挡位不仅可以分配给第一驱动机器而且也可以分配给第二驱动机器。这尤其能够实现，不必不必要地拖动没有分配所述挡位的驱动机器。可以实现一种高效的混合动力变速器。
39.在另一种有利的实施方式中，为第一变速器驱动轴分配另外的挡位、尤其是两个另外的具有数值上最大的和第二大的传动比的挡位。由此，混合动力变速器能够在技术上简单地扩展优选用于第一驱动机器的一个、尤其两个挡位。可以实现一种高度可变的混合动力变速器，其具有用于第一驱动机器的足够高的速比范围。
40.在另一种有利的实施方式中，混合动力变速器具有一个分配给第一变速器驱动轴的变速器制动器，其用于在针对内燃机的换挡中使内燃机和/或混合动力变速器同步，所述变速器制动器优选包括第二电驱动机器。通过设置所述变速器制动器，尤其是可以实现具有成本效益的混合动力变速器，该混合动力变速器仍能够实现针对内燃机的相对快速的换挡。行驶舒适性可得以提高。此外，可以提供一种轴向紧凑且功能广泛的混合动力变速器。通过包括第二电驱动机器的变速器制动器，可以提供高功能的变速器制动器。优选在同步时可以将由变速器制动器吸收的制动功率至少部分地转化为电能。此外，可以提供具有两个电驱动机器的混合动力驱动传动系。
41.在另一种有利的实施方式中，所述混合动力变速器包括一个副轴和设置在多个齿轮组平面中的活动齿轮和固定齿轮，这些活动齿轮和固定齿轮形成挡位。补充或替代地，行星齿轮组形成至少一个挡位。由此，可以在技术上简单地在混合动力变速器中提供一个或多个传动比，以便形成挡位。
42.在另一种有利的实施方式中，最低的和第二最低的挡位(优选与分配给所述挡位的驱动机器无关地)可在负载下切换。由此，尤其是可以与为驱动选择的驱动机器无关地实现可借助混合动力变速器实现的行驶舒适性。优选通过第一驱动轴离合器的切换元件进行带负载切换。
43.在另一种有利的实施方式中，所述混合动力变速器具有四个燃烧挡位，其中三个燃烧挡位构造用于纯内燃机式行驶。作为补充，混合动力变速器具有两个电动挡位，所述电动挡位构造用于纯电动行驶。此外作为补充，在混合动力行驶模式中每个电动挡位可以与至少三个燃烧挡位组合。由此可实现一种尤其是具有少量构件的、紧凑的混合动力变速器，该混合动力变速器仍然具有高度的可变性和灵活性。
44.在另一种有利的实施方式中，机动车驱动传动系具有一个变速器制动器，该变速器制动器分配给第一变速器驱动轴并且优选包括第二电驱动机器。由此，能够在技术上简单地提供具有两个电驱动机器的机动车驱动传动系。尤其是电驱动机器中的至少一个可以用作变速器制动器并且因此在换挡过程中在同步时辅助内燃机。
45.在另一种有利的实施方式中，第一电驱动机器能被操控成作为用于起动内燃机的起动器发电机。补充或替代地，第一电驱动机器能被操控成作为用于给能量存储器充电的充电发电机。由此，机动车驱动传动系能够有效地运行。燃料消耗可以减少。尤其是可以省却用于内燃机的附加起动器。
46.停车充电或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电驱动机器作为发电机的运行，以便为能量存储器充电和/或为车载电子设备供电。
47.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实施运动，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。
48.挡位变换尤其是通过断开一个切换元件和/或离合器并且同时接合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。“低挡位”可以理解为具有数值上较大的传动比的挡位。在当前挡位应理解为前进
挡位，通过电驱动机器的转动方向反转，分配给电驱动机器的挡位可以用作倒车挡位。不言而喻，混合动力变速器也可扩展一个机械的倒车挡位。
49.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、汪克尔发动机或二冲程发动机。
附图说明
50.下面借助几种所选的实施例结合附图对本发明进行详细说明和解释。附图如下：
51.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；
52.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简化示意图；
53.图3示出根据本发明的混合动力变速器的另一种变型方案的简化示意图；
54.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的简化示意图；
55.图5示出根据本发明的混合动力变速器的另一种变型方案的简化示意图；
56.图6示出根据图2至5的混合动力变速器的切换状态的换挡矩阵；
57.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的简化示意图；
58.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的简化示意图；
59.图9示出根据本发明的混合动力变速器的另一种变型方案的简化示意图；
60.图10示出根据图9的根据本发明的混合动力变速器的更详细的示意图；
61.图11示出图10的混合动力变速器的换挡矩阵；
62.图12示出根据图10的混合动力变速器的可组合的电动挡位和燃烧挡位的组合矩阵；
63.图13示出根据本发明的混合动力变速器的另一种变型方案；
64.图14示出根据本发明的混合动力变速器的另一种变型方案；
65.图15示出根据本发明的混合动力变速器的另一种变型方案的简化示意图；
66.图16示出根据图15的根据本发明的混合动力变速器的更详细的视图；
67.图17示出根据本发明的混合动力变速器的另一种变型方案的简化示意图；和
68.图18示出根据图17的根据本发明的混合动力变速器的更详细的示意图。
具体实施方式
69.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包括第一驱动机器和第二驱动机器。在所示示例中，第二驱动机器包括第一电驱动机器14并且第二驱动机器包括内燃机16。所述驱动机器借助混合动力变速器18与机动车10的后桥连接。不言而喻，也可以与机动车10的前桥连接。
70.第一电驱动机器14和内燃机16的驱动功率借助机动车驱动传动系12被输送到机动车10的车轮。机动车10还具有能量存储器20，以便存储用于给第一电驱动机器14供电的能量。
71.在图2中以示意图简化地示出混合动力变速器18，切换元件在相应的位置上以电路图的方式绘出。该示意图为换挡矩阵和后面根据图10、13、14、16和18的混合动力变速器18的示意性变速器视图之间的中间抽象图。
72.第一电驱动机器14的驱动功率可以通过第一传动比22变速。内燃机16的驱动功率可以通过第二传动比24变速。混合动力变速器18还包括从动端26，以便将第一电驱动机器14和/或内燃机16的变速的驱动功率从混合动力变速器18传递出。在第一电驱动机器14的功率路径中，在第一传动比22下游设置有第一切换元件a，通过闭合第一切换元件a，通过第一传动比22变速的第一电驱动机器14的驱动功率被输送到从动端26。
73.沿功率流方向在第二传动比24上游设置有第二切换元件b。沿功率流方向在第二传动比24下游设置有第六切换元件g。通过闭合第二切换元件b和第六切换元件g，内燃机16的驱动功率可通过第二传动比24变速并且被输送到从动端26。
74.沿功率流方向在第二切换元件b下游设置有第五切换元件e，通过闭合第五切换元件可以将内燃机16的驱动功率输送到第一传动比22。此外，通过闭合第五切换元件e，内燃机16在第二切换元件b闭合的情况下与第一电驱动机器14作用连接。切换元件e实施为摩擦切换元件，从而在第一切换元件a闭合且第二切换元件b闭合的情况下，内燃机16的驱动功率可以由第一传动比22减速。通过逐步闭合摩擦锁合的第五切换元件e，内燃机16可以用于起动。第二切换元件b是第二驱动轴离合器的切换元件。第五切换元件e是第一驱动轴离合器的切换元件。第一变速器驱动轴以附图标记36表示并且与内燃机16连接。第二变速器驱动轴38与第一电驱动机器连接。通过闭合第二切换元件b，第一变速器驱动轴36可与第三变速器驱动轴40驱动作用地连接。通过闭合第五切换元件e，第二变速器驱动轴38可与第三变速器驱动轴40驱动作用地连接。
75.起动例如可如下进行。应闭合第一切换元件a和第二切换元件b。第六切换元件g是打开的。第五切换元件e可以打滑式运行，以便借助内燃机16起动，从而使车辆加速并且第五切换元件e上的转速差减小。
76.第一电驱动机器14优选不需要起动元件，尤其是当已经能够由第一电驱动机器14从静止状态提供扭矩时。不言而喻，第一电驱动机器14可以辅助起动过程。
77.由第一电驱动机器14产生的扭矩在借助第一电驱动机器14起动时不通过第五切换元件e传导。第五切换元件e可以有利地设计，尤其是在更小的所需致动器力、更小的结构空间以及更低的成本方面。最后，即当第五切换元件e上的转速差消除时，第五切换元件e可以完全闭合。然后在相应于第一传动比22的挡位、优选混合动力变速器18的最低挡位中行驶。
78.借助所示的混合动力变速器18可以如下进行从相应于第一传动比22的挡位到相应于第二传动比24的挡位的牵引升挡。相应于第一传动比22的挡位是接合的，即第一切换元件a是闭合的。其余的切换元件打开。进行挡位预选，即进入相应于第二传动比24的挡位中。为此应同步第六切换元件g。如果第六切换元件g实施为惯性式同步啮合装置，则第六切换元件g本身同步。
79.随后，闭合第六切换元件g。在接下来的步骤中，通过第五切换元件e接管负载，第五切换元件e打滑式运行。由此，第一电驱动机器14的驱动功率逐渐增强地通过第二传动比24和第六切换元件g传递到从动端26。逐渐地进一步减轻第一切换元件a的负载。
80.随后，当第一切换元件a承受的负载较低时，尤其是如此之低，使得分配给第一切换元件a的致动器能够使第一切换元件a脱开，则打开第一切换元件a。第一切换元件a优选构造为爪齿切换元件。
81.在接下来的步骤中，可以进行第一电驱动机器14的转速适配/调整。尤其是可在驾驶员愿望方面适配/调整借助第五切换元件e传递的扭矩。不言而喻，第五切换元件e的完全闭合和保持闭合相应于在相应于第二传动比24的挡位中行驶。
82.下面解释从相应于第二传动比的挡位到相应于第一传动比22的挡位的牵引降挡。在以相应于第二传动比24的挡位行驶时，第五切换元件e和第六切换元件g闭合。其余的切换元件打开。
83.在第一步骤中，第五切换元件e从闭合状态转变到打滑式运行中，在此第五切换元件e传递扭矩，但在第五切换元件e的输入部和输出部之间存在转速差。
84.在接下来的步骤中，提高第一电驱动机器14的转速，直至在第一切换元件a上出现足够小的转速差。足够小的转速差例如可以处于小于每分钟50转的数量级中。
85.在接下来的步骤中，第一切换元件a闭合且保持闭合。
86.随后，第五切换元件e完全打开，在该负载接管阶段中，负载完全转移到第一切换元件a上。
87.下面说明从两个驱动机器在相应于第一传动比22的挡位中运行的状态到第一电驱动机器14在相应于第一传动比的挡位中运行且内燃机16在相应于第二传动比24的挡位中运行的状态的挡位变换。从初始状态出发，借助内燃机16通过第五切换元件e进行起动。随后内燃机16被重新耦联，在此第五切换元件e打开，第六切换元件g同步并且闭合。该状态变化是所谓的从动端受支持的换挡，在此内燃机16经历驱动功率的变速并且第一电驱动机器14维持在从动端26上的扭矩。
88.从该状态可以进行针对第一电驱动机器14的挡位变换，从而两个驱动机器、即内燃机16和第一电驱动机器14以相应于第二传动比24的挡位运行。在第一步骤中，通过第五切换元件e接管负载，在此第五切换元件e打滑式运行。第一电驱动机器14的驱动功率逐渐增强地通过第二传动比24和第六切换元件g传递到从动端26上。由此减轻第一切换元件a的负载。
89.当第一切换元件a如上所述承受如此小的负载，使得其可以脱开时，则第一切换元件a打开。接着进行第一电驱动机器14的转速适配。在这种情况下是转速降低。然后第五切换元件e可以完全闭合且保持闭合。不言而喻，通过该闭合可以降低第一电驱动机器14的转速。
90.从该状态到第一电驱动机器14以相应于第一传动比22的挡位运行且内燃机16以相应于第二传动比24的挡位运行的状态的变换基本上相应于牵引降挡。针对第一电驱动机器进行从相应于第二传动比的挡位到相应于第一传动比22的挡位的牵引降档，在此第二切换元件b保持闭合。
91.不言而喻，上述步骤也可以以相反的顺序实施，以便能够实现降挡。
92.在图3中示出混合动力变速器18的另一简化示意图。与图2中示出的混合动力变速器18的变型方案不同，第一切换元件a沿功率流方向设置在第一传动比22上游。类似地，第六切换元件g沿功率流方向设置在第二传动比24上游。
93.在图4中示意性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3中示出的混合动力变速器18的变型方案不同，第一传动比22借助两个第一子传动比22a和22b建立，第一切换元件a沿功率流方向设置在这两个子传动比22a、22b之间。类似地，第二传动
比24通过两个第二子传动比24a、24b建立，第六切换元件g沿功率流方向设置在这两个子传动比24a、24b之间。
94.在图5中示意性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2中示出的混合动力变速器18的变型方案不同，建立用于第一电驱动机器14的预传动比28，用于第一电驱动机器14的预传动比28沿功率流方向设置在第五切换元件e或第一传动比22和第一电驱动机器14之间。类似地，建立用于内燃机16的驱动功率的预传动比30，该预传动比沿功率流方向设置在第二切换元件b和第五切换元件或第二传动比24之间。
95.在图6中示出根据图2至5的混合动力变速器18的换挡矩阵32。在第一列中命名运行状态或者说挡位或挡位组合。在第二至第六列中命名切换元件a、b、e和g的切换状态。换挡矩阵中的“x”表示相应的切换元件闭合，即分配给其的变速器构件驱动作用地相互连接。不言而喻，如果在换挡矩阵中没有“x”，则相应的切换元件可以被视为是打开的，即不传递驱动功率。
96.空挡充电模式lin(也称为停车充电)可通过闭合第二切换元件b和第五切换元件e建立。在该状态中，内燃机16驱动作用地与第一电驱动机器14连接并且可以使其发电机式运行。
97.为了建立第一电动挡位e1，应闭合第一切换元件a。
98.电动挡位e2可通过闭合第五切换元件e和第六切换元件g来建立。
99.在第一电动挡位e1中可以与第一燃烧挡位v1组合地行驶。该状态可以通过闭合第一切换元件a、第二切换元件b和第五切换元件e来建立。
100.第一电动挡位e1可以与第二燃烧挡位v2组合。为了建立该状态，应闭合第一切换元件a、第二切换元件b和第六切换元件g。
101.第二电动挡位e2可以与第二燃烧挡位v2组合。该状态可通过闭合第二切换元件b、第五切换元件e和第六切换元件g来建立。
102.第二燃烧挡位v2通过闭合第二切换元件b和第六切换元件g来建立。
103.在图7中简单地示意性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5中所示的混合动力变速器18的变型方案不同，通过一个行星齿轮组建立用于内燃机16的预传动比30。所述行星齿轮组的一个元件可通过闭合第二切换元件b固定，即与固定在壳体上的构件驱动作用地连接。由此通过闭合第二切换元件b可借助行星齿轮组建立一个传动比。优选行星齿轮组可通过另一切换元件联锁，从而行星齿轮组可在不建立传动比的情况下传递内燃机16的驱动功率。在所示示例中，混合动力变速器18不具有用于第一电驱动机器14的预传动比28。
104.在图8中示意性地简化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中示出的变型方案不同，第二传动比24也可借助一个行星齿轮组来建立。所述行星齿轮组的一个元件可以通过闭合第六切换元件g固定。该行星齿轮组优选也可通过另一切换元件联锁，从而行星齿轮组可在不使驱动功率变速的情况下传递驱动功率。
105.在图9中示意性地简化示出根据本发明的混合动力变速器18的另一种变型方案。混合动力变速器18包括第一电驱动机器14和内燃机16。
106.此外，在混合动力变速器中设置有变速器制动器34，该变速器制动器与内燃机16驱动作用地连接。变速器制动器34优选可以包括第二电驱动机器。
107.在图9的图示中，挡位而非传动比示意性地作为圆圈示出，可借助混合动力变速器建立的相应挡位作为圆圈中的数字示出。
108.混合动力变速器18总共具有四个挡位。第一挡位可通过闭合第一切换元件a而分配给第一电驱动机器14。第二挡位可通过闭合第二切换元件b而分配给内燃机，并且第二挡位可通过闭合第六切换元件g而分配给从动端26。第三挡位可通过闭合第三切换元件c而分配给内燃机16。第四挡位可通过闭合第四切换元件d而分配给内燃机16。借助第五切换元件e，第二挡位可分配给第一电驱动机器14。此外，通过闭合第二切换元件b和第五切换元件e，第一挡位可分配给内燃机16和/或第三和第四挡位可分配给第一电驱动机器。
109.不言而喻，第一挡位可分配给第一电驱动机器14，并且与第一挡位并行地，第二挡位可分配给内燃机16。此外，混合动力变速器18的所有挡位都可以作为从动端耦联的线路分配给内燃机16。尤其是可通过第六切换元件g使第二挡位与从动端26脱耦，从而可借助第五切换元件e在混合动力变速器18的第一挡位中仅利用内燃机16进行起动。不言而喻，切换元件e在此打滑式运行。
110.不言而喻，根据第一挡位的传动比，借助内燃机16的起动只能实现紧急起动功能。第一挡位的传动比例如可以比在非混合动力或仅弱混合动力的变速器中更长。在此尤其是可以规定，根据机动车10的能量存储器20的充电状态，内燃机16在起动时被辅助，第一电驱动机器14同样提供一部分起动功率。
111.在图10中更详细地示出根据图9的混合动力变速器18。内燃16与第一变速器驱动轴36作用连接。不言而喻，在该连接中可以设置未详细描述的扭转减振器。第一变速器驱动轴36构造为实心轴并且在与内燃机16的连接侧相对置的一侧上具有变速器制动器34。
112.变速器制动器34构造为摩擦切换元件并且与固定在壳体上的构件连接，从而在摩擦切换元件接合时能够对第一变速器驱动轴36进行制动。
113.此外，混合动力变速器18具有第二变速器驱动轴38，该第二变速器驱动轴构造为空心轴并且至少局部地包围第一变速器驱动轴36。第二变速器驱动轴38与第一电驱动机器14作用连接。第一电驱动机器14构造为轴线平行的电驱动机器并且通过牵引传动机构、齿轮链或其它原则上在现有技术中已知的连接方式与第二变速器驱动轴38驱动作用地连接。
114.混合动力变速器18还具有第三变速器驱动轴40，该第三变速器驱动轴设计为空心轴并且至少局部地包围第一变速器驱动轴36。第二变速器驱动轴38同样至少局部地包围第三变速器驱动轴40。混合动力变速器18还具有一个副轴42。
115.在第二变速器驱动轴38上设置有一个固定齿轮，该固定齿轮形成第一挡位并且与一个设置在副轴42上的活动齿轮啮合。所述设置在副轴42上的活动齿轮通过闭合第一切换元件a可与副轴42驱动作用地连接。
116.此外，在副轴42上设置有第二挡位的活动齿轮，该活动齿轮与一个设置在第三变速器驱动轴40上的固定齿轮啮合。第二挡位的活动齿轮通过闭合第六切换元件g可与副轴42驱动作用地连接。
117.在副轴42上还设置有第三挡位的活动齿轮和第四挡位的活动齿轮，它们分别与第三挡位的设置在第一变速器驱动轴36上的固定齿轮和第四挡位的设置在第一变速器驱动轴36上的固定齿轮啮合。第三挡位的活动齿轮通过闭合第三切换元件c可与副轴42驱动作用地连接。第四挡位的活动齿轮通过闭合第四切换元件d可与副轴42驱动作用地连接。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。
118.第三变速器驱动轴40通过闭合第二切换元件b可与第一变速器驱动轴36驱动作用地连接。第二切换元件b因此是第二驱动轴离合器的切换元件。切换元件b在此与第三挡位的固定齿轮相邻并且与第二挡位的固定齿轮相邻地大致居中地设置在混合动力变速器18中。在与第二切换元件b的连接侧对置的侧面上，第五切换元件e设置在第三变速器驱动轴40上。通过闭合第五切换元件e，第三变速器驱动轴40可与第二变速器驱动轴38驱动作用地连接。第五切换元件e构造为摩擦切换元件并且是第一驱动轴离合器的切换元件。
119.在副轴42上还设置有一个从动小齿轮，该从动小齿轮与一个设置在差速器上的固定齿轮啮合，以形成从动端26。从动小齿轮在此与第五切换元件e设置在混合动力变速器18的相同侧上。
120.此外，为了更好的理解，在齿轮上标明可借助齿轮建立的挡位，为了清楚起见，仅在径向外部标明可借助齿轮或齿轮对建立的挡位。
121.在图11中示出根据图9和10的混合动力变速器18的类似于图6的换挡矩阵32的换挡矩阵，其中，在第二至第七列中示出第一至第六切换元件a至e、g的切换状态。此外，在换挡矩阵44中所谓的预选被标记为“v”。“预选”在当前尤其是应理解为相应的切换元件是接合的，即将分配给其的变速器构件驱动作用地连接，但通过该切换元件传递很少的驱动功率直至不传递驱动功率。
122.空挡充电可通过闭合第二切换元件b和第五切换元件e来建立。
123.第一电动挡位e1可通过闭合第一切换元件a接合。在此可预选第二切换元件b、第五切换元件e和第六切换元件g。第二切换元件b可作为用于内燃机16的第一燃烧挡位v1的挡位预选而闭合。切换元件g可闭合，以便预选第一电驱动机器14的第二电动挡位e2。第五切换元件e可被闭合或预选，例如以便减小拖曳力矩。
124.第二电动挡位e2可通过闭合第五切换元件e和第六切换元件g来建立。在电动挡位e2中优选不预选切换元件。
125.第一电动挡位e1可与第一燃烧挡位v1组合地行驶。为了建立该状态，应闭合第一切换元件a、第二切换元件b和第五切换元件e。在此也不预选切换元件。
126.第一电动挡位e1可与第二燃烧挡位v2组合。为了建立该状态，应闭合第一切换元件a、闭合第二切换元件b和闭合第六切换元件g。在该状态中优选也不预选切换元件。
127.第一电动挡位e1可与第三燃烧挡位v3组合。为了实现该状态，应闭合第一切换元件a和第三切换元件c。在该状态中，可预选第二切换元件b。此外，第五切换元件可被预选或闭合，例如以便减小拖曳力矩。此外，可预选第六切换元件g，以便准备第二电动挡位e2与第三燃烧挡位v3组合的状态。
128.电动挡位e1可与第四燃烧挡位v4组合。为了实现该状态，应闭合第一切换元件a和第四切换元件d。在该状态中，也可通过预选第六切换元件g来进行用于组合第二电动挡位e2和第四燃烧挡位v4的挡位预选。此外，可预选第二切换元件b。
129.第二电动挡位e2可与第二燃烧挡位v2组合。该状态通过接合第二切换元件b、第五切换元件e和第六切换元件g实现。在该状态中，优选不预选其它切换元件。
130.第二电动挡位e2可与第三燃烧挡位v3组合。该状态通过接合第三切换元件c、第五切换元件e和第六切换元件g实现。在该状态中，优选不预选其它切换元件。
131.第二电动挡位e2可与第四燃烧挡位v4组合。该状态通过接合第四切换元件d、第五切换元件e和第六切换元件g实现。在该状态中，优选不预选其它切换元件。
132.混合动力挡位eh3可与第三燃烧挡位v3组合。为此应闭合第二切换元件b、第三切换元件c和第五切换元件e。混合动力挡位在此意味着，用于第一电驱动机器14的相应挡位仅可在内燃机16耦联时被建立。在该状态中，优选不预选切换元件。
133.混合动力挡位eh4可与第四燃烧挡位v4组合。为了实现该状态，应闭合第二切换元件b、第四切换元件d和第五切换元件e。在该状态中，优选不预选其它切换元件。
134.第二燃烧挡位v2可通过闭合第二切换元件b和第六切换元件g来建立。在此优选不预选其它切换元件。
135.第三燃烧挡位v3可通过闭合第三切换元件c来建立。通过预选第二切换元件b，可进行用于与第三燃烧挡位v3组合的第三混合动力挡位eh3的状态的挡位预选。此外，通过闭合或预选第六切换元件g，可进行用于与第三燃烧挡位v3组合的第二电动挡位e2的状态的挡位预选。此外，可预选第五切换元件e，例如以便减小拖曳力矩。
136.第四燃烧挡位v4可通过闭合第四切换元件d来建立。在该状态中，可预选第二切换元件b，以便建立用于与第四燃烧挡位v4组合的第四混合动力挡位eh4的状态的挡位预选。此外，可预选第六切换元件g，以便建立与第四燃烧挡位v4组合的第二电动挡位e2的状态的挡位预选。不言而喻，在此也可闭合或预选第五切换元件e，例如以便减小拖曳力矩。
137.在图12中在组合矩阵46中示出燃烧挡位v1至v4与电动挡位e1和e2或混合动力挡位eh3和eh4的可组合性。e0和v0在此表示针对相应的驱动机器没有挡位接合。在e0的情况下，针对第一电驱动机器14没有挡位接合。在v0的情况下，针对内燃机16没有挡位接合。因此，v0列表示纯电动行驶模式。电动挡位e1和e2可与燃烧挡位“v0”组合。相反，e0行表示纯燃烧挡位。因此，燃烧挡位v2至v4可作为纯燃烧挡位建立。
138.第一电动挡位e1可与所有燃烧挡位v1至v4组合。第二电动挡位e2可与第二至第四燃烧挡位v2至v4组合。混合动力挡位eh3可与第三燃烧挡位v3组合。第四混合动力挡位eh4可与第四燃烧挡位v4组合。
139.在图13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11中示出的变型方案不同，变速器制动器34不再直接设置在第一变速器驱动轴36上，而是设置在另一变速器轴上并且借助牵引传动机构或齿轮链或其它原则上在现有技术中已知的传动方式与混合动力变速器18的第四挡位的固定齿轮驱动作用地连接。
140.在图14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13中示出的实施方式不同，变速器制动器34包括第二电驱动机器。由此，在激活变速器制动器34时释放的能量的一部分不像在图13所示的变型方案中那样作为热量排出，而是可以通过发电机式运行的第二电驱动机器转换成电能。
141.在图15中示意性地简单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9中所示的实施方式不同，根据图15的混合动力变速器18具有三个挡位。就此而言，取消了第四切换元件d。
142.在图16中更详细地示出根据图15的根据本发明的混合动力变速器18。通过取消第四切换元件d，混合动力变速器18的所有切换元件构造为单切换元件。此外，取消了用于形成混合动力变速器18的第四挡位的齿轮组平面。因此，根据图16的混合动力变速器18在轴
向上更短地构造。
143.在图17中简化地示意性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15所示的变型方案不同，混合动力变速器18仅具有两个挡位。就此而言，取消了第三切换元件c。
144.在图18中更详细地示出根据图17的混合动力变速器18。与图16所示的混合动力变速器的变型方案不同，取消了用于形成混合动力变速器18的第三挡位的齿轮组平面。就此而言，也取消了第三切换元件c。混合动力变速器18在轴向上更短地构造。此外，在第一变速器驱动轴36上不再设置用于建立挡位的齿轮。因此，所有挡位都借助第二变速器驱动轴38和/或第三变速器驱动轴40建立，第一变速器驱动轴36可通过闭合第二切换元件b与第三变速器驱动轴40连接并且因此驱动功率从内燃机16到达混合动力变速器18的挡位。
145.不言而喻，在所示的混合动力变速器18的实施方式中，变速器制动器34可以包括第二电驱动机器。此外，不言而喻，活动齿轮和固定齿轮或切换元件可以互换。当然，形成挡位的齿轮对的布置也可以互换。
146.已经参照附图和说明书广泛地描述和解释了本发明。描述和解释应理解为示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施方式。在使用本发明和仔细分析附图、公开内容和以下权利要求后，技术人员很容易得出其它实施方式或变型方案。
147.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。仅仅在多个不同的从属权利要求中提到一些措施不能理解为，不能同样有利地使用这些措施的组合。权利要求中的附图标记不应被理解为限制性的。
148.附图标记列表
149.10机动车
150.12机动车驱动传动系
151.14第一电驱动机器
152.16内燃机
153.18混合动力变速器
154.20能量存储器
155.22第一传动比
156.22a 22的第一子传动比
157.22b 22的第二子传动比
158.24第二传动比
159.24a 24的第一子传动比
160.24b 24的第二子传动比
161.26从动端
162.28用于14的预传动比
163.30用于16的预传动比
164.32换挡矩阵
165.34变速器制动器
166.36第一变速器驱动轴
167.38第二变速器驱动轴
168.40第三变速器驱动轴
169.42副轴
170.44换挡矩阵
171.46组合矩阵
172.a-e、g切换元件

技术特征：
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)，该混合动力变速器包括：第一变速器驱动轴(36)，用于将机动车的第一驱动机器与混合动力变速器作用连接；第二变速器驱动轴(38)，用于将机动车的第二驱动机器与混合动力变速器作用连接；第三变速器驱动轴(40)；具有一个切换元件(e)的第一驱动轴离合器，用于将第二变速器驱动轴与第三变速器驱动轴作用连接；具有一个切换元件(b)的第二驱动轴离合器，用于将第一变速器驱动轴与第三变速器驱动轴作用连接；至少两个能借助齿轮建立的传动比(22、24)，用于形成至少两个挡位(v1，v2，v3，v4，e1，e2，eh3，eh4)；多个具有切换元件(a，c，d，g)的挡位切换装置，用于接合挡位；和从动端(26)，用于将驱动功率从混合动力变速器传递出；其中，为第二变速器驱动轴分配具有数值上最大的传动比的挡位；第二驱动机器构造为用于机动车的主起动机，以便在接合最低挡位时在混合动力变速器中无打滑地从静止状态起动；并且第一驱动轴离合器的切换元件能在负载下同步，以便能在牵引负载下切换地实施用于第二驱动机器的所述至少两个挡位并且以便在第二驱动轴离合器闭合的情况下在所述最低挡位中构成用于第一驱动机器的起动元件，该起动元件能够在转速差下逐步闭合。2.根据权利要求1所述的混合动力变速器(18)，其中，所述第一驱动机器包括内燃机(16)；并且所述第二驱动机器包括第一电驱动机器(14)。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，所述挡位切换装置的切换元件(a，c，d，g)和/或所述第二驱动轴离合器的切换元件(b)构造为形锁合的切换元件、尤其是爪齿切换元件或惯性式同步啮合装置；和/或所述挡位切换装置的切换元件中的至少两个切换元件和/或所述第二驱动轴离合器的切换元件构造为双切换元件并且能由双作用的致动器操作。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，所述第三变速器驱动轴(40)构造为空心轴并且至少局部地包围第一变速器驱动轴(36)；并且第二变速器驱动轴(38)构造为空心轴并且至少局部地包围第三变速器驱动轴。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，为第三变速器驱动轴(40)分配一个挡位、尤其是一个具有数值上第二大的传动比的挡位。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，为第一变速器驱动轴(36)分配另外的挡位、尤其是两个另外的具有数值上最大的和第二大的传动比的挡位。7.根据权利要求2至6中任一项所述的混合动力变速器(18)，包括一个分配给第一变速器驱动轴(36)的变速器制动器(34)，用于在针对内燃机的换挡中使内燃机(16)和/或混合动力变速器同步，所述变速器制动器优选包括第二电驱动机器。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，所述混合动力变速器包括一个副轴(42)和设置在多个齿轮组平面中的活动齿轮和固定齿轮，这些活动齿轮和固定齿轮形成挡位(v1，v2，v3，v4，e1，e2，eh3，eh4)；和/或
行星齿轮组形成挡位。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，具有数值上最大的传动比的挡位(e1，v1)和具有数值上第二大的传动比的挡位(e2，v2)能够在负载下切换、优选能够与分配给这些挡位的驱动机器(14；16)无关地在负载下切换。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，所述混合动力变速器具有四个燃烧挡位(v1，v2，v3，v4)，其中三个燃烧挡位构造用于纯内燃机式行驶；所述混合动力变速器具有两个电动挡位(e1、e2)，所述电动挡位构造用于纯电动行驶；并且在混合动力行驶模式中每个电动挡位能够与至少三个燃烧挡位组合。11.一种用于机动车(10)的机动车驱动传动系(12)，该机动车驱动传动系包括：根据前述权利要求中任一项所述的混合动力变速器(18)；与第一变速器驱动轴(36)驱动作用地连接的内燃机(16)；和与第二变速器驱动轴(38)驱动作用地连接的第一电驱动机器(14)。12.根据权利要求11所述的机动车驱动传动系(12)，包括变速器制动器(34)，该变速器制动器分配给第一变速器驱动轴(36)并且优选包括第二电驱动机器。13.根据权利要求11或12所述的机动车驱动传动系(12)，其中，所述第一电驱动机器(14)能被操控成作为用于起动内燃机(16)的起动器发电机；和/或所述第一电驱动机器能被操控成作为用于给能量存储器(20)充电的充电发电机。14.一种用于借助根据权利要求1至10中任一项所述的混合动力变速器(18)进行起动的方法，该方法包括以下步骤：闭合第二驱动轴离合器的切换元件(b)，以便将第一变速器驱动轴(36)与第三变速器驱动轴(40)驱动作用地连接；闭合混合动力变速器的具有数值上最大的传动比的挡位的切换元件(a)；打开混合动力变速器的其余切换元件；使第一驱动轴离合器的切换元件(e)打滑式运行；并且当第一变速器驱动轴和第三变速器驱动轴之间的转速差小于预定义阈值时，完全闭合第一驱动轴离合器的切换元件(e)。15.一种机动车(10)，该机动车包括：根据权利要求11至14中任一项所述的机动车驱动传动系(12)；和用于存储用于为第一电驱动机器(14)供电的能量的能量存储器(20)。

技术总结
本发明涉及一种用于机动车(10)的机动车驱动传动系(12)的混合动力变速器(18)，具有：第一变速器驱动轴(36)，用于将机动车的第一驱动机器与混合动力变速器作用连接；第二变速器驱动轴(38)，用于将机动车的第二驱动机器与混合动力变速器作用连接；第三变速器驱动轴(40)；具有一个切换元件(E)的第一驱动轴离合器，用于将第二变速器驱动轴与第三变速器驱动轴作用连接；具有一个切换元件(B)的第二驱动轴离合器，用于将第一变速器驱动轴与第三变速器驱动轴作用连接；至少两个能借助齿轮建立的传动比(22、24)，用于形成至少两个挡位(V1，V2，V3，V4，E1，E2，EH3，EH4)；多个具有切换元件(A，C，D，G)的挡位切换装置，用于接合挡位；和从动端(26)，用于将驱动功率从混合动力变速器传递出；其中，为第二变速器驱动轴分配最低挡位；第二驱动机器构造为用于机动车的主起动机，以便在接合具有数值上最大的传动比的挡位时在混合动力变速器中无打滑地从静止状态起动；并且第一驱动轴离合器的切换元件能在负载下同步，以便能在牵引负载下切换地实施用于第二驱动机器的所述至少两个挡位并且以便在第二驱动轴离合器闭合的情况下在所述最低挡位中构成用于第一驱动机器的起动元件，该起动元件能够在转速差下逐步闭合。本发明还涉及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(10)以及一种用于起动的方法。种用于起动的方法。种用于起动的方法。


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：采埃孚股份公司
技术研发日：2021.10.18
技术公布日：2023/6/27