一种模块化电动无级变速器的制作方法

本申请要求于2014年5月22日提交的美国专利申请序列号14/284,798的权益。上述申请的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及一种用于机动车辆的变速器，更具体地，涉及一种用于混合动力车辆的多模式模块化电动无级变速器。

背景技术：

动力分离变速器是混合电动车辆(HEV)中使用的一种变速器。动力分离变速器能够利用两个电马达(“e-马达”)，并且能够利用周转圆差动齿轮(即，行星齿轮组)以将内燃机的动力的一部分通过机械路径传递到输出以及将另一部分在电气路径上传输。电气路径典型地包括两个e-马达，其中两个e-马达中的一个作为马达操作，而另一个作为发电机操作。通过变化e-马达的速度，能够获得用于将发动机动力传输到地面的可变传动比。如本领域普通技术人员已知的，这种变速器布置可以被称为电动无级变速器(EVT)。EVT可包括不同的操作模式，诸如纯电动模式、纯发动机(固定齿轮，也称为机械点)模式以及一个或更多个电可变模式。然而，这种常规的多模式EVT在提供无换档输入输出分离EVT芯的同时不能最大化主电马达的能力。这些多模式EVT另外通常是专用的，并且不被制造为共用核心部件。例如，这些常规EVT不被构造为在不需要重新设计EVT的情况下被成本有效地用在前轮驱动应用和后轮驱动应用两者中。因此，尽管常规多模式EVT工作于其预期目的，但是仍然需要相关领域的改进。

技术实现要素：

在一个示例性方面，根据本公开教导提供了一种模块化电动无级变速器。在这一示例性方面中，模块化电动无级变速器包括太阳轮共用模块和太阳轮齿圈共用模块中的至少一个，太阳轮共用模块和太阳轮齿圈共用模块被组装以形成具有可换档马达减速器(MSR)子组件和电动无级变速器(EVT)子组件的双模块电动无级变速器。在这一示例性方面，太阳轮共用模块包括第一马达-发电机、第一输入构件、第一主行星齿轮组和第一副行星齿轮组，第一主行星齿轮组和第一副行星齿轮组均具有相应的主齿圈构件和副齿圈构件、主架构件和副架构件以及关联的主小齿轮构件和副小齿轮构件。小齿轮构件与单个第一共用太阳轮构件啮合接合，且该单个第一共用太阳轮构件不可旋转地联接到第一马达-发电机。第一输入构件不可旋转地联接到主架构件。在这一这示例性方面，太阳轮齿圈共用模块包括第二马达-发电机、第二输入构件、单个第二共用太阳轮构件和单个共用齿圈构件、第二主行星齿轮组以及第二副行星齿轮组。第二主行星齿轮组包括以可旋转方式支撑小齿轮构件与第二共用太阳轮构件和共用齿圈构件啮合接合的第二主架构件。第二副行星齿轮组包括支撑外部小齿轮构件和内部小齿轮构件彼此啮合接合的第二副架构件。外部小齿轮构件与共用齿圈构件啮合接合，并且内部小齿轮构件与第二共用太阳轮构件啮合接合。第二共用太阳轮构件不可旋转地联接到第二马达-发电机，并且第二输入构件不可旋转地联接到第二主架构件。

在另一示例性方面，根据本公开教导提供了一种模块化电动无级变速器。在这一示例性方面，模块化电动无级变速器包括太阳轮共用模块和太阳轮齿圈共用模块中的至少一个，太阳轮共用模块和太阳轮齿圈共用模块被组装以形成具有可换档马达减速器(MSR)子组件和电动无级变速器(EVT)子组件的双模块电动无级变速器。在这一示例性方面，太阳轮共用模块包括第一马达-发电机、第一输入构件、第一主行星齿轮组和第一副行星齿轮组，第一主行星齿轮组和第一副行星齿轮组均具有相应的主齿圈构件和副齿圈构件、主架构件和副架构件以及关联的主小齿轮构件和副小齿轮构件。小齿轮构件与单个第一共用太阳轮构件啮合接合，且该单个第一共用太阳轮构件不可旋转地联接到第一马达-发电机。第一输入构件不可旋转地联接到主架构件。在这一示例性方面，太阳轮齿圈共用模块包括第二马达-发电机、第二输入构件、单个第二共用太阳轮构件和单个共用齿圈构件、第二主行星齿轮组以及第二副行星齿轮组。第二主行星齿轮组包括以可旋转方式支撑小齿轮构件与第二共用太阳轮构件和共用齿圈构件啮合接合的第二主架构件。第二副行星齿轮组包括支撑外部小齿轮构件和内部小齿轮构件彼此啮合接合的第二副架构件。外部小齿轮构件与共用齿圈构件啮合接合，并且内部小齿轮构件与第二共用太阳轮构件啮合接合。第二共用太阳轮构件不可旋转地联接到第二马达-发电机，并且第二输入构件不可旋转地联接到第二主架构件。在这一示例性方面，MSR子组件包括第一和第二转矩传送装置，该第一和第二转矩传送装置能够选择性地接合以提供第一和第二马达-发电机之一的第一和第二马达速比。在这一示例性方面，EVT子组件包括第三转矩传递装置，该第三转矩传递装置能够选择性地接合以将发动机的输出接地，用以提供纯电动操作模式。

在一些实现中，组装的双模块EVT包括可操作地联接在一起的两个太阳轮共用模块，其中一个太阳轮共用模块形成MSR子组件，而另一个太阳轮共用模块形成EVT子组件。在这一示例性方面，MSR子组件和EVT子组件以同轴构造可操作地联接，以便每个子组件的旋转中心同轴地对准。

在一些实现中，组装的双模块EVT包括与一个太阳轮齿圈共用模块可操作地联接的一个太阳轮共用模块，其中太阳轮共用模块形成EVT子组件，并且太阳轮齿圈共用模块形成MSR子组件。在这一示例性方面，MSR子组件和EVT子组件以轴向偏移结构可操作地联接，以便每个子组件的旋转中心轴向偏移。

根据下文提供的详细说明、权利要求和附图，本公开教导的其它应用领域将变得显而易见，其中在附图的多个视图中，相同的附图标记表示相同的特征。应当理解的是，详细描述，包括公开的实施例和其中引用的附图，仅仅是示例性的，旨在仅用于说明的目的，而不意在限制本公开、其应用或用途的范围。因此，不脱离本公开的要旨的变型旨在本公开的范围内。

附图说明

图1是根据本公开的原理的、联接到发动机和末级传动的示例性电动无级变速器的示意图；

图2是根据本公开的原理的、联接到发动机和末级传动的示例性电动无级变速器的示意图；

图3和3A是根据本公开的原理的电动无级变速器的示例性模块的示意图；

图4和4A是根据本公开的原理的电动无级变速器的另一示例性模块的示意图；

图5是根据本公开的原理的、具有以同轴构造联接在一起的两个变速器模块的示例性电动无级变速器的示意图；

图6是根据本公开的原理的、具有以偏移结构联接在一起的两个变速器模块的示例性电动无级变速器的示意图；

图7、7A和7B是根据本公开的原理的、图6的示例性电动无级变速器的杠杆图形式的示意图；

图8是根据本公开的原理的、示例性坡道保持操作模式中的电动无级变速器的杠杆图形式的示意图；

图9是根据本公开的原理的、示例性牵引操作模式中的电动无级变速器的杠杆图形式的示意图；

图10是根据本公开的原理的、示例性混合驱动操作模式中的电动无级变速器的杠杆图形式的示意图；和

图11是根据本公开的原理的、示例性电驱动操作模式中的电动无级变速器的杠杆图形式的示意图。

具体实施方式

现在参考附图，其中相同的附图标记表示相同的部件或特征，图1和图2示意性地示出了总体由附图标记10表示的模块化多模式电动无级变速器(EVT)的一个示例。如图所示，EVT 10联接到原动机(例如发动机14)和末级传动18。在图1和图2所示的示例性构造中，发动机14包括用作到EVT 10的输入22的输出轴。EVT 10的输出26联接到末级传动18，以将驱动动力输送到相关车辆32的车轮30。

在所示的示例性实施例中，EVT 10包括：无换档复合输入-输出分离EVT芯40，其关联于副或者适应性电马达-发电机；和可换档马达减速器(MSR)50芯，其关联于初级或者主电马达-发电机44。如下面将更详细地讨论的，EVT 10包括模块化和可扩展设计，该模块化和可扩展设计可构造用于各种不同的车辆架构(例如，前轮驱动(FWD)和后轮驱动(RWD))以及以各种定向构造。

在一个示例性实现中，EVT 10的每个芯部以子组件或者模块提供，因此EVT 10包括两个模块(例如，EVT芯40和MSR芯50)，其中该两个模块可构造用于各种不同车辆和/或动力系要求。这一模块结构允许EVT 10的各种主要部件的共用和/或复制，以便实现成本和制造协同。例如并且如稍后将进一步讨论的，两个芯40、50能够共用主行星齿轮部件，并且对FWD应用以偏移结构以及对RWD应用以轴向对准或者纵向构造联接在一起形成组装的EVT 10，从而减低车辆制造商的混合传动设计的成本和复杂性。如还将稍后更详细地描述的，组装的EVT 10可以包括任选的输入制动器以提供纯电动模式，并且在一个示例性实现中构造为提供无制动坡道保持能力。另外，EVT 10不需要变矩器36，变矩器36在图1中以虚线示意性地示出。

特别参考图3-4A以及继续参考图1和2，示出了两个示例性模块或者子组件60、70，它们能够以不同构造组合以形成组装的EVT 10的不同变化。如下面将更详细地讨论的，模块60、70共用相同的四节点杠杆图并且能够复制(例如，模块60加模块60)或者组合(例如，模块60加模块70)以通过偏移装配和同轴装配两者形成不同构造的EVT 10。

图3和3a中所示的模块60的示例性实现包括共用太阳轮构造、两个行星齿轮组和集成电马达。在所示的示例性实施例中，模块60包括中心输入构件或者轴80、共用太阳轮84、第一或者内部或者主架构件88、第一或者主组小齿轮构件92、第一或者内部或者主齿圈构件96、副或者外部架构件102、第二组小齿轮构件106和第二或者外部齿圈110。在这一示例性构造中，中心输入构件80不可旋转地联接到内部载架构件88，内部载架构件88以可旋转方式支撑第一组小齿轮构件92。第一组小齿轮构件92与共用太阳轮84和内部齿圈构件96恒定啮合接合。第二架构件102联接到内部齿圈，并且以可旋转方式支撑第二组小齿轮构件102。第二组小齿轮构件与外部齿圈110和共用太阳轮84恒定啮合接合。关联于且整合到模块60的电马达不可旋转地联接到共用太阳轮84。

在模块60的这一示例性实现中，共用太阳轮构件84、内部载架构件88和内部及外部齿圈96、10与彼此且与中心输入构件80同轴。如下面将更详细地讨论的，模块60利用两个行星齿轮组并且利用两个分离的齿圈提供更大设计自由度(例如，更多传动比)，同时降低两个行星齿轮组中共用太阳轮84的复杂性。

具体参考图4和图4A，示出了模块70的示例性实现，现在将更详细地讨论。在一个示例性实现中，模块70包括共用太阳轮构件120和共用齿圈构件124以及集成电马达。在该示例性实现中，模块70包括中心输入构件128、第一或主架构件132、第一或主组行星齿轮构件136、第二架构件142和复合行星齿轮组144。

模块70中的集成电马达不可旋转地联接到共用太阳轮120，共用太阳轮120能够是与模块60中的共用太阳轮构件84相同或不同的共用太阳轮。根据本公开的一方面，输入构件128不可旋转地联接到第一架构件132，第一架构件132以可旋转方式支撑第一组行星齿轮构件136。第一组行星齿轮构件136与共用太阳轮构件120和共用齿圈构件124恒定啮合接合。第二架构件142将复合行星齿轮组144设置成与共用太阳轮120和共用齿圈124恒定啮合接合。具体地，在所示的示例性实施例中，复合行星齿轮组144包括与共用太阳轮120恒定啮合接合的多个外行星齿轮144A以及与共用齿圈124恒定啮合接合的相应多个内行星齿轮144B。

通过利用共用太阳轮120以及共用齿圈124，模块70允许更紧凑的子组件，这允许最终更紧凑组装的EVT 10。但是，与模块60中的分离齿圈96、110相比，模块70可以用共用齿圈124而允许较少设计自由度(例如，传动比)。

如以上简要讨论的，模块60和70能够复制或者组合以提供用于同轴组装的EVT 10构造和副轴或者偏移组装的EVT 10构造两者的四个选项。更具体地，对于组装的EVT 10的同轴构造和偏移构造两者，四个方案包括：(i)复制模块60，(ii)复制模块70，(iii)组合模块60和模块70(其中模块60接收发动机14的输入)，或者(iv)组合模块70与模块60(其中模块70接收发动机14的输入)。在每个实例或者组合方案中，模块60、70之一用作用于无换挡输入输出分离的EVT子组件或芯40，并且模块60、70中的另一者用作用于可换档电马达转矩增益的MSR子组件或芯。由此，共用相同杠杆图的模块60、70可以各种构造组合，以用于各种不同的车辆要求和/或架构。如上所述，这允许减低关联于用于FWD和RWD架构的单独EVTs和/或用于其中封装约束比其它车辆平台更严格的更小车辆平台的单独EVTs的设计的成本和复杂性。例如，模块70能够复制以用于更小车辆平台，以提供更紧凑的EVT组件。

根据本公开的一方面，EVT 10能够从套件组装或者成套提供，其中套件包括模块60和模块70，以作为用于组装的EVT 10的子组件方案。在这方面，机动车制造商能够在一个示例性方面以套件形式保持两个模块60、70，以及以同轴组装构造和偏移或者副轴组装构造两者以上述的可选组合(i)-(iv)中的一种或更多种制造(即，组装)具有EVT芯40和MSR芯50的EVT 10的各种不同构造。由此，在一个示例性实现中，EVT 10能够从模块60、70的套件组装成八种不同组装构造，该八种不同组装构造仅使用模块60、70以及用于这八种组合中的一些组合的副轴和传动齿轮。

下面特别参考图5和6描述用以形成组装的EVT 10的、模块60和70的两个示例组合(一个同轴，一个副轴)。应当理解，尽管下面具体讨论八种可能组合中的仅两种，但是本领域技术人员将容易理解，其他组合可以类似地组合，因为每个模块共用相同的四节点杠杆图，如下面将更详细地讨论的。

图5示出了一个示例模块组合，其中模块60被复制以形成用于RWD应用的、同轴或纵向对准布置的EVT 10。应当理解，虽然讨论将继续参考模块60作为同轴组件中的EVT 10的示例被复制，但是上面讨论的组合方案(ii)-(iv)也可以用于形成同轴组合结构的EVT 10。仅为了澄清的目的，图5中联接到发动机14的模块60将被称为模块60A，并且联接到末级传动18的模块60将被称为模块60B。在这方面，图5中的模块60A的共同部件(例如，行星齿轮组部件)还可以(在适用时)包括后缀“A”，并且图5中的模块60B的共同部件可以(在适用时)包括后缀“B”。

在图5所示的示例性实现中，模块60A用作具有无换档输入输出动力分离的EVT芯40，并且模块60B用作用于可换档电马达转矩扩增或者增益的MSR芯50。根据本公开的一个方面，模块60A连接到发动机14(也参见图1和图2)，并且模块60B连接到末级传动18(也参见图1和图2)。在这一实现中，与模块60A(即EVT芯40)相关联的集成电马达是适应性电马达54，并且与模块60B(即MSR芯50)相关联的集成电马达是主电马达44。组装的EVT 10的该实现还可以包括与用于纯电动操作模式的模块60A相关联的任选的输入制动器140以及与用于可换档转矩扩增的模块60B相关联的第一和第二转矩传动装置，例如制动器或离合器152、156，如将在下面更详细地讨论的。.

继续参考图5，内部齿圈96A不可旋转地联接到中心输出构件或轴160，该中心输出构件或轴160不可旋转地联接到末级传动18(也参见图1和图2)。外部齿圈110A不可旋转地联接到架88B。第一离合器152可以被控制以选择性地使外部齿圈110B接地，并且第二离合器156可以被控制以选择性地使内部齿圈96B接地，以提供两种不同的选择性电动机扭矩比或扩增。模块60A的输入轴80和模块60B的输出轴160在组装的EVT 10的这种构造中同轴且纵向布置，例如如图5所示。

图6示出了形成偏移或者副轴构造的组装的EVT 10的另一示例组合。如同上面结合图5讨论的示例一样，应当理解，虽然讨论将继续参考模块60和模块70被组装以形成EVT 10(即，组合选项(iv))，但也可以使用上述讨论的组合选项(i)-(iii)。在组装的EVT 10的该实现中，模块60用作EVT芯40，其中输入构件80联接到发动机14(也参见图1和图2)，并且模块70用作MSR芯50。类似于图5所示的组装的EVT 10的同轴实现，图6中的模块60包括联接到输入构件80以选择性地提供纯电动操作模式的任选的输入制动器140，并且内部齿圈96联接到输出轴或构件160，输出轴或构件160可联接到末级传动18(也参见图1和图2)。模块70包括用于选择性地使共用齿圈124接地的第一离合器152和用于选择性地使第二架构件142接地的第二离合器156。在图6所示的组装EVT 10的实现中，模块60中的集成电马达包括适应性电马达54，模块70的集成电马达包括主电马达44。

在EVT 10的这种偏移实现中，模块60的外部齿圈110包括与联接齿轮174啮合接合的外部轮齿170，联接齿轮174经由副轴178连接到第一架构件132。应当理解，联接齿轮174可以可选地在另一位置联接到外部齿圈110，例如通过与外部齿圈110的中心位置188相关联的任选的齿轮184实现，如图6中的虚线所示。然而，使用外部轮齿170的实现允许更特别适合于FWD应用的更轴向紧凑的偏移构造。

现在转到图7-7B，模块60和模块70以杠杆图形式示出为偏移构造的组装的EVT 10中的相应的EVT芯40和MSR芯50。本领域技术人员将容易地认识到以图7-7B所示的杠杆图形式的EVT 10适用于以图6所示的偏移构造以及图5所示的同轴构造组装的EVT 10的示意图，因为两个模块60、70共用相同的四节点杠杆图，如下面将更详细地讨论的。

然而，简而言之，并且例如继续参考图6，第一或主行星齿轮组由第一杠杆200表示，第二或副行星齿轮组由第二杠杆204表示。第一杠杆200包括三个节点208、210和212，这些节点分别对应于共用太阳轮构件84、架88和内部齿圈96。第二杠杆204包括三个节点220、224、228，这三个节点对应于共用太阳轮构件84、第二架102和外部齿圈110。从参考图6在图7中还可以看出的，适应性电马达54在节点208处联接到共用太阳轮构件84，并且发动机14在节点210处联接到架88。由杠杆200的节点212表示的内部齿圈96经由架102联接到杆204的节点224。

继续参考图6和图7，在节点228处表示的外部齿圈110经由联接齿轮174和副轴178联接到MSR芯50。如上所述，MSR芯50在该示例性实现中由模块70形成，并且在图7中用对应于模块70中的两个行星齿轮组的第一杠杆250和第二杠杆254表示。第一杠杆250包括分别对应于共用太阳轮120、第一架132和共用齿圈124的三个节点262、266、270。第二杆254包括分别对应于共用太阳轮120，共用齿圈124和第二架142的三个节点280、284、288。如上所述，第一离合器152与共用齿圈124且因此与节点284相关联，并且第二离合器156与第二架142且因此与节点288相关联。主电马达44不可旋转地连接到共用太阳轮120，且因此示出为关联于节点280。

本领域技术人员将理解，虽然参考图6中的偏移构造来讨论图7-7B，但是这些杠杆图同样适用于同轴构造，因为每个组件最终由四节点杠杆图表示，这将在下面更详细地讨论。此外，组装的EVT 10的杠杆图提供了EVT芯40的复合输入-输出分离的简化示意图。特别地，在图7的示例性杠杆图说明中，节点210和杠杆200示意性地示出了输入分离，并且节点224和杠杆204类似地示意性地示出了输出分离。

为了讨论的目的，对组装的EVT 10的每个芯或子组件，图7的杠杆图可以简化为一个杠杆图。根据本公开的一个方面，图7A示出了对于在图5、6中示意性地及在图7中以扩展杠杆图形式示出的组装的EVT 10的偏移或者同轴构造的这种。更具体地，图7A示出了用于在该示例性实现中用作EVT芯40的模块60的一个杠杆300，以及用作MSR芯50的模块70的一个杠杆304。如本领域技术人员将理解的，杠杆300是杠杆200和204的简化组合，杠杆304类似地是杠杆250和254的简化组合。

在图7A所示的示例中，杠杆300包括与适应性电马达54相关联的共用太阳节点310、与发动机14和任选的输入制动器140相关联的第一架或下节点314、表示联接的内部齿圈96和第二架102且与变速器的输出相关联的上节点318，和表示外齿圈110的顶节点322和表示MSR核心50的、到杆304的联接点。杠杆304包括与主电马达44相关联的共用太阳节点328、表示第一架132的下或架节点332、表示共用齿圈124并与第一离合器152相关联的上节点334，以及表示第二架142并与第二离合器156相关联的顶节点336。

图7B示出了表示组装的EVT 10的单个杠杆350，该组装的EVT 10利用模块60和模块70分别用作EVT芯40和MSR芯50。然而，应当理解，由于模块60、70共用相同的杠杆图，单个杠杆350用于表示采用模块60、70的任何组合的组装的EVT 10。杠杆350将杠杆304的多速能力结合到与主电马达44和组合的顶节点358相关联的两个马达速比的表示354。其他节点310、314和318保持与上面对于杠杆300所讨论的相同。本领域技术人员将容易理解，图7B的杠杆图以及图7和图7A的那些图可用于示出组装的EVT 10的各种操作条件，其示例将在下面更详细地讨论。

如上所述，根据本公开的各个方面的组装的EVT 10包括可构造和可扩展到各种不同的组装的EVT中的模块化构造。通过利用两个芯模块，即均共用相同最终4节点杠杆图的EVT核心40和MSR核心50，可以使用两个模块或子组件60、70来形成EVT 10的各种不同的组装构造。这允许汽车制造商能够将一个芯EVT系统用在具有FWD构造和RWD构造的方案的各种不同平台上。此外，模块60、70中的每一个可以共用主要部件，这允许进一步降低成本和复杂性。

根据本公开的各个方面，组装的EVT 10包括具有复合输入-输出分离的无换档EVT芯40和具有两个离合器152、156的可换挡MSR芯50，该可换挡MSR芯50允许主电马达44的两个选择性转矩扩增比或增益。在一个示例性方面，组装的EVT 10包括具有与主电马达44相关联的两个可换档增益的MSR芯50，并且不包括特别地与发动机14相关联的MSR(例如，在图2所示的发动机路径中)。将可换挡MSR芯50与主电马达44相关联提供改进的控制和更快的响应时间(例如，更少的滞后)，以及比MSR芯50在发动机14路径中更少的振动。此外，在主电马达44路径中具有MSR芯50的该示例性实现允许主电马达44的更有效使用(例如，能够使用具有扩增能力的更小电马达)以及比利用发动机14更有效的转矩扩增。

根据本公开的各个方面，组装的EVT 10的输入-输出分离EVT芯40提供了通过MSR芯50的两个离合器152、156的选择性接合来使主电马达44接地的能力，以提供固定牵引驱动，如例如参照图7所示的示例性组装的EVT 10构造在图9中所示的。EVT芯40的输入-输出分离允许主电马达44从输出或末级传动18分离，这与主电马达44路径中的可换档MSR芯50一起提供了使主电马达44接地并利用组装的EVT 10的原有固定齿轮用于牵引的能力。仅具有输入分离设计和/或无换档MSR的常规EVT不提供有效地使主电马达接地以用于固定驱动操作模式的能力。如本领域的普通技术人员将容易理解的，在具有仅输入分离构造的这种常规EVT中，主电马达速度直接联接到末级传动或与其相关联。

根据本公开的各个方面，组装的EVT 10包括与EVT芯40相关联的任选的输入制动器140，并且任选的输入制动器140被构造为被控制以选择性地使输入构件80接地并且因此选择性地使发动机14接地。选择性地使输入构件80接地允许用于EVT 10的纯电动操作模式。应当理解，组装的EVT 10可以包括模块60或模块70中的输入制动器140，其中任一个均可以用于各种组装方案中，以形成用于组装的EVT 10的EVT芯40。

在输入制动器140接合以使发动机14接地的情况下，组装的EVT 10能够仅利用电马达44和54启动车辆以及在正向和反向方向上提供推进转矩。在没有输入接地装置的常规EVT中，电马达之一将通常需要提供反作用转矩以将发动机保持在零速度，而第二电马达将提供驱动转矩。这里，受控的输入制动器140可以选择性地接地输入构件80，以提供这种反作用转矩。

使用两个电马达44、54以通过受控输入制动器140在向前和反向方向上提供驱动转矩的能力提供了关于从停止启动车辆的附加优点。当启动位于陡坡上的车辆时，这是特别有利的，在此情况下比在水平路面上需要更多的转矩。在这种情况下，本领域技术人员将理解，没有输入制动器的常规或单模式EVT通常不能从用作牵引马达的、两个电马达之一产生足够的驱动转矩，特别是因为通常需要储备以保护启动相关联的发动机。

此外，利用受控的输入制动器140使输入构件80且因此发动机14接地，转矩或负载可以在电马达44、45中或之间分离，从而允许电马达44、45的改进的操作效率和降低的操作温度。受控的输入制动器140还可以通过最小化电马达44、54和发动机14损失的总和来降低总系统的损耗，从而提供组装的EVT 10的改进的驱动和再生制动效率。对于本文公开的组装的EVT 10，受控的输入制动器140还可以用于简化发动机14的开-关转换，因为受控的输入制动器140可以以受控滑动方式操作，以便直接对发动机14施加转矩以使其以期望的速率减速。由于使用受控的输入制动器140，电马达54不需要提供反作用转矩，因此也可以帮助制动。

此外，本文讨论的组装的EVT 10的示例性构造利用与主电马达44相关联的可换挡MSR芯50和与EVT芯40和发动机14相关联的受控输入制动器140，提供了经由制动器140使发动机14接地以及使与MSR芯50相关联的两个离合器152、156中的一个接地的能力。因此，根据本公开的各个方面，组装的EVT 10提供了在纯电动模式下的可换档转矩扩增。

根据本公开的各个方面，组装的EVT 10通过使用输入-输出分离EVT芯40和MSR芯50提供了无制动坡道保持能力。如本领域普通技术人员将容易理解的，具有直接联接到末级传动(即，仅输入分离)的主电马达的常规EVT不能够在零速度下提供转矩。

具体参考图8(并且参考图5-7B)，使用来自图7B的简化的杠杆350以杠杆图形式示出了用于无制动坡道保持的组装的EVT 10的示例性操作模式。应当理解，下面讨论的无制动坡道保持操作模式是在上坡和下坡保持情况下组装的EVT 10的无制动坡道保持能力的一个示例。在图8中，无制动坡道保持操作模式由以虚线形式示出的杆杠350A表示。如可以看出的，表示组装的EVT 10的输出的上节点318保持在零速度，而副电马达54用作牵引马达，并且主电马达44用作发电机。在该示例性实现中，可以接合MSR离合器152，并且发动机14受控以在任选的输入制动器140打开或不接合以允许发动机14的曲轴旋转的情况下切断燃料。因此，在该示例性实现中，转矩由电动机44,54与处于燃料切断状态的发动机14共同供应，以提供无制动坡道保持而不需要与包括EVT 10的车辆动力系相关联的变矩器。在高交通流量条件和各种越野和/或岩石爬行情况下，无制动坡道保持会是特别有利的。

特别参考图9，利用杠杆350，组装的EVT 10示出为处于牵引操作模式。如上所述，具有EVT芯40的输入分离和输出分离的组装EVT 10提供使两个离合器152或MSR芯50的MSR 1或MSR 2接地的能力，从而提供用于牵引和/或其它类似目的的固定原有齿轮。图10示出了一种示例性的混合驱动操作模式，其中推进转矩由发动机和电力源两者提供。应当理解，虽然图10示出离合器156或MSR2被接地，但是如本领域技术人员将容易地理解的，离合器152或MSR1也可以接地以用于混合驱动操作。

图11同样利用杠杆350示出了组装的EVT 10的电驱动操作模式的一个示例。在所示示例中，发动机14通过输入制动器140接地，并且离合器156或MSR2被控制以使MSR芯50的第二行星齿轮组的顶节点接地，以提供主电马达44的期望扭矩扩增。类似于上面的讨论，将理解的是，当期望或者需要主电马达44的不同转矩扩增时，离合器152或MSR1可以替代地用于将MSR芯50的第一行星齿轮组的上节点接地。

如本文所讨论的，组装的EVT 10提供了模块化且可扩展的架构，从而提供以四种不同构造来组合两个芯子组件或模块的能力。这种能力允许降低汽车制造商设计和制造EVT的成本和复杂性。例如，组装的EVT 10的芯模块的模块化和可扩展性允许将这些模块以FWD构造(例如，偏移或副轴)和RWD构造(例如，同轴)这两种构造来组装。

此外，通过在组装的EVT 10中提供无换档复合输入-输出分离EVT芯以及在主电动机路径中的可换档MSR芯，组装的EVT 10更有效地利用较小的主电马达，并且由于无与内燃机的控制相关联的固有滞后时间而能够提供改进的控制和更快响应时间。此外，EVT芯40的输入-输出分离能力利用较不复杂的无换档构造提供了具有固定齿轮牵引能力和无制动坡道保持能力的组装EVT 10。任选输入制动器140还允许纯电动启动以及正向和反向推进。

应当理解，在本文中可以明确地预期各种示例之间的特征、元件、方法和/或功能的混合和匹配，使得本领域技术人员将从本教导认识到一个示例中的特征、元件和/或功能可以在适当情况下并入另一示例中，除非上文另有描述。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种模块化电动无级变速器，包括：

太阳轮共用模块(60)和太阳轮齿圈共用模块(70)中的至少一个，所述太阳轮共用模块和所述太阳轮齿圈共用模块被组装以形成具有可换档马达减速器(MSR)子组件(50)和电动无级变速器(EVT)子组件(40)的双模块电动无级变速器(10)；

所述太阳轮共用模块包括第一马达-发电机、第一输入构件(80)、第一主行星齿轮组和第一副行星齿轮组，所述第一主行星齿轮组和所述第一副行星齿轮组均具有相应的主齿圈构件和副齿圈构件(96、110)、主架构件和副架构件(88、102)以及关联的主小齿轮构件和副小齿轮构件(92、106)，这些小齿轮构件与单个第一共用太阳轮构件(84)啮合接合并且所述第一共用太阳轮构件(84)不可旋转地联接到所述第一马达-发电机，所述第一输入构件不可旋转地联接到所述主架构件；并且

所述太阳轮齿圈共用模块包括第二马达-发电机、第二输入构件(128)、单个第二共用太阳轮构件(120)和单个共用齿圈构件(124)、第二主行星齿轮组以及第二副行星齿轮组，所述第二主行星齿轮组具有以可旋转方式支撑小齿轮构件(136)与所述第二共用太阳轮构件和所述共用齿圈构件啮合接合的第二主架构件(132)，所述第二副行星齿轮组具有支撑外部小齿轮构件和内部小齿轮构件(144A、144B)彼此啮合接合的第二副架构件(142)，其中所述外部小齿轮构件(144A)与所述共用齿圈构件啮合接合，所述内部小齿轮构件(144B)与不可旋转地联接到所述第二马达-发电机的所述第二共用太阳轮构件啮合接合，所述第二输入构件不可旋转地联接到所述第二主架构件，

其中组装的双模块EVT(10)包括可操作地联接在一起的两个太阳轮共用模块(60)，其中一个太阳轮共用模块形成所述MSR子组件(50)，而另一个太阳轮共用模块形成所述EVT子组件(40)。

2.根据权利要求1所述的模块化电动无级变速器，其中所述MSR子组件(50)和所述EVT子组件(40)以同轴构造可操作地联接，以便每个子组件的旋转中心同轴地对准。

3.根据权利要求1所述的模块化电动无级变速器，其中所述EVT子组件(40)的所述第一输入构件(80)适合于联接到内燃机(14)，并且所述EVT子组件的副齿圈构件(110A)不可旋转地联接到所述MSR子组件(50)的第一输入构件；并且

其中组装的双模块EVT(10)进一步包括输出构件(160)，并且所述输出构件(160)不可旋转地联接到所述EVT子组件的主齿圈构件(96A)并且延伸穿过所述MSR子组件的第一输入构件。

4.根据权利要求3所述的模块化电动无级变速器，其中分别地在所述EVT子组件(40)和所述MSR子组件(50)的每一个中的第一副架构件(102A、102B)联接到同一子组件的主齿圈构件(96A、96B)。

5.根据权利要求3所述的模块化电动无级变速器，进一步包括：

第一转矩传输装置(156)和第二转矩传输装置(152)，所述第一转矩传输装置(156)和所述第二转矩传输装置(152)均关联于所述MSR子组件(50)且构造成被控制以选择性地分别使所述主齿圈构件(96B)和所述副齿圈构件(110B)接地，以选择性地提供用于与MSR子组件相关联的第一马达-发电机的可换档电马达转矩扩增。

6.根据权利要求5所述的模块化电动无级变速器，其中选择性地控制第一和第二转矩传输装置(156、152)中的每一个以使主齿圈构件和副齿圈构件(96B、110B)两者接地，为组装的双模块EVT(10)提供固定原有齿轮的牵引操作模式，其中第一输入构件(80)直接联接到输出构件(160)。

7.根据权利要求3所述的模块化电动无级变速器，进一步包括关联于所述EVT子组件(40)的转矩传输装置(140)，所述转矩传输装置(140)构造成被控制以选择性地使所述第一输入构件(80)接地，为组装的双模块EVT(10)提供纯电动操作模式。

8.一种模块化电动无级变速器，包括

太阳轮共用模块(60)和太阳轮齿圈共用模块(70)中的至少一个，所述太阳轮共用模块和所述太阳轮齿圈共用模块被组装以形成具有可换档马达减速器(MSR)子组件(50)和电动无级变速器(EVT)子组件(40)的双模块电动无级变速器(10)；

所述太阳轮共用模块包括第一马达-发电机、第一输入构件(80)、第一主行星齿轮组和第一副行星齿轮组，所述第一主行星齿轮组和所述第一副行星齿轮组均具有相应的主齿圈构件和副齿圈构件(96、110)、主架构件和副架构件(88、102)以及关联的主小齿轮构件和副小齿轮构件(92、106)，这些小齿轮构件与单个第一共用太阳轮构件(84)啮合接合并且所述第一共用太阳轮构件(84)不可旋转地联接到所述第一马达-发电机，所述第一输入构件不可旋转地联接到所述主架构件；并且

所述太阳轮齿圈共用模块包括第二马达-发电机、第二输入构件(128)、单个第二共用太阳轮构件(120)和单个共用齿圈构件(124)、第二主行星齿轮组以及第二副行星齿轮组，所述第二主行星齿轮组具有以可旋转方式支撑小齿轮构件(136)与所述第二共用太阳轮构件和所述共用齿圈构件啮合接合的第二主架构件(132)，所述第二副行星齿轮组具有支撑外部小齿轮构件和内部小齿轮构件(144A、144B)彼此啮合接合的第二副架构件(142)，其中所述外部小齿轮构件(144A)与所述共用齿圈构件啮合接合，所述内部小齿轮构件(144B)与不可旋转地联接到所述第二马达-发电机的所述第二共用太阳轮构件啮合接合，所述第二输入构件不可旋转地联接到所述第二主架构件，

其中组装的双模块EVT(10)包括与一个太阳轮齿圈共用模块(70)可操作地联接的一个太阳轮共用模块(60)，其中所述太阳轮共用模块形成所述EVT子组件(40)，以及所述太阳轮齿圈共用模块形成所述MSR子组件(50)。

9.根据权利要求8所述的模块化电动无级变速器，其中所述MSR子组件(50)和所述EVT子组件(40)以轴向偏移结构可操作地联接，以便每个子组件的旋转中心轴向偏移。

10.根据权利要求9所述的模块化电动无级变速器，进一步包括：

联接齿轮(174)，所述联接齿轮(174)将所述MSR子组件(50)可操作地联接到所述EVT子组件(40)；和

输出构件(160)，所述输出构件(160)不可旋转地联接到所述主齿圈构件(96)；

其中所述EVT子组件的第一输入构件(80)适合于联接到内燃机(14)，并且所述EVT子组件的副齿圈构件(110)与所述联接齿轮啮合接合，所述联接齿轮不可旋转地联接到所述MSR子组件(40)的第二主架构件(132)。

11.根据权利要求10所述的模块化电动无级变速器，其中所述EVT子组件(40)的副齿圈构件(110)包括与所述EVT子组件的副小齿轮构件(106)恒定啮合接合的内齿和与所述联接齿轮(174)恒定啮合接合的外齿(170)。

12.根据权利要求11所述的模块化电动无级变速器，其中所述EVT子组件(40)的所述第一副架构件(102)联接到所述EVT子组件的主齿圈(96)。

13.根据权利要求11所述的模块化电动无级变速器，进一步包括：

第一转矩传输装置(156)和第二转矩传输装置(152)，所述第一转矩传输装置和所述第二转矩传输装置均关联于所述MSR子组件(50)且构造成被控制以选择性地分别使所述第二副架构件(142)和所述共用齿圈构件(152)接地，以选择性地提供用于与MSR子组件相关联的第一马达-发电机的可换档电马达转矩扩增。

14.根据权利要求11所述的模块化电动无级变速器，进一步包括关联于所述EVT子组件(40)的转矩传输装置(140)，所述转矩传输装置(140)构造成被控制以选择性地使所述EVT子组件的所述第一输入构件(80)接地，为组装的双模块EVT(10)提供纯电动操作模式。

15.根据权利要求11所述的模块化电动无级变速器，进一步包括与MSR子组件(50)的第二共用太阳轮构件(120)不可旋转地联接的副轴，所述副轴以可旋转方式支撑所述联接齿轮(174)和所述第二主架构件(132)。