專利名稱：寬節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種用于車輛的寬節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)單元。
背景技術(shù)：
為了產(chǎn)出更高效率的車輛，混合驅(qū)動(dòng)車輛動(dòng)力系統(tǒng)集合電動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。來自發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的扭矩通常通過變速器被傳導(dǎo)到車輛的被驅(qū)動(dòng)輪。混合驅(qū)動(dòng)車輛動(dòng)力系統(tǒng)的效率通常與發(fā)動(dòng)機(jī)必須運(yùn)行以附加到或替代電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)車輛的時(shí)間的百分比有關(guān)。一些混合動(dòng)力系統(tǒng)使用單個(gè)電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的合作。在這樣的動(dòng)力系統(tǒng)中，變速器輸出，和車速一樣，直接地與發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的速度和扭矩有關(guān)。其他混合動(dòng)力系統(tǒng)使用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)合作用于驅(qū)動(dòng)車輛。附加地，車輛可僅僅使用電推進(jìn)。在這種情況中，車輛的動(dòng)力系統(tǒng)將具有一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)且沒有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在混合動(dòng)力系統(tǒng)或純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)被操作地連接到變速器，該變速器包括行星齒輪以致電動(dòng)機(jī)的扭矩和速度可獨(dú)立于車輛的速度和期望的加速度選定。在混合動(dòng)力系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的控制通常通過來自電動(dòng)機(jī)(一個(gè)或多個(gè))的個(gè)別扭矩貢獻(xiàn)的變化而完成。因此，這樣的混合電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)和純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)每個(gè)可提供來自電動(dòng)機(jī)的可選擇的扭矩貢獻(xiàn)，且在混合動(dòng)力系統(tǒng)的情況中，可同樣提供來自發(fā)動(dòng)機(jī)的可選擇的扭矩貢獻(xiàn)，以用于驅(qū)動(dòng)主體車輛。

發(fā)明內(nèi)容
一種可與多個(gè)動(dòng)力源連接用于啟動(dòng)和推進(jìn)車輛的機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，包括輸出構(gòu)件，靜止構(gòu)件和扭矩傳輸設(shè)備。該驅(qū)動(dòng)單元還包括復(fù)合行星齒輪裝置，該復(fù)合行星齒輪裝置具有第一接合點(diǎn)，第二接合點(diǎn)，第三接合點(diǎn)和第四接合點(diǎn)。該動(dòng)力源包括第一馬達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)。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)被布置在公共旋轉(zhuǎn)軸線上。該第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)在第一接合點(diǎn)處被操作地連接到復(fù)合行星齒輪裝置，輸出構(gòu)件在第二接合點(diǎn)處被操作地連接到復(fù)合行星齒輪裝置。附加地，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)在第四接合點(diǎn)處被操作地連接到復(fù)合行星齒輪裝置。此外，扭矩傳輸設(shè)備可接合以將第三接合點(diǎn)接地到靜止構(gòu)件。復(fù)合行星齒輪裝置可包括第一行星齒輪組和第三行星齒輪組，該第一行星齒輪組與第二行星齒輪組互連，第三行星齒輪組與第二行星齒輪組互連。在這樣的情況下，相應(yīng)的第一，第二和第三行星齒輪組每個(gè)可包括第一，第二和第三構(gòu)件。附加地，第一行星齒輪組的兩個(gè)構(gòu)件可被操作地連接到第二行星齒輪組的兩個(gè)構(gòu)件，第二行星齒輪組的一個(gè)構(gòu)件可被操作地連接到第三行星齒輪組的一個(gè)構(gòu)件，且第三齒輪組的一個(gè)構(gòu)件可被固定到靜止構(gòu)件。第一接合點(diǎn)可由第二行星齒輪組的第一構(gòu)件限定。第二接合點(diǎn)可由與第二行星齒輪組的第二構(gòu)件互連的第一行星齒輪組的第一構(gòu)件所限定。第三接合點(diǎn)可由與第二行星齒輪組的第三構(gòu)件互連的第一行星齒輪組的第二構(gòu)件所限定。此外，第四接合點(diǎn)可由第一行星齒輪組的第三構(gòu)件所限定。第一接合點(diǎn)可由第一行星齒輪組的第一構(gòu)件所限定。第二接合點(diǎn)可由與第二行星齒輪組的第一構(gòu)件互連的第一行星齒輪組的第二構(gòu)件所限定。第三接合點(diǎn)可由與第二行星齒輪組的第二構(gòu)件互連的第一行星齒輪組的第三構(gòu)件所限定。此外，第四接合點(diǎn)可由第二行星齒輪組的第三構(gòu)件所限定。在替代實(shí)施例中，第一接合點(diǎn)可由與第三行星齒輪組的第一構(gòu)件互連的第二行星齒輪組的第一構(gòu)件所限定。第二接合點(diǎn)可由與第一行星齒輪組的第一構(gòu)件互連的第二行星齒輪組的第二構(gòu)件所限定。第三接合點(diǎn)可由與第一行星齒輪組的第二構(gòu)件互連的第二行星齒輪組的第三構(gòu)件所限定。最后，第四接合點(diǎn)可由第一行星齒輪組的第三構(gòu)件所限定。第一，第二，第三和第四接合點(diǎn)可在扭矩傳輸設(shè)備和輸出構(gòu)件之間提供至少3比I的齒輪比傳播。在驅(qū)動(dòng)單元中的最高數(shù)值齒輪比可為大約4比I且最小數(shù)值齒輪比可為大約0.7比I。 第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可被布置在第一旋轉(zhuǎn)軸線上且第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可被布置在第二旋轉(zhuǎn)軸線上，其中第一軸線可大致平行于第二軸線。動(dòng)力源還可包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在這樣的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)可被布置在第一旋轉(zhuǎn)軸線上且在第三接合點(diǎn)處被操作地連接到復(fù)合行星齒輪裝置。該扭矩傳輸設(shè)備可通過電促動(dòng)設(shè)備選擇性地接合和脫離。附加地，扭矩傳輸設(shè)備可為帶式制動(dòng)器，爪形離合器和滾柱-星輪式制動(dòng)器中的一個(gè)。因此，如果靜止構(gòu)件是機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元的外殼，扭矩傳輸設(shè)備可被用于相對(duì)于外殼制動(dòng)第三接合點(diǎn)。與第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)相比，該第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可被配置為產(chǎn)生更大的扭矩且體型上更大。附加地，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)可使用非稀土磁體。驅(qū)動(dòng)單元還可包括第一液壓泵和第二液壓泵。在這樣的情況下，第一泵可被操作地連接到第三接合點(diǎn)，第二泵可被操作地連接到輸出構(gòu)件。該輸出構(gòu)件可由第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可旋轉(zhuǎn)地支撐在軸承上。結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)，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)的這樣的驅(qū)動(dòng)單元可為單模式寬比率混合動(dòng)力系統(tǒng)的一部分，該混合動(dòng)力系統(tǒng)被配置為啟動(dòng)和推進(jìn)車輛。當(dāng)結(jié)合附圖和附屬權(quán)利要求時(shí)，從下面的用于執(zhí)行如所附權(quán)利要求限定的上述發(fā)明的實(shí)施例和最佳方法的具體描述可容易地明白本公開的上述特征和優(yōu)點(diǎn)，以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是示出了被使用作為車輛的混合動(dòng)力系統(tǒng)的一部分的寬節(jié)點(diǎn)復(fù)合-分流(compound-split)電動(dòng)無極變速器(electrical variable transmission, EVT)的不意性符號(hào)圖。圖2是示出了在圖1中以符號(hào)圖形式表達(dá)的寬節(jié)點(diǎn)ETV的示意性杠桿圖。圖3是示出了在圖1中以符號(hào)圖形式表達(dá)的寬節(jié)點(diǎn)ETV的示意性杠桿圖的另一實(shí)施例。圖4是示出了被使用作為車輛的混合動(dòng)力系統(tǒng)的一部分的寬節(jié)點(diǎn)EVT的另一實(shí)施例的示意性符號(hào)圖。圖5是示出了在圖4中以符號(hào)圖形式表達(dá)的寬節(jié)點(diǎn)ETV的示意性杠桿圖。圖6是曲線圖，示出了圖1至圖5中的寬節(jié)點(diǎn)ETV的每發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的車輛行車距離的對(duì)比。
具體實(shí)施例方式參考附圖，其中相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同的部件，圖1示出了混合動(dòng)力系統(tǒng)10，該動(dòng)力系統(tǒng)被配置發(fā)動(dòng)和推進(jìn)車輛，也就是，操作車輛在低和高行駛速度之間的所有速度范圍。該混合動(dòng)力系統(tǒng)10包括多個(gè)動(dòng)力源,這些動(dòng)力源包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12,第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14，和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)16，全都連接到機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，該機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元被描述為“電動(dòng)無極變速器”(EVT) 18。該動(dòng)力系統(tǒng)10還具有儲(chǔ)能系統(tǒng)，該儲(chǔ)能系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)電池，該電池未特別顯示，但被那些本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。該儲(chǔ)能系統(tǒng)被操作地連接到第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14，16以致電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可傳遞扭矩到發(fā)動(dòng)機(jī)12或接受來自發(fā)動(dòng)機(jī)12的扭矩。雖然未顯示，該動(dòng)力系統(tǒng)10還包括控制器或電子控制單元(ECU)。該控制器被操作地連接到動(dòng)力源和儲(chǔ)能系統(tǒng)以控制從動(dòng)力源到EVT 18的扭矩的分配。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，“電動(dòng)無極變速器”包括變速器行星齒輪系，該行星齒輪系被操作地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)12，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)16的每個(gè)。傳導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)12和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14，16相應(yīng)的扭矩到行星齒輪系的不同構(gòu)件允許動(dòng)力源中的一個(gè)輔助或平衡另兩個(gè)中任一個(gè)的操作。因此，被操作地連接到EVT 18的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)12和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14，16的組合允許發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的速度和扭矩獨(dú)立地被控制和被選擇以便更有效地供應(yīng)動(dòng)力到主體車輛。雖然所示混合動(dòng)力系統(tǒng)10包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，EVT 18也可僅能連接到第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14，16。在這種情況下，動(dòng)力系統(tǒng)10將不再是混合類型，而是純電動(dòng)的，且那么EVT 18可廣義地稱為機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元。為了簡(jiǎn)單和清晰起見，本說明書的其余部分將被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)12，以及被連接到電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14，16的EVT 18稱為機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元。附加地，混合動(dòng)力系統(tǒng)10的連接關(guān)系，其將在下面更詳細(xì)地描述，可允許全面下降來自第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14，16的組合的扭矩要求同時(shí)提供與其他系統(tǒng)相比合意的車輛性能。EVT 18包括三個(gè)行星齒輪組，以杠桿圖形式描述在圖2中。杠桿圖是機(jī)械設(shè)備例如自動(dòng)變速器的部件的示意圖。單個(gè)杠桿每個(gè)可表示單個(gè)行星齒輪組，復(fù)合行星齒輪裝置(compound planetary gear arrangement)具有兩個(gè)或多個(gè)互連的行星齒輪組,或外齒輪組。在行星齒輪組杠桿中，該主體齒輪組的三個(gè)基礎(chǔ)機(jī)械部件，也就是恒星齒輪，行星齒輪架和環(huán)形齒輪構(gòu)件，其每個(gè)通過特定桿上的接合點(diǎn)表示。因此，通常單個(gè)行星齒輪組杠桿包括三個(gè)接合點(diǎn)，一個(gè)用于恒星齒輪構(gòu)件，一個(gè)用于行星齒輪架構(gòu)件，以及一個(gè)用于環(huán)形齒輪構(gòu)件。每個(gè)行星齒輪組杠桿的接合點(diǎn)之間的相對(duì)長(zhǎng)度可被用于表示每個(gè)相應(yīng)齒輪組的環(huán)形齒輪和恒星齒輪的齒輪比。這些桿的比，轉(zhuǎn)而被用于改變變速器的齒輪比以便達(dá)到適當(dāng)?shù)谋壤捅壤?jí)數(shù)。各個(gè)行星齒輪組的接合點(diǎn)之間的機(jī)械耦合或相互連接由細(xì)小橫線所示出，且扭力傳輸設(shè)備(譬如離合器和制動(dòng)器)是以交錯(cuò)指狀物形式示出。如果該設(shè)備是制動(dòng)器，指狀物中的一組是接地的。杠桿圖的形式、目的和用途的進(jìn)一步解釋可在由Benford, Howard和Leising, Maurice為作者的美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)論文810102 “TheLever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis (杠桿分析法:變速器分析中的新工具)”(1981)中找到，其在此通過參考全部并入。在圖1和圖2中能看到，EVT 18包括復(fù)合-分流行星齒輪裝置?？傊?，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，四接合點(diǎn)杠桿(如圖2所示)，通過提供兩個(gè)單獨(dú)的固定連接被建立，也就是，在一個(gè)行星齒輪組的構(gòu)件和另一行星齒輪組的構(gòu)件之間的配對(duì)。例如，這樣的固定連接可被提供在一個(gè)行星齒輪組的行星齒輪架和另一齒輪組的環(huán)形齒輪之間或一個(gè)齒輪組的行星齒輪架和另一齒輪組的恒星齒輪之間。當(dāng)單個(gè)這樣的固定連接被使用時(shí)，該主體連接用于將獨(dú)立旋轉(zhuǎn)慣量(separately rotating inertias)(繞共同的中心軸線)的最大數(shù)值從六降低到四，且將總體自由度從四降低到二。因此被約束的情況下，復(fù)合-分流行星齒輪裝置20提供，按旋轉(zhuǎn)速度的順序，第一，第二，第三，第四接合點(diǎn)。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，各種復(fù)合行星齒輪裝置可被構(gòu)造以提供四個(gè)接合點(diǎn)杠桿，該杠桿將實(shí)現(xiàn)這樣的結(jié)果且將它們置于圖2中的杠桿圖的范圍內(nèi)。如圖1中所示，復(fù)合-分流行星齒輪裝置20包括第一行星齒輪組22和第三行星齒輪組26,該第一行星齒輪組22與第二行星齒輪組24互連,第三行星齒輪組26與第二行星齒輪組24互連。附加地，復(fù)合-分流行星齒輪裝置20中該第一行星齒輪組22的兩個(gè)構(gòu)件被操作地連接到第二行星齒輪組24的兩個(gè)構(gòu)件，該第二行星齒輪組的一個(gè)構(gòu)件被操作地連接到第三行星齒輪組26的一個(gè)構(gòu)件，該第三行星齒輪組的一個(gè)構(gòu)件被固定到靜止構(gòu)件28。該靜止構(gòu)件28可為EVT 18的機(jī)箱或外殼，同時(shí)被固定到靜止構(gòu)件28的該構(gòu)件可為第三齒輪組26的第二構(gòu)件。杠桿30示出復(fù)合-分流行星齒輪裝置20包括相應(yīng)的第一，第二，第三，和第四接合點(diǎn)30-1，30-2，30-3，和30_4，其被示出在圖2和圖3中的每個(gè)。第一接合點(diǎn)30-1表示第二行星齒輪組24的第一構(gòu)件或由第二行星齒輪組24的第一構(gòu)件所限定，第二接合點(diǎn)30-2由與第二行星齒輪組24的第二構(gòu)件互連的第一行星齒輪組22的第一構(gòu)件所限定，第三接合點(diǎn)30-3由與第二行星齒輪組的第三構(gòu)件互連的第一行星齒輪組的第二構(gòu)件所限定，且第四接合點(diǎn)30-4由第一行星齒輪組的第三構(gòu)件所限定。重新參考圖1,第一齒輪組22包括環(huán)形齒輪構(gòu)件31,齒輪架構(gòu)件32和恒星構(gòu)件33。附加地，第二齒輪組24包括環(huán)形齒輪構(gòu)件34，齒輪架構(gòu)件36和恒星構(gòu)件38。此外，第三齒輪組26包括環(huán)形齒輪構(gòu)件40，齒輪架構(gòu)件42和恒星構(gòu)件44。根據(jù)第一，第二和第三齒輪組22，24，26的上述結(jié)構(gòu)，第一接合點(diǎn)30-1可表示第二齒輪組24的環(huán)形齒輪構(gòu)件34。附加地，第二接合點(diǎn)30-2可表示與第二齒輪組24的架構(gòu)件36互連的第一齒輪組22的環(huán)形齒輪構(gòu)件31。第三接合點(diǎn)30-3可表示與第二齒輪組24的恒星齒輪構(gòu)件38互連的第一齒輪組22的架構(gòu)件32。最后，第四接合點(diǎn)30-4可表示第一齒輪組22的恒星齒輪構(gòu)件33。因此，第一行星齒輪組22，第二行星齒輪組24和第三行星齒輪組26被連接以致得到的結(jié)構(gòu)提供了四接合點(diǎn)杠桿，該接合點(diǎn)杠桿包括接合點(diǎn)30-1，30-2，30-3，和30_4，雖然個(gè)別的齒輪組構(gòu)件不是必須按照上述次序被連接。如圖3中所示，杠桿30還可由可分別對(duì)應(yīng)于第一行星齒輪組22和第二行星齒輪組24的兩個(gè)獨(dú)自的杠桿35-1和37-1表示。因此，在圖3中，接合點(diǎn)30_2和30_3可表示為固定相互連接，以致得到的結(jié)構(gòu)有效地產(chǎn)生四接合點(diǎn)杠桿，和圖2中所示相似。如此，圖1中所示的動(dòng)力系統(tǒng)10是由圖2中所示的杠桿圖表示的動(dòng)力系統(tǒng)10的具體實(shí)施例。因此，如圖1中所示的EVT18是由示意性符號(hào)圖表示的，且描述了對(duì)應(yīng)于且反映了圖2中的杠桿圖的具體復(fù)合-分流行星齒輪裝置20。雖然具體的動(dòng)力系統(tǒng)10在圖1中示出，將理解具體實(shí)施例性質(zhì)上僅僅是示例性的，且在圖2的杠桿圖范圍內(nèi)的其他動(dòng)力系統(tǒng)配置也可考慮。如圖1中可以看到的，發(fā)動(dòng)機(jī)12和第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)16被布置在公共旋轉(zhuǎn)軸線45上。發(fā)動(dòng)機(jī)12,電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)16通過輸入構(gòu)件裝置被操作地連接到EVT 18，該輸入構(gòu)件裝置將扭矩從動(dòng)力源傳輸?shù)綇?fù)合-分流行星齒輪裝置20。該輸入構(gòu)件裝置包括被用作輸入構(gòu)件46的發(fā)動(dòng)機(jī)12的輸出軸，被用作輸入構(gòu)件48的第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14的轉(zhuǎn)子和被用作輸入構(gòu)件50的第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)16的轉(zhuǎn)子。該輸入構(gòu)件46被配置為提供發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩到EVT 18。該輸入構(gòu)件48和輸入構(gòu)件50每個(gè)被配置為提供扭矩從相應(yīng)的第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)16到EVT 18。如圖2中可以看到的，輸入構(gòu)件46被持續(xù)地連接到第三接合點(diǎn)30_3，輸入構(gòu)件48被持續(xù)地連接到第四接合點(diǎn)30-4，輸入構(gòu)件50被持續(xù)地連接到接合點(diǎn)30-1。EVT 18還包括輸出構(gòu)件52。該輸出構(gòu)件52被持續(xù)地連接到第二接合點(diǎn)30_2且被配置為提供來自復(fù)合-分流行星齒輪裝置20的輸出扭矩用于啟動(dòng)和推進(jìn)車輛。附加地，如圖1中所示，輸出構(gòu)件52可延伸穿過第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)16的轉(zhuǎn)子且由第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)通過一個(gè)或多個(gè)軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐。如圖2中所示，輸入構(gòu)件46可類似地延伸穿過第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14的轉(zhuǎn)子且由此由第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)通過一個(gè)或多個(gè)軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐。如圖1所示，輸出構(gòu)件52可將架構(gòu)件36連接到差動(dòng)單元53。如圖2和圖3中可以看到的，第三接合點(diǎn)30-3通過可接合扭矩傳輸設(shè)備56選擇性地與靜止構(gòu)件28連接從而使第三接合點(diǎn)30-3接地。該扭矩傳輸設(shè)備56可通過電促動(dòng)設(shè)備(例如螺線管)選擇性地接合和脫離。附加地，扭矩傳輸設(shè)備56可被配置為帶，滾柱-星輪式(roller-ramp)單向離合器，爪形離合器或斜撐類型的制動(dòng)器。因此，扭矩傳輸設(shè)備56可被用于相對(duì)于靜止構(gòu)件28制動(dòng)第三接合點(diǎn)30-3。電促動(dòng)的扭矩傳輸設(shè)備56允許減少混合動(dòng)力系統(tǒng)10以及在純電動(dòng)的動(dòng)力系統(tǒng)，即，沒有發(fā)動(dòng)機(jī)12，的應(yīng)用中的效率損耗。附加地，電促動(dòng)的扭矩傳輸設(shè)備56能增加純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)扭矩能力。混合動(dòng)力系統(tǒng)110被描述在圖4中?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)110相似于圖1中不出的混合動(dòng)力系統(tǒng)10，其中混合動(dòng)力系統(tǒng)110也可由示出在圖2中的杠桿30表示，且由此為主體寬節(jié)點(diǎn)EVT的另一實(shí)施例。該混合動(dòng)力系統(tǒng)110包括具有復(fù)合-分流行星齒輪裝置120的EVT 118。如圖4中所示，復(fù)合-分流行星齒輪裝置120包括第一行星齒輪組122，該第一行星齒輪組122與第二行星齒輪組124互連，其中第一行星齒輪組的兩個(gè)構(gòu)件被操作地連接到第二行星齒輪組的兩個(gè)構(gòu)件。如在圖5中能看到的，杠桿130也可表示復(fù)合-分流行星齒輪裝置120。該杠桿130包括相應(yīng)的第一，第二，第三和第四接合點(diǎn)130-1，130-2, 130-3和130-4。第一接合點(diǎn)130-1表不第一行星齒輪組122的第一構(gòu)件或由第一行星齒輪組122的第一構(gòu)件所限定，該第一行星齒輪組122的第一構(gòu)件與第二行星齒輪組124的第一構(gòu)件互連，第二接合點(diǎn)30-2由第二行星齒輪組的第二構(gòu)件所限定，第三接合點(diǎn)130-3由與第一行星齒輪組的第二構(gòu)件互連的第二行星齒輪組的第三構(gòu)件所限定，且第四接合點(diǎn)130-4由第一行星齒輪組的第三構(gòu)件所限定。又如圖4所示，第一齒輪組122包括環(huán)形齒輪構(gòu)件131，齒輪架構(gòu)件132和恒星構(gòu)件133。附加地，第二齒輪組124包括環(huán)形齒輪構(gòu)件134，架構(gòu)件136和恒星齒輪構(gòu)件138。此外，第三齒輪組126包括環(huán)形齒輪構(gòu)件140，架構(gòu)件142和恒星齒輪構(gòu)件144。根據(jù)第一，第二和第三齒輪組122，124，126的上述結(jié)構(gòu)，第一接合點(diǎn)130-1可表示第一齒輪組122的環(huán)形齒輪構(gòu)件131。附加地，第二接合點(diǎn)130-2可表示第二齒輪組124的架構(gòu)件136。第三接合點(diǎn)130-3可表示與第二齒輪組124的恒星齒輪構(gòu)件138互連的第一齒輪組122的架構(gòu)件132。最后，第四接合點(diǎn)130-4可表示第一齒輪組122的恒星齒輪構(gòu)件133。因此，第一行星齒輪組122，第二行星齒輪組124和第三行星齒輪組126被連接以致得到的結(jié)構(gòu)提供了四接合點(diǎn)杠桿，該接合點(diǎn)杠桿包括接合點(diǎn)130-1，130-2，130-3，和130-4，雖然個(gè)別的齒輪組構(gòu)件不是必須按照上述次序被連接。如圖5中所示，杠桿130可由分別對(duì)應(yīng)于第一行星齒輪組122和第二行星齒輪組124的兩個(gè)獨(dú)自的杠桿135-1和137-1表示。此外，杠桿130還可由圖2中描述的杠桿30表示。EVT 18的第一，第二，第三和第四接合點(diǎn)26-1，26-2，26-3，26-4和EVT 118的接合點(diǎn)130-1，130-2，130-3，130-4上述配置的特殊益處是主體EVT有能力提供寬節(jié)點(diǎn)齒輪比傳播，如圖6中所示曲線圖中所示且其將在下面更詳細(xì)的描述。如被使用在這方面，“節(jié)點(diǎn)寬度”的概念反映了發(fā)動(dòng)機(jī)12的每轉(zhuǎn)下車輛行駛距離，術(shù)語“寬節(jié)點(diǎn)”是指，與使用標(biāo)準(zhǔn)的單模式的EVT的車輛相比，使用EVT 18或EVT 118的車輛的行駛距離。圖6示出了由曲線70描繪的用于驅(qū)動(dòng)車輛的作為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的分?jǐn)?shù)的電動(dòng)動(dòng)力路徑大小對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)車輛的行駛距離(以米為單位)的圖表64。電動(dòng)動(dòng)力路徑大小被示出在圖表64的Y軸上且通過標(biāo)號(hào)65不出，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)車輛行駛距離被不出在圖表的X軸上且通過標(biāo)號(hào)67示出。附加地，圖表64比較EVT 18和EVT 118的示例性實(shí)施例中的節(jié)點(diǎn)寬度，其由用字母A和B標(biāo)識(shí)出的機(jī)械點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)之間的距離66和由標(biāo)繪在曲線70上的字母D和E標(biāo)識(shí)出的點(diǎn)之間的距離68示出。在一個(gè)具體實(shí)施例中，當(dāng)電動(dòng)動(dòng)力路徑(來自第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14，16)是零時(shí)，具有EVT 18和EVTl 18的發(fā)動(dòng)機(jī)12每轉(zhuǎn)車輛行駛的距離66超過大約0.8米。如所示，對(duì)相同配置，當(dāng)來自第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14，16的電動(dòng)動(dòng)力約等于字母C標(biāo)識(shí)出的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的分?jǐn)?shù)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)12的每轉(zhuǎn)車輛行駛距離68超出1.2米。相比之下，在一般的單模式復(fù)合-分流EVT中，距離66通常大約為
0.5米，同時(shí)距離68在1.2米之下。因此，與一般代表性的單模式復(fù)合-分流EVT相比，EVT18和EVT 118的較大的距離66表明EVT 18和EVT 118具有寬節(jié)點(diǎn)齒輪比傳播。作為結(jié)果，EVT 18和EVT 118能夠提供在扭矩傳輸設(shè)備56 (也就是輸入構(gòu)件46)和輸出構(gòu)件52之間至少3比I的齒輪比傳播。此外，具有第一，第二，第三和第四接合點(diǎn)30-1，30-2，30-3，30-4的這樣配置的EVT 118和EVT 18的最高數(shù)值齒輪比可具有大約4比I的最高數(shù)值齒輪比和大約0.7比I的最低數(shù)值齒輪比。結(jié)果，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14可為不同的大小，也就是，物理上比第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)16更小。因此，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14可被配置產(chǎn)生比第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)16更小的扭矩。附加地，第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14，16每個(gè)可被配置為具有實(shí)心鐵心且使用非稀土磁體，其顯著地比稀土類型磁體更加普遍且更便宜。重新參考圖1和圖4，EVT 18和EVT 118每個(gè)還包括第一液壓泵58和第二液壓泵60。第一和第二液壓泵58，60被配置為提供承壓流體以潤(rùn)滑復(fù)合-分流行星齒輪裝置20，以及發(fā)動(dòng)機(jī)12和第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14，16。如所示，第一泵58被操作地連接到第三接合點(diǎn)30-3且第二泵60被操作地連接到輸出構(gòu)件52，然而，兩個(gè)泵的位置可互換。泵58，60的每個(gè)可被機(jī)械地或電力地促動(dòng)且提供可變的油流量和/或壓力。這樣的可變流量和/或壓力的泵58，60可有助于促進(jìn)油充分供應(yīng)到高應(yīng)力/荷載應(yīng)用中的EVT 18和EVT118，例如如果主體車輛被用于牽引掛車。每個(gè)EVT 18和EVT 118還包括阻尼器62。阻尼器62被操作地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)12且被配置為在這類振動(dòng)可能通過輸入構(gòu)件46被傳輸?shù)綇?fù)合-分流行星齒輪裝置20之前吸收由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的這些扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。EVT 18和EVT 118的上述配置為成本有效，單模式復(fù)合-分流機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，該驅(qū)動(dòng)單元體現(xiàn)出了雙模式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(其提供了用于從停車啟動(dòng)車輛的第一模式和用于推動(dòng)處于較高速度的主體車輛的單獨(dú)的第二模式)，但避免了雙模式系統(tǒng)的機(jī)械和控制的復(fù)雜性。因此，EVT 18和EVT 118的每個(gè)是單模式復(fù)合-分流機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，該驅(qū)動(dòng)單元能產(chǎn)生和引導(dǎo)足夠的扭矩用于啟動(dòng)和推進(jìn)車輛，且還支持發(fā)動(dòng)機(jī)停止-啟動(dòng)(stop-start)功能。附加地，EVT 18和EVT 118能夠在車輛的儲(chǔ)能系統(tǒng)操作模式的驅(qū)動(dòng)和電再生期間提供動(dòng)力系統(tǒng)10的降低工作效率的損耗。此外，因?yàn)镋VT 18和EVT 118每個(gè)都是單軸線布局，也就是，所有三個(gè)動(dòng)力源(發(fā)動(dòng)機(jī)12,電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)14和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)16)被布置在共同的旋轉(zhuǎn)軸線45上，EVT 18和118特別適合后車輪驅(qū)動(dòng)車輛應(yīng)用，其中動(dòng)力系統(tǒng)10相對(duì)于主體車輛的縱向軸線大致對(duì)準(zhǔn)。詳細(xì)的說明書和附圖支持和描述了本發(fā)明是支持性和示意性的，但是本發(fā)明的范圍僅受到權(quán)利要求的限定。盡管用于執(zhí)行本發(fā)明的一些最佳模式和其他實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)地描述，存在用于實(shí)施所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求于2011年11月4日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/555，788的權(quán)益，其由此通過參考而全部并入。
權(quán)利要求
1.一種可與多個(gè)動(dòng)力源連接用于啟動(dòng)和推進(jìn)車輛的機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，包括: 輸出構(gòu)件， 靜止構(gòu)件， 扭矩傳輸設(shè)備；以及 復(fù)合行星齒輪裝置，具有第一接合點(diǎn)，第二接合點(diǎn)，第三接合點(diǎn)和第四接合點(diǎn)， 動(dòng)力源包括: 第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，及 第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)， 其中: 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)被布置在共同的旋轉(zhuǎn)軸線上； 第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)在第一接合點(diǎn)處被操作地連接到復(fù)合行星齒輪裝置； 輸出構(gòu)件在第二接合點(diǎn)處被操作地連接到復(fù)合行星齒輪裝置； 第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)在第四接合點(diǎn) 處被操作地連接到復(fù)合行星齒輪裝置；及 扭矩傳輸設(shè)備可被接合以將第三接合點(diǎn)接地到靜止構(gòu)件。
2.按權(quán)利要求1所述的機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，其中: 復(fù)合行星齒輪裝置包括與第二行星齒輪組互連的第一行星齒輪組和與第二行星齒輪組互連的第三行星齒輪組； 相應(yīng)的第一，第二和第三行星齒輪組每個(gè)包括第一，第二和第三構(gòu)件； 第一行星齒輪組的兩個(gè)構(gòu)件被操作地連接到第二行星齒輪組的兩個(gè)構(gòu)件；及第二行星齒輪組的一個(gè)構(gòu)件被操作地連接到第三行星齒輪組的一個(gè)構(gòu)件，第三行星齒輪組的一個(gè)構(gòu)件被固定到靜止構(gòu)件。
3.按權(quán)利要求2所述的機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，其中第一接合點(diǎn)由第三行星齒輪組的第三構(gòu)件所限定，第二接合點(diǎn)由與第二行星齒輪組的第二構(gòu)件互連的第一行星齒輪組的第一構(gòu)件所限定，第三接合點(diǎn)由與第二行星齒輪組的第三構(gòu)件互連的第一行星齒輪組的第二構(gòu)件所限定，且第四接合點(diǎn)由第一行星齒輪組的第三構(gòu)件所限定。
4.按權(quán)利要求2所述的機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，其中第一接合點(diǎn)由與第三行星齒輪組的第一構(gòu)件互連的第二行星齒輪組的第一構(gòu)件所限定，第二接合點(diǎn)由與第一行星齒輪組的第一構(gòu)件互連的第二行星齒輪組的第二構(gòu)件所限定，第三接合點(diǎn)由與第一行星齒輪組的第二構(gòu)件互連的第二行星齒輪組的第三構(gòu)件所限定，且第四接合點(diǎn)由第一行星齒輪組的第三構(gòu)件所限定。
5.按權(quán)利要求1所述的機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，其中，第一，第二，第三和第四接合點(diǎn)在扭矩傳輸設(shè)備和輸出構(gòu)件之間提供至少3比I的齒輪比傳播。
6.按權(quán)利要求1所述的機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，其中，該多個(gè)動(dòng)力源還包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)被配置為與第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)在共同的旋轉(zhuǎn)軸線上且在第三接合點(diǎn)處被操作地連接到復(fù)合行星齒輪裝置。
7.按權(quán)利要求1所述的機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，其中，扭矩傳輸設(shè)備通過電促動(dòng)設(shè)備選擇性地接合和脫離。
8.按權(quán)利要求1所述的激動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，其中，扭矩傳輸設(shè)備是帶式制動(dòng)器，爪形離合器和滾柱-星輪式制動(dòng)器中的一種。
9.按權(quán)利要求1所述的機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，其中，與第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)相比，第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)被配置為產(chǎn)生更大扭矩且在物理上更大，且其中第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)每個(gè)使用非稀土磁體。
10.按權(quán)利要求1所述的機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元 ，還包括第一液壓泵和第二液壓泵，其中，第一液壓泵被操作地連接到第三接合點(diǎn)且第二液壓泵被操作地連接到輸出構(gòu)件。
全文摘要
一種可與多個(gè)動(dòng)力源連接用于啟動(dòng)和推進(jìn)車輛的機(jī)電驅(qū)動(dòng)單元，包括輸出構(gòu)件，靜止構(gòu)件和扭矩傳輸設(shè)備。該驅(qū)動(dòng)單元還包括復(fù)合行星齒輪裝置，該復(fù)合行星齒輪裝置具有第一，第二，第三和第四接合點(diǎn)。該動(dòng)力源包括第一馬達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)。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)被布置在公共旋轉(zhuǎn)軸線上。該第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)在第一接合點(diǎn)處被操作地連接到復(fù)合行星齒輪裝置，輸出構(gòu)件在第二接合點(diǎn)處被操作地連接到復(fù)合行星齒輪裝置。附加地，第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)在第四接合點(diǎn)處被操作地連接到復(fù)合行星齒輪裝置。此外，扭矩傳輸設(shè)備可接合以將第三接合點(diǎn)接地到靜止構(gòu)件。
文檔編號(hào)B60K6/365GK103085646SQ201210435088
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者G.塔梅, A.J.科賽迪, A.G.霍爾姆斯, B.M.康倫 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司