專利名稱：具有兩個行星齒輪組的帶有一個固定的相互連接和離合的輸入的多模式電可變變速器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電可變變速器，電可變變速器帶有在功率分流可變速度 比范圍內和在固定速度比中的選擇性運行，且具有兩個行星齒輪組，兩 個馬達/發(fā)電機，爪式離合器和五轉矩傳動設備。
背景技術：
內燃機，特別是往復活塞式內燃機目前推進了大多數車輛。這樣的 內燃機是相對地高效、緊湊、輕量且不昂貴的機構，通過它將具有燃料 形式的高度集中的能量轉化為有用的機械動力?？梢耘c內燃機一起使用 的且可以降低燃料消耗和污染物排放的新穎的變速器系統(tǒng)可以對公眾 具有^艮大的益處。車輛對于內燃機典型地提出的需求的寬范圍變化使得燃料消耗和 排放的增加超過了這樣的發(fā)動機的理想情況。典型地，車輛由這樣的發(fā) 動機推進，發(fā)動機從冷狀態(tài)通過小的電動馬達和相對地小的蓄電電池起 動，然后快速地處于來自推進和輔助設備的負荷下。這樣的發(fā)動機也通 過在寬范圍的速度下和寬范圍的載荷下運行，且典型地在近似于其最大 動力輸出的五分之一的平均值下運行。分，例如固定的最、終驅動齒輪裝置、軸和一輪。典型的一機械變速器:許發(fā) 動機運行中的一些自由度，這通常通過交替選擇五或六個不同的驅動 比，允許發(fā)動機運行附件而車輛靜止的空檔選擇，和用于在驅動比之間 平滑地過渡且在發(fā)動機轉動時從靜止起動車輛的離合器或轉矩變換器。為超速傳動的減轉矩比增速或以后退傳對比輸送到驅動系統(tǒng)的剩余部 分。發(fā)電機可以將來自發(fā)動機的機械能轉換為電能，且電動馬達可以將 電能轉換回到不同轉矩和速度的機械能以用于車輛驅動系統(tǒng)的剩余部 分。此布置允許了在發(fā)動機和驅動系統(tǒng)的剩余部分之間的轉矩比和速度在電;f幾的4及限內的連續(xù)變4b。用作推進動力源的蓄電池可以添加到此布置，從而形成串聯混合電驅動系統(tǒng)。串聯混合系統(tǒng)允許發(fā)動機在一定程度上獨立于推進車輛所要求的 轉矩、速度和功率而運行，使得發(fā)動機可以;波控制為改進排放和效率。也允許接附到傳動系的剩余部分的電機作為發(fā)電機起作用，從而通過再 生制動將來自車輛減速的能量回收到電池內。串聯電驅動的缺點是在發(fā) 電機內將所有發(fā)動機動力從機械能轉換為電能且在驅動馬達內將電能 轉換為機械能的足夠的電機的重量和成本，以及在這些轉換中的有用能 量的損失。功率分流變速器可以使用通常被理解為"差動齒輪裝置"的裝置來 實現在輸入和輸出之間的連續(xù)可變的轉矩比和速度比。電可變變速器可 以使用差動齒輪裝置來通過一對電動馬達/發(fā)電機發(fā)送其傳遞的動力的 部分。其動力的剩余部分流過另一個并聯的全機械路徑且以固定比或替 代地以可選擇比來引導。如本領域一般技術人員已知，差動齒輪裝置的一個形式可以構成行 星齒輪組。行星齒輪裝置通常是使用在差動齒輪發(fā)明中的優(yōu)選的實施 例，其優(yōu)點是緊湊性和在行星齒輪組的所有構件中的不同的轉矩比和速 度比。然而，可以不使用行星齒輪而形成本發(fā)明，如通過在其中齒輪組 的至少 一個元件的轉速總是兩個其他的元件的速度的加權平均的布置 中使用錐齒輪或其他齒輪。混合電車輛變速器系統(tǒng)也包括一個或多個電能存儲設備。典型的設備是化學蓄電池，但也可以包括電容設備或^4戒設備，例如電驅動的飛 輪。電能存儲設備允許從變速器系統(tǒng)到車輛的機械輸出動力與從發(fā)動機 到變速器系統(tǒng)的枳d戒輸入動力不同。電池或其他i殳備也允許發(fā)動才幾以變 速器系統(tǒng)起動且用于再生車輛制動。在車輛內，電動可變變速器可以簡單地從發(fā)動機輸入到最終驅動輸 出傳遞機械動力。為此，由一個馬達/發(fā)電機產生的電力平衡了電損失和 因其他馬達/發(fā)電機的電力消耗。通過使用以上所述的蓄電池，由一個馬 達/發(fā)電機生成的電力可以大于或小于因其他馬達/發(fā)電機的電力消耗。 來自電池的電力可以有時允許馬達/發(fā)電機都作為馬達運行，特別是用于 在車輛加送中輔助發(fā)動機。兩個馬達可以有時都用作發(fā)電機以對電池充電，特別是在再生車輛制動中。用于串聯混合變速器的成功的替代是雙范圍輸入分離和復合分離 型電可變變速器，該電可變變速器現在被生產以用于公交客車，如在1999年8月3日授予Michael Roland Schmidt的與本申請共同轉讓的美 國專利No 5,931,757中披露，且在此通過參考完整合并。這樣的變速器 利用了輸入裝置以接收來自車輛發(fā)動機的動力以及動力輸出裝置以傳 輸動力來驅動車輛。第一和第二馬達/發(fā)電機連接到能力存儲設備，例如 電池，使得能量存儲設備可以從第一和第二馬達/發(fā)電機接收動力，且向 第 一和第二馬達/發(fā)電機供給動力?？刂茊卧{節(jié)了在能量存儲設備和馬達/發(fā)電機中以及第 一 和第二馬達/發(fā)電機之間的動力流。在第一或第二可變速度比運行模式下的運行可以選擇地通過使用 具有笫一和第二轉矩傳遞設備的性質的離合器實現。在第一模式中，輸入功率分流速度比范圍由應用第一離合器形成，且變速器的輸出速度與 一個馬達/發(fā)電機的速度成比例。在第二模式中，復合功率分流速度比范 圍通過應用第二離合器形成，且變速器的輸出速度比不與馬達/發(fā)電機的 任一個的速度成比例，而是兩個馬達/發(fā)電機的速度的代數線性組合。在 固定變速器速度比下的運行可能選擇地通過應用兩個離合器而實現。變 速器在空檔模式下的運行可以通過釋放兩個離合器從而將發(fā)動機和兩 個電動馬達/發(fā)電機與變速器輸出分離而選擇地實現。變速器在其第一運 行模式中合并了至少 一個機械點，且在其第二運行模式中合并了至少兩 個才幾備戈點。與本申請共同轉讓的且在此通過參考完整合并的2003年3月4日 授予Holmes等人的美國專利No 6,527,658披露了利用了兩個行星齒輪 組、兩個馬達/發(fā)電機和兩個離合器來提供輸入分離運行模式、復合分離 運行模式、空檔運行模式和后退運行模式的電可變變速器。兩個行星齒 輪組可以是簡單行星齒輪組，或一個可以單獨地是復合行星齒輪組。電 控構件調節(jié)了能量存儲設備和兩個馬達/發(fā)電機中的動力流。此變速器提 供了兩個范圍或兩個電可變變速器(EVT)運行才莫式，從而選擇地提供 了輸入功率分流速度比范圍和復合功率分流速度比范圍。也可以選擇地 實現一個固定的速度比。發(fā)明內容本發(fā)明提供了 一族電可變變速器，其提供優(yōu)于用于混合動力車輛的 常規(guī)自動變速器的數個優(yōu)點，包括改進的車輛加速性能，通過再生性 制動和僅電動怠速和發(fā)動而改進的燃料經濟性，和有吸引力的市場特 征。本發(fā)明的目的是為給定的發(fā)動機提供最好可能的能量效率和排放。 另外，尋求變速器的最優(yōu)性能、容量、包裝尺寸和傳動比范圍。本發(fā)明的電可變變速器族提供了低內含物、低成本的電可變變速器 機構，包括第一和第二差動齒輪組、電池、兩個可互換地用作馬達或發(fā) 電機的電機、爪形離合器和五個可選擇的轉矩傳遞設備。優(yōu)選地，差動 齒輪組是行星齒輪組，但可以實施其他齒輪設備，例如錐齒輪或到偏置 軸線的差動齒輪裝置。在此說明書中，第一或第二4亍星齒輪組可以以任何次序(即，從左 到右，從右到左)計算第一到第二。兩個行星齒輪組的每個具有三個構件。每個行星齒輪組的第一、第 二或第三構件可以是太陽齒輪、齒圏或行星架的任一個，或替代地是小 齒輪。每個行星架可以是單小齒輪行星架(簡單)或雙小齒輪行星架(復 合)。輸入軸非連續(xù)地與行星齒輪組的任何構件連接。輸出軸連續(xù)地與行 星齒輪組的構件連接。相互連接的構件連續(xù)地將第一行星齒輪組的第一構件連接到第二 行星齒輪組的第一構件，或連接到靜止構件(接地/變速器外殼)。第一轉矩傳遞設備選擇地將第一或第二行星齒輪組的構件與輸入 構件連接。第二轉矩傳遞設備選擇地將笫一或第二行星齒輪組的構件與輸入構件連接，此構件與由第一轉矩傳遞設備連接的構件不同。第三轉矩傳遞設備選擇地將第一行星齒輪組的構件與第二行星齒輪組的構件連接。第四轉矩傳遞設備并聯地與馬達/發(fā)電機的 一個連接以選擇地防止馬達/發(fā)電機的旋轉。第五轉矩傳動設備并聯地與馬達/發(fā)電機的另 一 個連接以選擇地防 止馬達/發(fā)電機旋轉。第一馬達/發(fā)電機安裝到變速器外殼(或接地)且連續(xù)地連接到第一或第二行星齒輪組的構件。第二馬達/發(fā)電機安裝到變速器外殼且連續(xù)地連接到爪形離合器的 構件。爪形離合器允許馬達/發(fā)電機選擇地連接到行星齒輪組的一對構件 的一個?？蛇x摔轉矩傳遞設備以兩個、三個或四個組合地接合以產生帶有連續(xù)可變速度范圍(包括后退)和直至四個機械地固定前進速度比的EVT。"固定速度比"是其中到變速器的機械動力輸入機械地傳送到輸出且無 動力流(即幾乎為零)出現在馬達/發(fā)電機內的運行情況。對于給定的最 大容量，可選擇地實現數個用于在全發(fā)動機動力附近的運行的固定速度 比的電可變變速器可以更小且更輕。當在發(fā)動機速度可以接近其最優(yōu)速 度的情況下運行而不4吏用馬達/發(fā)電機時，固定比運行也可以導致更4氐的 燃料消耗。多個固定速度比和可變速度比擴展可以通過合適地選擇行星 齒輪組的齒數比而實現。所披露的電可變變速器族的每個實施例具有其中變速器輸入和輸 出都不直接地連接馬達/發(fā)電機的結構。這允許了實現希望的車輛性能所 要求的電動馬達/發(fā)電機的尺寸和成本的降低。轉矩傳遞設備且第一和第二馬達/發(fā)電機可運行以在電可變變速器內提供五種運行模式，包括電池后退模式、EVT后退模式、后退和前進 發(fā)動模式、連續(xù)可變變速器范圍模式和固定比模式。本發(fā)明的以上的特4正和優(yōu)點和其他特征和優(yōu)點乂人如下的對用于4丸 行本發(fā)明的最佳模式的詳細描述中結合附圖容易地顯見。


圖la是動力系的示意性表示，動力系包括合并一族本發(fā)明的構件 的電可變變速器；圖lb是描繪了在圖la中示出的動力系的運行特征中的一些的運行 模式表和固定比模式表；圖2a是具有合并了另一族本發(fā)明的構件的電可變變速器的動力系 的示意性表示；圖2b是描繪了在圖2a中示出的動力系的運行特征中的一些的運行 模式表和固定比模式表；圖3a是具有合并了另一族本發(fā)明的構件的電可變變速器的動力系的示意性表示；圖3b是描繪了在圖3a中示出的動力系的運行特征中的一些的運行模式表和固定比模式表；圖4a是具有合并了另一族本發(fā)明的構件的電可變變速器的動力系 的示意性表示；圖4b是描繪了在圖4a中示出的動力系的運4亍特征中的一些的運4亍模式表和固定比模式表；圖5a是具有合并了另一族本發(fā)明的構件的電可變變速器的動力系 的示意性表示；圖5b是描繪了在圖5a中示出的動力系的運行特征中的一些的運行 模式表和固定比模式表；圖6a是具有合并了另一族本發(fā)明的構件的電可變變速器的動力系 的示意性表示；圖6b是描繪了在圖6a中示出的動力系的運行特征中的一些的運行 模式表和固定比模式表；圖7a是具有合并了另一族本發(fā)明的構件的電可變變速器的動力系 的示意性表示；和圖7b是描繪了在圖7a中示出的動力系的運行特征中的一些的運行 模式表和固定比模式表。
具體實施方式
參考圖la,圖中示出了動力系10,動力系包括連接到一般地指示 為數字14的改進的電可變變速器(EVT)的一個優(yōu)選實施例的發(fā)動機 12。變速器M設計為接收來自發(fā)動機12的其驅動動力的至少部分。如 所示出，發(fā)動機12具有輸出軸，輸出軸用作變速器14的輸入構件17。 瞬態(tài)轉矩阻尼器(未示出)也可以實施在發(fā)動機12和變速器的輸入構 件17之間。在所描繪的實施例中，發(fā)動機12可以是化石燃料發(fā)動機，例如容 易地適合于提供其可利用動力輸出的柴油發(fā)動機，該動力輸出典型地以 恒定的每分鐘轉數(RPM)傳輸。與以其將發(fā)動機12連接到變速器輸入構件17的裝置無關，變速器 輸入構件17可運行地連接到變速器14內的行星齒輪組。變速器14的輸出構件19連接到最終驅動件16。變速器14利用了兩個優(yōu)選地具有行星齒輪組20和30性質的差動 齒輪組。行星齒輪組20利用了典型地指示為齒圈的外齒輪構件24。齒 圏構件24包圍了典型地指示為太陽齒輪的內齒輪構件22。行星架構件 26旋轉地支承了多個行星齒輪27，使得每個行星齒輪27嚙合地接合第 一行星齒輪組20的外部的齒圈構件24和內部的太陽齒輪構件22。行星齒輪組30也具有經常也指示為齒圈的外齒輪構件34,外齒輪 構件包圍經常也指示為太陽齒輪構件的內齒輪構件32。多個行星齒輪 37也旋轉地安裝在行星架構件36上，使得每個行星齒輪構件37同時地 且嚙合地接合行星齒輪組30的外部的齒圈構件34和內部的太陽齒輪構 件32。相互連接構件70連續(xù)地將行星齒輪組20的行星架構件26與行星 齒輪組30的齒圈構件34連接。第一優(yōu)選實施例10也分別合并了第一和第二馬達/發(fā)電機80和82。 第一馬達/發(fā)電機80的定子固定到變速器殼體60。笫一馬達/發(fā)電機80 的轉子通過例如爪形離合器92的轉矩傳送設備選擇地可連接到行星齒 輪組30的行星架構件36或行星齒輪組20的太陽齒輪構件22。爪形離 合器92被控制為在位置"A"和位置"B，，之間交替。第二馬達/發(fā)電機 80的轉子通過偏置齒輪裝置94連接到爪形離合器92。第二馬達/發(fā)電機82的定子也固定到變速器殼體60。第二馬達/發(fā)電 機82的轉子固定到行星齒輪組30的太陽齒輪構件32。例如輸入離合器50的第一轉矩傳遞設備選擇地將行星齒輪組20的 行星架構件26與輸入構件17連接。例如輸入離合器52的第二轉矩傳 遞設備選擇地將行星齒輪組20的太陽齒輪構件22與輸入構件17連接。 例如離合器54的第三轉矩傳遞設備選擇地將行星齒輪組20的齒圈構件 24與行星齒輪組30的行星架構件36連接。例如制動器55的第四轉矩 傳遞設備與馬達/發(fā)電機80并聯連接，以選擇地制動馬達/發(fā)電機80的 旋轉。例如制動器57的第五轉矩傳送設備與馬達/發(fā)電機82并聯連接， 以選擇地制動馬達/發(fā)電機82的旋轉。第一、第二、第三、第四、第五 轉矩傳遞設備50、 52、 54、 55、 57和爪形離合器92用于幫助選擇混合 動力變速器14的運行模式，如將在后文中更完整地解釋。變速器14的輸出驅動構件19固定到行星齒輪組30的行星架構件36。現在轉到動力源的描述，從前述描述中且特別地參考圖la,應顯見 的是，變速器14選擇地從發(fā)動機12接收動力?；旌蟿恿ψ兯倨饕矎碾?源86接收動力，電源86可運行地連接到控制器88。電源86可以是一 個或多個電池?？梢宰鳛殡姵氐奶娲褂镁哂刑峁┗虼鎯头峙潆娏?的能力的例如燃料電池的其他電源，而不改變本發(fā)明的構思。一般運行考慮初級控制設備的一個是已熟知的驅動范圍選擇器(未示出)，它指 導電控單元(ECU88)配置變速器用于駐車、后退、空檔或前進驅動范 圍。第二和第三初級控制設備構成加速器踏板(未示出)和制動器踏板 (也未示出)。ECU從這三個初級控制源獲得的信息指示為"操作者要 求，，。ECU也從多個傳感器(輸入以及輸出)獲得了關于如下部件的狀 態(tài)的信息轉矩傳遞設備(應用或釋放)；發(fā)動機輸出轉矩；統(tǒng)一的一 個或多個電池的容量水平；和被選擇的車輛部件的溫度。ECU確定要求 的是什么，且然后合適地操縱變速器的選擇地運行的部件或與變速器相 關的選擇地運行的部件，以響應于操作者要求。本發(fā)明可以使用簡單行星齒輪組或復合行星齒輪組。在簡單行星齒 輪組中， 一般地支持了單組行星齒輪以在自身可旋轉的行星架上旋轉。在簡單行星齒輪組中，當太陽齒輪保持靜止且動力施加到簡單行星 齒輪組的齒圈時，行星齒輪響應于施加到齒圈的動力旋轉，且因此周向 地繞固定的太陽齒輪"行走"以實現行星架在與齒圈被旋轉的方向相同 的方向上的旋轉。度旋轉時，迫使第三構件以相同的速度且在相同的方向上轉動。例如， 當太陽齒輪和齒圈在相同的方向上且以相同的速度旋轉時，行星齒輪不 繞其自身軸線旋轉而是作為楔子來將整個單元鎖定在一起，以實現已知 為直接驅動的驅動。即，行星架與太陽齒輪和齒圏一起旋轉。三齒輪構件旋轉的方向經?？梢院唵蔚赜?，見察分析確定，但在許多情況 中方向將不是顯見的且僅能通過已知在行星齒輪組的所有齒輪構件上 存在的齒數的方式來精確地確定。只要當限制了行星架自由旋轉且動力施加到太陽齒輪或齒圈時，行星齒輪構件作為惰輪。以此方式，從動構件以與驅動構件相反的方向旋 轉。因此，在許多變速器布置中，當選擇了后退驅動范圍時，用作制動 器的轉矩傳遞設備被摩擦地促動以接合行星架，且因此限制了行星架的 旋轉，使得施加到太陽齒輪的動力將使得齒圈在相反的方向上轉動。因 此，如果齒圈選擇地連接到車輛的驅動輪，這樣的布置能使得驅動輪的 旋轉方向倒轉且因此使得車輛自身的方向倒轉。在簡單的行星齒輪組中，如果太陽齒輪、行星架和齒圈的任何兩個 旋轉速度已知，則第三個構件的速度可以使用筒單的規(guī)則確定。行星架 的旋轉速度總是與太陽齒輪和齒圈的速度按其各自的齒數加權而成比 例。例如，在相同的組內，齒圏的齒數可以是太陽齒輪的齒數的二倍。 則行星架的速度是齒圈速度的三分之二與太陽齒輪速度的三分之一 的 加和。如果這三個構件的一個在相反的方向上旋轉，則在數學計算中對 于此構件的速度的算術符號取負號。太陽齒輪、行星架和齒圏上的轉矩也可以簡單地相互相關，如果不 考慮齒輪質量、齒輪加速度或齒輪組內的摩擦而這樣做，它們在良好地 設計的變速器中都具有相對地小的影響。施加到簡單行星齒輪組的太陽 齒輪上的轉矩必須與施加到齒圈上的轉矩平衡，與這些齒輪的每個齒輪 上的齒數成比例。例如，施加到其齒數為此組內的太陽齒輪齒數的二倍 的齒圏上的轉矩必須是施加到太陽齒輪上的轉矩的二倍，且必須在相同 的方向上施加。施加到行星架的轉矩必須在大小上等于太陽齒輪上的轉 矩和齒圈上的轉矩的加和但方向相反。在復合行星齒輪組內，內行星齒輪組和外行星齒輪組的利用實現了 與簡單行星齒輪組相比的齒圏和行星架的角色交換。例如，如果太陽齒 輪保持靜止，行星架將在與齒圏相同的方向上旋轉，但帶有內行星齒輪 組和外行星齒輪組的行星架將比齒圏行進得更快，而非更慢。在具有嚙合的內行星齒輪組和外行星齒輪組的復合行星齒輪組中， 齒圈的速度與太陽齒輪的速度和行星架的速度分別按太陽齒輪上的齒 數和由行星齒輪所填充的齒數加權而成比例。例如，齒圈和由行星齒輪 填充的太陽齒輪之間的差異可以與相同組內太陽齒輪上的齒數一樣多。 在此情況中，齒圏的速度將是行星架的速度的三分之二與太陽齒輪速度 的三分之一的加和。如果太陽齒輪或行星架在相反的方向上旋轉，則在 數學計算中對此速度的算術符號取負號。如果保持太陽齒輪靜止，則帶有內行星齒輪組和外行星齒輪組的行 星架將在與此組的旋轉中的齒圏的方向相同的方向上轉動。另 一方面， 如果太陽齒輪保持靜止且行星架被驅動，則在接合太陽齒輪的內組中的 行星齒輪沿太陽齒輪滾動或"行走"，從而在與行星架旋轉方向相同的 方向上轉動。與內組內的小齒輪嚙合的外組內的小齒輪將在相反的方向 上轉動，因此在相反的方向上促動了嚙合齒圈，但僅相對于齒圈與之嚙 合地接合的行星齒輪。外組內的行星齒輪沿行星架的方向被攜帶。外組 內的小齒輪在其自身軸線上的旋轉的效果以及在外組內行星齒輪由于 行星架的運動而作軌道運動的更大的效果一皮組合，使得齒圈在與行星架 的方向相同的方向上旋轉但不與行星架一樣快。
如果在這樣的復合行星齒輪組中的行星架保持靜止且太陽齒輪旋
單行星齒輪組的齒圈保持^止且;陽齒輪旋轉:則支;了單一行星齒輪
組的行星架將以更低的速度且在與太陽齒輪相同的方向上旋轉。因此， 可以容易地觀察到與在簡單行星齒輪組內使用單 一組的行星齒輪相比 在行星架和齒圈之間的角色交換，這是由于使用相互嚙合的內行星齒輪 組和外行星齒輪組導致的。
電可變變速器的 一般作用是將機械動力從輸入傳送到輸出。作為此 變速器的作用的部分，變速器的兩個馬達/發(fā)電機的一個用作電力的發(fā)電 機。另一個馬達/發(fā)電機用作馬達且使用此電力。當輸出的速度從零增加 到高速度時，兩個馬達/發(fā)電機80、 82逐漸地交換作為發(fā)電機和馬達的 角色，且可以多次交換角色。這些交換在機械點周圍發(fā)生，其中基本上 從輸入到輸出的動力的全部^皮機械地傳送且不電傳送相當大的動力。
在混合動力電可變變速器系統(tǒng)中，電池86也可以向變速器供電或
變速器可以向電池供電。如果電池正在將相當大的電力供給到變速器， 例如用于車輛加速，則兩個馬達/發(fā)電機可以作為馬達運行。如果變速器 向電池供電，例如用于再生性制動，則兩個馬達/發(fā)電機可以作為發(fā)電機 運行。在非常接近機械運行點時，因為系統(tǒng)內的電損失，兩個馬達/發(fā)電 機也可以作為帶有小的電力輸出的發(fā)電才幾運4亍。
與變速器的正常作用相反，變速器可以實際上用于將機械能從輸出
再生性制動，特;」是在長下坡上時。、如果通過變速器的動^流以此方式特定運行考慮
在此描述的實施例的每個具有十五或十六個功能要求(對應于在圖 中示出的每個運行才莫式表的15或16行)，它們可以分組為五個運行模 式。這五個運行模式在下文中描述且可以通過參考伴隨每個變速器符號
圖的各運行模式表最好地理解，例如圖lb、圖2b、圖3b等中的運行模 式表。
笫一運行模式是"電池后退模式，，，該模式對應于每個運行模式表 的第一行(BattRev)，例如在圖lb中可見。在此模式中，發(fā)動機關閉 且連接到發(fā)動機的變速器元件不由發(fā)動機轉矩控制，雖然可能由于發(fā)動 機的旋轉慣性而存在一些剩余轉矩。EVT由馬達/發(fā)電機的一個使用來 自電池的能量驅動，從而導致車輛向后移動。取決于運動學構造，另一 個馬達/發(fā)電才幾可以以此才莫式旋轉或可以不以此才莫式旋轉，且可以傳遞轉 矩或可以不傳遞轉矩。如果其旋轉，則它用于生成能量，該能量存儲在 電池內。在圖lb的實施例中，在電池后退才莫式中，例如離合器54和制 動器57接合，馬達80具有-1.00的轉矩，馬達/發(fā)電機82#皮制動且例如 實現了-3.00的轉矩比。在每個運行才莫式表中，馬達/發(fā)電機列80和82 內轉矩值后的(M)指示了馬達/發(fā)電機作為馬達運行，且無(M)則指 示了馬達/發(fā)電機作為發(fā)電機運行。在這些列中的"X"指示了相應馬達 被制動，例如通過制動器55或57制動。
笫二運行模式是"EVT后退模式"(或機械后退模式)，該模式對 應于每個運行模式表的第二行(EVTRev),例如圖lb中的第二行。在 此模式中，EVT由發(fā)動機驅動且由馬達/發(fā)電機的一個驅動。另一個馬 達/發(fā)電機以發(fā)電機模式運行且將所生成的能量的100%傳遞回到驅動馬 達。凈效應是驅動車輛后退。例如參考圖lb，在EVT后退模式中，離 合器50和52接合，發(fā)電機80具有-6.55單位的轉矩，馬達82具有-2.78 單位的轉矩，且對應于1單位的發(fā)動機轉矩實現了-8.33的輸出轉矩。
第三運行模式包括"后退和前進發(fā)動模式，，(也稱為"轉矩轉換器 后退和前進模式，，)，這對應于每個運行模式表的第三行和第四行(TC Rev和TCFor),例如圖lb所示。在此模式中，EVT由發(fā)動機和馬達/ 發(fā)電機的一個驅動。在發(fā)電機單元中生成的能量的可選擇的部分存儲在 電池內，使得剩余的能量傳遞到馬達。在圖l中，此部分近似為99%。變速器輸出速度與發(fā)動機速度的比(變速器速度比)近似為+/-0.001 (正 號指示車輛緩行前進且負號指示車輛緩行后退)。參考圖lb,在后退和前進發(fā)動模式中，離合器50和52接合。在TCRev模式中，馬達/發(fā)電 機80作為發(fā)電機運行具有5.67個轉矩單位，馬達/發(fā)電機82作為馬達 運行具有_2.33個轉矩單位，且實現了-7.00的轉矩比。在TCFor模式中， 馬達/發(fā)電機80作為馬達運行具有2.13個轉矩單位，馬達/發(fā)電機82作 為發(fā)電機運行具有1.56個轉矩單位，且實現了 4.69的轉矩比。笫四運行模式是"連續(xù)可變變速器范圍模式"，該模式包括范圍1.1、 范圍1.2、范圍1.3、范圍1.4、范圍2.1、范圍3.1、范圍3.2和范圍3.3 運行點，它們對應于運行點表的5至12行，例如圖lb所示。在此才莫式個馬達/發(fā)電機作為發(fā)電機運行且將所生成的能量的100%傳遞回到馬 達。由范圍1.1、 1.2等代表的運行點是在由EVT所提供的前進速度比 的連續(xù)性內的離散的點。例如，在圖lb中，通過使離合器50和52接 合且將爪形離合器92設定到位置A實現了從4.69至1.86的轉矩比范圍； 通過使離合器52和54接合且將爪形離合器92設定到位置A實現了 1.36 的比；且通過使離合器52和54接合且將爪形離合器92設定到位置B 實現了 1.00至0.54的比范圍。第五運行模式包括"固定比"模式(Fl、 F2、 F3和F4),它們對 應于運行模式表的13至16行，例如圖lb所示。在此模式中，變速器 的運行類似于常規(guī)自動變速器的運行，其中三個轉矩傳遞設備接合以造 成離散的傳動比。伴隨每個圖的離合表示出了僅四個固定的前進速度 比，但可以利用另外的固定比。參考圖lb,在固定比F1中，離合器50、 54和制動器57接合以實現3.00的固定轉矩比。因此，在圖lb的馬達/ 發(fā)電機80或82的列中，每個"X"指示了制動器55或57分別接合， 且馬達/發(fā)電機不旋轉。在固定比F2中，離合器52和制動器55、 57接 合以實現1.50的固定比。在固定比F3中，離合器50、 52和54接合以 實現1.00的固定比。在固定比F4中，離合器52、 54和制動器55接合 以實現0.75的固定比。變速器14能以所謂的雙模式或三模式運行。在雙模式中，爪形離 合器用于在一些中間速度比切換模式(例如圖2的范圍2.1)。在三模 式中，接合的轉矩傳送設備切換為從第一模式到第二模式(例如圖1中的范圍2.1),且爪形離合器用于從第二模式切換到第三模式(例如圖1 中的范圍3.1)。取決于機械構造，此轉矩傳遞設備接合的改變具有降 低變速器中元件速度的優(yōu)點。在一些設計中，可以使離合器元件打滑速度同步，使得可以以最小 的轉矩擾動實現換檔(所謂的"冷"換檔)。這也用作用于在雙轉換換 檔(兩個待接合的離合器和兩個待離開的離合器)期間的高級控制的使 能器。如以上所述，轉矩傳遞設備的接合方案在圖lb的運行模式表和固定比模式表中示出。圖lb也提供了可利用例如在圖lb中給出的齒圏/ 太陽齒輪齒數比獲得的轉矩比的例子。Nju/Ns!的值是行星齒輪組20的 齒數比；且NR2/Ns2的值是行星齒輪組30的齒數比。同樣，圖lb的圖 表描述了利用給出的齒數比樣本獲得的比級。例如，第一和第二固定前 進轉矩比之間的級比是2.00,第二和第三固定前進轉矩比之間的級比是 1.50,第三和第四固定前進轉矩比之間的級比是1.33,且比展寬是4.00。 第二典型實施例的描述參考圖2a,圖中示出了動力系110,包括連接到一般地以數字114 指示的改進的電可變變速器的一個優(yōu)選實施例的發(fā)動機12。變速器114 設計為接收來自發(fā)動機12的其驅動動力的至少部分。在所描繪的實施例中，發(fā)動機12也可以是化石燃料發(fā)動機，例如 容易地適合于提供其可利用動力輸出的柴油發(fā)動機，該動力輸出典型地 以恒定每分鐘定轉數(RPM)傳輸。如所示出，發(fā)動機12具有用作變 速器114的輸入構件17的輸出軸。瞬態(tài)轉矩阻尼器(未示出)也可以 實施在發(fā)動機12和變速器的輸入構件17之間。與以其將發(fā)動機12連接到變速器輸入構件17的裝置無關，變速器 輸入構件17可運行地連接到變速器114內的行星齒輪組。變速器114 的輸出構件19連接到最終驅動件16。變速器114利用了兩個優(yōu)選地具有行星齒輪組120和130性質的差 動齒輪組。行星齒輪組120利用了典型地指示為齒圏的外齒輪構件124。 齒圈構件124包圍了典型地指示為太陽齒輪的內齒輪構件122。行星架 構件126旋轉地支承了多個行星齒輪127,使得每個行星齒輪127嚙合 地接合第 一行星齒輪組120的外部的齒圈構件124和內部的太陽齒輪構 件122。行星齒輪組130也具有經常也指示為齒圏的外齒輪構件134，外齒 輪構件包圍經常也指示為太陽齒輪的內齒輪構件132。多個行星齒輪137 也旋轉地安裝在行星架構件136上，使得每個行星齒輪構件137同時地 且嚙合地接合行星齒輪組130的外部的齒圈構件134和內部的太陽齒輪 構件132。變速器輸出構件19與行星齒輪組130的行星架構件136連接。相 互連接構件170連續(xù)地將行星齒輪組120的行星架構件126與行星齒輪 組130的齒圏構件134連4妻。變速器114也分別合并了第一和第二馬達/發(fā)電機180和182。第一 馬達/發(fā)電機180的定子固定到變速器殼體160。第一馬達/發(fā)電機180 的轉子通過例如爪形離合器192的轉矩傳送設備選擇地可連接到行星齒 輪組130的行星架構件136或行星齒輪組120的太陽齒輪構件122。爪 形離合器192被控制為在位置"A"和位置"B"之間交替。第一馬達/ 發(fā)電機180的轉子通過偏置齒輪裝置194連接到爪形離合器192。第二馬達/發(fā)電機182的定子也固定到變速器殼體160。第二馬達/ 發(fā)電機182的轉子固定到行星齒輪組130的太陽齒輪構件132。例如輸入離合器150的第一轉矩傳遞設備選擇地將行星齒輪組120 的行星架構件126與輸入構件17連接。例如輸入離合器152的第二轉 矩傳遞設備選擇地將行星齒輪組120的太陽齒輪構件122與輸入構件17 連接。例如離合器154的第三轉矩傳遞設備選擇地將行星齒輪組120的 齒圈構件124與行星齒輪組130的行星架構件136連接。例如制動器155 的第四轉矩傳遞設備與馬達/發(fā)電機180并聯連接，以選4奪地制動馬達/ 發(fā)電機180的旋轉。例如制動器157的第五轉矩傳送設備與馬達/發(fā)電機 182并聯連接，以選擇地制動馬達/發(fā)電機182的旋轉。第一、第二、第 三、第四、第五轉矩傳遞設備150、 152、 154、 155、 157和爪形離合器 192用于幫助選擇混合動力變速器114的運行模式?，F在返回到動力源的描述，/人前述描述中且特別地參考圖2a,應顯 見的是，變速器114選擇地從發(fā)動機12接收動力?；旌蟿恿ψ兯倨饕?與電源186交換動力，電源186可運行地連接到控制器188。電源186分配電力的能力的例如燃料電池的其他電源，而不改變本發(fā)明的構思。 如上所述，每個實施例具有十四至十六個功能要求(對應于在圖中示出的每個運行模式表的14至16行)，它們可以分組為五個運行模式。 第一運行模式是"電池后退模式，，，該模式對應于圖2b的運行模式表 的第一行(Batt Rev)。在此^t式中，發(fā)動機關閉且有效地允許連接到 發(fā)動機的變速器元件受到發(fā)動機慣性轉矩而憑慣性前進。EVT由馬達/ 發(fā)電機的一個使用來自電池的能量驅動，從而導致車輛向后移動。另一 個馬達/發(fā)電才幾可以以此才莫式或可以不以此才莫式旋轉。如在圖2b中顯示， 在此模式中，離合器154和制動器157接合，馬達180具有-1.00單位的 轉矩，馬達/發(fā)電機182被制動且例如實現了-3.00的輸出轉矩。第二運行模式是"EVT后退模式"(或機械后退模式)，該模式對 應于圖2b的運行模式表的第二行(EVT Rev)。在此模式中，EVT由 發(fā)動機驅動且由馬達/發(fā)電機的一個驅動。另一個馬達/發(fā)電機以發(fā)電機 模式運行且將所生成的能量的100%傳遞回到驅動馬達。凈效應是驅動 車輛后退。在此模式中，離合器150和152接合，發(fā)電機180具有-6.55 單位的轉矩，馬達182具有-2.78單位的轉矩，且對應于1單位的輸入轉 矩實現了-8.33的輸出轉矩。第三運行模式包括"后退和前進發(fā)動模式"，這對應于每個運行模 式表的笫三行和第四行(TCRev和TCFor),例如圖2b所示。在此模 式中，EVT由發(fā)動機和馬達/發(fā)電機的一個驅動。在發(fā)電機單元中生成 的能量的可選擇的部分存儲在電池內，使得剩余的能量傳遞到馬達。在 此模式中，離合器150和152接合，且馬達/發(fā)電機180作為發(fā)電機運行 具有5.67個轉矩單位，馬達/發(fā)電機182作為馬達運行具有-2.33個轉矩 單位，且實現了-7.00的轉矩比。在TCFor模式中，馬達/發(fā)電機180作 為馬達運行具有2.13個轉矩單位，馬達/發(fā)電機182作為發(fā)電機運行具 有1.56個轉矩單位，且實現了 4.69的轉矩比。對于這些轉矩比，發(fā)電 機能量的大約99%存儲在電池內。第四運行模式包括"范圍1.1、范圍1.2、范圍1.3、范圍1.4、范圍 1.5、范圍2.1、范圍2.2和范圍2.3"模式，它們對應于圖2b的運行模 式表的5至12行。在此模式中，EVT由發(fā)動機以及馬達/發(fā)電機的作為 馬達運行的 一個驅動。另 一個馬達/發(fā)電機作為發(fā)電機運行且將所生成的 能量的100%傳遞回到馬達。由范圍1.1、 1.2等表示的運行點是在由EVT 所提供的前進速度比的連續(xù)性內的離散的點。例如，在圖2b中，通過 使離合器150和152接合且將爪形離合器192設定到位置A實現了從4.69至1.36的比范圍；通過使離合器150和152接合且將爪形離合器 192設定到位置B實現了 1.00至0.54的比范圍。第五運行模式包括固定"比"模式(Fl、 F2、 F3和F4),它們對 應于圖2b的運行模式表的13至16行。在此模式中，變速器的運行類 似于常規(guī)自動變速器的運行，其中三個轉矩傳遞設備接合以造成離散的 傳動比。在固定比F1中，離合器150、 154和制動器157接合以實現3.00 的固定比。在固定比F2中，離合器152和制動器155、 157接合以實現 1.50的固定比。在固定比F3中，離合器150、 152和154接合以實現1.00 的固定比。在固定比F4中，離合器152、 154和制動器155接合以實現 0.75的固定比。如以上所述，轉矩傳遞設備的接合方案在圖2b的運行才莫式表和固 定比模式表中示出。圖2b也提供了可利用例如在圖2b中給出的齒圏/ 太陽齒輪齒數比獲得的轉矩比的例子。NR1/NS1的值是行星齒輪組120 的齒數比；且NR2/Ns2的值是行星齒輪組130的齒數比。同樣，圖2b的 圖表描述了利用給出的齒數比的樣本獲得的比級。例如，第一和第二固 定前進轉矩比之間的級比是2.00，第二和第三固定前進轉矩比之間的級 比是1.50,第三和第四固定前進轉矩比之間的級比是1.33,且比展寬是 4.00。第三典型實施例的描述參考圖3a，圖中示出了動力系210,包括連接到一般地以數字214 指示的改進的電可變變速器的一個優(yōu)選實施例的發(fā)動機12。變速器214 設計為接收來自發(fā)動機12的其驅動動力的至少部分。如所示出，發(fā)動 機12具有用作變速器214的輸入構件17的輸出軸。瞬態(tài)轉矩阻尼器(未 示出)也可以實施在發(fā)動才幾12和變速器214的輸入構件17之間。與以其將發(fā)動機12連接到變速器輸入構件17的裝置無關，變速器 輸入構件可運行地連接到變速器214內的行星齒輪組。變速器214的輸 出構件19連接到最終驅動件16。變速器214利用了兩個優(yōu)選地具有行星齒輪組220和230性質的差 動齒輪組。行星齒輪組220利用了典型地指示為齒圏的外齒輪構件224。 外齒圈構件224包圍了典型地指示為太陽齒輪的內齒輪構件222。行星 架構件226旋轉地支承了多個行星齒輪227，使得每個行星齒輪227同 時地且嚙合地接合第一4亍星齒輪組220的外部的齒圈構件224和內部的太陽齒輪構件222。行星齒輪組230也具有外齒圈構件234,外齒圈構件包圍內太陽齒 輪構件232。多個行星齒輪237也旋轉地安裝在行星架構件236上，使 得每個行星齒輪構件237同時地且嚙合地接合行星齒輪組230的外齒圈 構件234和內太陽齒輪構件232。變速器輸出構件19連接到行星架構件236。相互連接構件270連續(xù) 地將太陽齒輪構件222與太陽齒輪構件232連接。變速器214也分別合并了第一和第二馬達/發(fā)電機280和282。第一 馬達/發(fā)電機280的定子固定到變速器殼體260。第一馬達/發(fā)電機280 的轉子固定到太陽齒輪構件222 。第二馬達/發(fā)電機282的定子也固定到變速器殼體260。第二馬達/ 發(fā)電機282的轉子通過例如爪形離合器292的轉矩傳送設備選擇地可連 接到行星架構件236或齒圏構件234。爪形離合器292被控制為在位置 "A，，和位置"B"之間交替。第一馬達/發(fā)電機280的轉子通過偏置齒 輪裝置294連接到爪形離合器292。例如輸入離合器250的第一轉矩傳遞設備選擇地將行星架構件226 與輸入構件17連接。例如輸入離合器252的第二轉矩傳遞設備選擇地 將太陽齒輪構件222與輸入構件17連接。例如離合器254的第三轉矩 傳遞設備選擇地將齒圈構件224與行星架構件236連接。例如制動器255 的第四轉矩傳遞設備與馬達/發(fā)電機280并聯連接，以選擇地制動馬達/ 發(fā)電機280的旋轉。例如制動器257的第五轉矩傳送設備與馬達/發(fā)電機 282并聯連接，以選擇地制動馬達/發(fā)電機282的旋轉。第一、第二、第 三、第四、第五轉矩傳遞設備250、 252、 254、 255、 257和爪形離合器 292用于幫助選擇混合動力變速器214的運行模式。混合動力變速器214從發(fā)動機12接收動力，也從電源286接收動 力，電源286可運行地連接到控制器288。圖3b的運行模式表圖示了對于變速器214的五個運行模式的離合 接合、馬達/發(fā)電機情況和輸出/輸入比。這些模式包括"電池后退模式" (Batt Rev) 、 "EVT后退模式，，(EVT Rev)、"后退和前進發(fā)動模 式"(TC Rev和TC For ),"范圍1.1、范圍1,2、范圍1.3...才莫式"和 "固定比才莫式"(Fl、 F2、 F3、 F4),如以上所述。如以上所述，轉矩傳遞設備的接合方案在圖3b的運行模式表和固定比模式表中示出。圖3b也提供了可利用例如在圖3b中給出的齒圈/太陽齒輪齒數比獲得的轉矩比的例子。NR1/NS1的值是行星齒輪組220 的齒數比；且NR2/Ns2的值是行星齒輪組230的齒數比。同樣，圖3b的 圖表描述了利用給出的齒數比的樣本獲得的比級。例如，第一和第二固 定前進轉矩比之間的級比是2.11 ，且比展寬是5.70。 第四典型實施例描述參考圖4a,圖中示出了動力系310，包括連接到一般地以數字314 指示的改進的電可變變速器的一個優(yōu)選實施例的發(fā)動機12。變速器314 設計為接收來自發(fā)動機12的其驅動動力的至少部分。如所示出，發(fā)動機12具有用作變速器314的輸入構件17的輸出軸。 瞬態(tài)轉矩阻尼器(未示出)也可以實施在發(fā)動機12和變速器的輸入構 件17之間。與以其將發(fā)動機12連接到變速器輸入構件17的裝置無關，變速器 輸入構件17可運行地連接到變速器314內的行星齒輪組。變速器314 的輸出構件19連接到最終驅動件16。變速器314利用了兩個4亍星齒輪組320和330。行星齒輪組320利 用了外齒圏構件324,外齒圈構件324包圍了內太陽齒輪構件322。行 星架構件326旋轉地支承了多個行星齒輪327,使得每個行星齒輪327 嚙合地接合第一行星齒輪組320的外齒圈構件324和內太陽齒輪構件 322。行星齒輪組330也具有外齒圏構件334,外齒圏構件包圍內太陽齒 輪構件332。多個行星齒輪337也旋轉地安裝在行星架構件336上，使 得每個行星齒輪構件337同時地且嚙合地接合行星齒輪組330的外齒圏 構件334和內太陽齒輪構件332。變速器輸出構件19與行星架構件326連接。相互連接構件370連 續(xù)地將齒圏構件324與太陽齒輪構件332連接。變速器314也分別合并了第一和第二馬達/發(fā)電機380和382。第一 馬達/發(fā)電機380的定子固定到變速器殼體360。第一馬達/發(fā)電機380 的轉子固定到太陽齒輪構件322。第二馬達/發(fā)電機382的定子也固定到變速器殼體360。第二馬達/ 發(fā)電機382的轉子通過例如爪形離合器392的轉矩傳送設備選擇地可連 接到齒圈構件334或行星架構件326。爪形離合器392被控制為在位置"A"和位置"B"之間交替。第一馬達/發(fā)電機380的轉子通過偏置齒 輪裝置394連接到爪形離合器392。例如輸入離合器350的第一轉矩傳遞設備選擇地將太陽齒輪構件 332與輸入構件17連接。例如輸入離合器352的第二轉矩傳遞設備選擇 地將行星架構件336與輸入構件17連接。例如離合器354的第三轉矩 傳遞設備選擇地將行星架構件326與行星架構件336連接。例如制動器 355的第四轉矩傳送設備與馬達/發(fā)電才幾380并聯連接，以選擇地制動馬 達/發(fā)電機380的旋轉。例如制動器357的第五轉矩傳送設備與馬達/發(fā) 電機3S2并聯連接，以選擇地制動馬達/發(fā)電機382的旋轉。第一、第二、 第三、第四、第五轉矩傳遞設備350、 352、 354、 355、 357和爪形離合 器392用于幫助選擇變速器314的運行模式?；旌蟿恿ψ兯倨?14從發(fā)動4幾12接收動力，也與電源386交換動 力，電源386可運行地連接到控制器388。圖4b的運行模式表圖示了對于變速器314的五個運行模式的離合 接合、馬達/發(fā)電機情況和輸出/輸入比。這些模式包括"電池后退模式" (BattRev)、 "EVT后退模式"(EVT Rev)、"后退和前進發(fā)動模 式"(TCRev和TCFor)，"連續(xù)可變變速器范圍模式"(范圍l.l、 范圍1.2、范圍1.3...)和"固定比模式"(Fl、 F2、 F3、 F4),如以上 所述。如以上所述，轉矩傳遞設備的接合方案在圖4b的運行模式表和固 定比模式表中示出。圖4b也提供了可利用例如在圖4b中給出的齒圈/ 太陽齒輪齒數比獲得的轉矩比的例子。NR1/NS1的值是行星齒輪組320 的齒數比；且NR2/Ns2的值是行星齒輪組330的齒數比。同樣，圖4b的 圖表描述了利用給出的齒數比的樣本獲得的比級。例如，第一和第二固 定前進轉矩比之間的級比是1.87,且比展寬是5.19。第五典型實施例描述參考圖5a,圖中示出了動力系410,包括連接到一般地以數字414 指示的改進的電可變變速器的一個優(yōu)選實施例的發(fā)動機12。變速器414 設計為接收來自發(fā)動機12的其驅動動力的至少部分。如所示出，發(fā)動機12具有用作變速器414的輸入構件17的輸出軸。 瞬態(tài)轉矩阻尼器(未示出)也可以實施在發(fā)動機12和變速器的輸入構 件17之間。與以其將發(fā)動機12連接到變速器輸入構件17的裝置無關，變速器輸入構件17可運行地連接到變速器414內的行星齒輪組。變速器414 的輸出構件19連接到最終驅動件16。變速器414利用了兩個行星齒輪組420和430。 4亍星齒輪組420利 用了外齒圈構件424,外齒圈構件424包圍了內太陽齒輪構件422。行 星架構件426旋轉地支承了多個行星齒輪427,使得每個行星齒輪427 嚙合地接合第一行星齒輪組420的外齒圈構件424和內太陽齒輪構件 422。行星齒輪組430也具有外齒圈構件434,外齒圈構件包圍內太陽齒 輪構件432。多個行星齒輪437也旋轉地安裝在行星架構件436上，使 得每個行星齒輪437同時地且嚙合地接合行星齒輪組430的外齒圈構件 434和內太陽齒4侖構件432。變速器輸出構件19連續(xù)地與行星架構件426連接。相互連接構件 470連續(xù)地將太陽齒輪構件432與變速器殼體460連接。變速器414也分別合并了第一和第二馬達/發(fā)電機480和482。第一 馬達/發(fā)電機480的定子固定到變速器殼體460。第一馬達/發(fā)電4幾480 的轉子固定到太陽齒輪構件422 。第二馬達/發(fā)電機482的定子也固定到變速器殼體460。第二馬達/ 發(fā)電機482的轉子通過例如爪形離合器492的轉矩傳送設備選擇地可連 接到行星齒輪組420的齒圈構件424或行星架構件426。爪形離合器492 被控制為在位置"A"和位置"B"之間交替。第二馬達/發(fā)電機482的 轉子通過偏置齒輪裝置494連接到爪形離合器492。例如輸入離合器450的第一轉矩傳遞設備選擇地將齒圈構件424與 輸入構件17連接。例如輸入離合器452的笫二轉矩傳遞設備選擇地將 行星架構件436與輸入構件17連接。例如離合器454的第三轉矩傳遞 設備選擇地將太陽齒輪構件422與齒圈構件434連接。例如制動器455 的第四轉矩傳遞設備與馬達/發(fā)電機480并聯連接，以選擇地制動馬達/ 發(fā)電機480的旋轉。例如制動器457的第五轉矩傳送設備與馬達/發(fā)電機 482并聯連接，以選4奪地制動馬達/發(fā)電才幾482的旋轉。第一、第二、第 三、第四、第五轉矩傳遞設備450、 452、 454、 455、 457和爪形離合器 492用于幫助選擇變速器414的運行模式?；旌蟿恿ψ兯倨?14從發(fā)動 機12接收動力，也從電源486接收動力，電源486可運行地連接到控制器488。圖5b的運行模式表圖示了對于變速器414的五個運行模式的離合 接合、馬達/發(fā)電機情況和輸出/輸入比。這些模式包括"電池后退模式，， (BattRev)、"EVT后退才莫式"(EVTRev)、"后退和前進發(fā)動才莫 式"(TCRev和TCFor),"連續(xù)可變變速器范圍模式"(范圍l.l、 范圍1.2、范圍1.3...)和"固定比才莫式"(Fl、 F2、 F3),如以上所述。如以上所述，轉矩傳遞設備的接合方案在圖5b的運行模式表和固 定比模式表中示出。圖5b也提供了可利用例如在圖5b中給出的齒圈/ 太陽齒輪齒數比獲得的轉矩比的例子。NR1/NS1的值是行星齒輪組420 的齒數比；且NR2/Ns2的值是行星齒輪組430的齒數比。同樣，圖5b的 圖表描述了利用給出的齒數比的樣本獲得的比級。例如，第一和第二固 定前進轉矩比之間的級比是1.95,且比展寬是2.95。第六典型實施例描述參考圖6a,圖中示出了動力系510，包括連接到一般地以數字514 指示的改進的電可變變速器的一個優(yōu)選實施例的發(fā)動機12。變速器514 設計為接收來自發(fā)動機12的其驅動動力的至少部分。如所示出，發(fā)動機12具有用作變速器514的輸入構件17的輸出軸。 瞬態(tài)轉矩阻尼器(未示出)也可以實施在發(fā)動機12和變速器的輸入構 件17之間。與以其將發(fā)動機12連接到變速器輸入構件17的裝置無關，變速器 輸入構件17可運行地連接到變速器514內的行星齒輪組。變速器514 的輸出構件19連接到最終驅動件16。變速器514利用了兩個行星齒輪組520和530。行星齒輪組520利 用了太陽齒輪構件522。多個行星齒輪527旋轉地安裝在行星架構件526 內，使得每個行星齒輪構件527同時地且嚙合地接合行星齒輪組520的 外齒圈構件524和內太陽齒輪構件522。行星齒輪組530具有外齒圈構件534,外齒圏構件包圍內太陽齒輪 構件532。行星架構件536旋轉地支持了多個行星齒輪537、 538。行星 齒輪538嚙合地接合太陽齒輪構件532。行星齒輪537嚙合地接合齒圈 構件534和各行星齒輪538。變速器輸出構件19連續(xù)地與行星架構件526連接。相互連接構件 570連續(xù)地將太陽齒輪構件532與變速器殼體560連接。變速器514也分別合并了第一和第二馬達/發(fā)電機580和582。第一 馬達/發(fā)電機580的定子固定到變速器殼體560。第一馬達/發(fā)電才幾580 的轉子固定到太陽齒輪構件522。第二馬達/發(fā)電機582的定子也固定到變速器殼體560。第二馬達/ 發(fā)電機582的轉子通過例如爪形離合器592的轉矩傳送設備選擇地可連 接到齒圈構件524或行星架構件526。爪形離合器592被控制為在位置 "A"和位置"B"之間交替。第二馬達/發(fā)電機582的轉子通過偏置齒 輪裝置594連接到爪形離合器592。例如輸入離合器550的第一轉矩傳遞設備選擇地將齒圏構件524與 輸入構件17連接。例如輸入離合器552的第二轉矩傳遞設備選擇地將 齒圈構件534與輸入構件17連接。例如離合器554的第三轉矩傳遞設 備選擇地將太陽齒輪構件522與行星架構件536連接。例如制動器555 的第四轉矩傳遞設備與馬達/發(fā)電機580并聯連接，以選擇地制動馬達/ 發(fā)電機580的旋轉。例如制動器557的第五轉矩傳送設備與馬達/發(fā)電機 582并聯連接，以選擇地制動馬達/發(fā)電機582的旋轉。第一、笫二、第 三、第四、第五轉矩傳遞設備550、 552、 554、 555、 557和爪形離合器 592用于幫助選擇混合動力變速器514的運行模式?；旌蟿恿ψ兯倨?14/人發(fā)動機12接收動力，且也與電源586交換: 動力，電源586可運^f亍地連纟妄到控制器588。圖6b的運行模式表圖示了對于變速器514的五個運行模式的離合 接合、馬達/發(fā)電機情況和輸出/輸入比。這些模式包括"電池后退模式" (Batt Rev) 、"EVT后退模式，，(EVT Rev)、"后退和前進發(fā)動才莫 式"(TCRev和TCFor),"連續(xù)可變變速器范圍模式"(范圍l.l、 范圍1.2、范圍1.3...)和"固定比才莫式，，(F].、 F2、 F3),如以上所述。如以上所述，轉矩傳遞設備的接合方案在圖6b的運行模式表和固 定比模式表中示出。圖6b也提供了可利用例如在圖6b中給出的齒圈/ 太陽齒輪齒數比獲得的轉矩比的例子。NR/NS1的值是行星齒輪組520 的齒數比；且NR2/Ns2的值是行星齒輪組530的齒數比。同樣，圖4b的 圖表描述了利用給出的齒數比的樣本獲得的比級。例如，第一和第二固 定前進轉矩比之間的級比是1.95,且比展寬是2.95。第七典型實施例描述參考圖7a，圖中示出了動力系610,包括連接到一般地以數字614指示的改進的電可變變速器的一個優(yōu)選實施例的發(fā)動才幾12。變速器614設計為接收來自發(fā)動4幾12的其驅動動力的至少部分。如所示出，發(fā)動機12具有用作變速器614的輸入構件17的輸出軸。 瞬態(tài)轉矩阻尼器(未示出)也可以實施在發(fā)動機12和變速器的輸入構 件17之間。與以其將發(fā)動機12連接到變速器輸入構件17的裝置無關，變速器 輸入構件17可運行地連接到變速器614內的行星齒輪組。變速器614 的輸出構件19連接到最終驅動件16。變速器614利用了兩個4t星齒輪組620和630。 4亍星齒輪組620利 用了外齒圏構件624,外齒圈構件624包圍了內太陽齒輪構件622。行 星架構件626可旋轉地支持了多個行星齒輪627,使得每個行星齒輪構 件627嚙合地接合第一行星齒輪組620的外齒圈構件624和內太陽齒輪 構件622。行星齒輪組630也具有外齒圈構件634,外齒圈構件包圍內太陽齒 輪構件632。多個行星齒輪637也可旋轉地安裝在行星架構件636內， 使得每個行星齒輪構件637同時且嚙合地接合行星齒輪組630的外齒圈 構件634和內太陽齒4侖構件632。變速器輸出構件19與行星架構件626連接。相互連接構件670連 續(xù)地將太陽齒輪構件632與變速器殼體670連接。變速器614也分別合并了第一和第二馬達/發(fā)電機680和682。第一 馬達/發(fā)電機680的定子固定到變速器殼體660。笫一馬達/發(fā)電機680 的轉子固定到齒圈構件624。第二馬達/發(fā)電機682的定子也固定到變速器殼體660。第二馬達/ 發(fā)電機682的轉子通過例如爪形離合器692的轉矩傳送設備選擇地可連 接到行星架構件636或行星架構件626。爪形離合器692被控制為在位 置"A，，和位置"B"之間交替。第二馬達/發(fā)電機682的轉子通過偏置 齒輪裝置694連接到爪形離合器692。例如輸入離合器650的第一轉矩傳遞設備選擇地將太陽齒輪構件 622與輸入構件17連接。例如輸入離合器652的第二轉矩傳遞設備選擇 地將行星架構件636與輸入構件17連接。例如離合器654的第三轉矩 傳遞設備選擇地將太陽齒輪構件622與齒圈構件634連接。例如制動器 655的第四轉矩傳遞設備與馬達/發(fā)電機680并耳關連接，以選擇地制動馬達/發(fā)電機680的旋轉。例如制動器657的笫五轉矩傳送設備與馬達/發(fā) 電機682并聯連接，以選擇地制動馬達/發(fā)電機682的旋轉。第一、第二、 第三、第四、第五轉矩傳遞設備650、 652、 654、 655、 657和爪形離合 器692用于幫助選擇變速器614的運行模式?；旌蟿恿ψ兯倨?14從發(fā)動機12接收動力，且也與電源686交換: 動力，電源686可運4亍地連接到控制器688。圖7b的運行模式表圖示了對于變速器614的五個運行模式的離合 接合、馬達/發(fā)電機情況和輸出/輸入比。這些模式包括"電池后退模式" (BattRev)、"EVT后退沖莫式，，(EVT Rev)、"后退和前進發(fā)動才莫 式"(TCRev和TCFor),"連續(xù)可變變速器范圍模式"(范圍l.l、 范圍1.2、范圍1.3...)和"固定比模式，，(Fl、 F2、 F3),如以上所述。如以上所述，轉矩傳遞設備的接合方案在圖7b的運行模式表和固 定比;f莫式表中示出。圖7b也提供了可利用例如在圖7b中給出的齒圈/ 太陽齒輪齒數比獲得的轉矩比的例子。NR1/NS1的值是行星齒輪組620 的齒數比；且NR2/NS2的值是行星齒輪組630的齒數比。同樣，圖7b 的圖表描述了利用給出的齒數比的樣本獲得的比級。例如，第一和第二 固定前進轉矩比之間的級比是1.54。在權利要求書中，語言"連續(xù)地連接的"或"將其連續(xù)地連接"指 直接連接或成比例地以齒輪連接，例如齒輪連接到偏置軸線。同樣，"靜 止構件，，或"地"可以包括變速器殼體(外殼)或任何其他非旋轉部件 或多個部件。同樣，當轉矩傳送機構被稱為將某物連接到齒輪組的構件 時，它也可以連接到相互連接構件，相互連接構件將其與此構件連接。雖然披露了本發(fā)明的多種優(yōu)選實施例，但應理解的是，本發(fā)明的構 思容許多種對本領域一般技術人員顯見的改變。因此，本發(fā)明的范圍不限制到所示出和描述的細節(jié)，而是意圖于包括在附帶的權利要求書范圍內的所有變化和l奮改。
權利要求
1.一種電可變變速器，包括接收來自發(fā)動機的動力的輸入構件；輸出構件；第一和第二馬達/發(fā)電機；第一和第二差動齒輪組，每個具有第一、第二和第三構件；所述的輸入構件非連續(xù)地與所述的齒輪組的任何構件連接，且所述的輸出構件連續(xù)地與所述的齒輪組的構件連接；將所述的第一齒輪組的所述的第一構件與所述的第二齒輪組的所述的第一構件或與靜止構件連續(xù)地連接的相互連接構件；所述的第一馬達/發(fā)電機連續(xù)地與所述的第一或第二齒輪組的構件連接；所述的第二馬達/發(fā)電機交替地與所述的第一或第二齒輪組的所述的構件的兩個連接；選擇地將所述的第一或第二齒輪組的構件與所述的輸入構件連接的第一轉矩傳遞設備；選擇地將所述的第一或第二齒輪組的構件與所述的輸入構件連接的第二轉矩傳遞設備，此構件與由第一轉矩傳遞設備所連接的構件不同；選擇地將所述的第一齒輪組的構件與所述的第二齒輪組的構件連接的第三轉矩傳遞設備；與所述的第一和第二馬達/發(fā)電機的一個并聯連接的第四轉矩傳遞設備，以選擇地防止其轉動；與所述的馬達/發(fā)電機的另一個并聯連接的第五轉矩傳遞設備，以選擇地防止其轉動；其中所述的第一、第二、第三、第四和第五轉矩傳遞設備可接合以提供帶有連續(xù)可變速度比范圍和直至四個固定的前進速度比的電可變變速器。
2. 根據權利要求1所述的電可變變速器，其中所述的第一和第二差 動齒輪組是行星齒輪組。
3. 根據權利要求2所述的電可變變速器，其中所述的行星齒輪組的 每個的行星架是單小齒輪行星架。
4. 根據權利要求2所述的電可變變速器，其中所述的行星齒輪組的至少一個行星架是雙小齒輪行星架。
5. 根據權利要求1所述的電可變變速器，其中所述的第一、第二、 第三、笫四和第五轉矩傳遞設備和所述的第一和第二馬達/發(fā)電機可運 行，以在電可變變速器中提供五個運行模式，包括電池后退模式、EVT 后退模式、后退和前進發(fā)動模式、連續(xù)可變變速器范圍模式和固定比模 式。
6. —種電可變變速器，包括 接收來自發(fā)動才幾的動力的輸入構件； 輸出構件；第一和第二馬達/發(fā)電機；第一和第二差動齒輪組，每個具有第一、第二和第三構件；的輸出構件連續(xù)地與所述的齒輪組的構件連接；、口 "' 、 ^ 將所述的第 一齒輪組的所述的第 一構件與所述的第二齒輪組的所述的第 一 構件或與靜止構件連續(xù)地連接的相互連接構件；所述的第一馬達/發(fā)電機連續(xù)地與所述的第一或第二齒輪組的構件連接；所述的第二馬達/發(fā)電機通過爪形離合器選擇地與所述的第一或第 二齒輪組的所述的構件的兩個連接；用于選擇地將所述的笫一和第二齒輪組的所述的構件與所述的輸 入構件或與所述的行星齒輪組的其他構件相互連接的第一、第二、第三、 第四和第五轉矩傳遞設備，所述的第一、第二、第三、第四和第五轉矩 傳遞設備可接合以才是供帶有在所述的輸入構件和所述的輸出構件之間 的連續(xù)可變速度比范圍和多個固定前進速度比的電可變變速器。
7. 根據權利要求6所述的電可變變速器，其中所迷的第一和第二差 動齒輪組是行星齒輪組，且所述的第一轉矩傳遞設備選擇地將所述的第 一或第二行星齒輪組的構件與所述的輸入構件連接。
8. 根據權利要求7所述的電可變變速器，其中所述的笫二轉矩傳遞 設備選擇地將所述的第 一 或第二行星齒輪組的構件與所述的輸入構件 連接，此構件與由第 一轉矩傳遞設備所連接的構件不同。
9. 根據權利要求8所述的電可變變速器，其中所述的第三轉矩傳遞設備選擇地將所述的第一齒輪組的構件與所述的笫二齒輪組的構件連接。
10. 根據權利要求9所述的電可變變速器，其中所述的第四轉矩傳 遞設備與所迷的馬達/發(fā)電機的 一個并聯連接，以選擇地防止其旋轉。
11. 根據權利要求IO所述的電可變變速器，其中所述的第五轉矩傳 遞設備與所述的馬達/發(fā)電機的另 一個并聯連接，以選擇地防止其旋轉。
12. 根據權利要求6所述的電可變變速器，其中所述的行星齒輪組的每個的行星架是單小齒輪行星架。
13. 根據權利要求6所述的電可變變速器，其中所述的行星齒輪組 的至少 一 個行星架是雙小齒輪行星架。
全文摘要
本發(fā)明的電可變變速器族提供了低內含物、低成本的電可變變速器機構，包括第一和第二差動齒輪組、電池、兩個可互換地用作馬達或發(fā)電機的電機、五個可選擇的轉矩傳遞設備和爪形離合器?？蛇x擇的轉矩傳遞設備單獨地或以兩個、三個或四個而組合地接合，以產生帶有連續(xù)可變速度范圍(包括后退)和直至四個機械地固定的前進速度比的EVT。轉矩傳遞設備和第一和第二馬達/發(fā)電機可運行以在電可變變速器中提供五個運行模式，包括電池后退模式、EVT后退模式、后退和前進發(fā)動模式、連續(xù)可變變速器范圍模式和固定比模式。
文檔編號F16H3/72GK101273219SQ200680035653
公開日2008年9月24日 申請日期2006年7月31日 優(yōu)先權日2005年9月29日
發(fā)明者M·拉哈文, N·K·布克諾爾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司