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带有两个差速齿轮组的电动变速器

阅读:1013发布:2020-07-01

专利汇可以提供带有两个差速齿轮组的电动变速器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及带有两个差速 齿轮 组的电动 变速器 。具体而言,本发明涉及一种具有两个差速齿轮组和两个 电动机 /发 电机 的电动变速器,其使用四个 扭矩 传递机构和选择性的以及持续的连接部件,并且优选提供输入分流操作模式和输出分流操作模式。,下面是带有两个差速齿轮组的电动变速器专利的具体信息内容。

1.一种电动变速器,包括:
四个发动元件,其包括输入部件、输出部件、第一和第二电动机/发电机
第一和第二行星齿轮组,它们各具有第一、第二和第三部件,其中,各所述行星齿轮组的第一、第二和第三部件包括环形齿轮部件、太阳齿轮部件和行星架部件;
四个可选择性地接合的扭矩传递机构;
其中两个所述发动元件各自持续地操作式地与所述第一行星齿轮组的相应的其中一个部件以及所述第二行星齿轮组的相应的其中一个部件相连接;并且,通过所述四个扭矩传递机构的相应的其中一个扭矩传递机构的接合,其中另外两个所述发动元件可各自选择性地操作式地与所述第一行星齿轮组的任何其中一个相应的部件,并且与所述第二行星齿轮组的任何其中一个相应的部件相连接,使得各行星齿轮组的所有部件都具有至少一个持续地操作式地或选择性地操作式地与之相连接的发动元件,所述输入部件和其中一个电动机/发电机都持续地操作式地或选择性地操作式地与其中一个所述行星齿轮组的相同部件相连接,并且所述输出部件和其中一个所述电动机/发电机都持续地操作式地或选择性地操作式地与其中另一个所述行星齿轮组的相同部件相连接;和
其中,所述扭矩传递机构可选择性地两两组合地接合起来,以建立输入分流电动变速操作模式和输出分流电动变速操作模式。
2.根据权利要求1所述的电动变速器,其特征在于,持续地操作式地或选择性地操作式地与所述输入部件所连接的其中一个所述行星齿轮组的相同部件相连接的电动机/发电机,是与持续地操作式地或选择性地操作式地与所述输出部件所连接的另一个所述行星齿轮组的相同部件相连接的电动机/发电机为相同的。
3.根据权利要求1所述的电动变速器,其特征在于,持续地操作式地或选择性地操作式地与所述输入部件所连接的其中一个所述行星齿轮组的相同部件相连接的所述电动机/发电机,是与持续地操作式地或选择性地操作式地与所述输出部件所连接的另一个所述行星齿轮组的相同部件相连接的电动机/发电机为不同的。
4.根据权利要求1所述的电动变速器,其特征在于,所有四个所述扭矩传递机构的接合建立起固定比操作模式。
5.根据权利要求1所述的电动变速器,其特征在于,所述输入部件和所述输出部件都不持续地操作式地与其中任何一个所述行星齿轮组的任何一个所述部件相连接。
6.根据权利要求1所述的电动变速器,其特征在于,所述电动机/发电机都不持续地操作式地与其中任何一个所述行星齿轮组的任何一个所述部件相连接。
7.根据权利要求1所述的电动变速器,其特征在于,还包括:
两个互连部件,它们各自将所述第一行星齿轮组的相应部件与所述第二行星齿轮组的相应部件持续地连接起来,其中两个发动元件各自与所述部件持续地操作式地相连接。
8.根据权利要求7所述的电动变速器,其特征在于,所述输入部件持续地操作式地与所述第一行星齿轮组的环形齿轮部件相连接;所述输出部件持续地操作式地与所述第二行星齿轮组的环形齿轮部件相连接;其中一个所述互连部件将所述第一行星齿轮组的环形齿轮部件与所述第二行星齿轮组的行星架部件连接起来,以便共同旋转,并且另一个所述互连部件将所述第一行星齿轮组的行星架部件与所述第二行星齿轮组的环形齿轮部件连接起来,以便共同旋转。
9.根据权利要求1所述的电动变速器,其特征在于,所述第一扭矩传递机构选择性地操作式地将所述第一电动机/发电机与所述第一行星齿轮组的太阳齿轮部件连接起来,所述第二扭矩传递机构选择性地操作式地将所述第二电动机/发电机与所述第一行星齿轮组的行星架部件连接起来,所述第三扭矩传递机构选择性地操作式地将所述第一电动机/发电机与所述第二行星齿轮组的太阳齿轮部件连接起来,并且所述第四扭矩传递机构选择性地操作式地将所述第二电动机/发电机与所述第二行星齿轮组的行星架部件连接起来。
10.一种电动变速器,包括:
四个发动元件,其包括输入部件、输出部件、第一和第二电动机/发电机;
第一和第二行星齿轮组,它们各具有第一、第二和第三部件,其中,各所述行星齿轮组的第一、第二和第三部件包括环形齿轮部件、太阳齿轮部件和行星架部件;
可选择性地接合的第一、第二、第三和第四扭矩传递机构;
两个互连部件,其各自持续地将所述第一行星齿轮组的相应部件与所述第二行星齿轮组的相应部件连接起来,以便共同旋转;其中任何两个所述发动元件各自持续地操作式地与其中一个所述互连部件所持续连接的相应的其中一个部件相连接;并且,另两个所述发动元件各自选择性地操作式地通过相应的其中一个所述扭矩传递机构而与所述第一行星齿轮组的相应部件相连接,并通过相应的另一所述扭矩传递机构而与所述第二行星齿轮组的相应部件相连接,使得所述输入部件和其中一个所述电动机/发电机持续地或选择性地操作式地与其中一个所述行星齿轮组的相同部件相连接,并且所述输出部件和任一所述电动机/发电机持续地或选择性地操作式地与其中另一个所述行星齿轮组的相同部件相连接。
11.根据权利要求10所述的电动变速器,其特征在于,所述扭矩传递机构可选择性地两两组合地接合起来,以建立输入分流电动变速操作模式和输出分流电动变速操作模式;并且,所有四个扭矩传递机构的选择性接合建立起固定比操作模式。
12.根据权利要求10所述的电动变速器,其特征在于,所述输入部件和所述输出部件都不持续地操作式地与其中任何一个所述行星齿轮组的任何一个部件所述相连接。
13.根据权利要求10所述的电动变速器,其特征在于,所述电动机/发电机都不持续地操作式地与其中任何一个所述行星齿轮组的任何一个所述部件相连接。
14.根据权利要求10所述的电动变速器,其特征在于,其中,所述输入部件持续地操作式地与所述第一行星齿轮组的环形齿轮部件相连接;所述输出部件持续地操作式地与所述第二行星齿轮组的环形齿轮部件相连接;其中一个所述互连部件将所述第一行星齿轮组的环形齿轮部件与所述第二行星齿轮组的行星架部件连接起来,并且另一个所述互连部件将所述第一行星齿轮组的行星架部件与所述第二行星齿轮组的环形齿轮部件连接起来。
15.根据权利要求10所述的电动变速器,其特征在于,所述第一扭矩传递机构选择性地操作式地将所述第一电动机/发电机与所述第一行星齿轮组的太阳齿轮部件连接起来,所述第二扭矩传递机构选择性地操作式地将所述第二电动机/发电机与所述第一行星齿轮组的行星架部件连接起来,所述第三扭矩传递机构选择性地操作式地将所述第一电动机/发电机与所述第二行星齿轮组的太阳齿轮部件连接起来,并且所述第四扭矩传递机构选择性地操作式地将所述第二电动机/发电机与所述第二行星齿轮组的行星架部件连接起来。
16.一种电动变速器,包括:
输入部件和输出部件;
第一和第二行星齿轮组,它们各具有第一、第二和第三部件,其中,各所述行星齿轮组的第一、第二和第三部件包括环形齿轮部件、太阳齿轮部件和行星架部件;
第一和第二电动机/发电机;
两个互连部件,它们各自持续地将所述第一行星齿轮组的相应部件与所述第二行星齿轮组的相应部件连接起来,以便共同旋转;所述第一电动机/发电机、所述第二电动机/发电机和所述输入部件的其中一个持续地操作式地与所述两个互连部件的其中一个互连部件所持续连接的所述第一行星齿轮组的部件相连接,并且所述第一电动机/发电机、所述第二电动机/发电机和输出部件的其中一个持续地操作式地与所述两个互连部件的其中另一个互连部件所持续连接的所述第二行星齿轮组的部件相连接;
四个可选择性地接合的扭矩传递机构,其中两个所述扭矩传递机构选择性地操作式地将所述第一电动机/发电机、所述第二电动机/发电机、所述输入部件和所述输出部件的其中一个通过任一个所述互连部件而分别与所述第一行星齿轮组的一部件以及所述第二行星齿轮组的一部件非持续地相连接,并且另外两个所述扭矩传递机构选择性地操作式地使所述第一电动机/发电机、所述第二电动机/发电机、所述输入部件和所述输出部件的其中一个不同部件通过任一个所述互连部件而分别与所述第一行星齿轮组的另一不同部件及所述第二行星齿轮组的另一不同部件非持续地相连接;其中,所述扭矩传递机构可选择性地成对地接合,以建立第一电动变速操作模式和第二电动变速操作模式;其中,所述第一电动变速操作模式是输入分流操作模式,并且所述第二电动变速操作模式是复合分流操作模式。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种只具有两个差速齿轮组的电动变速器

背景技术

电动变速器通常具有连接在发动机上的输入部件和连接在行星齿轮组的不同部件上的一个或两个电动机/发电机,以允许一个或多个电动变速操作模式,固定速度比模式,和当与电池相连时的单纯电动(蓄电池供电)模式。电动变速器可以各种方式改良车辆的燃料经济性。例如,在空转时,在减速和制动周期期间,和在低速或轻负荷操作周期期间可关闭发动机,以消除由于发动机拖宕而引起的效率损失。在发动机操作周期期间捕获的制动能(通过再生制动)或由其中一个用作发电机的电动机存储的能量在这些发动机关闭期间被用于保持发动机关闭更长时间,补充发动机扭矩或功率和/或以较低的发动机速度操作,或补充辅助电源。在以发动机启动的电动变速模式操作期间,由电动机/发电机补充对发动机扭矩或功率的瞬变需求,以允许减小发动机的尺寸,而没有降低明显的车辆性能。另外,对于给定的功率需求,发动机可在或接近最佳的效率点进行操作,因为在发动机和变速器的输出部件之间的速度比可通过齿轮组和电动机/发电机的作用而连续地变化。另外,电动机/发电机对于辅助发电非常有效,并且来自蓄电池的电功率用作可得到的扭矩预备,以允许在相对较低的变速器数字速度比下进行操作。

发明内容

本发明提供了一种电动变速器,其只使用两个差速齿轮组、两个电动机/发电机和四个扭矩传递机构,其可优选获得输入分流电动变速(input-split electrically variable)操作模式和输出分流电动变速(output-split electrically variable)操作模式。差速齿轮组优选是行星齿轮组,并且各具有第一、第二和第三部件,其可包括环形齿轮部件、行星架部件和太阳齿轮部件。
这种电动变速器具有操作式地连接在发动机上的输入部件,以及操作式地连接在主减速器机构上的输出部件,主减速器机构用于提供车辆的牵引。输入部件,输出部件,第一电动机/发电机和第二电动机/发电机都是用于变速器的发动元件(motive element)。这些发动元件的其中两个各自持续地操作式地连接在第一差速齿轮组的相应部件和第二行星齿轮组的相应部件上。″相应部件″意味着这两个发动元件各连接在各齿轮组彼此不同的部件上。其它两个发动元件通过四个扭矩传递机构各自选择性地操作式地与第一差速齿轮组的任何其中一个相应的部件,以及与第二差速齿轮组的任何其中一个相应的部件相连接。
上述这种持续和选择性的操作连接经选择使得各个差速齿轮组的各部件具有至少一个持续地或选择性地操作式地与之相连接的发动元件,输入部件和其中一个电动机/发电机都持续地操作式地或选择性地操作式地与其中一个差速齿轮组的相同部件相连接,并且输出部件和其中一个电动机/发电机持续地操作式地或选择性地操作式地与另一差速齿轮组的相同部件相连接。扭矩传递机构可选择性地两两组合地接合起来,以建立输入分流电动变速模式和输出分流电动变速模式。所有这四个扭矩传递机构的接合优选建立固定比操作模式。
持续地操作式地或选择性地操作式地与输入部件所连接的其中一个差速齿轮组的相同部件相连接的电动机/发电机,其和持续地操作式地或选择性地操作式地与输出部件所连接的另一差速齿轮组的相同部件相连接的电动机/发电机可以是相同的或者是不同的。
在一个实施例中,输入部件和输出部件都不持续地操作式地与其中任何一个差速齿轮组的任何一个部件相连接。在另一实施例中,电动机/发电机都不持续地操作式地与其中任一差速齿轮组的任一部件相连接。
在一个实施例中,有两个互连部件,其各自持续地将第一差速齿轮组的相应部件与第二差速齿轮组的相应部件连接起来,以便共同旋转,其中两个发动元件各自持续地操作式地与所述部件相连接。在这个示例中,差速齿轮组可以都是行星齿轮组,其中输入部件持续地操作式地与第一行星齿轮组的环形齿轮部件相连接,输出部件持续地操作式地与第二行星齿轮组的环形齿轮部件相连接,其中一个互连部件将第一行星齿轮组的环形齿轮部件与第二行星齿轮组的行星架部件连接起来,以便共同旋转,并且另一互连部件将第一行星齿轮组的行星架部件与第二行星齿轮组的环形齿轮部件连接起来,以便共同旋转。
在一个实施例中,如果差速齿轮组都是行星齿轮组,那么第一扭矩传递机构选择性地操作式地将第一电动机/发电机与第一行星齿轮组的太阳齿轮部件连接起来,第二扭矩传递机构选择性地操作式地将第二电动机/发电机与第一行星齿轮组的行星架部件连接起来,第三扭矩传递机构选择性地操作式地将第一电动机/发电机与第二行星齿轮组的太阳齿轮部件连接起来,并且第四扭矩传递机构选择性地操作式地将第二电动机/发电机与第二行星齿轮组的行星架部件连接起来。
从以下结合附图对实现本发明的最佳模式的详细描述中,将很容易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

图1是以杠杆图形式显示输入分流式电动变速器的示意图;
图2是以杠杆图形式显示输出分流式电动变速器的示意图;
图3是以杠杆图形式显示具有两个差速齿轮组的电动变速器和实现输入分流操作模式和输出分流操作模式的必要连接的示意图;
图4是以杠杆图形式显示本发明范围内的电动变速器的一个实施例的示意图;
图5是以杠杆图形式显示本发明范围内的电动变速器的另一实施例的示意图;和
图6是图4中以杠杆图形式显示的变速器的一个实施例的符号图形式的示意图。

具体实施方式

参照附图,其中相似的标号表示相似的构件,图1显示了具有变速器14A的动力系10A,该变速器提供了一种输入分流电动变速操作模式。变速器14A包括三个节点杠杆20,其代表具有分别由节点A,B和C表示的第一、第二和第三部件的第一行星齿轮组。这些部件可以是太阳齿轮部件、行星架部件和环形齿轮部件,但不一定是这样的顺序。变速器输入部件16与节点C相连接在,以便随该节点旋转,并且输出部件与节点B相连接,以便随该节点旋转。
如此处所用″节点″是变速器的一种构件,例如环形齿轮部件、行星架部件或太阳齿轮部件,其由旋转速度表征特征,并且可用作从其它构件应用到该构件上和由该构件应用到其它构件上的扭矩联接头。可与给定节点互相作用的其它构件包括相同行星齿轮组的其它同轴部件,其表示为相同杠杆上的其它节点。可与给定节点互相作用的其它构件还包括与另一行星齿轮组的部件的互连部件,其表示为另一杠杆上的节点,固定部件例如变速器外壳,以及其它变速器部件。
动力系10A包括与输入部件16相连接的发动机12。发动机12和输入部件16与节点C相连接。第一电动发电机18和第二电动机/发电机19分别与电动变速器14A的节点A和B相连接。输出部件117连接在节点B上。输入部件116,输出部件177,电动机/发电机118和电动机/发电机119是变速器14A的四个分开的发动元件,其各提供原动力给和/或自变速器14A中接受原动力。
这里论述的动力系和变速器的各个实施例具有电功率源,其操作式地连接在电动机/发电机上,使得电动机/发电机可传递功率给或自功率源接受功率。控制器操作式地连接在电功率源上,以控制来自或去至功率源的功率分布。电功率源可以是一个或多个蓄电池。其它电功率源,例如燃料电池或电容器,具有提供或存储和分配电功率的能力,并且可结合或替代蓄电池而使用。现在将参照以符号图形式显示的图6实施例来描述电功率源和控制器。以杠杆图形式显示的图1-5的实施例,其还包含电功率源和控制器,但未显示,其以相似的方式操作式地连接在电动机/发电机上,如图6中所示。
总地说来,″输入分流″模式使用齿轮装置按照与输入部件最紧密相关的速度来分流从输入部件穿过变速器而至输出部件的功率流。也就是说,在输入分流模式中,输入部件的速度不与任一电动机/发电机的速度成正比,但输出部件的速度与电动机/发电机的速度成正比。在动力系10A中,输入部件16的速度与发动机12的速度成正比,但不与任一电动机/发电机18和19的速度成正比。输出部件17的速度与第二电动机/发电机19的速度成正比。变速器14A是电动变速的,因为在输入部件16和输出部件17之间的速度比由电动机/发电机18的速度来确定。
参看图2,所示的另一动力系10B,其具有配置成可提供输出分流电动变速操作模式的变速器14B。总地说来,″输出分流″模式使用齿轮装置按照与输入部件和其中一个电动机/发电机最紧密相关的速度来分流从输入部件穿过变速器而至输出部件的功率流。换句话说,″输出分流″模式使用齿轮装置按照与输出部件最紧密相关的速度来组合从输入部件穿过变速器而至输出部件的功率流。也就是说,在输出分流模式中,输入部件的速度与其中一个电动机/发电机的速度成正比,但输出部件的速度不与电动机/发电机的速度成正比。
在动力系10B中,变速器14B包括三个节点杠杆30,其代表具有分别由节点D,E和F表示的第一、第二和第三部件的行星齿轮组。这些部件可以是太阳齿轮部件、行星架部件和环形齿轮部件,但不一定是这样的顺序。发动机12和输入部件16,以及电动机/发电机19操作式地与节点E相连接,使得输入部件16的速度与电动机/发电机19的速度成正比。电动机/发电机18与节点D相连接。输出部件17与节点F相连接,使得输出部件17的速度不与任一电动机/发电机18或19的速度成正比。变速器14B是电动变速的,因为在输入部件16和输出部件17之间的速度比由电动机/发电机18的速度来确定。
参看图3,所示的动力系10C具有电动变速器14C,其配置成可提供一种输入分流电动变速操作模式和一种输出分流电动变速操作模式。变速器14C通过包括由杠杆20A和30A所示的两个行星齿轮组和合适的连接部件而组合了图1变速器14A和图2变速器14B的功能,如以下所述。由杠杆20A代表的行星齿轮组具有分别由节点A1,B1和C1代表的第一、第二和第三部件。这些部件可以是太阳齿轮部件、行星架部件和环形齿轮部件,但不一定是这样的顺序。由杠杆30A代表的行星齿轮组具有分别由节点D1,E1和F1代表的第一、第二和第三部件。这些部件可以是太阳齿轮部件、行星架部件和环形齿轮部件,但不一定是这样的顺序。
变速器14C包括输入部件16和输出部件17,以及连接部件40,41,42(或42A),43,44和46。这些连接部件显示为虚线,以表示它们可代表固定连接或离合器连接,这依赖于所需的速度比范围。持续连接的连接部件在这里可称为互连部件。应该注意th连接部件可以是直接连接,例如轴或轮毂,其本身并建立齿轮比,使得操作式地由连接部件连接起来的构件(即,两个节点,电动机/发电机和一个节点等等)以相同的速度旋转,或者连接部件可以是通过两个或更多个相互啮合的齿轮的间接连接,使得操作式地由连接部件连接起来的构件以不同,但成比例的速度旋转。连接部件42A以更短的虚线显示,以表示其是连接部件42的备选。连接部件选择性地或持续地操作式地将杠杆20A上的节点连接到杠杆30A上的节点上,或将电动机/发电机18或19连接到节点上。
为了可使变速器14C提供输入分流模式和输出分流模式,其中两个各连接两个节点的连接部件(即,互连部件40,42(或42A),44和46),其必须是选择性(离合器)的连接,而另外两个可以是连续的连接。各节点必须与连接部件40,42(或42A),44或46相连接。另外,必须连接这四个发动元件(即,输入部件16,输出部件17,电动机/发电机18和电动机/发电机19),使得这四个发动元件的其中两个各具有连接到杠杆20A的其中一个节点上的连接部件,以及连接到杠杆30A的其中一个节点上的连接部件。另两个发动元件必须各具有连接到杠杆20A的其中一个节点上的离合器连接部件,以及连接到杠杆30A的其中一个节点上的离合器连接部件。为了提供输入分流电动变速模式,在其中一个杠杆20A,30A上,输出部件17和其中一个电动机/发电机必须连接到相同的节点上。这在变速器14C中通过将电动机/发电机19和输出部件17连接到节点B1上来实现(输出部件17通过互连部件46进行连接)。为了提供输出分流电动变速模式,在另一行星齿轮组(由图3中杠杆30A所示)中,输入部件16和其中一个电动机/发电机必须连接在单个节点上。这通过将电动机/发电机19和输入部件16分别经由连接部件44和42连接到节点E1上而实现。如果提供连接部件42A替代连接部件42,那么当电动机/发电机18和输入部件16通过连接部件42A和44而分别连接到节点E1上时,输出分流模式被激活。还可利用图3中未显示,但满足这一段落中所述需求的连接部件的其它布置,例如下面论述的图5动力系210中所示的那些布置。
参看图4,其以杠杆图形式显示了动力系110的一个实施例,其具有发动机112和与变速器114相连接的电动机/发电机118和119。变速器114具有两个行星齿轮组(由杠杆120和130代表)和与图3中相似设置的连接部件,其满足上述需求,以便提供输入分流电动变速操作模式和输出分流电动变速操作模式。由杠杆120代表的行星齿轮组具有分别由节点A2,B2和C2代表的第一、第二和第三部件。这些部件可以是太阳齿轮部件、行星架部件和环形齿轮部件,但不一定是这样的顺序。由杠杆130代表的行星齿轮组还具有分别由节点D2,E2和F2代表的第一、第二和第三部件。这些部件可以是太阳齿轮部件、行星架部件和环形齿轮部件,但不一定是这样的顺序。
变速器114包括输入部件116,输出部件117,以及连接部件140,141,142,143,144和146。输入部件116,输出部件117,电动机/发电机118和电动机/发电机119是变速器114的四个分开的发动元件。输入部件116持续地操作式地将发动机112与节点C2连接起来。输出部件117持续地操作式地与节点F2相连接。扭矩传递机构154是旋转型离合器,其接合可使连接部件140在电动机/发电机118和节点D2之间提供离合器连接。扭矩传递机构150是旋转型离合器,其接合可使连接部件141在电动机/发电机118和节点A2之间提供离合器连接。扭矩传递机构156是旋转型离合器,其接合可使连接部件142在电动机/发电机119和节点E2之间提供离合器连接。扭矩传递机构152是旋转型离合器,其接合可使连接部件143在电动机/发电机119和节点B2之间提供离合器连接。连接部件144在节点C2和E2之间提供持续的(非离合器)连接,并且在这里可被称为互连部件。类似地,连接部件146在节点B2和F2之间提供持续的(非离合器)连接,并且在这里也可被称为互连部件。
输入分流电动变速模式
变速器114可操作式地通过接合扭矩传递机构150和152而提供输入分流电动变速操作模式。扭矩传递机构150和152的接合分别操作式地将电动机/发电机118和119与节点A2和B2连接起来。扭矩传递机构154和156保持打开(即,不接合,且不传递扭矩)。因为互连部件146持续地操作式地将节点F2和输出部件117与节点B2连接起来,所以电动机/发电机118,电动机/发电机119,发动机112,输入部件116和输出部件117操作式地按照图1中相对于相应构件所示相同的配置而与节点A2,B2和C2相连接,并建立起输入分流电动变速操作模式。
输出分流电动变速模式
变速器114可操作式地通过接合扭矩传递机构154和156而提供输出分流电动变速操作模式。扭矩传递机构154和156的接合分别操作式地将电动机/发电机118和119与节点D2和E2连接起来。扭矩传递机构150和152保持打开(即,不接合,且不传递扭矩)。因为互连部件144持续地操作式地将节点C2和输入部件116与节点E2连接起来,所以电动机/发电机118,电动机/发电机119,发动机112,输入部件116和输出部件117操作式地按照图2中相对于相应构件所示相同的配置而与节点D2,E2和F2相连接,并建立起输出分流电动变速操作模式。如果在电动机/发电机118和节点E2之间提供离合器连接部件代替连接部件142,其通过替代扭矩传递机构156而提供的扭矩传递机构的接合而提供操作连接,那么通过扭矩传递机构154和备选扭矩传递机构的接合将提供输出分流模式。在这种情况下,电动机/发电机118和输入部件116将操作式地连接在节点E2上,以建立输出分流模式,而电动机/发电机119和输出部件117至节点F2的公共连接将如上所述建立输入分流模式。
固定比操作模式
当所有四个扭矩传递机构150,152,154和156都接合时,变速器114建立固定比操作模式。在这种情况下,节点E2和F2都将操作式地与电动机/发电机119相连接。当三节点杠杆的其中任何两个节点(并因此,该杠杆代表的行星齿轮组的其中任何两个部件)以相同速度旋转时,那么整个行星齿轮组以相同速度旋转,这是己知的。因而,如果所有连接部件都是不在所连接的由杠杆20A和30A所代表的行星齿轮组的部件之间建立起齿轮比的直接连接的话,那么当杠杆130的所有节点都以相同速度旋转,并且所有扭矩传递机构150,152,154和156都接合时,杠杆120的所有节点也将以相同的速度旋转,并将建立直接驱动(固定比1.0)。如果其中一个或多个连接部件在所连接的由杠杆20A和30A所代表的行星齿轮组的部件之间建立齿轮比,那么在输入部件116和输出部件117之间的最终固定比可具有不同于1.0的数值。在这固定比下,在所有扭矩传递机构150,152,154和156上以基本零值相对速度的条件下,变速器可在输入分流模式和复合分流(compound-split)模式之间切换,使其不需要滑动和吸收能量,但同时在输入部件16和输出部件17之间保持功率传递。
参看图5,其显示了具有电动变速器214和两个由杠杆220和230所代表的行星齿轮组的动力系210的一个备选实施例,其符合相对于图3所述的需求,以提供一种输入分流电动变速操作模式以及一种输出分流电动变速操作模式。动力系210具有发动机212和与变速器214相连接的电动机/发电机218和219。图中以杠杆图形式显示了变速器214,其具有两个行星齿轮组(由杠杆220和230代表)和与图3中相似设置的连接部件,其满足上述需求,以便提供一种输入分流电动变速操作模式和一种输出分流电动变速操作模式。由杠杆220代表的行星齿轮组具有分别由节点A3,B3和C3代表的第一、第二和第三部件。这些部件可以是太阳齿轮部件、行星架部件和环形齿轮部件,但不一定是这样的顺序。由杠杆230代表的行星齿轮组还具有分别由节点D3,E3和F3代表的第一、第二和第三部件。这些部件可以是太阳齿轮部件、行星架部件和环形齿轮部件,但不一定是这样的顺序。
变速器214包括输入部件216,输出部件217,以及连接部件240,241,242,243,244和246。输入部件216,输出部件217,电动机/发电机218和电动机/发电机219是变速器214的四个分开的发动元件。连接部件240持续地操作式地将节点A3和节点D3连接起来,并因此可被称为互连部件。连接部件242持续地操作式地将节点B3和节点E3连接起来,并也可被称为互连部件。电动机/发电机218和219分别持续地操作式地连接在节点A3和B3上。输入部件216和输出部件217都不持续地操作式地与任何节点相连接;相反,提供了离合器连接。扭矩传递机构250是旋转型离合器,其接合可使输入部件216在发动机212和节点C3之间提供离合器连接。扭矩传递机构254是旋转型离合器,其接合可使连接部件244在输入部件212和节点E3之间提供离合器连接。扭矩传递机构252是旋转型离合器,其接合可使连接部件246在输出部件217和节点B3之间提供离合器连接。扭矩传递机构256是旋转型离合器,其接合提供了在输出部件217和节点F3之间的离合器连接。因而,输入部件216和输出部件217可各自选择性地操作式地连接到各杠杆220,230的相应的节点上,而电动机/发电机218和219各自持续地操作式地与各杠杆220,230的相应的节点相连接。
输入分流电动变速模式
变速器214可操作式地通过接合扭矩传递机构250和252而提供输入分流电动变速操作模式。扭矩传递机构250和252的接合分别操作式地将输入部件216和输出部件217与节点C3和B3连接起来。扭矩传递机构254和256保持打开(即,不接合,且不传递扭矩)。因为电动机/发电机218和219分别持续地操作式地与节点A3和B3相连接,所以电动机/发电机218,电动机/发电机219,发动机212,输入部件216和输出部件217按照参照图1中相应的构件所述相同的配置而操作式地与节点A3,B3和C3相连接,并且建立起输入分流电动变速操作模式。
输出分流电动变速模式
变速器214可操作式地通过接合扭矩传递机构254和256而提供输出分流电动变速操作模式。扭矩传递机构254和256的接合分别操作式地将输入部件216和输出部件217与节点E3和F3连接起来。扭矩传递机构250和252保持打开(即,不接合,且不传递扭矩)。因为互连部件242持续地操作式地将节点B3和电动机/发电机216与节点E3连接起来,所以电动机/发电机218,电动机/发电机219,发动机212,输入部件217和输出部件117操作式地按照图2中相应构件所示相同的配置而与节点D3,E3和F3相连接,并建立起输出分流电动变速操作模式。
固定比操作模式
当所有四个扭矩传递机构250,252,254和256都接合时,变速器214建立固定比操作模式。在这种情况下,节点F3,E3和B3将操作式地与输出部件217相连接,以便共同旋转,并且节点C3,B3和E3将操作式地与输入部件217相连接,以便共同旋转。当三节点杠杆的其中任何两个节点(并因此,该杠杆代表的行星齿轮组的其中任何两个部件)以相同速度旋转时,那么整个行星齿轮组以相同速度旋转,这是己知的。因而,如果所有连接部件都是不在所连接的由杠杆220和230所代表的行星齿轮组的部件之间建立起齿轮比的直接连接的话,那么当杠杆230的所有节点都以相同速度旋转,并且所有扭矩传递机构250,252,254和256都接合时,杠杆220的所有节点也将以相同的速度旋转,并将建立直接驱动(固定比1.0)。如果其中一个或多个连接部件在所连接的由杠杆220和230所代表的行星齿轮组的部件之间建立齿轮比,那么在输入部件216和输出部件217之间的最终固定比可具有不同于1.0的数值。
参看图6,其显示了具有电动变速器314和两个行星齿轮组320和330的动力系310的一个备选实施例,其符合相对于图3所述的需求,以提供一种输入分流电动变速操作模式以及一种输出分流电动变速操作模式。动力系310具有与图4动力系110相同的持续和选择性的操作连接。动力系310具有发动机312,输入部件316,输出部件317,和与变速器314相连接的电动机/发电机318和319。输入部件316,输出部件317和电动机/发电机318和319是变速器314的四个分开的发动元件。变速器314具有两个行星齿轮组320和330以及与图3中相似设置的连接部件,其满足上述需求,以便提供一种输入分流电动变速操作模式和一种输出分流电动变速操作模式。
行星齿轮组320具有环形齿轮部件324,太阳齿轮部件322和可旋转地支撑多个小齿轮327的行星架部件326,小齿轮与太阳齿轮部件322和环形齿轮部件324相啮合。
行星齿轮组330具有环形齿轮部件334,太阳齿轮部件332和可旋转地支撑多个小齿轮336的行星架部件337,小齿轮与太阳齿轮部件332和环形齿轮部件334相啮合。
发动机312持续地操作式地与输入部件316和行星架部件336相连接。另外,因为互连部件344持续地将环形齿轮部件324与行星架部件336连接起来,所以输入部件316也持续地操作式地与环形齿轮部件324相连接。输出部件317持续地操作式地与环形齿轮部件334相连接。另外,因为互连部件346持续地将环形齿轮部件334与行星架部件326连接起来,所以输出部件317也持续地操作式地与行星架部件326相连接。输出部件317是与主减速器机构321相互啮合以传递扭矩的齿轮。
电动机/发电机318和319可接受来自能量存储装置382例如蓄电池的电功率或为其提供电功率。电子控制器384与蓄电池382信号相通,并与功率变换器386信号相通,功率变换器还与电动机/发电机318,319的定子部分信号相通,其显示为接地至固定部件380例如变速器314的外壳上。控制器384响应于各种输入信号,包括车辆速度,驾驶员要求,蓄电池382充电平和发动机312所提供的功率,以通过变换器386调整在电动机/发电机318,319和蓄电池382之间的功率流,变换器在蓄电池382所提供或利用的直流和电动机/发电机318,319的定子部分所提供或利用的交流之间进行转换。
电动机/发电机318通过扭矩传递机构350的接合而选择性地操作式地与太阳齿轮部件322相连接。电动机/发电机318包括随轴360旋转的转子部分。属于齿轮的连接部件341,其围绕轴360而旋转,并且通过扭矩传递机构350的接合而与之相连接,以便随其旋转。连接部件341持续地与随太阳齿轮部件322共同旋转的齿轮361相啮合。
电动机/发电机319通过扭矩传递机构352的接合而选择性地操作式地与行星架部件326相连接。电动机/发电机319包括随轴362旋转的转子部分。属于齿轮的连接部件343,其围绕轴362而旋转,并且通过扭矩传递机构352的接合而与之相连接,以便随其共同旋转。连接部件343持续地与输出部件317相啮合,并因此当扭矩传递机构352接合时,与行星架部件326和环形齿轮部件334相连接而共同旋转。
电动机/发电机318通过扭矩传递机构354的接合而选择性地操作式地与太阳齿轮部件332相连接。属于齿轮的连接部件340,其围绕轴360而旋转,并且通过扭矩传递机构354的接合而与之相连接,以便随其共同旋转。连接部件340持续地与随太阳齿轮部件332共同旋转的齿轮363相啮合。
电动机/发电机319通过扭矩传递机构356的接合而选择性地操作式地与行星架部件336,以及环形齿轮部件324和输入部件316相连接。属于齿轮的连接部件342,其围绕轴362而旋转,并且通过扭矩传递机构356的接合而与之相连接,以便随其共同旋转。连接部件342持续地与随输入部件316,环形齿轮部件324和行星架部件336共同旋转的齿轮365相啮合。
同图4中的变速器114比较,环形齿轮部件324与节点C2相对应;行星架部件326与节点B2相对应;太阳齿轮部件322与节点A2相对应;环形齿轮部件334与节点F2相对应;行星架部件336与节点E2相对应;并且太阳齿轮部件332与节点D2相对应。
输入分流电动变速模式
变速器314可操作式地通过接合扭矩传递机构350和352而提供输入分流电动变速操作模式。扭矩传递机构350和352的接合分别操作式地将电动机/发电机318和319与太阳齿轮部件322和行星架部件326连接起来。扭矩传递机构354和356保持打开(即,不接合,且不传递扭矩)。因为互连部件346持续地操作式地将环形齿轮部件334和输出部件317与行星架部件326连接起来,所以电动机/发电机318,电动机/发电机319,发动机312,输入部件316和输出部件317按照参照图1和4相应的构件所述相同的配置而分别操作式地与环形齿轮部件324,太阳齿轮部件322和行星架部件326相连接,环形齿轮部件324,太阳齿轮部件322和行星架部件326与图4的节点C2,B2和A2相对应,并与图1的节点C,B和A相对应,并建立起输入分流电动变速操作模式。
输出分流电动变速模式
变速器314可操作式地通过接合扭矩传递机构354和356而提供输出分流电动变速操作模式。扭矩传递机构354和356的接合操作式地将电动机/发电机318和319分别与太阳齿轮部件332和行星架部件336连接起来,其与图4节点D2和E2相对应。扭矩传递机构350和352保持打开(即,不接合,且不传递扭矩)。因为互连部件344持续地操作式地将环形齿轮部件324和行星架部件336与输入部件316连接起来,所以电动机/发电机318,电动机/发电机319,发动机312,输入部件316和输出部件317操作式地按照参照图2相应的节点D,E和F以及图4相应的节点D2,E2和F2所述相同的配置而分别与太阳齿轮部件332,行星架部件336和环形齿轮部件334相连接,并建立起输出分流电动变速操作模式。
固定比操作模式
当所有四个扭矩传递机构350,352,354和356都接合时,变速器314建立固定比操作模式。在这种情况下,环形齿轮部件334和行星架部件336都将操作式地与电动机/发电机319相连接。如本领域中所知的那样,当行星齿轮组的其中任何两个部件以给定的速度旋转时,整个行星齿轮组的部件的速度是给定的。因而,在输入部件316以给定的速度旋转,并且所有扭矩传递机构350,352,354和356都接合的条件下,行星齿轮组320和320的所有部件的速度都将是给定的,并且在输入部件316和输出部件317之间将建立起固定比。
虽然已经详细介绍了用于实现本发明的最佳模式,但是与本发明相关领域的技术人员应该懂得,在所附权利要求的范围内,可制作各种备选设计和实施例来实施本发明。
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