專利名稱：具有多個互連齒輪組的電動可變變速器的制作方法
技術領域：
內燃機，特別是往復活塞式內燃機，當前推進大部分車輛。 這種發(fā)動機是將以燃料形式的高度集中的能量轉換為有用的機械動力 的相對有效的、結構緊湊的、重量輕的、以及非昂貴的機構。能夠與內
燃機 一 起使用且能夠減少燃料';肖耗和污染物排放的新穎的變速器系統(tǒng) 對公眾是極為有益的。
放增加超出了理想情況。'通常，車輛由這種發(fā)動機推進,、該發(fā)動機通過 小的電動機和相對小的電存儲電池從冷態(tài)起動，然后快速置于來自推進 和附屬設備的載荷下。這種發(fā)動機也以大范圍的速度和大范圍的載荷進 行操作，且通常平均以它的最大動力輸出的大約五分之一進行操作。 發(fā)電機能夠將來自發(fā)動機的機械動力轉變?yōu)殡娏?，且電?機可將該電力轉變回在不同扭矩和速度下的;f幾械動力以用于車輛驅動 系統(tǒng)的其余部件。該布置使得在電機的界限內，允許發(fā)動機和驅動系統(tǒng) 其余部件之間的扭矩比和速度比發(fā)生連續(xù)變化。用作推進動力源的電存 4諸電池可加入到該布置中，形成串耳關混合電動驅動系統(tǒng)。
串聯(lián)混合系統(tǒng)允許發(fā)動機一定程度上獨立于驅動車輛所需
的扭矩、速度和功率，從而發(fā)動機可以被控制而改善排放和效率。該系 統(tǒng)允許附接到發(fā)動機的電機用作電動機，以便起動發(fā)動機。該系統(tǒng)還允 許附接到驅動系其余部件的電機起到發(fā)電機的作用，以便通過再生制動 將減速車輛的能量回收到電池中。串聯(lián)電動驅動器受下列因素的不利影
驅動電動機內從電力轉變?yōu)闄C械動力的電機的重量和成本，以及在這些
轉變中的有用能量損失。動力分離變速器使用通常所理解的"差速齒輪裝置"實現(xiàn) 輸入和輸出之間連續(xù)可變的扭矩比和速度比。電動可變變速器能夠使用 差速齒輪裝置將其傳輸?shù)膭恿Φ囊徊糠职l(fā)送通過一對電動機/發(fā)電機。該 動力的其余部分流動通過具有固定比的全機械的和直接的或可交替選 擇的另一平行路徑。 如本領域技術人員熟知的，差速齒輪裝置的一種形式可由 行星齒輪組構成。行星齒輪組通常是設有差速齒輪裝置的發(fā)明中使用的 優(yōu)選實施例，其具有如下優(yōu)勢結構緊湊，在行星齒輪組的所有構件之 間存在不同的扭矩比和速度比。但是，不使用行星齒輪構造本發(fā)明是可 能的，例如通過在布置中使用錐齒輪或者其它齒輪，其中齒輪組的至少 一個元件的旋轉速度總是其它兩個元件的速度的加權平均。
本發(fā)明的電動可變變速器族提供部件少(low-content)、
成本低的電動可變變速器機構，包括第一、第二、第三和可選的第四差 速齒輪組；電池；可互換地用作電動機或發(fā)電機的兩個電機；以及高達 四個的可選擇扭矩傳遞設備。優(yōu)選地，差速齒輪組是行星齒4侖組，如簡 單的或復合的(包括拉威挪(Ravigneaux))齒輪組，但可以采用其它的 齒輪布置，例如錐齒輪或偏移軸的差速齒輪裝置。
0016] 在本說明中，第一、第二和第三或第四行星齒輪組可以任 何順序從第一計數(shù)到第三或第四(即從左到右，從右到左等)。
0017] 每個行星齒輪組具有高達三個構件。每個行星齒輪組的第 一、第二或第三構件可以為太陽輪、齒圏或行星架構件的任何一個，或 可替換地為小齒輪。每個行星架構件能夠為單小齒輪行星架構件(簡單的)或 雙小齒輪行星架構件(復合的)之一。
00191 輸入軸與行星齒輪組的至少一個構件連續(xù)地連接。輸出軸 與行星齒輪組的至少 一個構件連續(xù)地連接。
0020]第 一互連構件將第 一行星齒輪組的第 一構件與第三行星齒 輪組的第二或第三構件連續(xù)地連接。 可選的第四互連構件將第 一行星齒輪組的第二構件與第四 行星齒輪組的第 一構件連續(xù)地連接。第一扭矩傳遞設備將第二行星齒輪組的構件與靜止構件 (基底/變速器外殼)選擇性地連接。
扭矩傳遞設備，以及第一和第二電動才幾/發(fā)電機是可操作 的，以在電動可變變速器中提供五種操作模式，包括電池倒檔模式 (battery reverse mode) 、 EVT倒檔模式、倒檔和向前起動模式、連續(xù) 可變傳動范圍模式、以及固定比模式。 圖la是具有包括本發(fā)明的族構件的電動可變變速器的動 力系的示意圖； 圖2a是具有包括本發(fā)明的另一族構件的電動可變變速器 的動力系的示意圖； 圖2b是說明圖2a所示的動力系的一些操作特性的操作模 式表和固定比模式表； 圖4a是具有包括本發(fā)明的另一族構件的電動可變變速器 的動力系的示意圖； 圖5b是說明圖5a所示的動力系的一些操作特性的操作才莫 式表和固定比模式表； 圖7b是說明圖7a所示的動力系的一些操作特性的操作才莫 式表和固定比模式表。
具體實施例方式
0051參考圖la,示出了動力系10,包括連接到改進的電動可變 變速器(EVT)的一個優(yōu)選實施例的發(fā)動機12,電動可變變速器大體上 以附圖標記14標識。變速器14設計為從發(fā)動機12接收其驅動動力的 至少一部分。如圖所示，發(fā)動機12具有用作變速器14的輸入構件17 的輸出軸。瞬態(tài)扭矩阻尼器(未示出)也可以用在發(fā)動機12和變速器 的輸入構件17之間。
0052在所示的實施例中，發(fā)動機12可以為礦物燃津+發(fā)動4幾，例 如柴油發(fā)動機，該發(fā)動機便于提供它的通常以恒定的每分鐘轉數(shù)(RPM) 輸送的有效動力輸出。
行星齒輪組40也具有外齒輪構件44,通常也稱為齒圈， 齒圈構件44限制內齒輪構件42,內齒輪構件42通常也稱為太陽輪。多 個行星齒輪47也可旋轉地裝配在行星架構件46內，使得每個行星齒輪 構件47同時地且嚙合地接合行星齒輪組40的外齒圈構件44和內太陽 輪構件42。
0057第 一互連構件70將行星齒輪組20的齒圈構件24與行星齒
ii輪組30的太陽輪構件32連續(xù)地連接。第二互連構件72將行星齒輪組 30的行星架構件36與行星齒輪組40的齒圏構件44連續(xù)地連接。第三 互連構件74將行星齒輪組30的太陽輪構件32與行星齒輪組40的太陽 輪構件42連續(xù)地連接。 第一優(yōu)選實施例10也包括第一和第二電動機/發(fā)電機，分 別是80和82。第一電動機/發(fā)電機80的定子固定到變速器殼體60。第 一電動機/發(fā)電機80的轉子固定到行星齒輪組20的太陽輪構件22。 現(xiàn)在回到動力源的描述，從前述說明且尤其是參考圖la顯 而易見的是，變速器14選擇性地從發(fā)動機12接收動力?；旌献兯倨饕?從電力源86接收動力，電力源86可操作地連接到控制器88。電力源 86可以為一個或以上電池。能夠提供或存儲以及分配電力的其它電力 源，例如燃料電池，可以取代電池使用而不改變本發(fā)明的構思。
總體操作考慮 本發(fā)明可以使用簡單的或復合的行星齒輪組。在簡單的行 星齒輪組中，單組行星齒輪通常被支撐以在本身可旋轉的行星架構件上 旋轉。 在簡單的行星齒輪組中，當太陽輪保持靜止且動力施加到 簡單的行星齒輪組的齒圏時，行星齒輪響應于施加到齒圈的動力而旋轉 且因而圍繞固定的太陽輪周向地"行進"，從而實現(xiàn)行星架構件以與齒 圈旋轉相同的方向旋轉。
如果不考慮齒輪的質量、齒輪的加速度或齒輪組內的摩擦構件和齒圏上的扭矩也能夠簡單地彼此相關。施加到簡單的行星齒輪組 太陽輪上的扭矩必須平衡施加到齒圈上的扭矩，正比于這些齒輪中每一 個的齒數(shù)。例如，施加到具有兩倍于該組中太陽輪的齒數(shù)的齒圈的扭矩 必須是施加到太陽輪的扭矩的兩倍，且必須以相同方向施加。施加到行 星架構件的扭矩必須與太陽輪上的扭矩和齒圈上的扭矩之和在大小上 相等且在方向上相反。
0071] 與簡單的行星齒輪組相比，在復合行星齒輪組中，內和外 行星齒輪組的使用實現(xiàn)了齒圏和行星架構件作用的互換。例如，如果太 陽輪保持靜止，行星架構件將以與齒圈相同的方向旋轉，但具有內和外 行星齒輪組的行星架構件將比齒圏行進得更快，而不是更慢。 在具有嚙合的內和外行星齒輪組的復合行星齒輪組中，齒 圏的速度正比于太陽輪和行星架構件的速度，分別基于太陽輪上的齒數(shù) 和由行星齒輪加載的齒數(shù)加權。例如，由行星齒輪加載的齒圏和太陽輪 之間的差可能與相同組中的太陽輪上的齒數(shù)一樣。在該情況下，齒圏的 速度為行星架構件速度的三分之二與太陽輪速度的三分之一的和。如果 太陽輪或行星架構件以相反的方向旋轉，在數(shù)學計算中該速度的算術符 號為負。電動可變變速器的正常動作將機械動力從輸入傳送到輸
出。作為這個變速器動作的一部分，變速器的兩個電動機/發(fā)電機中的一
個充當電力的發(fā)電才幾。另一個電動機/發(fā)電才/L充當電動機JM吏用該電力。 隨著輸出速度從0增加到高速，兩個電動機/發(fā)電機80,82逐漸互換而作 為發(fā)電機和電動機，且可不止一次這樣做。這些互換圍繞機械點發(fā)生， 其中從輸入到輸出的大致所有動力均被機械地傳輸且基本上沒有動力
尋皮電力:1也傳|俞。 在混合電動可變變速器系統(tǒng)中，電池86也將動力供應給變 速器或變速器也可以將動力供應給電池。如果電池將大量的電力供應給 變速器，例如用于車輛加速，那么電動機/發(fā)電機二者都用作電動機。如 果變速器將電力供應給電池，例如用于再生制動，則電動機/發(fā)電機二者 都用作發(fā)電機。當非常接近于操作的機械點時，由于系統(tǒng)中的電力損失， 電動機/發(fā)電機二者也可用作具有小的電力輸出的發(fā)電機。與變速器的正常動作相反，變速器實際上可以用于將機械 動力從輸出傳遞給輸入。這可以在車輛中完成以補充車輛制動且提高或 補充車輛的再生制動，尤其是在長的向下斜坡上。如果通過變速器的動相反。
具體操作考慮第二操作模式是"EVT倒檔模式"(或機械倒檔模式)， 其對應于每個操作模式表的第二行(EVTRev)，例如圖lb的操作模式 表。在該模式中，EVT由發(fā)動機且由電動機/發(fā)電機中的一個驅動。另 一電動機/發(fā)電機操作在發(fā)電機模式，且將產生的能量100%地傳輸回驅 動電動坤幾。凈效應為反向驅動車輛。例如參考圖lb，在EVT倒檔才莫式 中，制動器55被接合，對應于l單位的發(fā)動機扭矩，電動機80具有-0.34 單位扭矩，電動機82具有-3.24單位扭矩，因此實現(xiàn)了-8.33輸出扭矩。第三操作模式包括"倒檔和向前起動模式"(也稱為"變 矩器倒檔和向前模式")，其對應于每個操作模式表的第三和第四行(TC Rev和TC For),例如圖lb的操作模式表。在該模式中，EVT由發(fā)動 機且由電動機/發(fā)電機中的一個驅動。將在發(fā)電機單元中產生的能量中的 可選擇部分存儲在電池中，且將剩余能量傳遞給電動機。在

圖1中，存 儲在電池中的部分大約為99%。變速器輸出速度與發(fā)動機速度的比(變 速器速度比)大約為+/-0.001 (正的符號指的是車輛向前爬行，而負的 符號指的是車輛向后爬行)。參考圖lb,在TC倒檔模式中，制動器55 被接合，電動機/發(fā)電機80充當電動機，具有-0.34單位扭矩，電動機/ 發(fā)電機82充當發(fā)電機，具有-2.83單位扭矩，且實現(xiàn)了-7.00扭矩比。在 TC向前模式中，制動器55被接合，電動機/發(fā)電機80充當發(fā)電機，具 有_0.34單位扭矩，電動機/發(fā)電機82充當電動機，具有0.79單位扭矩， 且實現(xiàn)了 4.69的扭矩比。第四操作模式是"連續(xù)可變傳動范圍模式"，其包括對應 于每個操作點表的5-12行的范圍1.1、范圍1.2、范圍1.3、范圍1.4、范 圍2.1、范圍2.2、范圍3.1和范圍3.2操作點，例如圖lb的操作模式表。 在該模式中，EVT由發(fā)動機以及操作為電動機的一個電動機/發(fā)電機驅 動。另一電動機/發(fā)電機操作為發(fā)電機，且將產生的能量100%地傳輸回 電動機。由范圍1.1、 1.2,...,等表示的操作點是在由EVT提供的向前速度比的連續(xù)區(qū)間中的離散點。例如在圖lb中，在制動器55被接合時， 實現(xiàn)從4.69到1.86的扭矩比范圍。在離合器52被接合時，實現(xiàn)從1.36 到l.OO的扭矩比范圍。在離合器50被接合時，實現(xiàn)從0.74到0.54的扭
矩比范圍。 在所示的實施例中，發(fā)動機12可以為礦物燃料發(fā)動才幾，例 如柴油發(fā)動機，該發(fā)動機便于提供它的通常以恒定的每分鐘轉數(shù)(RPM) 輸送的有效動力輸出。如圖所示，發(fā)動機12具有用作變速器114的輸 入構件17的輸出軸。瞬態(tài)扭矩阻尼器(未示出)也可以用在發(fā)動機12 和變速器的輸入構件17之間。
0090不管發(fā)動機12以何種方式連接到變速器輸入構件17,變 速器輸入構件17均可操作地連接到變速器114內的行星齒輪組。變速 器1M的輸出構件19連接到最終驅動器16。
行星齒輪組130也具有外齒輪構件134,通常也稱為齒圈， 齒圏構件134限制內齒輪構件132,內齒輪構件132通常也稱為太陽輪 構件。多個行星齒輪137, 138也可旋轉地裝配在行星架構件136內， 使得每個行星齒輪構件137接合外齒圈構件134,且每個行星齒輪構件 138同時地且嚙合地接合內太陽輪構件132和相應的行星齒輪構件137。 行星齒輪組140也具有外齒輪構件144,通常也稱為齒圈， 齒圏構件144限制內齒輪構件142,內齒輪構件142通常也稱為太陽輪。 多個行星齒輪147也可旋轉地裝配在行星架構件146內，使得每個行星 齒輪構件147同時地且嚙合地接合行星齒輪組140的外齒圈構件144和內太陽輪構件142。 變速器輸入構件17連接到行星齒輪組120的行星架構件 126。變速器輸出構件19與行星齒輪組140的齒圈構件144連接。第一 互連構件170將行星齒輪組120的齒圏構件124與行星齒輪組140的太 陽輪構件142連續(xù)地連接。第二互連構件172將行星齒輪組130的齒圈 構件134與行星齒輪組140的齒圈構件144連續(xù)地連接。第三互連構件 174將行星齒輪組130的行星架構件136與行星齒輪組140的行星架構 件146連續(xù)地連接。 變速器114也包括第一和第二電動機/發(fā)電機，分別是180 和182。第一電動機/發(fā)電機180的定子固定到變速器殼體160。第一電 動機/發(fā)電機180的轉子固定到行星齒輪組120的太陽輪構件122。 第二電動機/發(fā)電機182的定子也固定到變速器殼體160。 第二電動機/發(fā)電機182的轉子固定到行星齒輪組120的齒圈構件124。 現(xiàn)在回到動力源的描述，從前述說明且尤其是參考圖2a顯 而易見的是，變速器114選擇性地從發(fā)動機12接收動力?；旌献兯倨?也與電力源186交換動力，電力源186可操作地連接到控制器188。電 力源186可以為一個或以上電池。能夠提供或存儲以及分配電力的其它 電力源，例如燃料電池，可用于取代電池而不改變本發(fā)明的構思。第五操作模式包括對應于圖2b的操作模式表的13-14行的 "固定比模式"(F1,F2)。在該模式中，變速器類似于常規(guī)的自動變速 器操作， 一個扭矩傳遞設備被接合以生成離散的傳動比。在固定比Fl 的情況下，離合器150和制動器155被接合以實現(xiàn)為1.69的固定比。在
20固定比F2的情況下，離合器150和152被接合以實現(xiàn)為l.OO的固定比。
不管發(fā)動機12以何種方式連接到變速器輸入構件17，變 速器輸入構件17均可操作地連接到變速器314內的行星齒輪組。變速 器314的輸出構件19連接到最終驅動器16。變速器314使用三個行星齒輪組320,330和340。行星齒輪 組320采用外齒圈構件324,外齒圏構件324限制內太陽輪構件322。 行星架構件326可旋轉地支撐多個行星齒輪327,使得每個行星齒輪327 同時地且嚙合地接合第 一行星齒輪組320的外齒圏構件324和內太陽輪 構件322。變速器314也包括第一和第二電動機/發(fā)電機，分別是380 和382。第一電動機/發(fā)電機380的定子固定到變速器殼體360。第一電 動機/發(fā)電機380的轉子固定到太陽輪構件322。第二電動機/發(fā)電機382 的定子也固定到變速器殼體360。第二電動機/發(fā)電機382的轉子固定到 齒圏構件324。
200124第一^^矩傳遞設備，例如離合器350,選擇性地將齒圈構 件344與行星架構件346連接。第二扭矩傳遞設備，例如離合器352, 選擇性地將行星架構件326與行星架構件346連接。第三扭矩傳遞設備， 例如制動器355，選擇性地將太陽輪構件332與變速器殼體360連接。 使用第一、第二和第三扭矩傳遞設備350,352,355有助于選擇變速器314 的操作模式。
00125]混合變速器314從發(fā)動機12接收動力，且也與電力源386 交換動力，電力源386可操作地連接到控制器388。參考圖5a,示出了動力系410,包括連接到改進的電動可 變變速器的另一個實施例的發(fā)動機12,電動可變變速器大體上以附圖標 記414標識。變速器414設計為從發(fā)動機12接收其驅動動力的至少一部分。如圖所示，發(fā)動機12具有用作變速器414的輸入構件17 的輸出軸。瞬態(tài)扭矩阻尼器(未示出)也可以用在發(fā)動機12和變速器 的輸入構件17之間。行星齒輪組430也具有外齒圈構件434,外齒圈構件434 限制內太陽輪構件432。多個行星齒輪437, 438也可旋轉地裝配在行星 架構件436內，使得每個行星齒輪構件437接合外齒圈構件434,且每 個行星齒輪構件438同時地且嚙合地接合行星齒輪組430的內太陽輪構 件432和相應的4亍星齒輪構件437。變速器輸入構件17與行星架構件426連續(xù)地連接。變速器 輸出構件19與齒圏構件444連續(xù)地連接。第一互連構件470將齒圈構 件424與太陽輪構件442連續(xù)地連接。第二互連構件472將齒圈構件434 與行星架構件446連續(xù)地連接。第三互連構件474將太陽輪構件432與 太陽4侖構件442連續(xù)地連接?；旌献兯倨?14從發(fā)動才幾12接收動力，且也從電力源486 接收動力，電力源486可操作地連接到控制器488。圖5b的操作模式表示出了用于變速器414的5個操作模式 的離合器接合狀態(tài)、電動機/發(fā)電機狀況和輸出/輸入比。這些^^莫式包括如前文所述的"電池倒檔模式，，(BattRev)、 "EVT倒檔模式"(EVT Rev)、"倒檔和向前起動才莫式"(TCRev和TCFor)、"連續(xù)可變傳 動范圍模式"(范圍1.1、 1.2、 1.3...)和"固定比模式，，(F1,F2)。參考圖6a,示出了動力系510,包括連接到改進的電動可 變變速器的另一個實施例的發(fā)動機12，電動可變變速器大體上以附圖標 記514標識。變速器514設計為從發(fā)動機12接收其驅動動力的至少一部分。變速器514使用四個行星齒輪組520, 530, 540和590。 行星齒輪組520采用內太陽輪構件522。多個行星齒輪527, 528可旋轉 地裝配在行星架構件526內。每個行星齒輪527嚙合地接合行星齒輪組 520的內太陽輪構件522和相應的行星齒輪構件528。行星齒輪組530具有外齒圈構件534，外齒圏構件534限 制內太陽輪構件532。多個行星齒輪537可旋轉地裝配在行星架構件536 內，使得每個行星齒輪構件537同時地且嚙合地接合行星齒輪組530的 外齒圏構件534和內太陽輪構件532。第一扭矩傳遞設備，例如離合器550,選擇性地將齒圏構 件544與行星架構件546連接。第二扭矩傳遞設備，例如離合器552, 選擇性地將行星架構件526與行星架構件546連接。第三扭矩傳遞設備， 例如制動器555,選擇性地將齒圈構件534與變速器殼體560連接。第 四扭矩傳遞設備，例如制動器557，選擇性地將齒圈構件594與變速器 殼體560連接。使用第一、第二、第三和第四扭矩傳遞設備550,552,555 和557有助于選擇混合變速器514的操作模式。圖6b的操作模式表示出了用于變速器514的5個操作模式 (包括固定倒檔比模式)的離合器接合狀態(tài)、電動機/發(fā)電機狀況和輸出 /輸入比。這些模式包括如前文所述的"電池倒檔模式"(BattRev)、
"EVT倒檔模式"(EVT Rev)、"倒檔和向前起動模式"(TC Rev 和TCFor)、"連續(xù)可變傳動范圍模式"(范圍l.l、 1.2、 1.3...)和"固定比模式，，(R1,F1,F2)。
00152]如上文所闡述，扭矩傳遞設備的接合一覽表顯示在圖6b的 操作模式表和固定比模式表中。圖6b也提供使用由圖6b示例性給定的 齒圈/太陽輪齒數(shù)比可得到的扭矩比的示例。Nw/NM值是行星齒輪組520 的齒數(shù)比；NR2/Ns2值是行星齒輪組530的齒數(shù)比；NR3/Ns3值是行星齒 輪組540的齒數(shù)比；且NR4/Ns4值是行星齒輪組590的齒數(shù)比。同樣， 圖6b的圖表描述使用給定的齒數(shù)比樣例獲得的比步長。例如，第一和 第二固定向前扭矩比之間的比步長是1.69。
第七示范性實施例描述
00153參考圖7a,示出了動力系610，包括連接到改進的電動可 變變速器的另一個實施例的發(fā)動機12,電動可變變速器大體上以附圖標 記614標識。變速器614設計為從發(fā)動才幾12 4妻收其驅動動力的至少一部分。如圖所示，發(fā)動機12具有用作變速器614的輸入構件17 的輸出軸。瞬態(tài)扭矩阻尼器(未示出)也可以用在發(fā)動機12和變速器 的輸入構件17之間。變速器614 4吏用四個行星齒輪組620， 630， 640和690。 行星齒輪組620采用內太陽輪構件622。行星齒輪組620具有內太陽輪 構件622和行星架構件626,所述行星架構件626可旋轉地支撐多個行 星齒輪構件627， 628,使得每個行星齒輪構件627同時地且嚙合地接合 太陽輪構件622和相應的行星齒輪構件628。
00157行星齒輪組630具有內太陽輪構件632。多個行星齒輪637， 638可旋轉地裝配在行星架構件636內。每個行星齒輪構件637接合行 星齒輪組630的內太陽輪構件632和相應的行星齒輪構件638。
001581行星齒輪組640具有外齒圈構件644，外齒圈構件644限 制內太陽輪構件642。多個行星齒輪647也可旋轉地裝配在行星架構件 646內，使得每個行星齒輪構件647同時地且嚙合地接合行星齒輪組640 的外齒圈構件644和內太陽輪構件642。行星齒4侖647與行星齒輪638 整體形成(即，它們由長的小齒輪形成)。
變速器614也包括第一和第二電動才幾/發(fā)電才幾，分別是680 和682。第一電動機/發(fā)電機680的定子固定到變速器殼體660。第一電 動機/發(fā)電機680的轉子固定到太陽輪構件692。第二電動機/發(fā)電機682 的定子也固定到變速器殼體660。第二電動機/發(fā)電機682的轉子固定到 太陽輪構件642。第一扭矩傳遞設備，例如離合器650,選才奪性地將齒圈構 件644與行星架構件646連接。第二扭矩傳遞設備，例如離合器652， 選擇性地將行星架構件626與行星架構件646連接。第三扭矩傳遞設備， 例如制動器655，選擇性地將太陽輪構件632與變速器殼體660連接。 第四扭矩傳遞設備，例如制動器657,選擇性地將齒圏構件694與變速 器殼體660連接。使用第一、第二、第三和第四扭矩傳遞設備650,652,655 和657有助于選擇變速器614的操作模式。圖7b的操作模式表示出了用于變速器614的5個操作模式 的離合器接合狀態(tài)、電動機/發(fā)電機狀況和輸出/輸入比。這些模式包括 如前文所述的"電池倒檔模式"(BattRev)、 "EVT倒檔模式"(EVT Rev)、"倒檔和向前起動模式"(TCRev和TCFor)、"連續(xù)可變傳 動范圍模式，，(范圍1.1、 1.2、 1.3...)和"固定比模式"(R1,F1,F2)。
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如上文所闡述，扭矩傳遞設備的接合一覽表顯示在圖7b的 操作模式表和固定比模式表中。圖7b也提供使用由圖7b示例性給定的 齒圈/太陽輪齒數(shù)比可得到的扭矩比的示例。Nw/NsH直是行星齒輪組620 的齒數(shù)比；NR2/Ns2值是行星齒輪組630的齒數(shù)比；]%3/1^3值是行星齒 輪組640的齒數(shù)比；且NR4/Ns4值是行星齒輪組690的齒數(shù)比。同樣， 圖7b的圖表描述使用給定的齒數(shù)比樣例獲得的比步長。例如，第一和 第二固定向前扭矩比之間的比步長是1.69。
[00166在權利要求書中，表述"^皮連續(xù)地連接"或"連續(xù)地連接"
指的是直接連接或相配合地齒輪連接，例如偏移軸齒輪裝置。同樣，"靜
止構件，，或"基底，，可以包括變速器殼體(外殼)或任何其它不旋轉的
部件或多個部件。同樣，當扭矩傳輸機構描述為連接某物到齒輪組的構
件時，它也可以一皮連接到將它與該構件連接的互連構件。還應當理解的 合。
'、"々、" 口 、、 ,、、
[00167雖然披露了本發(fā)明的各種優(yōu)選實施例，應當理解的是，本 發(fā)明構思的許多變型對于本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，本 發(fā)明的范圍并不限于所顯示和描述的細節(jié)，而是旨在包括在所附權利要 求書的范圍內的所有變型和修改。
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權利要求
1.一種電動可變變速器，包括從發(fā)動機接收動力的輸入構件；輸出構件；第一和第二電動機/發(fā)電機；第一、第二和第三差速齒輪組，所述齒輪組中的每一個均具有第一、第二和第三構件；所述輸入構件與所述齒輪組的至少一個構件連續(xù)地連接，且所述輸出構件與所述齒輪組的另一個構件連續(xù)地連接；第一互連構件，將所述第一齒輪組的所述第一構件與所述第三齒輪組的所述第二或第三構件連續(xù)地連接；第二互連構件，將所述第三齒輪組的所述第一構件與所述第二齒輪組的所述第一構件連續(xù)地連接；第三互連構件，將所述第三齒輪組的所述第二構件與所述第二齒輪組的所述第二構件連續(xù)地連接；所述第一電動機/發(fā)電機與所述第一齒輪組的構件連續(xù)地連接；所述第二電動機/發(fā)電機與所述第二或第三齒輪組的構件連續(xù)地連接；第一扭矩傳遞設備，將所述第二齒輪組的構件與靜止構件選擇性地連接；第二扭矩傳遞設備，將所述第二或第三齒輪組的構件與所述第二或第三齒輪組的另一構件選擇性地連接；第三扭矩傳遞設備，將所述第一齒輪組的構件與所述第二或第三齒輪組的構件選擇性地連接；且其中，所述第一、第二和第三扭矩傳遞設備可接合，以提供具有連續(xù)可變范圍的速度比和高達三個固定速度比的電動可變變速器。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電動可變變速器，其特征在于，所述第 一、第二和第三差速齒輪組為行星齒輪組。
3. 根據(jù)權利要求2所述的電動可變變速器，其特征在于，每個所 述行星齒輪組的行星架構件是單小齒輪行星架構件。
4. 根據(jù)權利要求2所述的電動可變變速器，其特征在于，所述行 星齒輪組的至少一個行星架構件是雙小齒輪行星架構件。
5. 根據(jù)權利要求1所述的電動可變變速器，其特征在于，所述第 一、第二和第三扭矩傳遞設備以及所述第一和第二電動機/發(fā)電機可操作以在電動可變變速器內提供5個操作模式，包括電池倒檔模式、EVT倒檔模式、倒檔和向前起動模式、連續(xù)可變傳動范圍模式、以及固定比模式。
6. 根據(jù)權利要求1所述的電動可變變速器，其特征在于，所述電 動可變變速器還包括第四差速齒輪組，所述第四差速齒輪組具有第一、 第二和第三構件；且其中所述第一電動機/發(fā)電機與所述第一或第四齒輪 組的構件連續(xù)地連接。
7. 根據(jù)權利要求6所述的電動可變變速器，其特征在于，所述電 動可變變速器還包括第四互連構件，所述第四互連構件將所述第一齒輪 組的所述第二構件與所述第四齒輪組的所述第一構件連續(xù)地連接。
8. 根據(jù)權利要求7所述的電動可變變速器，其特征在于，所述電 動可變變速器還包括第五互連構件，所述第五互連構件將所述第一齒輪 組的所述第三構件與所述第四齒輪組的所述第二構件連續(xù)地連接。
9. 根據(jù)權利要求8所述的電動可變變速器，其特征在于，所述電 動可變變速器還包括第四扭矩傳遞設備，所述第四扭矩傳遞設備選擇性 地將所述第一或第四齒輪組的構件與所述靜止構件連接。
10. —種電動可變變速器，包括 從發(fā)動才幾接收動力的輸入構件； 輸出構件；第 一 和第二電動機/發(fā)電機；第一、第二和第三差速齒輪組，所述齒輪組中的每一個均具有第一、 第二和第三構件；所述輸入構件與所述齒輪組的至少一個構件連續(xù)地連接，且所述輸 出構件與所述齒輪組的另 一 構件連續(xù)地連接；第一互連構件，將所述第一齒輪組的所述第一構件與所述第三齒輪 組的所述第二或第三構件連續(xù)地連接；笫二互連構件，將所述第三齒輪組的所述第一構件與所述第二齒輪 組的所述第一構件連續(xù)地連接；第三互連構件，將所述第三齒輪組的所迷第二構件與所述第二齒輪 組的所述第二構件連續(xù)地連接；所述第一電動機/發(fā)電機與所述笫一齒輪組的構件連續(xù)地連接； 所述第二電動機/發(fā)電機與所述第二或第三齒輪組的構件連續(xù)地連接； 第一、第二和第三扭矩傳遞設備，用于選擇性地將所述第一、第二 或第三齒輪組的所述構件與靜止構件或與所述齒輪組的其它構件連接， 所述第一、第二和第三扭矩傳遞設備可接合，以在所述輸入構件和所述 輸出構件之間提供具有連續(xù)可變范圍的速度比和高達三個固定速度比 的電動可變變速器。
11. 根據(jù)權利要求10所述的電動可變變速器，其特征在于，所述 第一、第二和笫三差速齒輪組為行星齒輪組，且所述第一扭矩傳遞設備 將所述笫二齒輪組的構件與所述靜止構件選擇性地連接。
12. 根據(jù)權利要求11所述的電動可變變速器，其特征在于，所述 第二扭矩傳遞設備將所述第二或第三齒輪組的構件與所述第二或第三齒輪組的另 一構件選擇性地連接。
13. 根據(jù)權利要求12所述的電動可變變速器，其特征在于，所述 第三扭矩傳遞設備將所述第一齒輪組的構件選擇性地與所述第二或第 三齒輪組的構件連接。
14. 根據(jù)權利要求13所述的電動可變變速器，其特征在于，所述 電動可變變速器還包括第四齒輪組，所述第四齒輪組具有第一、第二和 第三構件。
15. 根據(jù)權利要求14所述的電動可變變速器，其特征在于，所述 電動可變變速器還包括第四互連構件，所述第四互連構件將所述第一齒 輪組的所述第二構件與所述第四齒輪組的所述第 一 構件連續(xù)地連接。
16. 根據(jù)權利要求15所述的電動可變變速器，其特征在于，所述 電動可變變速器還包括第五互連構件，所述第五互連構件將所述第一齒 輪組的所述第三構件與所述第四齒輪組的所述第二構件連續(xù)地連接。
17. 根據(jù)權利要求16所述的電動可變變速器，其特征在于，所述 電動可變變速器還包括第四扭矩傳遞設備，所述第四扭矩傳遞設備選擇 性地將所述第 一 或第四齒輪組的構件與所述靜止構件連接。
18. 根據(jù)權利要求10所述的電動可變變速器，其特征在于，每個 所述行星齒輪組的行星架構件是單小齒輪行星架構件。
19. 根據(jù)權利要求10所述的電動可變變速器，其特征在于，所述 行星齒輪組的至少一個行星架構件是雙小齒輪行星架構件。
全文摘要
本發(fā)明的電動可變變速器族提供部件少、成本低的電動可變變速器機構，電動可變變速器機構包括第一、第二、第三和可選的第四差速齒輪組；電池；可互換地用作電動機或發(fā)動機的兩個電機；以及高達四個可選擇的扭矩傳遞設備?？蛇x擇的扭矩傳遞設備被接合，以產生具有連續(xù)可變速度范圍(包括倒檔)和高達三個機械固定速度比的EVT。扭矩傳遞設備以及第一和第二電動機/發(fā)電機是可操作的，以在電動可變變速器內實現(xiàn)5個操作模式，包括電池倒檔模式、EVT倒檔模式、倒檔和向前起動模式、連續(xù)可變傳動范圍模式、以及固定比模式。
文檔編號F16H3/72GK101495774SQ200780016527
公開日2009年7月29日 申請日期2007年5月3日 優(yōu)先權日2006年5月9日
發(fā)明者A·G·霍爾姆斯, R·馬杜蘇丹 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司