四模式混合动力变速器的制造方法
【专利摘要】一种混合动力变速器，包括输入构件和输出构件。变速器包括第一和第二电动机/发电机，和第一、第二和第三行星齿轮组。输入构件持续连接为与第一行星齿轮组的构件共同旋转。输出构件持续连接为与第三行星齿轮组的构件共同旋转。互连构件持续连接为与第一、第二和第三行星齿轮组每一个的构件共同旋转。多个扭矩传递机构包括扭矩传递机构，所述扭矩传递机构选择性地可接合以将互连构件连接到行星齿轮组的另一构件。电动机/发电机和扭矩传递机构选择性地以不同组合接合，以提供四个仅电运行模式。
【专利说明】四模式混合动力变速器
【技术领域】
[0001]本发明通常包括具有两个电动机/发电机和三个行星齿轮组的混合动力变速器。【背景技术】
[0002]用于车辆的混合动力传动系在不同车辆运行条件下利用不同的动力源。具有电可变变速器(其可提供输入分流运行模式和复合分流运行模式）的混合动力传动系通常具有两个或三个行星齿轮组和一个或多个电动机/发电机。不同的运行模式通过以不同组合接合制动器和/或离合器和控制发动机和电动机/发电机而建立。各种功率分流运行模式是有利的，因为它们可以被用于通过允许发动机运行在其最燃料高效速度下而改善燃料经济性。混合动力传动系也可以运行在仅电运行模式，其中仅一个或多个电动机/发电机提供功率到变速器。
【发明内容】
[0003]提供一种混合动力传动系，其具有变速器，所述变速器提供四个仅电运行模式，包括高速度仅电运行。具体说，混合动力变速器包括输入构件和输出构件。变速器包括第一和第二电动机/发电机，和第一、第二和第三行星齿轮组。输入构件持续连接为与第一行星齿轮组的一构件共同旋转。如在本文使用的，“共同旋转”意味着以同一速度旋转。输出构件持续为与第三行星齿轮组的一构件共同旋转。第一电动机/发电机持续连接为用于与第一行星齿轮组的一构件共同旋转。第二电动机/发电机持续连接为用于与第二行星齿轮组的一构件共同旋转。互连构件持续连接为与第一、第二、和第三行星齿轮组每一个的相应构件共同旋转，所述相应构件不连接为与输入构件、输出构件或任一电动机/发电机共同旋转。多个扭矩传递机构每一个选择性地可接合，以将其中一个行星齿轮组中的一构件连接到其中一个行星齿轮组的另一构件或静止构件。如在本文使用的，静止构件是在变速器运行期间不旋转的构件。例如，静止构件可以是变速器壳体。
[0004]多个扭矩传递机构包括扭矩传递机构，所述扭矩传递机构选择性地可接合，以提供与第三行星齿轮组的构件的共同旋转且因此提供从互连构件到输出构件的直接驱动。电动机/发电机和扭矩传递机构可选择性地以不同组合接合，以提供通过一个或两个电动机/发电机提供功率的四个仅电运行模式。如在本文使用的，“仅电”运行模式是这样的运行模式，其中仅依赖于电力的动力源(例如电动机）用于为变速器提供功率。仅电运行模式包括相对高扭矩的运行模式和相对高速度的运行模式，以及一个电动机运行和两个电动机运行。仅电运行模式中的一个是两个电动机的仅电运行模式，具有通过第三行星齿轮组的直接驱动，适用于相对高速度、低扭矩的仅电运行。
[0005]四个电可变运行模式也可使用，包括输入分流和复合分流运行。
[0006]在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1在杆系图中显示了变速器的混合动力传动系的示意性横截面视图。
[0008]图2是用于扭矩传递机构的接合一览表，以建立图1的变速器的各种运行模式。
【具体实施方式】
[0009]参见附图，其中相同的附图标记几幅图中指示相同的部件，图1显示了动力传动系10，其包括发动机12和具有输入构件16和输出构件18的电可变变速器(electrically-variable transmission) 14。输入构件16连接为与发动机12共同旋转，且输出构件18连接为与最终驱动机构(未示出)共同旋转，以传送牵引扭矩到车辆车轮。变速器14包括三个行星齿轮组20、30、和40，五个扭矩传递机构60、62、64、66和68和两个电动机/发电机70、80。扭矩传递机构60、62、64、66和68和电动机/发电机70、80可控制为提供四个仅电运行模式和四个电可变运行模式，如在本文所述的。变速器14也可以被控制为提供额外的仅电运行模式、扭矩转换运行模式和两个固定比例运行模式，如在本文所述的。变速器14配置为使得第三行星齿轮组40可提供减速齿轮比或直接驱动比(directdrive ratio)，取决于哪个扭矩传递机构被接合，允许高扭矩和高速度运行。
[0010]行星齿轮组20包括恒星齿轮构件22、环齿轮构件24、和承载构件26。承载构件26可旋转地支撑多个小齿轮27，所述小齿轮与恒星齿轮构件22和环齿轮构件24以啮合关系设置。在所示的实施例中，环齿轮构件24具有93个齿且恒星齿轮构件22具有47个齿，为行星齿轮组20建立1.98的有效齿轮比,虽然也可以使用其他的齿数。
[0011]行星齿轮组30包括恒星齿轮构件32、环齿轮构件34、和承载构件36所述承载构件可旋转地支撑多个小齿轮37，所述小齿轮以与恒星齿轮构件32和环齿轮构件34的啮合关系设置。环齿轮构件34具有93个齿且恒星齿轮构件32具有47个齿，为行星齿轮组30建立1.98的有效齿轮比，虽然也可以使用其他的齿数。
[0012]行星齿轮组40包括恒星齿轮构件42、环齿轮构件44、和承载构件46。承载构件46可旋转地支撑第一组小齿轮47以及第二组小齿轮48。第一组小齿轮47以与恒星齿轮构件42和第二组小齿轮48的啮合关系设置。第二组小齿轮48以与第一组小齿轮47和环齿轮构件44的啮合关系设置。由此，行星齿轮组40是复合的恒星齿轮构件-小齿轮-小齿轮-环齿轮构件的齿轮组，本文中称为S-P-P-R齿轮组。环齿轮构件44具有107个齿且恒星齿轮构件42具有47个齿。例如行星齿轮组40这样的S-P-P-R齿轮组的有效齿轮比是:
[0013](Ne/Ns) -1;环齿轮构件44的齿数对恒星齿轮构件42的齿数比，减I。
[0014]在S-P-P-R齿轮组40中，环齿轮构件44的速度为恒星齿轮构件42和承载构件46速度的加权平均值。进入恒星齿轮构件42的扭矩和进入承载构件46的扭矩相加以得出从环齿轮构件44而出的扭矩。使用S-P-P-R齿轮组的目的是提供这样的齿轮组，其与沿与它的两个构件相同的方向应用的相似量的扭矩平衡:恒星齿轮构件42和承载构件46。由此，在本发明的另一方面，针对第三行星齿轮组40的这些构件制造的连接结构可彼此更换且可使用相同的运行模式。
[0015]互连构件50持续连接承载构件26、承载构件36和恒星齿轮构件42。互连构件50可以是单个部件，例如具有径向延伸的毂部分的主轴，如所示的。互连构件50可以替换地为两个分开的部件，一个连将承载器构件26和36连接,而另一个将承载构件36与恒星齿轮构件42连接。没有包括其他的互连构件，因为行星齿轮组20、30或40的其他构件没有被持续连接为共同旋转。
[0016]电可变变速器14还包括两个电动机/发电机70和80。电动机/发电机70包括环形转子部分72，其通过转子毂和套管轴连接为与恒星齿轮构件22共同旋转，所述套管轴同中心地围绕互连构件50。电动机/发电机70具有环形定子74，所述环形定子围绕转子72。电绕组76从定子74的端部延伸。
[0017]电动机/发电机80包括环形转子部分82，其通过转子毂和套管轴连接为与恒星齿轮构件32共同旋转,所述套管轴同中心地围绕互连构件50。电动机/发电机80具有环形定子84，所述环形定子围绕转子82。电绕组86从定子84的端部延伸。
[0018]电动机/发电机70、80可以从能量存储装置90接收电功率或提供电功率到能量存储装置90，能量存储装置例如是一个或多个电池或燃料电池。电子控制器92与能量存储装置90和功率逆变器94信号通信，所述功率逆变器还与电动机/发电机70、80的定子部分电连通。控制器92对各种输入信号做出响应，所述输入信号包括车辆速度、操作者要求、电池90被充电的水平和通过发动机12提供的功率。控制器92调节电动机/发电机70、80和能量存储装置90之间的经由逆变器94的功率流动，所述逆变器在能量存储装置90所提供或利用的直流电和电动机/发电机70、80的定子74、84所提供或利用的交流电之间进行转换。
[0019]电可变变速器14还包括多个扭矩传递机构60、62、64、66和68。第一扭矩传递机构60是制动器，其选择性地可接合以将承载构件46固定到静止构件69，例如变速器的壳体。第二扭矩传递机构62是离合器，其选择性地可接合以将恒星齿轮构件42连接为与承载构件46共同旋转。第三扭矩传递机构64是制动器，其选择性地可接合以将环齿轮构件34固定到静止构件69。第四扭矩传递机构66是离合器，离合器选择性地可接合，以将恒星齿轮构件22和电动机/发电机70的转子72连接为与环齿轮构件34共同旋转。第五扭矩传递机构68是制动器，其选择性地可接合，以将环齿轮构件24固定到静止构件69。如此，扭矩传递机构68还将输入构件16和发动机12连接到静止构件69且可以由此被称为发动机制动器。
[0020]通过以各种组合接合扭矩传递机构和控制电动机/发电机70、80，变速器14提供四个仅电运行模式，四个电可变运行模式，两个固定传动比，电扭矩转换运行模式，和额外的可选仅电运行模式(第五仅电运行模式)。所有这些运行模式是“向前”运行模式，其中在输出构件18处提供沿使得具有动力传动系10的车辆沿向前方向运动的方向的推进。在一个实施例中，扭矩传递机构60、62、64、66和68可以是摩擦板离合器或另一类型的离合器，其能传递反向扭矩(reverse torque),在这种情况下，四个仅电运行模式可在一个或两个电动机-发电机70、80被控制为运行为发电机时用于再生制动，且与提供向前推进时相比在一个或两个电动机-发电机70、80被控制为沿相反方向旋转时可用于反向推进。扭矩传递机构60、62、64、66和68的接合一览表以及发动机12的状态显不在图2的表格中。各种运行模式标号为100-122且以不同的行表示。发动机12和扭矩传递机构在不同的列中列出的相应附图标记示出。对于发动机12不对输入构件16提供功率的每一个运行模式，虚线出现在标记了 12的列下出现。在发动机12连接到输入构件16且提供功率到输入构件16时，箭头出现在标记为12的列中。在与给定运行模式(行)和给定扭矩传递机构(列)对应的单元格列出的“X”表示扭矩传递机构在该运行模式期间接合。在没有“X”列出的情况下，扭矩传递机构不在运行模式期间接合。
[0021]为了建立第一仅电运行模式，在图2示出为模式100，扭矩传递机构60和68接合。输入构件16和环齿轮构件24固定连接到静止构件16且发动机12关闭。第一电动机/发电机70被控制为用作电动机且电动机/发电机80不被提供功率。在环齿轮构件24和承载构件46固定的情况下，行星齿轮组20和40启用。在行星齿轮组的每一个构件连接到另一行星齿轮组的构件、连接到输入构件、连接到输出构件、连接到电动机/发电机或连接到发动机时，行星齿轮组“启用(active)”，从而它能承载扭矩。扭矩通过行星齿轮组20和40从电动机/发电机70提供到输出构件18。在扭矩传递机构60接合的情况下，第三行星齿轮组40从恒星齿轮构件42到环齿轮构件44减少速度且倍增扭矩。
[0022]为了从第一仅电运行模式变换(shift)以建立第二仅电运行模式，如图2中模式102示出的，扭矩传递机构60和68保持接合且扭矩传递机构64接合。环齿轮构件24、承载构件46和环齿轮构件34被固定，且发动机12关闭。因为扭矩传递机构64接合，所以第二行星齿轮组30也启用，且电动机/发电机80也被控制为用作电动机，从而第一电动机/发电机70和第二电动机/发电机80提供扭矩到变速器14。在扭矩传递机构60接合的情况下，第三行星齿轮组40在第二仅电运行模式中提供减速比。
[0023]为了从第二仅电运行模式102变换到第三仅电运行模式，如图2的模式104示出的，扭矩传递机构68保持接合，而扭矩传递机构60和64脱开且扭矩传递机构62接合。这种变换可以被称为热变换(hot shift)的顺序做出，其中扭矩传递机构62在扭矩传递机构60脱开之前在接合期间在载荷下转差，从而扭矩在变换期间提供到输出构件18。在仅扭矩传递机构62和68接合的情况下，行星齿轮组20和40启用且行星齿轮组30停用。扭矩传递机构62连接恒星齿轮构件42，以与承载构件46共同旋转。因而，第三行星齿轮组40用作直接驱动，而没有互连构件50和输出构件18之间的扭矩倍增或减少。仅电动机/发电机70在恒星齿轮构件22处提供功率到变速器14。因为直接驱动从互连构件50提供到输出构件18，代替速度减少，所以与第一和第二仅电运行模式相比，第三仅电运行模式适用于更高速度和更低扭矩需求。
[0024]为了从第三仅电运行模式104变换到第四仅电运行模式，如图2中的模式106示出的，扭矩传递机构62和68保持接合且扭矩传递机构64接合。环齿轮构件24和环齿轮构件34固定，且发动机12关闭。因为扭矩传递机构64接合，所以第二行星齿轮组30也启用。除了电动机/发电机70,电动机/发电机80也被控制为用作电动机,从而第一电动机/发电机70和第二电动机/发电机80提供扭矩到变速器14。在扭矩传递机构62接合的情况下，在第四仅电运行模式中第三行星齿轮组40在互连构件50和输出构件18之间提供直接驱动比。
[0025]第一和第三仅电运行模式100、104分别是在第三行星齿轮组40的速度减少和直接驱动输出范围中的一个电动机的仅电运行模式。第二和第四仅电运行模式102、106分别是在第三行星齿轮组40的速度减少和直接驱动输出范围中的两个电动机的仅电运行模式。电动机/发电机70用在一个电动机的运行模式且电动机/发电机70和80用在两个电动机的运行模式。[0026]为了完成通过动力传动系10推动的车辆的仅电运行，变速器14可响应于来自输出构件18的速度和扭矩的需求而在第一、第二、第三、和第四仅电运行模式中变换。对于低速度和低扭矩，具有通过第三行星齿轮组40实现的速度减少功能的一个电动机运行模式，即第一仅电运行模式是最有用的。对于低速度和高扭矩，第二仅电运行模式(具有速度减少的两个电动机运行模式)是最有用的。对于高速度和低扭矩，具有通过第三行星齿轮组40实现的直接驱动的一个电动机运行模式，即第三仅电运行模式是最有用的。对于高速度和高扭矩，具有直接驱动的两个电动机的运行模式，即第四仅电运行模式是最有用的。
[0027]变速器14可通过接合或脱开单个扭矩传递机构60或62而在一个电动机的仅电运行模式(100或104)和两个电动机的仅电运行模式(102或104)之间变换，如图2显示的。变速器14可通过接合单个扭矩传递机构和脱开单个扭矩传递机构、通过第三行星齿轮组40而在速度减少和直接驱动之间变换。这两种变换是相对易于完成的。如果扭矩传递机构60和62是摩擦装置(例如分别是湿式板离合器和湿式板离合器-制动器)，则通过第三行星齿轮组40的速度减少和直接驱动之间的单次转变(single transition)的变换(在模式102和模式104之间变换)是相对易于完成的，同时能提供扭矩到输出构件14而没有中断。
[0028]在扭矩传递机构60、66和68接合时一种额外的两个电动机仅电运行模式108可用，如图2示出的。第三行星齿轮组40处在该运行模式的减少输出范围中。运行模式108可通过从第二电可变运行模式(如本文所述的)变换、通过将输入构件16的速度减少到零和随后接合扭矩传递机构68 (发动机制动器)而实现。在运行模式108中，第一和第二行星齿轮组20和30通过互连构件50和扭矩传递机构66的动作而复合在一起，从而第二电动机/发电机80的转子82沿与输出构件18相反的方向旋转。
[0029]根据图2的接合一览表，变速器14可以被控制为建立四个电可变运行模式110-116。电可变运行模式中的两个是输入分流运行模式且电可变运行模式中的两个是复合分流运行模式。通常，输入分流模式使用齿轮传动以通过与输入构件16紧密相关的速度而将从输入构件16到输出构件18的、通过变速器14的功率流动分流，而复合分流模式使用齿轮传动以通过与输入构件16和输出构件18实质上同样紧密相关的速度而将通过变速器14的功率流动分流。即在输入分流模式中，输入构件16的速度不与电动机/发电机70、80中的任一个的速度直接地成比例，但是输出构件18的速度与电动机/发电机80的速度直接成比例。在复合分流模式中，输入构件16的速度或输出构件18的速度都不与电动机/发电机70、80中的任一的速度直接成比例。
[0030]第一电可变运行模式110通过在发动机12开动的情况下接合扭矩传递机构60和64而建立。为了从第一仅电运行模式100变换到第一电可变运行模式110，扭矩传递机构68被释放，且来自电动机/发电机70的扭矩的一部分通过行星齿轮组20施加到输入构件16，以启动发动机12。扭矩传递机构64也接合，从而行星齿轮组30启用。除了电动机/发电机70外这允许电动机/发电机80被使用，以建立输入分流运行模式。从发动机12输送的功率和从电动机/发电机70输送或输送到电动机/发电机70的功率通过第一行星齿轮组20分流且被提供到承载构件26。
[0031]扭矩传递机构60和64接合，发动机12从空转速度加速到期望速度，且随后电动机/发电机70的速度(运行为发电机)减小，且电动机/发电机80的速度(运行为电动机)增加。这种运行将继续，传动比(transmission ratio)减少,直到电动机/发电机70的速度为零，建立机械点。这是第一向前电可变运行模式的结束，因为在该具体比例下，变速器可在传动比的逐渐变化中最容易地变换到下一个运行模式。第一电可变运行模式是输入分流类型的功率传递。
[0032]在运行的第一机械点处，电动机/发电机70的速度为零，环齿轮构件34静止，因为被扭矩传递机构64所保持，且电动机/发电机80的速度也为零。在该点，扭矩传递机构64和66的状态可以以同步状态互换，从而没有与机构的接合或脱开相关的打滑。还应注意在该运行点，变速器14以基本上机械的功率流动的方式(因此使用术语“机械点”)运行，通过电动机/发电机70、80传递的轴功率是可以忽略的。在传动比减小时第一机械点是第一电可变模式中运行的结束且是第二电可变模式中运行的开始。
[0033]第二电可变运行模式112通过接合扭矩传递机构60和66而建立。在从输入构件16到输出构件18的机械功率的传递过程中，即没有考虑从能量存储装置90添加的功率，电动机/发电机80的运行从运行为电动机改变到运行为发电机。也是在该互换点，没有添加的电功率，电动机/发电机70的运行从发电机模式改变到电动机模式。在整个第二电可变中发动机12的速度可保持在期望速度，或其可按照期望改变。为了获得从一个模式到另一模式的同步变换的优势，优选的是，输入构件16的速度对输出构件18的速度的比保持在第一机械点的速度比和第二机械点的速度比之间，而变速器14运行在第二电可变模式。
[0034]在第二电可变运行模式中，S卩112，所有的行星齿轮组20、30、40启用，且第三行星齿轮组40提供从互连构件50到输出构件18的速度减少。第二电可变运行模式112是复合分流运行模式。
[0035]在第一机械点，在该实施例中其是第二电可变模式的开始，电动机/发电机70可提供用于对提供到输入构件16的扭矩的反作用所必要的所有扭矩，而没有使用或供应机械功率，因为电动机/发电机70静止。在第二机械点，其是在第二电可变模式的结束时，电动机/发电机80可供应用于对提供到输入构件16的扭矩的反作用所必要的所有扭矩，而没有使用或供应机械功率，因为电动机/发电机80静止。在这两个点之间，电动机/发电机70和80共享提供反作用扭矩的任务，从而该载荷可通过第二电可变模式而从电动机/发电机70逐渐传递到电动机/发电机80。在没有电池功率和电附件载荷的情况下，该载荷被传递从而通过电动机/发电机80产生的电功率被电动机/发电机70消耗,如此实际结果就是将功率从输入构件16传递到输出构件18。
[0036]为了在第二电可变运行模式期间继续让输出构件18(和其上安装了变速器14的车辆)加速，第二电可变运行模式是复合分流模式，电动机/发电机70的速度(运行为电动机)沿向前方向从零增加且电动机/发电机80(运行为发电机)的速度减小。电动机/发电机70和发动机12对承载构件26赋予正或向前旋转，且电动机/发电机80在恒星齿轮构件32处提供旋转的反作用构件。通过电动机/发电机80产生的电能可用于对能量存储装置90，或用于提供电功率以驱动电动机/发电机70，或实现以上两种功能，这取决于电动机/发电机70处所需的功率量和能量存储装置90的充电水平。
[0037]动力传动系10继续在第二电可变模式运行直到电动机/发电机80的速度已经减小到零且电动机/发电机70的速度已经增加到最大值。在该点，电动机/发电机80具有零速度，其等于承载构件46的速度，因为被扭矩传递机构60保持静止。这是第二机械点。变速器可继续在第二向前的电可变运行模式中将其比例减少，或变换到第三或第四向前的电可变运行模式。
[0038]第三电可变模式114通过接合扭矩传递机构62和64而建立，同时发动机12开动。从第二电可变运行模式112变换到第三电可变运行模式114是热变换，需要扭矩传递机构转差，因为扭矩传递机构62接合且扭矩传递机构60释放时。进而，从第二电可变运行模式112变换到第三电可变运行模式114需要同时进行扭矩传递机构66的脱开和扭矩传递机构64的接合。如果发动机12的速度在该变换期间保持恒定，则电动机/发电机70的速度还必须在热变换的速度阶段改变。第三行星齿轮组40在第三电可变运行模式中提供互连构件50和输出构件18之间的直接驱动，因为承载构件46以与恒星齿轮构件42相同的速度旋转，使得行星齿轮组40的所有构件以相同速度旋转。第三行星齿轮组40提供第二电可变运行模式和第三电可变运行模式之间的2.28的比例阶梯(ratio step).[0039]第三向前电可变模式114也是输入分流运行模式。电动机/发电机80的速度与输出构件18的速度成比例。在第三向前电可变模式114期间，电动机/发电机70运行为发电机且电动机/发电机80运行为电动机。电动机/发电机70的速度量值减小而电动机/发电机80的速度增加。在第三向前电可变运行模式期间，电动机/发电机70供应电功率到变速器14，其可用于为作为电动机的电动机/发电机80提供功率和/或提供能量到与之连接的能量存储装置90，以增加电池存储电荷。第三向前电可变运行模式可继续直到输出构件达到其最大速度点，用于该模式的惯常使用，此时电动机/发电机80的速度为零，即第三机械点。
[0040]在发动机12开动时第四电可变运行模式116通过接合扭矩传递机构62和66建立。第四行星齿轮组40在第四电可变运行模式116中提供从互连构件50到输出构件18的直接驱动，因为承载构件46以与恒星齿轮构件42相同的速度旋转，使得行星齿轮组40的所有构件以相同速度旋转。第四电可变运行模式116也是复合分流运行模式，其中在传动比从该模式的一个机械点改变到另一机械点时，提供反作用扭矩以从输入构件16传递扭矩和功率输出构件18的任务逐渐从一个电动机/发电机70改变到另一电动机/发电机80。在扭矩传递机构62接合且扭矩传递机构60释放时，从第二电可变运行模式112变换到第四电可变运行模式需要热变换，让扭矩传递机构转差，但是其他扭矩传递机构64、66的接合状态不改变。如果发动机速度12在该变换期间保持恒定，则电动机/发电机70、80的速度也必须在热变换的速度阶段期间改变。
[0041]四个电可变运行模式包括相对高的扭矩(电可变运行模式110和112)和相对高的速度(仅电运行模式114和116)。高扭矩电可变运行模式110和112在输出构件18处形成相对高的扭矩。高速度的电可变运行模式114和116在输出构件18处形成相对高的速度。另外，输入分流和复合分流运行可在高扭矩运行模式和高速度运行模式下使用。由此，在所示实施例中，第一或第二电可变运行模式110和112和第三或第四电可变运行模式114和116之间的比例阶梯为2.28(第三行星齿轮组40的齿轮比)。第一电可变运行模式110和第三电可变运行模式114之间的变换是单次转变，即需要单个扭矩传递机构62的接合和单个扭矩传递机构60的脱开。同样，第二电可变运行模式112和第四电可变运行模式116之间的变换是单次转变变换。发动机速度可以通过改变电动机/发电机70、80的速度且由此通过以相反的方式将输入构件16和互连构件50之间的速度比改变相同的比例阶梯而在这些变换期间保持恒定。即在扭矩传递机构60、62变换时，互连构件50和输出构件18之间的比例改变2.28:1或1:2.28。电动机/发电机70、80和向前齿轮组20、30可用于将比例从输入构件16到互连构件50的比例分别改变1:2.28或2.28:1，从而输入构件16和输出构件18之间的总比例基本上保持恒定。
[0042]在发动机12开动时且仅扭矩传递机构60被接合时，电动机/发电机70被控制为用作发电机或用作电动机且电动机/发电机80不被提供功率，变速器14处在电扭矩转换模式118。在电扭矩转换模式118，发动机12和电动机/发电机70通过行星齿轮组20提供扭矩组合运行模式。如果电动机/发电机70的速度保持相对较低且电动机/发电机70运行为发电机，则电动机/发电机70引发的损失是最小的且电扭矩转换运行模式可持续相对长的时间段。进而，如果发动机12停止且扭矩传递机构68接合，则变速器14从电扭矩转换运行模式118变换到第一仅电运行模式100。
[0043]变速器14还提供两个固定比例的运行模式120、122。在电动机/发电机70的速度为零时，第一固定比例运行模式120通过接合扭矩传递机构60、64和66而优选在第一和第二向前电可变模式110、112之间建立的第一机械点处提供。在电动机/发电机70的速度为零时，第二固定比例模式通过接合扭矩传递机构62、64和66而优选在第三机械点处建立。
[0044]而且，因为行星齿轮组的具体比例，尤其是所示实施例中第一和第二行星齿轮组
20、30的比例，电动机/发电机70所需的最大扭矩与电动机/发电机80所需的相同，允许它们具有相同尺寸。进而，基本上相同的比例扩展(ratio spread)在第二和第三电可变模式112、114中建立。
[0045]存在扭矩传递机构的接合的其他组合，其将允许其他的运行条件。例如，扭矩传递机构64和66可同时地接合，电动机/发电机80被用作电动机以供应功率到互连构件50且由此提供用于发动机12的启动扭矩。如果所有四个扭矩传递机构60、62、64和66同时接合，则输入轴16和输出轴18被有效地固定且因此没有功率可被传递，由此产生〃停车制动"配置。所有扭矩传递机构的同时脱开提供机械中性状态。具体地，扭矩传递机构60和62的同时脱开在输出构件18上提供基本为零的扭矩。
[0046]尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
【权利要求】
1.一种混合动力变速器，包括： 输入构件和输出构件； 第一和第二电动机/发电机； 第一、第二、和第三行星齿轮组；其中输入构件持续连接为用于与第一行星齿轮组的一构件共同旋转；其中输出构件持续连接为用于与第三行星齿轮组的一构件共同旋转；其中第一电动机/发电机持续连接为用于与第一行星齿轮组的另一构件共同旋转；其中第二电动机/发电机持续连接为用于与第二行星齿轮组的一构件共同旋转； 互连构件，持续连接为与第一、第二、和第三行星齿轮组每一个的相应构件共同旋转，所述相应构件不连接为与输入构件、输出构件或任一电动机/发电机共同旋转； 多个扭矩传递机构，每一个选择性地可接合，以将其中一个行星齿轮组中的一构件连接到其中一个行星齿轮组的另一构件和静止构件中的一个；其中多个扭矩传递机构包括这样的扭矩传递机构，所述扭矩传递机构选择性地可接合以将互连构件连接到第三行星齿轮组的另一构件；和其中电动机/发电机和扭矩传递机构能选择性地以不同组合接合，以在输入构件和输出构件之间提供四个仅电运行模式。
2.如权利要求1所述的混合动力变速器，其中扭矩传递机构能以不同组合选择性地接合，以在输入构件和输出构件之间提供四个电可变运行模式，包括在一个或两个电动机/发电机被提供功率且在输入构件处提供功率时的两个输入分流运行模式和两个复合分流运行模式。
3.如权利要求2所述的混合动力变速器，其中第三行星齿轮组在两个输入分流运行模式中的一个和在两个复合分流运行模式中的一个下提供减速比，且在两个输入分流运行模式的另一个和两个复合分流运行模式的`另一个下，通过接合所述扭矩传递机构以将互连构件连接到第三行星齿轮组中的所述另一构件，从而提供直接驱动比。`
4.如权利要求1所述的混合动力变速器，其中在仅电运行模式中的一个下接合的所有扭矩传递机构与在接下来的一个仅电运行模式下接合的扭矩传递机构不同。
5.如权利要求1所述的混合动力变速器，其中多个扭矩传递机构包括另一扭矩传递机构，所述另一扭矩传递机构选择性地可接合，以将第三行星齿轮组的所述另一构件固定到静止构件；和其中当功率在输入构件处被提供时，仅所述另一扭矩传递机构被接合且第一电动机/发电机被提供功率，以提供电扭矩转换运行模式。
6.如权利要求1所述的混合动力变速器，其中每一个行星齿轮组具有环齿轮构件、承载构件和恒星齿轮构件；其中第一行星齿轮组的与输入构件持续连接的构件是第一行星齿轮组的环齿轮构件；其中第三行星齿轮组的与输出构件持续连接的构件是第三行星齿轮组的环齿轮构件；其中第一行星齿轮的持续连接为与第一电动机/发电机共同旋转的所述另一构件是第一行星齿轮组的恒星齿轮构件；其中第二行星齿轮组的持续连接为与第二电动机/发电机共同旋转的所述另一构件是第二行星齿轮组的恒星齿轮构件； 其中第一行星齿轮组的持续连接为与互连构件共同旋转的构件是第一行星齿轮组的承载构件；其中第二行星齿轮组的持续连接为与互连构件共同旋转的构件是第二行星齿轮组的承载构件；且其中第三行星齿轮组的持续连接为与互连构件共同旋转的构件是第三行星齿轮组的恒星齿轮构件。
7.如权利要求6所述的混合动力变速器，其中多个扭矩传递机构包括：第一扭矩传递机构，选择性地可接合，以将第三行星齿轮组的承载构件固定到静止构件； 第二扭矩传递机构，选择性地可接合，以将互连构件连接为与第三行星齿轮组的承载构件共同旋转； 第三扭矩传递机构，选择性地可接合，以将第二行星齿轮组的环齿轮构件固定到静止构件； 第四扭矩传递机构，选择性地可接合，以将第一行星齿轮组的恒星齿轮构件连接为与第二行星齿轮组的环齿轮构件共同旋转；和 第五扭矩传递机构，选择性地可接合，以将第一行星齿轮组的环齿轮构件固定到静止构件。
8.如权利要求7所述的混合动力变速器，其中变速器能运行为在第一、第四和第五扭矩传递机构接合时提供第五仅电运行模式。
9.如权利要求1所述的混合动力变速器，其中在四个仅电运行模式中，其中电动机/发电机能控制为在四个仅电运行模式中沿提供向前推进和反向推进的任一方向旋转。
10. 如权利要求1所述的混合动力变速器，其中行星齿轮组的比例配置为使得电动机/发电机每一个具有相同的最大扭矩。
【文档编号】F16H3/66GK103486206SQ201310223432
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】A.G.霍姆斯, B.M.康伦 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司