專利名稱：具有四個固定傳動比的雙模式的復(fù)合分配模式的混合型機(jī)電變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙模式的復(fù)合分配模式(compound-split)的混合型車輛機(jī)電變速器，其采用操作式地連接在發(fā)動機(jī)和兩個電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上的三個相互作用的行星齒輪裝置。這些行星齒輪裝置提供兩種模式或齒輪系，可通過利用四個扭矩傳遞裝置選擇性地獲得這兩種模式，從而將功率從發(fā)動機(jī)和/或電動機(jī)/發(fā)電機(jī)傳送至變速器的輸出部件上。變速器包括至少一個在其第一操作模式下的機(jī)械點(mechanical point)和至少兩個在其第二操作模式下的機(jī)械點，并提供四個可用的固定傳動比。
背景技術(shù)：
車輛變速器的目的是提供一個空擋、至少一個倒擋，以及一個或多個將功率從發(fā)動機(jī)和/或其它功率源傳遞至傳動部件上的前進(jìn)擋，傳動部件將牽引力從車輛傳遞到車輛駕駛的地面上。因此，根據(jù)提供所需性能的要求，傳動部件可以是前輪、后輪或履帶。
串聯(lián)式推進(jìn)系統(tǒng)是一種沿著從發(fā)動機(jī)到電儲存設(shè)備而后到電動機(jī)的行程來傳遞能量的系統(tǒng)，電動機(jī)利用功率使傳動部件旋轉(zhuǎn)。在串聯(lián)式推進(jìn)系統(tǒng)中，在發(fā)動機(jī)和傳動部件之間沒有直接的機(jī)械連接。
變速器適合于從發(fā)動機(jī)或電動機(jī)或兩者中接受輸出功率，迄今為止，其極大地依賴于被稱為串聯(lián)式混合型推進(jìn)系統(tǒng)的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)設(shè)計成具有相對較低功率的輔助動力裝置(APU)，以實現(xiàn)極少量的排放和最好的燃料經(jīng)濟(jì)性用途。然而，小型APU的這種組合和甚至更大的能量存儲裝置并不適應(yīng)高平均功率的車輛，或者說并不適應(yīng)解決要求連續(xù)恒定速度操作的工作循環(huán)。利用典型的串聯(lián)式混合型變速器的配置并不能實現(xiàn)在所需高效率下的爬坡速度和持續(xù)的高平均巡航速度。
因此，目前的挑戰(zhàn)在于提供一種將在各種廣泛的工作條件下能高效率運轉(zhuǎn)的動力系統(tǒng)。理想的電動變速式變速器應(yīng)能夠在用于預(yù)期較低平均功率的工作循環(huán)的串聯(lián)式混合型變速器和用于高平均輸出功率的高速工作循環(huán)的混合型變速器的優(yōu)點之間取得平衡。在并聯(lián)裝置中，由發(fā)動機(jī)供給的功率和電能源供給的功率獨立地連接在傳動部件上。
另外，完成雙模式或兩個集成功率分配齒輪系的概念可產(chǎn)生具有極寬應(yīng)用范圍的混合型變速器，每種模式都可由單板機(jī)同步選擇而獲得，用以將功率從發(fā)動機(jī)和/或電動機(jī)/發(fā)電機(jī)傳遞至輸出軸上。
通過使用一種可變雙模式的輸入分配模式(input-split)及復(fù)合分配模式的并聯(lián)混合型機(jī)電變速器，就可實現(xiàn)所需的有利的結(jié)果。這種變速器利用輸入部件來接受來自車輛發(fā)動機(jī)的功率，并利用功率輸出部件來輸出功率以驅(qū)動車輛。第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)功率控制器連接在能量存儲裝置如蓄電池組上，使得能量存儲裝置可接受來自第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的功率，并為第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)提供功率?？刂茊卧脕碚{(diào)節(jié)在能量存儲裝置和電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間以及第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的功率流動。
可變雙模式的輸入分配模式-復(fù)合分配模式的并聯(lián)混合型機(jī)電變速器也采用至少一個行星齒輪組。行星齒輪組具有內(nèi)齒輪部件和外齒輪部件，其各自與多個行星齒輪部件嚙合式地相接合。輸入部件操作式地連接在行星齒輪組中的其中一個齒輪部件上，并提供這樣的裝置，該裝置操作式地將功率輸出部件連接在行星齒輪組中的另一齒輪部件上。電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的其中一個連接在行星齒輪組的另一齒輪部件上，并提供某一裝置，該裝置操作式地將電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中的另一個連接在輸出軸上。
通過使用扭矩傳遞裝置，就可選擇性地獲得第一或第二模式下的操作。迄今為止，在一種模式下，變速器的輸出速度通常與電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之一的速度成比例，并且在第二模式下，變速器的輸出速度通常與電動機(jī)/發(fā)電機(jī)兩者的速度都成比例。
在一些可變雙模式的輸入分配模式-復(fù)合分配模式的并聯(lián)混合型機(jī)電變速器的實施例中，采用了第二行星齒輪組。另外，一些實施例可利用三個扭矩傳遞裝置，其中兩個扭矩傳遞裝置用于選擇變速器所需的操作模式，第三個扭矩傳遞裝置選擇性地將變速器與發(fā)動機(jī)斷開。在其它實施例中，所有三個扭矩傳遞裝置都用于選擇變速器的所需操作模式。
再次參照簡單的行星齒輪組，行星齒輪部件通常支撐在本身可旋轉(zhuǎn)的齒輪架上而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)太陽齒輪保持固定并且將功率施加在環(huán)形齒輪上時，行星齒輪部件隨著功率施加在環(huán)形齒輪上而旋轉(zhuǎn)，并因此圍繞太陽齒輪的圓周方向而″行走″，從而實現(xiàn)齒輪架在與環(huán)形齒輪旋轉(zhuǎn)方向相同的方向上旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)簡單行星齒輪組的任何兩個部件在相同方向上以相同速度旋轉(zhuǎn)時，第三部件被迫以相同速度在相同的方向上旋轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)太陽齒輪和環(huán)形齒輪在相同方向上以相同速度旋轉(zhuǎn)時，行星齒輪并不繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，而是用作楔鎖，以便將整個單元鎖定在一起來實現(xiàn)所謂的直接傳動。也就是說，齒輪架隨太陽齒輪和環(huán)形齒輪一起旋轉(zhuǎn)。
然而，當(dāng)兩個齒輪部件在相同方向上以不同的速度旋轉(zhuǎn)時，第三齒輪部件旋轉(zhuǎn)方向通?？珊唵蔚赝ㄟ^目測分析來確定，但是在許多情況下，該方向并不明顯，并且只能通過知曉行星齒輪組的齒輪部件中的齒數(shù)來確定。
只要約束齒輪架自由旋轉(zhuǎn)，并將功率施加在太陽齒輪或環(huán)形齒輪上，那么行星齒輪部件將用作惰輪。這樣，從動部件將在與傳動部件相反的方向上旋轉(zhuǎn)。這樣，在許多變速器中，當(dāng)選擇倒擋傳動范圍時，用作制動器的扭矩的變速器將受到摩擦促動，而與齒輪架相接合并因而限制其旋轉(zhuǎn)，這樣，施加在太陽齒輪上的功率將使環(huán)形齒輪在相反方向上旋轉(zhuǎn)。因而，如果環(huán)形齒輪操作式地連接在車輛的主動輪上，那么這種裝置能夠使主動輪的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)，并因此使車輛本身的方向反轉(zhuǎn)。
本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該懂得，采用了功率分配裝置的傳動系統(tǒng)可接受來自兩個功率源的功率。利用一個或多個行星齒輪組允許實現(xiàn)兩個或多個齒輪系或模式，通過這些齒輪系或模式，可將功率從變速器的輸入部件輸出到其輸出部件上。
于1996年9月24日授權(quán)給通用汽車公司的美國專利No.5,558,589講述了一種可變雙模式的輸入分配模式-復(fù)合分配模式并聯(lián)的混合型機(jī)電變速器，該專利通過引用而結(jié)合于本文中，在該專利中，在第一模式中存在一個″機(jī)械點″，而在第二模式中存在兩個機(jī)械點。于1999年8月3日授權(quán)給通用汽車公司的美國專利No.5,931,757講述了一種雙模式的復(fù)合分配模式的機(jī)電變速器，其通過引用而結(jié)合在本文中，在該專利中，在第一模式中存在一個″機(jī)械點″，而在第二模式中存在兩個機(jī)械點。
在變速器以第一或第二模式來操作的期間，機(jī)械點可發(fā)生在電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中的任何一個固定不動時。由于功率從發(fā)動機(jī)傳送至輸出軸的最大機(jī)械效率發(fā)生在電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的其中一個處于機(jī)械點處即固定不動時，因此缺乏機(jī)械點是一個缺點。然而，在可變雙模式的輸入分配模式-復(fù)合分配模式并聯(lián)的混合型機(jī)電變速器中，在第二模式下通常存在電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之一不旋轉(zhuǎn)時的機(jī)械點，使得此時所有發(fā)動機(jī)功率都機(jī)械式地傳遞至輸出軸上。
上面所參考的這種雙模式的復(fù)合分配模式的機(jī)電變速器對于商業(yè)運營車輛而言是有效率的選擇，例如公共汽車等，其通常以接近于其最大功率的方式來運轉(zhuǎn)。
發(fā)明概要本發(fā)明提供了一種對私人貨車特別有用的雙模式的復(fù)合分配模式的機(jī)電變速器的改進(jìn)，其中典型負(fù)荷小于其最大功率的一半。這種新穎的變速器采用閉鎖離合器，并提供四個可用的機(jī)械點。這使得可更快地達(dá)到用于通行、牽引和拖曳的最大功率，并使得大功率發(fā)動機(jī)可使用較小的電氣元件，其可以成本效率較高的方式結(jié)合在私人貨車中。通過在電動變速的變速器中提供固定傳動比，就可以合理的成本獲得最大的燃料經(jīng)濟(jì)性。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種新穎的雙模式的復(fù)合分配模式的機(jī)電變速器，其提供了閉鎖離合器，以便在私人貨車中快速達(dá)到用于傳遞、牽引和拖曳的最大功率，同時提供四個可用的固定傳動比，并以在第一模式下存在至少一個機(jī)械點和在第二模式下存在至少兩個機(jī)械點、即存在三個機(jī)械點的方式來操作，其中每個機(jī)械點對應(yīng)于三種單獨車輛速度中的每一速度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種如上所述的新穎變速器，其中，行星齒輪裝置和電動機(jī)/發(fā)電機(jī)同軸地設(shè)置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種如上所述的新穎變速器，其中，行星齒輪裝置設(shè)在環(huán)形設(shè)置的電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的徑向內(nèi)側(cè)，從而最大程度地減小變速器的包跡，即至少減小變速器的圓周尺寸。
本發(fā)明的另一目的是提供一種如上所述的新穎變速器，其中，可利用三個簡單行星齒輪組來獲得操作結(jié)果。
本發(fā)明的還一目的是提供一種如上所述的新穎變速器，其中變速器由四個扭矩傳遞裝置來操作。
結(jié)合以下詳細(xì)說明書，可以清楚本發(fā)明的這些和其它目的以及其超越現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點，這些目的和優(yōu)點通過本說明書所述來實現(xiàn)。
通過大致的簡要介紹，體現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的雙模式的復(fù)合分配模式的機(jī)電變速器采用輸入部件來接受來自原動機(jī)功率源的功率，并利用輸出部件來傳遞來自變速器的功率。第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)操作式地連接在能量存儲裝置上，用于在能量存儲裝置與第一及第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間互換電功率?？刂茊卧糜谡{(diào)節(jié)能量存儲裝置與第一及第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電功率互換。該控制單元還調(diào)節(jié)該第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)與第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電功率互換。
題述變速器采用三個同軸地對準(zhǔn)的行星齒輪組。每個行星齒輪裝置利用第一、第二和第三齒輪部件。第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)彼此同軸對準(zhǔn)，并與三個行星齒輪組對準(zhǔn)，這三個行星齒輪組圍繞第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)。
第一或第二行星齒輪組中至少有一個齒輪部件連接在第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上。第二或第三行星齒輪組中的另一個齒輪部件連接在第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上。第一行星齒輪組的其中一個齒輪部件連續(xù)地連接在第二行星齒輪組的其中一個齒輪部件上。第二行星齒輪組的其中一個齒輪部件連續(xù)地連接在第三行星齒輪組的其中一個齒輪部件上。第一行星齒輪組的其中一個部件操作式地連接在輸入部件上。
第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地將與各第一、第二和第三行星齒輪組相關(guān)聯(lián)的其中一個齒輪部件相互連接起來，并將其連接在輸出部件上。第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地將第三行星齒輪組的其中一個齒輪部件接地。第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地將第二行星齒輪組的其中一個齒輪部件和第二行星齒輪組的另一齒輪部件相連起來，從而作為上述閉鎖離合器來工作。第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地使第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)所連接的其中一個齒輪部件接地。
當(dāng)沒有功率流過第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)時，這四個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地兩兩組合地相接合，以便在輸入部件和輸出部件之間提供四個可用的固定傳動比。
該變速器的特征還在于，其具有三個可用的操作機(jī)械點，在這些機(jī)械點處，第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的其中一個是固定不動的。
從以下結(jié)合附圖對實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的詳細(xì)描述中，將很容易清楚本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點，以及其它特征和優(yōu)點。
附圖簡介

圖1是體現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的雙模式的復(fù)合分配模式的機(jī)電變速器的示意圖；圖2是用于圖1所示變速器的固定傳動比的真值表；和圖3是各電動機(jī)/發(fā)電機(jī)以及發(fā)動機(jī)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)相對于英里小時(MPH)車速的圖示。
優(yōu)選實施例的描述圖1中顯示了一種體現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的雙模式的復(fù)合分配模式的機(jī)電變速器的典型形式，其總體上以標(biāo)號10來表示?；旌闲妥兯倨?0具有輸入部件12，其可以是由發(fā)動機(jī)14直接驅(qū)動的軸。在發(fā)動機(jī)14的輸出軸18和混合型變速器10的輸入部件12之間可包含瞬時扭矩緩沖器。在1991年4月23日授權(quán)給通用汽車公司的美國專利No.5,009,301中公開了一種推薦用于本發(fā)明的一類瞬時扭矩緩沖器的示例，該專利通過引用而完整地結(jié)合在本文中。瞬時扭矩緩沖器可包括或結(jié)合有扭矩傳遞裝置20一起使用，從而允許發(fā)動機(jī)14和混合型變速器10選擇性地相接合，但必須懂得，扭矩傳遞裝置20并不用于改變或控制混合型變速器10的操作模式。
在所示實施例中，發(fā)動機(jī)14可以是化石燃料發(fā)動機(jī)，例如柴油機(jī)，其適于提供以恒定的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)來傳遞的可用功率輸出。在該示例性的實施例中，發(fā)動機(jī)14可在起動后以及在其大部分輸入期間，以大約6000RPM的恒定速度運轉(zhuǎn)，如圖3上的曲線22所示。雖然必須理解發(fā)動機(jī)14的速度和馬力輸出對于本發(fā)明而言并不是至關(guān)重要的，但是，為了完全清楚了解混合型變速器10，將假定從發(fā)動機(jī)14中獲得大約305馬力的可用功率輸出，以用于描述示例性的安裝。不管發(fā)動機(jī)14連接到變速器10的輸入部件12上的方式如何，輸入部件12都連接在變速器10中的行星齒輪組24上。
混合型變速器10利用了三個行星齒輪組24，26和28。第一行星齒輪組24具有通常可稱為環(huán)形齒輪的外齒輪部件30，其圍繞在通常稱為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件32周圍。多個行星齒輪部件34可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架36上，使得每個行星齒輪部件34與外齒輪部件30及內(nèi)齒輪部件32嚙合式地相接合。
第二行星齒輪組26也具有通常稱為環(huán)形齒輪的外齒輪部件38，其圍繞通常稱為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件40。多個行星齒輪部件42可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架44上，使得每個行星齒輪部件42與外齒輪部件38及內(nèi)齒輪部件40嚙合式地相接合。
第三行星齒輪組28也具有通常稱為環(huán)形齒輪的外齒輪部件46，其圍繞通常稱為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件48。多個行星齒輪部件50可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架52上，使得每個行星齒輪部件50與外齒輪部件46及內(nèi)齒輪部件48嚙合式地相接合。
在這個實施例中，行星齒輪組24的環(huán)形齒輪/太陽齒輪的齒數(shù)比是65/33；行星齒輪組26的環(huán)形齒輪/太陽齒輪的齒數(shù)比是65/33；而行星齒輪組28的環(huán)形齒輪/太陽齒輪的齒數(shù)比是94/34。
雖然所有三個行星齒輪組24，26和28就其本身而言是″簡單的″行星齒輪組，但是第一和第二行星齒輪組24和26是復(fù)式的，其中第一行星齒輪組24的內(nèi)齒輪部件32通過轂襯齒輪54而與第二行星齒輪組26的外齒輪部件38相結(jié)合。結(jié)合在一起的第一行星齒輪組24的內(nèi)齒輪部件32和第二行星齒輪組26的外齒輪部件38連續(xù)地連接在第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56上。
行星齒輪組24和26也是組合的，其中第一行星齒輪組24的齒輪架36通過軸60而結(jié)合在第二行星齒輪組26的齒輪架44上。同樣，第一行星齒輪組24的齒輪架36和第二行星齒輪組26的齒輪架44相互結(jié)合。軸60還可通過扭矩傳遞裝置62而選擇性地連接在第三行星齒輪組28的齒輪架52上，如后文中更詳細(xì)說明的那樣，扭矩傳遞裝置62用來幫助對混合型變速器10的操作模式進(jìn)行選擇。
第三行星齒輪組的齒輪架52直接連接在變速器的輸出部件64上。當(dāng)混合型變速器10用于陸路車輛中時，輸出部件64可連接在車軸上(未示出)，車軸則終止于傳動部件(也未示出)。傳動部件可以是車輛使用的前輪或后輪，或者可以是履帶式車輛的傳動齒輪。
第二行星齒輪組26的內(nèi)齒輪部件40通過圍繞在軸60的套軸66周圍而連接在第三行星齒輪組28的內(nèi)齒輪部件48上。第三行星齒輪組28的外齒輪部件46通過扭矩傳遞裝置70而選擇性地接地式連接在變速器外殼68所代表的接點件上。如后文中詳細(xì)解釋的那樣，扭矩傳遞裝置70也可用于幫助對混合型變速器10的操作模式進(jìn)行選擇。套軸66也連續(xù)地連接在第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72上。所有行星齒輪組24，26和28以及兩個電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72都是關(guān)于軸向設(shè)置的軸60同軸地定向的。應(yīng)該注意，電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72具有環(huán)形的構(gòu)造，這允許它們圍繞三個行星齒輪組24，26和28，使得行星齒輪組24，26和28設(shè)置在電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72的徑向內(nèi)側(cè)。這種構(gòu)造就保證使變速器10的整個包跡、即圓周尺寸減到最小。
扭矩傳遞裝置73選擇性地使太陽齒輪40接地(即與變速器外殼68相連)。扭矩傳遞裝置75作為閉鎖離合器來工作，其通過選擇性地使太陽齒輪40與齒輪架44連接，來鎖定行星齒輪組24，26、電動機(jī)56，72和輸入軸，使其成組地旋轉(zhuǎn)。扭矩傳遞裝置62，70，73，75都是摩擦離合器。
如同之前結(jié)合發(fā)動機(jī)14的描述中所說明的那樣，同樣必須懂得，第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72的轉(zhuǎn)速和馬力輸出對于本發(fā)明而言也不是至關(guān)重要的，但是為了完全清楚了解混合型變速器10，電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72具有30馬力的持續(xù)功率和大約10200RPM的最大速度。該持續(xù)的額定功率大約為發(fā)動機(jī)14的1/10，并且最大速度是發(fā)動機(jī)14的大約1.5倍，但是，這些都取決于發(fā)動機(jī)的類型、最后的齒輪形式和工作循環(huán)。
如從前面描述中所了解的那樣，具體參見圖1，變速器10選擇性地接受來自發(fā)動機(jī)14的功率。如將在下文中所述，混合型變速器也接受來自電存儲設(shè)備74的功率。電存儲設(shè)備74可以是一個或多個蓄蓄電池。其它具有存儲電功率和分配電功率能力的電存儲裝置可用來取代蓄電池，而不會改變本發(fā)明的構(gòu)思。如同結(jié)合發(fā)動機(jī)14以及第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56及72的描述中所述，同樣必須懂得，電存儲裝置74的馬力輸出對于本發(fā)明并不是至關(guān)重要的，但為了完全清楚了解混合型變速器10，假定電存儲裝置74具有大約75馬力的輸出，以用于介紹示例性的電存儲裝置。蓄電池組的大小取決于再生的要求、區(qū)域問題如梯度和溫度以及發(fā)動機(jī)要求，例如排放、功率輔助和電氣范圍。
電存儲設(shè)備74通過傳導(dǎo)體78A和78B而與電控制單元(ECU)76通訊。ECU 76通過傳導(dǎo)體78C和78D而與第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56通訊，并且ECU 76類似地通過傳導(dǎo)體78E和78F而與第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72通訊。
如從前面段落中所了解的那樣，可在一個以上的位置處采用特定的結(jié)構(gòu)部件、元件或裝置。當(dāng)總體上提到這類結(jié)構(gòu)部件、元件或裝置時，將采用一個共用的數(shù)字標(biāo)號。然而，當(dāng)其中一個這樣來標(biāo)識的結(jié)構(gòu)部件、元件或裝置需要進(jìn)行單獨的識別時，將通過所述數(shù)字標(biāo)號和字母后綴的組合來對其進(jìn)行引用，所述數(shù)字標(biāo)號用于總體上標(biāo)識該結(jié)構(gòu)部件、元件或裝置。因而，這里至少有六個總體上以標(biāo)號78來標(biāo)識的傳導(dǎo)體，但是在說明書中和附圖上，特定的單獨傳導(dǎo)體被標(biāo)識為78A，78B，78C，78D，78E和78F。這種相同的加后綴習(xí)慣將在整個說明書中使用。
輸入部件12可與傳動齒輪80相連。如圖所示，傳動齒輪80將輸入部件12固定地連接在第一行星齒輪組24的外齒輪部件30上，因此，傳動齒輪80可從發(fā)動機(jī)14和/或電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和/或72中接受功率。傳動齒輪80與空轉(zhuǎn)齒輪82嚙合式地相接合，空轉(zhuǎn)齒輪82則與固定在軸86一端上的傳動齒輪84嚙合式地相接合。軸86的另一端可固定在傳動液壓泵和/或PTO單元上，它們單獨地或一起地以88來表示。
示例性優(yōu)選實施例的操作介紹車輛駕駛員可用三個眾所周知的主要裝置來控制變速器10。其中一個主要控制裝置是眾所周知的換檔選擇器(未示出)，其指示ECU76來配置變速器，以用于停車、倒擋、空擋或前進(jìn)擋。第二和第三主要控制裝置構(gòu)成了油門踏板(未示出)和剎車踏板(也未示出)。ECU 76從這三個主要控制源中獲得的信息在后文中將被稱為“駕駛員指令”。ECU 76還分別從第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72、發(fā)動機(jī)14和電存儲設(shè)備84中獲得信息。響應(yīng)于駕駛員的動作，ECU 76判斷所要求的操作是什么，之后操縱混合型變速器10的選擇性操作元件，以便正確地對駕駛員的指令作出響應(yīng)。
例如，在圖1所示的示例性實施例中，當(dāng)駕駛員選擇前進(jìn)擋、并操縱油門踏板或剎車踏板時，ECU 76將判斷車輛將加速或減速。ECU 76還監(jiān)測功率源的狀態(tài)，并確定變速器實現(xiàn)加速或減速所需的輸出功率。在ECU 76的指示下，為了滿足駕駛員的指令，變速器能夠提供從慢到快的輸出速度范圍。
為了提供對體現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的變速器的完整說明，將結(jié)合優(yōu)選實施例，來介紹各種操作模式，這些操縱模式用于實現(xiàn)在各種工作條件下為滿足駕駛員指令所必須的輸出功率和速度。同樣，以下描述將介紹由標(biāo)號10所標(biāo)識的特定變速器的全功率操作狀態(tài)。
重申一次，變速器10是一種雙模式的復(fù)合分配模式的車輛機(jī)電變速器。換句話說，輸出部件64通過變速器10中的兩個不同齒輪系來接受功率。當(dāng)扭矩傳遞裝置70被促動時，將選擇第一模式或齒輪系，以便使第三行星齒輪組28的外齒輪部件46″接地″。當(dāng)扭矩傳遞裝置70被釋放并同時促動扭矩傳遞裝置62時，將選擇第二模式或齒輪系，以便將軸60連接在第三行星齒輪組28的齒輪架52上。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，ECU 76用于在每個操作模式中提供從較慢到較快的輸出速度范圍。這種在每一模式下都具有從慢至快輸出速度范圍的雙模式組合就允許變速器10將車輛從靜止?fàn)顟B(tài)推進(jìn)到高速狀態(tài)，同時滿足本發(fā)明的其它目的。另外，ECU 76調(diào)節(jié)變速器10的操作，以容許這些模式之間的同步換擋。如所述，優(yōu)選實施例的操作將結(jié)合全功率操作來進(jìn)行敘述，這是由于那種方式將全面介紹總體的操作概念。
在以下描述中，應(yīng)該注意，第一和第二操作″模式″指的是，變速器的功能受到一個離合器62或70的控制，并受到電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72的所控制速度和扭矩來控制的情況，這些都在1991年4月23日授權(quán)給通用汽車公司的美國專利No.5,009,301中進(jìn)行了介紹。另外，以下還描述了某些操作″范圍″，其中通過采用另外的離合器來獲得固定傳動比。該另外的離合器可以是離合器62，73或75。
當(dāng)應(yīng)用另外的離合器時，可獲得固定的輸入輸出速度比，如圖2的真值表中所示(即，當(dāng)應(yīng)用兩個離合器機(jī)構(gòu)時)。因此，電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56，72的旋轉(zhuǎn)將取決于離合器所限定的機(jī)構(gòu)的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并與輸入速度成比例。然而，電動機(jī)/發(fā)電機(jī)仍可用作電動機(jī)或發(fā)電機(jī)，但是它們完全獨立于發(fā)動機(jī)的輸出功率流，因此這兩者都可為電動機(jī)，兩者都用作發(fā)電機(jī)，或者用作其任何組合。例如，這就允許在以第一固定傳動比(圖3中的范圍I)的加速過程中，發(fā)動機(jī)功率和這兩個單元都用作從能量存儲裝置74接受功率的電動機(jī)，以便通過行星齒輪組28至輸出軸64來額外地推進(jìn)車輛。
還應(yīng)該注意，變速器的功能可通過在一種操作模式期間接通或斷開另外的離合器，而在任何時候從固定傳動比下的操作轉(zhuǎn)換到模式控制。在固定傳動比或模式控制下的操作可通過控制變速器的ECU76中的算法來確定。
還應(yīng)該注意，操作模式可使操作傳動比重疊，并且其選擇同樣取決于駕駛員的輸入和車輛對該輸入的響應(yīng)。如圖3中所示，當(dāng)C1和C4(離合器70和75)相接合時，范圍1落在操作模式I的范圍內(nèi)，并且當(dāng)C2和C1(離合器62和70)相接合時，范圍2落在模式I的范圍內(nèi)。如圖2中所示，在C2和C4(離合器62和75)相接合時的模式II期間，可獲得第三固定傳動比范圍，并且在C2和C3(離合器62和73)相接合的模式II期間，可獲得第四固定傳動比范圍。
I.第一模式在第一操作模式下，并且當(dāng)ECU 76已經(jīng)確定駕駛員希望從固定狀態(tài)向前移動并加速時，扭矩傳遞裝置20操作式地接合起來，將發(fā)動機(jī)14連接到混合型變速器10上，并且隨著車輛通過某一變速范圍向前移動時，扭矩傳遞裝置20仍保持應(yīng)用狀態(tài)，后文中將更詳細(xì)地進(jìn)行描述。扭矩傳遞裝置62不起作用，其仍保持分離狀態(tài)。扭矩傳遞裝置70處于接合的狀態(tài)。在這種情況下，發(fā)動機(jī)14將傳動功率施加在第一行星齒輪組24的外齒輪部件30上，使得外部件30與輸入部件12(并因而與發(fā)動機(jī)14)一致旋轉(zhuǎn)。第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56使第一行星齒輪組24的內(nèi)齒輪部件32和第二行星齒輪組26的外齒輪部件38在相同方向上同時地旋轉(zhuǎn)，因而在相同方向上驅(qū)動齒輪架36，這就導(dǎo)致了第二行星齒輪組24的內(nèi)齒輪部件40的旋轉(zhuǎn)。
在第一模式期間，第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72用作電動機(jī)，因而電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72在其驅(qū)動第三行星齒輪組28的內(nèi)齒輪部件48旋轉(zhuǎn)的方向上驅(qū)動套軸66，使得第三行星齒輪組28的行星齒輪50逆著第三行星齒輪組28的外齒輪部件46的方向而旋轉(zhuǎn)。外齒輪部件46通過接地而固定，以便齒輪架52在實現(xiàn)車輛前進(jìn)運動所需的方向上驅(qū)動輸出部件64。
由用作電動機(jī)的第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72的旋轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的套軸66的這種旋轉(zhuǎn)還使第二行星齒輪組26的內(nèi)齒輪部件40旋轉(zhuǎn)。因為扭矩傳遞裝置62仍未接合，所以第一和第二行星齒輪組24和26的相應(yīng)齒輪架36和44可自由地旋轉(zhuǎn)，而且是一致地旋轉(zhuǎn)的，因為這兩個齒輪架36和44是組合的。結(jié)果，由發(fā)動機(jī)14所引起的第一行星齒輪組24的外齒輪部件30的旋轉(zhuǎn)和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72所引起的內(nèi)齒輪部件40的旋轉(zhuǎn)就迫使第一行星齒輪組24的內(nèi)齒輪部件32和結(jié)合在一起的第二行星齒輪組26的外齒輪部件38以那一方向和速度來驅(qū)動第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56，這就導(dǎo)致第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56至少最初用作發(fā)電機(jī)。
參照圖3，曲線22是以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)表示的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相對于以每小時英里數(shù)(MPH)表示的車輛速度的圖示，在該車輛中包括發(fā)動機(jī)14和混合型變速器10。為了方便起見，應(yīng)該注意，曲線22由可視的標(biāo)繪點而連續(xù)。曲線90是第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56(單元A)的轉(zhuǎn)速(RPM)同樣相對于車輛速度(MPH)的圖示。該曲線可以很容易進(jìn)行識別，因為標(biāo)繪點顯示為小方框。曲線92是第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72(單元B)的轉(zhuǎn)速(RPM)相對于車輛速度(MPH)的圖示。該曲線可以很容易進(jìn)行識別，因為標(biāo)繪點顯示為帶(+)號的小方框。
不管這一部分描述的固定傳動比操作如何，變速器10的第一操作模式可從表示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)的橫座標(biāo)延伸至平行于橫座標(biāo)而畫出的線94上，該線94限定了變速器10從第一模式到第二模式的操作轉(zhuǎn)換。在所述的典型實施例中，第一模式從車輛靜止延伸至大約70MPH的前進(jìn)速度。在大于大約70MPH的速度下，變速器將在第二模式下操作。
如之前所述，在整個第一模式-即從零至大約70MPH中，第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)都用作電動機(jī)。
本發(fā)明的獨特之處在于，可選擇固定傳動比，使模式操作重疊，以便通過提高到達(dá)輸出軸64的功率而進(jìn)一步提高加速度。
在本發(fā)明中，傳動比和模式都用于提高性能或效率。至圖3中的操作線94(大約70MPH)以上的新操作如下所述地產(chǎn)生在模式I下起動，但第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56用作發(fā)電機(jī)，直到達(dá)到大約70MPH(如曲線90上的標(biāo)繪點96所示)時為止。在大約7MPH時，閉鎖離合器75接合，而離合器70仍保持接合。在這種配置下，變速器10以行星齒輪組28所限定的第一固定傳動比而接合，如圖2的固定傳動比真值表所示。當(dāng)離合器75接合時，前兩個齒輪組24，26和電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56，72以輸入速度旋轉(zhuǎn)，并與太陽齒輪48相連，并且在離合器70也處于接合狀態(tài)時，行星齒輪組28可提供減速，并且扭矩倍增。所有功率都通過行星齒輪組機(jī)械地進(jìn)行傳遞。在電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56，72中不存在扭矩的條件下，沒有電損耗，因而提供了更高的操作效率，然而，在電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56，72施加全部扭矩的條件下，就可實現(xiàn)性能的顯著提升。在這兩個電動機(jī)由裝置75鎖定在一起時，它們還可同等地共享任何再生功率，從而在改善冷卻的同時還產(chǎn)生了更高的制動性能。只有行星齒輪組28是起作用的，因為扭矩傳遞裝置(閉鎖離合器)75鎖定了行星齒輪組24和26。如果功率分配操作所必需的功率流超過了電動機(jī)/發(fā)電機(jī)所能承受的范圍時，扭矩傳遞裝置的接合還保護(hù)了電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56，72。因此，如果牽引或拖曳車輛上坡，那么電動機(jī)/發(fā)電機(jī)將得到防護(hù)。
在正常操作中，在低速下將只有離合器70接合，但是，如果需要最大功率時，那么閉鎖離合器75也會形成接合。利用離合器75可接通電動機(jī)56，72，以實現(xiàn)最大的可用馬力，并且可減小電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56，72的功率，以降低操作溫度。該離合器還為發(fā)動機(jī)14和電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56，72提供了使所有這三者同時推進(jìn)車輛以獲得最大加速度的能力。
回到圖3，在標(biāo)繪點97處，閉鎖離合器75是分離的。之后，電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72用作電動機(jī)，而電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56用作發(fā)電機(jī)，直至到達(dá)其中電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56靜止時的機(jī)械點98。然后電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56反轉(zhuǎn)方向并用作電動機(jī)。
然后，離合器62在大約57MPH下接合，其對應(yīng)于圖3的垂直線93。在離合器62和70接合時，將獲得第二固定傳動比。所有這三個齒輪組24，26，28都起作用，并且傳動比為1.7∶1，如圖2的固定傳動比真值表所示。在離合器62和70接合期間，可關(guān)閉斷開電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56，72，以進(jìn)行全機(jī)械的操作。在第二固定傳動比期間，電動機(jī)56，72可空轉(zhuǎn)，且不存在扭矩。第一模式終止于圖3的線94處，這時離合器70斷開，而離合器62仍保持接合，以用于高效率的第二操作模式。
在上面的描述中，補(bǔ)充了如美國專利5,009,031中所述的傳動模式I，其中具有在模式I下啟動、切換到固定傳動比1、回到模式I和之后到達(dá)固定傳動比2的能力。車輛中的實際操作由至ECU 76中的輸入來確定。變速器可以根據(jù)需要而只在模式I下或在任何組合下操作，以提高效率、性能、制動功率，直至到達(dá)圖3的線94。
如果有人希望復(fù)制這里所述的結(jié)果，那么第一和第二各行星齒輪組24和26的相應(yīng)外齒輪部件30和38各自具有65個齒，并且第一和第二各行星齒輪組24和26的相應(yīng)內(nèi)齒輪部件32和40各自具有33個齒。第三行星齒輪組28的外齒輪部件46具有94個齒，并且第三行星齒輪組28的內(nèi)齒輪部件48具有34個齒。利用如上所述的變速器10的配置，以及內(nèi)、外齒輪部件的上述齒數(shù)目，變速器就提供了在第一模式下操作的機(jī)械點(98)。也就是說，在大約50MPH下，第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56具有零轉(zhuǎn)速，如曲線90上的標(biāo)繪點98所示。為了完成關(guān)于電動機(jī)/發(fā)電機(jī)在所述典型環(huán)境中的操作的描述，我們必須考慮變速器在第二操作模式下的操作。
II.第二模式通過使扭矩傳遞裝置70脫離接合，并繼續(xù)應(yīng)用扭矩傳遞裝置62，就可實現(xiàn)變速器從第一到第二操作模式的轉(zhuǎn)變。類似于上述模式I與固定傳動比重疊一樣，模式II與圖2所示真值表中的固定傳動比重疊，這由內(nèi)部限制和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速限制來確定。在第二操作模式開始時，第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56從用作電動機(jī)轉(zhuǎn)換至用作發(fā)電機(jī)，然而，這受到選擇行星齒輪傳動比的影響。因為變速器10從第一模式操作至第二模式操作的轉(zhuǎn)換發(fā)生在線94上，所以第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56從電動機(jī)至發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)換就發(fā)生在曲線90上的點100處，其還描繪了曲線92和線94的相交。在變速器10以第二模式來操作的過程中，第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56繼續(xù)用作發(fā)電機(jī)，而車輛獲得大約70MPH到大約88MPH的速度。在大約88MPH時，當(dāng)它過渡通過電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56具有零轉(zhuǎn)速時的機(jī)械點106時，第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56就從作為發(fā)電機(jī)來操作而回到作為電動機(jī)來操作。第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56之后繼續(xù)用作電動機(jī)。
在第二操作模式開始時，第二電動機(jī)/發(fā)動機(jī)72繼續(xù)用作電動機(jī)。實際上，第二電動機(jī)/發(fā)動機(jī)72用作電動機(jī)，直到車輛達(dá)到大約88MPH的速度時為止，此時，第二電動機(jī)/發(fā)動機(jī)72轉(zhuǎn)換到作為發(fā)電機(jī)來操作，并且之后繼續(xù)用作發(fā)電機(jī)。
利用如上所述的變速器10的配置，和內(nèi)、外齒輪部件上的上述齒數(shù)目，變速器10就提供了在第二模式下操作時的兩個機(jī)械點。也就是說，在大約88MPH下，第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56具有零轉(zhuǎn)速，如曲線90上的點106所示。另外，在大約208MPH下，第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72具有零轉(zhuǎn)速，如曲線92上的點108所示。因此，變速器10就提供了第二操作模式下的兩個機(jī)械點。
如圖2的固定傳動比真值表中所示，在第二模式期間，可獲得第三和第四固定傳動比。在離合器62和75同時接合時，可建立第三固定傳動比，其將所有齒輪組鎖定在1∶1上，以便使輸出64以與輸入12相同的速度而旋轉(zhuǎn)。
在離合器62和73接合時，可建立第四固定傳動比，以提供固定的超速傳動比0.74∶1，如圖2的固定傳動比真值表中所示。在第四固定傳動比中，第一和第二行星齒輪組24和26是起作用的，并且電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56，72可在不存在扭矩的條件下空轉(zhuǎn)。
因此，本發(fā)明的變速器10提供了三個機(jī)械點和四個可用的固定傳動比，從而最大程度地降低了電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的電損耗，同時通過閉鎖離合器75在第一模式下快速地提供最大功率。
應(yīng)該懂得，其前述機(jī)械點的確切位置不僅由行星齒輪組的內(nèi)、外齒輪部件上的齒數(shù)來確定，而且還由輸入軸12的轉(zhuǎn)速來確定。因此，對于典型實施例中所公開的內(nèi)、外齒輪部件的齒數(shù)而言，輸入軸12的速度提高將使機(jī)械點的位置躍遷到更高的車輛速度，相反，輸入部件12的速度降低將使機(jī)械點躍遷到較低的車輛速度。
備選C4的接合示意性顯示為在行星架44和太陽齒輪40之間的C4離合器75還可定位成連接環(huán)形齒輪38和太陽齒輪40，并將提供同樣的鎖定功能。然而，C3制動器73必須保持如圖所示的狀態(tài)，以便制動套軸66的旋轉(zhuǎn)。
III.倒擋模式通過ECU 76使第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72作為電動機(jī)來操作但反轉(zhuǎn)其旋轉(zhuǎn)方向，從而實現(xiàn)倒擋操作模式，反轉(zhuǎn)其旋轉(zhuǎn)方向指的是，將車輛在第一操作模式下開始從固定位置向前移動時第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72的旋轉(zhuǎn)方向反向。
IV.總結(jié)本發(fā)明提供了一種對私人貨車特別有用的雙模式的復(fù)合分配模式的機(jī)電變速器，其中典型負(fù)荷小于其最大功率的一半。這種新穎的變速器采用了閉鎖離合器，并提供四個可用的機(jī)械點。它使得可更快地達(dá)到用于傳遞、牽引和拖曳的最大功率，并可使得可使用較小的電氣元件，其可在成本效率較高的條件下應(yīng)用于私人貨車中。通過在電動變速變速器中提供固定傳動比，就可以合理的成本來獲得最大的燃料經(jīng)濟(jì)性。
變速器10還提供了在第一模式操作期間的單個機(jī)械點和在第二模式操作期間的兩個機(jī)械點。如圖3上的曲線109所示，在其整個操作范圍內(nèi)，變速器10提供了連續(xù)增大的輸出速度。上述變速器采用了三個行星齒輪組，以便在受四個扭矩傳遞裝置操作控制時提供雙模式操作。另外，這三個行星齒輪組24，26和28以及這兩個電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72是同軸地設(shè)置的，環(huán)形電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72圍繞這三個行星齒輪組24，26和28，以便最大程度地減小變速器10的所需包跡、即周向尺寸。
備選實施例本發(fā)明還構(gòu)思出閉鎖離合器75可定位在行星齒輪組24，26上的其它位置。例如，閉鎖離合器可連接太陽齒輪40和第二行星齒輪組26的環(huán)形齒輪48。作為另一備選方案，閉鎖離合器可連接齒輪架36和第一行星齒輪組24的環(huán)形齒輪30。
結(jié)論雖然只公開了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例和兩個備選實施例，但是應(yīng)該懂得，本發(fā)明的構(gòu)思可接受本領(lǐng)域中的技術(shù)人員所想到的許多變化。因此，本發(fā)明范圍并不限于所示和所述的細(xì)節(jié)，而是包括屬于所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有變型和改型。
權(quán)利要求
1.一種雙模式的復(fù)合分配模式的混合型機(jī)電變速器，包括用于從原動機(jī)功率源接受功率的輸入部件；用于從變速器中傳出功率的輸出部件；第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)；用于與所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)互換電功率的能量存儲裝置；控制單元，其用于調(diào)節(jié)所述能量存儲裝置與所述第一及第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電功率互換，并且還用于調(diào)節(jié)所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電功率互換；三個同軸地對準(zhǔn)的行星齒輪裝置，各行星齒輪裝置采用了第一、第二和第三齒輪部件；所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)彼此同軸對準(zhǔn)，并與所述三個行星齒輪裝置同軸對準(zhǔn)；所述第一或第二行星齒輪組中的至少一個所述齒輪部件連接在所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；所述第二和第三行星齒輪裝置中的另一所述齒輪部件連接在所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其選擇性地將與各所述第一、第二和第三行星齒輪裝置相關(guān)聯(lián)的其中一個所述齒輪部件相互連接起來，并連接在所述輸出部件上；第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其選擇性地將所述第三行星齒輪組的其中一個所述齒輪部件接地；第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其選擇性地將所述第二行星齒輪組的其中一個所述齒輪部件和所述第二行星齒輪組的另一所述齒輪部件連接起來；第一互連部件，其連續(xù)地將所述第一行星齒輪組的其中一個所述部件和所述第二行星齒輪組的其中一個所述部件連接起來；第二互連部件，其連續(xù)地將所述第二行星齒輪組的其中一個所述部件和所述第三行星齒輪組的其中一個所述部件連接起來；以及所述第一行星齒輪裝置的其中一個所述齒輪部件連續(xù)地連接在所述輸入部件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電變速器，其特征在于，還包括第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其選擇性地將所述第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)所連接的其中一個所述齒輪部件接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)環(huán)狀地圍繞所述同軸設(shè)置的行星齒輪裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述行星齒輪裝置設(shè)置在所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的徑向內(nèi)側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電變速器，其特征在于，各行星齒輪組的所述第一、第二和第三齒輪部件分別包括環(huán)形齒輪、齒輪架和太陽齒輪，并且所述第一互連部件連續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述太陽齒輪與所述第二行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪互連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第二互連部件連續(xù)地將所述第二行星齒輪組的所述太陽齒輪與所述第三行星齒輪組的所述太陽齒輪互連起來。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地將所述第一和第二行星齒輪組的所述齒輪架與所述第三行星齒輪組的所述齒輪架及所述輸出部件連接起來。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地將所述第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的所述環(huán)形齒輪接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地將所述第二行星齒輪組的所述齒輪架或環(huán)形齒輪與所述第二行星齒輪組的所述太陽齒輪連接起來。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第一行星齒輪組的所述太陽齒輪與所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)相連，并且所述第二行星齒輪組的所述太陽齒輪與所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第一行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪與所述輸入部件相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第三行星齒輪組的所述齒輪架連續(xù)地與所述輸出部件相連。
13.一種雙模式的復(fù)合分配模式的混合型機(jī)電變速器，包括用于從原動機(jī)功率源接受功率的輸入部件；用于從變速器中傳出功率的輸出部件；第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)；用于與所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)互換電功率的能量存儲裝置；控制單元，其用于調(diào)節(jié)所述能量存儲裝置與所述第一及第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電功率互換，并且還用于調(diào)節(jié)所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電功率互換；三個同軸對準(zhǔn)的行星齒輪裝置，各行星齒輪裝置采用了第一、第二和第三齒輪部件；所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)彼此同軸對準(zhǔn)，并與所述三個行星齒輪裝置同軸對準(zhǔn)；所述第一或第二行星齒輪組中的至少一個所述齒輪部件連接在所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；所述第二或第三行星齒輪裝置中的另一所述齒輪部件連接在所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其選擇性地將與各所述第一、第二和第三行星齒輪裝置相關(guān)聯(lián)的其中一個所述齒輪部件相互連接起來，并連接在所述輸出部件上；第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其選擇性地將所述第三行星齒輪組的其中一個所述齒輪部件接地；第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其選擇性地將所述第二行星齒輪組的其中一個所述齒輪部件和所述第二行星齒輪組的另一所述齒輪部件連接起來；第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其選擇性地將所述第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)所連接的其中一個所述齒輪部件接地；第一互連部件，其連續(xù)地將所述第一行星齒輪組的其中一個所述部件和所述第二行星齒輪組的其中一個所述部件連接起來；第二互連部件，其連續(xù)地將所述第二行星齒輪組的其中一個所述部件和所述第三行星齒輪組的其中一個所述部件連接起來；以及所述第一行星齒輪裝置的其中一個所述齒輪部件連續(xù)地連接在所述輸入部件上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)電變速器，其特征在于，各行星齒輪組的所述第一、第二和第三齒輪部件分別包括環(huán)形齒輪、齒輪架和太陽齒輪，并且所述第一互連部件連續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述太陽齒輪與所述第二行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪互連。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第二互連部件連續(xù)地將所述第二行星齒輪組的所述太陽齒輪與所述第三行星齒輪組的所述太陽齒輪互連起來。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地將所述第一和第二行星齒輪組的所述齒輪架與所述第三行星齒輪組的所述齒輪架及所述輸出部件連接起來。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地將所述第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的所述環(huán)形齒輪接地。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地將所述第二行星齒輪組的所述齒輪架或環(huán)形齒輪與所述第二行星齒輪組的所述太陽齒輪連接起來。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第一行星齒輪組的所述太陽齒輪與所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)相連，并且所述第二行星齒輪組的所述太陽齒輪與所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)相連。
20.一種雙模式的復(fù)合分配模式的混合型機(jī)電變速器，包括用于從原動機(jī)功率源接受功率的輸入部件；用于從變速器中傳出功率的輸出部件；第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)；用于與所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)互換電功率的能量存儲裝置；控制單元，其用于調(diào)節(jié)所述能量存儲裝置與所述第一及第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電功率互換，并且還用于調(diào)節(jié)所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電功率互換；三個行星齒輪裝置，各行星齒輪裝置采用了第一、第二和第三齒輪部件；所述第一或第二行星齒輪組中的至少一個所述齒輪部件連接在所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；所述第二或第三行星齒輪裝置中的另一所述齒輪部件連接在所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；第一互連部件，其連續(xù)地將所述第一行星齒輪組的其中一個所述部件和所述第二行星齒輪組的其中一個所述部件連接起來；第二互連部件，其連續(xù)地將所述第二行星齒輪組的其中一個所述部件和所述第三行星齒輪組的其中一個所述部件連接起來；所述第一行星齒輪裝置的其中一個所述齒輪部件連續(xù)地連接在所述輸入部件上；和四個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其用于選擇性地將所述行星齒輪組的所述部件與固定部件或所述行星齒輪組的其它部件互連起來，所述四個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地兩兩組合地進(jìn)行接合，以便當(dāng)沒有功率流經(jīng)過所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)時，在所述輸入部件和輸出部件之間提供了四個可用的固定傳動比。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述變速器具有三個可用的操作機(jī)械點，在所述機(jī)械點處，所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的其中一個是靜止的。
22.一種雙模式的復(fù)合分配模式的混合型機(jī)電變速器，包括用于從原動機(jī)功率源接受功率的輸入部件；用于從變速器中傳出功率的輸出部件；第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)；用于與所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)互換電功率的能量存儲裝置；控制單元，其用于調(diào)節(jié)所述能量存儲裝置與所述第一及第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電功率互換，并且還用于調(diào)節(jié)所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電功率互換；三個同軸對準(zhǔn)的行星齒輪組，其包括第一、第二和第三簡單的行星齒輪組，每個簡單的行星齒輪組都包括太陽齒輪部件、環(huán)形齒輪部件以及可旋轉(zhuǎn)地支撐多個行星齒輪的行星齒輪架組件；所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)彼此同軸對準(zhǔn)，并與所述三個簡單的行星齒輪組同軸對準(zhǔn)；所述第一行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪連續(xù)地與所述輸入部件相連；所述第二行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪連續(xù)地與所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)及所述第一行星齒輪組的所述太陽齒輪相連；所述第二行星齒輪組的所述太陽齒輪連續(xù)地連接在所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)以及所述第三行星齒輪組的所述太陽齒輪上；所述第三行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪選擇性地接地；所述第二行星齒輪組的所述行星齒輪選擇性地連接在所述第二行星齒輪組的所述太陽齒輪上；所述第三行星齒輪組的所述行星齒輪持續(xù)連接在所述輸出部件上；和所述第一和第二行星齒輪組的所述行星齒輪選擇性地連接在所述第三行星齒輪組的所述行星齒輪上。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述第二行星齒輪組的所述太陽齒輪選擇性地接地。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的機(jī)電變速器，其特征在于，當(dāng)沒有功率流流經(jīng)所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)時，所述選擇性連接裝置兩兩組合地相接合，以便在所述輸入部件和輸出部件之間提供四個可用的固定傳動比。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的機(jī)電變速器，其特征在于，所述變速器具有三個可用的操作機(jī)械點，在所述機(jī)械點處，所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的其中一個是靜止的。
26.一種雙模式的復(fù)合分配模式的混合型機(jī)電變速器，包括輸入部件、輸出部件，以及第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)；用于與所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)互換電功率的能量存儲裝置；控制單元，其用于調(diào)節(jié)所述能量存儲裝置與所述第一及第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電功率互換，并且還用于調(diào)節(jié)所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電功率互換；三個各自具有第一、第二和第三部件的行星齒輪組；所述行星齒輪組的其中一個所述部件連接在所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上，并且所述行星齒輪組的另一所述部件連接在所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；四個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其選擇性地將所述行星齒輪組的部件與所述行星齒輪組的其它部件連接起來并且接地，其中一個所述扭矩傳遞機(jī)構(gòu)用作閉鎖離合器，以便將其中兩個所述行星齒輪組鎖定在1∶1的傳動比下；和連續(xù)地連接所述行星齒輪組部件的第一和第二互連部件；所述四個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可選擇性地成對接合，以便當(dāng)所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中不存在扭矩時，可在所述輸入部件和輸出部件之間提供四個固定傳動比。
全文摘要
一種雙模式的復(fù)合分配模式的機(jī)電變速器采用輸入部件來接受來自發(fā)動機(jī)的功率，并利用輸出部件來傳遞變速器的功率。第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)通過控制裝置而操作式地連接在能量存儲裝置上，用于在能量存儲裝置與第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)及第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間互換電功率。該變速器采用了三個行星齒輪組。每個行星齒輪組都采用了第一、第二和第三齒輪部件。第一或第二行星齒輪組的至少一個齒輪部件連接在第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上。第二或第三行星齒輪組的另一個齒輪部件連接在第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上。第一或第二行星齒輪組的其中一個齒輪部件連續(xù)地連接在第三行星齒輪組的其中一個齒輪部件上。
文檔編號F16H3/72GK1898482SQ200480038070
公開日2007年1月17日 申請日期2004年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者M·R·施密德特, D·克萊門, L·T·尼茨, A·G·霍爾姆斯 申請人:通用汽車公司