專利名稱：用于可電氣式調(diào)節(jié)的變速箱的集成式電動機(jī)離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成在可電氣式調(diào)節(jié)的變速箱內(nèi)的電動機(jī)中的離合器，更具體地涉及一種使用了三個相互作用的行星齒輪裝置的混合型電力機(jī)械車輛變速箱，這些行星齒輪裝置可操作地連接到發(fā)動機(jī)和兩個電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上，其中離合器設(shè)置在各電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的內(nèi)部。
背景技術(shù)：
車輛變速箱的目的是提供空檔、至少一個倒車檔，以及一個或多個可將來自發(fā)動機(jī)和/或其它動力源的動力傳遞到驅(qū)動件中的前進(jìn)檔，其中驅(qū)動件將來自車輛的牽引力傳遞到車輛在其上行駛的地面上。因此根據(jù)需要，驅(qū)動件可以是前輪、后輪或履帶，以便提供所需的性能。
串聯(lián)推進(jìn)系統(tǒng)是其中能量沿著從發(fā)動機(jī)到電存儲裝置然后再到可施加動力以使驅(qū)動件旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)上的路徑來傳送的系統(tǒng)。在串聯(lián)推進(jìn)系統(tǒng)中，在發(fā)動機(jī)和驅(qū)動件之間沒有直接的機(jī)械連接。
適于接收來自發(fā)動機(jī)或電動機(jī)或其兩者的輸出動力的變速箱至今在很大程度上依賴于串聯(lián)的混合型推進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計。這種系統(tǒng)被設(shè)計成具有用于較少排放物和最佳燃料經(jīng)濟(jì)性的相對較低動力的輔助動力裝置(APU)。然而，這種小型APU和甚至較大的能量存儲裝置的結(jié)合不能適應(yīng)較高平均動力的車輛，或者不能解決需要連續(xù)恒速操作的負(fù)載循環(huán)的問題。使用典型的串聯(lián)混合型變速箱配置無法實現(xiàn)所需高效率下的陡坡及持續(xù)的較高平均經(jīng)濟(jì)行駛速度。
因此，需要提供一種可在較寬范圍的工作條件下以高效率來操作的動力系統(tǒng)。所需的可電氣式調(diào)節(jié)的變速箱應(yīng)當(dāng)兼?zhèn)溆糜谒璧推骄鶆恿ω?fù)載循環(huán)即低速起動/停車負(fù)載循環(huán)的串聯(lián)混合型變速箱的優(yōu)點，以及用于高平均輸出動力、高速負(fù)載循環(huán)的并聯(lián)混合型變速箱的優(yōu)點。在并聯(lián)設(shè)置中，發(fā)動機(jī)所提供的動力以及電源所提供的動力獨立地連接到驅(qū)動件上。
另外，完善兩種模式或兩個整體式動力分用(split)齒輪系的概念，其中各模式可供車載計算機(jī)同步地選擇以將來自發(fā)動機(jī)和/或電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的動力傳送到輸出軸上，其結(jié)果是形成了具有非常廣泛的應(yīng)用范圍的混合型變速箱。
通過使用可調(diào)的雙模式、輸入和復(fù)合分用的并聯(lián)混合型電力機(jī)械變速箱可實現(xiàn)所需的有益效果。這種變速箱利用輸入件來接收來自車輛發(fā)動機(jī)的動力，并利用動力輸出件來傳遞動力以驅(qū)動車輛。第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)動力控制器連接到能量存儲裝置如電池組上，以便使能量存儲裝置可從第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中接收動力以及向其供應(yīng)動力。由控制單元來調(diào)節(jié)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)之間的動力流。
可調(diào)的雙模式輸入分用的并聯(lián)混合型電力機(jī)械變速箱還可使用至少一個行星齒輪組。該行星齒輪組具有內(nèi)齒輪件和外齒輪件，其中各齒輪件均與多個行星齒輪件相嚙合。輸入件可操作地連接到行星齒輪組中的一個齒輪件上，并提供了將動力輸出件可操作地連接到行星齒輪組內(nèi)的另一齒輪件上的機(jī)構(gòu)。電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中的一個連接到行星齒輪組內(nèi)的其余齒輪件上，并提供了將電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中的另一個可操作地連接到輸出軸上的機(jī)構(gòu)。
可采用扭矩傳遞裝置來選擇地實現(xiàn)第一或第二模式的操作。在此以前，在一個模式中，變速箱的輸出速度與電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中的一個的速度大致上成比例，在第二個模式中，變速箱的輸出速度與電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中的另一個的速度大致上成比例。
在可調(diào)的雙模式輸入分用的并聯(lián)混合型電力機(jī)械變速箱的一些實施例中使用了第二行星齒輪組。另外，一些實施例可使用三個扭矩傳遞裝置，兩個用來選擇變速箱所需的工作模式，第三個可選擇性地使變速箱與發(fā)動機(jī)脫開。在其它一些實施例中，可利用所有三個扭矩傳遞裝置來選擇變速箱的所需工作模式。
再次參考簡單的行星齒輪組，行星齒輪件通常支撐在本身可旋轉(zhuǎn)的托架上以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)恒星齒輪保持靜止且動力施加于齒圈上時，行星齒輪件響應(yīng)于施加在齒圈上的動力而旋轉(zhuǎn)，然后繞著固定的恒星齒輪沿圓周“行走”，以實現(xiàn)托架在與齒圈旋轉(zhuǎn)方向相同的方向上的旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)簡單行星齒輪組的任兩個零件沿相同方向并以相同速度旋轉(zhuǎn)時，將會驅(qū)使第三零件以相同速度沿相同方向轉(zhuǎn)動。例如，當(dāng)恒星齒輪和齒圈沿相同方向并以相同速度旋轉(zhuǎn)時，行星齒輪不再繞它們自身軸線旋轉(zhuǎn)，而是充當(dāng)楔塊來整個單元鎖在一起，以實現(xiàn)所公知的直接驅(qū)動。也就是說，托架隨恒星齒輪和齒圈一起旋轉(zhuǎn)。
然而，當(dāng)兩個齒輪件沿相同方向但以不同速度旋轉(zhuǎn)時，通常僅通過目視分析便可確定第三齒輪件的旋轉(zhuǎn)方向，但在很多情況下該方向不明顯，只有知道在行星齒輪組的齒輪件中所存在的輪齒數(shù)才可確定。
當(dāng)托架的自由旋轉(zhuǎn)被限制且動力施加到恒星齒輪或者齒圈上時，行星齒輪件充當(dāng)惰輪。這樣，從動件沿著與驅(qū)動件相反的方向旋轉(zhuǎn)。因此，在許多變速箱裝置中，當(dāng)選定了倒車檔時，用作制動器的扭矩傳遞裝置便被摩擦式促動以與托架接合，從而限制了其旋轉(zhuǎn)，使得施加在恒星齒輪上的動力將使齒圈沿相反方向轉(zhuǎn)動。因此，如果齒圈可操作地連接到車輛的驅(qū)動輪上，那么這種設(shè)置能夠使驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)方向反向，進(jìn)而改變車輛本身的方向。
如本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所理解的那樣，采用了動力分用裝置的變速箱系統(tǒng)可以接收來自兩個供應(yīng)源的動力。采用一個或多個行星齒輪組可允許兩個或多個齒輪系或模式，通過它們將來自變速箱輸入件的動力傳遞到其輸出件上。
于1996年9月24日授權(quán)給通用汽車公司的美國專利No.5558589公開了一種可調(diào)的雙模式輸入分用的并聯(lián)混合型電力機(jī)械變速箱，其中在第一模式中存在有“機(jī)械點”，在第二模式中存在有兩個機(jī)械點，該專利通過引用結(jié)合于本文中。于1999年8月3日授權(quán)給通用汽車公司的美國專利No.5931757公開了一種雙模式復(fù)合分用的電力機(jī)械變速箱，其在第一模式中具有一個機(jī)械點，在第二模式中具有兩個機(jī)械點，該專利通過引用結(jié)合于本文中。
在第一或第二模式中的變速箱工作期間中的任何時候，當(dāng)電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中的任一個靜止時就會出現(xiàn)機(jī)械點。無機(jī)械點是不利的，因為當(dāng)電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中的一個處于機(jī)械點即靜止時，從發(fā)動機(jī)到輸出的動力傳遞會出現(xiàn)最大的機(jī)械效率。然而，在可調(diào)的雙模式輸入分用的并聯(lián)混合型電力機(jī)械變速箱中，通常在第二模式中存在一個點，在此時電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中的一個并不旋轉(zhuǎn)，以便使所有的發(fā)動機(jī)動力可機(jī)械式地傳遞到輸出處。
如果增加另外的離合器，則可以實現(xiàn)更多的機(jī)械點。然而，離合器的增加帶來了裝配方面的問題，而且，額外的部件會增加成本，這會增加研發(fā)商業(yè)上可行的可大量生產(chǎn)的可電氣式調(diào)節(jié)的變速箱的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種包括集成到電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中的離合器以增強裝配效率和提供低成本的緊湊模塊的可電氣式調(diào)節(jié)的變速箱。
更具體地說，本發(fā)明提供了一種包括均具有第一、第二和第三齒輪件的多個行星齒輪組的電力機(jī)械變速箱。電動機(jī)/發(fā)電機(jī)連續(xù)地連接到齒輪件中的一個上。離合器可操作地將電動機(jī)/發(fā)電機(jī)選擇性連接到齒輪件中的另一個上。離合器集成到電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中。離合器優(yōu)選設(shè)于電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的徑向內(nèi)側(cè)，電動機(jī)/發(fā)電機(jī)與離合器都安裝在同一支撐結(jié)構(gòu)上。
該離合器包括活塞、復(fù)位彈簧、平衡密閉腔(balance dam chamber)以及離合器部件，它們?nèi)吭O(shè)置于該電動機(jī)/發(fā)電機(jī)內(nèi)。
該電動機(jī)/發(fā)電機(jī)包括具有一定內(nèi)輪廓的轉(zhuǎn)子輪轂，離合器包括反作用盤，該反作用盤形成為可與該內(nèi)輪廓接合，從而阻止該反作用盤的旋轉(zhuǎn)。輸出輪轂設(shè)于該轉(zhuǎn)子輪轂的徑向內(nèi)側(cè)，摩擦板連接到該輸出輪轂上，并插入在反作用盤之間。
本發(fā)明的另一方面提供了一種雙模式復(fù)合分用的混合型電力機(jī)械變速箱，包括第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)，以及三個行星齒輪裝置。各行星齒輪裝置均包括第一、第二和第三齒輪件。該第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)彼此同軸地對齊，并且與該三個行星齒輪裝置同軸地對齊。在第一或第二行星齒輪裝置中的齒輪件的至少其中一個連接到該第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上，并且第三行星齒輪裝置中的齒輪件的至少其中一個連接到第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上。
在本實施例中，第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)將與該第一、第二和第三行星齒輪裝置相關(guān)的齒輪件中的一個選擇性地相互連接到并連接到輸出件上。第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)將第三行星齒輪組中的齒輪件中的一個選擇性地接地。第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)將第二行星齒輪組中的齒輪件中的一個選擇性地接地。第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)將第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)與齒輪件中的一個選擇性地相連。該第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)設(shè)于第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的徑向內(nèi)側(cè)。第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)將第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)與齒輪件中的一個選擇性地相連。該第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)設(shè)于第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的徑向內(nèi)側(cè)。
第一互連件將第一行星齒輪組中的一個齒輪件與第二行星齒輪組中的一個齒輪件連續(xù)式連接。第二互連件將第一行星齒輪組中的另一個齒輪件與第二行星齒輪組中的另一個齒輪件連續(xù)式連接。
從實施本發(fā)明的最佳方式的下述詳細(xì)介紹中并結(jié)合附圖，可以容易地清楚本發(fā)明的上述特點和優(yōu)點，以及其它的特點和優(yōu)點。


圖1是體現(xiàn)了本發(fā)明概念的雙模式電力機(jī)械變速箱的示意性圖示；圖2是與圖1對應(yīng)的變速箱的局部縱向截面圖；圖3是與圖2對應(yīng)的集成到電動機(jī)中的離合器的局部剖開的透視圖；和圖4是圖3所示的組件的另一局部剖開的透視圖。
具體實施例方式
在圖1中顯示了體現(xiàn)了本發(fā)明概念的雙模式復(fù)合分用的電力機(jī)械變速箱的一種代表形式，其由標(biāo)號10整體上標(biāo)示?；旌闲妥兯傧?0具有輸入件12，其具有軸的性質(zhì)，可由發(fā)動機(jī)14直接驅(qū)動?？稍诎l(fā)動機(jī)14的輸出軸18和混合型變速箱10的輸入件12之間設(shè)置過渡扭矩阻尼器。于1991年4月23日授權(quán)給通用汽車公司的美國專利No.5009301詳細(xì)公開了推薦用于該用途的這類過渡扭矩阻尼器的實例，該專利通過引用整體地結(jié)合于本文中。過渡扭矩阻尼器可包括扭矩傳遞裝置20，或者與扭矩傳遞裝置20相結(jié)合地使用，以允許發(fā)動機(jī)14與混合型變速箱10選擇性接合，然而必須理解，扭矩傳遞裝置20并不用來改變或控制混合型變速箱10的工作模式。
在所示實施例中，發(fā)動機(jī)14可以是礦物燃料發(fā)動機(jī)，例如可容易地適于提供在恒定的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)下傳遞的可用動力輸出的柴油發(fā)動機(jī)。在該示例性實施例中，發(fā)動機(jī)14在起動后在其輸出的大部分期間可以約6000RPM的恒定速度工作。盡管必須要理解，發(fā)動機(jī)14的速度和輸出馬力不是本發(fā)明的關(guān)鍵所在，然而為了實現(xiàn)絕對清楚地理解混合型變速箱10的目的，假定采用來自發(fā)動機(jī)14的約305馬力的可用輸出來介紹該示例性裝置。還設(shè)置了輸入泵15。無論用何種方式將發(fā)動機(jī)14連接到變速箱10的輸入件12上，輸入件12均連接到變速箱10中的行星齒輪組24上。
混合型變速箱10采用三個行星齒輪組24，26和28。第一行星齒輪組24具有基本上設(shè)計為齒圈的外齒輪件30，其外接于基本上設(shè)計為恒星齒輪的內(nèi)齒輪件32。多個行星齒輪件34可旋轉(zhuǎn)地安裝在托架36上，以便各行星齒輪件34可與外齒輪件30和內(nèi)齒輪件32相嚙合。
第二行星齒輪組26也具有基本上設(shè)計為齒圈的外齒輪件38，其外接于基本上設(shè)計為恒星齒輪的內(nèi)齒輪件40。多個行星齒輪件42可旋轉(zhuǎn)地安裝在托架44上，以便各行星齒輪42可與外齒輪件38和內(nèi)齒輪件40相嚙合。
第三行星齒輪組28也具有基本上設(shè)計為齒圈的外齒輪件46，其外接于基本上設(shè)計為恒星齒輪的內(nèi)齒輪件48。多個行星齒輪件50可旋轉(zhuǎn)地安裝在托架52上，以便各行星齒輪50可與外齒輪件46和內(nèi)齒輪件48相嚙合。
在該實施例中，行星齒輪組24的齒圈/恒星齒輪的槽寬-齒寬比(tooth ratio)為66/34，行星齒輪組26的齒圈/恒星齒輪的槽寬-齒寬比為66/34，而行星齒輪組28的齒圈/恒星齒輪的槽寬-齒寬比為86/34。
第三行星齒輪組28的托架52直接連接到變速箱的輸出件64上。當(dāng)混合型變速箱10用在陸地車輛中時，輸出件64可連接在車軸(未示出)上，而車軸又終止在驅(qū)動件(也未示出)中。驅(qū)動件可以是它們被用在其中的車輛的前輪或后輪，或者，它們可以是履帶式車輛的驅(qū)動齒輪。
托架36通過互連件90與托架44連續(xù)式連接。恒星齒輪32通過互連件92與齒圈38連續(xù)式連接。第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56的轉(zhuǎn)子通過互連件94與恒星齒輪32連續(xù)式連接。第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72的轉(zhuǎn)子通過互連件96與恒星齒輪48連續(xù)式連接。
第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)(離合器)62選擇性地將托架36，44與托架52以及與輸出件64相連接。在變速箱的第二操作模式期間，第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)62形成接合。第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)(制動器)70選擇性地將齒圈46與變速箱外殼60相連。在變速箱10的第一操作模式中，第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)70形成接合。
第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)(制動器)73選擇性地將恒星齒輪40與變速箱外殼60相連。第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)(離合器)75選擇性地將第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56的轉(zhuǎn)子與恒星齒輪40相連。第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)(離合器)77選擇性地將第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72的轉(zhuǎn)子與恒星齒輪40相連。
應(yīng)當(dāng)指出，電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72均為環(huán)形構(gòu)造，這樣可允許它們外接在三個行星齒輪組24，26和28上，以便使行星齒輪組24，26和28設(shè)于電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72的徑向內(nèi)側(cè)。這種構(gòu)造可以保證使變速箱10的整體外殼即周向尺寸最小。
如上文中結(jié)合發(fā)動機(jī)14的描述所說明的那樣，必須類似地理解，第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72的旋轉(zhuǎn)速度和輸出馬力也不是本發(fā)明的關(guān)鍵所在，然而為了實現(xiàn)絕對清楚地理解混合型變速箱10的目的，電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72具有30馬力的長期運轉(zhuǎn)額定值以及約10200RPM的最大速度。持續(xù)動力額定值約為發(fā)動機(jī)14的1/10，最大速度約為發(fā)動機(jī)14的1.5倍，然而這些取決于發(fā)動機(jī)的類型、末端減速齒輪的原理以及負(fù)載循環(huán)。
從上述介紹中并參考圖1應(yīng)當(dāng)清楚，變速箱10選擇性地接收來自發(fā)動機(jī)14的動力。如下面將說明的那樣，混合型變速箱還接收來自電存儲裝置74的功率。電存儲裝置74可以是一個或多個電池。在不改變本發(fā)明概念的前提下，可采用能夠存儲電能和分配電能的其它電存儲裝置來代替電池。如結(jié)合發(fā)動機(jī)14以及電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和72的介紹所說明的那樣，類似地必須理解，電存儲裝置74的輸出馬力不是本發(fā)明的關(guān)鍵所在，然而為了實現(xiàn)絕對清楚地理解混合型變速箱10的目的，假定采用來自電存儲裝置74的約75馬力的輸出來介紹該示例性裝置。電池組的尺寸根據(jù)再生方面的要求、區(qū)域性問題如坡度和溫度以及推進(jìn)要求如排放物、能量輔助和電力范圍來定制。
電存儲裝置74通過傳輸導(dǎo)線78A和78B與電子控制裝置(ECU)76相連通。ECU76通過傳輸導(dǎo)線78C和78D與第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56相連通，類似地，ECU76通過傳輸導(dǎo)線78E和78F與第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72相連通。
從前面的段落中可以清楚，可在一個以上的位置處采用特定的結(jié)構(gòu)件、部件或裝置。當(dāng)總體上引用那些類型的結(jié)構(gòu)件、部件或裝置時，可采用共同的標(biāo)號。然而，當(dāng)這樣標(biāo)識的一個結(jié)構(gòu)件、部件或裝置需被單獨地標(biāo)出的話，通過采用字母后綴與用于那種結(jié)構(gòu)件、部件或裝置的通用標(biāo)號相結(jié)合的方式來進(jìn)行引用。因此，至少有六條大致由數(shù)字78標(biāo)示的傳輸導(dǎo)線，但在說明書和附圖中，具體的單條傳輸導(dǎo)線因此標(biāo)示為78A、78B、78C、78D、78E和78F。在整個說明書中采用了這種相同的后綴約定。
從輸入件12開始設(shè)置了主動齒輪80。如圖所示，主動齒輪80將輸入件12固定地連接到第一行星齒輪組24的外齒輪件30上，因此，主動齒輪80可接收來自發(fā)動機(jī)14和/或電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和/或72的動力。主動齒輪80與緊固到軸86的一端上的分動齒輪84嚙合。軸86的另一端可緊固到變速箱液壓泵和/或輔助動力輸出機(jī)構(gòu)上。
車輛駕駛員具有三個公知的主裝置來控制變速箱10。一個主控制裝置是公知的檔位選擇器(未示出)，其指示ECU76來操縱變速箱，以用于停車、倒車、空擋或前進(jìn)的檔位。第二和第三主控制裝置構(gòu)成了加速踏板和制動踏板(未示出)。下文將ECU76從這三個主控制源中獲得的信息稱作“駕駛員請求”。ECU76還分別從第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72、發(fā)動機(jī)14以及電存儲裝置74中獲得信息。響應(yīng)于駕駛員的動作，ECU76確定什么是需要做的，然后操縱混合型變速箱10的可選擇性操作的部件，以便對駕駛員的請求作出適當(dāng)響應(yīng)。
例如，在圖1所示的示例性實施例中，當(dāng)駕駛員選定前進(jìn)檔位范圍并操縱加速踏板或制動踏板時，ECU76決定車輛是否加速或減速。ECU76還監(jiān)控動力源的狀態(tài)，并確定實現(xiàn)所希望的加速或減速速率所需的變速箱輸出。在ECU76的指揮下，變速箱能夠提供從慢到快的輸出速度范圍，以便滿足駕駛員的請求。
重申一下，變速箱10是雙模式復(fù)合分用的電力機(jī)械車輛變速箱。換句話說，輸出件64通過變速箱10內(nèi)的兩個不同齒輪系來接收動力。當(dāng)促動扭矩傳遞機(jī)構(gòu)70以便使第三行星齒輪組28的外齒輪件46“接地”時，選擇第一模式或齒輪系。當(dāng)釋放扭矩傳遞機(jī)構(gòu)70且同時促動扭矩傳遞機(jī)構(gòu)62以將軸61連接到第三行星齒輪組28的托架52上時，選擇第二模式或齒輪系。
本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以理解，ECU76可用來在各操作模式內(nèi)提供從相對較慢到相對較快的輸出速度范圍。在各模式內(nèi)具有從慢到快的輸出速度范圍的兩種模式的這種結(jié)合可允許變速箱10將車輛從靜止?fàn)顟B(tài)驅(qū)動到公路速度，同時可滿足本發(fā)明的其它目的。另外，ECU76協(xié)調(diào)變速箱10的操作，以便允許模式之間的同步變化。
與圖1中所示意性標(biāo)識的相類似的變速箱的完整操作介紹可見于2004年9月24日提交的美國專利申請No.10/946760中，其已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并通過引用整體地結(jié)合于本文中。
本發(fā)明的特征尤其在于，第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)75和第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)77分別設(shè)于第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72的徑向內(nèi)側(cè)，以提供緊湊的變速箱設(shè)計。
來看圖2，圖中顯示了對應(yīng)于圖1所示示意圖的變速箱的局部縱向截面圖。在圖2中采用了類似的標(biāo)號來表示與圖1中類似的部件。具體來看圖2，離合器75包括與電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56形成一體的外輪轂100?；钊洼S承支架102與外輪轂100形成過盈配合，并支撐了活塞104、復(fù)位彈簧106以及隔板108，隔板108與活塞104配合操作而形成了平衡密閉腔110。
內(nèi)輪轂112由襯套114和軸承116，118來支撐。摩擦板120通過花鍵連接到內(nèi)輪轂112上，并置于反作用盤122之間，反作用盤122如下所述地花鍵連接到外輪轂100上。外輪轂100以及活塞和軸承支架102支撐在軸承組件123，125上。
第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56通過活塞和軸承支架102與齒圈38連續(xù)式連接。第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56通過離合器75和法蘭軸124與恒星齒輪32選擇性相連。
離合器77與離合器75相類似地構(gòu)造。離合器77包括與活塞和軸承支架132形成過盈配合的外輪轂130?；钊洼S承支架132支撐了活塞134、復(fù)位彈簧136以及隔板138，隔板138與活塞134配合操作而形成了平衡密閉腔140。內(nèi)輪轂142沿著花鍵接合部143是“可浮動的”，并且由襯套144和軸承146，148來支撐。內(nèi)輪轂142通過花鍵從外部連接到摩擦板150上，并置于反作用盤152之間，該反作用盤152花鍵連接到外輪轂130上。
外輪轂130以及活塞和軸承支架132支撐在軸承組件154，156之間。
第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72通過活塞和軸承支架132與恒星齒輪48(如圖1所示)連續(xù)式連接，并通過離合器77與恒星齒輪40選擇性地相連。
來看圖3和4，圖中更詳細(xì)地顯示了離合器77。螺栓160，162將活塞和軸承支架132連接到外輪轂130上。同樣，固定了隔板138的卡環(huán)164固定在限位環(huán)166內(nèi)。圖3還顯示了與反作用盤152相接合的內(nèi)輪轂142和摩擦板150。還顯示了襯套144。
圖4顯示了反作用盤152，其包括與外輪轂130的輪廓172匹配的輪廓170，使得可通過花鍵將反作用盤152連接到外輪轂130上以阻止其轉(zhuǎn)動。
離合器75構(gòu)造成與離合器77基本上相同，因此圖3和4也可以表示離合器75。
雖然只公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，容易對本發(fā)明的概念進(jìn)行對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯的大量變更。因此，本發(fā)明的范圍并不局限于所顯示和介紹的細(xì)節(jié)，而是旨在包括屬于所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種變型和修改。
權(quán)利要求
1.一種電力機(jī)械變速箱，包括多個行星齒輪組，其均具有第一、第二和第三齒輪件；與所述齒輪件中的一個連續(xù)式連接的電動機(jī)/發(fā)電機(jī)；可操作地將所述電動機(jī)/發(fā)電機(jī)與所述齒輪件中的另一個選擇性相連的離合器；和其中，所述離合器集成到所述電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述離合器設(shè)于所述電動機(jī)/發(fā)電機(jī)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述離合器和所述電動機(jī)/發(fā)電機(jī)都安裝在同一支撐結(jié)構(gòu)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述離合器包括活塞、復(fù)位彈簧、平衡密閉腔以及離合器部件，它們?nèi)吭O(shè)置在所述電動機(jī)/發(fā)電機(jī)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述電動機(jī)/發(fā)電機(jī)包括帶有一定內(nèi)輪廓的轉(zhuǎn)子輪轂，所述離合器包括反作用盤，其形成為可與所述內(nèi)輪廓接合，從而阻止所述反作用盤旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述變速箱還包括設(shè)于所述轉(zhuǎn)子輪轂的徑向內(nèi)側(cè)的輸出輪轂，以及連接到所述輸出輪轂上并處于所述反作用盤之間的摩擦板。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述變速箱還包括具有第二離合器的第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)，所述第二離合器設(shè)于所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)內(nèi)。
8.一種雙模式的復(fù)合分用的混合型電力機(jī)械變速箱，包括第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)；三個行星齒輪裝置，各所述行星齒輪裝置均采用了第一、第二和第三齒輪件；所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)彼此同軸地對齊，并且與所述三個行星齒輪裝置同軸地對齊；位于所述第一或第二行星齒輪裝置內(nèi)的所述齒輪件中的至少一個連接到所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；位于所述第三行星齒輪裝置內(nèi)的所述齒輪件中的至少一個連接到所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其將與所述第一、第二和第三行星齒輪裝置的每一個相關(guān)聯(lián)的所述齒輪件中的一個選擇性地相互連接并連接到所述輸出件上；第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其將所述第三行星齒輪組內(nèi)的所述齒輪件中的一個選擇性地接地；第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其將所述第二行星齒輪組內(nèi)的所述齒輪件中的一個選擇性地接地；第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其將所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)與所述齒輪件中的一個選擇性地連接，所述第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)設(shè)于所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的徑向內(nèi)側(cè)；第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其將所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)與所述齒輪件中的一個選擇性地連接，所述第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)設(shè)于所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的徑向內(nèi)側(cè)；將所述第一行星齒輪組內(nèi)的所述件中的一個與所述第二行星齒輪組內(nèi)的所述件中的一個連續(xù)式連接的第一互連件；和將所述第一行星齒輪組內(nèi)的所述件中的另一個與所述第二行星齒輪組內(nèi)的所述件中的另一個連續(xù)式連接的第二互連件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述第四和第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)均包括活塞、復(fù)位彈簧、平衡密閉腔以及離合器部件，它們?nèi)吭O(shè)于相應(yīng)的電動機(jī)/發(fā)電機(jī)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)均包括帶有一定內(nèi)輪廓的轉(zhuǎn)子輪轂，各相應(yīng)的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)包括反作用盤，其形成為可與所述內(nèi)輪廓接合，從而阻止所述反作用盤旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述變速箱還包括設(shè)于各個相應(yīng)轉(zhuǎn)子輪轂的徑向內(nèi)側(cè)的輸出輪轂，以及連接到各個相應(yīng)輸出輪轂上并處于所述相應(yīng)的反作用盤之間的摩擦板。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，各行星齒輪組的所述第一、第二和第三齒輪件分別包括齒圈、托架以及恒星齒輪，所述第一互連件將所述第一行星齒輪組中的所述托架與所述第二行星齒輪組中的所述托架連續(xù)式連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述第二互連件將所述第一行星齒輪組中的所述恒星齒輪與所述第二行星齒輪組中的所述齒圈連續(xù)式連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)將所述第一和第二行星齒輪組中的所述托架與所述第三行星齒輪組中的所述托架以及所述輸出件選擇性地相連。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)將所述第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的所述齒圈選擇性地接地。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)將所述第二星齒輪組中的所述恒星齒輪選擇性地接地。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)將所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)與所述第二行星齒輪組中的所述恒星齒輪選擇性地相連。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)將所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)與所述第二行星齒輪組中的所述恒星齒輪選擇性地相連。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述第一行星齒輪組中的所述恒星齒輪與所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)相連，所述第三行星齒輪組中的所述恒星齒輪與所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)相連。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述第一行星齒輪組中的所述齒圈與輸入件相連。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電力機(jī)械變速箱，其特征在于，所述第三行星齒輪組中的所述托架與輸出件連續(xù)式連接。
22.一種雙模式的復(fù)合分用的混合型電力機(jī)械變速箱，包括用于接收來自原動力源的動力的輸入件；用于傳遞來自變速箱的動力的輸出件；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)互換電能的能量存儲裝置；用于調(diào)節(jié)所述能量存儲裝置與所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電能互換并用于調(diào)節(jié)所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間的電能互換的控制器；三個行星齒輪裝置，各所述行星齒輪裝置均采用了第一、第二和第三齒輪件；所述第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)彼此同軸地對齊，并且與所述三個行星齒輪裝置同軸地對齊；位于所述第一或第二行星齒輪裝置內(nèi)的所述齒輪件中的至少一個連接到所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；位于所述第三行星齒輪裝置內(nèi)的所述齒輪件中的至少一個連接到所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其將與所述第一、第二和第三行星齒輪裝置的每一個相關(guān)聯(lián)的所述齒輪件中的一個選擇性地相互連接并連接到所述輸出件上；第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其將所述第三行星齒輪組內(nèi)的所述齒輪件中的一個選擇性地接地；第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其將所述第二行星齒輪組內(nèi)的所述齒輪件中的一個選擇性地接地；第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其將所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)與所述第二行星齒輪組內(nèi)的所述件中的一個選擇性地連接，所述第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)設(shè)于所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的徑向內(nèi)側(cè)；第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其將所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)與所述第二行星齒輪組內(nèi)的與所述第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)相連的所述件中的所述那個選擇性地連接，所述第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)設(shè)于所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的徑向內(nèi)側(cè)；將所述第一行星齒輪組內(nèi)的所述件中的一個與所述第二行星齒輪組內(nèi)的所述件中的一個連續(xù)式連接的第一互連件；和將所述第一行星齒輪組內(nèi)的所述件中的另一個與所述第二行星齒輪組內(nèi)的所述件中的另一個連續(xù)式連接的第二互連件。
23.一種雙模式的復(fù)合分用的混合型電力機(jī)械變速箱，包括用于接收來自原動力源的動力的輸入件；用于傳遞來自變速箱的動力的輸出件；第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)；三個行星齒輪裝置，各所述行星齒輪裝置均采用了第一、第二和第三齒輪件；位于所述第一或第二行星齒輪裝置內(nèi)的所述齒輪件中的至少一個連接到所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；位于所述第三行星齒輪裝置內(nèi)的所述齒輪件中的至少一個連接到所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)上；將所述第一行星齒輪組內(nèi)的所述件中的一個與所述第二行星齒輪組內(nèi)的所述件中的一個連續(xù)式連接的第一互連件；和將所述第一行星齒輪組內(nèi)的所述件中的另一個與所述第二行星齒輪組內(nèi)的所述件中的另一個連續(xù)式連接的第二互連件；用于將所述行星齒輪組的所述件與所述行星齒輪組的固定件或其它件選擇性地互連的五個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其中，所述五個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的一個設(shè)于所述第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的徑向內(nèi)側(cè)，所述五個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的另一個設(shè)于所述第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的徑向內(nèi)側(cè)。
全文摘要
一種雙模式的復(fù)合分用的電力機(jī)械變速箱，采用了用于接收來自發(fā)動機(jī)的動力的輸入件，以及用于傳遞來自變速箱的動力的輸出件。第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)通過控制器可操作地連接到能量存儲裝置上，用于在存儲裝置、第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)之間互換電能。該變速箱使用了三個行星齒輪組。各行星齒輪裝置采用了第一、第二和第三齒輪件。該變速箱還利用了五個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)。這五個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的一個包含在第一和第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的每一個內(nèi)。
文檔編號B60K6/365GK1699088SQ20051007464
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者D·克萊門, M·R·施米德特 申請人:通用汽車公司