動力傳動系的製作方法

2023-08-05 14:00:01 3

專利名稱：動力傳動系的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於混合動力車輛的動力傳動系。動力傳動系具有兩個行星齒輪組和兩個電動機/發電機。
背景技術：
具有電可變變速器的動力傳動系通常具有輸入構件、輸出構件和連接到行星齒輪組的不同構件的兩個電動機/發電機。扭矩傳遞機構的接合可以允許電可變運行模式、固定速度比模式和僅電(電池提供動力)模式中的一個或多個。電可變變速器可以以各種方式改善車輛燃料經濟性，主要是通過使用電動機/發電機中的一個或兩者用於車輛制動和在發動機關閉時使用再生能量為車輛提供電力。發動機可以在空轉時、在減速和制動階段和 低速度或輕載荷運行期間關閉，以消除無效能的發動機運行和發動機摩擦損失。經由再生制動(或發動機操作期間產生的電能)獲得的制動能量在這些發動機關閉階段中被利用。發動機扭矩或動力的瞬時需求在發動機打開模式運行期間由電動機/發電機提供，允許較小的發動機而不減少車輛性能。另外，電可變模式可以允許發動機在給定動力要求的最佳效率點上或附近運行。

發明內容
提供一種具有最少部件的混合動力傳動系，以改善動力傳動系的動力重量比，改善燃料經濟性和具有動力傳動系的車輛的電行程。另外，提供從電動機/發電機到發動機和到輸出構件的扭矩倍增，以有助於減少電動機尺寸需求。動力傳動系提供輸入分流、輸出分流和複合分流運行模式，以及其他運行模式。動力傳動系包括混合動力變速器，其具有輸入構件、輸出構件和靜止構件，例如變速器殼體。提供第一和第二電動機/發電機。僅兩個行星齒輪組被使用，其每一個都具有相應的第一、第二和第三構件。第一電動機/發電機持續連接為用於與第一行星齒輪組的第一構件共同旋轉。第二電動機/發電機持續連接為用於與第二行星齒輪組的第一構件共同旋轉。輸入構件持續連接為用於與第一行星齒輪組的第二構件共同旋轉。輸出構件持續連接為用於與第二行星齒輪組的第二構件共同旋轉。第一制動器選擇性地可接合以將第一行星齒輪組的第三構件固定到靜止構件。第二制動器選擇性地可接合以將第二行星齒輪的第三構件固定到靜止構件。第一離合器選擇性地可接合以將第一行星齒輪組的第三構件連接為與第二行星齒輪組的第二構件以相同速度共同旋轉。第二離合器選擇性地可接合以將第一行星齒輪組的第二構件連接為與第二行星齒輪組的第三構件以相同速度共同旋轉。僅第一制動器的接合允許發動機通過第一電動機/發電機啟動而沒有對輸出構件處的扭矩有任何影響(即，不造成輸出構件的轉動)。動力傳動系可操作為提供輸入分流運行模式、複合分流運行模式和輸出分流運行模式。由此，多個動力分流運行模式可用於混合動力變速器，該混合動力變速器具有僅兩個簡單的行星齒輪組、兩個制動器和兩個離合器。與要求額外的行星齒輪組、複合行星齒輪組或更多制動器和離合器的混合動力變速器相比，混合動力變速器和動力傳動系可以實現成本節約和燃料經濟性方面的節約，以提供相似的功能性(相似的運行模式)。在下文結合附圖進行的對實施本發明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發明的特徵和優點以及其他的特徵和優點。


圖I是杆系圖形式的動力傳動系的示意圖；圖2是符號圖形式的圖I的動力傳動系的第一實施例的示意圖；圖3是符號圖形式的圖I的動力傳動系的第二實施例的示意圖；圖4是符號圖形式的圖I的動力傳動系的第三實施例的示意圖； 圖5是顯不了動力傳動系的扭矩傳遞機構的接合一覽表的表格，以建立圖1-4的動力傳動系的各種運行模式，以及動力傳動系的一個或多個部件由於接合的扭矩傳遞機構而被鎖定的各種模式；圖6是示出了圖5的運行模式中的一些的一個順序的接合一覽表的表格；圖7是示出了圖5的運行模式中的一些的另一順序的接合一覽表的表格；且圖8是圖5的運行模式中的一些的又一順序的接合一覽表的表格。
具體實施例方式參見附圖，圖I顯示了混合動力傳動系10，其包括原動機，例如與混合動力變速器14連接的內燃發動機12。其他類型的原動機(例如燃料電池、氣動發動機等)可以代替內燃發動機使用。混合動力變速器14包括兩個額外的機動力源，第一電動機/發電機16和第二電動機/發電機18。發動機12和電動機/發電機16和18經由兩個行星齒輪組20和30互連以提供各種運行模式。第一行星齒輪組20包括第一構件22、第二構件24和第三構件26。在所示實施例中，第一構件22是恆星齒輪構件，第二構件24是承載構件，所述承載構件可旋轉地支撐小齒輪27(圖2-4所示)，且第三構件26是環齒輪構件。小齒輪27如圖2所示與第一構件22和第三構件26兩者嚙合。第二行星齒輪組30包括第一構件32、第二構件34和第三構件36。在所示的實施例中，第一構件32是恆星齒輪構件，第二構件34是可旋轉地支撐小齒輪37的承載構件(如圖2-4所示)，且第三構件36是環齒輪構件。圖2-4所示的小齒輪37與第一構件32和第三構件34兩者嚙合。本領域技術人員應理解這樣的具有簡單行星齒輪組20、30的動力傳動系10結構，其在圖I的槓桿圖中僅示意性地示出，且在圖2-4的實施例中顯示為符號圖形式。變速器14具有持續連接以與第二構件24和發動機12的輸出構件15共同旋轉的輸入構件17。如在本文使用的，在部件被「連接用於共同旋轉」時，它們在同一速度下旋轉，包括零速度(即靜止的)。由此，發動機輸出構件15 (其可以是發動機曲軸或到發動機曲軸的比率倍增連接結構，例如齒輪連接或一系列帶輪和鏈輪)持續連接用於與第二構件24共同旋轉。變速器14還具有輸出構件19，所述輸出構件持續連接用於與第二行星齒輪組30的第二構件34共同旋轉。輸出構件19通過最終驅動部機構40連接到車輛車輪(未示出)，以提供牽引動力到車輪以推進車輛。最終驅動機構40包括一組嚙合齒輪，如所示的，其為第一齒輪42和與第一齒輪42嚙合的第二齒輪44，以及到車輛車軸的最終驅動輸出部46。第一電動機/發電機16的轉子連接為用於與第一行星齒輪組20的第一構件22共同旋轉。第二電動機/發電機18的轉子連接為用於與第二行星齒輪組30的第一構件32共同旋轉。行星齒輪組20沒有一個構件持續連接為與行星齒輪組30的任何構件共同旋轉。變速器14包括四個扭矩傳遞機構，其中的兩個是制動器且其中的兩個是離合器。第一制動器50選擇性地可接合以將第一行星齒輪組20的第三構件26固定到靜止構件60，例如變速器殼體，從而第三構件26不旋轉。第二制動器52選擇性地可接合以將第二行星齒輪組30的第三構件36固定到靜止構件60從而第三構件36不旋轉。第一離合器54選擇性地可接合以將第一行星齒輪組20的第三構件26連接為與第二行星齒輪組30的第二 構件34共同旋轉。第二離合器56選擇性地可接合以將第二行星齒輪組30的第三構件36連接為與第一行星齒輪組20的第二構件24共同旋轉。可選地，可以包括第一和第二額外的離合器70、72，以允許具有動力傳動系10的車輛上的空調壓縮機74通過由動力傳動系10提供動力。具體說，在離合器70被接合時，空調壓縮機74連接為與第一電動機/發電機16的轉子共同旋轉。第一電動機/發電機16可以用於在任何下述的第一電動機/發電機16操作為電動機的運行模式中為空調壓縮機74提供動力。在離合器72被接合時，發動機輸出構件15連接為與空調壓縮機74共同旋轉，且發動機12可以用於在發動機12開動的下述任何運行模式中為空調壓縮機74提供動力。電動機/發電機16和18的定子部分被安裝到靜止構件60且操作性地連接到能量存儲裝置80，所述能量存儲裝置可以是一個或多個電池或電池模塊。具有存儲電力和分配電力的能力的其他電存儲裝置可以代替電池使用。操作性地連接到電動機/發電機16和18的控制器82監視轉子的速度。控制器82也從分立的發動機控制器或通過與發動機12的連接而接收關於發動機速度的信息。基於該和其他車輛運行條件，例如司機的加速器請求，控制器82可操作為從能量存儲裝置80通過功率逆變器84提供電能給電動機/發電機16和18中的任一個或兩者，以使得電動機/發電機16、18用作電動機,增加扭矩到變速器14。功率逆變器84在電功率被提供到電動機/發電機16和/或18時將直流轉換為交流。如果通過控制器82接收的信息表明電動機/發電機16或18應該被操作為發電機,將機械能轉換為電能，則控制器82可操作為使得功率逆變器84將從電動機/發電機16、18中任一個提供的交流轉換為存儲在能量存儲裝置80中的直流。電動機/發電機16、18、能量存儲裝置80、控制器82和逆變器84之間的虛線代表接繼部件之間的電流或信號的傳輸導體。圖2是符號圖形式的動力傳動系110的第一實施例，其通過如圖I所示的槓桿圖顯示的動力傳動系10所表示。動力傳動系110包括變速器114、發動機12和電動機/發電機16、18。動力傳動系110還包括能量存儲裝置80、控制器82和連接到電動機/發電機16,18的逆變器84。雖然這些部件不在圖2中示出，但是它們以與針對所述的圖I的同樣的方式操作性地連接到電動機/發電機16、18。動力傳動系110的許多部件是與動力傳動系10的那些相同的，且通過相同的附圖標記示出。本領域技術人員應理解槓桿圖中所示的變速器和符號圖形式所示的變速器之間存在對應性。在動力傳動系Iio中，發動機12和空調壓縮機74與輸入構件17共享共同的旋轉軸線(即「在軸線上」)，且輸出構件19具有不同的旋轉軸線(即「偏離軸線」)。偏離軸線的傳輸齒輪(未示出)用於將輸出構件19連接到最終驅動機構。輸入構件17與變速器14中的其他軸和轂是同中心的。圖3是符號圖形式的動力傳動系210的第二實施例，其可通過如圖I所示的槓桿圖顯示的動力傳動系10所表示。動力傳動系210包括變速器214、發動機12和電動機/發電機16、18。動力傳動系210還包括連接到電動機/發電機16、18的逆變器84、能量存儲裝置80、和控制器82。雖然這些部件不在圖3中示出，但是它們以與針對所述的圖I同樣的方式操作性地連接到電動機/發電機16、18。動力傳動系210的許多部件是與動力傳動系10的那些相同的且通過相同的附圖標記示出。在動力傳動系210中，發動機12和空調器壓縮機74與輸入構件17共享共同的旋轉軸線(即「在軸線上」)，且輸出構件19具有不同的旋轉軸線(即「偏離軸線」)。偏離軸線的傳輸齒輪(未示出)用於將輸出構件19連接到最終驅動機構。輸入構件17與變速器14中的其他軸和轂是同中心的。
圖4是符號圖形式的動力傳動系310的第三實施例，其通過如圖I所示的槓桿圖顯示的動力傳動系10所表示。動力傳動系310包括變速器314、發動機12和電動機/發電機16、18。動力傳動系310還包括連接到電動機/發電機16、18的逆變器84、能量存儲裝置80、和控制器82。雖然這些部件不在圖4中示出，但是它們以與針對所述的圖I同樣的方式操作性地連接到電動機/發電機16、18。動力傳動系310的許多部件是與動力傳動系10的那些相同的且通過相同的附圖標記示出。在動力傳動系310中，發動機12和空調壓縮機74與變速器輸入構件17不共享共同的旋轉軸線(即「偏離軸線」)，且輸出構件19具有不同的旋轉軸線(即「偏離軸線」)。因為偏離軸線的輸入構件17，與變速器214相比變速器314少一個同中心的軸,如圖3和4所不。偏離軸線的傳輸齒輪21用於將發動機輸出構件15連接到輸入構件17。可以使用具有與輸出構件17同中心的旋轉軸線的最終驅動機構(未示出)。圖5是離合器接合狀態的表格,其顯不了制動器50, 52和離合器54和56的每一個的接合狀態，以通過在動力傳動系10、110、210、310的輸出構件19處提供扭矩而建立用於推進車輛的各種運行模式，以及空檔模式、空檔充電模式和其中輸出構件19，電動機/發電機16、18和發動機12中的一個或多個由於接合的扭矩傳遞機構而保持「鎖定」或靜止的各種狀態，如在本文所述的。在圖5中，「X」表示列所代表的制動器或離合器接合。空的格表示列所代表的制動器或離合器不接合。在圖5中，行400表示機械空檔運行模式，其中制動器50、52和離合器54、46中沒有一個被接合。在發動機12在機械空檔運行模式中開動(即已經啟動)時，沒有扭矩可被傳輸到輸出構件19。行402表示僅制動器50被接合的機械空檔運行模式。在行402的運行模式中，制動器50被接合，第一行星齒輪組20工作且第一電動機/發電機16可以運行為電動機以啟動發動機12，具有從第一構件22到第二構件24(即恆星齒輪構件到承載構件)的扭矩倍增。電動機/發電機16從未連接到第一構件22以外的行星齒輪組20、30的任何其他構件。因為從第一構件22到第二構件24的扭矩倍增，電動機/發電機16可以具有相對較低的扭矩和動力需求且仍然提供充分的扭矩和動力，以啟動發動機12。一旦發動機12被啟動，第一電動機/發電機16可以被控制為用作發電機,發動機12為第一電動機/發電機16提供動力，所示電動機/發電機為能量存儲裝置80充電。行404表示轉變模式，其中僅第一離合器54被接合，發動機12啟動，且電動機/發電機16被控制為按照發動機12和電動機/發電機16的需要而被操作為電動機或發電機，以經由第三構件26驅動輸出構件19。電動機/發電機18可作自由轉動，而不影響輸出構件19的速度，且由此可操作為控制第三構件36的速度以允許第二制動器52的同步接合或脫開或第二離合器56的同步接合或脫開，如針對圖6進一步所述的。行406表示僅第二制動器52被接合的僅電運行模式。第二電動機/發電機18被控制為用作電動機以在輸出構件19處提供所需的扭矩。因為第一電動機/發電機的第三構件26不連接到任何其他構件或到靜止構件60，所以第一行星齒輪組20不工作。由此， 發動機12的狀態(啟動或關閉)和第一電動機/發電機16的速度不影響輸出構件19。因而，發動機12和電動機/發電機16可以被控制為讓第三構件26與靜止構件60的速度同步(即零速度)，以在行406的僅電運行模式和行412的串行運行模式之間轉變，如下所述。替換地，發動機12和電動機/發電機16可以被控制為讓第三構件26的速度與輸出構件19的速度同步，以在行406的模式和行416的輸入分流運行模式之間轉變。行406的僅電模式和行414的模式或行416的模式之間的轉變進一步針對圖7描述。行408表示可以被稱為準電扭矩轉換器模式的轉變運行模式。僅第二離合器56在該模式中接合。行408的模式被稱為轉變模式，因為其可以用在具有制動器50的同步接合或脫開或離合器54的同步接合或脫開的、行414的輸出分流運行模式和行418的複合分流運行模式之間的轉變，如進一步針對圖6所述的。行410表不僅第一制動器50和第一離合器54被接合的操作狀態。如果動力傳動系10、110、210或310被操作在該狀態，則輸出構件19將被保持為靜止的，因為其將被固定連接到靜止構件60。發動機12和電動機/發電機16、18可以以任何速度運行而不推進具有動力傳動系10、110、210或310的車輛。行412表示制動器50、52兩者接合且離合器54、56兩者都不接合的串行運行模式。在串行運行模式中，行星齒輪組20和30都工作。發動機12啟動。第一電動機/發電機16被控制為用作發電機，接收從發動機12而來的機械動力，所示機械動力被轉換為電力以操作第二電動機/發電機18 (其作為電動機)，以增加輸出構件19處的扭矩。通過第一電動機/發電機16產生的一些電力也可以被存儲在能量存儲裝置80中，取決於輸出構件19處的扭矩需求和能量存儲裝置80的充電水平。在串行運行模式中操作允許在輸出構件19的低速度下的更好的燃料經濟性，因為發動機12可以以其最佳的用於燃料經濟性的速度運行，而在串行運行模式中從發動機12到輸出構件19沒有機械連接。行414表示電可變、輸出分流運行模式，其中僅第一制動器50和第二離合器56接合。發動機12啟動。按照幫助發動機12提供輸出構件19處所需的扭矩的需要，電動機/發電機16和18可以各自操作為電動機或發電機。行414的模式是輸出分流運行模式，因為從發動機12和從電動機/發電機18提供的動力通過第二行星齒輪組30在輸出構件19處被結合。發動機12可以以其最好的操作速度運行以改善燃料經濟性，而電動機/發電機18的速度變化以滿足輸出構件19處變化的速度和扭矩需求。行416表示電可變、輸入分流運行模式，其中僅第二制動器52和第一離合器54接合。發動機12啟動。按照幫助發動機12提供輸出構件19處所需的扭矩的需要，電動機/發電機16和18可以各自操作為電動機或發電機。行416的模式是輸入分流運行模式，因為從發動機12提供的動力通過第一行星齒輪組20分流，經由行星齒輪組20、30進入機械路徑，且經由電動機/發電機16進入電路徑。發動機12可以以其最好的操作速度運行以改善燃料經濟性，而電動機/發電機16和電動機/發電機18的速度變化以滿足輸出構件19處變化的速度和扭矩需求。行418表不離合器54和56兩者接合且制動器50和制動器52兩者都不接合的複合分流運行模式。發動機12啟動。按照幫助發動機12提供輸出構件19處所需的扭矩的需要，電動機/發電機16和18可以各自操作為電動機或發電機。行418的模式是複合分流運行模式，因為從發動機12和從電動機/發電機16在輸出構件19提供的扭矩通過第一行星齒輪組20 (由於離合器54的接合)和通過第二行星齒輪組((由於離合器56的接合)兩者而被結合。該運行模式可以被稱為載荷分享模式，因為輸出構件19處的扭矩需求通過發動機12、第一電動機/發電機16和第二電動機/發電機18分享。電動機/發電機16、18 二者操作時，發動機12可以以其最佳制動器比燃料燃燒(Brake Specific Fuel Consumption) (BSFC)速度和扭矩運行。行420表示僅第二制動器52和第二離合器56被接合的操作狀態。如果動力傳動系10運行在該狀態，則發動機12的曲軸15和輸入構件17將被保持靜止，因為第二構件24將經由第三構件36而被固定連接到靜止構件60。電動機/發電機16可以運行在任何速度下而不影響輸出構件19，且第二電動機/發電機18可以運行為電動機以在輸出構件19處通過行星齒輪組30提供扭矩。行422表不制動器50, 52兩者和第一離合器54被接合的操作狀態。如果動力傳動系10、110、210或310被操作在該狀態，則輸出構件19和電動機/發電機18將被鎖定(不可旋轉)，而發動機12和電動機/發電機16將相對於彼此以通過行星齒輪組20建立的齒輪比自由旋轉。行424表不第二制動器52和離合器54、56兩者被接合的操作狀態。如果動力傳動系10、110、210或310運行在該狀態，則在電動機/發電機16和18兩者被控制為操作為電動機時建立第二僅電運行模式。在輸入構件17和曲軸15通過到固定的第三構件36的連接而被固定到靜止構件60時發動機12被鎖定。行星齒輪組20、30兩者都工作。行426表示制動器50，52兩者和離合器56被接合的運行模式。第二構件24通過到固定的第三構件36的連接而被保持靜止。第一行星齒輪組20的第三構件26也固定到靜止構件60。因為第二構件24和第三構件26兩者固定，所以整個行星齒輪組20是靜止的。因而，輸入構件17和曲軸15被保持靜止，鎖定發動機12。在第一構件22是靜止時第一電動機/發電機16也被鎖定。電動機/發電機18可以被控制為用作電動機,通過第二行星齒輪組30驅動輸出構件19，且由此建立另一僅電運行模式。行428表不第一制動器50和離合器54、56兩者被接合的運行模式。如果動力傳動系10、110、210或310運行在該狀態下，則由於到固定的第三構件26的連接，輸出構件19被鎖定(不可旋轉)。行星齒輪組20、30兩者工作，且發動機12可以啟動，發動機12和電動機/發電機16、18根據通過互連的行星齒輪組20、30建立的齒輪比而相對於彼此旋轉。行430表不制動器50、52兩者和離合器54、56兩者被接合的運行模式。如果動力傳動系10、110、210或310運行在該模式下，則在第二構件24、34和第三構件26、36固定到靜止構件60時每一個行星齒輪組20、30的所有構件22、24、26、32、34、36被鎖定。發動機12、輸出構件19和電動機/發電機16、18被鎖定(即不可旋轉)。參見圖6，用於動力傳動系10、110、210或310的運行模式的一種順序是在輸出構件19的所需速度增加時從行416的輸入分流模式運動至行414的輸出分流模式，或在輸出構件19的速度減小時從行414的輸出分流模式運動到行416的輸入分流模式。動力傳動系10、110、210或310也可以被控制為在圖6的任何兩個鄰近行的運行模式之間進行變換。行404和408的轉變運行模式允許動力分流模式之間的同步變換(輸入分流到複合分流、複合分流到輸入分流、複合分流到輸出分流或輸出分流到複合分流)。如果制動器50、52和離合器54、56中的一個或多個是爪形離合器(其要求用於接合的制動器或離合器兩側速度基本同步)，則該轉變運行模式是有用的。如果使用摩擦類型的制動器50、52和離合器54、56， 則運行模式之間的轉變發生時可在制動器50、52或離合器54、56處有一些滑差,且轉變運行模式不是必要的。即，具有所有摩擦類型制動器50、52和離合器54、56的動力傳動系10、110,210或310可直接地從行416的運行模式變換到行418的運行模式，或從行418變化到行416。類似地，具有所有摩擦類型制動器50、52和離合器54、56的動力傳動系10、110、210或310可直接地來回在行418的運行模式和行414的運行模式之間、在行416的運行模式和行412的運行模式之間、在行412的運行模式和行414的運行模式之間和406的運行模式和行424的運行模式之間變化。若動力傳動系10、110、210或310運行在輸入分流運行模式(如針對圖5的行416所述的)，其中發動機12啟動，電動機/發電機16、18各自用作電動機或發電機，且第二制動器52和第一離合器54接合，如果操作參數表明輸出構件19處的扭矩和速度需求需要在針對圖5的行418描述的複合分流運行模式下運行，則第二制動器52可以釋放，而第一離合器54保持接合，以建立針對圖5所述的行404的運行模式。在該模式中，第二電動機/發電機18可被用於控制第三構件36的速度直到它基本上等於第二構件24的速度，在此時離合器56可被同步地接合，第一離合器54保持接合，以建立行418的複合分流運行模式。替換地，通過使用發動機12和第二電動機/發電機18動力傳動系10、110、210或310可從行418的複合分流運行模式變化到行404的轉變模式，以控制第三構件36的速度直到它基本上等於第二構件24的速度，在此時離合器56可被同步脫開，第一離合器54保持接合，以建立行404的轉變模式。電動機/發電機18可以隨後被用於控制第三構件36的速度直到它基本上靜止，在此時第二制動器52可以被同步地接合，第一離合器54也保持接合，以建立行416的輸入分流運行模式。如果動力傳動系10、110、210或310運行在行418的複合分流運行模式，且操作參數指示輸出構件19處的扭矩和速度需求需要運行在針對圖5的行414所述的輸出分流運行模式，則動力傳動系10、110、210或310可以被控制為建立針對行408所述的轉變模式，以允許同步變化到行414的輸出分流模式。具體說，從行418的複合分流運行模式，第一離合器54可以被釋放，而第二離合器56保持接合，以建立針對圖5所述的行408的運行模式。在該模式中，發動機12和第二電動機/發電機18驅動輸出構件19。電動機/發電機16可被用於控制第三構件26的速度直到它基本上靜止，在此時制動器50可被同步地接合，第二離合器56保持接合，以建立行414的輸出分流運行模式。
替換地，通過脫開第一制動器50，動力傳動系10、110、210或310可從行414的輸出分流運行模式變化到行408的轉變模式，第二離合器56保持接合，以建立行408的轉變運行模式。電動機/發電機16可以隨後被用於控制第三構件26的速度，直到它基本上等於第二構件34的速度，在此時第一離合器54可以被同步地接合，第二離合器56也保持接合，以建立行418的複合分流運行模式。參見圖7，用於動力傳動系10、110、210或310的運行模式的另一順序是在輸出構件19的所需速度增加時從行416的輸入分流模式運動至行414的輸出分流模式，或在輸出構件19的速度減小時以行414的輸出分流模式開始且以行416的輸入分流模式作為結束。動力傳動系10、110、210或310也可以被控制為在圖7的任何兩個鄰近行的運行模式之間進行變換。行406和402的轉變運行模式允許行416和412的輸入分流和串行運行模式之間、行412和414的串行運行模式和輸出分流運行模式之間的同步變換。若動力傳動系10、110、210或310運行在行416的輸入分流運行模式(如針對圖5 行所述的)，其中發動機12啟動，電動機/發電機16、18各自用作電動機或發電機，且第二制動器52和第一離合器54接合，如果操作參數表明輸出構件19處的扭矩和速度需求需要在針對圖5的行412所述的串行運行模式下運行，則第一離合器54可以釋放，而第二制動器56保持接合，以建立針對圖5所述的行406的運行模式，如僅電運行模式。在行406的運行模式中，第二電動機/發電機18通過第二行星齒輪組30驅動輸出構件19，且發動機12、第一電動機/發電機16和第一行星齒輪組20不影響輸出構件19。由此,發動機12和第一電動機/發電機16可被用於控制第三構件26的速度直到它基本上靜止，在此時制動器50可被同步地接合，制動器52保持接合，以建立行412的串行運行模式。 替換地，通過釋放第一制動器50，而第二制動器52保持接合，以建立行406的轉變模式，動力傳動系10、110、210或310可從行412的串行運行模式變換到行406的過渡的僅電運行模式。發動機12和電動機/發電機16可以隨後被用於控制第三構件26的速度，直到它基本上等於第二構件34的速度，在此時第一離合器54可以被同步地接合，其中第二制動器52也保持接合，以建立行416的輸入分流運行模式。如果動力傳動系10、110、210或310運行在行412的串行運行模式，且操作參數指示輸出構件19處的扭矩和速度需求期望運行在針對圖5的行414所述的輸出分流運行模式，則動力傳動系10、110、210或310可以被控制為建立行402的模式，以允許變換到行414的輸出分流運行模式。具體說，從行412的串行運行模式，第二制動器52可以被釋放，而第一制動器50保持接合，以建立針對圖5所述的行402的運行模式。在該模式中，發動機12作為發電機對電動機/發電機16充電。發動機12和電動機/發電機16控制第二構件24的速度，其可以基本上等於第三構件36的速度，以允許第二離合器56同步接合，第一制動器50保持接合，建立行414的輸出分流運行模式。替換地，通過脫開第二離合器56，第一制動器50保持接合以建立行402的轉變模式，動力傳動系10、110、210或310從行414的輸出分流運行模式變換到行402的轉變模式。發動機12啟動且對電動機/發電機16充電。電動機/發電機18可被用於控制第三構件36的速度，從而第二制動器52可被同步地接合以建立行412的串行運行模式。參見圖8，用於動力傳動系10、110、210或310的運行模式的另一順序是在輸出構件19的所需速度增加時從行400的機械空檔模式運動到行424的僅電模式，或在輸出構件19的速度減小時以行424的僅電運行模式開始且以行400的機械空檔運行模式作為結束。動力傳動系10、110、210或310也可以被控制為在圖8的任何兩個鄰近行之間進行變換。假設動力傳動系10、110、210或310以行400的機械空檔模式開始，其中制動器50、52沒有一個接合且離合器54、56也沒有一個接合，動力傳動系10、110、210或310可通過接合第二制動器52而被切換到行406的 僅電運行模式。電動機/發電機18隨後被控制為用作電動機，以在輸出構件19處提供扭矩，具有通過第二行星齒輪組30獲得的扭矩倍增。如果操作參數表明輸出構件19處的扭矩和速度需求需要運行在行424的僅電驅動模式，其中電動機/發電機16、18兩者用作電動機，例如在輸出構件19處需要更大的扭矩時，因為制動器52已經被接合，離合器56可以接合以鎖定發動機12。第三構件26的速度可隨後被第一電動機/發電機16控制直到它基本上等於第二構件34的速度，以允許第一離合器54同步接合，以建立行424的僅電運行模式。如果運行條件表明動力傳動系10應該被切換到行406的僅電模式下運行，則第一離合器54可被脫開且離合器56隨後脫開從而僅第二電動機/發電機18驅動輸出構件19。儘管已經對執行本發明的較佳模式進行了詳盡的描述，但是本領域技術人員可得知在所附的權利要求的範圍內的用來實施本發明的許多替換設計和實施例。
權利要求
1.一種動力傳動系，包括 發動機，具有曲軸； 輸入構件，操作性地可連接以便隨曲軸旋轉； 輸出構件； 靜止構件； 第一和第二電動機/發電機； 第一和第二行星齒輪組，其每一個都具有各自的第一、第二和第三構件； 其中第一電動機/發電機持續連接為用於與第一行星齒輪組的第一構件共同旋轉；其中第二電動機/發電機持續連接為用於與第二行星齒輪組的第一構件共同旋轉；其中輸入 構件持續連接為用於與第一行星齒輪組的第二構件共同旋轉；其中輸出構件持續連接為用於與第二行星齒輪組的第二構件共同旋轉； 第一制動器選擇性地可接合，以將第一行星齒輪組的第三構件固定到靜止構件； 第二制動器選擇性地可接合，以將第二行星齒輪的第三構件固定到靜止構件； 第一離合器選擇性地可接合，以將第一行星齒輪組的第三構件連接為與第二行星齒輪組的第二構件以相同速度共同旋轉； 第二離合器選擇性地可接合，以將第一行星齒輪組的第二構件連接為與第二行星齒輪組的第三構件以相同速度共同旋轉； 其中僅第一制動器的接合允許發動機通過第一電動機/發電機啟動，而沒有對輸出構件處的扭矩有任何影響；和其中動力傳動系可操作為提供輸入分流運行模式、複合分流運行模式和輸出分流運行模式。
2.如權利要求I所述的動力傳動系，其中行星齒輪組每一個的第一構件、第二構件和第三構件分別是恆星齒輪構件、承載構件和環齒輪構件。
3.如權利要求I所述的動力傳動系，其中輸入分流運行模式在僅第一離合器和第二制動器接合、發動機啟動且第一和第二電動機/發電機用作電動機或發電機以幫助發動機提供輸出構件處所需的扭矩時建立。
其中輸出分流運行模式在僅第一制動器和第二離合器接合、發動機啟動且第一和第二電動機/發電機用作電動機或發電機以幫助發動機提供輸出構件處所需的扭矩時建立；和其中複合分流運行模式在僅第一離合器和第二離合器接合、發動機啟動且第一和第二電動機/發電機用作電動機或發電機以幫助發動機提供輸出構件處所需的扭矩時建立。
4.如權利要求I所述的動力傳動系，其中在僅第二制動器接合時動力傳動系運行在其中發動機關閉且僅第二電動機/發電機用作電動機的僅電運行模式。
5.如權利要求I所述的動力傳動系，其中在第一制動器和第二制動器兩者接合、發動機啟動、第一電動機/發電機用作發電機且第二電動機/發電機用作電動機時動力傳動系可運行在串行運行模式。
6.如權利要求I所述的動力傳動系，其中在僅第二制動器接合時動力傳動系運行在其中僅第二電動機/發電機用作電動機的僅電運行模式；和 其中在第一制動器和第二制動器兩者接合、發動機啟動、第一電動機/發電機用作發電機且第二電動機/發電機用作電動機時，動力傳動系可運行在串行運行模式。
7.如權利要求6所述的動力傳動系,其中發動機和第一電動機/發電機用於控制第一行星齒輪組的第三構件的速度，以允許第一制動器的同步接合，以在僅電運行模式和串行運行模式之間轉變，和允許第一離合器的同步接合或脫開，以在僅電運行模式和輸入分流運行模式之間轉變。
8.如權利要求I所述的動力傳動系，其中在僅第一離合器、第二離合器和第二制動器接合時動力傳動系運行在其中第一和第二電動機/發電機兩者用作電動機的僅電運行模式。
9.一種可連接於發動機的混合動力變速器，包括 輸入構件和輸出構件； 靜止構件； 第一和第二電動機/發電機； 第一和第二行星齒輪組，其每一個都具有第一構件、第二構件和第三構件； 其中第一電動機/發電機持續連接為用於與第一行星齒輪組的第一構件共同旋轉，且輸入構件持續連接為和第一齒輪組的第二構件共同旋轉； 其中第二電動機/發電機持續連接為用於與第二行星齒輪組的第一構件共同旋轉，且輸出構件持續連接為與第二行星齒輪組的第二構件共同旋轉； 第一制動器選擇性地可接合，以將第一行星齒輪組的第三構件連接到靜止構件，以操作性地將第一電動機/發電機與輸入構件連接，且具有從第一電動機/發電機到輸入構件的扭矩倍增，而不影響第二行星齒輪組的旋轉； 第二制動器選擇性地可接合，以將第二行星齒輪組的第三構件連接到靜止構件，以操作性地將第二電動機/發電機與輸出構件連接，且具有從第二電動機/發電機到輸出構件的扭矩倍增，而不影響第一行星齒輪組的旋轉； 第一離合器選擇性地可接合，以將第一行星齒輪組的第三構件連接於第二行星齒輪組的第二構件，從而以相同速度共同旋轉； 第二離合器選擇性地可接合，以將第二行星齒輪組的第三構件連接於第一行星齒輪組的第二構件，從而以相同速度共同旋轉；且 其中在混合動力變速器與發動機連接時，混合動力變速器可通過接合第一和第二制動器而運行在串行模式，且可通過接合第一和第二離合器而運行在複合分流運行模式。
10.如權利要求9所述的混合動力變速器，其中第一和第二行星齒輪組的每一個的第一構件都是恆星齒輪構件，第一和第二行星齒輪組每一個的第二構件都是承載構件，且第一和第二行星齒輪組每一個的第三構件都是環齒輪構件；和進一步包括 最終驅動機構，具有連接為用於與輸出構件共同旋轉的第一齒輪、與第一齒輪嚙合的第二齒輪和連接為用於與第二齒輪共同旋轉的最終驅動輸出部。
全文摘要
一種可運行在輸入分流、輸出分流和複合分流運行模式下的動力傳動系包括持續與第一行星齒輪組的第一構件連接的第一電動機/發電機。第二電動機/發電機與第二行星齒輪組的第一構件持續連接。輸入構件持續與第一行星齒輪組的第二構件連接。輸出構件持續與第二行星齒輪組的第二構件連接。第一制動器固定第一行星齒輪組的第三構件。第二制動器固定第二行星齒輪的第三構件。第一離合器將第一行星齒輪組的第三構件連接於第二行星齒輪組的第二構件。第二離合器將第一行星齒輪組的第二構件連接於第二行星齒輪組的第三構件。
文檔編號H02K7/116GK102963245SQ201210316360
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月30日 優先權日2011年8月30日
發明者A.G.霍爾姆斯, N.K.巴克諾 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司