利用选择性固定比率操作的电可变传动装置制造方法及图纸

一种电可变传动装置包括：输入部件，用于从发动机接收功率；输出部件；第一和第二电动机／发电机；以及第一和第二差动啮合的行星齿轮组，每一个行星齿轮组都具有第一、第二和第三齿轮部件。输入部件连续地连接到第一行星齿轮组的第一部件，而输出部件连续地连接到第二行星齿轮组的第一部件。第一电动机／发电机连续地连接到第一行星齿轮组的第二部件并选择性地连接到第二行星齿轮组的第二部件。第二电动机／发电机连续地连接到第二行星齿轮组的第三部件。五个或六个动力传递装置选择性地把所述各行星齿轮组的各部件彼此连接或接地。动力传递装置可以以两个或三个为一组的组合形式啮合在一起，以便提供五个或六个固定速率比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及既在功率分配可变传动比范围上，又在多达6个固定速率比上具有选择性操作的电可变传动装置。
技术介绍
内燃机，特别是往复式活塞内燃机，目前驱动着大部分车辆。这样的发动机是用以把燃料形式的高度集中的能量转化为机械功率的效率相对较高、紧凑、重量轻、成本较低的机械。能够与内燃机配合使用的可以减少消耗和污染物排放的新型传动系统，可能对公众具有巨大利益。通常车辆对内燃机提出的所需的多样性增大了燃料消耗和污染物排放，超出这样的发动机的理想状态。一般，车辆由这样的发动机驱动，它用小型电动机和电力存储量相对较小的电池组从冷却状态启动，然后被迅速置于推进和辅助设备的负载状态。这样的发动机也在很宽的速度范围和负载范围内，一般平均在其最大功率约1/5的功率下运行。车辆传动装置一般把来自发动机的机械功率传递到驱动系统的其余部分。诸如固定的最终驱动齿轮、轴和车轮。一般的机械传动装置允许在发动机运行上有某种自由度，一般通过以下方式来实现所述自由度交替地选择5个或6个不同的传动比、一个在车辆静止的情况下允许发动机操作辅助设备并允许离合器或转矩变换器在各传动比之间平滑过渡和在发动机旋转的情况下使车辆从静止中启动的中性选择。传动装置齿轮选择一般允许来自发动机的功率以转矩倍增而速度减小的比率、以被称为超速传动的转矩减小而速度倍增的比率，或以相反的比率传递到驱动系统的其余部分。发电机可以把来自发动机的机械功率转变为电功率，而电动机可以反向把电功率转变成车辆驱动系统的其余部分的不同转矩和速度。这种配置允许在发动机和驱动系统其余部分之间在电力机械的限额内连续地改变转矩和速度的比率。可以把用作推力功率源的存储电力的电池组加到这样的配置中，形成一种串联混合式电力驱动系统。所述串联混合式系统允许发动机在某种程度上独立于转矩、速度和推进车辆所需的功率而运行，以便针对排放物和效率的改进而控制发动机。这种系统允许安装在发动机上的电力机械起启动发动机的电动机的作用。所述系统还允许安装在传动系上的电力机械起发电机的作用，通过再生制动从车辆减速中把能量回收到电池组。要在发电机中把发动机的全部功率从机械功率转换为电力，并在驱动电动机中从电力转换为机械功率，需要有足够大的电力机械，串联电力传动的缺点是重量大、成本高和这些转换中有用能量的损失。一种功率分配的传动装置可以使用一般理解为”差动齿轮装置”的来实现输入和输出之间的连续可变的转矩和速度的比率。电可变传动装置可以利用差动齿轮装置通过一对电动机/发电机来发送它传输的一部分功率。其功率的其余部分通过另一条平行的，亦即全机械的和直接的、固定比率的，或可替代选择的路径流动。本专业技术人员众所周知的差动齿轮装置的一种形式可以是行星齿轮组。行星齿轮装置一般是差动齿轮装置专利技术中采用的推荐的实施例，其优点是紧凑和在行星齿轮组中所有部件之间不同的转矩和速度的比率。但是，不用行星齿轮组也可以构造本专利技术，诸如在一种配置中利用伞齿轮或其他齿轮，其中齿轮组中至少一个零件的旋转速度总是另外两个零件速度的加权平均。混合式电力车辆传动系统还包括一个或多个电能贮存装置。典型的装置是化学电力贮存电池组，但也可以包括电动飞轮等电容式装置或机械装置。电能贮存装置允许传动系统向车辆输出的机械功率不同于发动机向传动系统输入的机械功率。电池组或其他装置还考虑到利用传动系统的发动机启动并且考虑到车辆的再生制动。车辆中的电可变传动装置可以简单地把来自发动机输入的机械功率传送到最终驱动输出。为了做到这一点，由一个电动机/发电机产生的电功率与由另一个电动机/发电机消耗的电力损失和电功率保持平衡。车辆中的混合式电可变传动装置包括电能贮存装置电池组，所以一个电动机/发电机产生的电功率可以大于或小于另一个消耗的电功率。来自电池组的电功率有时允许两个电动机/发电机都起电动机的作用，特别是协助发动机使车辆加速。两个电动机有时可以都起发电机的作用，特别是在车辆再生制动时对电池组进行充电。串联混合式传动装置的成功的代替方案是现在为客运公共汽车生产的双范围、输入分配和组合分配的电可变传动装置。这样一种传动装置利用输入装置从车辆发动机接收功率，并且利用功率输出装置来传递功率以便驱动车辆。第一和第二电动机/发动机可以连接到能量贮存装置，诸如电池组，使得能量贮存装置可以从第一和第二电动机/发电机接收功率并向其提供功率。控制装置调节能量贮存装置和电动机/发电机中间以及第一和第二电动机/发电机之间的功率流。可以通过利用具有第一和第二动力传递装置性质的离合器来选择性地实现第一或第二可变传动比运行方式下的运行。在第一方式下，通过应用第一离合器来形成输入功率分配速率比范围，而传动装置的输出速度与一个电动机/发电机的速度成正比。在第二方式下，通过应用第二离合器来形成组合功率分配速率比范围，而传动装置的输出速度不与任何一个电动机/发电机的速度成正比，而是两个电动机/发电机速度的代数线性组合。可以通过同时应用两个离合器来选择性地实现固定传动速率比下的运行。可以通过同时释放两个离合器使发动机和两个电动机/发电机与传动装置的输出分离，来选择性地实现中性方式下的传动运行。双范围、输入分配和组合分配电可变传动装置可以用两组行星齿轮装置或三组行星齿轮装置构造。另外，某些实施例可以利用三个动力传递装置(两个选择传动装置所需的运行方式，而第三个选择性地使传动装置与发动机分离)。在其他实施例中，三个动力传递装置全都可以利用来选择所需的运行方式。2003年3月4日发布的与本申请共同转让的Holmes等人的美国专利No.6,527,658公开了一种电可变传动装置，它利用两个行星齿轮组、两个电动机/发电机和两个离合器来提供输入分配、组合分配、中性和倒退运行方式。两个行星齿轮组可以都是简单的或者一个是单独组合的。电控制构件调节能量贮存装置和两个电动机/发电机中间的功率流。所述传动装置提供电可变传动装置(EVT)运行的两个范围或方式，选择性地提供输入功率分配速率比范围和组合功率分配速率比范围。也可以选择性地实现一个固定速率比。
技术实现思路
本专利技术通过提供附加离合器以增强传动装置的运行、允许附加的固定速率比并且允许附加的组合功率分配速率比范围，来改进上面引述的先有技术传动装置。本专利技术的一个目的是，为给定的发动机提供可能的最佳能量效率和排放物。另外，力求实现传动装置的最优性能、容量、包装尺寸和变速范围。固定速率比是这样一种运行状态，即，传动装置的机械功率输入以机械方式传递到输出，而不需要通过电动机/发电机的功率流。可以选择性地实现几个固定的运行速率比，接近发动机全功率运行的电可变传动装置，对于给定的最大容量而言，可以比较小也比较轻。当在不使用电动机/发电机的情况下发动机的速度接近其最佳速度时，固定比率运行还可以导致较低的燃料消耗。与两个速度范围(C1和C2)中每一个只具有一个离合器的先有技术电可变传动装置相比，本专利技术减少通过电力路径的功率流，减少电力组件成本和功率损失。通过提供第三个离合器(C3)，这些电动机中的一个从而锁定在传动装置机壳上，以便和C2的应用一起提供附加的固定速率比，以允许高速巡航，同时改进传动效率。可以以”锁定离合器”或”直接驱动离合器”的形式提供第四离合器(C4)，以便把一个行星齿轮组的零本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电可变传动装置，它包括：输入部件，用于从发动机接收功率；输出部件；第一和第二行星齿轮组，其中每一组都具有第一、第二和第三齿轮部件；第一和第二电动机／发电机，它们连接到所述行星齿轮组的各部件；以及五个选择性动力传递装置，它们也连接到所述行星齿轮组的各部件，其中，所述动力传递装置可以以两个或三个为一组的组合形式选择性地啮合在一起，以便随着所述传动装置输出速度增大而顺序地提供输入分配方式、组合分配方式和输出分配方式，并提供六个可用的固定速率比。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AG霍尔姆斯，MR施米德特，D克莱门，JD亨德里克森，H索乌尔，
申请(专利权)人：通用汽车公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]