专利名称：混合变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及这样一种混合变速器，该变速器可以应用于利用发动机和马达/发电机的混合动力车辆上。更具体地说，本发明涉及这样一种混合变速器，该变速器能够利用连接在发动机和马达/发电机之间的差速系统连续改变传动比，并可应用于四轮驱动系统。
背景技术：
公开的日本专利申请H11(1999)-332019示出一种用于驱动车辆的四个车轮的混合系统。这种混合系统具有包括马达的混合变速器和为不由混合变速器所驱动的车轮提供的附加马达。
发明内容
但是，在这种混合系统中，需要附加的马达在成本上来说是不利的。此外，这个系统需要新设计的车身地板，为附加马达和逆变器提供空间。混合变速器和附加马达分别并且单独地与主驱动轮(前轮)和次驱动轮(后轮)相连接，因此，设计的柔性降低，并且在前轮和后轮驱动力分配上的自由度降低。
本发明的目的是提供一种用于提供两个驱动力的混合变速器。
根据本发明的一个方面，混合变速器包括(1)第一和第二差速装置，每个差速装置包括第一、第二和第三旋转元件(element)，这些旋转元件布置成旋转元件其中一个的旋转状态在另两个元件的旋转状态确定的情况下得以确定；(2)输入元件离合器，该输入元件离合器连接第一差速装置的第一旋转元件和第二差速装置的第一旋转元件；(3)输入构件(member)，该输入构件适于与发动机相连接，并与第二差速装置的第一旋转元件相连接；(4)第一输出构件，该第一输出构件与作为第一和第二差速装置的第一旋转元件中的一个的第一输出元件相连接；(5)第二输出构件，该第二输出构件与作为第二差速装置的第二旋转元件的第二输出元件相连接；(6)第一马达/发电机，该第一马达/发电机与第一差速装置的第二旋转元件相连接；(7)第二马达/发电机，该第二马达/发电机与第一差速装置的第三旋转元件相连接；以及(8)选择装置，该选择装置布置成将第一差速装置的第三旋转元件与第二差速装置的第三旋转元件之间的连接状态选择性地设置成断开状态、能够反转状态和可整体旋转状态中的一种。
根据本发明的另一方面，混合变速器包括(1)第一行星齿轮排，该第一行星齿轮排包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈；(2)第二行星齿轮排，该第二行星齿轮排包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈；(3)输入元件离合器，该输入元件离合器连接第一行星架和第二齿圈；(4)输入轴，该输入轴适于与发动机相连接并与第二齿圈相连接；(5)第一输出轴，该第一输出轴适于与车辆的第一驱动轮相连接并与第一行星架和第二齿圈中的一个相连接；(6)第二输出轴，该第二输出轴适于与车辆的第二驱动轮相连接，并与第二行星架相连接；(7)电动旋转机器(electric rotary machine)，该电动旋转机器包括形成第一马达/发电机并与第一齿圈相连接的第一转子，以及形成第二马达/发电机并与第一太阳轮相连的第二转子；(8)第三行星齿轮排，该第三行星齿轮排包括与第二太阳轮相连接的第三太阳轮、与第一太阳轮相连接的第三齿圈以及第三行星架；(9)高速离合器，该高速离合器布置成选择性连接第三太阳轮和第三齿圈；以及(10)低速制动器，该低速制动器布置成选择性保持住第三行星架。
根据本发明的再一方面，混合变速器包括(1)第一差速装置，第一差速装置包括第一、第二和第三旋转元件，这些旋转元件布置成旋转元件其中一个的旋转状态在另两个元件的旋转状态确定的情况下得以确定；(2)第二差速装置，第二差速装置包括第一、第二和第三旋转元件，这些旋转元件布置成旋转元件其中一个的旋转状态在另两个元件的旋转状态确定的情况下得以确定；(3)第一选择接合装置，该第一选择接合装置用于连接第一差速装置的第一旋转元件和第二差速装置的第一旋转元件；(4)输入装置，该输入装置用于将输入转动输入到第二差速装置的第一旋转元件上；(5)第一输出装置，该第一输出装置用于从作为第一和第二差速装置的第一旋转元件中的一个的第一输出元件提取混合变速器的第一输出；(6)第二输出装置，该第二输出装置用于从第二差速装置的第二旋转元件提取混合变速器的第二输出；(7)第一电气装置，该第一电动装置用于将电能转变成机械能，来驱动第一差速装置的第二旋转装置，并用于将来自于第一差速装置的第二旋转元件的机械能转变成电能；(8)第二电气装置，该第二电气装置用于将电能转变成机械能，以驱动第一差速装置的第三旋转元件，并用于将来自于第一差速装置的第三旋转元件的机械能转变成电能；以及(10)选择装置，该选择装置用于将第一差速装置的第三旋转元件与第二差速装置的第三旋转元件之间的连接状态设置成断开状态、能够反转状态和可整体旋转状态中的一个。
图1是示出配备有根据本发明一个实施例的混合变速器和用于混合变速器的控制系统的车辆的示意图；图2是示出图1所示的混合变速器的示意性分解剖面图；图3是处于高速模式(high mode)选择状态的图2的混合变速器的列线图(1ever diagram)；图4是在高速模式下选择中间传动比时图2的混合变速器的列线图；图5是在高速模式下选择低侧传动比时图2的混合变速器的列线图；图6是在高速模式下选择高侧传动比时图2的混合变速器的列线图；图7是与通过马达/发电机的穿过功率(passage power)一起，显示在高速模式下图2的混合变速器中的第一和第二马达/发电机的转速和扭矩相对于传动比的变化特性的特性图；图8是示出在高速模式下图2的混合变速器的前和后轮驱动力分配相对于传动比的特性的特性图，并示出高速模式下混合变速器的实际变速范围；图9是在低速模式选择状态下图2的混合变速器的列线图；图10是在低速模式下选择低侧传动比时图2的混合变速器的列线图；图11是在低速模式下选择高侧传动比时图2的混合变速器的列线图；图12是在低速模式下选择超速传动比时图2的混合变速器的列线图；
图13是与通过马达/发电机的穿过功率一起，示出在低速模式下图2的混合变速器中第一和第二马达/发电机的转速和扭矩相对于传动比的变化特性的特性图；图14是示出在低速模式下图2的混合变速器的实际变速范围的特性图；图15是用于说明在图10～12的列线图中转速平衡方程和扭矩平衡方程所用的符号的视图；图16是用于示出在低速模式下图2的混合变速器的前后轮驱动力分配相对于传动比的特性的特性图；图17是在超速模式下选择低侧传动比时图2的混合变速器的列线图；图18是在超速模式下选择高侧传动比时图2的混合变速器的列线图；图19是在超速模式下选择中间传动比时图2的混合变速器的列线图；图20是与通过马达/发电机的穿过功率一起，示出在超速模式下图2的混合变速器中的第一和第二马达/发电机的转速和扭矩相对于传动比的变化特性的特性图；图21是示出在图2的混合变速器中，前轮驱动力、后轮驱动力和前轮驱动力与后轮驱动力的比相对于等于传动比的倒数的速比的变化特性的特性图。
具体实施例方式
图1示意性示出配备有根据本发明一个实施例的混合控制系统的车辆。在这个实施例中，混合变速器1具有适于用作后轮驱动车辆(FR)的变速器的结构，如图2所示。
在变速器壳体11内，设置了第一、第二、第三和第四行星齿轮排G1、G2、G3和G4，它们在左右方向延伸的轴线或公共轴线上同轴布置，如图2所示。四个行星齿轮排从左侧起沿轴线以G4、G1、G2和G3的顺序排列。第四行星齿轮排G4位于最靠近左侧上的发动机ENG的轴向位置处，如图2所示。第三行星齿轮排G3距发动机ENG最远。第一行星齿轮排G1轴向上位于G4和G2之间。第二行星齿轮排G2轴向上位于G1和G3之间。
第一、第二和第三行星齿轮排G1、G2和G3中每一个都是由太阳轮S1、S2或S3；齿圈R1、R2或R3；以及行星架C1、C2或C3构成的简单行星齿轮排，其中行星架C1、C2或C3可旋转地支撑与太阳轮和齿圈啮合的行星轮P1、P2或P3。第四行星齿轮排G4是具有行星轮组P4的复杂齿轮组。在这个示例中，第四行星齿轮排G4是双行星轮的行星齿轮排，由第四太阳轮S4、第四齿圈R4和第四行星架C4构成，其中第四行星架可旋转地支撑与第四太阳轮S4啮合的第一行星轮以及与第四齿圈R4和其中一个第一行星轮相啮合的第二行星轮。第一、第二、第三和第四行星齿轮排G1、G2、G3和G4中的每一个都是具有两个自由度的(第一、第二、第三或第四)差速装置，其具有三个旋转主动元件(太阳轮、齿圈和行星架)，并且布置成一个元件的旋转状态在剩余两个元件的旋转状态确定的情况下得以确定。
马达/发电机组与行星齿轮排G1～G4同轴地布置在变速器壳体11内、靠近在左侧上的变速器壳体的前端，如图2所示。马达/发电机组同轴地位于发动机ENG和第四行星齿轮排G4之间。在这个示例中，马达/发电机组是复合电流双转子马达或旋转电动机器12，其包括内转子12ri、围绕内转子12ri的环形外转子12ro、以及置于内转子12ri和外转子12ro之间以形成同轴布置的环形定子12s。内和外转子12ri和12ro可旋转并同轴地支撑在变速器壳体11内。环形定子12s静止地支撑到变速器壳体11上。定子12s和外转子12ro形成第一马达/发电机MG1。定子12s和内转子12ri形成第二马达/发电机MG2。在复合电流提供给作为负载的马达侧时，第一和第二马达/发电机MG1和MG2可以作用为以相应的方向和速度(包括停止)产生旋转的马达。第一和第二马达/发电机MG1和MG2可以作为利用外力产生电能的发电机。
输入元件离合器(或输入离合器)Cin设置在第一行星齿轮排G1的第一行星架C1(在本示例中作为第一差速装置的第一旋转元件)和第二行星齿轮排G2的第二齿圈R2(在本示例中作为第二差速装置的第一旋转元件)之间。输入离合器Cin可以在C1和R2之间形成和断开连接。第二行星齿轮排G2的第二齿圈R2与输入构件13相连接，该输入构件在本示例中为输入轴的形式。输入轴13适于从发动机ENG接收旋转(在图3的列线图中，输入轴13表示为In)。
轴形式的第一输出构件Out1与第一输出元件相连接，该第一输出元件是通过输入离合器Cin相连接的第一行星齿轮排G1的第一行星架C1和第二行星齿轮排G2的第二齿圈R2中的一个。在所示的实施例中，第一输出轴Out1通过平行齿轮排与第一行星架C1相连接，该平行齿轮排由第四行星齿轮排G4、中间轴14上的齿轮15以及第一输出轴Out1上的齿轮16形成。中间轴14上的齿轮15与第四行星齿轮排G4的齿圈R4相啮合，并进一步与第一输出轴Out1上的齿轮16相啮合。第一行星齿轮排G1的行星架C1与第四行星齿轮排G4的太阳轮S4相啮合。从而，变速器的输出旋转运动通过平行于变速器主轴线(公共轴线)设置的中间轴14以及平行于变速器主轴线的第一输出轴Out1侧向取出，在所述变速器主轴线上设置行星齿轮排G1～G4。
轴形式的第二输出构件Out2与第二行星齿轮排G2的行星架C2(通过轴向位于G1和G2之间的径向延伸的连接部分)相连接。第二输出轴Out2与输入轴13成一条直线。第二输出轴Out2从在右侧上的变速器壳体11的后端向外突出，如图2所示。在这个示例中，行星架C2作用为第二差速装置的第二旋转元件，并作为与第二输出构件Out2相连接的第二输出元件。
第一马达/发电机MG1(确切地说是外转子12ro)与第一行星齿轮排G1的齿圈R1相连接，该齿圈R1作用为第一差速装置的第二旋转元件。第二马达/发电机MG2(确切地说是内转子12ri)通过第四行星齿轮排G4的行星架C4与作为第一差速装置的第三旋转元件的第一行星齿轮排的太阳轮S1相连接。
第三行星齿轮排G3与低速制动器L/B和高速离合器H/C一起作为选择装置或选择机构，用于将第一行星齿轮排G1的太阳轮S1(作用为第一差速装置的第三旋转元件)与第二行星齿轮排G2的太阳轮S2(作用为第二差速装置的第三旋转元件)之间的连接状态选择性设置为断开(空挡)状态、能够反转状态和可整体旋转(直接驱动)状态中的一个。为此目的，第二行星齿轮排G2的太阳轮S2与第三行星齿轮排G3的太阳轮S3相连接。低速制动器L/B设置在变速器壳体11和第三行星齿轮排G3的行星架C3之间，并且选择性布置成保持行星架C3，以实现能够反转状态。高速离合器H/C设置在第三行星齿轮排G3的齿圈R3和太阳轮S3之间，并布置成直接连接齿圈R3和太阳轮S3，以实现可整体旋转(直接驱动)状态。断开状态或空挡状态可以通过解脱低速制动器L/B和高速离合器H/C二者来实现。
如此构成的混合变速器1纵向设置在车辆的发动机舱内，发动机ENG之后，与发动机ENG同轴。第一输出轴Out1通过伞齿轮31和差速器单元32与左和右前轮33L和33R可驱动地连接，如图1所示。第二输出轴Out2向后突出，如图1所示。第二输出轴Out2通过沿车辆的纵向朝后延伸的传动轴(propeller shaft)34以及后差速器单元35与左后轮和右后轮36L和36R可驱动地连接。
图1示出用于发动机ENG和混合变速器1的控制系统。混合控制器1对发动机ENG和混合变速器1(MG1、MG2)执行综合控制。混合控制器21将关于发动机ENG的发动机扭矩Te的指令传送到发动机控制器22。响应于这个发动机扭矩指令，发动机控制器22控制发动机ENG，从而实现指令扭矩Te。
此外，混合控制器21将关于第一和第二马达/发电机MG1和MG2的马达扭矩Tm1和Tm2的指令发动到马达控制器23。响应于这些马达扭矩指令，马达控制器23利用逆变器24和电池25分别控制马达/发电机MG1和MG2，以便实现指令马达扭矩Tm1和Tm2。此外，混合控制器21向混合变速器1发出指令信号Scb，以控制包括离合器Cin和H/C以及制动器L/B在内的选择接合装置的接合和脱离。响应于这些信号Scb，混合变速器1通过利用从油压源提供的油压控制离合器Cin和H/C以及制动器L/B处于接合或脱离状态。
对于各种控制操作，混合控制器21从各种传感器接收信息。在这个示例中，油门开度(或位置)传感器26探测油门踏板下压量(油门开度)APO，并将表示APO的信号传送到混合控制器21。车速传感器27探测车辆的车速VSP，并将表示车速VSP(正比于输出转速No)的信号传送到混合控制器21。
图3示出如图2所示构造的混合变速器的列线图(或诺模图)。第一行星齿轮排G1中主动旋转元件的速度顺序(order of speed)是齿圈R1、行星架C1、太阳轮S1、第二行星齿轮排G2中主动旋转元件的速度顺序是齿圈R2、行星架C2、太阳轮S2。第三行星齿轮排G3中主动旋转元件的速度顺序是齿圈R3、行星架C3、太阳轮S3。第四行星齿轮排G4中主动旋转元件的速度顺序是太阳轮S4、齿圈R4、行星架C4。
如图2所示，第一行星架C 1和第二齿圈R2通过输入元件离合器Cin相连接。第二齿圈R2与输入轴IN相连接，用于从发动机ENG接收旋转运动。第一行星架C1与第四太阳轮S4相连接，第四齿圈R4和第二行星架C2分别与第一和第二输出轴Out1和Out2相连接。
第一齿圈R1与第一马达/发电机MG1(外转子12ro)相连接。第一太阳轮S1通过第四行星架C4与第二马达/发电机MG2(内转子12ri)相连接。作为第一和第二太阳轮S1和S2之间的连接状态，为了用第三行星齿轮排G3选择断开状态、能够反转状态和可整体旋转状态中的一种，第一和第二太阳轮S1和S2分别与第三齿圈R3和第三太阳轮S3相连接；低速制动器L/B布置成保持第三行星架C3相对于静止的壳体静止；并且高速离合器H/C布置成选择性直接连接第三齿圈和第三太阳轮，其中在断开状态，第一和第二太阳轮S1和S2彼此断开；能够反转状态实现这样一种变速，使得第一和第二太阳轮S1和S2的速度彼此接近(或减小速度差)；或者实现这样一种变速，使得速度彼此不同(或增大速度差)，而在可整体旋转状态，第一和第二太阳轮S1和S2作为一个单元旋转。通过脱离低速制动器L/B和高速离合器H/C，第一和第二太阳轮S1和S2断开并置于断开状态。通过接合低速制动器L/B并脱离高速离合器H/C，第一和第二太阳轮S1和S2置于能够反转状态。通过脱离低速制动器L/B并接合高速离合器H/C，第一和第二太阳轮S1和S2处于可整体旋转状态。
在图3中，水平轴表示由行星齿轮排G1、G2和G4的传动比所确定的旋转元件之间的距离比(ratios of distances)。当行星架C1(齿圈R1和太阳轮S4)与行星架C2(齿圈R4)之间的距离等于1时，行星架C1(R2、S4)与齿圈R1之间的距离(或距离比)等于α；而行星架C2(R4)和太阳轮S1(S2、C4)之间的距离(或距离比)等于β。在第三行星齿轮排G3中，齿圈R3和行星架C3之间的距离被设定为等于1，而行星架C3和太阳轮S3之间的距离(或距离比)是δ。图3的垂直轴在零点的上侧表示向前方向上的转速(rpm)，而在零点的下侧表示在反转或相反方向上的转速(rpm)。此外，Nm1和Nm2分别是第一和第二马达/发电机MG1和MG2的转速(rpm)；Ne是发动机ENG的转速(rpm)，而No是第一和第二输出轴Out1和Out2的转速(rpm)。图3以沿着垂直轴的矢量形式进一步示出第一和第二马达/发电机MG1和MG2的扭矩Tm1和Tm2，发动机扭矩Te和第一和第二输出轴Out1和Out2的扭矩To1和To2。
在图3中，第一、第二、第三和第四行星齿轮排G1、G2、G3和G4分别由列线G1、G2、G3和G4表示。
当通过脱离高速离合器H/C和低速制动器L/B，第一和第二太阳轮S1和S2处于断开状态，且第一行星架C1和第二齿圈R2通过输入离合器Cin连接到一起使得发动机转速Ne相等地输入到C1和R2时，那么在图3中一条点划线的矩形之内的元件布置在沿垂直轴的直线内，使得相应的元件作为一个单元转动，该结构等价于其中消除了第三行星齿轮排G3的传动系统。由于车轮以相同的圆周速度在路面上滚动，并由此第一和第二输出轴Out1和Out2以相同的速度No旋转；列线G1、G2和G4排列成一条直线，作为示例，如图4中所示，并且该图等价于没有列线G3的列线图。
在图4所示的变速状态(传动比)中，发动机扭矩Te是+或正扭矩，而第一和第二输出轴Out1和Out2的输出扭矩To1和To2都是运行阻力形式的负载(-)扭矩。在图4的列线图中，为了由发动机扭矩Te和输出扭矩To1和To2平衡列线G1和G2(G4)，同样，第一马达/发电机MG1的扭矩Tm1必须是一个将转速向零偏移的发电(-)扭矩，而第二马达/发电机MG2的扭矩Tm2必须是一个将转速远离零偏移的马达(+)扭矩。
在这种情况下，第一和第二马达/发电机MG1和MG2执行发电机功能和马达功能。因此，通过来自发电机侧的第一马达/发电机MG1的功率，系统可以操纵在马达侧的第二马达/发电机MG2，即使来自电池25(图1所示)的功率为零，并由此保持图4中列线G1和G2(G4)所示的变速状态(传动比)。如果不可能保持该变速状态，则有可能通过打破马达/发电机MG1和MG2的功率平衡来保持图4中列线G1和G2(G4)所示的变速状态。
图5示出了在低侧变速状态下的列线G1和G2(G4)，其中，虽然发动机扭矩Te是+(正)扭矩，第一和第二输出轴Out1和Out2的第一和第二输出扭矩To1和To2是负载(-)扭矩，第二马达/发电机MG2的转速Nm2是负的，从而与图4的变速状态相比输出轴速度No被降低。在图5的列线图中，为了通过发动机扭矩Te和输出扭矩To1和To2将列线G1和G2(G4)保持在平衡状态，同样，第一马达/发电机MG1的扭矩Tm1必须是将转速向零偏移的发电(-)扭矩，如图4所示，而第二马达/发电机MG2的扭矩Tm2必须是将转速向零偏移的发电(-)扭矩，与图4的情况不同。在这种情况下，混合变速器系统可以用第一和第二马达/发电机MG1和MG2所产生的功率为电池25(在图1中示出)充电，同时保持由图5中的列线G1和G2(G4)所表示的低侧变速状态。
图6示出在高侧变速状态下的列线G1和G2(G4)，其中，虽然发动机的扭矩Te是+(正)扭矩，且第一和第二输出轴Out1和Out2的第一和第二输出扭矩是负载(-)扭矩，第一马达/发电机MG1的转速Nm1是负的，从而输出轴速度No与图4的变速状态相比有所增加。在图6的列线图中，为了通过发动机扭矩Te和输出扭矩To1和To2将列线G1和G2(G4)保持于平衡状态，同样，第二马达/发电机MG2的扭矩Tm2必须是将转速远离零偏移的马达(+)扭矩，而第一马达/发电机MG1的扭矩Tm1必须是将转速远离零移动的马达(+)扭矩，而与图4中的情况不同。在这种情况下，第一和第二马达/发电机MG1和MG2通过消耗来自电池25的功率而作用为马达，由此混合变速器系统可以保持由图6中的列线G1和G2(G4)所表示的高侧变速状态。
图7与通过马达/发电机MG1和MG2的穿过功率P一起，示出了上述变速操作中，第一和第二马达/发电机MG1和MG2的速度Nm1和Nm2以及扭矩Tm1和Tm2相对于传动比i(Ne/No)的变化趋势。穿过功率P在第二马达/发电机速度Nm2为零且第一马达/发电机扭矩Tm1为零的传动比值iM处等于零，且在第二马达/发电机扭矩Tm2为零且第一马达/发电机速度Nm1为零的传动比值iH处等于零。
因此，图4所示的变速状态对应于在p为零的传动比iM和P为零的传动比iH之间的中间变速区域或电池不供电(unrequited)变速区域。在iM和iN之间的这个区域内，第二马达/发电机MG2由第一马达/发电机MG1所产生的功率以马达模式工作，因此，混合变速器系统可以保持变速状态(传动比)，而不会求助于电池25的功率。
图5所示的变速状态对应于在传动比iM下侧上的低档区域或发电机模式变速区域。在这个区域中，第一和第二马达/发电机MG1和MG2都以发电机模式工作，因此混合变速器系统可以在给电池25充电的同时保持变速状态(传动比)。但是，在这个区域内，第二马达/发电机扭矩Tm2或第一马达/发电机速度Nm1增大，从而马达/发电机GM1、GM2的尺寸增大。
图6所示的变速状态对应于在传动比iH上侧的较高档位区域或马达模式变速区域，在这个区域内，第一和第二马达/发电机MG1和MG2都是以马达模式工作，因此，混合变速器系统可以在消耗来自电池25的功率的同时保持变速状态(传动比)。但是，在这个区域内，第一马达/发电机扭矩Tm1或第二马达/发电机速度Nm2增大，使得马达/发电机GM1、GM2的尺寸增大。
在iM和iN之间的中间区域中，混合变速器可以保持变速状态而不利用电池25的功率，从而电池25的尺寸可以减小，如前面所描述的。此外，如从图7中可以看出的，第一和第二马达/发电机MG1和MG2的速度Nm1和Nm2以及扭矩Tm1和Tm2都较小，且马达/发电机MG1和MG2的尺寸可以减小。因此，在这个示例中，混合变速器系统被构造成利用iM和iH之间的中间区域，作为通常的实际工作区域。于是，有可能减小电池25的尺寸和马达/发电机MG1和MG2的尺寸。
以下方程(1)～(13)是表示图4～6所示的图中列线G1和G2(G4)的转动平衡条件和扭矩平衡条件的数学公式。
Ne+α(Ne-No)＝Nm1…(1)No+β(No-Ne)＝Nm2…(2)Te·i+To＝0 …(3)i＝Ne/No …(4)To＝To1+To2 …(5)Te＝Te1+Te2 …(6)Tm1+Te1+To1＝0 …(7)Tm2+Te2+To2＝0 …(8)Nm2·Tm2+Nm1·Tm1＝0 …(9)α·Tm1＝To1 …(10)
Te2＝α·Tm2…(11)Tm2＝-(Nm1·Te·i)/{Nm1(1+β)+α·Nm2} …(12)Tm1＝-(Nm2·Te)/{Nm2(1+α)+β·Nm1} …(13)从通过求解方程(1)～(11)所获得的方程(12)和(13)，有可能确定马达/发电机扭矩Tm2和Tm2。因此，控制系统可以通过分别将这些马达/发电机扭矩Tm1和Tm2以及发动机扭矩Te作为指令传送到马达控制器23和发动机控制器22来执行预定的变速控制。类似地，通过求解用于第一和第二输出轴Out1和Out2的驱动扭矩To1和To2(前和后轮驱动扭矩)的方程(1)～(11)，有可能确定前和后轮驱动扭矩To1和To2，如图8所示。在传动比iM和iH的中间区域内，控制系统可以在需要相对大扭矩的低侧上通过将驱动扭矩分配控制成后轮驱动模式或四轮驱动模式；并且在所需的驱动扭矩相对小的高侧上通过将驱动扭矩分配控制成前轮驱动模式，来根据传动比实现优化的前和后轮驱动扭矩分配。
在图3的列线图所表示的混合变速器中，在通过释放高速离合器H/C并接合低速制动器L/B，使第一和第二太阳轮S1和S2处于能够反转模式，且通过脱离输入元件离合器Cin使发动机转动仅输入到齿圈R2(发动机转动Ne未输入到行星架C1)时，那么图3的列线图转换到如图9的列线图所示的形式，这是由于行星架C1和齿圈R2的转速可以彼此不同，太阳轮S1和S2通过第三行星齿轮排G3处于能够反转状态，且第一和第二输出轴Out1和Out2的转速保持等于相同的速度No。在这种情况下，实际上，第四列线G4与第一列线G1重叠，从而形成单独一个列线，如图10所示，在图10中，G1和G4的单个列线与第二列线G2相交。在图9中，列线G4从列线G1偏离到平行于G1的位置，这是为了方便的缘故，以使得各列线单独可见。
在图10的变速状态下，发动机扭矩Te是+，而第一和第二输出轴Out1和Out2的输出扭矩To1和To2是-(负载扭矩)。为了用发动机扭矩Te和输出扭矩To1和To2将列线G1(G4)和G2保持在平衡状态，与齿圈R1相连接的第一马达/发电机MG1的扭矩Tm1必须是-(发电机扭矩)，而与太阳轮S1相连接的第二马达/发电机MG2的扭矩Tm2必须是+(马达扭矩)。
在这种情况下，第一和第二马达/发电机MG1和MG2执行发电机功能和马达功能，且第二马达/发电机MG2通过在发电机模式下工作的第一马达/发电机MG1所产生的功率以马达模式工作，而不用来自电池25的功率。从而，混合变速器可以保持图10中G1(G4)和G2所示的变速状态(传动比最大地向低侧偏移)。如果不可能以这种方式保持该变速状态，则有可能通过损失马达/发电机MG1和MG2的功率平衡来保持图10中列线G1(G4)和G2所示的变速状态。
图11示出在列线G1(G4)和G2之间的相交状态由列线G3偏移到其中第一马达/发电机MG1的速度Nm1从图10的负值向正值变化的形式的变速状态下的列线G1(G4)和G2。在这种状态下，发动机扭矩Te是+，第一和第二输出轴Out1和Out2的第一和第二输出扭矩To1和To2都是-(负载)，但是第一马达/发电机MG1的转速Nm1是正的，从而该变速状态是高侧变速状态，其中与图10的变速状态相比，发动机的速度Ne降低。在图11的列线图中，为了通过发动机扭矩Te和输出扭矩To1和To2将列线G1(G4)和G2保持在平衡状态，第一马达/发电机MG1的扭矩Tm1必须是+(负载)，不同于图10的变速状态，而第二马达/发电机MG2的扭矩Tm2必须是-(发电机扭矩)，以将转速向零偏移，不同于图10中的情况。
在这种情况下，第一和第二马达/发电机MG1和MG2执行马达功能和发电机功能，且混合变速器可以通过用发电机一侧上的第二马达/发电机MG2所产生的功率使第一马达/发电机MG1在马达模式下工作来保持图11中列线G1(G4)和G2所示的变速状态(高侧传动比)，而不需要来自电池25的功率。如果这种保持是不可行的话，则可以通过损失马达/发电机MG1和MG2的功率平衡来保持图11中列线G1(G4)和G2所示的变速状态。
图12示出在列线G1(G4)和G2之间的相交状态由列线G3偏移到其中第二马达/发电机MG2的速度Nm2从图11的正值向负值变化的形式的变速状态下的列线G1(G4)和G2。在这种状态下，发动机扭矩Te是+，而第一和第二输出轴Out1和Out2的第一和第二输出扭矩To1和To2都是-(负载)，且第二马达/发电机MG2的转速Nm2是负的，从而，变速状态是与图11的变速状态相比发动机转速Ne进一步降低的高侧变速状态。在图12的列线图中，为了通过发动机扭矩Te和输出扭矩To1和To2将列线G1(G4)和G2保持在平衡状态，第一马达/发电机MG1的扭矩Tm1必须是-(发电机扭矩)，而与图11的变速状态不同，且第二马达/发电机MG2的扭矩Tm2必须是+(负载扭矩)，以便将转速远离零偏移，不同于图11的情况。
在这种情况下，第一和第二马达/发电机MG1和MG2执行发电机功能和马达功能，且混合变速器可以通过用在发电机一侧上的第一马达/发电机MG1所产生的功率使第二马达/发电机MG2在马达模式下工作而保持图12中列线G1(G4)和G2所示的变速状态(高侧传动比)，而不需要来自电池25的功率。如果这种保持是不可行的，则有可能通过损失马达/发电机MG1和MG2的功率平衡来保持图12中列线G1(G4)和G2所示的变速状态。
图13与通过马达/发电机MG1和MG2的穿过功率一起，示出了在根据本实施例的混合变速器中，第一和第二马达/发电机MG1和MG2的速度Nm1和Nm2以及扭矩Tm1和Tm2相对于传动比i(Ne/No)的变化趋势。穿过功率P在第二马达/发电机速度Nm2为零且第一马达/发电机MG1扭矩Tm1为零的传动比值iM处等于零，并在第二马达/发电机扭矩Tm2为零且第一马达/发电机速度Nm1为零的传动比值iL处等于零。
因此，图10所示的变速状态对应于在低侧传动比iL下侧的低侧变速区域，图11的变速状态对应于在P为零的低侧传动比和P为零的高侧传动比之间的中间变速区域；而图12的变速区域对应于在高侧传动比iM的上侧上的高侧区域。在这个实施例中，在图10-12的任一变速状态中(即，在所有变速区域内)混合变速器可以通过利用在发电机一侧上的第一和第二马达/发电机中的一个所产生的功率来使第一和第二马达/发电机中的另一个以马达模式工作，来保持变速状态(传动比)，而不必求助于电池25的功率，从而可以减小电池25的尺寸。
尤其在iL和iM的中间区域内，混合变速器可以不利用电池25的功率来保持变速状态，使得可以减小电池25的尺寸，如前面所描述的。此外，如从图13可以看出的，第一和第二马达/发电机MG1和MG2的速度Nm1和Nm2以及扭矩Tm1和Tm2都很小，从而可以减小马达/发电机MG1和MG2的尺寸。因此，在这个示例中，混合变速器系统被构造成利用iL和iM之间的中间区域作为通常的实际工作区域，从而可以减小电池25的尺寸以及马达/发电机MG1和MG2的尺寸。在这个示例中，通常的实际工作区域被设定成比iL和iM之间的中间区域宽，以便于与图8中所示的高侧通常实际工作区域切换操作(模式转换)。
下面方程(14)～(31)是表示在图10～12所示的图中列线G1(G4)、G2和G3的转动平衡条件和扭矩平衡条件的数学公式。
Nm1＝{(α+1)/β}Nm2+{1+(α+1)/β}No …(14)Nm2＝-(1/δ}N3 …(15)N3＝-β·Ne+(1+β)No…(16)Te·i+To＝0 …(17)i＝Ne/No…(18)To＝To1+To2 …(19)T1+T3A＝Tm2 …(20)Tm1+T1+To1＝0 …(21)Te+T2+To1＝0…(22)δ·T3B+T3A＝0 …(23)T3B＝T2 …(24)Nm1·Tm1+Nm2·Tm2＝Pb …(25)β·T2＝Te …(26)Tm1(a+1)＝β·T1…(27)Tm1＝-{(1+β-i·β)/(1+α+β)}·Te …(28)Tm2＝-(Pb-Nm1·Te)/Nm2 …(29)To2＝[{(1+β)/β}～i]·Te …(30)To1＝{(1+β)/β}·Te…(31)在这些表达式中，符号表示图15所示的转速和扭矩，而图15所示的转速和扭矩对应于这样一种结构，即列线G3与图10～12的图中所示的列线G1(G4)和列线G2断开。符号Pb表示电池功率。
方程(28)～(32)可以通过求解方程(14)～(17)而获得。从方程(28)和(29)中，有可能确定马达/发电机扭矩Tm2和Tm1。因此，控制系统可以通过将这些马达/发电机扭矩Tm1和Tm2、以及发动机扭矩Te作为指令分别传送给马达控制器23和发动机控制器22来执行预定的变速控制。从方程(31)和(30)，有可能确定第一和第二输出轴Out1和Out2的驱动扭矩To1和To2(前轮和后轮驱动扭矩)，如图16所示。于是，控制系统可以通过在需要较大驱动扭矩的低侧变速区域将驱动扭矩分配控制为四轮驱动模式、并通过随着传动比向高侧转移而降低前轮驱动扭矩To1将驱动扭矩分配逐渐转变成后两轮驱动模式，来根据传动比实现优化的前轮和后轮驱动扭矩分配。
在图3的列线图所表示的混合变速器中，当通过接合高速离合器H/C并脱离低速制动器L/B使第一和第二太阳轮S1和S2由第三行星齿轮排G3处于整体旋转状态，且通过脱离输入元件离合器Cin使发动机转动只输入到齿圈R2(发动机转动Ne未输入到行星架C1)时，那么图3的列线图转变成如图17的列线图所示的形式，这是由于行星架C1和齿圈R2的转速可以彼此不同，但太阳轮S1和S2通过第三行星齿轮排G3而处于整体旋转状态，且第一和第二输出轴Out1和Out2的转速保持等于同一速度No。在图17所示的状态下，列线G1、G2和G4如图17所示排列成一条直线，且该图相当于第三行星齿轮排G3可以使得太阳轮S1和S2以及行星架C4作为一个单元转动的列线图。
在图17的变速状态下，发动机扭矩Te是+，第一和第二输出轴Out1和Out2的输出扭矩To1和To2是-(负载扭矩)。为了用发动机扭矩Te和输出扭矩To1和To2将列线G1、G2和G4保持于平衡状态，与齿圈R1相连接的第一马达/发电机MG1的扭矩Tm1必须是+(马达扭矩)，而与太阳轮S1相连接的第二马达/发电机MG2的扭矩Tm2必须是-(发电机扭矩)。
在这种情况下，第一和第二马达/发电机MG1和MG2执行马达功能和发电机功能，且第一马达/发电机MG1通过在发电机模式下工作的第二马达/发电机MG2所产生的功率而在马达模式下工作，而不用来自电池25的功率。从而，混合变速器可以保持图17中列线G1和G2(G4)所示的变速状态(低侧传动比使输出速度No低于发动机速度Ne)。如果不可能保持该变速状态，则可以通过损失马达/发电机MG1和MG2的功率平衡来保持图17中的列线G1和G2(G4)所示的变速状态。
图18示出了第一马达/发电机MG1的速度Nm1从正值开始变化而第二马达/发电机MG2的速度Nm2从图17的负值向正值变化的变速状态下的列线G1和G2(G4)。在这种状态下，发动机扭矩Te是+，而第一和第二输出轴Out1和Out2的第一和第二输出扭矩To1和To2都是-(负载)，第一马达/发电机MG1的转速Nm1是负的，而第二马达/发电机MG2的转速Nm2是正的，从而变速状态是将输出速度No增大到高于发动机速度Ne的超速传动比选择状态。在图18的列线图中，为了通过发动机扭矩Te和输出扭矩To1和To2将列线G1和G2(G4)保持在平衡状态，第一马达/发电机MGI的扭矩Tm1必须是-(发电机扭矩)，而与图17的变速状态不同，且第二马达/发电机MG2的扭矩Tm2必须是+(负载扭矩)，以便将转速远离零转变，不同于图17的情况。
在这种情况下，第一和第二马达/发电机MG1和MG2执行发电机功能和马达功能，且混合变速器可以通过用发电机一侧上的第一马达/发电机MG1所产生的功率使第二马达/发电机MG2在马达模式下工作，来保持图18中的列线G1和G2(G4)所示的变速状态(超速传动比)，而不需要来自电池25的功率。如果这种保持是不可行的，有可能通过损失马达/发电机MG1和MG2的功率平衡来保持图18中列线G1和G2(G4)所示的变速状态。
图19示出在第二马达/发动机MG2从图17的负值向正值变化的变速状态下的列线G1和G2(G4)。在这种状态下，发动机扭矩Te是+，且第一和第二输出轴Out1和Out2的第一和第二输出扭矩To1和To2都是-(负载)，但第二马达/发电机MG2的转速Nm2是正的，从而变速状态是选择图17和图18之间的中间传动比的中间变速状态。在图19的列线图中，为了通过发动机扭矩Te和输出扭矩To1和To2来将列线G1和G2(G4)保持于平衡状态，第一马达/发电机MG1的扭矩Tm1必须是+(负载扭矩)，如同图17的变速状态，而第二马达/发电机MG2的扭矩Tm2必须是+(负载扭矩)，以便将转速远离零转变，不同于图17的情况。在这种状态下，混合变速器可以通过利用来自电池25的功率使第一和第二马达/发电机MG1和MG2都在马达模式下工作，保持列线G1和G2(G4)所示的中间传动比的中间变速状态。
图20与通过马达/发电机MG1和MG2的穿过功率一起，示出了在根据这个实施例的混合变速器中，第一和第二马达/发电机MG1和MG2的速度Nm1和Nm2以及扭矩Tm1和Tm2相对于传动比i(Ne/No)的变化趋势。穿过功率P在第二马达/发电机速度Nm2为零且第一马达/发电机扭矩Tm1为零的传动比值iM处等于零，并在第二马达/发电机扭矩Tm2为零且第一马达/发电机速度Nm1为零的传动比值iH处等于零。
因此，图17的变速状态对应于在低侧传动比iM下侧上的低侧变速区域；图19的变速状态对应于在P为零的低侧传动比iM和P为零的高侧传动比iH之间的中间变速区域；而图18的变速状态对应于在高侧传动比iH上侧上的高侧或超速变速区域。
在iM下侧上的低侧变速区域以及iH上侧上的超速区域中，混合变速器可以保持变速状态(传动比)而不必求助于电池25的功率，从而电池25的尺寸可以减小。另一方面，在低侧传动比iM和高侧传动比iH之间的中间区域中，变速状态(传动比)利用电池25的功率得以保持。然而，在这个中间区域内，速度Nm1和Nm2以及扭矩Tm1和Tm2如图20所示较低，因此，马达/发电机MG1和MG2的尺寸可以减小。
取决于重点在于电池25的尺寸减小还是马达/发电机MG1和MG2的尺寸减小，混合变速器系统可以利用任一个变速区域。在电池25和马达/发电机MG1和MG2的可行范围内，有可能采用较宽的变速范围。这个实施例采用图8所示的实际变速范围，用于在图4～7工作模式下的高侧变速范围，采用图14所示的实际变速范围，用于在图17～19的工作模式下的低侧变速范围。在图17～19的工作模式下，实际变速范围设定成延伸到超速变速范围。
如上面所解释的，前轮驱动扭矩和后轮驱动扭矩从与第一和第二输出轴Out1和Out2相连接的第一行星架C1和第二行星架C2中取出。通过如此构造的混合变速器，可以实现四轮驱动系统，而不必象早期技术那样需要额外的马达以及新设计的车体地板。
如前面所解释的，通过使第一和第二马达/发电机MG1和MG2以马达模式或发电机模式工作，混合变速系统可以根据发动机工作状况实现所需的变速状态，由此自由地确定在第一和第二输出轴Out1和Out2之间的驱动力分配。因此，这个实施例可以提供具有较高自由度的四轮驱动技术，并且消除了在主驱动轮和辅助或次驱动轮之间加以区别的需求。
图21示出在所示实施例的混合变速器中，在直接功率分配模式下(由第一和第二马达/发电机MG1和MG2中的一个所产生的功率等于由第一和第二马达/发电机中另一个所消耗的功率)前轮驱动力Fr、后轮驱动力Rr以及前和后驱动力比率(＝Fr/Rr)，其中在所示的实施例中，第一出轴Out1连接到左前轮33L和右前轮33R上，而第二输出轴Out2连接到左后轮36L和右后轮36R上。在需要较大驱动力的低侧，前和后驱动力分配以四轮驱动模式控制。在高侧上前轮驱动的趋势增大。从而，混合变速器可以优化地控制前和后轮驱动力。此外，混合变速器本身可以执行分动或分动箱的功能，而不需要提供分动机构，获得成本上的优势。
在不允许出现前和后轮速度差时或者需要刚性四轮驱动时，这个实施例的混合变速器可以通过接合输入元件离合器Cin和高速离合器H/C并脱离低速制动器L/B，轻易实现阻止第一和第二输出轴Out1和Out2之间的转速差的刚性四轮驱动系统。不存在在混合变速器中提供差速限制机构的需求，获得成本上的优势。
根据所示实施例的混合变速器通过使第一和第二马达/发电机MG1和MG2在马达模式或发电机模式下工作，此外通过用第三行星齿轮排G3控制太阳轮S1和S2之间的连接状态(断开状态、能够反转状态、可整体旋转状态)并控制输入元件离合器Cin的接合/脱离状态，可以提供各种变速状态。因此，混合变速器可以通过在各种组合中选择而拓宽传动比的选择范围。此外，根据本实施例，如前面所描述的，可以减小电池25的尺寸以及马达/发电机MG1和MG2的尺寸。
在图2所示的混合变速器中，第一太阳轮S2通过G4的传动系统以及齿轮15和16与第一输出轴Out1相连接，且第二行星齿轮排G2的行星架C2与第二输出轴Out2相连接，第二输出轴Out2与第二行星架C2同轴。因此，一路变速器输出可以通过沿着混合变速器的主要公共轴线延伸的第二输出轴Out2轴向取出(在所示示例中，到车辆的后部)，而另一路变速器输出可以通过第一输出轴Out1横向取出到混合变速器的左侧和右侧，或者到混合变速器的上侧和下侧，其中第一输出轴Out1平行于混合变速器的主要公共轴线，这在很多情况下获得功率分配的优势。
第一和第二马达/发电机MG1和MG2形成为同轴整体结构，且在发动机和最靠近发动机的行星齿轮排G4(G1)之间同轴布置。MG1和MG2的同轴结构可以紧凑地安装到车辆中。
在图2所示的示例中，输入轴(In)和第二输出轴(Out2)排列成形成一条公共轴线，第一、第二、第三和第四行星齿轮排以及第一和第二转子(12ro、12ri)同轴安装在其上；且第一输出轴(Out1)平行于公共轴线。在图2所示的示例中，包括第一和第二转子(12ro和12ri)的电动旋转机器(12)、第四行星齿轮排(G4)和第一行星齿轮排(G1)可旋转的安装到输入轴(In)上；而第四行星齿轮排(G4)轴向位于电动旋转机器(12)和第一行星齿轮排(G1)之间。第二和第三行星齿轮排(G2、G3)可旋转地安装到第二输出轴(Out2)上；且第二行星齿轮排(G2)轴向位于第一行星齿轮排(G1)和第三行星齿轮排(G3)之间。在图2所示的示例中，在第一和第二差速装置(G1、G2)之间轴向上设置了将第一行星架C1与第四太阳轮S4相连接的第一连接部分、将第一齿圈R1与外转子12ro相连接的第二连接部分、将第二齿圈R2与输入轴In相连接的第三连接部分、将第二行星架C2与第二输出轴Out2相连接的第四连接部分。第二和第三连接部分轴向上位于第一和第四连接部分之间。
在所示的实施例中，输入元件离合器Cin可以作用为第一选择性接合装置，用于连接第一差速装置的第一旋转元件和第二差速装置的第一旋转元件；输入轴In可以作用为输入装置，用于将输入旋转输入到第二差速装置的第一旋转元件；第一输出轴Out1和第四行星齿轮排G4可以作用为第一输出装置，用于从第一输出元件取出混合变速器的第一输出，该第一输出元件是第一和第二差速装置的第一旋转元件中的一个；第二输出轴Out2可以作用为第二输出装置，用于从第二差速装置的第二输出元件取出混合变速器的第二输出；外转子12ro至少可以作用为第一电气装置，用于将电能转变成机械能，以驱动第一差速装置的第二旋转元件，并用于将来自第一差速装置的第二旋转元件的机械能转变成电能；内转子12ri至少可以作用为第二电气装置，用于将电能转变成机械能以驱动第一差速装置的第三旋转元件，并用于将来自第一差速装置的第三旋转元件的机械能转变成电能；而第三行星齿轮排G3至少可以作用为选择装置，用于将第一差速装置的第三旋转元件与第二差速装置的第三旋转元件之间的连接状态选择性地设置成断开状态、能够反转状态以及可整体旋转状态中的一种。
这个申请基于2004年9月17日提交的在先日本专利申请2004-271535号，这个日本专利申请2004-271535号的整个内容由此合并于此作为参考。
虽然已经通过参照本发明的特定实施例描述了本发明，但是本发明不局限于上面描述的实施例。鉴于上面的教导，上述实施例的各种修改和变型对本领域技术人员来说都是可以出现的。本发明的范围参照所附的权利要求书限定。
权利要求
1.一种混合变速器，包括第一和第二差速装置，其中每个差速装置包括第一、第二和第三旋转元件，第一、第二和第三旋转元件布置成其中一个旋转元件的旋转状态在另两个元件的旋转状态确定的情况下得以确定；输入元件离合器，该输入元件离合器连接第一差速装置的第一旋转元件和第二差速装置的第一旋转元件；输入构件，该输入构件适于与发动机相连接，并与第二差速装置的第一旋转元件相连接；第一输出构件，该第一输出构件与第一输出元件相连接，其中第一输出元件是第一和第二差速装置的第一旋转元件中的一个；第二输出构件，该第二输出构件与第二输出元件相连接，其中第二输出元件是第二差速装置的第二旋转元件；第一马达/发电机，该第一马达/发电机与第一差速装置的第二旋转元件相连接；第二马达/发电机，该第二马达/发电机与第一差速装置的第三旋转元件相连接；以及选择装置，该选择装置布置成将第一差速装置的第三旋转元件与第二差速装置的第三旋转元件之间的连接状态选择性地设置成断开状态、能够反转状态和可整体旋转状态中的一种。
2.如权利要求1所述的混合变速器，其中，控制器被构造成通过接合输入元件离合器并将第一和第二差速装置的第三旋转元件之间的连接状态控制成断开状态而选择高速选择模式；通过脱离输入元件离合器并将第一和第二差速装置的第三旋转元件之间的连接状态控制成能够反转状态而选择低速选择模式；并且通过脱离输入元件离合器并将第一和第二差速器的第三旋转元件之间的连接状态控制成可整体旋转状态而选择超速选择模式。
3.如权利要求1所述的混合变速器，其中，在输入离合器接合且连接状态处于可整体旋转状态时，混合变速器处于刚性四轮驱动状态，在该状态下，第一和第二输出构件作为一个单元旋转。
4.如权利要求1所述的混合变速器，其中，第一输出构件适于与车辆的左前轮和右前轮相连接，而第二输出构件适于与车辆的左后轮和右后轮相连接。
5.如权利要求1所述的混合变速器，其中，选择装置包括第三差速装置，该第三差速装置具有第一、第二和第三旋转元件；低速制动器，该低速制动器被布置成保持第三差速装置的第一、第二和第三元件中的一个，以便在第一和第二差速装置的第三元件之间实现能够反转状态；以及高速离合器，该高速离合器布置成连接第三差速装置的第一、第二和第三元件中的两个，以便在第一和第二差速装置的第三元件之间实现可整体旋转状态。
6.如权利要求1～5中任一项所述的混合变速器，其中，混合变速器还包括连接在第一输出构件和第一输出元件之间的平行齿轮排，其中第一输出元件是第一和第二差速装置的第一旋转元件中的一个。
7.如权利要求6所述的混合变速器，其中，所述平行齿轮排包括与第一差速装置同轴的第四差速装置以及在平行于第一和第四差速装置的公共轴线的中间轴上的齿轮；且第四差速装置包括与第一差速装置的第一元件相连接的第一旋转元件、与中间轴上的齿轮相啮合的第二旋转元件、以及与第二马达/发电机以及第一差速装置的第三旋转元件相连接的第三旋转元件。
8.如权利要求7所述的混合变速器，其中，第四差速装置、第一差速装置、第二差速装置和第三差速装置按照第四、第一、第二和第三差速装置的顺序从靠近发动机的一端起同轴排列成一排。
9.如权利要求8所述的混合变速器，其中第一差速装置是第一行星齿轮排，其包括第一行星架，该第一行星架作用为第一差速装置的第一旋转元件，并通过输入元件离合器与第二差速装置的第一旋转元件相连接；第一齿圈，该第一齿圈作用为第一差速装置的第二旋转元件，并与第一马达/发电机相连接；以及第一太阳轮，该第一太阳轮作用为第一差速装置的第三旋转元件，并与第二马达/发电机相连接；以及第二差速装置是第二行星齿轮排，其包括第二齿圈，该第二齿圈作用为第二差速装置的第一旋转元件，与输入构件相连接并通过输入元件离合器与第一差速装置的第一旋转元件相连接；第二行星架，该第二行星架作用为第二差速装置的第二旋转元件，并与第二输出构件相连接；以及第二太阳轮，该第二太阳轮作用为第二差速装置的第三旋转元件，并通过选择装置与第一差速装置的第三旋转元件相连接。
10.如权利要求9所述的混合变速器，其中第三差速装置是第三行星齿轮排，其包括第三太阳轮，该第三太阳轮作用为第三差速装置的第一旋转元件并与第二太阳轮相连接；第三齿圈，该第三齿圈作用为第三差速装置的第二旋转元件，并与第一太阳轮相连接；以及第三行星架，该第三行星架作用为第三差速装置的第三旋转元件，并与低速制动器相连接；以及第四差速装置是第四行星齿轮排，其包括第四太阳轮，该第四太阳轮作用为第四差速装置的第一旋转元件，并与第一行星架相连接；第四齿圈，该第四齿圈作用为第四差速装置的第二旋转元件，并与中间轴上的齿轮相啮合；以及第四行星架，该第四行星架作用为第四差速装置的第三旋转元件，并与第二马达/发电机和第一太阳轮相连接；其中，第一输出构件是第一输出轴，该第一输出轴与中间轴平行，并通过中间轴上的齿轮和第一输出轴上的齿轮与第四齿圈驱动地连接；第二输出构件是第二输出轴，该第二输出轴与第二行星架同轴连接；第一、第二和第三行星齿轮排中的每一个是单行星轮行星齿轮排，而第四行星齿轮排是双行星轮行星齿轮排；以及第一输出构件与作用为第一输出元件的第一行星架相连接。
11.一种混合变速器系统，包括如权利要求1～5中任一项所述的混合变速器；以及控制器，该控制器被构造成在马达模式和发电机模式之间控制每个马达/发电机的工作模式、输入元件离合器的接合状态、以及第一差速装置的第三旋转元件与第二差速装置的第三旋转元件之间的连接状态。
12.一种混合动力车辆；包括如权利要求1～5中任一项所述的混合变速器；与输入构件相连接的发动机；可驱动地与第一和第二输出构件中的一个相连接的前驱动轮；以及可驱动地与第一和第二输出构件中的另一个相连接的后驱动轮。
13.一种混合变速器，包括第一行星齿轮排，该第一行星齿轮排包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈；第二行星齿轮排，该第二行星齿轮排包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈；输入元件离合器，该输入元件离合器连接第一行星架和第二齿圈；输入轴，该输入轴适于与发动机相连接并与第二齿圈相连接；第一输出轴，该第一输出轴适于与车辆的第一驱动轮相连接并与第一行星架和第二齿圈中的一个相连接；第二输出轴，该第二输出轴适于与车辆的第二驱动轮相连接，并与第二行星架相连接；电动旋转机器，该电动旋转机器包括形成第一马达/发电机并与第一齿圈相连接的第一转子，以及形成第二马达/发电机并与第一太阳轮相连的第二转子；第三行星齿轮排，该第三行星齿轮排包括与第二太阳轮相连接的第三太阳轮、与第一太阳轮相连接的第三齿圈、以及第三行星架；高速离合器，该高速离合器布置成选择性连接第三太阳轮和第三齿圈；以及低速制动器，该低速制动器布置成选择性保持住第三行星架。
14.如权利要求13所述的混合变速器，其中混合变速器还包括第四行星齿轮排，其包括第四太阳轮，该第四太阳轮与第一行星架相连接；第四行星架，第一太阳轮通过该第四行星架与第二转子相连接；以及第四齿圈，该第四齿圈与第一输出轴相连接。
15.如权利要求14所述的混合动力车辆，其中，输入轴和第二输出轴对齐而形成公共轴线，第一、第二、第三和第四行星齿轮排以及第一和第二转子同轴地安装于该公共轴线上；第一输出轴平行于公共轴线；电动旋转机器、第四行星齿轮排和第一行星齿轮排可旋转地安装到该输入轴上；第四行星齿轮排轴向上位于电动旋转机器和第一行星齿轮排之间；第二和第三行星齿轮排可旋转地安装到第二输出轴上；而第二行星齿轮排轴向上位于第一行星齿轮排和第三行星齿轮排之间。
16.一种混合变速器，包括第一差速装置，第一差速装置包括第一、第二和第三旋转元件，这些旋转元件布置成旋转元件其中一个的旋转状态在另两个元件的旋转状态确定的情况下得以确定；第二差速装置，第二差速装置包括第一、第二和第三旋转元件，这些旋转元件布置成旋转元件其中一个的旋转状态在另两个元件的旋转状态确定的情况下得以确定；第一选择接合装置，该第一选择接合装置用于连接第一差速装置的第一旋转元件和第二差速装置的第一旋转元件；输入装置，该输入装置用于将输入转动输入到第二差速装置的第一旋转元件上；第一输出装置，该第一输出装置用于从第一和第二差速装置的第一旋转元件中的一个提取混合变速器的第一输出；第二输出装置，该第二输出装置用于从第二差速装置的第二旋转元件提取混合变速器的第二输出；第一电动装置，该第一电动装置用于将电能转变成机械能，来驱动第一差速装置的第二旋转元件，并用于将来自于第一差速装置的第二旋转元件的机械能转变成电能；第二电动装置，该第二电动装置用于将电能转变成机械能，以驱动第一差速装置的第三旋转元件，并用于将来自于第一差速装置的第三旋转元件的机械能转变成电能；以及选择装置，该选择装置用于将第一差速装置的第三旋转元件与第二差速装置的第三旋转元件之间的连接状态选择性设置成断开状态、能够反转状态和可整体旋转状态中的一个。
全文摘要
一种混合变速器，包括第一和第二差速装置，其中每个差速装置包括第一、第二和第三旋转元件。输入元件离合器布置成选择性连接第一差速装置的第一旋转元件和第二差速装置的第一旋转元件，输入构件布置成将发动机与第二差速装置的第一旋转元件相连接。第一输出构件与第一和第二差速装置的第一旋转元件中的一个相连接，第二输出构件与第二差速装置的第二旋转元件相连接。第一马达/发电机与第一差速装置的第二旋转元件相连接，第二马达/发电机与第一差速装置的第三旋转元件相连接。选择装置布置成将第一差速装置的第三旋转元件与第二差速装置的第三旋转元件之间的连接状态选择性地设置成断开状态、能够反转状态和可整体旋转状态中的一种。
文档编号F16H61/32GK1749060SQ20051010962
公开日2006年3月22日 申请日期2005年9月14日 优先权日2004年9月17日
发明者皆川裕介, 忍足俊一 申请人:日产自动车株式会社