用于机动车的混合驱动系统、混合式车辆及其用图
【技术领域】
[0001]—种用于机动车的混合驱动系统(Hybridantriebsstrang)，其带有内燃发动机和与功率电子设备(Leistungselektronik)和电的蓄能器连接的、具有定子和转子的电机，内燃发动机和电机可以传输转矩的方式与输出轴(Abtriebswelle，有时称为从动轴)连接，其中
-内燃发动机与载有一个或多个驱动轴小齿轮的内燃机驱动轴联结，
-电机的转子通过行星齿轮组与载有一个或多个驱动轴小齿轮的电机驱动轴联结，行星齿轮组包括中心轮(Sonnenrad，有时称为太阳轮)、桥接件(Steg，有时称为行星架)和内齿轮(Hohlrad)，其中一个元件作为行星齿轮组的输入元件起作用并且另一元件作为行星齿轮组的输出元件起作用，
-内燃机驱动轴的至少一个驱动轴小齿轮与传输转矩地与输出轴联结的第一汇总轴(Sammelwelle)的对应的汇总轴小齿轮形成可切换地传输转矩的小齿轮对，以及
-电机驱动轴的至少一个驱动轴小齿轮与传输转矩地与输出轴联结的汇总轴的对应的汇总轴小齿轮形成传输转矩的小齿轮对。
[0002]本发明此外涉及一种带有这样的混合驱动系统的机动车并且涉及一种这样的机动车的新型的用途。
【背景技术】
[0003]这种类型的驱动系统由文件DE 10 2010046 766 Al中已知。
[0004]自长时间以来已知带有两个驱动机组(Antriebsaggregat)的混合式车辆，该两个驱动机组即为内燃发动机和电机，该电机可不仅在电动机驱动的运行中而且在发电的运行中运行。尤其地已知并联混合的原理，在其中不仅内燃发动机而且电机可以传输转矩的方式与输出轴连接。在此可选择性地进行连接，这导致纯粹地电的或纯粹地内燃机的行驶运行，或组合地进行，其中不仅电机而且内燃发动机同时与输出轴连接。在组合的运行内已知助推运行(Boostbetrieb)和回收运行。在助推运行中两个驱动机组供应正的转矩到输出轴处；在回收运行中电机在发电的运行中工作并且从输出轴取走动能，以为了将动能转换为电能。这可例如在制动机动车的情况中实现。备选地也可以这种方式回收由内燃发动机在其运行时在最佳的运行点中提供的、然而在当前的行驶状态中在驱动轮处未要求的剩余功率。
[0005]在并联混合的大多数已知的设计中，通过或多或少复杂的功率分支的传动机构组件实现联结两个驱动机组。示例性地在此可提及文件DE 100 21 025 Al及文件WO2008/046185 Al。功率分支的传动机构始终包括至少两个电机和多个行星齿轮组，其单个的元件可通过可切换的联结器互相连接或可通过制动器与传动机构壳体连接。以这种方式可实现上文概述的运行模式并且以如有可能不同的行驶速度级(Fahrstufe，有时称为档位)，其中适当的传动比的调整可在后置的换档传动机构中或通过功率分支的传动机构的相应复杂的结构无级地在其中实现。在后置的换挡传动机构的情况中，经常使用纯粹地内燃机的驱动系统的设计，如尤其地使用双离合变速器，其可实现无牵引力力中断的换挡。在上述的文件DE 100 21 025 Al中应用第二电机代替用于确保无牵引力中断的双离合器变速器。
[0006]上面提到的、这种类型的文件DE 10 2010 046 766 Al公开了一种带有内燃发动机和电机的混合驱动系统，内燃发动机和电机互相同轴地并且互相轴向邻近地布置。该驱动机组的每个间接地和与其关联的驱动轴联结，其中内燃发动机的驱动轴同轴地穿过电机的驱动轴。每个驱动轴具有多个驱动轴小齿轮，其与布置为并联的副轴(Vorgelegewelle)的汇总轴的相应关联的汇总轴小齿轮啮合。通过以下方式分别可切换地设计这样形成的小齿轮对，即每个小齿轮对的相应一个小齿轮作为固定轮并且每个小齿轮对的另一小齿轮作为惰轮(Losrad，有时称为空转轮)布置在关联的轴上，其中相应的惰轮借助于可切换的联结器可抗扭地与其关联的轴连接。通过合适地操纵联结器和驱动机组可将其力矩以不同的传动比例(其相应通过选定的小齿轮对预设)传输到汇总轴上。汇总轴的输出小齿轮与输出轴的输入小齿轮啮合，其驱动随后的输出系统并且例如可与布置在后面的差速器连接。在内燃发动机和其关联的驱动轴之间的联结除了可切换的联结器之外是尽可能直接的，而电机的驱动轴间接地通过行星齿轮组与电机联结。尤其地电机的转子抗扭地与行星齿轮组的中心轮连接，而行星齿轮组的桥接件抗扭地与电机驱动轴连接。此外行星齿轮组的内齿轮与内燃机驱动轴连接，从而两个驱动路径不是互相独立的。除了缺少独立性，已知的设备的巨大的轴向的结构空间也是不利的；该结构空间基本上起因于许多的、轴向并排布置的驱动轴小齿轮的轴向的空间需求。驱动轴小齿轮的数量通过已知的驱动系统的可切换的档位的期望的数量预设。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是这样改进这种类型的驱动系统，即在没有损失可切换的档位情况下减少轴向的结构空间。
[0008]该目的结合权利要求1的前述部分的特征通过以下方式解决，即电机的转子借助于可切换的联结器可选地可与行星齿轮组的输入元件或输出元件连接。该可切换的联结器应该在下文中称为行星齿轮组联结器。
[0009]本发明的优选的实施方式是从属权利要求的对象。
[0010]本发明的重要的特征是在电机和与电机关联的驱动轴之间通过行星齿轮组引起的间接的联结的可切换性。在这样的情况中(即电机借助于行星齿轮组联结器同样与行星齿轮组的输出元件连接)，实现在电机和其驱动轴之间的基本上直接的连接。在行星齿轮组联结器的另外的状态中(在其中电机与行星齿轮组的输入元件连接)间接地实现该连接，也就是说通过行星齿轮组的传动比机械装置，在其中力矩流从输入元件行进到与电机驱动轴连接的输出元件。相应地在此实现特定传动比。因此电机驱动轴的每个驱动轴小齿轮可实现两个不同的档位，这相对已知的设备(其设置每个驱动轴小齿轮仅仅一个档位)使轴向的结构空间基本上减小一半。
[0011 ] 本发明可在两个基本的变型方案中实现，这两个方案通过从电机驱动轴到输出轴的传递力矩的路径而区分。这在第一发明变型方案中以及在这种类型的现有技术中通过相同的汇总轴(通过该汇总轴也可将内燃发动机的力矩引导到输出轴并且该汇总轴在此称为第一汇总轴时)实现，而在第二变型方案中通过专用的汇总轴实现电机力矩的流动，该汇总轴在此称为第二汇总轴并且该汇总轴在此在严格的意义中没有“收集”不同的机组的力矩，而是作为纯粹的中间轴起作用。
[0012]因此可这样定义在权利要求2中说明的第一发明变型方案，即这样的汇总轴为第一汇总轴，即电机驱动轴的驱动轴小齿轮与该汇总轴的汇总轴小齿轮形成传输转矩的小齿轮对。与之相反可这样定义在权利要求3中说明的第二发明变型方案，即这样的汇总轴为第二汇总轴，即电机驱动轴的驱动轴小齿轮与该汇总轴的汇总轴小齿轮形成传输转矩的小齿轮对，该第二汇总轴的汇总轴小齿轮没有与内燃机驱动轴的驱动轴小齿轮形成小齿轮对。
[0013]在本发明的改进方案中设置成，内燃机驱动轴的至少一个驱动轴小齿轮与传输转矩地与输出轴联结的第三汇总轴的对应的汇总轴小齿轮形成可切换地传输转矩的小齿轮对。在内燃机驱动轴方面优选地相同的小齿轮涉及该小齿轮对，该小齿轮也涉及利用第一汇总轴的小齿轮对。这意味着，至少对于内燃发动机另一次实现汇总轴的设计。据此节省另外的轴向的结构空间，因为内燃机驱动轴的每个驱动轴小齿轮不仅与第一汇总轴的汇总轴小齿轮而且与第三汇总轴的汇总轴小齿轮分别形成带有唯一的传动比的传输转矩的小齿轮对。这样内燃机驱动轴的每个驱动轴小齿轮可实现两个档位，这再次意味着巨大的轴向的结构空间节省。同样在此这不必涉及在严格的词义中“汇总”多个机组的力矩的轴。仅仅与一个机组相互作用的中间轴足够。
[0014]当(如优选地所设置的那样)输出轴布置成不仅与内燃发动机和电机的驱动轴而且与每个汇总轴平行且径向上有间距时，则可尤其地实现导致也径向上极其紧凑的结构方式的设计方案。仅仅电机驱动轴和内燃机驱动轴优选地布置成互相同轴，其中电机驱动轴和内燃机驱动轴尤其优选地布置成一个穿过另一个。
[0015]有利地行星齿轮组的中心轮作为行星齿轮组的输入元件起作用并且行星齿轮组的桥接件作为与电机驱动轴连接的输出元件起作用，其中有利地行星齿轮组的内齿轮布置成固定在壳体处。优选地行星齿轮组联结器设定成，将电机的转子可选地与中心轮或与桥接件连接。因为桥接件如上文所阐明的那样作为行星齿轮组的输出元件与电机驱动轴连接，因此最先提到的切换状态意味着行星齿轮组作为简单的传动比级起作用，而在最后提到的切换状态中实现在转子和电机驱动轴之间的直接的力矩流。
[0016]有利地，可切换的小齿轮对分别通过两个互相啮合的小齿轮形成，其中至少一个借助于可切换的形状配合联结器与其关联的轴联结。可切换的形状配合联结器在此优选地构造为同步机构或为爪式联结器。带有纯粹的爪式联结器的变型方案产生较好的效率，但是鉴于所涉及的轴的转速的同步需要较复杂的控制，而在控制技术方面较容易地实现带有同步机构的变型方案，然而这由于同步机构的同步环的摩擦损失关联小的效率损失。
[0017]在本发明的改进方案中设置成，电机的转子和内燃机驱动轴可借助于可切换的主轴联结器互相连接。本领域技术人员将看出，两个驱动机组可在上文阐明的设计方案的框架中完全互相独立地工作。通过最后提到的本发明的改进方案