具有三个行星齿轮组、两个固定互连部件及离合输入的电气可变式变速器制造技术

本发明专利技术的电气可变式变速器系列提供了低容积、低成本的电气可变式变速器机构，其包括第一差速齿轮组、第二差速齿轮组和第三差速齿轮组、蓄电池、可互换地用作电动机或发电机的两个电机、六个可选择的扭矩传递装置且可能包括爪形离合器。这些可选择的扭矩传递装置被接合以获得带有连续可变速度范围（包括倒档）和至少四个机械固定前进速度比的ＥＶＴ。这些扭矩传递装置以及第一电动机／发电机和第二电动机／发电机是可操作的，以在电气可变式变速器中提供五种运行模式，包括，蓄电池倒档模式、ＥＶＴ倒档模式、倒档和前进起动模式、连续可变变速器范围模式以及固定比模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
其带有在功率分流可变速度比范围(range)下和在固定的速比下的选择 性的运行，且其具有三个行星齿轮组、两个电动机/发电机和六个扭矩 传递装置。
技术介绍
内燃机，尤其那些往复合活塞类型的内燃机目前驱动着大多数车 辆。这种发动机是相对高效、紧凑、轻质且低价的装置，通过这种装 置将燃料形式的高度地浓缩的能量转换成有用的机械功率。可以与内 燃机一起使用并且可以减少燃料消耗和污染物排放的新颖的变速器 系统可为公众带来很大的好处。车辆对内燃机的各种不同的要求增加了燃料消耗和排放，以致超 出了这类发动机的理想状况。车辆通常由这样的发动机驱动，其通过 小型电动机和相对较小的蓄电池从冷状态起动，之后快速地处于牵引 和辅助设备的负荷之下。这种发动机还在较宽的速度范围内和较宽的 负荷范围内运行，并且通常在约为其最大功率输出的五分之一的平均 值处运行。车辆变速器通常将机械功率从发动机传送到传动系统的其余部 分，例如固定的主减速器传动装置、轴或车轮。典型的机械变速器允 许发动机运行具有一些自由度，这通常是通过如下几点来实现的五 个或六个不同传动比的交替选择；允许发动机在车辆停止时运行辅助 装置的空档选择；以及用于各传动比之间的平滑过渡并在发动机旋转时将车辆从静止状态起动的离合器或扭矩转换器。变速器齿轮选^^通 常允许将发动机功率以扭矩增大和速度减小的比率、或以扭矩减'J、和 速度增大的比率(即所谓的超速档)，或以倒档比率而传送到传动系统 的其余部分。发电机可将来自发动机的机械功率转换成电功率，而电动机可将 电功率转换回成为不同的扭矩和速度下的用于车辆传动系统其余部分的^L械功率。这种装置允许在电才几(electric machinery)的限制范围 内，实现发动机和传动系统其余部分之间的扭矩比和速度比的连续变 化。用作推进动力源的电储存蓄电池可添加到这种设置中，从而形成 串联式混合动力电气驱动系统。串联式混合动力系统允许发动机一定程度地独立于推进车辆所 需的扭矩、速度和功率而工作，因此可控制发动^/L以改善排放和效率。 这种系统允许附4妄至发动机上的电机充当电动才几以起动发动才几。这种生式制动(regenerative braking)将由于车辆减速而产生的能量回收到蓄 电池中。串联式电驱动装置受到以下两点的困扰能够在发电机中将 全部发动机功率从机械形式转化成电形式并在驱动电动机中将其从 电形式转化成机械形式的、足够大的电机的重量和成本；在这些转化 中有用能量的损失。功率分流变速器可使用通常被理解为"差动齿轮装置"的装置，以 在输入和输出之间实现连续可变的扭矩比和速度比。电气可变式变速 器可使用差动齿轮装置以从一对电动机/发电机中穿过的方式来发送 其所传递的功率的一部分。其功率的其余部分流过另一并行的路径， 该并行路径是全机械的、直接的、具有固定比率的，或者备选地为可 选择的。本领域中众所周知的是，差动齿轮装置的 一种形式可为行星齿轮 组。行星齿轮传动装置通常是差动齿轮装置专利技术中采用的优选实施 例，其优点在于紧凑性以及在行星齿轮组的所有部件之间的不同的扭矩比和速度比。然而，也可以以不采用行星齿4仑的形式来构造该专利技术， 例如，通过使用伞齿轮或其它齿轮设置，这种齿轮装置中，齿轮组的 至少 一个元件的转速总是两个其它元件的速度的加权平均。混合动力电动车辆变速器系统还包括一个或多个电能储存装置。 典型的装置是化学电储存蓄电池，但也可包括电容式装置或机械装 置，例如电驱动的飞轮。电能储存装置允许从变速器系统至车辆的机 械输出功率不同于从发动机至变速器系统的机械输入功率。蓄电池或 其它装置也允许用变速器系统起动发动机并且允许再生式车辆制动。车辆中的电气可变式变速器可简单地将机械功率从发动机输入 传递至主減速器输出。为此，由一个电动机/发电机所产生的电功率平 衡了电损耗和其它电动机/发电机所消耗的电功率。通过使用上面所提 及的电储存蓄电池， 一个电动机/发电机所产生的电功率可大于或小于 其它电动机/发电机所消耗的电功率。来自于蓄电池的电功率有时可允 许两个电动机/发电机同时充当电动机，尤其是为辅助发动机进行车辆 加速。两个电动机有时可都用作发电机，以便对蓄电池重新充电，尤 其是在再生式车辆制动时。用于串联式混合动力变速器的一种成功的代用品是目前生产用于运输巴士(transit buses)的、双范围、^T入-分流和复合-分流式的电气 可变式变速器，其纟皮7>开在4受予Michael Roland Schmidt的于1999年 8月3日公布的与本申请共同受让的美国专利No.5,931,757中。这种 变速器利用输入装置来接收来自车辆发动机的功率，并利用功率输出 装置来输送功率以驱动车辆。第一电动机/发电机和第二电动机/发电 机连接在能量存储设备例如蓄电池上，使得能量存储设备可接受来自 第一和第二电动机/发动机的功率，也可为第一和第二电动机/发动才几 提供功率。控制单元对能量存储设备与电动机/发电机之间以及第 一 电 动机/发电机与第二电动机/发电机之间的功率流进行调节。在第一可变速度比运行模式或第二可变速度比运行模式下的运 行可通过利用具有第一扭矩传递装置和第二扭矩传递装置的性质的离合器来有选择地实现。在该第一模式中，输入-功率-分流速度比范围通过第一离合器的应用而形成，并且变速器的输出速度与一个电动 机/发电机的速度成比例。在该第二模式中，复合-功率-分流速度比范围通过第二离合器的应用而形成，并且变速器的输出速度不与任何一 个电动机/发电机的速度成比例，而是这两个电动才几/发电机的速度的 代数线性组合。在固定的变速器速度比下的运行可通过应用这两个离 合器而有选择地实现。变速器在空档模式中的运行可通过释放这两个离合器，使发动机及这两个电动机/发电机与变速器输出相分离而有选 择地实现。该变速器在其第一运行模式下包括至少一个机械点而在其 第二运行模式下包括至少两个机械点。"复合分流"意味着变速器的输入和输出都不直接连接在电动机 /发电机上。 一种复合分流架构包括一种带两个机械点的模式，这两个 机械点各在电动机/发电机中的 一个电动机/发电机达到零速度时被达 到。这容许减少达到所希望的车辆性能时所需要的电动机/发电机的尺 寸和成本。"输出分流"意味着电动机/发电机直接连接在输入上。这 种模式用于发动车辆。"输入分流"意味着电动机/发电机直接连接在 输出部件上。这对于在制动期间捕获再生能量而言是有用的，并用于 根据需要而向发动机提供扭矩辅助。于2003年3月4日授予Holmes等人的与本申请共同受让的美国 专利No.6,527,658公开了一种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流、复合分流、空档和倒档运行模式的电气可变式变速器。这两个行星齿轮组可以同为简单式的，或者其中 一个可以单独地为复合式的。电控部件调节在能量存储设备和两个电动机/发电机之间的功率流。这种变速器提供了电气可变式变速器 (EVT)运行的两种范围或模式，其有选择地提供了输入-功率-分流速度 比范围和复合-功率-分流速度比范围。还可有选择地实现一种固定的 速度比。10
技术实现思路
本专利技术提供了 一系列电气可变式变速器，其提供了超越混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气可变式变速器，其包括：　用于从发动机接收功率的输入部件；　输出部件；　第一电动机／发电机和第二电动机／发电机；　第一差速齿轮组、第二差速齿轮组和第三差速齿轮组，其各具有第一部件、第二部件和第三部件；　所 述输入部件有选择地与所述齿轮组的至少一个部件相连接，并且所述输出部件持续地与所述齿轮组的另一部件相连接；　第一互连部件，其将所述第一齿轮组的所述第一部件与所述第二齿轮组的所述第一部件持续地连接起来；　第二互连部件，其将所述第一齿 轮组的所述第二部件与所述第二齿轮组的所述第二部件或与所述第三齿轮组的所述第一部件持续地连接起来；　所述第一电动机／发电机与所述第一齿轮组的部件持续地相连接；　所述第二电动机／发电机与所述第一齿轮组的部件、所述第二齿轮组的部件或所 述第三齿轮组的部件持续地相连接，或者通过爪形离合器而与所述第二齿轮组的部件有选择地相连接；　第一扭矩传递装置，其将所述第一齿轮组的部件或所述第二齿轮组的部件与所述输入部件有选择地连接起来；　第二扭矩传递装置，其将所述第一齿轮组的 部件与所述第三齿轮组的部件有选择地连接起来；　第三扭矩传递装置，其将所述第三齿轮组的部件与所述第一齿轮组的部件或与所述第二齿轮组的部件有选择地连接起来；　第四扭矩传递装置，其将所述第一齿轮组的部件、第二齿轮组的部件或第三齿轮组的 部件与固定部件有选择地连接起来；　第五扭矩传递装置，其与所述第一电动机／发电机和所述第二电动机／发电机中的一个电动机／发电机并行连接，用于有选择地防止其旋转；并且　其中，所述第一扭矩传递装置、所述第二扭矩传递装置、所述第三扭矩传 递装置、所述第四扭矩传递装置和所述第五扭矩传递装置可接合，以提供带有连续可变速度比范围和至少四个固定的前进速度比的电气可变式变速器。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M拉哈文，NK巴克诺尔，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]