專(zhuān)利名稱(chēng)：具有輸入分流模式和復(fù)合分流模式的電動(dòng)可變變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車(chē)輛變速器，該變速器具有差速齒輪裝置和可選擇接合的扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，該扭矩傳輸機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，以便提供連續(xù)可變的速度范圍、固定的傳動(dòng)比和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式。
背景技術(shù)：
車(chē)輛變速器可將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械動(dòng)力輸送到傳動(dòng)系的其余部件，典型地如固定齒輪裝置、軸和車(chē)輪。變速器通常通過(guò)交替選擇5個(gè)或6個(gè)不同傳動(dòng)比、空檔選擇允許發(fā)動(dòng)機(jī)操作的一些自由度，空檔選擇允許發(fā)動(dòng)機(jī)在車(chē)輛靜止或倒退時(shí)操作附件。變速器齒輪選擇典型地允許來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力以扭矩增加速度減少的比值輸送到傳動(dòng)系的其余部件，和以扭矩減少速度增加的比值輸送到傳動(dòng)系的其余部件，例如已知的超速傳動(dòng)。
發(fā)電機(jī)能將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，電?dòng)機(jī)可將該電力轉(zhuǎn)變回車(chē)輛傳動(dòng)系其余部件在不同扭矩和速度下的機(jī)械動(dòng)力。該裝置允許在電動(dòng)設(shè)備的限制內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系其余部件之間扭矩比和速度比的連續(xù)變化。用作驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源的電存儲(chǔ)電池可加入到該裝置中，形成串聯(lián)混合電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
串聯(lián)混合系統(tǒng)允許發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)獨(dú)立于扭矩、速度和動(dòng)力而工作，從而驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，以便被控制而改善排放和效率。該系統(tǒng)還允許連接發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)設(shè)備起到電動(dòng)機(jī)的作用，以便起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，該系統(tǒng)還允許連接傳動(dòng)系其余部件的電動(dòng)設(shè)備起到發(fā)電機(jī)的作用，以便通過(guò)再生制動(dòng)將能力回收到電池中。但是，串聯(lián)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)要求電動(dòng)設(shè)備的尺寸大到足夠?qū)⑺械陌l(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力從機(jī)械形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦问?，以及從電形式轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械形式，可用動(dòng)力在該雙向轉(zhuǎn)變中損失。
動(dòng)力分流變速器使用通常理解為“差速齒輪裝置”實(shí)現(xiàn)輸入和輸出之間連續(xù)可變的扭矩比和速度比，同時(shí)不通過(guò)可變?cè)魉退袆?dòng)力。差速齒輪裝置的一種形式可由行星齒輪裝置構(gòu)成。實(shí)際上，行星齒輪裝置通常是差速齒輪傳動(dòng)發(fā)明中使用的優(yōu)選實(shí)施例，其具有如下優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)緊湊，在行星齒輪裝置的所有構(gòu)件之間存在不同的扭矩比和速度比。但是，不使用行星齒輪構(gòu)造本發(fā)明是可能的，例如通過(guò)使用錐形差速齒輪或者其余差速齒輪。
簡(jiǎn)單的電動(dòng)可變變速器使用差速齒輪裝置，以便將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力分流為至車(chē)輛車(chē)輪的兩個(gè)動(dòng)力路徑；通過(guò)一對(duì)電動(dòng)設(shè)備或者電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的電機(jī)械路徑，和固定比值或交替可選擇比值的全機(jī)械并聯(lián)路徑。電動(dòng)可變變速器形成為輸入動(dòng)力分流、復(fù)合動(dòng)力分流、或者輸出動(dòng)力分流的結(jié)構(gòu)。
車(chē)輛中的電動(dòng)可變變速器能簡(jiǎn)單地傳輸機(jī)械動(dòng)力。因此，由一個(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力平衡電損失和由另一個(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)消耗的電力。車(chē)輛中的混合電動(dòng)可變變速器系統(tǒng)包括電存儲(chǔ)電池，因此由一個(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力大于或者小于由另一個(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)消耗的電力。來(lái)自電池的電力有時(shí)允許兩個(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)用作電動(dòng)機(jī)，特別是在車(chē)輛加速時(shí)幫助發(fā)動(dòng)機(jī)。兩個(gè)電動(dòng)機(jī)有時(shí)用作發(fā)電機(jī)，以便為電池充電，特別是在車(chē)輛再生制動(dòng)時(shí)。來(lái)自電池的電力還允許發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器系統(tǒng)一起起動(dòng)。
串聯(lián)混合變速器最成功的替代品之一是可變、雙模式、輸入分流、并聯(lián)式混合電動(dòng)變速器。這種變速器使用輸入裝置接收來(lái)自車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使用動(dòng)力輸出構(gòu)件輸送動(dòng)力從而驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。第一和第二電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)連接到電存儲(chǔ)裝置，例如電池，以致能量存儲(chǔ)裝置能接受來(lái)自第一和第二電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的動(dòng)力，還能為第一和第二電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力?？刂蒲b置調(diào)節(jié)能量存儲(chǔ)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)之間的動(dòng)力流。
第一或第二模式中的操作可通過(guò)使用離合器有選擇地實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)模式中，變速器的輸出速度直接與一個(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的速度成比例，在第二模式中，變速器的輸出速度隨著另一個(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)速度的增加而增加。
在可變、雙模式、輸入分流、并聯(lián)式混合電動(dòng)變速器的一些實(shí)施例中，行星齒輪裝置有選擇地用于扭矩增加。另外，一些實(shí)施例使用3個(gè)扭矩傳輸機(jī)構(gòu)——兩個(gè)用于選擇變速器希望的工作模式，第三個(gè)有選擇地將變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)斷開(kāi)。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員將意識(shí)到，使用動(dòng)力分流裝置的變速器系統(tǒng)接收來(lái)自?xún)蓚€(gè)源的動(dòng)力。但是，現(xiàn)有技術(shù)并不包括具有輸入分流工作模式和多于兩個(gè)復(fù)合分流工作模式的任何實(shí)際齒輪配置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明混合使用了輸入分流模式和由傳輸齒輪裝置提供的任意數(shù)量的復(fù)合分流模式。它還提供了以固定傳動(dòng)比工作，以便允許變速器在不使用電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的情況下起到將動(dòng)力從輸入傳遞到輸出的作用。該固定傳動(dòng)工作允許變速器即使在一個(gè)或兩個(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)不能工作的情況下仍能工作；它允許變速器設(shè)計(jì)為在不增大電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)容量的情況下傳遞更多動(dòng)力；它允許單獨(dú)使用電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，以便在它們的全、組合容量下將電池電力轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鰟?dòng)力，或者將來(lái)自輸出的動(dòng)力轉(zhuǎn)變?yōu)殡姵仉娏Α?br> 復(fù)合行星齒輪裝置的機(jī)械構(gòu)成連接輸入、兩個(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)、和兩個(gè)可選擇的至輸出的機(jī)械動(dòng)力路徑。復(fù)合行星齒輪裝置互相連接，以便提供兩個(gè)獨(dú)立的速度變量，例如輸入速度和通過(guò)齒輪裝置的速度比。輸入、電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)、和輸出構(gòu)件連接復(fù)合行星齒輪裝置，以致它們的速度全部都彼此不同。所有的任何元件的速度由任何兩個(gè)其它元件的速度的線性代數(shù)組合限定。
因而，從復(fù)合行星齒輪裝置到輸出的單個(gè)機(jī)械動(dòng)力路徑的工作導(dǎo)致變速器連續(xù)可變速度比范圍，這由電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的動(dòng)作控制。
從復(fù)合行星齒輪裝置到輸出的兩個(gè)機(jī)械動(dòng)力路徑的同時(shí)工作導(dǎo)致機(jī)械速度比。此外，在至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)和輸出之間還存在至少一個(gè)可選擇的連接。這些可選擇的連接用于利用輸入動(dòng)力分流提供低速、起動(dòng)范圍和倒檔起動(dòng)范圍。提供鎖定離合器，以便有選擇地在直接傳動(dòng)下操作復(fù)合行星齒輪裝置，以致可選擇額外的固定齒輪比。
提供一種車(chē)輛變速器。變速器包括差速齒輪裝置，該差速齒輪裝置具有第一、第二、第三、第四和第五齒輪元件，這些齒輪元件彼此可操作地互相連接。輸入軸可操作地連接第一齒輪元件。第一可選擇接合的扭矩傳輸機(jī)構(gòu)安裝到靜止構(gòu)件，可操作地連接第二齒輪元件。第二可選擇接合的扭矩傳輸機(jī)構(gòu)安裝到靜止構(gòu)件，可操作地連接第三齒輪元件。第一輸出裝置可操作地連接第四齒輪元件，第二輸出裝置可操作地連接第五齒輪元件。此外，第二或第三齒輪元件中的至少一個(gè)可操作地連接輸出構(gòu)件，所述第四或第五齒輪元件中的至少一個(gè)通過(guò)多于一個(gè)的可選擇接合扭矩傳輸機(jī)構(gòu)可操作地連接輸出。
本發(fā)明的變速器可在固定傳動(dòng)比下工作，可將電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)用作第一和第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便提供無(wú)級(jí)變速器很多的比值范圍。有選擇地接合其它扭矩傳輸機(jī)構(gòu)或離合器，以便可操作地連接變速器的各種部件，提供連續(xù)可變速度范圍、固定傳動(dòng)比和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。齒輪裝置構(gòu)造為獨(dú)立建立兩個(gè)齒輪元件的轉(zhuǎn)速，這兩個(gè)齒輪元件的轉(zhuǎn)速確定其它三個(gè)齒輪元件的轉(zhuǎn)速。
當(dāng)比值范圍較寬時(shí)，在連續(xù)可變工作下電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)所需的動(dòng)力保持為通過(guò)變速器的動(dòng)力的一小部分。電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的全容量或者“角動(dòng)力”也可保持為與實(shí)際差速齒輪裝置允許的一樣低。因?yàn)榕c齒輪裝置相比電動(dòng)機(jī)相對(duì)昂貴和低效率，所以限制它們的尺寸有助于使變速器相對(duì)低廉和高效。輸入分流工作模式防止動(dòng)力的反向流動(dòng)或者動(dòng)力循環(huán)，降低了對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求，動(dòng)力循環(huán)在復(fù)合動(dòng)力分流工作范圍下起動(dòng)時(shí)形成。
結(jié)合附圖，根據(jù)下面對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述特征和其它特征和優(yōu)勢(shì)將變得顯而易見(jiàn)。


圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的包括差速齒輪裝置的車(chē)輛變速器的示意圖； 圖2是描述圖1所述車(chē)輛變速器的一些工作特性的圖表。
具體實(shí)施例方式此文所述本發(fā)明涉及2004年4月7日申請(qǐng)的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)10/819,399，標(biāo)題為“復(fù)合差速雙動(dòng)力路徑變速器”，其專(zhuān)利權(quán)人與本申請(qǐng)的專(zhuān)利權(quán)同為通用汽車(chē)(General Motors)，因而其全文并入作為參考。
參考圖1，示意性描述車(chē)輛變速器10。變速器10包括復(fù)合差速、拉維列奧克斯(Ravineaux)齒輪裝置14。齒輪裝置14包括第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18、第二環(huán)形齒輪構(gòu)件22、行星架總成構(gòu)件26，該行星架總成構(gòu)件26包括第一組行星齒輪30、可選擇地安裝在第一組行星齒輪30上的第二組行星齒輪34、第一太陽(yáng)齒輪構(gòu)件38、和第二太陽(yáng)齒輪構(gòu)件42。第一太陽(yáng)齒輪構(gòu)件38與第一組行星齒輪30嚙合接合。第二太陽(yáng)齒輪構(gòu)件42與第二組行星齒輪34嚙合接合。第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18與第一組行星齒輪30嚙合接合，第二環(huán)形齒輪構(gòu)件22與第二組行星齒輪34嚙合接合。第一組行星齒輪30與第二組行星齒輪34嚙合接合。
差速齒輪裝置14在共用軸A上具有5個(gè)構(gòu)件18、22、26、38、42，構(gòu)造為任何兩個(gè)齒輪構(gòu)件的速度可彼此獨(dú)立地建立，其它3個(gè)齒輪構(gòu)件的速度取決于上述兩個(gè)齒輪構(gòu)件建立的速度。因而，例如，行星架26和第一太陽(yáng)齒輪38的轉(zhuǎn)速可獨(dú)立建立，第二太陽(yáng)齒輪42、第一環(huán)形齒輪18、和第二環(huán)形齒輪22的轉(zhuǎn)速由行星架26和第一太陽(yáng)齒輪38的速度確定。類(lèi)似地，行星架26和第二太陽(yáng)齒輪42的轉(zhuǎn)速可獨(dú)立建立，第一太陽(yáng)齒輪38、第一環(huán)形齒輪18、和第二環(huán)形齒輪22的轉(zhuǎn)速由行星架26和第二太陽(yáng)齒輪42的速度確定。變速器10還包括輸入軸46。
第一扭矩傳輸機(jī)構(gòu)50可操作地連接第二太陽(yáng)齒輪構(gòu)件42和靜止構(gòu)件例如變速器殼體54。第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)58可操作地連接第一太陽(yáng)齒輪構(gòu)件38和變速器殼體54。在要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)，第一和第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)50、58可以是摩擦制動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)、其組合等。在優(yōu)選實(shí)施例中，扭矩傳輸機(jī)構(gòu)50、58是電動(dòng)機(jī)，它們每個(gè)具有剛性安裝到殼體54的定子62和剛性固定到太陽(yáng)齒輪38、42之一從而與其共同旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子66。第一扭矩傳輸機(jī)構(gòu)50的轉(zhuǎn)子66通過(guò)圍繞輸入軸46的套筒70固定到太陽(yáng)齒輪42。
輸出構(gòu)件 變速器10包括兩個(gè)輸出構(gòu)件，也就是，第一中間軸78和第二中間軸80，他們可操作地連接齒輪裝置14，一起提供3個(gè)可選擇的動(dòng)力路徑，通過(guò)上述路徑動(dòng)力流通到輸出軸76。4個(gè)齒輪構(gòu)件82、84、86和88連接第一中間軸78，以便與其共同旋轉(zhuǎn)。4個(gè)齒輪構(gòu)件90、92、94和96連接第二中間軸80，以便與其共同旋轉(zhuǎn)。齒輪構(gòu)件102、106和110由中間軸77可旋轉(zhuǎn)地支撐。齒輪構(gòu)件114由輸出軸76可旋轉(zhuǎn)地支撐。齒輪構(gòu)件102、106、110和114分別與齒輪構(gòu)件82、84、86和88嚙合接合。齒輪構(gòu)件102、106、110和114分別與齒輪構(gòu)件90、92、94和96嚙合接合。
離合器 如圖1所示實(shí)施例所示，多個(gè)扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，例如離合器，構(gòu)造為在變速器10的各個(gè)部件之間有選擇地建立傳動(dòng)連接。有選擇地接合第一離合器72，從而可操作地連接輸入軸46和行星架總成構(gòu)件26。
第有選擇地接合二離合器74，從而通過(guò)中間軸77可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和第二環(huán)形齒輪22。套筒75圍繞中間軸77。
有選擇地接合第三離合器100，從而可操作地連接第一太陽(yáng)齒輪構(gòu)件38(以及第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)58的轉(zhuǎn)子66)和齒輪構(gòu)件102。齒輪構(gòu)件102由中間軸77可選擇地支撐。齒輪構(gòu)件102通過(guò)分別與齒輪構(gòu)件82和90嚙合接合而連接中間軸78和80。
有選擇地接合第四離合器104，從而可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和齒輪構(gòu)件106。齒輪構(gòu)件106由中間軸77可旋轉(zhuǎn)地支撐。齒輪構(gòu)件106通過(guò)分別與齒輪構(gòu)件84和92嚙合接合而連接中間軸78和80。
有選擇地接合第五離合器108，從而可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和齒輪構(gòu)件110。齒輪構(gòu)件110由中間軸77可旋轉(zhuǎn)地支撐。齒輪構(gòu)件110通過(guò)分別與齒輪構(gòu)件86和94嚙合接合而連接中間軸78和80。
有選擇地接合第六離合器112，從而通過(guò)中間軸77可操作地連接第二環(huán)形齒輪構(gòu)件22和齒輪構(gòu)件114，齒輪構(gòu)件114連接輸出軸76。
工作模式 如圖2所示和下文所述，有選擇地接合圖1所示的扭矩傳輸機(jī)構(gòu)和離合器，以便提供多個(gè)連續(xù)可變速度范圍(V1-V4)、固定傳動(dòng)比(F1-F7)和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式(E1)。
固定傳動(dòng)比 當(dāng)接合第一離合器72、第二離合器74和第三離合器100時(shí)，建立第一前進(jìn)檔速度比F1。第一離合器72可操作地連接輸入軸46和行星架總成構(gòu)件26。第二離合器74可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和第二環(huán)形齒輪構(gòu)件22。第三離合器100可操作地連接第一太陽(yáng)齒輪構(gòu)件38和兩個(gè)輸出構(gòu)件，即第一中間軸78和第二中間軸80。
當(dāng)接合第一離合器72、第三離合器100和第四離合器104時(shí)，建立第二前進(jìn)檔速度比F2。第一離合器72可操作地連接輸入軸46和行星架總成構(gòu)件26。第三離合器100可操作地連接第一太陽(yáng)齒輪構(gòu)件38和兩個(gè)輸出構(gòu)件，即第一中間軸78和第二中間軸80。第四離合器104可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和兩個(gè)輸出構(gòu)件之一，即第一中間軸78和第二中間軸80。
當(dāng)接合第一離合器72、第二離合器74和第四離合器104時(shí)，建立第三前進(jìn)檔速度比F3。第一離合器72可操作地連接輸入軸46和行星架總成構(gòu)件26。第二離合器74可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和第二環(huán)形齒輪構(gòu)件22。第四離合器104可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和兩個(gè)輸出構(gòu)件之一，即第一中間軸78和第二中間軸80。
當(dāng)接合第一離合器72、第四離合器104和第六離合器112時(shí)，建立第四前進(jìn)檔速度比F4。第一離合器72可操作地連接輸入軸46和行星架總成構(gòu)件26。第四離合器104可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和兩個(gè)輸出構(gòu)件之一，即第一中間軸78和第二中間軸80。第六離合器112可操作地連接第二環(huán)形齒輪22和輸出軸76。
當(dāng)接合第一離合器72、第二離合器74和第六離合器112時(shí)，建立第五前進(jìn)檔速度比F5。第一離合器72可操作地連接輸入軸46和行星架總成構(gòu)件26。第二離合器74可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和第二環(huán)形齒輪構(gòu)件22。第六離合器112可操作地連接第二環(huán)形齒輪22和輸出軸76。
當(dāng)接合第一離合器72、第五離合器108和第六離合器112時(shí)，建立第六前進(jìn)檔速度比F6。第一離合器72可操作地連接輸入軸46和行星架總成構(gòu)件26。第五離合器108可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和兩個(gè)輸出構(gòu)件，即第一中間軸78和第二中間軸80。第六離合器112可操作地連接第二環(huán)形齒輪22和輸出軸76。
當(dāng)接合第一離合器72、第二離合器74和第五離合器108時(shí)，建立第七前進(jìn)檔速度比F7。第一離合器72可操作地連接輸入軸46和行星架總成構(gòu)件26。第二離合器74可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和第二環(huán)形齒輪構(gòu)件22。第五離合器108可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和兩個(gè)輸出構(gòu)件，即第一中間軸78和第二中間軸80。
電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式 當(dāng)?shù)谌x合器100接合時(shí)，建立電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式E1。第三離合器100可操作地連接第一太陽(yáng)齒輪構(gòu)件38和兩個(gè)輸出構(gòu)件，即第一中間軸78和第二中間軸80。輸入軸46不連接變速器10的其余部件，也就是，發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器10斷開(kāi)。由起到電動(dòng)機(jī)作用的扭矩傳輸機(jī)構(gòu)50、58提供動(dòng)力。
連續(xù)可變范圍模式 當(dāng)扭矩傳輸機(jī)構(gòu)50、58為電動(dòng)機(jī)或者包括電動(dòng)機(jī)時(shí)，變速器10可作為CVT(無(wú)級(jí)變速器)工作，使用一個(gè)電動(dòng)機(jī)吸收動(dòng)力，在另一個(gè)電動(dòng)機(jī)中使用它。圖1的變速器10具有多個(gè)連續(xù)可變范圍或模式。
當(dāng)?shù)谝浑x合器72和第三離合器100接合時(shí)，建立第一可變速度范圍V1。第一離合器72可操作地連接輸入軸46和行星架總成構(gòu)件26。第三離合器100可操作地連接第一太陽(yáng)齒輪構(gòu)件38和兩個(gè)輸出構(gòu)件，即第一中間軸78和第二中間軸80。
當(dāng)接合第一離合器72和第四離合器104時(shí)，建立第二可變速度范圍V2。第一離合器72可操作地連接輸入軸46和行星架總成構(gòu)件26。第四離合器104可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和兩個(gè)輸出構(gòu)件之一，即第一中間軸78和第二中間軸80。
當(dāng)接合第一離合器72和第六離合器112時(shí)，建立第三可變速度范圍V3。第一離合器72可操作地連接輸入軸46和行星架總成構(gòu)件26。第六離合器112可操作地連接第二環(huán)形齒輪22和輸出軸76。
當(dāng)接合第一離合器72和第五離合器108時(shí)，建立第四可變速度范圍V4。第一離合器72可操作地連接輸入軸46和行星架總成構(gòu)件26。第五離合器108可操作地連接第一環(huán)形齒輪構(gòu)件18和兩個(gè)輸出構(gòu)件，即第一中間軸78和第二中間軸80。
當(dāng)?shù)谌x合器100接合時(shí)連續(xù)可變范圍是輸入動(dòng)力分流，也就是可變范圍V1是輸入分流。模式V2、V3和V4是復(fù)合分流。輸入動(dòng)力分流結(jié)構(gòu)對(duì)于車(chē)輛起動(dòng)具有特別的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橐粋€(gè)電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)速度為零，同時(shí)輸出速度為零；起動(dòng)過(guò)程中不存在動(dòng)力循環(huán)。復(fù)合動(dòng)力分流結(jié)構(gòu)對(duì)于有限速度比下的工作具有特別的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈兙哂忻鞔_的、相對(duì)寬的范圍，在該范圍下變速器動(dòng)力向前供給，在該范圍內(nèi)不存在動(dòng)力循環(huán)。
隨著一個(gè)扭矩傳輸機(jī)構(gòu)速度的減小，和另一個(gè)速度的增加，覆蓋了每個(gè)CVT范圍或模式。因而，每個(gè)CVT模式對(duì)應(yīng)于上述變速器固定速度比之間的換檔。當(dāng)有選擇地接合和分離中間軸齒輪裝置時(shí)，發(fā)生連續(xù)模式或范圍之間的過(guò)渡，該過(guò)渡對(duì)應(yīng)于上述變速器的固定速度比。
因而，相同的變速器齒輪裝置、復(fù)合行星齒輪裝置、和雙中間軸齒輪裝置既可用于分級(jí)傳動(dòng)比變速器，又可用于無(wú)級(jí)變速器，實(shí)際上，變速器可構(gòu)造為以?xún)煞N方式高效地工作。變速器10實(shí)際可作為分級(jí)傳動(dòng)比變速器、CVT或者兩者的組合而工作。
應(yīng)注意到，第一中間軸78和第二中間軸80同時(shí)可操作地連接輸出軸76，以致兩個(gè)中間軸都向輸出軸傳輸動(dòng)力。
扭矩傳輸機(jī)構(gòu)50、58有選擇地控制太陽(yáng)齒輪42、38的轉(zhuǎn)速。如上所述，輸入軸46和兩個(gè)中間軸78和80之間的不同速度比0通過(guò)有選擇地接合扭矩傳輸機(jī)構(gòu)50、58和離合器72、74、100、104、112、108而建立，對(duì)應(yīng)于太陽(yáng)齒輪速度的控制。
雖然在優(yōu)選實(shí)施例中中間軸78、80一起用作單個(gè)操作的輸出裝置，輸出軸直接用作另一個(gè)輸出裝置，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員會(huì)意識(shí)到在本發(fā)明的范圍內(nèi)可使用各種不同的輸出構(gòu)件結(jié)構(gòu)，以便形成從齒輪裝置14到輸出軸76的雙動(dòng)力路徑。例如，第二行星齒輪裝置的構(gòu)件可操作地連接第一和第二環(huán)形齒輪18和22，通過(guò)離合器有選擇地接合輸出軸。而且，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員會(huì)意識(shí)到希望將額外的齒輪添加到中間軸和輸出軸上，以便增加中間軸和輸出軸之間可用速度比的數(shù)量。
在優(yōu)選實(shí)施例中，變速器10還包括能量存儲(chǔ)裝置，例如電池136，其通過(guò)導(dǎo)線134可操作地連接扭矩傳輸機(jī)構(gòu)50、58的電動(dòng)機(jī)，以便接收來(lái)自扭矩傳輸機(jī)構(gòu)50、58的動(dòng)力，以及向扭矩傳輸機(jī)構(gòu)50、58提供動(dòng)力?？刂破?32可操作地連接電池和電動(dòng)機(jī)，以便提供它們之間的動(dòng)力流。因而，形成混合變速器。如果扭矩傳輸機(jī)構(gòu)50、58為發(fā)電機(jī)，即使它們的軸在旋轉(zhuǎn)，它們?nèi)阅?，無(wú)限期地施加扭矩。因而，上述換檔可轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合動(dòng)力分流工作范圍。也就是說(shuō)，由一個(gè)扭矩傳輸機(jī)構(gòu)施加的使對(duì)應(yīng)于比輸入慢的一個(gè)中間軸的齒輪裝置元件旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)扭矩和速度可轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)扭矩傳輸機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)力，以便使對(duì)應(yīng)于比輸入快的另一個(gè)中間軸的元件旋轉(zhuǎn)。
盡管詳細(xì)描述了實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，但是熟悉本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的人員會(huì)意識(shí)到在后附權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)用于實(shí)施本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種車(chē)輛變速器，包括靜止構(gòu)件；差速齒輪裝置，其具有第一、第二、第三、第四和第五共軸齒輪元件，這些齒輪元件彼此可操作地連接；輸入軸；輸出軸；第一、第二、第三、第四、第五和第六扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，其有選擇地接合，以便可操作地連接一個(gè)所述齒輪元件和所述靜止構(gòu)件或者所述輸出軸；其中第一和第二所述扭矩傳輸機(jī)構(gòu)能彼此可操作地交換動(dòng)力；其中所述扭矩傳輸機(jī)構(gòu)的工作導(dǎo)致變速器的輸入分流工作模式、第一復(fù)合分流工作模式、第二復(fù)合分流工作模式、第三復(fù)合分流工作模式；和其中齒輪裝置構(gòu)造為獨(dú)立建立兩個(gè)齒輪元件的轉(zhuǎn)速，這兩個(gè)齒輪元件的轉(zhuǎn)速確定其它三個(gè)齒輪元件的轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于輸入軸可操作地連接第一齒輪元件；第一扭矩傳輸機(jī)構(gòu)安裝到靜止構(gòu)件，有選擇地接合第一扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便可操作地連接第二齒輪元件；第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)安裝到靜止構(gòu)件，有選擇地接合第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便可操作地連接第三齒輪元件；有選擇地接合第三扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便可操作地連接一個(gè)所述齒輪元件和輸出軸，從而形成輸入分流工作模式，其中所述一個(gè)所述齒輪元件可操作地連接所述第一或第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)；有選擇地接合第四扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便可操作地連接第四齒輪元件和輸出軸，從而形成第一復(fù)合分流工作模式；有選擇地接合第五扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便可操作地連接第五齒輪元件和輸出軸，從而形成第二復(fù)合分流工作模式；有選擇地接合第六扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便可操作地連接第四齒輪元件和輸出軸，從而形成第三復(fù)合分流工作模式。
3.如權(quán)利要求2所述的變速器，還包括輸出構(gòu)件，其可操作地連接輸出軸；其中有選擇地接合第三扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便可操作地連接所述齒輪元件和所述輸出構(gòu)件，形成所述輸入分流工作模式，所述齒輪元件可操作地連接所述第一或第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)；有選擇地接合第四扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便可操作地連接所述第四齒輪元件和所述輸出構(gòu)件，從而形成所述第一復(fù)合分流工作模式；和有選擇地接合第五扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便可操作地直接連接所述第五齒輪元件和所述輸出軸，從而形成所述第二復(fù)合分流工作模式；有選擇地接合第六扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便可操作地連接所述第四齒輪元件和所述輸出構(gòu)件，從而形成所述第三復(fù)合分流工作模式。
4.如權(quán)利要求3所述的變速器，其特征在于，輸出構(gòu)件包括至少一個(gè)中間軸。
5.如權(quán)利要求2所述的變速器，還包括第七扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，有選擇地接合第七扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便以如下方式可操作地連接一個(gè)齒輪元件和另一個(gè)齒輪元件使齒輪裝置的所有齒輪元件以大致相同的速度旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的變速器，還包括第八扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，有選擇地分離第八扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，以便可操作地?cái)嚅_(kāi)輸入軸和第一齒輪元件。
7.如權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于，通過(guò)有選擇地接合第一和第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，輸入軸和輸出軸之間的速度比可有選擇地變化，從而分別控制第二和第三齒輪元件的轉(zhuǎn)速。
8.如權(quán)利要求5所述的變速器，其特征在于，當(dāng)有選擇地接合第三和第七扭矩傳輸機(jī)構(gòu)時(shí)，在輸入軸和輸出軸之間建立第一速度比；其中當(dāng)有選擇地接合第三和第四扭矩傳輸機(jī)構(gòu)時(shí)，在輸入軸和輸出軸之間建立第二速度比；其中當(dāng)有選擇地接合第四和第七扭矩傳輸機(jī)構(gòu)時(shí)，在輸入軸和輸出軸之間建立第三速度比；其中當(dāng)有選擇地接合第四和第五扭矩傳輸機(jī)構(gòu)時(shí)，在輸入軸和輸出軸之間建立第四速度比；其中當(dāng)有選擇地接合第五和第七扭矩傳輸機(jī)構(gòu)時(shí)，在輸入軸和輸出軸之間建立第五速度比；其中當(dāng)有選擇地接合第五和第六扭矩傳輸機(jī)構(gòu)時(shí)，在輸入軸和輸出軸之間建立第六速度比；其中當(dāng)有選擇地接合第六和第七扭矩傳輸機(jī)構(gòu)時(shí)，在輸入軸和輸出軸之間建立第七速度比。
9.如權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于，差速齒輪裝置包括行星架、第一太陽(yáng)齒輪、第二太陽(yáng)齒輪、第一環(huán)形齒輪和第二環(huán)形齒輪；其中行星架配置有第一組行星齒輪和第二組行星齒輪，該第一組行星齒輪與第一太陽(yáng)齒輪和第一環(huán)形齒輪嚙合，該第二組行星齒輪與第二太陽(yáng)齒輪和第二環(huán)形齒輪嚙合；以及其中第一組行星齒輪與第二組行星齒輪嚙合。
10.如權(quán)利要求9所述的變速器，其特征在于，第一齒輪元件是行星架，第二齒輪元件是一個(gè)太陽(yáng)齒輪，第三齒輪元件是其它的太陽(yáng)齒輪，第四齒輪元件是一個(gè)環(huán)形齒輪，第五齒輪元件是其它的環(huán)形齒輪。
11.如權(quán)利要求2所述的變速器，其特征在于，第一扭矩傳輸機(jī)構(gòu)和第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)是電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)。
12.如權(quán)利要求1所述的變速器，還包括能量存儲(chǔ)裝置，其用于接收來(lái)自第一和第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，也向第一和第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力；和控制器，其用于調(diào)節(jié)能量存儲(chǔ)裝置和第一和第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)之間的動(dòng)力流。
13.如權(quán)利要求12所述的變速器，其特征在于，輸出可由僅來(lái)自能量存儲(chǔ)裝置的動(dòng)力，即沒(méi)有來(lái)自輸入的動(dòng)力，通過(guò)第一或第二扭矩傳輸機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)的動(dòng)作而驅(qū)動(dòng)。
14.一種車(chē)輛變速器，包括靜止構(gòu)件；差速齒輪裝置，其包括行星架、第一太陽(yáng)齒輪、第二太陽(yáng)齒輪、第一環(huán)形齒輪和第二環(huán)形齒輪；其中行星架配置有第一組行星齒輪和第二組行星齒輪，該第一組行星齒輪與第一太陽(yáng)齒輪和第一環(huán)形齒輪嚙合，該第二組行星齒輪與第二太陽(yáng)齒輪和第二環(huán)形齒輪嚙合；以及其中第一組行星齒輪與第二組行星齒輪嚙合；第一電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其安裝到靜止構(gòu)件，可操作地連接第一太陽(yáng)齒輪；第二電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其安裝到靜止構(gòu)件，可操作地連接第二太陽(yáng)齒輪；輸出軸；輸出構(gòu)件；第一離合器，其有選擇地接合，以便可操作地連接輸入軸和行星架；第二離合器，其有選擇地接合，以便可操作地連接第一環(huán)形齒輪和第二環(huán)形齒輪；第三離合器，其有選擇地接合，以便可操作地連接第一太陽(yáng)齒輪和所述輸出構(gòu)件，形成輸入分流工作模式；第四離合器，其有選擇地接合，以便可操作地連接第一環(huán)形齒輪和所述輸出構(gòu)件，形成第一復(fù)合分流工作模式；第五離合器，其有選擇地接合，以便可操作地連接第二環(huán)形齒輪和所述輸出軸，形成第二復(fù)合分流工作模式；以及第六離合器，其有選擇地接合，以便可操作地連接第一環(huán)形齒輪和所述輸出構(gòu)件，形成第三復(fù)合分類(lèi)工作模式。
15.如權(quán)利要求14所述的變速器，還包括能量存儲(chǔ)裝置，其用于接收來(lái)自電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的動(dòng)力，也向第一和第二電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力；和控制器，其用于調(diào)節(jié)能量存儲(chǔ)裝置和第一和第二電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)之間的動(dòng)力流。
16.如權(quán)利要求14所述的變速器，還包括第六、第七和第八齒輪元件，它們可操作地連接中間軸，以便與中間軸共同旋轉(zhuǎn)；第九齒輪元件，其可操作地連接輸出軸，以便與輸出軸共同旋轉(zhuǎn)；和第十、第十一、第十二和第十三齒輪元件，其可操作地連接輸出構(gòu)件，以便與輸出構(gòu)件共同旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
車(chē)輛變速器包括差速齒輪裝置，該差速齒輪裝置具有5個(gè)共軸齒輪元件和輸出構(gòu)件。兩個(gè)齒輪元件由扭矩傳輸機(jī)構(gòu)例如電動(dòng)機(jī)控制，以便在輸入軸和輸出軸之間建立若干速度比。兩個(gè)其它的齒輪元件通過(guò)齒輪裝置有選擇地、可操作地連接輸出軸，該齒輪裝置允許齒輪元件和輸出軸之間存在若干速度比。有選擇地接合另外的扭矩傳輸機(jī)構(gòu)，例如離合器，以便在輸入軸和輸出軸之間提供連續(xù)可變速度范圍、固定傳動(dòng)比和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式。多個(gè)速度比能實(shí)現(xiàn)若干復(fù)合分流工作模式和輸入分流模式。
文檔編號(hào)F16H61/32GK1959149SQ20061014322
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者A·G·霍梅斯 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司