帶有兩個差速齒輪組的電動變速器的製作方法

2023-10-10 16:04:54

專利名稱：帶有兩個差速齒輪組的電動變速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種只具有兩個差速齒輪組的電動變速器。
技術背景電動變速器通常具有連接在發動機上的輸入部件和連接在行星 齒輪組的不同部件上的一個或兩個電動機/發電機，以允許一個或多個 電動變速操作模式，固定速度比模式，和當與蓄電池相連時的單純電 動(蓄電池供電)模式。電動變速器可以各種方式改良車輛的燃料經濟 性。例如，在空轉時，在減速和制動周期期間，和在低速或輕負荷操 作周期期間可關閉發動機，以消除由於發動機拖宕而引起的效率損 失。在發動機操作周期期間捕獲的制動能(通過再生制動)或由其中一 個用作發電機的電動機存儲的能量在這些發動機關閉期間被用於保 持發動機關閉更長時間，補充發動機扭矩或功率和/或以較低的發動機 速度操作，或補充輔助電源。在以發動機啟動的電動變速模式操作期 間，由電動機/發電機補充對發動機扭矩或功率的瞬變需求，以允許減 小發動機的尺寸，而沒有降低明顯的車輛性能。另外，對於給定的功 率需求，發動機可在或接近最佳的效率點進行操作，因為在發動機和 變速器的輸出部件之間的速度比可通過齒輪組和電動機/發電機的作 用而連續地變化。另外，電動機/發電機對於輔助發電非常有效，並且 來自蓄電池的電功率用作可得到的扭矩預備，以允許在相對較低的變 速器數字速度比下進行操作。發明內容本發明提供了一種電動變速器，其只使用兩個差速齒輪組、兩個 電動機/發電機和四個扭矩傳遞機構，其可優選獲得輸入分流電動變速(input-split electrically variable)操:作才莫式和專t出分流電動變速 (output-split electrically variable)操作衝莫式。差速齒輪組優選是行星齒輪 組，並且各具有第一、第二和第三部件，其可包括環形齒輪部件、託 架部件和太陽齒輪部件。這種電動變速器具有操作式地連接在發動機上的輸入部件，以及 操作式地連接在主減速器機構上的輸出部件，主減速器機構用於提供 車輛的牽引力。輸入部件，輸出部件，第一電動機/發電機和笫二電動 機/發電機都是用於變速器的發動元件Cmotive element)。這些發動元件 的其中兩個各自持續地操作式地連接在第一差速齒輪組的相應部件 和第二行星齒輪組的相應部件上。"相應部件"意味著這兩個發動元件各連接在各齒輪組彼此不同的部件上。其它兩個發動元件通過四個扭 矩傳遞機構各自選擇性地操作式地與第 一差速齒輪組的任何其中一 個相應的部件，以及與第二差速齒輪組的任何其中一個相應的部件相 連接。上述這種持續和選擇性的操作連接經選擇使得各個差速齒輪組 的各部件具有至少 一個持續地或選擇性地操作式地與之相連接的發 動元件，輸入部件和其中 一個電動機/發電機都持續地操作式地或選擇 性地操作式地與其中 一個差速齒輪組的相同部件相連4矣，並且輸出部另 一差速齒輪組的相同部件相連接。扭矩傳遞機構可選擇性地兩兩組 合地接合^^來，以建立輸入分流電動變速才莫式和輸出分流電動變速衝莫 式。所有這四個扭矩傳遞機構的接合優選建立固定比操作^t式。持續地操作式地或選擇性地操作式地與輸入部件所連接的其中 一個差速齒輪組的相同部件相連接的電動機/發電機，其和持續地操作 式地或選擇性地操作式地與輸出部件所連接的另一差速齒輪組的相 同部件相連接的電動機/發電機可以是相同的或者是不同的。在一個實施例中，輸入部件和輸出部件都不持續地操作式地與其 中任何一個差速齒輪組的任何一個部件相連接。在另一實施例中，電動機/發電機都不持續地操作式地與其中任一差速齒輪組的任一部件 相連接。在一個實施例中，有兩個互連部件，其各自持續地將笫一差速齒 輪組的相應部件與笫二差速齒輪組的相應部件連接起來，以便共同旋 轉，其中兩個發動元件各自持續地操作式地與所述部件相連接。在這 個示例中，差速齒輪組可以都是行星齒輪組，其中輸入部件持續地操 作式地與第 一行星齒輪組的環形齒輪部件相連接，輸出部件持續地操 作式地與第二行星齒輪組的環形齒輪部件相連接，其中 一個互連部件 將第一行星齒輪組的環形齒輪部件與第二行星齒輪組的託架部件連 接起來，以便共同旋轉，並且另一互連部件將第一行星齒輪組的託架 部件與第二行星齒輪組的環形齒輪部件連接起來，以便共同旋轉。在一個實施例中，如果差速齒輪組都是行星齒輪組，那麼第一扭 矩傳遞機構選擇性地操作式地將第一電動機/發電機與第一行星齒輪 組的太陽齒輪部件連接起來，第二扭矩傳遞機構選擇性地操作式地將 第二電動機/發電機與笫 一行星齒輪組的託架部件連接起來，第三扭矩 傳遞機構選擇性地操作式地將笫 一電動機/發電機與第二行星齒輪組 的太陽齒輪部件連接起來，並且第四扭矩傳遞機構選擇性地操作式地 將第二電動機/發電機與第二行星齒輪組的託架部件連接起來。從以下結合附圖對實現本發明的最佳模式的詳細描述中，將很容 易清楚本發明的上述特徵和優點，以及其它特徵和優點。


圖1是以槓桿圖形式顯示輸入分流式電動變速器的示意圖； 圖2是以槓桿圖形式顯示輸出分流式電動變速器的示意圖； 圖3是以槓桿圖形式顯示具有兩個差速齒輪組的電動變速器和實現輸入分流操作模式和輸出分流操作模式的必要連接的示意圖；圖4是以槓桿圖形式顯示本發明範圍內的電動變速器的一個實施例的示意圖；圖5是以槓桿圖形式顯示本發明範圍內的電動變速器的另一實施
例的示意圖；和
圖6是圖4中以槓桿圖形式顯示的變速器的一個實施例的符號圖 形式的示意圖。
具體實施例方式
參照附圖，其中相似的標號表示相似的構件，圖l顯示了具有變 速器14A的動力系IOA，該變速器提供了一種輸入分流電動變速操作 模式。變速器14A包括三個節點槓桿20，其代表具有分別由節點A, B和C表示的第一、第二和第三部件的第一行星齒輪組。這些部件可 以是太陽齒輪部件、託架部件和環形齒輪部件，但不一定是這樣的順 序。變速器輸入部件16與節點C相連接在，以便隨該節點旋轉，並 且輸出部件與節點B相連接，以便隨該節點旋轉。
如此處所用"節點"是變速器的一種構件，例如環形齒輪部件、託 架部件或太陽齒輪部件，其由旋轉速度表徵特徵，並且可用作從其它 構件應用到該構件上和由該構件應用到其它構件上的扭矩聯接頭。可 與給定節點互相作用的其它構件包括相同行星齒輪組的其它同軸部 件，其表示為相同槓桿上的其它節點。可與給定節點互相作用的其它 構件還包括與另 一行星齒輪組的部件的互連部件，其表示為另 一槓桿 上的節點，固定部件例如變速器外殼，以及其它變速器部件。
動力系10A包括與輸入部件16相連接的發動機12。發動機12 和輸入部件16與節點C相連接。第一電動發電機18和第二電動機/ 發電機19分別與電動變速器14A的節點A和B相連接。輸出部件117 連接在節點B上。輸入部件116，輸出部件177,電動機/發電機118 和電動機/發電機119是變速器14A的四個分開的發動元件，其各提 供原動力給和/或自變速器14A中接受原動力。
這裡論述的動力系和變速器的各個實施例具有電功率源，其操作 式地連接在電動機/發電機上，使得電動機/發電機可傳遞功率給或自功率源接受功率。控制器操作式地連接在電功率源上，以控制來自或 去至功率源的功率分布。電功率源可以是一個或多個蓄電池。其它電 功率源，例如燃料電池或電容器，具有提供或存儲和分配電功率的能 力，並且可結合或替代蓄電池而使用。現在將參照以符號圖形式顯示 的圖6實施例來描述電功率源和控制器。以槓桿圖形式顯示的圖1-5 的實施例，其還包含電功率源和控制器，但未顯示，其以相似的方式 操作式地連接在電動機/發電機上，如圖6中所示。
總地說來，"輸入分流";漠式使用齒輪裝置按照與輸入部件最緊密 相關的速度來分流從輸入部件穿過變速器而至輸出部件的功率流。也 就是說，在輸入分流才莫式中，輸入部件的速度不與任一電動機/發電機 的速度成正比，但輸出部件的速度與電動機/發電機的速度成正比。在
動力系10A中，輸入部件16的速度與發動機12的速度成正比，但不 與任一電動機/發電機18和19的速度成正比。輸出部件17的速度與 第二電動機/發電機19的速度成正比。變速器14A是電動變速的，因 為在輸入部件16和輸出部件17之間的速度比由電動機/發電機18的 速度來確定。
參看圖2，所示的另一動力系10B,其具有配置成可提供輸出分 流電動變速操作模式的變速器14B。總地說來，"輸出分流"模式使用 齒輪裝置按照與輸入部件和其中一個電動機/發電機最緊密相關的速 度來分流從輸入部件穿過變速器而至輸出部件的功率流。換句話說， "輸出分流"模式使用齒輪裝置按照與輸出部件最緊密相關的速度來組 合從輸入部件穿過變速器而至輸出部件的功率流。也就是說，在輸出 分流模式中，輸入部件的速度與其中 一個電動機/發電機的速度成正 比，但輸出部件的速度不與電動機/發電機的速度成正比。
在動力系10B中，變速器14B包括三個節點槓桿30,其代表具 有分別由節點D, E和F表示的第一、第二和第三部件的行星齒輪組。 這些部件可以是太陽齒輪部件、託架部件和環形齒輪部件，但不一定 是這樣的順序。發動機12和輸入部件16,以及電動機/發電機19操作式地與節點E相連接，使得輸入部件16的速度與電動機/發電機19 的速度成正比。電動機/發電機18與節點D相連接。輸出部件17與 節點F相連接，使得輸出部件17的速度不與任一電動機/發電機18或 19的速度成正比。變速器14B是電動變速的，因為在輸入部件16和 輸出部件17之間的速度比由電動機/發電機18的速度來確定。
參看圖3，所示的動力系IOC具有電動變速器14C，其配置成可 提供一種輸入分流電動變速操作模式和一種輸出分流電動變速操作 ;漠式。變速器14C通過包括由槓桿20A和30A所示的兩個行星齒輪 組和合適的連接部件而組合了圖1變速器14A和圖2變速器14B的功 能，如以下所述。由槓桿20A代表的行星齒輪組具有分別由節點Al， B1和C1代表的第一、第二和第三部件。這些部件可以是太陽齒輪部 件、託架部件和環形齒輪部件，但不一定是這樣的順序。由槓桿30A 代表的行星齒輪組具有分別由節點D1， El和F1代表的第一、第二和 第三部件。這些部件可以是太陽齒輪部件、託架部件和環形齒輪部件， 但不一定是這樣的順序。
變速器14C包括輸入部件16和輸出部件17,以及連接部件 40,41,42(或42A), 43，44和46。這些連接部件顯示為虛線，以表示它 們可代表固定連接或離合器連接，這依賴於所需的速度比範圍。持續 連接的連接部件在這裡可稱為互連部件。應該注意th連接部件可以是 直接連接，例如軸或輪轂，其本身並建立齒輪比，使得操作式地由連 接部件連接起來的構件(即，兩個節點，電動機/發電機和一個節點等 等)以相同的速度旋轉，或者連接部件可以是通過兩個或更多個相互齧 合的齒輪的間接連接，使得操作式地由連接部件連接起來的構件以不 同，但成比例的速度旋轉。連接部件42A以更短的虛線顯示，以表示 其是連接部件42的備選。連接部件選擇性地或持續地操作式地將槓 杆20A上的節點連接到槓桿30A上的節點上，或將電動機/發電機18 或19連接到節點上。
為了可使變速器14C提供輸入分流模式和輸出分流^^莫式，其中兩個各連接兩個節點的連接部件(即，互連部件40,42(或42A)， 44和46), 其必須是選擇性(離合器)的連接，而另外兩個可以是連續的連接。各 節點必須與連接部件40,42(或42A), 44或46相連接。另外，必須連 接這四個發動元件(即，輸入部件16，輸出部件17,電動機/發電機18 和電動機/發電機19)，使得這四個發動元件的其中兩個各具有連接到 槓桿20A的其中一個節點上的連接部件，以及連接到槓桿30A的其中 一個節點上的連接部件。另兩個發動元件必須各具有連接到槓桿20A 的其中一個節點上的離合器連接部件，以及連接到槓桿30A的其中一 個節點上的離合器連接部件。為了提供輸入分流電動變速模式，在其 中一個槓桿20A， 30A上，輸出部件17和其中一個電動機/發電機必 須連接到相同的節點上。這在變速器14C中通過將電動機/發電機19 和輸出部件17連接到節點Bl上來實現(輸出部件17通過互連部件46 進行連接)。為了提供輸出分流電動變速^)t式，在另一行星齒輪組(由 圖3中槓桿30A所示)中，輸入部件16和其中一個電動機/發電機必須 連接在單個節點上。這通過將電動機/發電機19和輸入部件16分別經 由連接部件44和42連接到節點El上而實現。如果提供連接部件42A 替代連接部件42，那麼當電動機/發電機18和輸入部件16通過連接 部件42A和44而分別連接到節點El上時，輸出分流^^莫式被激活。還 可利用圖3中未顯示，但滿足這一段落中所述需求的連接部件的其它 布置，例如下面論述的圖5動力系210中所示的那些布置。
參看圖4，其以槓桿圖形式顯示了動力系IIO的一個實施例，其 具有發動機112和與變速器114相連接的電動機/發電機118和119。 變速器114具有兩個行星齒輪組(由槓桿120和130代表)和與圖3中 相似設置的連接部件，其滿足上述需求，以便提供輸入分流電動變速 操作才莫式和輸出分流電動變速操作才莫式。由槓桿120代表的行星齒輪 組具有分別由節點A2， B2和C2代表的第一、第二和第三部件。這 些部件可以是太陽齒輪部件、託架部件和環形齒輪部件，但不一定是 這樣的順序。由槓桿130代表的行星齒輪組還具有分別由節點D2,E2和F2代表的笫一、第二和第三部件。這些部件可以是太陽齒輪部
件、託架部件和環形齒輪部件，但不一定是這樣的順序。
變速器114包括輸入部件116,輸出部件117，以及連接部件 140,141,142,143,144和146。輸入部件116，輸出部件117,電動機/ 發電機118和電動機/發電機119是變速器114的四個分開的發動元 件。輸入部件116持續地操作式地將發動機112與節點C2連接起來。 輸出部件117持續地操作式地與節點F2相連接。扭矩傳遞機構154 是旋轉型離合器，其接合可使連接部件140在電動機/發電機118和節 點D2之間提供離合器連接。扭矩傳遞機構150是旋轉型離合器，其 接合可使連接部件141在電動機/發電機118和節點A2之間提供離合 器連接。扭矩傳遞機構156是旋轉型離合器，其接合可使連接部件142 在電動機/發電機119和節點E2之間提供離合器連接。扭矩傳遞機構 152是旋轉型離合器，其接合可使連接部件143在電動機/發電機119 和節點B2之間提供離合器連接。連接部件144在節點C2和E2之間 提供持續的(非離合器)連接，並且在這裡可^R稱為互連部件。類似地， 連接部件146在節點B2和F2之間提供持續的(非離合器)連接，並且 在這裡也可^t稱為互連部件。
輸入分流電動變速坤莫式
變速器114可操作式地通過接合扭矩傳遞機構150和152而提供 輸入分流電動變速操作模式。扭矩傳遞機構150和152的接合分別操 作式地將電動機/發電機118和119與節點A2和B2連接起來。扭矩 傳遞機構154和156保持打開(即，不接合，且不傳遞扭矩)。因為互 連部件146持續地操作式地將節點F2和輸出部件117與節點B2連接 起來，所以電動機/發電機118,電動機/發電機119，發動機112，輸 入部件116和輸出部件117操作式地按照圖1中相對於相應構件所示 相同的配置而與節點A2， B2和C2相連接，並建立起輸入分流電動 變速操作模式。輸出分流電動變速模式
變速器114可操作式地通過接合扭矩傳遞機構154和156而提供 輸出分流電動變速操作模式。扭矩傳遞機構154和156的接合分別操 作式地將電動機/發電機118和119與節點D2和E2連接起來。扭矩 傳遞機構150和152保持打開(即，不接合，且不傳遞扭矩)。因為互 連部件144持續地操作式地將節點C2和輸入部件116與節點E2連接 起來，所以電動機/發電機118，電動機/發電機119,發動機112，輸 入部件116和輸出部件117操作式地按照圖2中相對於相應構件所示 相同的配置而與節點D2， E2和F2相連接，並建立起輸出分流電動變 速操作才莫式。如果在電動機/發電機118和節點E2之間提供離合器連 接部件代替連接部件142，其通過替代扭矩傳遞機構156而提供的扭 矩傳遞機構的接合而提供操作連接，那麼通過扭矩傳遞機構154和備 選扭矩傳遞機構的接合將提供輸出分流模式。在這種情況下，電動機 /發電機118和輸入部件116將操作式地連接在節點E2上，以建立輸 出分流模式，而電動機/發電機119和輸出部件117至節點F2的公共 連接將如上所述建立輸入分流模式。
固定比操作模式
當所有四個扭矩傳遞機構150,152,154和156都接合時，變速器 114建立固定比^乘作才莫式。在這種情況下，節點E2和F2都將操作式 地與電動機/發電機119相連接。當三節點槓桿的其中任何兩個節點(並 因此，該槓桿代表的行星齒輪組的其中任何兩個部件)以相同速度旋轉 時，那麼整個行星齒輪組以相同速度旋轉，這是己知的。因而，如果 所有連接部件都是不在所連接的由槓桿20A和30A所代表的行星齒輪 組的部件之間建立起齒輪比的直接連接的話，那麼當槓桿130的所有 節點都以相同速度旋轉，並且所有扭矩傳遞機構150,152,154和156 都接合時，槓桿120的所有節點也將以相同的速度旋轉，並將建立直接驅動(固定比1.0)。如果其中一個或多個連接部件在所連接的由槓桿
20A和30A所代表的行星齒輪組的部件之間建立齒輪比，那麼在輸入 部件116和輸出部件117之間的最終固定比可具有不同於l.O的數值。 在這固定比下，在所有扭矩傳遞機構150,152,154和156上以基本零 值相對速度的條件下，變速器可在輸入分流模式和複合分流 (compound-split^莫式之間切換，使其不需要滑動和吸收能量，但同時 在輸入部件16和輸出部件17之間保持功率傳遞。
參看圖5,其顯示了具有電動變速器214和兩個由槓桿220和230 所代表的行星齒輪組的動力系210的一個備選實施例，其符合相對於 圖3所述的需求，以提供一種輸入分流電動變速操作模式以及一種輸 出分流電動變速操作模式。動力系210具有發動機212和與變速器214 相連接的電動機/發電機218和219。圖中以槓桿圖形式顯示了變速器 214，其具有兩個行星齒輪組(由槓桿220和230代表)和與圖3中相似 設置的連接部件，其滿足上述需求，以便提供一種輸入分流電動變速 操作模式和一種輸出分流電動變速操作模式。由槓桿220代表的行星 齒輪組具有分別由節點A3, B3和C3代表的第一、第二和第三部件。 這些部件可以是太陽齒輪部件、託架部件和環形齒輪部件，但不一定 是這樣的順序。由槓桿230代表的行星齒輪組還具有分別由節點D3， E3和F3代表的第一、笫二和第三部件。這些部件可以是太陽齒輪部 件、託架部件和環形齒輪部件，但不一定是這樣的順序。
變速器214包括輸入部件216，輸出部件217,以及連接部件 240，241，242,243,244和246。輸入部件216,輸出部件217，電動機/ 發電機218和電動機/發電機219是變速器214的四個分開的發動元 件。連接部件240持續地操作式地將節點A3和節點D3連接起來，並 因此可^皮稱為互連部件。連接部件242持續地操作式地將節點B3和 節點E3連接起來，並也可^皮稱為互連部件。電動機/發電機218和219 分別持續地操作式地連接在節點A3和B3上。輸入部件216和輸出部 件217都不持續地操作式地與任何節點相連接；相反，提供了離合器連接。扭矩傳遞機構250是旋轉型離合器，其接合可使輸入部件216 在發動機212和節點C3之間提供離合器連接。扭矩傳遞機構254是 旋轉型離合器，其接合可使連接部件244在輸入部件212和節點E3 之間提供離合器連接。扭矩傳遞機構252是旋轉型離合器，其接合可 使連接部件246在輸出部件217和節點B3之間提供離合器連接。扭 矩傳遞機構.256是旋轉型離合器，其接合提供了在輸出部件217和節 點F3之間的離合器連接。因而，輸入部件216和輸出部件217可各 自選擇性地操作式地連接到各槓桿220,230的相應的節點上，而電動 機/發電機218和219各自持續地操作式地與各槓桿220,230的相應的 節點相連接。
輸入分流電動變速才莫式
變速器214可操作式地通過接合扭矩傳遞機構250和252而提供 輸入分流電動變速操作模式。扭矩傳遞機構250和252的接合分別操 作式地將輸入部件216和輸出部件217與節點C3和B3連接起來。扭 矩傳遞機構254和256保持打開(即，不接合，且不傳遞扭矩)。因為 電動機/發電機218和219分別持續地操作式地與節點A3和B3相連 接，所以電動機/發電機218,電動機/發電機219，發動機212,輸入 部件216和輸出部件217按照參照圖1中相應的構件所述相同的配置 而操作式地與節點A3, B3和C3相連4妄，並且建立起輸入分流電動 變速操作才莫式。
輸出分流電動變速模式
變速器214可操作式地通過接合扭矩傳遞機構254和256而提供 輸出分流電動變速操作模式。扭矩傳遞機構254和256的接合分別操 作式地將輸入部件216和輸出部件217與節點E3和F3連接起來。扭 矩傳遞機構250和252保持打開(即，不接合，且不傳遞扭矩)。因為 互連部件242持續地操作式地將節點B3和電動機/發電機216與節點E3連接起來，所以電動機/發電機218，電動機/發電機219,發動機 212，輸入部件217和輸出部件117操作式地按照圖2中相應構件所 示相同的配置而與節點D3， E3和F3相連接，並建立起輸出分流電動 變速操作模式。
固定比操作模式
當所有四個扭矩傳遞機構250,252,254和256都接合時，變速器 214建立固定比操作^t式。在這種情況下，節點F3， E3和B3將操作 式地與輸出部件217相連接，以便共同旋轉，並且節點C3， B3和E3 將操作式地與輸入部件217相連接，以便共同旋轉。當三節點槓桿的 其中任何兩個節點(並因此，該槓桿代表的行星齒輪組的其中任何兩個 部件)以相同速度旋轉時，那麼整個行星齒輪組以相同速度旋轉，這是 己知的。因而，如果所有連接部件都是不在所連接的由槓桿220和230 所代表的行星齒輪組的部件之間建立起齒輪比的直接連接的話，那麼 當槓桿230的所有節點都以相同速度旋轉，並且所有扭矩傳遞機構 250,252,254和256都接合時，槓桿220的所有節點也將以相同的速度 旋轉，並將建立直接驅動(固定比1.0)。如果其中一個或多個連接部件 在所連接的由槓桿220和230所代表的行星齒輪組的部件之間建立齒 輪比，那麼在輸入部件216和輸出部件217之間的最終固定比可具有 不同於l.O的數值。
參看圖6，其顯示了具有電動變速器314和兩個行星齒輪組320 和330的動力系310的一個備選實施例，其符合相對於圖3所述的需 求，以提供一種輸入分流電動變速操作^^莫式以及一種輸出分流電動變 速操作模式。動力系310具有與圖4動力系110相同的持續和選擇性 的操作連接。動力系310具有發動機312,輸入部件316，輸出部件 317,和與變速器314相連接的電動機/發電機318和319。輸入部件 316,輸出部件317和電動機/發電機318和319是變速器314的四個 分開的發動元件。變速器314具有兩個行星齒輪組320和330以及與圖3中相似設置的連接部件，其滿足上述需求，以便提供一種輸入分 流電動變速操作模式和一種輸出分流電動變速操作模式。
行星齒輪組320具有環形齒輪部件324,太陽齒輪部件322和可 旋轉地支撐多個小齒輪327的託架部件326,小齒輪與太陽齒輪部件 322和環形齒輪部件324相嚙合。
行星齒輪組330具有環形齒輪部件334，太陽齒輪部件332和可 旋轉地支撐多個小齒輪336的託架部件337，小齒輪與太陽齒輪部件 332和環形齒輪部件334相嚙合。
發動機312持續地操作式地與輸入部件316和託架部件336相連 接。另外，因為互連部件344持續地將環形齒輪部件324與託架部件 336連接起來，所以輸入部件316也持續地操作式地與環形齒輪部件 324相連接。輸出部件317持續地操作式地與環形齒輪部件334相連 接。另外，因為互連部件346持續地將環形齒輪部件334與託架部件 326連接起來，所以輸出部件317也持續地操作式地與託架部件326 相連接。輸出部件317是與主減速器機構321相互嚙合以傳遞扭矩的 齒輪。
電動機/發電機318和319可接受來自能量存儲裝置382例如蓄電 池的電功率或為其提供電功率。電子控制器384與蓄電池382信號相 通，並與功率變換器386信號相通，功率變換器還與電動機/發電機 318,319的定子部分信號相通，其顯示為接地至固定部件380例如變 速器314的外殼上。控制器384響應於各種輸入信號，包括車輛速度， 駕駛員要求，蓄電池382充電水平和發動機312所提供的功率，以通 過變換器386調整在電動才幾/發電機318,319和蓄電池382之間的功率 流，變換器在蓄電池382所提供或利用的直流和電動機/發電機318,319 的定子部分所提供或利用的交流之間進行轉換。
電動機/發電機318通過扭矩傳遞機構350的接合而選擇性地操作 式地與太陽齒輪部件322相連接。電動機/發電機318包括隨軸360旋 轉的轉子部分。屬於齒輪的連接部件341，其圍繞軸360而旋轉，並且通過扭矩傳遞機構350的接合而與之相連接，以便隨其旋轉。連接 部件341持續地與隨太陽齒輪部件322共同滋
式地與託架部件326相連接。電動機/發電機319包括隨軸362旋轉的 轉子部分。屬於齒輪的連接部件343，其圍繞軸362而旋轉，並且通 過扭矩傳遞機構352的接合而與之相連接，以便隨其共同旋轉。連接 部件343持續地與輸出部件317相嚙合，並因此當扭矩傳遞^i構352 接合時，與託架部件326和環形齒輪部件334相連接而共同旋轉。
式地與太陽齒輪部件332相連接。屬於齒輪的連接部件340，其圍繞 軸360而旋轉，並且通過扭矩傳遞機構354的接合而與之相連接，以 便隨其共同旋轉。連接部件340持續地與隨太陽齒輪部件332共同旋 轉的齒輪363相嚙合。
式地與託架部件336,以及環形齒輪部件324和輸入部件316相連接。 屬於齒輪的連接部件342,其圍繞軸362而旋轉，並且通過扭矩傳遞 機構356的接合而與之相連接，以便隨其共同旋轉。連接部件342持 續地與隨輸入部件316，環形齒輪部件324和託架部件336共同旋轉 的齒輪365相嚙合。
同圖4中的變速器114比較，環形齒輪部件324與節點C2相對 應；託架部件326與節點B2相對應；太陽齒4侖部件322與節點A2 相對應；環形齒輪部件334與節點F2相對應；託架部件336與節點 E2相對應；並且太陽齒輪部件332與節點D2相對應。
輸入分流電動變速模式
變速器314可操作式地通過接合扭矩傳遞機構350和352而提供 輸入分流電動變速操作糹莫式。扭矩傳遞機構350和352的接合分別操 作式地將電動機/發電機318和319與太陽齒輪部件322和託架部件326連接起來。扭矩傳遞機構354和356保持打開(即，不接合，且不 傳遞扭矩)。因為互連部件346持續地操作式地將環形齒4侖部件334和 輸出部件317與託架部件326連接起來，所以電動才幾/發電機318，電 動機/發電機319,發動機312，輸入部件316和輸出部件317按照參 照圖1和4相應的構件所述相同的配置而分別操作式地與環形齒輪部 件324，太陽齒輪部件322和託架部件326相連接，環形齒輪部件324， 太陽齒輪部件322和託架部件326與圖4的節點C2， B2和A2相對 應，並與圖1的節點C， B和A相對應，並建立起輸入分流電動變速 操作才莫式。輸出分流電動變速才莫式變速器314可操作式地通過接合扭矩傳遞機構354和356而提供 輸出分流電動變速操作模式。扭矩傳遞機構354和356的接合操作式 地將電動機/發電機318和319分別與太陽齒輪部件332和託架部件 336連接起來，其與圖4節點D2和E2相對應。扭矩傳遞機構350和 352保持打開(即，不接合，且不傳遞扭矩)。因為互連部件344持續地 操作式地將環形齒輪部件324和託架部件336與輸入部件316連接起 來，所以電動機/發電機318,電動機/發電機319,發動機312,輸入 部件316和輸出部件317操作式地按照參照圖2相應的節點D, E和 F以及圖4相應的節點D2 ， E2和F2所述相同的配置而分別與太陽齒 輪部件332，託架部件336和環形齒輪部件334相連接，並建立起輸 出分流電動變速操作才莫式。固定比搡作模式當所有四個扭矩傳遞機構350,352,354和356都接合時，變速器 314建立固定比操作模式。在這種情況下，環形齒輪部件334和託架 部件336都將操作式地與電動機/發電機319相連接。如本領域中所知 的那樣，當行星齒輪組的其中任何兩個部件以給定的速度旋轉時，整個行星齒輪組的部件的速度是給定的。因而，在輸入部件316以給定的速度旋轉，並且所有扭矩傳遞機構350,352,354和356都接合的條 件下，行星齒輪組320和320的所有部件的速度都將是給定的，並且 在輸入部件316和輸出部件317之間將建立起固定比。雖然已經詳細介紹了用於實現本發明的最佳模式，但是與本發明 相關領域的技術人員應該懂得，在所附權利要求的範圍內，可製作各 種備選設計和實施例來實施本發明。
權利要求
1.一種電動變速器，包括四個發動元件，其包括輸入部件、輸出部件、第一和第二電動機/發電機；第一和第二差速齒輪組，它們各具有第一、第二和第三部件；四個可選擇性地接合的扭矩傳遞機構；其中兩個所述發動元件各自持續地操作式地與所述第一差速齒輪組的相應的其中一個部件以及所述第二差速齒輪組的相應的其中一個部件相連接；並且，通過所述四個扭矩傳遞機構的相應的其中一個扭矩傳遞機構的接合，其中另外兩個所述發動元件可各自選擇性地操作式地與所述第一差速齒輪組的任何其中一個相應的部件，並且與所述第二差速齒輪組的任何其中一個相應的部件相連接，使得各差速齒輪組的所有部件都具有至少一個持續地操作式地或選擇性地操作式地與之相連接的發動元件，所述輸入部件和其中一個電動機/發電機都持續地操作式地或選擇性地操作式地與其中一個所述差速齒輪組的相同部件相連接，並且所述輸出部件和其中一個所述電動機/發電機都持續地操作式地或選擇性地操作式地與其中另一個所述差速齒輪組的相同部件相連接；和其中，所述扭矩傳遞機構可選擇性地兩兩組合地接合起來，以建立輸入分流電動變速操作模式和輸出分流電動變速操作模式。
2. 根據權利要求1所述的電動變速器，其特徵在於，持續地操差速齒輪組的相同部件相連接的電動機/發電機，是與持續地操作式地 或選擇性地操作式地與所述輸出部件所連接的另一個所述差速齒輪 組的相同部件相連接的電動機/發電機為相同的。
3. 根據權利要求1所述的電動變速器，其特徵在於，持續地操 作式地或選擇性地操作式地與所述輸入部件所連接的其中 一個所述差速齒輪組的相同部件相連接的所述電動機/發電機，是與持續地操作 式地或選擇性地操作式地與所述輸出部件所連接的另一個所述差速 齒輪組的相同部件相連接的電動機/發電機為不同的。
4. 根據權利要求1所述的電動變速器，其特徵在於，所有四個 所述扭矩傳遞機構的接合建立起固定比操作模式。
5. 根據權利要求1所述的電動變速器，其特徵在於，所述輸入部件和所述輸出部件都不持續地操作式地與其中任何一個所述差速 齒輪組的任何一個所述部件相連接。
6. 根據權利要求1所述的電動變速器，其特徵在於，所述電動 機/發電機都不持續地操作式地與其中任何一 個所述差速齒輪組的任 何一個所述部件相連接。
7. 根據權利要求1所述的電動變速器，其特徵在於，還包括 兩個互連部件，它們各自將所述第一差速齒輪組的相應部件與所述第二差速齒輪組的相應部件持續地連接起來，其中兩個發動元件各 自與所述部件持續地操作式地相連接。
8. 根據權利要求7所述的電動變速器，其特徵在於，所述差速 齒輪組是行星齒輪組，其中，各所述行星齒輪組的第一、第二和笫三 部件包括環形齒輪部件、太陽齒輪部件和託架部件；其中，所述輸入 部件持續地操作式地與所述第 一行星齒輪組的環形齒輪部件相連接；所述輸出部件持續地操作式地與所述第二行星齒輪組的環形齒輪部件相連接；其中一個所述互連部件將所述第一行星齒輪組的環形齒輪 部件與所述第二行星齒輪組的託架部件連接起來，以便共同旋轉，並 且另一個所述互連部件將所述第一行星齒輪組的託架部件與所述笫 二行星齒輪組的環形齒輪部件連接起來，以便共同旋轉。
9. 根據權利要求1所述的電動變速器，其特徵在於，所述差速 齒輪組都是行星齒輪組，所述第一扭矩傳遞機構選擇性地操作式地將 所述第 一 電動機/發電機與所述第 一行星齒輪組的太陽齒輪部件連接 起來，所述第二扭矩傳遞機構選擇性地操作式地將所述第二電動機/發電機與所述第一行星齒輪組的託架部件連接起來，所述笫三扭矩傳 遞機構選擇性地操作式地將所述第一電動機/發電機與所述笫二行星 齒輪組的太陽齒輪部件連接起來，並且所述第四扭矩傳遞機構選擇性 地操作式地將所述第二電動機/發電機與所述第二行星齒輪組的託架 部件連接起來。
10. —種電動變速器，包括四個發動元件，其包括輸入部件、輸出部件、笫一和笫二電動機 /發電機；第一和第二行星齒輪組，它們各具有第一、第二和第三部件； 可選擇性地接合的第一、第二、第三和第四扭矩傳遞機構； 兩個互連部件，其各自持續地將所述第一行星齒輪組的相應部件 與所述第二行星齒輪組的相應部件連接起來，以便共同旋轉；其中任 何兩個所述發動元件各自持續地操作式地與其中一個所述互連部件 所持續連接的相應的其中一個部件相連接；並且，另兩個所述發動元 件各自選擇性地操作式地通過相應的其中 一個所述扭矩傳遞機構而 與所述第一行星齒輪組的相應部件相連接，並通過相應的另一所述扭 矩傳遞機構而與所述第二行星齒輪組的相應部件相連接，使得所述輸 入部件和其中一個所述電動機/發電機持續地或選擇性地操作式地與其中一個所述行星齒輪組的相同部件相連接，並且所述輸出部件和任 一所述電動機/發電機持續地或選擇性地操作式地與其中另一個所述 行星齒輪組的相同部件相連接。
11. 根據權利要求10所述的電動變速器，其特徵在於，所述扭 矩傳遞機構可選擇性地兩兩組合地接合起來，以建立輸入分流電動變 速操作模式和輸出分流電動變速操作模式；並且，所有四個扭矩傳遞 機構的選擇性接合建立起固定比操作模式。
12. 根據權利要求10所述的電動變速器，其特徵在於，所述輸 入部件和所述輸出部件都不持續地操作式地與其中任何一個所述行 星齒輪組的任何一個部件所述相連接。
13. 根據權利要求10所述的電動變速器，其特徵在於，所述電 動機/發電機都不持續地操作式地與其中任何一個所述行星齒輪組的 任何一個所述部件相連接。
14. 根據權利要求10所述的電動變速器，其特徵在於，所述差 速齒輪組是行星齒輪組，其中，各所述行星齒輪組的笫一、第二和笫 三部件包括環形齒輪部件、太陽齒輪部件和託架部件；其中，所述輸 入部件持續地操作式地與所述第一行星齒輪組的環形齒輪部件相連接；所述輸出部件持續地操作式地與所述第二行星齒輪組的環形齒輪 部件相連接；其中一個所述互連部件將所述第一行星齒輪組的環形齒 輪部件與所述第二行星齒輪組的託架部件連接起來，並且另一個所述 互連部件將所述第一行星齒輪組的託架部件與所述笫二行星齒輪組 的環形齒輪部件連接起來。
15. 根據權利要求10所述的電動變速器，其特徵在於，所述第 一扭矩傳遞機構選擇性地操作式地將所述第 一 電動機/發電機與所述 第一行星齒輪組的太陽齒輪部件連接起來，所述第二扭矩傳遞機構選 擇性地操作式地將所述第二電動機/發電機與所述第一行星齒輪組的 託架部件連接起來，所述第三扭矩傳遞機構選擇性地操作式地將所述 第一電動機/發電機與所述笫二行星齒輪組的太陽齒輪部件連接起來， 並且所述第四扭矩傳遞機構選擇性地操作式地將所述第二電動機/發 電機與所迷第二行星齒輪組的託架部件連接起來。
16. —種電動變速器，包括 輸入部件和輸出部件；第一和第二行星齒輪組，它們各具有第一、第二和第三部件； 第 一和第二電動機/發電機；兩個互連部件，它們各自持續地將所述第一行星齒輪組的相應部 件與所述第二行星齒輪組的相應部件連接起來，以便共同旋轉；所述 第 一電動機/發電機、所述笫二電動機/發電機和所述輸入部件的其中 一個持續地操作式地與所述兩個互連部件的其中一個互連部件所持續連接的所述第一行星齒輪組的部件相連接，並且所述第一電動機/ 發電機、所述笫二電動機/發電機和輸出部件的其中 一個持續地操作式 地與所述兩個互連部件的其中另一個互連部件所持續連接的所述第二行星齒輪組的部件相連4妄；四個可選擇性地接合的扭矩傳遞機構，其中兩個所述扭矩傳遞機 構選擇性地操作式地將所述第 一電動機/發電機、所述第二電動機/發 電機、所述輸入部件和所述輸出部件的其中一個通過任一個所述互連 部件而分別與所述第一行星齒輪組的一部件以及所述第二行星齒輪 組的一部件非持續地相連接，並且另外兩個所述扭矩傳遞機構選擇性地操作式地使所述第一電動機/發電機、所述第二電動機/發電機、所 述輸入部件和所述輸出部件的其中 一個不同部件通過任一個所述互連部件而分別與所述第一行星齒輪組的另一不同部件及所述笫二行 星齒輪組的另一不同部件非持續地相連接；其中，所述扭矩傳遞機構 可選擇性地成對地接合，以建立第 一 電動變速操作才莫式和第二電動變 速操作模式；其中，所述第一電動變速操作才莫式是輸入分流操作模式， 並且所述第二電動變速操作模式是複合分流操作模式。
全文摘要
本發明涉及帶有兩個差速齒輪組的電動變速器。具體而言，本發明涉及一種具有兩個差速齒輪組和兩個電動機/發電機的電動變速器，其使用四個扭矩傳遞機構和選擇性的以及持續的連接部件，並且優選提供輸入分流操作模式和輸出分流操作模式。
文檔編號F16H3/00GK101245829SQ20081000988
公開日2008年8月20日 申請日期2008年2月15日 優先權日2007年2月15日
發明者A·G·霍爾姆斯 申請人:通用汽車環球科技運作公司