多速变速器及其操作方法与流程

本发明涉及一种特别用于车辆的多速变速器，其包括：功率分配装置、连接或可连接到原动机的变速器的输入轴、输出轴、两个可换挡的副变速器，每个提供多个不同的齿轮比，以及连接到或可连接到所述功率分配装置的至少一个旋转电机，其中两个副变速器可交替地连接到输出轴，以及控制系统，其将所述电机与电池和辅助电消耗器连接。此外，本发明涉及一种用于操作这种多速变速器的方法。

文献us8,771,139b2描述了具有发动机和多个变速齿轮对的功率传送单元，所述多个变速齿轮对中每一个具有不同的齿轮比，并且从发动机输出的功率被传送到所述多个变速齿轮对。功率传送单元包括差速机构，其具有执行差速动作的三个旋转元件，并且其中第一旋转元件与发动机连接。电动机与三个旋转元件中的第二旋转元件连接。多个变速齿轮对包括与第一旋转元件和输出构件连接的第一齿轮对，以及与三个旋转元件中的第三旋转元件和输出构件连接的第二齿轮对。

美国专利第7,575,529b2号描述了一种电动可变变速器，其中变速器沿着双动力路径提供电动可变功率流，并且提供电动可变反向操作模式。变速器包括具有彼此可操作地互连的至少四个齿轮元件的复合差速齿轮组。变速器输入构件和单个马达/发电机通过差速齿轮组选择性地向变速器输出构件提供功率。变速器包括多个相互啮合的齿轮，其包括与输出构件一起旋转的连接的一个倒档齿轮和多个倒挡齿轮，用于将差速齿轮组与输出构件可操作地连接。扭矩传送机构可选择性地接合，以在多种操作模式下在输入构件和输出构件之间提供功率流，所述多种操作模式包括利用换向齿轮的并联混合电动可变的操作模式。

已知的混合动力变速器的电动马达/发电机被构成用于具有与发动机功率相当的、高的正轴功率和负轴功率的四象限操作。马达/发电机必须被设计为大尺寸的，马达/发电机的控制是复杂且昂贵的。

本发明的目的是避免这些缺点，并提供紧凑且价格低廉的多速变速器。本发明的另外目的是在换挡期间实现扭矩减小的降低。

根据本发明，该目的是这样实现的，电机以如下方式连接到功率分配装置并且通过控制系统进行控制，使得其允许通过施加不同的轴扭矩水平在第一副变速器的输入轴上或在第二副变速器的输入轴上将扭矩值降低为零，并且电机的内部发热容量超过所述控制系统中的电源线的功率容量，其中在第一副变速器或第二副变速器的输入轴上降为零的降低的扭矩由至少来自电机和来自原动机的扭矩的平衡引起。

在本发明的所有实施例中，电机以如下方式连接到功率分配装置，使得由其在一个方向上施加的扭矩导致第一副变速器的输入轴上的扭矩减小，以及在第二副变速器的输入轴上的扭矩增加。如果通过电机施加的扭矩是反向的，则这导致第二副变速器的输入轴上的扭矩减小，以及第一副变速器的输入轴上的扭矩增加。对于来自原动机的任何给定的扭矩值，当第一副变速器的输入轴上没有扭矩，电机上存在一个特定的扭矩时，并且当第二副变速器的输入轴上没有扭矩时，电机上存在另一个特定扭矩。

与现有技术的实施例相比，功率电子器件和电池可被设计成具有降低的容量。电机可被设计成较小。这实现更低的成本、重量和包装。与常规的amt(自动变速器)相比，可在没有任何摩擦离合器和同步器的情况下进行设计。

根据本发明的变速器具有扭矩填充能力。这意味着可至少部分地补偿换档操作期间的扭矩减小。由此，电机以如下方式通过控制系统进行控制，使得其允许通过施加正功率或负功率在第一副变速器的输入轴上或在第二副变速器的输入轴上将扭矩值降低为零。从电池获得正功率。不超过来自具有辅助电消耗器的电池的瞬时功率消耗的负功率的一(小)部分被传送到电池和辅助电消耗器。负功率的剩余部分作为热量在电机中消散。

电机提供扭矩反作用，并且同时提供电功率，从而将一部分换档损失转换为电能。控制系统的功率容量比具有扭矩填充换档的常规的混合动力变速器小几倍。

热量消散的部分至少为50％。

在众所周知的混合动力变速器中，混合动力系中的电驱动器的效率在85％至90％之上，其中能量的10％至15％在电机和控制系统中消散。对于本发明，为了避免昂贵的电子器件和大的电池，优选地，应该消散95％至99％。实际上，热量消散的一部分可以在50％和99％之间的范围内。

根据本发明的优选实施例，在变速器将功率从输入轴传递到输出轴时，通过仅将负的轴功率施加到电机，功率分配装置的连接以及功率分配装置和副变速器的齿轮比的组合允许在第一副变速器的输入轴上或在第二副变速器的输入轴上将扭矩值降低为零。当电机的控制系统和/或电机仅限于电机的负的轴功率操作时，可实现最低的成本、重量和包装，因此电机只能在负的轴功率下操作。可忽略不计设计具有正的功率操作的电机。这种设计将实现较小的电机。此外，功率电子器件和电池的减小的容量将实现降低的成本、重量和包装，以及电机的非常紧凑和小的布局，从而节省成本和重量。

然而，存在以这种方式选择齿轮比的机会，即在某些模式下，需要来自电动机用于扭矩分配的小的正功率来进行扭矩分配，即当转子速度被反转时。这个小功率低于控制系统的峰值容量。

因此，电机控制系统的功率容量应仅限于提供发动机起动功能、电源功能，以向常规的低电压电池充电，并且当其不传送功率流时，在副变速器中换档期间使副变速器中的轴速度同步。对于典型应用，电机控制系统的功率容量应为发动机额定功率的1％至5％。

在扭矩填充的换档期间，相对高水平的负功率应被施加到电机的轴，最高达发动机功率的50％。为了避免控制系统的过载，负功率的主要部分应在电机的电感器中作为热功率消散。在优选的实施例中，电机的电枢是具有线圈的定子，其连接到ac逆变器，并且电感器是具有鼠笼的转子。在另一个可能的实施例中，电感器是具有鼠笼的定子，电枢是具有线圈的转子，其通过滑动刷和接触环而连接到ac逆变器。

通过转子的热容量和自然空气冷却，转子的强制空气冷却或转子的强制液体冷却可提供电机所需的发热容量。

在发动机起动、供电和轴同步模式下，电机像最先进的感应逆变器-馈电机一样操作。在扭矩填充换档期间，相比于常规的电机，其在生成模式下以较高的滑移比操作。在松鼠笼中消散大部分的轴功率。对于轻型应用，鼠笼和周围芯的热容量可用来在扭矩填充换档期间吸收热能。对于重型应用，可实现电感器的强制冷却(例如液体冷却)。

本发明的变速器和方法可用于通过扭矩减小进行卸载的副变速器中的齿轮脱离、轴速度同步和齿轮接合，其中可避免摩擦离合器。

此外，其可用于起动具有变速器的车辆。可在不使用任何主离合器或扭矩变换器的情况下提供精确的发动控制。

此外，其可用于使用变速器来制动车辆。该功能可替换重型应用中常规的变速器缓速器(例如，流体动力学或涡流)。该功能需要转子的强制液体冷却。

根据本发明的多速变速器也可用于起动发动机，其方式是从电池获取功率并将其传送到曲轴以使曲轴转动。控制系统中电源线的电力容量不需要超过用电机进行发动机起动所需的功率。

当该电机用于改变副变速器中一个的输入轴的速度，当该副变速器不传送功率流时，可免去同步器，其中该速度变化独立于发动机速度进行。

在功率分配装置的低成本和最简单的设计的实施例中，规定了功率分配装置是作为求和差分(summingdifferential)的三连杆行星齿轮组，其具有第一连杆、第二连杆和第三连杆。这种设计可用于具有部分扭矩填充的变速器中。在该实施例的第一布局中，规定了变速器的输入轴可接合到第一连杆，第一副变速器的输入轴可接合到第一连杆，第二副变速器的输入轴连接到第三连杆，并且电机连接到所述三连杆行星齿轮组的第二连杆，其中优选地，第二连杆和第三连杆之间的速度比对于停止的第一连杆是负的。在该低成本实施例的第二布局中，规定了变速器的输入轴可接合到第三连杆，第一副变速器的输入轴连接到第一连杆，第二副变速器的输入轴可接合到第三连杆，并且电机连接到所述齿轮组的第二连杆，其中优选地，第二连杆和第三连杆之间的速度比对于停止的第一连杆来说是负的。这些低成本实施例可被设计成没有任何摩擦离合器和同步器，其中提供了完全扭矩填充能力。

当电机被锁定时，将速度减小从变速器输入轴提供到第一副变速器的输入轴，从而增加变速器的总的齿轮比。

在具有减少数量的部件的简单的和低成本的实施例中，变速器和/或第一副变速器的输入轴恒定地连接到第一连杆。另选地，特别是对于混合动力应用，变速器的输入轴经由输入离合器可接合到第一连杆。对于需要更高扭矩填充率的高性能应用，第一副变速器的输入轴可经由中间离合器、例如摩擦离合器接合到第一连杆。

此外，对于低成本应用，变速器附加地可包括用于锁定功率分配的锁止离合器，例如被布置在第一连杆和第三连杆之间。通过这种可选的锁止离合器，通过双重使用第二副变速器可提供附加的档位。

在本发明的先进实施例中，规定了变速器的输入轴经由第一离合器可接合到第一连杆，并且经由第三离合器可接合到第三连杆，第一副变速器的输入轴经由第二离合器可接合第一连杆，并且经由第四离合器可接合到第三连杆，第二副变速器的输入轴连接到输入轴，并且电机连接到所述齿轮组中的第二连杆，其中优选地，第二连杆和第三连杆之间的速度比对于停止的第一连杆是负的。因此，借助内燃机和第一副变速器的选择性连接，可获得更多的档位，或者改善扭矩填充能力。所述第一离合器、所述第二离合器、所述第三离合器和所述第四离合器中的至少一个离合器可被实现为爪形离合器。

在上述所述实施例中的每一个中，第一连杆可以是行星架，第二连杆可以是太阳齿轮，并且第三连杆可以是齿圈。该连接给出了为-1.4至-4的内部比率，从而提供了为1.25至1.7的可能的变速器齿轮速比差。

在本发明的另外的实施例中，规定了功率分配装置是用作求和差分的五连杆行星齿轮组，其具有第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆和第五连杆，其中优选地，变速器的输入轴可接合到第一连杆，第一副变速器的输入轴连接到第二连杆，第二副变速器的输入轴连接到第三连杆，并且第一电机可接合到所述齿轮组的第四连杆。在本发明的有利实施例中，规定了第二连杆和第三连杆之间的速度比对于停止的第一连杆是负的，第四连杆和第五连杆之间的速度比对于停止的第一连杆是负的，第四连杆与第二连杆的速度比对于停止的第一连杆大于一，并且第五连杆与第三连杆的速率比对于停止的第一连杆来说大于一。五连杆功率分配装置提供两倍更多的档位，或者借助副变速器中相同数量的齿轮和换档元件改善扭矩填充能力。

更优选地，变速器附加地包括连接到第五连杆的第二电机，并且第一电机恒定地连接到第四连杆。为了降低成本，可使用成一体的电机和功率电子器件。可选地，可使用ecvt(电子无级变速器)-在小的负载和速度下的能力。另选地，变速器附加地包括电制动器，该电制动器连接到第五连杆，并且第一电机恒定地连接到第四连杆。对于电制动器，可使用简单的dc变换器代替ac逆变器。一个电机(第一电机)足以提供起动器和交流发电机功能。优选地，电制动器被实现为涡流制动器。但也可使用其他电制动器。

作为电制动器的替代方案，变速器可包括连接到第五连杆的摩擦制动器，并且其中第一电机恒定地连接到第四连杆。

第一电机经由第一选择离合器可接合到第四连杆，并且经由第二选择离合器可接合到第五连杆。以这种方式，第四连杆和/或第五连杆可连接到单个电机，即第一电机。使用单个电机具有可降低成本和重量的优点。在非常简单的实施例中，第一选择离合器和/或第二选择离合器可被设计为爪形离合器。此外，变速器附加地可包括可控的制动器，例如简单的爪形制动器，其将第五连杆连接到变速器外壳。制动器可提供一个或两个附加的档位。

在五连杆功率分配装置的另外的实施例中，规定了五连杆行星齿轮组是改型的拉维娜(ravigneaux)齿轮组，其中优选地，第一连杆是行星架，第二连杆和第三连杆是齿圈，第四连杆和第五连杆是太阳齿轮，第二连杆和第四连杆经由第一排行星齿轮啮合，第三连杆和第五连杆借助第二排行星齿轮啮合，并且所述第一排行星齿轮和所述第二排行星齿轮相互啮合。行星齿轮的排中的至少一个可包括双啮合行星齿轮。另选地，五连杆行星齿轮组可包括具有四倍啮合的行星齿轮的排，其中四个啮合件相应地与第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆啮合，并且其中第五连杆连接到行星架。第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆可以是太阳齿轮或齿圈。

在五连杆功率分配装置的每个实施例中，输入轴可恒定地连接到第一连杆。输入轴和第一连杆之间的固定连接适用于具有减少数量的部件的低成本应用。另选地，特别是对于混合动力应用(启用e驱动模式)，输入轴经由输入离合器可接合到第一连杆。

结合本发明，变速器附加地可包括多个控制元件，控制元件使所述副变速器的各连杆互连，以传送功率流，其中控制元件中的至少一个可被配置为爪形离合器。所述副变速器中的至少一个可被设计为具有平行的一个输入轴和一个输出轴的双轴齿轮箱或具有平行的一个输入轴和两个输出轴的三轴变速箱，两个输出轴与最后的齿轮恒定地啮合。另选地，所述副变速器中的至少一个可以是具有同轴的输入轴和输出轴的三轴变速箱，其中优选地，档位中的一个是直接档位。另选地，所述副变速器中的至少一个可以是行星齿轮箱，优选地，档位中的一个是直接档位。直接档位具有最佳效率的优点。

在每个实施例中，在任一个副变速器的输入轴上降为零的降低的扭矩值由来自至少一个电机和来自原动机、以及可选地来自制动器和第二电机的扭矩的平衡引起。

下面将参考附图更详细地解释本发明，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的具有三连杆(连接件)功率分配装置的多速变速器的示意图；

图2示意性地示出了在第一操作状态下的该变速器；

图3示意性地示出了在第二操作状态下的该变速器；

图4示意性地示出了在第三操作状态下的该变速器；

图5示意性地示出了在第四操作状态下的该变速器；

图6示意性地示出了在第五操作状态下的该变速器；

图7是根据本发明的第二实施例的具有三连杆功率分配装置的多速变速器的示意图；

图8示意性地示出了在第一操作状态下的该变速器；

图9示意性地示出了在第二操作状态下的该变速器；

图10示意性地示出了在第三操作状态下的该变速器；

图11示意性地示出了在第四操作状态下的该变速器；

图12示意性地示出了在第五操作状态下的该变速器；

图13是根据本发明的第三实施例的具有五连杆功率分配装置的多速变速器的示意图；

图14是根据本发明的第四实施例的具有五连杆功率分配装置的多速变速器的示意图；

图15是根据本发明的第五实施例的具有五连杆功率分配装置的多速变速器的示意图；

图16是根据本发明的第六实施例的具有五连杆功率分配装置的多速变速器的示意图；

图17是根据本发明的第七实施例的具有五连杆功率分配装置的多速变速器的示意图；

图18示意性地示出了在第一操作状态下的具有五连杆功率分配装置的变速器；

图19示意性地示出了在第二操作状态下的具有五连杆功率分配装置的变速器；

图20示意性地示出了在第三操作状态下的具有五连杆功率分配装置的变速器；

图21示意性地示出在第四操作状态下的具有五连杆功率分配装置的变速器；

图22示意性地示出了在第五操作状态下的具有五连杆功率分配装置的变速器；

图23示意性地示出了在第六操作状态下的具有五连杆功率分配装置的变速器；

图24示意性地示出在第七操作状态下的具有五连杆功率分配装置的变速器；

图25是根据本发明的第八实施例的具有五连杆功率分配装置的多速变速器的示意图；

图26是根据本发明的第九实施例的具有五连杆功率分配装置的多速变速器的示意图；以及

图27示出了应用本发明方法的换挡期间客车的加速时间序列曲线。

图1至图13每个示出了用于车辆的多速变速器10，其包括功率分配装置11、输入轴12、输出轴13、第一可换挡副变速器14和第二可换挡副变速器15，其中副变速器14,15中的每一个提供多个不同的齿轮比。变速器10还包括连接到功率分配装置11的旋转电机16。电机16例如是具有鼠笼式电感器的多相感应电机。根据无刷式变型，电感器是可动转子，电枢是固定的定子，并且电枢的绕组经由固定的电连接件而连接到多相双向ac/dc功率逆变器。可获得更好的冷却条件，其中不可动的电感器被设计为固定定子；电枢是可动转子，并且电枢的绕组经由电刷和环的滑动接触电而连接到多相双向ac/dc功率逆变器。电感器能够消散全机械制动功率。电感器可包括用于强制冷却的装置，例如用于液体冷却的至少一个冷却通道。两个副变速器14,15可交替地连接到输出轴13。电机16电连接到控制系统26和电池27，例如低电压电池。电机16的控制系统26可包括多相双向ac/dc功率逆变器。电机16的制动功率容量超过多相双向ac/dc变换器的功率容量。电机16的内部热量消散功率高于通过电机16的控制系统26的电功率流。图1、图7和图13中的每一个示出了具有功率分配装置11的实施例，其每一个被配置为具有第一连杆(连接件)1、第二连杆(连接件)2和第三连杆(连接件)3的三连杆(连接件)行星齿轮组17。变速器10的输入轴12连接到原动机18，例如内燃机。在图1至图6所示的第一实施例中，变速器10的输入轴12经由可切换的输入离合器19接合到行星齿轮组17的第一连杆1或可接合到行星齿轮组17的第一连杆1。在图7至图12所示的第二实施例中，变速器10的输入轴12经由可切换的第一离合器19接合到行星齿轮组17的第三连杆3或可接合到行星齿轮组17的第一连杆3。第一副变速器14的输入轴20经由可切换离合器21接合到第一连杆1或可接合到第一连杆1。第二副变速器15的输入轴22连接到第三连杆3。电机16连接到行星齿轮组17的第二连杆2，其中第二连杆2和第三连杆3之间的速度比对于停止的第一连杆1来说是负的。

例如，第一连杆1可以是行星架，第二连杆2可以是太阳齿轮，并且第三连杆3可以是齿圈。该连接实现为-1.4至-4的内部比率，从而提供了为1.25至1.7的可能的变速器齿轮速比差。

可选地，输入离合器19可被布置在原动机18和行星齿轮17之间。变速器10的输入轴12经由输入离合器19分别可接合到第一连杆1(图1至图6)或第三连杆3(图7至图12)。例如对于混合动力应用，这种连接实现车辆的电力驱动模式。另选地，对于具有减少数量的部件的低成本应用，变速器10的输入轴12可恒定地连接到第一连杆1。

此外，可选地，中间离合器21可分别布置在第一连杆1和第一副变速器14的输入轴20之间(图1至图6)，或第三连杆3和第二副变速器15的输入轴20之间(图7至图12)。这实现高性能和更高的扭矩填充率。对于具有减少数量的部件的低成本应用，第一副变速器14或第二副变速器15可分别恒定地连接到第一连杆1。

借助在行星齿轮组17的第一连杆1和第三连杆3之间的可选的锁止离合器23，通过双重使用第二副变速器可提供附加的档位。此外，可选的互连件24可被布置在第一副变速器14和第二副变速器15之间。

图8至图10示出了图7所示的变速器10的第二实施例的行星齿轮组17的操作中的变化。图8示出了使用第一副变速器14的车辆的驶离的情况，其中原动机18驱动输入轴12。当电机16的制动功率25被消散时，电机16以负扭矩进行旋转。图9示出了具有旋转电机16的增加的负扭矩的类似的情况。第三连杆3的速度n3远大于第一连杆1的速度n1：n3>>n1。图10示出了具有停止的第一电机16和n3>n1的操作情况。

图11和图12示出了通过第一电机16的扭矩分配控制。在图11中，通过第一电机16控制，零扭矩施加到第一副变速器14。因此，在第一副变速器14中有可能进行换档。在图12中，电机16以如下方式在负扭矩下操作，即、使零扭矩施加到第二副变速器15。因此，在第二副变速器15中有可能进行换档。扭矩填充由第一副变速器14提供。电机16提供扭矩反作用并消散制动功率25。

图13示出了变速器10的第三实施例，其中变速器10的输入轴12经由第一输入离合器19a可接合到第一连杆1，并且经由第二输入离合器19b可接合到第三连杆3。第一副变速器14的输入轴20经由第一中间离合器21a可接合到第一连杆1，并且经由第二中间离合器21b可接合到第三连杆3。第二副变速器15的输入轴22连接到变速器10的输入轴12。离合器19a，19b，21a，21b可被配置为爪形离合器。第二连杆2和第三连杆3之间的速度比对于停止的第一连杆1来说是负的。

第三实施例的优点在于，通过选择性地连接内燃机18和第一副变速器14，可获得更多的档位，或者改善扭矩填充能力。如上所述，例如，第一连杆1可以是行星架，第二连杆2可以是太阳齿轮，并且第三连杆3可以是齿圈。该连接实现为-1.4至-4的内部比率，从而提供了为1.25至1.7的可能的变速器齿轮速比差。

图14至图17分别示出了用于车辆的多速变速器110，其包括功率分配装置111、输入轴112、输出轴113、第一可换挡副变速器114和第二可换挡副变速器115，其中副变速器114,115中的每一个提供多个不同的齿轮比。变速器110还包括连接到功率分配装置111的旋转的第一电机116。两个副变速器114,115可交替地连接到输出轴113。第一电机116电连接到控制系统126和电池127。电机116、控制系统126和电池127类似于前述实施例。图14至图17中的每一个示出了具有功率分配装置111的实施例，其每一个被配置为具有第一连杆105、第二连杆102、第三连杆103、第四连杆104和第五连杆105的五连杆行星齿轮组117。变速器110的输入轴112连接到原动机118，例如内燃机。变速器110的输入轴112经由可切换的输入离合器119接合到五连杆行星齿轮组117的第一连杆101，或者可接合到五连杆行星齿轮组117的第一连杆101。第一副变速器114的输入轴120接合到第二连杆102。第二副变速器115的输入轴122连接到第三连杆103。第一电机116连接到五连杆行星齿轮组117的第四连杆104，其中第二连杆102和第三连杆103之间的速度比对于停止的第一连杆101来说是负的，第四连杆104和第五连杆105之间的速度比对于停止的第一连杆101来说是负的，第四连杆104与第二连杆102的速度比对于停止的第一连杆101来说大于一，第五连杆105与第三连杆103的速度比对于停止的第一连杆101来说大于一。

使用在行星齿轮组117的第一连杆101和第二连杆102之间的可选的锁止离合器123，可锁定第一连杆101和第二连杆102。

在图14所示的变速器110的第四实施例中，变速器110另外包括连接到五连杆行星齿轮组117的第五连杆105的第二电机116a。第二电机116a电连接到第二控制系统126a和电池127。功率电子器件和电机116,116a可成一体。两个电机116,116a在小的负载和速度下实现ecvt(电子无级变速器)的能力。

图15示出了类似于图14的变速器110的第五实施例，其中第二电机116a被连接到五连杆行星齿轮组117的第五连杆105的电制动器116b代替。电制动器116b电连接到第二控制系统126b，例如dc变换器和电池127。电制动器的dc变换器比电机的ac逆变器简单得多。例如，电制动器116b是涡流制动器。当然，其他类型的电制动器也是可能的。

作为第二电机116a或电制动器116b的替代方案，变速器110附加地可包括摩擦制动器116c，其连接到五连杆行星齿轮组117的第五连杆105。包括这种摩擦制动器116c在内的第六实施例在图16中示出。摩擦制动器节省成本和包装。第一电机116a足以提供起动机和交流发电机功能。

图17示出了具有类似于图14至图16的五连杆行星齿轮组117的变速器110的第七实施例，其中电机116经由第一选择离合器128可接合到行星齿轮组117的第四连杆104，并且经由第二选择离合器129可接合到行星齿轮组117的第五连杆105。单个电机116降低成本和重量。如图17中虚线所示，变速器110附加地可包括可控的制动器130，以便提供一个或两个附加的档位。根据具有非常简单设计的变型形式，第一选择离合器128、第二选择离合器129和/或制动器130被配置为爪形离合器。

图18至图24示出了图14所示的实施例的五连杆行星齿轮组117的操作中的变型形式。但是图18至图24也可应用于图15至图17所示的实施例，其中电制动器116b或摩擦制动器116c代替第二电机116a。

图18示出了使用第一副变速器114的车辆的驶离的情况，其中原动机118驱动输入轴112。第一电机116是风转式的(windmilling)；第二电机116a在第二电机116a的制动功率125被消散时在负扭矩下旋转。图19示出了类似的加速情况，其中第四连杆104被第一电机116停止。第三连杆103的速度n103大于第二连杆102的速度n102。图20示出了通过第二电机116a停止的第五连杆105的操作情况，其中第二连杆102的速度n102大于第三连杆103的速度n103：n102>n103。图21示出了使用第二副变速器115的车辆的驶离情况，其中当第一电机116的制动功率125消散时，第二电机116a是风转式的，并且第一电机116在负扭矩下旋转。

图22至图24示出了通过第一电机116,116a的扭矩分配控制。在图22中，通过第一电机116控制，零扭矩被施加到第一副变速器114。因此，在第一副变速器114中有可能进行换档。在图23中，扭矩在第一副变速器114和第二副变速器115之间分离(分配)。在行星齿轮组117的第四连杆104和第五连杆105处没有发生扭矩反作用。图24示出了通过第二电机116a控制，零扭矩被施加到第二副变速器115的情况。因此，在第二副变速器115中有可能进行换档。

图25和26示出了变速器110的第八实施例和第九实施例，每个具有类似于图14至图17的五连杆行星齿轮组117，其中行星齿轮组是改型的拉维娜(ravigneaux)齿轮组，其中第一连杆101是行星架，第二连杆102和第三连杆103是齿圈，第四连杆104和第五连杆105是太阳齿轮。第二连杆102和第四连杆104经由第一排行星齿轮啮合，第三连杆103和第五连杆与第二排行星齿轮啮合，其中第一排行星齿轮和第二排行星齿轮是相互啮合的。变速器110的输入轴112经由可切换的输入离合器和/或双质量飞轮恒定地连接到五连杆行星齿轮组117的第一连杆101或可接合到五连杆行星齿轮组117的第一连杆101。

在图25所示的第八实施例中，行星齿轮排中的至少一个包括双啮合行星齿轮。

在图26所示的第九实施例中，五连杆齿轮组117包括具有四倍啮合的行星齿轮的排，其中四个啮合件相应地与第一连杆101、第二连杆102、第三连杆103和第四连杆104啮合，并且第五连杆105连接到行星架。第一连杆101、第二连杆102、第三连杆103和第四连杆104可被配置为太阳齿轮或齿圈。

在每个实施例中，电机16,116,116a通过控制系统26,126,126a以如下方式进行控制，以使得其允许通过施加不同水平的负的轴功率在第一副变速器14,114的输入轴20、120上或在第二副变速器15,115的输入轴22,122上将扭矩值下降为零，同时变速器10,110将功率从输入轴12,112传送到输出轴13,113。

图27示出了在高速度和内燃机的完全开放的节气门操作下的加速时间序列曲线，其中在4档位至5档位换挡期间，将应用本发明的装置和方法的车辆的加速度a1，a2与具有常规的自动机械变速器的加速度a3进行比较。线a1表示60％扭矩填充，线a2表示换挡期间的100％扭矩填充。曲线清楚地示出了了本发明的改进，即在换档期间扭矩减小的显著降低。