專利名稱：具有兩個(gè)行星齒輪組和一個(gè)固定的互連部件的多模式電力變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有在功率分流的可變速比范圍內(nèi)和固定的速度比
兩個(gè)行星齒輪組、兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)、爪形離合器和四個(gè)扭矩傳遞裝 置。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)，尤其那些往復(fù)活塞類型的內(nèi)燃機(jī)目前驅(qū)動(dòng)大多數(shù)車輛。 這秤發(fā)動(dòng)機(jī)是相對(duì)效率較高、緊湊、重量輕且廉價(jià)的裝置，通過它將 燃料形式的高濃縮能量轉(zhuǎn)換成有用的機(jī)械動(dòng)力?？梢耘c內(nèi)燃機(jī)一起使 用并且可以減少燃料消耗和污染排放物的新穎的變速器系統(tǒng)對(duì)公眾 將是非常有益的。
車輛對(duì)內(nèi)燃機(jī)的各種需求使燃料消耗和排放物超出了這類發(fā)動(dòng) 機(jī)的理想狀況。車輛典型地由這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其由小型電動(dòng)才幾和 相對(duì)較小的蓄電池從冷狀態(tài)起動(dòng)，之后快速地置于牽引和輔助設(shè)備的 負(fù)荷之下。這種發(fā)動(dòng)機(jī)也在較寬的速度范圍內(nèi)和較寬的負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn) 行，并且典型地在其最大功率輸出的大約五分之一的平均值下運(yùn)行。
車輛變速器典型地將機(jī)械功率從發(fā)動(dòng)機(jī)傳送到傳動(dòng)系統(tǒng)的其余 部分，例如固定的末級(jí)傳動(dòng)齒輪、車軸和車輪。通常是通過五種或六 種不同傳動(dòng)比的交替選擇，允許發(fā)動(dòng)機(jī)在車輛停止時(shí)操作輔助裝置的 空檔選擇，以及用于傳動(dòng)比之間的平滑過渡，并在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)下從靜 止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)車輛的離合器或扭矩轉(zhuǎn)換器，典型的機(jī)械變速器允許發(fā)動(dòng) 機(jī)運(yùn)行上的某些自由度。變速器齒輪選擇典型地允許將來自發(fā)動(dòng)機(jī)的 功率以扭矩倍增而減速的比率，以扭矩減小而速度倍增的比率(即超速
檔)，或以倒檔比而傳送到傳動(dòng)系統(tǒng)的其余部分。
發(fā)電機(jī)可將來自發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成電功率，而電動(dòng)機(jī)可將 電功率以不同的扭矩和速度轉(zhuǎn)換回用于車輛傳動(dòng)系統(tǒng)其余部分的機(jī) 械功率。這種布置允許在電機(jī)的限制范圍內(nèi)，在發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)其 余部分之間的扭矩和速度比方面的連續(xù)變化。在這種布置中可以增加
用作用于推進(jìn)的動(dòng)力源的電儲(chǔ)存蓄電池，從而形成串聯(lián)混合(hybrid) 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
串聯(lián)混合系統(tǒng)允許發(fā)動(dòng)機(jī)一定程度地獨(dú)立于推進(jìn)車輛所需的扭 矩、速度和功率而工作，因此可控制發(fā)動(dòng)機(jī)以改善排放和效率。此系 統(tǒng)允許連接在發(fā)動(dòng)機(jī)上的電機(jī)用作起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)。此系統(tǒng)也允 許連接在傳動(dòng)系其余部分上的電機(jī)用作發(fā)電機(jī)，通過再生式制動(dòng)將來 自車輛減速的能量回收到蓄電池中。串聯(lián)電驅(qū)動(dòng)裝置受到能勝任的電 機(jī)的重量和成本的困擾，電機(jī)用來將全部發(fā)動(dòng)機(jī)功率在發(fā)電機(jī)中從機(jī) 械形式轉(zhuǎn)化成電形式，以及在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)中將機(jī)械功率轉(zhuǎn)化成電功 率，同時(shí)串聯(lián)電驅(qū)動(dòng)裝置還受到在這些轉(zhuǎn)化中有用能量損失的困擾。
功率分流變速器可使用通常被理解為"差速齒輪"的裝置，從而 在輸入和輸出之間實(shí)現(xiàn)連續(xù)可變的扭矩和速度比。電力變速器可使用 差速齒輪裝置來發(fā)送其通過一對(duì)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)所傳遞的功率的一小 部分。它的功率的其余部分流過另一并行的路徑，該路徑是全機(jī)械的 和直接的，具有固定比，或者比是可交替選擇的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知的 一種形式的差速齒輪裝置可構(gòu)成行星 齒輪組。行星齒輪裝置通常是差速傳動(dòng)發(fā)明中采用的優(yōu)選實(shí)施例，其 優(yōu)點(diǎn)在于其緊湊性，以及在行星齒輪組的全部部件中具有不同的扭矩 和速度比。然而，也可以以沒有行星齒輪的形式來構(gòu)造該發(fā)明，而是 在裝置中采用傘齒輪或其它齒輪，其中，齒輪組的至少一個(gè)元件的轉(zhuǎn) 速總是兩個(gè)其它元件的加權(quán)平均速度。
混合電動(dòng)車輛變速器系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)電能儲(chǔ)存裝置。典型 的裝置是化學(xué)蓄電池，但也可包括電容式裝置或機(jī)械裝置，例如電驅(qū)
動(dòng)的飛4侖。電蓄能(electricenergystorage)允許從變速器系統(tǒng)到車輛的 機(jī)械輸出功率不同于從發(fā)動(dòng)機(jī)到變速器系統(tǒng)的機(jī)械輸入功率。蓄電池 或其它裝置也允許發(fā)動(dòng)機(jī)從變速器系統(tǒng)起動(dòng)并允許再生式車輛制動(dòng)。
車輛中的電力變速器可簡(jiǎn)單地將機(jī)械功率從發(fā)動(dòng)機(jī)輸入傳遞至 主減速器(finaldrive)輸出。為此，由一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電功 率平衡了電損耗和由其它電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)所消耗的電功率。通過使用上 述蓄電池，由一個(gè)電動(dòng)才幾/發(fā)電^/L所產(chǎn)生的電功率可大于或小于由另一 個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)所消耗的電功率。來自蓄電池的電功率有時(shí)可允許電 動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)兩者同時(shí)用作電動(dòng)機(jī)，尤其是幫助發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行車輛加速。 這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)有時(shí)都可用作發(fā)電機(jī)，以對(duì)蓄電池重新充電，尤其是在 再生式車輛制動(dòng)過程中。
對(duì)于串聯(lián)混合變速器的一種成功的代用品是現(xiàn)在為運(yùn)輸巴士生 產(chǎn)的雙范圍(two-range)、輸入-分流和復(fù)合-分流電力變速器，其公開在 與本申請(qǐng)共同受讓的于1999年8月3日授予Michael Roland Schmidt 的美國專利No.5,931,757中，該專利通過引用而完整地結(jié)合在本文中。 這種變速器利用輸入裝置接受來自車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，并利用功率輸 出裝置輸出功率以驅(qū)動(dòng)車輛。第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)連接到蓄能裝 置例如蓄電池上，使得蓄能裝置可從第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)接受功 率，以及為第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)提供功率。控制單元調(diào)節(jié)蓄能裝 置和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)之間以及第 一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的功率通 量。
在第一或第二可變速度比運(yùn)行模式下的運(yùn)行可通過利用具有第 一和第二扭矩傳遞裝置性質(zhì)的離合器而選擇性地實(shí)現(xiàn)。在第一模式
中，輸入-功率-分流速度比范圍通過應(yīng)用第一離合器而形成，并且變 速器的輸出速度與一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的速度成比例。在第二模式中， 復(fù)合_功率_分流速度比范圍通過應(yīng)用第二離合器而形成，并且變速器
的輸出速度與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的任一速度不成比例，但是是這兩個(gè)電動(dòng) 機(jī)/發(fā)電機(jī)的速度的代數(shù)線性組合。在固定的變速器速度比下的運(yùn)行可選擇性地通過應(yīng)用這兩個(gè)離合器而實(shí)現(xiàn)。變速器在空檔模式中的運(yùn)行 可通過釋放這兩個(gè)離合器，使發(fā)動(dòng)機(jī)以及兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)與變速器 輸出分離而選擇性地實(shí)現(xiàn)。變速器結(jié)合了至少 一個(gè)在其第 一運(yùn)行模式 下的機(jī)械點(diǎn)和至少兩個(gè)在其第二運(yùn)行模式下的機(jī)械點(diǎn)。
于2003年3月4日授予Holmes等人的美國專利No.6,527,658與 本申請(qǐng)共同受讓，其通過引用而完整地結(jié)合在本文中，此專利公開了 一種利用兩個(gè)行星齒輪組，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和兩個(gè)離合器來提供輸 入分流，復(fù)合分流，空檔和倒檔運(yùn)行模式的電力變速器。兩個(gè)行星齒 輪組都可以是簡(jiǎn)單的，或者其中一個(gè)可以是個(gè)別復(fù)合式的。電控制部 件調(diào)節(jié)蓄能裝置和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的功率通量。此變速器提供 了電力變速器(EVT)運(yùn)行的兩個(gè)范圍或模式，選擇性地提供了輸入-功 率-分流速度比范圍和復(fù)合-功率-分流速度比范圍。還可選擇性地實(shí)現(xiàn) 一種固定的速度比。
發(fā)明概要
本發(fā)明提供了 一系列電力變速器，其提供了超越混合動(dòng)力車輛中 所使用的傳統(tǒng)自動(dòng)變速器的若干優(yōu)點(diǎn)，包括改進(jìn)的車輛加速性能，通 過再生制動(dòng)和僅電氣的空轉(zhuǎn)和發(fā)動(dòng)獲得的改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性能，以及 具有吸引力的市場(chǎng)特征。本發(fā)明的一個(gè)目的是為給定的發(fā)動(dòng)機(jī)提供最 佳的可能能量效率和排放。另外，還為變速器尋求最佳性能、容量、 包裝尺寸和速度比覆蓋范圍。
本發(fā)明的電力變速器系列提供了低容量、低成本的電力變速器機(jī) 構(gòu)，其包括第一差速齒輪組和第二差速齒輪組、蓄電池、兩個(gè)可互換 地用作電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的電機(jī)、爪形離合器以及四個(gè)可選擇的扭矩傳 遞裝置。差速齒輪組優(yōu)選是行星齒輪組，但也可利用其它齒輪裝置， 例如偏軸的傘齒輪或差速齒輪裝置。
在本說明書中，第一行星齒輪組或第二行星齒輪組可以按任何順 序(即，從左至右、從右至左)從第一數(shù)到第二。 這兩個(gè)行星齒輪組各具有三個(gè)部件。各行星齒輪組的第一部件、 第二部件或第三部件可以是恒星齒輪、環(huán)形齒輪或托架中的任何一
個(gè)，或備選地為小齒輪。
各托架可以是單小齒輪托架(簡(jiǎn)單)或雙小齒輪托架(復(fù)合)。
輸入軸持續(xù)地與行星齒輪組的 一個(gè)部件相連接。輸出軸持續(xù)地與 行星齒輪組的另 一部件相連接。
互連部件持續(xù)地將第 一行星齒輪組的第 一部件連接到第二行星 齒輪組的第 一部件或固定部件(接地/變速器外殼)上。
第一扭矩傳遞裝置選擇性地將第一行星齒輪組的一個(gè)部件與第 一行星齒輪組的另 一個(gè)部件或與第二行星齒輪組的 一個(gè)部件連接。
第二扭矩傳遞裝置選擇性地第一行星齒輪組的一個(gè)部件與第二
行星齒輪組的一個(gè)部件連接，該部件不同于由第 一扭矩傳遞裝置所連 接的部件。
第三扭矩傳遞裝置選擇性地將第 一行星齒輪組或第二行星齒輪 組的一個(gè)部件與固定部件(接地/變速器外殼)連接。備選地，第三傳遞 裝置與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)中的一個(gè)并行相連，用于選擇性地防止該電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
第四扭矩傳遞裝置與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)中的另 一個(gè)并行連接，以便選 擇性地防止該電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)安裝在變速器外殼上(或接地)，并且持續(xù)地連 接在第一行星齒輪組或第二行星齒輪組的一個(gè)部件上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)安裝在變速器外殼上，并且持續(xù)地連接在爪形 離合器的一個(gè)部件上。爪形離合器容許電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)選擇性地連接到 該行星齒輪組的 一對(duì)部件的其中 一個(gè)部件上。
這些可選擇的扭矩傳遞裝置以一個(gè)或兩個(gè)的組合和爪形離合器 相接合，以產(chǎn)生帶有持續(xù)可變的速度范圍(包括倒檔)和高達(dá)四個(gè)機(jī)械
固定的前進(jìn)速度比的EVT。"固定速度比"是這樣的運(yùn)行狀態(tài)，其中 到變速器的機(jī)械功率輸入機(jī)械地傳送至輸出，并且在電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)中
不存在功率通量(即幾乎為零)。對(duì)于給定的最大容量，可選擇性地獲
較小并且較輕。當(dāng)在不使用電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)而發(fā)動(dòng)機(jī)速度可以接近其最 佳值的條件下運(yùn)行時(shí)，固定速度比運(yùn)行還可導(dǎo)致較低的燃料消耗。各
種固定速度比和可變比階范圍(ratio spread)可通過恰當(dāng)?shù)剡x擇行星齒 輪組的齒數(shù)比而實(shí)現(xiàn)。
本文所公開的電力變速器系列的各個(gè)實(shí)施例具有變速器輸入和 輸出都不直接連接在電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)上的架構(gòu)。這容許減少電動(dòng)才幾/發(fā) 電機(jī)達(dá)到所需的車輛性能所需的尺寸和成本。
這些扭矩傳遞裝置和第 一及第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可操作地在電力 變速器中提供五個(gè)運(yùn)行模式，包括蓄電池倒檔模式、EVT倒檔模式、 倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式、持續(xù)變速傳動(dòng)范圍模式以及固定比模式。
當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，從以下對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的詳細(xì)描述中， 將很容易明晰本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢(shì)，'以及其它特征和優(yōu)勢(shì)。
圖紙簡(jiǎn)要描述
圖la是包括電力變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電力變速器包含 本發(fā)明的一系列部件；
圖lb是描述圖la中所示的動(dòng)力系的某些運(yùn)行特征的運(yùn)行模式表 和固定比模式表；
圖2a是具有電力變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電力變速器包含
本發(fā)明的另一系列部件；
圖2b是描述圖2a中所示的動(dòng)力系的某些運(yùn)行特征的運(yùn)行模式表 和固定比模式表；
圖3a是具有電力變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電力變速器包含
本發(fā)明的另一系列部件；
圖3b是描述圖3a中所示的動(dòng)力系的某些運(yùn)行特征的運(yùn)行模式表 和固定比模式表；
圖4a是具有電力變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電力變速器包含 本發(fā)明的另一系列部件；
圖4b是描述圖4a中所示的動(dòng)力系的某些運(yùn)行特征的運(yùn)行模式表 和固定比模式表；
圖5a是具有電力變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電力變速器包含 本發(fā)明的另一系列部件；
圖5b是描述圖5a中所示的動(dòng)力系的某些運(yùn)行特征的運(yùn)行模式表 和固定比模式表；
圖6a是具有電力變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電力變速器包含 本發(fā)明的另一系列部件；
圖6b是描述圖6a中所示的動(dòng)力系的某些運(yùn)行特征的運(yùn)行模式表 和固定比模式表；
圖7a是具有電力變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電力變速器包含 本發(fā)明的另一系列部件；且
圖7b是描述圖7a中所示的動(dòng)力系的某些運(yùn)行特征的運(yùn)行模式表 和固定比模式表。
優(yōu)選實(shí)施例描述
參看圖la，示出了動(dòng)力系10，該動(dòng)力系10包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，該發(fā) 動(dòng)機(jī)12連接在總體上以標(biāo)號(hào)14表示的改進(jìn)的電力變速器(EVT)的一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施例上。變速器14設(shè)計(jì)成從發(fā)動(dòng)機(jī)12接受其驅(qū)動(dòng)功率的至 少一部分。如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器14的輸
矩減振器(torque damper)(未顯示)。
在所描述的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)才幾12可以是化石燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，例如 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其適合于典型地以恒定的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)提供其可用 功率輸出。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方式如何，變速器
輸入部件17都可操作地連接在變速器14中的行星齒輪組上。 變速器14的輸出部件19連接在主減速器16上。 變速器14利用兩個(gè)差速齒輪組，其優(yōu)選具有行星齒輪組20和30 的性質(zhì)。行星齒輪組20采用通常被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件24。 環(huán)形齒輪部件24與典型地被指定為恒星齒輪的內(nèi)齒輪部件22外接。 托架部件26可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪27,使得各個(gè)行星齒輪27嚙 合地與第一行星齒輪組20的外環(huán)形齒輪部件24及內(nèi)恒星齒輪部件22 兩者相接合。
行星齒輪組30也具有通常也被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件34， 其與也通常被指定為恒星齒輪部件的內(nèi)齒輪部件32外接。多個(gè)行星 齒輪37還可旋轉(zhuǎn)地安裝在托架部件36中，使得各個(gè)行星齒輪部件37 同時(shí)且嚙合地與行星齒輪組30的外環(huán)形齒輪部件34及內(nèi)恒星齒輪部 件32兩者相接合。
互連部件70持續(xù)地將行星齒輪組20的環(huán)形齒輪部件24與行星 齒輪組30的恒星齒輪部件32相連接。
第一優(yōu)選實(shí)施例10還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80和 82。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80的定子固定在變速器外殼60上。第一電動(dòng) 機(jī)/發(fā)電機(jī)80的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組20的恒星齒輪部件22上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)82的定子也固定在變速器外殼60上。第二電 動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)82的轉(zhuǎn)子可選擇性地通過扭矩傳遞裝置，例如爪形離合 器92而連接到行星齒輪組30的托架部件36或行星齒輪組20的環(huán)形 齒輪部件24上。爪形離合器92被控制而在位置"A"和"B"之間交替。 第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80的轉(zhuǎn)子通過偏置齒輪裝置94而連接在爪形離合 器92上。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器50,選擇性地將行星齒輪組20 的托架部件26與行星齒輪組20的恒星齒輪部件22相連接。第二扭 矩傳遞裝置，例如離合器52，選擇性地將行星齒輪組20的托架部件 26與行星齒輪組30的環(huán)形齒輪部件34相連接。第三扭矩傳遞裝置，
例如制動(dòng)器54，選擇性地將行星齒輪組30的環(huán)形齒輪部件34與變速 器外殼60相連接。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器55,與電動(dòng)機(jī)/發(fā) 電機(jī)80并行連接，用于選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。如以下將更完 整地解釋的那樣，第一扭矩傳遞裝置50、第二扭矩傳遞裝置52、第 三扭矩傳遞裝置54、第四扭矩傳遞裝置55和爪形離合器92用于幫助 選擇混合變速器14的運(yùn)行模式。
輸入部件17持續(xù)地與行星齒輪組20的托架部件26相連接。變 速器14的輸出驅(qū)動(dòng)部件19固定在行星齒輪組30的托架部件36上。
現(xiàn)在回到動(dòng)力源的描述中，從前面的描述，尤其是參照?qǐng)Dla，很 明顯變速器14選擇性地從發(fā)動(dòng)機(jī)12接受功率?；旌献兯倨鬟€從電功 率源86接受功率，電功率源86可操作地連接到控制器88上。電功 率源86可以是一個(gè)或多個(gè)蓄電池。其它具有提供或存儲(chǔ)以及分配電 功率能力的電功率源，例如燃料電池，可用來替代蓄電池，而不會(huì)改 變本發(fā)明的概念。
運(yùn)4亍總則
主要控制裝置之一是眾所周知的驅(qū)動(dòng)范圍選擇器(range selector)(未顯示)，其指示電子控制單元(ECU88)設(shè)置變速器，以用于 停車、倒檔、空檔或前進(jìn)驅(qū)動(dòng)范圍。第二主要控制裝置和第三主要控 制裝置組成了油門踏板(未顯示)和剎車踏板(也未顯示)。ECU從這兩 個(gè)主要控制源獲得的信息被指定為"操作員要求，，。ECU還從多個(gè)傳 感器(輸入以及輸出)中獲得關(guān)于如下狀態(tài)的信息(應(yīng)用或釋放的)扭矩 傳遞裝置；發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩；統(tǒng)一的蓄電池、或多個(gè)蓄電池的容量水 平和所選定的車輛部件的溫度。ECU判定需要什么，之后適當(dāng)?shù)夭倏v 變速器的選擇性運(yùn)行的部件或相關(guān)聯(lián)的構(gòu)件以響應(yīng)操作員要求。
本發(fā)明可使用簡(jiǎn)單的或復(fù)合的行星齒輪組。在簡(jiǎn)單的行星齒輪組 中，單個(gè)行星齒輪組通常地支撐在自身可旋轉(zhuǎn)的托架上以便旋轉(zhuǎn)。
在簡(jiǎn)單的行星齒輪組中，當(dāng)恒星齒輪保持固定，并且功率應(yīng)用于簡(jiǎn)單行星齒輪組的環(huán)形齒輪時(shí)，行星齒輪響應(yīng)于功率應(yīng)用于環(huán)形齒輪 而旋轉(zhuǎn)，并因而圍繞固定的恒星齒輪周向地"行走"，從而實(shí)現(xiàn)托架 在與環(huán)形齒輪旋轉(zhuǎn)方向相同的方向上的旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)簡(jiǎn)單的行星齒輪組的任何兩個(gè)部件在相同方向并以相同速度 旋轉(zhuǎn)時(shí)，第三部件被迫以相同速度并朝相同方向旋轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)恒星 齒輪和環(huán)形內(nèi)齒輪在相同方向上，以相同速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪并不 繞其自身的軸線旋轉(zhuǎn)，而是用作楔子來鎖定整個(gè)單元以實(shí)現(xiàn)所謂的直 接驅(qū)動(dòng)。也就是說，托架隨恒星齒輪和環(huán)形齒輪一起旋轉(zhuǎn)。
然而，當(dāng)兩個(gè)齒輪部件在相同方向上，但以不同速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，第 三齒輪部件旋轉(zhuǎn)的方向通?？珊?jiǎn)單地通過目測(cè)分析來確定，但是在許 多情況下，該方向?qū)⑹遣幻黠@的，并且只能通過了解存在于行星齒輪 組的所有齒輪部件上的齒數(shù)來確定。
只要限制托架自由旋轉(zhuǎn)，并將功率應(yīng)用于恒星齒輪或環(huán)形內(nèi)齒 輪，那么行星齒輪部件用作惰輪。那樣，從動(dòng)部件在與驅(qū)動(dòng)部件相反 的方向上旋轉(zhuǎn)。這樣，在許多變速器裝置中，當(dāng)選擇倒擋傳動(dòng)范圍時(shí)， 用作制動(dòng)器的扭矩傳遞裝置被摩擦致動(dòng)以與托架相接合，并從而限制 其旋轉(zhuǎn)，使得應(yīng)用于恒星齒輪的功率將朝相反方向使環(huán)形齒輪旋轉(zhuǎn)。 因而，如果環(huán)形內(nèi)齒輪可操作地連接在車輛的主動(dòng)輪上，那么這種布 置能夠使主動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)，并因此使車輛本身的方向反轉(zhuǎn)。
在簡(jiǎn)單的行星齒輪組中，如果恒星齒輪，行星齒輪托架和環(huán)形齒 輪的其中任何兩個(gè)轉(zhuǎn)速是已知的，那么利用簡(jiǎn)單的規(guī)則即可確定第三 部件的速度。托架的旋轉(zhuǎn)速度始終與恒星齒輪和環(huán)形齒輪的速度成比 例，由它們各自的齒數(shù)加權(quán)。例如，環(huán)形齒輪可具有多勤目同齒輪組 中的恒星齒輪齒數(shù)的兩倍的齒。那么托架的速度是環(huán)形齒輪速度的三 分之二和恒星齒輪速度的三分之一的和。如果這三個(gè)部件的其中一個(gè) 部件在相反方向上旋轉(zhuǎn)，那么在數(shù)學(xué)計(jì)算中，對(duì)于該部件的速度算術(shù) 符號(hào)是負(fù)的。
如果這種數(shù)學(xué)計(jì)算是在沒有考慮齒輪的質(zhì)量，齒輪的加速度，或 齒輪組中的摩擦(所有這些因素在良好設(shè)計(jì)的變速器中具有相對(duì)較小 的影響)下進(jìn)行的，那么恒星齒輪，托架和環(huán)形齒輪上的扭矩還可簡(jiǎn)單 地彼此相關(guān)。應(yīng)用于簡(jiǎn)單行星齒輪組的恒星齒輪上的扭矩必須與應(yīng)用 于環(huán)形齒輪上的扭矩平衡，與這些齒輪的各個(gè)齒輪的齒數(shù)成比例。例 如，應(yīng)用于帶有齒數(shù)為齒輪組中的恒星齒輪齒數(shù)兩倍的齒的環(huán)形齒輪 上的扭矩，其必須兩倍于應(yīng)用于恒星齒輪上的扭矩，并且必須應(yīng)用于 相同的方向。應(yīng)用于托架上的扭矩必須在大小上等于恒星齒輪上的扭 矩與環(huán)形齒輪上的扭矩之和，而在方向上與之相反。
同簡(jiǎn)單的行星齒輪組相比，在復(fù)合行星齒輪組中，利用內(nèi)行星齒 輪組和外行星齒輪組可實(shí)現(xiàn)環(huán)形齒輪和行星托架在作用上的交換。例 如，如果恒星齒輪保持固定，行星托架將在與環(huán)形齒輪相同的方向上 旋轉(zhuǎn)，但帶有內(nèi)行星齒輪組和外行星齒輪組的行星托架將比環(huán)形齒輪 移動(dòng)更快，而非更慢。
在具有嚙合的內(nèi)行星齒輪組和外行皇齒輪組的復(fù)合行星齒輪組 中，環(huán)形齒輪的速度與恒星齒輪和行星托架的速度成比例，分別由恒 星齒輪上的齒數(shù)和行星齒輪所填充的齒數(shù)的加權(quán)影響。例如，在由行 星齒輪填充的環(huán)形齒輪與恒星齒輪之間的差異可以是多達(dá)與相同齒 輪組中的恒星齒輪上的齒數(shù)相同的齒。在那種情況下，環(huán)形齒輪的速 度將是托架速度的三分之二與恒星齒輪速度的三分之一的和。如果恒 星齒輪或行星托架在相反方向上旋轉(zhuǎn)，那么在數(shù)學(xué)計(jì)算中，算術(shù)符號(hào) 對(duì)于該速度是負(fù)的。
如果恒星齒輪保持固定，那么帶有內(nèi)外行星齒輪組的托架將在與 該齒輪組中的旋轉(zhuǎn)的環(huán)形齒輪相同的方向上旋轉(zhuǎn)。另一方面，如果恒 星齒輪保持固定，并且托架是從動(dòng)的，那么內(nèi)齒輪組中與恒星齒輪相 接合的行星齒輪沿著恒星齒輪滾動(dòng)或"行走"，在與托架旋轉(zhuǎn)的相同 方向上旋轉(zhuǎn)。與內(nèi)齒輪組中的小齒輪相嚙合的外齒輪組中的小齒輪將 在相反方向上旋轉(zhuǎn)，從而迫使嚙合的環(huán)形齒輪在相反方向上，但只相 對(duì)于行星齒輪旋轉(zhuǎn)，該行星齒輪與環(huán)形齒輪嚙合地接合。外齒輪組中
的行星齒輪支撐在沿著托架的方向上。外齒輪組中的小齒輪圍繞其軸 線的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和外齒輪組中的行星齒輪的更大的軌道運(yùn)動(dòng)效應(yīng)由于 托架運(yùn)動(dòng)而組合起來，因此環(huán)形齒輪在與托架相同的方向上旋轉(zhuǎn)，但 沒有托架那么快。
如果這種復(fù)合行星齒輪組中的托架保持固定，并且恒星齒輪旋 轉(zhuǎn)，那么環(huán)形齒輪將以較小的速度，并在與恒星齒輪相同的方向上旋 轉(zhuǎn)。如果簡(jiǎn)單行星齒輪組的環(huán)形齒輪保持固定，并且恒星齒輪旋轉(zhuǎn)， 那么支撐單個(gè)行星齒輪組的托架將以較小的速度，并且在與恒星齒輪 相同的方向上旋轉(zhuǎn)。這樣人們可以很容易觀察到托架和環(huán)形齒輪之間 的作用交換，同使用簡(jiǎn)單行星齒輪組中的單組行星齒輪比較而言，其 是通過使用彼此嚙合的內(nèi)行星齒輪組和外行星齒輪組而引起的。
電力變速器的正常作用是將機(jī)械功率從輸入傳遞至輸出。作為這 種變速器作用的一部分，兩個(gè)電動(dòng)沖幾/發(fā)電^L的其中一個(gè)用作電功率發(fā) 電機(jī)。另一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)用作使用該電功率的電動(dòng)機(jī)。隨著輸出速
度從零增加到高速度，這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80,82逐漸地交換作為發(fā) 電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的作用，并且可不止一次地這樣做。這些交換發(fā)生在機(jī) 械點(diǎn)周圍，在此處基本上所有的功率都機(jī)械地從輸入傳遞至輸出，并 且基本上沒有功率被電學(xué)地傳遞。
在混合電力變速器系統(tǒng)中，蓄電池86還可將功率供給變速器， 或者變速器可將功率供給蓄電池。如果蓄電池為變速器提供基本電功 率，例如用于車輛加速，那么電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)都可用作電動(dòng)機(jī)。如果變 速器為蓄電池提供電功率，例如用于再生制動(dòng)，那么電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)都 可用作發(fā)電機(jī)。在非?？拷\(yùn)行的機(jī)械點(diǎn)時(shí)，由于系統(tǒng)中的電損耗， 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電^/L還都可用作具有小電功率輸出的發(fā)電^L。
與變速器的正常動(dòng)作相反，變速器實(shí)際上可用于將機(jī)械功率從輸 出傳遞至輸入。這可在車輛中完成來補(bǔ)充車輛制動(dòng)，并且增強(qiáng)或補(bǔ)充 車輛的再生制動(dòng)，尤其在很長(zhǎng)的下坡上時(shí)。如果功率以這種方式反向 流過變速器，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的作用將與其在正常動(dòng)作中相反。
特定的運(yùn)行描述
本文所述的各個(gè)實(shí)施例具有15或16個(gè)功能要求(與圖中所顯示的 各個(gè)運(yùn)行模式表的15或16行相對(duì)應(yīng))，其可組成五個(gè)運(yùn)行模式。以下 通過參照相應(yīng)的附帶各變速器符號(hào)圖的運(yùn)行模式表，例如圖lb, 2b， 3b等的運(yùn)行模式表來描述這五個(gè)運(yùn)行模式，并可最好地理解。
第一運(yùn)行模式是"蓄電池倒檔模式，，，其與各個(gè)運(yùn)行模式表，例 如圖lb的運(yùn)行模式表的第一行(BattRev)相對(duì)應(yīng)。在此模式下，發(fā)動(dòng) 機(jī)關(guān)閉，并且連接在發(fā)動(dòng)機(jī)上的變速器元件不受發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的控制， 雖然可能由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而存在某些殘余扭矩。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī) 中的一個(gè)利用來自蓄電池的能量驅(qū)動(dòng)EVT，導(dǎo)致車輛反向移動(dòng)。根據(jù) 運(yùn)動(dòng)配置，另一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可以或不以這種模式旋轉(zhuǎn)，并且可以 傳遞或不傳遞扭矩。如果其確實(shí)旋轉(zhuǎn)，那么其用于產(chǎn)生存儲(chǔ)在蓄電池 中的能量。作為示例，在圖lb的實(shí)施例中，在蓄電池倒檔模式下， 離合器54接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80具有0單位扭矩，電動(dòng)機(jī)82具有 -1.00扭矩，并且獲得-2.78的扭矩比。在各個(gè)運(yùn)行模式表中，緊靠電 動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)列80和82中的扭矩值的(M)指示電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)用作電動(dòng) 機(jī)，而沒有(M)指示電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)用作發(fā)電機(jī)。這些列中的"X"表示相 應(yīng)的電動(dòng)機(jī)被例如制動(dòng)器55所制動(dòng)。
第二運(yùn)行模式是"EVT倒檔模式"(或機(jī)械倒檔模式)，其與各個(gè) 運(yùn)行模式表，例如圖lb的運(yùn)行模式表的第二行(EVTRev)相對(duì)應(yīng)。在 此模式下，EVT由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)中的一個(gè)驅(qū)動(dòng)。另一個(gè)電 動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)在發(fā)電機(jī)模式下運(yùn)行，并將所產(chǎn)生的能量100%傳回給驅(qū) 動(dòng)電動(dòng)機(jī)。實(shí)際結(jié)果是反向驅(qū)動(dòng)車輛。例如參看圖lb，在EVT倒檔 模式中，制動(dòng)器54接合，發(fā)電機(jī)80具有-0.36單位的扭矩，電動(dòng)機(jī) 82具有-3.63單位的扭矩，并且獲得與1單位的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩相對(duì)應(yīng)的 -8.33的輸出扭矩。
第三運(yùn)行模式包括"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(也被稱為"扭矩變換器倒檔和前進(jìn)模式")，其與例如圖lb的各個(gè)運(yùn)行模式表的第三和第
四行(TCRev和TCFor)相對(duì)應(yīng)。在此模式下，EVT由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)中的一個(gè)驅(qū)動(dòng)。由發(fā)電機(jī)單元所產(chǎn)生的能量的可選擇的一部分 存儲(chǔ)在蓄電池中，而將剩余能量傳遞給電動(dòng)機(jī)。在

圖1中，這一部分 大約為99%。變速器輸出速度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)速度的比值(變速器速度比)大 約為+/-0.001(正號(hào)表示車輛向前爬行，負(fù)號(hào)表示車輛向后爬行)。參看 圖lb,在倒檔起動(dòng)和前進(jìn)起動(dòng)模式中，制動(dòng)器54接合。在TC倒檔 模式中，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80用作具有-0.36單位扭矩的發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)82用作具有-3.16單位扭矩的電動(dòng)機(jī)，并獲得-7.00的扭矩比。 在TC前進(jìn)模式中，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80用作具有-0.36單位扭矩的發(fā)電 機(jī)，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)82用作具有1.04單位扭矩的電動(dòng)機(jī)，并獲得4.69 的扭矩比。
第四運(yùn)行模式是"持續(xù)變速傳動(dòng)模式，，，其包括范圍U、范圍 1.2、范圍1.3、范圍1.4、范圍2.1、范圍3.1、范圍3.2和范圍3.3運(yùn) 行點(diǎn)，其與各個(gè)運(yùn)行點(diǎn)表，例如圖lb的運(yùn)行點(diǎn)表的行5-12相對(duì)應(yīng)。 在此模式下，EVT由發(fā)動(dòng)機(jī)以及電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)中用作電動(dòng)機(jī)的一個(gè) 所驅(qū)動(dòng)。另一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)用做發(fā)電機(jī)，并將所產(chǎn)生的能量的100% 傳回電動(dòng)機(jī)。由范圍1.1,1.2...等代表的運(yùn)行點(diǎn)是EVT所提供的前進(jìn)速 度比的連續(xù)區(qū)域中的離散的點(diǎn)。例如在圖lb中，在制動(dòng)器54接合， 并且爪形離合器92設(shè)于位置B的情況下獲得4.69至1.86的扭矩比范 圍；在離合器52接合，并且爪形離合器92設(shè)于位置B的情況下獲得 1.36的比；而在離合器52接合，并且爪形離合器92設(shè)于位置A的情 況下獲得1.00至0.54的比范圍。
第五運(yùn)行模式包括"固定比"模式(Fl, F2， F3和F4)，其與例如 圖lb的運(yùn)行模式表的行13-16相對(duì)應(yīng)。在此模式下，變速器以類似于 傳統(tǒng)自動(dòng)變速器的方式進(jìn)行運(yùn)行，而兩個(gè)扭矩傳遞裝置和爪形離合器 接合，以產(chǎn)生離散的傳動(dòng)比。各圖中附帶的離合器表只顯示了4個(gè)固 定比前進(jìn)速度，但也可提供另外的固定比。參看圖lb，在固定比F1 中，離合器50和制動(dòng)器54接合，從而獲得2.78的固定扭矩比。因此， 圖lb中的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80或82列中的各"X"分別表示制動(dòng)器55是 接合的，并且電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)。在固定比F2中，制動(dòng)器54和 55接合，從而獲得1.78的固定比。在固定比F3中，離合器50和52 接合，從而獲得l.OO的固定比。在固定比F4中，離合器52和制動(dòng)器 55接合，從而獲得0.83的固定比。
變速器14能夠以所謂的三模式運(yùn)行。在三模式下，接合的扭矩 傳遞裝置經(jīng)切換而從第一模式轉(zhuǎn)到第二模式(例如，圖1的范圍2.1)， 并且使用爪形離合器來從第二模式切換至第三模式(例如，圖1的范圍 3.1)。根據(jù)機(jī)械構(gòu)造，這種扭矩傳遞裝置接合上的變化具有降低變速 器中元件速度的優(yōu)勢(shì)。
在某些設(shè)計(jì)中，可以使離合器元件轉(zhuǎn)差速度(slipspeed)同步，從 而可以以最小的扭矩干擾實(shí)現(xiàn)換檔(所謂的"冷換檔")。這還用作在 雙轉(zhuǎn)向換檔期間進(jìn)行高級(jí)控制的能動(dòng)器(兩個(gè)接合(oncoming)式離合 器和兩個(gè)分離(off-going)式離合器)。
如上所述，在圖lb的運(yùn)行模式表和固定比模式表中顯示了用于 扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖lb還提供利用圖lb中作為示例給出 的環(huán)形齒輪/恒星齒輪齒數(shù)比而可獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1 值是行星齒輪組20的齒數(shù)比，而NR2/Ns2值是行星齒輪組30的齒數(shù) 比。另外，圖lb的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比階 (ratio step)。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比(step mtio)為1.56，在第二和第三固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.78,在 第三和第四固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.20，并且比階范圍為 3.35。
第二示范性實(shí)施例的描述
參看圖2a，顯示了動(dòng)力系110，其包括發(fā)動(dòng)機(jī)12,該發(fā)動(dòng)機(jī)12 連接在總體上以標(biāo)號(hào)114表示的改進(jìn)的電力變速器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例
上。變速器114設(shè)計(jì)成接受其至少一部分來自于發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū)動(dòng)功率。
在所描述的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)12還可以是化石燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，例 如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其適合于典型地以恒定的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM^是供其可 用功率輸出。如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器14的
扭矩減振器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方式如何，變速器 輸入部件17都可操作地連接在變速器114的行星齒輪組上。變速器 114的輸出部件19連接在主減速器16上。
變速器114利用兩個(gè)差速齒輪組，其優(yōu)選具有行星齒輪組120和 130的性質(zhì)。行星齒輪組120采用典型地被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪 部件124。環(huán)形齒輪部件124與典型地襪指定為恒星齒輪的內(nèi)齒輪部 件122外接。托架部件126可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪127，使得各 行星齒輪127嚙合地與第一行星齒輪組120的外環(huán)形齒輪部件124及 內(nèi)恒星齒輪部件122相接合。
行星齒輪組130也具有通常也被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件 134，該外齒輪部件134與也通常被指定為恒星齒輪的內(nèi)齒輪部件132 外接。多個(gè)行星齒輪137也可旋轉(zhuǎn)地安裝在托架部件136中，使得各 行星齒輪部件137同時(shí)且嚙合地與行星齒輪組130的外環(huán)形齒輪部件 134及內(nèi)恒星齒輪部件132相接合。
變速器輸入部件17與行星齒輪組120的環(huán)形齒輪部件124相連 接。變速器輸出部件19與行星齒輪組120的托架部件126相連?；?連部件170持續(xù)地將行星齒輪組120的托架部件126與行星齒輪組130 的托架部件136相連接。
變速器114還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)180和182。第 一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)180的定子固定在變速器外殼160上。第一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)180的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組120的恒星齒輪部件122上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)182的定子也固定在變速器外殼160上。第二 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)182的轉(zhuǎn)子可選擇性地通過扭矩傳遞裝置，例如爪形離 合器192而連接到行星齒輪組130的托架部件136或行星齒輪組130 的恒星齒輪部件132上。爪形離合器192被控制而在位置"A"和"B"之 間交替。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)182的轉(zhuǎn)子通過偏置齒輪裝置194而連接 在爪形離合器192上。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器150，其選擇性地將行星齒輪組 120的環(huán)形齒輪部件124與行星齒輪組130的恒星齒輪部件132相連 接。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器152,其選擇性地將行星齒輪組 120的恒星齒輪部件122與行星齒輪組130的環(huán)形齒輪部件134相連 接。第三扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器154,其選擇性地將行星齒輪組 130的環(huán)形齒輪部件134與變速器外殼160相連接。第四扭矩傳遞裝 置，例如制動(dòng)器155，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)182并行連接，以便選擇性 地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第一扭矩傳遞裝置150、第二扭矩傳遞裝置152、 第三扭矩傳遞裝置154、第四扭矩傳遞裝置155和爪形離合器192用 于幫助選擇混合變速器114的運(yùn)行模式。
現(xiàn)在回到功率源的描述中，從前面描述，尤其參照?qǐng)D2a應(yīng)該顯而 易見，變速器114選擇性地接受來自發(fā)動(dòng)機(jī)12的功率?；旌献兯倨?還與電功率源186交換功率，該電功率源186可操作地連接在控制器 188上。電功率源186可以是一個(gè)或多個(gè)蓄電池。其它具有提供或存 儲(chǔ)以及分配電功率能力的電功率源，例如燃料電池，可用來替代蓄電 池，而不會(huì)改變本發(fā)明的概念。
如之前所述，各個(gè)實(shí)施例具有15至16個(gè)功能要求(與圖中所顯示 的各個(gè)運(yùn)行模式表的15至16行相對(duì)應(yīng))，其可組成五個(gè)運(yùn)行模式。第 一運(yùn)行模式是"蓄電池倒檔模式"，其與圖2b的運(yùn)行模式表的第一 行(Batt Rev)相對(duì)應(yīng)。在此模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，并且有效地容許連接 在發(fā)動(dòng)機(jī)上的變速器元件在發(fā)動(dòng)機(jī)慣性扭矩作用下而空轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)中的一個(gè)利用來自蓄電池的能量驅(qū)動(dòng)EVT,導(dǎo)致車輛反向移
動(dòng)。另一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可以或不以這種模式旋轉(zhuǎn)。如圖2b中所示， 作為示例，在此模式下，以示例的方式，制動(dòng)器154接合，電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)180具有零單位的扭矩，電動(dòng)機(jī)182具有-1.00單位的扭矩，并 且獲得-1.00的輸出扭矩。
第二運(yùn)行模式是"EVT倒檔模式"(或機(jī)械倒檔模式)，其與圖2b 的運(yùn)行模式表的第二行(EVTRev)相對(duì)應(yīng)。在此模式下，EVT由發(fā)動(dòng) 機(jī)和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)中的一個(gè)驅(qū)動(dòng)。另 一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)在發(fā)電機(jī)模 式下運(yùn)行，并將所產(chǎn)生能量的100%傳回驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。實(shí)際結(jié)果是反 向驅(qū)動(dòng)車輛。在此模式下，制動(dòng)器154接合，發(fā)電機(jī)180具有0.51單 位的扭矩，電動(dòng)機(jī)182具有-2.70單位的扭矩，并且獲得與l個(gè)單位的 輸入扭矩相對(duì)應(yīng)的-8.33的輸出扭矩。
第三運(yùn)行模式包括"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"，其與例如圖2b的 各個(gè)運(yùn)行模式表的第三行和第四行(TC Rev和TC For)相對(duì)應(yīng)。在此模 式下，EVT由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)中的一個(gè)驅(qū)動(dòng)。由發(fā)電機(jī)單元 所產(chǎn)生能量的可選擇的一部分存儲(chǔ)在蓄電池中，而將剩余能量傳遞給 電動(dòng)機(jī)。在此模式下，制動(dòng)器154接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)180用作具有 0.51單位扭矩的發(fā)電機(jī)，而電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)182用作具有-2.33單位扭 矩的電動(dòng)機(jī)，并獲得-7.00的扭矩比。在TC前進(jìn)模式中，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電 機(jī)180用作具有0.51單位扭矩的發(fā)電機(jī)，而電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)182用作 具有0.87單位扭矩的電動(dòng)機(jī)，并獲得4.69的扭矩比。對(duì)于這些扭矩 比，所產(chǎn)生的能量大約99%存儲(chǔ)在蓄電池中。
第四運(yùn)行模式包括與圖2b的運(yùn)行模式表的行5-12相對(duì)應(yīng)的"范 圍1.1、范圍1.2、范圍1.3、范圍1.4、范圍2.1、范圍3.1、范圍3.2 和范圍3.3"模式。在此模式下，EVT由發(fā)動(dòng)機(jī)以及用作電動(dòng)機(jī)的電 動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)中的一個(gè)所驅(qū)動(dòng)。另一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電才幾用做發(fā)電機(jī)，并 將所產(chǎn)生能量的100%傳遞回給電動(dòng)機(jī)。由范圍1.1,1.2...等代表的運(yùn)行 點(diǎn)是EVT所提供的前進(jìn)速度比的連續(xù)區(qū)域中的離散的點(diǎn)。例如在圖 2b中，在制動(dòng)器154接合，并且爪形離合器192設(shè)于位置B的情況下
獲得4.69至1.36的扭矩比范圍；在制動(dòng)器152接合，并且爪形離合 器192設(shè)于位置B的情況下獲得1.86的扭矩比;在制動(dòng)器152接合， 并且爪形離合器192設(shè)于位置B的情況下獲得1.36的扭矩比；而在制 動(dòng)器152接合，并且爪形離合器192設(shè)于位置A的情況下獲得1.00 至0.54的扭矩比范圍。
第五運(yùn)行模式包括"固定比"模式(F1， F2， F3和F4)，其與圖 2b的運(yùn)行模式表的行13-16相對(duì)應(yīng)。在此模式下，變速器以類似于傳 統(tǒng)自動(dòng)變速器的方式進(jìn)行運(yùn)行，而三個(gè)扭矩傳遞裝置接合以產(chǎn)生離散 的傳動(dòng)比。在固定比F1中，離合器150和制動(dòng)器154接合，從而獲 得3.65的固定比。在固定比F2中，離合器152和制動(dòng)器154接合， 從而獲得1.51的固定比。在固定比F3中，離合器150和152接合， 從而獲得l.OO的固定比。在固定比F4中，離合器152和制動(dòng)器155 接合，從而獲得0.81的固定比。
如上所述，在圖2b的運(yùn)行模式表和固定比模式表中顯示了對(duì)于 扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖2b還提供利用圖2b中作為示例給出 的環(huán)形齒輪/恒星齒輪齒數(shù)比而可獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1 值是行星齒輪組120的齒數(shù)比，而NR2/Ns2值是行星齒輪組130的齒 數(shù)比。另外，圖2b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比 階。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為2.42，在第 二和第三固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.51，在第三和第四固定的 前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.23，并且比階范圍為4.51。
第三示范性實(shí)施例的描述
參看圖3a，顯示了動(dòng)力系210,該動(dòng)力系210包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，該 發(fā)動(dòng)機(jī)12連接在總體上以標(biāo)號(hào)214表示的改進(jìn)的電力變速器的一個(gè) 優(yōu)選實(shí)施例上。變速器214設(shè)計(jì)成從發(fā)動(dòng)機(jī)12接受其至少一部分驅(qū) 動(dòng)功率。如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器214的輸 入部件17。在發(fā)動(dòng)機(jī)12和變速器214的輸入部件17之間還可提供瞬
時(shí)扭矩減振器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方式如何，變速器
輸入部件17都可操作地連接在變速器214中的行星齒輪組上。變速 器214的輸出部件19連接在主減速器16上。
變速器214利用兩個(gè)差速齒輪組，其優(yōu)選具有行星齒輪組220和 230的性質(zhì)。行星齒輪組220采用典型地被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪 部件224。環(huán)形齒輪部件224與典型地被指定為恒星齒輪的內(nèi)齒輪部 件222外接。托架部件226可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪227，使得各 個(gè)行星齒輪227同時(shí)且嚙合地與第一行星齒輪組220的外環(huán)形齒輪部 件224和內(nèi)恒星齒輪部件222兩者相接合。
行星齒輪組230還具有外環(huán)形齒輪部件234，其與內(nèi)恒星齒輪部 件232外接。多個(gè)行星齒輪237也可旋轉(zhuǎn)地安裝在托架部件236中， 使得各行星齒輪237同時(shí)且嚙合地與行星齒輪組230的外環(huán)形齒輪部 件234和內(nèi)恒星齒輪部件232相接合。
變速器輸入部件17連接在托架部件226上。變速器輸出部件19 連接在托架部件236上?；ミB部件270持續(xù)地將恒星齒輪部件222與 恒星齒輪部件232相連接。
變速器214還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)280和282。第 一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)28Q的定子固定在變速器外殼260上。第一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)280的轉(zhuǎn)子固定在環(huán)形齒輪部件224上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電才幾282的定子也固定在變速器外殼260上。第二 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)282的轉(zhuǎn)子可通過扭矩傳遞裝置，例如爪形離合器292 而選擇性地連接在恒星齒輪部件232或托架部件236上。爪形離合器 292被控制而在位置"A"和"B"之間交替。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)282的轉(zhuǎn) 子通過偏置齒輪裝置294而連接在爪形離合器292上。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器250，其選擇性地將托架部件226 與環(huán)形齒輪部件224相連接。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器252, 其選擇性地將環(huán)形齒輪部件224與托架部件236相連接。第三扭矩傳
遞裝置，例如制動(dòng)器254，其選擇性地將環(huán)形齒輪部件234與變速器 外殼260相連接。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器255，其與電動(dòng)才幾/ 發(fā)電機(jī)280并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第一扭矩傳 遞裝置250、第二扭矩傳遞裝置252、第三扭矩傳遞裝置254、第四扭 矩傳遞裝置255和爪形離合器292用于幫助選擇混合變速器214的運(yùn) 行模式。
混合變速器214還從發(fā)動(dòng)機(jī)12以及電功率源286接受功率，該 電功率源286可操作地連接在控制器288上。
圖3b的運(yùn)行模式表顯示了對(duì)于變速器214的五個(gè)運(yùn)行模式的離 合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)以及輸出/輸入比。如之前所述，這些 模式包括"蓄電池倒檔模式"(Batt Rev)、 "EVT倒檔模式，，(EVT Rev)、 "倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(TCRev和TCFor)、"范圍1.1,1.2,1.3...模 式"和"固定比模式"。
如上所述，在圖3b的運(yùn)行模式表和固定比模式表中顯示了用于 扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖3b還提供利用圖3b中作為示例給出 的環(huán)形齒輪/恒星齒輪齒數(shù)比而可獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1 值是行星齒輪組220的齒數(shù)比，而NR2/Ns2值是行星齒輪組230的齒 數(shù)比。另外，圖3b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比 階。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.82,并且 比階范圍為6.67。
第四示范性實(shí)施例的描述
參看圖4a，顯示了動(dòng)力系310，該動(dòng)力系310包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，其 連接在總體上以標(biāo)號(hào)314表示的改進(jìn)的電力變速器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例 上。變速器314設(shè)計(jì)成從發(fā)動(dòng)機(jī)12接受其至少一部分驅(qū)動(dòng)功率。
如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器314的輸入部 件17。在發(fā)動(dòng)機(jī)12和變速器的輸入部件17之間還可提供瞬時(shí)扭矩減 振器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方式如何，變速器 輸入部件17都可操作地連接在變速器314的行星齒輪組上。變速器 314的輸出部件19連接在主減速器16上。
變速器314利用兩個(gè)行星齒輪組320和330。行星齒輪組320采 用了與內(nèi)恒星齒輪部件322外接的外環(huán)形齒輪部件324。托架部件326 可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪327，使得各行星齒輪327嚙合地與第一 行星齒輪組320的外環(huán)形齒輪部件324及內(nèi)恒星齒輪部件322兩者相 接合。
行星齒輪組330還具有與內(nèi)恒星齒輪部件332外接的外環(huán)形齒輪 部件334。多個(gè)行星齒輪337還可旋轉(zhuǎn)地安裝在托架部件336中，使 得各個(gè)行星齒輪部件337同時(shí)且嚙合地與行星齒輪組330的外環(huán)形齒 輪部件334及內(nèi)恒星齒輪部件332兩者相接合。
變速器輸入部件17連接在托架部件326上，并且變速器輸出部 件19與環(huán)形齒輪部件324相連接?；ミB部件370持續(xù)地將環(huán)形齒輪 部件324與托架部件336相連接。
變速器314還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)380和382。第 一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)380的定子固定在變速器外殼360上。第一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)380的轉(zhuǎn)子固定在恒星齒輪部件322上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)382的定子也固定在變速器外殼360上。第二 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)382的轉(zhuǎn)子可通過扭矩傳遞裝置，例如爪形離合器392 而選擇性地連接在恒星齒輪部件332或托架部件336上。爪形離合器 392被控制而在位置"A"和"B"之間交替。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)380的轉(zhuǎn) 子通過偏置齒輪裝置392而連接在爪形離合器394上。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器350,其選擇性地將恒星齒輪部 件322與恒星齒輪部件332相連接。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器 352,其選擇性地將托架部件326與恒星齒輪部件332相連接。第三 扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器354,其選擇性地將環(huán)形齒輪部件334與 變速器外殼360相連接。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器355，其與
電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)380并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第一 扭矩傳遞裝置350、第二扭矩傳遞裝置352、第三扭矩傳遞裝置354、 第四扭矩傳遞裝置355和爪形離合器392用于幫助選擇變速器314的 運(yùn)行模式。
混合變速器314從發(fā)動(dòng)機(jī)12接受功率，并且還與電功率源386 交換功率，該電功率源386可操作地連接在控制器388上。
圖4b的運(yùn)行模式表顯示了對(duì)于變速器314的五個(gè)運(yùn)行模式的離 合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)，以及輸出/輸入比。如之前所述，這 些模式包括"蓄電池倒檔模式"(BattRev), "EVT倒檔模式"(EVT Rev)，"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(TC Rev和TC For),"持續(xù)變速傳動(dòng) 范圍模式"(范圍U，1.2,1.3…)和"固定比模式"(Fl， F2， F3， F4)。
如上所述，在圖4b的運(yùn)行模式表和固定比模式表中顯示了對(duì)于 扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖4b還提供利用圖4b中作為示例給出 的環(huán)形齒輪/恒星齒輪齒數(shù)比而可獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1 值是行星齒輪組320的齒數(shù)比，而NR2/Ns2值是行星齒輪組330的齒 數(shù)比。另外，圖4b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比 階。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為2.27，并且 比階范圍為5.33。
第五示范性實(shí)施例的描述
參看圖5a，顯示了動(dòng)力系410,該動(dòng)力系410包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，其 連接在總體上以標(biāo)號(hào)414表示的改進(jìn)的電力變速器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例 上。變速器414設(shè)計(jì)成從發(fā)動(dòng)機(jī)12接受其至少一部分驅(qū)動(dòng)功率。
如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器414的輸入部 件17。在發(fā)動(dòng)機(jī)12和變速器的輸入部件17之間還可提供瞬時(shí)扭矩減 振器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方式如何，變速器 輸入部件17都可操作地連接在變速器414的行星齒輪組上。變速器414的輸出部件19連接在主減速器16上。
變速器414利用兩個(gè)行星齒輪組420和430。行星齒輪組420采 用與內(nèi)恒星齒輪部件422外接的外環(huán)形齒輪部件424。托架部件426 可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪427,使得各行星齒輪427嚙合地與第一 行星齒輪組420的外環(huán)形齒輪部件424及內(nèi)恒星齒4侖部件422兩者相 接合。
行星齒輪組430還具有與內(nèi)恒星齒輪部件432外接的外環(huán)形齒輪 部件434。多個(gè)行星齒輪437也可旋轉(zhuǎn)地安裝在托架部件436中，使 得各行星齒輪437同時(shí)且嚙合地與行星齒輪組430的外環(huán)形齒輪部件 434和內(nèi)恒星齒輪部件432兩者相接合。
變速器輸入部件17連接在托架部件426上，并且變速器輸出部 件19持續(xù)地與環(huán)形齒輪部件424相連接?；ミB部件470持續(xù)地將環(huán) 形齒輪部件424與托架部件436連接。
變速器414還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)480和482。第 一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)480的定子固定在變速器外殼460上。第一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)480的轉(zhuǎn)子可通過扭矩傳遞裝置，例如爪形離合器492而選擇 性地連接在行星齒輪組420的環(huán)形齒輪部件434或托架部件436上。 爪形離合器492被控制而在位置"A"和"B"之間交替。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電 機(jī)480的轉(zhuǎn)子通過偏置齒輪裝置492而連接在爪形離合器494上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)482的定子也固定在變速器外殼460上。第二 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)482的轉(zhuǎn)子固定在恒星齒輪部件432上。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器450,其選擇性地將恒星齒輪部 件422與恒星齒輪部件432相連接。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器 452，其選^H"生地將托架部件426與恒星齒輪部件432相連接。第三 扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器455，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)480并行連接， 以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器 457，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)482并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行 制動(dòng)。第一扭矩傳遞裝置450、第二扭矩傳遞裝置452、第三扭矩傳
遞裝置455、第四扭矩傳遞裝置457和爪形離合器492用于幫助選擇 變速器414的運(yùn)行模式。混合變速器414還從發(fā)動(dòng)機(jī)12以及電功率 源486接受功率，該電功率源486可操作地連接在控制器488上。
圖5b的運(yùn)行模式表顯示了對(duì)于變速器414的五個(gè)運(yùn)行模式的離 合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)以及輸出/輸入比。如之前所述，這些 模式包括"蓄電池倒檔模式，，(Batt Rev)、 "EVT倒檔模式"(EVT Rev)、 "倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(TC Rev和TC For)、"持續(xù)變速傳動(dòng)范圍模 式"(范圍Ll,1.2，1.3…)和"固定比模式"(Fl， F2， F3， F4)。
如上所述，在圖5b的運(yùn)行模式表和固定比模式表中顯示了對(duì)于 扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖5b還提供利用圖5b中作為示例給出 的環(huán)形齒輪/恒星齒輪齒數(shù)比而可獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1 值是行星齒輪組420的齒數(shù)比，而NR2/Ns2值是行星齒輪組430的齒 數(shù)比。另外，圖5b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比 階。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為2.27，并且 比階范圍為5,33。
第六示范性實(shí)施例的描述
參看圖6a，顯示了動(dòng)力系510，該動(dòng)力系510包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，其 連接在總體上以標(biāo)號(hào)514表示的改進(jìn)的電力變速器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例 上。變速器514設(shè)計(jì)成從發(fā)動(dòng)機(jī)12接受其至少一部分驅(qū)動(dòng)功率。
如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器514的輸入部
振器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方式如何，變速器 輸入部件17都可操作地連接在變速器514的行星齒輪組上。變速器 514的輸出部件19連^l妄在主減速器16上。
變速器514利用兩個(gè)行星齒輪組520和530。行星齒輪組520利 用恒星齒輪部件522。多個(gè)行星齒輪527可旋轉(zhuǎn)地安裝在托架部件5%
中，使得各個(gè)行星齒輪部件527同時(shí)且嚙合地與行星齒輪組520的外 環(huán)形齒輪部件524及內(nèi)恒星齒輪部件522兩者相接合。
行星齒輪組530具有與內(nèi)恒星齒輪部件532外接的外環(huán)形齒輪部 件534。托架部件536可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪537，使得各個(gè)行 星齒輪536同時(shí)且嚙合地與行星齒輪組530的恒星齒輪部件532及環(huán) 形齒輪部件534兩者相接合。
變速器輸入部件17連接在行星齒輪536上，并且變速器輸出部 件19持續(xù)地與托架部件526相連接。互連部件570持續(xù)地將恒星齒 輪部件532與變速器外殼560連接。
變速器514還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)580和582。第 一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)580的定子固定在變速器外殼560上。第一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)580的轉(zhuǎn)子固定在恒星齒輪部件522上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)582的定子也固定在變速器外殼560上。第二 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)582的轉(zhuǎn)子可通過扭矩傳遞裝置，例如爪形離合器592 而選擇性地連接在環(huán)形齒輪部件524或托架部件526上。爪形離合器 592被控制而在位置"A"和"B"之間交替。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)582的轉(zhuǎn) 子通過偏置齒輪裝置594而連接在爪形離合器592上。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器550，其選擇性地將環(huán)形齒輪部 件524與托架部件536相連接。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器552, 其選擇性地將恒星齒輪部件522與環(huán)形齒輪部件534相連接。第三扭 矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器555，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)580并行連接，以 便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器557, 其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)582并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。 第一扭矩傳遞裝置550、第二扭矩傳遞裝置552、第三扭矩傳遞裝置 555、第四扭矩傳遞裝置557和爪形離合器592用于幫助選擇混合變 速器514的運(yùn)行模式。
混合變速器514還從發(fā)動(dòng)機(jī)12接受功率，并且還與電功率源586 交換功率，該電功率源586可操作地連接在控制器588上。
圖6b的運(yùn)行模式表顯示了對(duì)于變速器514的五個(gè)運(yùn)行模式的離 合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)以及輸出/輸入比。如之前所述，這些 模式包括"蓄電池倒檔模式"(Batt Rev)、 "EVT倒檔模式"(EVT Rev)、 "倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(TC Rev和TC For)、"持續(xù)變速傳動(dòng)范圍模 式"(范圍1.1,1.2，1.3…)和"固定比模式"(F1, F2, F3， F4)。
如上所述，在圖6b的運(yùn)行模式表和固定比模式表中顯示了對(duì)于 扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖6b還提供利用圖6b中作為示例給出 的環(huán)形齒輪/恒星齒輪齒數(shù)比而可獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1 值是行星齒輪組520的齒數(shù)比，而并且NR2/Ns2值是行星齒輪組530 的齒數(shù)比。另外，圖4b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得 的比階。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.43, 并且比階范圍為3.97。
第七示范性實(shí)施例的描述
參看圖7a，顯示了動(dòng)力系610，該動(dòng)力系610包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，其 連接在總體上以標(biāo)號(hào)614表示的改進(jìn)的電力變速器的 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例 上。變速器614設(shè)計(jì)成從發(fā)動(dòng)機(jī)12接受其至少一部分驅(qū)動(dòng)功率。
如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器614的輸入部
振器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方式如何，變速器 輸入部件17都可操作地連接在變速器614的行星齒輪組上。變速器 614的輸出部件19連接在主減速器16上。
變速器614利用兩個(gè)行星齒輪組620和630。行星齒輪組620采 用了與內(nèi)恒星齒輪部件622外接的外環(huán)形齒輪部件624。托架部件626 可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪627,628。行星齒輪627嚙合地與外環(huán)形 齒輪部件624相接合，并且行星齒輪628嚙合地與恒星齒輪部件622 及相應(yīng)的行星齒輪627兩者相接合。
行星齒輪組630還具有與內(nèi)恒星齒輪部件632外接的外環(huán)形齒輪 部件634。多個(gè)行星齒輪637也可旋轉(zhuǎn)地安裝在托架部件636中，使 得各個(gè)行星齒輪部件637同時(shí)且嚙合地與行星齒輪組630的外環(huán)形齒 輪部件634及內(nèi)恒星齒輪部件632兩者相接合。
變速器輸入部件17連接在托架部件636上。變速器輸出部件19 與環(huán)形齒輪部件624相連接?；ミB部件670持續(xù)地將恒星齒輪部件632 與變速器外殼670連接。
變速器614還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)680和682。笫 一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)680的定子固定在變速器外殼660上。第一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)680的轉(zhuǎn)子固定在恒星齒輪部件622上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)682的定子也固定在變速器外殼660上。第二 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)682的轉(zhuǎn)子可通過扭矩傳遞裝置，例如爪形離合器692 而選擇性地連接在托架部件626或環(huán)形齒輪部件624上。爪形離合器 692被控制而在位置"A"和"B"之間交替。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)682的轉(zhuǎn) 子通過偏置齒輪裝置694而連接在爪形離合器692上。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器650，其選擇性地將托架部件626 與托架部件636相連接。第二扭矩傳遞裝置，例如輸入離合器652， 其選擇性地將恒星齒輪部件622與環(huán)形齒輪部件634相連接。第三扭 矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器655，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)680并行連接，以 便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器657, 其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)682并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。 第一扭矩傳遞裝置650、第二扭矩傳遞裝置652、第三扭矩傳遞裝置 655、第四扭矩傳遞裝置657和爪形離合器692用于幫助選擇變速器 614的運(yùn)行才莫式。
混合變速器614還從發(fā)動(dòng)機(jī)12接受功率，并且還與電功率源686 交換功率，該電功率源686可操作地連接在控制器688上。
圖7b的運(yùn)行模式表顯示了對(duì)于變速器614的五個(gè)運(yùn)行模式的離 合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)，以及輸出/輸入比。如之前所述，這
些模式包括"蓄電池倒檔模式"(BattRev)、 "EVT倒檔模式"(EVT Rev)、"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(TC Rev和TC For)、"持續(xù)變速傳動(dòng) 范圍模式"(范圍U,1.2，1.3…)和"固定比模式"(Fl， F2， F3)。
如上所述，在圖7b的運(yùn)行模式表和固定比模式表中顯示了對(duì)于 扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖7b還提供利用圖7b中作為示例給出 的環(huán)形齒輪/恒星齒輪齒數(shù)比而可獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1 值是行星齒輪組620的齒數(shù)比，而NR2/Ns2值是行星齒輪組630的齒 數(shù)比。另外，圖7b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比 階。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.27，并且 比階范圍為2.26。
在權(quán)利要求書中，用語"被持續(xù)地連接"或"持續(xù)地連接"指直 接連接或成比例的齒輪傳動(dòng)連接，例如利用齒輪裝置連接到偏軸上。 另外，"固定部件"或"接地"可包括變速器外殼(殼體)或任何其它 不旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件。另外，當(dāng)扭矩傳遞機(jī)構(gòu)被說成將某物連接到齒輪組的 一個(gè)部件上時(shí)，其還可連接到與該部件相連的互連部件上。
雖然公開了本發(fā)明的各種優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該懂得，本發(fā)明的 概念容易受到本領(lǐng)域中的技術(shù)人員所想到許多變化的影響。因此，本 發(fā)明范圍并不限于所示出和所描述的細(xì)節(jié)，而是包括落在所附權(quán)利要 求書范圍內(nèi)的所有變型和改型。
權(quán)利要求
1.一種電力變速器，包括從發(fā)動(dòng)機(jī)接受功率的輸入部件；輸出部件；第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)；各具有第一部件、第二部件和第三部件的第一差速齒輪組和第二差速齒輪組；所述輸入部件持續(xù)地與所述齒輪組的一個(gè)部件相連接，并且所述輸出部件持續(xù)地與所述齒輪組的另一個(gè)部件相連接；互連部件，其持續(xù)地將所述第一齒輪組的所述第一部件與所述第二齒輪組的所述第一部件，或與固定部件相連接；所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)持續(xù)地與所述第一齒輪組或第二齒輪組的一個(gè)部件相連接；所述第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)交替地與所述第一齒輪組或第二齒輪組的所述部件中的兩個(gè)部件相連接；第一扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一齒輪組的一個(gè)部件與所述第一齒輪組或第二齒輪組的一個(gè)部件相連接；第二扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一齒輪組的一個(gè)部件與所述第二齒輪組的一個(gè)部件相連接；第三扭矩傳遞裝置，其與所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)中的一個(gè)并行相連，以便選擇性地防止其旋轉(zhuǎn)；其中，所述第一扭矩傳遞裝置、第二扭矩傳遞裝置和第三扭矩傳遞裝置可接合，從而提供帶有持續(xù)可變的速度比范圍和多個(gè)固定的前進(jìn)速度比的電力變速器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變速器，其特征在于，所述第一 差速齒輪組和第二差速齒輪組是行星齒輪組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力變速器，其特征在于，各所述行星齒輪組的托架是單小齒輪托架。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力變速器，其特征在于，所述行星 齒輪組的至少一個(gè)托架是雙小齒輪托架。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變速器，其特征在于，所述第一 扭矩傳遞裝置、第二扭矩傳遞裝置和第三扭矩傳遞裝置以及所述第一 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可操作以在電力變速器中提供五 個(gè)運(yùn)行模式，包括蓄電池倒檔模式、EVT倒檔模式、倒檔和前進(jìn)起動(dòng) 模式、持續(xù)變速傳動(dòng)范圍模式以及固定比模式。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變速器，其特征在于，所述電力變速器還包括第四扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一行星齒輪組 或第二行星齒輪組的一個(gè)部件與所述固定部件相連接。
7. —種電力變速器，包括 從發(fā)動(dòng)機(jī)接受功率的輸入部件； 輸出部件；第 一 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)；各具有第一部件、第二部件和第三部件的第一差速齒輪組和第二 差速齒輪組；所述輸入部件持續(xù)地與所述齒輪組的一個(gè)部件相連接，并且所述 輸出部件持續(xù)地與所述齒輪組的另 一個(gè)部件相連接；互連部件，其持續(xù)地將所述第一齒輪組的所述第一部件與所述第 二齒輪組的所述第一部件，或與固定部件相連接；所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)持續(xù)地與所述第一齒輪組或第二齒輪組 的一個(gè)部件相連接；所述第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電^Ut擇性地通過爪形離合器與所述第一齒 輪組或第二齒輪組的所述部件中的兩個(gè)部件相連接；第一扭矩傳遞裝置、第二扭矩傳遞裝置和第三扭矩傳遞裝置，其 用于選擇性地將所述第一齒輪組和第二齒輪組的所述部件與所述行 星齒輪組的其它部件或與所述固定部件連接，所述第一扭矩傳遞裝下置、第二扭矩傳遞裝置和第三扭矩傳遞裝置可接合，從而在所述輸入 部件和所述輸出部件之間提供帶有持續(xù)可變的速度比范圍和多個(gè)固 定的前進(jìn)速度比的電力變速器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力變速器，其特征在于，所述第一 差速齒輪組和第二差速齒輪組是行星齒輪組，并且所述第一扭矩傳遞 裝置選擇性地將所述第一行星齒輪組的一個(gè)部件與所述第一齒輪組 或第二齒輪組的一個(gè)部件相連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力變速器，其特征在于，所述第二 扭矩傳遞裝置選擇性地將所述第一齒輪組的一個(gè)部件與所述第二齒 輪組的另 一個(gè)部件相連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力變速器，其特征在于，所述第三 扭矩傳遞裝置選擇性地將所述第一齒輪組或第二齒輪組的一個(gè)部件 與所述固定部件相連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力變速器，其特征在于，所述第三 扭矩傳遞裝置與所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)中的一個(gè)并行相連，以便選擇性地 防止其旋轉(zhuǎn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力變速器，其特征在于，各所述行 星齒輪組的托架是單小齒輪托架。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力變速器，其特征在于，所述行星 齒輪組的至少一個(gè)托架是雙小齒輪托架。.
14. 一種電力變速器，包括 從發(fā)動(dòng)機(jī)接受功率的輸入部件； 輸出部件；第 一 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)；各具有第 一部件、第二部件和第三部件的第 一差速齒輪組和第二 差速齒輪組；所述輸入部件持續(xù)地與所述齒輪組的一個(gè)部件相連接，并且所述 輸出部件持續(xù)地與所述齒輪組的另 一個(gè)部件相連接；互連部件，其持續(xù)地將所述第 一齒輪組的所述第 一部件與所述第二齒輪組的所述第一部件，或與固定部件相連接；所述第 一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)持續(xù)地與所述第 一齒輪組或第二齒輪組 的一個(gè)部件相連接；所述第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)交替地與所述第一齒輪組或第二齒輪組的所述部件中的兩個(gè)部件相連接；第一扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一齒輪組的一個(gè)部件與 所述第一齒輪組或第二齒輪組的一個(gè)部件相連接；第二扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一齒輪組的一個(gè)部件與所述第二齒輪組的一個(gè)部件相連接；第三扭矩傳遞裝置，其與所述第 一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)中的一個(gè)并行相連，以便選擇性地防止其旋轉(zhuǎn)；第四扭矩傳遞裝置，其與所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)的另一個(gè)并行相連，以便選擇性地防止其旋轉(zhuǎn)；其中，所述第一扭矩傳遞裝置、第二扭矩傳遞裝置、第三扭矩傳 遞裝置和第四扭矩傳遞裝置可接合，從而提供帶有持續(xù)可變的速度比 范圍和多個(gè)固定的前進(jìn)速度比的電力變速器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電力變速器，其特征在于，所述第 一差速齒輪組和第二差速齒輪組是行星齒輪組。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電力變速器，其特征在于，各所述 行星齒輪組的托架是單小齒輪托架。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電力變速器，其特征在于，所述行 星齒輪組中的至少一個(gè)托架是雙小齒輪托架。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電力變速器，其特征在于，所述第 一扭矩傳遞裝置、第二扭矩傳遞裝置、第三扭矩傳遞裝置和第四扭矩 傳遞裝置以及所述第 一 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可操作以 在所述電力變速器中提供五個(gè)運(yùn)行模式，包括蓄電池倒檔模式、EVT 倒檔模式、倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式、持續(xù)變速傳動(dòng)范圍模式以及固定比模式。
全文摘要
本發(fā)明的電力變速器系列提供了低容量、低成本的電力變速器機(jī)構(gòu)，其包括第一差速齒輪組和第二差速齒輪組、蓄電池、兩個(gè)可互換地用作電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的電機(jī)、四個(gè)可選擇的扭矩傳遞裝置以及爪形離合器。這些可選擇的扭矩傳遞裝置單獨(dú)地或組合地接合，以產(chǎn)生一種帶有持續(xù)變速傳動(dòng)范圍(包括倒檔)和高達(dá)四個(gè)機(jī)械固定的前進(jìn)速度比的EVT。這些扭矩傳遞裝置和第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)以及第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可操作以在電力變速器中提供五個(gè)運(yùn)行模式，包括蓄電池倒檔模式、EVT倒檔模式、倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式、持續(xù)變速傳動(dòng)范圍模式以及固定比模式。
文檔編號(hào)B60K6/445GK101356070SQ200680050696
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2006年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
發(fā)明者M·拉哈文, N·K·布克諾爾 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司