具有三個(gè)行星齒輪組及兩個(gè)固定的互連件的電動(dòng)變速器的制作方法

文檔序號(hào)：5607206閱讀：232來源：國知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>工程元件,部件;絕熱;緊固件裝置的制造及其應(yīng)用技術(shù)

專利名稱：具有三個(gè)行星齒輪組及兩個(gè)固定的互連件的電動(dòng)變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可在功率分流(power-split)的可變速度比范圍內(nèi)和固
定的速度比下選擇性地操作的電動(dòng)變速器，其具有三個(gè)行星齒輪組、兩個(gè)電動(dòng)才幾/發(fā)電4幾和五個(gè)^^丑矩傳遞裝置。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)，尤其那些往復(fù)式活塞類型的內(nèi)燃機(jī)目前驅(qū)動(dòng)大多數(shù)車輛。這種發(fā)動(dòng)機(jī)是相對(duì)效率較高、緊湊、重量輕且較廉價(jià)的裝置，其將燃料形式的高濃縮能量轉(zhuǎn)換成有用的機(jī)械功率。可以與內(nèi)燃機(jī)一起使用并且可以減少燃料消耗和污染排放的新穎變速器系統(tǒng)將為公眾帶來很大的好處。
車輛對(duì)內(nèi)燃機(jī)的各種廣泛需求增加了燃料消耗并使排放超出了這類發(fā)動(dòng)機(jī)的理想狀況。車輛通常由這種發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其由小型電動(dòng) 機(jī)和相對(duì)較小的蓄電池從冷狀態(tài)起動(dòng)，之后快速地處于牽引和輔助設(shè)
備的負(fù)荷之下。這種發(fā)動(dòng)機(jī)也可在較寬的速度范圍內(nèi)和較寬的負(fù)荷范圍內(nèi)操作，并且通常在其最大功率輸出的大約五分之一的平均值下操作。
車輛變速器通常將機(jī)械功率從發(fā)動(dòng)機(jī)傳送到傳動(dòng)系統(tǒng)的其余部分，例如固定的主減速器齒輪、車軸或車輪。典型的機(jī)械變速器通常
自由度，空檔選擇允許發(fā)動(dòng)機(jī)在車輛停止時(shí)操作輔助裝置，離合器或扭矩轉(zhuǎn)換器用于傳動(dòng)比之間的平滑過渡，并在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)下從靜止?fàn)?態(tài)起動(dòng)車輛。變速器齒輪選擇通常允許將發(fā)動(dòng)機(jī)功率以扭矩倍增和減速的比率，以扭矩減小和速度倍增的比率，即超速檔，或以倒檔比，而傳送到傳動(dòng)系統(tǒng)的其余部分。
電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可將機(jī)械功率從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電功率，并且還可將電功率以不同的扭矩和速度轉(zhuǎn)換回到用于車輛傳動(dòng)系統(tǒng)其余部分的
機(jī)械功率。這種裝置允許在電機(jī)的限制范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)其余部分之間的扭矩和速度比的連續(xù)變化。用作用于推進(jìn)的動(dòng)力源
的電儲(chǔ)存蓄電池可添加到這種設(shè)置中，從而形成串聯(lián)混合(hybrid)電動(dòng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
串聯(lián)混合系統(tǒng)允許發(fā)動(dòng)機(jī)一定程度地獨(dú)立于推進(jìn)車輪所需的扭矩、速度和功率而工作，因此可控制發(fā)動(dòng)機(jī)以用于改善排放和效率。
系統(tǒng)也允許連接在傳動(dòng)列其余部分上的電機(jī)用作發(fā)電機(jī)，從而通過再生式制動(dòng)將來自車輪減速的能量回收到蓄電池中。串聯(lián)電驅(qū)動(dòng)裝置的缺點(diǎn)在于將全部發(fā)動(dòng)機(jī)功率在發(fā)動(dòng)機(jī)中/人才幾械形式轉(zhuǎn)化成電形式以及在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)中將機(jī)械功率轉(zhuǎn)化成電功率的足夠電機(jī)的重量和成本，以及在這些轉(zhuǎn)化中損失的有用能量。
功率分流變速器可使用通常被理解為"差速齒輪"的裝置，以便在輸入和輸出之間實(shí)現(xiàn)連續(xù)可變的扭矩和速度比。電動(dòng)變速器可使用差速齒輪裝置來發(fā)送其通過一對(duì)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)所傳遞的功率。它的功率的其余部分流過另一并行的路徑，其是全機(jī)械的和直接的固定比，或
者是可選擇的。
本領(lǐng)域中眾所周知的是，差速齒輪裝置可構(gòu)成行星齒輪組。行星齒輪裝置通常是差速齒輪裝置發(fā)明中采用的優(yōu)選實(shí)施例，其優(yōu)點(diǎn)在于其緊湊性，以及在行星齒輪組的全部部件中具有不同的扭矩和速度比。然而，也可以沒有行星齒輪的形式來構(gòu)造該發(fā)明，而是采用傘齒輪或其它齒輪設(shè)置，其中，齒輪組至少一個(gè)元件的轉(zhuǎn)速總是兩個(gè)其它元件的力口沖又平均速度。
混合電動(dòng)車輛變速器系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)電能儲(chǔ)存裝置。典型的裝置是化學(xué)電儲(chǔ)存蓄電池，但也可包括電容式裝置或機(jī)械裝置，例如電驅(qū)動(dòng)的飛輪。電儲(chǔ)存允許從發(fā)動(dòng)機(jī)至變速器系統(tǒng)的機(jī)械輸入功率改變至從變速器系統(tǒng)至車輛的機(jī)械輸出功率。蓄電池或其它裝置也允許發(fā)動(dòng)機(jī)用變速器系統(tǒng)起動(dòng)以及用于再生式車輛制動(dòng)。
車輛中的電動(dòng)變速器可簡單地將機(jī)械功率從發(fā)動(dòng)機(jī)輸入傳遞至最終的傳動(dòng)輸出功率。為此，一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電功率平衡了電損耗和其它電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)所消耗的電功率。通過使用上述電儲(chǔ)存蓄電池，一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電功率可大于或小于另一電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)所消耗的電功率。來自于蓄電池的電功率有時(shí)可允許電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)兩者同時(shí)用作電動(dòng)機(jī)，尤其是幫助發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行車輛加速。這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)有時(shí)都可用作發(fā)電機(jī)，以便對(duì)蓄電池重新充電，尤其是在再生式車輛制動(dòng)時(shí)。
一種用于串聯(lián)混合變速器的成功的代用品是現(xiàn)在為運(yùn)輸巴士生產(chǎn)的兩個(gè)范圍的輸入-分流和復(fù)合-分流電動(dòng)變速器，其被公開在與本
申請(qǐng)一起共同轉(zhuǎn)讓的于1999年8月3日公布的授予Michael Roland Schmidt的美國專利No.5,931,757中，其通過引用而完整地結(jié)合在本文中。這種變速器利用輸入裝置來接收來自車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，并利用功率輸出裝置來輸出功率以驅(qū)動(dòng)車輛。第一和第二電動(dòng)才幾/發(fā)電機(jī)連接在能量存儲(chǔ)設(shè)備例如蓄電池上，使得能量存儲(chǔ)設(shè)備可接收來自第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，和為第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)提供功
率?？刂茊卧{(diào)節(jié)能量存儲(chǔ)設(shè)備和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)之間以及第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的功率流動(dòng)。
在笫一或笫二變速度比操作模式下的操作可通過利用具有第一和第二扭矩傳遞裝置的離合器而選擇性地實(shí)現(xiàn)。在第一^t式中，輸入功率分流的速度比范圍通過應(yīng)用第一離合器而形成，并且變速器的輸出速度與一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的速度成比例。在第二it式中，復(fù)合功率分流的速度比范圍通過應(yīng)用第二離合器而形成，并且變速器的輸出速度與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的任一速度不成比例，而是這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī) 的速度的代數(shù)線性組合。在固定的變速器速度比下的操作可選擇性地通過應(yīng)用這兩個(gè)離合器而實(shí)現(xiàn)。變速器在空檔模式中的操作可選擇性地通過釋放這兩個(gè)離合器，使發(fā)動(dòng)機(jī)及這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)與變速器輸出分離而實(shí)現(xiàn)。變速器包括至少一個(gè)在其第一操作才莫式下的機(jī)械點(diǎn) 和至少兩個(gè)在其第二操作沖莫式下的機(jī)械點(diǎn)。
于2003年3月4日授予Holmes等人的與本申請(qǐng)一起共同轉(zhuǎn)讓，并通過引用而完整地結(jié)合在本文中的美國專利No.6,527,658，其公開了一種利用兩個(gè)行星齒輪組，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和兩個(gè)離合器，以提供輸入分流、復(fù)合分流、空檔和倒檔操作模式的電動(dòng)變速器。這兩個(gè) 行星齒輪組可以是簡單的，或者其中一個(gè)可以單獨(dú)地為復(fù)合的。電控制部件調(diào)節(jié)在能量存儲(chǔ)設(shè)備和兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的功率流動(dòng)。這種變速器提供了兩個(gè)范圍或電動(dòng)變速器(EVT)操作模式，選擇性地提供了一種輸入功率分流的速度比范圍和復(fù)合功率分流的速度比范圍。還可選擇性地實(shí)現(xiàn)固定的速度比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一系列電動(dòng)變速器，其提供了超越混合動(dòng)力車輛中所使用的傳統(tǒng)自動(dòng)變速器的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括改進(jìn)的車輛加速度性能，通過再生制動(dòng)和僅電力空轉(zhuǎn)及起動(dòng)而改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性能，以及具有吸引力的市場(chǎng)特征。本發(fā)明的一個(gè)目的是為給定的發(fā)動(dòng)機(jī)提供最好的可能的能量效率和排放。另外，還為變速器尋求最佳性能，容量，包裝尺寸和速度比覆蓋范圍。
本發(fā)明的電動(dòng)變速器系列提供了低容量、低成本的電動(dòng)變速器機(jī) 構(gòu)，其包括第一、第二和第三差速齒輪組，蓄電池，兩個(gè)可互換地用作電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的電機(jī)，以及五個(gè)可選擇的扭矩傳遞裝置。差速齒輪組優(yōu)選是行星齒輪組，但也可利用其它齒輪裝置，例如偏軸的傘齒輪或差速齒輪裝置。
在本說明書中，第一、笫二或笫三行星齒輪組可以任何順序(即，從左至右；從右至左；中間，左邊，右邊等等)從第一計(jì)數(shù)到第三。這三個(gè)行星齒輪組各具有三個(gè)部件。各個(gè)行星齒輪組的第一、第二或第三部件可以是太陽齒輪，環(huán)形齒輪或齒輪架的任何其中一個(gè)部件，或備選地為小齒輪。
各個(gè)齒輪架可以是單個(gè)小齒輪型齒輪架(簡單)或雙小齒輪型齒輪架(復(fù)合)。
輸入軸持續(xù)地與行星齒輪組的至少一個(gè)部件相連接。輸出軸持續(xù) 地與行星齒輪組的另一部件相連接。
第一固定的互連部件持續(xù)地將第一行星齒輪組的第一部件與第二行星齒輪組的第一部件連接起來。
第二固定的互連部件持續(xù)地將第二行星齒輪組的第二部件與第三行星齒輪組的第一部件或與第一行星齒輪組的第二部件連接起來。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第一或第二行星齒輪組的一個(gè)部件與第三行星齒輪組的一個(gè)部件連接起來。
第二扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第一、第二或第三行星齒輪組的一個(gè)部件與第三行星齒輪組的另一部件連4妄起來，這對(duì)部件不同于第一扭矩傳遞裝置所連接的那對(duì)部件。
第三扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器，其選擇性地將第一、第二或第三行星齒輪組的一個(gè)部件與固定部件(接地部件/變速器外殼)連接起來。
第四扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第二行星齒輪組的一個(gè)部件與第三行星齒輪組的一個(gè)部件連接起來?；蛘?，笫四扭矩
傳遞裝置，例如制動(dòng)器，其與其中一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)并行連接，以便選擇性地防止該電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
第五扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器，其與其中一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)并行連接，以便選擇性地防止其旋轉(zhuǎn)。
第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)安裝在變速器外殼(或接地部件)上，并且持續(xù) 地連接在第一或第二行星齒輪組的一個(gè)部件上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)安裝在變速器外殼上，并持續(xù)地連"t妄在第一、第二或第三行星齒輪組的一個(gè)部件上，該部件不同于持續(xù)地連接在第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)上的部件。或者，在第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和行星齒輪組之間引入爪形離合器。這允許電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)選擇性地連接在第一或第二行星齒輪組的兩個(gè)部件的其中一個(gè)部件上。然而，通過一對(duì)傳統(tǒng) 的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)也可實(shí)現(xiàn)相同的功能。
這五個(gè)可選擇的扭矩傳遞裝置可兩個(gè)或三個(gè)組合地接合，以產(chǎn)生一種帶有連續(xù)可變速度范圍(包括倒檔)和多達(dá)五個(gè)機(jī)械固定的前進(jìn)速
度比的EVT。"固定速度比"是其中將變速器的機(jī)械動(dòng)力輸入機(jī)械地
操作狀態(tài)?？蛇x擇性地獲得幾個(gè)用于接近全發(fā)動(dòng)機(jī)功率操作的固定速度比的電動(dòng)變速器，其對(duì)于給定的最大容量可能較小并且較輕。當(dāng)在不利用電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)速度可能接近其最佳性能的條件下進(jìn)行操作時(shí)，固定速度比操作還可導(dǎo)致較低的燃料消耗。各種固定速度比和可變速度比可通過恰當(dāng)?shù)剡x擇行星齒輪組的齒數(shù)比而實(shí)現(xiàn)。
本文所公開的電動(dòng)變速器系列的各個(gè)實(shí)施例具有變速器輸入和輸出都不直接連接在電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)上的架構(gòu)。這允許減少所需要的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的尺寸和成本，以達(dá)到所需的車輛性能。
這些扭矩傳遞裝置和第一及第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可操作地在電動(dòng)
變速器中提供五個(gè)操作才莫式，包括蓄電池倒檔才莫式，EVT倒檔4莫式，倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式，連續(xù)可變速范圍模式，以及固定比模式。
從以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳;溪式的詳細(xì)描述中，將很容
易清楚本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)，以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。

圖la是包括電動(dòng)變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電動(dòng)變速器包含本發(fā)明的一系列部件；
圖lb是描述圖la中所示的動(dòng)力系的一些操作特征的操作模式表和固定比才莫式表；
13圖2a是具有電動(dòng)變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電動(dòng)變速器包含本發(fā)明的另一系列部件；
圖2b是描述圖2a中所示的動(dòng)力系的一些操作特征的操作才莫式表和固定比才莫式表；
圖3a是具有電動(dòng)變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電動(dòng)變速器包含本發(fā)明的另一系列部件；
圖3b是描述圖3a中所示的動(dòng)力系的一些操作特征的操作才莫式表和固定比模式表；
圖4a是具有電動(dòng)變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電動(dòng)變速器包含本發(fā)明的另一系列部件；
圖4b是描述圖4a中所示的動(dòng)力系的一些操作特征的操作才莫式表和固定比模式表；
圖5a是具有電動(dòng)變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電動(dòng)變速器包含本發(fā)明的另一系列部件；
圖5b是描述圖5a中所示的動(dòng)力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
圖6a是具有電動(dòng)變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電動(dòng)變速器包含本發(fā)明的另一系列部件；
圖6b是描述圖6a中所示的動(dòng)力系的一些操作特征的操作才莫式表和固定比模式表；
圖7a是具有電動(dòng)變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電動(dòng)變速器包含本發(fā)明的另一系列部件；
圖7b是描述圖7a中所示的動(dòng)力系的一些操作特征的操作才莫式表和固定比模式表；
圖8a是具有電動(dòng)變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電動(dòng)變速器包含本發(fā)明的另一系列部件；
圖8b是描述圖8a中所示的動(dòng)力系的一些操作特征的操作才莫式表和固定比模式表；圖9a是具有電動(dòng)變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電動(dòng)變速器包含本發(fā)明的另一系列部件；
圖9b是描述圖9a中所示的動(dòng)力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
圖10a是具有電動(dòng)變速器的動(dòng)力系的示意圖，這種電動(dòng)變速器包含本發(fā)明的另一系列部件；和
圖10b是描述圖10a中所示的動(dòng)力系的一些操作特征的操作才莫式表和固定比模式表。
具體實(shí)施例方式
參看圖la,其顯示了動(dòng)力系10，該動(dòng)力系包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，其連接在總體上以標(biāo)號(hào)14表示的改進(jìn)的電動(dòng)變速器(EVT)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例上。變速器14設(shè)計(jì)成可接受其至少一部分來自于發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū)動(dòng) 功率。如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器14的輸入部件17。在發(fā)動(dòng)機(jī)12和變速器的輸入部件17之間還可提供瞬時(shí)扭矩緩沖器(未顯示)。
在所描述的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)12可以是化石燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其適合于通常以恒定的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)提供其可得到的功率輸出。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方法如何，變速器輸入部件17都可操作地連接在變速器14的行星齒輪組上。變速器14的輸出部件19連接在主減速器16上。變速器14采用三個(gè)差速齒輪組，其優(yōu)選具有行星齒輪組20,30和 40的性質(zhì)。行星齒輪組20采用通常被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件 24。環(huán)形齒輪部件24與通常被指定為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件22外接。齒輪架部件26可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪27，使得各個(gè)行星齒輪27 嚙合式地與第一行星齒輪組20的外環(huán)形齒輪部件24及內(nèi)太陽齒輪部件22相接合。行星齒輪組30也具有通常也被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件34，其與也通常被指定為太陽齒輪部件的內(nèi)齒輪部件32外接。多個(gè)行星齒輪37還可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架部件36中，使得各個(gè)行星齒輪部件 37同時(shí)且嚙合式地與行星齒輪組30的外環(huán)形齒輪部件34及內(nèi)太陽齒輪部件32相接合。
行星齒輪組40也具有通常也纟皮指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件44, 其與也通常被指定為太陽齒輪部件的內(nèi)齒輪部件42外接。多個(gè)行星齒輪47還可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架部件46中，使得各個(gè)行星齒輪部件 47同時(shí)且嚙合式地與行星齒輪組40的外環(huán)形齒輪部件44及內(nèi)太陽齒輪部件42相接合。
變速器輸入部件17持續(xù)地與行星齒輪組30的齒輪架部件36相連。變速器14的輸出驅(qū)動(dòng)部件19固定在行星齒輪組40的齒輪架部件46上。
第一優(yōu)選實(shí)施例10還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80和 82。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80的定子固定在變速器外殼60上。第一電動(dòng) 機(jī)/發(fā)電機(jī)80的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組20的太陽齒輪部件22上。
笫二電動(dòng)坤幾/發(fā)電機(jī)82的定子也固定在變速器外殼60上。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)82的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組30的太陽齒輪部件32上。
第一固定的互連部件70持續(xù)地將行星齒輪組20的環(huán)形齒輪部件 24與行星齒輪組30的齒輪架部件36連接起來。第二固定的互連部件 72持續(xù)地將行星齒輪組30的環(huán)形齒輪部件34與行星齒輪組40的太陽齒輪部件42連接起來。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器50,其選擇性地將行星齒輪組 20的齒輪架部件26連接到行星齒輪組40的環(huán)形齒輪部件44上。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器52,其選擇性地將行星齒輪組20的齒輪架部件26與行星齒輪組40的齒輪架部件46連接起來。笫三扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器54，其選擇性地將行星齒輪組20的齒輪架部件26與變速器外殼60連接起來。也就是說，通過操作地連接在不可旋轉(zhuǎn)的外殼60上而選擇性地固定齒輪架部件26,以免旋轉(zhuǎn)。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器55,其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第五扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器57，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)82并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。如以下更完整地解釋的那樣，第一、第二、第三、第四和第五^^丑矩傳遞裝置50,52,54,55和57用于幫助選擇混合變速器14的操作模式。
現(xiàn)在返回到動(dòng)力源的描述中，從前面描述，尤其參照?qǐng)Dla應(yīng)該懂得，變速器14可選擇性地接受來自發(fā)動(dòng)機(jī)12的功率。混合變速器還接受來自電功率源86的功率，電功率源86可操作地連接在控制器88 上。電功率源86可以是一個(gè)或多個(gè)蓄電池。其它具有提供或存儲(chǔ)并分配電功率能力的電功率源，例如燃料蓄電池，其可用來替代蓄電池，
而不會(huì)改變本發(fā)明的構(gòu)思。總體操作描述
其中一個(gè)主要控制裝置是眾所周知的驅(qū)動(dòng)范圍選擇器(未顯示)，其指示電子控制單元(ECU88)設(shè)置變速器，以用于停車、倒檔、空檔或前進(jìn)驅(qū)動(dòng)范圍。第二和第三主要控制裝置組成了油門踏板(未顯示) 和剎車踏板(也未顯示)。ECU從這兩個(gè)主要控制源獲得的信息被指定為"操作員要求"。ECU還從多個(gè)傳感器(輸入以及輸出)中獲得相關(guān) 狀態(tài)信息扭矩傳遞裝置(施加狀態(tài)或釋放狀態(tài))；發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩；統(tǒng)一的蓄電池，容量水平；以及所選定的車輛構(gòu)件的溫度。ECU確定需要什么，之后操縱變速器的選擇性地操作的構(gòu)件，或相關(guān)構(gòu)件，以便恰當(dāng)?shù)仨憫?yīng)操作員要求。
本發(fā)明可使用筒單或復(fù)合的行星齒輪組。在簡單的行星齒輪組中，單個(gè)行星齒輪組通常地支撐在本身可旋轉(zhuǎn)的齒輪架上，以便旋轉(zhuǎn)。
在簡單的行星齒輪組中，當(dāng)太陽齒輪保持固定，并且功率應(yīng)用于簡單行星齒輪組的環(huán)形齒輪時(shí)，行星齒輪隨著功率應(yīng)用于環(huán)形齒輪而旋轉(zhuǎn)，并因而圍繞固定的太陽齒輪圓周方向"行走"，從而實(shí)現(xiàn)齒壽侖架在與環(huán)形齒輪旋轉(zhuǎn)方向相同的方向上的旋轉(zhuǎn)。個(gè)部件在相同方向并以相同速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，第三部件被迫以相同速度和相同方向旋轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)太陽齒輪和環(huán)形內(nèi)齒輪在相同方向上，以相同速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪并不繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，而是用作楔鎖，以鎖定整個(gè)單元來實(shí)現(xiàn)所謂的直接驅(qū)動(dòng)。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(gè)齒輪部件在相同方向上，但以不同速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，第三齒輪部件旋轉(zhuǎn)方向通?？珊唵蔚赝ㄟ^目測(cè)分析來確定，但是在許多情況下，該方向?qū)⒉皇敲黠@的，并且只能通過知道存在于行星齒輪組的齒輪部件中的齒數(shù)來確定。
只要限制齒輪架自由旋轉(zhuǎn)，并將功率應(yīng)用于太陽齒輪或環(huán)形內(nèi)齒輪，那么行星齒輪部件將用作惰輪。那樣，從動(dòng)部件將在與驅(qū)動(dòng)部件相反的方向上旋轉(zhuǎn)。這樣，在許多變速器裝置中，當(dāng)選擇倒擋傳動(dòng)范圍時(shí)，用作制動(dòng)器的扭矩傳遞裝置受到摩擦激勵(lì)，而與齒輪架相接合，并從而限制其旋轉(zhuǎn)，使得應(yīng)用于太陽齒輪的功率將使環(huán)形齒輪在相反方向上旋轉(zhuǎn)。因而，如果環(huán)形內(nèi)齒輪操作地連接在車輛的主動(dòng)輪上，那么這種裝置能夠使主動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)，并因此使車輛本身方向反轉(zhuǎn)。
在簡單的行星齒輪組中，如果太陽齒輪、行星齒輪架和環(huán)形齒輪的其中任何兩個(gè)轉(zhuǎn)速是己知的，那么利用簡單的規(guī)則可確定笫三部件的速度。齒輪架的旋轉(zhuǎn)速度始終與太陽齒輪和環(huán)形齒輪的速度成比例，受到其相應(yīng)的齒數(shù)加權(quán)影響。例如，環(huán)形齒輪可具有相同齒輪組中的太陽齒輪的兩倍多的齒。那么齒輪架的速度是環(huán)形齒輪速度的三分之二和太陽齒輪速度的三分之一之和。如果這三個(gè)部件的其中一個(gè) 部件在相反方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，那么在數(shù)學(xué)計(jì)算中，算術(shù)符號(hào)對(duì)于該部件的速度是負(fù)的。
如果這種數(shù)學(xué)計(jì)算是在沒有考慮齒輪的質(zhì)量，齒輪的加速度，或齒輪組中的摩擦下進(jìn)行的，那么太陽齒輪，齒輪架和環(huán)形齒輪上的扭矩還可簡單地彼此相關(guān)，所有這些因素在良好設(shè)計(jì)的變速器中具有相對(duì)較小的影響。應(yīng)用于簡單行星齒輪組的太陽齒輪上的扭矩必須與應(yīng)
用于環(huán)形齒輪上的扭矩平4軒，其與這些齒輪的齒數(shù)成比例。例如，應(yīng) 用于帶有齒輪組中的太陽齒輪兩倍多齒的環(huán)形齒輪上的扭矩，其必須
兩倍于應(yīng)用于太陽齒輪上的扭矩，并且必須應(yīng)用于相同的方向。應(yīng)用于齒輪架上的扭矩必須在大小上等于太陽齒輪上的扭矩與環(huán)形齒輪上的扭矩之和，并且在方向上相反。
同簡單的行星齒輪組相比，在復(fù)合行星齒輪組中，利用內(nèi)、外行星齒輪組可實(shí)現(xiàn)環(huán)形齒輪和行星齒輪架在作用上的交換。例如，如果太陽齒輪保持固定，行星齒輪架將在與環(huán)形齒輪相同的方向上旋轉(zhuǎn)，但行星齒輪架和內(nèi)、外行星齒輪組將比環(huán)形齒輪移動(dòng)更快，而非更慢。
在具有嚙合的內(nèi)、外行星齒輪組的復(fù)合行星齒輪組中，環(huán)形齒輪的速度與太陽齒輪和行星齒輪架的速度成比例，分別受到太陽齒輪上的齒數(shù)和行星齒輪所填充的齒數(shù)的加權(quán)影響。例如，在行星齒輪所填充的環(huán)形齒輪和太陽齒輪之間的差異可以是多達(dá)相同齒輪組中的太陽齒輪上的齒。在那種情況下，環(huán)形齒輪的速度將是齒輪架速度的三分之二與速度太陽齒輪的三分之一的和。如果太陽齒輪或行星齒輪架在相反方向上旋轉(zhuǎn)，那么在數(shù)學(xué)計(jì)算中，算術(shù)符號(hào)對(duì)于該速度是負(fù)的。
如果太陽齒輪保持固定，那么齒輪架和內(nèi)、外行星齒輪組將在與該齒輪組中的旋轉(zhuǎn)的環(huán)形齒輪相同的方向上旋轉(zhuǎn)。另一方面，如果太陽齒輪保持固定，并且齒輪架是從動(dòng)的，那么內(nèi)齒輪組中與太陽齒輪相接合的行星齒輪沿著太陽齒輪而滾動(dòng)或"行走，，，在與齒輪架旋轉(zhuǎn) 的相同方向上旋轉(zhuǎn)。與內(nèi)齒輪組中的小齒輪相嚙合的外齒輪組中的小齒輪將在相反方向上旋轉(zhuǎn)，因而迫使嚙合的環(huán)形齒輪在相反方向上，但只相對(duì)于行星齒輪旋轉(zhuǎn)，該行星齒輪與環(huán)形齒輪嚙合式地接合。外齒輪組的行星齒輪支撐在沿著齒輪架的方向上。外齒輪組中的小齒輪圍繞其軸線的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和外齒輪組中的行星齒輪的更大的軌道運(yùn)動(dòng) 效應(yīng)由于齒輪架運(yùn)動(dòng)而組合起來，使得環(huán)形齒輪在與齒輪架相同的方向上旋轉(zhuǎn)，但沒有齒輪架那么快。如果這種復(fù)合行星齒輪組中的齒輪架保持固定，并且太陽齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，那么環(huán)形齒輪將以較小的速度，并在與太陽齒輪相同的方向上旋轉(zhuǎn)。如果簡單行星齒輪組的環(huán)形齒輪保持固定，并且太陽齒輪旋轉(zhuǎn) 時(shí)，那么支撐單個(gè)行星齒輪組的齒輪架將以較少的速度，并且在與太陽齒輪相同的方向上旋轉(zhuǎn)。這樣人們可以很容易觀察到齒輪架和環(huán)形齒輪之間的作用交換，同使用簡單行星齒輪組中的單組行星齒輪比專交而言，其是通過使用內(nèi)、外行星齒輪組彼此嚙合而引起的。
電動(dòng)變速器的正常作用是將機(jī)械動(dòng)力從輸入傳遞至輸出。作為這種變速器作用的一部分，其兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的其中一個(gè)用作電功率發(fā)電機(jī)。另一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)用作使用該電功率的電動(dòng)機(jī)。隨著輸出速
度從零增加到高速度，這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80,82逐漸交換發(fā)電機(jī)和
電動(dòng)機(jī)作用，并且可不止一次地這樣做。這些交換發(fā)生在基本上所有的功率都機(jī)械地從輸入傳遞至輸出，并且基本上沒有電傳遞功率的機(jī)
械點(diǎn)周圍。
在混合電動(dòng)變速器系統(tǒng)中，蓄電池86還可將功率供給變速器，或者變速器可將功率供給蓄電池。如果蓄電池為變速器提供基本電功率，例如用于車輛加速，那么電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)都可用作電動(dòng)機(jī)。如果變速器為蓄電池提供電功率，例如用于再生制動(dòng)，那么電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)都可用作發(fā)電機(jī)。在非常靠近操作的機(jī)械點(diǎn)時(shí)，由于系統(tǒng)中的電損耗，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)還可用作帶有小電功率輸出的發(fā)電機(jī)。
與變速器的正常作用相反，變速器實(shí)際上可用于機(jī)械功率從輸出傳遞至輸入。這可在車輛中用來補(bǔ)充車輛制動(dòng)，并且增強(qiáng)或補(bǔ)充車輛的再生制動(dòng)，尤其在很長的向下坡度上時(shí)。如果功率以這種方式反向流過變速器時(shí)，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的作用將與其在正常作用中相反。
特定的操作描述
這里所述的各個(gè)實(shí)施例具有至少十六個(gè)功能要求(與圖中所顯示的各個(gè)操作才莫式表的16或更多行相對(duì)應(yīng))，其可組成五個(gè)操作;溪式。以下通過參照相應(yīng)的附帶各變速器符號(hào)圖的操作模式表，例如圖lb，2b， 3b等等操作才莫式表來描述這五個(gè)操作才莫式，并可獲得最好的理解。
第一操作模式是"蓄電池倒檔模式"，其與各個(gè)操作模式表，例
如圖lb的操作4莫式表的第一行(Batt Rev)相對(duì)應(yīng)。在這個(gè)^i莫式中，發(fā) 動(dòng)機(jī)關(guān)閉，并且連接在發(fā)動(dòng)機(jī)上的變速器元件不受發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的控制，但是可能由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而存在某些殘余扭矩。其中一個(gè) 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)利用蓄電池能量驅(qū)動(dòng)EVT,導(dǎo)致車輛反向移動(dòng)。根據(jù) 運(yùn)動(dòng)配置，另一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可以或不以這種沖莫式旋轉(zhuǎn)，并且可以或不傳遞扭矩。如果其旋轉(zhuǎn)，那么其用于產(chǎn)生存儲(chǔ)在蓄電池中的能量。在圖lb的實(shí)施例中，在蓄電池倒檔^^莫式下，離合器50和制動(dòng)器54 接合，作為示例，與1單位的發(fā)動(dòng)機(jī)輸入扭矩相對(duì)應(yīng)，電動(dòng)機(jī)80具有1.00的扭矩，發(fā)電機(jī)82具有0.49單位扭矩，并且獲得-5.79的扭矩比。在各個(gè)操作沖莫式表中，靠近電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)列80和82中的扭矩值的(M)指示電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)用作電動(dòng)機(jī)，并且(M)的缺失指示電動(dòng)機(jī)/發(fā) 電機(jī)用作發(fā)電機(jī)。
第二操作才莫式是"EVT倒檔沖莫式"(或機(jī)械倒檔沖莫式)，其與各個(gè) 操作4莫式表，例如圖lb的操作模式表的第二行(EVTRev)相對(duì)應(yīng)。在這個(gè)才莫式下，EVT ^皮發(fā)動(dòng)機(jī)和其中一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。另一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)在發(fā)電枳4莫式下操作，并將所產(chǎn)生的能量100%傳遞回給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。實(shí)際效應(yīng)是反向驅(qū)動(dòng)車輛。例如參看圖lb，在EVT倒檔模式中，離合器50和制動(dòng)器54接合，發(fā)電機(jī)80具有1.96單位的扭矩，電動(dòng)機(jī)82具有0.70單位的扭矩，并且獲得與1單位的發(fā)動(dòng)機(jī) 扭矩相對(duì)應(yīng)的-8.33的輸出扭矩。
第三操作模式包括"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(也被稱為"扭矩變換器倒檔和前進(jìn)^t式")，其與各個(gè)操作才莫式表，例如圖lb的操作才莫式表的第三和第四行(TC Rev和TC For)相對(duì)應(yīng)。在這個(gè)才莫式下，EVT 被發(fā)動(dòng)機(jī)和其中一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由發(fā)電機(jī)單元所產(chǎn)生的可選擇的一部分能量存儲(chǔ)在蓄電池中，并且將剩余能量傳遞給電動(dòng)機(jī)。在圖1中，這一部分大約為99%。變速器輸出速度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)速度的比值(變速器速度比)大約為+/-0.001(正號(hào)表示車輛向前移動(dòng)，負(fù)號(hào)表示車輛向后移動(dòng))。參看圖lb，在倒檔和前進(jìn)起動(dòng);T莫式中，離合器50和制動(dòng) 器54是接合的。在TC倒檔才莫式中，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80用作具有1.73 單位扭矩的發(fā)電機(jī)，并且電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)82用作具有0.59單位扭矩的電動(dòng)機(jī)，并獲得-7.00的扭矩比。在TC倒檔才莫式中，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī) 80用作具有-0.29單位扭矩的電動(dòng)機(jī)，并且電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)82用作具有 -0.39單位扭矩的發(fā)電機(jī)，并獲得4.69的扭矩比。
第四操作模式是"連續(xù)可變速范圍模式"，其包括范圍1.1，范圍1.2,范圍1.3,范圍1.4,范圍2.1，范圍2.2，范圍2.3和范圍2.4 操作點(diǎn)，其與各個(gè)操作點(diǎn)表，例如圖lb的操作點(diǎn)表的行5-12相對(duì)應(yīng)。在這個(gè)才莫式下，EVT ^皮發(fā)動(dòng)沖幾以及其中一個(gè)用作電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)/發(fā) 電機(jī)所驅(qū)動(dòng)。另一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)用做發(fā)電機(jī)，并將所產(chǎn)生的能量100% 傳遞回給電動(dòng)機(jī)。由范圍1.1,1.2…等等代表的操作點(diǎn)是EVT所提供的前進(jìn)速度比連續(xù)區(qū)域中的離散的點(diǎn)。例如在圖lb中，在離合器50和制動(dòng)器54接合的條件下獲得4.69至1.86的扭矩比范圍，并且在離合器52和52接合的條件下獲得1.36至0.54的扭矩比范圍。
第五操作才莫式包括"固定比"4莫式(F1, F2， F3和F4)，其與各個(gè) 操作模式表(即操作模式表)，例如圖lb的操作模式表的行13-16相對(duì) 應(yīng)。在這個(gè)模式下，變速器以類似于傳統(tǒng)自動(dòng)變速器的方式進(jìn)行操作，其中這三個(gè)扭矩傳遞裝置接合，以產(chǎn)生離散的傳動(dòng)比。各圖中附帶的離合器表只顯示了 4個(gè)固定比前進(jìn)速度，但額外的固定比是可采用的。參看圖lb,在固定比F1中，離合器50和制動(dòng)器54,57接合，從而獲得3.00固定的扭矩比。因此，圖1 b的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80,82列中的各"X" 表示相應(yīng)的制動(dòng)器55或57是4矣合的，并且電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80或82是不旋轉(zhuǎn)的。在固定比F2中，離合器52和制動(dòng)器55,57接合，從而獲得1.52的固定比。在固定比F3中，離合器50和制動(dòng)器55,57接合，從而獲得1.21的固定比。在固定比F4中，離合器50,52和制動(dòng)器57 接合，從而獲得0.75的固定比。變速器14能夠在所謂的單模式或雙模式下操作。在單模式中，
接合的扭矩傳遞裝置對(duì)于前進(jìn)速度比(由離散點(diǎn)范圍1.1,1.2,1.3和1.4 代表)的整個(gè)連續(xù)區(qū)域都保持相同。在雙^=莫式中，接合的扭矩傳遞裝置在某些中間速度比(例如，圖1中的范圍2.1)上進(jìn)行切換。根據(jù)機(jī)械配置，這種扭矩傳遞裝置接合上的變化具有降低變速器中元件速度的優(yōu) 點(diǎn)。
在某些設(shè)計(jì)中，可以使離合器元件滑轉(zhuǎn)速度同步，從而可在最小的扭矩干擾條件下實(shí)現(xiàn)換檔(被稱為"冷換檔")。例如，圖5a和6a 的變速器具有在范圍1.4和2.1之間的冷換檔。這還用作在雙轉(zhuǎn)向換檔期間進(jìn)行高級(jí)控制的能動(dòng)器(兩個(gè)接近式離合器和兩個(gè)分離式離合器)。
如上所述，在圖lb的操作模式表和固定比模式表中顯示了用于扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖lb還提供利用圖lb中作為示例給出的環(huán)形齒輪/太陽齒輪齒數(shù)比而獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1值是行星齒輪組20的齒數(shù)比；NR2/Ns2值是行星齒輪組30的齒數(shù)比；并且NR3/Ns3值是行星齒輪組40的齒數(shù)比。另外，圖lb的圖表描迷了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比階(ratiostep)。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比(step ratio)為1.97，并且比展開范圍(ratio spread)為4.00。
第二典型實(shí)施例的描述
參看圖2a，其顯示了動(dòng)力系110,該動(dòng)力系包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，其連接在總體上以標(biāo)號(hào)114表示的改進(jìn)的電動(dòng)變速器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例上。變速器114設(shè)計(jì)成可接受其至少一部分來自于發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū)動(dòng) 功率。
在所描述的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)12還可以是化石燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其適合于通常以恒定的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)提供其可得到的功率輸出。如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器114 的輸入部件17。在發(fā)動(dòng)機(jī)12和變速器的輸入部件17之間還可提供瞬時(shí)扭矩緩沖器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方法如何，變速器輸入部件17都可操作地連接在變速器114的行星齒輪組上。變速器 114的輸出部件19連接在主減速器16上。
變速器114利用三個(gè)差速齒輪組，其優(yōu)選具有行星齒輪組120,130 和140的性質(zhì)。行星齒輪組120采用通常被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件124。環(huán)形齒輪部件124與通常被指定為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件 122外接。齒輪架部件126可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪127，使得各個(gè)行星齒輪127嚙合式地與第一行星齒輪組120的外環(huán)形齒輪部件 124及內(nèi)太陽齒輪部件122相接合。
行星齒輪組130也具有通常也被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件 134，其與也通常被指定為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件132外接。多個(gè)行星齒輪137還可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架部件136中，使得各個(gè)行星齒輪部件137同時(shí)且嚙合式地與行星齒輪組130的外環(huán)形齒輪部件134及內(nèi)太陽齒輪部件132相接合。
行星齒輪組140具有通常^史指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件144, 其與通常4史指定為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件142外接。多個(gè)行星齒輪147 可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架部件146中，使得各個(gè)行星齒輪部件147同時(shí) 且嚙合式地與行星齒輪組140的外環(huán)形齒輪部件144及內(nèi)太陽齒輪部件142相4妻合。
變速器輸入部件17與行星齒輪組130的齒輪架部件136相連接，并且變速器輸出部件19與行星齒輪組140的齒輪架部件146相連接。
變速器114還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)180和182。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)180的定子固定在變速器外殼160上。第一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)180的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組120的太陽齒輪部件122上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)182的定子也固定在變速器外殼160上。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)182的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組130的太陽齒輪部件132 上。第一固定的互連部件no持續(xù)地將行星齒輪組120的環(huán)形齒輪部
件124與行星齒輪組130的齒輪架部件136連接起來。第二固定的互連部件172持續(xù)地將行星齒輪組130的環(huán)形齒輪部件134與行星齒輪組140的太陽齒輪部件142連接起來。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器150,其選擇性地將行星齒輪組 120的齒輪架部件126連接到行星齒輪組140的環(huán)形齒輪部件144上。笫二扭矩傳遞裝置，例如離合器152，其選擇性地將太陽齒輪部件142 與行星齒輪組140的環(huán)形齒輪部件144連接起來。第三扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器154,其選擇性地將行星齒輪組120的齒輪架部件126與變速器外殼160連接起來。也就是說，通過搡作地連接在不可旋轉(zhuǎn)的外殼160上而選擇性地固定齒輪架部件126,以免旋轉(zhuǎn)。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器155，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)180并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第五扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器157，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)182并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞裝置150,152,154,155和157用于幫助選擇混合變速器114的操作模式。
現(xiàn)在返回到動(dòng)力源的描述中，從前面描述，尤其參照?qǐng)D2a應(yīng)該懂得，變速器114可選擇性地接受來自發(fā)動(dòng)機(jī)12的功率。混合變速器還與電功率源186交換功率，該電功率源可操作地連接在控制器188 上。電功率源186可以是一個(gè)或多個(gè)蓄電池。其它具有提供或存儲(chǔ)并分配電功率能力的電功率源，例如燃料蓄電池，其可用來替代蓄電池，而不會(huì)改變本發(fā)明的構(gòu)思。
如之前所述，各個(gè)實(shí)施例具有十六個(gè)功能要求(與圖中所顯示的各
個(gè)操作才莫式表的16行相對(duì)應(yīng))，其可組成五個(gè)操作^t式。第一操作才莫式是"蓄電池倒檔模式"，其與圖2b的操作模式表的第一行(BattRev) 相對(duì)應(yīng)。在這個(gè)才莫式下，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，并且有效地允許連4妻在發(fā)動(dòng)^L 上的變速器元件由于發(fā)動(dòng)機(jī)慣性扭矩而空轉(zhuǎn)。其中一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī) 利用蓄電池能量驅(qū)動(dòng)EVT，導(dǎo)致車輛反向移動(dòng)。另一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可以或不在這個(gè);f莫式下旋轉(zhuǎn)。如圖2b中所示，作為示例在這個(gè) ^莫式下，離合器150和制動(dòng)器154接合，電動(dòng)機(jī)180具有1.00單位的扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)182具有0.49單位的扭矩，并且獲得-5.79的輸出扭矩。
第二操作模式是"EVT倒檔模式"(或機(jī)械倒檔模式)，其與圖2b 的操作模式表的第二行(EVT Rev)相對(duì)應(yīng)。在這個(gè)模式下，EVT被發(fā) 動(dòng)機(jī)和其中一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。另一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)在發(fā)電機(jī)才莫式下操作，并將所產(chǎn)生的能量100%傳遞回給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。實(shí)際效應(yīng) 是反向驅(qū)動(dòng)車輛。在這個(gè)才莫式下，離合器150和制動(dòng)器154接合，發(fā) 電機(jī)180具有1.96單位的扭矩，電動(dòng)機(jī)182具有0.70單位的扭矩，并且獲得與1單位的輸入扭矩相對(duì)應(yīng)的-8.33的輸出扭矩。
笫三操作模式包括"倒檔和前進(jìn)起動(dòng);漠式"，其與各個(gè)操作才莫式表，例如圖2b的操作模式表的第三和第四行(TC Rev和TC For)相對(duì) 應(yīng)。在這個(gè)才莫式下，EVT被發(fā)動(dòng)機(jī)和其中一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由發(fā)電機(jī)單元所產(chǎn)生的可選擇的一部分能量存儲(chǔ)在蓄電池中，并且將剩余能量傳遞給電動(dòng)機(jī)。在這個(gè)才莫式下，離合器150和制動(dòng)器154是接合的。在TC倒檔模式中，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80用作具有1.73單位扭矩的發(fā)電機(jī)，并且電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)82用作具有0.59單位扭矩的電動(dòng)機(jī)，并獲得-7.00的扭矩比。在TC倒檔坤莫式中，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)80用作具有-0.29單位扭矩的電動(dòng)機(jī)，并且電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)82用作具有-0.39單位扭矩的發(fā)電機(jī)，并獲得4.69的扭矩比。對(duì)于這些扭矩比，所產(chǎn)生的能量大約99%存儲(chǔ)在蓄電池中。
第四操作模式包括與圖2b的操作才莫式表的行5-12相對(duì)應(yīng)的"范圍1.1，范圍1.2,范圍1.3,范圍1.4，范圍2.1，范圍2.2,范圍2.3 和范圍2.4"模式。在這個(gè)模式下，EVT被發(fā)動(dòng)機(jī)以及其中一個(gè)用作電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)。另一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)用做發(fā)電機(jī)，并將所產(chǎn)生的能量100%傳遞回給電動(dòng)機(jī)。由范圍1.1,1.2...等等代表的操作點(diǎn)是EVT所提供的前進(jìn)速度比連續(xù)區(qū)域中的離散的點(diǎn)。例如在圖 2b中，在離合器150和制動(dòng)器154接合的條件下獲得4.69至1.86的扭矩比范圍，并且在離合器152和152接合的條件下獲得1.36至0.54 的扭矩比范圍。
第五操作模式包括固定比模式(F1， F2， F3和F4)，其與圖2b的操作才莫式表的行13-16相對(duì)應(yīng)。在這個(gè)才莫式下，變速器以類似于傳統(tǒng) 自動(dòng)變速器的方式進(jìn)行操作，其中這三個(gè)扭矩傳遞裝置接合，以產(chǎn)生離散的傳動(dòng)比。在固定比F1中，離合器150和制動(dòng)器154及157接合，從而獲得3.00的固定比。在固定比F2中，離合器150,152和制動(dòng)器155接合，從而獲得1.52的固定比。在固定比F3中，離合器150 和制動(dòng)器155,157接合，從而獲得1.21的固定比。在固定比F4中，離合器152和制動(dòng)器154,157接合，從而獲得0.75的固定比。
如上所述，在圖2b的操作模式表和固定比模式表中顯示了用于扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖2b還提供利用圖2b中作為示例給出的環(huán)形齒輪/太陽齒輪齒數(shù)比而獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1值是行星齒輪組120的齒數(shù)比；NR2/Ns2值是行星齒輪組130的齒數(shù)比；并且NR3/Ns3值是行星齒輪組140的齒數(shù)比。另外，圖2b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比階。例如，在笫一和笫二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.97，并且比展開范圍為4.00。
第三典型實(shí)施例的描述
參看圖3a，其顯示了動(dòng)力系210，該動(dòng)力系包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，其連接在總體上以標(biāo)號(hào)214表示的改進(jìn)的電動(dòng)變速器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例上。變速器214設(shè)計(jì)成用于接受其至少一部分來自于發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū) 動(dòng)功率。如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器214的輸入部件17。在發(fā)動(dòng)機(jī)12和變速器214的輸入部件17之間還可提供瞬時(shí)扭矩緩沖器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方法如何，變速器輸入部件17都可操作地連接在變速器214的行星齒輪組上。變速器 214的輸出部件19連接在主減速器16上。
變速器214利用三個(gè)差速齒輪組，其優(yōu)選具有行星齒輪組220,230和240的性質(zhì)。行星齒輪組220采用通常纟皮指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件224。環(huán)形齒輪部件224與通常被指定為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件 222外接。齒輪架部件226可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪227，使得各個(gè)行星齒輪227嚙合式地與第一行星齒輪組220的外環(huán)形齒輪部件 224及內(nèi)太陽齒輪部件222相接合。
行星齒輪組230還具有外環(huán)形齒輪部件234，其與內(nèi)太陽齒輪部件232外接。多個(gè)行星齒輪237還可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架部件236中，使得各個(gè)行星齒輪部件237嚙合式地與行星齒輪組230的太陽齒輪部件232及環(huán)形齒輪部件234相接合。
行星齒輪組240采用通常纟皮指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件244。環(huán)形齒輪部件244與通常被指定為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件242外接。齒輪架部件246可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪247,使得各個(gè)行星齒輪 247嚙合式地與行星齒輪組240的外環(huán)形齒輪部件244及內(nèi)太陽齒輪部件242相接合。
變速器輸入部件17與環(huán)形齒輪部件224相連接，并且變速器輸出部件19連接在齒輪架部件246上。
變速器214還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)280和282。笫一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)280的定子固定在變速器外殼260上。第一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)280的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組220的太陽齒輪部件222上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)282的定子也固定在變速器外殼260上。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)282的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組230的齒輪架部件236 上。
第一固定的互連部件270持續(xù)地將行星齒輪組220的太陽齒輪部件222與行星齒輪組230的太陽齒輪部件232連接起來。笫二固定的互連部件272持續(xù)地將行星齒輪組230的環(huán)形齒輪部件234與行星齒輪組240的太陽齒輪部件242連接起來。
笫一扭矩傳遞裝置，例如離合器250,其選擇性地將行星齒輪組 220的環(huán)形齒輪部件224與行星齒輪組240的環(huán)形齒輪部件244連4妄起來。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器252,其選擇性地將行星齒輪組220的齒輪架部件226連接到行星齒輪組240的環(huán)形齒輪部件244 上。第三扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器254,其選擇性地將齒輪架部件 226與變速器外殼260連接起來。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器255，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)280并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第五扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器257，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)282并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞裝置250,252,254,255和257用于幫助選擇混合變速器214 的操作模式。
混合變速器214還接受來自發(fā)動(dòng)機(jī)12以及電功率源286的功率，該電功率源可操作地連接在控制器288上。
圖3b的操作模式表顯示了對(duì)于變速器214的五個(gè)操作模式的離合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)，以及輸出/輸入比。如之前所述，這些模式包括"蓄電池倒檔模式"(Batt Rev), "EVT倒檔模式"(EVT Rev)，"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(TCRev和TCFor)，"范圍1.1,1.2,1.3... 模式，，和"固定比模式"(F1, F2, F3和F4)。
如上所述，在圖3b的操作模式表和固定比模式表中顯示了用于扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖3b還提供利用圖3b中作為示例給出的環(huán)形齒輪/太陽齒輪齒數(shù)比而獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1值是行星齒輪組220的齒數(shù)比；NR2/Ns2值是行星齒輪組230的齒數(shù)比；并且NR3/Ns3值是行星齒輪組240的齒數(shù)比。另外，圖3b的圖表描迷了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比階。例如，在第一和笫二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為2.02，并且比展開范圍為3.37。
第四典型實(shí)施例的描述
參看圖4a,其顯示了動(dòng)力系310，該動(dòng)力系包括發(fā)動(dòng)一凡12,其連接在總體上以標(biāo)號(hào)314表示的改進(jìn)的電動(dòng)變速器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例上。變速器314設(shè)計(jì)成用于接受其至少一部分來自于發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū) 動(dòng)功率。如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器314的輸入部件17。在發(fā)動(dòng)機(jī)12和變速器的輸入部件17之間還可提供瞬時(shí)扭矩緩沖器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方法如何，變速器輸入部件17都可操作地連接在變速器314的行星齒輪組上。變速器 314的輸出部件19連接在主減速器16上。
變速器314利用三個(gè)行星齒輪組320,330和340。行星齒輪組320 采用了外環(huán)形齒輪部件324,其與內(nèi)太陽齒輪部件322外接。齒輪架部件326可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪327，使得各個(gè)行星齒輪327嚙合式地與第一行星齒輪組320的外環(huán)形齒輪部件324及內(nèi)太陽齒輪部件322相接合。
行星齒輪組330還具有外環(huán)形齒輪部件334,其與內(nèi)太陽齒輪部件332外接。多個(gè)行星齒輪337還可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架部件336中，使得各個(gè)行星齒輪部件337同時(shí)且嚙合式地與行星齒輪組330的外環(huán) 形齒輪部件334及內(nèi)太陽齒輪部件332相4妄合。
行星齒輪組340采用了外環(huán)形齒輪部件344，其與內(nèi)太陽齒輪部件342外接。齒輪架部件346可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪347,使得各個(gè)行星齒輪347嚙合式地與行星齒輪組340的外環(huán)形齒輪部件344 及內(nèi)太陽齒輪部件342相接合。
變速器輸入部件17與行星齒輪組320的環(huán)形齒輪部件324相連接，并且變速器輸出部件19與行星齒輪組340的齒輪架部件346相連接。
變速器314還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)380和382。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)380的定子固定在變速器外殼360上。第一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)380的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組320的太陽齒輪部件322上。笫二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)382的定子也固定在變速器外殼360上。笫二電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)382的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組320的齒輪架部件326上。
第一固定的互連部件持續(xù)地將行星齒輪組320的太陽齒輪部件322與行星齒輪組330的太陽齒輪部件332連接起來。第二固定的互連部件74持續(xù)地將行星齒輪組330的環(huán)形齒輪部件334與行星齒輪組340的環(huán)形齒輪部件344連接起來。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器350,其選擇性地將行星齒輪組 320的環(huán)形齒輪部件324與行星齒輪組340的太陽齒輪部件342連接起來。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器352，其選擇性地將齒輪架部件336與太陽齒輪部件342連接起來。笫三扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng) 器354，其選擇性地將齒輪架部件336與變速器外殼360連接起來。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器355，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)380并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第五扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng) 器357,其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)382并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn) 行制動(dòng)。第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞裝置350,352,354,355 和357用于幫助選擇混合變速器314的操作模式。
混合變速器314還接受來自發(fā)動(dòng)機(jī)12的功率，并且還與電功率源386交換功率，該電功率源可操作地連接在控制器388上。
圖4b的操作模式表顯示了對(duì)于變速器314的五個(gè)操作;f莫式的離合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)，以及輸出/輸入比。如之前所述，這些模式包括"蓄電池倒檔模式"(Batt Rev)， "EVT倒檔模式"(EVT Rev)，"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(TC Rev和TC For)，"連續(xù)可變速范圍模式，，(范圍1.1,1.2,1.3...)和"固定比模式"(Fl， F2， F3和F4)。
如上所述，在圖4b的操作模式表和固定比模式表中顯示了用于扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖4b還提供利用圖4b中作為示例給出的環(huán)形齒輪/太陽齒輪齒數(shù)比而獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1值是行星齒輪組320的齒數(shù)比；NR2/Ns2值是行星齒輪組330的齒數(shù)比；并且NR3/Ns3值是行星齒輪組340的齒數(shù)比。另外，圖4b的圖表描迷了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比階。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為2.17，并且比展開范圍為4.34。
笫五典型實(shí)施例的描述參看圖5a,其顯示了動(dòng)力系410，該動(dòng)力系包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，其連接在總體上以標(biāo)號(hào)414表示的改進(jìn)的電動(dòng)變速器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例上。變速器414設(shè)計(jì)成用于接受其至少一部分來自于發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū) 動(dòng)功率。
如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器414的輸入部件17。在發(fā)動(dòng)機(jī)12和變速器的輸入部件17之間還可提供瞬時(shí)扭矩緩沖器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方法如何，變速器輸入部件17都可操作地連接在變速器414的行星齒輪組上。變速器 414的輸出部件19連4妄在主減速器16上。
變速器414利用三個(gè)行星齒輪組420,430和440。行星齒輪組420 采用了外環(huán)形齒輪部件424,其與內(nèi)太陽齒輪部件422外接。齒輪架部件426可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪427，使得各個(gè)行星齒輪427嚙合式地與第一行星齒輪組420的外環(huán)形齒輪部件424及內(nèi)太陽齒輪部件422相接合。
行星齒輪組430還具有外環(huán)形齒輪部件434，其與內(nèi)太陽齒輪部件432外接。多個(gè)行星齒輪437還可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架部件436中，使得各個(gè)行星齒輪部件437同時(shí)且嚙合式地與行星齒輪組430的外環(huán) 形齒輪部件434及內(nèi)太陽齒輪部件432相接合。
行星齒輪組440采用了外環(huán)形齒輪部件444,其與內(nèi)太陽齒輪部件442外接。齒輪架部件446可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪447,使得各個(gè)行星齒輪447嚙合式地與行星齒輪組440的外環(huán)形齒4侖部件444 及內(nèi)太陽齒輪部件442相接合。
變速器輸入部件17持續(xù)地與齒輪架部件426相連接，并且變速器輸出部件19持續(xù)地與環(huán)形齒輪部件444相連接。
變速器414還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)480和482。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)480的定子固定在變速器外殼460上。第一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)480的轉(zhuǎn)子固定在環(huán)形齒輪部件424上。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)482的定子也固定在變速器外殼460上。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)482的轉(zhuǎn)子固定在太陽齒輪部件422上。
第一固定的互連部件470持續(xù)地將齒輪架部件426與環(huán)形齒輪部件434連接起來。笫二固定的互連部件472持續(xù)地將齒輪架部件436 與齒輪架部件446連接起來。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器450，其選擇性地將環(huán)形齒輪部件424與太陽齒輪部件442連接起來。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器452,其選擇性地將齒輪架部件446與環(huán)形齒輪部件444連4矣起來。第三扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器454，其選擇性地將太陽齒輪部件432 與變速器外殼460連4矣起來。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器455, 其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)480并行連接，以便選擇性地對(duì)其i走轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第五扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器457，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)482并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞裝置450,452,454,455和457用于幫助選擇混合變速器414 的操作模式。
混合變速器414還接受來自發(fā)動(dòng)機(jī)12以及電功率源486的功率，該電功率源可操作地連接在控制器488上。
圖5b的操作模式表顯示了對(duì)于變速器414的五個(gè)操作模式的離合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)，以及輸出/輸入比。如之前所述，這些模式包括"蓄電池倒檔模式"(Batt Rev), "EVT倒檔模式"(EVT Rev)，"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(TCRev和TCFor),"連續(xù)可變速范圍模式"(范圍U,1.2,1.3...)和"固定比模式"(Fl， F2， F3和F4)。
如上所述，在圖5b的操作模式表和固定比模式表中顯示了用于扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖5b還提供利用圖5b中作為示例給出的環(huán)形齒輪/太陽齒輪齒數(shù)比而獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1值是行星齒輪組420的齒數(shù)比；NR2/Ns2值是行星齒輪組430的齒數(shù)比；并且NR3/Ns3值是行星齒輪組440的齒數(shù)比。另外，圖5b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比階。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.90,并且比展開范圍為4.64。第六典型實(shí)施例的描述
參看圖6a，其顯示了動(dòng)力系510，該動(dòng)力系包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，其連接在總體上以標(biāo)號(hào)514表示的改進(jìn)的電動(dòng)變速器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例上。變速器514設(shè)計(jì)成用于接受其至少一部分來自于發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū) 動(dòng)功率。
如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器514的輸入部件17。在發(fā)動(dòng)機(jī)12和變速器的輸入部件17之間還可提供瞬時(shí)扭矩緩沖器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方法如何，變速器輸入部件17都可操作地連接在變速器514的行星齒輪組上。變速器 514的輸出部件19連接在主減速器16上。
變速器514利用三個(gè)行星齒輪組520,530和540。行星齒輪組520 采用了外環(huán)形齒輪部件524，其與內(nèi)太陽齒輪部件522外接。齒輪架部件526可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪527，使得各個(gè)行星齒輪527嚙合式地與笫一行星齒輪組520的外環(huán)形齒輪部件524及內(nèi)太陽齒輪部件522相接合。
行星齒輪組530還具有外環(huán)形齒輪部件534,其與內(nèi)太陽齒輪部件532外接。多個(gè)行星齒輪537還可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架部件536中，使得各個(gè)行星齒輪部件537同時(shí)且嚙合式地與行星齒輪組530的外環(huán) 形齒輪部件534及內(nèi)太陽齒輪部件532相接合。
行星齒輪組540采用了外環(huán)形齒輪部件544，其與內(nèi)太陽齒輪部件542外接。齒輪架部件546可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪547,使得各個(gè)行星齒輪547嚙合式地與行星齒輪組540的外環(huán)形齒輪部件544 及內(nèi)太陽齒輪部件542相接合。
變速器輸入部件17持續(xù)地與齒輪架部件526相連接，并且變速器輸出部件19持續(xù)地與齒輪架部件546相連接。
變速器514還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)580和582。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)580的定子固定在變速器外殼560上。笫一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)580的轉(zhuǎn)子固定在環(huán)形齒輪部件524上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)582的定子也固定在變速器外殼560上。笫二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)582的轉(zhuǎn)子固定在環(huán)形齒輪部件534上。
第一固定的互連部件570持續(xù)地將太陽齒輪部件522和532連接起來。第二固定的互連部件572持續(xù)地將齒輪架部件536與環(huán)形齒輪部件544連接起來。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器550,其選擇性地將太陽齒輪部件532與太陽齒輪部件542連接起來。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器552,其選擇性地將齒輪架部件526與太陽齒輪部件542連接起來。笫三扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器554，其選擇性地將太陽齒輪部件522 與變速器外殼560連接起來。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器555, 其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)580并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第五扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器557，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)582并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。笫一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞裝置550,552，554，555和557用于幫助選擇混合變速器514 的操作模式。
混合變速器514還接受來自發(fā)動(dòng)機(jī)12的功率，并且還與電功率源586交換功率，該電功率源可操作地連接在控制器588上。
圖6b的操作模式表顯示了對(duì)于變速器514的五個(gè)操作模式的離合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)，以及輸出/輸入比。如之前所述，這些模式包括"蓄電池倒檔模式"(Batt Rev)， "EVT倒檔模式"(EVT Rev)，"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(TCRev和TCFor)，"連續(xù)可變速范圍模式"(范圍1.1,1.2,1.3...)和"固定比模式"(Fl， F2， F3和F4)。
如上所述，在圖6b的操作模式表和固定比模式表中顯示了用于扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖6b還提供利用圖6b中作為示例給出的環(huán)形齒輪/太陽齒輪齒數(shù)比而獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1值是行星齒輪組520的齒數(shù)比；NR2/Ns2值是行星齒輪組530的齒數(shù)比；并且NR3/Ns3值是行星齒輪組540的齒數(shù)比。另外，圖4b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比階。例如，在笫一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.47，并且比展開范圍為3.68。第七典型實(shí)施例的描述
參看圖7a，其顯示了動(dòng)力系610,該動(dòng)力系包括發(fā)動(dòng)機(jī)12,其連接在總體上以標(biāo)號(hào)614表示的改進(jìn)的電動(dòng)變速器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例上。變速器614設(shè)計(jì)成用于接受其至少一部分來自于發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū) 動(dòng)功率。
如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器614的輸入部件17。在發(fā)動(dòng)機(jī)12和變速器的輸入部件17之間還可提供瞬時(shí)扭矩緩沖器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方法如何，變速器輸入部件17都可操作地連接在變速器614的行星齒輪組上。變速器 614的輸出部件19連"t矣在主減速器16上。
變速器614利用三個(gè)行星齒輪組620,630和640。行星齒輪組620 采用了外環(huán)形齒輪部件624,其與內(nèi)太陽齒輪部件622外接。多個(gè)行星齒輪627,628可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架部件626中，使得各個(gè)行星齒輪部件627嚙合式地與太陽齒輪部件622相接合，各個(gè)行星齒輪628 與外環(huán)形齒輪部件624及相應(yīng)的行星齒輪627相接合。
行星齒輪組630還具有外環(huán)形齒輪部件634，其與內(nèi)太陽齒輪部件632外接。多個(gè)行星齒輪637可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架部件636中，使得各個(gè)行星齒輪部件637同時(shí)且嚙合式地與行星齒輪組630的外環(huán) 形齒輪部件634及內(nèi)太陽齒輪部件632相接合。
行星齒輪組640采用了外環(huán)形齒輪部件644，其與內(nèi)太陽齒輪部件642外接。齒輪架部件646可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪647,使得各個(gè)行星齒輪647嚙合式地與行星齒輪組640的外環(huán)形齒輪部件644 及內(nèi)太陽齒輪部件642相4妄合。
變速器輸入部件17與行星齒輪組630的齒輪架部件636相連接，并且變速器輸出部件19與行星齒輪組640的齒輪架部件646相連接。變速器614還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)680和682。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)680的定子固定在變速器外殼660上。笫一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)680的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組620的太陽齒輪部件622上。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)682的定子也固定在變速器外殼660上。第二電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)682的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組630的太陽齒輪部件632上。
第一固定的互連部件670持續(xù)地將齒輪架部件626和636連接起來。第二固定的互連部件672持續(xù)地將環(huán)形齒輪部件634與太陽齒輪部件642連接起來。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器650,其選擇性地將環(huán)形齒輪部件624與環(huán)形齒輪部件644連接起來。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器652,其選擇性地將環(huán)形齒輪部件624與齒輪架部件646連接起來。第三扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器654，其選擇性地將環(huán)形齒輪部件624 與變速器外殼660連接起來。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器655, 其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)680并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第五扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器657,其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)682并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第一、第二、第三、第四和第五^t丑矩傳遞裝置650,652,654,655和657用于幫助選擇混合變速器614 的操作模式。
混合變速器614還接受來自發(fā)動(dòng)機(jī)12的功率，并且還與電功率源686交換功率，該電功率源可操作地連接在控制器688上。
圖7b的操作模式表顯示了對(duì)于變速器614的五個(gè)操作模式的離合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)，以及輸出/輸入比。如之前所述，這些模式包括"蓄電池倒檔模式"(Batt Rev)， "EVT倒檔模式"(EVT Rev),"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(TCRev和TCFor),"連續(xù)可變速范圍才莫式"(范圍1.1,1.2,1.3…)和"固定比才莫式"(Fl， F2， F3和F4)。
如上所述，在圖7b的操作模式表和固定比模式表中顯示了用于扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖7b還提供利用圖7b中作為示例給出的環(huán)形齒輪/太陽齒輪齒數(shù)比而獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1值
是行星齒輪組620的齒數(shù)比；NR2/Ns2值是行星齒輪組630的齒數(shù)比；并且NR3/Ns3值是行星齒輪組640的齒數(shù)比。另外，圖7b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比階。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.97,并且比展開范圍為4.00。第八典型實(shí)施例的描述
參看圖8a，其顯示了動(dòng)力系710，該動(dòng)力系包括發(fā)動(dòng)機(jī)12，其連接在總體上以標(biāo)號(hào)714表示的改進(jìn)的電動(dòng)變速器(EVT)上。變速器714 設(shè)計(jì)成可接受其至少一部分來自于發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū)動(dòng)功率。如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器714的輸入部件17。在發(fā)動(dòng)機(jī) 12和變速器的輸入部件17之間還可提供瞬時(shí)扭矩緩沖器(未顯示)。
在所描述的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)12可以是化石燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其適合于通常以恒定的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)提供其可得到的功率輸出。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方法如何，變速器輸入部件17都可操作地連接在變速器714的行星齒輪部件上。變速器714的輸出部件19連接在主減速器16上。
變速器714利用三個(gè)差速齒輪組，其優(yōu)選具有行星齒輪組720,730 和740的性質(zhì)。行星齒輪組720采用通常被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件724。環(huán)形齒輪724與通常被指定為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件722 外接。齒輪架部件726可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪727,使得各個(gè)行星齒輪727嚙合式地與內(nèi)太陽齒輪部件722及環(huán)形齒輪部件724相接合。
行星齒輪組730也具有通常也被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件 734，其與也通常被指定為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件732外接。齒輪架部件736可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪737，使得各個(gè)行星齒輪737嚙合式地與內(nèi)太陽齒輪部件732及環(huán)形齒輪部件734相接合。
行星齒輪組740采用通常被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件744。環(huán)形齒輪744與通常被指定為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件742外接。齒輪架部件746可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪747，使得各個(gè)行星齒輪747 嚙合式地與內(nèi)太陽齒輪部件742及環(huán)形齒輪部件744相接合。
輸入部件17固定在行星齒輪組720的齒輪架部件726上。輸出部件19持續(xù)地與行星齒輪組740的齒輪架部件746相連。
該實(shí)施例710還分別包括第一和第二電動(dòng)才幾/發(fā)電機(jī)780和782。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)780的定子固定在變速器外殼760上。第一電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)780的轉(zhuǎn)子連接在環(huán)形齒輪部件724上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)782的定子也固定在變速器外殼760上。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)782的轉(zhuǎn)子通過扭矩傳遞機(jī)構(gòu)792,例如爪形離合器而選擇性地交替地連接在環(huán)形齒輪部件734或太陽齒輪部件732上。如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員所理解的那樣，爪形離合器792經(jīng)控制而在位置 "A"和"B"之間交替變動(dòng)。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)782的轉(zhuǎn)子連接在爪形離合器792上?；蛘撸墒褂脗鹘y(tǒng)的扭矩傳遞裝置，例如雙向離合器或一對(duì)離合器來替代爪形離合器。
第一固定的互連部件770持續(xù)地將太陽齒輪部件722和732連接起來。第二固定的互連部件772持續(xù)地將齒輪架部件736與環(huán)形齒輪部件744連接起來。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器750,其選擇性地將太陽齒輪部件732與太陽齒輪部件742連接起來。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器752，其選擇性地將齒輪架部件726與太陽齒輪部件742連接起來。第三扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器754，其選擇性地將環(huán)形齒輪部件744 與變速器外殼760連接起來。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器755，其選擇性地對(duì)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)780的轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng)。第五扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器757，其選擇性地對(duì)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)782的轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng)。第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞裝置750,752,754,755和 757以及爪形離合器792用于幫助選擇混合變速器714的操作模式。
混合變速器714還接受來自發(fā)動(dòng)機(jī)12的功率，并且還與電功率源786交換功率，該電功率源可操作地連接在控制器788上。
圖8b的操作模式表顯示了對(duì)于變速器714的五個(gè)操作模式的離合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)，以及輸出/輸入比。如之前所述，這些模式包括"蓄電池倒檔模式，，(Batt Rev)， "EVT倒檔模式"(EVT Rev)，"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式，，(TC Rev和TC For)，"連續(xù)可變速范圍模式"(范圍1.1,1.2,1.3...)和"固定比模式"(Fl， F2， F3和F4)。
如上所述，在圖8b的操作模式表和固定比模式表中顯示了用于扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖8b還提供利用圖8b中作為示例給出的環(huán)形齒輪/太陽齒輪齒數(shù)比而獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1值是行星齒輪組720的齒數(shù)比；NR2/Ns2值是行星齒輪組730的齒數(shù)比；并且NR3/Ns3值是行星齒輪組740的齒數(shù)比。另外，圖8b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比階。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為3.25，并且比展開范圍為6.06。笫九典型實(shí)施例的描述
參看圖9a，其顯示了動(dòng)力系810,該動(dòng)力系包括發(fā)動(dòng)機(jī)12,其連接在總體上以標(biāo)號(hào)814表示的改進(jìn)的電動(dòng)變速器(EVT)上。變速器814 設(shè)計(jì)成可接受其至少一部分來自于發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū)動(dòng)功率。如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器814的輸入部件17。在發(fā)動(dòng)機(jī) 12和變速器的輸入部件17之間還可提供瞬時(shí)扭矩緩沖器(未顯示)。
在所描述的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)12可以是化石燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其適合于通常以恒定的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)提供其可得到的功率輸出。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方法如何，變速器輸入部件17都可操作地連接在變速器814的行星齒輪部件上。變速器814的輸出部件19連接在主減速器16上。
變速器814利用三個(gè)差速齒輪組，其優(yōu)選具有行星齒輪組820,830 和840的性質(zhì)。行星齒輪組820采用通常^皮指定為環(huán)形齒^^的外齒專侖部件824。環(huán)形齒輪部件824與通常被指定為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件822外接。齒輪架部件826可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪827，使得各個(gè)行星齒輪827嚙合式地與內(nèi)太陽齒輪部件822及環(huán)形齒輪部件824 相接合。
行星齒輪組830也具有通常也^U旨定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件 834，其與也通常4皮指定為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件832外接。齒輪架部件836可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪837，使得各個(gè)行星齒輪837嚙合式地與內(nèi)太陽齒輪部件832及環(huán)形齒輪部件834相接合。
行星齒輪組840采用通常被指定為環(huán)形齒輪的外齒輪部件844。環(huán)形齒輪844與通常被指定為太陽齒輪的內(nèi)齒輪部件842外接。齒輪架部件846可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪847，使得各個(gè)行星齒輪847 嚙合式地與內(nèi)太陽齒輪部件842及環(huán)形齒輪部件844相接合。
輸入部件17固定在行星齒輪組820的環(huán)形齒輪部件824上。輸出部件19持續(xù)地與行星齒輪組840的齒輪架部件846相連。
該實(shí)施例810還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)880和882。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)880的定子固定在變速器外殼860上。笫一電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)880的轉(zhuǎn)子連接在環(huán)形齒輪部件834上。
第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)882的定子也固定在變速器外殼860上。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)882的轉(zhuǎn)子連接在太陽齒輪部件842上。
第一固定的互連部件870持續(xù)地將太陽齒輪部件822與環(huán)形齒輪部件834連接起來。第二固定的互連部件872持續(xù)地將齒輪架部件826 與齒輪架部件836連接起來。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器850，其選擇性地將齒輪架部件 836與太陽齒輪部件842連接起來。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器 852,其選擇性地將齒輪架部件836與齒輪架部件846連4妄起來。第三扭矩傳遞裝置，例如離合器854,其選擇性地將太陽齒輪部件832 與太陽齒輪部件842連接起來。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器855, 其選擇性地將環(huán)形齒輪部件844與變速器外殼860連接起來。第五扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器857,其選擇性地對(duì)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)880的轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動(dòng)。第一、第二、第三、第四和笫五扭矩傳遞裝置
850,852,854,855和857用于幫助選擇混合變速器814的操作模式。
混合變速器814還接受來自發(fā)動(dòng)機(jī)12的功率，并且還與電功率源886交換功率，該電功率源可操作地連接在控制器888上。
圖9b的操作模式表顯示了對(duì)于變速器814的五個(gè)操作模式的離合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)，以及輸出/輸入比。如之前所述，這些模式包括"蓄電池倒檔模式"(Batt Rev)， "EVT倒檔模式"(EVT Rev)，"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)才莫式"(TC Rev和TC For),"連續(xù)可變速范圍模式"(范圍U,1.2,1.3…)和"固定比模式"(Fl， F2， F3和F4)。
如上所述，在圖9b的操作模式表和固定比模式表中顯示了用于扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖9b還提供利用圖9b中作為示例給出的環(huán)形齒輪/太陽齒輪齒數(shù)比而獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1值是行星齒輪組820的齒數(shù)比；NR2/Ns2值是行星齒輪組830的齒數(shù)比；并且NR3/Ns3值是行星齒輪組840的齒數(shù)比。另外，圖9b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比階。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.50，并且比展開范圍為8.06。
第十典型實(shí)施例的描述
參看圖10a,其顯示了動(dòng)力系910，該動(dòng)力系包括發(fā)動(dòng)機(jī)12,其連接在總體上以標(biāo)號(hào)914表示的改進(jìn)的電動(dòng)變速器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例上。變速器914設(shè)計(jì)成用于接受其至少一部分來自于發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū) 動(dòng)功率。
如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12具有輸出軸，其用作變速器914的輸入部件17。在發(fā)動(dòng)機(jī)12和變速器的輸入部件17之間還可提供瞬時(shí)扭矩H 沖器(未顯示)。
不管發(fā)動(dòng)機(jī)12連接到變速器輸入部件17上的方法如何，變速器輸入部件17都可操作地連接在變速器914的行星齒輪組上。變速器 914的輸出部件19連接在主減速器16上。
變速器914利用三個(gè)行星齒輪組920,930和940。行星齒輪組920采用了外環(huán)形齒輪部件924,其與內(nèi)太陽齒輪部件922外接。多個(gè)行星齒輪927可旋轉(zhuǎn)地安裝在齒輪架部件926中，使得各個(gè)行星齒輪部件927同時(shí)且嚙合式地與內(nèi)太陽齒輪部件922及環(huán)形齒4侖部件924相接合。
行星齒輪組930具有太陽齒輪部件932,齒輪架部件936和多個(gè) 小齒輪937,938。小齒輪937嚙合式地與太陽齒輪部件932及小齒輪 938相接合。小齒輪938與小齒輪927構(gòu)成整體(即，它們由長的小齒輪形成)。
行星齒輪組940采用了外環(huán)形齒輪部件944,其與內(nèi)太陽齒輪部件942外接。齒輪架部件946可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)行星齒輪947,使得各個(gè)行星齒輪947嚙合式地與行星齒輪組940的外環(huán)形齒輪部件944 及內(nèi)太陽齒輪部件942相接合。
變速器輸入部件17與環(huán)形齒輪部件924相連接，并且變速器輸出部件19與齒輪架部件946相連接。
變速器914還分別包括第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)980和982。第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)980的定子固定在變速器外殼960上。第一電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)980的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組920的太陽齒輪部件922上。第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)982的定子也固定在變速器外殼960上。第二電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī)982的轉(zhuǎn)子固定在行星齒輪組940的太陽齒輪部件942上。
齒輪架部件926持續(xù)地與齒輪架部件936相連接(即，構(gòu)成整體)。該整體連接在這里4支稱為第一互連部件970。小齒輪927和938的整體連接在這里纟支稱為第二互連部件972。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器950，其選擇性地將齒輪架部件 936與太陽齒輪部件942連接起來。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器 952，其選擇性地將齒輪架部件936與齒輪架部件946連4妄起來。第三扭矩傳遞裝置，例如離合器954,其選擇性地將太陽齒輪部件932 與太陽齒輪部件942連接起來。第四扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器955，其選擇性地將環(huán)形齒輪部件944與變速器外殼960連接起來。笫五扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器957，其與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)980并行連接，以便選擇性地對(duì)其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞裝置950,952,954,955和957用于幫助選擇混合變速器914的操作模式。
混合變速器914還接受來自發(fā)動(dòng)機(jī)12的功率，并且還與電功率源986交換功率，該電功率源可操作地連接在控制器988上。
圖10b的操作模式表顯示了對(duì)于變速器914的五個(gè)操作模式的離合器接合，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)狀態(tài)，以及輸出/輸入比。如之前所述，這些模式包括"蓄電池倒檔模式"(Batt Rev)， "EVT倒檔模式"(EVT Rev),"倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式"(TCRev和TCFor)，"連續(xù)可變速范圍模式，，(范圍1.1,1.2,1.3...)和"固定比模式"(F1, F2, F3和F4)。
如上所述，在圖10b的操作模式表和固定比模式表中顯示了用于扭矩傳遞裝置的接合一覽表。圖10b還提供了利用圖10b中作為示例給出的環(huán)形齒輪/太陽齒輪齒數(shù)比而獲得的扭矩比的一個(gè)示例。NR1/NS1 值是行星齒輪組920的齒數(shù)比；NR2/Ns2值是行星齒輪組930的齒數(shù)比；并且NR3/Ns3值是行星齒輪組940的齒數(shù)比。另外，圖10b的圖表描述了利用給定的齒數(shù)比樣本而獲得的比階。例如，在第一和第二固定的前進(jìn)扭矩比之間的階比為1.50,并且比展開范圍為8.06。
在權(quán)利要求中，表述"持續(xù)地將...連接"或"持續(xù)地...連接"指直接連接或成比例的齒輪傳動(dòng)連接，例如利用齒輪裝置連接到偏軸上。另外，"固定部件"或"接地部件"可包括變速器外殼(變速器殼)或任何其它不旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件。另外，當(dāng)扭矩傳遞機(jī)構(gòu)一皮說成將某物件連接到齒輪組的一個(gè)部件上時(shí)，該物件還可連4^到與該部件相連的互連部件上。
雖然揭示了本發(fā)明的各種優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該懂得，本發(fā)明的構(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)明范圍并不受限于所顯示和所介紹的細(xì)節(jié)，而是包括落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有變型和改型。
權(quán)利要求
1．一種電動(dòng)變速器，包括用以接受發(fā)動(dòng)機(jī)功率的輸入部件；輸出部件；第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)；第一、第二和第三差速齒輪組，其各具有第一、第二和第三部件；所述輸入部件持續(xù)地與所述齒輪組的至少一個(gè)部件相連接，并且所述輸出部件持續(xù)地與所述齒輪組的另一部件相連接；所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)持續(xù)地與所述第一或第二齒輪組的一個(gè)部件相連接；所述第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)持續(xù)地與所述第一、第二或第三齒輪組的一個(gè)部件相連接或選擇性地與所述第一或第二齒輪組的至少一個(gè)部件相連接，其中，該部件不同于持續(xù)地與所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)相連接的所述部件；持續(xù)地將所述第一齒輪組的所述第一部件與所述第二齒輪組的所述第一部件連接起來的第一互連部件；持續(xù)地將所述第二齒輪組的所述第二部件與所述第三齒輪組的所述第一部件，或與所述第一齒輪組的所述第二部件連接起來的第二互連部件；選擇性地將所述第一或第二齒輪組的一個(gè)部件與所述第三齒輪組的一個(gè)部件連接起來的第一扭矩傳遞裝置；選擇性地將所述第一、第二或第三齒輪組的一個(gè)部件與所述第三齒輪組的另一部件連接起來的第二扭矩傳遞裝置，由所述第二扭矩傳遞裝置連接起來的該對(duì)部件不同于由所述第一扭矩傳遞裝置連接起來的那對(duì)部件；選擇性地將所述第一、第二或第三齒輪組的部件接地的第三扭矩傳遞裝置；第四扭矩傳遞裝置，其與所述第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的其中一個(gè)并行連接，以便選擇性地防止其旋轉(zhuǎn)，或者選擇性地將所述第二齒輪組的一個(gè)部件與所述第三齒輪組的一個(gè)部件連接起來；和與所述第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的另一個(gè)并行連接，以便選擇性地防止其旋轉(zhuǎn)的第五扭矩傳遞裝置；其中，所述第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞裝置可接合，以提供一種帶有連續(xù)可變速度比范圍和四個(gè)固定的前進(jìn)速度比的電動(dòng)變速器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)變速器，其特征在于，所述第一、第二和第三差速齒輪組是行星齒輪組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)變速器，其特征在于，各個(gè)所述行星齒輪組的齒輪架是單個(gè)小齒輪型齒輪架。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)變速器，其特征在于，所述行星齒輪組的至少其中一個(gè)齒輪架是雙小齒輪型齒輪架。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)變速器，其特征在于，所述第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞裝置以及所述笫一和笫二電動(dòng)機(jī)/ 發(fā)電機(jī)可操作地在所述電動(dòng)變速器中提供五個(gè)操作模式，包括蓄電池倒檔模式，EVT倒檔模式，倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式，連續(xù)可變速范圍模式，以及固定比才莫式。
6. —種電動(dòng)變速器，包括用以接受發(fā)動(dòng)機(jī)功率的輸入部件；輸出部件；第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)；第一、第二和第三差速齒輪組，其各具有第一、第二和第三部件;所述輸入部件持續(xù)地與所述齒輪組的至少其中一個(gè)部件相連接，并且所述輸出部件持續(xù)地與所述齒輪組的另一部件相連接；持續(xù)地將所述第一齒輪組的所述第一部件與所述第二齒輪組的所迷第一部件連接起來的第一互連部件；持續(xù)地將所述第二齒輪組的所述第二部件與所述第三齒輪組的所述第一部件，或與所述第一齒輪組的所述第二部件連接起來的笫二互連部件；所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)持續(xù)地與所述第一或第二齒輪組的一個(gè)部件相連接；所述第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)持續(xù)地與所述第一、第二或第三齒輪組的一個(gè)部件相連接或選擇性地與所述第一或笫二齒輪組的至少一個(gè)部件相連接，其中，與所述第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)相連接的該部件不同于持續(xù)地與所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)相連接的所述部件；和第一、第二、第三、第四和笫五扭矩傳遞裝置，其用于選擇性地將所述第一或第二齒輪組的所述部件與固定部件或與所述行星齒輪組的其它部件連接起來，所述第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞裝置可接合，以便在所述輸入部件和所述輸出部件之間提供一種帶有連續(xù)可變速度比范圍和四個(gè)固定的前進(jìn)速度比的電動(dòng)變速器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)變速器，其特征在于，所述第一、笫二和笫三差速齒輪組是行星齒輪組。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)變速器，其特征在于，所述第一扭矩傳遞裝置選擇性地將所述第一或第二行星齒輪組的一個(gè)部件連接到所述第三行星齒輪組的一個(gè)部件上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)變速器，其特征在于，所述笫二扭矩傳遞裝置選擇性地將所述第一、第二或第三行星齒輪組的一個(gè)部件連接到所述第三行星齒輪組的另一部件上，由所述第二扭矩傳遞裝置連接的這對(duì)部件不同于由所述第一扭矩傳遞裝置連接的那對(duì)部件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)變速器，其特征在于，所述第三扭矩傳遞裝置選擇性地將所述第一、第二或第三行星齒輪組的一個(gè)部件與所述固定部件連接起來。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電動(dòng)變速器，其特征在于，所述第四扭矩傳遞裝置與所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的其中一個(gè)并行連接，以便選擇性地防止其旋轉(zhuǎn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電動(dòng)變速器，其特征在于，所述第五扭矩傳遞裝置與所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的另一個(gè)并行連接，以便選擇性地防止其旋轉(zhuǎn)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電動(dòng)變速器，其特征在于，各個(gè)所述行星齒輪組的齒輪架是單個(gè)小齒輪型齒輪架。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電動(dòng)變速器，其特征在于，所述行星齒輪組的至少其中一個(gè)齒輪架是雙'J 、齒輪型齒輪架。
15. —種電動(dòng)變速器，包括用以接受發(fā)動(dòng)機(jī)功率的輸入部件；輸出部件；第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)；第一、第二和第三差速齒輪組，其各具有笫一、第二和第三部件；持續(xù)地將所述第一齒輪組的所述第一部件與所述第二齒輪組的所述第一部件連接起來的第一互連部件；持續(xù)地將所述第二齒輪組的第二部件與所述第三齒輪組的所述第一部件，或與所述第一齒輪組的所述第二部件連接起來的第二互連部件；所述輸入部件持續(xù)地與所述齒輪組的至少其中一個(gè)部件相連4妄，并且所述輸出部件持續(xù)地與所述齒輪組的另一部件相連接；所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)持續(xù)地與所述第一或第二齒輪組的一個(gè) 部件相連接；所述第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)通過扭矩傳遞裝置，例如爪形離合器，而可以選擇性地交替地與所述第一或第二齒輪組的其中兩個(gè)所述部件相連接；選擇性地將所述第一或第二齒輪組的一個(gè)部件與所述第三齒4侖組的一個(gè)部件連接起來的第一扭矩傳遞裝置；選擇性地將所述第一、第二或第三齒輪組的一個(gè)部件與所述第三齒輪組的另一部件連接起來的第二扭矩傳遞裝置，由所述第二扭矩傳遞裝置連接起來的這對(duì)部件不同于由所述第一扭矩傳遞裝置連接起來的那對(duì)部件；選擇性地將所述第一、第二或第三齒輪組的部件接地的第三扭矩傳遞裝置；與所述第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的其中一個(gè)并行連接，用于選擇性地防止其旋轉(zhuǎn)的第四扭矩傳遞裝置；與所述第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的另一個(gè)并行連接，以便選擇性地防止其旋轉(zhuǎn)的第五扭矩傳遞裝置；和其中，所述第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞裝置可接合，以提供一種帶有連續(xù)可變速度比范圍和至少四個(gè)固定的前進(jìn)速度比的電動(dòng)變速器。
16. —種電動(dòng)變速器，包括用以接受發(fā)動(dòng)機(jī)功率的輸入部件；輸出部件；第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)；第一、第二和第三差速齒輪組，其各具有第一、第二和第三部件；持續(xù)地將所述第一齒輪組的所述第一部件與所述第二齒輪組的所述第一部件連接起來的第一互連部件；持續(xù)地將所述第二齒輪組的第二部件與所述第三齒輪組的所述第一部件，或與所述第一齒輪組的所述第二部件連接起來的第二互連部件；所述輸入部件持續(xù)地與所迷齒輪組的至少其中一個(gè)部件相連接，并且所述輸出部件持續(xù)地與所述齒輪組的另一部件相連接；所述第一電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)持續(xù)地與所述第一或第二齒輪組的一個(gè) 部件相連接；所述第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)持續(xù)地與所述第一或第二齒輪組的一個(gè) 部件相連才妄；選擇性地將所述第一或第二齒輪組的一個(gè)部件與所述第三齒輪組的一個(gè)部件連接起來的第一扭矩傳遞裝置；選擇性地將所述第一、第二或第三齒輪組的一個(gè)部件與所述第三齒輪組的另一部件連接起來的笫二扭矩傳遞裝置，由所述第二扭矩傳遞裝置連接起來的這對(duì)部件不同于由所述第一扭矩傳遞裝置連接起來的那對(duì)部件；選擇性地將所述第一、第二或笫三齒輪組的部件接地的第三扭矩傳遞裝置；選擇性地將所迷第二齒輪組的一個(gè)部件與所述第三齒輪組的一個(gè)部件連接起來的第四扭矩傳遞裝置；與所述第一和第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的其中一個(gè)并行連接，用于選擇性地防止其旋轉(zhuǎn)的第五扭矩傳遞裝置；和其中，所述第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞裝置可接合，以提供一種帶有連續(xù)可變速度比范圍和至少四個(gè)固定的前進(jìn)速度比的電動(dòng)變速器。
全文摘要
本發(fā)明的電動(dòng)變速器系列提供了低容量、低成本的電動(dòng)變速器機(jī)構(gòu)，其包括第一、第二和第三差速齒輪組，蓄電池，兩個(gè)可互換地用作電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的電機(jī)，以及五個(gè)可選擇的扭矩傳遞裝置。這些可選擇的扭矩傳遞裝置可兩個(gè)或三個(gè)組合地接合，以產(chǎn)生一種帶有連續(xù)可變速度范圍(包括倒檔)和四個(gè)或五個(gè)機(jī)械固定的前進(jìn)速度比的EVT。這些扭矩傳遞裝置和第一及第二電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)可操作地在電動(dòng)變速器中提供五個(gè)操作模式，包括蓄電池倒檔模式，EVT倒檔模式，倒檔和前進(jìn)起動(dòng)模式，連續(xù)可變速范圍模式，以及固定比模式。
文檔編號(hào)F16H3/72GK101305208SQ200680038352
公開日2008年11月12日申請(qǐng)日期2006年7月19日優(yōu)先權(quán)日2005年8月18日
發(fā)明者M·拉哈文, N·K·布克諾爾申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司

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