用于机动车的变速器的制作方法

1.本发明涉及一种用于机动车的变速器，包括设置用于连接变速器与机动车的驱动机器的驱动轴、与第一电机的转子耦合的第一输入轴以及与输出侧耦合的输出轴，第一输入轴一方面可通过闭合第一切换元件经由第一正齿轮级以及另一方面可通过操作第二切换元件经由第二正齿轮级分别与输出轴连接。本发明还涉及机动车动力传动系以及用于运行变速器的方法。


背景技术：

2.在机动车中已知多挡变速器，在其中可通过操作相应切换元件切换作为挡位的多个不同传动比，这优选自动完成。变速器用于根据不同的标准适合地实现机动车驱动机器的牵引力供应。在用于混合动力车辆的变速器中，上述变速器常常与一个或多个电机组合，所述至少一个电机可以不同方式接入变速器中以实现不同运行模式、如纯电动行驶。
3.fr 2 811 395 a1公开了一种变速器，其中一个驱动轴和一个输入轴彼此同轴设置并且可通过一个切换元件抗扭地相互连接。在此设计为实心轴的驱动轴可通过分离离合器与上游的、内燃机形式的驱动机器连接，而电机的转子连接到输入轴上。输入轴和驱动轴在此可分别通过操作各一个相配的切换元件经由正齿轮级与轴向平行的输出轴连接，该输出轴与变速器的输出侧耦合。


技术实现要素：

4.从上述现有技术出发，本发明的任务在于实现一种结构尽可能紧凑并且制造成本低的变速器，通过该变速器应能够实现混合功能。
5.所述任务基于权利要求1的前序部分结合其特征部分特征来解决。后面的从属权利要求分别给出本发明的有利扩展方案。此外，其中设置有上述变速器的机动车动力传动系是权利要求15的技术方案。权利要求16和17分别涉及用于运行变速器的方法。
6.根据本发明，变速器包括设置用于连接变速器与机动车的驱动机器的驱动轴、与第一电机的转子耦合的第一输入轴以及与输出侧耦合的输出轴。在此第一输入轴一方面可通过闭合第一切换元件经由第一正齿轮级以及另一方面可通过操作第二切换元件经由第二正齿轮级分别与输出轴连接。
7.本发明意义上的“轴”应理解为变速器的可旋转构件，通过该构件可在必要时在同时操作相应切换元件的情况下在部件之间传导动力流。相应的轴可在轴向或径向上或者既在轴向上又在径向上将部件彼此连接。相应的轴也可以是中间件，通过它例如径向连接相应的部件。
8.本发明意义上的“轴向”是指沿变速器纵向中心轴线方向的定向，变速器的轴的旋转轴线平行于该纵向中心轴线定向。“径向”则应理解为相应的部件的直径方向上的定向。
9.根据本发明，第一输入轴可与输出轴一方面通过第一正齿轮级耦合，为此应将第一切换元件转换到闭合状态中。另一方面，第一输入轴也可通过第二切换元件的闭合经由
第二正齿轮级与输出轴连接，从而在这种情况下动力流从第一输入轴通过第二正齿轮级传输到输出轴。
10.在本发明范围中，一个正齿轮级以技术人员原则上已知的方式由至少两个彼此啮合的正齿轮组成，相互轴线偏移的轴通过这些正齿轮耦合或可耦合。在此单个正齿轮可作为固定轮抗扭地设置在相配的轴上，使得轴的旋转运动也导致相配的正齿轮的相应旋转运动，反之亦然。但单个正齿轮也可作为浮动轮可旋转地支承在相配的轴上并且必要时通过操作相配的切换元件才固定在轴上，由此在该正齿轮和相配的轴之间产生抗扭连接。优选根据本发明的变速器的正齿轮分别设计为斜齿正齿轮。
11.现在本发明包括下述技术教导：设置有一个行星级，其具有一个太阳轮、一个行星架和一个齿圈形式的第一元件、第二元件和第三元件。在此所述行星级的第三元件抗扭地与驱动轴连接，而所述行星级的第一元件抗扭地与第二输入轴连接，第二输入轴与第二电机的转子耦合。此外，所述行星级的第二元件一方面可通过闭合第三切换元件经由第二正齿轮级并且另一方面可通过操作第四切换元件经由第一正齿轮级分别与输出轴耦合。此外，驱动轴可通过第五切换元件固定。
12.换言之，除了第一正齿轮级和第二正齿轮级之外，根据本发明的变速器还具有一个行星级，该行星级包括一个第一元件、一个第二元件和一个第三元件。在这些元件中，一个元件是太阳轮，一个元件是行星架，一个元件是齿圈。此外，第三元件永久抗扭地与驱动轴连接，而所述行星级的第一元件永久抗扭地与第二输入轴连接。在此第二电机的转子连接到该第二输入轴上。然后行星级的第二元件可通过第二正齿轮级与输出轴耦合，为此应操作第三切换元件。作为替代方案，也可闭合第四切换元件并且由此将行星级的第二元件通过第一正齿轮级与输出轴耦合。此外，还设置有第五切换元件，当操作第五切换元件时，驱动轴被固定并且因此防止旋转运动。
13.根据本发明的变速器设计的优点在于可实现总体上结构紧凑的变速器，其还具有制造成本低的特点。由于接入两个电机以及上游驱动机器，在此还可实现大量不同的运行模式并且因此实现高功能性。
14.根据本发明的变速器具有两个电机，这使得变速器适合应用于混合动力或电动车辆。在此第一电机的转子直接或间接地连接到第一输入轴上，而第二电机的转子与第二输入轴耦合，这也可通过直接或间接连接来进行。在本发明范围中，各个电机优选可一方面作为发电机并且另一方面作为电动机运行。本发明意义上的相应电机的转子与相配输入轴的“耦合”应理解为它们之间的连接，从而在相应电机的转子和相配输入轴之间存在恒定的转速关系。特别优选在根据本发明的变速器中设置恰好两个电机。
15.驱动轴和所述两个输入轴优选彼此同轴，驱动轴在此尤其是设计为实心轴，而第一输入轴作为空心轴优选与驱动轴向重叠并且径向围绕驱动轴设置。第二输入轴也可以是空心轴的形式，其径向围绕驱动轴设置。但作为替代方案也可想到，第二输入轴也构造为实心轴，其设置在同轴的驱动轴的一个轴向端部的端侧。所述行星级更优选也与驱动轴和两个输入轴同轴设置，而输出轴尤其是相对于驱动轴、输入轴和行星级轴线偏移，不仅第一输入轴而且行星级的第二元件一方面可通过第一正齿轮级并且另一方面可通过第二正齿轮级与所述输出轴耦合。
16.在当前情况下，第一切换元件、第二切换元件、第三切换元件和第四切换元件是离
合器，它们在被操作时将分别直接连接到其上的变速器部件——必要时在预先减小转速差的情况下——抗扭地彼此连接。相反，第五切换元件实现为制动器，其在闭合状态中固定直接连接到其上的部件并因此防止旋转运动。固定在此优选通过与变速器的永久静止部件的抗扭连接实现，该部件优选是变速器壳体、变速器壳体的一部分或与变速器壳体抗扭连接的构件。
17.借助根据本发明的变速器可实现不同的运行模式以及混合功能。因此，可这样运行根据本发明的变速器，使得实现充电运行或起动运行，为此闭合第三切换元件或第四切换元件。因为通过闭合第三切换元件以及在闭合第四切换元件时，输出轴以及输出侧通过第二正齿轮级或第一正齿轮级与行星级的第二元件耦合，而第二输入轴和因此第二电机连接到第一元件上并且驱动机器连接到行星级的第三元件上。由此，在所述电机的发电机运行中可实现充电运行，这可特别有利地在机动车静止时实现，因为在这种情况下行星级的第二元件通过输出侧以及机动车的连接在输出侧上的静止质量被防止旋转运动。但在电机的电动机式运行中，也可由此起动尤其是构造为内燃机的上游驱动机器。
18.作为另一种运行模式，还可在通过驱动轴并且因此通过上游驱动机器驱动时实现用于向前行驶的起动模式。为此仍闭合第三切换元件或第四切换元件，从而驱动机器通过行星级的第三元件进行驱动并且同时第二电机支撑在行星级的第一元件上，而驱动力的输出通过行星级的第二元件并且进一步——根据被操作的切换元件——通过第二正齿轮级或第一正齿轮级进行。由于通过第二电机相应地支撑扭矩，在此可实现向前行驶的起动。
19.在根据本发明的变速器中，优选通过闭合第一切换元件在第一输入轴和输出轴之间产生第一挡位，而通过操作第二切换元件可在第一输入轴和输出轴之间实现第二挡位。第一输入轴和输出轴之间的这两个挡位可用于接入第一电机并且因此用于纯电动行驶。此外，通过闭合第四切换元件和第五切换元件可在第二输入轴和输出轴之间实现第一挡位，而通过操作第三切换元件和第五切换元件可在第二输入轴和输出轴之间实现第二挡位。通过借助第五切换元件固定驱动轴并且因此也固定行星级的第三元件，行星级也可用于将第二输入轴并且因此也将第二电机与输出侧耦合，根据是否附加地操作第四切换元件还是第三切换元件，该耦合进一步通过第二正齿轮级或第一正齿轮级进行。就此而言，由此也可通过第二电机进行纯电动行驶。在此可与在第二输入轴和输出轴之间作用的挡位之一的同时切换到在第一输入轴和输出轴之间作用的挡位之一。由此可通过两个电机同时驱动。
20.根据本发明的一种实施方式，还设置有第六切换元件和第七切换元件，所述第六切换元件在被操作时固定行星级的第一元件，而通过操作第七切换元件可将行星级的其中两个元件抗扭地相互连接。附加设置这些另外的切换元件的优点在于，行星级的元件现在也可附加地这样耦合，使得在变速器的安装状态中连接到驱动轴的驱动机器也可与输出侧耦合。就此而言，由此也可实现通过上游驱动机器的行驶。
21.与此相应，第六切换元件是制动器，其在被操作时固定行星级的第一元件并且因此防止旋转运动。第七切换元件在闭合状态中确保行星级的其中两个元件之间的抗扭连接，从而使其连锁。具体而言，第七切换元件在被操作时可将行星级的第一元件和第二元件或第一元件和第三元件或第二元件和第三元件抗扭地相互连接。
22.在上述实施方式的扩展方案中，通过闭合第四切换元件和第六切换元件在驱动轴和输出轴之间产生第一挡位，而通过操作第四切换元件和第七切换元件可在驱动轴和输出
轴之间切换到第二挡位。此外，通过闭合第三切换元件和第六切换元件可在驱动轴和输出轴之间实现第三挡位，而通过操作第三切换元件和第七切换元件在驱动轴和输出轴之间产生第四挡位。
23.根据本发明的一种实施方式，所述第一正齿轮级包括第一正齿轮，该第一正齿轮抗扭地设置在轴上并且与第一正齿轮级的第二正齿轮啮合，该第二正齿轮抗扭地设置在输出轴上。在此所述轴可通过第一切换元件抗扭地与第一输入轴连接并且可通过第四切换元件抗扭地与行星级的第二元件连接。由此，可实现第一正齿轮级与第一输入轴和行星级第二元件的适合的可耦合性。
24.替代或附加于此，所述第二正齿轮级包括第一正齿轮，该第一正齿轮与第二正齿轮级的第二正齿轮啮合。该第二正齿轮在此抗扭地设置在输出轴上。然后第二正齿轮级的第一正齿轮可通过第二切换元件抗扭地与第一输入轴连接并且可通过第三切换元件抗扭地与行星级的第二元件连接。由于第二正齿轮级的第一正齿轮一方面可通过第二切换元件与第一输入轴连接并且另一方面可通过第三切换元件与行星级的第二元件连接，因此第二正齿轮级既可被第一输入轴又可被行星级的第二元件用于与输出轴耦合。这种双重用途在此降低了制造成本。
25.本发明的一种实施方式在于，所述行星级的第一元件是太阳轮，行星级的第二元件在行星级设计为负行星齿轮组时是行星架并且在行星级设计为正行星齿轮组时是齿圈以及行星级的第三元件在行星级设计为负行星齿轮组时是齿圈并且在行星级设计为正行星齿轮组时是行星架。如果行星级实现为负行星齿轮组，则行星级的第一元件是太阳轮，行星级的第二元件是行星架并且行星级的第三元件是齿圈。相反，如果行星级是正行星齿轮组，则行星级的第一元件实现为太阳轮，行星级的第二元件实现为齿圈并且行星级的第三元件实现为行星架。
26.作为替代方案，所述行星级的第一元件是太阳轮，行星级的第二元件在行星级设计为负行星齿轮组时是齿圈并且在行星级设计为正行星齿轮组时是行星架以及行星级的第三元件在行星级设计为负行星齿轮组时是行星架并且在行星级设计为正行星齿轮组时是齿圈。与上述实施方式不同，第一元件在行星级设计为负行星齿轮组时是太阳轮，第二元件是齿圈并且第三元件是行星架。相反，如果行星级实现为正行星齿轮组，则行星级的第一元件是太阳轮，行星级的第二元件是行星架并且行星级的第三元件是齿圈。
27.在本发明的意义中，在负行星齿轮组中至少一个、但优选多个行星齿轮可旋转地支承在相应行星架中，这些行星齿轮分别与太阳轮并且也与环绕的齿圈啮合。与此不同，在设计为正行星齿轮组的情况下，一个行星架支承至少一对行星齿轮，其中一个行星齿轮与位于内侧的太阳轮啮合，而另一个行星齿轮与环绕的齿圈啮合，并且所述行星齿轮相互啮合。
28.在各个元件的连接允许的情况下，负行星齿轮组可转换成正行星齿轮组，在这种情况下，与设计为负行星齿轮组相比，齿圈连接和行星架连接应互换，并且行星级的固定传动比将增加1。相反，如果变速器元件的连接允许，也可用负行星齿轮组代替正行星齿轮组。在此与正行星齿轮组相比，齿圈连接和行星架连接也应互换，并且行星级的固定传动比将减小1。
29.在本发明的扩展方案中，各单个切换元件设计为形锁合切换元件、尤其是爪形切
换元件。但作为替代方案，形锁合切换元件也可以是锁止同步装置。形锁合切换元件原则上具有以下优点，即它们在打开状态中仅具有低的拖曳力矩并且与此相应地具有高效率的特点。但作为替代方案，各单个切换元件也可设计为力锁合切换元件、如片式切换元件，力锁合切换元件即使在负载下也可有利地转换到被操作的状态中。
30.根据本发明的一种实施方式，所述第一电机的转子与第一输入轴同轴或相对于第一输入轴以轴线偏移的方式设置。替代或附加于此，所述第二电机的转子与第二输入轴同轴或相对于第二输入轴以轴线偏移的方式设置。因此，相应的电机一方面可与相配的输入轴同轴设置，在此相应的转子可直接抗扭地连接到相配的输入轴上或通过至少一个中间传动级与相配的输入轴耦合。中间传动级在此可以是正齿轮级和/或行星级。相反，如果相应的电机相对于相应的输入轴以轴线偏移的方式设置，则相应的转子通过至少一个传动级或牵引传动机构连接到相配的输入轴上。在此情况下，所述至少一个传动级也可以是正齿轮级和/或行星级。
31.根据本发明的一种变型方案，所述第一切换元件和第二切换元件组合成一个切换装置。特别优选该切换装置具有一个共同的操作装置，通过该操作装置一方面可将第一切换元件并且另一方面可将第二切换元件从中性位置转换到被操作状态中。由此可通过一个共同的伺服致动器操作第一切换元件和第二切换元件，这相应地降低了制造成本。
32.替代、但优选补充上述实施方式，所述第三切换元件和第四切换元件组合成一个切换装置。该切换装置在此尤其是也具有一个操作装置，通过该操作装置一方面可将第三切换元件并且另一方面可将第四切换元件从中性位置移动到闭合状态中。因此在这种情况下也可设置一个共同的伺服致动器并且由此降低了制造成本。
33.如果设置第六切换元件和第七切换元件，则它们在本发明的一种变型方案中也组合成一个切换装置。优选第六切换元件或第七切换元件可通过一个共同的操作装置并根据运动方向从中性位置转换到被操作状态中。因此，第六切换元件或第七切换元件可通过一个共同的伺服致动器闭合。
34.在本发明范围中，在变速器上游可连接一个起动元件、如液力变矩器或摩擦离合器。该起动元件也可以是变速器的组成部分并且用于设计起动过程，其方式是起动元件可引起内燃机和变速器驱动轴之间的转差速度。但特别优选驱动轴在变速器的安装状态中在没有中间起动元件的情况下与上游驱动机器耦合，在此尤其是在驱动机器设计为内燃机时可在中间连接有扭振减震器。此外，原则上可在变速器的每个轴上设置一个与变速器壳体或其它轴相连的单向离合器。
35.根据本发明的变速器尤其是用于混合动力或电动车辆的机动车动力传动系的一部分并且设置在机动车的设计为内燃机或电机的驱动机器和动力传动系的其它沿至机动车驱动轮的动力流方向后续的部件之间。在此变速器的驱动轴永久抗扭地与内燃机曲轴耦合或者可通过位于中间的分离离合器或起动元件与曲轴连接，在内燃机和变速器之间还可设置有扭振减震器。在驱动机器设计为电机的情况下，也可将驱动轴与该电机的转子直接抗扭地连接。在输出侧，变速器在机动车动力传动系内优选与机动车驱动桥的差速器耦合，但在此也可连接到纵向差速器上，通过纵向差速器分配到机动车的多个被驱动的车桥上。差速器或纵向差速器在此可与变速器设置在一个共同的壳体中。扭振减震器也可一同集成在该壳体中。
36.变速器的两个部件抗扭地“连接”或“耦合”或“彼此连接”在本发明意义中表示所述部件的永久耦合，从而这些部件不能相互独立地旋转。就此而言，在这些部件——其可以是行星级的元件和/或正齿轮级的正齿轮和/或轴和/或变速器壳体——之间不设置切换元件，而是相应部件彼此刚性耦合。
37.相反，如果在变速器的两个部件之间设置切换元件，则所述部件并非永久抗扭地彼此耦合，而是通过操作位于中间的切换元件才进行抗扭连接。本发明意义上的切换元件的操作表示使相关切换元件转换到闭合状态中并且因此使直接与之相连的部件的旋转运动保持一致。在相关切换元件设计为形锁合切换元件的情况下，通过它直接抗扭地彼此连接的部件以相同的转速运转，而在力锁合切换元件的情况下在操作该切换元件之后在部件之间可存在转速差。但这种希望或不希望的状态在本发明范围中也被称为相应部件通过切换元件的抗扭连接。
38.本发明不限于所给出的独立权利要求或其从属权利要求的特征组合。由权利要求、下述本发明优选实施方式说明或直接由附图公开的各个特征也可彼此组合。权利要求通过使用附图标记对附图的参考不应限制权利要求的保护范围。
附图说明
39.下面解释的本发明的有利实施方式在附图中示出。附图如下：
40.图1示出机动车动力传动系的示意图；
41.图2示出图1的机动车动力传动系的局部示意图，其具有根据本发明第一种实施方式的变速器；
42.图3示出图2的变速器的示例性换挡图；
43.图4示出根据图2的机动车动力传动系的不同运行模式的表格表示；
44.图5示出图1的机动车动力传动系的局部示意图，其具有根据本发明第二种实施方式的变速器；
45.图6示出图1的机动车动力传动系的局部示意图，其具有根据本发明第三种实施方式的变速器；
46.图7示出图5或6的变速器的示例性换挡图；和
47.图8示出根据图5或6的机动车动力传动系的不同运行模式的表格表示。
具体实施方式
48.图1示出混合动力车辆的机动车动力传动系1的示意图，在机动车动力传动系中内燃机2通过位于中间的扭振减震器3与变速器4连接。在变速器4的下游在输出侧连接有差速器5，通过该差速器将驱动功率分配到机动车驱动桥的驱动轮6和7上。变速器4和扭振减震器3在此组合在变速器4的一个共同的变速器壳体8中，差速器5也可集成在该变速器壳体中。如在图1中还可以看出，内燃机2、扭振减震器3、变速器4和差速器5横向于机动车的行驶方向定向。
49.图2示出图1的机动车动力传动系1在变速器4区域中的局部示意图，该变速器根据本发明的第一种实施方式构造。在此变速器4包括驱动轴9、第一输入轴10和第二输入轴11，它们相互同轴设置。驱动轴9在此抗扭地与扭振减震器3连接并且设计为实心轴，该实心轴
几乎在变速器4的整个轴向结构长度上延伸。第一输入轴10是空心轴，该空心轴与驱动轴9轴向重叠并且径向围绕驱动轴9设置，而第二输入轴11也设计为实心轴。在此第二输入轴11设置在驱动轴9的端侧并且沿轴向设置在驱动轴9的远离与扭振减震器3的连接处的一侧上。
50.第一输入轴10在当前与第一电机13的转子12耦合，该电机13在此相对于第一输入轴10以轴线偏移的方式设置并且除了转子12之外还具有定子14，定子永久地固定在变速器壳体8上。第一电机13一方面可作为电动机运行并且另一方面可作为发电机运行。转子12和第一输入轴10之间的耦合在此通过两个正齿轮级15和16进行，这两个正齿轮级分别包括两个正齿轮17和18以及19和20。正齿轮级15的正齿轮17在此抗扭地设置在转子轴21上，正齿轮17通过转子轴抗扭地与转子12连接。在此正齿轮17与正齿轮18啮合，正齿轮18抗扭地设置在一个轴22上，该轴也抗扭地支承正齿轮级16的正齿轮19。然后正齿轮级16的正齿轮19与正齿轮20啮合，该正齿轮20抗扭地设置在第一输入轴10上。
51.除了电机13之外，还设置有第二电机23，第二电机包括转子24和定子25并且也可一方面作为电动机运行并且另一方面作为发电机运行。第二电机23的定子25在此也固定在变速器壳体8上，而转子24永久抗扭地与第二输入轴11连接。在此第二电机23与第二输入轴11并且因此也与第一输入轴10和驱动轴9同轴设置。
52.此外，为两个电机13和23分配一个控制装置26，通过该控制装置可调节单个电机13或23的运行并且该控制装置也与电能量存储器27连接。在此通过控制装置26一方面可通过从能量存储器27中提取电能来实现单个电机13或23的电动机式运行并且另一方面可通过使单个电机13或23在其发电机运行中为能量存储器27充电。
53.此外，图2中的变速器4还具有轴28和输出轴29，输出轴29相对于驱动轴9和两个输入轴10和11以轴线偏移的方式设置，而轴28与驱动轴9和输入轴10和11同轴。在此轴28设计为空心轴，该空心轴与驱动轴9的部分区段轴向重叠并且沿径向设置在驱动轴9和第一输入轴10之间。输出轴29与轴28永久地通过一个正齿轮级30耦合，该正齿轮级具有正齿轮31和正齿轮32。在此正齿轮级30的正齿轮31抗扭地设置在轴28上并且与正齿轮32啮合，正齿轮32抗扭地设置在输出轴29上。除了正齿轮级30的正齿轮32之外，输出轴29还支承有正齿轮级34的正齿轮33以及一个正齿轮35。正齿轮级34的正齿轮33在此永久地与正齿轮级34的正齿轮36啮合，正齿轮36可旋转地支承在轴28上。相反，正齿轮35与轴向平行的差速器5的驱动冠状齿轮37啮合并且与其形成一个正齿轮级38，驱动冠状齿轮37在此还定义变速器4的输出侧39。
54.如图2所示，变速器4还包括一个行星级40，该行星级具有一个第一元件41、一个第二元件42和一个第三元件43。第一元件41由太阳轮44形成，第二元件42由行星架45形成并且第三元件43由齿圈46形成。在此行星架45支承有多个行星齿轮，这些行星齿轮分别与径向内侧的太阳轮44和径向环绕的齿圈46进行齿啮合。就此而言，行星级40在当前设计为负行星齿轮组。行星级40在此也与输入轴10和11以及驱动轴9同轴设置，行星级40在此基本上与第二电机23轴向重叠并且设置在第二电机的径向内侧。
55.但原则上在本发明范围中行星级40也可设计为正行星齿轮组，在正行星齿轮组中，行星架可旋转地支承至少一对行星齿轮，在一对行星齿轮中一个行星齿轮与太阳轮啮合并且一个行星齿轮与齿圈啮合并且所述行星齿轮也相互啮合。此外，与设计为负行星齿
轮组相比，齿圈的连接和行星架的连接将互换并且行星级的固定传动比将增加1。
56.在当前，行星级40的第一元件41抗扭地与第二输入轴11连接，而行星级40的第三元件43抗扭地与驱动轴9连接。此外，变速器4具有五个切换元件a、b、c、d和g，所述切换元件a、b、c和d在此设计为爪形切换元件形式的形锁合切换元件并且是离合器。相反，切换元件g是制动器或自由轮式制动器，其在自由轮式制动器的情况下防止驱动轴9在一个方向上的旋转并由此防止内燃机2反转。
57.切换元件a在被操作时将第一输入轴10与轴28抗扭地连接，由此第一输入轴10也经由正齿轮级30与输出轴29耦合。相反，切换元件b在闭合状态中引起正齿轮级34的正齿轮36与第一输入轴10的抗扭连接，由此第一输入轴10通过正齿轮级34与输出轴29耦合。
58.此外，通过闭合切换元件c可将正齿轮级34的正齿轮36抗扭地与行星级40的第二元件42连接，从而正齿轮级34建立输出轴29与行星级40的第二元件42的耦合。此外，通过切换元件d通过操作切换元件d可将行星级40的第二元件42抗扭地与轴28连接，从而通过正齿轮级30建立行星级40的第二元件42与输出轴29的耦合。
59.切换元件a和切换元件b在当前组合成一个切换装置47，通过其操作装置(在当前未详细示出)一方面可将切换元件a并且另一方面可将切换元件b从中性位置转换到闭合状态中。同样，切换元件c和切换元件d也形成一个切换装置48，在其中通过一个共同的操作装置可一方面将切换元件c并且另一方面将切换元件d从中性位置操纵出来。
60.在变速器4的一个轴向端部——在该端部上变速器以驱动轴9连接到扭振减震器3上并且在该端部上还设置有正齿轮级38和输出侧39——之后沿轴向首先是切换元件g，然后是基本上处于一个齿轮平面中的正齿轮级15和正齿轮级30，然后是正齿轮级16，接下来是第一电机13和与之轴向重叠的切换装置47以及正齿轮级34和切换装置48，最后是第二电机23和行星级40。在图3中以表格形式示出图2的变速器4的示例性换挡图。可以看出，在此可实现不同的挡位e1、e2、e3和e4，换挡图的列中以x分别表示哪个切换元件a、b、c、d和g被闭合。
61.如图3所示，通过闭合切换元件a在第一输入轴10和输出侧39之间切换到第一挡位e1，由此第一输入轴10抗扭地与轴28连接并且因此通过正齿轮级30与输出轴29连接。其结果是第一电机13的转子通过正齿轮级15和16、正齿轮级30和正齿轮级38与输出侧39连接。然后通过闭合切换元件b在第一输入轴10和输出侧29之间产生第二挡位e2，由此第一输入轴10通过正齿轮级34与输出轴29耦合。与第一挡位e1不同，电机13的转子12和输出侧39之间通过正齿轮级15和16、正齿轮级34和正齿轮级38进行耦合。这两个挡位e1和e2可在第一电机13的电动机式运行中用于通过第一电机13驱动机动车，而在第一电机13的发电机运行中并且机动车制动期间在这两个挡位e1和e2中可实现能量存储器27的充电(回收)。
62.此外，通过同时操作切换元件d和g在第二输入轴11和输出侧39之间产生第一挡位e3，从而行星级40的第二元件42抗扭地与轴28连接并且经由该轴通过正齿轮级30与输出轴29耦合，而行星级40的第三元件43与驱动轴9一起通过切换元件g固定。由此，第二输入轴11和因此第二电机23的转子24通过行星级40与轴28耦合并且进一步通过正齿轮级30和正齿轮级38与输出侧耦合。通过闭合切换元件c和g可在第二输入轴11和输出侧39之间产生第二挡位e4。由此，行星级40的第三元件43和驱动轴9再次被固定，而行星级40的第二元件42现在通过正齿轮级34与输出轴29连接。由此，第二电机23的转子24通过行星级40、正齿轮级34
和正齿轮级38与输出侧39耦合。这两个挡位e3和e4在第二电机23的电动机式运行中可用于驱动机动车并且在第二电机23的发电机运行中可在机动车制动期间为能量存储器27充电。
63.通过图2中的变速器4可实现机动车动力传动系1的不同运行模式i至xvii，它们在图4中以表格形式示出：在运行模式i中在此操作切换元件d，以实现充电运行或内燃机的起动。前者是通过内燃机2经由驱动轴9驱动行星级40的第三元件43来实现的，而驱动力通过行星级40的第一元件41输出到作为发电机工作的第二电机23并且通过车辆质量实现在行星级40的第二元件42上的支撑。为此输出侧39经由正齿轮级38和正齿轮级30通过轴28与行星级40的第二元件42耦合。相反，为了起动内燃机2，第二电机23作为电动机进行驱动并且驱动力经由行星级40的第三元件43输出到驱动轴9并且因此输出到内燃机2，以便起动内燃机。
64.在运行模式ii中也可实现充电或起动运行，在此情况下，切换元件c被转换到闭合状态中。类似于对于运行模式i所描述的，在第二电机23的发电机运行中可为电能量存储器27充电，而在第二电机23的电动机式运行中可起动内燃机2。与运行模式i不同，在此行星级40的第二元件42通过正齿轮级34而不是正齿轮级30与输出侧39耦合。
65.在运行模式iii中，可通过内燃机2和第二电机23的相互作用实现向前方向的电动力学的起动。为此操作切换元件d，内燃机2因此经由驱动轴9驱动行星级40的第三元件43，而第二电机23支撑在行星级40的第一元件41上，并且驱动力通过行星级40的第二元件42输出到轴28并且从那里进一步通过正齿轮级30和正齿轮级38到输出侧39上。同样，在运行模式iv中也实现电动力学起动，这在很大程度上相应于运行模式iii，不同之处在于，驱动力从行星级40的第二元件42经由正齿轮级34并且进一步经由正齿轮级38输出到输出侧39。
66.然后在运行模式v至viii中分别实现纯电动行驶，其方式是分别切换到挡位e1至e4之一，如已经参照图3所描述的。为此分别接入的电机13或23作为电动机运行。
67.然后在运行模式ix至xii中同时接入两个电机13和23，以便通过两个电机13和23在其电动机式运行中驱动机动车。为此挡位e1至e4相互组合，其方式是在运行模式ix中同时切换到挡位e1和e3，在运行模式x中同时切换到挡位e1和e4，在运行模式xi中同时切换到挡位e2和e3并且在运行模式xii中同时切换到挡位e2和e4。
68.从图4还可以看出，在运行模式xiii至xvii中与两种运行模式iii和iv之一类似地实现电动力学起动并且同时切换到两个挡位e1或e2之一。就此而言，可通过内燃机2和第二电机23的相互作用来起动机动车，第一电机13在此也与输出侧37耦合并且可提供辅助。两种运行模式xiii和xiv在换挡方面彼此相应，但在运行模式xiv中优选在倒车方向上起动机动车。
69.图5示出图1的机动车动力传动系1的局部示意图，但该机动车动力传动系在此情况下具有根据本发明第二种实施方式的变速器4'。该实施方式基本上相应于图2的变型方案，不同之处在于，现在设置两个另外的切换元件e和f，其中切换元件e在被操作时将行星级40的第一元件41和因此第二输入轴11固定在变速器壳体8上并且由此防止旋转运动。相反，切换元件f在闭合状态中将驱动轴9和第二输入轴11以及因此也将行星级40的第三元件43和第一元件41抗扭地彼此连接，从而使行星级40连锁(闭锁)。切换元件e和f在此优选设计为形锁合切换元件并且在此尤其是设计为爪式切换元件，其中切换元件f设计为离合器并且切换元件e设计为制动器。
70.切换元件e和f在当前组合成一个切换装置49，通过该切换装置的操作装置(在当前未详细示出)一方面可将切换元件e并且另一方面可将切换元件f从中性位置转换到相应被操作的状态中。切换装置49沿轴向设置在变速器4'的与扭振减震器3的连接处相对置的轴向端部上。在其它方面，根据图5的实施方式相应于根据图2的变型方案，因此参考对此已经描述的内容。
71.图6示出图1的机动车动力传动系1的局部示意图，其具有根据本发明第三种实施方式的变速器4”。该实施方式基本上相应于上述根据图5的变型方案，不同之处在于，在行星级40'中第一元件41'仍然由太阳轮44'形成，但现在第二元件42'是齿圈46'并且第三元件43'是行星架45'。就此而言，驱动轴9现在抗扭地与行星级40'的行星架45'连接，而齿圈46'可通过切换元件c抗扭地与正齿轮级34的正齿轮36连接并且通过切换元件d抗扭地与轴28连接。此外，第一电机13的转子轴21的两级连接以下述方式实现，即正齿轮17现在与正齿轮50啮合，正齿轮50同时也与正齿轮20啮合。在其它方面，根据图6的变型方案相应于上述根据图5的变型方案，因此参考对此已经描述的内容。
72.图7示出图5的变速器4'以及根据图6的变速器4”的示例性换挡图，该换挡图在很大程度上相应于图3的换挡图。因此，在变速器4'或4”中作为挡位也可实现挡位e1至e4，关于其实现分别参考对于图3所描述的内容。但还可附加地实现挡位v1至v4，为了实现在驱动轴9和输出侧39之间作用的挡位v1操作切换元件d和e，由此第二输入轴11以及行星级40或40'的第一元件41或41'被固定，从而驱动轴9通过行星级40或40'并且进一步通过正齿轮级30和正齿轮级38与输出侧39连接。由此可通过内燃机2驱动机动车。
73.同样，在挡位v2中也可通过内燃机2进行驱动，为了实现挡位v2，操作切换元件d和f。由此，驱动轴9通过连锁的行星级40或40'抗扭地与第二元件42或42'连接并且进一步通过正齿轮级30和正齿轮级38与输出侧39耦合。
74.在挡位v3中，同时闭合切换元件c和e，因此，与挡位v1一样，驱动轴9通过行星级40或40'的被固定的第一元件41或41'与第二元件42和42'耦合。与挡位v1的区别在于，驱动力从第二元件42或42'通过正齿轮级34输出到输出轴29。在挡位v4中，驱动轴9也通过相同的正齿轮级34与输出侧39耦合，但与挡位v3的区别在于，在此代替切换元件e操作切换元件f，从而使行星级40或40'连锁。
75.在根据图5或根据图6的、具有相应变速器4'或4”的机动车动力传动系中也可实现不同的运行模式，这些运行模式在图8中以表格形式示出。除了先前已经针对图4描述的运行模式i到xvii之外，还可附加地实现另外的运行模式xviii到xxxii，现在将逐个对其进行简要描述：在运行模式xviii中，可通过闭合切换元件f再次实现内燃机2的起动或能量存储器的充电，因为在此情况下驱动轴9和第二输入轴11通过连锁的行星级40或40'抗扭地相互连接。如果第二电机23作为发电机运行，则在通过内燃机2驱动时可实现能量存储器的充电，而在第二电机23作为电动机运行时可起动内燃机2。
76.在运行模式xix至xxii中，通过相应切换到挡位v1至v4之一借助内燃机2纯行驶，已经关于图7对这些挡位的切换进行了描述。然后在两种运行模式xxiii和xxiv中分别实现串联式行驶，其方式是通过第一电机13行驶，同时通过闭合切换元件f将内燃机2与第二电机23耦合而在第二电机23的发电机运行中产生电流。因此可完全或至少部分地产生用于电动行驶所需的电流。在运行模式xxiii中切换到挡位e1，而在运行模式xxiv中在挡位e2中进
行行驶。
77.在进一步的运行模式xxv至xxxii中，挡位e1和e2可与挡位v1至v4以及有时也与挡位e3和e4组合，以便同时通过第一电机13、内燃机2以及可能还有第二电机23进行行驶。在运行模式xxvi、xxviii、xxx和xxxii中可通过第二电机23进行附加驱动，因为在此切换到两个挡位e3或e4之一并且第二输入轴11没有通过切换元件e被固定。
78.借助根据本发明的实施方式能够以低制造成本实现结构紧凑的变速器。
79.附图标记列表
[0080]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
机动车动力传动系
[0081]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
内燃机
[0082]3ꢀꢀꢀ
扭振减震器
[0083]
4、4'、4
”ꢀ
变速器
[0084]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
差速器
[0085]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动轮
[0086]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动轮
[0087]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
变速器壳体
[0088]9ꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动轴
[0089]
10
ꢀꢀꢀꢀ
输入轴
[0090]
11
ꢀꢀꢀꢀ
另一输入轴
[0091]
12
ꢀꢀꢀꢀ
转子
[0092]
13
ꢀꢀꢀꢀ
电机
[0093]
14
ꢀꢀꢀꢀ
定子
[0094]
15
ꢀꢀꢀꢀ
正齿轮级
[0095]
16
ꢀꢀꢀꢀ
正齿轮级
[0096]
17
ꢀꢀꢀꢀ
正齿轮
[0097]
18
ꢀꢀꢀꢀ
正齿轮
[0098]
19
ꢀꢀꢀꢀ
正齿轮
[0099]
20
ꢀꢀꢀꢀ
正齿轮
[0100]
21
ꢀꢀꢀꢀ
转子轴
[0101]
22
ꢀꢀꢀꢀ
轴
[0102]
23
ꢀꢀꢀꢀ
电机
[0103]
24
ꢀꢀꢀꢀ
转子
[0104]
25
ꢀꢀꢀꢀ
定子
[0105]
26
ꢀꢀꢀꢀ
控制装置
[0106]
27
ꢀꢀꢀꢀ
能量存储器
[0107]
28
ꢀꢀꢀꢀ
轴
[0108]
29
ꢀꢀꢀꢀ
输出轴
[0109]
30
ꢀꢀꢀꢀ
正齿轮级
[0110]
31
ꢀꢀꢀꢀ
正齿轮
[0111]
32
ꢀꢀꢀꢀ
正齿轮
[0112]
33
ꢀꢀꢀꢀꢀ
正齿轮
[0113]
34
ꢀꢀꢀꢀꢀ
正齿轮级
[0114]
35
ꢀꢀꢀꢀꢀ
正齿轮
[0115]
36
ꢀꢀꢀꢀꢀ
正齿轮
[0116]
37
ꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动冠状齿轮
[0117]
38
ꢀꢀꢀꢀꢀ
正齿轮级
[0118]
39
ꢀꢀꢀ
输出侧
[0119]
40、40'
ꢀꢀ
行星级
[0120]
41、41'
ꢀꢀ
第一元件
[0121]
42、42'
ꢀꢀ
第二元件
[0122]
43、43'
ꢀꢀ
第三元件
[0123]
44、44'
ꢀꢀ
太阳轮
[0124]
45、45'
ꢀꢀ
行星架
[0125]
46、46'
ꢀꢀ
齿圈
[0126]
47
ꢀꢀꢀꢀꢀ
切换装置
[0127]
48
ꢀꢀꢀꢀꢀ
切换装置
[0128]
49
ꢀꢀꢀꢀꢀ
切换装置
[0129]
50
ꢀꢀꢀꢀꢀ
正齿轮
[0130]aꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0131]bꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0132]cꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0133]dꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0134]eꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0135]fꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0136]gꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
切换元件
[0137]
v1
ꢀꢀꢀꢀꢀ
挡位
[0138]
v2
ꢀꢀꢀꢀꢀ
挡位
[0139]
v3
ꢀꢀꢀꢀꢀ
挡位
[0140]
v4
ꢀꢀꢀꢀꢀ
挡位
[0141]
e1
ꢀꢀꢀꢀꢀ
挡位
[0142]
e2
ꢀꢀꢀꢀꢀ
挡位
[0143]
e3
ꢀꢀꢀꢀꢀ
挡位
[0144]
e4
ꢀꢀꢀꢀꢀ
挡位
[0145]
i至xxxii 运行模式