專利名稱：動力傳動裝置和動力傳動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種動力傳動裝置和一種使用所述動力傳動裝置的動力傳動系 統(tǒng)，所述動力傳動裝置裝備有相互之間互鎖以將動力或轉(zhuǎn)矩從動力源傳遞到動力從動構(gòu)件 的多個動力分配轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
·已知有上述類型的動力傳動裝置用于混合動力汽車中，其裝備有由內(nèi)燃發(fā)動機 和電動機提供的動力源，和動力或轉(zhuǎn)矩從動力源傳遞至其上的從動輪。例如，動力傳動裝 置，如用于混合動力汽車，通常包括行星輪系，其由三個轉(zhuǎn)子組成中心齒輪、行星架、和環(huán) 形齒輪，其與發(fā)電機、內(nèi)燃發(fā)動機、和電動機機械連接。所述汽車的從動輪機械連接至電動 機。行星輪系設(shè)計成使得當(dāng)轉(zhuǎn)矩被施加到中心齒輪或者環(huán)形齒輪上時，其帶動行星架旋轉(zhuǎn) 以使內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而起動內(nèi)燃發(fā)動機。在發(fā)動機起動之后，發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩通過行星 架傳遞至從動輪。·例如，日本專利首次公開號為No. 2006-308039的文獻公開了上述類型的動力傳
動裝置。如上所述，動力傳動裝置被這樣設(shè)計以便行星輪系的與動力源和從動輪機械連接 的轉(zhuǎn)子被固定，其可導(dǎo)致動力源、動力從動構(gòu)件、和動力傳動裝置之間不適當(dāng)?shù)臋C械連接， 這導(dǎo)致了在汽車行駛情況下動力源和動力從動構(gòu)件之間的動力傳遞路徑的傳動比不匹配。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的首要目標(biāo)是提供一種動力傳動裝置，其裝備有動力分配裝置，并且 運行以在動力源、動力從動構(gòu)件和動力分配裝置之間建立適合的機械連接，其中動力分配 裝置由相互之間互鎖的多個轉(zhuǎn)子組成以將動力或轉(zhuǎn)矩從動力源傳遞到動力從動構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種可被用于混合動力汽車以在動力源和從動輪之 間傳遞動力或轉(zhuǎn)矩的動力傳動裝置。該動力傳動裝置包括(a)動力分配裝置，其裝備有三 個轉(zhuǎn)子第一、第二和第三轉(zhuǎn)子，其可操作以互相互鎖以分配在第一、第二和第三轉(zhuǎn)子之間 輸出的動力，并且將動力以轉(zhuǎn)動能形式輸出，第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子中的一個操作以通過 它們之間的機械連接接收由動力源以轉(zhuǎn)矩形式產(chǎn)生的輸入動力，第一、第二和第三轉(zhuǎn)子中 的另一個操作以通過它們之間的機械連接將動力輸出到動力從動構(gòu)件，動力傳動裝置設(shè)計 成使得第一、第二和第三轉(zhuǎn)子中的一個的轉(zhuǎn)速取決于第一、第二和第三轉(zhuǎn)子中剩下的兩個 的轉(zhuǎn)速；(b)第一連接裝置，其操作以通過獨立于第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子延伸的第一動力 傳遞路徑在第一與第二轉(zhuǎn)子之間建立機械連接；(C)第二連接裝置，其操作以通過獨立于 第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子延伸的第二動力傳遞路徑在第二和第三轉(zhuǎn)子之間建立機械連接；和 (d)控制器，以操作以控制動力在動力源和動力從動構(gòu)件之間的傳遞。控制器選擇地可操作在第一操作模式和第二操作模式下。在第一操作模式，控制器通過第一連接裝置建立機械 連接，同時通過第二連接裝置阻斷機械連接。在第二操作模式，控制器通過第二連接裝置建 立機械連接，同時通過第一連接裝置阻斷機械連接。特別地，第一操作模式和第二操作模式可被選擇性地切換，從而在動力源、動力從 動構(gòu)件、動力分配裝置的轉(zhuǎn)子之間實現(xiàn)期望的連接，以匹配動力傳動裝置的操作條件。
動力分配裝置可具有轉(zhuǎn)子，在第一和第二操作模式中的至少一種模式下，一個連 接至動力源，另一個連接至動力從動構(gòu)件。在此情況下，轉(zhuǎn)子中的一個的轉(zhuǎn)速取決于轉(zhuǎn)子中 的剩余兩個。因此，在第一和第二操作模式中的至少一種模式下，第一至第三轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速取 決于動力源和動力從動構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，動力傳動裝置還包括轉(zhuǎn)軸、直接連接至轉(zhuǎn)軸的第一離合 器、和直接連接至轉(zhuǎn)軸的第二離合器。轉(zhuǎn)軸機械連接至動力分配裝置的第二轉(zhuǎn)子，并操作以 隨著第二轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。第一離合器操作以將轉(zhuǎn)軸機械地連接至第一轉(zhuǎn)子。第二離合 器操作以將轉(zhuǎn)軸機械連接至第三轉(zhuǎn)子。第一和第二離合器到相同轉(zhuǎn)軸的直接機械連接允許 第一和第二離合器相互靠近地設(shè)置，因此，利于第一和第二離合器的容易布局。在第一和第 二離合器是液壓型的情況下，其結(jié)果是易于設(shè)計液壓路徑并且允許整個動力傳動裝置在尺 寸上得以減小。當(dāng)?shù)谝缓偷诙D(zhuǎn)子的每個旋轉(zhuǎn)方向符號具有正值和負(fù)值中的預(yù)選一個時，從第一 和第二轉(zhuǎn)子輸出的旋轉(zhuǎn)能在第一操作模式中符號彼此相反，同時，從第二和第三轉(zhuǎn)子輸出 的旋轉(zhuǎn)能在第二操作模式中符號彼此相同或為零。參照圖6(a)，第一轉(zhuǎn)子是第二行星齒輪 組24的中心齒輪S。第二轉(zhuǎn)子是第二行星齒輪組24的行星架C。第三轉(zhuǎn)子是第一行星齒 輪組22的行星架C。動力傳動裝置設(shè)計成使得當(dāng)?shù)诙行驱X輪組24的中心齒輪S和行 星架C的旋轉(zhuǎn)方向符號設(shè)置為正和負(fù)值中的一個時，從第一行星齒輪組22的行星架C輸出 的旋轉(zhuǎn)能或動力和從第二行星齒輪組24的行星架C輸出的旋轉(zhuǎn)能或動力的符號彼此相同 或為零(0)。這使發(fā)動機12能夠在第二操作模式中被起動。特別地，在第一操作模式，從第一和第二轉(zhuǎn)子輸出的旋轉(zhuǎn)能符號彼此相反，從而產(chǎn) 生能量的循環(huán)。能量的循環(huán)的優(yōu)點在于可實現(xiàn)所謂的空檔，其中第三轉(zhuǎn)子的速度甚至在第 一和第二轉(zhuǎn)子的速度絕對值大于零(0)時為零(0)，但缺點在于降低了能量效率。相應(yīng)地， 當(dāng)缺點變得明顯時，不適宜使用第一操作模式。在第二操作模式中，動力不在第二和第三轉(zhuǎn) 子之間循環(huán)?？刂破骺汕袚Q第一操作模式至第二操作模式，在第一操作模式中，第一和第二 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向符號是固定的，進行動力循環(huán)，在第二操作模式，動力不循環(huán)，換句話說，在 不顛倒第一和第二轉(zhuǎn)子的情況下，將動力傳動裝置的動力被循環(huán)的操作條件改變?yōu)閯恿?動裝置的動力不被循環(huán)的操作條件。旋轉(zhuǎn)能的符號表示了能量是從轉(zhuǎn)子輸出還是輸入至轉(zhuǎn)子。在第一和第二操作模式中動力從動構(gòu)件被連接至第三轉(zhuǎn)子。換句話說，第一和第 二轉(zhuǎn)子連接至動力源，以便在第一操作模式中由動力源產(chǎn)生的能量可以在第一和第二轉(zhuǎn)子 之間循環(huán)。第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子鏈成使得其轉(zhuǎn)速在列線圖中位于直線上。第一和第二連接裝置中的一個操作以把轉(zhuǎn)速位于列線圖兩端的第一、第二、和第 三轉(zhuǎn)子中的兩個連接起來，或者以把轉(zhuǎn)速位于列線圖一端和兩端之間的中間的第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子中的兩個連接起來。第一和第二連接裝置中的一個包括變速器。在變速器的輸出_輸入速度比用自變 量表示，并且從動力源到動力從動輪的動力傳遞路徑的輸出-輸入速度比通過關(guān)于自變量 的因變量表示的函數(shù)中，該函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)值的符號在第一操作模式中與其在第二操作模 式中相反。特別地，當(dāng)?shù)谝徊僮髂Ｊ奖磺袚Q到第二操作模式時，通過將速度變量的輸出-輸 入速度比在相反于進入第二操作模式之前方向的方向上改變，可在相反于第一操作模式下 方向的方向上改變作為因變量的輸出-輸入速度比。這允許可被調(diào)節(jié)的輸出-輸入速度比 范圍得到增加，其可允許變速器的尺寸得到減小。動力源可在第一和第二操作模式中都機械連接至第一轉(zhuǎn)子。動力從動構(gòu)件可在第 一和第二操作模式中都機械連接至第三轉(zhuǎn)子。特別地，動力源連接至第一轉(zhuǎn)子或第二轉(zhuǎn)子， 從而引起動力在第一操作模式中在第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子之間的循環(huán)以實現(xiàn)空檔。第二轉(zhuǎn)子和第三轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩與第一轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩大小成比例。在第一和第二操作模 式中動力源可機械連接至第二轉(zhuǎn)子，同時在第一和第二操作模式中動力從動構(gòu)件可機械連 接至第三轉(zhuǎn)子。特別地，動力源連接至第一轉(zhuǎn)子或第二轉(zhuǎn)子，從而引起動力在第一操作模 式中在第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子間的循環(huán)以實現(xiàn)空檔。進一步地，當(dāng)在第二操作模式中沒有負(fù) 載施加至第一轉(zhuǎn)子(也就是第一轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩為零)時，這將使第二和第三轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩為零 (0)，以便第二和第三轉(zhuǎn)子通過第二連接裝置直接相互連接。在第一和第二操作模式中第二轉(zhuǎn)子可機械連接至變速器。在第一和第二操作模式中第一轉(zhuǎn)子可機械連接至變速器。在第一和第二操作模式中第三轉(zhuǎn)子可機械連接至變速器?？刂破饔糜谠诘谝徊僮髂Ｊ胶偷诙僮髂Ｊ街g切換。第一和第二連接裝置中的 至少一個包括第二模式切換變速器，其用來改變第二和第三轉(zhuǎn)子中至少一個的轉(zhuǎn)速以補償 在第一操作模式被切換至第二操作模式時第二和第三轉(zhuǎn)子間的速度差以建立在第二和第 三轉(zhuǎn)子間的機械連接。特別地，當(dāng)?shù)谝徊僮髂Ｊ角袚Q至第二操作模式時，第二轉(zhuǎn)子和第三轉(zhuǎn) 子之間的速度差將大致為零(0)，從而避免它們之間的轉(zhuǎn)矩傳遞的破壞。第二模式切換變速器可具有固定的輸出-輸入速度比。這允許簡化第二模式切換 變速器的結(jié)構(gòu)。第一和第二連接裝置中的至少一個包括第一模式切換變速器，其用來改變第一和 第二轉(zhuǎn)子中至少一個的轉(zhuǎn)速以補償當(dāng)?shù)诙僮髂Ｊ奖磺袚Q至第一操作模式時第一和第二 轉(zhuǎn)子間的速度差以建立在第一和第二轉(zhuǎn)子間的機械連接。特別地，當(dāng)?shù)诙僮髂Ｊ角袚Q至 第一操作模式時，第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子之間的速度差將大致為零(0)，從而避免它們之間的 轉(zhuǎn)矩傳遞的破壞。第一模式切換變速器可具有固定的輸出-輸入速度比。這允許簡化第二模式切換 變速器的結(jié)構(gòu)。動力分配裝置可包括裝備有中心齒輪、行星架、和環(huán)形齒輪的第一行星齒輪組和 裝備有中心齒輪、行星架、和環(huán)形齒輪的第二行星齒輪組。第一行星齒輪組的中心齒輪、行 星架和環(huán)形齒輪中的兩個機械連接至第二行星齒輪組的中心齒輪、行星架和環(huán)形齒輪中的 兩個。第一和第二行星齒輪組的中心齒輪、行星架和環(huán)形齒輪分為在列線圖中具有轉(zhuǎn)速相 互不同的四組，動力分配裝置的三個轉(zhuǎn)子屬于該四組中的三個。
動力分配裝置的第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子可替代地由差速齒輪的半軸齒輪(側(cè)齒輪)、小齒輪和環(huán)形齒輪執(zhí)行。動力源可以是安裝于機動車中的主發(fā)動機，同時動力從動構(gòu)件可以是機動車的從 動輪。動力源可以通過旋轉(zhuǎn)電機器和內(nèi)燃機實現(xiàn)。第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子可鏈成使得其 轉(zhuǎn)速在列線圖中排成直線。動力分配裝置還包括在列線圖中位于直線上的第四轉(zhuǎn)子。動力 傳動裝置還可包括第一動力傳動控制裝置，其用于選擇性地建立和阻斷動力從第一到第 四轉(zhuǎn)子中的用作起動轉(zhuǎn)子以起動內(nèi)燃機的一個轉(zhuǎn)子傳遞至內(nèi)燃機；和第二動力傳動控制裝 置，其用于選擇性地建立和阻斷動力從內(nèi)燃機傳遞至第一到第四轉(zhuǎn)子中的用作動力傳遞轉(zhuǎn) 子且不是起動轉(zhuǎn)子的一個轉(zhuǎn)子。特別地，起動轉(zhuǎn)子可施加轉(zhuǎn)矩至內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)軸上，同時發(fā)動 機的轉(zhuǎn)矩可被施加于動力傳遞轉(zhuǎn)子。換句話說，內(nèi)燃機可通過使用起動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩來起動， 從而消除對單獨的發(fā)動機起動器的需求。動力在起動轉(zhuǎn)子、動力傳遞轉(zhuǎn)子和內(nèi)燃機之間的 傳遞可被選擇性地建立和阻斷，從而避免當(dāng)內(nèi)燃機靜止(停工)時對內(nèi)燃機轉(zhuǎn)軸施加轉(zhuǎn)矩 引起的不必要的能量消耗，并且還使得在內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)軸、起動轉(zhuǎn)子和動力傳遞轉(zhuǎn)子之間的 動力傳遞能夠基于其間速度差建立或阻斷。第一動力傳動控制裝置可包括電控阻斷器，其用于阻斷動力在起動轉(zhuǎn)子和內(nèi)燃機 轉(zhuǎn)軸之間的傳遞。這避免了在需要起動內(nèi)燃機之前動力從起動轉(zhuǎn)子到內(nèi)燃機轉(zhuǎn)軸的傳遞， 從而使得因在需要起動內(nèi)燃機之前施加至內(nèi)燃機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩所引起的不必要的能量消耗 最小化。第一動力傳動控制裝置還可包括單向傳動裝置，其在起動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相對于內(nèi)燃 機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為非負(fù)的條件下傳遞動力至內(nèi)燃機。當(dāng)燃料在內(nèi)燃機的燃燒室中燃燒時，產(chǎn) 生了轉(zhuǎn)矩，這將導(dǎo)致發(fā)動機轉(zhuǎn)軸的速度迅速提高。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)這種變化時，其可能 引起存在于動力傳動裝置的轉(zhuǎn)矩脈動。單向傳動裝置操作以在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)軸的速度增大并超 過起動轉(zhuǎn)子的速度時，阻斷動力從內(nèi)燃機轉(zhuǎn)軸至起動轉(zhuǎn)子的傳遞，從而避免動力從發(fā)動機 到起動轉(zhuǎn)子的傳遞。第二動力傳動控制裝置可包括單向傳動裝置，其在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速相對于動力 傳遞轉(zhuǎn)子的速度為非負(fù)的條件下傳遞來自內(nèi)燃機的動力。當(dāng)需要將內(nèi)燃機轉(zhuǎn)軸機械連接至 動力傳遞轉(zhuǎn)子以施加內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)矩至動力傳遞轉(zhuǎn)子時，其可通過使轉(zhuǎn)軸的速度與動力傳遞 轉(zhuǎn)子的速度達到一致然后使它們機械連接來平穩(wěn)實現(xiàn)。然而，這要求精密控制。因此，本發(fā) 明的動力傳動裝置具有單向傳動裝置，以在發(fā)動機轉(zhuǎn)軸的速度與動力傳遞轉(zhuǎn)子的速度達到 一致時的時刻，以簡單的方式開始將由發(fā)動機輸出的動力傳遞至動力傳遞轉(zhuǎn)子。起動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的絕對值小于或等于動力傳遞轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的絕對值。容易降低起 動轉(zhuǎn)子的速度，其使得在起動發(fā)動機起動轉(zhuǎn)子和發(fā)動機轉(zhuǎn)軸的速度差能夠得到降低。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于車輛的動力傳動系統(tǒng)，其包括上述的動力 傳動裝置和負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)用裝置，負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)用裝置用于控制第一動力傳動裝置的操作以當(dāng) 要求制動車輛時施加內(nèi)燃機的負(fù)載轉(zhuǎn)矩至起動轉(zhuǎn)子。這用來補償由旋轉(zhuǎn)電機的再生操作產(chǎn) 生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的不足，以產(chǎn)生制動力。動力傳動系統(tǒng)被優(yōu)選地設(shè)計成使得從輸入(為旋轉(zhuǎn)電機器)延伸至輸出(為從動 輪)的動力傳遞路徑的總輸出-輸入速度比可被調(diào)節(jié)至足夠低的速度值。這是因為允許減小旋轉(zhuǎn)電機器的尺寸，從而導(dǎo)致由旋轉(zhuǎn)電機器的再生操作產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的不足。上述設(shè) 計可通過將旋轉(zhuǎn)電機器機械連接至四個轉(zhuǎn)子中的在第一操作模式中未被機械聯(lián)結(jié)到從動 輪的兩個轉(zhuǎn)子并且通過變速器與所述兩個轉(zhuǎn)子中的一個建立連接來實現(xiàn)。


通過下文給出的詳細(xì)描述及本發(fā)明的優(yōu)選實施例的附圖，本發(fā)明將被更充分的理 解，然而，其不應(yīng)將本發(fā)明限制到具體實施例，而是僅僅旨在解釋和理解。在圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的安裝于車輛的混合動力系統(tǒng)中的動力傳動 裝置的方框圖；圖2是示出圖1的動力傳動裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3(a)是示出當(dāng)車輛被馬達發(fā)電機起動時的動力傳遞路徑的示意方框圖；圖3(b)是示出隨內(nèi)燃機的速度一起圖1的動力傳動裝置的動力分配裝置的操作 的列線圖；圖4(a)是示出當(dāng)內(nèi)燃機由圖1的動力分配裝置起動時的動力傳遞路徑的示意方 框圖；圖4(b)是示出隨內(nèi)燃機的速度一起動力分配裝置的操作的列線圖；圖5(a)是示出在圖1的動力傳動裝置處在第一操作模式時傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的動 力傳遞路徑的示意方框圖；圖5(b)是示出如圖5(a)所示在第一操作模式中隨內(nèi)燃機的速度一起動力分配裝 置的操作的列線圖；圖6(a)是示出在圖1的動力傳動裝置處在第二操作模式即高速區(qū)域時傳遞發(fā)動 機轉(zhuǎn)矩的動力傳遞路徑的示意方框圖；圖6(b)是圖示僅從馬達發(fā)電機輸出正或負(fù)轉(zhuǎn)矩的情況的部分示意方框圖；圖6(c)是圖示僅從內(nèi)燃機輸出正或負(fù)轉(zhuǎn)矩的情況的部分示意方框圖；圖7(a)是示出當(dāng)?shù)谝徊僮髂Ｊ奖磺袚Q到第二操作模式時圖1中動力傳動裝置中 的動力傳遞的效率的圖表；圖7(b)是示出當(dāng)?shù)谝徊僮髂Ｊ奖磺袚Q到第二操作模式時圖1中動力傳動裝置中 的總輸出-輸入速度比的圖表；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的動力傳動裝置的方框圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的動力傳動裝置的方框圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的動力傳動裝置的方框圖；圖11 (a)是示出根據(jù)本發(fā)明第五實施例的動力傳動裝置的示意方框圖；圖11(b)是示出當(dāng)車輛的從動輪在向后方向運行時隨內(nèi)燃機的速度一起動力分 配裝置的操作的列線圖；圖11(c)是示出當(dāng)車輛的從動輪在向前方向運行時隨內(nèi)燃機的速度一起動力分 配裝置的操作的列線圖；圖12(a)是示出根據(jù)本發(fā)明第六實施例的動力傳動裝置的示意方框圖；圖12(b)是示出當(dāng)車輛的從動輪在向后方向運行時隨內(nèi)燃機的速度一起動力分配裝置的操作的列線圖；圖12(c)是示出當(dāng)車輛的從動輪在向前方向運行時隨內(nèi)燃機的速度一起動力分 配裝置的操作的列線圖；圖13(a)示出根據(jù)本發(fā)明第七實施例的動力傳動裝置的示意方框圖；圖13(b)是示出圖13(a)的動力傳動裝置的總輸出-輸入速度比的變化的視圖；圖14是示出本發(fā)明的動力傳動裝置可能的檔位排列的方框圖；圖15(a)是動力傳動裝置的變型的透視圖；圖15(b)是動力傳動裝置的變型的透視圖；圖16(a)，16(b)，和16(c)是示出行星齒輪組至(多個)動力源和動力從動構(gòu)件的 可能的機械連接的例子的視圖；圖17(a)和17(b)是示出變速器在本發(fā)明的動力傳動裝置中的可能布局的方框 圖；圖18(a)和18(b)是示出第一實施例的動力傳動裝置的變型的方框圖；圖19(a)和19(b)是示出第一實施例的動力傳動裝置的變型的方框圖；圖20(a)和20(b)是示出第一實施例的動力傳動裝置的變型的方框圖；圖21 (a)至21(j)是示出本發(fā)明的動力分配裝置的變型結(jié)構(gòu)的列線圖；圖22(a)至圖22(j)是示出本發(fā)明的動力分配裝置的變型結(jié)構(gòu)的列線圖；圖23 (a)和23 (b)是動力傳動裝置的變型的透視圖；圖24是示出第一實施例的動力傳動裝置的變型的方框圖；圖25是圖示第一實施例的動力傳動裝置的變型的剖視圖；圖26是圖示第一實施例的動力傳動裝置的變型的剖視圖；和圖27是圖示在發(fā)動機制動模式中第一實施例的動力傳動裝置的變型的方框圖。
具體實施例方式參考附圖，其中在若干視圖中相同的參考數(shù)字表示相同的部件，具體到圖1，示出 了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的安裝在混合動力系統(tǒng)中的動力傳動裝置。混合動力系統(tǒng)可用于 所謂的混合動力汽車中?；旌蟿恿ο到y(tǒng)包括馬達發(fā)電機10和動力分配裝置20。馬達發(fā)電機10由三相交流 (ac)馬達發(fā)電裝置成，且用于動力產(chǎn)生裝置或隨同內(nèi)燃機12的主發(fā)動機。動力分配裝置 20用于在設(shè)置于其中的動力分配轉(zhuǎn)子，換句話說，在機動車輛的馬達發(fā)電機10、內(nèi)燃機(例 如，汽油發(fā)動機)12和機動車的從動輪14之間分配待被輸出的動力或轉(zhuǎn)矩。動力分配裝置20包括第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24。第一行星鹵輪組 22具有機械聯(lián)結(jié)至第二行星齒輪組24的行星架C的環(huán)形齒輪R，且還具有機械聯(lián)結(jié)至第二 行星齒輪組24的中心齒輪S的中心齒輪S。馬達發(fā)電機10的輸出軸10a(即轉(zhuǎn)軸)機械 連接至第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R。車輛的從動輪14機械連接至第一行星齒輪組22 的環(huán)形齒輪R和第二行星齒輪組24的行星架C。特別地，第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R 和第二行星齒輪組24的行星架C通過通常的差速齒輪、通常的驅(qū)動軸和齒輪組件G6機械 連接至從動輪14。注意動力分配裝置20的轉(zhuǎn)子(其在下面也被稱為動力分配轉(zhuǎn)子)，如 這里提及的，并不限于第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪S、行星架C和環(huán)形齒輪R，而是可額外地或僅僅包括差速齒輪的轉(zhuǎn)動部分和/或驅(qū)動軸。第一行星齒輪組22的行星架C通過離合器30機械連接至內(nèi)燃機12的曲軸(也 就是轉(zhuǎn)軸12a)。離合器30用作電子控制機械阻斷器以阻斷或阻止動力(轉(zhuǎn)矩)在第一行 星齒輪組22的行星架C和轉(zhuǎn)軸12a之間的傳遞。在該實施例中，離合器30是常開型。單向軸承34設(shè)置在第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪S和發(fā) 動機12的轉(zhuǎn)軸12a之間。單向軸承34用作單向傳動控制裝置以在轉(zhuǎn)軸12a的轉(zhuǎn)速不低于 第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪S的轉(zhuǎn)速的情況下允許動力(轉(zhuǎn)矩) 從發(fā)動機12到第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪S的傳遞。換句話說， 單向軸承34用于使中心齒輪S跟隨發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a的旋轉(zhuǎn)，除非中心齒輪S的轉(zhuǎn)速 高于轉(zhuǎn)軸12a的轉(zhuǎn)速。第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪S通過連續(xù)變速傳動裝置 (CVT) 36、離合器Cl和齒輪組件G3機械連接至馬達發(fā)電機10的轉(zhuǎn)軸10a。換句話說，第一 行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪S鏈成以在沒有動力分配裝置20的接合 中心齒輪S的轉(zhuǎn)子(也就是動力分配轉(zhuǎn)子)或轉(zhuǎn)動部分的情況下接收來自馬達發(fā)電機10 的轉(zhuǎn)矩。齒輪組件G3用作反轉(zhuǎn)齒輪以使第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的中心 齒輪S的速度與第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R的速度定向成具有相互不同的符號(也 就是方向)。齒輪組件G3的齒數(shù)可與第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R的齒數(shù)一樣或不一 樣。CVT36，如本實施例中使用的，是使用金屬的或橡膠帶的機械型。離合器Cl用作電子控 制液壓阻斷器以阻斷或斷開動力在CVT36和第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R之間的傳遞。通過CVT36、離合器C2和齒輪組件G4，第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24 的中心齒輪S還被機械地連接至第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R和第二行星齒輪組24的 行星架C。離合器C2用作電子控制液壓阻斷器以阻止動力在第一行星齒輪組22的環(huán)形齒 輪R和第二行星齒輪組24的行星架C的組與CVT36之間的傳遞。液壓系統(tǒng)還包括控制器40以控制動力傳動裝置的運行。特別地，控制器40用于 致動離合器30、C1和C2以控制動力傳動裝置的運行，并且確定用于發(fā)動機12的控制變量。 控制器40還用于控制電動力變換器(EPC)電路42的運行以確定用于馬達發(fā)電機10的控
制變量。圖2是示出了動力傳動裝置的機械結(jié)構(gòu)的截面圖。第一和第二行星齒輪組22和24具有中心齒輪S，其彼此同軸設(shè)置并互相機械連 接。中心齒輪S通過CVT36的滑輪36a、帶36c和滑輪36b還被連接至轉(zhuǎn)軸ax。離合器Cl 和C2直接連接至轉(zhuǎn)軸ax以建立或阻止轉(zhuǎn)軸ax和齒輪組件G3之間以及轉(zhuǎn)軸ax和齒輪組 件G4之間的機械連接。離合器Cl和C2直接連接至轉(zhuǎn)軸ax利于容易減小離合器Cl和C2 和動力傳動裝置的尺寸。這是因為工作流體流通通過的液壓線路被允許互相靠近設(shè)置。動力傳動裝置被這樣設(shè)計以便可選擇地在第一操作模式或第二操作模式下運行。 在第一操作模式，離合器Cl處于接合狀態(tài)，同時離合器C2位于分離狀態(tài)。在第二操作模式， 離合器Cl處于分離狀態(tài)，同時離合器C2位于接合狀態(tài)。在下面將分別描述動力傳動裝置 在第一操作模式和第二操作模式下的運行和當(dāng)將第一操作模式切換到第二操作模式時車 輛運行狀態(tài)的順序。第一操作模式
第一操作模式是由馬達發(fā)電機10實現(xiàn)車輛起動運行的起動模式。下面將參考附 圖3(a)和3(b)描述第一操作模式。附圖3(a)圖示了當(dāng)車輛起動時的動力傳遞路徑。附 圖3(b)是圖示了隨內(nèi)燃機12的速度一起動力分配裝置20的運行的列線圖。在所示出的 情況下，離合器30被分離以阻斷內(nèi)燃機12和第一行星齒輪組22的行星架C之間的連接。在附圖2(a)和2(b)的例子中，內(nèi)燃機12停止。組成動力分配裝置20的第一行星 齒輪組22和第二行星齒輪組24的轉(zhuǎn)子的速度取決于馬達發(fā)電機10的速度和CVT36的傳 動比(也稱作輸出-輸入速度比、變速比、滑輪比，或者CVT比)。特別地，在附圖2(b)的列 線圖中，第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪S的速度(也就是附圖2(b) 中動力傳遞轉(zhuǎn)子的速度)、第一行星齒輪組22的行星架C的速度(也就是附圖2(b)中起 動轉(zhuǎn)子的速度)、第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R的速度和第二行星齒輪組24的行星架C 的速度(也就是附圖2(b)的輸出速度)、和第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R的速度(也就 是MGlO的速度)位于斜直線上。因此，動力分配裝置20的除第一行星齒輪組22和第二行 星齒輪組24的中心齒輪S和第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R之外的轉(zhuǎn)子的速度通過確定 中心齒輪S和第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R的速度來設(shè)置。第一和第二行星齒輪組22 和24的中心齒輪S、行星架C、和環(huán)形齒輪R互相連接地旋轉(zhuǎn)。例如，取決于中心齒輪S和 環(huán)形齒輪R的速度，只有行星架C的速度可為零(0)。該實施例的動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計成以使馬達發(fā)電機10在起動車輛時能產(chǎn)生 更高程度的轉(zhuǎn)矩，而不需要增大馬達發(fā)電機10的尺寸。這是由于以下原因。在第二行星齒輪組24中，如果將中心齒輪S的齒數(shù)Zs與環(huán)形齒輪R的齒數(shù)&的 比(也就是Zs/Zr)定義為P，馬達發(fā)電機10的速度Nm與中心齒輪S的速度Ns的比(也 就是Nm/Ns)定義為β，和環(huán)形齒輪R、中心齒輪S、行星架C、和馬達發(fā)電機10的轉(zhuǎn)矩分別 定義為撲、1^、1^、和Tm，則滿足以下列出的方程式。Tr = -Tc/(1+P )(cl)Ts = - P Tc/(1+P )(c2)β (Tm+Tr) = Ts(c3)使用方程式(cl)和(c2)消去方程式(c3)中的轉(zhuǎn)矩Tr和Ts，我們得到Tc = (1+ρ)Τm/{(ρ/β)-1}(c4)方程式(c4)示出了第二行星齒輪組24的行星架C(即，動力分配裝置20的輸出 軸)的轉(zhuǎn)矩Tc的顯著增加，換句話說，傳遞至從動輪14的轉(zhuǎn)矩通過使比P和β彼此逼近 來實現(xiàn)。這確保了在不需增大馬達發(fā)電機10的尺寸的情況下為起動車輛所需的轉(zhuǎn)矩。在下面將描述發(fā)動機12的起動控制。附圖4(a)和4(b)示出了起動發(fā)動機12的動力傳動裝置的運行。附圖4(a)圖示 了當(dāng)發(fā)動機12被起動時的動力傳遞路徑。附圖4(b)是示出隨發(fā)動機12的速度一起動力 分配裝置20的運行的列線圖。當(dāng)要求起動發(fā)動機12時，控制器40使離合器30接合以通過離合器30將第一行 星齒輪組22的行星架C的轉(zhuǎn)矩(也就是起動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩)傳遞至發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a，因 此實現(xiàn)發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a的初始旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a由第一行星齒輪組22的 行星架C的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動或轉(zhuǎn)動。當(dāng)發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a的速度增加至給定值時，控制器40 開始控制發(fā)動機12中的燃料燃燒。在當(dāng)發(fā)動機12被轉(zhuǎn)動之后燃料開始燃燒時的最初階段，轉(zhuǎn)軸12a上的轉(zhuǎn)矩快速增大，使得其速度快速增力Π。由在發(fā)動機12中最初的燃料燃燒引起 的轉(zhuǎn)矩脈動至動力分配裝置20的傳遞，可通過選擇CVT36的傳動比來消除，以大大增加從 發(fā)動機12 (也就是轉(zhuǎn)矩輸入)延伸至從動輪14 (也就是轉(zhuǎn)矩輸出)的動力傳遞路徑的總傳 動比(也就是輸出-輸入速度比)。當(dāng)發(fā)動機12的起動完成時，控制器40使離合器30分罔。附圖5(a)和5(b)示出了當(dāng)發(fā)動機12起動以后動力傳動裝置的運行。附圖5(a) 圖示了動力傳遞路徑，通過其可傳遞由發(fā)動機12輸出的轉(zhuǎn)矩。附圖5(b)示出表示了隨發(fā) 動機12的速度一起動力分配裝置20的運行的列線圖。將離合器30分離以阻斷發(fā)動機12 和第一行星齒輪組22的行星架C之間的連接。在發(fā)動機12起動以后，發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a的速度達到第一行星齒輪組22和第 二行星齒輪組24的中心齒輪S的速度(也就是動力傳遞轉(zhuǎn)子的速度)，因此將發(fā)動機12的 轉(zhuǎn)矩賦予給動力分配裝置20。在轉(zhuǎn)矩從發(fā)動機12傳遞至動力分配裝置20后，控制器40可 使馬達發(fā)電機10操作為發(fā)電機運行或者關(guān)閉動力變換器電路42以將馬達發(fā)電機10置于 無負(fù)載運行。從以上討論顯然可知，本實施例的動力傳動裝置能夠在由馬達發(fā)電機10供能的 車輛運轉(zhuǎn)期間起動內(nèi)燃機12，換句話說，在不使用裝備有電動機的典型發(fā)動機起動器的情 況下馬達發(fā)電機10的運行期間起動內(nèi)燃機12。用于起動發(fā)動機12的轉(zhuǎn)子(也就是第一行 星齒輪組22的行星架C)和發(fā)動機12的轉(zhuǎn)矩被傳遞至其上的轉(zhuǎn)子(也就是第一行星齒輪 組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪S)被設(shè)計成為分離的，換句話說，布置成互相獨立， 因此使得來自發(fā)動機12轉(zhuǎn)矩被傳至其上的轉(zhuǎn)子的速度在發(fā)動機12起動后迅速提高。這導(dǎo) 致發(fā)動機12在有效運行區(qū)域內(nèi)運行的時間增加。第二操作模式附圖6(a)圖示了在第二操作模式下的動力傳動裝置的動力傳遞路徑。第一和第 二行星齒輪組22和24的中心齒輪S機械連接至第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R和第二 行星齒輪組24的行星架C。附圖6(b)圖示了正或負(fù)轉(zhuǎn)矩僅僅由馬達發(fā)電機10輸出的情 形。附圖6(c)圖示了正或負(fù)轉(zhuǎn)矩僅僅由發(fā)動機12輸出的情形。第一行星齒輪組22沒有 對轉(zhuǎn)矩傳遞起作用，因此從附圖6(b)和6(c)中省略。特別地，從以上方程式(cl)和(c2) 中可明顯看出，當(dāng)行星架C的轉(zhuǎn)矩Tc為零(0)時，將引起中心齒輪S的轉(zhuǎn)矩Ts和環(huán)形齒輪 R的轉(zhuǎn)矩Tr為零(0)，使得第一行星齒輪組22沒有對轉(zhuǎn)矩傳遞起作用。附圖6(b)中的操作模式在能量效率方面高于第一操作模式。這是因為動力分配 裝置20設(shè)計成以便在第一操作模式下第二行星齒輪組24的行星架C和第二行星齒輪組24 的中心齒輪S的輸出轉(zhuǎn)動能量(也就是動力)的符號彼此相反，而在附圖6(b)的操作模式 下符號彼此相同(也就是負(fù)號(_))。特別地，當(dāng)動力分配裝置20的動力分配轉(zhuǎn)子中的兩個 通過延伸在動力分配裝置20外的機械路徑互相機械連接，并且所述兩個轉(zhuǎn)子的輸出轉(zhuǎn)動 能量的符號彼此不同時，能量或動力從所述兩個轉(zhuǎn)子中的一個傳遞至另一個轉(zhuǎn)子，因此導(dǎo) 致能量效率的降低。相反地，在附圖6(b)中的例子中，第二行星齒輪組24的行星架C的動 力和第二行星齒輪組24的中心齒輪S的動力，它們通過延伸在動力分配裝置20外的機械 路徑通過CVT36互相耦合，符號相同，因此導(dǎo)致與第一操作模式下相比能量效率增加。從每 個行星齒輪組22和24的三個轉(zhuǎn)子中的一個輸入的動力被完全分配在剩余的兩個轉(zhuǎn)子之間的模式，在下面將被稱作為動力分配模式。注意在附圖6 (b)右側(cè)的表中，中心齒輪S、行星架C和環(huán)形齒輪R中每個的旋轉(zhuǎn) 方向的加(+)和減(_)號代表相反的方向其正常方向和反向，轉(zhuǎn)動能量(也就是動力)的 加(+)號表示轉(zhuǎn)動能量從動力分配裝置20輸出，轉(zhuǎn)矩的加(+)和減(-)號限定成以便滿足 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動方向的符號的積是轉(zhuǎn)動能量(也就是動力)的符號的條件。動力的循環(huán)僅僅取 決于動力分配裝置20的轉(zhuǎn)子的動力的符號是否彼此相同。附圖6(b)的表基于如下事實得 到，即環(huán)形齒輪R和行星架C的轉(zhuǎn)矩符號不同，且中心齒輪S和行星架C的轉(zhuǎn)矩符號也不 同(見方程式(cl)和(c2))，且中心齒輪S、行星架C和環(huán)形齒輪R的旋轉(zhuǎn)方向的符號相同 (見附圖5(b)的列線圖)。附圖6(c)的操作模式在能量效率方面也高于第一操作模式。這是因為由發(fā)動機 12輸出的轉(zhuǎn)矩通過CVT36直接傳遞至從動輪14 (如附圖6(c)中由“out”所指示)，使得能 量不被通過動力分配裝置20輸出至驅(qū)動輪14。這種操作模式通過將環(huán)形齒輪R的轉(zhuǎn)矩Tr 設(shè)置為零(0)以引起中心齒輪S的轉(zhuǎn)矩Ts和行星架Tc的轉(zhuǎn)矩Tc為零(0)(見Eqs. (cl) 和(c2))來實現(xiàn)。當(dāng)要求在第二操作模式下起動內(nèi)燃機12時，控制器40使離合器30接合以將第一 行星齒輪組22的行星架C連接至發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a。在該模式下，動力分配裝置20鏈 成使得當(dāng)?shù)诙行驱X輪組24的中心齒輪S和行星架C的旋轉(zhuǎn)方向的符號被設(shè)置為正值和 負(fù)值中的一個時，從第一行星齒輪組22的行星架C輸出的旋轉(zhuǎn)能量或動力和從第二行星齒 輪組24的行星架C輸出的旋轉(zhuǎn)能量或動力符號彼此相同或為零(0)。在第一操作模式中， 如上所述，第二行星齒輪組24的中心齒輪S和行星架C的旋轉(zhuǎn)能量的符號彼此相反。能量效率較低的第一操作模式用于起動發(fā)動機12的原因是因為第一操作模式可 實現(xiàn)在馬達發(fā)電機10或發(fā)動機12的運行期間將從動輪14的速度置于零(0)的所謂的齒輪 空檔，并還可增大轉(zhuǎn)矩輸出。齒輪空檔在第一操作模式下得到建立，因為第一操作模式引起 動力在動力分配裝置20的轉(zhuǎn)子之間的循環(huán)，其是對能量效率降低起作用的因素。特別地， 當(dāng)動力分配裝置20處于齒輪空檔時，輸出到從動輪14的旋轉(zhuǎn)能量(也就是動力)的量將 為零(0)。如果動力沒有通過延伸穿過馬達發(fā)電機10、發(fā)動機12、和動力分配裝置20的環(huán) 形機械路徑循環(huán)時，根據(jù)能量守恒定律將造成馬達發(fā)電機10或發(fā)動機12的輸出能量在動 力分配裝置20中被完全消耗為熱能量。這將導(dǎo)致沒有用于分配動力的動力分配裝置20的 不實用結(jié)構(gòu)，換句話說，其中轉(zhuǎn)子沒有用作動力分配裝置20的動力分配轉(zhuǎn)子。因此，動力的 循環(huán)對于實現(xiàn)齒輪空檔是必須的，除非存在除環(huán)形機械路徑之外的另一路徑使從動力分配 裝置20輸出的能量通過。從第一操作模式切換到第二操作模式附圖7(a)和7(b)示范了當(dāng)發(fā)動機12的輸出被輸入到從動輪14時從第一操作模 式到第二操作模式的切換。當(dāng)進入第一操作模式時，控制器40可連續(xù)改變CVT36的傳動比 以將車輛行駛的方向從向后(也就是逆時針方向)改變到向前(也就是順時針方向)。當(dāng) 達到給定的CVT36的傳動比時，動力傳動裝置的操作模式切換為第二操作模式，因此與在 第一操作模式下改變CVT36的傳動比相比提高了動力傳動效率?？刂破?0在動力傳動裝置的總傳動比(也就是總的輸出輸入速度比)為恒定的 條件下執(zhí)行第一到第二操作模式的切換，動力傳動裝置的總傳動比是馬達發(fā)電機10或內(nèi)燃機12的速度(也就是輸入至動力傳動裝置的輸入轉(zhuǎn)速)與從動輪14的速度(也就是從 動力傳動裝置輸出的輸出轉(zhuǎn)速)的比。此外，當(dāng)動力分配裝置20的通過離合器Cl連接在 一起的一些動力分配轉(zhuǎn)子的速度與通過離合器C2連接在一起的一些動力分配轉(zhuǎn)子的速度 相同時，控制器40做出第一到第二操作模式的切換，換句話說，離合器C2的輸入側(cè)和輸出 側(cè)上的轉(zhuǎn)速是相同的。這允許離合器Cl和C2在第一操作模式切換至第二操作模式的瞬時 同時接合，因.此避免了至從動輪14的轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏。將離合器Cl和C2在第一操作模式 切換至第二操作模式瞬間同時地置于接合狀態(tài)并不總是必要的。離合器C2可在離合器Cl 被分離時的給定時間期間后或剛好在離合器Cl被分離后接合，只要這樣的時間延遲處在 運行車輛的可接受范圍內(nèi)，換句話說，少量的轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏對于車輛行駛是可以接受的。如附圖1所示，轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏通過齒輪組件G3和G4來消除。第二行星齒輪組24 的中心齒輪S、行星架C和環(huán)形齒輪R的速度彼此完全相同或者彼此完全不同。本實施例的 第二行星齒輪組24設(shè)計成以便在列線圖中中心齒輪S的速度符號與環(huán)形齒輪R的速度符 號相反。因此，中心齒輪S、行星架C和環(huán)形齒輪R的速度除在它們?nèi)繛榱?0)時之外總 是彼此不同。因此，僅對于CVT36來說不可能實現(xiàn)通過離合器Cl連接在一起的一些動力分 配轉(zhuǎn)子的速度與通過離合器C2連接在一起的一些動力分配轉(zhuǎn)子的速度相同的條件。這種 實現(xiàn)需要設(shè)置在第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R和離合器Cl之間的齒輪組件G3與設(shè)置 在第二行星齒輪組24的行星架C和離合器C2之間的齒輪組件G4中的至少一個來補償中 心齒輪S和環(huán)形齒輪R之間或者中心齒輪S和行星架C之間的速度差。在本實施例中，齒 輪組件G3用作反轉(zhuǎn)齒輪是必要的，且因此本身能夠?qū)崿F(xiàn)上述補償，然而，動力傳動裝置設(shè) 計為還具有齒輪組件G4。消除轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏所需要的齒輪組件G3和G4和CVT36的傳動比 由“齒輪組件Gn的排列”部分給出，其將在下面對第七實施例的說明中出現(xiàn)。本實施例的混合動力系統(tǒng)(也就是動力傳動裝置)的結(jié)構(gòu)提供以下優(yōu)點。1)動力傳動裝置設(shè)計為在動力在動力分配裝置20的轉(zhuǎn)子之間循環(huán)的第一操作模 式和動力循環(huán)沒有產(chǎn)生的第二操作模式之間切換。這允許在第一操作模式使用動力循環(huán)建 立齒輪空檔和在高速區(qū)域利用第二操作模式提高能量效率。2)離合器Cl和C2直接連接至動力傳動裝置的轉(zhuǎn)軸ax，因此易于使離合器Cl和 C2互相靠近布置，從而允許動力傳動裝置的尺寸減小。3)離合器Cl和C2設(shè)計為互相獨立地接合，因此易于避免至從動輪14的轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏。4)在第一操作模式下，動力傳動裝置使從動輪14連接至動力分配裝置20的動力 分配轉(zhuǎn)子中的除設(shè)置在循環(huán)動力的環(huán)形機械路徑中之外的轉(zhuǎn)子，因此能建立有用的齒輪空 檔。5)動力傳動裝置具有機械措施(也就是齒輪組件G3和G4)來補償中心齒輪S和 環(huán)形齒輪R之間或者中心齒輪S和行星架C之間的速度差，因此消除在從第一操作模式切 換至第二操作模式時至從動輪14的轉(zhuǎn)矩傳遞的瞬間遺漏。6)動力傳動裝置裝備有第一動力傳動控制裝置(也就是離合器30)，其建立或阻 斷轉(zhuǎn)矩在動力分配裝置20的起動轉(zhuǎn)子(也就是第一行星齒輪組22的行星架C)和發(fā)動機 12的轉(zhuǎn)軸12a之間的傳遞；和第二動力傳動控制裝置(也就是單向軸承34)，其建立或阻斷 轉(zhuǎn)矩在動力分配裝置20的動力傳遞轉(zhuǎn)子(也就是第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪S)和發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a之間的傳遞，因此確保了在由馬達發(fā)電機10提供動 力的車輛行駛期間發(fā)動機12的起動，且在發(fā)動機12起動以后迅速將發(fā)動機12的速度帶到 有效的運行范圍。7)如以上描述，第一動力傳動控制裝置通過電子控制離合器30執(zhí)行以建立或阻 斷動力分配裝置20的起動轉(zhuǎn)子(也就是第一行星齒輪組22的行星架C)和發(fā)動機12的轉(zhuǎn) 軸12a之間的轉(zhuǎn)矩傳遞，因此避免了在發(fā)動機12起動前從起動轉(zhuǎn)子到發(fā)動機12的轉(zhuǎn)矩傳 遞錯誤，從而將動力傳動裝置中的能量或動力消耗減到最小。8)如以上描述，第二動力傳遞控制裝置通過單向軸承34執(zhí)行，其在發(fā)動機12的轉(zhuǎn) 軸12a的速度不低于動力傳遞轉(zhuǎn)子的速度的情況下，建立從發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a到動力分 配裝置20的動力傳遞轉(zhuǎn)子(也就是第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪 S)的轉(zhuǎn)矩傳遞。換句話說，當(dāng)發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a的速度同中心齒輪S的速度一致時，發(fā) 動機12輸出的轉(zhuǎn)矩自動地傳遞至中心齒輪S。此外，當(dāng)發(fā)動機12運行時，但不必需使用發(fā) 動機12的轉(zhuǎn)矩，控制器40可使發(fā)動機12的速度低于第一行星齒輪組22和第二行星齒輪 組24的中心齒輪S的速度以在無載條件下運行發(fā)動機12。9)動力分配裝置20設(shè)計成以便第一行星齒輪組22的行星架C(其用于施加初始 轉(zhuǎn)矩至發(fā)動機12)的速度將小于第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪S (轉(zhuǎn) 矩從發(fā)動機12盡可能地傳遞至其上)的速度，因此在發(fā)動機12起動以后能夠馬上迅速地 使發(fā)動機12在有效運行范圍內(nèi)運行。10)轉(zhuǎn)子中的兩個(也就是本實施中第二行星齒輪組24的轉(zhuǎn)子)，其在列線圖中 具有速度的右端和左端，機械連接至馬達發(fā)電機10，因此能夠使馬達發(fā)電機10在有效的運 行范圍內(nèi)運行一段延長的時間。11)如上所述，對于第二行星齒輪組24的轉(zhuǎn)子中的兩個，其在列線圖中分別具有 最右邊速度和最左邊速度，一個轉(zhuǎn)子通過CVT36機械連接至馬達發(fā)電機10，因此能夠使得 該兩個轉(zhuǎn)子的速度被互相獨立地控制，類似于兩個馬達發(fā)電機分別用于連接兩個轉(zhuǎn)子的情 況。在使用這樣兩個馬達發(fā)電機的情況下，當(dāng)電能供應(yīng)給用作電動機的另一個馬達發(fā)電機 時，這種結(jié)構(gòu)還可消除由操作為發(fā)電機的馬達電動機中的一個所產(chǎn)生的電能損失。12)對于在列線圖中分別具有不同速度的四個轉(zhuǎn)子組(也就是(a)第一行星齒輪 組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪S, (b)第一行星齒輪組22的行星架C，(c)第一行 星齒輪組22的環(huán)形齒輪R和第二行星齒輪組24的行星架C，和(d)第二行星齒輪組24的 環(huán)形齒輪R)，除了用于增加初始轉(zhuǎn)矩至發(fā)動機12以便起動它的一個轉(zhuǎn)子組以外的一個轉(zhuǎn) 子組(也就是第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R和第二行星齒輪組24的行星架C)機械連 接至從動輪14，因此易于從動輪14在正常方向或反方向的旋轉(zhuǎn)和停止它們。用于給發(fā)動機 12施加初始轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子的速度可獨立于從動輪14的速度而設(shè)置。13)動力分配裝置20如此地設(shè)計以將第一行星齒輪組22的三個轉(zhuǎn)子中的兩個分 別機械連接至第二行星齒輪組24的三個轉(zhuǎn)子中的兩個，從而使得動力分配裝置20的四組 在列線圖中按速度排列成一條直線，如圖3(b)所示。附圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的動力傳動系統(tǒng)。與圖1使用的相同的參考 標(biāo)記表示相同的部件，且它們的解釋在這里被省略。調(diào)節(jié)裝置44(也就是車輛附件)安裝在混合動力車輛中且由動力分配裝置20提供動力。空氣調(diào)節(jié)裝置44裝備有壓縮機(未示出)，其具有機械連接至第一行星齒輪組22 和第二行星齒輪組24的中心齒輪S的從動軸，使得轉(zhuǎn)矩從中心齒輪S供應(yīng)到壓縮機。如上 所述，動力傳動裝置能夠在從動輪14靜止時使第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的 中心齒輪S在除為零(0)之外的速度下旋轉(zhuǎn)，且因此當(dāng)停車時運行空氣調(diào)節(jié)設(shè)備44?？諝庹{(diào)節(jié)設(shè)備44與第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的中心齒輪S的機 械連接沒有影響以上所述的動力循環(huán)。因此，本實施例的動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)具有與如在 第一實施例的結(jié)構(gòu)中由第一和第二操作模式產(chǎn)生的有益優(yōu)點相同的優(yōu)點。如上所述，第二實施例的動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)額外于優(yōu)點(1)至(13)，還具有以下優(yōu)點。(14)動力分配裝置20設(shè)計為用于空氣調(diào)節(jié)設(shè)備44的動力源，因此消除了用于運行空氣調(diào)節(jié)設(shè)備44的另外的電動機的需要。附圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的動力傳動系統(tǒng)。與圖1使用的相同的參考標(biāo)記表示相同的部件，且它們的詳細(xì)說明在這里被省略。動力分配裝置20僅由一個單獨行星齒輪組形成。動力分配裝置20 (也就是行星齒輪組)與馬達發(fā)電機10、發(fā)動機20、和從動輪14的機械連接與第一實施例中第二行星齒 輪組24的那些機械連接相同。和第一實施例不同，行星架C通過齒輪組件G5和G6連接至 從動輪14?；旌蟿恿ο到y(tǒng)裝備有永久連接至發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a上的起動馬達50以起動 發(fā)動機12。發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a通過變矩器52還機械連接至中心齒輪S。本實施例的動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)具有如上所述的優(yōu)點(1)至(5)、(10)和(11)。附圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的動力傳動系統(tǒng)。與圖1使用的相同的參 考標(biāo)記涉及相同的部件，且它們的詳細(xì)說明在這里被省略。本實施例的動力傳動系統(tǒng)安裝在電動車輛中，其僅裝備有旋轉(zhuǎn)電機器(也就是馬 達發(fā)電機10)作為從動輪14的動力源。與第三實施例中一樣，動力分配裝置20僅由一個單獨行星齒輪組組成。動力分配 裝置20 (也就是行星齒輪組)與馬達發(fā)電機10和從動輪14的機械連接與第一實施例中第 二行星齒輪組24的那些機械連接相同。行星齒輪組通過齒輪組件G2連接至馬達發(fā)電機 10。離合器Cl連接至齒輪組件G2和馬達發(fā)電機10之間的連接點。在電動車輛中安裝動力傳動裝置20提供了以下優(yōu)點。第一，如第一實施例中所述，當(dāng)需要起動車輛時動力分配裝置20用來產(chǎn)生大量的 轉(zhuǎn)矩施加至從動輪14，從而允許馬達發(fā)電機10的尺寸減小。這是因為對馬達發(fā)電機10所 需求輸出的下限取決于由動力分配裝置20輸出至從動輪14以起動車輛的轉(zhuǎn)矩。第二，本實 施例的動力傳動裝置也用于建立齒輪空檔，從而當(dāng)從動輪14靜止時能使動力分配裝置20 的部件(也就是環(huán)形齒輪R和中心齒輪S)旋轉(zhuǎn)，其用作車輛安裝附件(也就是本實施例中 的空氣調(diào)節(jié)裝置44)的動力源。第三，當(dāng)車輛處于瞬態(tài)時，例如，處于動力消耗增加的加速 狀態(tài)時，動力傳動裝置可以用于減小提供至空氣調(diào)節(jié)裝置44的動力，從而能夠使要求從動 力分配裝置20輸出以運行從動輪14的動力增加。這消除了單獨調(diào)節(jié)由空氣調(diào)節(jié)裝置44 所需要的旋轉(zhuǎn)能量(也就是動力)和用于馬達發(fā)電機10輸出所需要的旋轉(zhuǎn)能量的需求，從 而與馬達發(fā)電機10的最大輸出相比能夠輸出大量動力至從動輪14。本實施例的動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)具有如上所述的優(yōu)點(1)至(5)、(10)和(11)。
圖11 (a)圖示了根據(jù)本發(fā)明第五實施例的動力傳動系統(tǒng)，其是圖10的第四實施例 的變型。與圖1和10使用的相同的參考標(biāo)記涉及相同的部件，且它們的詳細(xì)說明在這里被省略。與第四實施例中一樣，本實施例的動力傳動系統(tǒng)具有僅裝備有單獨行星齒輪組的 動力分配裝置20。動力分配裝置20 (也就是行星齒輪組)與馬達發(fā)電機10和從動輪14的機械連接 與第一實施例中第二行星齒輪組24的機械連接不同。具體地，中心齒輪S機械連接至馬達 發(fā)電機10并且還通過CVT36、離合器Cl、和齒輪組件G7機械連接至行星架C。環(huán)形齒輪R 機械連接至從動輪14并且還通過齒輪組件G8、離合器C2、和CVT36機械連接至中心齒輪S。如圖11(b)和圖11(c)所示，作為連接至從動輪14的動力分配裝置20的轉(zhuǎn)子之 一，環(huán)形齒輪R的速度位于列線圖的端部中的一個端部。動力分配裝置20還設(shè)計成使得 在第一操作模式中連接至馬達發(fā)電機10的中心齒輪S和行星架C的旋轉(zhuǎn)方向在列線圖中 具有相同的符號。這允許從動輪14相繼地如圖11(b)所示向后方向運行、停止、然后如圖 11(c)所示向前方向運行，無需改變馬達發(fā)電機10的旋轉(zhuǎn)方向的符號。當(dāng)在第一操作模式 運行時，動力傳動裝置通過動力循環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)齒輪空檔。當(dāng)車輛在前向作用下運行且進入 用于提高能量利用效率的高速區(qū)域時，動力傳動裝置可以用于切換第一操作模式到第二操 作模式。當(dāng)車輛在向前方向運行時，中心齒輪S、行星架C和環(huán)形齒輪R的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒕哂?相同的符號，從而導(dǎo)致在第二操作模式中動力不循環(huán)。本實施例的動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)具有如上所述的優(yōu)點(1)至(5)、(10)和(11)。圖12(a)圖示了根據(jù)發(fā)明第六實施例的動力傳動系統(tǒng)，其是圖8的第二實施例的 變型。與圖1和8使用的相同的參考標(biāo)記涉及相同的部件，且它們的詳細(xì)說明在這里被省 略。動力分配裝置20在其轉(zhuǎn)子的機械連接方面不同于圖8中的動力分配裝置。具體 地，第一行星齒輪組22的行星架C機械連接至第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R。第一行星 齒輪組22的環(huán)形齒輪R機械連接至第二行星齒輪組24的行星架C。從動輪14機械連接至第一行星齒輪組22的行星架C和第二行星齒輪組24的環(huán) 形齒輪R，還通過離合器C2和CVT36機械連接至第二行星齒輪組24的中心齒輪S。馬達發(fā) 電機10機械連接至第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R和第二行星齒輪組24的行星架C，還 通過離合器C 1和CVT36連接至第二行星齒輪組24的中心齒輪S。內(nèi)燃機12通過離合器 30機械連接至第一行星齒輪組22的中心齒輪S，還通過單向軸承34機械連接至第二行星 齒輪組24的中心齒輪S?？諝庹{(diào)節(jié)裝置44機械連接至第二行星齒輪組24的行星架C、第 一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R和馬達發(fā)電機10之間的連接點。在運行中，第一行星齒輪組22的中心齒輪S用作起動轉(zhuǎn)子以起動發(fā)動機12。第二 行星齒輪組24的中心齒輪S用作動力傳遞轉(zhuǎn)子。動力分配裝置20設(shè)計成使得在列線圖中 第二行星齒輪組24的行星架C和第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R與第二行星齒輪組24 的中心齒輪S的旋轉(zhuǎn)方向的符號相同。在第一操作模式中，動力傳動裝置能夠使從動輪14相繼地如圖12(b)所示向后方 運行、停止、然后如圖12(c)所示向前方運行。圖12(b)示出了第一行星齒輪組22的中心 齒輪S的速度是零(0)的情況。當(dāng)離合器30在此條件下接合時，其能夠使動力分配單元20起動發(fā)動機12。當(dāng)動力傳動裝置在第一操作模式中時，其能夠建立動力被循環(huán)的齒輪空檔。當(dāng)動 力傳動裝置進入第二操作模式中時，第二行星齒輪組24的中心齒輪S、行星架C、和環(huán)形齒 輪R的旋轉(zhuǎn)方向的符號彼此一致，使得第二行星齒輪組24的中心齒輪S和環(huán)形齒輪R的旋 轉(zhuǎn)能量(也就是動力)的符號彼此一致。在第一操作模式中動力傳動裝置可以起動發(fā)動機 12。在此情況下，在第二操作模式中第一行星齒輪組22對轉(zhuǎn)矩的傳遞沒有貢獻，使得在第 二操作模式中動力沒有循環(huán)。本實施例的動力傳動裝置可替代地具有可選擇地設(shè)置于馬達發(fā)電機10和從動輪 14或動力分配裝置20之間和/或發(fā)動機12和從動輪14或動力分配裝置20之間的(多 個)齒輪以在第一操作模式和第二操作模式之間切換時消除至從動輪14的轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏。本實施例的動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)實質(zhì)上具有如第一實施例中描述的相同的優(yōu)點。圖13(a)圖示了根據(jù)本發(fā)明第七實施例的動力傳動裝置，其是圖10的第四實施例 的變型。與圖1和10使用的相同的參考標(biāo)記涉及相同的部件，且它們的詳細(xì)說明在這里被 省略。與第四實施例中一樣，動力分配裝置20僅由一個單獨的行星齒輪組形成。與第四 實施例中不同，馬達發(fā)電機10機械連接至行星架C并且還通過CVT36和離合器Cl機械連 接至中心齒輪S。從動輪14機械連接至環(huán)形齒輪R并且還通過齒輪組件G9、離合器C2和 CVT36機械連接至行星架C。本實施例的動力分配裝置設(shè)計為在第一操作模式實現(xiàn)齒輪空檔和從第一操作模 式切換到第二操作模式中以增大傳動比的可調(diào)范圍。具體地，動力傳動裝置能夠改變在第 一操作模式中CVT36的傳動比，如圖13(b)所示，以在從動輪14的速度為零的瞬間將從動 輪14的旋轉(zhuǎn)方向連續(xù)地從向后變?yōu)橄蚯?，并且能夠隨后進一步改變CVT36的傳動比以增加 從馬達發(fā)電機10至從動輪14的動力傳動路徑中的總傳動比。當(dāng)實現(xiàn)不會發(fā)生轉(zhuǎn)矩傳遞遺 漏的時候，動力傳動裝置可以操作以將第一操作模式切換至第二操作模式然后旋轉(zhuǎn)CVT36 至相反方向以進一步增加總傳動比。上述操作通過選擇隨著CVT36傳動比的改變總傳動比的變化在第二操作模式下 與在第一操作模式下相反的方向來實現(xiàn)。這在下述條件下被建立，即函數(shù)的導(dǎo)數(shù)值在第二 操作模式下與其在第一操作模式下相反，在該函數(shù)中，CVT36的傳動比被表示為自變量，且 總傳動比被表示為關(guān)于CVT36的傳動比的因變量。這個條件通過齒輪組件G9來實現(xiàn)。齒 輪組件G9設(shè)計為不將其輸出側(cè)上的轉(zhuǎn)速的符號顛倒為其輸入側(cè)上的轉(zhuǎn)速符號并且具有避 免傳遞至從動輪14的轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏的傳動比。其他實施例上述實施例的動力傳動裝置可以按如下討論變型。變速器類型CVT36不需要是帶式。例如，可使用牽引驅(qū)動型或液壓連續(xù)可變變速器?？商娲?地，齒輪傳動裝置可以被用來替代CVT36。齒輪組件Gn的排列動力傳動裝置可可替代地具有如下齒輪，其設(shè)置在動力分配裝置20、馬達發(fā)電機 10、發(fā)動機12、和從動輪14之間。
例如，在這樣一個情況下，即動力分配裝置20由單獨的行星齒輪組組成，其中如 第一至第四實施例中那樣在第一操作模式和第二操作模式間轉(zhuǎn)子的機械連接點被改變，且 動力分配裝置20設(shè)計為從行星架C輸出動力，動力傳動裝置可包括齒輪組件Gl至G6，如圖 14所示。注意在第一至第四實施例中的每個中齒輪組件Gl設(shè)計為變速器(也就是CVT36)。 在第一至第四實施例的每個中動力傳動裝置可選擇地包含齒輪組件G2至G6中的一些。齒 輪組件G2和G3中的至少一個不需要是反轉(zhuǎn)齒輪以便于中心齒輪S和環(huán)形齒輪R的旋轉(zhuǎn)方 向在列線圖中具有彼此不同的符號。特別地，在第一至第四實施例的每個中動力傳動裝置 設(shè)計為具有行星架C，其速度在中心齒輪S和環(huán)形齒輪R的旋轉(zhuǎn)方向的符號彼此相反時將為 零(0)，從而需要反轉(zhuǎn)齒輪。然而，當(dāng)動力傳動裝置設(shè)計為具有行星架C，其速度在中心齒輪 S和環(huán)形齒輪R的旋轉(zhuǎn)方向的符號彼此一致時將為零(0)，反轉(zhuǎn)齒輪將不被需要。在此情況 下，動力分配裝置20通過雙行星齒輪組來實施，如日本專利首次公開號為2001-108073中 所教導(dǎo)的。在沒有至從動輪14的轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏的情況下第一操作模式被切換至第二操作模 式的情形，以及在裝備有齒輪組件Gl至G6的動力傳動裝置中建立空檔點的情形，第一和第 二操作模式中的總傳動比將在下面描述。在齒輪組件Gl至G6中至少一個沒有使用的情況 下，如果齒輪組件Gl至G6中的一個傳動比被定義成(1)將滿足以下條件。齒輪組件Gn(n= 1至6)的傳動比m被定義為圖14中速度a至速度b的比。中 心齒輪S的齒數(shù)/環(huán)形齒輪R的齒數(shù)被定義為傳動比a。中心齒輪S、環(huán)形齒輪R和行星 架C的轉(zhuǎn)速分別定義為wS、wR、和wC。滿足等式(c5)。awS-(l+a)wC+wR = 0(c5)1在第一操作模式中從mi至OUT的動力傳遞路徑的總傳動比輸入mi處的轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)速wS。轉(zhuǎn)速wR由wSrlr2/r3給出。輸出OUT處的轉(zhuǎn)速由 WCr5r6給出。根據(jù)等式(c5)，通過以下等式(c6)來表示總傳動比。{r5r6 (ar3+rlr2)} / {(1+a) r3}(c6)2在第一操作模式中從IN2至OUT的動力傳遞路徑的總傳動比輸入IN2處的轉(zhuǎn)速由wR/r2表示。通過將由輸入IN2處和輸出OUT處的速度表示 的轉(zhuǎn)速wS和wC代入等式(c5)，總傳動比由如下給出{r5r6 (ar3+r2rl)} / {(1+a) rl}(c7)3在第二操作模式中從IN2至OUT的動力傳遞路徑的總傳動比通過將由輸入IN2處和輸出OUT處的速度表示的轉(zhuǎn)速wR、wS和wC代入等式(c5)， 總傳動比由如下給出rlr2r4f5f6/{a(rlr4-r5)+rlr4}(c8)4在第二操作模式中從mi至OUT的動力傳遞路徑的總傳動比使用等式(c8)將轉(zhuǎn)速wR，wS和wC表示為在輸入IN2和輸出OUT的轉(zhuǎn)速然后代入 等式(c5)，總傳動比由如下給出rlr4r6(c9)5沒有轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏發(fā)生的條件在第一操作模式中，導(dǎo)致沒有至從動輪14的轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏的CVT36的傳動比rl 需要滿足齒輪組件Gl的速度b等于齒輪組件G4的速度a。從而傳動比rl如下給出
rl = ar3r5/(r3r4+ar3r4-r2r5)(cl0)為了消除轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏，必須選擇選擇CVT36的傳動比的調(diào)節(jié)范圍以滿足等式 (cl0)。6CVT36在空檔點的傳動比當(dāng)?shù)谝徊僮髂Ｊ街行行羌蹸的轉(zhuǎn)速wC被設(shè)定為零(0)時，下面的等式(cll)滿足。rl = -ar3/r2(cll)第五至第七實施例的動力傳動裝置也可設(shè)計為具有在同樣的方式下齒輪組件Gl 至G6中的全部或部分，如上所述。在圖13的第七實施例中將CVT36轉(zhuǎn)至反方向?qū)VT36轉(zhuǎn)至反方向可通過除第七實施例中的結(jié)構(gòu)外的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，如上所述， 只要總傳動比的變化與CVT36的傳動比的變化的比率在第一和第二操作模式之間符號改 變。這可在第一至第四實施例的動力傳動裝置中建立。特別地，當(dāng)?shù)仁?c6)中傳動比rl的 系數(shù)和等式(c9)中傳動比rl的系數(shù)的乘積為負(fù)號時，S卩，當(dāng)關(guān)系ι·2ι·4ι·5Α·3<0成立時，相 對于在圖14中動力在輸入mi處被輸入的動力傳遞路徑中總傳動比的上述條件滿足。換 句話說，將CVT36轉(zhuǎn)動至反方向通過在動力傳動裝置中安裝齒輪組件G2、G3、G5、和G6中的 至少一個來實現(xiàn)，以便滿足關(guān)系r2r4r5/r3 < 0。齒輪組件G2、G3、G5、和G6中的所述至少 一個設(shè)計為具有為建立CVT36轉(zhuǎn)動至反方向所需的傳動比(也就是輸出_輸入速度比)。 注意傳動比可以是-1。上述條件僅取決于反轉(zhuǎn)齒輪的數(shù)量。齒輪組件62、63、65、和66中 的所述至少-個不需要具有固定傳動比，但可設(shè)計為能夠可變地改變傳動比且可將其固定 于期望值。上述探討基于等式(c6)和(c9)是線性函數(shù)的事實來做出。然而，輸入IN2被定 義為動力輸入的等式(c7)和(c8)不是傳動比rl的線性函數(shù)。因此，在第一操作模式和第 二操作模式中通過使傳動比rl由自變量表示而總傳動比由與傳動比rl相關(guān)的因變量表示 的函數(shù)微分所得到的值的積為負(fù)的條件需要得到滿足。在第一操作模式和第二操作模式中通過使傳動比rl由自變量表示而總傳動比由 與傳動比rl相關(guān)的因變量表示的函數(shù)微分所得到的值的積為負(fù)的條件還被需求以實現(xiàn)在 除了上述實施例以外的實施例中將CVT36在相反方向轉(zhuǎn)動，但不必要在允許傳動比rl被允 許改變的范圍(在下面將被提及為rl-范圍)上得到滿足示。參照圖13(b)，傳動比rl (也 就是CVT36的輸出-輸入速度比)在第一操作模式中從點A到點B的方向上變化，而在第二 操作模式中從點C到點D的方向上變化。第一操作模式在切換點X處，即A-B線與C-D線的 相交點，被切換至第二操作模式。如果切換點X位于rl-范圍之內(nèi)，則可以在沒有傳至從動 輪14的轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏的情況下將第一操作模式切換至第二操作模式。換句話說，第一-第 二操縱模式切換可在沒有轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏的情況下得到建立，只要切換點X位于A-B線與C-D 線相交點的右側(cè)，如圖13(b)所示。然而，如果離合器Cl和C2設(shè)計成使得具有動力通過滑 動的離合器Cl和C2傳遞的部分接合狀態(tài)，那么可在至從動輪14的最小轉(zhuǎn)矩傳遞遺漏的情 況下實現(xiàn)第一 _第二操作模式切換。在此情況下，可以將切換點X置于A-B線與C-D線相 交點的左側(cè)，如圖13(b)所示。在能實現(xiàn)將CVT36在相反方向轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)中，在第二操作模式能量的循環(huán)不是總 被避免。例如，如圖14示例性地所示，在具有齒輪布置的動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)中，齒輪空檔僅在施加在輸入IN2上的負(fù)載為零(0)時才被建立。這是因為為了在CVT36是帶型的情 況下建立齒輪空檔，使得滿足關(guān)系式rl > 0，中心齒輪S的旋轉(zhuǎn)方向的符號需要不同于環(huán) 形齒輪R的旋轉(zhuǎn)方向的符號，并且因此，需要滿足關(guān)系式r2r3<0。正如在等式(2c)看到 的，消除在第二操作模式中的能量循環(huán)要求中心齒輪S的旋轉(zhuǎn)方向的符號與環(huán)形齒輪R的 旋轉(zhuǎn)方向的符號相反，以使需要滿足關(guān)系式r4r5 < 0。這不滿足上面描述的條件r2r4r5/ r3 < 0。然而，只要沒有負(fù)載施加于輸入IN2上，行星齒輪組20a對第二操作模式中的動力 傳動不起作用，從而避免了動力傳動裝置中的動力循環(huán)。這個觀點說明第三和第四實施例 的動力傳動裝置被變型以使CVT36在相反方向轉(zhuǎn)動是有效的，也就是，根據(jù)圖14示意性示 出的結(jié)構(gòu)使CVT36反轉(zhuǎn)。例如，相應(yīng)于第一實施例中的第二行星齒輪組24，注意圖14中的 行星齒輪組20a。圖15(a)示出了一個實施例，其中馬達發(fā)電機10連接至圖14結(jié)構(gòu)中的輸入1附 以實現(xiàn)將CVT36在相反方向轉(zhuǎn)動。圖15(b)示出了一個實施例，其中第一實施例的動力傳 動裝置的結(jié)構(gòu)被變型以實現(xiàn)將CVT36在相反方向轉(zhuǎn)動。圖15(a)和15(b)的動力傳動裝置 圖示為安裝在前置發(fā)動機前輪驅(qū)動(FF)車輛上，但可可替代地安裝在前置發(fā)動機后輪驅(qū) 動(FR)車輛上。動力源和動力從動構(gòu)件的連接從動力傳動裝置20的(多個)行星齒輪組至動力源(也就是馬達發(fā)電機10或發(fā) 動機12)和動力從動構(gòu)件(也就是從動輪14)的機械連接不限于上述實施例中描述的機械連接。圖16(a)、16(b)、和圖16(c)說明了行星齒輪組20a至(多個)動力源和動力從動 構(gòu)件可能的機械連接的例子。輸入mi至IN3是動力源被連接到的機械連接點。圖16(a) 至16(c)中，輸入mi至IN3中的至少一個連接至動力源。輸出OUT是至動力從動構(gòu)件的 機械連接點。延伸自行星齒輪組20a的三條直線分別代表了機械耦接至中心齒輪S、環(huán)形齒 輪R、和行星架C的軸線。具體地，在行星齒輪組20a的一組中心齒輪S、行星架C和環(huán)形齒 輪R的情況下，轉(zhuǎn)子組χ，y，和ζ的所有可能的相應(yīng)組合是(χ，ι, ζ) = (S，C，R)，(S，R，C)， (C，S，R)，(C，R，S)，(R，S，C)，和(R，C，S)。如果圖16(a)的行星齒輪組20a的行星架C機械連接至動力從動構(gòu)件(也就是輸 出OUT)，那么圖16(a)的結(jié)構(gòu)包括第一至第四和第六實施例中每個的結(jié)構(gòu)。例如，在第一實 施例的情況下，輸入mi是馬達發(fā)電機10。輸入IN2是發(fā)動機12。輸入IN3可以可選擇地 連接至動力源。特別地，單向軸承34的輸出可連接至CVT36、和離合器Cl和C2之間的連接
點ο如果圖16 (a)的行星齒輪組20a的環(huán)形齒輪R機械連接至動力從動構(gòu)件(也就是 輸出OUT)，那么圖16 (a)的結(jié)構(gòu)包括第五至第七實施例每個中的結(jié)構(gòu)。然而，圖16(a)的結(jié) 構(gòu)也包括了行星齒輪組20a的中心齒輪S機械連接至動力從動構(gòu)件(也就是輸出OUT)的 動力傳動裝置。圖16 (b)表示動力從動構(gòu)件連接至CVT36和離合器Cl與C2的連接點的動力傳動裝置。圖16 (c)表示動力從動構(gòu)件連接在行星齒輪組20a和CVT36之間的動力傳動裝置。
變速器(CVT36)的布局如圖17(a)所示，代替布置在行星齒輪組20a和離合器Cl和C2之間，CVT36可以連 接至離合器Cl和行星齒輪組20a的轉(zhuǎn)子X之間。這里，離合器Cl和C2的功能沒有具體說 明。具體地，在第一實施例的動力傳動裝置被變型成具有圖17(a)的結(jié)構(gòu)的情況下，CVT36 可布置在第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R和離合器Cl之間或離合器C2和齒輪組件G4之 間。在圖17(a)中動力源和動力從動構(gòu)件之間的機械連接可包含如圖16(a)至16(c)中每 一個所描述的機械連接。動力傳動裝置可裝備有兩個變速器。例如，動力傳動裝置可具有兩個變速器(例 如CVT)，一個如圖16(a)所示布置，另一個如圖17(a)所示布置。動力傳動裝置可可替代地不裝備變速器。例如，動力傳動裝置可如圖17(b)所示 設(shè)計成具有離合器Cl，其建立或阻斷行星齒輪組20a的轉(zhuǎn)子χ和y之間的機械連接；和離 合器C2，其建立或阻斷行星齒輪組20a的轉(zhuǎn)子y和z之間的機械連接。動力分配裝置20的結(jié)構(gòu)動力分配裝置20不限于下述結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中第一和第二轉(zhuǎn)子，其為行星齒輪 組的中心齒輪S、環(huán)形齒輪R、和行星架C中的兩個，通過離合器Cl連接或斷開，且第二轉(zhuǎn)子 和第三轉(zhuǎn)子，其為中心齒輪S、環(huán)形齒輪R、和行星架C中剩余的一個，通過離合器C2連接或 斷開。圖18(a)至20(b)示出裝備有由第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24組成的動 力分配裝置20的動力傳動裝置的變型。所述變型在動力分配裝置20的轉(zhuǎn)子的機械連接方 面不同于上述實施例中的動力傳動裝置。在圖18(a)至20(b)中，為了圖示簡便，省略了布 置在電動機-發(fā)電機10、發(fā)動機12、從動輪14和動力分配裝置20之間的齒輪。a)圖18(a)和18(b)中的結(jié)構(gòu)如圖18(a)和18(b)所示，動力分配裝置20具有第一行星齒輪組22的行星架C， 其機械連接至第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R。行星架C和環(huán)形齒輪R用作起動轉(zhuǎn)子以 施加初始轉(zhuǎn)矩至發(fā)動機12。第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R和第二行星齒輪組24的行 星架C彼此機械耦接并且還機械耦接到從動輪14。注意為了簡要說明，圖18(a)和18(b) 省略了從動輪14，用“OUT”代替指示連接至從動輪14的動力傳遞路徑的部分。此外，第一 行星齒輪組22的中心齒輪S用作發(fā)動機12的轉(zhuǎn)矩傳遞至其上的動力傳遞轉(zhuǎn)子，并且通過 CVT36和離合器Cl還機械連接至馬達發(fā)電機10。馬達發(fā)電機10的轉(zhuǎn)軸12a機械連接至第 二行星齒輪組24的中心齒輪S。當(dāng)圖18(a)和18(b)的每個中的動力傳動裝置進入第一操作模式，使得離合器Cl 接合并且離合器C2分離時，第一行星齒輪組22的中心齒輪S通過CVT36和離合器Cl機械 連接至第二行星齒輪組24的中心齒輪S，使得第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的 中心齒輪S的旋轉(zhuǎn)方向分別位列于列線圖的端部處。因此，齒輪空檔通過使中心齒輪S的 旋轉(zhuǎn)方向的符號彼此相反來實現(xiàn)。當(dāng)圖18(a)中的動力傳動裝置進入第二操作模式，使得離合器Cl分離，并且離合 器C2接合時，第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R和第二行星齒輪組24的行星架C通過CVT36 機械連接至第一行星齒輪組22的中心齒輪S。第一行星齒輪組22的中心齒輪S和環(huán)形齒 輪R的旋轉(zhuǎn)能量(也就是動力)的符號可通過使第一行星齒輪組22的中心齒輪S、環(huán)形齒 輪R和行星架C的旋轉(zhuǎn)方向具有相同的符號而被設(shè)定成在列線圖中彼此相同。換句話說，如上所述，在動力傳動裝置中沒有動力循環(huán)的情況下建立動力分配模式。如第一實施例中 所述，不管動力分配模式，其都獲得了(1)至(4)的優(yōu)點。當(dāng)圖18(b)中的動力傳動裝置進入第二操作模式，使得離合器Cl分離，并且離合 器C2接合時，第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R和第二行星齒輪組24的行星架C通過CVT36 機械連接至第二行星齒輪組24的中心齒輪S。第二行星齒輪組24的中心齒輪S和行星架 C的旋轉(zhuǎn)能量(也就是動力)的符號可通過使第二行星齒輪組24的中心齒輪S和行星架C 的旋轉(zhuǎn)方向彼此具有不同的符號而被設(shè)定成在列線圖中彼此相同。換句話說，在動力傳動 裝置中沒有動力循環(huán)的情況下建立動力分配模式。不管動力分配的模式，其都獲得了如第 一實施例中所述的優(yōu)點(1)至(4)。b)圖 19(a)和 19(b)的結(jié)構(gòu)如圖19(a)和19(b)所述，動力分配裝置20具有第一行星齒輪組22的行星架C， 其機械連接至第二行星齒輪組24的中心齒輪S。行星架C和中心齒輪S用作起動轉(zhuǎn)子將初 始轉(zhuǎn)矩施加于發(fā)動機12上。第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R和第二行星齒輪組24的行 星架C彼此機械耦接并且還機械耦接到從動輪14。注意為了簡要說明，圖19(a)和19(b) 省略了從動輪14，并且用“OUT”代替指示連接至從動輪14的動力傳遞路徑的一部分。此 外，第一行星齒輪組22的中心齒輪S用作發(fā)動機12的轉(zhuǎn)矩傳遞至其上的動力傳遞轉(zhuǎn)子，且 通過CVT36還機械連接至馬達發(fā)電機10。馬達發(fā)電機10的轉(zhuǎn)軸12a機械連接至第二行星 齒輪組24的環(huán)形齒輪R。當(dāng)圖18(a)和18(b)每個中的動力傳動裝置進入第一操作模式，使得離合器Cl接 合并且離合器C2分離時，第一行星齒輪組22的中心齒輪S通過CVT36和離合器Cl機械連 接至第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R，使得第一行星齒輪組22的中心齒輪S和第二行星齒 輪組24的環(huán)形齒輪R的旋轉(zhuǎn)方向分別位列于列線圖的端部處。因此，齒輪空檔通過使中心 齒輪S和環(huán)形齒輪R的旋轉(zhuǎn)方向具有相反的符號來實現(xiàn)。當(dāng)圖19(a)中的動力傳動裝置進入第二操作模式，使得離合器Cl分離，并且離合 器C2接合時，第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R和第二行星齒輪組24的行星架C通過CVT36 機械連接至第一行星齒輪組22的中心齒輪S。第一行星齒輪組22的中心齒輪S和環(huán)形齒 輪R的旋轉(zhuǎn)能量(也就是動力)的符號可通過使第一行星齒輪組22的中心齒輪S、環(huán)形齒 輪R和行星架C的旋轉(zhuǎn)方向具有相同的符號而被設(shè)定成在列線圖中相互一致。換句話說， 在動力傳動裝置中在沒有動力循環(huán)的情況下建立動力分配模式。如第一實施例中所述，不 管動力分配模式，其都獲得了(1)至(4)的優(yōu)點。當(dāng)圖19(b)中的動力傳動裝置進入第二操作模式，使得離合器Cl分離，并且離合 器C2接合時，第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R和第二行星齒輪組24的行星架C通過CVT36 機械連接至第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R。第二行星齒輪組24的行星架C和環(huán)形齒輪 R的旋轉(zhuǎn)能量(也就是動力)的符號可通過使第二行星齒輪組24的行星架C和環(huán)形齒輪R 的旋轉(zhuǎn)方向具有相互不同的符號而設(shè)定成在列線圖中相互一致。換句話說，在動力傳動裝 置中在沒有動力循環(huán)的情況下建立動力分配模式。不管動力分配的模式，其都獲得了如第 一實施例中所述的優(yōu)點(1)至(4)。c)圖 20(a)和 20(b)的結(jié)構(gòu)如圖20(a)和20(b)所示，動力分配裝置20具有第一行星齒輪組22的行星架C，其機械連接至第二行星齒輪組24的中心齒輪S。行星架C和中心齒輪S用作起動轉(zhuǎn)子將初 始轉(zhuǎn)矩施加至發(fā)動機12。第一行星齒輪組22的中心齒輪S和第二行星齒輪組24的行星架 C相互機械連接并且還與從動輪14機械連接。注意為了簡要說明，圖20(a)和20(b)省略 了從動輪14，并且用“OUT”代替指示連接至從動輪14的動力傳遞路徑的一部分。此外，第 二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R用作發(fā)動機12的轉(zhuǎn)矩傳遞至其上的動力傳遞轉(zhuǎn)子，且通過 CVT36還機械連接至馬達發(fā)電機10。馬達發(fā)電機10的轉(zhuǎn)軸12a機械連接至第一行星齒輪 組22的環(huán)形齒輪R。當(dāng)圖20(a)和20(b)每個中的動力傳動裝置進入第一操作模式，使得離合器Cl接 合并且離合器C2分離時，第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R通過CVT36和離合器Cl機械連 接至第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R，使得第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的環(huán) 形齒輪R的旋轉(zhuǎn)方向分別位列于列線圖的端部處。因此，齒輪空檔通過使環(huán)形齒輪R的旋 轉(zhuǎn)方向具有相反的符號來實現(xiàn)。當(dāng)圖20(a)中的動力傳動裝置進入第二操作模式，使得離合器Cl分離，并且離合 器C2接合時，第一行星齒輪組22的中心齒輪S和第二行星齒輪組24的行星架C通過CVT36 機械連接至第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R。第一行星齒輪組22的中心齒輪S和環(huán)形齒 輪R的旋轉(zhuǎn)能量(也就是動力)的符號可通過使第一行星齒輪組22的中心齒輪S、環(huán)形齒 輪R和行星架C的旋轉(zhuǎn)方向具有相同的符號而設(shè)定成在列線圖中相互一致。換句話說，在 動力傳動裝置中在沒有動力循環(huán)的情況下建立動力分配模式。如第一實施例中所述，不管 動力分配模式，其都獲得了(1)至(4)的優(yōu)點。當(dāng)圖20(b)中的動力傳動裝置進入第二操作模式，使得離合器Cl分離，并且離合 器C2接合時，第一行星齒輪組22的中心齒輪S和第二行星齒輪組24的行星架C通過CVT36 機械連接至第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R。第二行星齒輪組24的行星架C和環(huán)形齒輪 R的旋轉(zhuǎn)能量(也就是動力)的符號可通過使第二行星齒輪組24的行星架C和環(huán)形齒輪R 的旋轉(zhuǎn)方向具有相互不同的符號而設(shè)定成在列線圖中相互一致。換句話說，在動力傳動裝 置中在沒有動力循環(huán)的情況下建立動力分配模式。不管動力分配的模式，其都獲得了如第 一實施例中所述的優(yōu)點(1)至(4)。d)動力分配裝置的其它共同點第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24中一個的三個轉(zhuǎn)子(也就是中心齒輪 S、行星架C、和環(huán)形齒輪R)中的兩個機械連接至第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24 中另一個的三個轉(zhuǎn)子(也就是中心齒輪S、行星架C、和環(huán)形齒輪R)中的兩個的動力分配裝 置20可以可替代地設(shè)計為具有與圖18(a)至20 (c)描述的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)。圖21 (a)至 21 (j)和圖22 (a)至22 (j)是列線圖，其圖示了第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24可 能的變型。每一個列線圖表示了第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的總共六個轉(zhuǎn)子 之間的連接關(guān)系和對于第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的六個轉(zhuǎn)子來說由列線圖 中相互平行延伸的直線表示的四種不同速度的關(guān)系。然而，注意為了方便中心齒輪S的齒 數(shù)與環(huán)形齒輪R的齒數(shù)的比被示意性表示。在每個列線圖中，第一行星齒輪組22的中心齒輪S、行星架C、和環(huán)形齒輪R在上 側(cè)示出。例如，在圖21(b)和21 (c)中，第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的環(huán)形齒 輪R由相互靠近延伸的兩條直線表示，其意味著它們相互機械連接。類似地，第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的行星架C由相互靠近延伸的兩條直線表示，其意味著它們相 互機械連接。中心齒輪S與第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R的齒數(shù)比和中心齒輪S與第 二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R的齒數(shù)比中的較大的一個，由指示中心齒輪S的垂直線的側(cè) 面位置來表示。與如第一實施例中所述的相同的優(yōu)點可通過如下來獲得，即將電動發(fā)動機 10連接到動力分配裝置20的在速度上位列于列線圖的右端部或左端部處的轉(zhuǎn)子，并且，分 別自列線圖的左側(cè)，將具有中間速度的轉(zhuǎn)子連接至發(fā)動機12作為起動轉(zhuǎn)子并連接到從動 輪14。進一步地，通過將列線圖中轉(zhuǎn)子中的右兩個或左兩個連接至從動輪14和發(fā)動機12 作為起動轉(zhuǎn)子可獲得如第六實施例所描述的相同的優(yōu)點。動力分配單元20可可替代地設(shè)計為不具有第一行星齒輪組22的三個轉(zhuǎn)子中的任 意兩個機械連接至第二行星齒輪組24的三個轉(zhuǎn)子中的任意兩個的結(jié)構(gòu)。例如，動力分配裝 置20可裝備有差速齒輪。圖23(a)和23(b)示出了差速齒輪用在第一實施例的結(jié)構(gòu)中的 例子。圖23(a)的動力傳動裝置具有替代在第一實施例中第二行星齒輪組24的差速齒 輪24a。差速齒輪24a的半軸齒輪S機械連接至第一行星齒輪組22的中心齒輪S。差速齒 輪24a的小齒輪P (也就是差速器箱)機械連接至第一行星齒輪組22的環(huán)形齒輪R。差速 齒輪24a的環(huán)形齒輪R機械連接至馬達發(fā)電機10。圖23(b)的動力傳動裝置具有差速齒輪 22a和24a，其代替了在第一實施例中使用的第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24。圖 23(a)和23(b)的動力傳動裝置圖示為安裝在前置發(fā)動機和前輪驅(qū)動(FF)車輛上，但也可 選擇地安裝在前置發(fā)動機后輪驅(qū)動(FR)車輛上。用于起動發(fā)動機的動力傳動阻斷器用于建立或阻斷從動力分配裝置20的起動轉(zhuǎn)子至發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a上的動力 傳遞的動力傳動阻斷器不限于如在第一實施例中使用的離合器30。例如，可以替代地使用 與單向軸承32相同類型的單向軸承。圖24示出了裝備有在起動轉(zhuǎn)子(也就是第一行星齒 輪組22的行星架C)和發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a之間布置的單向軸承32的第一實施例的動力 傳動裝置的變型。用于阻斷從動力分配裝置20至發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a以起動發(fā)動機12的離合器 30不必是常開類型，也可是常閉類型。單向軸承34布置于動力分配裝置20和發(fā)動機12之間以在發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a 的速度相對于動力分配裝置20的動力傳遞轉(zhuǎn)子的速度不為負(fù)時建立至動力分配裝置20的 動力傳遞，然而，可代替地使用單向離合器或另一相似類型，其用作以具有滑動或不具有滑 動使動力傳動軸線地跟隨發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a旋轉(zhuǎn)。用以在發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a的速度相對于動力分配裝置20的動力傳遞轉(zhuǎn)子的速 度不為負(fù)的條件下建立或阻斷動力在發(fā)動機12和動力分配裝置20的動力傳遞轉(zhuǎn)子之間傳 遞的動力傳動控制裝置不被限制于單向動力傳動裝置。例如，類似于離合器30的離合器可 被使用。在此情況下，當(dāng)發(fā)動機12的速度等于動力分配裝置20的動力傳遞轉(zhuǎn)子的速度時， 控制器40可使離合器接合以確保發(fā)動機12的轉(zhuǎn)軸12a和動力傳遞轉(zhuǎn)子的連接的穩(wěn)定性。動力傳動裝置控制離合器Cl和C2互相獨立地操作，然而，離合器Cl和C2可選擇 地設(shè)計成使得當(dāng)離合器Cl和C2中的一個接合時，它們中的另一個總是分離。圖25示出 了這樣的例子。
離合器Cl和C2中每一個可以不是液壓操作型?？赏ㄟ^將離合器Cl和C2直接連 接至轉(zhuǎn)軸ax來實現(xiàn)離合器Cl和C2的容易布局。如第一實施例中討論的點(1)、(3)和(13)可甚至在離合器Cl和C2沒有直接連 接至轉(zhuǎn)軸ax時得到。動力傳動裝置可安裝在前置發(fā)動機前輪驅(qū)動(FF)車輛以及前置發(fā)動機后輪驅(qū)動 (FR)車輛中。圖26示出了安裝在FF車輛中的第二實施例的動力傳動裝置。第一實施例的動力傳動裝置可選擇地設(shè)計為使用發(fā)動機12作為動力源來起動車輛。然而，在第二操作模式中使用馬達發(fā)電機10或發(fā)動機12作為動力源的第一實施 例的動力傳動裝置，可以可替代地設(shè)計為使用二者作為動力源來提供車輛動力。在此情況 下，從馬達發(fā)電機10輸入至第二行星齒輪組24的環(huán)形齒輪R的旋轉(zhuǎn)能量從行星架C和中 心齒輪S輸出。從中心齒輪S輸出的旋轉(zhuǎn)能量隨同輸出自發(fā)動機12的旋轉(zhuǎn)能量通過CVT36 傳遞至從動輪14。因此，沒有引起動力循環(huán)。當(dāng)發(fā)動機12用于運行從動輪14時馬達發(fā)電機10可僅應(yīng)用作發(fā)電機。特別地，從 發(fā)動機12輸出的旋轉(zhuǎn)能量從中心齒輪S和行星架C輸入至第二行星齒輪組24并且然后從 環(huán)形齒輪R輸出至馬達發(fā)電機10。來自發(fā)動機10的除輸入至行星架C和中心齒輪S的旋 轉(zhuǎn)能量的一部分被提供至從動輪14。沒有引起動力循環(huán)。在第二至第六實施例中，空氣調(diào)節(jié)裝置44通過動力分配裝置20提供的動力來驅(qū) 動，然而，制動泵也可由動力分配裝置20提供動力。被設(shè)計以建立齒輪空檔的動力傳動裝 置對于在從動輪14停止時需要被致動的附件尤其有用。在附件(例如是空氣調(diào)節(jié)裝置44)和動力分配裝置20的(多個)轉(zhuǎn)子之間的機 械連接不限于第二至第六實施例中的那些。然而，甚至在從動輪14停止時被運行的附件機 械連接至動力分配裝置20的轉(zhuǎn)子中的一個或多個而不是連接至從動輪14是適當(dāng)?shù)?。第三至第六實施例可不具有由動力分配裝置20提供動力的任何附件。第七實施例可具有附件。附件可由動力分配裝置20的行星架C提供動力。在此 情況下，當(dāng)動力傳動裝置進入第二操作模式時，如第七實施例，馬達發(fā)電機10直接連接至 從動輪14。在附件由動力分配裝置20的中心齒輪S提供動力的情況下，動力將在行星架C 和環(huán)形齒輪R之間循環(huán)，但其可獲得使CVT36在相反方向轉(zhuǎn)動的優(yōu)點。上述每個實施例中的動力傳動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計為允許用于產(chǎn)生起動車輛的轉(zhuǎn)矩 的馬達發(fā)電機10的尺寸得到減小。通常地，馬達發(fā)電機10的尺寸減小(例如至數(shù)十kW) 可導(dǎo)致增加通過馬達發(fā)電機10的再生操作產(chǎn)生的制動力的困難。然而，這個缺點可通過將 發(fā)動機12的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)用至動力分配裝置20以在第一至第三和第六實施例中的混合動力 車輛中產(chǎn)生發(fā)動機制動來減輕。圖27圖示了第一實施例的動力混合車輛，其中發(fā)動機制動 使用在第一操作模式中。特別地，離合器30被嚙合以施加發(fā)動機12的負(fù)載轉(zhuǎn)矩至第一行 星齒輪組22的行星架C以產(chǎn)生制動力。此時，混合動力車輛不能控制發(fā)動機12的燃燒。取代變速器(也就是CVT36)或齒輪裝置，鏈或帶可以替代地布置在電動發(fā)動機 10、發(fā)動機12、從動輪14和動力分配裝置20之間。上述實施例中的動力傳動裝置可裝備有三個或更多的旋轉(zhuǎn)電機器(也就是電電 機馬達)。在此情況下，一個或更多的旋轉(zhuǎn)電機器可僅用作電動機或發(fā)電機，當(dāng)用作電動機時，其被用來給車輛中安裝的高壓蓄電池充電以提供能量至馬達發(fā)電機。旋轉(zhuǎn)電機器(也就是馬達發(fā)電機10)可替代地用具有電刷的直流電機、無電刷直 流電機、或感應(yīng)電機取代三相交流電動機來執(zhí)行。上述實施例中的混合動力系統(tǒng)可替代地設(shè)計為具有兩個或更多的內(nèi)燃發(fā)動機。如上面提到的動力傳動裝置，可替代地設(shè)計為用于驅(qū)動安裝在吊車上的起重機或 使用在用于電梯的驅(qū)動系統(tǒng)中。用于上述實施例中的齒輪裝置(例如Gl至G6)并不總是單獨的齒輪本身，也可由 齒輪鏈或如齒輪體那樣的齒輪組件實施。雖然為了易于更好的理解根據(jù)優(yōu)選實施例公開了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明 可以在不背離本發(fā)明原理的情況下通過不同的方法實施。因此，本發(fā)明應(yīng)被理解為包含所 有可能的實施例和展示實施例的變型，其可如隨附權(quán)利要求所述在沒有背離本發(fā)明原理的 情況下實施。
權(quán)利要求
一種動力傳動裝置，其包括動力分配裝置，其裝備有第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子，所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子可操作以彼此互鎖來分配在所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子之間輸出的動力，并且以旋轉(zhuǎn)能量的形式輸出動力，所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子中的一個用以通過所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子之間的機械連接接收以轉(zhuǎn)矩形式的由動力源產(chǎn)生的動力輸入，所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子中的另一個用以通過所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子之間的機械連接將所述動力輸出至動力從動構(gòu)件，所述動力傳動裝置被設(shè)計成使得所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子中的一個的轉(zhuǎn)速取決于所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子中的其余兩個的轉(zhuǎn)速；第一連接裝置，其用以通過獨立于所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子延伸的第一動力傳遞路徑在所述第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子之間建立機械連接；第二連接裝置，其用以通過獨立于所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子延伸的第二動力傳遞路徑在所述第二轉(zhuǎn)子和第三轉(zhuǎn)子之間建立機械連接；和控制器，其用以控制動力在所述動力源和所述動力從動構(gòu)件之間的傳遞，所述控制器選擇地可操作在第一操作模式和第二操作模式中，在所述第一操作模式中，所述控制器通過所述第一連接裝置建立所述機械連接同時通過所述第二連接裝置阻斷所述機械連接，在所述第二操作模式中，所述控制器通過所述第二連接裝置建立所述機械連接同時通過所述第一連接裝置阻斷所述機械連接。
2.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，其還包括轉(zhuǎn)軸、直接連接至所述 轉(zhuǎn)軸的第一離合器、和直接連接至所述轉(zhuǎn)軸的第二離合器，所述轉(zhuǎn)軸機械耦接至所述動力 分配裝置的所述第二轉(zhuǎn)子并用以隨所述第二轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，所述第一離合器用以將所 述轉(zhuǎn)軸機械連接至所述第一轉(zhuǎn)子，所述第二離合器用以將所述轉(zhuǎn)軸機械連接至所述第三轉(zhuǎn) 子。
3.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，當(dāng)所述第一轉(zhuǎn)子和所述第二轉(zhuǎn) 子的旋轉(zhuǎn)方向的符號中每個具有預(yù)選的正值和負(fù)值中的一個時，在所述第一操作模式中從 所述第一轉(zhuǎn)子和所述第二轉(zhuǎn)子輸出的旋轉(zhuǎn)能量的符號彼此相反，同時在所述第二操作模式 中從所述第二轉(zhuǎn)子和所述第三轉(zhuǎn)子輸出的旋轉(zhuǎn)能量的符號彼此相同或為零。
4.如權(quán)利要求書3所述的動力傳動裝置，其特征在于，在所述第一操作模式和所述第 二操作模式中所述動力從動構(gòu)件都耦接至所述第三轉(zhuǎn)子。
5.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子鏈 成使得其轉(zhuǎn)速在列線圖中位于一條直線。
6.如權(quán)利要求書5所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述第一連接裝置和所述第二 連接裝置中的一個用以將所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)速位列于所述列線圖的兩個 端部處的兩個轉(zhuǎn)子連接在一起，或者將所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)速位列于端部中 的一個和所述端部之間中間處的兩個轉(zhuǎn)子連接起來。
7.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述第一連接裝置和所述第二 連接裝置中的一個包括變速器，并且其中，所述變速器的輸出-輸入速度比被表示為自變 量且從所述動力源至所述動力從動輪的動力傳遞路徑的輸出-輸入速度比被表示為關(guān)于 所述自變量的因變量的函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)值，在第一操作模式中的符號與在第二操作模式中 的相反。
8.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，在所述第一操作模式和所述第 二操作模式中所述動力源都機械耦接至所述第一轉(zhuǎn)子，并且其中在所述第一操作模式和所 述第二操作模式中所述動力從動輪都機械耦接至所述第三轉(zhuǎn)子。
9.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述第二轉(zhuǎn)子和所述第三轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)矩的大小與所述第一轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩的大小成比例，其中在所述第一操作模式和所述第二 操作模式中所述動力源都機械耦接至所述第二轉(zhuǎn)子，并且其中在所述第一操作模式和所述 第二操作模式中所述動力從動構(gòu)件都機械耦接至所述第三轉(zhuǎn)子。
10.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，在所述第一操作模式和所述第 二操作模式中所述第二轉(zhuǎn)子都機械耦接至變速器。
11.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，在所述第一操作模式和所述第 二操作模式中所述第一轉(zhuǎn)子都機械耦接至變速器。
12.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，在所述第一操作模式和所述第 二操作模式中所述第三轉(zhuǎn)子都機械耦接至變速器。
13.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述控制器用于在所述第一操 作模式和所述第二操作模式之間切換，并且其中所述第一連接裝置和所述第二連接裝置中 的至少一個包括第二模式切換變速器，其用于改變所述第二轉(zhuǎn)子和所述第三轉(zhuǎn)子中的至少 一個的轉(zhuǎn)速以便在所述第一操作模式被切換至所述第二操作模式時補償所述第二轉(zhuǎn)子和 所述第三轉(zhuǎn)子之間的速度差以建立所述第二轉(zhuǎn)子和所述第三轉(zhuǎn)子之間的機械連接。
14.如權(quán)利要求書13所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述第二模式切換變速器具 有固定的輸出-輸入速度比。
15.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述控制器用于在所述第一操 作模式和所述第二操作模式之間切換，并且其中，所述第一連接裝置和所述第二連接裝置 中的至少一個包括第一模式切換變速器，其用于改變所述第一轉(zhuǎn)子和所述第二轉(zhuǎn)子中的至 少一個的轉(zhuǎn)速以便在所述第二操作模式被切換至所述第一操作模式時補償所述第一轉(zhuǎn)子 和所述第二轉(zhuǎn)子之間的速度差以建立所述第一轉(zhuǎn)子和所述第二轉(zhuǎn)子之間的機械連接。
16.如權(quán)利要求書15所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述第一模式切換變速器具 有固定的輸出-輸入速度比。
17.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述動力分配裝置包括裝備有 用作所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子的中心齒輪、行星架、和環(huán)形齒輪的行星齒輪組。
18.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述動力分配裝置包括裝備有 中心齒輪、行星架、和環(huán)形齒輪的第一行星齒輪組和裝備有中心齒輪、行星架、和環(huán)形齒輪 的第二行星齒輪組，其中所述第一行星齒輪組的所述中心齒輪、所述行星架、和所述環(huán)形齒 輪中的兩個機械耦接至所述第二行星齒輪組的所述中心齒輪、所述行星架、和所述環(huán)形齒 輪中的兩個，并且其中，所述第一行星齒輪組和所述第二行星齒輪組的所述中心齒輪、所述 行星架、和所述環(huán)形齒輪被分為在列線圖中具有相互不同的轉(zhuǎn)速的四組，所述動力分配裝 置的所述三個轉(zhuǎn)子屬于所述四組中之三。
19.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述動力分配裝置的所述第 一、第二、和第三轉(zhuǎn)子通過差速齒輪的半軸齒輪、小齒輪、和環(huán)形齒輪來實施。
20.如權(quán)利要求書1所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述動力源是安裝于機動車上的主發(fā)動機，并且所述動力從動構(gòu)件是機動車的從動輪。
21.如權(quán)利要求書20所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述動力源由旋轉(zhuǎn)電機器和 內(nèi)燃發(fā)動機來實施，其中所述第一、第二、和第三轉(zhuǎn)子鏈成使得其轉(zhuǎn)速在列線圖中排列在一 條直線上，其中所述動力分配裝置還包括位于列線圖中的所述直線上的第四轉(zhuǎn)子，并且還 包括第一動力傳動控制裝置和第二動力傳動控制裝置，所述第一動力傳動控制裝置用于選 擇性地建立和阻斷動力從所述第一到第四轉(zhuǎn)子中的用作起動轉(zhuǎn)子以起動所述內(nèi)燃發(fā)動機 的一個轉(zhuǎn)子至所述內(nèi)燃發(fā)動機的傳遞，所述第二動力傳動控制裝置用于選擇性地建立和阻 斷從所述內(nèi)燃發(fā)動機至所述第一到第四轉(zhuǎn)子中的用作動力傳遞轉(zhuǎn)子并且不是所述起動轉(zhuǎn) 子的一個轉(zhuǎn)子的傳遞。
22.如權(quán)利要求書21所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述第一動力傳動控制裝置 包括電動控制阻斷器，其用于阻斷所述起動轉(zhuǎn)子和所述內(nèi)燃發(fā)動機的轉(zhuǎn)軸之間的動力傳 遞。
23.如權(quán)利要求22所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述第一動力傳動控制裝置還 包括單向傳動裝置，其在所述起動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相對于所述內(nèi)燃發(fā)動機的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為非負(fù) 的情況下將動力傳遞至所述內(nèi)燃發(fā)動機。
24.如權(quán)利要求21所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述第二動力傳動控制裝置包 括單向傳動裝置，其在所述內(nèi)燃發(fā)動機的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速相對于所述動力傳遞轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為非 負(fù)的情況下從所述內(nèi)燃發(fā)動機傳遞動力。
25.如權(quán)利要求21所述的動力傳動裝置，其特征在于，所述起動轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)速的絕 對值小于或等于所述動力傳遞轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)速的絕對值。
26.一種用于車輛的動力傳動系統(tǒng)，其包括如權(quán)利要求21所述的動力傳動裝置；和負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)用裝置，其用于在需要制動所述車輛時控制所述第一動力傳動裝置的運行 以將所述內(nèi)燃發(fā)動機的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)用至所述起動轉(zhuǎn)子。
全文摘要
一種動力傳動裝置包括行星齒輪組和第一連接裝置和第二連接裝置。行星齒輪組接收來自動力源的動力并且將其輸出至動力從動構(gòu)件。第一連接裝置通過單獨的路徑連接行星齒輪組的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子。第二連接裝置通過單獨的路徑連接行星齒輪組的第二轉(zhuǎn)子和第三轉(zhuǎn)子?？刂破鬟x擇地可操作在第一操作模式和第二操作模式下，在第一操作模式下第二連接裝置接合，同時第一連接結(jié)構(gòu)分離，在第二操作模式下第二連接裝置接合，同時第一連接結(jié)構(gòu)分離。這確保在動力源、動力從動構(gòu)件和與動力傳動裝置之間的適當(dāng)機械連接，從而符合動力傳動裝置的運行條件。
文檔編號B60K6/36GK101988567SQ201010502898
公開日2011年3月23日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者川崎宏治, 德留雄二, 松江武典 申請人:株式會社日本自動車部品綜合研究所