具有两个行星齿轮组的带有一个固定的相互连接和离合的输入的多模式电可变变速器的制作方法

专利名称：具有两个行星齿轮组的带有一个固定的相互连接和离合的输入的多模式电可变变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电可变变速器，电可变变速器带有在功率分流可变速度 比范围内和在固定速度比中的选择性运行，且具有两个行星齿轮组，两 个马达/发电机，爪式离合器和五转矩传动设备。
背景技术：
内燃机，特别是往复活塞式内燃机目前推进了大多数车辆。这样的 内燃机是相对地高效、紧凑、轻量且不昂贵的机构，通过它将具有燃料 形式的高度集中的能量转化为有用的机械动力。可以与内燃机一起使用 的且可以降低燃料消耗和污染物排放的新颖的变速器系统可以对公众 具有^艮大的益处。车辆对于内燃机典型地提出的需求的宽范围变化使得燃料消耗和 排放的增加超过了这样的发动机的理想情况。典型地，车辆由这样的发 动机推进，发动机从冷状态通过小的电动马达和相对地小的蓄电电池起 动，然后快速地处于来自推进和辅助设备的负荷下。这样的发动机也通 过在宽范围的速度下和宽范围的载荷下运行，且典型地在近似于其最大 动力输出的五分之一的平均值下运行。分，例如固定的最、终驱动齿轮装置、轴和一轮。典型的一机械变速器:许发 动机运行中的一些自由度，这通常通过交替选择五或六个不同的驱动 比，允许发动机运行附件而车辆静止的空档选择，和用于在驱动比之间 平滑地过渡且在发动机转动时从静止起动车辆的离合器或转矩变换器。为超速传动的减转矩比增速或以后退传对比输送到驱动系统的剩余部 分。发电机可以将来自发动机的机械能转换为电能，且电动马达可以将 电能转换回到不同转矩和速度的机械能以用于车辆驱动系统的剩余部 分。此布置允许了在发动机和驱动系统的剩余部分之间的转矩比和速度在电;f几的4及限内的连续变4b。用作推进动力源的蓄电池可以添加到此布置，从而形成串联混合电驱动系统。串联混合系统允许发动机在一定程度上独立于推进车辆所要求的 转矩、速度和功率而运行，使得发动机可以;波控制为改进排放和效率。也允许接附到传动系的剩余部分的电机作为发电机起作用，从而通过再 生制动将来自车辆减速的能量回收到电池内。串联电驱动的缺点是在发 电机内将所有发动机动力从机械能转换为电能且在驱动马达内将电能 转换为机械能的足够的电机的重量和成本，以及在这些转换中的有用能 量的损失。功率分流变速器可以使用通常被理解为"差动齿轮装置"的装置来 实现在输入和输出之间的连续可变的转矩比和速度比。电可变变速器可 以使用差动齿轮装置来通过一对电动马达/发电机发送其传递的动力的 部分。其动力的剩余部分流过另一个并联的全机械路径且以固定比或替 代地以可选择比来引导。如本领域一般技术人员已知，差动齿轮装置的一个形式可以构成行 星齿轮组。行星齿轮装置通常是使用在差动齿轮发明中的优选的实施 例，其优点是紧凑性和在行星齿轮组的所有构件中的不同的转矩比和速 度比。然而，可以不使用行星齿轮而形成本发明，如通过在其中齿轮组 的至少 一个元件的转速总是两个其他的元件的速度的加权平均的布置 中使用锥齿轮或其他齿轮。混合电车辆变速器系统也包括一个或多个电能存储设备。典型的设备是化学蓄电池，但也可以包括电容设备或^4戒设备，例如电驱动的飞 轮。电能存储设备允许从变速器系统到车辆的机械输出动力与从发动机 到变速器系统的枳d戒输入动力不同。电池或其他i殳备也允许发动才几以变 速器系统起动且用于再生车辆制动。在车辆内，电动可变变速器可以简单地从发动机输入到最终驱动输 出传递机械动力。为此，由一个马达/发电机产生的电力平衡了电损失和 因其他马达/发电机的电力消耗。通过使用以上所述的蓄电池，由一个马 达/发电机生成的电力可以大于或小于因其他马达/发电机的电力消耗。 来自电池的电力可以有时允许马达/发电机都作为马达运行，特别是用于 在车辆加送中辅助发动机。两个马达可以有时都用作发电机以对电池充电，特别是在再生车辆制动中。用于串联混合变速器的成功的替代是双范围输入分离和复合分离 型电可变变速器，该电可变变速器现在被生产以用于公交客车，如在1999年8月3日授予Michael Roland Schmidt的与本申请共同转让的美 国专利No 5,931,757中披露，且在此通过参考完整合并。这样的变速器 利用了输入装置以接收来自车辆发动机的动力以及动力输出装置以传 输动力来驱动车辆。第一和第二马达/发电机连接到能力存储设备，例如 电池，使得能量存储设备可以从第一和第二马达/发电机接收动力，且向 第 一和第二马达/发电机供给动力。控制单元调节了在能量存储设备和马达/发电机中以及第 一 和第二马达/发电机之间的动力流。在第一或第二可变速度比运行模式下的运行可以选择地通过使用 具有笫一和第二转矩传递设备的性质的离合器实现。在第一模式中，输入功率分流速度比范围由应用第一离合器形成，且变速器的输出速度与 一个马达/发电机的速度成比例。在第二模式中，复合功率分流速度比范 围通过应用第二离合器形成，且变速器的输出速度比不与马达/发电机的 任一个的速度成比例，而是两个马达/发电机的速度的代数线性组合。在 固定变速器速度比下的运行可能选择地通过应用两个离合器而实现。变 速器在空档模式下的运行可以通过释放两个离合器从而将发动机和两 个电动马达/发电机与变速器输出分离而选择地实现。变速器在其第一运 行模式中合并了至少 一个机械点，且在其第二运行模式中合并了至少两 个才几备戈点。与本申请共同转让的且在此通过参考完整合并的2003年3月4日 授予Holmes等人的美国专利No 6,527,658披露了利用了两个行星齿轮 组、两个马达/发电机和两个离合器来提供输入分离运行模式、复合分离 运行模式、空档运行模式和后退运行模式的电可变变速器。两个行星齿 轮组可以是简单行星齿轮组，或一个可以单独地是复合行星齿轮组。电 控构件调节了能量存储设备和两个马达/发电机中的动力流。此变速器提 供了两个范围或两个电可变变速器(EVT)运行才莫式，从而选择地提供 了输入功率分流速度比范围和复合功率分流速度比范围。也可以选择地 实现一个固定的速度比。发明内容本发明提供了 一族电可变变速器，其提供优于用于混合动力车辆的 常规自动变速器的数个优点，包括改进的车辆加速性能，通过再生性 制动和仅电动怠速和发动而改进的燃料经济性，和有吸引力的市场特 征。本发明的目的是为给定的发动机提供最好可能的能量效率和排放。 另外，寻求变速器的最优性能、容量、包装尺寸和传动比范围。本发明的电可变变速器族提供了低内含物、低成本的电可变变速器 机构，包括第一和第二差动齿轮组、电池、两个可互换地用作马达或发 电机的电机、爪形离合器和五个可选择的转矩传递设备。优选地，差动 齿轮组是行星齿轮组，但可以实施其他齿轮设备，例如锥齿轮或到偏置 轴线的差动齿轮装置。在此说明书中，第一或第二4亍星齿轮组可以以任何次序(即，从左 到右，从右到左)计算第一到第二。两个行星齿轮组的每个具有三个构件。每个行星齿轮组的第一、第 二或第三构件可以是太阳齿轮、齿圏或行星架的任一个，或替代地是小 齿轮。每个行星架可以是单小齿轮行星架(简单)或双小齿轮行星架(复 合)。输入轴非连续地与行星齿轮组的任何构件连接。输出轴连续地与行 星齿轮组的构件连接。相互连接的构件连续地将第一行星齿轮组的第一构件连接到第二 行星齿轮组的第一构件，或连接到静止构件(接地/变速器外壳)。第一转矩传递设备选择地将第一或第二行星齿轮组的构件与输入 构件连接。第二转矩传递设备选择地将笫一或第二行星齿轮组的构件与输入构件连接，此构件与由第一转矩传递设备连接的构件不同。第三转矩传递设备选择地将第一行星齿轮组的构件与第二行星齿轮组的构件连接。第四转矩传递设备并联地与马达/发电机的 一个连接以选择地防止马达/发电机的旋转。第五转矩传动设备并联地与马达/发电机的另 一 个连接以选择地防 止马达/发电机旋转。第一马达/发电机安装到变速器外壳(或接地)且连续地连接到第一或第二行星齿轮组的构件。第二马达/发电机安装到变速器外壳且连续地连接到爪形离合器的 构件。爪形离合器允许马达/发电机选择地连接到行星齿轮组的一对构件 的一个。可选摔转矩传递设备以两个、三个或四个组合地接合以产生带有连续可变速度范围(包括后退)和直至四个机械地固定前进速度比的EVT。"固定速度比"是其中到变速器的机械动力输入机械地传送到输出且无 动力流(即几乎为零)出现在马达/发电机内的运行情况。对于给定的最 大容量，可选择地实现数个用于在全发动机动力附近的运行的固定速度 比的电可变变速器可以更小且更轻。当在发动机速度可以接近其最优速 度的情况下运行而不4吏用马达/发电机时，固定比运行也可以导致更4氐的 燃料消耗。多个固定速度比和可变速度比扩展可以通过合适地选择行星 齿轮组的齿数比而实现。所披露的电可变变速器族的每个实施例具有其中变速器输入和输 出都不直接地连接马达/发电机的结构。这允许了实现希望的车辆性能所 要求的电动马达/发电机的尺寸和成本的降低。转矩传递设备且第一和第二马达/发电机可运行以在电可变变速器内提供五种运行模式，包括电池后退模式、EVT后退模式、后退和前进 发动模式、连续可变变速器范围模式和固定比模式。本发明的以上的特4正和优点和其他特征和优点乂人如下的对用于4丸 行本发明的最佳模式的详细描述中结合附图容易地显见。


图la是动力系的示意性表示，动力系包括合并一族本发明的构件 的电可变变速器；图lb是描绘了在图la中示出的动力系的运行特征中的一些的运行 模式表和固定比模式表；图2a是具有合并了另一族本发明的构件的电可变变速器的动力系 的示意性表示；图2b是描绘了在图2a中示出的动力系的运行特征中的一些的运行 模式表和固定比模式表；图3a是具有合并了另一族本发明的构件的电可变变速器的动力系的示意性表示；图3b是描绘了在图3a中示出的动力系的运行特征中的一些的运行模式表和固定比模式表；图4a是具有合并了另一族本发明的构件的电可变变速器的动力系 的示意性表示；图4b是描绘了在图4a中示出的动力系的运4亍特征中的一些的运4亍模式表和固定比模式表；图5a是具有合并了另一族本发明的构件的电可变变速器的动力系 的示意性表示；图5b是描绘了在图5a中示出的动力系的运行特征中的一些的运行 模式表和固定比模式表；图6a是具有合并了另一族本发明的构件的电可变变速器的动力系 的示意性表示；图6b是描绘了在图6a中示出的动力系的运行特征中的一些的运行 模式表和固定比模式表；图7a是具有合并了另一族本发明的构件的电可变变速器的动力系 的示意性表示；和图7b是描绘了在图7a中示出的动力系的运行特征中的一些的运行 模式表和固定比模式表。
具体实施方式
参考图la,图中示出了动力系10,动力系包括连接到一般地指示 为数字14的改进的电可变变速器(EVT)的一个优选实施例的发动机 12。变速器M设计为接收来自发动机12的其驱动动力的至少部分。如 所示出，发动机12具有输出轴，输出轴用作变速器14的输入构件17。 瞬态转矩阻尼器(未示出)也可以实施在发动机12和变速器的输入构 件17之间。在所描绘的实施例中，发动机12可以是化石燃料发动机，例如容 易地适合于提供其可利用动力输出的柴油发动机，该动力输出典型地以 恒定的每分钟转数(RPM)传输。与以其将发动机12连接到变速器输入构件17的装置无关，变速器 输入构件17可运行地连接到变速器14内的行星齿轮组。变速器14的输出构件19连接到最终驱动件16。变速器14利用了两个优选地具有行星齿轮组20和30性质的差动 齿轮组。行星齿轮组20利用了典型地指示为齿圈的外齿轮构件24。齿 圏构件24包围了典型地指示为太阳齿轮的内齿轮构件22。行星架构件 26旋转地支承了多个行星齿轮27，使得每个行星齿轮27啮合地接合第 一行星齿轮组20的外部的齿圈构件24和内部的太阳齿轮构件22。行星齿轮组30也具有经常也指示为齿圈的外齿轮构件34,外齿轮 构件包围经常也指示为太阳齿轮构件的内齿轮构件32。多个行星齿轮 37也旋转地安装在行星架构件36上，使得每个行星齿轮构件37同时地 且啮合地接合行星齿轮组30的外部的齿圈构件34和内部的太阳齿轮构 件32。相互连接构件70连续地将行星齿轮组20的行星架构件26与行星 齿轮组30的齿圈构件34连接。第一优选实施例10也分别合并了第一和第二马达/发电机80和82。 第一马达/发电机80的定子固定到变速器壳体60。笫一马达/发电机80 的转子通过例如爪形离合器92的转矩传送设备选择地可连接到行星齿 轮组30的行星架构件36或行星齿轮组20的太阳齿轮构件22。爪形离 合器92被控制为在位置"A"和位置"B，，之间交替。第二马达/发电机 80的转子通过偏置齿轮装置94连接到爪形离合器92。第二马达/发电机82的定子也固定到变速器壳体60。第二马达/发电 机82的转子固定到行星齿轮组30的太阳齿轮构件32。例如输入离合器50的第一转矩传递设备选择地将行星齿轮组20的 行星架构件26与输入构件17连接。例如输入离合器52的第二转矩传 递设备选择地将行星齿轮组20的太阳齿轮构件22与输入构件17连接。 例如离合器54的第三转矩传递设备选择地将行星齿轮组20的齿圈构件 24与行星齿轮组30的行星架构件36连接。例如制动器55的第四转矩 传递设备与马达/发电机80并联连接，以选择地制动马达/发电机80的 旋转。例如制动器57的第五转矩传送设备与马达/发电机82并联连接， 以选择地制动马达/发电机82的旋转。第一、第二、第三、第四、第五 转矩传递设备50、 52、 54、 55、 57和爪形离合器92用于帮助选择混合 动力变速器14的运行模式，如将在后文中更完整地解释。变速器14的输出驱动构件19固定到行星齿轮组30的行星架构件36。现在转到动力源的描述，从前述描述中且特别地参考图la,应显见 的是，变速器14选择地从发动机12接收动力。混合动力变速器也从电 源86接收动力，电源86可运行地连接到控制器88。电源86可以是一 个或多个电池。可以作为电池的替代而使用具有提供或存储和分配电力 的能力的例如燃料电池的其他电源，而不改变本发明的构思。一般运行考虑初级控制设备的一个是已熟知的驱动范围选择器(未示出)，它指 导电控单元(ECU88)配置变速器用于驻车、后退、空档或前进驱动范 围。第二和第三初级控制设备构成加速器踏板(未示出)和制动器踏板 (也未示出)。ECU从这三个初级控制源获得的信息指示为"操作者要 求，，。ECU也从多个传感器(输入以及输出)获得了关于如下部件的状 态的信息转矩传递设备(应用或释放)；发动机输出转矩；统一的一 个或多个电池的容量水平；和被选择的车辆部件的温度。ECU确定要求 的是什么，且然后合适地操纵变速器的选择地运行的部件或与变速器相 关的选择地运行的部件，以响应于操作者要求。本发明可以使用简单行星齿轮组或复合行星齿轮组。在简单行星齿 轮组中， 一般地支持了单组行星齿轮以在自身可旋转的行星架上旋转。在简单行星齿轮组中，当太阳齿轮保持静止且动力施加到简单行星 齿轮组的齿圈时，行星齿轮响应于施加到齿圈的动力旋转，且因此周向 地绕固定的太阳齿轮"行走"以实现行星架在与齿圈被旋转的方向相同 的方向上的旋转。度旋转时，迫使第三构件以相同的速度且在相同的方向上转动。例如， 当太阳齿轮和齿圈在相同的方向上且以相同的速度旋转时，行星齿轮不 绕其自身轴线旋转而是作为楔子来将整个单元锁定在一起，以实现已知 为直接驱动的驱动。即，行星架与太阳齿轮和齿圏一起旋转。三齿轮构件旋转的方向经常可以简单地由，见察分析确定，但在许多情况 中方向将不是显见的且仅能通过已知在行星齿轮组的所有齿轮构件上 存在的齿数的方式来精确地确定。只要当限制了行星架自由旋转且动力施加到太阳齿轮或齿圈时，行星齿轮构件作为惰轮。以此方式，从动构件以与驱动构件相反的方向旋 转。因此，在许多变速器布置中，当选择了后退驱动范围时，用作制动 器的转矩传递设备被摩擦地促动以接合行星架，且因此限制了行星架的 旋转，使得施加到太阳齿轮的动力将使得齿圈在相反的方向上转动。因 此，如果齿圈选择地连接到车辆的驱动轮，这样的布置能使得驱动轮的 旋转方向倒转且因此使得车辆自身的方向倒转。在简单的行星齿轮组中，如果太阳齿轮、行星架和齿圈的任何两个 旋转速度已知，则第三个构件的速度可以使用筒单的规则确定。行星架 的旋转速度总是与太阳齿轮和齿圈的速度按其各自的齿数加权而成比 例。例如，在相同的组内，齿圏的齿数可以是太阳齿轮的齿数的二倍。 则行星架的速度是齿圈速度的三分之二与太阳齿轮速度的三分之一 的 加和。如果这三个构件的一个在相反的方向上旋转，则在数学计算中对 于此构件的速度的算术符号取负号。太阳齿轮、行星架和齿圏上的转矩也可以简单地相互相关，如果不 考虑齿轮质量、齿轮加速度或齿轮组内的摩擦而这样做，它们在良好地 设计的变速器中都具有相对地小的影响。施加到简单行星齿轮组的太阳 齿轮上的转矩必须与施加到齿圈上的转矩平衡，与这些齿轮的每个齿轮 上的齿数成比例。例如，施加到其齿数为此组内的太阳齿轮齿数的二倍 的齿圏上的转矩必须是施加到太阳齿轮上的转矩的二倍，且必须在相同 的方向上施加。施加到行星架的转矩必须在大小上等于太阳齿轮上的转 矩和齿圈上的转矩的加和但方向相反。在复合行星齿轮组内，内行星齿轮组和外行星齿轮组的利用实现了 与简单行星齿轮组相比的齿圏和行星架的角色交换。例如，如果太阳齿 轮保持静止，行星架将在与齿圏相同的方向上旋转，但带有内行星齿轮 组和外行星齿轮组的行星架将比齿圏行进得更快，而非更慢。在具有啮合的内行星齿轮组和外行星齿轮组的复合行星齿轮组中， 齿圈的速度与太阳齿轮的速度和行星架的速度分别按太阳齿轮上的齿 数和由行星齿轮所填充的齿数加权而成比例。例如，齿圈和由行星齿轮 填充的太阳齿轮之间的差异可以与相同组内太阳齿轮上的齿数一样多。 在此情况中，齿圏的速度将是行星架的速度的三分之二与太阳齿轮速度 的三分之一的加和。如果太阳齿轮或行星架在相反的方向上旋转，则在 数学计算中对此速度的算术符号取负号。如果保持太阳齿轮静止，则带有内行星齿轮组和外行星齿轮组的行 星架将在与此组的旋转中的齿圏的方向相同的方向上转动。另 一方面， 如果太阳齿轮保持静止且行星架被驱动，则在接合太阳齿轮的内组中的 行星齿轮沿太阳齿轮滚动或"行走"，从而在与行星架旋转方向相同的 方向上转动。与内组内的小齿轮啮合的外组内的小齿轮将在相反的方向 上转动，因此在相反的方向上促动了啮合齿圈，但仅相对于齿圈与之啮 合地接合的行星齿轮。外组内的行星齿轮沿行星架的方向被携带。外组 内的小齿轮在其自身轴线上的旋转的效果以及在外组内行星齿轮由于 行星架的运动而作轨道运动的更大的效果一皮组合，使得齿圈在与行星架 的方向相同的方向上旋转但不与行星架一样快。
如果在这样的复合行星齿轮组中的行星架保持静止且太阳齿轮旋
单行星齿轮组的齿圈保持^止且;阳齿轮旋转:则支;了单一行星齿轮
组的行星架将以更低的速度且在与太阳齿轮相同的方向上旋转。因此， 可以容易地观察到与在简单行星齿轮组内使用单 一组的行星齿轮相比 在行星架和齿圈之间的角色交换，这是由于使用相互啮合的内行星齿轮 组和外行星齿轮组导致的。
电可变变速器的 一般作用是将机械动力从输入传送到输出。作为此 变速器的作用的部分，变速器的两个马达/发电机的一个用作电力的发电 机。另一个马达/发电机用作马达且使用此电力。当输出的速度从零增加 到高速度时，两个马达/发电机80、 82逐渐地交换作为发电机和马达的 角色，且可以多次交换角色。这些交换在机械点周围发生，其中基本上 从输入到输出的动力的全部^皮机械地传送且不电传送相当大的动力。
在混合动力电可变变速器系统中，电池86也可以向变速器供电或
变速器可以向电池供电。如果电池正在将相当大的电力供给到变速器， 例如用于车辆加速，则两个马达/发电机可以作为马达运行。如果变速器 向电池供电，例如用于再生性制动，则两个马达/发电机可以作为发电机 运行。在非常接近机械运行点时，因为系统内的电损失，两个马达/发电 机也可以作为带有小的电力输出的发电才几运4亍。
与变速器的正常作用相反，变速器可以实际上用于将机械能从输出
再生性制动，特;」是在长下坡上时。、如果通过变速器的动^流以此方式特定运行考虑
在此描述的实施例的每个具有十五或十六个功能要求(对应于在图 中示出的每个运行才莫式表的15或16行)，它们可以分组为五个运行模 式。这五个运行模式在下文中描述且可以通过参考伴随每个变速器符号
图的各运行模式表最好地理解，例如图lb、图2b、图3b等中的运行模 式表。
笫一运行模式是"电池后退模式，，，该模式对应于每个运行模式表 的第一行(BattRev)，例如在图lb中可见。在此模式中，发动机关闭 且连接到发动机的变速器元件不由发动机转矩控制，虽然可能由于发动 机的旋转惯性而存在一些剩余转矩。EVT由马达/发电机的一个使用来 自电池的能量驱动，从而导致车辆向后移动。取决于运动学构造，另一 个马达/发电才几可以以此才莫式旋转或可以不以此才莫式旋转，且可以传递转 矩或可以不传递转矩。如果其旋转，则它用于生成能量，该能量存储在 电池内。在图lb的实施例中，在电池后退才莫式中，例如离合器54和制 动器57接合，马达80具有-1.00的转矩，马达/发电机82#皮制动且例如 实现了-3.00的转矩比。在每个运行才莫式表中，马达/发电机列80和82 内转矩值后的(M)指示了马达/发电机作为马达运行，且无(M)则指 示了马达/发电机作为发电机运行。在这些列中的"X"指示了相应马达 被制动，例如通过制动器55或57制动。
笫二运行模式是"EVT后退模式"(或机械后退模式)，该模式对 应于每个运行模式表的第二行(EVTRev),例如图lb中的第二行。在 此模式中，EVT由发动机驱动且由马达/发电机的一个驱动。另一个马 达/发电机以发电机模式运行且将所生成的能量的100%传递回到驱动马 达。净效应是驱动车辆后退。例如参考图lb，在EVT后退模式中，离 合器50和52接合，发电机80具有-6.55单位的转矩，马达82具有-2.78 单位的转矩，且对应于1单位的发动机转矩实现了-8.33的输出转矩。
第三运行模式包括"后退和前进发动模式，，(也称为"转矩转换器 后退和前进模式，，)，这对应于每个运行模式表的第三行和第四行(TC Rev和TCFor),例如图lb所示。在此模式中，EVT由发动机和马达/ 发电机的一个驱动。在发电机单元中生成的能量的可选择的部分存储在 电池内，使得剩余的能量传递到马达。在图l中，此部分近似为99%。变速器输出速度与发动机速度的比(变速器速度比)近似为+/-0.001 (正 号指示车辆緩行前进且负号指示车辆緩行后退)。参考图lb,在后退和前进发动模式中，离合器50和52接合。在TCRev模式中，马达/发电 机80作为发电机运行具有5.67个转矩单位，马达/发电机82作为马达 运行具有_2.33个转矩单位，且实现了-7.00的转矩比。在TCFor模式中， 马达/发电机80作为马达运行具有2.13个转矩单位，马达/发电机82作 为发电机运行具有1.56个转矩单位，且实现了 4.69的转矩比。笫四运行模式是"连续可变变速器范围模式"，该模式包括范围1.1、 范围1.2、范围1.3、范围1.4、范围2.1、范围3.1、范围3.2和范围3.3 运行点，它们对应于运行点表的5至12行，例如图lb所示。在此才莫式个马达/发电机作为发电机运行且将所生成的能量的100%传递回到马 达。由范围1.1、 1.2等代表的运行点是在由EVT所提供的前进速度比 的连续性内的离散的点。例如，在图lb中，通过使离合器50和52接 合且将爪形离合器92设定到位置A实现了从4.69至1.86的转矩比范围； 通过使离合器52和54接合且将爪形离合器92设定到位置A实现了 1.36 的比；且通过使离合器52和54接合且将爪形离合器92设定到位置B 实现了 1.00至0.54的比范围。第五运行模式包括"固定比"模式(Fl、 F2、 F3和F4),它们对 应于运行模式表的13至16行，例如图lb所示。在此模式中，变速器 的运行类似于常规自动变速器的运行，其中三个转矩传递设备接合以造 成离散的传动比。伴随每个图的离合表示出了仅四个固定的前进速度 比，但可以利用另外的固定比。参考图lb,在固定比F1中，离合器50、 54和制动器57接合以实现3.00的固定转矩比。因此，在图lb的马达/ 发电机80或82的列中，每个"X"指示了制动器55或57分别接合， 且马达/发电机不旋转。在固定比F2中，离合器52和制动器55、 57接 合以实现1.50的固定比。在固定比F3中，离合器50、 52和54接合以 实现1.00的固定比。在固定比F4中，离合器52、 54和制动器55接合 以实现0.75的固定比。变速器14能以所谓的双模式或三模式运行。在双模式中，爪形离 合器用于在一些中间速度比切换模式(例如图2的范围2.1)。在三模 式中，接合的转矩传送设备切换为从第一模式到第二模式(例如图1中的范围2.1),且爪形离合器用于从第二模式切换到第三模式(例如图1 中的范围3.1)。取决于机械构造，此转矩传递设备接合的改变具有降 低变速器中元件速度的优点。在一些设计中，可以使离合器元件打滑速度同步，使得可以以最小 的转矩扰动实现换档(所谓的"冷"换档)。这也用作用于在双转换换 档(两个待接合的离合器和两个待离开的离合器)期间的高级控制的使 能器。如以上所述，转矩传递设备的接合方案在图lb的运行模式表和固定比模式表中示出。图lb也提供了可利用例如在图lb中给出的齿圏/ 太阳齿轮齿数比获得的转矩比的例子。Nju/Ns!的值是行星齿轮组20的 齿数比；且NR2/Ns2的值是行星齿轮组30的齿数比。同样，图lb的图 表描述了利用给出的齿数比样本获得的比级。例如，第一和第二固定前 进转矩比之间的级比是2.00,第二和第三固定前进转矩比之间的级比是 1.50,第三和第四固定前进转矩比之间的级比是1.33,且比展宽是4.00。 第二典型实施例的描述参考图2a,图中示出了动力系110,包括连接到一般地以数字114 指示的改进的电可变变速器的一个优选实施例的发动机12。变速器114 设计为接收来自发动机12的其驱动动力的至少部分。在所描绘的实施例中，发动机12也可以是化石燃料发动机，例如 容易地适合于提供其可利用动力输出的柴油发动机，该动力输出典型地 以恒定每分钟定转数(RPM)传输。如所示出，发动机12具有用作变 速器114的输入构件17的输出轴。瞬态转矩阻尼器(未示出)也可以 实施在发动机12和变速器的输入构件17之间。与以其将发动机12连接到变速器输入构件17的装置无关，变速器 输入构件17可运行地连接到变速器114内的行星齿轮组。变速器114 的输出构件19连接到最终驱动件16。变速器114利用了两个优选地具有行星齿轮组120和130性质的差 动齿轮组。行星齿轮组120利用了典型地指示为齿圏的外齿轮构件124。 齿圈构件124包围了典型地指示为太阳齿轮的内齿轮构件122。行星架 构件126旋转地支承了多个行星齿轮127,使得每个行星齿轮127啮合 地接合第 一行星齿轮组120的外部的齿圈构件124和内部的太阳齿轮构 件122。行星齿轮组130也具有经常也指示为齿圏的外齿轮构件134，外齿 轮构件包围经常也指示为太阳齿轮的内齿轮构件132。多个行星齿轮137 也旋转地安装在行星架构件136上，使得每个行星齿轮构件137同时地 且啮合地接合行星齿轮组130的外部的齿圈构件134和内部的太阳齿轮 构件132。变速器输出构件19与行星齿轮组130的行星架构件136连接。相 互连接构件170连续地将行星齿轮组120的行星架构件126与行星齿轮 组130的齿圏构件134连4妻。变速器114也分别合并了第一和第二马达/发电机180和182。第一 马达/发电机180的定子固定到变速器壳体160。第一马达/发电机180 的转子通过例如爪形离合器192的转矩传送设备选择地可连接到行星齿 轮组130的行星架构件136或行星齿轮组120的太阳齿轮构件122。爪 形离合器192被控制为在位置"A"和位置"B"之间交替。第一马达/ 发电机180的转子通过偏置齿轮装置194连接到爪形离合器192。第二马达/发电机182的定子也固定到变速器壳体160。第二马达/ 发电机182的转子固定到行星齿轮组130的太阳齿轮构件132。例如输入离合器150的第一转矩传递设备选择地将行星齿轮组120 的行星架构件126与输入构件17连接。例如输入离合器152的第二转 矩传递设备选择地将行星齿轮组120的太阳齿轮构件122与输入构件17 连接。例如离合器154的第三转矩传递设备选择地将行星齿轮组120的 齿圈构件124与行星齿轮组130的行星架构件136连接。例如制动器155 的第四转矩传递设备与马达/发电机180并联连接，以选4奪地制动马达/ 发电机180的旋转。例如制动器157的第五转矩传送设备与马达/发电机 182并联连接，以选择地制动马达/发电机182的旋转。第一、第二、第 三、第四、第五转矩传递设备150、 152、 154、 155、 157和爪形离合器 192用于帮助选择混合动力变速器114的运行模式。现在返回到动力源的描述，/人前述描述中且特别地参考图2a,应显 见的是，变速器114选择地从发动机12接收动力。混合动力变速器也 与电源186交换动力，电源186可运行地连接到控制器188。电源186分配电力的能力的例如燃料电池的其他电源，而不改变本发明的构思。 如上所述，每个实施例具有十四至十六个功能要求(对应于在图中示出的每个运行模式表的14至16行)，它们可以分组为五个运行模式。 第一运行模式是"电池后退模式，，，该模式对应于图2b的运行模式表 的第一行(Batt Rev)。在此^t式中，发动机关闭且有效地允许连接到 发动机的变速器元件受到发动机惯性转矩而凭惯性前进。EVT由马达/ 发电机的一个使用来自电池的能量驱动，从而导致车辆向后移动。另一 个马达/发电才几可以以此才莫式或可以不以此才莫式旋转。如在图2b中显示， 在此模式中，离合器154和制动器157接合，马达180具有-1.00单位的 转矩，马达/发电机182被制动且例如实现了-3.00的输出转矩。第二运行模式是"EVT后退模式"(或机械后退模式)，该模式对 应于图2b的运行模式表的第二行(EVT Rev)。在此模式中，EVT由 发动机驱动且由马达/发电机的一个驱动。另一个马达/发电机以发电机 模式运行且将所生成的能量的100%传递回到驱动马达。净效应是驱动 车辆后退。在此模式中，离合器150和152接合，发电机180具有-6.55 单位的转矩，马达182具有-2.78单位的转矩，且对应于1单位的输入转 矩实现了-8.33的输出转矩。第三运行模式包括"后退和前进发动模式"，这对应于每个运行模 式表的笫三行和第四行(TCRev和TCFor),例如图2b所示。在此模 式中，EVT由发动机和马达/发电机的一个驱动。在发电机单元中生成 的能量的可选择的部分存储在电池内，使得剩余的能量传递到马达。在 此模式中，离合器150和152接合，且马达/发电机180作为发电机运行 具有5.67个转矩单位，马达/发电机182作为马达运行具有-2.33个转矩 单位，且实现了-7.00的转矩比。在TCFor模式中，马达/发电机180作 为马达运行具有2.13个转矩单位，马达/发电机182作为发电机运行具 有1.56个转矩单位，且实现了 4.69的转矩比。对于这些转矩比，发电 机能量的大约99%存储在电池内。第四运行模式包括"范围1.1、范围1.2、范围1.3、范围1.4、范围 1.5、范围2.1、范围2.2和范围2.3"模式，它们对应于图2b的运行模 式表的5至12行。在此模式中，EVT由发动机以及马达/发电机的作为 马达运行的 一个驱动。另 一个马达/发电机作为发电机运行且将所生成的 能量的100%传递回到马达。由范围1.1、 1.2等表示的运行点是在由EVT 所提供的前进速度比的连续性内的离散的点。例如，在图2b中，通过 使离合器150和152接合且将爪形离合器192设定到位置A实现了从4.69至1.36的比范围；通过使离合器150和152接合且将爪形离合器 192设定到位置B实现了 1.00至0.54的比范围。第五运行模式包括固定"比"模式(Fl、 F2、 F3和F4),它们对 应于图2b的运行模式表的13至16行。在此模式中，变速器的运行类 似于常规自动变速器的运行，其中三个转矩传递设备接合以造成离散的 传动比。在固定比F1中，离合器150、 154和制动器157接合以实现3.00 的固定比。在固定比F2中，离合器152和制动器155、 157接合以实现 1.50的固定比。在固定比F3中，离合器150、 152和154接合以实现1.00 的固定比。在固定比F4中，离合器152、 154和制动器155接合以实现 0.75的固定比。如以上所述，转矩传递设备的接合方案在图2b的运行才莫式表和固 定比模式表中示出。图2b也提供了可利用例如在图2b中给出的齿圏/ 太阳齿轮齿数比获得的转矩比的例子。NR1/NS1的值是行星齿轮组120 的齿数比；且NR2/Ns2的值是行星齿轮组130的齿数比。同样，图2b的 图表描述了利用给出的齿数比的样本获得的比级。例如，第一和第二固 定前进转矩比之间的级比是2.00，第二和第三固定前进转矩比之间的级 比是1.50,第三和第四固定前进转矩比之间的级比是1.33,且比展宽是 4.00。第三典型实施例的描述参考图3a，图中示出了动力系210,包括连接到一般地以数字214 指示的改进的电可变变速器的一个优选实施例的发动机12。变速器214 设计为接收来自发动机12的其驱动动力的至少部分。如所示出，发动 机12具有用作变速器214的输入构件17的输出轴。瞬态转矩阻尼器(未 示出)也可以实施在发动才几12和变速器214的输入构件17之间。与以其将发动机12连接到变速器输入构件17的装置无关，变速器 输入构件可运行地连接到变速器214内的行星齿轮组。变速器214的输 出构件19连接到最终驱动件16。变速器214利用了两个优选地具有行星齿轮组220和230性质的差 动齿轮组。行星齿轮组220利用了典型地指示为齿圏的外齿轮构件224。 外齿圈构件224包围了典型地指示为太阳齿轮的内齿轮构件222。行星 架构件226旋转地支承了多个行星齿轮227，使得每个行星齿轮227同 时地且啮合地接合第一4亍星齿轮组220的外部的齿圈构件224和内部的太阳齿轮构件222。行星齿轮组230也具有外齿圈构件234,外齿圈构件包围内太阳齿 轮构件232。多个行星齿轮237也旋转地安装在行星架构件236上，使 得每个行星齿轮构件237同时地且啮合地接合行星齿轮组230的外齿圈 构件234和内太阳齿轮构件232。变速器输出构件19连接到行星架构件236。相互连接构件270连续 地将太阳齿轮构件222与太阳齿轮构件232连接。变速器214也分别合并了第一和第二马达/发电机280和282。第一 马达/发电机280的定子固定到变速器壳体260。第一马达/发电机280 的转子固定到太阳齿轮构件222 。第二马达/发电机282的定子也固定到变速器壳体260。第二马达/ 发电机282的转子通过例如爪形离合器292的转矩传送设备选择地可连 接到行星架构件236或齿圏构件234。爪形离合器292被控制为在位置 "A，，和位置"B"之间交替。第一马达/发电机280的转子通过偏置齿 轮装置294连接到爪形离合器292。例如输入离合器250的第一转矩传递设备选择地将行星架构件226 与输入构件17连接。例如输入离合器252的第二转矩传递设备选择地 将太阳齿轮构件222与输入构件17连接。例如离合器254的第三转矩 传递设备选择地将齿圈构件224与行星架构件236连接。例如制动器255 的第四转矩传递设备与马达/发电机280并联连接，以选择地制动马达/ 发电机280的旋转。例如制动器257的第五转矩传送设备与马达/发电机 282并联连接，以选择地制动马达/发电机282的旋转。第一、第二、第 三、第四、第五转矩传递设备250、 252、 254、 255、 257和爪形离合器 292用于帮助选择混合动力变速器214的运行模式。混合动力变速器214从发动机12接收动力，也从电源286接收动 力，电源286可运行地连接到控制器288。图3b的运行模式表图示了对于变速器214的五个运行模式的离合 接合、马达/发电机情况和输出/输入比。这些模式包括"电池后退模式" (Batt Rev) 、 "EVT后退模式，，(EVT Rev)、"后退和前进发动模 式"(TC Rev和TC For ),"范围1.1、范围1,2、范围1.3...才莫式"和 "固定比才莫式"(Fl、 F2、 F3、 F4),如以上所述。如以上所述，转矩传递设备的接合方案在图3b的运行模式表和固定比模式表中示出。图3b也提供了可利用例如在图3b中给出的齿圈/太阳齿轮齿数比获得的转矩比的例子。NR1/NS1的值是行星齿轮组220 的齿数比；且NR2/Ns2的值是行星齿轮组230的齿数比。同样，图3b的 图表描述了利用给出的齿数比的样本获得的比级。例如，第一和第二固 定前进转矩比之间的级比是2.11 ，且比展宽是5.70。 第四典型实施例描述参考图4a,图中示出了动力系310，包括连接到一般地以数字314 指示的改进的电可变变速器的一个优选实施例的发动机12。变速器314 设计为接收来自发动机12的其驱动动力的至少部分。如所示出，发动机12具有用作变速器314的输入构件17的输出轴。 瞬态转矩阻尼器(未示出)也可以实施在发动机12和变速器的输入构 件17之间。与以其将发动机12连接到变速器输入构件17的装置无关，变速器 输入构件17可运行地连接到变速器314内的行星齿轮组。变速器314 的输出构件19连接到最终驱动件16。变速器314利用了两个4亍星齿轮组320和330。行星齿轮组320利 用了外齿圏构件324,外齿圈构件324包围了内太阳齿轮构件322。行 星架构件326旋转地支承了多个行星齿轮327,使得每个行星齿轮327 啮合地接合第一行星齿轮组320的外齿圈构件324和内太阳齿轮构件 322。行星齿轮组330也具有外齿圏构件334,外齿圏构件包围内太阳齿 轮构件332。多个行星齿轮337也旋转地安装在行星架构件336上，使 得每个行星齿轮构件337同时地且啮合地接合行星齿轮组330的外齿圏 构件334和内太阳齿轮构件332。变速器输出构件19与行星架构件326连接。相互连接构件370连 续地将齿圏构件324与太阳齿轮构件332连接。变速器314也分别合并了第一和第二马达/发电机380和382。第一 马达/发电机380的定子固定到变速器壳体360。第一马达/发电机380 的转子固定到太阳齿轮构件322。第二马达/发电机382的定子也固定到变速器壳体360。第二马达/ 发电机382的转子通过例如爪形离合器392的转矩传送设备选择地可连 接到齿圈构件334或行星架构件326。爪形离合器392被控制为在位置"A"和位置"B"之间交替。第一马达/发电机380的转子通过偏置齿 轮装置394连接到爪形离合器392。例如输入离合器350的第一转矩传递设备选择地将太阳齿轮构件 332与输入构件17连接。例如输入离合器352的第二转矩传递设备选择 地将行星架构件336与输入构件17连接。例如离合器354的第三转矩 传递设备选择地将行星架构件326与行星架构件336连接。例如制动器 355的第四转矩传送设备与马达/发电才几380并联连接，以选择地制动马 达/发电机380的旋转。例如制动器357的第五转矩传送设备与马达/发 电机3S2并联连接，以选择地制动马达/发电机382的旋转。第一、第二、 第三、第四、第五转矩传递设备350、 352、 354、 355、 357和爪形离合 器392用于帮助选择变速器314的运行模式。混合动力变速器314从发动4几12接收动力，也与电源386交换动 力，电源386可运行地连接到控制器388。图4b的运行模式表图示了对于变速器314的五个运行模式的离合 接合、马达/发电机情况和输出/输入比。这些模式包括"电池后退模式" (BattRev)、 "EVT后退模式"(EVT Rev)、"后退和前进发动模 式"(TCRev和TCFor)，"连续可变变速器范围模式"(范围l.l、 范围1.2、范围1.3...)和"固定比模式"(Fl、 F2、 F3、 F4),如以上 所述。如以上所述，转矩传递设备的接合方案在图4b的运行模式表和固 定比模式表中示出。图4b也提供了可利用例如在图4b中给出的齿圈/ 太阳齿轮齿数比获得的转矩比的例子。NR1/NS1的值是行星齿轮组320 的齿数比；且NR2/Ns2的值是行星齿轮组330的齿数比。同样，图4b的 图表描述了利用给出的齿数比的样本获得的比级。例如，第一和第二固 定前进转矩比之间的级比是1.87,且比展宽是5.19。第五典型实施例描述参考图5a,图中示出了动力系410,包括连接到一般地以数字414 指示的改进的电可变变速器的一个优选实施例的发动机12。变速器414 设计为接收来自发动机12的其驱动动力的至少部分。如所示出，发动机12具有用作变速器414的输入构件17的输出轴。 瞬态转矩阻尼器(未示出)也可以实施在发动机12和变速器的输入构 件17之间。与以其将发动机12连接到变速器输入构件17的装置无关，变速器输入构件17可运行地连接到变速器414内的行星齿轮组。变速器414 的输出构件19连接到最终驱动件16。变速器414利用了两个行星齿轮组420和430。 4亍星齿轮组420利 用了外齿圈构件424,外齿圈构件424包围了内太阳齿轮构件422。行 星架构件426旋转地支承了多个行星齿轮427,使得每个行星齿轮427 啮合地接合第一行星齿轮组420的外齿圈构件424和内太阳齿轮构件 422。行星齿轮组430也具有外齿圈构件434,外齿圈构件包围内太阳齿 轮构件432。多个行星齿轮437也旋转地安装在行星架构件436上，使 得每个行星齿轮437同时地且啮合地接合行星齿轮组430的外齿圈构件 434和内太阳齿4仑构件432。变速器输出构件19连续地与行星架构件426连接。相互连接构件 470连续地将太阳齿轮构件432与变速器壳体460连接。变速器414也分别合并了第一和第二马达/发电机480和482。第一 马达/发电机480的定子固定到变速器壳体460。第一马达/发电4几480 的转子固定到太阳齿轮构件422 。第二马达/发电机482的定子也固定到变速器壳体460。第二马达/ 发电机482的转子通过例如爪形离合器492的转矩传送设备选择地可连 接到行星齿轮组420的齿圈构件424或行星架构件426。爪形离合器492 被控制为在位置"A"和位置"B"之间交替。第二马达/发电机482的 转子通过偏置齿轮装置494连接到爪形离合器492。例如输入离合器450的第一转矩传递设备选择地将齿圈构件424与 输入构件17连接。例如输入离合器452的笫二转矩传递设备选择地将 行星架构件436与输入构件17连接。例如离合器454的第三转矩传递 设备选择地将太阳齿轮构件422与齿圈构件434连接。例如制动器455 的第四转矩传递设备与马达/发电机480并联连接，以选择地制动马达/ 发电机480的旋转。例如制动器457的第五转矩传送设备与马达/发电机 482并联连接，以选4奪地制动马达/发电才几482的旋转。第一、第二、第 三、第四、第五转矩传递设备450、 452、 454、 455、 457和爪形离合器 492用于帮助选择变速器414的运行模式。混合动力变速器414从发动 机12接收动力，也从电源486接收动力，电源486可运行地连接到控制器488。图5b的运行模式表图示了对于变速器414的五个运行模式的离合 接合、马达/发电机情况和输出/输入比。这些模式包括"电池后退模式，， (BattRev)、"EVT后退才莫式"(EVTRev)、"后退和前进发动才莫 式"(TCRev和TCFor),"连续可变变速器范围模式"(范围l.l、 范围1.2、范围1.3...)和"固定比才莫式"(Fl、 F2、 F3),如以上所述。如以上所述，转矩传递设备的接合方案在图5b的运行模式表和固 定比模式表中示出。图5b也提供了可利用例如在图5b中给出的齿圈/ 太阳齿轮齿数比获得的转矩比的例子。NR1/NS1的值是行星齿轮组420 的齿数比；且NR2/Ns2的值是行星齿轮组430的齿数比。同样，图5b的 图表描述了利用给出的齿数比的样本获得的比级。例如，第一和第二固 定前进转矩比之间的级比是1.95,且比展宽是2.95。第六典型实施例描述参考图6a,图中示出了动力系510，包括连接到一般地以数字514 指示的改进的电可变变速器的一个优选实施例的发动机12。变速器514 设计为接收来自发动机12的其驱动动力的至少部分。如所示出，发动机12具有用作变速器514的输入构件17的输出轴。 瞬态转矩阻尼器(未示出)也可以实施在发动机12和变速器的输入构 件17之间。与以其将发动机12连接到变速器输入构件17的装置无关，变速器 输入构件17可运行地连接到变速器514内的行星齿轮组。变速器514 的输出构件19连接到最终驱动件16。变速器514利用了两个行星齿轮组520和530。行星齿轮组520利 用了太阳齿轮构件522。多个行星齿轮527旋转地安装在行星架构件526 内，使得每个行星齿轮构件527同时地且啮合地接合行星齿轮组520的 外齿圈构件524和内太阳齿轮构件522。行星齿轮组530具有外齿圈构件534,外齿圏构件包围内太阳齿轮 构件532。行星架构件536旋转地支持了多个行星齿轮537、 538。行星 齿轮538啮合地接合太阳齿轮构件532。行星齿轮537啮合地接合齿圈 构件534和各行星齿轮538。变速器输出构件19连续地与行星架构件526连接。相互连接构件 570连续地将太阳齿轮构件532与变速器壳体560连接。变速器514也分别合并了第一和第二马达/发电机580和582。第一 马达/发电机580的定子固定到变速器壳体560。第一马达/发电才几580 的转子固定到太阳齿轮构件522。第二马达/发电机582的定子也固定到变速器壳体560。第二马达/ 发电机582的转子通过例如爪形离合器592的转矩传送设备选择地可连 接到齿圈构件524或行星架构件526。爪形离合器592被控制为在位置 "A"和位置"B"之间交替。第二马达/发电机582的转子通过偏置齿 轮装置594连接到爪形离合器592。例如输入离合器550的第一转矩传递设备选择地将齿圏构件524与 输入构件17连接。例如输入离合器552的第二转矩传递设备选择地将 齿圈构件534与输入构件17连接。例如离合器554的第三转矩传递设 备选择地将太阳齿轮构件522与行星架构件536连接。例如制动器555 的第四转矩传递设备与马达/发电机580并联连接，以选择地制动马达/ 发电机580的旋转。例如制动器557的第五转矩传送设备与马达/发电机 582并联连接，以选择地制动马达/发电机582的旋转。第一、笫二、第 三、第四、第五转矩传递设备550、 552、 554、 555、 557和爪形离合器 592用于帮助选择混合动力变速器514的运行模式。混合动力变速器514/人发动机12接收动力，且也与电源586交换: 动力，电源586可运^f亍地连纟妄到控制器588。图6b的运行模式表图示了对于变速器514的五个运行模式的离合 接合、马达/发电机情况和输出/输入比。这些模式包括"电池后退模式" (Batt Rev) 、"EVT后退模式，，(EVT Rev)、"后退和前进发动才莫 式"(TCRev和TCFor),"连续可变变速器范围模式"(范围l.l、 范围1.2、范围1.3...)和"固定比才莫式，，(F].、 F2、 F3),如以上所述。如以上所述，转矩传递设备的接合方案在图6b的运行模式表和固 定比模式表中示出。图6b也提供了可利用例如在图6b中给出的齿圈/ 太阳齿轮齿数比获得的转矩比的例子。NR/NS1的值是行星齿轮组520 的齿数比；且NR2/Ns2的值是行星齿轮组530的齿数比。同样，图4b的 图表描述了利用给出的齿数比的样本获得的比级。例如，第一和第二固 定前进转矩比之间的级比是1.95,且比展宽是2.95。第七典型实施例描述参考图7a，图中示出了动力系610,包括连接到一般地以数字614指示的改进的电可变变速器的一个优选实施例的发动才几12。变速器614设计为接收来自发动4几12的其驱动动力的至少部分。如所示出，发动机12具有用作变速器614的输入构件17的输出轴。 瞬态转矩阻尼器(未示出)也可以实施在发动机12和变速器的输入构 件17之间。与以其将发动机12连接到变速器输入构件17的装置无关，变速器 输入构件17可运行地连接到变速器614内的行星齿轮组。变速器614 的输出构件19连接到最终驱动件16。变速器614利用了两个4t星齿轮組620和630。 4亍星齿轮组620利 用了外齿圏构件624,外齿圈构件624包围了内太阳齿轮构件622。行 星架构件626可旋转地支持了多个行星齿轮627,使得每个行星齿轮构 件627啮合地接合第一行星齿轮组620的外齿圈构件624和内太阳齿轮 构件622。行星齿轮组630也具有外齿圈构件634,外齿圈构件包围内太阳齿 轮构件632。多个行星齿轮637也可旋转地安装在行星架构件636内， 使得每个行星齿轮构件637同时且啮合地接合行星齿轮组630的外齿圈 构件634和内太阳齿4仑构件632。变速器输出构件19与行星架构件626连接。相互连接构件670连 续地将太阳齿轮构件632与变速器壳体670连接。变速器614也分別合并了第一和第二马达/发电机680和682。第一 马达/发电机680的定子固定到变速器壳体660。笫一马达/发电机680 的转子固定到齿圈构件624。第二马达/发电机682的定子也固定到变速器壳体660。第二马达/ 发电机682的转子通过例如爪形离合器692的转矩传送设备选择地可连 接到行星架构件636或行星架构件626。爪形离合器692被控制为在位 置"A，，和位置"B"之间交替。第二马达/发电机682的转子通过偏置 齿轮装置694连接到爪形离合器692。例如输入离合器650的第一转矩传递设备选择地将太阳齿轮构件 622与输入构件17连接。例如输入离合器652的第二转矩传递设备选择 地将行星架构件636与输入构件17连接。例如离合器654的第三转矩 传递设备选择地将太阳齿轮构件622与齿圈构件634连接。例如制动器 655的第四转矩传递设备与马达/发电机680并耳关连接，以选择地制动马达/发电机680的旋转。例如制动器657的笫五转矩传送设备与马达/发 电机682并联连接，以选择地制动马达/发电机682的旋转。第一、第二、 第三、第四、第五转矩传递设备650、 652、 654、 655、 657和爪形离合 器692用于帮助选择变速器614的运行模式。混合动力变速器614从发动机12接收动力，且也与电源686交换: 动力，电源686可运4亍地连接到控制器688。图7b的运行模式表图示了对于变速器614的五个运行模式的离合 接合、马达/发电机情况和输出/输入比。这些模式包括"电池后退模式" (BattRev)、"EVT后退沖莫式，，(EVT Rev)、"后退和前进发动才莫 式"(TCRev和TCFor),"连续可变变速器范围模式"(范围l.l、 范围1.2、范围1.3...)和"固定比模式，，(Fl、 F2、 F3),如以上所述。如以上所述，转矩传递设备的接合方案在图7b的运行模式表和固 定比;f莫式表中示出。图7b也提供了可利用例如在图7b中给出的齿圈/ 太阳齿轮齿数比获得的转矩比的例子。NR1/NS1的值是行星齿轮组620 的齿数比；且NR2/NS2的值是行星齿轮组630的齿数比。同样，图7b 的图表描述了利用给出的齿数比的样本获得的比级。例如，第一和第二 固定前进转矩比之间的级比是1.54。在权利要求书中，语言"连续地连接的"或"将其连续地连接"指 直接连接或成比例地以齿轮连接，例如齿轮连接到偏置轴线。同样，"静 止构件，，或"地"可以包括变速器壳体(外壳)或任何其他非旋转部件 或多个部件。同样，当转矩传送机构被称为将某物连接到齿轮组的构件 时，它也可以连接到相互连接构件，相互连接构件将其与此构件连接。虽然披露了本发明的多种优选实施例，但应理解的是，本发明的构 思容许多种对本领域一般技术人员显见的改变。因此，本发明的范围不限制到所示出和描述的细节，而是意图于包括在附带的权利要求书范围内的所有变化和l奮改。
权利要求
1.一种电可变变速器，包括接收来自发动机的动力的输入构件；输出构件；第一和第二马达/发电机；第一和第二差动齿轮组，每个具有第一、第二和第三构件；所述的输入构件非连续地与所述的齿轮组的任何构件连接，且所述的输出构件连续地与所述的齿轮组的构件连接；将所述的第一齿轮组的所述的第一构件与所述的第二齿轮组的所述的第一构件或与静止构件连续地连接的相互连接构件；所述的第一马达/发电机连续地与所述的第一或第二齿轮组的构件连接；所述的第二马达/发电机交替地与所述的第一或第二齿轮组的所述的构件的两个连接；选择地将所述的第一或第二齿轮组的构件与所述的输入构件连接的第一转矩传递设备；选择地将所述的第一或第二齿轮组的构件与所述的输入构件连接的第二转矩传递设备，此构件与由第一转矩传递设备所连接的构件不同；选择地将所述的第一齿轮组的构件与所述的第二齿轮组的构件连接的第三转矩传递设备；与所述的第一和第二马达/发电机的一个并联连接的第四转矩传递设备，以选择地防止其转动；与所述的马达/发电机的另一个并联连接的第五转矩传递设备，以选择地防止其转动；其中所述的第一、第二、第三、第四和第五转矩传递设备可接合以提供带有连续可变速度比范围和直至四个固定的前进速度比的电可变变速器。
2. 根据权利要求1所述的电可变变速器，其中所述的第一和第二差 动齿轮组是行星齿轮组。
3. 根据权利要求2所述的电可变变速器，其中所述的行星齿轮组的 每个的行星架是单小齿轮行星架。
4. 根据权利要求2所述的电可变变速器，其中所述的行星齿轮组的至少一个行星架是双小齿轮行星架。
5. 根据权利要求1所述的电可变变速器，其中所述的第一、第二、 第三、笫四和第五转矩传递设备和所述的第一和第二马达/发电机可运 行，以在电可变变速器中提供五个运行模式，包括电池后退模式、EVT 后退模式、后退和前进发动模式、连续可变变速器范围模式和固定比模 式。
6. —种电可变变速器，包括 接收来自发动才几的动力的输入构件； 输出构件；第一和第二马达/发电机；第一和第二差动齿轮组，每个具有第一、第二和第三构件；的输出构件连续地与所述的齿轮组的构件连接；、口 "' 、 ^ 将所述的第 一齿轮组的所述的第 一构件与所述的第二齿轮组的所述的第 一 构件或与静止构件连续地连接的相互连接构件；所述的第一马达/发电机连续地与所述的第一或第二齿轮组的构件连接；所述的第二马达/发电机通过爪形离合器选择地与所述的第一或第 二齿轮组的所述的构件的两个连接；用于选择地将所述的笫一和第二齿轮组的所述的构件与所述的输 入构件或与所述的行星齿轮组的其他构件相互连接的第一、第二、第三、 第四和第五转矩传递设备，所述的第一、第二、第三、第四和第五转矩 传递设备可接合以才是供带有在所述的输入构件和所述的输出构件之间 的连续可变速度比范围和多个固定前进速度比的电可变变速器。
7. 根据权利要求6所述的电可变变速器，其中所迷的第一和第二差 动齿轮组是行星齿轮组，且所述的第一转矩传递设备选择地将所述的第 一或第二行星齿轮组的构件与所述的输入构件连接。
8. 根据权利要求7所述的电可变变速器，其中所述的笫二转矩传递 设备选择地将所述的第 一 或第二行星齿轮组的构件与所述的输入构件 连接，此构件与由第 一转矩传递设备所连接的构件不同。
9. 根据权利要求8所述的电可变变速器，其中所述的第三转矩传递设备选择地将所述的第一齿轮组的构件与所述的笫二齿轮组的构件连接。
10. 根据权利要求9所述的电可变变速器，其中所述的第四转矩传 递设备与所迷的马达/发电机的 一个并联连接，以选择地防止其旋转。
11. 根据权利要求IO所述的电可变变速器，其中所述的第五转矩传 递设备与所述的马达/发电机的另 一个并联连接，以选择地防止其旋转。
12. 根据权利要求6所述的电可变变速器，其中所述的行星齿轮组的每个的行星架是单小齿轮行星架。
13. 根据权利要求6所述的电可变变速器，其中所述的行星齿轮组 的至少 一 个行星架是双小齿轮行星架。
全文摘要
本发明的电可变变速器族提供了低内含物、低成本的电可变变速器机构，包括第一和第二差动齿轮组、电池、两个可互换地用作马达或发电机的电机、五个可选择的转矩传递设备和爪形离合器。可选择的转矩传递设备单独地或以两个、三个或四个而组合地接合，以产生带有连续可变速度范围(包括后退)和直至四个机械地固定的前进速度比的EVT。转矩传递设备和第一和第二马达/发电机可运行以在电可变变速器中提供五个运行模式，包括电池后退模式、EVT后退模式、后退和前进发动模式、连续可变变速器范围模式和固定比模式。
文档编号F16H3/72GK101273219SQ200680035653
公开日2008年9月24日 申请日期2006年7月31日 优先权日2005年9月29日
发明者M·拉哈文, N·K·布克诺尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司