CN101988567A - 动力传动装置和动力传动系统 - Google Patents

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Abstract

一种动力传动装置包括行星齿轮组和第一连接装置和第二连接装置。行星齿轮组接收来自动力源的动力并且将其输出至动力从动构件。第一连接装置通过单独的路径连接行星齿轮组的第一转子和第二转子。第二连接装置通过单独的路径连接行星齿轮组的第二转子和第三转子。控制器选择地可操作在第一操作模式和第二操作模式下，在第一操作模式下第二连接装置接合，同时第一连接结构分离，在第二操作模式下第二连接装置接合，同时第一连接结构分离。这确保在动力源、动力从动构件和与动力传动装置之间的适当机械连接，从而符合动力传动装置的运行条件。

Description

动力传动装置和动力传动系统
本发明的背景
1技术领域
本发明总体涉及一种动力传动装置和一种使用所述动力传动装置的动力传动系统，所述动力传动装置装备有相互之间互锁以将动力或转矩从动力源传递到动力从动构件的多个动力分配转子。
2背景技术
·已知有上述类型的动力传动装置用于混合动力汽车中，其装备有由内燃发动机和电动机提供的动力源，和动力或转矩从动力源传递至其上的从动轮。例如，动力传动装置，如用于混合动力汽车，通常包括行星轮系，其由三个转子组成：中心齿轮、行星架、和环形齿轮，其与发电机、内燃发动机、和电动机机械连接。所述汽车的从动轮机械连接至电动机。行星轮系设计成使得：当转矩被施加到中心齿轮或者环形齿轮上时，其带动行星架旋转以使内燃机的转轴转动，从而起动内燃发动机。在发动机起动之后，发动机的转矩通过行星架传递至从动轮。
·例如，日本专利首次公开号为No.2006-308039的文献公开了上述类型的动力传动装置。
如上所述，动力传动装置被这样设计以便行星轮系的与动力源和从动轮机械连接的转子被固定，其可导致动力源、动力从动构件、和动力传动装置之间不适当的机械连接，这导致了在汽车行驶情况下动力源和动力从动构件之间的动力传递路径的传动比不匹配。
发明内容
因此，本发明的首要目标是提供一种动力传动装置，其装备有动力分配装置，并且运行以在动力源、动力从动构件和动力分配装置之间建立适合的机械连接，其中动力分配装置由相互之间互锁的多个转子组成以将动力或转矩从动力源传递到动力从动构件。
根据本发明的一个方面，提供一种可被用于混合动力汽车以在动力源和从动轮之间传递动力或转矩的动力传动装置。该动力传动装置包括：(a)动力分配装置，其装备有三个转子：第一、第二和第三转子，其可操作以互相互锁以分配在第一、第二和第三转子之间输出的动力，并且将动力以转动能形式输出，第一、第二、和第三转子中的一个操作以通过它们之间的机械连接接收由动力源以转矩形式产生的输入动力，第一、第二和第三转子中的另一个操作以通过它们之间的机械连接将动力输出到动力从动构件，动力传动装置设计成使得第一、第二和第三转子中的一个的转速取决于第一、第二和第三转子中剩下的两个的转速；(b)第一连接装置，其操作以通过独立于第一、第二、和第三转子延伸的第一动力传递路径在第一与第二转子之间建立机械连接；(c)第二连接装置，其操作以通过独立于第一、第二、和第三转子延伸的第二动力传递路径在第二和第三转子之间建立机械连接；和(d)控制器，以操作以控制动力在动力源和动力从动构件之间的传递。控制器选择地可操作在第一操作模式和第二操作模式下。在第一操作模式，控制器通过第一连接装置建立机械连接，同时通过第二连接装置阻断机械连接。在第二操作模式，控制器通过第二连接装置建立机械连接，同时通过第一连接装置阻断机械连接。
特别地，第一操作模式和第二操作模式可被选择性地切换，从而在动力源、动力从动构件、动力分配装置的转子之间实现期望的连接，以匹配动力传动装置的操作条件。
动力分配装置可具有转子，在第一和第二操作模式中的至少一种模式下，一个连接至动力源，另一个连接至动力从动构件。在此情况下，转子中的一个的转速取决于转子中的剩余两个。因此，在第一和第二操作模式中的至少一种模式下，第一至第三转子的转速取决于动力源和动力从动构件的转速。
在本发明的优选方式中，动力传动装置还包括转轴、直接连接至转轴的第一离合器、和直接连接至转轴的第二离合器。转轴机械连接至动力分配装置的第二转子，并操作以随着第二转子的旋转而旋转。第一离合器操作以将转轴机械地连接至第一转子。第二离合器操作以将转轴机械连接至第三转子。第一和第二离合器到相同转轴的直接机械连接允许第一和第二离合器相互靠近地设置，因此，利于第一和第二离合器的容易布局。在第一和第二离合器是液压型的情况下，其结果是易于设计液压路径并且允许整个动力传动装置在尺寸上得以减小。
当第一和第二转子的每个旋转方向符号具有正值和负值中的预选一个时，从第一和第二转子输出的旋转能在第一操作模式中符号彼此相反，同时，从第二和第三转子输出的旋转能在第二操作模式中符号彼此相同或为零。参照图6(a)，第一转子是第二行星齿轮组24的中心齿轮S。第二转子是第二行星齿轮组24的行星架C。第三转子是第一行星齿轮组22的行星架C。动力传动装置设计成使得：当第二行星齿轮组24的中心齿轮S和行星架C的旋转方向符号设置为正和负值中的一个时，从第一行星齿轮组22的行星架C输出的旋转能或动力和从第二行星齿轮组24的行星架C输出的旋转能或动力的符号彼此相同或为零(0)。这使发动机12能够在第二操作模式中被起动。
特别地，在第一操作模式，从第一和第二转子输出的旋转能符号彼此相反，从而产生能量的循环。能量的循环的优点在于可实现所谓的空档，其中第三转子的速度甚至在第一和第二转子的速度绝对值大于零(0)时为零(0)，但缺点在于降低了能量效率。相应地，当缺点变得明显时，不适宜使用第一操作模式。在第二操作模式中，动力不在第二和第三转子之间循环。控制器可切换第一操作模式至第二操作模式，在第一操作模式中，第一和第二转子的旋转方向符号是固定的，进行动力循环，在第二操作模式，动力不循环，换句话说，在不颠倒第一和第二转子的情况下，将动力传动装置的动力被循环的操作条件改变为动力传动装置的动力不被循环的操作条件。
旋转能的符号表示了能量是从转子输出还是输入至转子。
在第一和第二操作模式中动力从动构件被连接至第三转子。换句话说，第一和第二转子连接至动力源，以便在第一操作模式中由动力源产生的能量可以在第一和第二转子之间循环。
第一、第二、和第三转子链成使得其转速在列线图中位于直线上。
第一和第二连接装置中的一个操作以把转速位于列线图两端的第一、第二、和第三转子中的两个连接起来，或者以把转速位于列线图一端和两端之间的中间的第一、第二、和第三转子中的两个连接起来。
第一和第二连接装置中的一个包括变速器。在变速器的输出-输入速度比用自变量表示，并且从动力源到动力从动轮的动力传递路径的输出-输入速度比通过关于自变量的因变量表示的函数中，该函数的一阶导数值的符号在第一操作模式中与其在第二操作模式中相反。特别地，当第一操作模式被切换到第二操作模式时，通过将速度变量的输出-输入速度比在相反于进入第二操作模式之前方向的方向上改变，可在相反于第一操作模式下方向的方向上改变作为因变量的输出-输入速度比。这允许可被调节的输出-输入速度比范围得到增加，其可允许变速器的尺寸得到减小。
动力源可在第一和第二操作模式中都机械连接至第一转子。动力从动构件可在第一和第二操作模式中都机械连接至第三转子。特别地，动力源连接至第一转子或第二转子，从而引起动力在第一操作模式中在第一转子和第二转子之间的循环以实现空档。
第二转子和第三转子的转矩与第一转子的转矩大小成比例。在第一和第二操作模式中动力源可机械连接至第二转子，同时在第一和第二操作模式中动力从动构件可机械连接至第三转子。特别地，动力源连接至第一转子或第二转子，从而引起动力在第一操作模式中在第一转子和第二转子间的循环以实现空档。进一步地，当在第二操作模式中没有负载施加至第一转子(也就是第一转子的转矩为零)时，这将使第二和第三转子的转矩为零(0)，以便第二和第三转子通过第二连接装置直接相互连接。
在第一和第二操作模式中第二转子可机械连接至变速器。
在第一和第二操作模式中第一转子可机械连接至变速器。
在第一和第二操作模式中第三转子可机械连接至变速器。
控制器用于在第一操作模式和第二操作模式之间切换。第一和第二连接装置中的至少一个包括第二模式切换变速器，其用来改变第二和第三转子中至少一个的转速以补偿在第一操作模式被切换至第二操作模式时第二和第三转子间的速度差以建立在第二和第三转子间的机械连接。特别地，当第一操作模式切换至第二操作模式时，第二转子和第三转子之间的速度差将大致为零(0)，从而避免它们之间的转矩传递的破坏。
第二模式切换变速器可具有固定的输出-输入速度比。这允许简化第二模式切换变速器的结构。
第一和第二连接装置中的至少一个包括第一模式切换变速器，其用来改变第一和第二转子中至少一个的转速以补偿当第二操作模式被切换至第一操作模式时第一和第二转子间的速度差以建立在第一和第二转子间的机械连接。特别地，当第二操作模式切换至第一操作模式时，第一转子和第二转子之间的速度差将大致为零(0)，从而避免它们之间的转矩传递的破坏。
第一模式切换变速器可具有固定的输出-输入速度比。这允许简化第二模式切换变速器的结构。
动力分配装置可包括装备有中心齿轮、行星架、和环形齿轮的第一行星齿轮组和装备有中心齿轮、行星架、和环形齿轮的第二行星齿轮组。第一行星齿轮组的中心齿轮、行星架和环形齿轮中的两个机械连接至第二行星齿轮组的中心齿轮、行星架和环形齿轮中的两个。第一和第二行星齿轮组的中心齿轮、行星架和环形齿轮分为在列线图中具有转速相互不同的四组，动力分配装置的三个转子属于该四组中的三个。
动力分配装置的第一、第二、和第三转子可替代地由差速齿轮的半轴齿轮(侧齿轮)、小齿轮和环形齿轮执行。
动力源可以是安装于机动车中的主发动机，同时动力从动构件可以是机动车的从动轮。
动力源可以通过旋转电机器和内燃机实现。第一、第二、和第三转子可链成使得其转速在列线图中排成直线。动力分配装置还包括在列线图中位于直线上的第四转子。动力传动装置还可包括：第一动力传动控制装置，其用于选择性地建立和阻断动力从第一到第四转子中的用作起动转子以起动内燃机的一个转子传递至内燃机；和第二动力传动控制装置，其用于选择性地建立和阻断动力从内燃机传递至第一到第四转子中的用作动力传递转子且不是起动转子的一个转子。特别地，起动转子可施加转矩至内燃机的转轴上，同时发动机的转矩可被施加于动力传递转子。换句话说，内燃机可通过使用起动转子的转矩来起动，从而消除对单独的发动机起动器的需求。动力在起动转子、动力传递转子和内燃机之间的传递可被选择性地建立和阻断，从而避免当内燃机静止(停工)时对内燃机转轴施加转矩引起的不必要的能量消耗，并且还使得在内燃机的转轴、起动转子和动力传递转子之间的动力传递能够基于其间速度差建立或阻断。
第一动力传动控制装置可包括电控阻断器，其用于阻断动力在起动转子和内燃机转轴之间的传递。这避免了在需要起动内燃机之前动力从起动转子到内燃机转轴的传递，从而使得因在需要起动内燃机之前施加至内燃机转轴的转矩所引起的不必要的能量消耗最小化。
第一动力传动控制装置还可包括单向传动装置，其在起动转子的转速相对于内燃机转轴的转速为非负的条件下传递动力至内燃机。当燃料在内燃机的燃烧室中燃烧时，产生了转矩，这将导致发动机转轴的速度迅速提高。当发动机转轴的旋转这种变化时，其可能引起存在于动力传动装置的转矩脉动。单向传动装置操作以在内燃机转轴的速度增大并超过起动转子的速度时，阻断动力从内燃机转轴至起动转子的传递，从而避免动力从发动机到起动转子的传递。
第二动力传动控制装置可包括单向传动装置，其在内燃机转轴的转速相对于动力传递转子的速度为非负的条件下传递来自内燃机的动力。当需要将内燃机转轴机械连接至动力传递转子以施加内燃机的转矩至动力传递转子时，其可通过使转轴的速度与动力传递转子的速度达到一致然后使它们机械连接来平稳实现。然而，这要求精密控制。因此，本发明的动力传动装置具有单向传动装置，以在发动机转轴的速度与动力传递转子的速度达到一致时的时刻，以简单的方式开始将由发动机输出的动力传递至动力传递转子。
起动转子的转速的绝对值小于或等于动力传递转子的转速的绝对值。容易降低起动转子的速度，其使得在起动发动机起动转子和发动机转轴的速度差能够得到降低。
根据本发明的第二方面，提供一种用于车辆的动力传动系统，其包括上述的动力传动装置和负载转矩应用装置，负载转矩应用装置用于控制第一动力传动装置的操作以当要求制动车辆时施加内燃机的负载转矩至起动转子。这用来补偿由旋转电机的再生操作产生的负载转矩的不足，以产生制动力。
动力传动系统被优选地设计成使得从输入(为旋转电机器)延伸至输出(为从动轮)的动力传递路径的总输出-输入速度比可被调节至足够低的速度值。这是因为允许减小旋转电机器的尺寸，从而导致由旋转电机器的再生操作产生的负载转矩的不足。上述设计可通过将旋转电机器机械连接至四个转子中的在第一操作模式中未被机械联结到从动轮的两个转子并且通过变速器与所述两个转子中的一个建立连接来实现。
附图说明
通过下文给出的详细描述及本发明的优选实施例的附图，本发明将被更充分的理解，然而，其不应将本发明限制到具体实施例，而是仅仅旨在解释和理解。
在图中：
图1是示出根据本发明第一实施例的安装于车辆的混合动力系统中的动力传动装置的方框图；
图2是示出图1的动力传动装置的内部结构的剖视图；
图3(a)是示出当车辆被马达发电机起动时的动力传递路径的示意方框图；
图3(b)是示出随内燃机的速度一起图1的动力传动装置的动力分配装置的操作的列线图；
图4(a)是示出当内燃机由图1的动力分配装置起动时的动力传递路径的示意方框图；
图4(b)是示出随内燃机的速度一起动力分配装置的操作的列线图；
图5(a)是示出在图1的动力传动装置处在第一操作模式时传递发动机转矩的动力传递路径的示意方框图；
图5(b)是示出如图5(a)所示在第一操作模式中随内燃机的速度一起动力分配装置的操作的列线图；
图6(a)是示出在图1的动力传动装置处在第二操作模式即高速区域时传递发动机转矩的动力传递路径的示意方框图；
图6(b)是图示仅从马达发电机输出正或负转矩的情况的部分示意方框图；
图6(c)是图示仅从内燃机输出正或负转矩的情况的部分示意方框图；
图7(a)是示出当第一操作模式被切换到第二操作模式时图1中动力传动装置中的动力传递的效率的图表；
图7(b)是示出当第一操作模式被切换到第二操作模式时图1中动力传动装置中的总输出-输入速度比的图表；
图8是示出根据本发明第二实施例的动力传动装置的方框图；
图9是示出根据本发明第三实施例的动力传动装置的方框图；
图10是示出根据本发明第四实施例的动力传动装置的方框图；
图11(a)是示出根据本发明第五实施例的动力传动装置的示意方框图；
图11(b)是示出当车辆的从动轮在向后方向运行时随内燃机的速度一起动力分配装置的操作的列线图；
图11(c)是示出当车辆的从动轮在向前方向运行时随内燃机的速度一起动力分配装置的操作的列线图；
图12(a)是示出根据本发明第六实施例的动力传动装置的示意方框图；
图12(b)是示出当车辆的从动轮在向后方向运行时随内燃机的速度一起动力分配装置的操作的列线图；
图12(c)是示出当车辆的从动轮在向前方向运行时随内燃机的速度一起动力分配装置的操作的列线图；
图13(a)示出根据本发明第七实施例的动力传动装置的示意方框图；
图13(b)是示出图13(a)的动力传动装置的总输出-输入速度比的变化的视图；
图14是示出本发明的动力传动装置可能的档位排列的方框图；
图15(a)是动力传动装置的变型的透视图；
图15(b)是动力传动装置的变型的透视图；
图16(a)，16(b)，和16(c)是示出行星齿轮组至(多个)动力源和动力从动构件的可能的机械连接的例子的视图；
图17(a)和17(b)是示出变速器在本发明的动力传动装置中的可能布局的方框图；
图18(a)和18(b)是示出第一实施例的动力传动装置的变型的方框图；
图19(a)和19(b)是示出第一实施例的动力传动装置的变型的方框图；
图20(a)和20(b)是示出第一实施例的动力传动装置的变型的方框图；
图21(a)至21(j)是示出本发明的动力分配装置的变型结构的列线图；
图22(a)至图22(j)是示出本发明的动力分配装置的变型结构的列线图；
图23(a)和23(b)是动力传动装置的变型的透视图；
图24是示出第一实施例的动力传动装置的变型的方框图；
图25是图示第一实施例的动力传动装置的变型的剖视图；
图26是图示第一实施例的动力传动装置的变型的剖视图；和
图27是图示在发动机制动模式中第一实施例的动力传动装置的变型的方框图。
具体实施方式
参考附图，其中在若干视图中相同的参考数字表示相同的部件，具体到图1，示出了根据本发明第一实施例的安装在混合动力系统中的动力传动装置。混合动力系统可用于所谓的混合动力汽车中。
混合动力系统包括马达发电机10和动力分配装置20。马达发电机10由三相交流(ac)马达发电装置成，且用于动力产生装置或随同内燃机12的主发动机。动力分配装置20用于在设置于其中的动力分配转子，换句话说，在机动车辆的马达发电机10、内燃机(例如，汽油发动机)12和机动车的从动轮14之间分配待被输出的动力或转矩。
动力分配装置20包括第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24。第一行星卤轮组22具有机械联结至第二行星齿轮组24的行星架C的环形齿轮R，且还具有机械联结至第二行星齿轮组24的中心齿轮S的中心齿轮S。马达发电机10的输出轴10a(即转轴)机械连接至第二行星齿轮组24的环形齿轮R。车辆的从动轮14机械连接至第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C。特别地，第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C通过通常的差速齿轮、通常的驱动轴和齿轮组件G6机械连接至从动轮14。注意：动力分配装置20的转子(其在下面也被称为动力分配转子)，如这里提及的，并不限于第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S、行星架C和环形齿轮R，而是可额外地或仅仅包括差速齿轮的转动部分和/或驱动轴。
第一行星齿轮组22的行星架C通过离合器30机械连接至内燃机12的曲轴(也就是转轴12a)。离合器30用作电子控制机械阻断器以阻断或阻止动力(转矩)在第一行星齿轮组22的行星架C和转轴12a之间的传递。在该实施例中，离合器30是常开型。
单向轴承34设置在第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S和发动机12的转轴12a之间。单向轴承34用作单向传动控制装置以在转轴12a的转速不低于第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S的转速的情况下允许动力(转矩)从发动机12到第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S的传递。换句话说，单向轴承34用于使中心齿轮S跟随发动机12的转轴12a的旋转，除非中心齿轮S的转速高于转轴12a的转速。
第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S通过连续变速传动装置(CVT)36、离合器C1和齿轮组件G3机械连接至马达发电机10的转轴10a。换句话说，第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S链成以在没有动力分配装置20的接合中心齿轮S的转子(也就是动力分配转子)或转动部分的情况下接收来自马达发电机10的转矩。齿轮组件G3用作反转齿轮以使第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S的速度与第二行星齿轮组24的环形齿轮R的速度定向成具有相互不同的符号(也就是方向)。齿轮组件G3的齿数可与第二行星齿轮组24的环形齿轮R的齿数一样或不一样。CVT36，如本实施例中使用的，是使用金属的或橡胶带的机械型。离合器C1用作电子控制液压阻断器以阻断或断开动力在CVT36和第二行星齿轮组24的环形齿轮R之间的传递。
通过CVT36、离合器C2和齿轮组件G4，第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S还被机械地连接至第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C。离合器C2用作电子控制液压阻断器以阻止动力在第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C的组与CVT36之间的传递。
液压系统还包括控制器40以控制动力传动装置的运行。特别地，控制器40用于致动离合器30、C1和C2以控制动力传动装置的运行，并且确定用于发动机12的控制变量。控制器40还用于控制电动力变换器(EPC)电路42的运行以确定用于马达发电机10的控制变量。
图2是示出了动力传动装置的机械结构的截面图。
第一和第二行星齿轮组22和24具有中心齿轮S，其彼此同轴设置并互相机械连接。中心齿轮S通过CVT36的滑轮36a、带36c和滑轮36b还被连接至转轴ax。离合器C1和C2直接连接至转轴ax以建立或阻止转轴ax和齿轮组件G3之间以及转轴ax和齿轮组件G4之间的机械连接。离合器C1和C2直接连接至转轴ax利于容易减小离合器C1和C2和动力传动装置的尺寸。这是因为工作流体流通通过的液压线路被允许互相靠近设置。
动力传动装置被这样设计以便可选择地在第一操作模式或第二操作模式下运行。在第一操作模式，离合器C1处于接合状态，同时离合器C2位于分离状态。在第二操作模式，离合器C1处于分离状态，同时离合器C2位于接合状态。在下面将分别描述动力传动装置在第一操作模式和第二操作模式下的运行和当将第一操作模式切换到第二操作模式时车辆运行状态的顺序。
第一操作模式
第一操作模式是由马达发电机10实现车辆起动运行的起动模式。下面将参考附图3(a)和3(b)描述第一操作模式。附图3(a)图示了当车辆起动时的动力传递路径。附图3(b)是图示了随内燃机12的速度一起动力分配装置20的运行的列线图。在所示出的情况下，离合器30被分离以阻断内燃机12和第一行星齿轮组22的行星架C之间的连接。
在附图2(a)和2(b)的例子中，内燃机12停止。组成动力分配装置20的第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的转子的速度取决于马达发电机10的速度和CVT36的传动比(也称作输出-输入速度比、变速比、滑轮比，或者CVT比)。特别地，在附图2(b)的列线图中，第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S的速度(也就是附图2(b)中动力传递转子的速度)、第一行星齿轮组22的行星架C的速度(也就是附图2(b)中起动转子的速度)、第一行星齿轮组22的环形齿轮R的速度和第二行星齿轮组24的行星架C的速度(也就是附图2(b)的输出速度)、和第二行星齿轮组24的环形齿轮R的速度(也就是MG10的速度)位于斜直线上。因此，动力分配装置20的除第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S和第二行星齿轮组24的环形齿轮R之外的转子的速度通过确定中心齿轮S和第二行星齿轮组24的环形齿轮R的速度来设置。第一和第二行星齿轮组22和24的中心齿轮S、行星架C、和环形齿轮R互相连接地旋转。例如，取决于中心齿轮S和环形齿轮R的速度，只有行星架C的速度可为零(0)。
该实施例的动力传动装置的结构设计成以使马达发电机10在起动车辆时能产生更高程度的转矩，而不需要增大马达发电机10的尺寸。这是由于以下原因。
在第二行星齿轮组24中，如果将：中心齿轮S的齿数Zs与环形齿轮R的齿数Zr的比(也就是Zs/Zr)定义为ρ，马达发电机10的速度Nm与中心齿轮S的速度Ns的比(也就是Nm/Ns)定义为β，和环形齿轮R、中心齿轮S、行星架C、和马达发电机10的转矩分别定义为Tr、Ts、Tc、和Tm，则满足以下列出的方程式。
Tr＝-Tc/(1+ρ)                                (c1)
Ts＝-ρTc/(1+ρ)                              (c2)
β(Tm+Tr)＝Ts                                 (c3)
使用方程式(c1)和(c2)消去方程式(c3)中的转矩Tr和Ts，我们得到
Tc＝(1+ρ)Tm/{(ρ/β)-1}                      (c4)
方程式(c4)示出了第二行星齿轮组24的行星架C(即，动力分配装置20的输出轴)的转矩Tc的显著增加，换句话说，传递至从动轮14的转矩通过使比ρ和β彼此逼近来实现。这确保了在不需增大马达发电机10的尺寸的情况下为起动车辆所需的转矩。
在下面将描述发动机12的起动控制。
附图4(a)和4(b)示出了起动发动机12的动力传动装置的运行。附图4(a)图示了当发动机12被起动时的动力传递路径。附图4(b)是示出随发动机12的速度一起动力分配装置20的运行的列线图。
当要求起动发动机12时，控制器40使离合器30接合以通过离合器30将第一行星齿轮组22的行星架C的转矩(也就是起动转子的转矩)传递至发动机12的转轴12a，因此实现发动机12的转轴12a的初始旋转。发动机12的转轴12a由第一行星齿轮组22的行星架C的旋转来驱动或转动。当发动机12的转轴12a的速度增加至给定值时，控制器40开始控制发动机12中的燃料燃烧。在当发动机12被转动之后燃料开始燃烧时的最初阶段，转轴12a上的转矩快速增大，使得其速度快速增加。由在发动机12中最初的燃料燃烧引起的转矩脉动至动力分配装置20的传递，可通过选择CVT36的传动比来消除，以大大增加从发动机12(也就是转矩输入)延伸至从动轮14(也就是转矩输出)的动力传递路径的总传动比(也就是输出-输入速度比)。当发动机12的起动完成时，控制器40使离合器30分离。
附图5(a)和5(b)示出了当发动机12起动以后动力传动装置的运行。附图5(a)图示了动力传递路径，通过其可传递由发动机12输出的转矩。附图5(b)示出表示了随发动机12的速度一起动力分配装置20的运行的列线图。将离合器30分离以阻断发动机12和第一行星齿轮组22的行星架C之间的连接。
在发动机12起动以后，发动机12的转轴12a的速度达到第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S的速度(也就是动力传递转子的速度)，因此将发动机12的转矩赋予给动力分配装置20。在转矩从发动机12传递至动力分配装置20后，控制器40可使马达发电机10操作为发电机运行或者关闭动力变换器电路42以将马达发电机10置于无负载运行。
从以上讨论显然可知，本实施例的动力传动装置能够在由马达发电机10供能的车辆运转期间起动内燃机12，换句话说，在不使用装备有电动机的典型发动机起动器的情况下马达发电机10的运行期间起动内燃机12。用于起动发动机12的转子(也就是第一行星齿轮组22的行星架C)和发动机12的转矩被传递至其上的转子(也就是第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S)被设计成为分离的，换句话说，布置成互相独立，因此使得来自发动机12转矩被传至其上的转子的速度在发动机12起动后迅速提高。这导致发动机12在有效运行区域内运行的时间增加。
第二操作模式
附图6(a)图示了在第二操作模式下的动力传动装置的动力传递路径。第一和第二行星齿轮组22和24的中心齿轮S机械连接至第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C。附图6(b)图示了正或负转矩仅仅由马达发电机10输出的情形。附图6(c)图示了正或负转矩仅仅由发动机12输出的情形。第一行星齿轮组22没有对转矩传递起作用，因此从附图6(b)和6(c)中省略。特别地，从以上方程式(c1)和(c2)中可明显看出，当行星架C的转矩Tc为零(0)时，将引起中心齿轮S的转矩Ts和环形齿轮R的转矩Tr为零(0)，使得第一行星齿轮组22没有对转矩传递起作用。
附图6(b)中的操作模式在能量效率方面高于第一操作模式。这是因为动力分配装置20设计成以便在第一操作模式下第二行星齿轮组24的行星架C和第二行星齿轮组24的中心齿轮S的输出转动能量(也就是动力)的符号彼此相反，而在附图6(b)的操作模式下符号彼此相同(也就是负号(-))。特别地，当动力分配装置20的动力分配转子中的两个通过延伸在动力分配装置20外的机械路径互相机械连接，并且所述两个转子的输出转动能量的符号彼此不同时，能量或动力从所述两个转子中的一个传递至另一个转子，因此导致能量效率的降低。相反地，在附图6(b)中的例子中，第二行星齿轮组24的行星架C的动力和第二行星齿轮组24的中心齿轮S的动力，它们通过延伸在动力分配装置20外的机械路径通过CVT36互相耦合，符号相同，因此导致与第一操作模式下相比能量效率增加。从每个行星齿轮组22和24的三个转子中的一个输入的动力被完全分配在剩余的两个转子之间的模式，在下面将被称作为动力分配模式。
注意在附图6(b)右侧的表中，中心齿轮S、行星架C和环形齿轮R中每个的旋转方向的加(+)和减(-)号代表相反的方向：其正常方向和反向，转动能量(也就是动力)的加(+)号表示转动能量从动力分配装置20输出，转矩的加(+)和减(-)号限定成以便满足转矩和转动方向的符号的积是转动能量(也就是动力)的符号的条件。动力的循环仅仅取决于动力分配装置20的转子的动力的符号是否彼此相同。附图6(b)的表基于如下事实得到，即：环形齿轮R和行星架C的转矩符号不同，且中心齿轮S和行星架C的转矩符号也不同(见方程式(c1)和(c2))，且中心齿轮S、行星架C和环形齿轮R的旋转方向的符号相同(见附图5(b)的列线图)。
附图6(c)的操作模式在能量效率方面也高于第一操作模式。这是因为由发动机12输出的转矩通过CVT36直接传递至从动轮14(如附图6(c)中由“out”所指示)，使得能量不被通过动力分配装置20输出至驱动轮14。这种操作模式通过将环形齿轮R的转矩Tr设置为零(0)以引起中心齿轮S的转矩Ts和行星架Tc的转矩Tc为零(0)(见Eqs.(c1)和(c2))来实现。
当要求在第二操作模式下起动内燃机12时，控制器40使离合器30接合以将第一行星齿轮组22的行星架C连接至发动机12的转轴12a。在该模式下，动力分配装置20链成使得当第二行星齿轮组24的中心齿轮S和行星架C的旋转方向的符号被设置为正值和负值中的一个时，从第一行星齿轮组22的行星架C输出的旋转能量或动力和从第二行星齿轮组24的行星架C输出的旋转能量或动力符号彼此相同或为零(0)。在第一操作模式中，如上所述，第二行星齿轮组24的中心齿轮S和行星架C的旋转能量的符号彼此相反。
能量效率较低的第一操作模式用于起动发动机12的原因是因为第一操作模式可实现在马达发电机10或发动机12的运行期间将从动轮14的速度置于零(0)的所谓的齿轮空档，并还可增大转矩输出。齿轮空档在第一操作模式下得到建立，因为第一操作模式引起动力在动力分配装置20的转子之间的循环，其是对能量效率降低起作用的因素。特别地，当动力分配装置20处于齿轮空档时，输出到从动轮14的旋转能量(也就是动力)的量将为零(0)。如果动力没有通过延伸穿过马达发电机10、发动机12、和动力分配装置20的环形机械路径循环时，根据能量守恒定律将造成马达发电机10或发动机12的输出能量在动力分配装置20中被完全消耗为热能量。这将导致没有用于分配动力的动力分配装置20的不实用结构，换句话说，其中转子没有用作动力分配装置20的动力分配转子。因此，动力的循环对于实现齿轮空档是必须的，除非存在除环形机械路径之外的另一路径使从动力分配装置20输出的能量通过。
从第一操作模式切换到第二操作模式
附图7(a)和7(b)示范了当发动机12的输出被输入到从动轮14时从第一操作模式到第二操作模式的切换。当进入第一操作模式时，控制器40可连续改变CVT36的传动比以将车辆行驶的方向从向后(也就是逆时针方向)改变到向前(也就是顺时针方向)。当达到给定的CVT36的传动比时，动力传动装置的操作模式切换为第二操作模式，因此与在第一操作模式下改变CVT36的传动比相比提高了动力传动效率。
控制器40在动力传动装置的总传动比(也就是总的输出输入速度比)为恒定的条件下执行第一到第二操作模式的切换，动力传动装置的总传动比是马达发电机10或内燃机12的速度(也就是输入至动力传动装置的输入转速)与从动轮14的速度(也就是从动力传动装置输出的输出转速)的比。此外，当动力分配装置20的通过离合器C1连接在一起的一些动力分配转子的速度与通过离合器C2连接在一起的一些动力分配转子的速度相同时，控制器40做出第一到第二操作模式的切换，换句话说，离合器C2的输入侧和输出侧上的转速是相同的。这允许离合器C1和C2在第一操作模式切换至第二操作模式的瞬时同时接合，因.此避免了至从动轮14的转矩传递遗漏。将离合器C1和C2在第一操作模式切换至第二操作模式瞬间同时地置于接合状态并不总是必要的。离合器C2可在离合器C1被分离时的给定时间期间后或刚好在离合器C1被分离后接合，只要这样的时间延迟处在运行车辆的可接受范围内，换句话说，少量的转矩传递遗漏对于车辆行驶是可以接受的。
如附图1所示，转矩传递遗漏通过齿轮组件G3和G4来消除。第二行星齿轮组24的中心齿轮S、行星架C和环形齿轮R的速度彼此完全相同或者彼此完全不同。本实施例的第二行星齿轮组24设计成以便在列线图中中心齿轮S的速度符号与环形齿轮R的速度符号相反。因此，中心齿轮S、行星架C和环形齿轮R的速度除在它们全部为零(0)时之外总是彼此不同。因此，仅对于CVT36来说不可能实现通过离合器C1连接在一起的一些动力分配转子的速度与通过离合器C2连接在一起的一些动力分配转子的速度相同的条件。这种实现需要：设置在第二行星齿轮组24的环形齿轮R和离合器C1之间的齿轮组件G3与设置在第二行星齿轮组24的行星架C和离合器C2之间的齿轮组件G4中的至少一个来补偿中心齿轮S和环形齿轮R之间或者中心齿轮S和行星架C之间的速度差。在本实施例中，齿轮组件G3用作反转齿轮是必要的，且因此本身能够实现上述补偿，然而，动力传动装置设计为还具有齿轮组件G4。消除转矩传递遗漏所需要的齿轮组件G3和G4和CVT36的传动比由“齿轮组件Gn的排列”部分给出，其将在下面对第七实施例的说明中出现。
本实施例的混合动力系统(也就是动力传动装置)的结构提供以下优点。
1)动力传动装置设计为在动力在动力分配装置20的转子之间循环的第一操作模式和动力循环没有产生的第二操作模式之间切换。这允许在第一操作模式使用动力循环建立齿轮空档和在高速区域利用第二操作模式提高能量效率。
2)离合器C1和C2直接连接至动力传动装置的转轴ax，因此易于使离合器C1和C2互相靠近布置，从而允许动力传动装置的尺寸减小。
3)离合器C1和C2设计为互相独立地接合，因此易于避免至从动轮14的转矩传递遗漏。
4)在第一操作模式下，动力传动装置使从动轮14连接至动力分配装置20的动力分配转子中的除设置在循环动力的环形机械路径中之外的转子，因此能建立有用的齿轮空档。
5)动力传动装置具有机械措施(也就是齿轮组件G3和G4)来补偿中心齿轮S和环形齿轮R之间或者中心齿轮S和行星架C之间的速度差，因此消除在从第一操作模式切换至第二操作模式时至从动轮14的转矩传递的瞬间遗漏。
6)动力传动装置装备有：第一动力传动控制装置(也就是离合器30)，其建立或阻断转矩在动力分配装置20的起动转子(也就是第一行星齿轮组22的行星架C)和发动机12的转轴12a之间的传递；和第二动力传动控制装置(也就是单向轴承34)，其建立或阻断转矩在动力分配装置20的动力传递转子(也就是第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S)和发动机12的转轴12a之间的传递，因此确保了在由马达发电机10提供动力的车辆行驶期间发动机12的起动，且在发动机12起动以后迅速将发动机12的速度带到有效的运行范围。
7)如以上描述，第一动力传动控制装置通过电子控制离合器30执行以建立或阻断动力分配装置20的起动转子(也就是第一行星齿轮组22的行星架C)和发动机12的转轴12a之间的转矩传递，因此避免了在发动机12起动前从起动转子到发动机12的转矩传递错误，从而将动力传动装置中的能量或动力消耗减到最小。
8)如以上描述，第二动力传递控制装置通过单向轴承34执行，其在发动机12的转轴12a的速度不低于动力传递转子的速度的情况下，建立从发动机12的转轴12a到动力分配装置20的动力传递转子(也就是第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S)的转矩传递。换句话说，当发动机12的转轴12a的速度同中心齿轮S的速度一致时，发动机12输出的转矩自动地传递至中心齿轮S。此外，当发动机12运行时，但不必需使用发动机12的转矩，控制器40可使发动机12的速度低于第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S的速度以在无载条件下运行发动机12。
9)动力分配装置20设计成以便第一行星齿轮组22的行星架C(其用于施加初始转矩至发动机12)的速度将小于第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S(转矩从发动机12尽可能地传递至其上)的速度，因此在发动机12起动以后能够马上迅速地使发动机12在有效运行范围内运行。
10)转子中的两个(也就是本实施中第二行星齿轮组24的转子)，其在列线图中具有速度的右端和左端，机械连接至马达发电机10，因此能够使马达发电机10在有效的运行范围内运行一段延长的时间。
11)如上所述，对于第二行星齿轮组24的转子中的两个，其在列线图中分别具有最右边速度和最左边速度，一个转子通过CVT36机械连接至马达发电机10，因此能够使得该两个转子的速度被互相独立地控制，类似于两个马达发电机分别用于连接两个转子的情况。在使用这样两个马达发电机的情况下，当电能供应给用作电动机的另一个马达发电机时，这种结构还可消除由操作为发电机的马达电动机中的一个所产生的电能损失。
12)对于在列线图中分别具有不同速度的四个转子组(也就是(a)第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S，(b)第一行星齿轮组22的行星架C，(c)第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C，和(d)第二行星齿轮组24的环形齿轮R)，除了用于增加初始转矩至发动机12以便起动它的一个转子组以外的一个转子组(也就是第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C)机械连接至从动轮14，因此易于从动轮14在正常方向或反方向的旋转和停止它们。用于给发动机12施加初始转矩的转子的速度可独立于从动轮14的速度而设置。
13)动力分配装置20如此地设计以将第一行星齿轮组22的三个转子中的两个分别机械连接至第二行星齿轮组24的三个转子中的两个，从而使得动力分配装置20的四组在列线图中按速度排列成一条直线，如图3(b)所示。
附图8图示了根据本发明第二实施例的动力传动系统。与图1使用的相同的参考标记表示相同的部件，且它们的解释在这里被省略。
调节装置44(也就是车辆附件)安装在混合动力车辆中且由动力分配装置20提供动力。空气调节装置44装备有压缩机(未示出)，其具有机械连接至第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S的从动轴，使得转矩从中心齿轮S供应到压缩机。如上所述，动力传动装置能够在从动轮14静止时使第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S在除为零(0)之外的速度下旋转，且因此当停车时运行空气调节设备44。
空气调节设备44与第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S的机械连接没有影响以上所述的动力循环。因此，本实施例的动力传动装置的结构具有与如在第一实施例的结构中由第一和第二操作模式产生的有益优点相同的优点。
如上所述，第二实施例的动力传动装置的结构额外于优点(1)至(13)，还具有以下优点。
(14)动力分配装置20设计为用于空气调节设备44的动力源，因此消除了用于运行空气调节设备44的另外的电动机的需要。
附图9图示了根据本发明的第三实施例的动力传动系统。与图1使用的相同的参考标记表示相同的部件，且它们的详细说明在这里被省略。
动力分配装置20仅由一个单独行星齿轮组形成。动力分配装置20(也就是行星齿轮组)与马达发电机10、发动机20、和从动轮14的机械连接与第一实施例中第二行星齿轮组24的那些机械连接相同。和第一实施例不同，行星架C通过齿轮组件G5和G6连接至从动轮14。混合动力系统装备有永久连接至发动机12的转轴12a上的起动马达50以起动发动机12。发动机12的转轴12a通过变矩器52还机械连接至中心齿轮S。
本实施例的动力传动装置的结构具有如上所述的优点(1)至(5)、(10)和(11)。
附图10图示了根据本发明第四实施例的动力传动系统。与图1使用的相同的参考标记涉及相同的部件，且它们的详细说明在这里被省略。
本实施例的动力传动系统安装在电动车辆中，其仅装备有旋转电机器(也就是马达发电机10)作为从动轮14的动力源。
与第三实施例中一样，动力分配装置20仅由一个单独行星齿轮组组成。动力分配装置20(也就是行星齿轮组)与马达发电机10和从动轮14的机械连接与第一实施例中第二行星齿轮组24的那些机械连接相同。行星齿轮组通过齿轮组件G2连接至马达发电机10。离合器C1连接至齿轮组件G2和马达发电机10之间的连接点。
在电动车辆中安装动力传动装置20提供了以下优点。
第一，如第一实施例中所述，当需要起动车辆时动力分配装置20用来产生大量的转矩施加至从动轮14，从而允许马达发电机10的尺寸减小。这是因为对马达发电机10所需求输出的下限取决于由动力分配装置20输出至从动轮14以起动车辆的转矩。第二，本实施例的动力传动装置也用于建立齿轮空档，从而当从动轮14静止时能使动力分配装置20的部件(也就是环形齿轮R和中心齿轮S)旋转，其用作车辆安装附件(也就是本实施例中的空气调节装置44)的动力源。第三，当车辆处于瞬态时，例如，处于动力消耗增加的加速状态时，动力传动装置可以用于减小提供至空气调节装置44的动力，从而能够使要求从动力分配装置20输出以运行从动轮14的动力增加。这消除了单独调节由空气调节装置44所需要的旋转能量(也就是动力)和用于马达发电机10输出所需要的旋转能量的需求，从而与马达发电机10的最大输出相比能够输出大量动力至从动轮14。
本实施例的动力传动装置的结构具有如上所述的优点(1)至(5)、(10)和(11)。
图11(a)图示了根据本发明第五实施例的动力传动系统，其是图10的第四实施例的变型。与图1和10使用的相同的参考标记涉及相同的部件，且它们的详细说明在这里被省略。
与第四实施例中一样，本实施例的动力传动系统具有仅装备有单独行星齿轮组的动力分配装置20。
动力分配装置20(也就是行星齿轮组)与马达发电机10和从动轮14的机械连接与第一实施例中第二行星齿轮组24的机械连接不同。具体地，中心齿轮S机械连接至马达发电机10并且还通过CVT36、离合器C1、和齿轮组件G7机械连接至行星架C。环形齿轮R机械连接至从动轮14并且还通过齿轮组件G8、离合器C2、和CVT36机械连接至中心齿轮S。
如图11(b)和图11(c)所示，作为连接至从动轮14的动力分配装置20的转子之一，环形齿轮R的速度位于列线图的端部中的一个端部。动力分配装置20还设计成使得在第一操作模式中连接至马达发电机10的中心齿轮S和行星架C的旋转方向在列线图中具有相同的符号。这允许从动轮14相继地如图11(b)所示向后方向运行、停止、然后如图11(c)所示向前方向运行，无需改变马达发电机10的旋转方向的符号。当在第一操作模式运行时，动力传动装置通过动力循环能够实现齿轮空档。当车辆在前向作用下运行且进入用于提高能量利用效率的高速区域时，动力传动装置可以用于切换第一操作模式到第二操作模式。当车辆在向前方向运行时，中心齿轮S、行星架C和环形齿轮R的旋转方向将具有相同的符号，从而导致在第二操作模式中动力不循环。
本实施例的动力传动装置的结构具有如上所述的优点(1)至(5)、(10)和(11)。
图12(a)图示了根据发明第六实施例的动力传动系统，其是图8的第二实施例的变型。与图1和8使用的相同的参考标记涉及相同的部件，且它们的详细说明在这里被省略。
动力分配装置20在其转子的机械连接方面不同于图8中的动力分配装置。具体地，第一行星齿轮组22的行星架C机械连接至第二行星齿轮组24的环形齿轮R。第一行星齿轮组22的环形齿轮R机械连接至第二行星齿轮组24的行星架C。
从动轮14机械连接至第一行星齿轮组22的行星架C和第二行星齿轮组24的环形齿轮R，还通过离合器C2和CVT36机械连接至第二行星齿轮组24的中心齿轮S。马达发电机10机械连接至第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C，还通过离合器C 1和CVT36连接至第二行星齿轮组24的中心齿轮S。内燃机12通过离合器30机械连接至第一行星齿轮组22的中心齿轮S，还通过单向轴承34机械连接至第二行星齿轮组24的中心齿轮S。空气调节装置44机械连接至第二行星齿轮组24的行星架C、第一行星齿轮组22的环形齿轮R和马达发电机10之间的连接点。
在运行中，第一行星齿轮组22的中心齿轮S用作起动转子以起动发动机12。第二行星齿轮组24的中心齿轮S用作动力传递转子。动力分配装置20设计成使得在列线图中第二行星齿轮组24的行星架C和第一行星齿轮组22的环形齿轮R与第二行星齿轮组24的中心齿轮S的旋转方向的符号相同。
在第一操作模式中，动力传动装置能够使从动轮14相继地如图12(b)所示向后方运行、停止、然后如图12(c)所示向前方运行。图12(b)示出了第一行星齿轮组22的中心齿轮S的速度是零(0)的情况。当离合器30在此条件下接合时，其能够使动力分配单元20起动发动机12。
当动力传动装置在第一操作模式中时，其能够建立动力被循环的齿轮空档。当动力传动装置进入第二操作模式中时，第二行星齿轮组24的中心齿轮S、行星架C、和环形齿轮R的旋转方向的符号彼此一致，使得第二行星齿轮组24的中心齿轮S和环形齿轮R的旋转能量(也就是动力)的符号彼此一致。在第一操作模式中动力传动装置可以起动发动机12。在此情况下，在第二操作模式中第一行星齿轮组22对转矩的传递没有贡献，使得在第二操作模式中动力没有循环。
本实施例的动力传动装置可替代地具有可选择地设置于马达发电机10和从动轮14或动力分配装置20之间和/或发动机12和从动轮14或动力分配装置20之间的(多个)齿轮以在第一操作模式和第二操作模式之间切换时消除至从动轮14的转矩传递遗漏。
本实施例的动力传动装置的结构实质上具有如第一实施例中描述的相同的优点。
图13(a)图示了根据本发明第七实施例的动力传动装置，其是图10的第四实施例的变型。与图1和10使用的相同的参考标记涉及相同的部件，且它们的详细说明在这里被省略。
与第四实施例中一样，动力分配装置20仅由一个单独的行星齿轮组形成。与第四实施例中不同，马达发电机10机械连接至行星架C并且还通过CVT36和离合器C1机械连接至中心齿轮S。从动轮14机械连接至环形齿轮R并且还通过齿轮组件G9、离合器C2和CVT36机械连接至行星架C。
本实施例的动力分配装置设计为在第一操作模式实现齿轮空档和从第一操作模式切换到第二操作模式中以增大传动比的可调范围。具体地，动力传动装置能够改变在第一操作模式中CVT36的传动比，如图13(b)所示，以在从动轮14的速度为零的瞬间将从动轮14的旋转方向连续地从向后变为向前，并且能够随后进一步改变CVT36的传动比以增加从马达发电机10至从动轮14的动力传动路径中的总传动比。当实现不会发生转矩传递遗漏的时候，动力传动装置可以操作以将第一操作模式切换至第二操作模式然后旋转CVT36至相反方向以进一步增加总传动比。
上述操作通过选择随着CVT36传动比的改变总传动比的变化在第二操作模式下与在第一操作模式下相反的方向来实现。这在下述条件下被建立，即：函数的导数值在第二操作模式下与其在第一操作模式下相反，在该函数中，CVT36的传动比被表示为自变量，且总传动比被表示为关于CVT36的传动比的因变量。这个条件通过齿轮组件G9来实现。齿轮组件G9设计为不将其输出侧上的转速的符号颠倒为其输入侧上的转速符号并且具有避免传递至从动轮14的转矩传递遗漏的传动比。
其他实施例
上述实施例的动力传动装置可以按如下讨论变型。
变速器类型
CVT36不需要是带式。例如，可使用牵引驱动型或液压连续可变变速器。可替代地，齿轮传动装置可以被用来替代CVT36。
齿轮组件Gn的排列
动力传动装置可可替代地具有如下齿轮，其设置在动力分配装置20、马达发电机10、发动机12、和从动轮14之间。
例如，在这样一个情况下，即动力分配装置20由单独的行星齿轮组组成，其中如第一至第四实施例中那样在第一操作模式和第二操作模式间转子的机械连接点被改变，且动力分配装置20设计为从行星架C输出动力，动力传动装置可包括齿轮组件G1至G6，如图14所示。注意在第一至第四实施例中的每个中齿轮组件G1设计为变速器(也就是CVT36)。在第一至第四实施例的每个中动力传动装置可选择地包含齿轮组件G2至G6中的一些。齿轮组件G2和G3中的至少一个不需要是反转齿轮以便于中心齿轮S和环形齿轮R的旋转方向在列线图中具有彼此不同的符号。特别地，在第一至第四实施例的每个中动力传动装置设计为具有行星架C，其速度在中心齿轮S和环形齿轮R的旋转方向的符号彼此相反时将为零(0)，从而需要反转齿轮。然而，当动力传动装置设计为具有行星架C，其速度在中心齿轮S和环形齿轮R的旋转方向的符号彼此一致时将为零(0)，反转齿轮将不被需要。在此情况下，动力分配装置20通过双行星齿轮组来实施，如日本专利首次公开号为2001-108073中所教导的。
在没有至从动轮14的转矩传递遗漏的情况下第一操作模式被切换至第二操作模式的情形，以及在装备有齿轮组件G1至G6的动力传动装置中建立空档点的情形，第一和第二操作模式中的总传动比将在下面描述。在齿轮组件G1至G6中至少一个没有使用的情况下，如果齿轮组件G1至G6中的一个传动比被定义成(1)将满足以下条件。
齿轮组件Gn(n＝1至6)的传动比m被定义为图14中速度a至速度b的比。中心齿轮S的齿数/环形齿轮R的齿数被定义为传动比α。中心齿轮S、环形齿轮R和行星架C的转速分别定义为wS、wR、和wC。满足等式(c5)。
awS-(1+a)wC+wR＝0                       (c5)
1在第一操作模式中从IN1至OUT的动力传递路径的总传动比
输入IN1处的转速是转速wS。转速wR由wSr1r2/r3给出。输出OUT处的转速由wCr5r6给出。根据等式(c5)，通过以下等式(c6)来表示总传动比。
{r5r6(ar3+r1r2)}/{(1+a)r3}              (c6)
2在第一操作模式中从IN2至OUT的动力传递路径的总传动比
输入IN2处的转速由wR/r2表示。通过将由输入IN2处和输出OUT处的速度表示的转速wS和wC代入等式(c5)，总传动比由如下给出
{r5r6(ar3+r2r1)}/{(1+a)r1}              (c7)
3在第二操作模式中从IN2至OUT的动力传递路径的总传动比
通过将由输入IN2处和输出OUT处的速度表示的转速wR、wS和wC代入等式(c5)，总传动比由如下给出
r1r2r4f5f6/{a(r1r4-r5)+r1r4}            (c8)
4在第二操作模式中从IN1至OUT的动力传递路径的总传动比
使用等式(c8)将转速wR，wS和wC表示为在输入IN2和输出OUT的转速然后代入等式(c5)，总传动比由如下给出
r1r4r6                                 (c9)
5没有转矩传递遗漏发生的条件
在第一操作模式中，导致没有至从动轮14的转矩传递遗漏的CVT36的传动比r1需要满足齿轮组件G1的速度b等于齿轮组件G4的速度a。从而传动比r1如下给出
r1＝ar3r5/(r3r4+ar3r4-r2r5)            (c10)
为了消除转矩传递遗漏，必须选择选择CVT36的传动比的调节范围以满足等式(c10)。
6CVT36在空档点的传动比
当第一操作模式中行星架C的转速wC被设定为零(0)时，下面的等式(c11)满足。
r1＝-ar3/r2                           (c11)
第五至第七实施例的动力传动装置也可设计为具有在同样的方式下齿轮组件G1至G6中的全部或部分，如上所述。
在图13的第七实施例中将CVT36转至反方向
将CVT36转至反方向可通过除第七实施例中的结构外的结构来实现，如上所述，只要总传动比的变化与CVT36的传动比的变化的比率在第一和第二操作模式之间符号改变。这可在第一至第四实施例的动力传动装置中建立。特别地，当等式(c6)中传动比r1的系数和等式(c9)中传动比r1的系数的乘积为负号时，即，当关系r2r4r5/r3＜0成立时，相对于在图14中动力在输入IN1处被输入的动力传递路径中总传动比的上述条件满足。换句话说，将CVT36转动至反方向通过在动力传动装置中安装齿轮组件G2、G3、G5、和G6中的至少一个来实现，以便满足关系r2r4r5/r3＜0。齿轮组件G2、G3、G5、和G6中的所述至少一个设计为具有为建立CVT36转动至反方向所需的传动比(也就是输出-输入速度比)。注意传动比可以是-1。上述条件仅取决于反转齿轮的数量。齿轮组件G2、G3、G5、和G6中的所述至少-个不需要具有固定传动比，但可设计为能够可变地改变传动比且可将其固定于期望值。
上述探讨基于等式(c6)和(c9)是线性函数的事实来做出。然而，输入IN2被定义为动力输入的等式(c7)和(c8)不是传动比r1的线性函数。因此，在第一操作模式和第二操作模式中通过使传动比r1由自变量表示而总传动比由与传动比r1相关的因变量表示的函数微分所得到的值的积为负的条件需要得到满足。
在第一操作模式和第二操作模式中通过使传动比r1由自变量表示而总传动比由与传动比r1相关的因变量表示的函数微分所得到的值的积为负的条件还被需求以实现在除了上述实施例以外的实施例中将CVT36在相反方向转动，但不必要在允许传动比r1被允许改变的范围(在下面将被提及为r1-范围)上得到满足示。参照图13(b)，传动比r1(也就是CVT36的输出-输入速度比)在第一操作模式中从点A到点B的方向上变化，而在第二操作模式中从点C到点D的方向上变化。第一操作模式在切换点X处，即A-B线与C-D线的相交点，被切换至第二操作模式。如果切换点X位于r1-范围之内，则可以在没有传至从动轮14的转矩传递遗漏的情况下将第一操作模式切换至第二操作模式。换句话说，第一-第二操纵模式切换可在没有转矩传递遗漏的情况下得到建立，只要切换点X位于A-B线与C-D线相交点的右侧，如图13(b)所示。然而，如果离合器C1和C2设计成使得具有动力通过滑动的离合器C1和C2传递的部分接合状态，那么可在至从动轮14的最小转矩传递遗漏的情况下实现第一-第二操作模式切换。在此情况下，可以将切换点X置于A-B线与C-D线相交点的左侧，如图13(b)所示。
在能实现将CVT36在相反方向转动的结构中，在第二操作模式能量的循环不是总被避免。例如，如图14示例性地所示，在具有齿轮布置的动力传动装置的结构中，齿轮空档仅在施加在输入IN2上的负载为零(0)时才被建立。这是因为：为了在CVT36是带型的情况下建立齿轮空档，使得满足关系式r1＞0，中心齿轮S的旋转方向的符号需要不同于环形齿轮R的旋转方向的符号，并且因此，需要满足关系式r2r3＜0。正如在等式(2c)看到的，消除在第二操作模式中的能量循环要求中心齿轮S的旋转方向的符号与环形齿轮R的旋转方向的符号相反，以使需要满足关系式r4r5＜0。这不满足上面描述的条件r2r4r5/r3＜0。然而，只要没有负载施加于输入IN2上，行星齿轮组20a对第二操作模式中的动力传动不起作用，从而避免了动力传动装置中的动力循环。这个观点说明第三和第四实施例的动力传动装置被变型以使CVT36在相反方向转动是有效的，也就是，根据图14示意性示出的结构使CVT36反转。例如，相应于第一实施例中的第二行星齿轮组24，注意图14中的行星齿轮组20a。
图15(a)示出了一个实施例，其中马达发电机10连接至图14结构中的输入IN1以实现将CVT36在相反方向转动。图15(b)示出了一个实施例，其中第一实施例的动力传动装置的结构被变型以实现将CVT36在相反方向转动。图15(a)和15(b)的动力传动装置图示为安装在前置发动机前轮驱动(FF)车辆上，但可可替代地安装在前置发动机后轮驱动(FR)车辆上。
动力源和动力从动构件的连接
从动力传动装置20的(多个)行星齿轮组至动力源(也就是马达发电机10或发动机12)和动力从动构件(也就是从动轮14)的机械连接不限于上述实施例中描述的机械连接。
图16(a)、16(b)、和图16(c)说明了行星齿轮组20a至(多个)动力源和动力从动构件可能的机械连接的例子。输入IN1至IN3是动力源被连接到的机械连接点。图16(a)至16(c)中，输入IN1至IN3中的至少一个连接至动力源。输出OUT是至动力从动构件的机械连接点。延伸自行星齿轮组20a的三条直线分别代表了机械耦接至中心齿轮S、环形齿轮R、和行星架C的轴线。具体地，在行星齿轮组20a的一组中心齿轮S、行星架C和环形齿轮R的情况下，转子组x，y，和z的所有可能的相应组合是(x，y，z)＝(S，C，R)，(S，R，C)，(C，S，R)，(C，R，S)，(R，S，C)，和(R，C，S)。
如果图16(a)的行星齿轮组20a的行星架C机械连接至动力从动构件(也就是输出OUT)，那么图16(a)的结构包括第一至第四和第六实施例中每个的结构。例如，在第一实施例的情况下，输入IN1是马达发电机10。输入IN2是发动机12。输入IN3可以可选择地连接至动力源。特别地，单向轴承34的输出可连接至CVT36、和离合器C1和C2之间的连接点。
如果图16(a)的行星齿轮组20a的环形齿轮R机械连接至动力从动构件(也就是输出OUT)，那么图16(a)的结构包括第五至第七实施例每个中的结构。然而，图16(a)的结构也包括了行星齿轮组20a的中心齿轮S机械连接至动力从动构件(也就是输出OUT)的动力传动装置。
图16(b)表示动力从动构件连接至CVT36和离合器C1与C2的连接点的动力传动装置。
图16(c)表示动力从动构件连接在行星齿轮组20a和CVT36之间的动力传动装置。
变速器(CVT36)的布局
如图17(a)所示，代替布置在行星齿轮组20a和离合器C1和C2之间，CVT36可以连接至离合器C1和行星齿轮组20a的转子x之间。这里，离合器C1和C2的功能没有具体说明。具体地，在第一实施例的动力传动装置被变型成具有图17(a)的结构的情况下，CVT36可布置在第二行星齿轮组24的环形齿轮R和离合器C1之间或离合器C2和齿轮组件G4之间。在图17(a)中动力源和动力从动构件之间的机械连接可包含如图16(a)至16(c)中每一个所描述的机械连接。
动力传动装置可装备有两个变速器。例如，动力传动装置可具有两个变速器(例如CVT)，一个如图16(a)所示布置，另一个如图17(a)所示布置。
动力传动装置可可替代地不装备变速器。例如，动力传动装置可如图17(b)所示设计成具有：离合器C1，其建立或阻断行星齿轮组20a的转子x和y之间的机械连接；和离合器C2，其建立或阻断行星齿轮组20a的转子y和z之间的机械连接。
动力分配装置20的结构
动力分配装置20不限于下述结构，在该结构中：第一和第二转子，其为行星齿轮组的中心齿轮S、环形齿轮R、和行星架C中的两个，通过离合器C1连接或断开，且第二转子和第三转子，其为中心齿轮S、环形齿轮R、和行星架C中剩余的一个，通过离合器C2连接或断开。图18(a)至20(b)示出装备有由第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24组成的动力分配装置20的动力传动装置的变型。所述变型在动力分配装置20的转子的机械连接方面不同于上述实施例中的动力传动装置。在图18(a)至20(b)中，为了图示简便，省略了布置在电动机-发电机10、发动机12、从动轮14和动力分配装置20之间的齿轮。
a)图18(a)和18(b)中的结构
如图18(a)和18(b)所示，动力分配装置20具有第一行星齿轮组22的行星架C，其机械连接至第二行星齿轮组24的环形齿轮R。行星架C和环形齿轮R用作起动转子以施加初始转矩至发动机12。第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C彼此机械耦接并且还机械耦接到从动轮14。注意为了简要说明，图18(a)和18(b)省略了从动轮14，用“OUT”代替指示连接至从动轮14的动力传递路径的部分。此外，第一行星齿轮组22的中心齿轮S用作发动机12的转矩传递至其上的动力传递转子，并且通过CVT36和离合器C1还机械连接至马达发电机10。马达发电机10的转轴12a机械连接至第二行星齿轮组24的中心齿轮S。
当图18(a)和18(b)的每个中的动力传动装置进入第一操作模式，使得离合器C1接合并且离合器C2分离时，第一行星齿轮组22的中心齿轮S通过CVT36和离合器C1机械连接至第二行星齿轮组24的中心齿轮S，使得第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的中心齿轮S的旋转方向分别位列于列线图的端部处。因此，齿轮空档通过使中心齿轮S的旋转方向的符号彼此相反来实现。
当图18(a)中的动力传动装置进入第二操作模式，使得离合器C1分离，并且离合器C2接合时，第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C通过CVT36机械连接至第一行星齿轮组22的中心齿轮S。第一行星齿轮组22的中心齿轮S和环形齿轮R的旋转能量(也就是动力)的符号可通过使第一行星齿轮组22的中心齿轮S、环形齿轮R和行星架C的旋转方向具有相同的符号而被设定成在列线图中彼此相同。换句话说，如上所述，在动力传动装置中没有动力循环的情况下建立动力分配模式。如第一实施例中所述，不管动力分配模式，其都获得了(1)至(4)的优点。
当图18(b)中的动力传动装置进入第二操作模式，使得离合器C1分离，并且离合器C2接合时，第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C通过CVT36机械连接至第二行星齿轮组24的中心齿轮S。第二行星齿轮组24的中心齿轮S和行星架C的旋转能量(也就是动力)的符号可通过使第二行星齿轮组24的中心齿轮S和行星架C的旋转方向彼此具有不同的符号而被设定成在列线图中彼此相同。换句话说，在动力传动装置中没有动力循环的情况下建立动力分配模式。不管动力分配的模式，其都获得了如第一实施例中所述的优点(1)至(4)。
b)图19(a)和19(b)的结构
如图19(a)和19(b)所述，动力分配装置20具有第一行星齿轮组22的行星架C，其机械连接至第二行星齿轮组24的中心齿轮S。行星架C和中心齿轮S用作起动转子将初始转矩施加于发动机12上。第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C彼此机械耦接并且还机械耦接到从动轮14。注意：为了简要说明，图19(a)和19(b)省略了从动轮14，并且用“OUT”代替指示连接至从动轮14的动力传递路径的一部分。此外，第一行星齿轮组22的中心齿轮S用作发动机12的转矩传递至其上的动力传递转子，且通过CVT36还机械连接至马达发电机10。马达发电机10的转轴12a机械连接至第二行星齿轮组24的环形齿轮R。
当图18(a)和18(b)每个中的动力传动装置进入第一操作模式，使得离合器C1接合并且离合器C2分离时，第一行星齿轮组22的中心齿轮S通过CVT36和离合器C1机械连接至第二行星齿轮组24的环形齿轮R，使得第一行星齿轮组22的中心齿轮S和第二行星齿轮组24的环形齿轮R的旋转方向分别位列于列线图的端部处。因此，齿轮空档通过使中心齿轮S和环形齿轮R的旋转方向具有相反的符号来实现。
当图19(a)中的动力传动装置进入第二操作模式，使得离合器C1分离，并且离合器C2接合时，第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C通过CVT36机械连接至第一行星齿轮组22的中心齿轮S。第一行星齿轮组22的中心齿轮S和环形齿轮R的旋转能量(也就是动力)的符号可通过使第一行星齿轮组22的中心齿轮S、环形齿轮R和行星架C的旋转方向具有相同的符号而被设定成在列线图中相互一致。换句话说，在动力传动装置中在没有动力循环的情况下建立动力分配模式。如第一实施例中所述，不管动力分配模式，其都获得了(1)至(4)的优点。
当图19(b)中的动力传动装置进入第二操作模式，使得离合器C1分离，并且离合器C2接合时，第一行星齿轮组22的环形齿轮R和第二行星齿轮组24的行星架C通过CVT36机械连接至第二行星齿轮组24的环形齿轮R。第二行星齿轮组24的行星架C和环形齿轮R的旋转能量(也就是动力)的符号可通过使第二行星齿轮组24的行星架C和环形齿轮R的旋转方向具有相互不同的符号而设定成在列线图中相互一致。换句话说，在动力传动装置中在没有动力循环的情况下建立动力分配模式。不管动力分配的模式，其都获得了如第一实施例中所述的优点(1)至(4)。
c)图20(a)和20(b)的结构
如图20(a)和20(b)所示，动力分配装置20具有第一行星齿轮组22的行星架C，其机械连接至第二行星齿轮组24的中心齿轮S。行星架C和中心齿轮S用作起动转子将初始转矩施加至发动机12。第一行星齿轮组22的中心齿轮S和第二行星齿轮组24的行星架C相互机械连接并且还与从动轮14机械连接。注意为了简要说明，图20(a)和20(b)省略了从动轮14，并且用“OUT”代替指示连接至从动轮14的动力传递路径的一部分。此外，第二行星齿轮组24的环形齿轮R用作发动机12的转矩传递至其上的动力传递转子，且通过CVT36还机械连接至马达发电机10。马达发电机10的转轴12a机械连接至第一行星齿轮组22的环形齿轮R。
当图20(a)和20(b)每个中的动力传动装置进入第一操作模式，使得离合器C1接合并且离合器C2分离时，第一行星齿轮组22的环形齿轮R通过CVT36和离合器C1机械连接至第二行星齿轮组24的环形齿轮R，使得第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的环形齿轮R的旋转方向分别位列于列线图的端部处。因此，齿轮空档通过使环形齿轮R的旋转方向具有相反的符号来实现。
当图20(a)中的动力传动装置进入第二操作模式，使得离合器C1分离，并且离合器C2接合时，第一行星齿轮组22的中心齿轮S和第二行星齿轮组24的行星架C通过CVT36机械连接至第一行星齿轮组22的环形齿轮R。第一行星齿轮组22的中心齿轮S和环形齿轮R的旋转能量(也就是动力)的符号可通过使第一行星齿轮组22的中心齿轮S、环形齿轮R和行星架C的旋转方向具有相同的符号而设定成在列线图中相互一致。换句话说，在动力传动装置中在没有动力循环的情况下建立动力分配模式。如第一实施例中所述，不管动力分配模式，其都获得了(1)至(4)的优点。
当图20(b)中的动力传动装置进入第二操作模式，使得离合器C1分离，并且离合器C2接合时，第一行星齿轮组22的中心齿轮S和第二行星齿轮组24的行星架C通过CVT36机械连接至第二行星齿轮组24的环形齿轮R。第二行星齿轮组24的行星架C和环形齿轮R的旋转能量(也就是动力)的符号可通过使第二行星齿轮组24的行星架C和环形齿轮R的旋转方向具有相互不同的符号而设定成在列线图中相互一致。换句话说，在动力传动装置中在没有动力循环的情况下建立动力分配模式。不管动力分配的模式，其都获得了如第一实施例中所述的优点(1)至(4)。
d)动力分配装置的其它共同点
第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24中一个的三个转子(也就是中心齿轮S、行星架C、和环形齿轮R)中的两个机械连接至第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24中另一个的三个转子(也就是中心齿轮S、行星架C、和环形齿轮R)中的两个的动力分配装置20可以可替代地设计为具有与图18(a)至20(c)描述的结构不同的结构。图21(a)至21(j)和图22(a)至22(j)是列线图，其图示了第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24可能的变型。每一个列线图表示了第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的总共六个转子之间的连接关系和对于第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的六个转子来说由列线图中相互平行延伸的直线表示的四种不同速度的关系。然而，注意为了方便中心齿轮S的齿数与环形齿轮R的齿数的比被示意性表示。
在每个列线图中，第一行星齿轮组22的中心齿轮S、行星架C、和环形齿轮R在上侧示出。例如，在图21(b)和21(c)中，第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的环形齿轮R由相互靠近延伸的两条直线表示，其意味着它们相互机械连接。类似地，第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24的行星架C由相互靠近延伸的两条直线表示，其意味着它们相互机械连接。中心齿轮S与第一行星齿轮组22的环形齿轮R的齿数比和中心齿轮S与第二行星齿轮组24的环形齿轮R的齿数比中的较大的一个，由指示中心齿轮S的垂直线的侧面位置来表示。与如第一实施例中所述的相同的优点可通过如下来获得，即：将电动发动机10连接到动力分配装置20的在速度上位列于列线图的右端部或左端部处的转子，并且，分别自列线图的左侧，将具有中间速度的转子连接至发动机12作为起动转子并连接到从动轮14。进一步地，通过将列线图中转子中的右两个或左两个连接至从动轮14和发动机12作为起动转子可获得如第六实施例所描述的相同的优点。
动力分配单元20可可替代地设计为不具有第一行星齿轮组22的三个转子中的任意两个机械连接至第二行星齿轮组24的三个转子中的任意两个的结构。例如，动力分配装置20可装备有差速齿轮。图23(a)和23(b)示出了差速齿轮用在第一实施例的结构中的例子。
图23(a)的动力传动装置具有替代在第一实施例中第二行星齿轮组24的差速齿轮24a。差速齿轮24a的半轴齿轮S机械连接至第一行星齿轮组22的中心齿轮S。差速齿轮24a的小齿轮P(也就是差速器箱)机械连接至第一行星齿轮组22的环形齿轮R。差速齿轮24a的环形齿轮R机械连接至马达发电机10。图23(b)的动力传动装置具有差速齿轮22a和24a，其代替了在第一实施例中使用的第一行星齿轮组22和第二行星齿轮组24。图23(a)和23(b)的动力传动装置图示为安装在前置发动机和前轮驱动(FF)车辆上，但也可选择地安装在前置发动机后轮驱动(FR)车辆上。
用于起动发动机的动力传动阻断器
用于建立或阻断从动力分配装置20的起动转子至发动机12的转轴12a上的动力传递的动力传动阻断器不限于如在第一实施例中使用的离合器30。例如，可以替代地使用与单向轴承32相同类型的单向轴承。图24示出了装备有在起动转子(也就是第一行星齿轮组22的行星架C)和发动机12的转轴12a之间布置的单向轴承32的第一实施例的动力传动装置的变型。
用于阻断从动力分配装置20至发动机12的转轴12a以起动发动机12的离合器30不必是常开类型，也可是常闭类型。
单向轴承34布置于动力分配装置20和发动机12之间以在发动机12的转轴12a的速度相对于动力分配装置20的动力传递转子的速度不为负时建立至动力分配装置20的动力传递，然而，可代替地使用单向离合器或另一相似类型，其用作以具有滑动或不具有滑动使动力传动轴线地跟随发动机12的转轴12a旋转。
用以在发动机12的转轴12a的速度相对于动力分配装置20的动力传递转子的速度不为负的条件下建立或阻断动力在发动机12和动力分配装置20的动力传递转子之间传递的动力传动控制装置不被限制于单向动力传动装置。例如，类似于离合器30的离合器可被使用。在此情况下，当发动机12的速度等于动力分配装置20的动力传递转子的速度时，控制器40可使离合器接合以确保发动机12的转轴12a和动力传递转子的连接的稳定性。
动力传动装置控制离合器C1和C2互相独立地操作，然而，离合器C1和C2可选择地设计成使得：当离合器C1和C2中的一个接合时，它们中的另一个总是分离。图25示出了这样的例子。
离合器C1和C2中每一个可以不是液压操作型。可通过将离合器C1和C2直接连接至转轴ax来实现离合器C1和C2的容易布局。
如第一实施例中讨论的点(1)、(3)和(13)可甚至在离合器C1和C2没有直接连接至转轴ax时得到。
动力传动装置可安装在前置发动机前轮驱动(FF)车辆以及前置发动机后轮驱动(FR)车辆中。图26示出了安装在FF车辆中的第二实施例的动力传动装置。
第一实施例的动力传动装置可选择地设计为使用发动机12作为动力源来起动车辆。
然而，在第二操作模式中使用马达发电机10或发动机12作为动力源的第一实施例的动力传动装置，可以可替代地设计为使用二者作为动力源来提供车辆动力。在此情况下，从马达发电机10输入至第二行星齿轮组24的环形齿轮R的旋转能量从行星架C和中心齿轮S输出。从中心齿轮S输出的旋转能量随同输出自发动机12的旋转能量通过CVT36传递至从动轮14。因此，没有引起动力循环。
当发动机12用于运行从动轮14时马达发电机10可仅应用作发电机。特别地，从发动机12输出的旋转能量从中心齿轮S和行星架C输入至第二行星齿轮组24并且然后从环形齿轮R输出至马达发电机10。来自发动机10的除输入至行星架C和中心齿轮S的旋转能量的一部分被提供至从动轮14。没有引起动力循环。
在第二至第六实施例中，空气调节装置44通过动力分配装置20提供的动力来驱动，然而，制动泵也可由动力分配装置20提供动力。被设计以建立齿轮空档的动力传动装置对于在从动轮14停止时需要被致动的附件尤其有用。
在附件(例如是空气调节装置44)和动力分配装置20的(多个)转子之间的机械连接不限于第二至第六实施例中的那些。然而，甚至在从动轮14停止时被运行的附件机械连接至动力分配装置20的转子中的一个或多个而不是连接至从动轮14是适当的。
第三至第六实施例可不具有由动力分配装置20提供动力的任何附件。
第七实施例可具有附件。附件可由动力分配装置20的行星架C提供动力。在此情况下，当动力传动装置进入第二操作模式时，如第七实施例，马达发电机10直接连接至从动轮14。在附件由动力分配装置20的中心齿轮S提供动力的情况下，动力将在行星架C和环形齿轮R之间循环，但其可获得使CVT36在相反方向转动的优点。
上述每个实施例中的动力传动装置的结构设计为允许用于产生起动车辆的转矩的马达发电机10的尺寸得到减小。通常地，马达发电机10的尺寸减小(例如至数十kW)可导致增加通过马达发电机10的再生操作产生的制动力的困难。然而，这个缺点可通过将发动机12的负载转矩应用至动力分配装置20以在第一至第三和第六实施例中的混合动力车辆中产生发动机制动来减轻。图27图示了第一实施例的动力混合车辆，其中发动机制动使用在第一操作模式中。特别地，离合器30被啮合以施加发动机12的负载转矩至第一行星齿轮组22的行星架C以产生制动力。此时，混合动力车辆不能控制发动机12的燃烧。
取代变速器(也就是CVT36)或齿轮装置，链或带可以替代地布置在电动发动机10、发动机12、从动轮14和动力分配装置20之间。
上述实施例中的动力传动装置可装备有三个或更多的旋转电机器(也就是电电机马达)。在此情况下，一个或更多的旋转电机器可仅用作电动机或发电机，当用作电动机时，其被用来给车辆中安装的高压蓄电池充电以提供能量至马达发电机。
旋转电机器(也就是马达发电机10)可替代地用具有电刷的直流电机、无电刷直流电机、或感应电机取代三相交流电动机来执行。
上述实施例中的混合动力系统可替代地设计为具有两个或更多的内燃发动机。
如上面提到的动力传动装置，可替代地设计为用于驱动安装在吊车上的起重机或使用在用于电梯的驱动系统中。
用于上述实施例中的齿轮装置(例如G1至G6)并不总是单独的齿轮本身，也可由齿轮链或如齿轮体那样的齿轮组件实施。
虽然为了易于更好的理解根据优选实施例公开了本发明，但是应当明白，本发明可以在不背离本发明原理的情况下通过不同的方法实施。因此，本发明应被理解为包含所有可能的实施例和展示实施例的变型，其可如随附权利要求所述在没有背离本发明原理的情况下实施。

Claims (26)

1.一种动力传动装置，其包括：
动力分配装置，其装备有第一、第二、和第三转子，所述第一、第二、和第三转子可操作以彼此互锁来分配在所述第一、第二、和第三转子之间输出的动力，并且以旋转能量的形式输出动力，所述第一、第二、和第三转子中的一个用以通过所述第一、第二、和第三转子之间的机械连接接收以转矩形式的由动力源产生的动力输入，所述第一、第二、和第三转子中的另一个用以通过所述第一、第二、和第三转子之间的机械连接将所述动力输出至动力从动构件，所述动力传动装置被设计成使得所述第一、第二、和第三转子中的一个的转速取决于所述第一、第二、和第三转子中的其余两个的转速；
第一连接装置，其用以通过独立于所述第一、第二、和第三转子延伸的第一动力传递路径在所述第一转子和第二转子之间建立机械连接；
第二连接装置，其用以通过独立于所述第一、第二、和第三转子延伸的第二动力传递路径在所述第二转子和第三转子之间建立机械连接；和
控制器，其用以控制动力在所述动力源和所述动力从动构件之间的传递，所述控制器选择地可操作在第一操作模式和第二操作模式中，在所述第一操作模式中，所述控制器通过所述第一连接装置建立所述机械连接同时通过所述第二连接装置阻断所述机械连接，在所述第二操作模式中，所述控制器通过所述第二连接装置建立所述机械连接同时通过所述第一连接装置阻断所述机械连接。
2.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，其还包括转轴、直接连接至所述转轴的第一离合器、和直接连接至所述转轴的第二离合器，所述转轴机械耦接至所述动力分配装置的所述第二转子并用以随所述第二转子的旋转而旋转，所述第一离合器用以将所述转轴机械连接至所述第一转子，所述第二离合器用以将所述转轴机械连接至所述第三转子。
3.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，当所述第一转子和所述第二转子的旋转方向的符号中每个具有预选的正值和负值中的一个时，在所述第一操作模式中从所述第一转子和所述第二转子输出的旋转能量的符号彼此相反，同时在所述第二操作模式中从所述第二转子和所述第三转子输出的旋转能量的符号彼此相同或为零。
4.如权利要求书3所述的动力传动装置，其特征在于，在所述第一操作模式和所述第二操作模式中所述动力从动构件都耦接至所述第三转子。
5.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，所述第一、第二、和第三转子链成使得其转速在列线图中位于一条直线。
6.如权利要求书5所述的动力传动装置，其特征在于，所述第一连接装置和所述第二连接装置中的一个用以将所述第一、第二、和第三转子中的转速位列于所述列线图的两个端部处的两个转子连接在一起，或者将所述第一、第二、和第三转子中的转速位列于端部中的一个和所述端部之间中间处的两个转子连接起来。
7.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，所述第一连接装置和所述第二连接装置中的一个包括变速器，并且其中，所述变速器的输出-输入速度比被表示为自变量且从所述动力源至所述动力从动轮的动力传递路径的输出-输入速度比被表示为关于所述自变量的因变量的函数的一阶导数值，在第一操作模式中的符号与在第二操作模式中的相反。
8.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，在所述第一操作模式和所述第二操作模式中所述动力源都机械耦接至所述第一转子，并且其中在所述第一操作模式和所述第二操作模式中所述动力从动轮都机械耦接至所述第三转子。
9.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，所述第二转子和所述第三转子的转矩的大小与所述第一转子的转矩的大小成比例，其中在所述第一操作模式和所述第二操作模式中所述动力源都机械耦接至所述第二转子，并且其中在所述第一操作模式和所述第二操作模式中所述动力从动构件都机械耦接至所述第三转子。
10.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，在所述第一操作模式和所述第二操作模式中所述第二转子都机械耦接至变速器。
11.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，在所述第一操作模式和所述第二操作模式中所述第一转子都机械耦接至变速器。
12.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，在所述第一操作模式和所述第二操作模式中所述第三转子都机械耦接至变速器。
13.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，所述控制器用于在所述第一操作模式和所述第二操作模式之间切换，并且其中所述第一连接装置和所述第二连接装置中的至少一个包括第二模式切换变速器，其用于改变所述第二转子和所述第三转子中的至少一个的转速以便在所述第一操作模式被切换至所述第二操作模式时补偿所述第二转子和所述第三转子之间的速度差以建立所述第二转子和所述第三转子之间的机械连接。
14.如权利要求书13所述的动力传动装置，其特征在于，所述第二模式切换变速器具有固定的输出-输入速度比。
15.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，所述控制器用于在所述第一操作模式和所述第二操作模式之间切换，并且其中，所述第一连接装置和所述第二连接装置中的至少一个包括第一模式切换变速器，其用于改变所述第一转子和所述第二转子中的至少一个的转速以便在所述第二操作模式被切换至所述第一操作模式时补偿所述第一转子和所述第二转子之间的速度差以建立所述第一转子和所述第二转子之间的机械连接。
16.如权利要求书15所述的动力传动装置，其特征在于，所述第一模式切换变速器具有固定的输出-输入速度比。
17.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，所述动力分配装置包括装备有用作所述第一、第二、和第三转子的中心齿轮、行星架、和环形齿轮的行星齿轮组。
18.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，所述动力分配装置包括装备有中心齿轮、行星架、和环形齿轮的第一行星齿轮组和装备有中心齿轮、行星架、和环形齿轮的第二行星齿轮组，其中所述第一行星齿轮组的所述中心齿轮、所述行星架、和所述环形齿轮中的两个机械耦接至所述第二行星齿轮组的所述中心齿轮、所述行星架、和所述环形齿轮中的两个，并且其中，所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组的所述中心齿轮、所述行星架、和所述环形齿轮被分为在列线图中具有相互不同的转速的四组，所述动力分配装置的所述三个转子属于所述四组中之三。
19.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，所述动力分配装置的所述第一、第二、和第三转子通过差速齿轮的半轴齿轮、小齿轮、和环形齿轮来实施。
20.如权利要求书1所述的动力传动装置，其特征在于，所述动力源是安装于机动车上的主发动机，并且所述动力从动构件是机动车的从动轮。
21.如权利要求书20所述的动力传动装置，其特征在于，所述动力源由旋转电机器和内燃发动机来实施，其中所述第一、第二、和第三转子链成使得其转速在列线图中排列在一条直线上，其中所述动力分配装置还包括位于列线图中的所述直线上的第四转子，并且还包括第一动力传动控制装置和第二动力传动控制装置，所述第一动力传动控制装置用于选择性地建立和阻断动力从所述第一到第四转子中的用作起动转子以起动所述内燃发动机的一个转子至所述内燃发动机的传递，所述第二动力传动控制装置用于选择性地建立和阻断从所述内燃发动机至所述第一到第四转子中的用作动力传递转子并且不是所述起动转子的一个转子的传递。
22.如权利要求书21所述的动力传动装置，其特征在于，所述第一动力传动控制装置包括电动控制阻断器，其用于阻断所述起动转子和所述内燃发动机的转轴之间的动力传递。
23.如权利要求22所述的动力传动装置，其特征在于，所述第一动力传动控制装置还包括单向传动装置，其在所述起动转子的转速相对于所述内燃发动机的转轴的转速为非负的情况下将动力传递至所述内燃发动机。
24.如权利要求21所述的动力传动装置，其特征在于，所述第二动力传动控制装置包括单向传动装置，其在所述内燃发动机的转轴的转速相对于所述动力传递转子的转速为非负的情况下从所述内燃发动机传递动力。
25.如权利要求21所述的动力传动装置，其特征在于，所述起动转子的所述转速的绝对值小于或等于所述动力传递转子的所述转速的绝对值。
26.一种用于车辆的动力传动系统，其包括：
如权利要求21所述的动力传动装置；和
负载转矩应用装置，其用于在需要制动所述车辆时控制所述第一动力传动装置的运行以将所述内燃发动机的负载转矩应用至所述起动转子。
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