变速器及采用该变速器的车辆和自行车制造技术

本文公开了一种变速器，其包括用于将一驱动源的能量分配给许多差速机构的一机构；分别与所述许多差速机构相连的许多马达；和用于结合从所述许多差速机构输出的能量的一机构。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包括马达和差速机构的变速器，还涉及采用该变速器的一车辆和一自行车。采用一马达的一驱动力的一混合型车辆已经公知，其驱动系统的目的是降低发动机燃料消耗。已提出各种混合型车辆，例如一串列混合型、一并列混合型和采用两个发动机和一个行星齿轮的一串列/并列混合型。具体地说，日本专利公开平7-135701公开了一种方法，其中一发动机的一驱动力被输入一行星齿轮，并且通过由该行星齿轮的一输出轴获得的一驱动力来驱动一车辆，其中由一发电机控制该驱动力。在该方法中，由于发动机的部分能量用于通过发电机产生电能，并且由连接到输出轴的马达来辅助发动机的驱动力，因此通常可在一高效率/高扭矩区域驱动发动机，并且车辆可获得一传动功能。日本专利公开昭49-112067和昭58-191364也公开了同样的原理。在上述文档中公开的该已知方法在此后被称作“第一方法”。如日本专利公开昭60-95238所公开，已提出一种方法，其中一发动机的一驱动力经由马达控制的行星齿轮被传递给左、右驱动轮。该方法在此后被称作“第二方法”。如日本专利公开昭57-47054所公开，已提出一种方法，其中由几个马达分别驱动许多行星齿轮，并且从所述许多行星齿轮中所选择的一个输出一驱动力，从而在所有时候可根据车辆的操作点执行马达的最佳驱动。该方法在此后被称作“第三方法”。如文章“21世纪的可选车辆—一种新型个人运输范例—，RobertQ.Riley，汽车工程师协会发表，400 Commonwealth DriveWarrendale，PA 15096-0001，U.S.A.，第149页-第153页”所公开的，已提出采用一无级变速传动CVT与一行星齿轮组合的一变速器。在该方法中，由于在发动机转动的同时可停止车辆，不用采用任何离合器，通过将无级变速传动CVT的一变速比设定在一特定值，仅需通过控制无级变速传动CVT的变速比就可平滑地启动车辆。该方法在此后被称作“第四方法”。然而，第一方法具有一问题。由于是通过发电机产生电能并且通过马达驱动车辆，以实现传动功能，因此会出现电能的损失。结果，虽然总能在良好效率的一操作点驱动发动机，但相应于电能的损失，整个车辆的效率降低了。第二方法中，行星齿轮分别设置在左、右不同的输出轴上，其具有通过将一常用并列混合型车辆的结构向左、右车轮延伸获得的一构造。结果，该第二方法需要用于实现变速操作的电能的输入/输出，因此该方法具有与上述同样的问题。第三方法具有通过延伸第一方法的构造获得的一构造。结果，该方法在电能损失方面具有与上述同样的问题。第四方法具有一问题，因为发动机必须总是转动以驱动车辆，因此在发动机驱动、包括车辆停止的一时期后，在降低每单位行驶距离的燃料消耗方面具有局限。按照前述，提出了本专利技术，并且本专利技术的第一目的是提供可采用马达实现无级变速传动功能的一变速器，并且通过使电能的损失最小来提高变速器的效率。本专利技术的第二目的是提供采用上述变速器的一车辆，该车辆可降低每单位行驶距离的燃料消耗。本专利技术的第三目的是提供可降低一骑行者疲劳的一自行车。通过提供一变速器可达到上述第一目的，该变速器包括用于将一驱动源的能量分配给许多差速机构的一机构；分别与所述许多差速机构相连的许多马达；和用于结合从所述许多差速机构输出的能量的一机构。上述第一目的还可通过提供这样的一种变速器达到，该变速器包括许多差速机构，其中每一差速机构在输入轴与输出轴之间旋转数目的不同是由一马达控制；其中所述许多差速机构的输入轴是作为一共用轴，并且其输出轴也是作为一共用轴。所述许多差速机构的共用输入轴与共用输出轴之间的齿轮比最好设定为不同的值。这使得可提供能增大效率的一系统。通过提供这样的一种车辆可达到上述第二目的，该车辆包括用于产生驱动所述车辆的驱动能量的一发动机；第一和第二行星齿轮，其中每一行星齿轮包括一太阳齿轮、一行星元件和一齿圈；以及分别用于控制所述第一和第二行星齿轮的太阳齿轮的第一和第二马达；其中每一所述第一和第二行星齿轮的行星元件与齿圈之一连接到由所述发动机驱动的一输入轴上，而另一个则连接到用于驱动一车体的一输出轴上。该第三目的可通过提供一种自行车达到，该自行车包括第一和第二差速机构，每一差速机构采用由一骑行者驱动的输入力，和包括车轮的输出力；以及分别用于控制所述第一和第二差速机构的第一和第二马达。附图说明图1是表示本专利技术一实施例的构成图，其用于一混合型的车辆，其中采用两个行星齿轮来实现变速器的功能，每一行星齿轮具有由一马达控制的一太阳齿轮；图2是表示驱动图1所示混合型车辆的一控制方法的概要流程图；图3是表示根据所存在的驱动状态判断理想的操作模式的操作点范围的特性图，其显示驱动力相对于车速的关系；图4是表示在驱动图1所示的混合型车辆的操作模式之间的转换方法的状态转换图；图5是表示控制图2所示的普通模式的一方法的流程图；图6是表示控制图2所示的转换模式的一方法的流程图；图7(a)～7(e)是扭矩-速度特性图，分别表示当车辆在一CVT(无级变速传动)模式下以增大的齿轮比驱动时，能流和速度与发动机、马达及行星齿轮的扭矩之间的关系；图8(a)～8(e)是扭矩-速度特性图，分别表示当车辆在一CVT(无级变速传动)模式下以减小的齿轮比驱动时，能流和速度与发动机、马达及行星齿轮的扭矩之间的关系；图9(a)～9(b)是扭矩-速度特性图，分别表示改变发动机的操作点的方法，其中发动机用于给一电池充电和辅助由电池的能量驱动的马达，此时车辆是在CVT模式下驱动；图10是表示当马达失效时所执行的操作的一流程图；图11是表示混合型车辆的另一实施例的构成图，其中齿轮的构造与图1所示的不同；图12是表示混合型车辆另一实施例的构成图，所述车辆包括两个行星齿轮，其中一个行星齿轮的输入与输出侧之间的齿轮比与另一行星齿轮的输入与输出侧之间的齿轮比相同；图13是表示将本专利技术应用于一自行车的一实施例的构成图；和图14是表示将本专利技术应用于一自行车的另一实施例的构成图，其中该自行车包括不采用任何链条的一驱动系统。下面将结合图1描述本专利技术的一实施例。图1表示这种类型的一车辆其中车体由转动的轮胎3a和3b经一驱动轴2用一发动机1的能量驱动。作为本专利技术的基本构件的行星齿轮A4和B6，分别是由一太阳齿轮4s、一行星元件4p和一齿圈4r的组合，和由一太阳齿轮6s、一行星元件6p和一齿圈6r的组合构成。太阳齿轮4s和6s分别由马达A8和B9驱动，而马达则分别由动力转换器10和11控制。一电池12用于供给这些马达A8和B9所需的能量或者储存由马达A8和B9所产生的能量。行星齿轮元件4p和6p两者都被固定到同一输入轴上，从而发动机1的驱动扭矩被分配给行星齿轮A4和B6。在齿圈4r和6r的输出侧上设置具有不同齿轮比的一些齿轮。更具体地说，具有一大齿轮比的一齿轮5和具有一小齿轮比的一齿轮7分别设置在齿环4r和6r的输出侧上。这些齿轮5和7被连接到共用输出轴上，从而由行星齿轮A4和B6输出的输出扭矩τva、τvb被结合为共用输出轴上的车辆驱动扭矩τv。采用这一构造，驾驶员可根据需要来加速/减速车辆。而且，在采用动力转换器10、11控制马达扭矩τa、τb以及马达A8和B9的马达速度ωa、ωb的情况下，可通过驱动太阳齿轮4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变速器，包括：许多差速机构，其中每一差速机构在输入轴与输出轴之间旋转数目的不同是由一马达控制；其特征是所述许多差速机构的输入轴是作为一共用轴，并且其输出轴也是作为一共用轴。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：正木良三，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]