具有复合输出传动装置的电动可变变速器的制作方法

专利名称：具有复合输出传动装置的电动可变变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有三种前进电动可变模式的电动可变变速器，该电动可变变速器具有至少一个具有多个行星齿轮装置的行星齿轮组件，以产生独立于一组机械点发生的换档比(shift ratio)。
背景技术：
电动可变变速器通常具有连接至发动机的输入元件与一个或两个电动机/发电机，该电动机/发电机连接至行星齿轮组件的不同元件，以允许一个或多个电动可变模式操作，固定速比模式，以及纯电动(电池供能)模式。电动可变变速器能够以多种方式改善车辆燃料经济性。 例如，电动机/发电机能够在制动过程中捕获车辆动能，该动能由作为发电机的其中一个电动机使用，以在减速与制动期间，以及在低速或轻载操作期间允许发动机在怠速下停止，从而消除由于发动机阻力而导致的效率损失。在发动机运行时的电动可变模式的操作过程中，对发动机转矩或功率的瞬态需求由电动机/发电机补充。电动机/发电机使发动机保持更长时间的停止，补充发动机转矩或功率和/或以更低的发动机速度运行，或补充辅助功率供给。此外，电动机/发电机在辅助功率生成中非常高效，并且电池电力用作允许以相对低的变速器数字速比运行的可用转矩储备。 为扩展电动可变模式的操作，通常增加电动机/发电机的尺寸，以在峰值需求时向变速器提供额外的功率与速度。

发明内容
电动可变变速器具有两个电动机/发电机以及多个行星齿轮组件。至少一个行星齿轮组件包括多个行星齿轮组件。变速器通过转矩传递机构不同组合方式的接合而提供三种前进电动可变模式。 变速器的第一，第二，以及第三行星齿轮组件在变速器杆图中均可以由不同杆表示。对于简单的行星齿轮组件而言，每个杆均具有第一，第二，以及第三节点，其代表由杆表示的行星齿轮组件的各个不同元件。具有多个行星齿轮装置的行星齿轮组件由四节点杆表示，每一节点表示行星齿轮组件的不同元件。输入元件，输出元件以及第一与第二电动机/发电机均与不同的节点之一连接。转矩传递机构可选择性地以不同组合方式接合，以使节点相互连接或将节点与固定元件连接，建立三种前进电动可变模式。 在一个实施例中，相互连接元件连续地与第一行星齿轮组件的元件，第二行星齿轮组件的元件，以及第三行星齿轮组件的其中一个元件连接。第三行星齿轮组件的一个元件连接至变速器的输出。连接第三行星齿轮组件的另一个元件，以使其在三种前进电动可变模式中的每一个中与固定元件或电动机/发电机中的一个共同旋转。最后，选择性地将一个元件连接至固定元件。选择性地连接至固定元件的第三行星齿轮组件的该元件允许当电动机/发电机中的一个旋转时，变速器换档。这样通过分离机械点，或速比而增加了变速器模式的速比范围，其中变速器在该机械点或速比下以纯机械模式运行。而且，第一与第二电动机/发电机的最大需求转矩输出得以降低。因此，减少了电动机/发电机的需求功率输出。 结合附图，通过以下对实施本发明的最佳模式的详细说明，本发明的以上特征与优势以及其他特征与优势变得显而易见。


图1为以杆图形式描绘的电动可变变速器的第一实施例的示意图； 图2为第一前进电动可变模式中的图1实施例的示意图； 图3为第二前进电动可变模式中的图1实施例的示意图； 图4为第三前进电动可变模式中的图1实施例的示意图； 图5为以棍图形式表示图1变速器的一实施例的示意图； 图6为以棍图形式表示图1变速器的另一实施例的示意图； 图7为以棍图形式表示图1变速器的另一实施例的示意图； 图8为以棍图形式表示图1变速器的另一实施例的示意图； 图9为以棍图形式表示图1变速器的另一实施例的示意图； 图10为以棍图形式表示图1变速器的另一实施例的示意图； 图11A为以杆图形式描绘的电动可变变速器的一实施例的示意图； 图11B为以棍图形式表示图IIA变速器的一实施例的示意图； 图12为以棍图形式表示图1变速器的另一实施例的示意图； 图13为以棍图形式表示图1变速器的另一实施例的示意图； 图14A-图14F为多个曲线图，比较在节点G和J分开时的图1变速器的特性一在
节点G和J重合时的变速器的特性。
具体实施例方式
第一杆图实施例 参照图，其中相同的附图标记指的是相同的部件，图1示出了动力系统10，其包括发动机12，该发动机连接至电动可变变速器14。如下所述，变速器14被设计成在其某一操作模式下接收来自发动机12的变速器驱动功率的至少一部分。发动机具有输出轴，该输出轴作为变速器14的输入元件16。最终传动单元17操作地连接至变速器14的输出元件18。
变速器14包括表示第一行星齿轮组件的三节点杆20，该第一行星齿轮组件具有第一，第二以及第三元件，分别由节点A， B以及C表示。这些元件可以是齿圈元件，太阳轮元件以及行星架元件，但是不必按这个顺序。正如在此使用的，"节点"为变速器的部件，例如齿圈元件，行星架元件，或太阳轮元件，其特征为转速并且可用作从其他部件作用于该部件以及通过该部件作用于其他部件的转矩的汇合处。可以与给定的节点相互作用的其他部件包括相同行星齿轮装置的其他同轴元件，该其他同轴元件作为相同杆上的其他节点显示。可以与给定的节点相互作用的其他部件还包括与其他行星齿轮组件的元件(作为另一杆上的节点显示)、固定元件(诸如变速器壳体)以及其他变速器元件的相互连接。
变速器14包括表示第二行星齿轮组件的另一三节点杆30，该第二行星齿轮组件具有第一，第二以及第三元件，分别由节点D， E， F表示。节点D， E，以及F分别表示齿圈元件，太阳轮元件以及行星架元件，但是不必按这个顺序。 变速器14还包括第三行星齿轮组件，其为具有多个行星齿轮装置的行星齿轮组件。因此，用于该行星齿轮组件的齿轮可以表示在多个径向平面上，该行星齿轮组件由四节点杆40表示，该四节点杆具有第一，第二，第三以及第四节点，这些节点分别为G，H， I以及J。节点G，H，I以及J分别表示太阳轮元件，齿圈元件，行星架元件以及至少一个附加的太阳轮元件、齿圈元件或行星架元件，但是不必按这个顺序。如所描述的，由四节点杆表示的行星齿轮组件作为输出行星齿轮组件定位，但也可以在其他位置定位。
如本领域所公知的，多个行星齿轮元件可以由单个节点表示。熟悉杆分析的人容易理解在每个节点分配哪种类型的行星齿轮元件。在任何情况下，可由四节点杆表示的行星齿轮组件建立两个不同的径向齿轮平面P1和P2，如图5-图7所示，并且是本领域技术人员可以理解的。"齿轮平面"为变速器中的径向平面，在该平面中，径向排列的不同齿轮元件相互啮合。该平面与变速器中的其他径向齿轮平面区分开来，在其与另一组径向排列的相互啮合的齿轮之中具有至少一个不同的齿轮元件。 变速器14具有几个固定的相互连接。相互连接元件70使节点B、E以及I连续地相互连接以共同旋转。相互连接元件70可以是单个部件，例如在变速器14中轴向运转的主轴或使用分离开的部件，所述分离开的部件可用于例如分别连接节点B和E以及节点E和I。电动机/发电机80 (又称之为M/GA)连续地与节点C连接。输入元件16与节点A共同旋转地连接。另一电动机/发电机82(又称之为M/G B)与节点F共同旋转地连接。节点H与输出元件18共同旋转地连接。正如本领域技术人员应该理解的，电动机/发电机80，82均具有可旋转的转子与持续地固定至固定元件(例如变速器14的壳体)的定子。变速器14配置得使这种电动机/发电机80与82承受基本上相等的最大功率需求，该最大功率需求是在三种前进电动可变模式期间的某一点处，每个相应的电动机/发电机所需要的。这样使得电动机/发电机具有基本上相同的最小尺寸。 如下所述，变速器14还具有几个选择性可接合的转矩传递机构，从而提供各种操作模式。转矩传递机构50 (固定离合器，又称之为制动器)选择性地可接合，以使节点J接地至固定元件84 (例如变速器14的壳体)。转矩传递机构52 (旋转离合器)选择性地可接合，以将节点F和电动机/发电机82与节点G共同旋转地连接。另一转矩传递机构54 (固定离合器)选择性地可接合，以将节点D接地至固定元件84。转矩传递机构56 (旋转离合器)选择性地可接合，以将节点C和电动机/发电机80与节点D共同旋转地连接。
如下所述，可以包括附加的、可选转矩传递机构58(以虚线在图1中示出，以表示其为可选的)，以提供附加的操作模式。转矩传递机构58 (旋转离合器)选择性地可接合，以将节点A与节点C共同旋转地连接。通过连接由杆20的节点A和C表示的行星齿轮组件的两个元件，转矩传递机构58的接合致使由杆20表示的行星齿轮组件的所有元件以相同的速度旋转，因此起到锁止离合器的作用。
如果转矩传递机构50接合，节点J为由杆40表示的行星齿轮组件中的反作用元件，并且经由相互连接元件70传递的功率将通过节点I和G传递至节点H，并因此传递至输出元件18。当转矩传递机构52接合时，电动机/发电机82接收来自节点G以及节点F的功率或将功率供给至节点G以及节点F。当转矩传递机构54接合时，节点D保持固定并且变成由杆30表示的行星齿轮组件中的反作用元件。当转矩传递机构56接合时，电动机/发电机80与节点D共同旋转地连接，并且通过节点D以及节点C接收或接受功率。当转矩传递机构58接合时，由杆20表示的行星齿轮组件锁止，以使得将输入元件的速度提供给节点E。 此处论述的动力系与变速器的每个实施例均具有电源，其操作地连接至电动机/发电机，以使得电动机/发电机可以将功率传递至电源或从电源接收功率。控制器操作地连接至电源，以控制来自电源或传输至电源的功率的分配。电源可以是一个或多个电池。其他电源，例如燃料电池，能够提供或存储与分配电力，并且可以取代电池使用。参考以棍图形式示出的图5-图7的每个实施例示出并描述电源与控制器。以杆图形式示出的图1-图4的实施例还包括电源与控制器，虽然未示出，它们以与图5-图7所示的相同的方式操作地连接至电动机/发电机。由传感器采集的操作数据，例如输入元件16与输出元件18的速度，也可以提供至控制器而用于各种用途，例如当以再生制动模式运行时。
如以下进一步详细论述的，变速器14实现了几种操作模式，包括分别在图2-图4中示出的三种前进电动可变模式。图5-图7的变速器的实施例为杆图变速器14的不同特定应用，并且以与变速器14相同的方式操作。以两个组合形式的转矩传递机构50，52，54以及56的接合建立起三种前进电动可变操作模式。转矩传递机构50与54的接合建立起第一前进电动可变模式。转矩传递机构50与56的接合建立起第二前进电动可变模式。转矩传递机构52与56的接合建立起第三前进电动可变模式。以三个组合形式的转矩传递机构50， 52， 54以及56的接合建立起不同固定比率的操作模式。除建立起各个电动可变模式的每组转矩传递机构外，转矩传递机构58的接合允许这些电动可变模式的固定比率模式，其中连接的电动机/发电机80相对于发动机12沿前进方向旋转。在任意电动可变模式中，但优选地在以第一前进电动可变模式运行时，变速器14能够在发动机12不工作的情况下驱动输出元件18，同时输入元件16静止。在任意电动可变模式中，但优选地以第一前进电动可变模式运行时，变速器14还能够反向驱动输出元件18，用于倒档操作，仅通过选择电动机/发电机80与82的速度的组合以致使输出元件18的反向旋转。
熟悉变速器设计的技术人员应该知道的是，杆部分的尺寸(即，节点之间的相对间隔)与齿轮元件上的齿轮齿数或者工作半径成比例或表示齿轮元件上的齿轮齿数或者工作半径，该尺寸决定由杆表示的行星齿轮组件的有效传动比。如此处使用的，在简单行星齿轮组件的情况中，"有效传动比"为 N/Ns，齿圈元件的齿数^相对于太阳轮元件的齿数Ns的比率。 对于简单行星齿轮组件，该比率通常简单理解为"传动比"，但在此必须包括更广
泛的说法，以限定具有多个行星齿轮装置的行星齿轮组件的元件的相对尺寸。在该情况中，
有效传动比取决于作为简单行星齿轮组件中齿圈元件的部件与作为简单行星齿轮组件中
太阳轮元件的部件的比率。如以下所示的，在每种操作模式过程中，作为行星齿轮组件的输
入与输出部件可以变化。
根据杆分析并且参照图1的变速器14，节点A与B之间的距离为L2，同时节点B 与C之间的距离为Ll。距离LI选择得基本上等于两倍的距离L2，产生杆20的有效传动比 为2.0。节点E与F之间的距离等于节点B与C之间的距离，或L1。节点D与E之间的距 离等于节点A与B之间的距离，或L2。因此，杆30的有效传动比为2. 0。
节点H与I之间的距离为L4，并且选择得等于距离L5与距离L6的平均值，其中 距离L5为节点G与H之间的距离，距离L6为节点J与H之间的距离。换句话说就是L4 = (L5+L6)/2。杆40的有效传动比实际上接近1. 0。 —个节点关于另一个节点的杠杆臂长比(leverage)与到该另一个节点的距离成 比例；因此，节点C关于节点B的杠杆臂长比两倍于关于节点A的杠杆臂长比；节点F关于 节点E的杠杆臂长比两倍于关于节点D的杠杆臂长比。节点I的杠杆臂长比等于节点G与 J关于节点H的杠杆臂长比的平均值。此外，行星齿轮组件的元件之间的转矩关系可以由作 用于相应节点上的成比例的水平力表示或替代。因为作用于行星齿轮组件上的转矩必须平 衡，作用于杆上的力必须同样地平衡。杆上节点的相对位置为类似于齿圈元件，太阳轮元件 与行星架元件转矩的力的作用点。 以下描述三种前进电动可变操作模式。当然，存在允许其他运行条件的转矩传递 机构接合的其他组合形式。例如，对于转矩传递机构54与56同时接合，电动机/发电机80 可以用作电动机，以向相互连接的元件70提供功率，从而为发动机12提供启动转矩。如果 全部四个转矩传递机构50，52，54以及56同时接合，输入轴16与输出轴18有效地接地，并 且因此不传递功率，这样产生"停车档"配置。所有转矩传递机构的同时分离提供了正向空 档状态。 为了以下论述的目的，将发动机12的旋转方向视为前进或正向，并且将发动机12 的相反的旋转方向视为倒退或反向。 在第一操作模式过程中，转矩传递机构50与54接合。在空档情况中，发动机12处 于怠速，并且电动机/发电机80的速度为反向或倒退，以使得节点B的速度为零。当动力 系IO在空档运行时，可以使车辆向前进方向或倒退方向运动。对于沿倒退方向的运动，允 许电动机/发电机80的反向或倒退速度增加，从而增加节点B沿反向的速度。电动机/发 电机82作为电动机运行，以辅助驱动车辆，并且因此在节点F处增加给变速器14的功率， 其通过节点E分配至相互连接元件。该功率传递至节点I，并且随后通过节点G至节点H， 并且因此至输出元件18。如所提及的，车辆可以从空档状态沿倒退方向运动。而且，在倒档 操作过程中，发动机12的速度从怠速增加至升高的速度。
第一前讲电动可变操作樽式 为建立起第一前进电动可变模式，转矩传递机构50与54接合，发动机12从怠速 开始加速至所需的速度，并且随后电动机/发电机80 (作为发电机运行)的速度降低，电动 机/发电机82(作为电动机运行)的速度增加。该操作将持续直至电动机/发电机80的 速度为零。在电动机/发电机80的速度达到零时的点处，电动机/发电机82的速度处于 最大值。然而，电动机/发电机80与电动机/发电机82均具有零功率输出。这就是第一 前进电动可变操作模式的结束。 参照图2，经由转矩传递机构50与54的接合示出了在第一前进电动可变模式过程 中，建立于变速器14中的相互连接。由电动机/发电机80提供的节点C处所需的转矩相对于节点A与B之间的距离(L2)反比于节点C与B之间的距离(Ll)，所述距离表示电动机 /发电机80与输入元件16分别关于节点B(其为杆20的输出元件)的杠杆臂长比。Ll的 长度为L2的长度的两倍，因此来自连接至节点C的电动机/发电机80的转矩需求为连接 至节点A的输入元件16处提供的转矩的一半。 在第一前进电动可变操作模式的结束时，电动机/发电机80的速度为零，节点D 如由转矩传递机构54保持一样处于静止状态，并且电动机/发电机82的速度处于最大值。 在该点处，转矩传递机构54与56以同步状态互换，以使得在这些装置的接合与分离中不存 在打滑现象。 m二tfr舰云力胃對扁就 第二电动可变操作模式通过分离转矩传递机构54与接合转矩传递机构56而开 始，从而，电动机/发电机82的运行从作为电动机运行变化为作为发电机运行。而且在该 互换点，电动机/发电机80的运行从发电机模式变化为电动机模式。发动机12的速度可 以在第二电动可变模式过程中保持在所需的速度，或可以根据需求变化。
参照图3，示出了在第二前进电动可变模式过程中，经由转矩传递机构50与56的 接合而在变速器14中建立起的相互连接的杆图。具体地说，节点J接地至固定元件84， 并且电动机/发电机80和节点C与节点D共同旋转地连接。当三节点杆的两个节点与另 一三节点杆的两个其他节点连接时，杆折叠在一起，连接的节点对准，并且为了对准连接的 节点，有必要重新确定杆的比例，如本领域技术人员所公知的。 在第二电动可变模式中，因为节点C与D连接，以及节点B与E连接，杆20和30折 叠且节点B和E对准以及节点C与D对准。节点D与E之间的距离从L2延长至Ll，致使节 点F与E之间的距离同样地加倍，从Ll延长到L3，L3为Ll长度的两倍。因此，当电动机/ 发电机82不提供转矩时，如由节点C与D之间的距离Ll相对于节点A与B之间的距离L2 所表示的，由电动机/发电机80所提供的节点C与D处所需的转矩为发动机12所提供的 输入元件16处的转矩的一半。当电动机/发电机80不提供转矩时，如由节点F与E之间 的距离L3和由节点A与E之间的距离L2所表示的，由电动机/发电机82所提供的节点F 处所需的转矩为输入元件16处所提供的转矩的四分之一。 在第二电动可变模式的开始处，电动机/发电机80静止，并且提供对由输入元件 16提供的转矩产生反应所需的全部转矩。在第二电动可变模式结束处，电动机/发电机82 提供对提供给输入元件16的转矩产生反应所需的全部转矩。在这两点之间，电动机/发电 机80与82分享提供反作用转矩的任务，以使得该载荷可以通过第二电动可变模式逐步地 从电动机/发电机80传递至电动机/发电机82。在第二电动可变模式过程中达到电动机 /发电机80与电动机/发电机82的最大功率。由于由节点J表示的附加节点，电动机/发 电机80与82的最大所需功率相比于由三节点杆所表示的行星齿轮组件降低。
为了在第二电动可变操作模式过程中继续加速输出元件18(以及其上安装变速 器14的车辆)，电动机/发电机80 (作为电动机运行)的速度沿前进方向从零开始增加，并 且电动机/发电机82(作为发电机运行)的速度减少。电动机/发电机80与发动机12使 节点B正向或前进旋转，并且电动机/发电机82提供杆30的节点F处的旋转反作用元件。 根据电动机/发电机80所需的功率量与电池的荷电水平，由电动机/发电机82所产生的 电能可以用于为连接至电动机/发电机80， 82的电池再充电，提供电力以驱动电动机/发电机80，或两者皆有。 动力系10持续运行在第二电动可变模式中，直至电动机/发电机82的速度降低 至与由节点G表示的齿轮的速度相匹配。当电动机/发电机82的速度等于节点G的速度， 可以接合转矩传递机构52，以连接电动机/发电机82至节点G。因此，转矩传递机构50与 52可以在该点以同步方式互换，其中，在速率互换的过程中不发生打滑。节点J不再通过转 矩传递机构50保持静止。 可由三节点杆表示的输出行星齿轮组件可以将变速器14放置在用于这个换档点 的机械点处。也就是说，在不需要通过转矩传递机构50将节点J保持静止的情况下，节点G 可以在第一电动可变操作模式过程中保持静止。当电动机/发电机82的速度为零时，第一 前进电动可变模式与第二前进电动可变模式之间的换档点随即发生。当变速器14以基本 上机械功率流布置运行时，机械点发生。也就是说，因为电动机/发电机之一具有零速度， 所以通过电路的功率流为零。 然而，变速器14具有由四节点杆表示的行星齿轮组件，该四节点杆从机械点(即， 电动机/发电机82具有零速度的点)偏移换档点(即，电动机/发电机82匹配节点G的 速度的点)。 这是第二前进电动可变操作模式的结束，并且是第三前进电动可变操作模式的开 始。 第三前讲电动可变操作樽式 在第三前进电动可变操作模式过程中，电动机/发电机80作为发电机运行，电动 机/发电机82作为电动机运行。电动机/发电机80的速度降低，同时电动机/发电机82 的速度增加。节点G与H均以前进或正向驱动。节点G由电动机/发电机82驱动，并且节 点I经过由杆20所表示的行星齿轮组件由发动机12驱动且同时经过由杆30表示的行星 齿轮组件由电动机/发电机82驱动。 参照图4，示出了在第三电动可变模式过程中，经由转矩传递机构52与56的接合 而建立于变速器14中的相互连接的杆图。具体地说，电动机/发电机82和节点F与节点 G共同旋转地连接，并且电动机/发电机80和节点C与节点D共同旋转地连接。因为杆20 的两个节点与杆30的两个节点连接，并且杆30的两个节点与杆40的两个节点连接，所以 杆20，30以及40折叠在一起，连接的节点对准，并且杆20，30以及40为了使连接的节点对 准而有必要重新确定比例。因此，在第三电动可变模式中，因为节点C与D连接，节点B， E 与I连接，以及节点F与G连接，所以杆20， 30以及40在这些相应的节点对准的情况下折 叠在一起。 节点H与I之间的距离从L4增加至Ll，并且节点H和J与节点H和G之间的距离 的平均值也从L4增加至Ll。当电动机/发电机82不提供转矩时，如由相关距离L3与L2 所表示的，由电动机/发电机80提供的在节点C和D处所需的转矩为由发动机12提供于 输入元件16处的转矩的四分之一。当电动机/发电机80不提供转矩时，如分别由相关距 离Ll与L2所表示的，由电动机/发电机82提供的在节点F处所需的转矩为提供于输入元 件16处的转矩的二分之一。 在第三前进电动可变操作模式过程中，电动机/发电机82向变速器14提供电力， 该变速器可以用于向电动机/发电机82提供动力和/或将能量提供至与变速器连接的电池，以增加电池存储电量。第三前进电动可变操作模式可以持续直至动力系10向车辆提供 动力至其最高速度点，在该速度点，电动机/发电机80的速度为零。在第三电动可变模式 中再次达到电动机/发电机80与电动机/发电机82的最大功率。如前，因为由节点J表 示的附加的节点，电动机/发电机80与82的最大所需功率相比于由三节点杆表示的行星 齿轮组件而降低。
固定比率樽式 变速器14还提供三种固定比率操作模式。当电动机/发电机80的速度为零时， 优选地在介于第一与第二前进电动可变模式之间建立起的第一换档点，通过接合转矩传递 机构50， 54以及56提供第一固定比率模式。当电动机/发电机82的速度为零时，优选地 在介于第二与第三电动可变模式之间建立起的第二换档点，通过接合转矩传递机构50，52 以及56建立第二固定比率模式。当电动机/发电机80的速度为零时，优选地在第三换档 点，通过接合转矩传递机构52，54以及56建立第三固定比率模式。 图5中所示的，动力系110提供可由图1-图4中杆图形式所示的动力系10表示 的，并且以与其相同的方式操作的变速器114的特定实施例。动力系IIO包括发动机12，最 终传动机构17，以及电动可变变速器114，该变速器具有与发动机12旋转连接的输入元件 116以及与最终传动机构17旋转连接的输出元件118。变速器114包括三组行星齿轮组件 120， 130以及140，分别如图1-图4中的杆20， 30以及40所表示的。每个行星齿轮组件均 由一个或多个行星齿轮组件组成，其以通过三或四节点杆表示的这种方式连接。
行星齿轮组件120包括太阳轮元件122，齿圈元件124，以及行星架元件126。行星 架元件126可旋转地支撑多个小齿轮127，小齿轮127以与太阳轮元件122及齿圈元件124 同时啮合的关系设置。齿圈元件124具有86个齿，并且太阳轮元件122具有44个齿，从而 建立起行星齿轮组件120的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件130包括太阳轮元件132，齿圈元件134，以及行星架元件136，该行 星架元件136可旋转地支撑多个小齿轮137，小齿轮137以与太阳轮元件132及齿圈元件 134同时啮合的关系设置。齿圈元件134具有86个齿，并且太阳轮元件132具有44个齿， 从而建立起行星齿轮组件130的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件140为拉维尼奥齿轮装置(Ravigneaux gear set)。拉维尼奥齿轮 装置由具有共同齿圈的两组简单行星齿轮组件组成。内齿轮具有不同的直径，并且安装至 相同的行星架上。行星齿轮组件140包括太阳轮元件142，第一齿圈元件143，第二齿圈元 件元件144，以及行星架元件146。行星架元件146旋转地支撑第一组小齿轮147以及第二 组小齿轮148。第一组小齿轮147与太阳轮元件141及第一齿圈143成啮合关系设置，第二 组小齿轮148与第二齿圈144成啮合关系设置，并且围绕与第一组小齿轮147相同的轴旋 转。 相互连接元件170持续地连接行星架元件126，行星架元件136，以及太阳轮元件 142。相互连接元件170可替换地为两个独立的部件， 一个连接行星架元件126与136，另一 个将行星架元件136与太阳轮元件142连接。 齿圈元件124，行星架元件126以及太阳轮元件122分别对应于图1_图4中的节 点A，B以及C。齿圈元件134，行星架元件136以及太阳轮元件132分别对应于节点D，E以 及F。第一齿圈元件143对应于节点G，第二齿圈元件144对应于节点H，太阳轮元件142对应于I，并且行星架元件146对应于节点J。 电动可变变速器114还包括两个电动机/发电机180与182，其可以从例如为电 池的能量存储装置186接收电力或将电力提供至能量存储装置186。电子控制器188与电 池186信号地连接，并且与功率逆变器190信号地连接，该逆变器还与电动机/发电机180， 182的定子部分电力连接。控制器188响应于包括车速，操作者需求，为电池186充电的等 级以及由发动机12提供的功率的各种输入信号，以经由逆变器190调整电动机/发电机 180， 182与电池186之间的功率流，该功率流在由电池186提供或使用的直流电与由电动机 /发电机180， 182的定子部分提供或使用的交流电之间转换。 电动可变变速器114还包括多个转矩传递机构150， 152， 154以及156。转矩传递 机构150可选择性地接合，以将行星架元件146接地至固定元件184。转矩传递机构152可 选择性地接合，以将太阳轮元件132和电动机/发电机182与第一齿圈元件143共同旋转 地连接。转矩传递机构154可选择性地接合，以将齿圈元件134接地至固定元件184。最 后，转矩传递机构156可选择性地接合，以共同旋转地连接电动机/发电机180和齿圈元件 134。 动力系110的操作与图1-图4中描绘的动力系10的操作相同。也就是说，转矩 传递机构150与154的接合建立起第一前进电动可变模式，转矩传递机构150与156的接 合建立起第二前进电动可变模式，以及转矩传递机构152与156的接合建立起第三前进电 动可变模式。变速器14还提供三种固定比率操作模式。优选地在介于第一与第二前进电 动可变模式之间建立的第一换档点，通过接合转矩传递机构150， 154以及156提供第一固 定比率模式。优选地在介于第二与第三电动可变模式之间建立的第二换档点，通过接合转 矩传递机构150， 152以及156建立第二固定比率模式。优选地在当电动机/发电机180的 速度为零时的第三换档点，通过接合转矩传递机构152,154以及156建立第三固定比率模 式。 图6中所示的动力系210提供可由图1-图4中杆图形式所示的动力系10表示， 并且以与其相同的方式操作的变速器214的特定实施例。动力系210包括发动机12，最终 传动机构17，以及电动可变变速器214，该电动可变变速器214具有与发动机12旋转连接 的输入元件216以及与最终传动机构17旋转连接的输出元件218。变速器214包括在图 1-图4中分别由杆20， 30以及40表示的三组行星齿轮组件220,230以及240。
行星齿轮组件220包括太阳轮元件222，齿圈元件224，以及行星架元件226。行星 架元件226可旋转地支撑多个小齿轮227，该小齿轮以与太阳轮元件222以及齿圈元件224 同时啮合的关系设置。齿圈元件224具有86个齿，并且太阳轮元件222具有44个齿，从而 建立起行星齿轮组件220的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件230包括太阳轮元件232，齿圈元件234，以及行星架元件236，该行 星架元件可旋转地支撑多个小齿轮237，该小齿轮以与太阳轮元件232以及齿圈元件234同 时啮合的关系设置。齿圈元件234具有86个齿，并且太阳轮元件232具有44个齿，从而建 立起行星齿轮组件230的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件240为辛普森齿轮装置(Simpson gear set)。辛普森齿轮装置由两 组具有共同太阳轮及不同直径的内齿轮的简单行星齿轮组件组成；一组的行星架固定至另 一组的内齿轮。行星齿轮组件240包括第一太阳轮元件241，第二太阳轮元件242，第一齿圈元件243，第二齿圈元件244，第一行星架元件245，以及第二行星架元件246。第一行星 架元件245可旋转地支撑第一组小齿轮247，第二行星架元件可旋转地支撑第二组小齿轮 248。第一组小齿轮247以与第一太阳轮元件241以及第一齿圈元件243啮合的关系设置， 第二组小齿轮248以与第二太阳轮元件242以及第二齿圈元件244啮合的关系设置。
相互连接元件270持续地连接行星架元件226，行星架元件236，以及第一齿圈元 件243。相互连接元件270可替换地为两个独立的部件， 一个连接行星架元件226与236， 另一个将行星架元件236与第一齿圈元件243连接。 齿圈元件224，行星架元件226以及太阳轮元件222分别对应于图1_图4中的节 点A，B以及C。齿圈元件234，行星架元件236以及太阳轮元件232分别对应于节点D，E以 及F。第一与第二太阳轮元件241与242对应于节点G，第一行星架元件245与第二齿圈元 件244对应于节点H，第一齿圈元件243对应于节点I，以及第二行星架元件246对应于节 点J。 电动可变变速器214还包括两个电动机/发电机280与282，其可以从例如为电 池的能量存储装置286接收电力或将电力提供至能量存储装置286。电子控制器288与电 池286信号地连接，并且与功率逆变器290信号地连接，该逆变器还与电动机/发电机280， 282的定子部分电力连接。控制器288响应于包括车速，操作者需求，为电池286充电的等 级以及由发动机12提供的功率的各种输入信号，以经由逆变器290调整电动机/发电机 280， 282与电池286之间的功率流，该功率流在由电池286提供或使用的直流电与由电动机 /发电机280,282的定子部分提供或使用的交流电之间转换。 电动可变变速器214还包括多个转矩传递机构250， 252， 254以及256。转矩传递 机构250可选择性地接合，以将第二行星架元件246接地至固定元件284。转矩传递机构 252可选择性地接合，以将太阳轮元件232和电动机/发电机282与第一及第二太阳轮元 件241及242共同旋转地连接。转矩传递机构254可选择性地接合，以将齿圈元件234接 地至固定元件284。最后，转矩传递机构256可选择性地接合，以共同旋转地连接电动机/ 发电机280和齿圈元件234。 动力系210的操作与图1-图4中描绘的动力系10的操作相同。也就是说，转矩 传递机构250与254的接合建立起第一前进电动可变模式，转矩传递机构250与256的接 合建立起第二前进电动可变模式，以及转矩传递机构252与256的接合建立起第三前进电 动可变模式。变速器14还提供三种固定比率操作模式。优选地在介于第一与第二前进电 动可变模式之间建立的第一换档点，通过接合转矩传递机构250,254以及256提供第一固 定比率模式。优选地在介于第二与第三电动可变模式之间建立的第二换档点，通过接合转 矩传递机构250,252以及256建立第二固定比率模式。优选地在当电动机/发电机80的 速度为零时的第三换档点，通过接合转矩传递机构252,254以及256建立第三固定比率模 式。 图7中所示的动力系310提供可由图1-图4中杆图形式所示的动力系10表示， 并且以与其相同的方式操作的变速器314的特定实施例。动力系310包括发动机12，最终 传动机构17，以及电动可变变速器314，该电动可变变速器314具有与发动机12旋转连接 的输入元件316以及与最终传动机构17旋转连接的输出元件318。变速器314包括在图 1-图4中分别由杆20， 30以及40表示的三组行星齿轮组件320,330以及340。
行星齿轮组件320包括太阳轮元件322，齿圈元件324，以及行星架元件326。行星 架元件326可旋转地支撑多个小齿轮327，该小齿轮以与太阳轮元件322以及齿圈元件324 同时啮合的关系设置。齿圈元件324具有86个齿，并且太阳轮元件322具有44个齿，从而 建立起行星齿轮组件320的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件330包括太阳轮元件332，齿圈元件334，以及行星架元件336，该行 星架元件可旋转地支撑多个小齿轮337，该小齿轮以与太阳轮元件332以及齿圈元件334同 时啮合的关系设置。齿圈元件334具有86个齿，并且太阳轮元件332具有44个齿，从而建 立起行星齿轮组件330的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件340为塔式小齿轮装置，并且包括第一太阳轮元件341，第二太阳轮 元件342，齿圈元件344，以及行星架元件346。行星架元件346可旋转地支撑第一组小齿 轮347以及第二组小齿轮348。第一组小齿轮347以与第一太阳轮元件341以及齿圈元件 344啮合的关系设置，第二组小齿轮348以与第二太阳轮元件342啮合的关系设置，并且围 绕与第一组小齿轮347相同的轴旋转。 相互连接元件370持续地连接行星架元件326，行星架元件336，以及第一太阳轮 元件341。相互连接元件370可替换地为两个独立的部件， 一个连接行星架元件326与336， 另一个将行星架元件336与第一太阳轮元件341连接。 齿圈元件324，行星架元件326以及太阳轮元件322分别对应于图1_图4中的节 点A，B以及C。齿圈元件334，行星架元件336以及太阳轮元件332分别对应于节点D，E以 及F。齿圈元件344对应于节点G，第二太阳轮元件342对应于节点H，第一太阳轮元件341 对应于节点I，以及行星架元件346对应于节点J。 电动可变变速器314还包括两个电动机/发电机380与382，可以从例如为电池的 能量存储装置386接收电力或将电力提供至能量存储装置386。电子控制器388与电池386 信号地连接，并且与功率逆变器390信号地连接，该逆变器还与电动机/发电机380， 382的 定子部分电力连接。控制器388响应于包括车速，操作者需求，为电池386充电的等级以及 由发动机12提供的功率的各种输入信号，以经由逆变器390调整电动机/发电机380,382 与电池386之间的功率流，该功率流在由电池386提供或使用的直流电与由电动机/发电 机380,382的定子部分提供或使用的交流电之间转换。 电动可变变速器314还包括多个转矩传递机构350， 352， 354以及356。转矩传递 机构350可选择性地接合，以将行星架元件346接地至固定元件384。转矩传递机构352可 选择性地接合，以将太阳轮元件332和电动机/发电机382与齿圈344共同旋转地连接。转 矩传递机构354可选择性地接合，以将齿圈元件334接地至固定元件384。最后，转矩传递 机构356可选择性地接合，以共同旋转地连接电动机/发电机380和齿圈元件334。
图8中所示的动力系410提供可由图1-图4中杆图形式所示的动力系10表示， 并且以与其相同的方式操作的变速器414的特定实施例。动力系410包括发动机12，最终 传动机构17，以及电动可变变速器414，该电动可变变速器414具有与发动机12旋转连接 的输入元件416以及与最终传动机构17旋转连接的输出元件418。变速器414包括在图 1-图4中分别由杆20， 30以及40表示的三组行星齿轮组件420,430以及440。
行星齿轮组件420包括太阳轮元件422，齿圈元件424，以及行星架元件426。行星 架元件426可旋转地支撑多个小齿轮427，该小齿轮以与太阳轮元件422以及齿圈元件424同时啮合的关系设置。齿圈元件424具有86个齿，并且太阳轮元件422具有44个齿，从而 建立起行星齿轮组件420的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件430包括太阳轮元件432，齿圈元件434，以及行星架元件436，该行 星架元件可旋转地支撑多个小齿轮437，该小齿轮以与太阳轮元件432以及齿圈元件434同 时啮合的关系设置。齿圈元件434具有86个齿，并且太阳轮元件432具有44个齿，从而建 立起行星齿轮组件430的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件440为另一种塔式小齿轮装置，并且包括第一太阳轮元件441，第二 太阳轮元件442，齿圈元件444，以及行星架元件446。行星架元件446可旋转地支撑第一组 小齿轮447以及第二组小齿轮448。第一组小齿轮447以与第一太阳轮元件441啮合的关 系设置，第二组小齿轮448以与第二太阳轮元件442以及齿圈元件444啮合的关系设置，并 且围绕与第一组小齿轮447相同的轴旋转。 相互连接元件470持续地连接行星架元件426，行星架元件436，以及第一太阳轮 元件441 。相互连接元件470可替换地为两个独立的部件， 一个连接行星架元件426与436， 另一个将行星架元件436与第一太阳轮元件441连接。 齿圈元件424，行星架元件426以及太阳轮元件422分别对应于图1_图4中的节 点A，B以及C。齿圈元件434，行星架元件436以及太阳轮元件432分别对应于节点D，E以 及F。齿圈元件444对应于节点G，第二太阳轮元件442对应于节点H，第一太阳轮元件441 对应于节点I，以及行星架元件446对应于节点J。 电动可变变速器414还包括两个电动机/发电机480与482，可以从例如为电池的 能量存储装置486接收电力或将电力提供至能量存储装置486。电子控制器488与电池486 信号地连接，并且与功率逆变器490信号地连接，该逆变器还与电动机/发电机480， 482的 定子部分电力连接。控制器488响应于包括车速，操作者需求，为电池486充电的等级以及 由发动机12提供的功率的各种输入信号，以经由逆变器490调整电动机/发电机480,482 与电池486之间的功率流，该功率流在由电池486提供或使用的直流电与由电动机/发电 机480,482的定子部分提供或使用的交流电之间转换。 电动可变变速器414还包括多个转矩传递机构450,452,454以及456。转矩传递 机构450可选择性地接合，以将行星架元件446接地至固定元件484。转矩传递机构452可 选择性地接合，以将太阳轮元件432和电动机/发电机482与齿圈444共同旋转地连接。转 矩传递机构454可选择性地接合，以将齿圈元件434接地至固定元件484。最后，转矩传递 机构456可选择性地接合，以共同旋转地连接电动机/发电机480和齿圈元件434。
动力系410的操作与图1-图4中描绘的动力系10的操作相同。也就是说，转矩 传递机构450与454的接合建立起第一前进电动可变模式，转矩传递机构450与456的接 合建立起第二前进电动可变模式，以及转矩传递机构452与456的接合建立起第三前进电 动可变模式。变速器14还提供三种固定比率操作模式。优选地在介于第一与第二前进电 动可变模式之间建立的第一换档点，通过接合转矩传递机构450,454以及456提供第一固 定比率模式。优选地在介于第二与第三电动可变模式之间建立的第二换档点，通过接合转 矩传递机构450,452以及456建立第二固定比率模式。优选地在当电动机/发电机480的 速度为零时的第三换档点，通过接合转矩传递机构452,454以及456建立第三固定比率模 式。
图9中所示的动力系510提供可由图1-图4中杆图形式所示的动力系10表示， 并且以与其相同的方式操作的变速器514的特定实施例。动力系510包括发动机12，最终 传动机构17，以及电动可变变速器514，该电动可变变速器514具有与发动机12旋转连接 的输入元件516以及与最终传动机构17旋转连接的输出元件518。变速器514包括在图 1-图4中分别由杆20， 30以及40表示的三组行星齿轮组件520,530以及540。
行星齿轮组件520包括太阳轮元件522，齿圈元件524，以及行星架元件526。行星 架元件526可旋转地支撑多个小齿轮527，该小齿轮以与太阳轮元件522以及齿圈元件524 同时啮合的关系设置。齿圈元件524具有86个齿，并且太阳轮元件522具有44个齿，从而 建立起行星齿轮组件520的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件530包括太阳轮元件532，齿圈元件534，以及行星架元件536，该行 星架元件可旋转地支撑多个小齿轮537，该小齿轮以与太阳轮元件532以及齿圈元件534同 时啮合的关系设置。齿圈元件534具有86个齿，并且太阳轮元件532具有44个齿，从而建 立起行星齿轮组件530的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件540包括第一太阳轮元件541，第二太阳轮元件542，第一齿圈元件 543，第二齿圈元件544，第一行星架元件545以及第二行星架元件546。第一行星架元件 545可旋转地支撑第一组小齿轮547，并且第二行星架元件546可旋转地支撑第二组小齿轮 548。第一组小齿轮547以与第一太阳轮元件541以及第一齿圈元件543啮合的关系设置， 第二组小齿轮548以与第二太阳轮元件542以及第二齿圈元件544啮合的关系设置。
相互连接元件570持续地连接行星架元件526，行星架元件536，以及第一太阳轮 元件541。相互连接元件570可替换地为两个独立的部件， 一个连接行星架元件526与536， 另一个将行星架元件536与第一太阳轮元件541连接。 齿圈元件524，行星架元件526以及太阳轮元件522分别对应于图1_图4中的节 点A，B以及C。齿圈元件534，行星架元件536以及太阳轮元件532分别对应于节点D，E以 及F。第二齿圈元件544对应于节点G。第一行星架元件545与第二太阳轮元件542对应 于节点H。第一太阳轮元件541对应于节点I，以及第一齿圈543与第二行星架元件546对 应于节点J。 电动可变变速器514还包括多个转矩传递机构550， 552， 554以及556。转矩传递 机构550可选择性地接合，以将第一齿圈元件543与第二行星架元件546接地至固定元件 584。转矩传递机构552可选择性地接合，以将太阳轮元件532和电动机/发电机582与第 二齿圈元件544共同旋转地连接。转矩传递机构554可选择性地接合，以将齿圈元件534 接地至固定元件584。最后，转矩传递机构556可选择性地接合，以共同旋转地连接电动机 /发电机580和齿圈元件534。 图10中所示的动力系610提供可由图1-图4中杆图形式所示的动力系10表示， 并且以与其相同的方式操作的变速器614的特定实施例。动力系610包括发动机12，最终 传动机构17，以及电动可变变速器614，该电动可变变速器614具有与发动机12旋转连接 的输入元件616以及与最终传动机构17旋转连接的输出元件618。变速器614包括在图 1-图4中分别由杆20，30以及40表示的三组行星齿轮组件620，630以及640。
行星齿轮组件620包括太阳轮元件622，齿圈元件624，以及行星架元件626。行星 架元件626可旋转地支撑多个小齿轮627，该小齿轮以与太阳轮元件622以及齿圈元件624同时啮合的关系设置。齿圈元件624具有86个齿，并且太阳轮元件622具有44个齿，从而 建立起行星齿轮组件620的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件630包括太阳轮元件632，齿圈元件634，以及行星架元件636，该行 星架元件可旋转地支撑多个小齿轮637，该小齿轮以与太阳轮元件632以及齿圈元件634同 时啮合的关系设置。齿圈元件634具有86个齿，并且太阳轮元件632具有44个齿，从而建 立起行星齿轮组件630的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件640包括第一太阳轮元件641，第二太阳轮元件642，第一齿圈元件 643，第二齿圈元件644，第一行星架元件645以及第二行星架元件646。第一行星架元件 645可旋转地支撑第一组小齿轮647，并且第二行星架元件646可旋转地支撑第二组小齿轮 648。第一组小齿轮647以与第一太阳轮元件641以及第一齿圈元件643啮合的关系设置， 第二组小齿轮648以与第二太阳轮元件642以及第二齿圈元件644啮合的关系设置。
相互连接元件670持续地连接行星架元件626，行星架元件636，以及第一齿圈元 件643。相互连接元件670可替换地为两个独立的部件， 一个连接行星架元件626与636， 另一个将行星架元件636与第一齿圈元件643连接。 齿圈元件624，行星架元件626以及太阳轮元件622分别对应于图1_图4中的节 点A，B以及C。齿圈元件634，行星架元件636以及太阳轮元件632分别对应于节点D， E以 及F。第一太阳轮641与第二齿圈元件644对应于节点G。第一行星架元件645与第二太 阳轮元件642对应于节点H。第一齿圈643对应于节点I。第二行星架元件646对应于节 点J。 电动可变变速器614还包括多个转矩传递机构650,652,654以及656。转矩传递 机构650可选择性地接合，以将第二行星架元件646接地至固定元件684。转矩传递机构 652可选择性地接合，以将太阳轮元件632和电动机/发电机682与第一太阳轮元件641和 第二齿圈元件644共同旋转地连接。转矩传递机构654可选择性地接合，以将齿圈元件634 接地至固定元件684。最后，转矩传递机构656可选择性地接合，以共同旋转地连接电动机 /发电机680和齿圈元件634。 图lla与图lib中所示的动力系710提供变速器714的特定实施例。动力系710 包括发动机12，最终传动机构17，以及电动可变变速器714，该电动可变变速器714具有与 发动机12旋转连接的输入元件716以及与最终传动机构17旋转连接的输出元件718。变 速器714包括在图11a中分别由杆720，730a，730b以及740表示的三组行星齿轮组件720， 730以及740。行星齿轮组件730为具有如以上所述的在多个齿轮平面上的齿轮的行星齿 轮组件。每一个齿轮平面均由杆730a及730b表示。杆730a与730b还能够以本领域公知 的单个四节点杆表示。行星齿轮组件740为能够由三节点杆表示的行星齿轮组件。
行星齿轮组件720包括太阳轮元件722，齿圈元件724，以及行星架元件726。行星 架元件726可旋转地支撑多个小齿轮727，该小齿轮以与太阳轮元件722以及齿圈元件724 同时啮合的关系设置。齿圈元件724具有86个齿，并且太阳轮元件722具有44个齿，从而 建立起行星齿轮组件720的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件730包括第一太阳轮元件731与第二太阳轮元件732，第一齿圈元 件733与第二齿圈元件734，第一行星架元件735与第二行星架元件736。第一行星架元件 735可旋转地支撑多个第一小齿轮737，该小齿轮以与第一太阳轮元件731以及第一齿圈元件733同时啮合的关系设置。第二行星架元件736可旋转地支撑多个第二小齿轮738，该小 齿轮以与第二太阳轮元件732以及第二齿圈元件734同时啮合的关系设置。
行星齿轮组件740包括太阳轮元件742，齿圈元件744，行星架元件746。行星架元 件746可旋转地支撑第一组小齿轮747与第二组小齿轮748。第一组小齿轮747以与第一 太阳轮元件731以及第二组小齿轮748啮合的关系设置。第二组小齿轮748以与第一组小 齿轮747以及齿圈元件744啮合的关系设置。 相互连接元件770持续地连接行星架元件726，第一行星架元件735，第二太阳轮 元件732以及太阳轮元件742。相互连接元件770可替换地为两个独立的部件， 一个连接行 星架元件726与第一行星架735，另一个将第二太阳轮元件732与太阳轮元件742连接。
齿圈元件724，行星架元件726以及太阳轮元件722分别对应于图lla中的节点 A，B以及C。第一齿圈元件733对应于节点D。第一行星架元件735与第二齿圈元件734 对应于节点E。第一太阳轮元件731与第二齿圈元件734对应于节点F。第二行星架元件 736对应于节点K。行星架元件746对应于节点G。齿圈元件744对应于节点H。太阳轮元 件742对应于节点I。 电动可变变速器714还包括多个转矩传递机构750， 752， 754以及756。转矩传递 机构750可选择性地接合，以将行星架元件746接地至固定元件784。转矩传递机构752可 选择性地接合，以将第二齿圈元件734和电动机/发电机782与行星架元件746共同旋转 地连接。转矩传递机构754可选择性地接合，以将第一齿圈元件733接地至固定元件784。 最后，转矩传递机构756可选择性地接合，以共同旋转地连接电动机/发电机780和第一齿 圈元件733。 图12中所示的动力系810提供可由图1-图4中杆图形式所示的动力系10表示， 并且以与其相同的方式操作的变速器814的特定实施例。动力系810包括发动机12，最终 传动机构17，以及电动可变变速器814，该电动可变变速器814具有与发动机12旋转连接 的输入元件816以及与最终传动机构17旋转连接的输出元件818。变速器814包括在图 1-图4中分别由杆20，30以及40表示的三组行星齿轮组件820，830以及840。
行星齿轮组件820包括太阳轮元件822，齿圈元件824，以及行星架元件826。行星 架元件826可旋转地支撑多个小齿轮827，该小齿轮以与太阳轮元件822以及齿圈元件824 同时啮合的关系设置。齿圈元件824具有86个齿，并且太阳轮元件822具有44个齿，从而 建立起行星齿轮组件820的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件830包括太阳轮元件832，齿圈元件834，以及行星架元件836，该行 星架元件可旋转地支撑多个小齿轮837，该小齿轮以与太阳轮元件832以及齿圈元件834同 时啮合的关系设置。齿圈元件834具有86个齿，并且太阳轮元件832具有44个齿，从而建 立起行星齿轮组件830的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件840包括第一太阳轮元件841，第二太阳轮元件842，第一齿圈元件 843，第二齿圈元件844，第一行星架元件845以及第二行星架元件846。第一行星架元件 845可旋转地支撑第一组小齿轮847，并且第二行星架元件846可旋转地支撑第二组小齿轮 848a与第三组小齿轮848b。第一组小齿轮847以与第一太阳轮元件841以及第一齿圈元件 843啮合的关系设置，第二组小齿轮848a以与第二太阳轮元件842以及第三组小齿轮848b 啮合的关系设置，第三组小齿轮以与第二组小齿轮848a以及第二齿圈元件844啮合的关系设置。 相互连接元件870持续地连接行星架元件826，行星架元件836，以及第二太阳轮 元件842。相互连接元件870可替换地为两个独立的部件， 一个连接行星架元件826与836， 另一个将行星架元件836与第二太阳轮元件842连接。 齿圈元件824，行星架元件826以及太阳轮元件822分别对应于图1_图4中的节 点A，B以及C。齿圈元件834，行星架元件836以及太阳轮元件832分别对应于节点D， E以 及F。第一齿圈元件843对应于节点G。第一太阳轮元件841与第二齿圈元件844对应于 节点H。第二太阳轮元件842对应于节点I。第一行星架元件845与第二行星架元件846 对应于节点J。 电动可变变速器814还包括多个转矩传递机构850,852,854以及856。转矩传递 机构850可选择性地接合，以将第一行星架元件845与第二行星架元件846接地至固定元 件884。转矩传递机构852可选择性地接合，以将第一齿圈元件843和电动机/发电机882 与第一太阳轮元件841和第二齿圈元件844共同旋转地连接。转矩传递机构854可选择性 地接合，以将齿圈元件834接地至固定元件884。最后，转矩传递机构856可选择性地接合， 以共同旋转地连接电动机/发电机880和齿圈元件834。 图13中所示的动力系910提供可由图1-图4中杆图形式所示的动力系10表示， 并且以与其相同的方式操作的变速器914的特定实施例。动力系910包括发动机12，最终 传动机构17，以及电动可变变速器914，该电动可变变速器914具有与发动机12旋转连接 的输入元件916以及与最终传动机构17旋转连接的输出元件918。变速器914包括在图 1-图4中分别由杆20，30以及40表示的三组行星齿轮组件920，930以及940。
行星齿轮组件920包括太阳轮元件922，齿圈元件924，以及行星架元件926。行星 架元件926可旋转地支撑多个小齿轮927，该小齿轮以与太阳轮元件922以及齿圈元件924 同时啮合的关系设置。齿圈元件924具有86个齿，并且太阳轮元件922具有44个齿，从而 建立起行星齿轮组件920的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件930包括太阳轮元件932，齿圈元件934，以及行星架元件936，该行 星架元件可旋转地支撑多个小齿轮937，该小齿轮以与太阳轮元件932以及齿圈元件934同 时啮合的关系设置。齿圈元件934具有86个齿，并且太阳轮元件932具有44个齿，从而建 立起行星齿轮组件930的有效传动比1. 954。 行星齿轮组件940包括第一太阳轮元件941，第二太阳轮元件942，第一齿圈元件 943，第二齿圈元件944，第一行星架元件945以及第二行星架元件946。第一行星架元件 945可旋转地支撑第一组小齿轮947，并且第二行星架元件946可旋转地支撑第二组小齿轮 948a与第三组小齿轮948b。第一组小齿轮947以与第一太阳轮元件941以及第一齿圈元 件943啮合的关系设置。第二组小齿轮948a以与第二太阳轮元件942以及第三组小齿轮 948b啮合的关系设置，第三组小齿轮948b以与第二组小齿轮948a以及第二齿圈元件944 啮合的关系设置。 相互连接元件970持续地连接行星架元件926，行星架元件936，以及第二太阳轮 元件942。相互连接元件970可替换地为两个独立的部件， 一个连接行星架元件926与936， 另一个将行星架元件936与第二太阳轮元件942连接。 齿圈元件924，行星架元件926以及太阳轮元件922分别对应于图1_图4中的节点A，B以及C。齿圈元件934，行星架元件936以及太阳轮元件932分别对应于节点D， E以 及F。第一齿圈元件943对应于节点G。第二齿圈元件944对应于节点H。第一太阳轮元件 941与第二太阳轮元件942对应于节点I。第一行星架元件945与第二行星架元件946对 应于节点J。 电动可变变速器914还包括多个转矩传递机构950,952,954以及956。转矩传递 机构950可选择性地接合，以将第一行星架元件945与第二行星架元件946接地至固定元 件984。转矩传递机构952可选择性地接合，以将第一齿圈元件943和电动机/发电机982 与第一太阳轮元件941和第二齿圈元件944共同旋转地连接。转矩传递机构954可选择性 地接合，以将齿圈元件934接地至固定元件984。最后，转矩传递机构956可选择性地接合， 以共同旋转地连接电动机/发电机980和齿圈元件934。 图14A-F为几幅比较图5的变速器114的曲线图。图14A的曲线为变速器比率倒 数_发动机相关功率的曲线。变速器为使用三组行星齿轮组件的变速器，该三组行星齿轮 组件可由如当节点G与J重合时图l所限定的三节点杆表示。所得到的曲线示出了由电动 机/发电机组传递的发动机功率_变速器比率倒数的一部分。同样地，图14B的曲线为变 速器比率倒数-发动机12相关功率的曲线。然而，变速器114为使用两个可由三节点杆表 示的行星齿轮组件以及一个可由四节点杆表示的行星齿轮组件的变速器。所得到的曲线示 出了由变速器114中的电动机/发电机组180(M/G A)与182(M/G B)传递的发动机12功 率_变速器比率倒数的一部分。如所示的，图14B中示出的变速器114中的电动机/发电 机180(M/GA)与182(M/G B)的峰值功率小于图14A中描绘的变速器的峰值功率。
图14C的曲线为变速器比率倒数-发动机相关速度的曲线。变速器为使用可由三 节点杆表示的三组行星齿轮组件的变速器。所得到的曲线示出了作为发动机的速比的行星 齿轮的速度。在图14C中，PG1指第一行星齿轮组件的小齿轮，PG2指第二行星齿轮组件的 小齿轮，并且PG3指第三行星齿轮组件的小齿轮。图14D的曲线为变速器比率倒数-发动 机12的相关速度的曲线。变速器114为使用两个可由三节点杆表示的行星齿轮组件以及 一个可由四节点杆表示的行星齿轮组件的变速器。在图14D中，PG1指第一行星齿轮组件 120的小齿轮127， PG2指第二行星齿轮组件130的小齿轮137， PG32指第三行星齿轮组件 140的第二组小齿轮148， PG31指第三行星齿轮组件140的第一组小齿轮147。所得到的 曲线示出了作为发动机12的速比的小齿轮PG1 127， PG2 137， PG31147以及PG32 148的 速度。通过比较曲线可以看出，图14D的行星齿轮PG1 127， PG2 137， PG31 147以及PG32 148的速度具有比图14C中的小齿轮PG1 127，PG2 137，PG31 147以及PG32 148的速度更 低的发动机相关速度。降低的速度导致小齿轮PG1 127，PG2 137，PG31 147以及PG32 148 的磨损更少以及寿命更长。 图14E的曲线为变速器比率倒数-发动机相关速度的曲线。变速器为使用可由三 节点杆表示的三组行星齿轮组件的变速器。所得到的曲线示出了作为发动机速比的变速器 中的电动机/发电机的速度。图14F的曲线为变速器比率倒数-发动机12相关速度的曲 线。变速器114为使用两个可由三节点杆表示的行星齿轮组件以及一个可由四节点杆表示 的行星齿轮组件的变速器。所得到的曲线示出了作为发动机12功率比的变速器114中的 电动机/发电机180(M/GA)与182(M/G B)的功率。如所示的，图14F中示出的变速器114 中的电动机/发电机180(M/G A)与182(M/G B)的速度小于图14E中描绘的变速器中的电动机/发电机的速度。降低的速度导致电动机/发电机180(M/GA)与182(M/G B)的磨损 更少以及寿命更长。 尽管已经对用于实施本发明的最佳方式作了详细描述，但本领域技术人员应该认 识到，在所附权利要求的范围之内存在各种用于实现本发明的可替换设计与实施例。
权利要求
一种电动可变变速器，包括输入元件与输出元件；第一电动机/发电机与第二电动机/发电机；第一行星齿轮组件与第二行星齿轮组件，每个组件均具有第一、第二以及第三元件；第三行星齿轮组件，包括具有至少两个旋转齿轮平面以及具有至少第一、第二、第三元件以及第四元件的行星齿轮组件，其中第一、第二、第三元件以及第四元件均位于至少一个所述齿轮平面上；其中，所述输入元件、所述输出元件与所述电动机/发电机均与所述元件中相应的不同元件共同旋转地连接；多个转矩传递机构，所述多个转矩传递机构可选择性地接合，以将所述元件中的不同元件相互共同旋转地连接或与固定元件共同旋转地连接；以及其中，所述转矩传递机构的不同组合形式的接合建立三种前进电动可变操作模式。
2. 根据权利要求1所述的电动可变变速器，其中，第三行星齿轮组件为拉维尼奥齿轮装置。
3. 根据权利要求1所述的电动可变变速器，其中，第三行星齿轮组件为辛普森齿轮装置。
4. 根据权利要求1所述的电动可变变速器，其中，第三行星齿轮组件为塔式小齿轮装置。
5. 根据权利要求4所述的电动可变变速器，其中，第三行星齿轮组件的第一、第二、第三以及第四元件为第一太阳轮元件，第二太阳轮元件，行星架元件以及齿圈元件。
6. 根据权利要求1所述的电动可变变速器，其中，换档点位于所述三种前进电动可变操作模式的每个之间，并且所述电动机/发电机中每一个的轴在一个所述换档点旋转。
7. 根据权利要求1所述的电动可变变速器，其中，第一行星齿轮组件与第二行星齿轮组件中每一个可由三节点杆表示，该三节点杆具有第一、第二以及第三节点，这些节点表示相应的第一、第二以及第三元件；并且其中，第三行星齿轮组件可由四节点杆表示。
8. 根据权利要求7所述的电动可变变速器，还包括第一相互连接元件，其持续地将第一杆的第二节点与第二杆的第二节点以及第三杆的第四节点共同旋转地连接；其中，所述输入元件持续地与第一杆的第一节点共同旋转地连接；其中，第三杆的第三节点持续地与所述输出元件共同旋转地连接；其中，第一电动机/发电机持续地与第一杆的第三节点连接，并且第一转矩传递机构可选择性地接合，以将第一电动机/发电机与第二杆的第三节点连接；其中，第二电动机/发电机持续地与第二杆的第一节点连接，并且第二转矩传递机构可选择性地接合，以将第二电动机/发电机与第三杆的第一节点连接；其中，第三转矩传递机构可选择性地接合，以将第二杆的第三节点与所述固定元件连接，其中，第四转矩传递机构可选择性地接合，以将第三杆的第二节点与所述固定元件连接；其中，第三转矩传递机构与第四转矩传递机构接合，以建立第一电动可变模式；其中，第一转矩传递机构与第四转矩传递机构接合，以建立第二电动可变模式；并且其中，第一转矩传递机构与第二转矩传递机构接合，以建立第三电动可变模式。
9. 一种电动可变变速器，包括输入元件与输出元件；第一电动机/发电机与第二电动机/发电机；第一行星齿轮组件，第二行星齿轮组件以及第三行星齿轮组件；相互连接元件，其共同旋转地连接第一行星齿轮组件的第一元件，第二行星齿轮组件的第一元件以及第三行星齿轮组件的第一元件；其中，所述输入元件与第一行星齿轮组件的第二元件共同旋转地连接，并且所述输出元件与第三行星齿轮组件的第二元件共同旋转地连接；其中，第一电动机/发电机持续地与第一行星齿轮组件的第三元件连接；第一转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第一电动机/发电机与第二行星齿轮组件的第二元件连接；其中，第二电动机/发电机持续地与第二行星齿轮组件的第三元件连接；第二转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二电动机/发电机与第三行星齿轮组件的第三元件连接；第三转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组件的第二元件与所述固定元件连接；第四转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第三行星齿轮组件的第四元件与所述固定元件连接；并且其中，所述转矩传递机构的不同组合形式的接合建立起三种前进电动可变操作模式。
10. 根据权利要求9所述的电动可变变速器，其中，第三行星齿轮组件为拉维尼奥齿轮装置。
11. 根据权利要求9所述的电动可变变速器，其中，第三行星齿轮组件为辛普森齿轮装置。
12. 根据权利要求9所述的电动可变变速器，其中，第三行星齿轮组件为塔式行星齿轮装置。
13. 根据权利要求12所述的电动可变变速器，其中，第三行星齿轮组件的第一、第二、第三以及第四元件为第一太阳轮元件、第二太阳轮元件、行星架元件以及齿圈元件。
14. 根据权利要求9所述的电动可变变速器，其中，换档点位于所述三种前进电动可变操作模式的每个之间，并且所述电动机/发电机中每一个的轴在一个所述换档点旋转。
15. 根据权利要求9所述的电动可变变速器，其中，第三行星齿轮组件还包括第一太阳轮，第一行星架元件，第一齿圈，第二太阳轮，第二行星架元件以及第二齿圈；其中第一太阳轮为第三行星齿轮组件的第一元件，第一行星架元件与第二太阳轮连接以形成第三行星齿轮组件的第二元件，第二齿圈为第三行星齿轮组件的第三元件，并且第一齿圈与第二行星架元件连接以形成第三行星齿轮组件的第四元件。
16. 根据权利要求9所述的电动可变变速器，其中，第三行星齿轮组件还包括第一太阳轮，第一行星架元件，第一齿圈，第二太阳轮，第二行星架元件以及第二齿圈；其中，第一齿圈为第三行星齿轮组件的第一元件，第一行星架元件与第二太阳轮连接以形成第三行星齿轮组件的第二元件，第一太阳轮与第二齿圈连接以形成第三行星齿轮组件的第三元件，并且第二行星架元件为第三行星齿轮组件的第四元件。
17. 根据权利要求9所述的电动可变变速器，其中，第三行星齿轮组件还包括第一太阳轮，第一行星架元件，第一齿圈，第二太阳轮，第二行星架元件以及第二齿圈；其中，第二太阳轮为第三行星齿轮组件的第一元件，第一太阳轮与第二齿圈连接以形成第三行星齿轮组件的第二元件，第一齿圈为第三行星齿轮组件的第三元件，并且第一行星架元件与第二行星架元件连接以形成第三行星齿轮组件的第四元件。
18. 根据权利要求9所述的电动可变变速器，其中，第三行星齿轮组件还包括第一太阳轮，第一行星架元件，第一齿圈，第二太阳轮，第二行星架元件以及第二齿圈；其中，第一太阳轮与第二太阳轮连接以形成第三行星齿轮组件的第一元件，第二齿圈为第三行星齿轮组件的第二元件，第一齿圈为第三行星齿轮组件的第三元件，并且第一行星架元件与第二行星架元件连接以形成第三行星齿轮组件的第四元件。
19. 一种变速器，包括三组行星齿轮组件与两个电动机/发电机，以便能够通过多个转矩传递机构的不同组合形式的接合产生三种前进电动可变操作模式；以及所述三组行星齿轮组件之一为这样的行星齿轮组件，使得两组所述行星齿轮组件由三节点杆表示，且一组所述行星齿轮组件由四节点杆表示。
20. 根据权利要求19所述的变速器，还包括第一行星齿轮组件的第一元件，第二行星齿轮组件的第一元件以及第三行星齿轮组件的第一元件，它们与相互连接元件共同旋转地连接；输入元件，其与第一行星齿轮组件的第二元件共同旋转地连接；输出元件，其与第三行星齿轮组件的第二元件共同旋转地连接；第一电动机/发电机，其与第一行星齿轮组件的第三元件共同旋转地连接，并且选择性地与第二行星齿轮组件的第二元件共同旋转地连接；第二电动机/发电机，其与第二行星齿轮组件的第三元件共同旋转地连接，并且选择性地与第三行星齿轮组件的第三元件共同旋转地连接；第三行星齿轮组件的第四元件，其选择性地与固定元件连接；以及第二行星齿轮组件的第二元件，其选择性地与固定元件连接。
21. —种电动可变变速器，包括输入元件与输出元件；第一电动机/发电机与第二电动机/发电机；第一行星齿轮组件，第二行星齿轮组件以及第三行星齿轮组件，其中第二行星齿轮组件包括两个行星齿轮装置；相互连接元件，其共同旋转地连接第一行星齿轮组件的第一元件，第二行星齿轮组件的第一元件以及第三行星齿轮组件的第一元件；其中，所述输入元件与第一行星齿轮组件的第二元件共同旋转地连接，并且所述输出元件与第三行星齿轮组件的第二元件共同旋转地连接；其中，第一电动机/发电机持续地与第一行星齿轮组件的第三元件连接；第一转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第一电动机/发电机与第二行星齿轮组件的第二元件连接；其中，第二电动机/发电机持续地与第二行星齿轮组件的第三元件连接；第二转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组件的第二元件与固定元件连接；第三转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第三行星齿轮组件的第三元件与所述固定元件连接；第四转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组件的第四元件与第三行星齿轮组件的第三元件连接；并且其中，所述转矩传递机构的不同组合形式的接合建立起三种前进电动可变操作模式。
22.根据权利要求21所述的电动可变变速器，其中，第二行星齿轮组件还包括第一太阳轮，第一行星架元件，第一齿圈，第二太阳轮，第二行星架元件以及第二齿圈；其中，第一行星架元件与第二太阳轮连接以形成第二行星齿轮组件的第一元件，第一齿圈为第二行星齿轮组件的第二元件，第一太阳轮与第二齿圈连接在一起以形成第二行星齿轮组件的第三元件，并且第二行星架元件为第二行星齿轮组件的第四元件。
全文摘要
本发明涉及具有复合输出传动装置的电动可变变速器。电动可变变速器设置有第一与第二电动机/发电机，以及三组行星齿轮组件。至少一组行星齿轮组件为具有多个行星齿轮装置的行星齿轮组件。因此，行星齿轮组件的齿轮可以在多个径向平面上表示。每个行星齿轮组件均具有持续地相互连接，以及经由多个转矩传递机构的选择性连接，从而提供了三种前进电动可变模式。优选地，以允许在相对于变速器的机械功率流偏移的点处发生其中一个电动可变模式之间的换档的方式，相互连接行星齿轮组件。这样减少了电动机/发电机所需的最大功率输出。
文档编号F16H3/62GK101722840SQ20081018958
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月31日 优先权日2008年10月31日
发明者A·W·菲利普斯, B·M·康伦, K·克尔斯廷 申请人:通用汽车环球科技运作公司