CN101135359B - 具有三个相互连接的齿轮组和制动器的混合动力结构 - Google Patents

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Abstract

本发明的电动无级变速器系列可提供低容量、低成本的电动无级变速器机构，该机构包括第一、第二和第三差动齿轮组、电池、三个可互换地用作电动机或发电机的电机以及至少一个制动器，该制动器操作成进行串联式混合反向操作。以协同方式操作三个电动机/发电机，以提供具有连续变化的速度范围(包括反向)的EVT。

Description

具有三个相互连接的齿轮组和制动器的混合动力结构
技术领域
本发明涉及具有三个行星齿轮组的电动无级变速器、三个电动机/发电机和至少一个制动器，它们可控制成提供连续的变速比范围。
背景技术
电动混合动力车辆可在显著的燃料经济性改进方面提供优于其传统对手的能力；然而，由于其相对高的成本/利益比而限制了其市场渗透。因此研制减小成本和改进车辆燃料经济性的混合动力技术是适当的。对混合动力车辆的成本的两个贡献是能量存储(电池)功率容量和在许多基于电动无级变速器(EVT)的混合动力系统中实现所有电气反向所需的电动机/发电机的尺寸。影响系统效率的一个因素是电动机/发电机的工作效率。
发明内容
本发明描述了一种无级混合变速器，其利用三个相互连接的行星齿轮组、电动机/发电机和制动器的组合给多模式的EVT提供串联式混合反向传动的能力，从而减小巨大且昂贵的能量存储(电池)的需要，以及在效率非常低的情况下最小化地操作电动机/发电机。在串联式混合反向传动模式中，使用来自发动机的功率驱动电动机/发电机中的至少一个以产生电能，并将产生的电能传输给其它电动机/发电机中的至少一个，以沿正向或反向驱动车辆。这种能力不再需要来自电池的大量功率来反向地驱动车辆。
本发明的无级混合变速器系列可提供低容量、低成本的电动无级变速器机构，该机构包括第一、第二和第三差动齿轮组、电池(或类似的能量存储器件)、三个可互换地用作电动机或发电机的电机以及至少一个制动器。优选地，差动齿轮组是行星齿轮组，但是也可以实施其它的齿轮布置，例如锥齿轮或位于偏轴上的差动齿轮。
在该描述中，第一、第二和第三行星齿轮组可以以任何顺序(即从左到右，从右到左等等)从第一编序号到第三。
三个行星齿轮组中的每个齿轮组都具有三个构件。每个行星齿轮组的第一、第二或第三构件可以是中心齿轮、环齿轮或行星架、或者可替换地主动齿轮(pinion)中的任何一个。
每个行星架可以是单主动齿轮架(简单式)或双主动齿轮架(复合式)。
输入轴与行星齿轮组的一个构件连续连接。输出轴与行星齿轮组的另一个构件连续连接。
第一互连构件将第一行星齿轮组的第一构件与第二行星齿轮组的第一构件连续连接。
第二互连构件将第一行星齿轮组的第二构件与第三行星齿轮组的第一构件连续连接。
第三互连构件将第二行星齿轮组的第二构件与第三行星齿轮组的第二构件连续连接。
第一电动机/发电机与第一或第二行星齿轮组的一个构件连接。
第二电动机/发电机与第二或第三行星齿轮组的一个构件连接。
第三电动机/发电机与第一或第三行星齿轮组的另一个构件连接。
电动机/发电机直接地或者通过其它行星齿轮组、通过具有或不具有增大扭矩的带式/链式或偏心齿轮与行星齿轮组的构件连接。
第一制动器将第一、第二或第三行星齿轮组的一个构件与一个固定构件(变速箱壳/机壳)选择性地连接。该制动器可操作成是构件保持固定，并能够在串联式混合模式下工作。使用第一制动器而不是电动机/发电机中的一个进行混合模式操作减小了电动机的扭矩能力要求并提高效率。此外，在仅仅电驱动(正向或反向)期间施加第一制动器可允许发动机在没有“发动机起动冲击”的情况下被起动。
可选地，附加的一个或多个制动器即第二或第三制动器将行星齿轮组的另一个构件与固定构件选择性地连接，并操作成在某些工作状况下使该行星齿轮组的构件选择性地保持固定以提供不同的EVT范围。
制动器还与一个或多个电动机/发电机并联连接，并在一些工作状况下被选择性地应用，否则的话，这些工作状况将要求多个电动机/发电机中的一个在零速或接近零速的状态下操作，由此通过防止低效率地使用电能保持零速或接近零速而提高了效率。这进一步降低了电动机/发电机的扭矩能力(尺寸)要求。
优选地，制动器通过电动机械的方式被致动，以消除对高压液压泵的需要和相关的损耗；然而，也可以使用其它传统的制动器致动方法。
以协同方式操作三个电动机/发电机，以在输入轴和输出轴之间产生连续变化的正向和反向速比，同时使电动机-发电机的转速最小和使系统的整体效率最优化。适当地选择行星齿轮组的齿槽宽度比以匹配特定的应用。
当结合随附的附图在下文详细描述实施本发明的最佳模式时，本发明的上面的特征和优点以及其它特征和优点将变得明显。
附图说明
图1是包括电动无级变速器的动力系的示意图，该变速器结合了本发明的系列构件，其中环齿轮/中心齿轮的齿槽宽度比为R1/S1＝2.34，R2/S2＝2.99，R3/S3＝2.50；
图2是包括电动无级变速器的动力系的示意图，该变速器结合了本发明的另一个系列构件，其中环齿轮/中心齿轮的齿槽宽度比为R1/S1＝2.34，R2/S2＝2.70，R3/S3＝2.50；
图3是包括电动无级变速器的动力系的示意图，该变速器结合了本发明的另一个系列构件，其中环齿轮/中心齿轮的齿槽宽度比为R1/S1＝2.34，R2/S2＝2.99，R3/S3＝2.50；
图4是包括电动无级变速器的动力系的示意图，该变速器结合了本发明的另一个系列构件，其中环齿轮/中心齿轮的齿槽宽度比为R1/S1＝2.34，R2/S2＝2.99，R3/S3＝2.50；
图5是包括电动无级变速器的动力系的示意图，该变速器结合了本发明的另一个系列构件，其中环齿轮/中心齿轮的齿槽宽度比为R1/S1＝2.34，R2/S2＝2.99，R3/S3＝2.50；
图6是包括电动无级变速器的动力系的示意图，该变速器结合了本发明的另一个系列构件，其中环齿轮/中心齿轮的齿槽宽度比为R1/S1＝2.34，R2/S2＝2.99，R3/S3＝2.50；
图7是包括电动无级变速器的动力系的示意图，该变速器结合了本发明的另一个系列构件，其中环齿轮/中心齿轮的齿槽宽度比为R1/S1＝2.34，R2/S2＝2.99，R3/S3＝2.50；
图8是包括电动无级变速器的动力系的示意图，该变速器结合了本发明的另一个系列构件，其中环齿轮/中心齿轮的齿槽宽度比为R1/S1＝2.34，R2/S2＝2.99，R3/S3＝2.50；以及
图9是包括电动无级变速器的动力系的示意图，该变速器结合了本发明的另一个系列构件，其中环齿轮/中心齿轮的齿槽宽度比为R1/S1＝1.51，R2/S2＝2.97，R3/S3＝1.86。
具体实施方式
参考图1，示出的动力系10包括与改进的电动无级变速器(EVT)的优选实施例连接的发动机12，该电动无级变速器一般用数字14表示。变速器14设计成接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。如所示出的，发动机12具有用作变速器14的输入构件17的输出轴。也可以在发动机12和变速器的输入构件17之间实施瞬时扭矩阻尼器(未示出)。
在示出的实施例中，发动机12是矿物燃料发动机，例如汽油发动机或柴油机，其可容易地适于提供通常以选定的每分钟转数(RPM)传递的可利用功率输出。
不管将发动机12与变速器输入构件17连接的方式，该变速器输入构件17可操作地与变速器14中的行星齿轮组连接。
变速器14的输出构件19与最终传动16连接。
变速器14应用了三个差动齿轮组，优选地其具有行星齿轮组20、30和40的性质。行星齿轮组20使用外齿轮构件24，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件24围绕在内齿轮构件22周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件26可转动地支撑多个行星齿轮27，使得每个行星齿轮27同时且衔接地啮合第一行星齿轮组20的外环齿轮构件24和内中心齿轮构件22。
行星齿轮组30也使用外齿轮构件34，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件34围绕在内齿轮构件32周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件36可转动地支撑多个行星齿轮37，使得每个行星齿轮37同时且衔接地啮合行星齿轮组30的外环齿轮构件34和内中心齿轮构件32。
行星齿轮组40也使用外齿轮构件44，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件44围绕在内齿轮构件42周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件46可转动地支撑多个行星齿轮47，使得每个行星齿轮47同时且衔接地啮合行星齿轮组40的外环齿轮构件44和内中心齿轮构件42。
输入轴17与行星齿轮组20的行星架构件26连续连接。输出轴19与行星齿轮组40的行星架构件46连续连接。
第一互连构件70将行星齿轮组20的行星架构件26与行星齿轮组30的环齿轮构件34连续连接。第二互连构件72将行星齿轮组20的环齿轮构件24与行星齿轮组40的环齿轮构件44连续连接。第三互连构件74将行星齿轮组30的行星架构件36与行星齿轮组40的中心齿轮构件42连续连接。
制动器50通过互连构件72将行星齿轮组20的环齿轮构件24和行星齿轮组40的环齿轮构件44与变速箱壳60选择性地连接。该制动器50启动串联式混合驱动模式，其中使用了来自发动机12的功率来驱动电动机/发动机80以产生电能，并将产生的电能传输给另外的电动机/发电机82、84中的至少一个，以驱动车辆前进或退后。
第一实施例10也各自地结合第一、第二和第三电动机/发电机80、82和84。第一电动机/发动机80的定子固定在变速箱壳60上。第一电动机/发动机80的转子固定在行星齿轮组20的中心齿轮构件22上
第二电动机/发动机82的定子固定在变速箱壳60上。第二电动机/发动机82的转子固定在行星齿轮组40的中心齿轮构件42上。
第三电动机/发动机84的定子固定在变速箱壳60上。第三电动机/发动机84的转子固定在行星齿轮组30的中心齿轮构件32上。
现在回到对电源的描述，从上面的描述可以明白，特别地参考图1，变速器14选择性地从发电动机12接收功率。混合变速器还从电源86接收功率，该电源可操作地与控制器88连接。电源86可以是一个或多个电池。在不改变本发明的思想的条件下，也可以使用能够提供、或存储和分配电能的其它电源如电容器或燃料电池来代替电池或者与电池相结合。输入轴和输出轴之间的速比由三个电动机/发电机的速度和行星齿轮组的环齿轮/中心齿轮齿槽宽度比确定。熟悉变速器领域的普通技术人员将认识到，通过适当地选择三个电动机/发电机的速度能够实现期望的输入/输出速比。
第二示例性实施例的描述
参考图2，示出的动力系110包括与改进的电动无级变速器(EVT)的另一个实施例连接的发动机12，该电动无级变速器一般用数字114表示。变速器114设计成接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。如所示出的，发动机12具有用作变速器114的输入构件17的输出轴。也可以在发动机12和变速器的输入构件17之间实施瞬时扭矩阻尼器(未示出)。
在示出的实施例中，发动机12是矿物燃料发动机，例如汽油发动机或柴油机，其可容易地适于提供通常以选定的每分钟转数(RPM)传递的可利用功率输出。
不管将发动机12与变速器输入构件17连接的方式，该变速器输入构件17可操作地与变速器114中的行星齿轮组连接。
变速器114的输出构件19与最终传动16连接。
变速器114应用了三个差动齿轮组，优选地其具有行星齿轮组120、130和140的性质。行星齿轮组120使用外齿轮构件124，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件124围绕在内齿轮构件122周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件126可转动地支撑多个行星齿轮127，使得每个行星齿轮127同时且衔接地啮合第一行星齿轮组120的外环齿轮构件124和内中心齿轮构件122。
行星齿轮组130也使用外齿轮构件134，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件134围绕在内齿轮构件132周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件136可转动地支撑多个行星齿轮137，使得每个行星齿轮137同时且衔接地啮合行星齿轮组130的外环齿轮构件134和内中心齿轮构件132。
行星齿轮组140也使用外齿轮构件144，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件144围绕在内齿轮构件142周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件146可转动地支撑多个行星齿轮147，使得每个行星齿轮147同时且衔接地啮合行星齿轮组140的外环齿轮构件144和内中心齿轮构件142。
输入轴17与行星齿轮组120的环齿轮构件124连续连接。输出轴19与行星齿轮组140的行星架构件146连续连接。
第一互连构件170将行星齿轮组120的环齿轮构件124与行星齿轮组130的环齿轮构件134连续连接。第二互连构件172将行星齿轮组120的行星架构件126与行星齿轮组140的环齿轮构件144连续连接。第三互连构件174将行星齿轮组130的行星架构件136与行星齿轮组140的中心齿轮构件142连续连接。
制动器150通过互连构件172将行星齿轮组120的行星架构件126和行星齿轮组140的环齿轮构件144与变速箱壳160选择性地连接。该制动器150以正向和反向的方式启动串联式混合模式操作。
第二实施例110也相应地结合第一、第二和第三电动机/发电机180、182和184。第一电动机/发动机180的定子固定在变速箱壳160上。第一电动机/发动机180的转子固定在行星齿轮组120的中心齿轮构件122上。
第二电动机/发动机182的定子固定在变速箱壳160上。第二电动机/发动机182的转子固定在行星齿轮组140的中心齿轮构件142上。
第三电动机/发动机184的定子固定在变速箱壳160上。第三电动机/发动机184的转子固定在行星齿轮组130的中心齿轮构件132上。
混合变速器114从发动机12接收功率，并且还与电源186交换电能，该电源可操作地与控制器188连接。
第三示例性实施例的描述
参考图3，示出的动力系210包括与改进的电动无级变速器(EVT)的另一个实施例连接的发动机12，该电动无级变速器一般用数字214表示。变速器214设计成接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。如所示出的，发动机12具有用作变速器214的输入构件17的输出轴。也可以在发动机12和变速器的输入构件17之间实施瞬时扭矩阻尼器(未示出)。
在示出的实施例中，发动机12是矿物燃料发动机，例如汽油发动机或柴油机，其可容易地适于提供通常以选定的每分钟转数(RPM)传递的可利用功率输出。
不管将发动机12与变速器输入构件17连接的方式，该变速器输入构件17可操作地与变速器214中的行星齿轮组连接。
变速器214的输出构件19与最终传动16连接。
变速器214应用了三个差动齿轮组，优选地其具有行星齿轮组220、230和240的性质。行星齿轮组220使用外齿轮构件224，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件224围绕在内齿轮构件222周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件226可转动地支撑多个行星齿轮227，使得每个行星齿轮227同时且衔接地啮合第一行星齿轮组220的外环齿轮构件224和内中心齿轮构件222。
行星齿轮组230也使用外齿轮构件234，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件234围绕在内齿轮构件232周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件236可转动地支撑多个行星齿轮237，使得每个行星齿轮237同时且衔接地啮合行星齿轮组230的外环齿轮构件234和内中心齿轮构件232。
行星齿轮组240也使用外齿轮构件244，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件244围绕在内齿轮构件242周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件246可转动地支撑多个行星齿轮247，使得每个行星齿轮247同时且衔接地啮合行星齿轮组240的外环齿轮构件244和内中心齿轮构件242。
输入轴17与行星齿轮组220的行星架构件226连续连接。输出轴19与行星齿轮组240的行星架构件246连续连接。
第一互连构件270将行星架构件226与行星架构件236连续连接。第二互连构件272将环齿轮构件224与环齿轮构件244连续连接。第三互连构件274将环齿轮构件234与中心齿轮构件242连续连接。
制动器250通过互连构件272将环齿轮构件224和环齿轮构件244与变速箱壳260选择性地连接。该制动器250以正向和反向的方式启动串联式混合模式操作。
实施例210也相应地结合第一、第二和第三电动机/发电机280、282和284。第一电动机/发动机280的定子固定在变速箱壳260上。第一电动机/发动机280的转子固定在行星齿轮组220的中心齿轮构件222上。
第二电动机/发动机282的定子固定在变速箱壳260上。第二电动机/发动机282的转子固定在行星齿轮组240的中心齿轮构件242上。
第三电动机/发动机284的定子固定在变速箱壳260上。第三电动机/发动机284的转子固定在行星齿轮组230的中心齿轮构件232上。
混合变速器214从发动机12接收功率，并且还与电源286交换电能，该电源可操作地与控制器288连接。
第四示例性实施例的描述
参考图4，示出的动力系310包括与改进的电动无级变速器(EVT)的另一个实施例连接的发动机12，该电动无级变速器一般用数字314表示。变速器314设计成接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。如所示出的，发动机12具有用作变速器314的输入构件17的输出轴。也可以在发动机12和变速器的输入构件17之间实施瞬时扭矩阻尼器(未示出)。
在示出的实施例中，发动机12是矿物燃料发动机，例如汽油发动机或柴油机，其可容易地适于提供通常以选定的每分钟转数(RPM)传递的可利用功率输出。
不管将发动机12与变速器输入构件17连接的方式，该变速器输入构件17可操作地与变速器314中的行星齿轮组连接。变速器314的输出构件19与最终传动16连接。
变速器314应用了三个差动齿轮组，优选地其具有行星齿轮组320、330和340的性质。行星齿轮组320使用外齿轮构件324，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件324围绕在内齿轮构件322周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件326可转动地支撑多个行星齿轮327，使得每个行星齿轮327同时且衔接地啮合第一行星齿轮组320的外环齿轮构件324和内中心齿轮构件322。
行星齿轮组330也使用外齿轮构件334，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件334围绕在内齿轮构件332周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件336可转动地支撑多个行星齿轮337，使得每个行星齿轮337同时且衔接地啮合行星齿轮组330的外环齿轮构件334和内中心齿轮构件332。
行星齿轮组340也使用外齿轮构件344，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件344围绕在内齿轮构件342周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件346可转动地支撑多个行星齿轮347，使得每个行星齿轮347同时且衔接地啮合行星齿轮组340的外环齿轮构件344和内中心齿轮构件342。
输入轴17与行星齿轮组320的环齿轮构件324连续连接。输出轴19与行星齿轮组340的行星架构件346连续连接。
第一互连构件370将环齿轮构件324与行星架构件336连续连接。第二互连构件372将行星架构件326与环齿轮构件344连续连接。第三互连构件374将环齿轮构件334与中心齿轮构件342连续连接。
制动器350通过互连构件372将行星架构件326和环齿轮构件344与变速箱壳360选择性地连接。该制动器350以正向和反向的方式启动串联式混合模式操作。
实施例310也相应地结合第一、第二和第三电动机/发电机380、382和384。第一电动机/发动机380的定子固定在变速箱壳360上。第一电动机/发动机380的转子固定在中心齿轮构件322上。
第二电动机/发动机382的定子固定在变速箱壳360上。第二电动机/发动机382的转子固定在中心齿轮构件342上。
第三电动机/发动机384的定子固定在变速箱壳360上。第三电机/发动机384的转子固定在中心齿轮构件332上。
混合变速器314从发动机12接收功率，并且还与电源386交换电能，该电源可操作地与控制器388连接。
第五示例性实施例的描述
参考图5，示出的动力系410包括与改进的电动无级变速器(EVT)的另一个实施例连接的发动机12，该电动无级变速器一般用数字414表示。变速器414设计成接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。如所示出的，发动机12具有用作变速器414的输入构件17的输出轴。也可以在发动机12和变速器的输入构件17之间实施瞬时扭矩阻尼器(未示出)。
在示出的实施例中，发动机12是矿物燃料发动机，例如汽油发动机或柴油机，其可容易地适于提供通常以选定的每分钟转数(RPM)传递的可利用功率输出。
不管将发动机12与变速器输入构件17连接的方式，该变速器输入构件17可操作地与变速器414中的行星齿轮组连接。变速器414的输出构件19与最终传动16连接。
变速器414应用了三个差动齿轮组，优选地其具有行星齿轮组420、430和440的性质。行星齿轮组420使用外齿轮构件424，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件424围绕在内齿轮构件422周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件426可转动地支撑多个行星齿轮427，使得每个行星齿轮427同时且衔接地啮合第一行星齿轮组420的外环齿轮构件424和内中心齿轮构件422。
行星齿轮组430也使用外齿轮构件434，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件434围绕在内齿轮构件432周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件436可转动地支撑多个行星齿轮437，使得每个行星齿轮437同时且衔接地啮合行星齿轮组430的外环齿轮构件434和内中心齿轮构件432。
行星齿轮组440也使用外齿轮构件444，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件444围绕在内齿轮构件442周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件446可转动地支撑多个行星齿轮447，使得每个行星齿轮447同时且衔接地啮合行星齿轮组440的外环齿轮构件444和内中心齿轮构件442。
输入轴17与行星架构件426连续连接。输出轴19与环齿轮构件444连续连接。
第一互连构件470将行星架构件426与行星架构件436连续连接。第二互连构件472将环齿轮构件424与行星架构件446连续连接。第三互连构件474将环齿轮构件434与中心齿轮构件442连续连接。
制动器450通过互连构件472将环齿轮构件424和行星架构件446与变速箱壳460选择性地连接。该制动器450以正向和反向的方式启动串联式混合模式操作。第二制动器452将中心齿轮构件442与变速箱壳460选择性地连接。
实施例410也相应地结合有第一、第二和第三电动机/发电机480、482和484。第一电动机/发动机480的定子固定在变速箱壳460上。第一电动机/发动机480的转子固定在中心齿轮构件422上。
第二电动机/发动机482的定子固定在变速箱壳460上。第二电动机/发动机482的转子固定在中心齿轮构件442上。
第三电动机/发动机484的定子固定在变速箱壳460上。第三电动机/发动机484的转子固定在中心齿轮构件432上。
混合变速器414从发动机12接收功率，并且还与电源486交换电能，该电源可操作地与控制器488连接。
第六示例性实施例的描述
参考图6，示出的动力系510包括与改进的电动无级变速器(EVT)的另一个实施例连接的发动机12，该电动无级变速器一般用数字514表示。变速器514设计成接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。如所示出的，发动机12具有用作变速器514的输入构件17的输出轴。也可以在发动机12和变速器的输入构件17之间实施瞬时扭矩阻尼器(未示出)。
在示出的实施例中，发动机12是矿物燃料发动机，例如汽油发动机或柴油机，其可容易地适于提供通常以选定的每分钟转数(RPM)传递的可利用功率输出。
不管将发动机12与变速器输入构件17连接的方式，该变速器输入构件17可操作地与变速器514中的行星齿轮组连接。变速器514的输出构件19与最终传动16连接。
变速器514应用了三个差动齿轮组，优选地其具有行星齿轮组520、530和540的性质。行星齿轮组520使用外齿轮构件524，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件524围绕在内齿轮构件522周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件526可转动地支撑多个行星齿轮527，使得每个行星齿轮527同时且衔接地啮合第一行星齿轮组520的外环齿轮构件524和内中心齿轮构件522。
行星齿轮组530也使用外齿轮构件534，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件534围绕在内齿轮构件532周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件536可转动地支撑多个行星齿轮537，使得每个行星齿轮537同时且衔接地啮合行星齿轮组530的外环齿轮构件534和内中心齿轮构件532。
行星齿轮组540也使用外齿轮构件544，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件544围绕在内齿轮构件542周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件546可转动地支撑多个行星齿轮547，使得每个行星齿轮547同时且衔接地啮合行星齿轮组540的外环齿轮构件544和内中心齿轮构件542。
输入轴17与中心齿轮构件522连续连接。输出轴19与行星架构件546连续连接。
第一互连构件570将行星架构件526与环齿轮构件534连续连接。第二互连构件572将环齿轮构件524与环齿轮构件544连续连接。第三互连构件574将行星架构件536与行星架构件546连续连接。
制动器550通过互连构件572将环齿轮构件524和环齿轮构件544与变速箱壳560选择性地连接。该制动器550以正向和反向的方式启动串联式混合模式操作。
实施例510也相应地结合有第一、第二和第三电动机/发电机580、582和584。第一电动机/发动机580的定子固定在变速箱壳560上。第一电动机/发动机580的转子固定在行星架构件526上。
第二电动机/发动机582的定子固定在变速箱壳560上。第二电动机/发动机582的转子固定在中心齿轮构件542上。
第三电动机/发动机584的定子固定在变速箱壳560上。第三电动机/发动机584的转子固定在中心齿轮构件532上。
混合变速器514从发动机12接收功率，并且还与电源586交换电能，该电源可操作地与控制器588连接。
第七示例性实施例的描述
参考图7，示出的动力系610包括与改进的电动无级变速器(EVT)的另一个实施例连接的发动机12，该电动无级变速器一般用数字614表示。变速器614设计成接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。如所示出的，发动机12具有用作变速器614的输入构件17的输出轴。也可以在发动机12和变速器的输入构件17之间实施瞬时扭矩阻尼器(未示出)。
在示出的实施例中，发动机12是矿物燃料发动机，例如汽油发动机或柴油机，其可容易地适于提供通常以选定的每分钟转数(RPM)传递的可利用功率输出。
不管将发动机12与变速器输入构件17连接的方式，该变速器输入构件17可操作地与变速器614中的行星齿轮组连接。变速器614的输出构件19与最终传动16连接。
变速器614应用了三个差动齿轮组，优选地其具有行星齿轮组620、630和640的性质。行星齿轮组620使用外齿轮构件624，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件624围绕在内齿轮构件622周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件626可转动地支撑多个行星齿轮627，使得每个行星齿轮627同时且衔接地啮合第一行星齿轮组620的外环齿轮构件624和内中心齿轮构件622。
行星齿轮组630也使用外齿轮构件634，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件634围绕在内齿轮构件632周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件636可转动地支撑多个行星齿轮637，使得每个行星齿轮637同时且衔接地啮合行星齿轮组630的外环齿轮构件634和内中心齿轮构件632。
行星齿轮组640也使用外齿轮构件644，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件644围绕在内齿轮构件642周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件646可转动地支撑多个行星齿轮647，使得每个行星齿轮647同时且衔接地啮合行星齿轮组640的外环齿轮构件644和内中心齿轮构件642。
输入轴17与行星架构件626连续连接。输出轴19与环齿轮构件644连续连接。
第一互连构件670将行星架构件626与环齿轮构件634连续连接。第二互连构件672将环齿轮构件624与行星架构件646连续连接。第三互连构件674将行星架构件636与中心齿轮构件642连续连接。
制动器650通过互连构件672将环齿轮构件624和行星架构件646与变速箱壳660选择性地连接。该制动器650以正向和反向的方式启动串联式混合模式操作。第二制动器652将中心齿轮构件642与变速箱壳660选择性地连接。
实施例610也相应地结合第一、第二和第三电动机/发电机680、682和684。第一电动机/发动机680的定子固定在变速箱壳660上。
第一电动机/发动机680的转子固定在中心齿轮构件622上。
第二电动机/发动机682的定子固定在变速箱壳660上。第二电动机/发动机682的转子固定在中心齿轮构件642上。
第三电动机/发动机684的定子固定在变速箱壳660上。第三电动机/发动机684的转子固定在中心齿轮构件632上。
混合变速器614从发动机12接收功率，并且还与电源686交换电能，该电源可操作地与控制器688连接。
第八示例性实施例的描述
参考图8，示出的动力系710包括与改进的电动无级变速器(EVT)的另一个实施例连接的发动机12，该电动无级变速器一般用数字714表示。变速器714设计成接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。如所示出的，发动机12具有用作变速器714的输入构件17的输出轴。也可以在发动机12和变速器的输入构件17之间实施瞬时扭矩阻尼器(未示出)。
在示出的实施例中，发动机12是矿物燃料发动机，例如汽油发动机或柴油机，其可容易地适于提供通常以选定的每分钟转数(RPM)传递的可利用功率输出。
不管将发动机12与变速器输入构件17连接的方式，该变速器输入构件17可操作地与变速器714中的行星齿轮组连接。变速器714的输出构件19与最终传动16连接。
变速器714应用了三个差动齿轮组，优选地其具有行星齿轮组720、730和740的性质。行星齿轮组720使用外齿轮构件724，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件724围绕在内齿轮构件722周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件726可转动地支撑多个行星齿轮727，使得每个行星齿轮727同时且衔接地啮合第一行星齿轮组720的外环齿轮构件724和内中心齿轮构件722。
行星齿轮组730也使用外齿轮构件734，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件734围绕在内齿轮构件732周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件736可转动地支撑多个行星齿轮737，使得每个行星齿轮737同时且衔接地啮合行星齿轮组730的外环齿轮构件734和内中心齿轮构件732。
行星齿轮组740也使用外齿轮构件744，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件744围绕在内齿轮构件742周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件746可转动地支撑多个行星齿轮747，使得每个行星齿轮747同时且衔接地啮合行星齿轮组740的外环齿轮构件744和内中心齿轮构件742。
输入轴17与行星架构件726连续连接。输出轴19与行星架构件746连续连接。
第一互连构件770将环齿轮构件724与行星架构件736连续连接。第二互连构件772将中心齿轮构件722与环齿轮构件744连续连接。第三互连构件774将环齿轮构件734与行星架构件746连续连接。
第一制动器750通过互连构件772将中心齿轮构件722和环齿轮构件744与变速箱壳760选择性地连接。该制动器750以正向和方向的方式启动串联式混合模式操作。第二制动器752将中心齿轮构件742与变速箱壳760选择性地连接。第三制动器754通过互连构件770将行星架构件736和环齿轮构件724与变速箱壳760选择性地连接。
实施例710也相应地结合有第一、第二和第三电动机/发电机780、782和784。第一电动机/发动机780的定子固定在变速箱壳760上。第一电动机/发动机780的转子固定在中心齿轮构件742上。
第二电动机/发动机782的定子固定在变速箱壳760上。第二电动机/发动机782的转子固定在中心齿轮构件732上。
第三电动机/发动机784的定子固定在变速箱壳760上。第三电动机/发动机784的转子通过互连构件770固定在环齿轮构件724和行星架构件736上。
混合变速器714从发动机12接收功率，并且还与电源786交换电能，该电源可操作地与控制器788连接。
第九示例性实施例的描述
参考图9，示出的动力系810包括与改进的电动无级变速器(EVT)的另一个实施例连接的发动机12，该电动无级变速器一般用数字814表示。变速器814设计成接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。如所示出的，发动机12具有用作变速器814的输入构件17的输出轴。也可以在发动机12和变速器的输入构件17之间实施瞬时扭矩阻尼器(未示出)。
在示出的实施例中，发动机12是矿物燃料发动机，例如汽油发动机或柴油机，其可容易地适于提供通常以选定的每分钟转数(RPM)传递的可利用功率输出。
不管将发动机12与变速器输入构件17连接的方式，该变速器输入构件17可操作地与变速器814中的行星齿轮组连接。变速器814的输出构件19与最终传动16连接。
变速器814应用了三个差动齿轮组，优选地其具有行星齿轮组820、830和840的性质。行星齿轮组820使用外齿轮构件824，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件824围绕在内齿轮构件822周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件826可转动地支撑多个行星齿轮827，使得每个行星齿轮827同时且衔接地啮合第一行星齿轮组820的外环齿轮构件824和内中心齿轮构件822。
行星齿轮组830也使用外齿轮构件834，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件834围绕在内齿轮构件832周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件836可转动地支撑多个行星齿轮837、838，使得每个行星齿轮837啮合外环齿轮构件834，以及每个行星齿轮838同时且衔接地啮合行星齿轮组830的内中心齿轮构件832和相应的行星齿轮837。
行星齿轮组840也使用外齿轮构件844，其通常称为环齿轮。该环齿轮构件844围绕在内齿轮构件842周围，该内齿轮构件通常称为中心齿轮。行星架构件846可转动地支撑多个行星齿轮847，使得每个行星齿轮847同时且衔接地啮合行星齿轮组840的外环齿轮构件844和内中心齿轮构件842。
输入轴17与环齿轮构件824连续连接。输出轴19与行星架构件846连续连接。
第一互连构件870将中心齿轮构件822与环齿轮构件834连续连接。第二互连构件872将行星架构件826与中心齿轮构件842连续连接。第三互连构件874将中心齿轮构件832与环齿轮构件844连续连接。
制动器850将行星架构件826与变速箱壳860选择性地连接。该制动器850以正向和反向的方式启动串联式混合模式操作。
实施例810也相应地结合第一、第二和第三电动机/发电机880、882和884。第一电动机/发动机880的定子固定在变速箱壳860上。第一电动机/发动机880的转子通过偏心传动890例如皮带或链条固定在环齿轮构件834上，该偏心传动可改变速比。
第二电动机/发动机882的定子固定在变速箱壳860上。第二电动机/发动机882的转子固定在行星架构件836上。
第三电动机/发动机884的定子固定在变速箱壳860上。第三电动机/发动机884的转子通过偏心齿轮892固定在环齿轮构件844上，该偏心齿轮可改变速比。
混合变速器814从发动机12接收功率，并且还与电源886交换电能，该电源可操作地与控制器888连接。
尽管已经详细描述了实施本发明最佳方式，熟悉本发明所涉及领域的人员将认识到，实施本发明的各种可替换设计和实施例都落入随附的权利要求的范围。

Claims (16)

1.一种电动无级变速器，包括：
从发动机接收功率的输入构件；
输出构件；
第一、第二和第三电动机/发电机；
第一、第二和第三差动齿轮组，所述第一、第二和第三差动齿轮组中的每一个差动齿轮组具有第一、第二和第三构件；
所述输入构件与所述第一、第二和第三差动齿轮组的一个构件连续连接，并且所述输出构件与所述第一、第二和第三差动齿轮组的另一个构件连续连接；
第一互连构件，其将所述第一差动齿轮组的所述第一构件与所述第二差动齿轮组的所述第一构件连续连接；
第二互连构件，其将所述第一差动齿轮组的所述第二构件与所述第三差动齿轮组的所述第一构件连续连接；
第三互连构件，其将所述第二差动齿轮组的所述第二构件与所述第三差动齿轮组的所述第二构件连续连接；
制动器，其将所述第一、第二或第三差动齿轮组的一个构件与一个固定构件选择性地连接，以在电动无级变速器中进行串联式混合反向操作，在串联式混合反向操作中，使用来自发动机的功率驱动第一、第二和第三电动机/发电机中的至少一个以产生电能，并将产生的电能传输给其它电动机/发电机中的至少一个，以沿正向或反向驱动车辆；
所述第一电动机/发电机与所述第一或第二差动齿轮组的一个构件连续连接；
所述第二电动机/发电机与所述第二或第三差动齿轮组的一个构件连续连接；
所述第三电动机/发电机与所述第一或第三差动齿轮组的一个构件连续连接；
其中以协同方式操作所述第一、第二和第三电动机/发电机，以在所述输入构件和所述输出构件之间为电动无级变速器提供连续变化的速比范围。
2.如权利要求1所述的电动无级变速器，其中所述第一、第二和第三差动齿轮组是行星齿轮组。
3.如权利要求2所述的电动无级变速器，其中每个所述行星齿轮组的行星架是单主动齿轮架。
4.如权利要求2所述的电动无级变速器，其中所述行星齿轮组的至少一个行星架是双主动齿轮架。
5.如权利要求1所述的电动无级变速器，还包括
第二制动器，其将所述第一、第二和第三差动齿轮组的另一个构件与所述固定构件选择性地连接。
6.如权利要求5所述的电动无级变速器，还包括
第三制动器，其将所述第一、第二和第三差动齿轮组的再一个构件与所述固定构件选择性地连接。
7.如权利要求1所述的电动无级变速器，其中至少一个所述电动机/发电机通过固定的或者可变的速比装置与所述齿轮组连接。
8.如权利要求7所述的电动无级变速器，其中所述速比装置是传统的齿轮组、皮带传动、链条传动或其组合。
9.一种电动无级变速器，包括：
从发动机接收功率的输入构件；
输出构件；
第一、第二和第三电动机/发电机；
第一、第二和第三差动齿轮组，所述第一、第二和第三差动齿轮组中的每一个差动齿轮组具有第一、第二和第三构件；
所述输入构件与所述第一、第二和第三差动齿轮组的一个构件连续连接，并且所述输出构件与所述第一、第二和第三差动齿轮组的另一个构件连续连接；
第一互连构件，其将所述第一差动齿轮组的所述第一构件与所述第二差动齿轮组的所述第一构件连续连接；
第二互连构件，其将所述第一差动齿轮组的所述第二构件与所述第三差动齿轮组的所述第一构件连续连接；
第三互连构件，其将所述第二差动齿轮组的所述第二构件与所述第三差动齿轮组的所述第二构件连续连接；
制动器，其将所述第一、第二或第三差动齿轮组的一个构件与一个固定构件选择性地连接，以在电动无级变速器中进行串联式混合反向操作，在串联式混合反向操作中，使用来自发动机的功率驱动第一、第二和第三电动机/发电机中的至少一个以产生电能，并将产生的电能传输给其它电动机/发电机中的至少一个，以沿正向或反向驱动车辆；
所述第一、第二和第三电动机/发电机与所述第一、第二和第三差动齿轮组的构件连续连接；
其中以协同方式操作所述第一、第二和第三电动机/发电机，以在所述输入构件和所述输出构件之间为电动无级变速器提供连续变化的速比范围。
10.如权利要求9所述的电动无级变速器，其中所述第一、第二和第三差动齿轮组是行星齿轮组。
11.如权利要求10所述的电动无级变速器，其中每个所述行星齿轮组的行星架是单主动齿轮架。
12.如权利要求10所述的电动无级变速器，其中所述行星齿轮组的至少一个行星架是双主动齿轮架。
13.如权利要求9所述的电动无级变速器，还包括：
第二制动器，其将所述第一、第二和第三差动齿轮组的另一个构件与所述固定构件选择性地连接。
14.如权利要求13所述的电动无级变速器，还包括：
第三制动器，其将所述第一、第二和第三差动齿轮组的再一个构件与所述固定构件选择性地连接。
15.如权利要求10所述的电动无级变速器，其中至少一个所述电动机/发电机通过固定的或者可变的速比装置与所述齿轮组连接。
16.如权利要求15所述的电动无级变速器，其中所述速比装置是传统的齿轮组，皮带传动，链条传动或其组合。
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