专利名称：具有分离式离合器的混合动力变速器及其起动发动机方法
技术领域：
本发明涉及具有电动机的混合动力变速器，所述电动机可操作以驱动变速器并可
连接到发动机上。
背景技术：
—种混合动力变速器为可由发动机以及与能量存储装置连接的电动机/发电机 驱动的变速器。设计混合动力系统的关键目的在于能够在各种操作模式下高效率操作，以 满足各种车辆操作条件。通常，提供仅电能操作模式(即，其中车辆仅由电动机驱动)和仅 发动机操作模式。还可提供发动机和电动机均添加动力的混合动力操作模式。期望各种操 作模式中的处理效率最佳地满足车辆动力需求，同时保持模式之间平滑的转变。
发明内容
提供了一种混合动力变速器，包括构造为与发动机持续连接的发动机连接构件。 所述变速器还包括电动机和扭矩传递装置，其中所述电动机可为电动机/发电机，所述扭 矩传递装置可操作为将扭矩从所述电动机传递到与变速器传动装置连接的变速器输入构 件，其中所述变速器输入构件在功率流中处在变速器传动装置的上游。当部件在其它部件 之前接收施加的扭矩时，其在功率流中处在其它部件的"上游"。所述扭矩传递装置在所述 变速器输入构件与动力装置(即所述电动机和所述发动机)之间提供可控制的连接，以实 现操作模式之间的平滑转变。可使用阻尼机构将所述发动机与所述扭矩传递装置相连，以 隔离发动机震动。所述变速器传动装置可为没有任何附加电动机的机械传动装置，使得所 述混合动力变速器为"单电动机"混合，即上述电动机是用来驱动所述变速器的唯一电动 机。所述电动机可为电动机/发电机，也可操作为发电机以将旋转扭矩有选择地转换为存 储的电能。 所述扭矩传递装置为联接设备，其在不同实施例中可为不同的形式。在许多实施 例中，所述扭矩传递装置为流体联接装置，例如变扭器，包括变扭器锁止离合器。在其它实 施例中，所述扭矩传递装置为起动离合器，可为可通过加压传动流体接合的湿式离合器或 例如用在手动变速器中的干式离合器。起动离合器可比变扭器更加紧凑，使变速器的轴向 长度最小。如本文所使用的，"干式离合器"为不在离合分界面使用传动流体的离合器，而 "湿式离合器"利用传动流体接合并润滑和冷却离合分界面。 分离式离合器可有选择地接合，以将所述发动机连接构件与所述电动机可操作地 连接，从而允许所述电动机起动所述发动机，例如在交通灯处停车之后。所述分离式离合器 允许所述发动机在不用来驱动所述变速器时断开，从而使可能因发动机重量的阻力产生的 附加损失最小。在本文所示的所有实施例中，所述分离式离合器可通过所述阻尼机构连接 到所述发动机连接构件上，或者可直接连接到所述发动机连接构件上，绕过所述阻尼机构。
所述变速器的许多实施例包括与所述分离式离合器并联布置的单向离合器。也就 是说，所述单向离合器具有可与所述发动机连接构件持续地连接以随其旋转的第一可旋转
4CN 101712275 A
构件和与所述电动机持续地连接以随其旋转的第二可旋转构件。所述单向离合器构造成在 所述第二可旋转构件旋转得比所述第一可旋转构件快时超越。因此，当所述发动机驱动所 述变速器时，所述单向离合器承受扭矩，在所述电动机用于起动所述发动机之后允许所述 分离式离合器分离。当所述电动机驱动所述变速器，并且所述发动机停机或以比所述电动 机低的速度驱动所述发动机连接构件时，所述单向离合器超越。 变速器泵可与所述电动机连接以随其旋转，使得不管所述发动机连接构件是否旋 转，所述泵都可由所述电动机驱动。因此，在发动机起动/停机期间，无需辅助油泵来传动 油压力，减少了部件和质量。 特定的流体输送设备设置成使加压流体能够从所述扭矩传递装置流动，并冷却所 述电动机/发电机。例如，可设置与所述变速器输入构件的内部同轴并处于密封接合的管 形构件，以与所述变速器输入构件限定用来将加压流体输送到所述扭矩传递装置的通道。 另外，与所述输入构件同轴的内、外毂构件可设有所述电动机的转子，该转子支撑成随所述 内毂构件旋转，并同轴地环绕定子，所述发动机与所述外毂构件可操作地连接。所述分离式 离合器有选择地连接所述内、外毂构件。 还提供了一种起动与上述混合动力变速器相连的发动机的方法。所述方法包括从 电池向所述电动机提供存储的电能，从而运行与所述电动机相连的变速器泵，以加压传动 油(本文也称为传动流体)。然后通过所述加压流体接合变速器传动装置中的所选比率离 合器，并通过所述电动机经由扭矩传递装置驱动所述变速器。监测所述电池的电量水平，并 且当监测的电池电量水平降至预定水平时，接合所述电动机与所述发动机之间的分离式离 合器，从而允许所述电动机起动所述发动机。在许多变速器实施例中，当发动机速度至少为 电动机速度时，所述发动机通过与所述分离式离合器并联布置的单向离合器和通过所述扭 矩传递装置自动地传递扭矩至所述变速器传动装置。当所述电动机速度大于所述发动机速 度时，所述单向离合器超越。当所述发动机通过所述单向离合器传递扭矩时，那么所述分离 式离合器分离。 结合附图，从下面实施本发明最佳模式的详细描述可容易地清楚本发明的上述特 征和优点及其它特征和优点。
图1为包括混合动力变速器第一实施例的混合动力系统第一实施例的示意图； 图2为包括混合动力变速器第二实施例的混合动力系统第二实施例的示意图； 图3为包括混合动力变速器第三实施例的混合动力系统第三实施例的一部分的 示意图； 图4为包括混合动力变速器第四实施例的混合动力系统第四实施例的一部分的 示意图； 图5为包括混合动力变速器第五实施例的混合动力系统第五实施例的一部分的 示意图； 图6为包括混合动力变速器第六实施例的混合动力系统第六实施例的一部分的 示意图； 图7为包括混合动力变速器第七实施例的混合动力系统第七实施例的一部分的
5示意图； 图8为包括混合动力变速器第八实施例的混合动力系统第八实施例的一部分的 示意图； 图9为包括混合动力变速器第九实施例的混合动力系统第九实施例的一部分的 示意图；以及 图10为包括混合动力变速器第十实施例的混合动力系统第十实施例的一部分的 示意图。
具体实施例方式
参考附图，其中所有附图中相同的附图标记指代相同的部件，图1示出了混合动 力系统IO，其包括发动机12，该发动机12连接到混合动力变速器16的发动机连接构件14， 使得发动机连接构件14与发动机输出构件(例如，发动机曲轴)共同旋转。混合动力变速 器16包括电动机/发电机20，其与发动机12和变速器输入构件22可操作地连接，如本文 所述。发动机12还可操作地连接到变速器输入构件22上，如下面进一步描述的。
可使用各种操作模式来通过变速器传动装置26从变速器输入构件22向变速器输 出构件24提供扭矩。变速器传动装置26包括若干变速器齿轮(这里为互连行星齿轮组 28、30、32、34的形式)和可有选择地接合的比率离合器36、38、40、42、44 (包括固定式和旋 转式离合器)，所述离合器通过加压传动流体以多种组合接合，以在变速器输入构件22与 变速器输出构件24之间提供多种传动比。尽管图1中为示意性目的示出了特定的变速器 传动装置26，但在本发明所要求的范围内，在变速器输入构件22与变速器输出构件24之间 可连接许多种变速器传动装置。例如，变速器传动装置可替代为具有互相啮合的齿轮的中 间轴布置，或者具有互相啮合的齿轮、具有更少或更多的可有选择地接合的离合器的行星 齿轮组的组合。 发动机连接构件14与变速器输出构件24之间的整个混合动力变速器16被包含 在一个或多个互相连接的外壳或壳体中(仅以不完整的方式示出，例如固定构件46)。图中 为清楚起见，图1中仅在发动机连接构件14、变速器输入构件22和变速器输出构件24上方 示出混合动力变速器16的部件，但是许多部件基本是关于这些构件对称的，如本领域的技 术人员所理解的。 电动机/发电机20包括固接于固定构件46 (例如变速器壳体)的定子45。电动 机/发电机20的转子48可绕着中间轴50且与中间轴50同心地旋转，并通过转子毂72与 中间轴50相连。定子45可从能量存储装置，例如电池52，接收电能或向其提供电能。电子 控制器54与电池52和功率变换器56信号连接，所述功率变换器56还与定子45电连接。 控制器54响应于多种输入信号，该输入信号包括车辆速度、操作员需求、电池52的充电水 平以及发动机12提供的动力，以便通过变换器56调节电动机/发电机20与电池52之间 功率流，所述变换器56在电池52提供的或利用的直流电与定子45提供的或利用的交流电 之间转换。电池52的充电水平由任意数量个已知指示器来监测，例如通过电压计监测电池 电压和/或监测电池充电电流。 用来使传动流体(用于致动比率离合器36、38、40、42和44并冷却和润滑整个变 速器16)增压的主变速器泵60通过中间轴50与转子48连接以与其共同旋转。因此，无论发动机12是起动还是停止，电动机/发电机20都驱动变速器泵60。 单向离合器62连接在发动机连接构件14与中间轴50之间。单向离合器62包括 可与阻尼机构66的输出侧一起旋转的第一可旋转元件64。阻尼机构66可以是扭转弹簧， 但不限于扭转弹簧。阻尼机构66的输入侧与发动机连接构件14连接。阻尼机构66将发 动机12的扭转振动与中间轴50及混合动力变速器16的其它部分隔离开。
单向离合器62包括与中间轴50连接以一起旋转的第二可旋转元件68。单向离 合器62构造成如果第二可旋转元件68和中间轴50旋转得比第一可旋转元件64快则超越 (即，当转子48旋转得比发动机连接构件14快时，单向离合器62超越(即，不传递扭矩的 自由轮))。当第一可旋转元件64以比第二可旋转元件68快或相同的速度旋转时(即，当 发动机12和发动机连接构件14旋转得比转子48快时)，单向离合器62接合(即，锁止第 一可旋转元件64以与第二可旋转元件68共同旋转)，以将扭矩从第一可旋转元件64传递 到第二可旋转元件68。多种单向离合器可容易地用于执行所述功能。 单向离合器62与可有选择地接合的分离式离合器70并联连接。分离式离合器 70可接合以将发动机连接构件14与转子48和中间轴50连接(通过转子毂72)从而共同 旋转。因此，如同单向离合器62，分离式离合器70可接合，以将扭矩从发动机连接构件14 传递到中间轴50 ;因此，由于单向离合器62和分离式离合器70每个都可接合成连接到相 同的两个部件，所以它们称为彼此"并联"。如下面进一步所述，在本发明所要求的范围内， 分离式离合器70可为干式或湿式离合器。扭矩传递装置74可接合以将扭矩从中间轴50 传递到变速器输入构件22，在该实施例中，所述扭矩传递装置74为可有选择地接合的离合 器，其可为湿式离合器或干式离合器，称为车辆起动离合器。扭矩传递装置74不接合时，变 速器输入构件22和变速器传动装置26不从电动机/发电机20或发动机12接收扭矩。扭 矩传递装置74可为以受控打滑接合的湿式摩擦离合器，从而能够使功率流平滑地转变。可 选地，扭矩传递装置74可为干式离合器，类似于手动变速器换档离合器。
具有彼此并联连接的单向离合器62和分离式离合器70的混合动力变速器16在 功率流中处在电动机/发电机20和变速器传动装置26的上游，但是在功率流中处在发动 机连接构件14的下游(即，在功率流中处在发动机12与电动机/发电机20之间，也在发 动机与变速器传动装置26之间)，混合动力变速器16可根据允许电动机20在发动机12停 止(例如在信号灯处停止)之后重起发动机12的方法来控制。具体地，当控制器54的车 辆输入(例如来自加速踏板)指示需要起动发动机12时，电池52存储的电能通过变换器 56引导至电动机/发电机20以给电动机/发电机20供能使其作为电动机。因此，与转子 48连接以共同旋转的变速器泵60被驱动以加压传动流体。在此期间，分离式离合器70并 不接合。因此，当电动机/发电机20驱动变速器16时，并没有扭矩从电动机/发电机20 用于转动上游的动力系统部件，例如发动机12，使附加损失最小。如本文所使用的，当变速 器16中的部件在其它部件之前接收发动机12施加到发动机连接构件14上的扭矩时，该部 件(例如轴)相对于其它部件处在功率流中的"上游"。类似地，当变速器16中的部件在其 它部件之后接收发动机12施加到发动机连接构件14上的扭矩时，该部件相对于其它部件 处在功率流中的"下游"。 控制器54发送电信号至电液压阀体(未示出)，以引导加压流体至比率离合器 36、38、40、42、44中所选择的离合器，从而接合该离合器。然后，扭矩传递装置74接合以建立从电动机/发电机20到变速器输入构件22并通过变速器传动装置26至变速器输出构 件24的扭矩传递。在电动机/发电机20提供动力时监测电池52的电量水平。当监测的 电池电量水平降低至预定水平时接合电动机/发电机20与发动机12之间的分离式离合器 70，从而将扭矩从电动机/发电机20传递至发动机连接构件14并起动发动机。发动机12 与电动机/发电机20的连接增大了电动机/发电机20上的扭矩载荷，使电动机/发电机 20慢下来。当发动机12的速度升高时，单向离合器62接合，并自动地通过接合的扭矩传递 装置74、变速器输入构件22和变速器传动装置26传递扭矩至变速器输出构件24。然后， 分离式离合器70分离，单向离合器62承受发动机12的所有扭矩。 电动机/发电机20可操作为发电机，以根据需要使中间轴50慢下来，例如在制动 期间。当电池52被完全充电时，分离式离合器70还可用于提供制动。该方法还可用于下 述其它实施例，被稍稍修改为具有形式为变扭器的流体联接装置的那些实施例，带有变扭 器离合器，如关于图2实施例所述的，这是因为变扭器的流体联接装置连续地传递扭矩且 不需要通过控制器来接合，但是变扭器离合器可通过控制器接合而绕过流体联接装置。
第二实施例 参考图2，混合动力系统110的第二实施例包括发动机112，该发动机112连接到 混合动力变速器116的发动机连接构件114，使得发动机连接构件114与发动机输出构件 (例如发动机曲轴)共同旋转。混合动力变速器116包括与发动机112和变速器输入构件 122可操作地连接的电动机/发电机120，如本文所述。能量存储装置(例如电池(未示 出))通过控制器和功率变换器(未示出)从电动机/发电机的定子145接收电能或向其 提供电能，如参考图1的相同部件所描述的和本领域的技术人员所公知的。发动机112还 可操作地连接到变速器输入构件122上，如下面进一步描述的。可使用各种操作模式来通 过变速器传动装置126从变速器输入构件122向变速器输出构件124提供扭矩，为示意性 目的所示的变速器传动装置126与图1中变速器传动装置26相同，但是示出了所有各种机 械传动齿轮和离合器装置。 变速器116包括以关于图1中相同组件(分离式离合器70、阻尼器66和单向离合 器62)所述相同的方式布置和操作的分离式离合器170、阻尼器166和单向离合器162。变 速器116与图1的变速器16的不同在于扭矩传递装置174为包括流体联接装置175和可 有选择接合的变扭器锁止离合器177(而不是图1的可有选择接合的湿式或干式摩擦离合 器74)的变扭器。变扭器174的流体联接装置175包括泵部分180，该泵部分180被连接用 于主变速器泵160的旋转并与中间轴150连接，所述中间轴150还与转子148连接。因此， 当发动机112停止时，泵160可被电动机120驱动。流体联接装置175的涡轮部分182与 变速器输入构件122连接以随其旋转，并由泵部分180驱动。定子部分184固接到固定构 件146，例如变扭器壳体或变速器壳体。 混合动力系统110可操作以根据参考图1所述的方法从静止驱动变速器116并起 动发动机112，其中分离式离合器170和单向离合器162以与图1中的分离式离合器70和单 向离合器62相同的方式操作，分离式离合器170在电动机电量降低至预定水平之后接合， 然后在发动机112起动并且单向离合器162传递扭矩之后分离。但是，因为使用变扭器174 来替代起动离合器(即，扭矩传递装置74)，所以在起动发动机112之前使用电动机120来 从静止起动变速器116时，流体联接装置175在比通常的燃油发动机怠速速度(例如，每分钟600转)低的等价速度下并不向变速器输入构件122传递非常大的扭矩。但是，变速器 泵160提供适当的压力，以便在这种速度接合变速器传动装置126的所选比率离合器。变 扭器离合器177不在该速度接合，以允许扭矩加乘效果和液压隔绝通过流体部分175的振 动(减震)。 一旦通过流体联接装置175获得非常大的扭矩传递，那么变扭离合器177就接 合以锁止和绕过流体联接装置175，提供从电动机/发电机120到变速器输入构件122的直 接扭矩传递，并消除与通过流体联接装置传递扭矩相关的损失。
第三实施例 参考图3，混合动力系统210的第三实施例示出了具有发动机连接构件214和变速 器输入构件222的混合动力变速器216的一部分。发动机(未示出)以与参考图1的动力 系统相同的形式连接到发动机连接构件214上，并可操作地连接到变速器传动装置(未示 出，但是与变速器输入构件222相连)。当发动机不向变速器216供以动力时，变速器泵260 由电动机/发电机220驱动。形式为起动离合器274的扭矩传递装置可有选择地接合，以 将扭矩从电动机/发电机220和/或发动机传递到变速器输入构件222。单向离合器262 和发动机分离式离合器270在发动机连接构件214与电动机/发电机220之间并联连接， 如图1中的实施例那样。分离式离合器270通过阻尼机构266将电动机/发电机220连接 到发动机连接构件214，而不是如图1的实施例中直接连接到发动机连接构件。
第四实施例 参考图4，混合动力系统310的第四实施例示出了具有发动机连接构件314和变速 器输入构件322的混合动力变速器316的一部分。发动机(未示出)以与参考图2的动力 系统相同的形式可操作地连接到发动机连接构件314上，并可操作地连接到变速器传动装 置(未示出，但是与变速器输入构件322相连)。扭矩传递装置374为变扭器，包括可以与 参考图2中相同组件所述的相同方式操作的流体联接装置375和可有选择地接合的变扭器 锁止离合器377。当发动机不向变速器316供给动力时，变速器泵360由电动机/发电机 320通过流体联接装置375来驱动。单向离合器362和发动机分离式离合器370在发动机 连接构件314与电动机/发电机320之间并联连接，如图2中的实施例那样。分离式离合 器370通过阻尼机构366将电动机/发电机320连接到发动机连接构件314上，而不是如 图2中的实施例直接连接到发动机连接构件。
第五实施例 参考图5，混合动力系统410的第五实施例示出了具有发动机连接构件414和变速 器输入构件422的混合动力变速器416的一部分。发动机(未示出)以与参考图4的动力 系统相同的形式可操作地连接到发动机连接构件414上，并可操作地连接到变速器传动装 置(未示出，但是与变速器输入构件422相连)。扭矩传递装置474为变扭器，包括可以与 参考图4中相同组件所述的相同方式操作的流体联接装置475和可有选择地接合的变扭器 锁止离合器477。当发动机不向变速器416供以动力时，变速器泵460由电动机/发电机 420来驱动。电动机/发电机420包括转子448和定子445A，其中定子445A固接到固定构 件例如变速器壳体446。 单向离合器462和发动机分离式离合器470在发动机连接构件414(通过阻尼机 构466)与电动机/发电机420之间并联连接，如图4中的实施例。分离式离合器470通过 阻尼机构466并通过流体联接装置475的泵部分480将电动机/发电机420连接到发动机连接构件414上。 如图所示，分离式离合器470为可通过机电致动器486接合以将阻尼机构466的 阻尼侧467与中间轴450相连(以及通过变扭器流体联接装置475 (或在变扭器离合器477 接合时通过变扭器离合器477)与电动机/发电机420和变速器输入构件422相连)的干 式离合器。可选地，如果发动机振动隔离要求不是很关键，那么分离式离合器470可被修改 成直接连接在电动机/发电机与发动机连接构件414之间，如图2中的实施例。商业上可 获得的各类干式离合器都可用作分离式离合器470，例如电粒子离合器、电磁离合器或由马 达驱动的蜗轮。变速器416具有几个优点，包括可通过变扭器474获得起动时的扭矩加倍。 此外，由于可独立于发动机的旋转通过电动机/发电机420来驱动主油泵460，所以当发动 机不旋转时无需辅助变速器油泵。
第六实施例 参考图6，混合动力系统510的第六实施例示出了具有发动机连接构件514和变速 器输入构件522的混合动力变速器516的一部分。发动机(未示出)以与参考图3的动力 系统相同的形式可操作地连接到发动机连接构件514上，并可操作地连接到变速器传动装 置(未示出)。扭矩传递装置574为湿式摩擦离合器，当干式分离式离合器570接合或当单 向离合器562传递扭矩时，扭矩传递装置574可有选择地接合，以从电动机/发电机520 (包 括转子544和定子545)及从发动机连接构件514传递扭矩。当发动机不向变速器516提 供动力时，变速器泵560由电动机/发电机520来驱动，如果发动机向变速器516提供动力 则由发动机驱动变速器泵560 。 单向离合器562和发动机分离式离合器570在发动机连接构件514(单向离合器 和发动机分离式离合器通过阻尼机构566连接到其上)与电动机/发电机520之间并联连 接，如图3中的实施例。如果电动机/发电机520的转子544的速度比发动机连接构件514 的速度快，则单向离合器562通过超越以与图1中单向离合器62相同的方式操作，如果发 动机连接构件514旋转得比电动机/发电机520快，则单向离合器562将扭矩从发动机连 接构件514传递到中间轴550。 如图所示，分离式离合器570为可通过机电致动器586接合以将阻尼机构566的 阻尼侧567与中间轴550相连的干式离合器。可选地，如果发动机振动隔离要求不是很关 键，那么分离式离合器570可被修改成直接连接到发动机连接构件514，如图2中的实施例。 商业上可获得的各类干式离合器都可用作分离式离合器570，例如电粒子离合器、电磁离合 器或由马达驱动的蜗轮。变速器516具有几个优点。例如，由于可独立于发动机的旋转通 过电动机/发电机520来驱动主油泵560，所以当发动机不旋转时无需辅助变速器油泵。传 动油如箭头A所示通过中空管状输入构件522导入作用腔588以移动作用活塞590，使得 扭矩传递装置574接合。加压的传动油在变速器输入构件522与固定至壳体并环绕变速器 输入构件的一部分的固定管状构件592之间形成的环形通道中引导，如箭头B所示，以冷却 扭矩传递装置574，再通过管状构件592与中间轴550之间形成的环形通道返回到变速器 油壳。使用单独的环绕定子的水冷系统(未示出)来冷却定子。与利用变扭器的变速器相 比，可减小变速器516的总长度。
第七实施例 参考图7，混合动力系统610的第七实施例示出了混合动力变速器616在发动机连
10接构件614与变速器输入构件622之间的部分。发动机(未示出)可操作地连接到发动机连接构件614上，并可操作地连接到变速器传动装置(未示出)。在该实施例中，发动机连接构件与电动机/发电机620之间没有单向离合器。外毂构件(也称为外壳构件)693可与变速器输入构件622共轴地随着阻尼器666的阻尼侧667旋转。电动机/发电机620的转子644安装到内毂构件(也称为内壳构件)695上，该内毂构件与变速器输入构件622共轴地随着转子644旋转。定子645在转子644径向内侧安装到固定定子轴，该固定定子轴与变速器壳体(未示出)相连。扭矩传递装置674为湿式摩擦离合器，其可有选择地接合以将扭矩从电动机/发电机620传递到变速器输入构件622。湿式分离式离合器670在接合时可有选择地接合以将扭矩从外壳构件693传递到内壳构件695，或者反之亦然。分离式离合器670与湿式离合器扭矩传递装置674串联连接。因为没有单向离合器，所以当发动机驱动变速器616时分离式离合器670保持接合。轴承696允许不通过离合器彼此连接的相邻部件的相对旋转。当发动机不向驱动变速器616供以动力时，变速器泵660由电动机/发电机620来驱动，如果发动机向变速器616供以动力则由发动机驱动变速器泵660。
如图所示，分离式离合器670为可通过活塞697响应于加压传动油而接合的湿式离合器，所述加压传动油通过管形构件698内变速器输入构件622的中心被供给。设置通过外壳构件的另一条通道637，以允许油到达作用腔699，如箭头C所示。内管形构件698通过两端上的密封671相对于变速器输入构件622密封，以产生油流通道，加压油通过该通道流向湿式离合器扭矩传递装置674的作用腔673，如箭头D所示。提供通过毂650的内孔639，以使流体通向作用腔673，其中毂650支撑内壳构件695。 加压流体还在形成于固定管形构件692与变速器输入构件622之间的环形通道内被引导，如箭头E所示，然后径向向外流向转子644和回流向低压油壳区域，如箭头F所示。内壳构件695如孔677所示被打孔，其中只标记了 一些孔677。这允许冷却油向外流向内壳构件695与外壳构件693之间的腔室。其它冷却油通过分离式离合器670片经由一个或多个孔641从分离式离合器670的作用腔699流至该腔室。当内外壳构件695、693之间存在相对转速时，该腔室中的流体将处在比油壳流体高的压力水平，从而通过壳构件693、695之间的排油通路并经过轴承696至油壳而流回到油壳，如箭头G所示。如同其它实施例，由于可独立于发动机旋转而通过电动机/发电机620来驱动主油泵660，所以无需辅助传动油泵。另外，电动机/发电机620封装在变速器壳体646中(只部分地示出)，使得传动油可用于冷却定子645，避免了水冷系统的需求。与利用变扭器的变速器相比，可减小变速器616的总长度。
第八实施例 图8示出了混合动力系统710的一部分，包括混合动力变速器716的一部分(变速器传动装置和输出构件未示出)。动力系统710和变速器716与图7的动力系统610和变速器616相同，不同的是用来将扭矩从电动机/发电机720传递到变速器输入构件722的扭矩传递装置是具有流体联接装置775和带作用活塞的湿式变扭器离合器777的变扭器774，以替代湿式离合器扭矩传递装置674。内壳构件795可随着转子744旋转，当发动机通过阻尼机构766与外壳构件793连接并且不驱动发动机连接构件714时，所述转子744还驱动主变速器泵760。湿式分离式离合器770可接合，以将扭矩从转子744和内壳构件795传递到外壳构件793，从而传递到发动机连接构件714以起动连接到其上的发动机，同时电
11动机/发电机720也通过变扭器774向变速器输入构件722提供扭矩以将车辆从停止起动。因为发动机与变速器输入构件之间没有操作连接单向离合器，所以当发动机向变速器716供以动力时分离式离合器770保持接合。用于离合器接合和冷却的加压流体路径与关于变速器616描述的相同。
第九实施例 图9示出了混合动力系统810的一部分，包括混合动力变速器816的一部分(变速器传动装置和输出构件未示出)。除了含有单向离合器862以便在连接到发动机连接构件814的发动机旋转得比电动机/发电机820的转子844快时将扭矩从外壳构件893传递到内壳构件895之外，动力系统810和变速器816与图8的动力系统710和变速器716相同。在这种情形下，外壳构件893——包括其用作单向离合器862的第一可旋转元件864的毂部分——与用作单向离合器862的第二可旋转元件的内壳构件895的毂部分868锁止在一起，以通过单向离合器传递扭矩。当转子844提供扭矩使得内壳构件895旋转得比外壳构件893快时，例如当发动机未启动且电动机/发电机820通过变扭器874的流体联接装置875将变速器816从静止驱动时，所述单向离合器超越。在此期间，主变速器泵860由电动机/发电机820驱动。例如，当与定子845连接的电池的电量变低时，分离式离合器870可接合，以将扭矩从内壳构件895传递到外壳构件893以起动发动机。在发动机达到比转子844快的速度之后，单向离合器862将承受发动机通过发动机连接构件814和阻尼机构866提供给外壳构件893、通过单向离合器862提供给内壳构件895、通过变扭器874 (或者通过流体联接装置875或通过可接合以绕过流体联接装置875以传递扭矩同时使旋转损失最小的变扭器锁止离合器877)提供给变速器输入构件822的扭矩，允许分离式离合器870分离。在此期间，泵860将由单向离合器862通过内壳构件895驱动，泵860安装在内壳构件895上。因此，由于在发动机驱动变速器816时单向离合器862承受发动机扭矩，所以分离式离合器870的尺寸可比图8的分离式离合器770小。用于离合器接合和冷却的加压流体路径与关于变速器616描述的相同。
第十实施例 图10示出了混合动力系统910的一部分，包括混合动力变速器916的一部分(变速器传动装置和输出构件未示出)。除了使用湿式离合器扭矩传递装置974(替代具有流体联接装置875和变扭器离合器877的变扭器874)来将扭矩从内壳构件995传递到变速器输入构件922之外，动力系统910和变速器916与图9的动力系统810和变速器816相同。与发动机(未示出)连接并通过阻尼机构966连接到外壳构件993的发动机连接构件914、分离式离合器970、单向离合器962、电动机/发电机920和主变速器泵960布置和操作如参考图9的相同部件所述。 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应当认识到在所附权利要求范围内实施本发明的各种可选设计和实施方式。
权利要求
一种用于与发动机一起使用的混合动力变速器，包括发动机连接构件，其构造为与所述发动机连接；电动机；变速器传动装置；变速器输入构件，其与所述变速器传动装置相连；扭矩传递装置，其可控制成将扭矩从所述电动机传递到所述变速器输入构件，所述变速器输入构件在功率流中处在机械变速器传动装置的上游；以及分离式离合器，其可有选择地接合以将所述发动机连接构件与所述电动机操作地连接，从而允许所述电动机起动所述发动机。
2. 如权利要求1所述的混合动力变速器，还包括单向离合器，其具有与所述发动机连接构件持续地连接以随其旋转的第一可旋转元件 和与所述电动机持续地连接以随其旋转的第二可旋转元件，所述单向离合器构造成在所述 第二可旋转元件旋转得比所述第一可旋转元件快时超越；其中所述分离式离合器与所述单向离合器并联布置；从而当所述发动机驱动所述变速 器时所述单向离合器承受扭矩，当所述电动机驱动所述变速器时，所述单向离合器超越。
3. 如权利要求1所述的混合动力变速器，其中所述扭矩传递装置为流体联接装置。
4. 如权利要求1所述的混合动力变速器，其中所述扭矩传递装置为将所述电动机与所 述变速器输入构件直接连接的离合器；并且所述混合动力变速器不包括流体联接装置。
5. 如权利要求4所述的混合动力变速器，其中所述扭矩传递装置为湿式离合器。
6. 如权利要求1所述的混合动力变速器，其中所述分离式离合器为干式机电致动离合器。
7. 如权利要求1所述的混合动力变速器，其中所述分离式离合器为可通过加压传动流 体有选择地接合的湿式离合器。
8. 如权利要求7所述的混合动力变速器，其中所述输入构件为中空的；并且该混合动 力变速器还包括管形构件，该管形构件与所述变速器输入构件共轴且在所述变速器输入构件的内部， 并与所述变速器输入构件密封以与其限定用于向所述扭矩传递装置输送加压传动流体的 通道。
9. 如权利要求l所述的混合动力变速器，还包括与所述输入构件共轴的内、外毂构件；其中所述电动机包括转子和定子；其中所述转 子与所述定子同轴并环绕所述定子，并支撑在所述内毂构件上以进行旋转；其中所述发动 机与所述外毂构件操作地连接；并且其中所述分离式离合器的选择性接合连接了所述内、 外毂构件。
10. 如权利要求9所述的混合动力变速器，其中所述内毂构件被钻孔以允许传动油流 过所述电动机和扭矩传递装置来对其进行冷却和润滑。
11. 如权利要求l所述的混合动力变速器，还包括 将所述发动机与所述扭矩传递装置连接的阻尼机构。
12. 如权利要求11所述的混合动力变速器，其中所述分离式离合器将所述电动机连接 到所述阻尼机构，从而将所述电动机操作地连接到所述发动机连接构件上。
13. 如权利要求11所述的混合动力变速器，其中所述分离式离合器将所述电动机与所 述发动机连接构件连接以共同旋转，并绕过所述阻尼机构。
14. 如权利要求1所述的混合动力变速器，其中所述电动机可控制成操作为发电机。
15. 如权利要求l所述的混合动力变速器，还包括与所述电动机持续地操作连接并由所述电动机驱动的变速器泵。
16. 如权利要求1所述的混合动力变速器，其中所述变速器的特征在于，没有任何其它 电动机与机械变速器传动装置操作地连接。
17. 如权利要求1所述的混合动力变速器，其中不同于通过所述扭矩传递装置传递扭 矩到所述变速器传动装置，所述电动机并不操作地连接为将扭矩传递到所述变速器传动装置。
18. —种用于与发动机一起使用的混合动力变速器，包括 发动机连接构件，其构造为与所述发动机相连；电动机；机械变速器传动装置； 变速器输入构件；流体联接装置，其可操作成将扭矩从所述电动机传递到所述变速器输入构件，所述变 速器输入构件在功率流中处在所述变速器传动装置的上游；以及分离式离合器，其可有选择地接合，以将所述发动机连接构件与所述电动机操作地连接，从而允许所述电动机起动所述发动机；单向离合器，其具有与所述发动机连接构件持续地连接以随其旋转的第一可旋转元件 和与所述电动机持续地连接以随其旋转的第二可旋转元件，所述单向离合器构造成在所述 第二可旋转元件旋转得比所述第一可旋转元件快时超越；其中所述分离式离合器与所述单向离合器并联布置；从而当所述发动机驱动所述变速 器时所述单向离合器承受扭矩，当所述电动机驱动所述变速器时，所述单向离合器超越；阻尼机构，其将所述发动机与流体联接装置连接；禾口变速器泵，其与所述流体联接装置持续地操作连接并由所述电动机驱动。
19. 一种用于起动与混合动力变速器相连的发动机的方法，包括从与电动机相连的电池向所述电动机提供存储的电能，以运行与所述电动机相连的变 速器泵，从而加压流体；利用所述加压流体接合与变速器传动装置相连的所选比率离合器； 通过所述电动机经由扭矩传递装置驱动所述变速器； 监测所述电池的电量水平；以及当监测的电量水平降至预定水平时，接合所述电动机与所述发动机之间的分离式离合 器，从而起动所述发动机。
20. 如权利要求19所述的方法，其中当发动机速度至少为电动机速度时，所述发动机 通过与所述分离式离合器并联布置的单向离合器并通过所述扭矩传递装置将扭矩传递到 所述变速器传动装置；其中当所述电动机速度大于所述发动机速度时，所述单向离合器超 越；并且该方法还包括当所述发动机传递扭矩通过所述单向离合器时，分离所述分离式离合器。
全文摘要
本发明涉及具有分离式离合器的混合动力变速器及其起动发动机方法。混合动力变速器设有电动机，扭矩传递装置可操作为将扭矩从电动机传递到变速器输入构件，变速器输入构件在功率流中处在变速器传动装置的上游。扭矩传递装置可为流体联接装置，例如变扭器，包括变扭器锁止离合器。在其它实施例中，扭矩传递装置为起动离合器，可为可通过加压传动流体接合的湿式离合器或例如用在手动变速器中的干式离合器。分离式离合器有选择地接合，以将发动机连接构件与电动机操作地连接，从而允许电动机例如在停机之后来起动发动机。变速器的许多实施例包括与分离式离合器并联布置的单向离合器。还提供了一种起动使用这种变速器的发动机的方法。
文档编号B60K6/36GK101712275SQ200910179509
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月30日 优先权日2008年10月6日
发明者A·G·霍尔姆斯, J·M·马圭尔, N·舍内克, S·H·斯维尔斯 申请人:通用汽车环球科技运作公司