技术领域
[0001]本
发明涉及在中间轴上具有基本相同的
齿轮组以能够分 担
扭矩载荷的
变速器。
背景技术
[0002]
汽车包括动
力系，该动力系包括
发动机、
多档变速器以 及
差速器或
主减速器。多档变速器通过允许发动机在其速度范围内多 次运行来增大车辆的整体运行范围。变速器中可用的多个
前进档的数 目确定了发动机速度范围重复的次数。早期的行星齿轮变速器具有两 个速度范围。这严格地限制了车辆的整体速度范围，并且需要可产生 通过宽速度范围的扭矩的比较大型的发动机。这导致巡航期间发动机 运行在特定的
燃料消耗点，而不是最有效的点。因此，具有三个或四 个速比的更加昂贵的
中间轴变速器变得更加流行。
[0003]随着三档或四档
自动变速器的出现，行星齿轮变速器在 驾车族中更加流行。这些变速器提高了车辆的运行性能和燃料经济性。 增多的速比减少了速比之间的档位间隔，因此通过在正常车辆
加速情 况下使操作员基本无法察觉到速比变化而提高了变速器的换档
质量。
[0004]多种不同类型的变速器被用于传递多个速比，包括手动、 手自一体、双
离合器与行星齿轮变速器。例如，典型的多档
双离合器 变速器使用两个摩擦离合器与几个爪形离合器/同步器的组合，通过在 一个摩擦离合器与另一摩擦离合器之间变换，在实际进行动态换档之 前对于将要到来的
传动比“预先选择”同步器，以来获得“动力连通” 或动态换档。这个构思通常使用具有不同专用齿轮对的中间轴齿轮来 实现各前进档(除了在前置发动机
后轮驱动应用中一些变速器能够获 利直接档传动比之外)。用于特定应用的变速器可能依赖于多种因素， 例如所需部件的最小型化、封装限制、传动比
覆盖范围以及起动的扭 矩需求。
[0005]双离合器变速器(DCT)为并联作用的可操作的双手动型 变速器模
块。DCT通常以交替的方式换档，使得一个模块承担扭矩，而 另一个模块选择下一速比。这样，DCT可全时传递扭矩，没有中断。但 是，它们包括两个变速器模块的复杂性、重量和体积，其中一个变速 器模块在所有给定时间内都不使用。另外，由于DCT以交替的方式换 档，几乎一半的速比在所有给定的时刻无法选择。也就是说，例如， 在没有扭矩中断的情况下，传统DCT无法从其第六档直接换至其第二 或第四档。
发明内容
[0006]提供了一种变速器，其构造类似于双输入离合器变速器， 但是在两个中间轴上具有基本上相同的齿轮组，使得在给定运行模式/ 速比下，两个模块(即，两个中间轴和其安装在其上的齿轮组)都可 同时用于承担扭矩载荷，以降低变速器的复杂性、体积和重量。因为 扭矩载荷被分担，所以更小(从而更轻)的中间轴就可满足耐用性需 求。因为包括多个相同部件，所以可降低制造成本。
[0007]所述变速器包括输入元件和输出元件。第一和第二中间 轴具有基本上相同的齿轮组，所述基本上相同的齿轮组具有分别与所 述第一和第二中间轴同轴且可与所述第一和第二中间轴选择性连接以 随其旋转。输出齿轮与所述输出元件同轴并可随其旋转，且与所述基 本相同的齿轮组
啮合。第一和第二扭矩传递装置(例如，盘离合器， 或一个盘离合器和单向
飞轮离合器)可操作用于将扭矩从所述输入元 件分别传递到所述第一中间轴和所述第二中间轴。扭矩传递机构与中 间轴同轴安装且可绕其旋转，并可与所述中间轴上安装的齿轮选择性 接合。
控制器操作地连接到所述扭矩传递机构和至少一个所述扭矩传 递装置。连接到所述控制器的所述扭矩传递机构和所述扭矩传递装置 可响应于所述控制器以不同的组合选择地接合，以在所述输入元件与 所述输出元件之间建立不同的速比，包括使用任一中间轴来承担扭矩 而可在所述输入元件与所述输出元件之间建立的至少一个速比。
[0008]所述扭矩传递机构和所述扭矩传递装置接合，使得在这 样一个速比期间，所述扭矩由所述第一和第二中间轴均等地承担。在 换档期间，如果要保持输入扭矩，那么因为一个中间轴必须承受所有 的扭矩，在换档期间载荷会瞬时地加倍；但是，换档事件占据比载荷 分担运行少得多的变速器运行时间，因此可主要基于载荷分担运行就 耐用性方面来设计所述中间轴。因此，每个中间轴都可比没有相同中 间轴齿轮组的变速器中的中间轴更小和更轻许多，没有相同中间轴齿 轮的变速器不会发生扭矩载荷分担。用于
支撑各种部件的
轴承的载荷 也类似地减小；因此，可使用更小和更轻的轴承。
[0009]因为在每个中间轴上使用基本上相同的齿轮组，所以变 速器可跳档换挡，即，在两个不连续的速比之间换档，因为通过使用 任一个或两个中间轴及任一个或两个基本相同的齿轮组来承受扭矩载 荷，可得到所有速比。这可允许变速器以比传统DCT更宽的挡位间隔 来设计更少的速比，所以，无需中断扭矩就可进行例如从第五速比直 接至第三或第四速比的减档，第二速比无需足够接近第五速比以便仅 用作第四速比的替代。
[0010]所述扭矩传递装置可每个都为盘式离合器。替代地，可 使用盘式离合器和单向机械离合器(即，沿一个方向承担扭矩、并沿 相反方向自由旋转的飞轮)。该替代结构允许所述变速器构造为无需 动力中断就可从任一速比换档至任一其它速比，同时包括只一个盘式 离合器的体积、重量和成本。
[0011]在一些
实施例中，所述变速器可具有连接到一个中间轴 以向其输送扭矩或从其接收扭矩的
电动机/发
电机，或可具有连接到两 个中间轴的电动机/发电机。在任一这种实施例中，所述变速器可操作 为混合电动机械变速器，并可提供仅使用机械能的运行模式(其中电 动机/发电机关闭)，仅使用
电能的运行模式(其中连接到输入元件的 动力源(例如
内燃机)关闭，电动机/发电机提供扭矩)、和混合运行 模式(其中发动机和电动机/发电机都向各自的中间轴提供扭矩)。由 于电动机/发电机可用于在接合扭矩传递机构之前调节中间轴的速度， 所以无论是与扭矩传递机构分离还是与其结合，通过电动机/发电机， 都无需在中间轴上设置同步器。另外，电动机/发电机可用于重起发动 机，以从仅使用电能的模式转换为混合运行模式。
[0012]结合
附图，从实施本发明的最佳模式的详细描述可容易 地清楚本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。
附图说明
[0013]图1为动力系第一实施例的示意图，包括变速器的第一 实施例，该变速器具有盘式输入扭矩传递装置和基本上相同的中间轴 齿轮组；
[0014]图2为动力系第二实施例的示意图，包括变速器的第二 实施例，该变速器具有盘式输入扭矩传递装置、一个电动机/发电机和 基本上相同的中间轴齿轮组；
[0015]图3为动力系第三实施例的示意图，包括变速器的第三 实施例，该变速器具有盘式输入扭矩传递装置、两个电动机/发电机和 基本上相同的中间轴齿轮组；
[0016]图4为动力系第四实施例的示意图，包括变速器的第四 实施例，该变速器具有一个盘式输入扭矩传递装置、单向飞轮机构输 入离合器和基本上相同的中间轴齿轮组；
[0017]图5为动力系第五实施例的示意图，包括变速器的第五 实施例，该变速器具有一个盘式输入扭矩传递装置、单向飞轮机构输 入离合器、一个电动机/发电机和基本上相同的中间轴齿轮组；
[0018]图6为动力系第六实施例的示意图，包括变速器的第六 实施例，该变速器具有一个盘式输入扭矩传递装置、单向飞轮机构输 入离合器、一个电动机/发电机和基本上相同的中间轴齿轮组；以及
[0019]图7为动力系第七实施例的示意图，包括变速器的第七 实施例，该变速器具有一个盘式输入扭矩传递装置、单向飞轮机构输 入离合器、两个电动机/发电机和基本上相同的中间轴齿轮组。
具体实施方式
[0020]参考附图，其中在总共几个附图中，相同的附图标记指 代相同的部件，图1示出了动力系10，包括与变速器14操作地连接以 驱动车辆的主减速器16(标识为“FD”)的发动机12(标识为“E”)。 发动机12的输出元件与变速器14的输入元件17驱动地相连。阻尼机 构18吸收发动机12作用在输入元件17上的振动。变速器14具有形 式为第一中间轴20和第二中间轴22的两个中间轴，两个中间轴都与 输入元件17和输出元件24平行间隔开，并且可使用用于承担扭矩载 荷，以将扭矩从输入元件17传递到输出元件24，最后传递到与输出元 件24连接的主减速器16，如下所述。
[0021]输入齿轮组(也称为最前端齿轮组)包括共面齿轮26、 28和30。齿轮26连接成与输入元件17一起旋转，并与齿轮28和30 都啮合。齿轮28连接成与
传动轴32一起旋转。齿轮30连接成与传动 轴34一起旋转。齿轮28和30基本上相同，其中它们直径相同，并具 有相同的齿数。因此，齿轮32比齿轮26的齿数比与齿轮30相对于齿 轮26的齿数比相同。
[0022]形式为摩擦盘离合器36的第一扭矩传递装置可有选择地 接合，以将扭矩从传动轴32传递到中间轴20。形式为摩擦盘离合器 38的第二扭矩传递装置可有选择地接合，以将扭矩从传动轴34传递到 中间轴22。在
电子控制器42(标识为“C”)的控制下，摩擦盘离合 器36、38响应于通过液压系统40(标识为“HS”)输送的液压压力而 可接合。
[0023]滚柱轴承43(图1中只标记了一个，但是示出了12个) 支撑输入元件17、输出元件24、传动轴32和34、以及中间轴20、22。 每个滚柱轴承43都具有相对于外座图45可旋转的内座圈41，所述外 座圈45固定到固定元件47，例如变速器14的壳体。
[0024]第一中间轴齿轮组包括齿轮44、46、48和50，每个都支 撑成绕中间轴20同轴旋转，并可有选择地接合以与其共同旋转，如下 所述。第二中间轴齿轮组包括齿轮52、54、56和58，每个都支撑成绕 中间轴22同轴旋转，并可有选择地接合以与其共同旋转，如下所述。 第一和第二中间轴齿轮组与输出齿轮组啮合，该输出齿轮组包括齿轮 60、62、64和66，每个都连接成与输出元件24共同旋转。第一中间 轴齿轮组的齿轮与第二中间轴齿轮组的齿轮基本上相同，齿轮50与齿 轮58直径相同并具有相同的齿数，齿轮48与齿轮56直径相同并具有 相同的齿数，齿轮46与齿轮54直径相同并具有相同的齿数，齿轮44 与齿轮52直径相同并具有相同的齿数。因此，齿轮50比齿轮66的齿 数比(第一齿数比，建立了输入元件17到输出元件24的第一速比) 与齿轮58比齿轮66的齿数比相同，齿轮48比齿轮64的齿数比(第 二齿数比，建立了输入元件17到输出元件24的第二速比)与齿轮56 比齿轮64的齿数比相同，齿轮46比齿轮62的齿数比(第三齿数比， 建立了输入元件17到输出元件24的第三速比)与齿轮54比齿轮62 的齿数比相同，齿轮44比齿轮60的齿数比(第四齿数比，建立了输 入元件17到输出元件24的第四速比)与齿轮52比齿轮60的齿数比 相同。从图1可知，由于齿轮50是第一中间轴齿轮组的最
小齿轮，齿 轮44是第一中间轴齿轮组的最大齿轮，所以齿数比数值按从第一齿数 比到第四齿数比的顺序增大。同样，输入元件17到输出元件24的相 应速比在数值上减小。
[0025]形式为爪形离合器的扭矩传递机构70、72
花键连接至中 间轴20以与其共同旋转，并相响应于控制器42和液压系统40而相对 于中间轴20可轴向地移动，以有选择地接合各齿轮44、46、48和50。 具体地，扭矩传递机构70可移向齿轮50，直到爪齿(未示出)将扭矩 传递机构70与齿轮50接合，以将齿轮50与中间轴20连接而共同旋 转，从而允许扭矩以第一速比从中间轴20传递到输出元件24。扭矩传 递机构70可移向齿轮48，以与齿轮48接合并将齿轮48与中间轴20 连接而共同旋转，从而允许扭矩以第二速比从中间轴20传递到输出元 件24。扭矩传递机构72可移向齿轮46，以与齿轮46接合并将齿轮46 与中间轴20连接而共同旋转，从而允许扭矩以第三速比从中间轴20 传递到输出元件24。扭矩传递机构72可移向齿轮44，以与齿轮44接 合并将齿轮44与中间轴20连接而共同旋转，从而允许扭矩以第四速 比从中间轴20传递到输出元件24。
[0026]类似地，形式为爪形离合器的扭矩传递机构74、76花键 连接至中间轴22以与其共同旋转，并相响应于控制器42和液压系统 40而相对于中间轴22可轴向地移动，以有选择地将各齿轮52、54、 56和58与中间轴22接合。具体地，扭矩传递机构74可移向齿轮58， 直到爪齿(未示出)将扭矩传递机构74与齿轮58接合为止，以将齿 轮58与中间轴22连接而共同旋转，从而允许扭矩以第一速比从中间 轴22传递到输出元件24。扭矩传递机构74可移向齿轮56，以与齿轮 56接合并将齿轮56与中间轴22连接而共同旋转，从而允许扭矩以第 二速比从中间轴22传递到输出元件24。扭矩传递机构76可移向齿轮 54，以与齿轮54接合并将齿轮54与中间轴22连接而共同旋转，从而 允许扭矩以第三速比从中间轴22传递到输出元件24。扭矩传递机构 76可移向齿轮52，以与齿轮52接合并将齿轮52与中间轴22连接而 共同旋转，从而允许扭矩以第四速比从中间轴22传递到输出元件24。
[0027]因为中间轴齿轮组的相应(即，共面的)齿轮的齿数比 相同，所以可通过接合输入盘离合器36、38两者和中间轴20上的任 一个爪形离合器70或72，以及中间轴22上的相应一个爪形离合器74 或76，以将相应的齿轮(即，共面的基本相同的齿轮)与中间轴20、 22接合而共同旋转，来获得输入元件17与输出元件24之间的期望速 比。当以这种方式接合时，每个中间轴20、22都承担基本相同的扭矩 载荷。具体地，为了在输入元件17与输出元件24之间建立第一和最 低的速比，可接合盘离合器36和38连同爪形离合器70和74，控制爪 形离合器70和74分别与齿轮50和58接合。然后，当盘离合器36和 38接合并控制爪形离合器70和74分别与齿轮48和56接合时，建立 了在顺序上比第一速比数值低的第二速比。然后，当盘离合器36和38 接合，并控制爪形离合器72和76分别与齿轮46和54接合时，建立 了在顺序上比第二速比数值低的第三速比。然后，当盘离合器36和38 接合，并控制爪形离合器72和76分别与齿轮44和52接合时，建立 了在顺序上比第三速比数值低的第四速比。本领域的普通技术人员基 于图1中所示齿轮的相对尺寸可理解，速比的数值沿着上述顺序减小。
[0028]在如上建立的各第一、第二、第三和第四速比期间，第 一和第二中间轴20、22承担基本相同的扭矩载荷，即，在给定速比时， 在中间轴20、22上的输入元件17与输出元件24之间的扭矩载荷是如 果只有一个中间轴20或22承担输入元件17与输出元件24之间的扭 矩时的一半。在从一个速比换为另一速比的换档事件期间，只有一个 中间轴20或22承担扭矩。通过松开(即分离)其中一个盘离合器36 或38，并松开与已松开的盘离合器36或38同轴的中间轴20或22上 的被接合的爪形离合器来完成这种换档。然后将中间轴20或22上不 承担扭矩的不同一个爪形离合器与齿轮组的一个齿轮接合。然后分离 与承担扭矩的中间轴20或22同轴的的那个盘离合器36或38，同时接 合另一盘离合器，使得完成速比变化。然后将中间轴上现在不承担扭 矩的相应爪形离合器与特定的齿轮接合，松开该中间轴上以前接合的 任何爪形离合器。然后接合另一个盘离合器36或38，使得两个中间轴 20、22在新建立的速比中都承担扭矩载荷。替代地，如果期望快速加 速，那么可接合未承担扭矩的中间轴上的爪形离合器，以预先选择较 高的速比，然后接合该中间轴上的盘离合器36或38，同时分离在新建 立的速比中已经承担所有扭矩的中间轴上的盘离合器。然后现在不承 担扭矩的中间轴上的爪形离合器可选择相同的较高速比，再接合已分 离的盘离合器。
[0029]例如，为了从静止不动推进主减速器16，爪形离合器70 与齿轮50接合，爪形离合器74与齿轮58接合。发动机12被起动， 盘离合器36和38接合，使得根据需要调节离合器压力，以在两个输 入轴20、22上以第一速比建立从输入元件17到输出元件24扭矩传递。 为了从第一速比转换为第二速比，在第一速比中，两个中间轴20、22 均等地承担扭矩载荷，在第二速比中，两个中间轴20、22也均等地承 担扭矩载荷，松开盘离合器36，使得输入元件17与输出元件24之间 的所有扭矩载荷都暂时由中间轴22承担。然后，将爪形离合器70移 离齿轮50，换向齿轮48并与其接合。然后当盘离合器38分离时，接 合盘离合器36。临时地，在第二速比中，所有扭矩载荷由中间轴20承 担。但是，爪形离合器74现在可移出脱开与齿轮58的接合，并移入 与齿轮56接合。盘离合器38现在也可接合，使得第二速比的扭矩载 荷在中间轴20、22之间均等地分配。如上所述，如果期望替代性的快 速加速换档，那么爪形离合器76可移入与齿轮54接合，而不是爪形 离合器74移入与齿轮56接合，然后当盘离合器36分开时可接合盘离 合器38，使得第三速比的扭矩载荷由中间轴22及其上面的齿轮和轴承 来承担。然后爪形离合器72可与齿轮46接合，并且盘离合器36接合， 使得第三速比的扭矩载荷均等地分配在两个中间轴20、22及其上面的 齿轮和轴承上。
[0030]如果控制器42确定各中间轴20、22承担的扭矩并不基 本上相等(即，不在预定百分比范围差内)，那么使用控制器42和液 压系统40来根据需要
修改输入离合器36、38的离合器压力，以调节 和保持加载在中间轴20、22上的基本相等的扭矩。减小部件尺寸
[0031]如本领域的普通技术人员所公知，滚动元件(例如齿轮 和滚柱轴承)上的磨损(w)，通过扭矩载荷(t)的通常3.0至3.3 的次幂与载荷循环数(N)(例如，载荷下的循环数)的乘积来计算， 因而其尺寸也可通过上述方式计算：w＝t3.3*N.
因此，由于上面公式中的说明，滚动元件满足耐用性需求的必要尺寸 似乎应首先由最大扭矩载荷来支配。但是，如果对于较小循环数发生 峰值载荷，那么所述磨损(w)更加依赖于较长期行驶期间的较低扭矩 载荷(即，在低扭矩载荷时更大数目的载荷循环数(N))。
[0032]这样，如果在换档期间保持输出扭矩，那么其中一个中 间轴20或22必须传递所有的扭矩，以便中间轴上的载荷瞬时加倍。 但是，换档事件是短暂的，所以对变速器设计的滚动
接触承载元件的 耐用性需求由载荷分担操作支配。因此，每个中间轴20、22都可比只 提供单个中间轴来承担输入元件17与输出元件24之间的扭矩载荷的 变速器更小和更轻。也就是说，如果载荷分担期间的扭矩载荷的值为 1.0，那么磨损(与尺寸相关的值)为13.3＝1.0/每循环，换档事件期间 中间轴上的扭矩载荷为2.0，磨损为23.3＝9.85/每循环。如果换档事件 占据少于循环数或行驶时间的约百分之十，那么连续操作(载荷分担) 引起大部分的累积滚动接触磨损。实际上，如果换档事件只占据行驶 时间的百分之一，那么基于滚动接触磨损，两个中间轴的每个中间轴 上的齿轮和轴承的尺寸都可为必须承担相同载荷的单根中间轴的尺寸 的约60％。在这种情形下，与具有相同数目的速比的传统DCT相比，这 类变速器的全跳档换挡及其它优点的“成本”大致为20％，即，对于中 间轴上总共八个齿轮来说，各中间轴上增加两个中间轴齿轮而不是四 个，每个增加的齿轮为单个齿轮的大小的60％。
[0033]与单个中间轴设计相比，通过将两个中间轴20、22分配 在输入元件17和输出元件24的相对侧，减小了轴承43上的载荷。离 合器压力可用于控制两个中间轴20、22上的载荷分担。因此，如果与 中间轴20、22操作连接的
传感器指示中间轴20、22轴承的扭矩载荷 差大于预定量，那么控制器42可调节离合器36、38的压力，以重新 均等地分配扭矩载荷。替代地，在该特定实施例中，两个盘离合器36、 38的压力可仅仅保持在只稍高于防止它们因给定发动机载荷而同时滑 动所需的
水平，这导致两个盘离合器36、38之间的载荷分担，从而中 间轴20、22及其部件之间的载荷分担。
[0034]因此，对于变速器14，除了中间轴20、22和中间轴齿轮 组(齿轮44、46、48、50和齿轮52、54、56、58)彼此基本相同之外， 摩擦盘离合器36、38、传动轴32、34及轴承43也可以相同，以实现 购买中的比例经济性，且允许组装时的互换性。跳档换挡
[0035]变速器14的另一优点在于，所有速比都可在任一其它速 比后选择(即，在任一档后可选择任一其它档)。因为使用中间轴20、 22之中任意一个(或两者)来承担扭矩，所有速比都可得到，所以可 以例如从第一速比到第三速比进行换档。由于所有的速比都可使用任 一个中间轴20、22上的齿轮来建立，所以换档并不限制在通过一个中 间轴上的齿轮建立的速比与通过另一中间轴上的齿轮建立的速比之间 的变换。与传统的双输入离合器中间轴变速器不同，其速比无需以奇 偶的布置(即，其中所有奇数速比(第一档、第三档等)通过一个中 间轴上的齿轮建立，所有偶数速比(第二档、第四档等)通过另一中 间轴上的齿轮建立)分配到中间轴上。
[0036]例如，可通过控制器42经由液压系统40如下来控制变 速器14以从第一速比换挡为第二速比。首先，假定第一速比处在载荷 分担模式，两个中间轴20、22都承担扭矩，并且爪形离合器70和74 分别与齿轮50，58接合，那么仍在第一速比中，松开输入离合器38， 使得所有扭矩由中间轴20承担。(或者，可松开输入离合器36，那么 所有扭矩由中间轴22承担。)中间轴22不承担扭矩，爪形离合器74 可分离，且爪形离合器76与齿轮54接合(跳过齿轮56的接合)。然 后当输入离合器38接合以传递扭矩到中间轴22时可松开输入离合器 36，建立第三速比。然后可松开爪形离合器70，爪形离合器72与齿轮 46接合。然后可接合输入离合器36，输入离合器38滑至以将扭矩传 递至中间轴20，使得两个中间轴20、22基本相同地分担扭矩，并建立 第三速比。在非连续的速比之间可进行加档或减档的类似跳档换挡。第二实施例
[0037]图2-7示出了本发明范围内的其它实施例。这些其它实 施例包括与图1中动力系10许多相同的部件。所有不同实施例中具有 相同附图标记的部件以参考图1所述相同的方式起作用和执行。参考 图2，动力系110包括变速器114，包括如图1中动力系10和变速器 14的相同标记的零件和部件，增加了电动机/发电机80，电动机/发电 机80具有固定到固定元件47的
定子82和固定至中间轴20以随其旋 转的
转子84。变速器114以与变速器14相同的方式提供相同的速比、 跳档换挡和扭矩载荷分担能力。电源86(标识为“B”)操作地连接到 电动机/发电机80，使得电动机/发电机80可向电源86传递电力或从 电源86接收电力。控制器42操作地连接到电源86，以通过功率变换 器88控制从电动机/发电机80到电源86或从电源86到电动机/发电 机80的功率分配。电源86可为一个或多个
电池。在不改变本发明的 概念的情况下，可使用具有提供电能或存储和分配电能的能力的其它 电源来替代电池，例如
燃料电池。
[0038]电动机/发电机80固定到中间轴20上，变速器114可以 仅使用电能运行的模式运行，在该模式中，电池86向电动机/发电机 80提供电能以用作电动机，驱动输出元件24和主减速器16。在该仅 使用电能的模式中，输入离合器36、38都分离，通过一个爪形离合器 70或72与相应一个齿轮44、46、48或50的接合来将动力提供给输出 元件24，从而将扭矩从中间轴20传递到输出元件24。在
再生制动模 式中电动机/发电机80可被控制成操作为发电机。另外，在扭矩传递 到中间轴20的换档期间，电动机/发电机80可被控制成调节中间轴20 的速度，以使其与中间轴22的速度相同。在可选实施例中，电动机/ 发电机80可与输入元件17、输出元件24或
输入轴22连接。第三实施例
[0039]参考图3，示出了具有变速器214的动力系210的第三实 施例。动力系210和变速器214包括与图1中动力系10和变速器14 相同标记的零件和部件，增加了两个电动机/发电机180和185。相对 于图2的变速器114，第二电动机/发电机185的增加允许变速器214 额外的优点和运行模式。
[0040]电动机/发电机180具有固定至固定元件47的定子182 和固定至中间轴20以随其旋转的转子184。电动机/发电机185具有固 定至固定元件47的定子189和固定至中间轴22以随其旋转的转子183。 变速器214以与变速器14和114相同的方式提供相同的速比、跳档换 挡和扭矩载荷分担能力。
[0041]电动机/发电机180、185可通过控制器42控制成以相同 的速度一起运行，以向输出元件24提供扭矩，从而以仅使用电能的模 式推进车辆，其中输入离合器36、38打开，并且发动机12并不增加 有助于推进车辆的扭矩。另一种情况，当在混合运行模式中输入离合 器接合并且发动机12向变速器14提供扭矩时，电动机/发电机180、 185可控制成增加中间轴20、22的扭矩但不改变其速度。通常，为了 最佳的效率，电动机运行在其最大扭矩的一半附近。因此，一个电动 机/发电机180或185应当有足够的尺寸，使得其可被控制成暂时保持 输出扭矩，而另一中间轴20或22(即，未承担扭矩且其上未安装有提 供扭矩的电动机/发电机的中间轴)上的扭矩传递机构和齿轮被控制成 改变速比或进入空档，以允许另一电动机/发电机180或185起动发动 机12，而不影响输出元件24。因此，例如，电动机/发电机180、185 可控制成从仅使用电能的运行模式执行发动机12的单独起动。在仅使 用电能的运行模式中，输入离合器36、38都分离，并且电动机/发电 机180、185都给输出元件24供应扭矩。为起动发动机12，中间轴22 上接合的爪形离合器(74或76)分离，并且输入离合器38接合，使 得电动机/发电机185不再在输出元件24供应扭矩，而是在输出元件 17供应扭矩以起动发动机12。当电动机/发电机185被控制成起动发 动机12时，电动机/发电机180继续在输出元件24提供扭矩。一旦发 动机12起动并达到预定速度，输入离合器36就接合，使得两个中间 轴都分担输入元件17与输出元件24之间的扭矩载荷。
[0042]变速器214的另一优点在于，电动机/发电机180、185 可用于调节中间轴20、22的旋转速度，以确保无需使用与爪形离合器 70、72、74和76整体形成的任意同步器，就可使爪形离合器70、72、 74和76中要接合的一个与中间轴齿轮44、46、48、50、52、54、56 和58中相应的一个平顺地接合。第四实施例
[0043]参考图4，出了具有变速器314的动力系310的第四实施 例。动力系310和变速器314包括与图1中动力系10和变速器14相 同标记的零件和部件，以在前进方向承担扭矩而在反方向自由旋转的 单向机械离合器(飞轮)338来替代盘离合器38。因此，变速器314 为单液压输入离合器变速器。此外，离合器压力可用于控制两个中间 轴20、22上的载荷分担。
[0044]单向机械离合器338包括离合器338与传动轴34连接以 随其旋转的第一部分340。离合器338的第二部分342与中间轴22连 接以随其旋转。当第二部分342相对于第一部分340沿前进方向旋转 时第二部分342超越第一部分340，以便中断传动轴34与中间轴22之 间的扭矩传递，但是当中间轴22相对于传动轴34不再旋转时，第二 部分342被接合以便与第一部分340共同旋转，从而允许从传动轴34 到中间轴22的扭矩传递。另外，如果中间轴22沿反方向旋转，那么
单向离合器338自由旋转。这种单向离合器338是本领域内普通技术 人员公知的，因在控制器42的控制下，其接合或分离是自动的，无需 液压或其它类型的致动，所以有优势。
[0045]除了因单向离合器338能自由旋转而加档(例如从第二 速比到第三速比)总是通过接合盘离合器36来进行、以及因单向离合 器338可自由旋转然后
锁止而减档(例如从第二速比到第一速比)总 是通过松开盘离合器36来进行之外，变速器314运行与参考图1所述 的变速器14相同。例如，为从静止不动推进主减速器16，爪形离合器 70与齿轮50接合。发动机12起动，盘离合器36接合。扭矩在中间轴 20上以第一速比从输入元件17传递到输出元件24。然后，爪形离合 器74与齿轮58接合，离合器36上的压力可被控制成允许中间轴20 上载荷的一半传递到中间轴22。为了换至第二速比，在第一速比中， 盘离合器36被松开，并且所有扭矩临时承担在中间轴22上。爪形离 合器70移入与齿轮48接合，盘离合器36接合。现在，扭矩以第二速 比承担在中间轴20上。单向机械离合器338超越，使得中间轴22不 承担任何扭矩。因此，爪形离合器74可移出与齿轮58的接合，移入 与齿轮56的接合，使得中间轴22以与中间轴20相同的速度旋转，并 且第二部分342不再超越，在第二速比中由中间轴22以及中间轴20 承担扭矩。减档类似于上述加档，但是其中间轴22的单向离合器338 或爪形离合器74必须设计成在松开盘离合器36之前释放该中间轴22 的扭矩载荷，以便改变爪形离合器74的设置。第五实施例
[0046]参考图5，动力系410包括变速器414，该变速器414包 括与图4中动力系310和变速器314相同标记的零件和部件，增加了 图2的电动机/发电机80，该电动机/发电机80具有固定到固定元件 47的定子82和固定到中间轴20以随其旋转的转子84。变速器414提 供了与图4的变速器314相同的速比和扭矩分担能力，并以相同的方 式操作。
[0047]另外，变速器414提供了仅使用电能的运行模式和混合 运行模式。在仅使用电能的运行模式中，电池86向电动机/发电机80 供电，以用作驱动输出元件24和主减速器16的电动机。在该仅使用 电能的模式中，输入离合器36分离，并且单向机械离合器338超越， 使得通过一个爪形离合器70或72与相应一个齿轮44、46、48或50 的接合将动力提供给输出元件24，从而将扭矩从中间轴20传递到输出 元件24。电动机/发电机80在再生制动模式中可被控制成操作为发电 机。
[0048]在混合运行模式中，发动机12和电动机/发电机80都给 变速器414增加扭矩，盘离合器36接合，并且相应的一个爪形离合器 (72和74；或72和76)与中间轴20、22上的相应齿轮接合。另外， 在扭矩传递到中间轴20的换档期间，电动机/发电机80可被控制成调 节中间轴20的速度，以使其达到与中间轴22相同的速度。另外，将 中间轴20与盘离合器36连接的电动机/发电机80可释放单向离合器 338、中间轴22和爪形离合器74、76上的扭矩，以允许因换档而要变 化的爪形离合器74、76的接合。电动机/发电机80可选地与输入元件 17、输出元件24或中间轴22连接，如下面参考图6所描述的。第六实施例
[0049]参考图6，动力系510包括变速器514，包括与图4中动 力系310和变速器314相同标记的零件和部件，增加了图2的电动机/ 发电机80，该电动机/发电机80具有固定到固定元件47的定子82和 固定到中间轴22以随其旋转的转子84。变速器414提供了与图4的变 速器314相同的速比和扭矩分担能力，并以相同的方式操作。
[0050]将电动机/发电机80安装在中间轴22上允许爪形离合器 74、76和单向机械离合器338从发动机12断开，以便在前进和再生制 动中以仅使用电能的模式中操作车辆。也就是说，如果电动机/发电机 80控制成沿反方向、或相对于第一部分340沿前进方向旋转中间轴22， 那么单向离合器338就超越，并且扭矩被从电动机/发电机80传递到 输出元件24。第七实施例
[0051]参考图7，动力系610包括变速器614，包括与图4中动 力系310和变速器314相同标记的零件和部件，增加了图3中分别与 中间轴20和22一起旋转的电动机/发电机180和185。变速器614提 供了与图4的变速器314相同的速比和扭矩分担能力，并以相同的方 式操作。另外，变速器614提供了上面参考图3和6描述的仅使用电 能的再生制动和混合运行模式。当电动机/发电机185引起第二部分342 旋转得比第一部分340快时，单向离合器338超越。
[0052]尽管已经详细描述了实施本发明的最佳模式，但是本发 明所属领域的技术人员会认识到在所附
权利要求范围内实施本发明的 各种替代设计和实施方式。
