用于机动车的变速器和驱动传动系以及机动车的制作方法

本发明涉及一种用于机动车的变速器，该变速器具有第一驱动设备和第二驱动设备。此外，本发明还涉及一种具有这样的变速器的驱动传动系以及一种具有这样的驱动传动系的机动车。

背景技术：

1、这种类型的将两个驱动设备的驱动功率传递并且选择性地相加的变速器在现有技术中是众所周知的。所谓的混合动力驱动，即利用多个特别是不同类型的驱动设备的驱动，能够有助于降低机动车的油耗和有害物质排放。具有一个内燃机和一个或者多个电机的驱动传动系作为并联式混合动力或者作为混联式混合动力已被广泛接受。这种混合动力驱动在力流中具有基本上并联布置的内燃机和电机。在这种情况下，使驱动力矩的叠加以及利用纯内燃机的驱动或者纯电机的驱动的操控成为可能。在此，通常在用于这样的驱动装置的变速器的情况中实现了：只有内燃机驱动机动车的、具有不同传动比的切换位置；两个机器共同驱动机动车的切换位置；以及只有电机驱动机动车的纯电动切换位置。例如根据速度范围、行驶状态、驾驶者的要求或者蓄电池的充电状态在切换位置之间进行选择。

2、这种变速器的缺点是结构比较复杂，因为两个驱动设备优选利用仅仅一个变速器将驱动功率传递到驱动装置上。大多数情况下，降低变速器结构的复杂度伴随产生可变性的损失。

3、例如由公开文献de 10 2010 030 573 a1公知了一种具有自动变速器的混合动力驱动装置，例如用于机动车。所述变速器包括一个与至少一个第一变速器输入轴驱动连接的内燃机和一个与第二变速器输入轴驱动连接的电机。为了在齿轮组方案以及电动挡位和内燃机挡位的分布和数量方面实现大的可变性，保持低的设计成本和费用支出并确保有效且方便的运行，规定：所述两个变速器输入轴相互同轴布置，并且一个换挡设备在其切换位置之一中将所述两个变速器输入轴相互有效传动连接，并且在另一个切换位置中换挡。

4、这种情况下的缺点是，配置给内燃机的挡位只能有限地与配置给电机的挡位结合。如果电机例如使用两个配置给它的挡位中较短的挡位的话，内燃机就不能同时使用这两个挡位中较长的一个挡位。

技术实现思路

1、在这个背景下，本发明的目的是提供一种紧凑型的变速器和一种驱动传动系，其具有用于相应驱动设备的、更好的挡位可结合性，其中所述驱动设备中的每一个应当能够在尽可能大的速度范围内使用。

2、根据本发明的第一方面，这个目的通过根据权利要求1所述的变速器得以实现。此外，根据本发明的第二方面，这个目的通过根据权利要求11所述的驱动传动系并且根据本发明的第三方面通过根据权利要求15所述的机动车得以实现。由从属权利要求获得有利的构造设计。

3、根据本发明的第一方面所述的变速器包括：

4、第一分变速器，该第一分变速器具有第一变速器输入轴以及具有第二齿轮组和第四齿轮组，以构成第二和第四挡位；

5、第二分变速器，该第二分变速器具有第二变速器输入轴以及具有第一齿轮组，以构成第一挡位；

6、第三分变速器，该第三分变速器具有第三变速器输入轴以及具有第三齿轮组，以构成第三挡位；

7、至少一个中间轴，该中间轴与一个从动端有效传动地连接，其中

8、每个齿轮组设置有一个支承在相应的变速器输入轴上的齿轮，该齿轮分别与一个支承在中间轴上的齿轮啮合，并且

9、所述第一变速器输入轴构造为用于与机动车的第一驱动设备有效传动地连接，并且所述第二变速器输入轴构造为用于与机动车的第二驱动设备有效传动地连接，并且

10、所述第一变速器输入轴可以分别通过第二齿轮组和第二换挡元件(挡位切换元件)和通过第四齿轮组和第五换挡元件与一个中间轴有效传动地且可松脱地连接，并且

11、所述第二变速器输入轴可以通过第一齿轮组和第一换挡元件与一个中间轴有效传动地且可松脱地连接，并且

12、所述第二变速器输入轴可以通过第三换挡元件并且所述第一变速器输入轴可以通过第四换挡元件分别与第三变速器输入轴有效传动地且可松脱地连接，并且

13、所述第一变速器输入轴可以通过第一离合器与第二变速器输入轴有效传动地且可松脱地连接，其中

14、第二齿轮组比第三齿轮组具有更大的传动比。

15、根据本发明，分变速器是指一组功能件，通过这些功能件能够实现驱动端与从动端之间的离散数量的传动比。在此，一个分变速器分别具有一个可以传导驱动功率的变速器输入轴，其中所述驱动功率可以经由多个挡位传递给一个或者多根中间轴。

16、根据本发明，轴是指变速器的一个用于传递扭矩的可旋转构件，变速器的各相关组件通过该构件相互不可相对旋转地连接，或者在操作一个相应的切换元件时通过该构件建立一个这样的连接。

17、齿轮组是指由两个齿轮构成的齿轮副，特别是由一个固定齿轮和一个空转齿轮构成，一个变速器输入轴可以通过该齿轮副以规定的传动比与一个中间轴有效传动地连接，并且该齿轮副设置用于将驱动功率以这个传动比从驱动设备传递到从动端。

18、挡位是指变速器中所有切换元件和离合器的切换位置的总和，该总和产生一个总传动比作为所有单一传动比的乘积。在此，驱动功率在一个挡位中通过变速器部件的一定顺序在驱动端与从动端之间传递。

19、中间轴是指在与变速器输入轴不同的、优选平行的轴线上延伸的轴，其中可以在中间轴与变速器输入轴之间在至少一个点上、特别是经由齿轮组传递扭矩。

20、有效传动的连接是指传递扭矩的两个部件之间的连接，该连接允许在两个部件之间传递功率。在此，特别是两个部件被相应地支承。有效传动的连接既指没有传动比或者中间构件的连接，也指具有传动比或者中间构件的连接。

21、可松脱的连接是指一个在建立之后能够以非破坏的方式打开的连接，特别是按下述方式，即可以反复地建立和解除该连接。优选所述连接在此能够在规定的闭合状态与规定的打开状态之间任意转换。

22、相互嵌接或者相互啮合的齿轮通过其相互啮合的齿传递转速和扭矩。

23、切换元件是指一个连接件，两个传递扭矩的部件可以通过该连接件相互有效传动地连接。所述切换元件具有至少一个打开的位置和一个闭合的位置，其中该切换元件在打开位置中不能在两个与该切换元件配合作用的部件之间传递扭矩，而该切换元件在闭合位置中可以在两个与该切换元件配合作用的部件之间传递扭矩。如果在两个传动元件之间存在一个有效传动连接的话，扭矩和力或者转速就从一个传动元件传递到另一个传动元件。切换元件例如构造为形锁合的或者力锁合的。

24、离合器是切换元件，两根轴可以利用该切换元件相互连接。

25、有利的是，利用根据本发明的第一方面构成的变速器，能够最大限度地独立于第二驱动设备为第一驱动设备选择一个挡位。如果在第一换挡元件闭合的情况下通过第一齿轮组传递第二驱动设备的驱动功率的话，则可以为第一驱动设备选择一个任意其他的挡位，即一个利用第一、第二、第三或者第四齿轮组的挡位。若在第三换挡元件闭合的情况下通过第三齿轮组传递第二驱动设备的驱动功率，便可以并行地通过第二、第三或者第四齿轮组传递第一驱动设备的驱动功率。这样就为每个速度范围或者为每个行驶状态提供了在相应对它们来说最佳的挡位中运行所述两个驱动设备的可能性，其中两个驱动设备共同作用于从动端。所述两个驱动设备的驱动功率然后最迟在从动端处相加。

26、通过将挡位分配到分变速器上，第一和第三齿轮组能够独立于第一驱动设备特别有利地用于优选为电机的第二驱动设备。根据本发明，第二齿轮组比第三齿轮组具有更大的传动比。就这点而言，第二驱动设备可以通过第三齿轮组在可以通过变速器上的四个齿轮组切换到的传动比的中间或者上部范围内运行并且因此也可以通过第三齿轮组在一个较高的速度范围内使用。优选，第二驱动设备可以通过于是具有一个相应的传动比的第一齿轮组在一个下部速度范围内使用。就这点而言，利用本发明的变速器，在每个速度范围内都有一个有利的挡位可供第二驱动设备使用。

27、第一驱动设备可以通过第一离合器经由第一齿轮组运行，而第二驱动设备可以在利用第一变速器输入轴的齿轮组的挡位中运行。就这点而言，第一和第二分变速器的挡位可以由两个驱动设备使用。

28、利用本发明的变速器，能够有利地在所有挡位之间进行动力换挡(带负载换挡)，即在没有中断从动端处的驱动功率的情况下进行切换。有利的是，不必为此设置动力换挡元件，而是变速器可以配置有结构更加简单的、形锁合的换挡元件。如果为所述两个驱动设备之一在两个挡位之间进行切换的话，负载在这个时间内就可以相应地由另一个驱动设备支撑或者说动力由该另一个驱动设备支持。

29、动力换挡元件是一个切换元件，其允许在其中一个传动元件上存在驱动功率的同时将两个传动元件相互连接，使得在闭合之后所述驱动功率被传递到另一个传动元件上。动力换挡元件例如可以设计为摩擦锁合的切换元件、特别是片式切换元件。在动力换挡元件闭合之前无需使所参与的传动元件的转速同步。

30、形锁合的切换元件是这样的切换元件，在该切换元件的情况下两个部件相互啮合并构成用于在两个传动元件之间传递扭矩的形锁合连接。形锁合元件比动力换挡元件更易运行，因为不必建立力锁合，然而却需要使传动元件的转速同步。为此，例如设有一个同步设备，或者通过一个电机或者一个内燃机使所参与的传动元件同步。此外，形锁合的换挡元件不能在负载下切换，即不能在一个所参与的传动元件上存在扭矩时切换。

31、特别优选，第一齿轮组比第二齿轮组具有更大的传动比，并且第三齿轮组比第四齿轮组具有更大的传动比。传动比的顺序因此对应于齿轮组的命名。第二驱动设备于是可以独立于第一驱动设备以所述最大的和所述第三大的传动比运行。在此，可以有利地如下选择这些传动比，即为第二驱动设备覆盖一个尽可能广泛的速度范围。

32、进一步有利的是，第三挡位是那个可由两个分变速器完全独立于相应另一个分变速器中的切换位置响应的挡位。若第三换挡元件闭合，第一驱动设备便不能再通过第一齿轮组运行。第二驱动设备在第三挡位中在提高的速度的范围内运行，在这些速度范围内由第二、第三和第四齿轮组为第一驱动设备提供的挡位足以满足其运行。在这样的速度范围内通常不需要通过第一齿轮组运行第一驱动设备，从而利用本发明的变速器能够实现所有适宜的挡位。

33、在另一个实施方式中，所述第一变速器输入轴可以通过第二离合器与第一驱动设备有效传动地且可松脱地连接。第一驱动设备可以完全与变速器打开联接，并且机动车可以只通过第二驱动设备驱动，特别是也通过其齿轮组构造在第一分变速器上、即第一变速器输入轴上的挡位。

34、所述第二离合器可选择地构造为力锁合的或者形锁合的。形锁合的离合器结构更加简单，然而需要进行同步。利用一个力锁合的离合器，可以通过第一驱动设备起动机动车，而无需通过第二驱动设备的驱动，例如当第二驱动设备是一个电机并且由于蓄电池已经放电不能为该电机供电时。可以以简单的方式通过作为电机的第二驱动设备进行起动，即在驱动端和从动端静止的情况下接通配置给该驱动设备的挡位之一，然后起动第二驱动设备。

35、优选至少一个齿轮组通过一个与变速器输入轴或者中间轴不可相对旋转地连接的固定齿轮和一个可旋转地支承在所述中间轴或者变速器输入轴上的空转齿轮构成，其中所述空转齿轮可以通过一个所配置的换挡元件与该空转齿轮支承在其上的轴有效传动地且可松脱地连接。空转齿轮是指可旋转地支承在轴上并且优选可以通过一个切换元件与该轴不可相对旋转地以及可松脱地连接的齿轮，而固定齿轮是指与轴永久性不可相对旋转地连接的齿轮。这样，变速器的结构简单而紧凑。

36、进一步优选，所述第三齿轮组通过与第三变速器输入轴不可相对旋转地连接的第三固定齿轮和与中间轴不可相对旋转地连接的第五固定齿轮构成。在此，可以省却一个具有切换元件的空转齿轮，因为在将第一或者第二变速器输入轴与第三变速器输入轴连接的第三和/或第四换挡元件闭合时应该总有一个驱动功率通过第三齿轮组传递。由于没有了具有另外的切换元件的空转齿轮，变速器的结构更加紧凑。

37、在另一个实施方式中，在变速器上构造有两个中间轴，并且一个支承在第一变速器输入轴上的固定齿轮与两个支承在不同的中间轴上的空转齿轮啮合，以构成第二和第四齿轮组。就这点而言，所述固定齿轮具有双重用途，并且可以省却一个另外的相应固定齿轮。于是，变速器可以构造得特别紧凑。

38、进一步优选，至少一对换挡元件(即挡位切换元件)和/或离合器整合为双切换元件。双切换元件是指那些可将第一可旋转的传动元件(特别是轴)一方面与另一个第一可旋转的传动元件，或者另一方面与另一个第二可旋转的传动元件连接的切换元件。在一个中立位置中，第一可旋转的传动元件不与任何所述另外的可旋转的传动元件连接。因此，代替通过两个单独的切换元件，可以将两个切换选项整合在一个具有仅仅一个执行器的切换元件中，这导致了结构的显著简化。此外，双切换元件比两个单独的切换元件还小。

39、在一个特别优选的实施方式中，所述第一变速器输入轴构造为用于与第三驱动设备有效传动地连接。例如这个第三驱动设备作用在第四齿轮组的第四固定齿轮上。优选第三驱动设备是电机。

40、第三驱动设备可以用于起动第一驱动设备。第一变速器输入轴也可以为了一个切换过程而通过第三驱动设备被同步。特别是如果第三驱动设备是一个电机，并且第一驱动设备是一个内燃机的话，通过第三驱动设备完成这一点是有利的，因为电机更适合于进行同步。

41、此外，第三驱动设备可以通过第一驱动设备驱动，其中该第三驱动设备然后作为发电机工作并产生用于驱动第二驱动设备的电能。在这种所谓的串行运行中，然后只有第二驱动设备通过第二或者第三分变速器与从动端作用连接。作为备选方案，在这个运行中由第三驱动设备产生的能量可以完全或者部分用于为储能器蓄能。

42、此外，第三驱动设备也可以如第一和第二驱动设备一样用于驱动机动车。第三驱动设备可以单独或者在混合动力切换位置中与第一和/或第二驱动设备共同驱动机动车。

43、根据一个优选的实施方式，第二驱动设备和/或第三驱动设备与第一驱动设备轴线平行地布置。因此，要么第二驱动设备和第三驱动设备与第一驱动设备轴线平行地布置，要么第二驱动设备与第一驱动设备轴线平行地布置，要么第三驱动设备与第一驱动设备轴线平行地布置。第一驱动设备布置在主轴线上，其中第二驱动设备和/或第三驱动设备优选分别布置在一个副轴线上，其中所述副轴线分别构造为与主轴线是轴线平行的。

44、在另一个实施方式中，所述第四换挡元件在第一变速器输入轴上布置在第二与第四齿轮组之间。这样，变速器可以构造得沿轴向更加紧凑。于是第三变速器输入轴穿过第二齿轮组的第二固定齿轮。

45、在又一个另外的实施方式中，第一、第二或者第五换挡元件中的至少一个换挡元件布置在中间轴上。特别是在换挡元件分配到变速器输入轴和中间轴上的情况中，可以实现一个设置单元，其中变速器可以构成为沿轴向特别紧凑的。

46、本发明的第二方面涉及一种用于机动车的驱动传动系，该驱动传动系包括上述变速器以及包括用于驱动第一变速器输入轴的第一驱动设备和用于驱动第二变速器输入轴的第二驱动设备。这样的驱动传动系采用了本发明的变速器而构造紧凑，并且提供了切换位置的高可变性，特别是在驱动设备的可结合性方面。

47、优选所述驱动传动系具有用于驱动第一变速器输入轴的第三驱动设备。特别优选第一驱动设备是内燃机，第二和/或第三驱动设备是电机。前述优点能够与这样的驱动设备一起特别好地得到应用。

48、本发明的第三方面涉及一种具有前述驱动传动系的机动车。