混合分动箱
阅读：773发布：2020-05-11
专利汇可以提供混合分动箱专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于车辆的动 力 系，其包括 内燃机 和 分动箱 。分动箱包括主要 输出轴 、 电动机 以及行星 齿轮 组。主要输出轴接收来自内燃机的 发动机 转矩。电动机包括 转子 和 定子 。该 行星齿轮组 包括太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮以及 行星架 ，太阳齿轮可旋转地固定于转子，行星齿轮径向地设置在太阳齿轮和环形齿轮之间并与之接合，且该行星架联接于行星齿轮并且可旋转地固定于主要输出轴。环形齿轮能选择性地接地，用于选择性地在电动机和主要输出轴之间传递转矩。，下面是混合分动箱专利的具体信息内容。
1.一种分动箱，包括：
主要输出轴，所述主要输出轴接收来自所述分动箱外部的驱动源的转矩，并且所述主要输出轴提供所述分动箱的主要转矩输出；
电动机，所述电动机具有转子和定子，所述转子和所述定子在所述分动箱内部；以及行星齿轮组，所述行星齿轮组具有太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮以及行星架，所述太阳齿轮可旋转地固定于所述转子，所述行星齿轮径向地设置在所述太阳齿轮和所述环形齿轮之间并与之接合，且所述行星架联接于所述行星齿轮并且可旋转地固定于所述主要输出轴，其中，所述环形齿轮能选择性地接地，用于选择性地在所述电动机和所述主要输出轴之间传递转矩。
2.根据权利要求1所述的分动箱，进一步包括壳体和锁定环，其中，所述环形齿轮利用所述锁定环选择性地接地至所述壳体。
3.根据权利要求2所述的分动箱，其中，所述锁定环能在第一位置和第二位置之间轴向地移动，在所述第一位置中，所述锁定环将所述环形齿轮接地至所述壳体，且所述第二位置允许所述环形齿轮相对于所述壳体自由地旋转。
4.根据权利要求3所述的分动箱，进一步包括致动器系统，所述致动器系统具有所述锁定环和筒形凸轮，其中，所述筒形凸轮的旋转使得所述锁定环在所述第一位置和所述第二位置之间移动。
5.根据权利要求4所述的分动箱，其中，所述筒形凸轮与所述主要输出轴同心。
6.根据权利要求5所述的分动箱，进一步包括：
次级输出轴，所述次级输出轴提供所述分动箱的次级转矩输出；以及
次级转矩传递机构，所述次级转矩传递机构用于选择性地在所述主要输出轴和所述次级输出轴之间传递转矩，其中，所述次级转矩传递机构包括板式离合器，所述板式离合器在所述筒形凸轮旋转的情形下选择性地由所述致动器系统压缩，以选择性地在所述主要输出轴和所述次级输出轴之间传递转矩。
7.根据权利要求1所述的分动箱，进一步包括次级输出轴、次级转矩传递机构以及致动系统，所述次级输出轴提供所述分动箱的次级转矩输出，所述次级转矩传递机构用于选择性地在所述主要输出轴和所述次级输出轴之间传递转矩，且所述致动系统用于选择性地使所述环形齿轮接地并且选择性地操作所述次级转矩传递机构。
8.根据权利要求7所述的分动箱，其中，所述致动系统包括致动器马达，且所述致动器马达在第一运动范围中的旋转选择性地使所述环形齿轮接地，而在第二运动范围中的旋转选择性地操作所述次级转矩传递机构。
9.根据权利要求8所述的分动箱，其中，所述致动系统包括筒形凸轮和平面凸轮，所述平面凸轮操作地联接于所述筒形凸轮，其中，所述致动器马达使得所述筒形凸轮在所述第一运动范围中旋转以选择性地使所述环形齿轮接地，以及使得所述筒形凸轮在所述第二运动范围中旋转，以致使所述平面凸轮选择性地操作所述次级转矩传递机构。
10.根据权利要求9所述的分动箱，其中，所述第一运动范围不包括所述第二运动范围。
11.根据前述权利要求中任一项所述的分动箱，其中，所述电动机与所述主要输出轴同心。
12.一种车辆动力系，所述车辆动力系包括权利要求1-10中任一项所述的分动箱，以及驱动源，其中，所述驱动源是内燃机。
13.一种车辆，所述车辆包括权利要求12所述的车辆动力系、前车轴和后车轴，其中，所述前车轴或所述后车轴中的一者接收来自所述分动箱的所述主要转矩输出，且所述前车轴或所述后车轴中的另一者接收来自所述分动箱的次级输出轴的次级转矩输出。
14.一种用于车辆的分动箱，所述分动箱包括：
主要输出轴，所述主要输出轴用于接收来自所述分动箱外部的第一驱动源的转矩；
第二驱动源，所述第二驱动源与所述分动箱成一体；
行星齿轮组，所述行星齿轮组选择性地将所述第二驱动源操作地联接于所述主要输出轴，用于在它们之间传递转矩，其中，所述行星齿轮组与所述主要输出轴同心并且包括太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮以及行星架，所述太阳齿轮可旋转地固定于所述驱动源的输出，所述环形齿轮能选择性地接地，所述行星齿轮径向地设置在所述太阳齿轮和所述环形齿轮之间并且与之接合，且所述行星架联接于所述行星齿轮并且可旋转地固定于所述主要输出轴。
15.一种车辆动力系，包括：
发动机；
电动机；以及
分动箱，所述分动箱具有壳体和主要输出轴，其中，所述发动机在所述壳体外部并且能选择性地联接于所述主要输出轴以在它们之间传递转矩，且所述电动机在所述壳体内部并且能选择性地联接于所述主要输出轴以在它们之间传递转矩；
其中，所述车辆动力系能选择性地在如下模式的每个中操作；
电动驱动模式，在所述电动驱动模式中，所述发动机并不选择性地联接于所述主要输出轴，且所述电动机联接于所述主要输出轴，以旋转所述主要输出轴，
电动再生模式，在所述电动再生模式中，所述发动机并不选择性地联接于所述主要输出轴，且所述电动机选择性地联接于所述主要输出轴，以由所述主要输出轴旋转，发动机驱动模式，在所述发动机驱动模式中，所述电动机选择性地联接于所述主要输出轴以旋转所述主要输出轴，且所述电动机并不选择性地联接于主要输出轴，组合发动机和电动驱动模式，在所述组合发动机和电动驱动模式中，所述发动机和所述电动机两者选择性地联接于所述主要输出轴以旋转所述主要输出轴，以及组合发动机驱动和电动再生模式，在所述组合发动机驱动和电动再生模式中，所述发动机选择性地联接于所述主要输出轴，且所述电动机选择性地联接于所述主要输出轴，以由所述主要输出轴旋转。
混合分动箱
技术领域
背景技术
[0002] 四轮驱动或全轮驱动车辆可包括诸如分动箱之类的转矩传递装置，用于将转矩从驱动源(例如，发动机或变速器)传递至输出轴(例如，用于驱动车辆的后车轮的后输出轴)以及选择性地传递至另一输出轴(例如，用于附加地驱动车辆的前车轮的前输出轴)。此种驱动源通常是内燃机，该内燃机连接于变速器且进而连接于分动箱。混合动力车辆或混合动力系包括两种不同的驱动源，这些驱动源可包括内燃机和一个或多个电动机，它们协配地提供驱动转矩用于移动车辆。例如，车辆或动力系能以各种模式操作，其中，驱动转矩仅仅由内燃机提供、仅仅由电动机提供或者由内燃机和电动机两者提供。
发明内容
[0003] 这里公开了具有电动机的动力系和转矩传递机构的实施方式。在一个实施方式中，用于车辆的动力系包括内燃机和分动箱。分动箱包括主要输出轴、电动机以及行星齿轮组。电动机包括转子和定子。行星齿轮组包括太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮以及行星架，该太阳齿轮可旋转地固定于转子，该行星齿轮径向地设置在太阳齿轮和环形齿轮之间并与之接合，且该行星架联接于行星齿轮并且可旋转地固定于主要输出轴。环形齿轮能选择性地接地，用于选择性地在电动机和主要输出轴之间传递转矩。主要输出轴独立于行星齿轮组接收来自内燃机的发动机转矩。
[0004] 分动箱可包括壳体和锁定环，该锁定环能在向前位置和向后位置之间轴向地移动，在该向前位置中，锁定环将环形齿轮接地至壳体，且该向后位置允许环形齿轮相对于壳体自由地旋转。分动箱可包括次级输出轴、次级转矩传递机构以及致动系统，该次级转矩传递机构用于选择性地在主要输出轴和次级输出轴之间传递转矩，且该致动系统用于选择性地使环形齿轮接地并且选择性地操作次级转矩传递机构。分动箱可以是单速分动箱。电动机可与主要输出轴同心。
[0005] 在一实施方式中，分动箱包括主要输出轴、次级驱动源以及行星齿轮组。主要输出轴构造成接收来自分动箱外部的外部驱动源的转矩。第二驱动源与分动箱成一体。行星齿轮组选择性地将第二驱动源操作地联接于主要输出轴，用于在它们之间传递转矩。行星齿轮组与主要输出轴同心，并且包括太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮以及行星架，该太阳齿轮可旋转地固定于第二驱动源的输出，该环形齿轮能选择性地接地，该行星齿轮径向地设置在太阳齿轮和环形齿轮之间并与之接合，且该行星架联接于行星齿轮并且可旋转地固定于主要输出轴。
[0006] 在一实施方式中，分动箱包括主要输出轴、电动机以及行星齿轮组。主要输出轴接收来自分动箱外部的驱动源的转矩，并且提供分动箱的主要转矩输出。电动机包括转子和定子，该转子和定子在分动箱内部。行星齿轮组包括太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮以及行星架，该太阳齿轮可旋转地固定于转子，该行星齿轮径向地设置在太阳齿轮和环形齿轮之间并与之接合，且该行星架联接于行星齿轮并且可旋转地固定于主要输出轴。环形齿轮能选择性地接地，用于选择性地在电动机和主要输出轴之间传递转矩。
[0007] 在一个实施方式中，用于车辆的动力系包括内燃机和分动箱。分动箱包括主要输出轴、驱动马达以及行星齿轮组。主要输出轴接收来自内燃机的发动机转矩。内燃机在分动箱外部。驱动马达与分动箱成一体。行星齿轮组选择性地将驱动马达操作地联接于主要输出轴，用于在它们之间传递转矩。行星齿轮组与主要输出轴同心，并且包括太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮以及行星架，该太阳齿轮可旋转地固定于驱动马达的转子，该环形齿轮能选择性地接地，该行星齿轮径向地设置在太阳齿轮和环形齿轮之间并与之接合，且该行星架联接于行星齿轮并且可旋转地固定于主要输出轴。
[0008] 在一个实施方式中，车辆动力系包括发动机、电动机，以及分动箱。分动箱包括壳体和主要输出轴。发动机在壳体外部并且能选择性地联接于主要输出轴，以在它们之间传递转矩。电动机在壳体内部并且能选择性地联接于主要输出轴，以在它们之间传递转矩。动力系能选择性地在电动驱动模式、电动再生模式、发动机驱动模式、组合发动机和电动驱动模式以及组合发动机驱动和电动再生模式的每个中操作。在电动驱动模式中，该发动机并不选择性地联接于主要输出轴，且电动机联接于主要输出轴以使得主要输出轴旋转。在电动再生模式中，该发动机并不选择性地联接于主要输出轴，且电动机选择性地联接于主要输出轴，以由主要输出轴旋转。在发动机驱动模式中，电动机选择性地联接于主要输出轴以旋转主要输出轴，且电动机并不选择性地联接于主要输出轴。在组合发动机和电动驱动模式中，发动机和电动机两者选择性地联接于主要输出轴以旋转主要输出轴。在组合发动机驱动和电动再生模式中，发动机选择性地联接于主要输出轴以旋转主要输出轴，且电动机选择性地联接于主要输出轴以由主要输出轴旋转。附图说明
[0009] 当结合附图阅读时，从以下详细描述中更佳地理解本发明。可设想的是，根据一般惯例，附图的各种特征并非是按比例的。相反，出于清楚起见，将各个特征的尺寸任意地放大或缩小。
[0010] 图1是具有示例性分动箱的车辆的示意图。
[0011] 图2是示作处于第一构造中的图1所示分动箱的示意截面图。
[0012] 图3是示作处于第二构造中的图1所示分动箱的示意截面图。
[0013] 图4是示作处于第三构造中的图1所示分动箱的示意截面图。
[0014] 图5是示作处于第四构造中的图1所示分动箱的示意截面图。
[0015] 图6是示作处于第五构造中的图1所示分动箱的示意截面图。
[0016] 图7是沿着图3中线7-7截取的图1所示分动箱的部分截面图。
[0017] 图8是图2中示出的分动箱的致动系统的操作图。
具体实施方式
[0018] 如图1中所示，车辆1包括用于使得车辆1移动的动力系2。动力系2通常包括发动机4、操作地连接于发动机4的变速器6，以及分动箱10。分动箱10将转矩从变速器6传递至后车轴8a并且将转矩选择性地传递至前车轴8b。发动机4可例如是内燃机(例如，汽油或柴油发动机)，该内燃机用作分动箱10的外部驱动源，并将驱动转矩(例如，发动机转矩)提供给分动箱10。变速器6可例如是十挡变速器(例如，具有十个前进驱动挡位和单个后退驱动挡位)。后车轴8a和前车轴8b可各自是或包括单个轴(例如，车轴)和/或多个轴(例如，半车轴或半轴)。替代地，分动箱10可将转矩传递至前车轴8b并且选择性地传递至后车轴8a。
[0019] 除了将转矩从变速器6传递至后车轴8a并且选择性地传递至前车轴8b以外，分动箱10附加地构造成在电动机20(例如，驱动马达或电机-发电机)以及后车轴8a和前车轴8b之间传递转矩。电动机20用作用于分动箱10的另一驱动源(例如，内部或一体驱动源)，该另一驱动源在分动箱10内部或者与分动箱成一体。电动机20可由车辆1的电池9驱动，并且还可对电池9充电(例如，电动机20用作发电机或电机-发电机)。
[0020] 车辆1附加地包括一个或多个控制器3，这些控制器包括合适的部件(例如，处理器、存储器、电路和/或传感器)，用于控制分动箱10的操作，包括在电动机20和电池9之间传递电力。例如，一个或多个控制器3可基于各种检测状况(例如，车辆1的动态状况、电池9的充电状态等等)和/或用户输入(例如，选择四轮还是全轮驱动)而以各种驱动模式(下文所讨论的)操作分动箱10。
[0021] 仍参照图1并且附加地参照图2-6，分动箱10包括电动机20、主要输出轴30以及次级输出轴40。主要输出轴30用作分动箱10的主要转矩输出(例如，向后车轴8a或前车轴8b)。次级输出轴40可用作分动箱10的次级输出(例如，选择性地向后车轴8a或前车轴8b中的另一者)。电动机20选择性地利用分动箱10的行星齿轮组50操作地联接于主要输出轴30，以选择性地将转矩传递至电动机20和从该电动机传递转矩。次级输出轴40选择性地利用分动箱
10的次级转矩传递机构60操作地联接于(例如，选择性地可旋转地联接于)主要输出轴30，以将转矩传递至次级输出轴40和从该次级输出轴传递转矩。通过分动箱10的致动器系统70来操作电动机20与主要输出轴30以及次级输出轴40与主要输出轴30的选择性操作联接。
10的次级转矩传递机构60操作地联接于(例如，选择性地可旋转地联接于)主要输出轴30，以将转矩传递至次级输出轴40和从该次级输出轴传递转矩。通过分动箱10的致动器系统70来操作电动机20与主要输出轴30以及次级输出轴40与主要输出轴30的选择性操作联接。
[0022] 电动机20、主要输出轴30、次级输出轴40、行星齿轮组50、次级转矩传递机构60以及致动器系统70的每个可容纳在分动箱10的壳体12中。主要输出轴30和次级输出轴40的每个经由径向轴承(未示出)由壳体支承，这些径向轴承例如位于其轴向端部处和/或中间位置处。主要输出轴30可例如用作驱动后车轴8ad后输出轴，而次级输出轴40用作驱动前车轴8b的前输出轴。替代地，主要输出轴30可用作前输出轴，且次级输出轴40可用作后输出轴。
[0023] 分动箱10独立于行星齿轮组50传递来自变速器6的转矩。主要输出轴30可用作分动箱10的输入，或者中间旋转构件可用作输入(例如，联接于变速器的输出)并且将转矩传递至主要输出轴30(例如，与其同轴)。在一个示例中，分动箱10构造成单速分动箱，该单速分动箱以固定传动比将转矩从变速器输出(未标示)传递至分动箱10的输出(即，主要输出轴30和次级输出轴40)。传动比是1:1，以使得变速器6的输出的旋转速度与主要输出轴30和次级输出轴40相同。典型的分动箱具有多个传动比(例如，高和低传动比)，以选择性地实现较高输出转矩。在车辆1中，变速器6具有相对较高数量的速度(例如，十个)，这可允许并且包括低挡位中的较高传动比以及在后车轴8a和前车轴8b处来自发动机4的较高有效输出转矩。来自变速器6的此种输出转矩可由来自电动机20的转矩补充，以使得在后车轴8a和前车轴8b处仍可实现充分高的累计输出转矩，而无需分动箱10具有多个速度。
[0024] 在其它实施例中，分动箱10可以是多速分动箱，该多速分动箱选择性地改变变速器6的输出和分动箱10的输出之间的传动比(例如，高和低之间)。例如，分动箱10的变型可包括另一行星齿轮组，该另一行星齿轮组设置在分动箱的输入(即，接收来自发动机4或变速器6的转矩)和主要输出轴30之间，且在高和低传动比之间选择性地改变。
[0025] 电动机20利用行星齿轮组50操作地联接于主要输出轴30。电动机20通常包括定子22和转子24，该定子固定于壳体12，且该转子相对于定子22旋转。电动机20可设置在分动箱
10的壳体12内，且定子22和转子24与主要输出轴30同心。
10的壳体12内，且定子22和转子24与主要输出轴30同心。
[0026] 行星齿轮组50包括太阳齿轮52、行星齿轮54和行星架56以及环形齿轮58。太阳齿轮52可旋转地固定于电动机20的转子24。例如，太阳齿轮52的向前端部或部分可联接于转子24(例如，利用基本上设置在行星齿轮组50前方的电动机20)。环形齿轮58能选择性地在两个状态中操作，在该两个状态中，环形齿轮58在壳体12内自由地旋转(例如，第一或自由状态)或者固定于(例如，接地至)壳体12(例如，第二、固定或接地状态)。行星齿轮54径向地定位在太阳齿轮52和环形齿轮58之间并且与之接合。行星架56联接于行星齿轮54，并且在行星齿轮54绕太阳齿轮52运转时相对于太阳齿轮52旋转。行星架56可旋转地固定于主要输出轴30，以随着该主要输出轴旋转并且在它们之间传递转矩。于是，当电动机20供给驱动转矩时，太阳齿轮52可用作电动机20的输入，且行星架56用作向主要输出轴30的输出。当电动机20接收转矩(即，用作发电机)时，行星架56用作主要输出轴30的输入且太阳齿轮52用作向电动机20的输入。
[0027] 在自由状态中，电动机20从主要输出轴30操作地脱开，以使得转矩并不在电动机20和主要输出轴30之间传递。例如，在主要输出轴30由变速器6旋转时，主要输出轴30经由行星齿轮54旋转行星架56、且由此环形齿轮58，同时太阳齿轮52通常由电动机20保持固定。
[0028] 在接地状态中，转矩能在电动机20和主要输出轴30之间传递。例如，在发动机4也供给转矩或者在发动机也并不供给转矩的情形下，在电动机20将转矩传递至(例如，旋转)太阳齿轮52时，太阳齿轮52使得行星齿轮54相对于环形齿轮58旋转，以使得行星架56且由此主要输出轴30也相对于环形齿轮58旋转。主要输出轴30也可将转矩传递至电动机20(例如，从后车轴8a和/或前车轴8b)，在该情形中，电动机20用作发电机(例如，在再生制动期间)。下文进一步详细地讨论电动机20的致动和操作模式。
[0029] 环形齿轮58利用致动系统70选择性地接地于(例如，可旋转地固定于)壳体12。致动系统70例如构造有牙嵌离合器或锁定套筒72，该牙嵌离合器或锁定套筒在向后位置(例如，自由或断开位置；参见图5-6)和向前位置(例如，固定或接地位置；参见图2-3)。锁定套筒72可例如具有内周界(例如，圆形横截面)并且还具有外周界(例如，圆形横截面)，该内周界以互补的方式花键连接于环形齿轮58的外周界，且该外周界定形成并且以互补的方式花键连接于壳体12的锁定部分12a的内周界。锁定套筒72、环形齿轮58和锁定部分12a能以任何合适的方式花键连接(例如，具有花键；未示出)。
[0030] 替代地，环形齿轮58能以任何其它合适的方式选择性地接地至壳体12。例如，锁定套筒72或其它锁定构件能以不同的方式(例如，接合其轴向端部)接合并联接于环形齿轮58，和/或以不同的方式(例如，在壳体12的槽内和/或轨道或滑动构件或其各部分内滑动)接合和联接于壳体12。锁定套筒72可采取足以将环形齿轮58选择性地接地至壳体12的其它构造，并且可例如称为锁定或接地构件、结构或环。壳体12的锁定部分12a也可称为壳体12的接地部分、结构或构件。
[0031] 在向后位置(参见图5-6)中，锁定套筒72从环形齿轮58或壳体12的至少一个脱离。例如，如图所示，锁定套筒72可从环形齿轮58和壳体12的锁定部分12a两者向后偏置。替代地，锁定套筒72可在向后位置中由环形齿轮58或壳体12的锁定部分12a(例如，其中一个比另一个轴向向后延伸得较远)的一个支承并且相对于另一个轴向地向后。
[0032] 在向前位置(参见图2-3)中，锁定套筒72与环形齿轮58和壳体12的锁定部分12a两者接合，以将环形齿轮58旋转地固定于壳体12的锁定部分12a。如图所示，锁定套筒72径向地设置在壳体12的锁定部分12a和环形齿轮58之间。图4示出在锁定套筒72与向后位置和向前位置之间移动时处于中间位置的锁定套筒72。
[0033] 替代地，锁定套筒72可构造成在处于向后位置中的同时使环形齿轮58接地，并且在处于向前位置中的同时允许环形齿轮58相对于壳体12自由地旋转。此外，在任一构造中，锁定套筒72的向前和向后位置可称为第一和第二位置，或反之亦然。
[0034] 致动系统70使得锁定套筒72在向后位置和向前位置之间移动。例如，致动系统70可附加地包括筒形凸轮74(例如，筒形件或筒形构件)和叉组件76(例如，换挡叉组件或结构)，该叉组件在筒形凸轮74和锁定套筒72之间延伸。筒形凸轮74的旋转致使叉组件76且由此锁定套筒72的轴向移动。
[0035] 筒形凸轮74轴向地固定且可旋转地支承以与主要输出轴30同心。例如，筒形凸轮74可由支承构件12b支承并且围绕该支承构件旋转，该支承构件从壳体12径向地向内延伸并且轴向地延伸到筒形凸轮74中。例如，如图7中所示，支承构件12b可具有圆柱形外周界，该圆柱形外周界与筒形凸轮74的内周界互补，以将筒形凸轮74与其同心地支承在其上。支承构件12b附加地包括轴向延伸槽(图7中示出；未标示)，叉组件76的近侧端部76b通过该轴向延伸槽突入到筒形凸轮74的凸轮槽74a中。筒形凸轮74还可轴向地定位在行星齿轮组50和次级转矩传递机构60(下文进一步详细讨论的是)之间。
[0036] 叉组件76相对于壳体12旋转地固定并且相对于该壳体轴向地滑动。叉组件76包括接合于锁定套筒72的远侧端部76a和接合筒形凸轮74的近侧端部76b。远侧端部76a接合锁定套筒72以允许它们的相对旋转，同时将沿向前和向后方向施加轴向力以使得锁定套筒72移动。叉组件76的近侧端部76b接纳在筒形凸轮74的凸轮槽74a(在图2-6中以虚线示出)内，筒形凸轮74接合叉组件76并且在筒形凸轮旋转时致使叉组件的轴向移动。凸轮槽74a径向向外地突入到筒形凸轮74的内周界中。如上文所参照并且如图7中所示，叉组件76的近侧端部76b还径向地延伸通过支承构件12b的槽。
[0037] 凸轮槽74a包括至少一个移动区域74a’，该至少一个移动区域沿着筒形凸轮74的内周界轴向地并且周向地(例如，以螺旋形状)延伸。在筒形凸轮74旋转时，凸轮槽74a的移动区域74a’接合叉组件76的近侧端部76b，以使得叉组件76向前和向后轴向地移动。凸轮槽74a可附加地包括一个或多个停止区域74a”，该一个或多个停止区域周向地但不轴向地延伸。在筒形凸轮74旋转时，凸轮槽74a的停止区域74a”将叉组件76的近侧端部76b维持在恒定轴向位置中。停止区域74a”可与致动系统70的运动一致，用于操作其它功能或机构(例如，下文讨论的次级转矩传递机构60)。
[0038] 筒形凸轮74选择性地由马达78(例如，致动器马达)旋转。例如，筒形凸轮74在其外周界上包括扇形齿轮74b。多个齿轮78a(例如，齿轮系)设置在马达78和筒形凸轮74的扇形齿轮74b之间，并且用于减小速度并且增大在筒形凸轮74处马达78的转矩。
[0039] 次级转矩传递机构选择性地将主要输出轴30可旋转地(例如，操作地)联接于次级输出轴40。次级转矩传递机构60通常包括板式离合器62、主要链轮64、次级链轮66以及链条68，该主要链轮可旋转地固定于板式离合器62、该次级链轮可旋转地固定于次级输出轴40，且该链条在主要链轮64和次级链轮66之间延伸。板式离合器62包括多个交错板(示出；未标示)，这些交错板交替旋转地固定于主要输出轴30和离合器壳体(未标示；例如，离合器滚筒)，主要链轮64旋转地固定于该离合器壳体。第一板(例如，向前板)可被认为是由致动器系统70按压的施加板(下文会进一步讨论)。当交错板压缩时，摩擦在其间增大，以在主要输出轴30和板式离合器62的离合器壳体之间传递转矩。最终，转矩经由板式离合器62(即，交错板和离合器壳体)、主要链轮64、链条68以及次级链轮66在主要输出轴30和次级输出轴之间传递。弹簧(未示出)可将施加板按压远离交错板(例如，向前)用于使得交错板解压，并且由此使得所形成的摩擦联接脱开。
[0040] 替代地，次级转矩传递机构60的变型可替代地使用齿轮(例如，替代主要链轮64使用的齿轮、次级链轮66以及链条68)在主要输出轴30和次级输出轴40之间传递转矩。
[0041] 次级转矩传递机构60也可由致动系统70操作。致动系统70附加地包括平面凸轮机构80(例如，滚珠斜面机构)，该平面凸轮机构将筒形凸轮74的旋转转换成用于压缩板式离合器62的轴向移位(例如，接合施加板或其间的止推轴承)。平面凸轮机构80可例如是滚珠斜面机构，这些滚珠斜面机构具有向后构件80a(例如，第一构件)、向前构件80b(例如，第二构件)以及它们之间的多个中间构件80c(例如，诸如滚珠之类的滚动构件)。向前构件80b轴向地固定(例如，固定于支承构件12b)，而向后构件能由筒形凸轮74旋转。向后构件80a和向前构件80b的轴向相对表面是斜面的或倾斜的，以使得向后构件80a相对于向前构件80b的相对旋转致使向后构件80a相对于该向前构件轴向地移动。向后构件80a和向前构件80b可替代地称为板或环。
[0042] 向后构件80a例如通过由筒形凸轮74接合的径向延伸构件80a’旋转。如图7中所示，向后构件80a包括径向延伸构件80a’，这些径向延伸构件在筒形凸轮74的向后端部中定位在槽74c内。当筒形凸轮74旋转以使得槽74c的端部74c’接合径向延伸构件80a’(在图7中以虚线示出)时，向后构件80a旋转并且远离向前构件80b轴向地移位，同时径向延伸构件80a’沿着74c’的端部74c’滑动。当沿相反方向旋转时，施加板(经由上文参照的弹簧)将向后构件80a向前按压，用以使得板式离合器62脱开。
[0043] 附加地参照图8中示出的图，筒形凸轮74提供中心运动范围和外部运动范围，在该中心运动范围中，叉组件76和锁定套筒72在接合和脱离位置之间轴向地移动，但在该中心运动范围中，板式离合器62并不操作(维持脱开)，且在外部运动范围中，叉组件76和锁定套筒72固定(维持接合或脱开)并且在外部运动范围中，平面凸轮机构80和板式离合器62轴向地移动(即，变得接合)。更具体地说，槽74c提供筒形凸轮74的中心运动范围，在该中心运动范围中，向后构件80a并不由筒形凸轮74移动，这与致使叉组件76和锁定套筒72移动的筒形凸轮74同步。例如，在中心运动范围中，叉组件76的近侧端部76b与筒形凸轮74的凸轮槽74a的移动区域74a’接合。
[0044] 在外部运动范围中，向后构件80a由筒形凸轮74移动(即，使得槽74c的端部74c’接合径向延伸构件80a’)，这与筒形凸轮74并不移动叉组件76和锁定套筒72一致。例如，在外部运动范围中，叉组件的近侧端部76b与筒形凸轮74的凸轮槽74a的停止区域74a”接合。两个停止区域74b”定位在筒形凸轮74的凸轮槽74a的单个移动区域74a’的任一端部处(例如，周围)。中心和外部运动范围可例如在大致30和50度之间，或者是任何其它合适的范围。中心和外部运动区域可如图所示是并不交迭的(即，排他性的)。
[0045] 替代地，筒形凸轮74的中心运动范围可与板式离合器62的操作相关联，而筒形凸轮74的一个或多个外部运动范围可与锁定套筒72的操作相关联。在该情形中，筒形凸轮74的变型替代地包括凸轮槽，该凸轮槽具有由移动区域围绕的中心停止区域。
[0046] 如上文参照的是，车辆1能以各种驱动模式操作，这些驱动模式提供发动机驱动(即，由发动机4提供机动动力)、电动驱动(即，由电动机20提供机动动力)以及再生(即，驱动电动机20以对电池9充电)的不同组合。例如，车辆1能以电动驱动模式、电动再生模式、组合发动机和电动驱动模式、组合发动机驱动和电动再生模式、发动机驱动模式以及反EMF断开模式操作。附加地，在这些驱动模式的每个中，车辆1可以是两轮驱动(即，在该情形中，次级输出轴40从主要输出轴30可旋转地断开)和四轮驱动(即，在该情形中，次级输出轴40利用次级转矩传递机构60可旋转地联接于主要输出轴30)。
[0047] 在电动驱动模式中，电动机20将驱动转矩提供给主要输出轴30，而发动机4并不这样做。环形齿轮58如上所述接地至分动箱10的壳体12。电动机20接收来自电池9的电力，并且经由如上所述的行星齿轮组50将转矩提供给主要输出轴30。变速器6处于空挡，以使得转矩不会从发动机4传递至分动箱10。
[0048] 在电动再生模式中，电动机20(经由行星齿轮组50)接收来自主要输出轴30的转矩，并且由此旋转以产生电力来用于对电池9充电。环形齿轮58和变速器6构造成在电动驱动模式中使得环形齿轮58接地至分动箱10的壳体12，且变速器6处于空挡。
[0049] 在组合发动机和电动驱动模式中，发动机4和电动机20将驱动转矩提供给主要输出轴30。变速器6处于驱动挡位，以将转矩从发动机4传递至主要输出轴30。环形齿轮58接地至如上所述的分动箱10的壳体12，并且电动机20接收来自电池的电力并经由行星齿轮组50将驱动转矩提供给主要输出轴30。
[0050] 在发动机驱动和电动再生模式中，发动机4将驱动转矩提供给主要输出轴30，并且电动机20接收来自主要输出轴30的转矩以由此旋转。环形齿轮58和变速器6构造成在组合发动机和电动驱动模式中(即，环形齿轮58接地，且变速器6处于驱动挡位)。
[0051] 在发动机驱动模式中，发动机4将驱动转矩提供给主要输出轴30，同时电动机20从主要输出轴30操作地脱开。环形齿轮58从壳体12断开，以相对于该壳体自由地旋转。变速器6处于驱动齿轮。
[0052] 在反EMF断开模式中，电动机20从主要输出轴30操作地脱开(即，环形齿轮58从壳体12断开以相对于该壳体自由地旋转)，而不管发动机4是否将转矩提供给主要输出轴30。例如，当车辆1以高速移动时，不管是由发动机4滑行还是驱动，动力系2能以反EMF断开模式操作。
[0053] 实施例
[0054] 1、一种分动箱，包括：
[0055] 主要输出轴，该主要输出轴接收来自分动箱外部的驱动源的转矩，并且该主要输出轴提供分动箱的主要转矩输出；
[0056] 电动机，该电动机具有转子和定子，该转子和定子在分动箱内部；以及[0057] 行星齿轮组，该行星齿轮组具有太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮以及行星架，该太阳齿轮可旋转地固定于转子，该行星齿轮径向地设置在太阳齿轮和环形齿轮之间并与之接合，且该行星架联接于行星齿轮并且可旋转地固定于主要输出轴，其中，该环形齿轮能选择性地接地，用于选择性地在电动机和主要输出轴之间传递转矩。
[0058] 2、根据实施例1所述的分动箱，进一步包括壳体和锁定环，其中，该环形齿轮利用锁定环选择性地接地至壳体。
[0059] 3、根据实施例2所述的分动箱，其中，该锁定环能在第一位置和第二位置之间轴向地移动，在该第一位置中，该锁定环将环形齿轮接地至壳体，且该第二位置允许环形齿轮相对于壳体自由地旋转。
[0060] 4、根据实施例3所述的分动箱，进一步包括致动器系统，该致动器系统具有锁定环、筒形凸轮以及在锁定环和筒形凸轮之间延伸的叉组件，其中，该筒形凸轮的旋转使得锁定环随着叉组件在第一位置和第二位置之间移动。
[0061] 5、根据实施例4所述的分动箱，其中，该筒形凸轮与主要输出轴同心并且轴向地定位在行星齿轮后方。
[0062] 6、根据实施例4-5中任一项所述的分动箱，进一步包括：
[0063] 次级输出轴，该次级输出轴提供分动箱的次级转矩输出；以及
[0064] 次级转矩传递机构，该次级转矩传递机构用于选择性地在主要输出轴和次级输出轴之间传递转矩，其中，该次级转矩传递机构包括板式离合器，该板式离合器在筒形凸轮旋转的情形下选择性地由致动器系统压缩，以选择性地在主要输出轴和次级输出轴之间传递转矩。
[0065] 7、根据实施例1所述的分动箱，进一步包括次级输出轴、次级转矩传递机构以及致动系统，该次级输出轴提供分动箱的次级转矩输出，该次级转矩传递机构用于选择性地在主要输出轴和次级输出轴之间传递转矩，且该致动系统用于选择性地使环形齿轮接地并且选择性地操作次级转矩传递机构。
[0066] 8、根据实施例7所述的分动箱，其中，该致动系统包括马达，且该马达在第一运动范围中的旋转选择性地使环形齿轮接地，而在第二运动范围中的旋转选择性地操作次级转矩传递机构。
[0067] 9、根据实施例8所述的分动箱，其中，该致动系统包括筒形凸轮和平面凸轮，该平面凸轮操作地联接于筒形凸轮，其中，该马达使得筒形凸轮在第一运动范围中旋转以选择性地使环形齿轮接地，以及使得该筒形凸轮在第二运动范围中旋转，以致使平面凸轮选择性地操作该次级转矩传递机构。
[0068] 10、根据实施例9所述的分动箱，其中，该致动系统包括锁定环，该锁定环能在第一位置和第二位置之间轴向地移动，在该第一位置中，该锁定环使环形齿轮接地，且在该第二位置中，该锁定环并不使环形齿轮接地，以及其中，该次级转矩传递机构包括板式离合器，该板式离合器由平面凸轮选择性地压缩以选择性地操作次级转矩传递机构。
[0069] 11、根据实施例8所述的分动箱，其中，该第一运动范围不包括第二运动范围。
[0070] 12、根据实施例1-11中任一项所述的分动箱，其中，该分动箱是单速分动箱。
[0071] 13、根据实施例1-12中任一项所述的分动箱，其中，该电动机与主要输出轴同心。
[0072] 14、根据实施例1所述的分动箱，进一步包括：
[0073] 壳体和锁定环，其中，该锁定环能在第一位置和第二位置之间轴向地移动，在该第一位置中，该锁定环将环形齿轮接地至壳体，而在该第二位置中，该锁定环允许环形齿轮相对于壳体自由地旋转；
[0074] 致动器系统，该致动器系统具有锁定环、筒形凸轮以及在锁定环和筒形凸轮之间延伸的叉组件，其中，该筒形凸轮的旋转使得锁定环随着叉组件在第一位置和第二位置之间移动，且该筒形凸轮与主要输出轴同心并且轴向地定位在行星齿轮后方；
[0075] 次级输出轴，该次级输出轴提供分动箱的次级转矩输出；以及
[0076] 次级转矩传递机构，该次级转矩传递机构用于选择性地在主要输出轴和次级输出轴之间传递转矩，其中，该次级转矩传递机构包括板式离合器，该板式离合器在筒形凸轮的旋转情形下选择性地由致动器系统压缩，以选择性地在主要输出轴和次级输出轴之间传递转矩，且该致动系统包括马达，且该马达在第一运动范围的旋转选择性地使环形齿轮接地，而在第二运动范围的旋转选择性地操作该次级转矩传递机构，该第二运动范围不包括第一运动范围；
[0077] 其中，该电动机与主要输出轴同心。
[0078] 15、一种动力系，该动力系包括实施例1-14中任一项所述的分动箱，该动力系进一步包括第一驱动源，其中，该第一驱动源中是内燃机。
[0079] 16、一种车辆，该车辆包括实施例15所述的动力系，且该车辆进一步包括前车轴和后车轴，其中，该前车轴或该后车轴中的一者接收分动箱的主要转矩输出，且该前车轴或该后车轴中的另一者接收该分动箱的次级转矩输出。
[0080] 17、一种用于车辆的动力系，包括：
[0081] 内燃机；
[0082] 用于车辆的分动箱，该分动箱包括：
[0083] 主要输出轴，该主要输出轴用于接收来自内燃机的转矩，且该内燃机在分动箱外部；
[0084] 驱动马达，该驱动马达与分动箱成一体；以及
[0085] 行星齿轮组，该行星齿轮组选择性地将驱动马达操作地联接于主要输出轴，用于在它们之间传递转矩，其中，该行星齿轮组与主要输出轴同心并且包括太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮以及行星架，该太阳齿轮可旋转地固定于驱动马达的输出，该环形齿轮能选择性地接地，该行星齿轮径向地设置在太阳齿轮和环形齿轮之间并且与之接合，且该行星架联接于行星齿轮并且可旋转地固定于主要输出轴。
[0086] 18、根据实施例17所述的动力系，进一步包括次级输出轴和次级转矩传递机构，该次级转矩传递机构用于选择性地在主要输出轴和次级输出轴之间传递转矩。
[0087] 19、根据实施例17-18中任一项所述的分动箱，进一步包括致动系统，该致动系统具有致动器马达，该致动器马达可旋转以使环形齿轮接地并且操作次级转矩传递机构。
[0088] 20、一种车辆动力系，包括：
[0089] 发动机；
[0090] 电动机；以及
[0091] 分动箱，该分动箱具有壳体和主要输出轴，其中，该发动机在壳体外部并且能选择性地联接于主要输出轴以在它们之间传递转矩，且该电动机在壳体内部并且能选择性地联接于主要输出轴以在它们之间传递转矩；
[0092] 其中，该车辆动力系能选择性地在如下模式的每个中操作；
[0093] 电动驱动模式，在该电动驱动模式中，该发动机并不选择性地联接于主要输出轴，且该电动机联接于主要输出轴，以旋转主要输出轴，
[0094] 电动再生模式，在该电动再生模式中，该发动机并不选择性地联接于主要输出轴，且该电动机选择性地联接于主要输出轴，以由主要输出轴旋转，
[0095] 发动机驱动模式，在该发动机驱动模式中，该电动机选择性地联接于主要输出轴以旋转主要输出轴，且该电动机并不选择性地联接于主要输出轴，
[0096] 组合发动机和电动驱动模式，在该组合发动机和电动驱动模式中，该发动机和该电动机两者选择性地联接于主要输出轴以旋转主要输出轴，以及
[0097] 组合发动机驱动和电动再生模式，在该组合发动机驱动和电动再生模式中，该发动机选择性地联接于主要输出轴以旋转主要输出轴，且该电动机选择性地联接于主要输出轴，以由主要输出轴旋转，
[0098] 21、根据实施例20所述的车辆动力系，其中，该分动箱进一步包括次级输出轴，该次级输出轴能选择性地联接于主要输出轴，以由此在电动驱动模式、发动机驱动模式和组合发动机和电动驱动模式的每个中旋转。
[0099] 22、根据实施例20-21中任一项所述的车辆动力系，其中，分动箱包括行星齿轮组，该行星齿轮组能选择性地联接于主要输出轴，其中，该电动机与主要输出轴同轴，该行星齿轮组包括太阳齿轮、行星架以及环形齿轮，该太阳齿轮可旋转地固定于电动机的转子，该行星架可旋转地固定于主要输出轴，且该环形齿轮能选择性地接地至壳体，以选择性地将电动机联接于主要输出轴。
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