具有两个电动机/发电机的四模式混合动力系的制作方法

专利名称：具有两个电动机/发电机的四模式混合动力系的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有两个电动机/发电机的混合机电动力系。
背景技术：
为了生产更有效率的车辆，通常的混合车辆动力系组合了电动机和常规的发动机。来自发动机和电动机的扭矩通常通过变速器被传送至车辆的从动轮。混合动力车辆的动力系的效率通常与发动机补充或代替电动机给车辆提供动力而必须在何种行驶条件下运行以及时间百分比有关。一些混合动力系采用单个电动机与发动机相组合。在这种动力系中，变速器输出、 以及因此车辆速度直接与发动机和电动机的速度和扭矩有关。另外一些混合动力系采用两个电动机与发动机相组合来向车辆提供动力。使用发动机与两个电动机的混合动力系可以将发动机和电动机连接至变速器，使得可以不依赖于车辆的速度和希望的加速度而选择发动机的扭矩和速度。通常通过改变来自两个电动机的各自扭矩贡献来实现对发动机的这种控制。因此，利用发动机与两个电动机相组合的混合动力系可以从发动机以及两个电动机中的每一个提供合适的扭矩贡献，从而提供提高的整体车辆效率。

发明内容
提供了一种可与多个用于发动和推进车辆的动力源相连接的混合机电变速器，包括输出部件和静止部件。该变速器还包括具有第一、第二、第三节点的第一行星齿轮组以及具有第四、第五、第六、第七、第八节点的复合行星齿轮组装置。动力源包括第一电动机/发电机、第二电动机/发电机、以及发动机。发动机和第一电动机/发电机每个都可操作地连接至第一行星齿轮组，第二电动机/发电机可操作地连接至第一和第二行星齿轮组中的每一个，输出部件可操作地连接至复合行星齿轮组。变速器由此一共提供四档或者四种模式， 包括前进低速传动模式、前进直接传动模式、前进超速传动模式、以及倒车模式。复合行星齿轮装置可以包括第二和第三行星齿轮组。在这种装置中，第一节点可以是第一行星齿轮组的环形齿轮部件，第二节点可以是第一行星齿轮组的齿轮架部件，第三节点可以是第一行星齿轮组的恒星齿轮部件。此外，第四节点则可以是第二行星齿轮组的恒星齿轮部件，第五节点可以是第三行星齿轮组的环形齿轮部件，第六节点可以是第三行星齿轮组的恒星齿轮部件，第七节点可以是第二行星齿轮组的环形齿轮部件。并且，第八节点则可以是与第三行星齿轮组的齿轮架部件固定连接的第二行星齿轮组的齿轮架部件。发动机可以可操作地连接至第一节点，第一电动机/发电机可以可操作地连接至第三节点，第二电动机/发电机可以可操作地连接至第二和第七节点，输出部件可以可操作地连接至第五节点。所述变速器可以包括第一扭矩传递装置、第二扭矩传递装置、第三扭矩传递装置、以及第四扭矩传递装置。在这种情况下，第一扭矩传递装置可接合以将第四节点固接(ground)至静止部件，第二扭矩传递装置可接合以将第四、第五、第六、第七以及第八节点中的任何一个锁定至第四、第五、第六、第七以及第八节点中另外的任一个。此外，第三扭矩传递装置可接合以将第六和第八节点中的一个固接至静止部件，第四扭矩传递装置可接合以将第七节点固接至静止部件。在上述布置中，接合第一扭矩传递装置并且不接合第二、第三、第四扭矩传递装置提供的是前进低速传动模式；接合第二扭矩传递装置并且不接合第一、第三、第四扭矩传递装置提供的是前进直接传动模式；接合第三扭矩传递装置并且不接合第一、第二、第四扭矩传递装置提供的是前进超速传动模式；接合第四扭矩传递装置并且不接合第一、第二、第三扭矩传递装置提供的是倒车模式。上述第一、第二、第三、第四扭矩传递装置中的任一个可以是能够在两个方向上传递扭矩的可选择性接合的制动器以及可选择性接合的离合器中的一种。此外，所述变速器还可以包括第五扭矩传递装置，其中第五扭矩传递装置将发动机固接至静止部件，从而使得所述变速器在没有发动机辅助的情况下通过第一、第二电动机/发电机提供前进低速传动模式以及倒车低速传动模式。第五扭矩传递装置可以是单向
离合器。在变速器中，发动机以及电动机/发电机与第一、第二、第三行星齿轮组的相应可操作性连接可以便于对发动机以及电动机/发电机用于发动以及推进车辆的速度和扭矩进行受控选择。 本发明还涉及以下技术方案。方案1. 一种可与多个动力源连接的混合机电变速器，包括 输出部件；
静止部件；
第一行星齿轮组，具有第一、第二和第三节点；以及复合行星齿轮装置，具有第四、第五、第六、第七和第八节点； 所述动力源包括 第一电动机/发电机； 第二电动机/发电机；以及发动机；
其中所述发动机和所述第一电动机/发电机每个都可操作地连接至所述第一行星齿轮组，所述第二电动机/发电机可操作地连接至所述第一和第二行星齿轮组中的每一个， 所述输出部件可操作地连接至所述复合行星齿轮组，使得所述变速器提供前进低速传动模式、前进直接传动模式、前进超速传动模式、以及倒车模式。方案2.方案1的变速器，其中
所述复合行星齿轮装置包括第二和第三行星齿轮组；
所述第一节点是所述第一行星齿轮组的环形齿轮部件，所述第二节点是所述第一行星齿轮组的齿轮架部件，所述第三节点是所述第一行星齿轮组的恒星齿轮部件；并且所述第四节点是所述第二行星齿轮组的恒星齿轮部件； 所述第五节点是所述第三行星齿轮组的环形齿轮部件； 所述第六节点是所述第三行星齿轮组的恒星齿轮部件； 所述第七节点是所述第二行星齿轮组的环形齿轮部件；并且所述第八节点是与所述第三行星齿轮组的齿轮架部件固定连接的所述第二行星齿轮组的齿轮架部件。方案3.方案1的变速器，其中 所述发动机可操作地连接至所述第一节点；
所述第一电动机/发电机可操作地连接至所述第三节点； 所述第二电动机/发电机可操作地连接至所述第二节点和所述第七节点；并且所述输出部件可操作地连接至所述第五节点。方案4.方案2的变速器，进一步包括
第一扭矩传递装置、第二扭矩传递装置、第三扭矩传递装置、以及第四扭矩传递装置； 其中
所述第一扭矩传递装置可接合以使所述第四节点固接至所述静止部件； 所述第二扭矩传递装置可接合以将所述第四、第五、第六、第七、第八节点中的任一个锁定至所述第四、第五、第六、第七、第八节点中另外的任一个；
所述第三扭矩传递装置可接合以使所述第六和第八节点中的一个固接至所述静止部件；并且
所述第四扭矩传递装置可接合以使所述第七节点固接至所述静止部件。方案5.方案4的变速器，其中，通过接合所述第一扭矩传递装置并且不接合所述第二、第三、第四扭矩传递装置，提供所述前进低速传动模式。方案6.方案4的变速器，其中，通过接合所述第二扭矩传递装置并且不接合所述第一、第三、第四扭矩传递装置，提供所述前进直接传动模式。方案7.方案4的变速器，其中，通过接合所述第三扭矩传递装置并且不接合所述第一、第二、第四扭矩传递装置，提供所述前进超速传动模式。方案8.方案4的变速器，其中，通过接合所述第四扭矩传递装置并且不接合所述第一、第二、第三扭矩传递装置，提供所述倒车模式。方案9.方案1的变速器，其中，所述第一、第二、第三、第四扭矩传递装置中的任一个是能够在两个方向上传递扭矩的可选择性接合的制动器和可选择性接合的离合器中的一种。方案10.方案1的变速器，进一步包括第五扭矩传递装置，其中，所述第五扭矩传递装置使所述发动机固接至所述静止部件，使得所述变速器在没有所述发动机辅助的情况下通过所述第一和第二电动机/发动机提供所述前进低速传动模式和所述倒车低速传动模式。方案11.方案10的变速器，其中，所述第五扭矩传递装置为单向离合器。方案12.方案1的变速器，其中，所述发动机以及所述电动机/发电机与所述第一、第二和第三行星齿轮组的相应可操作性连接便于对所述发动机以及所述电动机/发电机的速度和扭矩进行受控选择。方案13. —种混合动力系，包括 发动机；
第一电动机/发电机； 第二电动机/发电机；电可变变速器，具有 输出部件； 静止部件；
具有第一、第二和第三节点的第一行星齿轮组以及具有第四、第五、第六、第七和第八节点的复合行星齿轮装置；以及
第一扭矩传递装置、第二扭矩传递装置、第三扭矩传递装置、以及第四扭矩传递装置， 其中，所述第一扭矩传递装置可接合以使所述第四节点固接至所述静止部件，所述第二扭矩传递装置可接合以将所述第四、第五、第六、第七、第八节点中的任一个锁定至所述第四、 第五、第六、第七、第八节点中另外的任一个，所述第三扭矩传递装置可接合以使所述第六和第八节点中的一个固接至所述静止部件，所述第四扭矩传递装置可接合以使所述第七节点固接至所述静止部件， 其中
所述发动机和所述第一电动机/发电机每个都可操作地连接至所述第一行星齿轮组， 所述第二电动机/发电机可操作地连接至所述第一和第二行星齿轮组中的每一个，所述输出部件可操作地连接至所述复合行星齿轮组，使得所述变速器提供前进低速传动模式、前进直接传动模式、前进超速传动模式、以及倒车模式。方案14.方案13的混合动力系，其中
所述复合行星齿轮装置包括第二和第三行星齿轮组；
所述第一节点是所述第一行星齿轮组的环形齿轮部件，所述第二节点是所述第一行星齿轮组的齿轮架部件，所述第三节点是所述第一行星齿轮组的恒星齿轮部件；并且所述第四节点是所述第二行星齿轮组的恒星齿轮部件； 所述第五节点是所述第三行星齿轮组的环形齿轮部件； 所述第六节点是所述第三行星齿轮组的恒星齿轮部件； 所述第七节点是所述第二行星齿轮组的环形齿轮部件；并且
所述第八节点是与所述第三行星齿轮组的齿轮架部件固定连接的所述第二行星齿轮组的齿轮架部件。方案15.方案13的混合动力系，其中
通过接合所述第一扭矩传递装置并且不接合所述第二、第三、第四扭矩传递装置，提供所述前进低速传动模式；
通过接合所述第二扭矩传递装置并且不接合所述第一、第三、第四扭矩传递装置，提供所述前进直接传动模式；
通过接合所述第三扭矩传递装置并且不接合所述第一、第二、第四扭矩传递装置，提供所述前进超速传动模式；并且
通过接合所述第四扭矩传递装置并且不接合所述第一、第二、第三扭矩传递装置，提供所述倒车模式。方案16.方案13的混合动力系，其中，所述第一、第二、第三、第四扭矩传递装置中的任一个是能够在两个方向上传递扭矩的可选择性接合的制动器和可选择性接合的离合器中的一种。方案17.方案13的混合动力系，进一步包括第五扭矩传递装置，其中，所述第五扭矩传递装置使所述发动机固接至所述静止部件，使得所述变速器在没有所述发动机辅助的情况下通过所述第一和第二电动机/发动机提供所述前进低速传动模式和所述倒车低速传动模式。方案18.方案17的混合动力系，其中，所述第五扭矩传递装置为单向离合器。方案19.方案13的混合动力系，其中，所述发动机以及所述电动机/发电机与所述第一、第二、第三行星齿轮组的相应可操作性连接便于对所述发动机以及所述电动机/ 发电机的速度和扭矩进行受控选择。在结合附图的情况下，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点可以从下述关于实施本发明的最佳方式的详细描述中显而易见。


图1是应用于混合动力系中的电可变变速器的示意杠杆图(lever diagram)。图2是具有可选的发动机固接扭矩传递装置的电可变变速器的示意杠杆图。图3是根据一实施例的与图1的杠杆图相对应的采用三个行星齿轮组的动力系的不意符号图(stick diagam)。图4是根据第二实施例的与图1的杠杆图相对应的采用三个行星齿轮组的动力系的示意符号图。图5是根据实施例的具有电可变变速器的动力系的示意符号图。
具体实施例方式参照附图，其中相同的附图标记代表相同的构件，图1示出了混合动力系10。混合动力系10包括多个动力源，这多个动力源包括内燃发动机12、第一电动机/发电机14、 以及第二电动机/发电机16，所有这些都连接至整体用数字18指代的“电可变变速器 (EVT)”。正如本领域技术人员知道的，“电可变变速器”构成了与发动机12、第一电动机/ 发电机14、以及第二电动机/发电机16中的每一个可操作地连接的传动行星齿轮系。将发动机以及两个电动机/发电机的相应扭矩传送给行星齿轮系的不同部件允许其中一个动力源辅助或者平衡其他两个动力源中任一个的运行。因此，可操作地连接至EVT 18的一个发动机12与两个电动机/发电机14和16的组合允许发动机和电动机/发电机的速度和扭矩独立地被控制和选择，从而更有效率地向目标车辆提供动力。并且，与其他系统相比， 下文将更详细描述的混合动力系10的连接可以允许从整体上降低来自第一和第二电动机 /发电机这一组合的扭矩需求，同时提供可接受的车辆性能。EVT 18包括三个行星齿轮组，图1中用杠杆图形式表示。杠杆图是一种对诸如自动变速器的机械装置的构件的示意性表示。每个单独的杠杆代表一行星齿轮组或者一外部齿轮组。在行星齿轮组杠杆中，行星齿轮的三个基本机械构件各由一节点表示。因此，单个行星齿轮组杠杆包括三个节点一个为恒星齿轮部件，一个为行星齿轮架部件，一个为环形齿轮部件。每个行星齿轮组杠杆的节点之间的相对长度可用于表示每个相应齿轮组的环形齿轮-恒星齿轮比。这些杠杆比转而用于改变变速器的传动比，从而获得适当的比率以及比率进级(ratio progression).各个行星齿轮组的节点之间的机械耦合或者相互连接用细的水平线表示，诸如离合器和制动器的扭矩传递装置被表示为交错的指(interleavedfingers)。如果该装置是制动器，那么一组指被固接。关于杠杆图的格式、目的以及使用的进一步解释可以参见作者为Benford、Howard以及Leising、Maurice，题目为“The Lever Analogy:A New Tool in Transmission Analysis (杠杆类比法变速器分析中的一种新工具)”的1981年的SAE文献810102，通过参考将其全文并入本文。杠杆或第一行星齿轮组20包括分别为A、B和C的第一、第二和第三节点。节点 A、B、C表示第一行星齿轮组的第一、第二、第三部件，优选为环形齿轮部件、齿轮架部件以及恒星齿轮部件，但是没必要以这个顺序。EVT 18还包括第二行星齿轮组以及第三行星齿轮组。第二行星齿轮组和第三行星齿轮组连接成使得所得到的结构形成五节点杠杆，包括分别为D、E、F、G和H的第四、第五、第六、第七以及第八节点。第二和第三齿轮组中的每一个均具有第一、第二和第三部件，优选为环形齿轮部件、齿轮架部件以及恒星齿轮部件，但是没必要按照这个顺序。通常，正如本领域技术人员知道的，两个行星齿轮组可以相连从而建立五节点杠杆。在这个例子中，通过提供两个齿轮组的相应行星齿轮架之间的第一固定连接(即配对)、 以及借助于小齿轮-小齿轮或者“长的小齿轮(long-pinion)”连接的第二配对来建立五节点杠杆。整体上，这些连接使(关于共同中心轴的)单独旋转惯量的最大数目从六减小到五， 总的自由度从四减小到二。如此约束后，复合行星齿轮装置按照旋转速度的顺序提供第一、 第二、第三、第四、和第五节点。因此可以通过由用长的小齿轮桥接或者连接的两组行星齿轮组形成复合组来构建五节点杠杆。这种长的小齿轮可以是“直的(straight)”，即具有两个直径相同的相对端，因而需要至少一组额外的小齿轮来建立另外的节点；或者可以是“阶梯式的(st印ped) ”，S卩具有两个直径不同的相对端。此外，可以通过将三个行星齿轮组相互连接来建立五节点杠杆。由以上概述的任一方案的变型所建立的复合齿轮组按照旋转速度的顺序至少提供第一、第二、第三、第四、和第五节点。能够提供五节点杠杆的典型复合行星齿轮装置是双小齿轮集成结构齿轮组。这种双小齿轮集成结构齿轮组通常包括公共齿轮架部件、恒星齿轮部件、以及两组相互啮合的小齿轮，其中第一组小齿轮与恒星齿轮部件相互啮合。第一组小齿轮还与第二组小齿轮相互啮合并共同旋转。由于两组小齿轮相互啮合，因此，第二小齿轮组将第一小齿轮组的旋转方向反转。第一组小齿轮中的齿轮可具有与第二组小齿轮不同的个体直径，从而在第一和第二小齿轮组的齿轮间建立固定的比率。用这种由用长的小齿轮连接的两个行星齿轮组构成的复合集成结构齿轮组代替三个常规的齿轮组可以得到更为紧凑的齿轮系布置，其能够提供额外的变速器传动比，以及其方向与其输入方向相反的输出旋转。然而，如本领域技术人员明白的，可以构建各种复合行星齿轮装置来提供实现这种结果的五节点杠杆，并将它们置于图1的杠杆图的范围内。如图1所示，行星齿轮组22和23在节点H处持续连接，该节点优选地表示与齿轮组23的齿轮架部件连接的齿轮组22的齿轮架部件。节点E和G优选地表示齿轮组22的环形齿轮以及齿轮组23的环形齿轮，但不必按照这个顺序，节点E和G不连接。节点D和 F优选地表示齿轮组22的恒星齿轮以及齿轮组23的恒星齿轮，但不必按照这个顺序，节点 D和F类似地也不连接。还提供如上所述的“长的小齿轮”连接，使得行星齿轮组22与行星齿轮组23形成复合双小齿轮集成结构齿轮组22/23。发动机12、第一电动机/发电机14、以及第二电动机/发电机16通过输入部件装置可操作地连接至EVT 18。来自动力源的输入部件装置向EVT 18提供扭矩。输入部件装置包括用作输入部件M的发动机12的输出轴、用作输入部件沈的第二电动机/发电机16 的转子、以及用作输入部件观的第一电动机/发电机14的转子。输入部件M被配置为向 EVT 18提供发动机扭矩。输入部件沈和输入部件观各自被配置为分别从第二电动机/发电机、第一电动机/发电机向EVT 18提供扭矩。如图所示，第一节点A持续地连接至输入部件对，第二节点B持续地连接至输入部件沈，第三节点C持续地连接至输入部件观。虽然如图所示发动机12、第二电动机/发电机16、以及第一电动机/发电机14分别连接至节点A、B、C，但是与节点A、B、C的连接不必按照旋转速度的顺序。然而，发动机12在第一行星齿轮组处的连接可以只在不持续地连接至复合行星齿轮组的节点处。第一互连部件30持续地将第二节点B与第七节点G相互连接。第四节点D可通过第一扭矩传递装置34选择性地与EVT 18的静止部件或者外壳32相连接，从而将第四节点固接。第四节点D也可通过第二扭矩传递装置35选择性地与第六节点F借助于第二互连部件33相连接。第六节点F可通过第三扭矩传递装置36选择性地与EVT 18的静止部件或者外壳32相连接，从而将第六节点固接。第八节点H可通过第四扭矩传递装置37选择性地与EVT 18的静止部件或者外壳32相连接，从而将第八节点固接。如本领域技术人员明白的，第一、第二、第三、第四扭矩传递装置34、35、36、37可以配置为能选择性地或者自动地接合，并且能够在两个方向上传递扭矩。能够在两个方向上传递扭矩的扭矩传递装置的众所周知的例子是摩擦盘型离合器、制动器或者爪式离合器。第五节点E持续地与输出部件38相连接，输出部件38提供发动和推进车辆的输出扭矩。如本领域技术人员明白的，动力系10还具有电源(未示出)，例如一个或多个电池。 电源可操作地连接至电动机/发电机14和16，使得电动机/发电机可以向发动机12传递动力或者从发动机12接收动力。动力系10还包括控制器或者ECU (未示出)。控制器可操作地连接至电源以控制来自动力源的动力的分配或者控制向动力源的动力分配。图2表示的是包括有EVT 18AA的动力系10AA。动力系IOAA除了具有第五扭矩传递装置39之外，所有方面都与图1所示的动力系10相同，并且用相应的附图标记表示所有相同的元件。第五扭矩传递装置39优选为单向离合器，其被动地使节点A固接。功能上， 第五扭矩传递装置39用作制动器，通过将发动机12固接至静止部件32而锁定第一节点A， 从而便于在前进或倒退时的纯电力车辆推进。由于EVT 18AA具有明确的倒车档，第五扭矩传递装置39可以是被动的单向离合器，从而有效可靠地将发动机12固接并防止其向后旋转。转而，这种使发动机固接的能力能够实现车辆的“强的(strong)”纯电力发动(前进或者倒车)，即利用电动机/发电机14 和16这两者，并且能够传递与油门全开(full-throttle)发动机发动大体相等的扭矩。相比之下，如果不受益于明确的倒车档，可能最强的纯电力倒车发动，即利用电动机/发电机 14和16这两者，通常要求发动机12抵制向前旋转，而前进发动则要求发动机抵制向后旋转。因此，如果没有专用的倒车档，如本文所用的，那么对于“强的”纯电力发动扭矩能力而言，通常需要主动受控的双向离合器。图3表示的是具有EVT 118的动力系110。动力系110是图1所示的动力系10的第一个特定实施例。EVT 118用示意性的符号图表示，其示出了与图1的杠杆图相对应并由图1的杠杆图反映的特定行星齿轮组连接。虽然示出了特定的动力系110，然而将明白的是，该特定的实施例在本质上仅仅是示例性的，也可以考虑在图1的杠杆图范围内的其他动力系布置。EVT 118采用了三个差速齿轮组，优选为第一行星齿轮组140、第二行星齿轮组 150、以及第三行星齿轮组160。第一行星齿轮组140利用环形齿轮部件142，其包围在恒星齿轮部件144周围。齿轮架部件146可旋转地支撑多个啮合地接合环形齿轮部件142和恒星齿轮部件144的小齿轮。第二行星齿轮组150利用环形齿轮部件152，其包围在恒星齿轮部件巧4周围。第二行星齿轮组150还包括齿轮架部件156。第三行星齿轮组160利用环形齿轮部件162和齿轮架部件166，其中环形齿轮部件162包围在恒星齿轮部件164周围， 齿轮架部件166可旋转地支撑多个啮合地接合环形齿轮部件162和恒星齿轮部件164的小齿轮。齿轮架部件156和齿轮架部件166持续地彼此连接，从而提供整体式齿轮架结构。一组长的小齿轮170由齿轮架部件156和齿轮架部件166构成的整体式结构可旋转地支撑。 这组长的小齿轮170啮合地接合环形齿轮部件152和恒星齿轮部件154，此外还啮合地接合行星齿轮组160的小齿轮。输出部件38与环形齿轮部件162持续地连接。发动机12通过输入部件M持续地连接至环形齿轮部件142。第一电动机/发电机14通过输入部件28持续地连接至恒星齿轮部件144。第二电动机/发电机16通过输入部件沈持续地连接至齿轮架部件146，通过互连部件130持续地连接至环形齿轮部件152。 结果，齿轮架部件146持续地连接至环形齿轮部件152。因此，行星齿轮组140、150和160 之间的连接和相互作用通过图1所示的杠杆图反映。环形齿轮部件142、齿轮架部件146、 以及恒星齿轮部件144分别对应于图1中的节点A、B、C。恒星齿轮部件154、环形齿轮部件 162、恒星齿轮部件164、以及环形齿轮部件152分别与图1中的节点D、E、F、G对应，连接的齿轮架部件156和166与图1中的节点H对应。第一扭矩传递装置134可选择性地接合从而使恒星齿轮部件IM与静止部件132 (例如变速器外壳)固接。第二扭矩传递装置135可选择性地接合从而使恒星齿轮部件IM 与恒星齿轮部件164连接。第三扭矩传递装置136可选择性地接合从而使恒星齿轮部件 164与静止部件132固接。第四扭矩传递装置137可选择性地接合从而使连接的齿轮架部件156和166与静止部件132固接。扭矩传递装置134、135、136、137可以按照与图1中的相应扭矩传递装置34、35、36、37类似的方式接合，从而建立第一、第二、第三、第四电可变前进模式。图4表示的是具有EVT 118AA的动力系110AA。动力系110AA是图2所示的动力系IOAA的特定实施例。EVT 118用示意性符号图表示，其示出了与图2的杠杆图相对应并由图2的杠杆图所反映的特定行星齿轮组连接。此外，动力系110AA除了具有第五扭矩传递装置139外，所有方面都与图3所示的动力系110相同，并且所有相同的元件用相应的数字表示。如关于图2所述的，第五扭矩传递装置139优选为单向离合器。第五扭矩传递装置139可选择性地接合从而使发动机12固接至静止部件32并便于在前进或倒车时的纯电力车辆推进。虽然示出了特定的动力系110AA，但是将明白的是，该特定的实施例在本质上仅是示例性的，也可以考虑在图2的杠杆图范围内的其他动力系布置。图5表示的是具有EVT 118A的动力系110A。动力系IlOA是图1所示的动力系 10的第二个特定实施例。EVT 118A用示意性的符号图表示，其示出了与图1的杠杆图相对应并由图1的杠杆图反映的特定行星齿轮组连接。虽然示出了特定的动力系110A，但是将明白的是，该特定的实施例在本质上仅是示例性的，也可以考虑在图1的杠杆图范围内的其他动力系布置。EVT 118A采用三个差速齿轮组，优选为第一行星齿轮组140、第二行星齿轮组 150A、以及第三行星齿轮组160A。EVT 118A包括第一行星齿轮组140，与上述关于图3的 EVT 118所描述的相同。第二行星齿轮组150A采用环形齿轮部件152A，其包围在恒星齿轮部件154A周围。齿轮架部件156A可旋转地支撑多个啮合地接合恒星齿轮部件154A的小齿轮。第三行星齿轮组160A采用环形齿轮部件162A和齿轮架部件166A，其中环形齿轮部件162A包围在恒星齿轮部件164A周围，齿轮架部件166A可旋转地支撑多个啮合地接合环形齿轮部件162A的小齿轮。齿轮架部件156A和齿轮架部件166A持续地彼此连接，从而提供整体式齿轮架结构。一组长的小齿轮170A由齿轮架部件156A和齿轮架部件166A构成的整体式结构可旋转地支撑。这组长的小齿轮170A啮合地接合环形齿轮部件152A和恒星齿轮部件164A，此外还啮合地接合行星齿轮组150A的小齿轮以及行星齿轮组160A的小齿轮。输出部件38与环形齿轮部件162A持续地连接。与图1的动力系110相同，动力系IlOA的发动机12通过输入部件M持续地连接至环形齿轮部件142。类似地，第一电动机/发电机14通过输入部件28持续地连接至恒星齿轮部件144，第二电动机/发电机16通过输入部件沈持续地连接至齿轮架部件146，通过互连部件130持续地连接至环形齿轮部件152。从而，齿轮架部件146持续地连接至环形齿轮部件152。因此，行星齿轮组140、150A、160A之间的连接和相互作用通过图1所示的杠杆图反映。环形齿轮部件142、齿轮架部件146、以及恒星齿轮部件144分别对应于图 1中的节点A、B、C。恒星齿轮部件164A、环形齿轮部件162A、恒星齿轮部件154A、以及环形齿轮部件152A分别与图1中的节点D、E、F、G对应，连接的齿轮架部件156A和166A与图1 中的节点H对应。第一扭矩传递装置134可选择性地接合从而使恒星齿轮部件164A与静止部件132 固接。第二扭矩传递装置135可选择性地接合从而使恒星齿轮部件154A与恒星齿轮部件 164A连接。第三扭矩传递装置136可选择性地接合从而使恒星齿轮部件154A与静止部件 132固接。第四扭矩传递装置137可选择性地接合从而使连接的齿轮架部件156A和166A 与静止部件132固接。扭矩传递装置134、135、136、137可以按照与图1中的相应扭矩传递装置34、35、36、37类似的方式接合，从而建立第一、第二、第三、第四电可变前进模式。虽然没有具体示出，但动力系IlOA还可以被配置为具有第五扭矩传递装置139， 与图4所示的布置类似。如关于图4所述，第五扭矩传递装置139将可选择性地接合从而使发动机12与静止部件132固接，并便于在前进或倒车时的纯电力车辆推进。图1中所示的动力系10的第一电可变前进模式是通过接合第一扭矩传递装置34 并且不接合第二、第三、第四扭矩传递装置35、36、37而建立的第二电动机/发电机16和输出部件38之间的低速传动连接。该低速传动前进模式在输入部件沈和输出部件38之间提供了有利的低传动比，即大于1 :1，从而倍增了电动机/发电机14和16所产生的扭矩， 进而使得这两个电动机/发电机即使在没有发动机12辅助的情况下也足够发动车辆。动力系10的第二电可变前进模式是通过接合第二扭矩传递装置35并且不接合第一、第三、第四扭矩传递装置34、36、37而建立的第二电动机/发电机16和输出部件38之间的直接传动连接。直接传动前进模式在输入部件26和输出部件38之间提供1 :1的传动比，从而使得电动机/发电机14和16和/或发动机12所产生的扭矩可以维持较高的车速。动力系10的第三电可变前进模式是通过接合第三扭矩传递装置36并且不接合第一、第二、第四扭矩传递装置35、36、37而建立的第二电动机/发电机16和输出部件38之间的超速传动连接。超速传动前进模式在输入部件26和输出部件38之间提供小于1 :1的传动比，从而使得电动机/发电机14和16和/或发动机12以较低的旋转速度运行同时维持较高的车速。动力系10的第四模式是通过接合第四扭矩传递装置37并且不接合第一、第二、第三扭矩传递装置34、35、36而建立的第二电动机/发电机16和输出部件38之间的电可变倒车连接。本文提供的倒车模式可以是输入部件沈和输出部件38之间的低速传动连接、 直接传动连接或者超速传动连接。这种电可变倒车连接可以通过发动机12适当地驱使车辆倒退，无论与电动机/发电机14和16结合与否；并且也允许仅通过所述两个电动机/发电机实现纯电力倒车。虽然关于动力系IlOA没有具体示出，但是本领域技术人员明白的是，与动力系 110 (如关于图4的动力系110AA所述的)类似地，动力系IlOA可以被配置为包括可以选择性接合的第五扭矩传递装置139。如关于动力系110AA所述的，第五扭矩传递装置139与以上关于图2所示的EVT 18AA所述的第五扭矩传递装置39类似。在这种情况下，EVT 118 或118A将具有将发动机12固接至静止部件132的能力，从而便于在前进或倒车时的纯电力车辆推进。如上关于EVT 18AA所述的，第五扭矩传递装置39优选为单向离合器，其可作为防止发动机12向后旋转的制动器。如本领域技术人员很容易明白的，一般而言，EVT 118 和118A对于前轮驱动车辆架构是适合的，因为输出部件38位于对于前轮驱动车辆应用共有的横向布置非常适合的位置处。分别采用图1和图2中的动力系10或IOAA的车辆可以在前进低速传动模式下从静止状态发动，然后切换到在前进直接传动模式下被推进，然后进一步切换到在更有效率的前进超速传动模式下被推进，从而维持较高的车速。此外，还可以在倒车模式下驱使这种车辆。第一电动机/发电机14和第二电动机/发电机16的组合的大小被设计为足以提供足够的输入扭矩，从而在没有发动机12辅助的情况下以EVT 18或EVT 18AA的前进或者倒车模式在大范围速度上发动和推进车辆。虽然已经详细描述了实施本发明的最佳方式，但是本发明相关技术领域的技术人员将会意识到在所附权利要求范围内实践本发明的各种替代设计以及实施例。
权利要求
1.一种可与多个动力源连接的混合机电变速器，包括 输出部件；静止部件；第一行星齿轮组，具有第一、第二和第三节点；以及复合行星齿轮装置，具有第四、第五、第六、第七和第八节点； 所述动力源包括 第一电动机/发电机； 第二电动机/发电机；以及发动机；其中所述发动机和所述第一电动机/发电机每个都可操作地连接至所述第一行星齿轮组，所述第二电动机/发电机可操作地连接至所述第一和第二行星齿轮组中的每一个， 所述输出部件可操作地连接至所述复合行星齿轮组，使得所述变速器提供前进低速传动模式、前进直接传动模式、前进超速传动模式、以及倒车模式。
2.权利要求1的变速器，其中所述复合行星齿轮装置包括第二和第三行星齿轮组；所述第一节点是所述第一行星齿轮组的环形齿轮部件，所述第二节点是所述第一行星齿轮组的齿轮架部件，所述第三节点是所述第一行星齿轮组的恒星齿轮部件；并且所述第四节点是所述第二行星齿轮组的恒星齿轮部件； 所述第五节点是所述第三行星齿轮组的环形齿轮部件； 所述第六节点是所述第三行星齿轮组的恒星齿轮部件； 所述第七节点是所述第二行星齿轮组的环形齿轮部件；并且所述第八节点是与所述第三行星齿轮组的齿轮架部件固定连接的所述第二行星齿轮组的齿轮架部件。
3.权利要求1的变速器，其中所述发动机可操作地连接至所述第一节点； 所述第一电动机/发电机可操作地连接至所述第三节点； 所述第二电动机/发电机可操作地连接至所述第二节点和所述第七节点；并且所述输出部件可操作地连接至所述第五节点。
4.权利要求2的变速器，进一步包括第一扭矩传递装置、第二扭矩传递装置、第三扭矩传递装置、以及第四扭矩传递装置； 其中所述第一扭矩传递装置可接合以使所述第四节点固接至所述静止部件； 所述第二扭矩传递装置可接合以将所述第四、第五、第六、第七、第八节点中的任一个锁定至所述第四、第五、第六、第七、第八节点中另外的任一个；所述第三扭矩传递装置可接合以使所述第六和第八节点中的一个固接至所述静止部件；并且所述第四扭矩传递装置可接合以使所述第七节点固接至所述静止部件。
5.权利要求4的变速器，其中，通过接合所述第一扭矩传递装置并且不接合所述第二、 第三、第四扭矩传递装置，提供所述前进低速传动模式。
6.权利要求4的变速器，其中，通过接合所述第二扭矩传递装置并且不接合所述第一、 第三、第四扭矩传递装置，提供所述前进直接传动模式。
7.权利要求4的变速器，其中，通过接合所述第三扭矩传递装置并且不接合所述第一、 第二、第四扭矩传递装置，提供所述前进超速传动模式。
8.权利要求4的变速器，其中，通过接合所述第四扭矩传递装置并且不接合所述第一、 第二、第三扭矩传递装置，提供所述倒车模式。
9.权利要求1的变速器，其中，所述第一、第二、第三、第四扭矩传递装置中的任一个是能够在两个方向上传递扭矩的可选择性接合的制动器和可选择性接合的离合器中的一种。
10.一种混合动力系，包括 发动机；第一电动机/发电机； 第二电动机/发电机； 电可变变速器，具有 输出部件； 静止部件；具有第一、第二和第三节点的第一行星齿轮组以及具有第四、第五、第六、第七和第八节点的复合行星齿轮装置；以及第一扭矩传递装置、第二扭矩传递装置、第三扭矩传递装置、以及第四扭矩传递装置， 其中，所述第一扭矩传递装置可接合以使所述第四节点固接至所述静止部件，所述第二扭矩传递装置可接合以将所述第四、第五、第六、第七、第八节点中的任一个锁定至所述第四、 第五、第六、第七、第八节点中另外的任一个，所述第三扭矩传递装置可接合以使所述第六和第八节点中的一个固接至所述静止部件，所述第四扭矩传递装置可接合以使所述第七节点固接至所述静止部件， 其中所述发动机和所述第一电动机/发电机每个都可操作地连接至所述第一行星齿轮组， 所述第二电动机/发电机可操作地连接至所述第一和第二行星齿轮组中的每一个，所述输出部件可操作地连接至所述复合行星齿轮组，使得所述变速器提供前进低速传动模式、前进直接传动模式、前进超速传动模式、以及倒车模式。
全文摘要
本发明涉及具有两个电动机/发电机的四模式混合动力系。具体提供了一种可与多个动力源连接的混合机电变速器，其包括输出部件和静止部件。所述变速器还包括具有第一、第二、第三节点的第一行星齿轮组以及具有第四、第五、第六、第七和第八节点的复合行星齿轮装置。所述动力源包括发动机、第一电动机/发电机、以及第二电动机/发电机。所述发动机和第一电动机/发电机中的每个都可操作地连接至所述第一行星齿轮组。所述第二电动机/发电机可操作地连接至所述第一和第二行星齿轮组中的每一个。所述输出部件可操作地连接至所述复合行星齿轮组。如此配置后，所述变速器提供用于发动和推进车辆的低速传动档、直接传动档、超速传动档、以及倒车档。
文档编号F16H61/688GK102192287SQ20111006442
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者A·W·菲利普斯 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司