四模式混合動力變速器的製造方法
2023-05-09 04:53:51
四模式混合動力變速器的製造方法
【專利摘要】一種混合動力變速器，包括輸入構件和輸出構件。變速器包括第一和第二電動機/發電機，和第一、第二和第三行星齒輪組。輸入構件持續連接為與第一行星齒輪組的構件共同旋轉。輸出構件持續連接為與第三行星齒輪組的構件共同旋轉。互連構件持續連接為與第一、第二和第三行星齒輪組每一個的構件共同旋轉。多個扭矩傳遞機構包括扭矩傳遞機構，所述扭矩傳遞機構選擇性地可接合以將互連構件連接到行星齒輪組的另一構件。電動機/發電機和扭矩傳遞機構選擇性地以不同組合接合，以提供四個僅電運行模式。
【專利說明】四模式混合動力變速器
【技術領域】
[0001]本發明通常包括具有兩個電動機/發電機和三個行星齒輪組的混合動力變速器。【背景技術】
[0002]用於車輛的混合動力傳動系在不同車輛運行條件下利用不同的動力源。具有電可變變速器(其可提供輸入分流運行模式和複合分流運行模式）的混合動力傳動系通常具有兩個或三個行星齒輪組和一個或多個電動機/發電機。不同的運行模式通過以不同組合接合制動器和/或離合器和控制發動機和電動機/發電機而建立。各種功率分流運行模式是有利的，因為它們可以被用於通過允許發動機運行在其最燃料高效速度下而改善燃料經濟性。混合動力傳動系也可以運行在僅電運行模式，其中僅一個或多個電動機/發電機提供功率到變速器。
【發明內容】
[0003]提供一種混合動力傳動系，其具有變速器，所述變速器提供四個僅電運行模式，包括高速度僅電運行。具體說，混合動力變速器包括輸入構件和輸出構件。變速器包括第一和第二電動機/發電機，和第一、第二和第三行星齒輪組。輸入構件持續連接為與第一行星齒輪組的一構件共同旋轉。如在本文使用的，「共同旋轉」意味著以同一速度旋轉。輸出構件持續為與第三行星齒輪組的一構件共同旋轉。第一電動機/發電機持續連接為用於與第一行星齒輪組的一構件共同旋轉。第二電動機/發電機持續連接為用於與第二行星齒輪組的一構件共同旋轉。互連構件持續連接為與第一、第二、和第三行星齒輪組每一個的相應構件共同旋轉，所述相應構件不連接為與輸入構件、輸出構件或任一電動機/發電機共同旋轉。多個扭矩傳遞機構每一個選擇性地可接合，以將其中一個行星齒輪組中的一構件連接到其中一個行星齒輪組的另一構件或靜止構件。如在本文使用的，靜止構件是在變速器運行期間不旋轉的構件。例如，靜止構件可以是變速器殼體。
[0004]多個扭矩傳遞機構包括扭矩傳遞機構，所述扭矩傳遞機構選擇性地可接合，以提供與第三行星齒輪組的構件的共同旋轉且因此提供從互連構件到輸出構件的直接驅動。電動機/發電機和扭矩傳遞機構可選擇性地以不同組合接合，以提供通過一個或兩個電動機/發電機提供功率的四個僅電運行模式。如在本文使用的，「僅電」運行模式是這樣的運行模式，其中僅依賴於電力的動力源(例如電動機）用於為變速器提供功率。僅電運行模式包括相對高扭矩的運行模式和相對高速度的運行模式，以及一個電動機運行和兩個電動機運行。僅電運行模式中的一個是兩個電動機的僅電運行模式，具有通過第三行星齒輪組的直接驅動，適用於相對高速度、低扭矩的僅電運行。
[0005]四個電可變運行模式也可使用，包括輸入分流和複合分流運行。
[0006]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。【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1在杆系圖中顯示了變速器的混合動力傳動系的示意性橫截面視圖。
[0008]圖2是用於扭矩傳遞機構的接合一覽表，以建立圖1的變速器的各種運行模式。
【具體實施方式】
[0009]參見附圖，其中相同的附圖標記幾幅圖中指示相同的部件，圖1顯示了動力傳動系10，其包括發動機12和具有輸入構件16和輸出構件18的電可變變速器(electrically-variable transmission) 14。輸入構件16連接為與發動機12共同旋轉，且輸出構件18連接為與最終驅動機構(未示出)共同旋轉，以傳送牽引扭矩到車輛車輪。變速器14包括三個行星齒輪組20、30、和40，五個扭矩傳遞機構60、62、64、66和68和兩個電動機/發電機70、80。扭矩傳遞機構60、62、64、66和68和電動機/發電機70、80可控制為提供四個僅電運行模式和四個電可變運行模式，如在本文所述的。變速器14也可以被控制為提供額外的僅電運行模式、扭矩轉換運行模式和兩個固定比例運行模式，如在本文所述的。變速器14配置為使得第三行星齒輪組40可提供減速齒輪比或直接驅動比(directdrive ratio)，取決於哪個扭矩傳遞機構被接合，允許高扭矩和高速度運行。
[0010]行星齒輪組20包括恆星齒輪構件22、環齒輪構件24、和承載構件26。承載構件26可旋轉地支撐多個小齒輪27，所述小齒輪與恆星齒輪構件22和環齒輪構件24以嚙合關係設置。在所示的實施例中，環齒輪構件24具有93個齒且恆星齒輪構件22具有47個齒，為行星齒輪組20建立1.98的有效齒輪比,雖然也可以使用其他的齒數。
[0011]行星齒輪組30包括恆星齒輪構件32、環齒輪構件34、和承載構件36所述承載構件可旋轉地支撐多個小齒輪37，所述小齒輪以與恆星齒輪構件32和環齒輪構件34的嚙合關係設置。環齒輪構件34具有93個齒且恆星齒輪構件32具有47個齒，為行星齒輪組30建立1.98的有效齒輪比，雖然也可以使用其他的齒數。
[0012]行星齒輪組40包括恆星齒輪構件42、環齒輪構件44、和承載構件46。承載構件46可旋轉地支撐第一組小齒輪47以及第二組小齒輪48。第一組小齒輪47以與恆星齒輪構件42和第二組小齒輪48的嚙合關係設置。第二組小齒輪48以與第一組小齒輪47和環齒輪構件44的嚙合關係設置。由此，行星齒輪組40是複合的恆星齒輪構件-小齒輪-小齒輪-環齒輪構件的齒輪組，本文中稱為S-P-P-R齒輪組。環齒輪構件44具有107個齒且恆星齒輪構件42具有47個齒。例如行星齒輪組40這樣的S-P-P-R齒輪組的有效齒輪比是:
[0013](Ne/Ns) -1;環齒輪構件44的齒數對恆星齒輪構件42的齒數比，減I。
[0014]在S-P-P-R齒輪組40中，環齒輪構件44的速度為恆星齒輪構件42和承載構件46速度的加權平均值。進入恆星齒輪構件42的扭矩和進入承載構件46的扭矩相加以得出從環齒輪構件44而出的扭矩。使用S-P-P-R齒輪組的目的是提供這樣的齒輪組，其與沿與它的兩個構件相同的方向應用的相似量的扭矩平衡:恆星齒輪構件42和承載構件46。由此，在本發明的另一方面，針對第三行星齒輪組40的這些構件製造的連接結構可彼此更換且可使用相同的運行模式。
[0015]互連構件50持續連接承載構件26、承載構件36和恆星齒輪構件42。互連構件50可以是單個部件，例如具有徑向延伸的轂部分的主軸，如所示的。互連構件50可以替換地為兩個分開的部件，一個連將承載器構件26和36連接,而另一個將承載構件36與恆星齒輪構件42連接。沒有包括其他的互連構件，因為行星齒輪組20、30或40的其他構件沒有被持續連接為共同旋轉。
[0016]電可變變速器14還包括兩個電動機/發電機70和80。電動機/發電機70包括環形轉子部分72，其通過轉子轂和套管軸連接為與恆星齒輪構件22共同旋轉，所述套管軸同中心地圍繞互連構件50。電動機/發電機70具有環形定子74，所述環形定子圍繞轉子72。電繞組76從定子74的端部延伸。
[0017]電動機/發電機80包括環形轉子部分82，其通過轉子轂和套管軸連接為與恆星齒輪構件32共同旋轉,所述套管軸同中心地圍繞互連構件50。電動機/發電機80具有環形定子84，所述環形定子圍繞轉子82。電繞組86從定子84的端部延伸。
[0018]電動機/發電機70、80可以從能量存儲裝置90接收電功率或提供電功率到能量存儲裝置90，能量存儲裝置例如是一個或多個電池或燃料電池。電子控制器92與能量存儲裝置90和功率逆變器94信號通信，所述功率逆變器還與電動機/發電機70、80的定子部分電連通。控制器92對各種輸入信號做出響應，所述輸入信號包括車輛速度、操作者要求、電池90被充電的水平和通過發動機12提供的功率。控制器92調節電動機/發電機70、80和能量存儲裝置90之間的經由逆變器94的功率流動，所述逆變器在能量存儲裝置90所提供或利用的直流電和電動機/發電機70、80的定子74、84所提供或利用的交流電之間進行轉換。
[0019]電可變變速器14還包括多個扭矩傳遞機構60、62、64、66和68。第一扭矩傳遞機構60是制動器，其選擇性地可接合以將承載構件46固定到靜止構件69，例如變速器的殼體。第二扭矩傳遞機構62是離合器，其選擇性地可接合以將恆星齒輪構件42連接為與承載構件46共同旋轉。第三扭矩傳遞機構64是制動器，其選擇性地可接合以將環齒輪構件34固定到靜止構件69。第四扭矩傳遞機構66是離合器，離合器選擇性地可接合，以將恆星齒輪構件22和電動機/發電機70的轉子72連接為與環齒輪構件34共同旋轉。第五扭矩傳遞機構68是制動器，其選擇性地可接合，以將環齒輪構件24固定到靜止構件69。如此，扭矩傳遞機構68還將輸入構件16和發動機12連接到靜止構件69且可以由此被稱為發動機制動器。
[0020]通過以各種組合接合扭矩傳遞機構和控制電動機/發電機70、80，變速器14提供四個僅電運行模式，四個電可變運行模式，兩個固定傳動比，電扭矩轉換運行模式，和額外的可選僅電運行模式(第五僅電運行模式)。所有這些運行模式是「向前」運行模式，其中在輸出構件18處提供沿使得具有動力傳動系10的車輛沿向前方向運動的方向的推進。在一個實施例中，扭矩傳遞機構60、62、64、66和68可以是摩擦板離合器或另一類型的離合器，其能傳遞反向扭矩(reverse torque),在這種情況下，四個僅電運行模式可在一個或兩個電動機-發電機70、80被控制為運行為發電機時用於再生制動，且與提供向前推進時相比在一個或兩個電動機-發電機70、80被控制為沿相反方向旋轉時可用於反向推進。扭矩傳遞機構60、62、64、66和68的接合一覽表以及發動機12的狀態顯不在圖2的表格中。各種運行模式標號為100-122且以不同的行表示。發動機12和扭矩傳遞機構在不同的列中列出的相應附圖標記示出。對於發動機12不對輸入構件16提供功率的每一個運行模式，虛線出現在標記了 12的列下出現。在發動機12連接到輸入構件16且提供功率到輸入構件16時，箭頭出現在標記為12的列中。在與給定運行模式(行)和給定扭矩傳遞機構(列)對應的單元格列出的「X」表示扭矩傳遞機構在該運行模式期間接合。在沒有「X」列出的情況下，扭矩傳遞機構不在運行模式期間接合。
[0021]為了建立第一僅電運行模式，在圖2示出為模式100，扭矩傳遞機構60和68接合。輸入構件16和環齒輪構件24固定連接到靜止構件16且發動機12關閉。第一電動機/發電機70被控制為用作電動機且電動機/發電機80不被提供功率。在環齒輪構件24和承載構件46固定的情況下，行星齒輪組20和40啟用。在行星齒輪組的每一個構件連接到另一行星齒輪組的構件、連接到輸入構件、連接到輸出構件、連接到電動機/發電機或連接到發動機時，行星齒輪組「啟用(active)」，從而它能承載扭矩。扭矩通過行星齒輪組20和40從電動機/發電機70提供到輸出構件18。在扭矩傳遞機構60接合的情況下，第三行星齒輪組40從恆星齒輪構件42到環齒輪構件44減少速度且倍增扭矩。
[0022]為了從第一僅電運行模式變換(shift)以建立第二僅電運行模式，如圖2中模式102示出的，扭矩傳遞機構60和68保持接合且扭矩傳遞機構64接合。環齒輪構件24、承載構件46和環齒輪構件34被固定，且發動機12關閉。因為扭矩傳遞機構64接合，所以第二行星齒輪組30也啟用，且電動機/發電機80也被控制為用作電動機，從而第一電動機/發電機70和第二電動機/發電機80提供扭矩到變速器14。在扭矩傳遞機構60接合的情況下，第三行星齒輪組40在第二僅電運行模式中提供減速比。
[0023]為了從第二僅電運行模式102變換到第三僅電運行模式，如圖2的模式104示出的，扭矩傳遞機構68保持接合，而扭矩傳遞機構60和64脫開且扭矩傳遞機構62接合。這種變換可以被稱為熱變換(hot shift)的順序做出，其中扭矩傳遞機構62在扭矩傳遞機構60脫開之前在接合期間在載荷下轉差，從而扭矩在變換期間提供到輸出構件18。在僅扭矩傳遞機構62和68接合的情況下，行星齒輪組20和40啟用且行星齒輪組30停用。扭矩傳遞機構62連接恆星齒輪構件42，以與承載構件46共同旋轉。因而，第三行星齒輪組40用作直接驅動，而沒有互連構件50和輸出構件18之間的扭矩倍增或減少。僅電動機/發電機70在恆星齒輪構件22處提供功率到變速器14。因為直接驅動從互連構件50提供到輸出構件18，代替速度減少，所以與第一和第二僅電運行模式相比，第三僅電運行模式適用於更高速度和更低扭矩需求。
[0024]為了從第三僅電運行模式104變換到第四僅電運行模式，如圖2中的模式106示出的，扭矩傳遞機構62和68保持接合且扭矩傳遞機構64接合。環齒輪構件24和環齒輪構件34固定，且發動機12關閉。因為扭矩傳遞機構64接合，所以第二行星齒輪組30也啟用。除了電動機/發電機70,電動機/發電機80也被控制為用作電動機,從而第一電動機/發電機70和第二電動機/發電機80提供扭矩到變速器14。在扭矩傳遞機構62接合的情況下，在第四僅電運行模式中第三行星齒輪組40在互連構件50和輸出構件18之間提供直接驅動比。
[0025]第一和第三僅電運行模式100、104分別是在第三行星齒輪組40的速度減少和直接驅動輸出範圍中的一個電動機的僅電運行模式。第二和第四僅電運行模式102、106分別是在第三行星齒輪組40的速度減少和直接驅動輸出範圍中的兩個電動機的僅電運行模式。電動機/發電機70用在一個電動機的運行模式且電動機/發電機70和80用在兩個電動機的運行模式。[0026]為了完成通過動力傳動系10推動的車輛的僅電運行，變速器14可響應於來自輸出構件18的速度和扭矩的需求而在第一、第二、第三、和第四僅電運行模式中變換。對於低速度和低扭矩，具有通過第三行星齒輪組40實現的速度減少功能的一個電動機運行模式，即第一僅電運行模式是最有用的。對於低速度和高扭矩，第二僅電運行模式(具有速度減少的兩個電動機運行模式)是最有用的。對於高速度和低扭矩，具有通過第三行星齒輪組40實現的直接驅動的一個電動機運行模式，即第三僅電運行模式是最有用的。對於高速度和高扭矩，具有直接驅動的兩個電動機的運行模式，即第四僅電運行模式是最有用的。
[0027]變速器14可通過接合或脫開單個扭矩傳遞機構60或62而在一個電動機的僅電運行模式(100或104)和兩個電動機的僅電運行模式(102或104)之間變換，如圖2顯示的。變速器14可通過接合單個扭矩傳遞機構和脫開單個扭矩傳遞機構、通過第三行星齒輪組40而在速度減少和直接驅動之間變換。這兩種變換是相對易於完成的。如果扭矩傳遞機構60和62是摩擦裝置(例如分別是溼式板離合器和溼式板離合器-制動器)，則通過第三行星齒輪組40的速度減少和直接驅動之間的單次轉變(single transition)的變換(在模式102和模式104之間變換)是相對易於完成的，同時能提供扭矩到輸出構件14而沒有中斷。
[0028]在扭矩傳遞機構60、66和68接合時一種額外的兩個電動機僅電運行模式108可用，如圖2示出的。第三行星齒輪組40處在該運行模式的減少輸出範圍中。運行模式108可通過從第二電可變運行模式(如本文所述的)變換、通過將輸入構件16的速度減少到零和隨後接合扭矩傳遞機構68 (發動機制動器)而實現。在運行模式108中，第一和第二行星齒輪組20和30通過互連構件50和扭矩傳遞機構66的動作而複合在一起，從而第二電動機/發電機80的轉子82沿與輸出構件18相反的方向旋轉。
[0029]根據圖2的接合一覽表，變速器14可以被控制為建立四個電可變運行模式110-116。電可變運行模式中的兩個是輸入分流運行模式且電可變運行模式中的兩個是複合分流運行模式。通常，輸入分流模式使用齒輪傳動以通過與輸入構件16緊密相關的速度而將從輸入構件16到輸出構件18的、通過變速器14的功率流動分流，而複合分流模式使用齒輪傳動以通過與輸入構件16和輸出構件18實質上同樣緊密相關的速度而將通過變速器14的功率流動分流。即在輸入分流模式中，輸入構件16的速度不與電動機/發電機70、80中的任一個的速度直接地成比例，但是輸出構件18的速度與電動機/發電機80的速度直接成比例。在複合分流模式中，輸入構件16的速度或輸出構件18的速度都不與電動機/發電機70、80中的任一的速度直接成比例。
[0030]第一電可變運行模式110通過在發動機12開動的情況下接合扭矩傳遞機構60和64而建立。為了從第一僅電運行模式100變換到第一電可變運行模式110，扭矩傳遞機構68被釋放，且來自電動機/發電機70的扭矩的一部分通過行星齒輪組20施加到輸入構件16，以啟動發動機12。扭矩傳遞機構64也接合，從而行星齒輪組30啟用。除了電動機/發電機70外這允許電動機/發電機80被使用，以建立輸入分流運行模式。從發動機12輸送的功率和從電動機/發電機70輸送或輸送到電動機/發電機70的功率通過第一行星齒輪組20分流且被提供到承載構件26。
[0031]扭矩傳遞機構60和64接合，發動機12從空轉速度加速到期望速度，且隨後電動機/發電機70的速度(運行為發電機)減小，且電動機/發電機80的速度(運行為電動機)增加。這種運行將繼續，傳動比(transmission ratio)減少,直到電動機/發電機70的速度為零，建立機械點。這是第一向前電可變運行模式的結束，因為在該具體比例下，變速器可在傳動比的逐漸變化中最容易地變換到下一個運行模式。第一電可變運行模式是輸入分流類型的功率傳遞。
[0032]在運行的第一機械點處，電動機/發電機70的速度為零，環齒輪構件34靜止，因為被扭矩傳遞機構64所保持，且電動機/發電機80的速度也為零。在該點，扭矩傳遞機構64和66的狀態可以以同步狀態互換，從而沒有與機構的接合或脫開相關的打滑。還應注意在該運行點，變速器14以基本上機械的功率流動的方式(因此使用術語「機械點」)運行，通過電動機/發電機70、80傳遞的軸功率是可以忽略的。在傳動比減小時第一機械點是第一電可變模式中運行的結束且是第二電可變模式中運行的開始。
[0033]第二電可變運行模式112通過接合扭矩傳遞機構60和66而建立。在從輸入構件16到輸出構件18的機械功率的傳遞過程中，即沒有考慮從能量存儲裝置90添加的功率，電動機/發電機80的運行從運行為電動機改變到運行為發電機。也是在該互換點，沒有添加的電功率，電動機/發電機70的運行從發電機模式改變到電動機模式。在整個第二電可變中發動機12的速度可保持在期望速度，或其可按照期望改變。為了獲得從一個模式到另一模式的同步變換的優勢，優選的是，輸入構件16的速度對輸出構件18的速度的比保持在第一機械點的速度比和第二機械點的速度比之間，而變速器14運行在第二電可變模式。
[0034]在第二電可變運行模式中，S卩112，所有的行星齒輪組20、30、40啟用，且第三行星齒輪組40提供從互連構件50到輸出構件18的速度減少。第二電可變運行模式112是複合分流運行模式。
[0035]在第一機械點，在該實施例中其是第二電可變模式的開始，電動機/發電機70可提供用於對提供到輸入構件16的扭矩的反作用所必要的所有扭矩，而沒有使用或供應機械功率，因為電動機/發電機70靜止。在第二機械點，其是在第二電可變模式的結束時，電動機/發電機80可供應用於對提供到輸入構件16的扭矩的反作用所必要的所有扭矩，而沒有使用或供應機械功率，因為電動機/發電機80靜止。在這兩個點之間，電動機/發電機70和80共享提供反作用扭矩的任務，從而該載荷可通過第二電可變模式而從電動機/發電機70逐漸傳遞到電動機/發電機80。在沒有電池功率和電附件載荷的情況下，該載荷被傳遞從而通過電動機/發電機80產生的電功率被電動機/發電機70消耗,如此實際結果就是將功率從輸入構件16傳遞到輸出構件18。
[0036]為了在第二電可變運行模式期間繼續讓輸出構件18(和其上安裝了變速器14的車輛)加速，第二電可變運行模式是複合分流模式，電動機/發電機70的速度(運行為電動機)沿向前方向從零增加且電動機/發電機80(運行為發電機)的速度減小。電動機/發電機70和發動機12對承載構件26賦予正或向前旋轉，且電動機/發電機80在恆星齒輪構件32處提供旋轉的反作用構件。通過電動機/發電機80產生的電能可用於對能量存儲裝置90，或用於提供電功率以驅動電動機/發電機70，或實現以上兩種功能，這取決於電動機/發電機70處所需的功率量和能量存儲裝置90的充電水平。
[0037]動力傳動系10繼續在第二電可變模式運行直到電動機/發電機80的速度已經減小到零且電動機/發電機70的速度已經增加到最大值。在該點，電動機/發電機80具有零速度，其等於承載構件46的速度，因為被扭矩傳遞機構60保持靜止。這是第二機械點。變速器可繼續在第二向前的電可變運行模式中將其比例減少，或變換到第三或第四向前的電可變運行模式。
[0038]第三電可變模式114通過接合扭矩傳遞機構62和64而建立，同時發動機12開動。從第二電可變運行模式112變換到第三電可變運行模式114是熱變換，需要扭矩傳遞機構轉差，因為扭矩傳遞機構62接合且扭矩傳遞機構60釋放時。進而，從第二電可變運行模式112變換到第三電可變運行模式114需要同時進行扭矩傳遞機構66的脫開和扭矩傳遞機構64的接合。如果發動機12的速度在該變換期間保持恆定，則電動機/發電機70的速度還必須在熱變換的速度階段改變。第三行星齒輪組40在第三電可變運行模式中提供互連構件50和輸出構件18之間的直接驅動，因為承載構件46以與恆星齒輪構件42相同的速度旋轉，使得行星齒輪組40的所有構件以相同速度旋轉。第三行星齒輪組40提供第二電可變運行模式和第三電可變運行模式之間的2.28的比例階梯(ratio step).[0039]第三向前電可變模式114也是輸入分流運行模式。電動機/發電機80的速度與輸出構件18的速度成比例。在第三向前電可變模式114期間，電動機/發電機70運行為發電機且電動機/發電機80運行為電動機。電動機/發電機70的速度量值減小而電動機/發電機80的速度增加。在第三向前電可變運行模式期間，電動機/發電機70供應電功率到變速器14，其可用於為作為電動機的電動機/發電機80提供功率和/或提供能量到與之連接的能量存儲裝置90，以增加電池存儲電荷。第三向前電可變運行模式可繼續直到輸出構件達到其最大速度點，用於該模式的慣常使用，此時電動機/發電機80的速度為零，即第三機械點。
[0040]在發動機12開動時第四電可變運行模式116通過接合扭矩傳遞機構62和66建立。第四行星齒輪組40在第四電可變運行模式116中提供從互連構件50到輸出構件18的直接驅動，因為承載構件46以與恆星齒輪構件42相同的速度旋轉，使得行星齒輪組40的所有構件以相同速度旋轉。第四電可變運行模式116也是複合分流運行模式，其中在傳動比從該模式的一個機械點改變到另一機械點時，提供反作用扭矩以從輸入構件16傳遞扭矩和功率輸出構件18的任務逐漸從一個電動機/發電機70改變到另一電動機/發電機80。在扭矩傳遞機構62接合且扭矩傳遞機構60釋放時，從第二電可變運行模式112變換到第四電可變運行模式需要熱變換，讓扭矩傳遞機構轉差，但是其他扭矩傳遞機構64、66的接合狀態不改變。如果發動機速度12在該變換期間保持恆定，則電動機/發電機70、80的速度也必須在熱變換的速度階段期間改變。
[0041]四個電可變運行模式包括相對高的扭矩(電可變運行模式110和112)和相對高的速度(僅電運行模式114和116)。高扭矩電可變運行模式110和112在輸出構件18處形成相對高的扭矩。高速度的電可變運行模式114和116在輸出構件18處形成相對高的速度。另外，輸入分流和複合分流運行可在高扭矩運行模式和高速度運行模式下使用。由此，在所示實施例中，第一或第二電可變運行模式110和112和第三或第四電可變運行模式114和116之間的比例階梯為2.28(第三行星齒輪組40的齒輪比)。第一電可變運行模式110和第三電可變運行模式114之間的變換是單次轉變，即需要單個扭矩傳遞機構62的接合和單個扭矩傳遞機構60的脫開。同樣，第二電可變運行模式112和第四電可變運行模式116之間的變換是單次轉變變換。發動機速度可以通過改變電動機/發電機70、80的速度且由此通過以相反的方式將輸入構件16和互連構件50之間的速度比改變相同的比例階梯而在這些變換期間保持恆定。即在扭矩傳遞機構60、62變換時，互連構件50和輸出構件18之間的比例改變2.28:1或1:2.28。電動機/發電機70、80和向前齒輪組20、30可用於將比例從輸入構件16到互連構件50的比例分別改變1:2.28或2.28:1，從而輸入構件16和輸出構件18之間的總比例基本上保持恆定。
[0042]在發動機12開動時且僅扭矩傳遞機構60被接合時，電動機/發電機70被控制為用作發電機或用作電動機且電動機/發電機80不被提供功率，變速器14處在電扭矩轉換模式118。在電扭矩轉換模式118，發動機12和電動機/發電機70通過行星齒輪組20提供扭矩組合運行模式。如果電動機/發電機70的速度保持相對較低且電動機/發電機70運行為發電機，則電動機/發電機70引發的損失是最小的且電扭矩轉換運行模式可持續相對長的時間段。進而，如果發動機12停止且扭矩傳遞機構68接合，則變速器14從電扭矩轉換運行模式118變換到第一僅電運行模式100。
[0043]變速器14還提供兩個固定比例的運行模式120、122。在電動機/發電機70的速度為零時，第一固定比例運行模式120通過接合扭矩傳遞機構60、64和66而優選在第一和第二向前電可變模式110、112之間建立的第一機械點處提供。在電動機/發電機70的速度為零時，第二固定比例模式通過接合扭矩傳遞機構62、64和66而優選在第三機械點處建立。
[0044]而且，因為行星齒輪組的具體比例，尤其是所示實施例中第一和第二行星齒輪組
20、30的比例，電動機/發電機70所需的最大扭矩與電動機/發電機80所需的相同，允許它們具有相同尺寸。進而，基本上相同的比例擴展(ratio spread)在第二和第三電可變模式112、114中建立。
[0045]存在扭矩傳遞機構的接合的其他組合，其將允許其他的運行條件。例如，扭矩傳遞機構64和66可同時地接合，電動機/發電機80被用作電動機以供應功率到互連構件50且由此提供用於發動機12的啟動扭矩。如果所有四個扭矩傳遞機構60、62、64和66同時接合，則輸入軸16和輸出軸18被有效地固定且因此沒有功率可被傳遞，由此產生〃停車制動"配置。所有扭矩傳遞機構的同時脫開提供機械中性狀態。具體地，扭矩傳遞機構60和62的同時脫開在輸出構件18上提供基本為零的扭矩。
[0046]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】
1.一種混合動力變速器，包括： 輸入構件和輸出構件； 第一和第二電動機/發電機； 第一、第二、和第三行星齒輪組；其中輸入構件持續連接為用於與第一行星齒輪組的一構件共同旋轉；其中輸出構件持續連接為用於與第三行星齒輪組的一構件共同旋轉；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另一構件共同旋轉；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一構件共同旋轉； 互連構件，持續連接為與第一、第二、和第三行星齒輪組每一個的相應構件共同旋轉，所述相應構件不連接為與輸入構件、輸出構件或任一電動機/發電機共同旋轉； 多個扭矩傳遞機構，每一個選擇性地可接合，以將其中一個行星齒輪組中的一構件連接到其中一個行星齒輪組的另一構件和靜止構件中的一個；其中多個扭矩傳遞機構包括這樣的扭矩傳遞機構，所述扭矩傳遞機構選擇性地可接合以將互連構件連接到第三行星齒輪組的另一構件；和其中電動機/發電機和扭矩傳遞機構能選擇性地以不同組合接合，以在輸入構件和輸出構件之間提供四個僅電運行模式。
2.如權利要求1所述的混合動力變速器，其中扭矩傳遞機構能以不同組合選擇性地接合，以在輸入構件和輸出構件之間提供四個電可變運行模式，包括在一個或兩個電動機/發電機被提供功率且在輸入構件處提供功率時的兩個輸入分流運行模式和兩個複合分流運行模式。
3.如權利要求2所述的混合動力變速器，其中第三行星齒輪組在兩個輸入分流運行模式中的一個和在兩個複合分流運行模式中的一個下提供減速比，且在兩個輸入分流運行模式的另一個和兩個複合分流運行模式的`另一個下，通過接合所述扭矩傳遞機構以將互連構件連接到第三行星齒輪組中的所述另一構件，從而提供直接驅動比。`
4.如權利要求1所述的混合動力變速器，其中在僅電運行模式中的一個下接合的所有扭矩傳遞機構與在接下來的一個僅電運行模式下接合的扭矩傳遞機構不同。
5.如權利要求1所述的混合動力變速器，其中多個扭矩傳遞機構包括另一扭矩傳遞機構，所述另一扭矩傳遞機構選擇性地可接合，以將第三行星齒輪組的所述另一構件固定到靜止構件；和其中當功率在輸入構件處被提供時，僅所述另一扭矩傳遞機構被接合且第一電動機/發電機被提供功率，以提供電扭矩轉換運行模式。
6.如權利要求1所述的混合動力變速器，其中每一個行星齒輪組具有環齒輪構件、承載構件和恆星齒輪構件；其中第一行星齒輪組的與輸入構件持續連接的構件是第一行星齒輪組的環齒輪構件；其中第三行星齒輪組的與輸出構件持續連接的構件是第三行星齒輪組的環齒輪構件；其中第一行星齒輪的持續連接為與第一電動機/發電機共同旋轉的所述另一構件是第一行星齒輪組的恆星齒輪構件；其中第二行星齒輪組的持續連接為與第二電動機/發電機共同旋轉的所述另一構件是第二行星齒輪組的恆星齒輪構件； 其中第一行星齒輪組的持續連接為與互連構件共同旋轉的構件是第一行星齒輪組的承載構件；其中第二行星齒輪組的持續連接為與互連構件共同旋轉的構件是第二行星齒輪組的承載構件；且其中第三行星齒輪組的持續連接為與互連構件共同旋轉的構件是第三行星齒輪組的恆星齒輪構件。
7.如權利要求6所述的混合動力變速器，其中多個扭矩傳遞機構包括：第一扭矩傳遞機構，選擇性地可接合，以將第三行星齒輪組的承載構件固定到靜止構件； 第二扭矩傳遞機構，選擇性地可接合，以將互連構件連接為與第三行星齒輪組的承載構件共同旋轉； 第三扭矩傳遞機構，選擇性地可接合，以將第二行星齒輪組的環齒輪構件固定到靜止構件； 第四扭矩傳遞機構，選擇性地可接合，以將第一行星齒輪組的恆星齒輪構件連接為與第二行星齒輪組的環齒輪構件共同旋轉；和 第五扭矩傳遞機構，選擇性地可接合，以將第一行星齒輪組的環齒輪構件固定到靜止構件。
8.如權利要求7所述的混合動力變速器，其中變速器能運行為在第一、第四和第五扭矩傳遞機構接合時提供第五僅電運行模式。
9.如權利要求1所述的混合動力變速器，其中在四個僅電運行模式中，其中電動機/發電機能控制為在四個僅電運行模式中沿提供向前推進和反向推進的任一方向旋轉。
10. 如權利要求1所述的混合動力變速器，其中行星齒輪組的比例配置為使得電動機/發電機每一個具有相同的最大扭矩。
【文檔編號】F16H3/66GK103486206SQ201310223432
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月6日 優先權日:2012年6月12日
【發明者】A.G.霍姆斯, B.M.康倫 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司