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混合型机电变速箱和传动系

阅读：679发布：2021-02-28

IPRDB可以提供混合型机电变速箱和传动系专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种混合型机电变速箱，其包括：第一、第二和第三行星齿轮组，输入件，输出件，以及第一和第二电动机/发电机。位于第一行星齿轮组内的齿轮件中的至少一个连接到第一电动机/发电机上。位于第三行星齿轮组内的齿轮件中的至少一个连接到第二电动机/发电机上。第一和第二互连件使第一行星齿轮组内的零件与第二行星齿轮组内的零件连续式相连。五个扭矩传递机构可将行星齿轮组的零件与行星齿轮组的固定件或其它零件选择性地互连。这五个扭矩传递机构中的一个可操作以选择性地使第二行星齿轮组与第三行星齿轮组脱开，使得第二电动机/发电机可在与第一电动机/发电机和输入件脱开的同时驱动输出件。，下面是混合型机电变速箱和传动系专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种双模式的复合分用的混合型机电变速箱，包括：

第一和第二电动机/发电机；

第一、第二和第三行星齿轮组，各行星齿轮组均采用了第一、第二和第三齿轮件；

所述第一和第二电动机/发电机彼此同轴地对齐，并且与所述三个行星齿轮组同轴地对齐；

位于所述第一或第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的至少一个连接到所述第一电动机/发电机上；

位于所述第三行星齿轮组内的所述齿轮件中的至少一个连接到所述第二电动机/发电机上；

第一扭矩传递机构，其将所述第三行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个选择性地接地；

第二扭矩传递机构，其将所述第一行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个、所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个和所述第三行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个选择性地相互连接并连接到所述输出件上；

第三扭矩传递机构，其将所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个选择性地接地；

第四扭矩传递机构，其将所述齿轮件中的一个与所述齿轮件中的另一个选择性地连接；

第五扭矩传递机构，其将所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个与所述第三行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个选择性地连接；

将所述第一行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个与所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个连续式连接的第一互连件；和将所述第一行星齿轮组内的所述齿轮件中的另一个与所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的另一个连续式连接的第二互连件。

2.根据权利要求1所述的机电变速箱，其特征在于，各行星齿轮组的所述第一、第二和第三齿轮件分别包括齿圈、托架以及恒星齿轮，所述第一互连件将所述第一行星齿轮组中的所述托架与所述第二行星齿轮组中的所述托架连续式互连。

3.根据权利要求2所述的机电变速箱，其特征在于，所述第二互连件将所述第一行星齿轮组中的所述恒星齿轮与所述第二行星齿轮组中的所述齿圈连续式互连。

4.根据权利要求2所述的机电变速箱，其特征在于，所述第一扭矩传递机构将所述第三扭矩传递机构中的所述齿圈选择性地接地。

5.根据权利要求2所述的机电变速箱，其特征在于，所述第二扭矩传递机构将所述第一和第二行星齿轮组中的所述托架与所述第三行星齿轮组中的所述托架以及所述输出件选择性地相连。

6.根据权利要求2所述的机电变速箱，其特征在于，所述第三扭矩传递机构将所述第二星齿轮组中的所述恒星齿轮选择性地接地。

7.根据权利要求2所述的机电变速箱，其特征在于，所述第四扭矩传递机构将所述第二星齿轮组中的所述托架与所述第二行星齿轮组中的所述恒星齿轮选择性地相连。

8.根据权利要求2所述的机电变速箱，其特征在于，所述第五扭矩传递机构将所述第二行星齿轮组中的所述恒星齿轮与所述第三行星齿轮组中的所述恒星齿轮选择性地相连。

9.根据权利要求2所述的机电变速箱，其特征在于，所述第一行星齿轮组中的所述恒星齿轮与所述第一电动机/发电机连续式相连，所述第三行星齿轮组中的所述恒星齿轮与所述第二电动机/发电机连续式相连。

10.根据权利要求2所述的机电变速箱，其特征在于，所述第一行星齿轮组中的所述齿圈与输入件相连。

11.根据权利要求2所述的机电变速箱，其特征在于，所述第三行星齿轮组中的所述托架与输出件连续式连接。

12.根据权利要求2所述的机电变速箱，其特征在于，所述第三扭矩传递机构包括单向离合器。

13.一种混合型机电变速箱，包括：

第一、第二和第三行星齿轮组，各行星齿轮组均采用了第一、第二和第三齿轮件；

连接到所述第一行星齿轮组的齿轮件的输入件；

连接到所述第三行星齿轮组的齿轮件的输出件；

第一和第二电动机/发电机；

位于所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的至少一个连接到所述第一电动机/发电机上；

位于所述第三行星齿轮组内的所述齿轮件中的至少一个连接到所述第二电动机/发电机上；

将所述第一行星齿轮组内的所述件中的一个与所述第二行星齿轮组内的所述件中的一个连续式连接的第一互连件；

将所述第一行星齿轮组内的所述件中的另一个与所述第二行星齿轮组内的所述件中的另一个连续式连接的第二互连件；和用于将所述行星齿轮组中的所述件与所述行星齿轮组中的固定件或其它件选择性地互连的五个扭矩传递机构，其中，所述五个扭矩传递机构中的一个可操作以选择性地将所述第二行星齿轮组与所述第三行星齿轮组脱开，使得所述第二电动机/发电机可在与所述第一电动机 /发电机以及所述输入件脱开的同时来驱动所述输出件。

14.根据权利要求13所述的机电变速箱，其特征在于，各行星齿轮组的所述第一、第二和第三齿轮件分别包括齿圈、托架以及恒星齿轮，所述第一互连件将所述第一行星齿轮组中的所述托架与所述第二行星齿轮组中的所述托架连续式互连。

15.根据权利要求14所述的机电变速箱，其特征在于，所述第二互连件将所述第一行星齿轮组中的所述恒星齿轮与所述第二行星齿轮组中的所述齿圈连续式互连。

16.根据权利要求14所述的机电变速箱，其特征在于，所述五个扭矩传递机构包括第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递机构，其中所述第一扭矩传递机构将所述第三行星齿轮组中的所述齿圈选择性地接地，所述第二扭矩传递机构将所述第一和第二行星齿轮组中的所述托架与所述第三行星齿轮组中的所述托架以及所述输出件选择性地相连，所述第三扭矩传递机构将所述第二星齿轮组中的所述恒星齿轮选择性地接地，所述第四扭矩传递机构将所述第二行星齿轮组中的所述托架与所述第二行星齿轮组中的所述恒星齿轮选择性地相连，以及所述第五扭矩传递机构将所述第二行星齿轮组中的所述恒星齿轮与所述第三行星齿轮组中的所述恒星齿轮选择性地相连。

17.根据权利要求14所述的机电变速箱，其特征在于，所述第一行星齿轮组中的所述恒星齿轮与所述第一电动机/发电机连续式相连，所述第三行星齿轮组中的所述恒星齿轮与所述第二电动机/发电机连续式相连。

18.根据权利要求14所述的机电变速箱，其特征在于，所述第一行星齿轮组中的所述齿圈与输入件相连。

19.根据权利要求14所述的机电变速箱，其特征在于，所述第三行星齿轮组中的所述托架与输出件连续式连接。

20.根据权利要求13所述的机电变速箱，其特征在于，所述五个扭矩传递机构中的所述一个包括单向离合器。

21.一种双模式的复合分用的混合型机电变速箱，包括：

用于接收来自发动机的动力的输入件；

用于传递来自变速箱的动力的输出件；

第一和第二电动机/发电机；

用于与所述第一和第二电动机/发电机互换电能的能量存储装置；

包括第一、第二和第三行星齿轮组的三个同轴地对齐的行星齿轮件，各行星齿轮组均包括恒星齿轮件、齿圈件以及可旋转地支承多个行星齿轮的行星托架组件；

所述第一和第二电动机/发电机彼此同轴地对齐，并且与所述三个行星齿轮组同轴地对齐；

所述第一行星齿轮组中的所述齿圈与所述输入件连续式相连；

所述第二行星齿轮组内的所述齿圈与所述第一电动机/发电机以及所述第一行星齿轮组中的所述恒星齿轮连续式相连；

所述第三行星齿轮组内的所述恒星齿轮连续式连接到所述第二电动机/发电机上；

所述第三行星齿轮组内的所述齿圈选择性地接地；

所述第三行星齿轮组中的所述行星托架组件与所述输出件连续式相连；

所述第一和第二行星齿轮组的所述行星托架组件选择性地连接到所述第三行星齿轮组中的所述行星托架组件上；

所述第二行星齿轮组的所述恒星齿轮选择性地接地；

所述第二行星齿轮组的所述行星托架组件与所述第二行星齿轮组中的所述恒星齿轮选择性地相连；以及所述第二行星齿轮组的所述恒星齿轮选择性地连接到所述第三行星齿轮组中的所述恒星齿轮上。

22.根据权利要求21所述的机电变速箱，其特征在于，所述第二行星齿轮组内的所述恒星齿轮通过单向离合器选择性地接地。

23.一种传动系，包括：

第一、第二和第三行星齿轮组，各行星齿轮组均采用了第一、第二和第三齿轮件；

连接到发动机和所述第一或第二行星齿轮组的齿轮件上的输入件；

连接到发动机和所述第三行星齿轮组的齿轮件上的输出件；

可操作地连接到电池上的第一和第二电动机/发电机；

位于所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的至少一个连接到所述与电池可操作地相连的第一电动机/发电机上；

位于所述第三行星齿轮组内的所述齿轮件中的至少一个连接到所述与电池可操作地相连的第二电动机/发电机上；

将所述第一行星齿轮组内的所述件中的一个与所述第二行星齿轮组内的所述件中的一个连续式连接的第一互连件；

将所述第一行星齿轮组内的所述件中的另一个与所述第二行星齿轮组内的所述件中的另一个连续式连接的第二互连件；和用于将所述行星齿轮组的所述件与所述行星齿轮组中的固定件或其它件选择性地互连的五个扭矩传递机构，其中，所述五个扭矩传递机构中的一个可操作以选择性地将所述第二行星齿轮组与所述第三行星齿轮组脱开，使得所述第二电动机/发电机可驱动所述输出件，同时所述发动机可起辅助作用，通过驱动所述第一电动机/发电机来给所述电池充电，以便辅助所述第二电动机/发电机以倒档传动比驱动所述输出件。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种混合型机电车辆变速箱，其利用了可操作地连接到发动机和两个电动机/发电机上的三个相互作用的行星齿轮组，并且包括五个离合器，其中，一个离合器可操作以选择性地使发动机和一个电动机/发电机与另一个电动机/发电机分离。

背景技术

车辆变速箱的目的是提供空档、至少一个倒车档，以及一个或多个可将来自发动机和/或其它动力源的动力传递到驱动件中的前进驱动档，其中驱动件将来自车辆的牵引力传递到车辆在其上行驶的地面上。因此根据需要，驱动件可以是前轮、后轮或履带，以便提供所需的性能。
串联推进系统是其中能量沿着从发动机到电存储装置然后再到可施加动力以使驱动件旋转的电动机上的路径来传送的系统。在串联推进系统中，在发动机和驱动件之间没有直接的机械连接。
适于接收来自发动机或电动机或这两者的输出动力的变速箱至今在很大程度上依赖于串联的混合型推进系统的设计。这种系统被设计成具有用于较少排放物和最佳燃料经济性的相对较低动力的辅助动力装置(APU)。然而，这种小型APU和甚至较大的能量存储装置的结合不能适应较高平均动力的车辆，或者不能解决需要连续恒速操作的负载循环的问题。使用典型的串联混合型变速箱配置无法实现所需高效率下的陡坡及持续的较高平均经济行驶速度。
因此，需要提供一种可在较宽范围的工作条件下以高效率来操作的动力系统。所需的可电气式调节的变速箱应当兼备用于所需低平均动力负载循环即低速起动/停车负载循环的串联混合型变速箱的优点，以及用于高平均输出动力、高速负载循环的并联混合型变速箱的优点。在并联设置中，发动机所提供的动力以及电源所提供的动力独立地连接到驱动件上。
另外，完善两种模式或两个整体式动力分用(split)齿轮系的概念，其中各模式可供车载计算机同步地选择以将来自发动机和/或电动机/ 发电机的动力传送到输出轴上，其结果是形成了具有非常广泛的应用范围的混合型变速箱。
通过使用可调的双模式、输入和复合分用的并联混合型机电变速箱可实现所需的有益效果。这种变速箱利用输入件来接收来自车辆发动机的动力，并利用动力输出件来传递动力以驱动车辆。第一和第二电动机/发电机动力控制器连接到能量存储装置如电池组上，以便使能量存储装置可从第一和第二电动机/发电机中接收动力以及向其供应动力。由控制装置来调节能量存储装置和电动机/发电机之间以及第一和第二电动机/发电机之间的动力流。
可调的双模式输入分用的并联混合型机电变速箱还可使用至少一个行星齿轮组。该行星齿轮组具有内齿轮件和外齿轮件，其中各齿轮件均与多个行星齿轮件相啮合。输入件可操作地连接到行星齿轮组中的一个齿轮件上，并提供了将动力输出件可操作地连接到行星齿轮组内的另一齿轮件上的机构。电动机/发电机中的一个连接到行星齿轮组内的其余齿轮件上，并提供了将电动机/发电机中的另一个可操作地连接到输出轴上的机构。
可采用扭矩传递装置来选择地实现第一或第二模式的操作。在此以前，在一个模式中，变速箱的输出速度与电动机/发电机中的一个的速度大致上成比例，在第二个模式中，变速箱的输出速度与电动机/ 发电机中的另一个的速度大致上成比例。
在可调的双模式输入分用的并联混合型机电变速箱的一些实施例中使用了第二行星齿轮组。另外，一些实施例可使用三个扭矩传递装置，两个用来选择变速箱所需的工作模式，第三个可选择性地使变速箱与发动机脱开。在其它一些实施例中，可利用所有三个扭矩传递装置来选择变速箱的所需工作模式。
再次参考单排行星齿轮组，行星齿轮件通常支撑在本身可旋转的托架上以进行旋转。当恒星齿轮保持静止且动力施加于齿圈上时，行星齿轮件响应于施加在齿圈上的动力而旋转，然后绕着固定的恒星齿轮沿圆周“行走”，以实现托架在与齿圈旋转方向相同的方向上的旋转。
当单排行星齿轮组的任两个零件沿相同方向并以相同速度旋转时，将会驱使第三零件以相同速度沿相同方向转动。例如，当恒星齿轮和齿圈沿相同方向并以相同速度旋转时，行星齿轮不再绕它们自身轴线旋转，而是充当楔块来将整个单元锁在一起，以实现所公知的直接驱动。也就是说，托架随恒星齿轮和齿圈一起旋转。
然而，当两个齿轮件沿相同方向但以不同速度旋转时，通常仅通过目视分析便可确定第三齿轮件的旋转方向，但在很多情况下该方向不明显，只有知道在行星齿轮组的齿轮件中所存在的齿数才可确定。
当托架的自由旋转被限制且动力施加到恒星齿轮或者齿圈上时，行星齿轮件充当惰轮。这样，从动件沿着与驱动件相反的方向旋转。因此，在许多变速箱装置中，当选定了倒车档时，用作制动器的扭矩传递装置便被摩擦式促动以与托架接合，从而限制了其旋转，使得施加在恒星齿轮上的动力将使齿圈沿相反方向转动。因此，如果齿圈可操作地连接到车辆的驱动轮上，那么这种设置能够使驱动轮的旋转方向反向，进而改变车辆本身的方向。
如本领域内的技术人员所理解的那样，采用了动力分用装置的变速箱系统可以接收来自两个供应源的动力。采用一个或多个行星齿轮组可允许两个或多个齿轮系或模式，通过它们将来自变速箱输入件的动力传递到其输出件上。
于1996年9月24日授权给通用汽车公司的美国专利No. 5558589公开了一种可调的双模式输入分用的并联混合型机电变速箱，其中在第一模式中存在有“机械点”，在第二模式中存在有两个机械点，该专利通过引用结合于本文中。于1999年8月3日授权给通用汽车公司的美国专利No.5931757公开了一种双模式复合分用的机电变速箱，其在第一模式中具有一个机械点，在第二模式中具有两个机械点，该专利通过引用结合于本文中。
在第一或第二模式中的变速箱工作期间中的任何时候，当电动机 /发电机中的任一个静止时就会出现机械点。无机械点是不利的，因为当电动机/发电机中的一个处于机械点即静止时，从发动机到输出的动力传递会出现最大的机械效率。然而，在可调的双模式输入分用的并联混合型机电变速箱中，通常在第二模式中存在一个点，在此时电动机/发电机中的一个并不旋转，以便使所有的发动机动力可机械式地传递到输出处。
对于经常在接近它们的最大功率下工作的商业用途的车辆如穿梭巴士等而言，上述双模式复合分用的机电变速箱是一种有效的选择。当变速箱工作于电气模式下且发动机不运转时，驱动车辆的电动机/发电机必须也要使发动机旋转，这会导致附件损失。

发明内容

本发明提供了一种混合型机电变速箱，其尤其适用于典型负荷小于最大功率的一半的个人卡车。该新颖的变速箱采用五个离合器，其中一个可操作以选择性地使发动机和一个电动机/发电机与另一个电动机/发电机分离。这就使得一个电动机/发电机在与另一个电动机/发电机和发动机分离的同时可以驱动车辆。另外，当一个电动机/发电机驱动车辆倒车时，发动机可驱动另一个电动机/发电机，其可传递动力到所述一个电动机/发电机上，以帮助驱动车辆(即允许分离的发动机在倒车中进行充电)。
本发明的目的是提供一种如上所述的新颖混合型机电变速箱，其中行星齿轮组和电动机/发电机是同轴设置的。
本发明的另一目的是提供一种如上所述的新颖变速箱，其中，行星齿轮组设于环形构造的电动机/发电机的径向内侧，以减小变速箱的外壳即至少周向尺寸。
本发明的另一目的是提供一种如上所述的新颖变速箱，其中，可以通过三个单排行星齿轮组来获得该操作效果。
本发明的另一目的是提供一种如上所述的新颖变速箱，其中，该变速箱可通过五个扭矩传递装置来操作。
根据本发明的第一方面，提供了一种双模式的复合分用的混合型机电变速箱，包括：第一和第二电动机/发电机；第一、第二和第三行星齿轮组，各行星齿轮组均采用了第一、第二和第三齿轮件；所述第一和第二电动机/发电机彼此同轴地对齐，并且与所述三个行星齿轮组同轴地对齐；位于所述第一或第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的至少一个连接到所述第一电动机/发电机上；位于所述第三行星齿轮组内的所述齿轮件中的至少一个连接到所述第二电动机/发电机上；第一扭矩传递机构，其将所述第三行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个选择性地接地；第二扭矩传递机构，其将所述第一行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个、所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个和所述第三行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个选择性地相互连接并连接到所述输出件上；第三扭矩传递机构，其将所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个选择性地接地；第四扭矩传递机构，其将所述齿轮件中的一个与所述齿轮件中的另一个选择性地连接；第五扭矩传递机构，其将所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个与所述第三行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个选择性地连接；将所述第一行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个与所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的一个连续式连接的第一互连件；以及将所述第一行星齿轮组内的所述齿轮件中的另一个与所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的另一个连续式连接的第二互连件。
根据本发明的第二方面，提供了一种混合型机电变速箱，包括：第一、第二和第三行星齿轮组，各行星齿轮组均采用了第一、第二和第三齿轮件；连接到所述第一行星齿轮组的齿轮件的输入件；连接到所述第三行星齿轮组的齿轮件的输出件；第一和第二电动机/发电机；位于所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的至少一个连接到所述第一电动机/发电机上；位于所述第三行星齿轮组内的所述齿轮件中的至少一个连接到所述第二电动机/发电机上；将所述第一行星齿轮组内的所述件中的一个与所述第二行星齿轮组内的所述件中的一个连续式连接的第一互连件；将所述第一行星齿轮组内的所述件中的另一个与所述第二行星齿轮组内的所述件中的另一个连续式连接的第二互连件；以及用于将所述行星齿轮组中的所述件与所述行星齿轮组中的固定件或其它件选择性地互连的五个扭矩传递机构，其中，所述五个扭矩传递机构中的一个可操作以选择性地将所述第二行星齿轮组与所述第三行星齿轮组脱开，使得所述第二电动机/发电机可在与所述第一电动机/发电机以及所述输入件脱开的同时来驱动所述输出件。
根据本发明的第三方面，提供了一种双模式的复合分用的混合型机电变速箱，包括：用于接收来自发动机的动力的输入件；用于传递来自变速箱的动力的输出件；第一和第二电动机/发电机；用于与所述第一和第二电动机/发电机互换电能的能量存储装置；包括第一、第二和第三行星齿轮组的三个同轴地对齐的行星齿轮件，各行星齿轮组均包括恒星齿轮件、齿圈件以及可旋转地支承多个行星齿轮的行星托架组件；所述第一和第二电动机/发电机彼此同轴地对齐，并且与所述三个行星齿轮组同轴地对齐；所述第一行星齿轮组中的所述齿圈与所述输入件连续式相连；所述第二行星齿轮组内的所述齿圈与所述第一电动机/发电机以及所述第一行星齿轮组中的所述恒星齿轮连续式相连；所述第三行星齿轮组内的所述恒星齿轮连续式连接到所述第二电动机/发电机上；所述第三行星齿轮组内的所述齿圈选择性地接地；所述第三行星齿轮组中的所述行星托架组件与所述输出件连续式相连；所述第一和第二行星齿轮组的所述行星托架组件选择性地连接到所述第三行星齿轮组中的所述行星托架组件上；所述第二行星齿轮组的所述恒星齿轮选择性地接地；所述第二行星齿轮组的所述行星托架组件与所述第二行星齿轮组中的所述恒星齿轮选择性地相连；以及所述第二行星齿轮组的所述恒星齿轮选择性地连接到所述第三行星齿轮组中的所述恒星齿轮上。
根据本发明的第四方面，提供了一种传动系，包括：第一、第二和第三行星齿轮组，各行星齿轮组均采用了第一、第二和第三齿轮件；连接到发动机和所述第一或第二行星齿轮组的齿轮件上的输入件；连接到发动机和所述第三行星齿轮组的齿轮件上的输出件；可操作地连接到电池上的第一和第二电动机/发电机；位于所述第二行星齿轮组内的所述齿轮件中的至少一个连接到所述与电池可操作地相连的第一电动机/发电机上；位于所述第三行星齿轮组内的所述齿轮件中的至少一个连接到所述与电池可操作地相连的第二电动机/发电机上；将所述第一行星齿轮组内的所述件中的一个与所述第二行星齿轮组内的所述件中的一个连续式连接的第一互连件；将所述第一行星齿轮组内的所述件中的另一个与所述第二行星齿轮组内的所述件中的另一个连续式连接的第二互连件；以及用于将所述行星齿轮组的所述件与所述行星齿轮组中的固定件或其它件选择性地互连的五个扭矩传递机构，其中，所述五个扭矩传递机构中的一个可操作以选择性地将所述第二行星齿轮组与所述第三行星齿轮组脱开，使得所述第二电动机/发电机可驱动所述输出件，同时所述发动机可起辅助作用，通过驱动所述第一电动机/发电机来给所述电池充电，以便辅助所述第二电动机/发电机以倒档传动比驱动所述输出件。
通过大致的介绍性描述，体现了本发明概念的双模式的复合分用的机电变速箱采用了用于接收来自原始动力源的动力的输入件，以及用于传递来自变速箱的动力的输出件。题述变速箱采用了同轴地对齐的三个行星齿轮组。各行星齿轮组均采用了第一、第二和第三齿轮件。第一和第二电动机/发电机可操作地连接到能量存储装置上，以用于在存储装置与第一和第二电动机/发电机之间进行电能互换。提供了用于调节能量存储装置与第一和第二电动机/发电机之间的电能互换的控制装置。该控制装置还可调节第一和第二电动机/发电机之间的电能互换。
第一和第二电动机/发电机彼此同轴地对齐，三个行星齿轮组也是这样，它们由第一和第二电动机/发电机外接。
下面将参考行星齿轮组、固定的互连件以及扭矩传递机构的一种具体配置来介绍本发明。然而，本发明并不限于该具体的实施例，其仅作为优选实施例来进行介绍。
位于第一或第二行星齿轮组内的齿轮件中的至少一个连接到第一电动机/发电机上。位于第三行星齿轮组内的齿轮件中的至少一个连接到第二电动机/发电机上。第一行星齿轮组内的齿轮件中的一个与第二行星齿轮组内的齿轮件中的一个连续式相连。第一行星齿轮组内的齿轮件中的另一个与第二行星齿轮组内的齿轮件中的另一个连续式相连。第一或第二行星齿轮组内的零件中的一个可操作地连接到输入件上。第三行星齿轮组内的零件中的一个可操作地连接到输出件上。
第一扭矩传递机构可将第三行星齿轮组内的齿轮件中的一个选择性地接地。第二扭矩传递机构可将与第一、第二和第三行星齿轮组均相关联的齿轮件中的一个选择性地相互连接以及连接到输出件上。第三扭矩传递机构可将第二行星齿轮组内的齿轮件中的一个选择性地接地。第四扭矩传递机构可将齿轮件中的一个与齿轮件中的另一个选择性地连接。第五扭矩传递机构可将第二行星齿轮组内的齿轮件中的一个与第三行星齿轮组内的齿轮件中的一个选择性地连接。
第五扭矩传递机构可选择性地使第二行星齿轮组与第三行星齿轮组脱开，使得第二电动机/发电机可在与第一电动机/发电机和发动机脱开的同时驱动输出件。发动机可进行辅助，其通过驱动作为发电机的第一电动机/发电机来给电池充电，充电可传递能量到第二电动机 /发电机中，以用于以倒档传动比来驱动输出件。这可允许降低第二电动机/发电机的尺寸，减小装配好的外壳，降低成本和质量，以及减小倒档中的能量消耗，这是因为第二电动机/发电机不会与发动机形成对抗(其通过第五扭矩传递机构而与发动机脱开)。
从实施本发明的最佳方式的下述详细介绍中并结合附图，可以容易地清楚本发明的上述特点和优点，以及其它的特点和优点。

附图说明

图1是体现了本发明概念的双模式复合分用的机电变速箱的示意性符号图；
图2是根据本发明备选实施例的双模式复合分用的机电变速箱的示意性符号图，其中第三扭矩传递机构是单向离合器；以及
图3是在与图2对应的变速箱起动过程期间电动机/发电机、发动机以及第三扭矩传递机构的每分钟转数(RPM)相对于时间的图表。

具体实施方式

在图1中显示了体现了本发明概念的双模式复合分用的机电变速箱的一种代表形式，其由标号10整体上标示。混合型变速箱10具有输入件12，其具有轴的性质，可由发动机14直接驱动。可在发动机 14和混合型变速箱10的输入件12之间设置瞬态扭矩缓冲器。于1991 年4月23日授权给通用汽车公司的美国专利No.5009301详细公开了推荐用于该用途的这类瞬态扭矩缓冲器的实例，该专利通过引用整体地结合于本文中。瞬态扭矩缓冲器可包括扭矩传递装置，或者与扭矩传递装置相结合地使用，以允许发动机14与混合型变速箱10选择性接合，然而必须理解，扭矩传递装置并不用来改变或控制混合型变速箱10的工作模式。
在所示实施例中，发动机14可以是矿物燃料发动机，例如可容易地适于提供在恒定的每分钟转数(RPM)下传递的可用动力输出的柴油发动机。在该示例性实施例中，发动机14在起动后在其输入的大部分期间可以在从约600到约6000RPM的速度范围内工作。尽管必须要理解，发动机14的速度和输出马力不是本发明的关键所在，然而为了实现绝对清楚地理解混合型变速箱10的目的，假定采用来自发动机14的约305马力的可用输出来介绍该示例性装置。无论用何种方式将发动机14连接到变速箱10的输入件12上，输入件12均连接到变速箱10中的行星齿轮组24上。
混合型变速箱10采用三个行星齿轮组24，26和28。第一行星齿轮组24具有基本上设计为齿圈的外齿轮件30，其外接于基本上设计为恒星齿轮的内齿轮件32。多个行星齿轮件34可旋转地安装在托架 36上，以便各行星齿轮件34可与外齿轮件30和内齿轮件32相啮合。
第二行星齿轮组26也具有基本上设计为齿圈的外齿轮件38，其外接于基本上设计为恒星齿轮的内齿轮件40。多个行星齿轮件42可旋转地安装在托架44上，以便各行星齿轮42可与外齿轮件38和内齿轮件40相啮合。
第三行星齿轮组28也具有基本上设计为齿圈的外齿轮件46，其外接于基本上设计为恒星齿轮的内齿轮件48。多个行星齿轮件50可旋转地安装在托架52上，以便各行星齿轮50可与外齿轮件46和内齿轮件48相啮合。与本申请共同转让的于2004年5月21日提交的共同未决的美国专利申请No.10/851351显示了一种齿轮装置的示例，该申请通过引用整体地结合于本文中。
尽管所有三个行星齿轮组24，26和28本身都是“单排”行星齿轮组，然而第一行星齿轮组24和第二行星齿轮组26是复合式的，这是因为第一行星齿轮组24的内齿轮件32通过毂衬齿轮(hub plate gear) (即第一互连件)54连接到第二行星齿轮组26的外齿轮件38上。相连的第一行星齿轮组24的内齿轮件32和第二行星齿轮组26的外齿轮件38与第一电动机/发电机56连续式相连。
行星齿轮组24和26进一步被复合，这是因为第一行星齿轮组24 的托架36通过轴(即第二互连件)60连接到第二行星齿轮组26的托架44上。这样就将第一行星齿轮组24的托架36和第二行星齿轮组 26的托架44连接起来。轴60还可通过扭矩传递装置(即第二扭矩传递机构)62选择性地连接到第三行星齿轮组28的托架52上，如下面将更全面介绍的那样，可采用扭矩传递装置62来帮助选择混合型变速箱10的工作模式。
第三行星齿轮组28的托架52直接连接到变速箱的输出件64上。当混合型变速箱10用在陆地车辆中时，输出件64可连接在车轴(未示出)上，而车轴又终止在驱动件(也未示出)中。驱动件可以是它们被用在其中的车辆的前轮或后轮，或者，它们可以是履带式车辆的驱动齿轮。
第三行星齿轮组28的外齿轮件46可通过扭矩传递装置70选择性接地，该地由变速箱壳体68所代表。如下文所介绍的那样，扭矩传递装置(即第一扭矩传递机构)70也可用来帮助选择混合型变速箱 10的工作模式。恒星齿轮48与第二电动机/发电机72连续式相连。所有行星齿轮组24，26和28以及两个电动机/发电机56和72都围绕轴向设置的轴60同轴地定位。应当指出，电动机/发电机56和72均为环形构造，这样可允许它们外接于三个行星齿轮组24，26和28上，以便使行星齿轮组24，26和28设于电动机/发电机56和72的径向内侧。这种构造可以保证使变速箱10的整体外壳即周向尺寸最小。
扭矩传递装置(即第三扭矩传递机构)73选择性地将恒星齿轮 40接地(即与变速箱外壳68相连)。扭矩传递装置(即第四扭矩传递机构)75作为锁止离合器来工作，其可锁住行星齿轮组24，26、电动机56和输入件12，并通过将恒星齿轮40选择性地与托架44相连来使它们作为一个整体旋转。扭矩传递装置(即第五扭矩传递机构) 77选择性地将恒星齿轮40与恒星齿轮48相连。扭矩传递装置62，70， 73，75和77都是摩擦离合器。
如上文中结合发动机14的描述所说明的那样，必须类似地理解，第一电动机/发电机56和第二电动机/发电机72的旋转速度和输出马力也不是本发明的关键所在，然而为了实现绝对清楚地理解混合型变速箱10的目的，电动机/发电机56和72具有约为40％发动机扭矩的连续运转额定功率以及约12000RPM的最大速度。连续运转额定功率约为发动机14的1/3，最大速度约为发动机14的1.5倍，然而这些取决于发动机的类型、最终传动传动比以及负载循环。
从上述介绍中并参考图1应当清楚，变速箱10选择性地接收来自发动机14的动力。如下面将说明的那样，混合型变速箱还接收来自电存储装置74的功率。电存储装置74可以是一个或多个电池。在不改变本发明概念的前提下，可采用能够存储电能和分配电能的其它电存储装置来代替电池。如结合发动机14以及电动机/发电机56和 72的介绍所说明的那样，类似地必须理解，电存储装置74的输出马力不是本发明的关键所在，然而为了实现绝对清楚地理解混合型变速箱10的目的，假定采用来自电存储装置74的约75马力的输出来介绍该示例性装置。电池组的尺寸根据再生方面的要求、区域性问题如道路坡度和温度以及推进要求如排放物、能量辅助和电力范围来定制。
电存储装置74通过传输导线78A和78B与电子控制装置(ECU)76 相连通。ECU76通过传输导线78C和78D与第一电动机/发电机56 相连通，类似地，ECU76通过传输导线78E和78F与第二电动机/发电机72相连通。
从前面的段落中可以清楚，可在一个以上的位置处采用特定的结构件、部件或装置。当总体上引用那些类型的结构件、部件或装置时，可采用共同的标号。然而，当这样标识的一个结构件、部件或装置需被单独地标出的话，通过采用字母后缀与用于那种结构件、部件或装置的通用标号相结合的方式来进行引用。因此，至少有六条大致由数字78标示的传输导线，但在说明书和附图中，具体的单条传输导线因此标示为78A、78B、78C、78D、78E和78F。在整个说明书中采用了这种相同的后缀约定。
离合器77可操作以选择性地脱开电动机/发电机56和72之间的机械路径，使得电动机/发电机72除了在倒档时推进车辆之外，不必与发动机所传递的机械扭矩相对抗。通过将电动机/发电机72与发动机14之间的机械路径脱开，离合器77可消除电机-发动机之间的对抗，并可将电动机/发电机72所需的扭矩水平降低约40％。在“发动机于倒车期间进行充电档”操作期间，采用发动机动力来驱动电动机/发电机56，其作为发电机工作，向电池74和/或直接向电动机/发电机72 提供电力，以驱动电动机/发电机72。因此，电动机/发电机72可在与发动机14脱开的同时驱动车辆倒车，而不需要对抗发动机扭矩，事实上，它是由发动机动力通过作为发电机的电动机/发电机56来辅助进行的。
因此，离合器77可提供发动机与输出的分离，还可允许有效的 “仅用电池的倒车”，其中，当发动机不运转时，电动机/发电机72 可采用来自电池74的电力来驱动车辆倒车，这对于在对排放物的要求比较严格的环境中工作的经济型车辆而言是方便的。当在离合器77 打开的电气模式中工作时，来自电动机/发电机72的扭矩可专门用来推进车辆。没有离合器77时，来自电动机/发电机72的一定百分比的扭矩必定还要用来使上游传动系部件旋转，这会导致附件损失。
在发动机的起动期间，离合器73(或离合器75)是锁住的，而所有其它的离合器是打开的。对于“分离的发动机在倒车期间进行充电”而言，离合器73(或离合器75)和离合器70是锁住的，而所有其它的离合器是打开的。对于“仅用电池的倒车”而言，离合器70 是锁住的，而所有其它的离合器是打开的。
下面来看图2，其显示了用于根据本发明一个备选实施例的双模式复合分用的机电变速箱的示意性符号图。在图2中采用类似的标号来表示与图1中类似的部件。图2中所示的变速箱结构与图1中的一样，除了在图2中用单向离合器73’来代替图1中的制动离合器73。单向离合器73’比图1中的摩擦离合器73更小且更容易装配。
单向离合器73’提供了起动反作用，其随着发动机的起动而自释放。单向离合器提供了一种可能，以用于采用电动机/发电机56来进行非常平稳的发动机起动，同时电动机/发电机72可同步地驱动车辆。为了进行发动机起动，单向离合器73’锁住，而所有其它的离合器打开。因此，输入就与输出分离了。这可允许电动机/发电机72专用于在电气模式下驱动车辆。通常来说，当离合器70接合时，电动机/发电机72的动力通过恒星齿轮48和托架52来传递。这样，电动机/发电机72的速度与车辆的速度成正比，可通过由电力供给系统(即电池74)供给的能量来提供所需的动力。当发动机关闭时，电动机/发电机56的速度为零。控制装置可确定在何时重新起动发动机以供应动力。在图3中用图表显示了该起动事件的过程，其显示了当车辆滚动时怎样无缝式起动发动机。图3显示了与底部的图例说明相对应的四条曲线，包括发动机的速度、单元A(电动机/发电机56)的速度、 C3(离合器73’)的速度，以及单元B(电动机/发电机72)的速度。
在该过程中，电动机/发电机72连接到输出件上以驱动车辆。如图所示，在该过程的开始，电动机/发电机72在约2300RPM下工作，而电动机/发电机56是静止的。电动机/发电机56的速度在点100和 102之间最初斜线上升到约600RPM的起动速度。电动机/发电机56 的速度维持在该水准处，以提供发动机的洁净燃烧以及保持在发动机的空转速度之下。在点104处，发动机点火，其使输入扭矩反向并提供了反向的动力流。紧接着燃烧所驱动的动力反向，恒星齿轮40的反作用反向，单向离合器73’松开。如图所示，该燃烧使得发动机速度升高。在点106处，控制器发出指令给电动机/发电机56，降低其速度，这便提高了恒星齿轮40的速度。接着恒星齿轮40的速度提高，直到在点108处与其与恒星齿轮48的速度相等。在该点处，恒星齿轮40和48的速度与电动机/发电机72同步，且离合器77被锁住。在该点之后，离合器77保持锁住，变速箱110以在于2003年12月19 日提交并转让给本发明受让人的美国临时申请No.60/531528的四离合器构造中所介绍的方式操作，该申请通过引用整体地结合于本文中。
对于“分离的发动机在倒车期间进行充电”而言，离合器70和 75锁住，而所有其它的离合器打开。对于“仅用电池的倒车”而言，离合器70锁住，而所有其它的离合器打开。
因此，增设该附加的离合器77的优点包括：消除了倒档模式中电动机/发电机72与发动机14的对抗，允许降低电动机的尺寸，简化装配，降低机器成本和质量，以及降低在“仅用电池的倒车”模式中的能量消耗，这是因为电动机/发电机72不再与发动机对抗。这还可利用一个电动机来提高倒档爬坡能力并且允许平稳的发动机起动，而另一电动机可同时地驱动车辆。
尽管已经具体介绍了实施本发明的最佳方式，然而熟悉本发明所涉及领域的人员将会认识到属于所附权利要求的范围内的用来实施本发明的各种替代性设计和实施例。

标题	发布/更新时间	阅读量
行星齿轮组-专利编号CN106499804A	2020-05-11	846
行星齿轮组-专利编号CN105090373A	2020-05-11	954
行星齿轮组-专利编号CN101389885B	2020-05-11	116
行星齿轮组-专利编号CN100487270C	2020-05-12	143
行星齿轮组-专利编号CN101273215A	2020-05-13	393
行星齿轮组-专利编号CN101457814A	2020-05-12	51
行星齿轮组-专利编号CN1664417A	2020-05-13	590
行星齿轮组-专利编号CN1620565A	2020-05-13	232
行星齿轮组-专利编号CN104675965A	2020-05-11	688
行星齿轮组-专利编号CN101389885A	2020-05-12	905

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