用于车辆的驱动装置的制作方法

专利名称：用于车辆的驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于车辆的驱动装置，具体地说，涉及用于改善包括电动机和齿轮设备的驱动装置的组装性能的技术，以及防止驱动装置的设备尺寸增大的技术，其中所述驱动装置包括电动机和带有旋转轴的旋转设备。
背景技术：
此前已知一种驱动装置，包括第一电动机、第一齿轮设备、第二电动机和第二齿轮设备。例如，它相当于专利文献1公开的用于混合动力车辆的驱动装置。根据专利文献1公开的装置，设置有起动力分配设备作用的行星齿轮单元作为第一齿轮设备，来自发动机的动力经过这个第一齿轮设备以被分开的模式传递到第一电动机和第二齿轮设备。此外，第二齿轮设备包括用作齿轮减速机构的行星齿轮单元，经这个齿轮减速机构将旋转减速并传递到驱动轮。另外，第一电动机主要起发电机的作用，第二电动机主要起电动机作用以产生辅助动力，从而和发动机传来的动力单独地对驱动轮进行驱动。
在上述专利文献1中，驱动装置包括壳体，该壳体具有第一壳体到第三壳体。第一壳体中容纳了第一电动机和第一齿轮设备，第二壳体中容纳了第二电动机，第三壳体中容纳了第二齿轮设备。在组装这种结构的驱动装置时，将第一电动机和第一齿轮设备容纳在第一壳体中形成第一单元，并将第二电动机容纳在第二壳体中形成第二单元，同时将第二齿轮设备容纳在第三壳体中构成第三单元。然后，将第一单元和第三单元分别组装到第二单元的两侧。
尚未审查的日本专利公开No.2003-191759[专利文献2]尚未审查的日本专利公开No.2003-191761[专利文献3]尚未审查的日本专利公开No.2003-336725
采用类似于专利文献1中公开的形成为单独单元形式的第二电动机和第二齿轮设备，分立元件的数目往往会增多，造成组装性能恶化。
本发明是在考虑到上述问题的背景下进行的，一个目的是提供一种组装性能得到提高的、用于车辆的驱动装置。
同时，此前还已知另一种驱动装置，它包括电动机和具有旋转轴的旋转设备(例如参见专利文献1)。在专利文献1中，将起齿轮减速机构作用的行星齿轮单元设在用作旋转设备的电动机附近，使得由安装在壳体上的支撑壁对行星齿轮单元的旋转轴进行支撑。
采用包括电动机和具有旋转轴的旋转设备的这样一种驱动装置，电动机的定子通过间隔件以螺栓紧固方式紧固到壳体。在此情况下，如果将支撑壁和间隔件单独地固定到壳体，就需要预备相应的安装空间，可能造成驱动装置的尺寸(特别是较大尺寸的直径)增大。
因此，本发明的第二个目的是提供一种用于车辆的驱动装置，即使在电动机定子与壳体之间设有间隔件、并且旋转设备的旋转轴由安装在壳体上的支撑壁支撑的情况下，它也可以防止大尺寸扩大。

发明内容
为了达到上述第一个目的，本发明在第一个方面特征在于一种用于车辆的驱动装置，具有第一电动机、第一齿轮设备、第二电动机和第二齿轮设备，包括(i)一个动力传递部分，包括壳体、容纳在所述壳体中所述第二电动机和所述第二齿轮设备；(ii)所述第二齿轮设备的至少一端由安装在所述壳体上的第一支撑壁支撑；(iii)所述第二电动机容纳在室中，所述室形成于所述壳体中，与所述第二齿轮设备关于所述第一支撑壁相反，并用于在其中容纳所述第二电动机；并且(iv)所述第二电动机具有由第二支撑壁支撑的旋转轴，所述第二支撑壁固定到所述壳体的与所述第一支撑壁关于所述第二电动机相反的一侧。
根据第一方面，第二齿轮设备和第二电动机容纳在一个壳体中，安装在壳体上的第一支撑壁和第二支撑壁分别支撑第二齿轮设备以及第二电动机的旋转轴。这使得第二齿轮设备和第二电动机可以用作一个动力传递部分，使得驱动装置的组装性能得到提高。
优选地，根据本发明的第二个方面，用于车辆的驱动装置构造成使得另外的动力传递部分包括第一电动机和第一齿轮设备。这使得驱动装置能够包括两个动力传递部分。因此，在两个动力传递部分分别组装之后，只需将这些组成零件彼此耦合到一起即可组装好驱动装置。这使得驱动装置的组装性能得到进一步提高。
优选地，根据本发明的第三个方面，用于车辆的驱动装置构造成使得所述另外的动力传递部分具有第二壳体；所述第二壳体包括将所述第二壳体分成第一容纳室和第二容纳室的壁元件，所述第一容纳室容纳所述第一电动机，所述第二容纳室容纳所述第一齿轮设备；并且所述第一电动机和所述第一齿轮设备彼此耦合，从而在所述壁元件置于其间的情况下提供动力传递能力。采用这样的结构，在第一齿轮设备与第一电动机之间保持动力传递的情况下，可以从壳体一侧容纳第一齿轮设备而从壳体另一侧容纳第一电动机，使得组装性能得到进一步提高。
根据本发明的第四个方面，用于车辆的驱动装置优选地构造成所述一个传递部分和所述另外的传递部分彼此连接。但是，也可以在这两个动力传递部分之间加入第三动力传递部分。
根据本发明的第五个方面，在第一方面提到的本发明对于第二齿轮设备包括多个行星齿轮单元的情况特别有效。通过使用这样的多个行星齿轮单元，组成零件的数目易于增多，给组装性能带来问题。但是，即使第二齿轮设备包括多个行星齿轮单元，本发明第一个方面所述的结构也使第二电动机和第二齿轮设备能够形成为一个单元。
即，在此情况下组装第二齿轮设备之后，容纳第一支撑壁和第二电动机，随后安装第二支撑壁。因此，第二电动机和第二齿轮设备可以构造成一个单元。因此，不需要在单独的单元中形成第二电动机和第二齿轮设备，减少了形成驱动装置的单元总数，从而提高了组装性能。
优选地，在本发明的第六个方面，用于车辆的驱动装置构造成所述第一支撑壁具有外周表面，所述外周表面与所述壳体的内周表面保持抵接接触；并且所述第二电动机的旋转轴由所述第一支撑壁可旋转地支撑。采用这样的结构，由于可以以高精度在径向对第一支撑壁进行定位，所以可以以高精度对第一支撑壁支撑的第二电动机的转子旋转轴的轴向位置进行支撑。
优选地，在本发明的第七个方面，用于车辆的驱动装置构造成所述第二支撑壁具有外周表面，所述外周表面与所述壳体的内周表面保持抵接接触。采用这样的结构，固定在壳体上的两个支撑壁将第二电动机的转子支撑轴支撑在第二电动机两侧高精度的径向位置处。这样，第二电动机的转子支撑轴可以有以进一步提高的精度固定的轴向位置。
优选地，在本发明的第八个方面，所述第二支撑壁由凹入部分和所述第二支撑壁的外周边缘形成，所述凹入部分沿轴向凹入以容纳所述第二电动机的定子线圈，所述第二支撑壁的外周边缘连接到所述凹入部分的开口边缘。采用这样的布置，将第二电动机的定子线圈容纳在轴向凹入部分可以有效地利用空间，使得驱动装置的轴向长度缩短。
优选地，在本发明的第九个方面，所述第一齿轮设备由所述第二壳体的所述壁元件可旋转地支撑；在本发明的第十个方面，所述第一支撑壁由螺钉固定到所述壳体；在本发明的第十一个方面，所述第二支撑壁由螺钉固定到所述壳体。采用这样的结构，第一支撑壁和第二支撑壁可以容易地组装到壳体。
为了达到上述第二个目的，本发明在第十二个方面的特征在于一种用于车辆的驱动装置，包括(i)电动机；(ii)具有旋转轴的旋转设备；(iii)通过间隔件安装在壳体上的所述电动机的定子；并且(iv)所述旋转设备的所述旋转轴由安装在所述壳体上的支撑壁可旋转地支撑，(v)其中，所述间隔件和所述支撑壁彼此一体形成。
为了达到上述目的，本发明在第十三个方面的特征在于一种用于车辆的驱动装置，包括(i)电动机；(ii)具有旋转轴的旋转设备；并且(iii)所述旋转设备的所述旋转轴由安装在壳体上的支撑壁可旋转地支撑，(iv)其中，在所述支撑壁置于所述电动机的定子与所述壳体之间的状态下，所述定子和所述支撑壁都由螺钉一体紧固到所述壳体。
根据本发明的第十二个方面，由于间隔件与支撑壁一体形成，所以将支撑壁固定到壳体使间隔件能够同时固定到壳体。因此，不需要设置用于将间隔件单独固定到壳体的结构。这使得能够避免驱动装置尺寸的增大。
根据本发明的第十三个方面，置于壳体与电动机定子之间的支撑壁用作电动机定子与壳体之间的间隔件。因此，不需要单独设置间隔件，使得能够避免驱动装置尺寸增大达一个与待安装的间隔件空间相当的程度。
优选地，根据本发明的第十四个方面，所述旋转设备是齿轮设备，所述齿轮设备具有齿轮和齿轮轴。更优选地，根据本发明的第十五个方面，所述齿轮设备具有多个行星齿轮单元。
优选地，所述旋转设备的旋转轴由支撑壁可旋转地支撑；根据本发明的第十六个方面，所述电动机还具有由所述支撑壁可旋转地支撑的转子。
优选地，根据本发明的第十七个方面，所述齿轮设备的所述齿轮轴一端由所述支撑壁支撑，另一端由所述电动机的转子支撑轴支撑。


图1是根据本发明的一种实施例，对用于混合动力车辆的驱动装置进行说明的简图。
图2是操作表，图示了图1所示实施例的混合动力车辆所用驱动装置的换档操作之间关系、以及用于其中的液压式摩擦耦合设备的操作组合，所述驱动装置可以在无级变速换档状态或有级变速换档状态下工作。
图3是示出当图1所示实施例的混合动力车辆所用驱动装置以有级变速换档状态工作时各个不同档位中旋转元件相对转速的共线图。
图4是示出切换到无级变速换档状态下的动力分配机构一种示例的图，该图与图3所示共线图中的动力分配机构的部分对应。
图5的图示出了通过啮合切换离合器C0而将动力分配机构切换到有级变速换档状态的状态，该图与图3所示共线图中动力分配机构的部分对应。
图6是对图1所示实施例的驱动装置中设置的电子控制设备的输入信号和输出信号进行说明的图。
图7是对图4所示电子控制设备执行的主要控制操作进行说明的功能框图。
图8的图示出图7所示切换控制装置为切换到无级变速控制区域或有级变速控制区域所用的预先存储的关系。
图9的图示出了图7所示切换控制装置所用的预先存储的关系，该图表示的关系与图8所示关系不同。
图10是示出作为手动操作换档设备的换档操作设备46的一种示例的视图。
图11是图1所示驱动装置的剖视图。
图12是图1所示驱动装置第一单元的剖视图。
图13是图1所示驱动装置第二单元的局部放大剖视图。
(标号说明)10用于车辆的驱动装置12壳体12a第一壳体(第二壳体)12b第二壳体16动力分配机构(第一齿轮设备)20有级自动变速器(第二齿轮设备)26、28、30行星齿轮单元70第一单元(第一动力传递部分)72分隔壁(壁元件)100第二单元(第二动力传递部分)104(自动变速器的)输入轴106第一支撑壁106c外周圆筒(间隔件)112第二定子114第二转子116第二转子支撑轴118螺钉122第二支撑壁
122b凹入部分122c外周边缘124螺钉M1第一电动机M2第二电动机具体实施方式
下面将参考附图对本发明的实施例进行说明。图1是根据本发明的一种实施例，对用于混合动力车辆的驱动装置10进行说明的简图。驱动装置10包括驱动装置输入轴14、动力分配机构16、自动变速器20和驱动装置输出轴20，它们都共轴布置在变速器壳体12(下文中简称为“壳体12”)中，壳体12作为固定到车体的不可旋转的部件。驱动装置输入轴14作为输入旋转部件固定到壳体12。动力分配机构16通过未示出的脉动吸收减震器(减震设备)直接或间接地连接到输入轴14。
有级自动变速器20串联布置在分配机构16和将要与之相连的驱动装置输出轴22之间。驱动装置输出轴22作为输出旋转部件连接到自动变速器20。在本实施例中，动力分配机构16和有级自动变速器20分别对应于权利要求中的第一齿轮设备和第二齿轮设备。在第二实施例中，上述自动变速器20对应于权利要求中的齿轮设备，即旋转设备。
这种驱动装置10适用于横置式FR车辆(前置发动机、后轮驱动式车辆)，并如图7所示布置在以发动机8为形式的驱动动力源与成对驱动轮38之间，以通过差动齿轮设备36(终减速齿轮)和成对的驱动轴将车辆驱动力传递到成对驱动轮38。应当注意，图1中略去了驱动装置10中关于其轴线对称地构成的下半部分。
动力分配机构16是对输入到驱动装置输入轴14的发动机8的输出进行合成和分配的机械式机构。即，它将发动机8的输出分配到第一电动机M1和传动部件18，并将发动机8和第一电动机M1的输出进行合成并将其输出到传动部件18。第二电动机M2与传动部件18可旋转地成为一体。在本实施例中，第一电动机M1和第二电动机M2是也能够起发电机的作用的所谓的电动机/发电机。第一电动机M1应当至少起发电机作用，以在产生反作用力的同时产生电能；第二电动机M2应当至少起电动机作用，以产生车辆的驱动力。
动力分配机构16包括单小齿轮式第一行星齿轮单元24、切换离合器C0和切换制动器B0，其中第一行星齿轮单元24的传动比ρ1例如约为0.418。第一行星齿轮单元24具有作为旋转元件的第一太阳轮S1、第一行星轮P1、第一齿轮架CA1和第一齿圈R1，其中第一行星轮P1被第一齿轮架CA1支撑为可以围绕其自身轴线自转并围绕第一太阳轮S1的轴线公转，第一齿圈R1通过第一行星轮P1与第一太阳轮S1啮合。用ZS1和ZR1分别表示第一太阳轮S1和第一齿圈R1的齿数，则上述传动比ρ1可以由ZS1/ZR1表示。
在动力分配机构16中，第一齿轮架CA1连接到驱动装置输入轴14，即连接到发动机8；第一太阳轮S1连接到第一电动机M1；第一齿圈R1连接到传动部件18。切换制动器B0布置在第一太阳轮S1与壳体12之间，切换离合器C0布置在第一太阳轮S1与第一齿轮架CA1之间。在将切换离合器C0和切换制动器B0松开时，第一太阳轮S1、第一齿轮架CA1和第一齿圈R1处于能够彼此相对旋转来执行差动功能的差动状态。因此，发动机8的输出被分配到第一电动机M1和传动部件18，分配到第一电动机M1的部分输出用来由此产生功率，即电能。第二电动机M2由第一电动机M1产生的电能或所储存的电能驱动旋转。因此，动力分配机构16处于例如无级变速的换档状态，在该状态下，无论发动机8的转速如何，传动部件18的转速都连续改变。
即，使动力分配机构16处于差动状态，在该状态下，速比γ0(驱动装置输入轴14的转速/传动部件18的转速)从最小值γ0min电控变化到最大值γ0max。例如，为了起到以电控无级变速器作用，其中速比γ0从最小值γ0min到最大值γ0max连续变化，而使之处于差动状态下，例如处于无级变速的换档状态。
在该状态下，在通过发动机8的输出使车辆运行期间，当通过啮合切换离合器C0使第一太阳轮S1和第一齿轮架CA1啮合成一体时，第一行星齿轮单元24的旋转元件(包括第一太阳轮S1、第一齿轮架CA1和第一齿圈R1)处于锁定状态，或可以作为一个单元而旋转的非差动状态。因此，发动机8的转速与传动部件18的转速彼此一致，使得动力分配机构16处于固定换档状态，它起变速器作用，所述变速器具有等于1的固定速比γ0。
此后，通过啮合切换制动器B0而不啮合切换离合器C0，使动力分配机构16处于锁定状态或非差动状态，在该状态下，第一太阳轮S1处于不可转状态，造成第一齿圈R1的转速高于第一齿轮架CA1的转速，使得动力分配机构16处于固定换档状态，它起增速变速器作用，所述增速变速器具有小于1的固定速比γ0，例如约为0.7。
在上述实施例中，切换离合器C0和制动器B0选择性地使第一行星齿轮单元24处于差动状态和处于锁定状态，以作为差动限制设备来对旋转元件的差动操作进行限制。即，在差动状态(无级变速状态)下，第一行星齿轮单元24起电控无级变速器作用，该变速器的变速比可以连续变化。在锁定状态或固定换档状态下，第一行星齿轮单元24的无级变速换档操作被禁止，不能作为电控无级变速器，其变速比变化受到锁定。因此，在锁定状态下，第一行星齿轮单元24作为变速器工作，该变速器具有单一档位或多个档位。
自动变速器20包括多个行星齿轮单元，即单小齿轮式第二行星齿轮单元26、单小齿轮式第三行星齿轮单元28和单小齿轮式第四行星齿轮单元30。第二行星齿轮单元26包括第二太阳轮S2、第二行星轮P2、第二齿轮架CA2和第二齿圈R2，其中第二齿轮架CA2将第二行星轮P2支撑为可以围绕其自身轴线和围绕第二太阳轮S2的轴线旋转，第二齿圈R2通过第二行星轮P2与第二太阳轮S2啮合，并且第二行星齿轮单元26具有例如约为0.562的传动比ρ2。
第三行星齿轮单元28包括第三太阳轮S3、第三行星轮P3、第三齿轮架CA3和第三齿圈R3，其中第三齿轮架CA3将第三行星轮P3支撑为可以围绕其自身轴线和围绕第三太阳轮S3的轴线旋转，第三齿圈R3通过第三行星轮P3与第三太阳轮S3啮合，并且第三行星齿轮单元28具有例如约为0.425的传动比ρ3。第四行星齿轮单元30包括第四太阳轮S4、第四行星轮P4、第四齿轮架CA4和第四齿圈R4，其中第四齿轮架CA4将第四行星轮P4支撑为可以围绕其自身轴线和围绕第四太阳轮S4的轴线旋转，第四齿圈R4通过第四行星轮P4与第四太阳轮S4啮合，并且第四行星齿轮单元30具有例如约为0.421的传动比ρ4。
分别用ZS2、ZR2、ZS3、ZR3、ZS4和ZR4表示第二太阳轮S2、第二齿圈R2、第三太阳轮S3、第三齿圈R3、第四太阳轮S4和第四齿圈R4的齿数，则上述传动比ρ2、ρ3和ρ4可以分别由ZS2/ZR2、ZS3/ZR3和ZS4/ZR4表示。
在自动变速器20中，第二太阳轮S2和第三太阳轮S3一体地彼此相互固定成一个单元，并且通过第二离合器C2选择性地连接到传动部件18并通过第一制动器B1选择性地固定到壳体12。第二齿轮架CA2通过第二制动器B2选择性地连接到壳体12，第四齿圈R4通过第三制动器B3选择性地固定到变速器壳体12。第二齿圈R2、第三齿轮架CA3和第四齿轮架CA4一体地彼此相互固定，并固定到输出轴22。第三齿圈R3和第四太阳轮S4一体地彼此相互固定，并选择性地通过第一离合器C1连接到传动部件18。
切换离合器C0、第一离合器C1、第二离合器C2、切换制动器B0、第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3是车辆自动变速器中传统使用的液压式摩擦耦合设备。摩擦耦合设备包括湿式多片离合器或带形制动器，在湿式多片离合器中，由液压致动器迫使多个相互重叠的摩擦片彼此抵靠；在带形制动器中，由液压致动器使缠绕在转鼓外周边表面上的一条带或两条带的一端张紧。
在这样构成的驱动装置10中，如图2的操作表所示，通过啮合切换离合器C0、第一离合器C1、第二离合器C2、切换制动器B0、第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3而选择性地建立第一档位(第一速度档)到第五档位(第五速度档)、倒档位(后驱动档)和空档位中的一种。这些档位具有以几何级数关系变化的对应速比γ(输入轴速度NIN/输出轴速度NOUT)。
特别是，在本实施例中，由于设置了切换离合器C0和制动器B0，动力分配机构16除了以无级变速器形式工作而处于无级变速换档状态之外，还可以选择性地以单档或多档变速器形式工作而处于固定换档状态，所述单档或多档变速器具有一种或不少于两种变速比。在驱动装置10中，由自动变速器20和通过啮合切换离合器C0或切换制动器B0而处于固定换档状态的动力分配机构16来构成有级变速器。此外，由自动变速器20和通过都不啮合切换离合器C0和制动器B0而处于无级变速换档状态的动力分配机构16来构成无级变速的变速器。
例如，当驱动装置10用作有级变速器时，如图2所示，啮合切换离合器C0、第一离合器C1和第三制动器B3建立了第一档位，第一档位具有例如约为3.357的最高速比γ1；啮合切换离合器C0、第一离合器C1和第二制动器B2建立了第二档位，第二档位具有低于速比γ1的例如约为2.180的速比γ2。另外，啮合切换离合器C0、第一离合器C1和第一制动器B1建立了第三档位，第三档位具有低于速比γ2的例如约为1.424的速比γ3；啮合切换离合器C0、第一离合器C1和第二离合器C2建立了第四档位，第四档位具有低于速比γ3的例如约为1.000的速比γ4。
啮合第一离合器C1、第二离合器C2和切换制动器B0建立了第五档位，第五档位具有低于速比γ4的例如约为0.705的速比γ5。另外，啮合第二离合器C2和第三制动器B3建立了倒档位，倒档位具有例如约为3.209的速比γR，该速比处于速比γ1与γ2之间。通过只啮合切换离合器C0可以建立空档位N。
但是，当驱动装置10用作无级变速的变速器时，如图2所示，切换离合器C0和切换制动器B0都被松开。由此，动力分配机构16作为无级变速的变速器，而与其串联的自动变速器20作为有级变速器。将要输入到处于第一档位、第二档位、第三档位和第四档位之一的自动变速器20的转速(即传动部件18的转速)连续改变，使得可以针对每个档位获得连续的变速比宽度。因此，由于自动变速器20的速比可以跨越相邻档位连续改变，所以驱动装置10的总速比γT连续可变。
图3所示共线图用直线表示驱动装置10的各个档位中不同旋转元件的转速之间的关系。驱动装置10由动力分配机构16和自动变速器20构成，动力分配机构16作为无级变速换档部分或第一换档部分，自动变速器20作为有级变速换档部分或第二换档部分。图3的共线图是二维直角坐标系，其中行星齿轮单元24、26、28和30的传动比ρ沿横轴取值，而旋转元件的相对转速沿纵轴取值。三条水平线中下方的那条X1表示转速0，上方那条X2表示转速1.0，即连接到驱动装置输入轴14的发动机8的工作速度NE。水平线XG表示传动部件18的转速。
在与动力分配机构16的三个元件相应的三条垂直线Y1、Y2和Y3中，从左边起分别表示以第一太阳轮S1的形式出现的第二旋转元件(第二元件)RE2的相对转速、以第一齿轮架CA1的形式出现的第一旋转元件(第一元件)RE1的相对转速、和以第一齿圈R1的形式出现的第三旋转元件(第三元件)RE3的相对转速。垂直线Y1、Y2和Y3中相邻线之间的距离确定为与第一行星齿轮单元24的传动比ρ1相对应。即，当垂直线Y1和Y2之间的距离设定为“1”时，垂直线Y2和Y3之间的距离对应于传动比ρ1。
此外，与自动变速器20对应的五条垂直线Y4、Y5、Y6、Y7和Y8从左边起分别表示第四旋转元件(第四元件)RE4、第五旋转元件(第五元件)RE5、第六旋转元件(第六元件)RE6、第七旋转元件(第七元件)RE7和第八旋转元件(第八元件)RE8的相对转速。第四旋转元件RE4具有第二太阳轮S2和第三太阳轮S3彼此一体固定的形式，第五旋转元件RE5具有第二齿轮架CA2的形式，第六旋转元件RE6具有第四齿圈R4的形式。第七旋转元件RE7具有第二齿圈R2、第三齿轮架CA3和第四齿轮架CA4彼此一体固定的形式，第八旋转元件RE8具有第三齿圈R3和第四太阳轮S4彼此一体固定的形式。
垂直线Y4-Y8中相邻线之间的距离是由第二、第三和第四行星齿轮单元26、28和30的传动比ρ2、ρ3和ρ4来确定的。即，如图3所示，对于第二、第三和第四行星齿轮单元26、28和30中的每一个，太阳轮与齿轮架之间的距离对应于“1”，齿轮架与齿圈之间的距离对应于传动比ρ。
通过图3的共线图表示，本实施例的驱动装置10在动力分配机构(无级变速换档部分)16中布置成作为第一行星齿轮单元24的三个旋转元件之一的第一旋转元件RE1(第一齿轮架CA1)固定到驱动装置输入轴14，并通过切换离合器C0选择性地连接到作为另一个旋转元件的第一太阳轮S1。作为另一个旋转元件的第二旋转元件RE2(第一太阳轮S1)固定到第一电动机M1并通过切换制动器B0选择性地固定到壳体12。作为再一个旋转元件的第三旋转元件RE3(第一齿圈R1)固定到传动部件18和第二电动机M2。
因此，驱动装置输入轴14的旋转通过传动部件18传递(输入)到自动变速器(有级变速部分)。经过线Y2与X2之间交点的倾斜直线L0表示第一太阳轮S1与第一齿圈R1的转速之间的关系。
图4和图5对应于图3的共线图的动力分配机构16的一部分。图4示出了处于无级变速换档状态的动力分配机构16工作状态一种示例，其中切换离合器C0和切换制动器B0保持在松开状态。通过对第一电动机M1发电引起的反作用力进行控制，使直线L0与垂直线Y1之间的交点所表示的第一太阳轮S1转速升高或降低，使得直线L0与Y3之间的交点所表示的第一齿圈R1的转速降低或升高。
图5示出了处于固定换档状态的动力分配机构16状态的一种示例，其中切换离合器C0被保持在被啮合状态。通过将第一太阳轮S1与第一齿轮架CA1相连，三个旋转元件作为一个单元旋转，直线L0与水平线X2重合，造成传动部件18以与发动机速度NE相同的速度旋转。当通过啮合切换制动器B0而使传动部件18停止旋转时，使得由倾斜直线L0与垂直线Y3之间的交点表示的第一齿圈R1转速(即传动部件18的转速)高于发动机速度NE并被传递到自动变速器20。
在自动变速器20中，第四旋转元件RE4通过第二离合器C2选择性地连接到传动部件18并通过第一制动器B1选择性地固定到壳体12，第五旋转元件RE5通过第二制动器B2选择性地固定到壳体12，第六旋转元件RE6通过第三制动器B3选择性地固定到壳体12。第七旋转元件Re7固定到驱动装置输出轴22，第八旋转元件RE8通过第一离合器C1选择性连接到传动部件18。
如图3所示，在自动变速器20中，当啮合第一离合器C1和第三制动器B3时，处于第一速度档的驱动装置输出轴22的转速由倾斜直线L1与垂直线Y7之间的交点表示。这里，倾斜直线L1经过垂直线Y8与水平线X2之间的交点，以及垂直线Y6与水平线X1之间的交点，其中所述垂直线Y8表示第八旋转元件RE8的转速，所述垂直线Y6表示第六旋转元件RE6的转速。
与之类似，处于第二速度档的驱动装置输出轴22的转速由倾斜直线L2与垂直线Y7之间的交点表示，其中所述倾斜直线L2通过啮合第一离合器C1和第二制动器B2来确定，所述垂直线Y7表示固定到驱动装置输出轴22的第七旋转元件RE7的转速。处于第三速度档的驱动装置输出轴22的转速由倾斜之间L3与垂直线Y7之间的交点表示，其中所述倾斜直线L3通过啮合第一离合器C1和第一制动器B1来确定，所述垂直线Y7表示固定到驱动装置输出轴22的第七旋转元件RE7的转速。处于第四速度档的驱动装置输出轴22的转速由水平线L4与垂直线Y7之间的交点表示，其中所述水平线L4通过啮合第一离合器C1和第二离合器C2确定，所述垂直线Y7表示固定到驱动装置输出轴22的第七旋转元件RE7的转速。
在第一速度档到第四速度档中，由于啮合切换离合器C0，使来自动力分配机构16的动力以与发动机速度NE相同的转速输入到第八旋转元件RE8。但是，当啮合切换制动器B0而不是啮合切换离合器C0时，由于来自动力分配机构16的动力以高于发动机速度NE的速度输入第八旋转元件RE8，所以处于第五速度档的驱动装置输出轴22的转速由水平线L5与垂直线Y7之间的交点来表示。这里，水平线L5通过啮合第一离合器C1、第二离合器C2和切换制动器B0确定，垂直线Y7表示固定到输出轴22的第七旋转元件RE7的转速。处于倒档R的驱动装置输出轴22的旋转速度由倾斜直线LR与垂直线Y7之间的交点表示，其中所述倾斜直线LR通过啮合第二离合器C2和第三制动器B3确定，所述垂直线Y7表示固定到驱动装置输出轴22的第七旋转元件RE7的转速。
图6图示了输入到电子控制设备40的信号和从电子控制设备40输出以控制驱动装置10的信号。该电子控制设备40包括所谓的微型计算机，所述微型计算机包括CPU、ROM、RAM和输入/输出接口。通过根据储存在ROM中的程序、使用RAM的临时数据储存功能来执行信号处理，实现了发动机8和电动机M1、M2的混合动力驱动控制，以及像自动变速器20的换档控制这样的驱动控制。
各种信号从图6所示的各种传感器和开关输入到电子控制设备40，所述各种信号包括表示发动机冷却水温度的信号、表示选定的变速杆操作位置的信号、表示发动机8工作速度NE的信号、表示传动比级的信号、表示M模式(电动机驱动模式)命令的信号、表示空调工作状态的信号、表示与驱动装置输出轴22的转速对应的车速的信号、表示自动变速器20的工作油温的信号、表示驻车制动器工作状态的信号、表示脚制动器工作状态的信号、表示催化剂温度的信号、表示加速器踏板开启量的信号、表示凸轮角度的信号、表示雪地驱动模式的信号、表示车辆纵向加速度值的信号和表示自动巡航驱动模式的信号。
还输入表示车辆重量的信号、表示各个驱动轮轮速的信号、表示用于将动力分配机构16改变到固定换档状态、使得驱动装置10用作有级变速器的有级变速切换操作的信号、表示用于将动力分配机构16改变到无级变速换档状态、使得驱动装置10用作无级变速器的无级变速切换操作的信号、表示第一电动机M1的转速NM1的信号以及表示第二电动机M2的转速NM2的信号。
各种信号从电子控制设备40输出，这些信号包括驱动节流阀致动器以控制节流阀开度的信号、调整增压器压力的信号、操作电动空调的信号、控制发动机8的点火正时的信号、操作电动机M1和M2的信号、操作换档范围指示器以指示所选变速杆工作位置的信号、操作传动比指示器以指示传动比的信号、操作雪地模式指示器以指示选择了雪地驱动模式的信号、操作ABS致动器以进行车轮防抱死制动的信号以及操作M模式指示器以指示选择了M模式的信号。
还输出对液压控制单元42中的电磁阀进行操作的信号、对用作液压控制单元42的液压源的电动油泵进行操作的信号、驱动电加热器的信号和待施加到巡航控制计算机的信号，其中所述电磁阀设置来对动力分配机构16和自动变速器20的液压操作摩擦耦合设备的液压致动器进行控制。
图7是用于对电子控制设备40执行的主要控制功能进行说明的功能框图。切换控制装置50根据图8和图9所示并预先储存的关系，来判定车辆状况是用于将驱动装置10设定在无级变速换档状态的无级变速换档区域还是用于将其设定在有级变速换档状态的有级变速换档区域。在使用图8所示关系(换档图)时，根据发动机8的实际工作速度NE和与混合动力车辆的驱动力有关的驱动力相关值(例如发动机的输出转矩TE)来判定车辆状况。
在图8所示关系中，将三个区域设定为有级变速换档区域，该三个区域即为高转矩区域、高转速区域和高输出区域。在高转矩区域(高输出运行区域)中，发动机8的输出转矩TE不小于预定值TE1；在高转速区域(高车速区域)中，发动机速度NE不低于预定值NE1，即作为由发动机转速和总变速比γT确定的车辆状况之一的车速不小于预定值；在高输出区域，由发动机8的输出转矩TE和速度NE确定的发动机输出不小于预定值。
因此，针对发动机8的较高转矩、较高速度或较高输出进行有级变速换档控制，使得发动机8的转速响应于发动机转速NE的改变而有节奏地改变，即在升档时换档。换句话说，在高输出运行中，考虑到驾驶员更加要求驱动力而不是燃料经济性，所以驱动装置10切换到有级变速换档状态(固定换档状态)而不是无级变速换档状态。由此，驾驶员可以享受到发动机转速NE有节奏地改变带来的好处。
相反，在发动机正常输出区域中，即在发动机8的较低转矩、较低速度或较低输出的情况下，实现无级变速换档控制。图8中有级变速换档区域与无级变速换档区域之间的分界线对应于将高车速判定点串接而得的高车速判定线，以及将低车速判定点串接而得的低车速判定线。
另一方面，在使用图9所示关系时，根据实际车速V和作为驱动力相关值的输出转矩TOUT来执行上述判定。在图9中，虚线表示判定车速V1和判定输出转矩T1，它们用来限定从无级变速换档到有级变速换档进行切换预定条件。双点划线表示用于将有级变速换档改变为无级变速换档的条件。显然，有级变速换档区域与无级变速换档区域之间存在滞后(hysteresis)。在图9中，位于低输出转矩侧和低车速侧而不是边界线处的、由粗线表示的区域是用于通过电动机的驱动力来使车辆运行的电动机运行区。在图9中，还示出了以车速V和输出转矩TOUT为参数的换档线。
对有级变速换档区域进行判定的切换控制装置50向混合动力控制装置52输出命令从而禁止混合动力控制或无级变速换档控制，并命令有级变速换档控制装置54执行预定换档操作。有级变速换档控制装置54在利用图8进行判定时根据预先存储的换档图(未示出)执行自动换档控制。它在利用图9进行判定时根据其中所示的换档图执行自动换档控制。
图2示出了液压操作摩擦耦合设备(即换档控制中选择的离合器C0、C1、C2和制动器B0、B1、B2和B3)的操作组合。在这种有级变速自动换档控制模式的第一速度档到第四速度档的每一个中，通过啮合切换离合器C0，动力分配机构16用作具有固定速比γ0为1的副变速器。在第五速度档，通过啮合切换制动器B0而不是啮合切换离合器C0，动力分配机构16用作具有约为0.7的固定速比γ0的副变速器。因此，在有级变速自动换档控制模式下，驱动装置10整体上起所谓的自动变速器作用，其中所述驱动装置10包括用作副变速器的动力分配机构16以及自动变速器20。
上述驱动力相关值是与车辆驱动力对应的参数，其可以是驱动转矩或驱动轮处的驱动力。另外，它还可以是自动变速器20的输出转矩TOUT、发动机输出转矩TE、车辆的加速度值；例如根据加速器踏板的操作角度或节流阀开启角度(或者进气量、空燃比或燃料喷射量)和发动机速度NE计算所得的发动机输出转矩TE这样的实际值；或者例如根据车辆操作者对加速器踏板的操作量或节流阀操作角度计算所得的发动机输出转矩TE或所需车辆驱动力这样的估计值。车辆驱动转矩不仅可以根据输出转矩TOUT等来计算，还可以根据差动齿轮设备的比和驱动轮38的半径来计算，或者也可以通过转矩传感器等来直接检测。对于上述各个转矩都如此。
另一方面，在判定无级变速控制区域时，切换控制装置50向液压控制电路42输出命令来松开切换离合器C0和切换制动器B0，以使动力分配机构16处于无级变速换档状态。另外，在向液压控制电路42输出上述命令松开切换离合器C0和切换制动器B0的同时，切换控制装置50还向液压控制装置52输出信号以允许混合动力控制，并向有级变速换档控制装置54输出下列两种信号之一。一种信号是预先设定的在无级变速换档时将自动变速器20保持在适合档位的信号，另一种信号是允许根据预先存储的换档图进行自动换档。在后一种情况下，有级变速换档控制装置54通过适当选择图2的操作表中所示的、除了啮合切换离合器C0和制动器B0两者之外的离合器和制动器组合来实现自动换档。
因此，通过将动力分配机构16用作无级变速的变速器，以及将与之串联的自动变速器作为有级变速器，可以获得适当大小的驱动力。另外，如上所述，在自动变速器20处于第一档位、第二档位、第三档位和第四档位之一的情况下，连续改变待输入到自动变速器20的转速(即传动部件18的转速)，使得可以对每个档位获得连续的变速比宽度。因此，由于自动变速器20的速比可以跨越相邻档位连续改变，所以驱动装置10的总速比γT连续可变。
混合动力控制装置52控制发动机8在高效率区域工作，并控制第一电动机M1和第二电动机M2建立发动机8、第一电动机M1和/或第二电动机M2的最佳驱动力比率。例如，混合动力控制装置52根据加速器踏板的操作量和车辆运行速度来计算车辆在当前运行速度下由驾驶员所需的输出，并根据计算出的所需输出以及由第一电动机M1产生的所需充电量来计算所需驱动力。根据计算出的所需驱动力，混合动力控制装置52计算发动机8的期望转速NE和总输出，并根据计算出的发动机期望转速和总输出来控制发动机8的实际输出和第一电动机M1产生的电量。混合动力控制装置52采用当前选择的自动变速器20档位来实现上述混合动力控制，或者命令自动变速器20换档以提高发动机的燃料经济性。
在这样的混合动力控制中，控制动力分配机构16作为电控无级变速器，以便对用于使发动机8高效工作的转速NE以及根据车速和所选择的自动变速器20的档位确定的传动部件18转速进行最佳的协调。即，混合动力控制装置52确定驱动装置10总速比γT的目标值，使得在以无级变速换档方式运行时，发动机8依照预先存储的最高燃料经济性曲线工作，所述曲线使发动机8既满足可驱动性，又满足最高的燃料经济性。混合动力控制装置52对动力分配机构16的变速比γ0进行控制以获得总速比γT的目标值，从而可以将总速比γT控制在预定范围内，例如控制在13与0.5之间。
在混合动力控制中，混合动力控制装置52控制逆变器58，使得第一电动机M1产生的电能经过该逆变器供给到蓄电设备60和第二电动机M2。因此，发动机8产生的驱动力的主要部分以机械方式传递到传动部件18，而剩余驱动力由第一电动机M1消耗转换为电能，经过逆变器58供给到第二电动机M2或随后由第一电动机M1消耗。第二电动机M2或第一电动机M1用电能进行操作所产生的驱动力被传递到传动部件18。
与第二电动机M2从产生电能到消耗电能有关的元件构成了电路，用于将发动机8处产生的动力转换成电能以及后来将电能转换为机械能。此外，混合动力控制设备52还进行电动机运行，在此状态下，无论发动机8处于停机状态还是怠速状态，车辆都由动力分配机构16的电控CVT功能启动和驱动。
在发动机的正常输出区域中，车辆在低/中速和低/中输出情况下运行，切换控制装置50、混合动力控制装置52和有级变速换档控制装置54使动力分配机构16处于无级变速换档状态，以确保车辆的燃料经济性。在发动机8处于高速运行中或高转速区域时，它们使动力分配机构16处于固定换档状态，以使发动机8的输出主要通过机械动力传递路径传递到驱动轮38。因此，抑制了在动力和电能之间转换时发生的损耗以提高燃料经济性。
在发动机的高输出区域中，动力分配机构16处于固定换档状态，并且对于车辆以低/中速状态行驶和低/中输出状态行驶，动力分配机构16在无级变速换档状态下工作。因此，可以使第一电动机M1所产生的电能的最大值(即由其传递的电能)较小。换句话说，可以使第一电动机M1获得的电气反作用力较小，使第一电动机M1本身、第二电动机M2以及包括了它们的驱动装置10更加紧凑。
图10示出了换档设备46的一种示例，它是一种手动操作的换档设备。它例如布置在驾驶员座位的侧向附近，并具有手动操作以对多个档位之一进行选择的变速杆48，所述多个档位包括驻车档位P、倒车档位R、空档位N、自动变速前进档位D和手动变速前进档位M。在驻车档位P，驱动装置10(即自动变速器20)处于空挡状态，在该状态下通过松开切换离合器C0和制动器B0使动力传递路径断开，同时自动变速器20的驱动装置输出轴22处于锁定状态。在倒车档位R，沿向后的方向驱动车辆；在空档位N，驱动装置10处于空挡状态。
驻车档位P和空档位N是在车辆并未行驶时选择的非行驶档位，而倒车档位R以及自动和手动变速前进档位D和M是车辆行驶时选择的驱动档位。自动变速前进档位D提供了最高速档位，在手动前进变速档位M中可选择的档位“4”到“L”是用于获得发动机制动的发动机制动档位。
手动变速前进档位M的位置与自动变速前进档位D的位置在车辆纵向上相同，并与自动变速前进档位D在车辆横向上间隔开或相邻。将变速杆48操作到手动变速前进档位M，以便手动选择档位“D”到“L”中之一。具体地说，变速杆48可以从手动变速前进档位M运动到纵向上彼此间隔开的升档位置“+”和降档位置“-”。每次变速杆48向升档位置“+”或降档位置“-”运动时，当前选择的档位会改变到档位“D”到档位“L”中的任何位置。
“M”档位中从“D”到“L”的五个档位是多种换档位置，在自动换档控制时通过自动变速器20可获得的总变速比γT变化范围方面，它们在高速侧(变速比最小侧)的总变速比γT是不同的。它们对换档位置(档位)的可换档范围进行了限制，使得通过自动变速器20的换档获得的最大速度侧的档位不同。偏移装置(例如弹簧)使变速杆48偏移，以便从升档位置“+”和降档位置“-”自动返回手动变速前进档位M。换档设备46设有档位传感器(未示出)来对变速杆48的每个换档后的档位进行检测，变速杆48位置和手动变速前进档位“M”处变速杆48换档操作次数输出到电子控制设备40。
例如，在将变速杆48操作到自动变速前进档位“D”时，切换控制装置50实现驱动装置10的自动切换控制，混合动力控制装置52实现动力分配机构16的无级变速换档控制，有级变速换档控制装置54实现自动变速器20的自动换档控制。在处于例如有级变速换档状态以进行有级变速换档运行时，驱动装置10的换档被自动控制为选择图2所示从第一档位到第五档位中合适的一个。
当处于无级变速换档状态以进行无级变速换档运行时，驱动装置10的总速比γT被控制为可以在预定范围内连续变化，这是通过可以连续变化的动力分配机构16变速比宽度以及将自动变速器20自动控制在第一到第四档位之一来获得的。自动变速前进档位“D”是选择来建立自动换档模式(自动模式)的位置，在该模式下，驱动装置10自动换档。
在将变速杆48操作到手动变速前进档位“M”时，驱动装置10的换档由切换控制装置50、混合动力控制装置52和有级变速换档控制装置54自动控制，使得总速比γT在可通过驱动装置10的各个换档位置获得的预定范围内变化，而不会超过换档范围最大侧的档位或变速比。在驱动装置10处于例如有级变速换档状态时，驱动装置10的换档被自动控制在总速比γT的预定范围内。
在用于无级变速换档运行的无级变速换档状态下，驱动装置10的总速比γT被控制为在每个档位的预定范围内可以连续变化，这是通过可以连续变化的动力分配机构16的变速比宽度、以及将自动变速器20自动控制在第一到第四档位之一来获得的。手动变速前进档位“M”是选择来建立手动换档模式(手动模式)的档位，在该模式下，驱动装置10的可选档位是手动选择。
图11是上述驱动装置10的剖视图，图12和图13是驱动装置10中第一单元(第一动力传递部分)70和第二单元(第二动力传递部分)100的放大剖视图。
如图11所示，壳体12包括第一壳体12a(对应于所示实施例中的第二壳体)和第二壳体12b，其中第一壳体12a作为第一单元70的壳体，第二壳体12a作为第二单元72的壳体。第一壳体12a中容纳有第一电动机M1和动力分配机构(即第一齿轮单元)16等，第二壳体12b中容纳有第二电动机M2和自动变速器(即第二齿轮单元)20等。
如图12所示，第一壳体12a具有基本上管状的外形，其中容纳有动力分配机构16的那部分具有基本上固定的外径。同时，将第一电动机M1容纳于其内的部分具有向发动机8的方向(图中向左的方向)增大的外径。此外，第一壳体12a的两端都沿轴向开口，并在动力分配机构16与第一电动机M1之间的部分一体形成有分隔壁72。分隔壁72具有垂直部分72a和管状部分72b，所述垂直部分72a基本上垂直于驱动装置输入轴14延伸，所述管状部分72b朝向第一行星齿轮单元24延伸，且其轴向的一端连接到垂直部分72a的内周端。
管状部分72b在中心区域形成有沿轴向延伸的通孔73。壳体12被分隔壁72分开，划分成第一容纳室74和第二容纳室76，所述第一容纳室74朝向发动机8以容纳第一电动机M1，所述第二容纳室76用于容纳动力分配机构16。因此，在所示实施例中，分隔壁72用作壁元件。另外，第一电动机M1从图中左侧容纳在第一容纳室74中，动力分配机构16从图中右侧容纳在第二容纳室76中。
此外，第一壳体12a形成有环形凸起78，它平行于驱动装置输入轴14朝向发动机8轴向凸出，使得第一容纳室74具有基本上固定的直径。盖板80固定到凸起78的外周边缘与其抵靠接合。
第一电动机M1包括第一定子(固定部分)82、第一转子(转动体)84和与第一转子84一体形成的第一转子支撑轴(转动轴)86。第一转子支撑轴86的一端由分隔壁72通过轴承88支撑在分隔壁72的内周面上，另一端由盖板80通过轴承90支撑。太阳轮轴92与第一太阳轮S1一体形成，所述太阳轮轴92作为动力传递轴，用于将第一电动机M1与第一行星齿轮单元24相连以实现动力传递。太阳轮轴92穿过分隔壁72的通孔73进入第一转子支撑轴86的内周面。太阳轮轴92的朝向第一转子支撑轴86的一端通过花键93耦合到第一转子支撑轴86的朝向分隔壁72区域的一端，用于使太阳轮轴92与第一转子支撑轴86一体旋转。
衬套97、轴承98和衬套99分别设置在太阳轮轴92的位于轴承88径向内侧的内周面上、第一转子支撑轴86的位于轴承90径向内侧的内周面上和太阳轮S1的内周面上。驱动装置输入轴14由第一转子支撑轴86和太阳轮轴92通过第一转子支撑轴86和太阳轮轴92上的衬套97、轴承98和衬套99支撑在第一壳体12a的轴线中心，能够彼此相对旋转。此外，驱动装置输入轴14的一端一体连接到第一齿轮架CA1。这样，驱动装置输入轴14一体连接到第一齿轮架CA1形成第一行星齿轮单元24的输入轴。
第一行星齿轮单元24的第一齿圈R1的一端朝向第二单元100，并具有内周面，环形板94固定到所述内周面而不能沿轴向和圆周方向运动。环形板94垂直于驱动装置输入轴14的轴线中心延伸，并具有形成有孔的中心区域。第一行星齿轮单元24具有输出轴(即动力分配机构16的输出轴)96，该输出轴96包括朝向第二单元100凸出的管状轴部分96a和从轴部分96a的靠近第一行星齿轮单元24一侧径向凸出的凸缘部分96b。凸缘部分96b连接到环形板94以与其一体旋转。此外，轴部分96a具有形成有花键齿96c的内周面。切换离合器C0设在分隔壁72与第一行星齿轮单元24之间，切换制动器B0设在第一行星齿轮单元24的径向向外区域中。
接下来将对第二单元100进行说明。如图11所示，第二壳体12b在朝向第一单元70的一侧开口，并具有逐渐变细的形状，该形状的直径(外径和内径)朝向驱动装置输入轴22成阶梯状减小。自动变速器20和第二电动机M2从直径较小的后部区域(较靠近驱动装置输出轴22的位置)向第二壳体12b的开口侧依次容纳在第二壳体12b中。
此外，驱动装置输出轴22、自动变速器20的中间轴102和自动变速器20的输入轴104从第二壳体12b的后部区域起依次共轴布置在第二壳体12b中的第二壳体12b的轴线中心上，能够彼此相对旋转。输入轴104的一端靠近第二壳体12b的后部区域，并且布置在第二电动机M2的一端附近并朝向第二壳体12b的开口端延伸。此外，尽管图11中未示出，但是驱动装置输出轴22连接到第四行星齿轮单元30的第四齿轮架CA4以与其一体旋转，中间轴102连接到第四行星齿轮单元30的第四太阳轮S4以与其一体旋转(参见图1)。
如示出了第二单元100的局部放大视图13所示，第二壳体12b具有第一支撑壁106，第一支撑壁106设在自动变速器20与第二电动机M2之间。第一支撑壁106与输入轴104的朝向驱动装置输出轴22区域(图中右侧)的一端保持配合。第一支撑壁106包括管状部分106a、连接部分106b和外周环形部分106c，其中管状部分106a与输入轴104共轴延伸，连接部分106b的内周端连接到管状部分106a朝向第二电动机M2的一端并且连接部分106b沿径向向外延伸，外周环形部分106c的一个轴向端连接到连接部分106b的外周面，并且外周环形部分106c朝向第二电动机M2轴向延伸。
第一支撑壁106具有相对于第二壳体12b的内部(inside-down)结构，即第一支撑壁106的外周环形部分106c的外周面与第一抵接表面108抵接接合，所述第一抵接表面108形成于第二壳体12b的内周面上并与其轴线平行。在外周环形部分106c未由螺钉118固定的情况下，使外周环形部分106c的外周面可以在第一抵接表面108上滑动。因此，第一支撑壁106可以在无需压配的情况下装配到第二壳体12b。
此外，与第二电动机M2相反形成外周环形部分106c的一个端面，该端面与形成于第二壳体上的第一径向表面109保持抵接接触，以从第一抵接表面108的与第二电动机M2相反的一端沿径向向内延伸。因此，仅仅通过将第一支撑壁106固定到第二壳体12b，以允许外周环形部分106c的外周面和侧表面与第二壳体12b的第一抵接表面108和第一径向表面109分别抵接接触，即可使外周环形部分106c高精度定位在其轴向和径向上。输入轴104具有朝向自动变速器20的一端，该端通过轴承111支撑在第一支撑壁106的管状部分106a上并能够相对其旋转，所述轴承111设在第一支撑壁106的管状部分106a的内周面上。
第二电动机M2包括第二定子(固定部分)112、第二转子(转动体)114和与第一转子114一体形成的第二转子轴(旋转轴)116。第二定子112和第一支撑壁106通过螺钉118固定到第二壳体102b，所述螺钉118轴向延伸穿过第二定子112和第一支撑壁106的外周环形部分106c并拧入第二壳体12b中。此外，第二转子支撑轴116具有朝向自动变速器20的一端，即朝向驱动装置输出轴22的一端，该端由第一支撑壁106通过轴承120支撑，所述轴承120的外周面与第一支撑壁106的管状部分106a内周面抵接接触。
第二支撑壁122布置在第二壳体12b的开口侧中与第二电动机M2分开的区域，即第一支撑壁106反面。第二支撑壁122也具有相对于第二壳体12b的内部结构。即，第二支撑壁122的外周表面与第二抵接表面123保持抵接接触，所述第二抵接表面123形成于第二壳体12b的内周表面上离第二壳体12b的开口端比离第二抵接表面108更近的区域，并且在径向外侧延伸。在处于非固定状态时，使第二支撑壁122的外周表面可以沿第二抵接表面123滑动。
此外，第二支撑壁122具有朝向第二电动机M2的侧壁，该侧壁的外周端与形成于第二壳体12b上的第二径向表面125保持抵接接触，以从第二抵接表面123的朝向第二电机M2的区域的一端沿径向向内延伸。因此，仅仅通过将第二支撑壁122固定到第二壳体12b，使其外周面和侧表面与第二壳体12b的第二抵接表面123和第二径向表面125分别抵接接触，也可将第二支撑壁122沿轴向和径向以高精度进行定位。
第二侧壁122通过螺钉124固定到第二壳体12b，并具有由轴向延伸的孔126形成的径向中心。输入轴104朝向第一单元70延伸并具有凸起部分104a，所述凸起部分104a延伸穿过第二转子支撑轴116和孔126并朝向第一单元70凸出。凸起部分104a(即输入轴104的前端)的外周面在径向面对孔126的区域形成有花键齿104b。
此外，第二支撑壁122包括突起部分122a、凹入部分122b和外周边缘部分122c，所述突起部分122a在第二定子112径向向内的区域朝向第二转子114凸出，所述凹入部分122b从突起部分122a沿径向向外延伸并朝向第一单元70(与第二电动机M2相反)沿轴向凹入，所述外周边缘部分122c连接到凹入部分122b的开口的外周边缘以并允许螺钉124延伸。突起部分122a具有内周面，轴承128与所述内周面保持抵接接触。此外，第二定子112具有容纳于凹入部分122b中的定子线圈112a。
第二转子支撑轴116具有与其由第一支撑壁106支撑的一端相反的另一端，所述另一端由第二支撑壁122通过轴承128支撑。此外，第二转子支撑轴116的所述另一端较接近第二支撑壁122，所述另一端通过在轴承128的径向内侧放置的轴承130支撑输入轴104并通过花键132耦合到输入轴104，使得第二转子支撑轴116与输入轴104一体旋转，其中所述花键132的一端形成在较靠近第一支撑壁106的区域。
采用以这种结构形成的第二单元100，有关的组成零件从容纳在第二壳体12b的最后区域的组成零件开始依次组装。即，一开始将自动变速器20容纳在第二壳体12b中，第一支撑壁106和第二电动机M2以此顺序容纳到第二壳体12b。最后将第二支撑壁122安装到第二壳体12b，组装好了第二单元100。在分别完成第一单元70和第二单元100的组装后，将作为第一单元70部件的输出轴96的花键齿96c与作为第二单元100部件的输入轴104的花键齿104b耦合(通过花键连接)，从而将驱动装置10以图11所示方式组装好。另外，图1所示传动部件18包括彼此通过花键耦合以一体旋转的输出轴96和输入轴104。
在所示实施例中，如上所述，自动变速器20和第二电动机M2容纳在一个壳体(第二壳体12b)中，自动变速器20的输入轴104和第二电动机M2的第二转子支撑轴116由安装在第二壳体12b上的第一支撑壁106和第二支撑壁122分别支撑。由此，可以用自动变速器20和第二电动机M2作为动力传递部分，使得驱动装置20的组装性能提高。
并且，在所示的实施例中，第一电动机M1和动力分配机构16形成另一个单元(作为动力传递部分)，即第一单元70，使得驱动装置10由两个单元70、100构成。因此，在分别组装好这两个单元70、100时，只要将这些组成零件彼此耦合即可组装好驱动装置10。这进一步提高了驱动装置10的组装性能。
此外，在所示的实施例中，第一单元70可以组装成动力分配机构16容纳在第一壳体12a的一侧中，而第一电动机M1容纳在第一壳体12a的另一侧中，这提供了改进的的组装性能。
另外，在所示的实施例中，第一支撑壁106以其外周表面与第二壳体12b的内周表面(第一抵接表面108)保持抵接接触，这可以以高精度对第一支撑壁106进行径向定位。此外，第二支撑壁122也与第二壳体12b的内周表面(第二抵接表面123)保持抵接接触，也可以以高精度对第二支撑壁122进行径向定位。另外，第二电动机M2的第二转子支撑轴116的两端分别由第一支撑壁106和第二支撑壁122支撑，第二电动机M2也可以以高精度进行径向定位。
此外，由第二转子支撑轴116和第一支撑壁106支撑的自动变速器20的输入轴20也可以以高精度进行径向定位。因此，这样在容易进行使输入轴104与输出轴96一体旋转的操作的同时，特别容易对要求将动力分配机构16的输入轴104与输出轴96彼此耦合的驱动装置10进行组装工作。此外，在所示实施例中，由于第二电动机M2的定子线圈112a容纳在凹入部分122b中，所述凹入部分122b以轴向凹入的结构形成于第二支撑壁122b上，所以可以有效地利用空间，使驱动装置10可以缩短其轴向长度。
同时，第二定子112与第一支撑壁106的内周管状部分106c的侧表面保持抵接接触，即第一支撑壁106的内周管状部分106c置于第二定子112与壳体12之间，使得第二定子112的轴向位置得到固定。因此，第一支撑壁106的内周管状部分106c作为第二定子112与壳体12之间的间隔件，因此第一支撑壁106也可以看作一种具有一体形成的间隔件的结构。
另外，第二定子112和第一支撑壁106通过螺钉118紧固到壳体12，所述螺钉118延伸穿过第一支撑壁106的内周管状部分106c并紧固到壳体12。
朝向第一单元70(图中向左)延伸的输入轴104穿过第二转子支撑轴116和通孔126凸出到第一单元70中。输入轴104具有与通孔126相对的区域，第一行星齿轮单元24的输出轴96以花键方式耦合到该区域。此外，图1所示传动部件18包括输入轴104和输出轴96，输入轴104和输出轴96通过花键相互耦合以一体旋转。
在所示的实施例中，如上所述，与第一支撑壁106一体形成间隔件。因此，只要将第一支撑壁106固定到壳体12即可使第二定子112的间隔件同时固定到壳体12。因此，不必带来为单独将间隔件固定到壳体12而提供单独结构的问题，使得可以防止驱动装置10的尺寸增大。
在所示的实施例中，换句话说，置于壳体12与第二电动机M2的第二定子112之间的第一支撑壁106作为第二电动机M2的第二定子112与壳体12之间的间隔件。因此，不会带来单独设置间隔件的问题，可以防止驱动装置10的尺寸增大。
尽管上面已经参考附图所示的示意性实施例对本发明进行了说明，但是本发明也可以以其他方式来实施。
例如，在所示的实施例中，驱动装置10构成为使动力分配机构16可以在差动状态与非差动状态之间切换，这两种状态针对用作电控无级变速器的无级变速换档状态和用作有级变速器的有级变速换档状态。但是，在无级变速换档状态与有级变速换档状态之间的切换是通过使动力分配机构16处于差动状态和非差动状态这样一种模式进行的。例如，即使处于差动状态，动力分配机构16也可以设置成作为有级变速器，使其换档速比不是以连续模式，而是以逐级方式改变。换句话说，由于驱动装置10(动力分配机构16)的差动状态/非差动状态和无级变速换档状态/有级变速换档状态不一定要一一对应，所以驱动装置10不一定要形成为能够在有级变速换档状态与无级变速换档状态之间切换的结构。
在所示实施例的动力分配机构16中，第一齿轮架CA1固定到发动机8，第一太阳轮S1固定到第一电动机M1，第一齿圈R1固定到传动部件18。但是，这种连接布置也不是必须的，发动机8、第一电动机M1和传动部件18可以固定到第一行星齿轮组24中三个元件CA1、S1和R1中相应的一个。
尽管在所示实施例中发动机8直接连接到驱动装置输入轴14，但它也可以可操作地通过齿轮、皮带等连接到驱动装置输入轴14，并且不一定要与其共轴布置。
在这些实施例中，第一电动机M1和第二电动机M2与驱动装置输入轴14共轴布置，第一电动机M1固定到第一太阳轮S1，第二电动机M2固定到传动部件18。但是，这种布置也不是必须的。例如，第一电动机M1可以通过齿轮、皮带等固定到第一太阳轮S1，第二电动机M2可以固定到传动部件18。
尽管动力分配机构16设有切换离合器C0和切换制动器B0，但是它也不一定要同时设置这两者，而是可以只设有切换离合器C0和制动器B0中之一或者不设有其中任一个。尽管切换离合器C0选择性地将太阳轮S1和齿轮架CA1彼此相连，但是它也可以选择性地将太阳轮S1与齿圈R1，或者是将齿轮架CA1与齿圈R1彼此相连。实际上，切换离合器C0将第一行星齿轮组24的三个元件中任意两个相连就足够了。
本实施例中使切换离合器C0被啮合以在驱动装置10中建立空挡档位“N”，但是空档位不是必须通过啮合来建立。
液压式摩擦耦合设备(例如切换离合器C0和切换制动器B0)也可以是磁粉式、电磁式或机械式耦合设备，例如粉末(磁粉)离合器、电磁离合器和啮合型犬牙式离合器。
另外，在所示的实施例中，尽管驱动装置10包括用于混合动力车辆的驱动装置，所述车辆中驱动轮38除了由来自发动机8的转矩驱动之外，还由来自第一电动机M1和第二电动机M2的转矩驱动，但是本发明甚至也可以应用到下述车辆中，在所述车辆中，动力分配机构16只具有称为电控CVT的无级变速器功能，而不执行混合动力控制。
此外，所示实施例中的动力分配机构16可以包括差动齿轮单元，在所述差动齿轮单元中，例如，由发动机带动旋转的小齿轮和与小齿轮啮合的成对锥齿轮可操作地连接到第一电动机M1和第二电动机M2。
此外，尽管所示实施例中动力分配机构16由一组行星齿轮单元组成，但它也可以包括多于两个行星齿轮单元，这些行星齿轮单元用作在固定换档状态下具有多于三个档位的变速器。
此外，在所示的实施例中，尽管第二齿轮设备包括具有三个行星齿轮单元26、28、30的自动变速器20，但是第二齿轮设备也可以包括与上述专利文献1中公开的结构类似的具有一个行星齿轮单元的齿轮减速机构。此外，即使在用自动变速器作为第二齿轮设备的情况下，自动变速器的结构也不限于所示的实施例，并且不应理解为由特定的公开内容来具体限制，所述特定的公开内容例如行星齿轮单元的数目、档位数目以及要将行星齿轮单元中的那些组成元件选择性耦合到的离合器C和制动器B。
此外，在所示的实施例中，尽管第二支撑壁122通过螺钉124固定到第二壳体12b，但是第二支撑壁122也可以与第二壳体12b一体形成，从而将第二支撑壁122固定到第二壳体12b。
此外，在所示的实施例中，第一支撑壁106的外周管状部分106c可以被轴向分为多个管状段。即使将外周管状部分106c轴向分为多个管状段，也可以用螺钉124将所有这些多个段与第二电动机M2的第二定子112一起紧固到第二壳体12b。因此，不会增加螺钉的数目，也不会因为增加螺钉数目而使组装性能发生恶化。
此外，在所示的实施例中，第一支撑壁106或第二支撑壁122可以是用作油泵体的类型，泵转子容纳在所述油泵体中。
另外，所述的具体布置完全是对一种示例性实施例的说明，根据本领域技术人员的知识，本发明可通过各种改变和改进来实施。
权利要求
1.一种用于车辆的驱动装置，其包括第一电动机、第一齿轮设备、第二电动机和第二齿轮设备，所述驱动装置包括一个动力传递部分，包括壳体、容纳在所述壳体中的所述第二电动机和所述第二齿轮设备；所述第二齿轮设备的至少一端由安装在所述壳体上的第一支撑壁支撑；所述第二电动机容纳在室中，所述室形成于所述壳体中，与所述第二齿轮设备关于所述第一支撑壁相反，并用于在其中容纳所述第二电动机；并且所述第二电动机具有由第二支撑壁支撑的旋转轴，所述第二支撑壁固定到所述壳体的与所述第一支撑壁关于所述第二电动机相反的一侧。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的驱动装置，其中，所述第一电动机和所述第二电动机形成另外的动力传递部分。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的驱动装置，其中所述另外的动力传递部分具有第二壳体；所述第二壳体包括将所述第二壳体分成第一容纳室和第二容纳室的壁元件，所述第一容纳室容纳所述第一电动机，所述第二容纳室容纳所述第一齿轮设备；并且所述第一电动机和所述第一齿轮设备彼此耦合，从而在所述壁元件置于其间的情况下提供动力传递能力。
4.根据权利要求1到3中任意一项所述的用于车辆的驱动装置，其中，所述一个传递部分和所述另外的动力传递部分彼此连接。
5.根据权利要求1到4中任意一项所述的用于车辆的驱动装置，其中，所述第二齿轮设备具有多个行星齿轮单元。
6.根据权利要求1到5中任意一项所述的用于车辆的驱动装置，其中所述第一支撑壁具有外周表面，所述外周表面与所述壳体的内周表面保持抵接接触；并且所述第二电动机的所述旋转轴由所述第一支撑壁可旋转地支撑。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的驱动装置，其中，所述第二支撑壁具有外周表面，所述外周表面与所述壳体的内周表面保持抵接接触。
8.根据权利要求1到7中任意一项所述的用于车辆的驱动装置，其中，所述第二支撑壁由凹入部分和所述第二支撑壁的外周边缘形成，所述凹入部分沿轴向凹入以容纳所述第二电动机的定子线圈，所述第二支撑壁的外周边缘连接到所述凹入部分的开口边缘。
9.根据权利要求1到8中任意一项所述的用于车辆的驱动装置，其中，所述第一齿轮设备由所述第二壳体的所述壁元件可旋转地支撑。
10.根据权利要求1到9中任意一项所述的用于车辆的驱动装置，其中，所述第一支撑壁由螺钉固定到所述壳体。
11.根据权利要求1到10中任意一项所述的用于车辆的驱动装置，其中，所述第二支撑壁由螺钉固定到所述壳体。
12.一种用于车辆的驱动装置，包括电动机；具有旋转轴的旋转设备；通过间隔件安装在壳体上的所述电动机的定子；并且所述旋转设备的所述旋转轴由安装在所述壳体上的支撑壁可旋转地支撑，其中，所述间隔件和所述支撑壁彼此一体形成。
13.一种用于车辆的驱动装置，包括电动机；具有旋转轴的旋转设备；并且所述旋转设备的所述旋转轴由安装在壳体上的支撑壁可旋转地支撑，其中，在所述支撑壁置于所述电动机的定子与所述壳体之间的状态下，所述定子和所述支撑壁都由螺钉一体紧固到所述壳体。
14.根据权利要求12或13所述的用于车辆的驱动装置，其中，所述旋转设备是齿轮设备，所述齿轮设备具有齿轮和齿轮轴。
15.根据权利要求14所述的用于车辆的驱动装置，其中，所述齿轮设备具有多个行星齿轮单元。
16.根据权利要求14或15所述的用于车辆的驱动装置，其中，所述电动机还具有由所述支撑壁可旋转地支撑的转子。
17.根据权利要求14到16中任意一项所述的用于车辆的驱动装置，其中，所述齿轮设备的所述齿轮轴一端由所述支撑壁支撑，另一端由所述电动机的转子支撑轴支撑。
全文摘要
本发明公开了一种具有良好组装性能的用于车辆的驱动装置。该用于车辆的驱动装置包括第一电动机、动力分配机构(第一齿轮设备)、第二电动机(M2)和有级变速器(第二齿轮设备)(20)。一个单元(动力传递部分)(100)包括第二壳体(12b)、容纳在第二壳体(12b)中的第二电动机(M2)和自动变速器(20)。自动变速器(20)的输入轴(104)的朝向驱动装置输出轴(22)的一端由安装在第二壳体(12b)上的第一支撑壁(106)支撑。电动机(M2)容纳在与自动变速器(20)关于第一支撑壁(106)相反一侧的空间中。第二电动机(M2)的旋转支撑轴(116)的自动变速器(20)一侧的一端由安装在第二壳体(12b)上的第二支撑壁(122)支撑。自动变速器(20)和第二电动机(M2)可以一体化为一个动力传递部分，这提高了驱动装置的组装性能。
文档编号H02K1/00GK101027204SQ200580032608
公开日2007年8月29日 申请日期2005年9月27日 优先权日2004年9月27日
发明者宫崎光史, 田端淳, 多贺丰 申请人:丰田自动车株式会社