CN102343800A - 车辆动力传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆动力传动装置，其中发动机(1)产生的动力被输入到第一行星齿轮机构(Pe)的行星架。马达(MG)产生的动力被输入到第二行星齿轮机构(Pm)的太阳轮。来自于第一行星齿轮机构(Pe)的齿圈的动力和来自于第二行星齿轮机构(Pm)的行星架的动力被结合并传递到驱动轮轴。在从发动机(1)输入到第一行星齿轮机构(Pe)的行星架的动力被保持的同时，利用第一离合器(C1)、第二离合器(C2)或第一制动器(B1)限制第一行星齿轮机构(Pe)的太阳轮的转动。在从马达(MG)输入到第二行星齿轮机构(Pm)的太阳轮的动力被保持的同时，利用第二制动器(B1)或第三离合器(C3)限制第二行星齿轮机构(Pm)的齿圈的转动。

Description

车辆动力传动装置
技术领域
本发明涉及一种车辆的动力传动装置。
背景技术
专利文献1(JP-A-2009-1234)描述了一种作为混合动力车辆的动力传动装置的技术的通过使用行星齿轮机构来控制发动机的减速比和电动马达的减速比的技术。
发明内容
根据专利文献1的技术，发动机的减速比与电动马达的减速比之间的对应关系是固定的。即，如果决定了发动机的减速比，那么也唯一确定了电动马达的减速比。因此，不可能单独地选择发动机和电动马达的有效操作状态。
本发明的目的是，通过使发动机的减速比与马达的减速比之间的对应关系在使用行星齿轮机构用于控制发动机的减速比和马达的减速比的技术中可变，从而能够单独地设定发动机和马达的有效操作状态。
根据本发明的第一示例方面，使用一种车辆动力传动装置用于具有用于产生运行动力的发动机和马达的车辆。所述车辆动力传动装置具有第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、发动机输入轴、马达输出轴、输出机构、多个第一限制机构和多个第二限制机构。所述第一行星齿轮机构具有三个转动构件，即太阳轮、行星架和齿圈。所述第二行星齿轮机构具有三个转动构件，即太阳轮、行星架和齿圈。由发动机产生的动力输入到发动机输入轴，发动机输入轴将发动机的动力输入到第一行星齿轮机构的三个转动构件中的第一发动机侧转动构件。由马达产生的动力输入到马达输入轴，马达输入轴将马达的动力输入到第二行星齿轮机构的三个转动构件中的第一马达侧转动构件。输出机构将来自于第一行星齿轮机构的三个转动构件中的第二发动机侧转动构件的动力与来自于第二行星齿轮机构的三个转动构件中的第二马达侧转动构件的动力结合并且将结合后的动力传递到车辆的驱动轮轴。所述多个第一限制机构能够分别利用不同的机构来限制第一行星齿轮机构的三个转动构件中的第三发动机侧转动构件的转动。所述多个第二限制机构能够分别利用不同的机构来限制第二行星齿轮机构的三个转动构件中的第三马达侧转动构件的转动。
这样，如果由发动机产生的动力被输入到第一行星齿轮机构的第一发动机侧转动构件以及由马达产生的动力被输入到第二行星齿轮机构的第一马达侧转动构件并且如果来自于第一行星齿轮机构的第二发动机侧转动构件的动力与来自于第二行星齿轮机构的第二马达侧转动机构的动力结合并传递到驱动轮轴，那么第二发动机侧转动构件的转速和第二马达侧转动构件的转速彼此约束。
可以通过切换用于第一行星齿轮机构的多个第一限制机构中的所使用的第一限制机构来切换第一行星齿轮机构的输入轴和输出轴之间的减速比。与此分开的是，可以通过切换用于第二行星齿轮机构的第二限制机构中的所使用的第二限制机构来切换第二行星齿轮机构的输入和输出轴之间的减速比。因此，可以使发动机的减速比与马达的减速比之间的对应关系改变。
根据本发明的第二示例方面，使用一种车辆动力传动装置用于具有用于产生运行动力的发动机和马达的车辆。所述车辆动力传动装置具有第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、发动机输入轴、马达输出轴、输出机构和限制机构部分。所述第一行星齿轮机构具有三个转动构件，即太阳轮、行星架和齿圈。所述第二行星齿轮机构具有三个转动构件，即太阳轮、行星架和齿圈。由发动机产生的动力输入到发动机输入轴，发动机输入轴将发动机的动力输入到第一行星齿轮机构的三个转动构件中的第一发动机侧转动构件。由马达产生的动力输入到马达输入轴，马达输入轴将马达的动力输入到第二行星齿轮机构的三个转动构件中的第一马达侧转动构件。输出机构将来自于第一行星齿轮机构的三个转动构件中的第二发动机侧转动构件的动力与来自于第二行星齿轮机构的三个转动构件中的第二马达侧转动构件的动力结合并且将结合后的动力传递到车辆的驱动轮轴。所述限制机构部分限制第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构的转动状态。所述车辆动力传动装置构造成通过控制所述限制机构部分能够彼此独立地设定发动机侧的减速比和马达侧的减速比。
这样，如果由发动机产生的动力被输入到第一行星齿轮机构的第一发动机侧转动构件以及由马达产生的动力被输入到第二行星齿轮机构的第一马达侧转动构件并且如果来自于第一行星齿轮机构的第二发动机侧转动构件的动力与来自于第二行星齿轮机构的第二马达侧转动机构的动力结合并传递到驱动轮轴，那么第二发动机侧转动构件的转速和第二马达侧转动构件的转速彼此约束。
通过控制所述限制机构部分可以彼此独立地设定发动机侧的减速比和马达侧的减速比。因此，可以使发动机的减速比与马达的减速比之间的对应关系改变。
根据本发明的第三示例方面，所述限制机构部分具有多个能够分别利用不同的机构限制第一行星齿轮机构的三个转动构件中的第三发动机侧转动构件的转动的第一限制构件和多个能够分别利用不同的机构限制第二行星齿轮机构的三个转动构件中的第三发动机侧转动构件的转动的第二限制机构。
根据本发明的第四示例方面，在第一行星齿轮机构中所述第一发动机侧转动构件是所述行星架，所述第二发动机侧转动构件是所述齿圈，所述第三发动机侧转动构件是所述太阳轮。在第二行星齿轮机构中所述第一马达侧转动构件是所述太阳轮，所述第二马达侧转动构件是所述行星架，所述第三马达侧转动构件是所述齿圈。
利用这种构造，可以实现发动机转速的减慢、直接耦合和加速。对于马达，可以实现直接耦合和速度减慢。
根据本发明的第五示例方面，其中一个第一限制机构是第一离合器，其用于使第一行星齿轮机构的第三发动机侧转动构件的转速与第二行星齿轮机构的第一马达侧转动构件的转速一致。其中另一个第一限制机构是第二离合器，其用于使第一行星齿轮机构的第三发动机侧转动构件的转速与第一发动机侧转动构件和第二发动机侧转动构件的转速一致。
根据本发明的第六示例方面，其中又一个第一限制机构是第一制动器，其用于利用固定构件减慢第一行星齿轮机构的第三发动机侧转动构件的转动。
根据本发明的第七示例方面，其中一个第二限制机构是第二制动器，其用于利用另一个固定构件减慢第二行星齿轮机构的第三马达侧转动构件的转动。其中另一个第二限制机构是第三离合器，其用于使第二行星齿轮机构的第三马达侧转动构件的转速与第一马达侧转动构件和第二马达侧转动构件的转速一致。
根据本发明的第八示例方面，在第一行星齿轮机构中，所述第一发动机侧转动构件是所述行星架，所述第二发动机侧转动构件是所述齿圈，所述第三发动机侧转动构件是所述太阳轮。在第二行星齿轮机构中所述第一马达侧转动构件是所述太阳轮，所述第二马达侧转动构件是所述行星架，所述第三马达侧转动构件是所述齿圈。其中一个第一限制机构是第一离合器，其用于使第一行星齿轮机构的第三发动机侧转动构件的转速与第二行星齿轮机构的第一马达侧动转构件的转速一致。其中另一个第一限制机构是第二离合器，其用于使第一行星齿轮机构的第三发动机侧转动构件的转速与第一发动机侧转动构件和第二发动机侧转动构件的转速一致。其中又一个第一限制机构是第一制动器，其用于利用固定构件减慢第一行星齿轮机构的第三发动机侧转动构件的转动。其中一个第二限制机构是第二制动器，其用于利用另一个固定构件减慢第二行星齿轮机构的第三马达侧转动构件的转动。其中另一个第二限制机构是第三离合器，其使第二行星齿轮机构的第三马达侧转动构件的转速与第一马达侧转动构件和第二马达侧转动构件的转速一致。
所述车辆动力传动装置配置成当发动机的减速比设定在第一发动机减速比并且马达的减速比设定在第一马达减速比时，取消第一制动器作出的限制、实施第二制动器作出的限制、接合所述第一离合器、脱开所述第二离合器、脱开所述第三离合器。所述车辆动力传动装置配置成当发动机的减速比设定在比第一发动机减速比更小的第二发动机减速比并且马达的减速比设定在第一马达减速比时，取消第一制动器作出的限制、实施第二制动器作出的限制、脱开所述第一离合器、接合所述第二离合器、脱开所述第三离合器。所述车辆动力传动装置配置成当发动机的减速比设定在第二发动机减速比并且马达的减速比设定在比第一马达减速比更小的第二马达减速比时，取消第一制动器作出的限制、取消第二制动器作出的限制、脱开所述第一离合器、接合所述第二离合器、接合所述第三离合器。所述车辆动力传动装置配置成当发动机的减速比设定在比第二发动机减速比更小的第三发动机减速比并且马达的减速比设定在第二马达减速比时，实施第一制动器作出的限制、取消第二制动器作出的限制、脱开所述第一离合器、脱开所述第二离合器、接合所述第三离合器。所述车辆动力传动装置配置成当发动机的减速比设定在第三发动机减速比并且马达的减速比设定在第一马达减速比时，实施第一制动器作出的限制、实施第二制动器作出的限制、脱开所述第一离合器、脱开所述第二离合器、脱开所述第三离合器。
利用这种构造，可以实现第一到第三发动机减速比与第一和第二马达减速比之间的各种组合。
附图说明
从对如下的详细描述、所附的权利要求以及附图的阅读中将会理解一个实施方式的特征和优点以及操作方法和相关部件的功能，所有这些构成本申请的一部分。在图中：
图1是示出了根据本发明的一个实施方式的车辆动力传动装置的结构的概略图；
图2是示出了根据所述实施方式的发动机和马达的减速比之间的对应关系与制动器和离合器的状态的示图；
图3A-3E是示出了根据所述实施方式的第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构的接合关系的示图；
图4A-4E是示出了根据所述实施方式的第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构的状态的列线图；
图5A-5D是示出了现有技术的第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构的接合关系的示图；以及
图6是图示了根据所述实施方式的车辆速度与最佳减速比之间的关系的示图。
具体实施方式
在下文中，将描述本发明的一个实施方式。图1是示出了根据本发明的车辆动力传动装置的机构的概略图。所述车辆动力传动装置具有是内燃机的发动机1和利用电池的电力驱动的马达MG，所述电池是蓄电池组，所述发动机1和马达MG作为用于产生用于运行混合动力车辆的动力的动力产生装置。
此外，所述车辆动力传动装置具有第一行星齿轮机构Pe和第二行星齿轮机构Pm，由所述发动机1产生的动力输入到所述第一行星齿轮机构Pe，由所述马达MG产生的动力输入到所述第二行星齿轮机构Pm。第一行星齿轮机构Pe和第二行星齿轮机构Pm每个均是具有三个公知的转动构件(太阳轮、行星架和齿圈)的公知的齿轮机构。
在所述第一行星齿轮机构Pe中，行星架对应于第一发动机侧转动构件的一个示例，齿圈对应于第二发动机侧转动构件的一个示例，太阳轮对应于第三发动机侧转动构件的一个示例。在所述第二行星齿轮机构Pm中，太阳轮对应于第一马达侧转动构件的一个示例，行星架对应于第二马达侧转动构件的一个示例，齿圈对应于第三马达侧转动构件的一个示例。
所述车辆动力传动装置具有发动机输入轴2、马达输入轴3、第一传动轴4、第二传动轴5、第三传动轴6、第四传动轴7、第五传动轴8、副轴驱动齿轮9、第一制动器B1、第二制动器B2、第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3。
发动机输入轴2的一端连接到发动机1，发动机输入轴2的另一端连接到第一行星齿轮机构Pe的行星架。因此，由发动机1产生的动力输入到发动机输入轴2，发动机1的动力输入到第一行星齿轮机构Pe的行星架。
马达输入轴3是圆柱形轴，并且连接到马达MG的转子。马达输入轴3的一端连接到第二行星齿轮机构Pm的太阳轮。因此，由马达MG产生的动力输入到马达输入轴3，马达MG的动力输入到第二行星齿轮机构Pm的太阳轮。
第一传动轴4是圆柱形轴。第一传动轴4的一端连接到第一行星齿轮机构Pe的齿圈，第一传动轴4的另一端连接到第二行星齿轮机构Pm的行星架。因此，第一传动轴4将第一行星齿轮机构Pe的齿圈与第二行星齿轮机构Pm的行星架彼此连接。因此，第一行星齿轮机构Pe的齿圈的转速和第二行星齿轮机构Pm的行星架的转速彼此约束。更具体地说，第一行星齿轮机构Pe的齿圈的转速与第二行星齿轮机构Pm的行星架的转速一致。
第二传动轴5的一端连接到第一行星齿轮机构Pe的太阳轮，因此第二传动轴5与第一行星齿轮机构Pe的太阳轮整体转动。
第一制动器B1(对应于第一限制机构的示例)是公知的制动装置(例如多盘制动器)，其连接在第二传动轴5与固定到车体的固定构件W1之间。第一制动器B1可以限制第二传动轴5关于所述固定构件W1的转动。更具体地说，当第一制动器B1起作用(即被致动)时，所述固定构件W1使所述第二传动轴5的转动减速。当所述制动器B 1被松开时，所述第二传动轴5不被所述固定构件W1限制而是可以转动。所述第二传动轴5的转动由所述固定构件W1的减速方法可以是用于将第二传动轴5的转速减到零的减速方法。可选地，所述减速方法可以是通过将强的粘性阻力施加到第二传动轴5的转动用于使第二传动轴5的转速减到大于零的值的减速方法。
第二传动轴5正如上面提到的连接到第一行星齿轮机构Pe的太阳轮。因此，所述第一制动器B1可以通过由所述固定构件W1使第一行星齿轮机构Pe的太阳轮的转速减速来限制第一行星齿轮机构Pe的太阳轮的转动。
第一离合器C1(对应于第一限制机构的一个示例)是公知的离合器(例如多盘离合器)，其连接在马达输入轴3的另一端与第二传动轴5之间用于接合和脱开所述马达输入轴3和第二传动轴5。
第三传动轴6是圆柱形轴。第三传动轴6的一端连接到第一行星齿轮机构Pe的齿圈，所以第三传动轴6与第一行星齿轮机构Pe的齿圈整体转动。
第二离合器C2(对应于第一限制机构的一个示例)是公知的离合器(例如多盘离合器)，其连接在第三传动轴6与发动机输入轴2之间用于接合和脱开第三传动轴6和发动机输入轴2。
第二制动器B2(对应于第二限制机构的示例)是公知的制动装置(例如多盘制动器)，其连接在第二行星齿轮机构Pm的齿圈与固定到车体的固定构件W2之间。第二制动器B2可以限制第二行星齿轮机构Pm的齿圈关于所述固定构件W2的转动。更具体地说，当第二制动器B2起作用(即被致动)时，所述齿圈的转动由所述固定构件W2减速。当所述第二制动器B2被松开时，所述齿圈不由所述固定构件W2限制，而是可以转动。所述齿圈的转动由所述固定构件W2的减速方法可以是用于将所述齿圈的转速减到零的减速方法。可选地，所述减速方法可以是通过将强的粘性阻力施加到所述齿圈的转动用于使所述齿圈的转速减到大约零的值的减速方法。
第四传动轴7是圆柱形轴。第四传动轴7的一端连接到第二行星齿轮机构Pm的行星架，所以第四传动轴7与第二行星齿轮机构Pm的行星架整体转动。
副轴驱动齿轮(counter drive gear)9是连接到第四传动轴7的另一端并且与第四传动轴7整体转动的齿轮。
第五传动轴8是圆柱形轴。第五传动轴8的一端连接到第二行星齿轮机构Pm的齿圈，所以第五传动轴8与第二行星齿轮机构Pm的齿圈整体转动。
第三离合器C3(对应于第二限制机构的示例)是公知的离合器(例如多盘离合器)，其连接在第四传动轴7与第五传动轴8的另一端之间，用于接合和脱开第四传动轴7和第五传动轴8的另一端。
平行于发动机输入轴2和第二传动轴5布置副轴(counter shaft)11。即，所述副轴11平行于第一行星齿轮机构Pe和第二行星齿轮机构Pm的中心轴线布置。副轴从动齿轮12连接到副轴11的在图1中的右侧的端部，即行星齿轮机构Pe、Pm一侧的端部，使得所述副轴从动齿轮12与所述副轴11整体转动。
所述副轴从动齿轮12与所述副轴驱动齿轮9啮合。输出齿轮13连接到副轴11的在图1中的左侧的端部，即在相对于行星齿轮机构Pe、Pm的一侧端部。所述输出齿轮13与差动齿轮14的齿圈14a啮合。所述差动齿轮14将从输出齿轮13接收到的动力传递到驱动轮轴(未示出)。因此，通过所述副轴驱动齿轮9将发动机1的动力和马达MG的动力中的一个或两个传递到驱动轮轴。
因此，第一传动轴4、第四传动轴7和副轴驱动齿轮9作为输出机构用于将来自于第一行星齿轮机构Pe的齿圈的动力和来自于第二行星齿轮机构Pm的行星架的动力结合并用于将结合后的动力传动到车辆的驱动轮轴。
接下来，将补充描述车辆动力传动装置的各个部件的布置。所述发动机输入轴2和第二传动轴5是共轴布置的。第一行星齿轮机构P2布置在第二行星齿轮机构Pm的发动机1侧。第二行星齿轮机构Pm布置在第一行星齿轮机构Pe的马达MG侧。
第一传动轴4与第二传动轴5共轴布置以在第一行星齿轮机构Pe与第二行星齿轮机构Pm之间的位置处围绕第二传动轴5。马达输入轴3与第二传动轴5共轴布置以在第二行星齿轮机构Pm的与发动机1相对的一侧围绕所述第二传动轴5。
第四传动轴7与马达输入轴3和第二传动轴5共轴布置以围绕所述马达输入轴3。第五传动轴8与马达输入轴3、第二传动轴5和第四传动轴7共轴布置以围绕所述第四传动轴7。
第一离合器C1布置在马达输入轴3的与发动机1相对的一侧。第一制动器B1布置在马达输入轴3的与发动机1相对的一侧。第一制动器B1布置在比第一离合器C1距离马达MG更远的位置上。第二离合器C2布置在第一行星齿轮机构Pe的发动机1侧。第三传动轴6与发动机输入轴2共轴布置以在第一行星齿轮机构Pe与第二离合器C2之间的位置处围绕所述发动机输入轴2。
车辆动力传动装置具有控制器20。所述控制器20基于在车辆中获得的各个物理量通过控制马达MG的驱动/非驱动、离合器C1-C3的接合/脱开以及制动器B1、B2的致动/松开来控制由发动机1产生的动力和由马达MG产生的动力的减速比。例如将具有执行程序的微控制器的电子控制单元用作所述控制器20。
更具体地说，表示车辆车速的车辆速度信号、表示加速器位置的加速器位置信号等被输入到所述控制器20。从安装到每个车轮的车轮速度传感器输出的信号被用作车辆速度信号。从加速器位置传感器输出的信号被用作加速器位置信号。
所述控制器20基于输入的信号通过切换离合器C1-C3的接合/脱开和制动器B1、B2的致动/松开来控制由发动机1产生的动力和由马达MG产生的动力的减速比。更具体地说，所述控制器20通过控制为离合器C1-C3分别设置的致动器(例如用于为接合/脱开离合器产生油压的致动器)的操作来在离合器C1-C3的接合与脱开之间进行切换来实现相应的接合/脱开。所述控制器20通过控制为制动器B1、B2分别设置的致动器(例如用于产生油压的致动器)的操作来在制动器B1、B2的致动与松开之间进行切换来实现相应的致动/松开。
接下来，将解释发动机1的减速比(第一行星齿轮机构Pe中的发动机1的输入与输出之间的减速比)和马达MG的减速比(第二行星齿轮机构Pm中的马达MG的输入与输出之间的减速比)的各种组合以及用于实现这些组合的离合器C1-C3与制动器B1、B2的状态。
图2示出了发动机1与马达MG的减速比之间的对应关系与离合器C1-C3和制动器B1、B2的状态。在图2中每个圆圈标记表示离合器的接合或制动器的致动。在下文中，离合器的接合或制动器的致动均将简称为“ON”。每个空白处表示离合器的脱开或制动器的松开。在下文中，离合器的脱开或制动器的松开均将简称为“OFF”。
在下面的解释中，将参照图3A-3E和图4A-4E。图3A-3E示出了第一行星齿轮机构Pe与第二行星齿轮机构Pm之间的接合关系。图4A-4E是示出了第一行星齿轮机构Pe和第二行星齿轮机构Pm的状态的列线图。
在图3A-3E中，标记Se、Ce、Re分别表示第一行星齿轮机构Pe的太阳轮、行星架和齿圈。标记Sm、Cm、Rm分别表示第二行星齿轮机构Pm的太阳轮、行星架和齿圈。在图4A-4E中，竖直轴表示转速，水平轴的标记Se、Ce、Re分别表示第一行星齿轮机构Pe的太阳轮、行星架和齿圈。水平轴的标记Sm、Cm、Rm分别表示第二行星齿轮机构Pm的太阳轮、行星架和齿圈。
在图4A-4E，标记Cm、Re放置在相同的位置上，因为通过第一传动轴4连接的第一行星齿轮机构Pe的齿圈和第二行星齿轮机构Pm的行星架的转速是相同的。为了简便，标记Sm、Se放置在相同的位置上。尽管标记Sm、Se放置在不同的位置上，但是下面解释的特征是相同的。
(a)发动机第一档和马达第一档模式
当马达1的减速比设定在第一发动机减速比并且马达MG的减速比设定在第一马达减速比时，控制器20控制第二制动器B2和第一离合器C1到ON并控制第一制动器B1、第二离合器C2和第三离合器C3到OFF，如图2中所示。
利用这种控制，如图3A中所示，由发动机1产生的动力通过发动机输入轴2输入到第一行星齿轮机构Pe的行星架。由马达MG产生的动力通过马达输入轴3输入到第二行星齿轮机构Pm的太阳轮。此外，因为离合器C1被接合，所以第一行星齿轮机构Pe的太阳轮的转速与第二行星齿轮机构Pm的太阳轮的转速一致，通过马达输入轴3、发动机1和第二传动轴5也把扭矩传递到第一行星齿轮机构Pe的太阳轮。第二行星齿轮机构Pm的齿圈的转动由第二制动器B2限制。这里，假设第二行星齿轮机构Pm的齿圈的转速是零。
因为如图4A的列线图中示出的Rm是零，所以如果马达MG的转速Nm确定，那么表示第二行星齿轮机构Pm的状态的直线41就确定了。根据直线41也确定了Cm的转速。
因为Cm和Re的转速是相同的并且Sm和Se的转速是相同的，所以表示第一行星齿轮机构Pe的状态的直线也与直线41一致。根据直线41确定输入到Ce的发动机1的转速Ne。
(b)发动机第二档和马达第一档模式
当发动机1的减速比设定在比第一发动机减速比小的第二发动机减速比并且马达MG的减速比设定在第一马达减速比时，控制器20控制第二制动器B2和第二离合器C2到ON并且控制第一制动器B1、第二离合器C1和第三离合器C3到OFF，如图2中所示。
利用这种控制，如图3B中所示，由发动机1产生的动力通过发动机输入轴2输入到第一行星齿轮机构Pe的行星架并且还通过发动机输入轴2、第二离合器C2和第三传动轴6输入到第一行星齿轮机构Pe的齿圈。因此，第一行星齿轮机构Pe的行星架和齿圈的转速是相同的。第一行星齿轮机构Pe的太阳轮的转动没有接收到来自于第一行星齿轮机构Pe的外部的限制。第二行星齿轮机构Pm的接合关系与上面描述的(a)发动机第一档和马达第一档模式是相同的。
因此，在图4B中的列线图中，表示第二行星齿轮机构Pm的状态的直线41与上面描述的(a)发动机第一档和马达第一档模式是相同的。根据直线41确定第一行星齿轮机构Pe的Re的转速。因为Re和Ce之间的转速是相同的，所以表示第一行星齿轮机构Pe的状态的直线42是水平的。根据直线42确定输入到Ce的发动机1的转速Ne。因为直线42比直线41更接近水平线，所以转速Ne低于上面描述的(a)发动机第一档和马达第一档模式的情形中的转速Ne。因此，在这种情况下第二发动机减速比小于第一发动机减速比。
(c)发动机第二档和马达第二档模式
当发动机1的减速比设定在第二发动机减速比并且马达MG的减速比设定在比第一马达减速比小的第二马达减速比时，控制器20控制第二离合器C2和第三离合器C3到ON并控制第一制动器B1、第二制动器B2和第一离合器C1到OFF，如图2中所示。
在这种情况下，第一行星齿轮机构Pe的接合关系与上面描述的(b)发动机第二档和马达第一档模式相同。关于第二行星齿轮机构Pm的接合关系，如图3C中所示，由马达MG产生的动力通过马达输入轴3输入到第二行星齿轮机构的太阳轮。第二行星齿轮机构Pm的行星架和齿圈通过第五传动轴8、第三离合器C3和第四传动轴7彼此接合。因此，第二行星齿轮机构Pm的行星架和齿圈的转速是相同的。
因此，如图4C的列线图中所示，表示第一行星齿轮Pe的状态的直线和表示第二行星齿轮机构Pm的状态的直线均变成了相同的水平直线42。因此，发动机1的转速Ne与在上面描述的(b)发动机第二档和马达第一档模式的情形相同。马达MG的转速Nm低于上面描述的(b)发动机第二档和马达第一档模式的情形。因此，在这种情况下的第二马达减速比确实小于第一马达减速比。
(d)发动机第三档和马达第二档模式
当发动机1的减速比设定在小于第二发动机减速比的第三发动机减速比并且马达MG的减速比设定在第二马达减速比时，控制器20控制第一制动器B1和第三离合器C3到ON并控制第二制动器B2、第一离合器C1和第二离合器C2到OFF，如图2中所示。
在这种情况下，第二行星齿轮机构Pm的接合关系与上面描述的(c)发动机第二档和马达第二档模式的情形相同。关于第一行星齿轮机构Pe，如图3D中所示，由发动机1产生的动力通过发动机输入轴2输入到第一行星齿轮机构Pe的行星架，第一行星齿轮机构Pe的太阳轮的转动由第一制动器B1限制。这里，假设第一行星齿轮机构Pe的太阳轮的转速是零。
因此，如图4D的列线图中示出的，表示第二行星齿轮机构Pm的状态的直线与上面描述的(c)发动机第二档和马达第二档模式的情形相同。但是，表示第一行星齿轮机构Pe的状态的直线变成了倾斜右向上直线43，因为Se是零、RE和Cm是相同的。根据直线43确定输入到Ce的发动机1的转速Ne。因为直线是倾斜右向上的，所以所述转速小于输出到驱动轮轴的转速(即Re的转速)。即，发动机1的转动在第一行星齿轮机构Pe中得到了加速。因此，在这种情形中的第三发动机减速比确实小于第二发动机减速比。
(e)发动机第三档和马达第一档模式
当发动机1的减速比设定在第三发动机减速比并且马达MG的减速比设定在第一马达减速比时，控制器20控制第一制动器B1和第二制动器B2到ON并控制第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3到OFF，如图2中所示。
在这种情况下，如图3E中所示，第一行星齿轮机构Pe的接合关系与上面描述的(d)发动机第三档和马达第二档模式的情形相同。第二行星齿轮机构Pm的接合关系与上面描述的(b)发动机第二档和马达第一档模式的情形相同。
此外，还可以实现发动机第一档和马达第二档模式(未图示)。更具体地说，可以通过控制第一离合器C1和第三离合器C3到ON并控制第二离合器C2、第一制动器B1和第二制动器B2到OFF来实现发动机第一档和马达第二档模式。
正如上面提到的，由发动机1产生的动力和由马达MG产生的动力通过分开的路线和副轴驱动齿轮9传递到驱动轮轴。
当控制器20控制发动机1的减速比时，控制器20保持发动机1的动力输入到第一行星齿轮机构Pe的行星架的状态。因此，当第一发动机减速比实现时，控制器20接合第一离合器C1以利用使第一行星齿轮机构Pe的太阳轮的转速与第二行星齿轮机构Pm的太阳轮的转速一致的机构(图2的线8)限制第一行星齿轮机构Pe的太阳轮的转动。当第二发动机减速比实现时，控制器20接合第二离合器C2以利用使第一行星齿轮机构Pe的太阳轮的转速与第一行星齿轮机构Pe的行星架的转速一致的机构(图2的线9)限制第一行星齿轮机构Pe的太阳轮的转动。当第三发动机减速比实现时，控制器20致动第一制动器B1以利用使用固定构件W1使第一行星齿轮机构Pe的太阳轮减速的机构(图2的线10)限制第一行星齿轮机构Pe的太阳轮的转动。
当控制器20控制马达MG的减速比时，控制器20保持马达MG的动力单独地(和独立地)从第一离合器C1、第二离合器C2和第一制动器B1的控制输入到第二行星齿轮机构Pm的太阳轮的状态。因此，当第一马达减速比实现时，控制器20致动第二制动器B2以利用使用固定构件W2使第二行星齿轮机构Pm的齿圈的转速减速的机构(图2的线6)限制第二行星齿轮机构Pm的齿圈的转动。当第二马达减速比实现时，控制器20接合第三离合器C3以利用使第二行星齿轮机构Pm的齿圈的转速与第二行星齿轮机构Pm的行星架的转速一致的机构(图2的线7)限制第二行星齿轮机构Pm的齿圈的转动。
这样，可以通过切换用于第一行星齿轮机构Pe的多个第一限制机构C1、C2、B1中的所使用的第一限制机构来切换第一行星齿轮机构Pe的输入和输出之间的减速比。与此分开的，可以通过切换用于第二行星齿轮机构Pm的第二限制机构B2、C3中的所使用的第二限制机构来切换第二行星齿轮机构Pm的输入与输出之间的减速比。即，通过控制具有第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、第一制动器B1和第二制动器B2的限制机构部分可以独立设定发动机1侧的减速比和马达MG侧的减速比。因此，可以改变发动机1的减速比与马达MG的减速比之间的对应关系。
因为发动机1和马达MG可以共用速度改变传动机构，所以可以实现尺寸的进一步减小，分别可以选择发动机1和马达MG的最佳传动机构。因此，可以提供整个车辆系统的效率。
此外，如图2中的最下面的线所示的通过控制第一离合器C1到ON并通过控制第一制动器B1、第二制动器B2、第二离合器C2和第三离合器C3到OFF可以在车辆停止期间利用由发动机1产生的动力使所述马达MG转动以产生电力并对电池充电。因为在车辆停止期间驱动轮轴不转动并且第一行星齿轮机构Pe的齿圈固定，所以第一行星齿轮机构Pe减慢发动机1的动力并从第一行星齿轮机构Pe的太阳轮将所述动力输出以通过第二传动轴5、第一离合器C1和马达输入轴3传递到马达MG。
作为参考，在图5A-5D中示出了专利文献1的车辆动力传动装置中的行星齿轮机构的两个减速比与接合关系之间的组合。如图5A-5D中所示，在专利文献1的车辆动力传动装置中，一个行星齿轮机构的齿圈和另一个行星齿轮机构的行星架总是整体转动。此外，所述的一个行星齿轮机构的行星架和所述的另一个行星齿轮机构的齿圈总是整体转动。因此，两个行星齿轮机构的状态在列线图中由相同的直线表示。结果，限制了减速比的组合的变化。因此，不可能单独选择发动机和电动马达的有效操作状态。与此形成对比，在本实施方式中，可以单独设定发动机和马达的有效操作状态。
此外，在专利文献1的技术中，如果在高速运行期间设定发动机的有效操作状态，那么马达的转速就变得非常高。因此，限制发动机转速是必要的。结果，高速运行期间的最大速度是由马达的转速决定的。
相反，在本实施方式中，可以防止高速运行期间马达转速的增加并且可以执行所述运行而不限制发动机转速。
接下来，将解释选择减速比的组合和选择什么组合的状态的示例。图6示出了该示例的车辆的运行速度与最佳减速比之间的关系。
在图6中，在最上面的图中，水平轴表示马达MG的转速(例如用rpm)。竖直轴表示马达MG的马达扭矩。区域31示出了马达MG的效率(与一加仑汽油所行驶的里程成比例)等于或高于预定参考值的区域。
在中间的图中，水平轴表示发动机1的转速(例如使用rpm)。竖直轴表示发动机1的发动机扭矩。区域32示出了发动机1的效率(与车辆的一加仑汽油所行驶的里程成比例)等于或高于预定参考值。
在最下面的图中，水平轴表示马达MG和发动机1的转速，竖直轴表示车辆速度。直线33示出了在第一马达减速比下车辆速度与马达MG的转速之间的关系。直线34示出了在第一发动机减速比下车辆速度与发动机1的转速之间的关系。直线35示出了在第二发动机减速比和第二马达减速比下车辆速度与发动机1和马达MG的转速之间的关系。直线36示出了在第三减速比下车辆速度与发动机1的转速之间的关系。
正如从图中可以理解的，在车辆速度的低速范围A中及其周围，为了使马达MG和发动机1的转速尽可能接近区域31、32，控制器20选择第一马达减速比与第一发动机减速比的组合，它们是最大的减速比。
在车辆速度的中速范围B中及其周围，为了使马达MG和发动机1的转速尽可能接近区域31、32的中心，控制器20选择第一马达减速比和第二发动机减速比的组合。
在车辆的高速范围C中及其周围，为了使马达MG和发动机1的转速尽可能接近区域31、32的中心，控制器20选择第二马达减速比和第三发动机减速比的组合。当需要时可以选择正如上面提到的其它组合。
(其它实施方式)
本发明的范围并不应该局限于上面描述的实施方式。然而，本发明的范围包括能够实现说明本发明的元件的功能的各种形式。例如包括如下的模式。
(1)在上面描述的实施方式中，在第一行星齿轮机构Pe中，第一发动机侧转动构件是行星架，第二发动机侧转动构件是齿圈，第三发动机侧转动构件是太阳轮。在第二行星齿轮机构Pm中，第一马达侧转动构件是太阳轮，第二马达侧转动构件是行星架，第三马达侧转动构件是齿圈。具有这样的结构，发动机转速的减慢、直接连接和加速是可行的。马达转速的直接连接和减慢是可行的。
但是，第一行星齿轮机构Pe中的第一到第三转动构件与太阳轮、行星架和齿圈之间的对应关系以及第二行星齿轮机构Pm中的第一到第三转动构件与太阳轮、行星架和齿圈之间的对应关系并不局限于上面提到的关系。
(2)第三离合器C3可以构造成通过接合/脱开马达输入轴3和第四传动轴7来接合/脱开第二行星齿轮机构Pm的太阳轮与行星架之间的动力传动。还在这种情形中，通过以与上面描述的实施方式相同的方式控制所述控制器20可以实现减速比等于上面描述的实施方式的那些减速比。例如，当取消第二制动器B2的限制并且接合第三离合器C3时，实现马达MG的第二减速比。
(3)第三离合器C3可以构造成通过接合/脱开马达输入轴3和第五传动轴8来接合/脱开第二行星齿轮机构Pm的太阳轮与行星架之间的动力传动。还在这种情形中，通过以与上面描述的实施方式相同的方式控制所述控制器20可以实现减速比等于上面描述的实施方式的那些减速比。例如，当取消第二制动器B2的限制并且接合第三离合器C3时，实现马达MG的第二减速比。
(4)第二离合器C2可以构造成通过接合/脱开发动机输入轴2和第二传动轴5来接合/脱开第一行星齿轮机构Pe的太阳轮与行星架之间的动力传动。还在这种情形中，通过以与上面描述的实施方式相同的方式控制所述控制器20可以实现减速比等于上面描述的实施方式的那些减速比。例如，当取消第一制动器B1的限制并且接合第二离合器C2时，实现发动机1的第二减速比。
(5)第二离合器C2可以构造成通过接合/脱开第二传动轴5和第一传动轴4来接合/脱开第一行星齿轮机构Pe的太阳轮与行星架之间的动力传动。还在这种情形中，通过以与上面描述的实施方式相同的方式控制所述控制器20可以实现减速比等于上面描述的实施方式的那些减速比。例如，当取消第一制动器B1的限制并且接合第二离合器C2时，实现发动机1的第二减速比。
(6)第三离合器C3可以构造成通过在发动机第二档和马达第二档模式中接合/脱开马达输入轴3和第四传动轴7来接合/脱开第二行星齿轮机构Pm的太阳轮与行星架之间的动力传动。还在这种情形中，当取消第二制动器B2的限制并且接合第三离合器C3时，实现马达的第二减速比。
(7)第三离合器C3和副轴驱动齿轮9可以直接连接到第一传动轴4而不是第四传动轴7。可选地，第三离合器C3和副轴驱动齿轮9的任一个可以直接连接到第一传动轴4而不是第四传动轴7。
本发明不应该局限于所公开的实施方式，而是在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的前提下可以以许多其它方式实施。

Claims (8)

1.一种车辆动力传动装置，其用于具有用于产生运行动力的发动机和马达的车辆，其特征在于，所述车辆动力传动装置包括：
第一行星齿轮机构，其具有三个转动构件，即太阳轮、行星架和齿圈；
第二行星齿轮机构，其具有三个转动构件，即太阳轮、行星架和齿圈；
发动机输入轴，由发动机产生的动力输入到所述发动机输入轴，所述发动机输入轴将发动机的动力输入到第一行星齿轮机构的三个转动构件中的第一发动机侧转动构件；
马达输入轴，由马达产生的动力输入到所述马达输入轴，所述马达输入轴将马达的动力输入到第二行星齿轮机构的三个转动构件中的第一马达侧转动构件；
输出机构，其用于将来自于第一行星齿轮机构的三个转动构件中的第二发动机侧转动构件的动力与来自于第二行星齿轮机构的三个转动构件中的第二马达侧转动构件的动力结合，并且用于将结合后的动力传递到车辆的驱动轮轴；
多个第一限制机构，它们能够分别利用不同的机构来限制第一行星齿轮机构的三个转动构件中的第三发动机侧转动构件的转动；以及
多个第二限制机构，它们能够分别利用不同的机构来限制第二行星齿轮机构的三个转动构件中的第三马达侧转动构件的转动。
2.一种车辆动力传动装置，其用于具有用于产生运行动力的发动机和马达的车辆，其特征在于，所述车辆动力传动装置包括：
第一行星齿轮机构，其具有三个转动构件，即太阳轮、行星架和齿圈；
第二行星齿轮机构，其具有三个转动构件，即太阳轮、行星架和齿圈；
发动机输入轴，由发动机产生的动力输入到所述发动机输入轴，所述发动机输入轴将发动机的动力输入到第一行星齿轮机构的三个转动构件中的第一发动机侧转动构件；
马达输入轴，由马达产生的动力输入到所述马达输入轴，所述马达输入轴将马达的动力输入到第二行星齿轮机构的三个转动构件中的第一马达侧转动构件；
输出机构，其用于将来自于第一行星齿轮机构的三个转动构件中的第二发动机侧转动构件的动力与来自于第二行星齿轮机构的三个转动构件中的第二马达侧转动构件的动力结合，并且用于将结合后的动力传递到车辆的驱动轮轴；
限制机构部分，其用于限制第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构的转动状态，其中
所述车辆动力传动装置构造成能够通过控制所述限制机构部分来彼此独立地设定发动机侧的减速比和马达侧的减速比。
3.根据权利要求2所述的车辆动力传动装置，其特征在于，所述限制机构部分具有多个第一限制机构和多个第二限制机构，所述多个第一限制机构能够分别利用不同的机构来限制第一行星齿轮机构的三个转动构件中的第三发动机侧转动构件的转动，所述多个第二限制机构能够分别利用不同的机构来限制第二行星齿轮机构的三个转动构件中的第三马达侧转动构件的转动。
4.根据权利要求1或3所述的车辆动力传动装置，其特征在于：
在所述第一行星齿轮机构中，所述第一发动机侧转动构件是行星架，所述第二发动机侧转动构件是齿圈，所述第三发动机侧转动构件是太阳轮；
并且
在所述第二行星齿轮机构中，所述第一马达侧转动构件是太阳轮，所述第二马达侧转动构件是行星架，所述第三马达侧转动构件是齿圈。
5.根据权利要求1或3所述的车辆动力传动装置，其特征在于：
一个第一限制机构是第一离合器，其用于使第一行星齿轮机构的第三发动机侧转动构件的转速与第二行星齿轮机构的第一马达侧转动构件的转速一致，并且
另一个第一限制机构是第二离合器，其用于使第一行星齿轮机构的第三发动机侧转动构件的转速与第一发动机侧转动构件和第二发动机侧转动构件的转速一致。
6.根据权利要求5所述的车辆动力传动装置，其特征在于，又一个第一限制机构是第一制动器，其用于利用固定构件减慢第一行星齿轮机构的第三发动机侧转动构件的转动。
7.根据权利要求1或3所述的车辆动力传动装置，其特征在于：
一个第二限制机构是第二制动器，其用于利用另一个固定构件减慢第二行星齿轮机构的第三马达侧转动构件的转动，
另一个第二限制机构是第三离合器，其用于使第二行星齿轮机构的第三马达侧转动构件的转速与第一马达侧转动构件和第二马达侧转动构件的转速一致。
8.根据权利要求1或3所述的车辆动力传动装置，其特征在于：
在所述第一行星齿轮机构中，所述第一发动机侧转动构件是行星架，所述第二发动机侧转动构件是齿圈，所述第三发动机侧转动构件是太阳轮，
在所述第二行星齿轮机构中，所述第一马达侧转动构件是太阳轮，所述第二马达侧转动构件是行星架，所述第三马达侧转动构件是齿圈，
一个第一限制机构是第一离合器，其用于使第一行星齿轮机构的第三发动机侧转动构件的转速与第二行星齿轮机构的第一马达侧转动构件的转速一致，
另一个第一限制机构是第二离合器，其用于使第一行星齿轮机构的第三发动机侧转动构件的转速与第一发动机侧转动构件和第二发动机侧转动构件的转速一致，
又一个第一限制机构是第一制动器，其用于利用固定构件减慢第一行星齿轮机构的第三发动机侧转动构件的转动，
一个第二限制机构是第二制动器，其用于利用另一个固定构件减慢第二行星齿轮机构的第三马达侧转动构件的转动，
另一个第二限制机构是第三离合器，其用于使第二行星齿轮机构的第三马达侧转动构件的转速与第一马达侧转动构件和第二电动侧转动构件的转速一致，
所述车辆动力传动装置配置成当发动机的减速比设定在第一发动机减速比并且马达的减速比设定在第一马达减速比时，取消第一制动器作出的限制、实施第二制动器作出的限制、接合所述第一离合器、脱开所述第二离合器和脱开所述第三离合器，
所述车辆动力传动装置配置成当发动机的减速比设定在小于第一发动机减速比的第二发动机减速比并且马达的减速比设定在第一马达减速比时，取消第一制动器作出的限制、实施第二制动器作出的限制、脱开所述第一离合器、接合所述第二离合器和脱开所述第三离合器，
所述车辆动力传动装置配置成当发动机的减速比设定在第二发动机减速比并且马达的减速比设定在小于第一马达减速比的第二马达减速比时，取消第一制动器作出的限制、取消第二制动器作出的限制、脱开所述第一离合器、接合所述第二离合器和接合所述第三离合器，
所述车辆动力传动装置配置成当发动机的减速比设定在小于第二发动机减速比的第三发动机减速比并且马达的减速比设定在第二马达减速比时，实施第一制动器作出的限制、取消第二制动器作出的限制、脱开所述第一离合器、脱开所述第二离合器和接合所述第三离合器，以及
所述车辆动力传动装置配置成当发动机的减速比设定在第三发动机减速比并且马达的减速比设定在第一马达减速比时，实施第一制动器作出的限制、实施第二制动器作出的限制、脱开所述第一离合器、脱开所述第二离合器和脱开所述第三离合器。
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