CN102050003A - 用于混合动力车的传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于混合动力车的传动装置，其包括：包括第一、第二和第三部件的第一差速齿轮组；包括第一、第二和第三部件的第二差速齿轮组，第二差速齿轮组的第一部件连续地连接到第一差速齿轮组的第一部件；可以选择性地将第一差速齿轮组的第二部件与第二差速齿轮组的第三部件连接的第一转矩传递单元；可以限制第二差速齿轮组的第三部件的旋转的第二转矩传递单元；连接到第一差速齿轮组的第三部件的第一电动发电机；以及连接到第二差速齿轮组的第一部件的第二电动发电机，其中第一差速齿轮组的第二部件连接到发动机，并且第二差速齿轮组的第二部件连接到输出单元。

Description

用于混合动力车的传动装置
技术领域
本发明涉及一种用于混合动力车的传动装置，更详细地，本发明涉及具有多种动力分流模式和多个固定齿轮比变速档的用于混合动力车的传动装置。
背景技术
配备有由发动机、一个或多个电动发电机和一个或多个行星齿轮组的组合体形成的混合动力传动装置的混合动力车可以在电动车模式和动力分流模式下行驶，其中在电动车模式下，来自电动发电机的动力被用于使车辆启动或者使车辆在低速下运转，在动力分流模式下，当车辆的速度增加时，来自发动机的动力和来自电动发电机的动力与传动装置(例如，电动可变传动装置(EVT，electrically variabletransmission))一起使用。在一些情况下，固定档齿轮比可以用于提高车辆的动力性能。这样的混合动力车的优点包括高燃料效率和低排放。
已经进行了研究以提供可以提高燃料效率同时具有更高工作性能的新型传动装置。然而，仍然需要改良的传动装置。
本背景技术部分中公开的信息只是为了增强对本发明的一般背景的理解，并且不应被当作是承认或以任何形式暗示该信息形成了本领域技术人员已经知晓的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面在于提供一种用于混合动力车的动力传动装置，其可以利用简单的配置来实现作为混合动力车的基本驱动模式的两种或更多种电动车模式；其可以利用发动机的动力同时使电动发电机运转以选择性地供应动力或发电，来通过充当EVT而实现混合动力模式中的两种或更多种动力分流模式，来实现与普通传动装置的变速档(shift stage)相似的以固定齿轮比驱动的多种固定齿轮比模式。因此，可以根据车辆的行驶状态来实现高效率驱动并提高车辆的燃料效率，同时以低成本实现车辆的传动系。
本发明的一个方面提供了一种用于混合动力车的传动装置，其包括：包括第一、第二和第三部件的第一差速齿轮组；包括第一、第二和第三部件的第二差速齿轮组，第二差速齿轮组的第一部件连续地连接到第一差速齿轮组的第一部件；可以选择性地将第一差速齿轮组的第二部件与第二差速齿轮组的第三部件连接的第一转矩传递单元；可以限制第二差速齿轮组的第三部件的旋转的第二转矩传递单元；连接到第一差速齿轮组的第三部件的第一电动发电机；以及连接到第二差速齿轮组的第一部件的第二电动发电机，其中第一差速齿轮组的第二部件连接到发动机，并且第二差速齿轮组的第二部件连接到输出单元。
本发明的另一方面提供了一种用于混合动力车的传动装置，其包括：第一差速齿轮组，其包括多个部件，该多个部件中的一个部件连接到发动机；第二差速齿轮组，其包括多个部件，该多个部件中的一个部件连续地连接到第一差速齿轮组的多个部件中的除了连接到发动机的第一差速齿轮组的部件以外的一个部件，并且该多个部件中的另一个部件连接到输出单元；第一转矩传递单元，其可以选择性地将第一差速齿轮组的连接到发动机的部件与第二差速齿轮组的多个部件中的除了连续地连接到第一差速齿轮组的多个部件中的一个部件的部件以及连接到输出单元的部件以外的一个部件连接；第二转矩传递单元，其可以限制第二差速齿轮组的连接到第一转矩传递单元的部件的旋转；第一电动发电机，其连续地连接到第一差速齿轮组的多个部件中的一个部件；以及第二电动发电机，其连续地连接到第二差速齿轮组的多个部件中的一个部件。
根据本发明的传动装置可以利用简单的配置来实现作为混合动力车的基本驱动模式的两种或更多种电动车模式；可以利用发动机的动力同时使电动发电机运转以选择性地供应动力或发电，来通过充当EVT而实现混合动力模式中的两种或更多种动力分流模式，来实现与普通传动装置的变速档相似的两种或更多种固定齿轮比模式。因此，可以根据车辆的行驶状态来实现高效率驱动并提高车辆的燃料效率，同时以低成本实现车辆的传动系。
在结合在本说明书中并形成本说明书的一部分的附图以及与附图一起用于通过举例来解释本发明原理的以下详细说明中，将体现出或更详细地阐述本发明的以上及其它特征和优点。
应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。
附图说明
图1-5分别是示出根据本发明的第一、第二、第三、第四和第五实施例的用于混合动力车的传动装置的配置的图。
图6是示出通过根据第三实施例的传动装置实现的工作模式的表。
图7至13示出在各个工作模式中根据第三实施例的传动装置的配置的图，以及与其相对应的各个杠杆图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施例，其实例在附图中示出并在下面描述。虽然将结合示例性实施例来描述本发明，但应理解的是，本说明并非旨在将本发明限于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施例，而且涵盖可包括在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、改型、等效形式和其它实施例。
图1-5是分别示出根据本发明的第一、第二、第三、第四和第五实施例的用于混合动力车的传动装置的配置的图。
根据这些实施例的传动装置包括第一差速齿轮组1、第二差速齿轮组3、第一转矩传递单元、第二转矩传递单元、第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2。
第一差速齿轮组1和第二差速齿轮组3各自包括多个部件。第一差速齿轮组1的多个部件中的一个部件连接到发动机(ENGINE)。第二差速齿轮组3的多个部件中的一个部件连续地连接到第一差速齿轮组1的另一部件。第二差速齿轮组3的另一部件连接到输出单元(OUTPUT)。第一差速齿轮组1的连接到ENGINE的部件通过第一转矩传递单元与第二差速齿轮组3的多个部件中的除了连续地连接到第一差速齿轮组的另一部件以及连接到OUTPUT的上述部件以外的至少一个部件选择性地连接。第二转矩传递单元布置成限制第二差速齿轮组3的连接到第一转矩传递单元的部件的旋转。
第一电动发电机MG 1连续地连接到第一差速齿轮组1的多个部件中的一个部件，并且第二电动发电机MG 2连续地连接到第二差速齿轮组3的多个部件中的一个部件。优选地，第一电动发电机MG1连接到第一差速齿轮组1的除了连接到ENGINE以及连续地连接到第二差速齿轮组3的部件以外的部件，并且第二电动发电机MG2连续地连接到第二差速齿轮组3的连续地连接到第一差速齿轮组1的部件的部件。
优选地，第一差速齿轮组1和第二差速齿轮组3各自可以通过适合的行星齿轮组来实现。第一差速齿轮组1和第二差速齿轮组3各自可以包括第一部件、第二部件和第三部件。适当地，第一差速齿轮组1的第一、第二和第三部件分别可以是第一中心齿轮S1、第一支架C1和第一环形齿轮R1。适当地，第二差速齿轮组3的第一、第二和第三部件可以是第二中心齿轮S2、第二支架C2和第二环形齿轮R2。
可选地，第一差速齿轮组1和第二差速齿轮组3可以通过利用其它齿轮(诸如斜齿轮(bevel gear))的其它齿轮组以及行星齿轮组来实现，使得任何一个齿轮的旋转速度成为另外两个齿轮的至少加权平均速度。
在根据图1中所示的本发明的第一实施例的传动装置中，还设置有第五转矩传递单元以选择性地将第一差速齿轮组1的部件与ENGINE连接。
在该实施例中，第一差速齿轮组1和第二差速齿轮组3都是简单行星齿轮组。第一转矩传递单元和第五转矩传递单元分别是可以使相对于彼此旋转的两个部件相连接/分离的第一离合器CL1和第三离合器CL3，并且第二转矩传递单元是可以限制被连接部件的旋转的第一制动器BK1。第一中心齿轮S1连续地连接到第二中心齿轮S2，第一支架C1通过第一离合器CL1连接到第二环形齿轮R2并且通过第三离合器CL3连接到ENGINE，第一环形齿轮R1连续地连接到第一电动发电机MG1，第二中心齿轮S2连续地连接到第二电动发电机MG2，并且第二支架C2连接到OUTPUT。第一制动器BK1布置成能够限制第二环形齿轮R2的旋转。
根据图2中所示的第二实施例的传动装置除了以下配置以外具有与图1中所示的第一实施例相同的配置：第二差速齿轮组3是复合行星齿轮组，第一支架C1通过第一离合器CL1连接到第二支架C2，并且第二环形齿轮R2连接到OUTPUT。
根据图3中所示的第三实施例的传动装置除了以下配置以外具有与第一实施例相同的配置：根据图3中所示的第三实施例的传动装置不包括第五转矩传递部件，而是包括第三转矩传递单元和第四转矩传递单元。第三转矩传递单元可以选择性地将第一差速齿轮组1的连接到ENGINE的部件与第一差速齿轮组1的连接到第一电动发电机MG1的部件连接。第四转矩传递单元可以限制第一差速齿轮组1的连接到第一电动发电机MG1的部件的旋转。优选地，第三转矩传递单元是可以选择性地使相对于彼此旋转的两个部件相连接/分离的第二离合器CL2，并且第四转矩传递单元是可以限制被连接部件的旋转的第二制动器BK2。例如，第二离合器CL2布置成能够选择性地将第一支架C1与第一环形齿轮R1连接，并且第二制动器BK2布置成能够限制第一环形齿轮R1的旋转。
根据图4中所示的第四实施例的传动装置除了以下配置以外具有与第三实施例相同的配置：根据图4中所示的第四实施例的传动装置还包括第五转矩传递部件。例如，根据图4中所示的第四实施例的传动装置包括第一差速齿轮组1的第一支架C1与ENGINE之间的第三离合器CL3。
根据图5中所示的第五实施例的传动装置除了以下配置以外具有与第四实施例相同的配置：第二差速齿轮组3是复合行星齿轮组，使得第一支架C1通过第一离合器CL1连接到第二支架C2，并且第二环形齿轮R2连接到OUTPUT。
在下文中，参照图3中所示的第三实施例来描述根据本发明的传动装置的操作。由于其它实施例的操作与第三实施例基本上相似并且仅为了简明性，对根据其它实施例的传动装置的操作的详细描述予以省略。
图6是示出根据第三实施例的传动装置的工作模式的表。如该表所示，传动装置可以提供两种电动车模式EV1和EV2，两种动力分流模式(即，输入分流模式和复合分流模式)，以及三种固定齿轮档模式(fixed-gear stage mode)(即，低速传动状态(UD，under-drive state)模式、1∶1模式和超速传动状态(OD，over-drive state)模式)。
图7示出通过接合第一制动器BK1并且停止ENGINE而实现的EV1模式。第二环形齿轮R2由第一制动器BK1固定，使得当第二电动发电机MG2驱动第二中心齿轮S2时，速度被第二支架C2减小并被输出到OUTPUT，结果，连接到OUTPUT的驱动轮得到驱动。在该操作中，由于第一中心齿轮S1也由第二电动发电机MG2驱动并且ENGINE被固定，所以第一电动发电机MG1由第一环形齿轮R1沿相反方向自由地旋转。
图8示出EV2模式，在该EV2模式中，通过接合第一制动器BK1和第一离合器CL1这二者来稳固地固定ENGINE，同时驱动第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2。结果，与EV1模式相比，第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2可以更高效地得到驱动，从而有助于进一步提高燃料效率。
图9示出输入分流模式，在该输入分流模式中，仅接合第一制动器BK1。在该模式中，传动装置作为EVT工作。即，通过仅接合第一制动器BK1，来自ENGINE和第二电动发电机MG2的动力被用于驱动车辆并且来自第一电动发电机MG1的动力被用于发电。
图10示出复合分流模式，在该复合分流模式中，接合第一离合器CL1。在该模式中，第一差速齿轮组1和第二差速齿轮组3通过第一离合器CL1形成一个杠杆，如图中所示。因此，来自第二电动发电机MG2和ENGINE的动力被用于驱动车辆，并且来自第一电动发电机MG1的动力被用于发电或使动力循环。
图11示出UD模式，在该UD模式中，接合第一制动器BK1和第二制动器CL2。由于第一差速齿轮组1通过第二离合器CL2的接合而变得成一体并且第二环形齿轮R2通过第一制动器BK1的接合而被固定，所以来自ENGINE的动力被供应到第二中心齿轮S2并通过第二支架C2被减小并输出，其中第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2与ENGINE一起自由地旋转。
图12示出1∶1传动比模式，在该1∶1传动比模式中，接合第一离合器CL1和第二离合器CL2。在该模式中，第一差速齿轮组1通过第一离合器CL1的接合而变得成一体并且第二差速齿轮组3通过第二离合器CL2的接合而变得与第一差速齿轮组1成一体，使得来自ENGINE的动力被输入到第一支架C1并且没有改变地通过第二支架C2被输出到OUTPUT。此外，第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2与发动机ENGINE一起自由地旋转。
图13示出OD模式，在该OD模式中，接合第二制动器BK2和第一离合器CL1。在该模式中，第一差速齿轮组1和第二差速齿轮组3通过第一离合器CL1的接合而形成一个杠杆。由于第一环形齿轮R1被固定，所以从ENGINE供应到第一支架C1和第二环形齿轮R2的动力经过第二支架C2而被增加，然后被输出。
为了例证和描述的目的，已经给出了本发明的具体示例性实施例的前述说明。它们并非意在是无遗漏的或者将本发明限制于所公开的精确形式，并且根据上述教导显然有许多改型和变型是可能的。选择并描述示例性实施例是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使其他的本领域技术人员能够做出并利用本发明的各种示例性实施例及其各种替代形式和改型。本发明的范围应由所附权利要求及其等价形式来限定。

Claims (19)

1.一种用于混合动力车的传动装置，包括：
第一差速齿轮组，其包括第一、第二和第三部件；
第二差速齿轮组，其包括第一、第二和第三部件，所述第二差速齿轮组的所述第一部件连续地连接到所述第一差速齿轮组的所述第一部件；
第一转矩传递单元，其能够选择性地将所述第一差速齿轮组的所述第二部件与所述第二差速齿轮组的所述第三部件连接；
第二转矩传递单元，其能够限制所述第二差速齿轮组的所述第三部件的旋转；
第一电动发电机，其连接到所述第一差速齿轮组的所述第三部件；以及
第二电动发电机，其连接到所述第二差速齿轮组的所述第一部件，
其中所述第一差速齿轮组的所述第二部件连接到发动机，并且
所述第二差速齿轮组的所述第二部件连接到输出单元。
2.如权利要求1所述的用于混合动力车的传动装置，其中
所述第一差速齿轮组和所述第二差速齿轮组是行星齿轮组，
所述第一差速齿轮组的所述第一、第二和第三部件分别是第一中心齿轮、第一支架和第一环形齿轮，并且
所述第二差速齿轮组的所述第一、第二和第三部件分别是第二中心齿轮、第二支架和第二环形齿轮。
3.如权利要求2所述的用于混合动力车的传动装置，还包括：
第三转矩传递单元，其能够选择性地将所述第一差速齿轮组的所述第二部件与所述第一差速齿轮组的所述第三部件连接；和
第四转矩传递单元，其能够限制所述第一差速齿轮组的所述第三部件的旋转。
4.如权利要求3所述的用于混合动力车的传动装置，其中
所述第一转矩传递单元和所述第三转矩传递单元分别是第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器能够选择性地使相对于彼此旋转的两个部件相连接/分离，并且
所述第二转矩传递单元和所述第四转矩传递单元分别是能够限制被连接部件的旋转的第一制动器和第二制动器。
5.如权利要求4所述的用于混合动力车的传动装置，还包括第五转矩传递单元，该第五转矩传递单元能够将所述第一差速齿轮组的所述第二部件与所述发动机连接。
6.如权利要求5所述的用于混合动力车的传动装置，其中所述第一差速齿轮组和所述第二差速齿轮组是简单行星齿轮组。
7.一种用于混合动力车的传动装置，包括：
第一差速齿轮组，其包括多个部件，该多个部件中的一个部件连接到发动机；
第二差速齿轮组，其包括多个部件，该多个部件中的一个部件连续地连接到所述第一差速齿轮组的多个部件中的除了连接到所述发动机的所述第一差速齿轮组的部件以外的一个部件，并且该多个部件中的另一个部件连接到输出单元；
第一转矩传递单元，其能够选择性地将所述第一差速齿轮组的连接到所述发动机的部件与所述第二差速齿轮组的多个部件中的除了连续地连接到所述第一差速齿轮组的多个部件中的一个部件的部件以及连接到所述输出单元的部件以外的一个部件连接；
第二转矩传递单元，其能够限制所述第二差速齿轮组的连接到所述第一转矩传递单元的部件的旋转；
第一电动发电机，其连续地连接到所述第一差速齿轮组的多个部件中的一个部件；以及
第二电动发电机，其连续地连接到所述第二差速齿轮组的多个部件中的一个部件。
8.如权利要求7所述的用于混合动力车的传动装置，其中
所述第一电动发电机连接到所述第一差速齿轮组的多个部件中的除了连接到所述发动机的部件以及连续地连接到所述第二差速齿轮组的部件以外的一个部件，并且
所述第二电动发电机连续地连接到所述第二差速齿轮组的连续地连接到所述第一差速齿轮组的部件的部件。
9.如权利要求8所述的用于混合动力车的传动装置，还包括位于所述第一差速齿轮组的部件和所述发动机之间的第五转矩传递单元，该第五转矩传递单元选择性地连接在所述第一差速齿轮组的部件和所述发动机之间。
10.如权利要求9所述的用于混合动力车的传动装置，其中
所述第一差速齿轮组和所述第二差速齿轮组各自包括第一部件、第二部件和第三部件，
所述第一差速齿轮组和所述第二差速齿轮组是行星齿轮组，
所述第一差速齿轮组的所述第一、第二和第三部件分别是第一中心齿轮、第一支架和第一环形齿轮，并且
所述第二差速齿轮组的所述第一、第二和第三部件是第二中心齿轮、第二支架和第二环形齿轮。
11.如权利要求10所述的用于混合动力车的传动装置，其中
所述第一转矩传递单元和所述第五转矩传递单元分别是第一离合器和第三离合器，所述第一离合器和所述第三离合器能够使相对于彼此旋转的两个部件相连接/分离，并且
所述第二转矩传递单元是能够限制被连接部件的旋转的第一制动器。
12.如权利要求11所述的用于混合动力车的传动装置，其中
所述第一差速齿轮组和所述第二差速齿轮组是简单行星齿轮组，
所述第一中心齿轮连续地连接到所述第二中心齿轮，
所述第一支架通过所述第一离合器连接到所述第二环形齿轮并通过所述第三离合器连接到所述发动机，
所述第一环形齿轮连续地连接到所述第一电动发电机，
所述第二中心齿轮连续地连接到所述第二电动发电机，并且
所述第二支架连接到所述输出单元。
13.如权利要求11所述的用于混合动力车的传动装置，其中
所述第一差速齿轮组是简单行星齿轮组，
所述第二差速齿轮组是复合行星齿轮组，
所述第一中心齿轮连续地连接到所述第二中心齿轮，
所述第一支架通过所述第一离合器连接到所述第二支架，并通过所述第三离合器连接到所述发动机，
所述第一环形齿轮连续地连接到所述第一电动发电机，
所述第二中心齿轮连续地连接到所述第二电动发电机，并且
所述第二环形齿轮连接到所述输出单元。
14.如权利要求8所述的用于混合动力车的传动装置，其中
所述第一差速齿轮组和所述第二差速齿轮组各自包括第一部件、第二部件和第三部件，
所述第一差速齿轮组和所述第二差速齿轮组是行星齿轮组，
所述第一差速齿轮组的所述第一、第二和第三部件分别是第一中心齿轮、第一支架和第一环形齿轮，并且
所述第二差速齿轮组的所述第一、第二和第三部件是第二中心齿轮、第二支架和第二环形齿轮。
15.如权利要求14所述的用于混合动力车的传动装置，还包括：
第三转矩传递单元，其能够选择性地将所述第一差速齿轮组的连接到所述发动机的部件与所述第一差速齿轮组的连接到所述第一电动发电机的部件连接；和
第四转矩传递单元，其能够限制所述第一差速齿轮组的连接到所述第一电动发电机的部件的旋转。
16.如权利要求15所述的用于混合动力车的传动装置，其中
所述第一转矩传递单元和所述第三转矩传递单元分别是第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器能够选择性地使相对于彼此旋转的两个部件相连接/分离，并且
所述第二转矩传递单元和所述第四转矩传递单元分别是能够限制被连接部件的旋转的第一制动器和第二制动器。
17.如权利要求16所述的用于混合动力车的传动装置，其中
所述第一差速齿轮组和所述第二差速齿轮组是简单行星齿轮组，
所述第一中心齿轮连续地连接到所述第二中心齿轮，
所述第一支架通过所述第一离合器连接到所述第二环形齿轮，
所述第一环形齿轮连续地连接到所述第一电动发电机，
所述第二中心齿轮连续地连接到所述第二电动发电机，
所述第二支架连接到所述输出单元，并且
所述第二离合器选择性地将所述第一支架与所述第一环形齿轮连接。
18.如权利要求17所述的用于混合动力车的传动装置，还包括作为第五转矩传递单元的第三离合器，该第三离合器布置在所述第一支架和所述发动机之间以选择性地将所述第一支架与所述发动机连接。
19.如权利要求16所述的用于混合动力车的传动装置，其中
作为第五转矩传递单元的第三离合器布置在所述第一支架和所述发动机之间以选择性地将所述第一支架与所述发动机连接，
所述第一差速齿轮组是简单行星齿轮组，
所述第二差速齿轮组是复合行星齿轮组，
所述第一中心齿轮连续地连接到所述第二中心齿轮，
所述第一支架通过所述第一离合器连接到所述第二支架，并通过所述第三离合器连接到所述发动机，
所述第一环形齿轮连续地连接到所述第一电动发电机，
所述第二中心齿轮连续地连接到所述第二电动发电机，
所述第二环形齿轮连接到所述输出单元，并且
所述第二离合器选择性地将所述第一支架与所述第一环形齿轮连接。
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