CN104773069A - 车辆动力传动装置 - Google Patents

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川崎宏治
松江武典
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Abstract

本发明提供了一种用于车辆的动力传动设备，其装备有动力分配装置和变速器。动力传动装置被设计为将动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比设置为位于正的范围和负的范围中的一个中，在正的范围中，速比的符号是正的，在负的范围中，速比的符号是负的。这导致扭矩作用在变速器，例如无级变速器上的程度减小，从而允许变速器所需的耐久度减小。

Description

车辆动力传动装置
本申请是申请号为201110289349.8、申请日为2011年7月29日、发明名称为“车辆动力传动装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明通常涉及一种装备有由多个动力分配转子构成的动力分配装置以及被连接至该动力分配装置的变速器的车辆动力传动装置，所述动力分配转子互锁以在动力源和从动车轮之间分配输出动力或扭矩。
背景技术
日本专利第一公开号2006-308039教导了一种由两个行星齿轮组的组合和一个无级变速器(无级变速器)构成的动力传动装置。动力传动装置装备有用于行星齿轮组的机械连接模式之间的转换的一个低速离合器和一个高速离合器。当动力传动装置需要在低速下运行时，低速离合器接合，同时高速离合器分离，由此在动力传动装置中产生动力循环，以获得将动力传动装置的输出轴的速度设置为零(0)的所谓的齿轮空挡，同时使其输入轴保持旋转。动力传动装置还工作以调节无级变速器的变速比(也被称为无级变速器速比)，以在齿轮空挡过程中改变输出轴从正常方向到反向方向的旋转，反之亦然。
通常，当机动车辆以低速运行，例如，它在上坡起动时，车辆需要大量的扭矩，从而使在无级变速器上施加的扭矩增大。因此，无级变速器需要具有增大的耐久度。我们发现，车辆的动力源和从动车轮之间的动力传动线中的总变速比由于无级变速器的变速比的改变而发生的改变越大，扭矩在无级变速器上作用的程度就越大。因此，很难在动力传动线中的所期望的总变速比的建立和无级变速器的耐久性之间的获得好的平衡。
发明内容
因此，一个目标是提供一种具有变速器的动力传动设备，该动力传动设备被设计为允许变速器所需要的耐久度最小化。
另一个目标是提供一种具有无级变速器的动力传动设备，该动力传动设备被设计为改进动力通过其传动的效率。
按照一个实施例的一个方面，提供了一种用于车辆的动力传动设备，包括：(a)包括彼此连同地旋转的第一、第二和第三转子以在第一、第二和第三转子之间分配动力的动力分配装置，第三转子被机械地连接至车辆的从动车轮；和(b)被机械地连接至动力分配装置的变速器。
动力分配装置处于动力传动模式中，在其中，动力源产生的动力通过第二转子被传递至第三转子，然后作为扭矩被传递至从动车轮。
在动力传动模式中，动力分配装置也处于动力循环模式中，在其中，动力在第一和第二转子之间循环。
动力循环模式中的动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比被设置为位于正的范围和负的范围中的一个中，在正的范围中，速比的符号是正的，在负的范围中，速比的符号是负的。
动力循环模式使得能够建立齿轮空挡，同时使动力源或从动车轮的旋转方向保持反向，换句话说，速比的值位于正的和负的范围中。但是，动力传动设备被设计为将速比设置为位于正的和负的范围中的仅仅一个中，从而导致速比的可允许范围的减少。这减少了扭矩在变速器上作用的程度，从而允许减小变速器所需的耐久度。
在该实施例的优选模式中，动力传动设备可以进一步包括将速比控制为位于正的范围和负的范围中的一个中的控制器。
动力源是旋转电机。
控制器工作以沿相反的方向转换旋转电机的旋转。
动力传动设备还包括在动力源和从动车轮中的至少一个与动力分配装置的第一、第二和第三转子的机械连接之间改变以使速比的符号反向的反向机构。
控制器可以在正的和负的范围的一个中将速比的最小值的绝对值保持在0以上。
变速器是具有带轮和带的无级变速器。无级变速器被设计为在正的和负的范围的一个中速比的最小值的绝对值保持远离0，用于补偿由于无级变速器的老化而发生的速比的改变。
速比的最小值的绝对值被确定为通过给定的余量远离0，该余量与由于变速器的老化而发生的速比的改变相等。
动力源可以是旋转电机。第一转子被机械地连接至作为动力源工作的内燃机。动力传动设备可以进一步包括选择性地建立和阻止动力在第一转子和内燃机之间的传动的动力传动控制机构。
动力传动控制机构可以包括使第三转子和内燃机之间的动力传动断路的电子控制断路器。
动力传动控制机构可以还包括单向传动机构，其在通向第一转子的单向传动机构的输入速度不低于通向内燃机的单向传动机构的输出速度的情况下获得第一转子和内燃机之间的动力传动。
选择性地建立和阻止第一转子和内燃机之间的动力传动的动力传动控制机构可以起第一动力传动控制机构的作用。动力传动设备可以还包括选择性地建立和阻止第二转子和内燃机之间的动力传动的第二动力传动控制机构。
动力分配装置包括装备有作为第一、第二和第三转子工作的太阳齿轮、行星架和环形齿轮的行星齿轮组。
动力传动设备可以还包括变速器布置在其中并且第一和第二转子通过其被连接为在没有第三转子的情况下彼此连同地旋转的动力传动路径。动力源被机械地连接至动力传动路径。
被机械地连接至第一和第二转子的动力源可以是旋转电机。作为动力源工作的内燃机可以被机械地连接至第一和第二转子中的一个。动力传动设备可以还包括第一-第二操作模式转换机构，其在变速器被机械地连接至第一和第二转子的第一操作模式和变速器被机械地连接至第二和第三转子的第二操作模式之间转换。在其中速比由因变量表达、变速器的变速比由独立变量表达的函数关于独立变量的导数值，在第二操作模式中的符号与第一操作模式中相反。
按照该实施例的第二方面，提供了一种用于车辆的动力传动设备，包括：(a)作为动力源工作的旋转电机；(b)包括彼此连同地旋转的第一、第二和第三转子以在第一、第二和第三转子之间分配动力的动力分配装置，第三转子被机械地连接至车辆的从动车轮；(c)被机械地连接至动力分配装置的变速器；(d)用于将从第一和第二转子输出的动力的符号设置为彼此相反的设置装置，以建立在其中动力在动力传动模式中第一和第二转子之间循环的动力循环模式，在动力传动模式中，由动力源产生的动力通过第二转子被传递至第三转子，然后被传递至从动车轮；和(e)用于在相反的方向之间转换旋转电机的旋转的双向转换装置。
动力循环模式使得能够建立齿轮空挡，同时将动力源或从动车轮的旋转方向保持为反向，换句话说，动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比的值位于正的和负的范围中。但是，动力传动设备装备有双向转换装置，以使旋转电机的旋转反向，由此使从动车轮反向。这消除了速比位于正的和负的范围外的需要，从而允许速比的可允许范围较窄。这减少了扭矩作用在变速器上作用的程度，从而允许变速器所需的耐久度减小。
在该实施例的优选模式中，动力传动设备还包括使动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比位于在其中速比的符号为正的正的范围和在其中速比的符号为负的负的范围中的一个中的控制器。
当被连接至从动车轮的第三转子的速度为0时，第二转子变成可旋转的，其中，第二转子也被连接至车辆的附件。
在动力循环模式中，动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比被确定为位于从在其中速比的符号为正的正的范围和在其中速比的符号为负的负范围延伸的穿过0的范围中。
动力源是旋转电机。第一转子被机械地连接至作为动力源工作的内燃机，还包括选择性地建立和阻止第一转子和内燃机之间的动力传动的动力传动控制机构。
动力传动控制机构包括使第三转子和内燃机之间的动力传动断路的电子控制断路器。
动力传动控制机构可以还包括单向传动机构，其在通向第一转子的单向传动机构的输入速度不低于通向内燃机的单向传动机构的输出速度的情况下获得第一转子和内燃机之间的动力传动。
选择性地建立和阻止第一转子和内燃机之间的动力传动的动力传动控制机构可以起第一动力传动控制机构的作用。动力传动设备可以还包括选择性地建立和阻止第二转子和内燃机之间的动力传动的第二动力传动控制机构。
动力分配装置可以包括装备有作为第一、第二和第三转子工作的太阳齿轮、行星架和环形齿轮的行星齿轮组。
动力传动设备可以还包括变速器布置在其中并且第一和第二转子通过其被连接为在没有第三转子的情况下彼此连同地旋转的动力传动路径。动力源被机械地连接至动力传动路径。
被机械地连接至第一和第二转子的动力源是旋转电机。作为动力源工作的内燃机可以被机械地连接至第一和第二转子中的一个。动力传动设备可以还包括第一-第二操作模式转换机构，其在变速器被机械地连接至第一和第二转子的第一操作模式和变速器被机械地连接至第二和第三转子的第二操作模式之间转换。在其中速比由因变量表达、变速器的变速比由独立变量表达的函数关于独立变量的导数值，在第二操作模式中的符号与第一操作模式中相反。
按照该实施例的第三方面，提供了一种用于车辆的动力传动设备，包括：(a)包括彼此连同地旋转的第一、第二和第三转子以在第一、第二和第三转子之间分配动力的动力分配装置，第三转子被机械地连接至车辆的从动车轮；(b)被机械地连接至动力分配装置的变速器；(c)用于将从第一和第二转子输出的动力的符号设置为彼此相反的设置装置，以建立在其中动力在动力传动模式中第一和第二转子之间循环的动力循环模式，在动力传动模式中，由动力源产生的动力通过第二转子被传递至第三转子，然后被传递至从动车轮；和(d)工作在动力源和从动车轮中的至少一个与动力分配装置的第一、第二和第三转子的机械连接之间改变以使动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比的符号反向的反向机构。
动力循环模式使得能够建立齿轮空挡，同时使动力源或从动车轮的旋转方向保持反向，换句话说，速比位于上面描述的正的和负的范围中。但是，动力传动设备装备有双向转换装置，以使旋转电机的旋转反向，由此使从动车轮反向。这消除了速比位于正的和负的范围外的需要，从而允许速比的可允许范围较窄。这减少了扭矩作用在变速器上的程度，从而允许变速器所需的耐久度减小。
在该实施例的优选模式中，动力源可以是旋转电机。
动力传动设备可以还包括使动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比位于在其中速比的符号为正的正的范围和在其中速比的符号为负的负范围中的一个中的控制器。
当被连接至从动车轮的第三转子的速度为0时，第二转子变成可旋转的。第二转子也可以被连接至车辆的附件。
在动力循环模式中，动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比被确定为位于从在其中速比的符号为正的正的范围和在其中速比的符号为负的负的范围延伸的穿过零(0)的范围中。
动力源可以是旋转电机。第一转子可以被机械地连接至作为动力源工作的内燃机。动力传动设备还包括选择性地建立和阻止第一转子和内燃机之间的动力传动的动力传动控制机构。
动力传动控制机构包括使第三转子和内燃机之间的动力传动断路的电子控制断路器。
动力传动控制机构可以还包括单向传动机构，其在通向第一转子的单向传动机构的输入速度不低于通向内燃机的单向传动机构的输出速度的情况下获得第一转子和内燃机之间的动力传动。
选择性地建立和阻止第一转子和内燃机之间的动力传动的动力传动控制机构可以起第一动力传动控制机构的作用。动力传动设备可以还包括选择性地建立和阻止第二转子和内燃机之间的动力传动的第二动力传动控制机构。
动力分配装置可以包括装备有作为第一、第二和第三转子工作的太阳齿轮、行星架和环形齿轮的行星齿轮组。
动力传动设备可以还包括变速器布置在其中并且第一和第二转子通过其被连接为在没有第三转子的情况下彼此连同地旋转的动力传动路径。动力源被机械地连接至动力传动路径。
被机械地连接至第一和第二转子的动力源可以是旋转电机。作为动力源工作的内燃机可以被机械地连接至第一和第二转子中的一个。动力传动设备可以还包括第一-第二操作模式转换机构，其在变速器被机械地连接至第一和第二转子的第一操作模式和变速器被机械地连接至第二和第三转子的第二操作模式之间转换。在其中速比由因变量表达、变速器的变速比由独立变量表达的函数关于独立变量的导数值，在第二操作模式中的符号与第一操作模式中相反。
按照该实施例的第四方面，提供了一种用于车辆的动力传动设备，包括：(a)被连接至动力源并包括为彼此连同地旋转的第一、第二和第三转子的动力分配转子以在第一、第二和第三转子之间分配动力的动力分配装置，第一转子被机械地连接至车辆的从动车轮，第一、第二和第三转子被连接为其旋转速度排列在列线图表的直线上；(b)被机械地连接至动力分配装置的无级变速器；(c)动力在动力传动模式中通过无级变速器通过其在第二和第三转子之间循环的动力循环路径，在动力传动模式中，由动力源产生的动力通过第二转子被传递至第一转子；和(d)用于当无级变速器被确定为不能操作以通过其传递动力时，在不使用无级变速器的情况下通过建立动力分配转子中的给定机械连接和动力分配转子中的一个与给定构件的机械连接中的任一个而固定第二转子的速度和第三转子的速度的速比的固定装置。
具体地，固定装置保持第二转子的速度与第三转子的速度的速比恒定。因此，当动力被允许应用至第二和第三转子中的任一个时，动力传动设备能够控制第三转子的速度或动力，从而使得从动车轮的速度或动力能够被控制。
例如，固定装置通过离合器C1和C2的组合实现，如图22(a)中所示。随后将在图28的步骤S20中描述的，离合器C1和C2被接合，以使行星架C(例如第三转子)和环形齿轮R(例如第一转子)连接。这使行星架C和环形齿轮R相对于彼此保持旋转。这意味着环形齿轮R、太阳齿轮S和行星架C中的全部彼此一致地旋转。换句话说，太阳齿轮S(例如第二转子)的速度与行星架C(例如第三转子)的速度的比以及太阳齿轮S的速度与环形齿轮R的速度的比被固定为例如1。因此，发动机12(也就是说，动力源)产生的动力被传递至太阳齿轮S，并被传递至环形齿轮R和行星架C。被传递至环形齿轮R的动力的一部分被直接输出至从动车轮14，同时被传递至行星架C的动力的剩余部分通过齿轮G2α、齿轮G2β、离合器C1和C2和齿轮G6被传递至从动车轮14。因此，环形齿轮R(也就是说，从动车轮14)的速度或动力被允许通过控制发动机12的输出而被控制。
动力传动设备可以还包括第二转子通过无级变速器通过其被机械地连接至第一转子的驱动动力传动路径，和被布置在驱动动力传动路径中并选择性地建立和阻止第一和第二转子之间的动力传动的从动车轮侧动力传动控制机构。固定装置包括用于控制从动车轮侧动力传动控制机构的操作以当无级变速器被确定为不能操作以通过其传递动力时建立动力通过动力循环路径和驱动动力传动路径传动的双重路径建立控制装置。
具体地，双重路径建立控制装置工作以使第一转子的速度与第三转子的速度的速比保持恒定，从而使第二转子的速度与第三转子的速度的速比固定。例如，在图22(a)的结构中，从动车轮侧动力传动控制机构通过离合器C2实现。双重路径建立控制装置通过离合器C1实现。
动力传动设备可以还包括选择性地建立和阻止动力通过动力循环路径在第二和第三转子之间传动的循环建立动力传动控制机构。双重路径建立控制装置控制从动车轮侧动力传动控制机构和循环建立动力传动控制机构的操作，以当无级变速器被确定为不能操作以通过其传递动力时建立动力通过动力循环路径和驱动动力传动路径的传动。
当循环建立动力传动控制机构建立动力通过动力循环路径在第二和第三转子之间的传动时，动力能够在第二和第三转子之间循环，并且从动车轮侧动力传动控制机构阻止动力在第一和第二转子之间的传动。
动力源可以被机械地连接在无级变速器和第二转子之间。
动力传动设备可以还包括用于诊断无级变速器是否不能操作以通过其传递动力的诊断装置。当无级变速器被确定为不能操作以通过其传递动力时，双重路径建立控制装置可以建立动力通过动力循环路径和驱动动力传动路径的传动。
动力源可以包括内燃机和旋转电机。内燃机被机械地连接至通向第二转子的无级变速器的输入和输出中的一个。旋转电机被机械地连接至无级变速器的输入和输出中的另一个。
动力传动设备可以还包括选择性地建立和阻止动力在第三转子和内燃机的旋转轴之间的传动的启动动力传动控制机构。
启动动力传动控制机构可以包括选择性地建立第三转子和内燃机的旋转轴之间的接合和分离的电控制紧固器。
启动动力传动控制机构可以替换地包括在通向第三转子的单向传动机构的输入的旋转速度不低于通向内燃机的单向传动机构的输出的速度的情况下建立动力在第三转子和内燃机的旋转轴之间的传动的单向传动机构。
动力传动设备可以还包括选择性地建立和阻止动力在第二转子和内燃机之间的传动的驱动动力传动控制机构。
无级变速器可以是带式。动力传动设备可以还包括用于使无级变速器的带放松以阻止动力通过无级变速器的传动的传动阻止装置。当传动阻止装置阻止动力通过无级变速器的传动时，双重路径建立控制装置建立动力通过动力循环路径和驱动动力传动路径的传动。
动力源可以被机械地连接在无级变速器和第二转子之间。动力传动设备可以还包括用于使第三转子保持旋转的保持装置，并且其中，所述固定装置操作保持装置，以使第三转子保持旋转。
具体地，保持装置使第三转子保持旋转，从而允许第二转子的速度通过动力源控制，以控制从动车轮的速度。
按照该实施例的第五方面，提供了一种用于车辆的动力传动设备，包括：(a)被连接至动力源并包括为彼此连同地旋转的第一、第二和第三转子的动力分配转子以在第一、第二和第三转子之间分配动力的动力分配装置，第一转子被机械地连接至车辆的从动车轮；(b)被机械地连接至动力分配装置的无级变速器；(c)通过无级变速器通过使第二和第三转子连接建立的并且动力在动力传动模式中通过其在第二和第三转子之间循环的动力循环路径，在动力传动模式中，由动力源产生的动力通过第二转子被传递至第一转子；(d)第二转子通过无级变速器通过其被机械地连接至第一转子的驱动动力传动路径；(e)布置在驱动动力传动路径中并选择性地建立和阻止动力在第一和第二转子之间的传动的从动车轮侧动力传动控制机构；和(f)用于控制从动车轮侧动力传动控制机构的操作以当无级变速器被确定为不能操作以通过其传递动力时建立动力通过动力循环路径和驱动动力传动路径传动的双重路径建立控制装置。
具体地，双重路径建立控制装置工作以保持第一转子的速度与第三转子的速度的速比，从而在不使用无级变速器的情况下使第二转子的速度与第三转子的速度的速比固定。该结构还使得动力在第二和第三转子之间循环的部分被供给至第一转子。因此，当在第二和第三转子之间循环的动力或扭矩大于无级变速器的可允许扭矩范围的上限时，动力的部分向第一转子的供给导致扭矩施加在无级变速器上的程度减小。
在该实施例的优选模式中，动力传动设备可以还包括用于当扭矩作用在无级变速器上的程度增大时，确定无级变速器通过其传递动力的效率减小的效率确定装置。当效率确定装置确定无级变速器通过其传递动力的效率减小时，双重路径建立控制装置将从动车轮侧动力传动控制机构的输入和输出速度设置为彼此不同，以减小动力通过从动车轮侧传动控制机构传动的程度。
按照该实施例的第六方面，提供了一种用于车辆的动力传动设备，包括：(a)被连接至动力源并包括被连接为彼此连同地旋转的多个动力分配转子以在动力分配转子之间分配动力的动力分配装置；(b)被机械地连接至动力分配装置并具有可变的变速比的变速器；(c)被建立为通过变速器将由动力源产生的动力传递至从动车轮的间接传动路径；(d)被建立为在不使用变速器的情况下将由动力源产生的动力传递至从动车轮的直接传动路径；和(e)用于在建立间接传动路径的间接传动模式和建立直接传动路径的直接传动模式之间的转换装置。
直接传动模式的使用导致向从动车轮传递动力的效率的改进。
在该实施例的优选模式中，动力分配转子可以包括第一、第二和第三转子，第一转子被机械地连接至从动车轮。在间接传动模式中，第二和第三转子通过变速器被机械地彼此连接，以通过第二和第三转子中的一个将由动力源产生的动力传递至第一转子。动力传动装置可以还包括动力在间接动力传动模式中将通过其在第二和第三转子之间循环的动力循环路径。
动力传动设备可以还包括第一转子将通过其通过变速器被机械地连接至第二转子的驱动动力传动路径，选择性地建立和阻止动力在被机械地连接至第二转子的变速器的输入和输出中的一个和动力源之间的传动的间接动力传动控制机构，和选择性地建立和阻止动力在被机械地连接至第一转子的变速器的输入和输出中的一个和动力源之间的传动的直接动力传动控制机构。
直接动力传动控制机构可以包括具有通向动力源的第一轴和通向变速器的第二轴并选择性地建立第一和第二轴之间的接合和分离的电子控制紧固器。
直接动力传动控制机构可以替换地包括单向传动机构，其在通向动力源的单向传动机构的输入速度不低于通向变速器的单向传动机构的输出速度的情况下使动力通过其传动。
直接动力传动控制机构通过具有通向动力源的第一轴和通向变速器的第二轴并选择性的建立第一和第二轴之间的接合和分离的电子控制紧固器实现，间接动力传动控制机构在通向动力源的单向传动机构的输入速度不低于通向变速器的单向传动机构的输出速度的情况下通过使动力通过其传动的单向传动机构实现。替换地，直接动力传动控制机构在通向动力源的单向传动机构的输入速度不低于通向变速器的单向传动机构的输出速度的情况下通过使动力通过其传递的单向传动机构实现，间接动力传动控制机构通过具有通向动力源的第一轴和通向变速器的第二轴并选择性的建立第一和第二轴之间的接合和分离的电子控制紧固器实现。动力传动设备可以还包括用于在直接动力传动模式中控制变速器的操作的控制装置，这样，单向传动机构的输出的旋转速度不低于或等于单向传动机构的输入的旋转速度。
替换地，直接动力传动控制机构在通向动力源的单向传动机构的输入速度不低于通向变速器的单向传动机构的输出速度的情况下通过使动力通过其传动的单向传动机构实现。间接动力传动控制机构在通向动力源的单向传动机构的输入速度不低于通向变速器的单向传动机构的输出速度的情况下通过使动力通过其传动的单向传动机构实现。
动力传动设备可以还包括通过变速器通过使第二和第三转子连接建立的并且动力在动力传动模式中通过其在第二和第三转子之间循环的动力循环路径，在动力传动模式中，由动力源产生的动力通过第二转子和第三转子中的一个被传递至第一转子，选择性地建立和阻止动力通过动力循环路径在第二和第三转子之间传动的循环建立动力传动控制机构，和被布置在驱动动力传动路径中并选择性地建立和阻止动力在被机械地连接至第一转子的变速器的输出和输入中的一个和第一转子之间的传动的从动车轮侧动力传动控制机构。
产生将选择性地通过间接动力传动控制机构和直接动力传动控制机构传动的动力的动力源是内燃机。第二转子被机械地连接至旋转电机。
动力传动设备可以还包括选择性地建立和阻止动力在第三转子和内燃机的之间的传动的启动动力传动控制机构。
启动动力传动控制机构包括选择性地建立第三转子和内燃机之间的接合和分离的电控制紧固器。
启动动力传动控制机构可以替换地包括在通向第三转子的单向传动机构的输入的旋转速度不低于通向内燃机的单向传动机构的输出的速度的情况下建立动力在第三转子和内燃机之间的传动的单向传动机构。
当循环建立动力传动控制机构阻止动力在第二和第三转子之间的传动时，从动车轮侧动力传动控制机构建立动力在变速器的输出和输入中的一个和第一电机之间的传动，并且启动动力传动控制机构建立动力在第三转子和内燃机之间的传动，动力通过从动车轮侧动力传动控制机构在第一和第二转子之间循环。
动力传动设备可以还包括用于当从动车轮的速度位于给定范围中时建立直接传动模式的直接传动模式建立装置。
变速器可以是带式无级变速器。动力传动设备可以还包括用于诊断无级变速器是否不能操作以通过其传递动力的诊断装置，和用于当无级变速器被确定为不能操作以通过其传递动力时建立直接传动模式的直接传动模式建立装置。
旋转电机通过变速器被机械地连接至第二电机。动力传动设备可以还包括用于将由内燃机产生的动力转化为电能的动力转化装置。当从动车轮停止时，动力转化装置通过循环建立动力传动控制机构和从动车轮侧动力传动控制机构阻止动力在第二和第三转子之间的传动，和动力在变速器的输出和输入中的一个和第一转子之间的传动，并将动力转化为电能。
动力传动设备可以还包括第一转子通过变速器通过其被机械地连接至第二转子的驱动动力传动路径，被布置在驱动动力传动路径中并选择性地建立和阻止动力在被机械地连接至第一转子的变速器的输出和输入中的一个和第一转子之间传动的从动车轮侧动力传动控制机构，和选择性地建立和阻止动力通过动力循环路径在第二和第三转子之间传动的循环建立动力传动控制机构。转换装置包括从动车轮侧动力传动控制机构和循环建立动力传动控制机构。当从动车轮侧动力传动控制机构建立动力在变速器的输出和输入中的一个和第一转子之间的传动时，循环建立动力传动控制机构阻止动力在第二和第三转子之间的传动，直接传动模式被建立。
附图说明
本发明将通过下文中给出的详细描述和通过本发明的优选实施例的附图更完全地理解，但是这不应当被理解为将本发明限制于特定的实施例，而是仅仅为了解释和理解的目的。
在附图中：
图1(a)是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第一实施例的动力传动装置的结构图；
图1(b)是图1(a)的动力传动装置的动力传动路径的视图；
图2(a)是示出当车辆在第一操作模式中通过电动-发电机启动时的动力传动路径的示意性结构图；
图2(b)是表示图1(a)的动力传动装置的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图2(c)是列出作为图2(a)和2(b)的动力分配装置的太阳齿轮、行星架和环形齿轮的旋转方向、扭矩和动力的符号的关系的表格；
图3(a)是示出当车辆在第二操作模式中通过电动-发电机运行时的动力传动路径的示意性结构图；
图3(b)是表示动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图4(a)是示出当内燃机在第二操作模式中通过电动-发电机启动时的动力传动路径的示意性的结构图；
图4(b)是表示动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图4(c)是列出作为图4(a)和4(b)的动力分配装置的太阳齿轮、行星架和环形齿轮的旋转方向、扭矩和动力的符号的关系的表格；
图5(a)是示出当车辆在第二操作模式中由内燃机驱动时的动力传动路径的示意性结构图；
图5(b)是表示动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图6(a)是示出当车辆由内燃机提供动力时动力传动装置的总变速比与无级变速器的变速比之间的关系的线图；
图6(b)是示出当车辆由电动机-发电机提供动力时动力传动装置的总变速比与无级变速器的变速比之间的关系的线图；
图6(c)是示出第一实施例的动力传动装置的总变速比和动力传动效率之间的关系的线图；
图7(a)是示出当车辆在第一操作模式中由电动机-发电机向后运行时的动力传动路径的示意性结构图；
图7(b)是表示动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图8(a)是示出当带位于最里面的位置时的无级变速器的从动带轮的横向剖视图；
图8(b)是示出当带位于最外面的位置时的无级变速器的从动带轮的横向剖视图；
图8(c)是处于低速输出模式中的无级变速器的侧视图；
图8(d)是处于高速模式中的无级变速器的侧视图；
图9(a)是在第二实施例中的当止动器被安装在主动带轮上时处于低速输出模式中的无级变速器的侧视图；
图9(b)是在第二实施例中的当止动器被安装在主动带轮上时处于高速输出模式中的无级变速器的侧视图；
图9(c)是表示由于无级变速器的老化而引起的总的变速比和无级变速器的变速比之间的关系的改变的线图的视图；
图10(a)是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第三实施例的动力传动装置的结构图；
图10(b)是表示在图10(a)的动力传动装置中的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图11(a)是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第四实施例的动力传动装置的结构图；
图11(b)是示出在第四实施例中总的变速比和无级变速器的变速比之间的关系的线图；
图12是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第五实施例的动力传动装置的结构图；
图13是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第六实施例的动力传动装置的结构图；
图14是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第七实施例的动力传动装置的结构图；
图15(a)示出动力传动装置的一个修改的结构图；
图15(b)是示出在反向运行模式中的动力传动路径的视图；
图15(c)是表示在图15(b)的反向运行模式中的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图16(a)是示出动力传动装置的一个修改的结构图；
图16(b)是示出在反向运行模式中的动力传动路径的视图；
图16(c)是表示在图16(b)的反向运行模式中动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图17(a)是示出动力传动装置的一个修改的结构图；
图17(b)是示出在反向运行模式中的动力传动路径的视图；
图17(c)是表示在图17(b)的反向运行模式中的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图18(a)是示出将在反向运行模式中操作的动力传动装置的一个修改的结构图；
图18(b)是示出将在反向运行模式中操作的动力传动装置的一个修改的结构图；
图19是示出第四实施例的动力传动装置的一个修改的结构图；
图20(a)是示出第一实施例的动力传动装置的一个修改的结构图；
图20(b)是示出第一实施例的动力传动装置的另一个修改的结构图；
图21是示出用于解释如何确定总的变速比的图1(a)的动力传动装置的等价结构的视图；
图22(a)是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第八实施例的动力传动装置的结构图；
图22(b)是图22(a)的动力传动装置的动力传动路径的视图；
图23(a)是示出当车辆在第一操作模式中由电动机-发电机启动时的图22(a)的动力传动装置的动力传动路径的示意性结构图；
图23(b)是表示图22(a)的动力传动装置的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图23(c)是列出图23(a)和23(b)的动力分配装置的太阳齿轮、行星架和环形齿轮的旋转方向、扭矩和动力的符号的关系的表格；
图24(a)是示出当车辆在第二操作模式中通过电动-发电机运行时的图22(a)的动力传动装置的动力传动路径的示意性结构图；
图24(b)是表示图22(a)的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图25(a)是示出当内燃机在第二操作模式中通过电动-发电机启动时的图22(a)的动力传动装置的动力传动路径的示意性结构图；
图25(b)是表示图22(a)的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图25(c)是列出作为图25(a)和25(b)的动力分配装置的太阳齿轮、行星架和环形齿轮的旋转方向、扭矩和动力的符号的关系的表格；
图26(a)示出当车辆在第二操作模式中由内燃机驱动时的图22(a)的动力传动装置的动力传动路径的示意性结构图；
图26(b)是表示图22(a)的动力传动装置的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图27(a)是示出在第八实施例中当车辆由内燃机提供动力时动力传动装置的总变速比与无级变速器的变速比之间的关系的线图；
图27(b)是示出在第八实施例中当车辆由电动机-发电机提供动力时动力传动装置的总变速比与无级变速器的变速比之间的关系的线图；
图27(c)是示出第八实施例的动力传动装置的总变速比和动力传动效率之间的关系的线图；
图28是第八实施例的动力传动装置的故障-安全操作的流程图；
图29是示出在图28的故障-安全操作中的动力传动路径的结构图；
图30是第九实施例的动力传动装置的故障-安全操作的流程图；
图31是第十实施例的动力传动装置的故障-安全操作的流程图；
图32(a)是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第十一实施例的动力传动装置的结构图；
图32(b)是表示在图32(a)的动力传动装置中的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图33是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第十二实施例的动力传动装置的结构图；
图34是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第十三实施例的动力传动装置的结构图；
图35是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第十四实施例的动力传动装置的结构图；
图36(a)是示出当车辆在第一操作模式中由电动机-发电机启动时的图35的动力传动装置的动力传动路径的示意性结构图；
图36(b)是表示图35的动力传动装置的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图36(c)是列出作为图36(a)和36(b)的动力分配装置的太阳齿轮、行星架和环形齿轮的旋转方向、扭矩和动力的符号的关系的表格；
图37(a)是示出当车辆在第二操作模式中通过电动-发电机运行时的图35的动力传动装置的动力传动路径的示意性结构图；
图37(b)是表示图35的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图38(a)是示出当内燃机在第二操作模式中通过电动-发电机启动时的图35的动力传动装置的动力传动路径的示意性结构图；
图38(b)是表示图35的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图38(c)是列出作为图38(a)和38(b)的动力分配装置的太阳齿轮、行星架和环形齿轮的旋转方向、扭矩和动力的符号的关系的表格；
图39(a)示出当车辆在第二操作模式中由内燃机驱动时的图35的动力传动装置的动力传动路径的示意性结构图；
图39(b)是表示图35的动力传动装置的动力分配装置随内燃机的速度的操作的列线图表；
图40(a)是示出当车辆在第三操作模式中由内燃机驱动时图35的动力传动装置的动力传动路径的示意性结构图；
图40(b)是示出在第十四实施例中动力传动装置的总的变速比和无级变速器的变速比之间的关系的线图；
图41是在第十四实施例的动力传动装置中切换至第三操作模式的程序的流程图；
图42(a)是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的十五实施例的动力传动装置的结构图；
图42(b)是示出图42(a)的动力传动装置的总的变速比和无级变速器的变速比之间的关系的线图；
图43是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第十六实施例的动力传动装置的结构图；
图44(a)是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第十七实施例的动力传动装置的结构图；
图44(b)是示出图44(a)的动力传动装置的总的变速比和无级变速器的变速比之间的关系的线图；
图45是示出在第十八实施例中的产生电能的动力传动路径的示意图；
图46(a)是示出在第十九实施例中在第一故障-安全操作中的动力传动路径的示意图；
图46(b)是示出在第十九实施例中在第二故障-安全操作中的动力传动路径的示意图；
图47(a)是示出在第十九实施例中在第三故障-安全操作中的动力传动路径的示意图；
图47(b)是示出在第十九实施例中在第四故障-安全操作中的动力传动路径的示意图；
图48(a)是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第二十实施例的动力传动装置的结构图；
图48(b)是示出处于第三操作模式中的图48(a)的动力传动装置的动力传动路径的示意图；
图49是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第二十一实施例的动力传动装置的结构图；
图50是示出被安装在用于车辆的混合动力系统中的第二十二实施例的动力传动装置的结构图；
图51(a)是示出当动力传动装置的操作模式被转换到第三操作模式中时动力传动装置的一个修改的总的变速比和无级变速器的变速比之间的关系的线图；
图51(b)是示出当动力传动装置的操作模式被转换到第三操作模式中时动力传动装置的另一个修改的总的变速比和无级变速器的变速比之间的关系的线图；
图51(c)是示出当动力传动装置的操作模式被转换到第三操作模式中时动力传动装置的另一个修改的总的变速比和无级变速器的变速比之间的关系的线图。
具体实施方式
参照附图，其中，相同的附图标记在几个视图中表示相同的部件，特别地参照图1(a)和1(b)，示出装备有按照本发明的第一实施例的动力传动控制系统的汽车混合动力系统。动力传动控制系统装备有动力传动装置和工作以控制动力传动装置的操作的控制器。图1(a)示出混合动力系统的结构。图1(b)是动力传动装置的动力传动路径的透视图。
混合动力系统包括动力分配装置20和电动机-发电机10(也就是说，旋转电机)。电动机-发电机10由三相ac电动机-发电机制成，并作为车内动力产生装置与内燃机12一起工作以使机动车辆运行。动力分配装置20工作以在电动机-发电机10、内燃机12和车辆的从动车轮14之间分配动力或扭矩。
动力分配装置20装备有由三个动力分配转子构成的单个行星齿轮组70：太阳齿轮S、行星架C和环形齿轮R。电动机-发电机10的输出轴(也就是说，旋转轴)通过无级变速器(无级变速器)22被机械地连接至太阳齿轮S。环形齿轮R也通过无级变速器22、离合器C2和齿轮G5被机械地连接至太阳齿轮S。因此，电动机-发电机10通过离合器C2和齿轮G5被机械地连接至环形齿轮R。换句话说，电动机-发电机10和环形齿轮R通过机械互锁路径被连接为它们在没有动力分配装置20的其它动力分配转子的情况下彼此连同地旋转。在该实施例中使用的无级变速器22是采用金属或橡胶带的机械类型。齿轮G5由反转齿轮实施，其工作以使其输入和输出的旋转速度的比改变固定的倍数，并且使输入的旋转方向反向，换句话说，使输出的旋转方向与输入的旋转方向的符号反向。离合器C2作为电子控制液压动力断路器工作，以阻止其输入和输出之间的动力或扭矩的传动，换句话说，作为电控制紧固器工作，以选择性地建立其输入和输出(也就是说，输入和输出轴或轴)之间的接合。将在后面描述的离合器C1、C3-C5具有与离合器C2大致相同的结构。在这里提到的输入和输出是能量进入的输入和能量从其出来的输出，但是其关系可以被改变。
从动车轮14被机械地连接至动力分配装置20的环形齿轮R。具体地，从动车轮14通过齿轮G5和G6和差速齿轮24被连接至环形齿轮R。齿轮G6通过前进齿轮组(也被称为正常旋转齿轮组)实施，其工作以使其输入和输出的旋转速度的比改变固定的倍数，但是不会使输入的旋转方向反向。
太阳齿轮S通过齿轮G2α和G2β、离合器C1和无级变速器22被机械地连接至动力分配装置20的行星架C。齿轮G2α和G2β中的每一个由反转齿轮实施，其工作以使其输入和输出的旋转速度的比改变固定的倍数，并且使输入的旋转方向反向。齿轮G2α和G2β可以由单个齿轮组件或齿轮箱制成。离合器C1作为电子控制液压动力断路器(也就是说，动力传动控制机构)工作，以阻止其输入和输出之间的动力或扭矩的传动。从图1(b)可以看到，离合器C1和C2中的每一个在其输入或输出被连接至公共的旋转轴。
发动机12的曲轴(也就是说，旋转轴12a)也通过单向轴承26和离合器C3被机械地连接至行星架C。单向轴承26作为单向变速器机构工作，以允许动力(扭矩)在行星架C(也就是说，单向轴承26的输入)的旋转速度不低于发动机12的旋转轴12a(也就是说，单向轴承26的输出)的旋转速度的情况下从行星架C到发动机12的传动。换句话说，单向轴承26工作以使太阳齿轮S跟随单向轴承26的输入，除非单向轴承26的输出速度大于单向轴承26的输入速度。离合器C3作为正常打开类型的电子控制机械断路器工作，以阻止其输入和输出之间的动力(扭矩)的传动。
太阳齿轮S也通过离合器28被机械地连接至发动机12的旋转轴12a。离合器28作为电子控制液压动力断路器工作，以阻止其输入和输出之间的动力或扭矩的传动。因此，发动机12通过离合器28、无级变速器22、离合器C2和齿轮G5被机械地连接至环形齿轮R。
齿轮G2α、G2β、G5和G6中的每一个可以通过由多个具有固定变速比(也就是说，输出-输入速比)的齿轮构成的齿轮组实施。
混合动力系统还包括控制器40，以控制动力传动装置的操作。控制器40工作以启动离合器C1、C2、C3、离合器28和无级变速器22，以控制动力传动的模式并确定发动机12的控制变量。控制器40还工作以控制变换器(也就是说，动力转换器)42的操作，以确定电动机-发电机10的控制变量。
控制器40控制离合器C1和C2的操作，以使动力传动装置位于第一操作模式或第二操作模式中。在第一操作模式中，离合器C1处于接合状态，而离合器C2处于分离状态。在第二操作模式中，离合器C1处于分离状态，而离合器C2处于接合状态。动力传动装置在第一和第二操作模式、在其中第一操作模式被转换到第二操作模式的模式转换模式和在其中车辆沿向后的方向运行的反向驱动模式中的操作将在下面进行描述。注意到，离合器C1和C2和无级变速器22在图1(a)中示出为彼此分离，但是离合器C1和C2和无级变速器22中的任一个或两者可以被装配到一个起连接机构作用的单元中。
第一操作模式
在第一操作模式中，在其中车辆启动操作通过电动机-发电机10完成的启动模式将参照图2(a)-2(c)描述。图2(a)示出当车辆启动时的动力传动路径。图2(b)是表示动力分配装置20随内燃机12的速度的操作的列线图表(有被称为列线图)。在图2(b)中，环形齿轮R的负的旋转方向被限定为“向前”，因为齿轮G5由反转齿轮制成。列线图表中的箭头表示扭矩的方向。
在图2(a)和2(b)的实例中，离合器C3处于分离状态，内燃机12停止。构成动力分配装置20的行星齿轮组70的转子的速度取决于电动机-发电机10的速度和无级变速器22的变速比(也被称为输出-输入速比、可变速比、带轮速比或无级变速器速比)。具体地，在图2(b)的列线图表中，太阳齿轮S、行星架C和环形齿轮S的速度位于斜直线上。换句话说，太阳齿轮S、行星架C和环形齿轮R被连接为提供其在列线图表中直线排列的输出旋转能量。因此，动力分配装置20的转子中的不同于太阳齿轮S和行星架C的环形齿轮R的速度通过确定太阳齿轮S和行星架C的速度设置。
在第一操作模式中，如图2(c)中所示，从行星齿轮组70的动力分配转子的不同于环形齿轮R的太阳齿轮S和行星架C输出的输出旋转能量(也就是说，动力)的量的符号彼此相反，这样，动力在太阳齿轮S和行星架C之间循环。具体地，从行星架C输出的动力通过环形机械路径流向太阳齿轮S，该环形机械路径延伸通过齿轮G2α和G2β和无级变速器22。这样的动力循环模式使得从动车轮14能够以非常低的速度旋转，同时保持电动机-发电机10旋转，这样，大的程度的扭矩被施加至从动车轮14。这允许车辆在不需要增大电动机-发电机10的尺寸的情况下以高的程度的扭矩通过电动机-发电机10启动。在图2(c)中注意到，太阳齿轮S、行星架C和环形齿轮R中的每一个的旋转方向的符号加号(+)和减号(-)表示相反的方向：其正常方向和反向方向，旋转能量(也就是说，动力)的符号加号(+)表示当旋转能量从动力分配装置20输出时，扭矩的符号加号(+)和减号(-)被限定为满足旋转方向和扭矩的符号的乘积将是旋转能量(也就是说，动力)的符号的情况。将被施加至从动车轮14的高扭矩的产生也将随后在实施例的解释的最后部分的“在第一操作模式中高扭矩的产生”部分中描述。
在其中动力如上面描述的被计算的第一操作模式能够获得所谓的齿轮空挡，其在动力源(也就是说，电动机-发电机10)的运行过程中将从动车轮14的速度设置为零(0)，还使从动车轮14的旋转速度的符号(也就是说，从动车轮14的旋转方向)反向，同时固定动力源的旋转速度的符号。这些是由动力传动装置中的动力的循环提供的有利操作。但是，该实施例的动力传动装置被设计为不使从动车轮14的旋转速度的符号(也就是说，方向)反向，同时动力由于随后详细描述的原因被循环。
第二操作模式
图3(a)示出在第二操作模式中动力传动装置的动力传动路径，第二操作模式是EV行进模式，在其中，车辆仅通过电动机-发电机10运行。在第二操作模式中图3(b)是列线图表。离合器C3处于分离状态。
动力在没有动力分配装置20的情况下通过离合器C2和齿轮G6从电动机-发电机10被传递至从动车轮14。这是因为行星架C、太阳齿轮S和环形齿轮R的扭矩彼此成比例(见公式(c1)和(c2)，这将在随后进行详细的描述)，这样，当扭矩未被施加在行星架C上时，扭矩未被传递至太阳齿轮S和环形齿轮R中的任一个。电动机-发电机10产生的动力在不通过无级变速器22的情况下被直接传递至从动齿轮14，从而导致动力损失的减小。
图4(a)示出当发动机在第二操作模式中启动时动力传动装置的动力传动路径。图4(b)示出在这样的发动机启动模式中的列线图表。
如图4(a)中所示，离合器C3被接合以允许扭矩通过动力分配装置20被传递至发动机12。具体地，动力分配装置20的启动转子(也就是说，行星架C)的旋转能量通过单向轴承26被传递至发动机12的旋转轴12a。图4(c)表示在发动机启动模式中太阳齿轮S、行星架C和环形齿轮R的旋转方向、扭矩和动力之间的关系。太阳齿轮S和环形齿轮R的动力符号彼此相反，这样，动力在太阳齿轮S和环形齿轮R之间循环。具体地，从环形齿轮R输出的动力被输入太阳齿轮S。因此，行星架C可以非常低的或零(0)速度旋转，或者即使当电动机-发电机10或从动车轮14的输出扭矩的绝对值不是零(0)时，行星架C的动力的绝对值也可以被减小到小的值。这使得当发动机12的旋转轴12a停止、离合器C3被转换到接合状态时，单向轴承26的输入速度相对于其输出速度能够非常低，由此使由于离合器C3被转换至接合状态而引起的动力分配装置20的机械振动最小。
优选的是，当发动机12的速度低于或等于保证发动机12的运行中的稳定性所需的最小值时，离合器C3处于接合状态。当发动机12的速度高于最小值时，控制器40开始燃烧运行的内燃机中的燃料，并在燃烧控制模式中控制燃料的燃烧。
即使当电动机-发电机10或从动车轮14的扭矩或动力的绝对值不等于零(0)时，也需要如上面描述的动力的循环将行星架C的旋转速度保持在零(0)。这是因为电动机-发电机10或从动车轮14的动力需要被完全消耗，以便即使当动力未根据能量守恒定律通过环形齿轮R和太阳齿轮S之间的回路循环时，也能将行星架C的速度保持在零(0)。
图5(a)示出动力传动装置的动力传动路径，以在第二操作模式中通过发动机12运行车辆。图5(b)示出在这样的发动机提供动力的运行模式中的列线图表。
当发动机12的速度增大，并且离合器的输入速度达到其输出速度时，离合器28被接合，以将发动机12的扭矩传递至离合器28的输出。电动机-发电机10和从动车轮14之间或发动机12和从动车轮14之间的扭矩的传动在不通过动力分配装置20的情况下通过使离合器C3分离而获得。具体地，发动机12的输出速度被无级变速器22转化，然后被传递至从动车轮14。电动机-发电机10的输出在不通过无级变速器22的情况下被传递至从动车轮14。
当车辆由发动机12运行时，电动机-发电机10不必需要被操作为电机，而是可以被用作发电机。替换地，电动机-发电机10可以不运行。
从第一操作模式转换为第二操作模式
图6(a)示出从发动机12延伸至从动车轮14的动力传动路径中的总变速比与无级变速器22的变速比之间的关系。注意到，在这里提到的总变速比表示输出速度(也就是说，从动车轮14的速度)/输入速度(也就是说，动力源的速度(也就是说，被输入至动力传动装置的发动机12或电动机-发电机10的输出速度))的输出-输入速比。图6(b)示出从电动机-发电机10延伸至从动车轮14的动力传动路径的总变速比和无级变速器22的变速比之间的关系。当进入第一操作模式时，控制器40可以连续地改变无级变速器22的变速比，以从非常低的速度到较高的速度改变从动车轮14的速度。当达到无级变速器22的给定变速比时，控制器40也可以从第一操作模式到第二操作模式转换动力传动装置的操作模式，由此使得在其中允许改变从发动机12到从动车轮14延伸的动力传动路径中的总变速比的范围如图6(a)中所示能够增大。
具体地，如图6(a)中表示的，在第一操作模式中，动力传动装置能够改变无级变速器22的变速比，以增大在从发动机12到从动车轮14延伸的动力传动路径中的总变速比，随后在模式转换点P将动力传动装置的操作模式转换到第二操作模式，然后将无级变速器22的变速比改变的方向改变到相反的方向(在下面也将被称为无级变速器反向操作)，以进一步增大总变速比。这导致在其中允许总变速比改变的增大的范围。
上面的操作通过控制动力传动装置获得，这样在第二操作模式中总变速比随无级变速器22的变速比的改变而改变的速度符号，也就是说，在第二操作模式中总变速比随无级变速器22的变速比的改变而改变的方向与在第一操作模式中相反。这在关于无级变速器22的变速比(也就是说，独立变量)，在其中无级变速器22的变速比由独立变量表达、总变速比由因变量表达的函数的导数值在第二操作模式中与在第一操作模式中相反的符号下建立。这种情况通过齿轮G2α、G2Β和G5实现。具体地，无级变速器反向操作的可能性取决于齿轮G2α、G2β和G5的变速比的乘积的符号。在其中无级变速器反向操作可行的情况将通过“总变速比”部分给出，这将在本申请的最后部分中讨论。
控制器40在总变速比，也就是说作为从动车轮14的速度的输出速度与作为电动机-发电机10或发动机12的速度的输入速度的比在第一和第二操作模式之间将不会改变的情况下执行上面的第一-第二操作模式转换。这种情况当离合器C1的输入和输出的速度彼此相等，并且离合器C2的输入和输出速度彼此相等的时候满足。因此，第一-第二操作模式转换可以通过离合器C1和C2同时接合的时间完成，从而避免扭矩向从动车轮14的传动的瞬时省略。
扭矩向从动车轮14的传动的省略通过齿轮G2α、G2β和G5的装置消除。行星齿轮组70(也就是说，动力分配装置20)如上面描述的被构造为动力分配装置20的太阳齿轮S、行星架C和环形齿轮R的速度彼此全部相等或不同。具体地，如可以从图2(b)和2(c)中看到，动力分配装置20被设计为，太阳齿轮S和环形齿轮R的旋转速度(或旋转方向)的符号在列线图表中彼此相反。因此，太阳齿轮S、行星架C和环形齿轮R的速度彼此不同，除了当它们全部是零(0)时。因此，对于仅仅无级变速器22实现离合器C1的输入和输出速度彼此相等、离合器C2的输入和输出速度彼此相等的情况是不可能的。因此，该实施例的动力传动装置具有齿轮G5、G2α和G2β，以在没有扭矩向从动车轮14的传动的省略的情况下保证离合器C1和C2的接合的稳定性。具体地，布置在动力分配装置20的环形齿轮R和离合器C2之间的齿轮G5起第一-第二操作模式转换变速器的作用，以当第一操作模式被转换至第二操作模式时补偿太阳齿轮S和环形齿轮R之间的速度差。齿轮G5可以替换地布置在太阳齿轮S和离合器C2之间。相似地，布置在动力分配装置20的行星架C和离合器C1之间的齿轮G2α和G2Β中的任一个或两个起第二-第一操作模式转换变速器的作用，以当第二操作模式被转换至第一操作模式时补偿太阳齿轮S和行星架C之间的速度差。需要避免扭矩向从动车轮14的传动的省略所需的齿轮G2α和G2Β和G5和无级变速器22的变速比将在随后的“没有扭矩的传动省略的情况下的转换情况”部分中讨论。
通过上面的讨论显而易见的是，从第一操作模式到第二操作模式的转换导致在其中允许总的变速比改变的增大的范围。这允许无级变速器22的尺寸减小。在第二操作模式中，动力未被循环，从而使得作为动力传动装置中的输入能量与输出能量的比的动力传动效率与在第一操作模式中相比增大。图6(c)是表示动力传动效率和总的变速比之间的关系的线图。该线图示出在第一操作模式中，而不在第二操作模式中存在的动力传动效率的非常低的范围。在图6(c)的线图中，刚刚被转换到第二操作模式之前的第一操作模式中的动力传动效率被示出为比在第二操作模式中高，但是这不意味着当动力传动装置被设计为仅在第一操作模式中操作时的动力传动效率比当动力传动装置被设计为在第一和第二操作模式中转换时高。
控制器40在第一操作模式中启动动力传动装置，以向从动车轮14施加增大程度的扭矩，即使动力传动效率低。这允许电动机-发电机10其尺寸减小。控制器40在从动车轮14的速度高于给定值的范围内从第一操作模式向第二操作模式转换，由此改进动力传动效率，增大允许总的变速比改变的范围。当动力传动装置被转换到第二操作模式时，导致不需要将动力传递至从动车轮14的动力分配装置20，但是动力分配装置20的行星架C可以被用于向发动机12施加初始扭矩(也就是说，启动扭矩)。换句话说，当需要在第二操作模式中启动发动机12时，不需要被用于将动力传递至从动车轮14的行星齿轮组70的转子(也就是说，动力分配转子)中的一个可以被用于启动发动机12。
车辆的反向驱动
车辆的反向驱动在如图6(a)和6(b)中所示的动力将被循环，但是在第一操作模式中总的变速比的符号未被反向的情况下获得。具体地，总变速比的最小值被设置为稍微比零(0)大给定的余量Δ、并且不允许获得齿轮空挡的值。这是为了减小无级变速器22所需的耐久程度。通常，建立车辆的最大速度的动力传动装置的变速比被指定或固定，从而限制第一操作模式中的最大的变速比(也就是说，模式转换点P的变速比)。结果，当从动车轮14需要反向，换句话说，从动车轮14的旋转方向需要通过使第一操作模式中的总的变速比的符号反向而改变时，在第一操作模式中总的变速比将改变的量(也就是说，其中的范围)需要增大。我们发现，总的变速比的改变量越大，将施加在无级变速器22上的扭矩就越大，并且无级变速器22所需的耐久程度将通过使总的变速比的改变量减小而减小。总的变速比的改变量越大，将施加在无级变速器22上的扭矩就越大的事实随后将在“总的变速比的改变和无级变速器的耐久性之间关系”部分中描述。
该实施例的动力传动装置如图7(a)中所示采用第一操作模式使车辆沿向后的方向运行。图7(b)是在这样的反向驱动模式中的列线图表。控制器40使电动机-发电机10沿与当车辆沿向前的方向运行时的方向相反的方向旋转，并使离合器28分离以避免发动机12在电动机-发电机10旋转之后旋转。
图6(a)和6(b)中所示的余量Δ被选择为具有即使无级变速器22老化，也阻止其总的变速比的符号(也就是说，从动车轮14旋转的方向)反向的值。上面的讨论作为实例涉及车辆沿向后的方向运行的情况，但是，余量Δ可以被用于限定当车辆在第一操作模式中沿向前的方向运行时总的变速比的可允许范围。例如，在动力传动装置被设计为使车辆在总的变速比的符号为加号(+)的范围内沿向前的方向运行的情况下，总的变速比的符号为减号(-)表示车辆沿向后的方向运行。相反地，在动力传动装置被设计为使车辆在总的变速比的符号为加号(+)的范围内沿向后的方向运行的情况下，总的变速比的符号为减号(-)表示车辆沿向前的方向运行。当电动机-发电机10启动时，余量Δ将产生缓行扭矩。例如，当需要沿向前的方向运行车辆，并且电动机-发电机10被启动时，缓行扭矩工作以使车辆当车辆的制动被释放时立即沿向前的方向移动。余量Δ可以被优选地选择为具有不导致缓行扭矩由于无级变速器22的老化而使车辆不期望地沿向后的方向移动的值。这种类型的缓行扭矩与在装备有自动变速器的典型的机动车辆中产生的缓行扭矩相似，因此不会给予车辆驾驶员不舒服的感觉。
下面将参照图8(a)和8(d)对无级变速器22的老化效果进行描述。
无级变速器22包括主动带轮22a、从动带轮22b和带22c。主动带轮22a起无级变速器22的输入的作用。从动带轮22b起无级变速器22的输出的作用，其将与动力分配装置20的行星架C连接。从动带轮22b装备有工作以限制从动带轮22b的移动，换句话说，停止从动带轮22b的宽度在给定的界限内变宽的止动器。止动器是装备有扭矩凸轮的已知的类型。
无级变速器22的带22c的磨损的增大将导致带22c的宽度的减小，这样，带22c被缠绕在从动带轮22b周围的一部分如图8(a)和8(d)中的每一个中的虚线指示的向内移动。带22c的总长度通常保持不变，这样，带22c缠绕在主动带轮22a周围的一部分向外移动。这导致由主动带轮22a的中心和带22c之间的半径或距离Rp与从动带轮22b的中心和带22c之间的距离Rs的比(Rp/Rs)的增大。换句话说，比(Rp/Rs)被改变为高速变速比。这将导致6(a)-图6(c)中示出的总的变速比的绝对值的最小值随无级变速器22的老化而减小。因此，余量Δ被选择为即使无级变速器22老化，也阻止总的变速比的绝对值的最小值减小到零(0)以下。
该实施例的混合动力系统(也就是说，动力传动装置)的结构提供下面的优点。
1)动力传动装置中的总的变速比的绝对值被允许在动力传动装置的结构方面的第一操作模式中如上面描述的保持大于零(0)。换句话说，在其中总的变速比被允许改变的范围被固定至在其中总的变速比的符号被保持为正的正的范围或在其中总的变速比的符号被保持为负的负的范围中的任一个，由此允许无级变速器22所需的耐久度减小。在其中总的变速比的范围被允许改变的范围的限定可以通过机械地设计动力传动装置(特别地，无级变速器22)的结构或由控制器40执行的软件程序设计。总的变速比的最大值的绝对值被设置为大于零(0)给定的量(也就是说，余量Δ)是适当的，其大致等于，换句话说，足够大以补偿由于无级变速器22的老化而引起的总的变速比的改变。
2)动力传动装置被设计为使电动机-发电机10沿相反的方向旋转，由此允许从动车轮14在第一操作模式中反向。如果发动机10被设计为可沿相反的方向单独地或与某些机械装置，例如齿轮组合地旋转，那么动力传动装置可以使发动机10反向，以使从动车轮14反向。
3)总的变速比的最大值的绝对值如上面描述地被设置为大于零(0)，由此产生缓行扭矩，以使车辆沿向前或反向方向移动。
4)动力传动装置被设计为当需要从动力分配装置20的发动机启动转子(也就是说，行星架C)输出扭矩时以使发动机12启动时，动力将在其它的动力分配转子(也就是说，太阳齿轮S和环形齿轮R)之间循环，由此便于容易地将发动机启动转子(也就是说，行星架C)的速度减小到非常低的速度或零(0)，这将使当初始扭矩被施加至发动机10时，施加在动力分配装置20上的机械振动最小。
5)在第二操作模式中，动力分配装置20的不同于发动机启动转子(也就是说，行星架C)的动力分配转子通过无级变速器22被机械地连接在一起。如已经描述的，这允许动力分配转子的速度在其上排列的列线图表中直线的倾斜通过控制无级变速器22的变速比而改变，换句话说，发动机启动转子(也就是说，行星架C)的速度将通过不考虑从动车轮14的速度地选择无级变速器22的变速比而被可变地控制。
6)在第二操作模式中，除了当发动机12启动时之外，离合器C3都处于分离状态，由此允许动力从电动机-发电机10或发动机12在没有动力分配装置20的情况下被传递至从动车轮14。
7)在第二操作模式中，电动机-发电机10在不采用无级变速器22的情况下与从动车轮14直接连接，由此提高电动机-发电机10和从动车轮14之间的动力传动效率。
8)发动机12与太阳齿轮S和无级变速器22动力传动连接，以在发动机12启动之后将发动机12的动力传递至太阳齿轮S和无级变速器22。换句话说，当需要启动发动机12时将被放置为与旋转轴12a动力传动连接的发动机启动转子(也就是说，行星架C)与当需要使从动车轮14旋转时将将放置为与发动机12动力传动连接并且动力从发动机12传递至其的动力传动转子(也就是说，太阳齿轮S)不同，于是能够使发动机12的速度被快速地带到有效的速度范围。
9)当需要在第二操作模式中将发动机12的输出传递至从动车轮12时，无级变速器22被布置为与发动机12和从动车轮14连接，从而允许发动机12的速度通过无级变速器22改变。
10)离合器28被放在发动机12和太阳齿轮S之间，由此允许动力选择性地从发动机12传递至太阳齿轮S，还避免当车辆沿向后的方向运行时发动机12随从动车轮14的旋转而旋转。
11)第一操作模式和第二操作模式之间的转换使得电动机-发电机10、发动机12和从动车轮14之间的机械连接适于其操作情况。
12)无级变速器22可在第一和第二操作模式中操作，从而导致动力传动装置的一部分的减小。
13)关于无级变速器22的变速比(也就是说，独立变量)，在其中无级变速器22的变速比由独立变量表达、动力源(也就是说，电动机-发电机10或发动机12)和从动车轮14之间的动力传动路径中的总的变速比由因变量表达的函数的一阶导数值，在第二操作模式中被设置为符号与在第一操作模式中相反。这使得无级变速器反向操作扩大总的变速比被允许改变的范围。
14)动力传动装置装备有机械装置(也就是说，齿轮G2α和G2Β和G5)，其补偿行星架C和环形齿轮R之间的速度差，由此消除当在第一操作模式和第二操作模式之间转换时扭矩向从动车轮14的传动的瞬时省略。
15)动力传动装置装备有建立或阻止扭矩在动力分配装置20的发动机启动转子(也就是说，行星架C)和发动机12的旋转轴12a之间的传动的电子控制离合器C3，由此避免在发动机12启动之前来自发动机启动转子的扭矩传动的错误，这使动力传动装置中的能量或功率的消耗最小。
16)动力传动装置还装备有在单向轴承26输入速度(也就是说，发动机启动转子的速度)不低于单向轴承26输出速度(也就是说，发动机12的旋转轴12a的速度)的情况下建立从动力分配装置20到发动机的旋转轴12a的传动的单向轴承26，由此避免当扭矩在发动机12的燃烧室中的燃料燃烧产生时扭矩从发动机12传递至发动机启动转子，这样，发动机12的旋转轴12a的速度快速升高。这是因为当单向轴承26的输出速度(也就是说，旋转轴12a的速度)升高到单向轴承26的输入速度以上时，单向轴承26阻止扭矩从单向轴承26的输出向输入的传动。这避免扭矩脉动传递至车辆的操作者。
17)如图1(b)中所示，离合器C1和C2被直接连接至动力传动装置的公共轴，因此便于容易地使离合器C1和C2彼此靠近地布置，这允许动力传动装置的尺寸减小。
下面将参照图9(a)-9(c)对第二实施例的动力传动装置进行描述。与在第一实施例中使用的相同的附图标记指的是相同的或相似的部件，并且其详细解释将在这里被省略。
主动带轮22a装备有止动器，其工作以限制主动带轮22a的移动。止动器的结构与图8(a)-8(d)中的相同。无级变速器22的带22c的磨损的增大将导致无级变速器22的变速比变化到低速变速比。因此，当无级变速器22老化时，总的变速比的最小值被变化到高速侧。这允许作为出厂默认值的总的变速比的最小值被设置为零(0)，因为无级变速器22的老化将不会产生当需要使车辆沿向前的方向移动时使车辆不期望地沿向后的方向移动的缓行扭矩。总的变速比的最小值的绝对值也可以被初始化为稍微大于(0)的值。
该实施例还提供下面的附加的有益效果。
18)在其中止动器将被安装在无级变速器22上的位置被选择为增大当无级变速器22老化时总的变速比的最小值的绝对值，由此防止当无级变速器22老化时从动车轮14由于缓行扭矩而反向。
下面将参照图10(a)和10(b)对装备有第三实施例的动力传动装置的混合动力电动车辆进行描述。与在第一实施例中使用的相同的附图标记指的是相同的或相似的部件，并且其详细解释将在这里被省略。图10(a)示出混合动力系统的结构。图10(b)是表示动力分配装置20随内燃机12的速度的操作的列线图表。
动力传动装置包括布置在太阳齿轮S和无级变速器22之间的离合器C4，和布置在太阳齿轮S和车辆的车体之间的离合器C5。离合器C4和C5中的每一个作为电子控制液压动力断路器工作，以阻止动力或扭矩在其输入和输出之间的传动。控制器40分开离合器C4并接合离合器C5，以使动力分配装置20的与电动机-发电机10连接的两个转子(也就是说，太阳齿轮S和行星架C)中的一个(也就是说，太阳齿轮S)固定而不旋转。如图10(b)中所示，这导致动力分配转子(也就是说，与从动车轮14连接的环形齿轮R，和与电动机-发电机10连接的太阳齿轮S和行星架C)的速度在其上排列的列线图表中直线的倾斜的符号反向。由此允许车辆沿向后的方向移动。
除了上面描述的效果1)和3)-17)，该实施例还提供了下面的有益效果。
19)动力传动装置可被操作以改变动力分配转子的机械连接的模式，以使总的变速比的符号反向，由此使从动车轮14反向。
下面将参照图11(a)和11(b)对装备有第四实施例的动力传动装置的混合动力电动车辆进行描述。与在上面的实施例中使用的相同的附图标记指的是相同的或相似的部件，并且其详细解释将在这里被省略。
车辆装备有空气调节器。空气调节器具有被机械地连接至动力分配装置20的太阳齿轮S的压缩机50。如图11(b)中所示，动力传动装置被设计为通向从动车轮14的动力传动线的总的变速比的最小值具有小于零(0)的负值。这保证不考虑无级变速器22的老化而获得齿轮空挡以当从动车轮14停止时通过太阳齿轮S从电动机-发电机10向压缩机50传递能量的稳定性。
除了上面描述的效果1)、2)和4)-17)，该实施例还提供了下面的有益效果。
20)总的变速比的最小值被设置为负值，由此允许稳定地获得齿轮空挡，以当从动车轮14停止时，使得动力分配转子作为压缩机50的动力源工作。
21)无级变速器22被布置在压缩机50和电动机-发电机10之间，由此允许压缩机50的位移通过无级变速器22可变地控制。
下面将参照图12对装备有第五实施例的动力传动装置的混合动力电动车辆进行描述。在上面的实施例中使用的相同的附图标记指的是相同或相似的部件，并且其详细解释将在这里被省略。
动力分配装置20装备有作为动力分配装置工作的第一行星齿轮组20a和第二行星齿轮组20b，以在电动机-发电机10、内燃机12和车辆的从动车轮之间分配动力或扭矩。第一和第二行星齿轮组22和24中的每一个由三个动力分配转子构成：太阳齿轮S、行星架C和环形齿轮R。因此，动力分配装置20采用总共六个动力分配转子以在电动机-发电机10、内燃机12和从动车轮14之间分配动力。第一行星齿轮组20a的环形齿轮R和第二行星齿轮组20b的行星架C被机械地连接在一起。电动机-发电机10的旋转轴10a被机械地连接至第二行星齿轮组20b的环形齿轮R。从动车轮14通过齿轮G6和差速齿轮24被机械地连接至第一行星齿轮组20a的环形齿轮R和第二行星齿轮组20b的行星架C。
第一行星齿轮组20a的行星架C将通过单向轴承26和离合器C3被机械地连接至发动机12的曲轴(也就是说，旋转轴12a)。离合器28被布置在发动机12的旋转轴12a和第一行星齿轮组20a的太阳齿轮S和第二行星齿轮组20b的太阳齿轮S的接合处之间。第一和第二行星齿轮组20a和20b的太阳齿轮S通过无级变速器22、离合器C1和齿轮G3被机械地连接至电动机-发电机10的旋转轴10a。齿轮G3是工作以使其输入和输出的旋转速度的比改变固定的倍数，并且使输入的旋转方向反向的反转齿轮。
第一和第二行星齿轮组20a和20b的太阳齿轮S也通过无级变速器22、离合器C2和齿轮G4被机械地连接至第一行星齿轮组20a的环形齿轮R和第二行星齿轮组20b的行星架C。
动力传动装置起在离合器C1处于接合状态、而第二离合器C2处于分离状态的第一操作模式中获得动力的循环的作用。具体地，在第一操作模式中，从第二行星齿轮组20b的太阳齿轮S输出的动力通过无级变速器22、离合器C1和齿轮G3被输入第二行星齿轮组20b的环形齿轮R。这使得当第二行星齿轮组20b的行星架C以非常低的速度旋转时扭矩能够被高度地施加至从动车轮14。与在上面的实施例中相同，动力的循环未被用于在不使电动机-发电机10的旋转方向反向的情况下使从动车轮14的速度的符号(也就是说，从动车轮14的旋转方向)反向。总的变速比的下限值被设置为稍微大于零(0)。这允许减小无级变速器22所需的耐久度。
下面将参照图13对装备有第六实施例的动力传动装置的混合动力电动车辆进行描述。在上面的实施例中使用的相同的附图标记指的是相同或相似的部件，并且其详细解释将在这里被省略。
与第五实施例中相同，动力分配装置20装备有作为动力分配装置工作的第一行星齿轮组20a和第二行星齿轮组20b，以在电动机-发电机10、内燃机12和车辆的从动车轮14之间分配动力或扭矩。
电机发电机10通过齿轮G3被机械地连接至第一行星齿轮组20a的太阳齿轮S，也被机械地连接至第二行星齿轮组20b的行星架C。电动机-发电机10也通过无级变速器22被机械地连接至第二行星齿轮组20b的太阳齿轮S。齿轮G3工作以将其输入速度以固定变速比转化为其输出速度，并通过在其中输入和输出速度的符号彼此相同，换句话说，输入和输出的旋转方向彼此相同的前进齿轮实施。
从动车轮14通过差速齿轮24和齿轮G7被机械地连接至第一行星齿轮组20a的环形齿轮R。齿轮G7通过反转齿轮实施，其工作以使其输入和输出的旋转速度的比改变固定的倍数，并且使输入的旋转方向反向。
第一行星齿轮组20a的行星架C和第二行星齿轮组20b的环形齿轮R通过齿轮G5和离合器C1被机械地连接在一起。第一行星齿轮组20a的行星架C和第二行星齿轮组20b的太阳齿轮S通过齿轮G4和离合器C2被机械地连接在一起。齿轮G4和G5中的每一个通过反转齿轮实施，其工作以使其输入和输出的旋转速度的比改变固定的倍数，并且使输入的旋转方向反向。
发动机12的曲轴(也就是，旋转轴12a)通过单向轴承26和离合器C3与第二行星齿轮组20b的环形齿轮R机械接合。旋转轴12a也通过离合器28与第二行星齿轮组20b的行星架C机械连接。
可操作本实施例的动力传动装置以实现在第一操作模式中离合器C1处于接合状态，同时离合器C2处于分离状态时的动力循环。特别地，在第一操作模式，动力，如从第一行星齿轮组20a的行星架C输出的，通过离合器C1，第二行星齿轮组20b的环形齿轮R，第二行星齿轮组20b的太阳齿轮S，和无级变速器22被输入至第一行星齿轮组20a的太阳齿轮S。这使得当第一行星齿轮组20a的行星架C(也就是从动车轮14)以极低的速度旋转时在从动车轮14上施加了高程度的扭矩。动力循环，如在以上实施例中的，不用于使从动车轮14的速度符号反向(也就是，从动车轮14的旋转方向没有使得电动机-发电机10的旋转方向反向。在第一操作模式中从动车轮14的反转通过反转电动机-发电机10而实现。总传动比的低极限值被设置为轻微大于零(0)。这允许无级变速器22所需要的耐久性程度降低。
装备有第七实施例的动力传动装置的混合动力车辆将在下面参考附图14被描述。在第六实施例中采用的涉及相同或相似部件的相同参考标记，及其详细说明在这里将省略。
离合器C4布置在差速齿轮24和齿轮G7之间。齿轮G8和离合器C5与齿轮G7和离合器C4平行地连接布置。齿轮G8运转并以固定传动比将其输入速度转换为其输出速度，并且通过前进齿轮执行，在前进齿轮中输入和输出速度彼此的符号相同。离合器C4和C5的每一个通过用于阻止动力在输入和输出之间传动的电控阻断器来执行。
在离合器C4处于接合状态，而离合器C5处于分离状态时，和在离合器C4处于分离状态，而离合器C5处于接合状态时之间，可实现从动车轮14的反转，而没有改变电动机-发电机10的旋转方向。
修改
以上实施例的动力传动装置可如以下讨论的被改进。
电动机-发电机的双向控制
双向控制(也就是双向开关)可在第二操作模式中也可在第一操作模式中实现在电动发动机10的相反方向之间(也就是，正常和相反方向)转换旋转。
反向机构
在以上实施例中的用于使得从动车轮14的旋转反向(也就是，从动车轮14的速度符号)的反向机构可选择地通过以下方式来实现，即设计动力传动装置使得与电动机-发电机10机械接合的动力分配装置20的两个动力分配转子和与从动车轮14机械接合的动力分配转子相连接以具有在图表中排列在直线上的转速，以及在以上两个动力分配转子之间安装变速器。从动车轮14的反转通过改变变速器的传动比从而改变直线的坡度来实现。附图15(a)示出了这样一个动力传动装置的例子，其是第一实施例中的动力传动装置的改进形式。离合器C4和齿轮G7的组合平行于离合器C1地布置。齿轮G7如此地设计以便其通向动力分配装置20的行星架C的输出速度大于其通向电动机-发电机10的输入速度。特别地，在齿轮G7的结构类似于齿轮G2a的情况下，接合至行星架C的齿轮G7的输出速度大于其接合至电动机-发电机10的输入速度的程度被设置为大于通向行星架C的齿轮G2a的输出速度大于其通向电动机-发电机10的输入速度的程度。动力传动路径，如附图15(b)，通过分离离合器C1和C2，同时接合离合器C4来建立，如附图15(c)中可看到的，其使得动力传动装置以相反的方向带动从动车轮14旋转，而不需要使电动机-发电机10反向。
用于从动车轮14逆转的反向机构可选择地以附图16(a)的动力传动装置的结构建立。齿轮G7和离合器C4平行于离合器C2地布置。齿轮G7如此地设计以便其以固定传动比将其输入速度转换成其输出速度以及反向输入旋转的速度符号。动力传动路径，如附图16(b)所示，通过分离离合器C1和C2，同时接合离合器C4来建立，其使得，如附图16(c)中可看见的，动力传动装置以相反的方向带动从动车轮14旋转，而不需要反向电动机-发电机10。车辆利用发动机12的动力的反向运动也可通过接合离合器28来实现。
在以上实施例中的用于从动车轮14的反转的反向机构可选择地通过以下方式实现，即设计动力传动装置使得动力分配装置20的三个动力分配转子相连接以具有在图表中排列在直线上的转速，以及机械接合至从动车轮14的动力分配转子的速度方向与其它分配转子的至少一个的速度方向相反，和提供机械装置以将联动装置变换为动力分配转子使得动力分配转子的速度相互一致。附图17(a)示出了这样一个动力传动装置的例子，其是第一实施例中的动力传动装置的改进形式。离合器C4分布在动力分配装置20的太阳齿轮S和环形齿轮R之间以可选择地建立或阻断它们之间的连接。动力传动路径，如附图17(b)所示，通过分离离合器C1和C2，同时接合离合器C4来建立，其使得，如附图17(c)中可看到的，动力传动装置以相反的方向带动从动车轮14旋转，而不需要反向电动机-发电机10。
替代离合器C4在太阳齿轮S和环形齿轮R之间的布置，离合器C4可如附图18(a)所示布置在行星架C和太阳齿轮S之间或者如附图18(b)所示布置在行星架C和环形齿轮S之间。
进一步地，第七实施例的反向装置可被应用在第三实施例中。
总传动比的允许范围
保持总传动比的最小值为正值的允许范围不需要是产生与典型自动变速车辆相同程度的缓行扭矩的范围。例如，取决于总传动比范围的选择，在物理上不可能将总传动比的最小值设置为零(0)。在这样的情况下，如果总传动比的最小值选为正值，其阻止缓行扭矩反转从动车轮14。
在动力分配转子的扭矩如在第四实施例中一样用于安装在车辆上的附件或辅助装置的动力源的情况下，总传动比的最小值不需要设置为负值。例如，当总传动比的最小值设置为负值时，其使得建立起齿轮空档。这对于设计车辆使其在控制操作模式下不会缓行是有用的。在齿轮空档不是必要的情况下，在动力传动装置中，允许总传动比具有负值的范围可通过仅使用总传动比具有大于或等于零(0)的值的范围而减小。这允许无级变速器22的所需的耐久性的程度减低。
在第四实施例的动力传动装置中的总传动比的最小值可设为零(0)。在无级变速器22的第二行星齿轮组20b上使用止动器。如第一实施例中的，将引起总传动比的最小值随着无级变速器22的老化而减小，因此确保了建立齿轮空档的稳定性。
与附件机械接合的动力分配转子
动力传动装置可如附图19所示设计为具有连接在电动机-发电机10和无级变速器22之间的压缩机50。该布置在将动力从电动机-发电机10传递至压缩机50的效率改进方面比附图11的布置更优良。通常，通过无级变速器22的动力传动导致动力损失。附图19的结构将动力从电动机-发电机10直接传递至压缩机50，而没有通过无级变速器22，因此减小了传递至压缩机50的动力损失。
通过动力分配转子的扭矩的附件动力
施加制动力至从动车轮14的制动泵，循环水以冷却发动机12的水泵，或者将热量从水中驱散的冷却风扇也可由动力分配装置20代替或附加于压缩机50而提供动力。
第一动力传动控制机构
离合器C3和单向轴承26，如以上所述的，作用为第一动力传动控制机构以可选择地阻断或建立发动机12的旋转轴12a和当需要起动发动机12时的动力分配装置20的发动机起动转子(也就是，行星架C)之间的扭矩传动。然而，第一动力传动控制机构可设计为仅包括离合器C3。在该情况下，在给发动机12的旋转轴12a一个初始旋转后，通过在发动机12中的燃料燃烧起动之前分离离合器C3，可避免不需要的传递至动力分配装置20的扭矩，其将根据发动机12中的燃料燃烧的起动而突然增大。第一动力传动控制机构也可仅由单向轴承26构成。
离合器C3可选择地连接至单向轴承26的输入。
代替单向轴承26，其在单向轴承26的输入速度不小于单向轴承26的输出(也就是，发动机12的旋转轴12a)速度的情况下建立至发动机12的扭矩传动，可使用单向离合器或其它类似类型的用于使得旋转轴12a随着发动机的旋转有或没有任何滑动地起动转子的单向动力传动控制机构。
离合器C3，其可选择地阻断从动力分配装置20至发动机12的旋转轴12a以起动发动机12的扭矩传动，是常开型，但是可以是常闭型。
第二动力传动控制机构
离合器28作用为第二动力传动控制机构以控制发动机12和动力分配装置20的动力传动转子之间的动力传动，从而当需要运行从动车轮14时将扭矩从发动机12传递至从动车轮14。第二动力传动控制机构可选择地通过单向传动机构例如单向离合器或单向轴承来实现。附图20(a)示出了第一实施例的动力传动装置的改进，其装备有布置在离合器28和太阳齿轮S与无级变速器22的连接点之间的单向轴承29。附图20(b)示出了第一实施例的动力传动装置的另一个改进，其装备有单向轴承29替代了离合器28。当从动车轮14在相反方向运转时，该结构允许发动机12随着从动车轮14的旋转而反转。因此，需要设计发动机12使得在发动机12反转期间润滑油将更好润滑其移动部件。通过安装电磁操作阀作为发动机12的进气阀和排气阀并且当从动车轮14反向时打开它们可实现发动机12上的负载减小。
动力分配机构
动力分配机构通过具有上述结构的动力分配装置20实现，但是可选择地设计为具有太阳齿轮S，行星架C，和环形齿轮R的不同排列。实质上，可通过改变布置于行星齿轮组70，电动机-发电机10，发动机13和从动车轮14之间的齿轮的结构或位置来得到如其在以上实施例中的相同的作用。
动力分配转子
动力分配转子(也就是，太阳齿轮S，行星架C，和环形齿轮R)如此地连接以便当太阳齿轮S和环形齿轮R的转速符号互相相反时，行星架C的速度可为零(0)，但是可选择地设计为当太阳齿轮S和环形齿轮R的转速符号互相一致时，行星架C的速度可为零(0)。这例如通过双小齿轮行星齿轮组例如日本专利首次申请No.2001-108073所公开的来实现。
代替行星齿轮组70，可采用差速齿轮或齿轮组。
变速器类型
无级变速器22不需要是带式。例如，可使用牵引驱动类型或液压无级变速传动系统。可选择地，可使用齿轮传动替代无级变速器22。
其它修改
根据第一和第二操作模式之间的切换，动力传动装置可设计为允许省略至从动车轮14的扭矩传动。这也提供了如第一实施例中描述的相同的优点1)。特别地，控制器40逐渐增加离合器C1和C2之一的结合程度，所述离合器C1和C2之一从分离状态切换至接合状态以建立离合器C1和C2之一的部分接合。然而，当进入故障安全模式其需要在第一和第二操作模式之间快速切换而不管出现的机械阻挡，控制器40可在第一和第二操作模式之间以无级变速器22的传动比强制切换，所述无级变速器22没有建立离合器C1和C2之一的部分接合而产生总传动比值，其在第一和第二操作模式中是不同的。
动力传动装置不需要设计为在第二操作模式下运行。
安装有动力传动装置的机动车辆可以是由发动机提供动力的仅装备有发动机12的车辆或者是仅装备有电动机-发电机10的电动车辆，还可以是如上所述的同时装备有发动机12和电动机-发电机10的混合动力车辆。机动车辆也可装备有一组用于运转从动车轮14的电子旋转机构。电子旋转机构可由电动机-发电机组全部或部分实现。例如，某些电子旋转机构可仅用作电动机，同时某些电子旋转机构可仅用作发电机，其可为安装在车辆中的高压电池充电而为电动机提供电力。
电子旋转机构可由三相交流电机，马达，或感应电动机来实现。
总传动比
第一实施例中的动力传动装置的总传动比可利用如附图21所示的等价的结构来确定。所示的结构具有齿轮G1，G2，和G4。齿轮G1相当于无级变速器22。齿轮G2在离合器C1和行星架C之间用作第一实施例的齿轮G2α和G2β的组合。在下面的讨论中，齿轮G2α和G2β的总传动比由齿轮G2的传动比r2给出。齿轮G4的传动比r4是1(1)。传动比ri(i＝1至6)定义为速度b与速度a的比值。注意附图21的每个方格中的每个“a”和“b”指示每个齿轮的输入和输出中的一个。
动力分配装置20的太阳齿轮S的齿数Zs/环形齿轮R的齿数Zr定义为传动比ρ(也就是，Zs/Zr)。环形齿轮R，太阳齿轮S，和行星架C的扭矩分别定义为Tr，Ts，和Tc，环形齿轮R，太阳齿轮S，和行星架C的转速分别定义为ωR，ωS，和ωC。满足下面的等式。
Tr＝-Te/(1+ρ)   (c1)
Ts＝-ρTc/(1+ρ)   (c2)
ρωS-(1+ρ)ωC+ωR＝0   (c3)
在第一操作模式下的高扭矩产生
附图21中的“IN2”代表当用作从动车轮14的动力源时的电动机-发电机10。如果将从电动机-发电机10输出的扭矩定义为Tm，根据能量守恒定律，从如附图2(c)所示的关系式，可给出下面的等式。注意等式(c4)通过忽略齿轮G2的质量而理想化。
ωC(Tm+r1Te)＝-ωSTs   (c4)
通过从等式(c4)中利用等式(c1)和(c2)消除扭矩Ts和Tc，我们得到
Tr＝1/{r2(1+ρ)-ρ(ωS/ωC)}   (c5)
等式(c5)示出了环形齿轮R的扭矩Tr，换句话说，传递至从动车轮14扭矩通过将比率ωS/ωC接近至r2(1+p)/p而大大增加。
第一操作模式下的总传动比
1当发动机用作动力源时
在第一操作模式下，太阳齿轮S的速度ωS与行星架C的速度ωC具有以下关系。
ωC＝r1·r2·ωS   (c6)
齿轮G6的输出速度ωG6b由以下的等式(c7)给出
ωG6b＝r6·r5·ωR   (c7)
通过将等式(c6)和(c7)带入等式(c3)，我们得到
ωG6b＝r6·r5·{rl·r2(l+ρ)-ρ}ωS   (c8)
因此，总传动比由以下的等式(c9)给出
总传动比＝r6·r5·{rl·r2(1+ρ)-ρ}   (c9)
2当电动机-发电机用作动力源时
齿轮G1的输出将是动力传动装置的输入。因此，下面的等式通过用传动比r1去除等式(c8)右侧的“ωS”而给出。
总传动比＝r6·r5·{r2·(l+ρ)–ρ/rl}   (c10)
在第二模式下的总传动比
当发动机12在第二操作模式下用作动力源时，总传动比由以下的在延伸通过齿轮G1，G4，和G6的动力传动路径中的等式(c11)给出。
总传动比＝r1·r4·.r6   (c11)
没有省略扭矩传动的模式切换条件
在齿轮G1的速度ωG1b等于齿轮G2的速度ωG2a和齿轮G4的速度ωG4a时可实现不省略扭矩传动。
该条件表示为
ωC/r2＝ωS·rl＝ωR·r5/r4   (c12)
通过在等式(c12)中用行星架C的速度ωC来表示太阳齿轮S和环形齿轮R的速度ωS和ωR，并且将其带入等式(c3)，我们得到
r1＝ρr5/{r2r5·(l+ρ)-r4}   (c13)
因此，在没有至从动车轮14上的扭矩传动省略时，第一和第二操作模式之间的切换可通过选择无级变速器22(也就是，附图21中的齿轮G1)的传动比r1以具有等式(c13)右侧的值来实现。
无级变速器反向操作
通过微分这样一个函数，即总传动比表示为因变量，且传动比r1表示为关于第一操作模式和第二操作模式下的传动比r1是负值的自变量，在导出值的乘积的条件下可实现无级变速器反向操作。
利用等式(c9)和(c11)，以上条件可通过下式给出
{r6·r5·r2·(1+ρ)}·{r4·r6}<0
改写以上关系，我们得到
r5·r4·r2<0   (c14)
由于，第一实施例的结构，齿轮G5，G2α，G2β是反转齿轮，且省略了齿轮G4，r2＞0，r5＜0，且r4＝1。这些关系式满足等式(c14)。
无级变速器的总传动比和耐久性之间的变量关系
我们已经计算出在动力传动装置的结构中的这样一个关系，其设计为当动力传动装置处于齿轮空档状态时根据将施加在无级变速器22上的扭矩而建立齿轮空档。这是因为当动力源的输出保持恒定时，根据能量守恒定律，应用在从动车轮14上的扭矩(也就是，作用在无级变速器22上的扭矩)被认为是当动力传动装置处于空档状态时达到最大化。
如果应用在从动车轮14上的扭矩定义为TOUT，作用在齿轮G1的输入上的扭矩T(G1a)和作用在齿轮G1的输出上的扭矩T(G1b)表示为
T(Gla)＝Ts＝ρTr＝ρr5r6TOUT   (c15)
T(Glb)＝T(G1a)/r1＝ρr5r6TOUT/rl   (c16)
可变化的允许范围，即，如可从等式(c10)中看到的总传动比的可变化量，将与ρr5r6的值成比例。扭矩T(G1a)和T(G1b)也与ρr5r6的值成比例。因此，可以发现总传动比可变化的量越大，施加在无级变速器22上的扭矩就越大。
总传动比与无级变速器22的耐久性程度之间的关系可基于施加在无级变速器22上的扭矩以如上所述的方式计算出。这对于第七实施例中的结构是准确的。
附图22(a)和22(b)示出了装备有本发明第八实施例的动力传动装置的混合动力系统。在以上实施例中采用的涉及相同部件的相同参考标记，及其详细说明在这里将省略。注意如下所述的实施例的动力传动装置，可设计为具有如上所述的一个或多个特征组合。
在两个而不是一个机械接合至动力传动装置的输出轴(也就是，动力分配装置20)的动力分配转子彼此的动力符号相反的情况下，建立空档。然而，动力在两个动力分配转子之间循环，因此导致能量利用效率的降低。当需要以高速运转从动车轮14，以致于进入第二操作模式时，应用在无级变速器22上的扭矩将降低至低于由发动机12施加至动力传动装置的输入轴上的扭矩，因此增强了通过无级变速器22将动力传动至从动车轮14的效率。然而，如果无级变速器22变得有缺陷，其可导致从动力至从动车轮14的动力传动失败。本实施例的动力传动装置设计为缓解这个问题。
本实施例的动力传动装置代替第一实施例中所使用的离合器28而装备有单向轴承280。其它装置与第一实施例中的装置相同。
单向轴承280布置在发动机12的旋转轴12a和动力分配装置20的太阳齿轮S之间。在旋转轴12a的速度(也就是，单向轴承280的输入)不低于太阳齿轮S的速度(也就是，单向轴承280的输出)的情况下，单向轴承280用作单向传动机构以允许从发动机12至太阳齿轮S的动力(扭矩)传动。换句话说，允许单向轴承280的输出随着其输入的旋转而旋转，除非输出速度大于输入速度。发动机12通过单向轴承280，无级变速器22，离合器C2，和齿轮G5可机械接合至环形齿轮R。
控制器40用于致动离合器C1，C2，C3，和无级变速器22以控制动力传动的模式以及确定发动机12的控制变量。控制器40也用于控制换流器(也就是，功率变流器)42以确定电动机-发动机10的控制变量。
如第一实施例中的控制器40控制离合器C1和C2以将动力传动装置置于第一操作模式或第二操作模式并且也执行如稍后描述的故障安全操作。
附图23(a)示出了当在第一操作模式下车辆由电动机-发电机10起动的动力传动路径。附图23(b)和23(c)等价于附图2(b)和2(c)，并且在此省略其详细说明。
附图24(a)示出了当在第二操作模式下车辆仅由电动机-发电机10运行的动力传动路径。附图24(b)等价于附图3(b)，并且在此省略其详细说明。
附图25(a)示出了当在第二操作模式下发动机12被起动时的动力传动装置的动力传动路径。附图25(b)和25(c)等价于附图4(b)和4(c)，并且在此省略其详细说明。
附图26(a)示出了当在第二操作模式下通过发动机12运行车辆的动力传动装置的动力传动路径。附图26(b)等价于附图5(b)。
当增加发动机的速度，且单向轴承280的输入速度达到其输出速度时，将使得发动机12的扭矩传递至单向轴承280的输出。电动机-发电机10和从动车轮14之间或发动机12和从动车轮14之间的没有经过动力分配装置20的扭矩传动可通过分离离合器C3来实现。特别地，发动机12的输出通过无级变速器22转换了速度，并且随后传递至从动车轮14。
当车辆通过发动机12运行时，电动机-发电机10如同电动机一样不需要被激活，但可当做发电机使用。可选择地，电动机-发电机10可被停用。
从第一操作模式切换至第二操作模式
附图27(a)示出了从发动机12延伸至从动车轮14的动力传动路径中总传动比(也就是，输出至输入速度比)和无级变速器22的传动比的关系。附图27(b)示出了从电动机-发电机10延伸至从动车轮14的动力传动路径中总传动比(也就是，输出至输入速度比)和无级变速器22的传动比的关系。注意此处所指的“a”至“b”的总传动比代表b的速度/a的速度的比。
当进入第一操作模式时，控制器40可连续地改变无级变速器22的传动比以将从动车轮14的速度从负速度(其指从动车轮14的反向旋转)改变为零(0)，以及正速度(其指从动车轮14的正常旋转)。当无级变速器22达到给定的传动比(也就是，模式切换点P)时，控制器40将动力传动装置的操作模式从第一操作模式切换至第二操作模式以进一步提高总传动比，从而以较高的速度旋转从动车轮14。从第一操作模式切换至第二操作模式可使总传动比的允许改变范围增大。
特别地，如附图27(a)所示，动力传动装置能够在第一操作模式中改变无级变速器22的传动比来提高从发动机12延伸至从动车轮14的动力传动路径中的总传动比，随后将动力传动装置的操作模式在模式切换点P处切换至第二操作模式，并且同时改变了方向，其中无级变速器22的传动比改变至反方向以进一步提高总传动比。
如第一实施例中所述，以上操作是通过控制动力传动装置实现，从而在第二操作模式中随着无级变速器22的传动比改变而改变的总传动比速度符号，即，在第二操作模式中随着无级变速器22的传动比改变而改变的总传动比方向与其在第一操作模式中相反。这是建立在函数的导数在第二操作模式下的符号与在第一模式下的符号相反的条件下，在函数中无级变速器22的传动比表示为独立变量，并且总传动比表示为关于无级变速器22的传动比的因变量。该条件由齿轮G2α，G2β和G5实现。特别地，无级变速器反转操作的可能性取决于齿轮G2α，G2β和G5的传动比的乘积符号。
如同在第一实施例中，在总传动比，即，输出速度即从动车轮14的速度至输入速度即电动机-发电机10或发动机12的速度的比在第一和第二操作模式之间不会改变的条件下，控制器40执行上述第一至第二操作模式切换，从而避免传递至从动车轮14的扭矩的省略。
附图27(c)等价于附图6(c)，其代表了从发动机12延伸至从动车轮14的动力传动路径中的动力传动效率和总传动比的关系。曲线图展示了存在于第一操作模式而不是第二操作模式中动力传动效率的非常低的区域。在附图27(c)的曲线图中，第一操作模式中的动力传动效率在切换至第二操作模式之前直接示出为高于在第二操作模式中，但它不意味着当动力传动装置设计为仅在第一操作模式中操作时动力传动效率比动力传动装置设计为在第一和第二操作模式之间切换时高。
故障-安全操作
作为例子，如果无级变速器22的传动带损坏，从而导致通过无级变速器22传递动力时故障，则在第二操作模式中运行从动车轮14是可能的，但是发动机12的动力不可用。为了在通过无级变速器22传递动力故障的事件中可通过发动机12驱动车辆，本实施例的动力传动装置执行故障-安全操作，参考附图28如下所述。
附图28是由控制器40在给定间隔执行的故障-安全操作的流程图。
输入程序后，程序进行至决定无级变速器故障标志是否被设定打开的步骤S10。无级变速器故障标志指示了通过无级变速器22传递动力中故障的存在，例如由无级变速器22的传动带破损所引起。如果在步骤S10获得否的回答意味着无级变速器22在正确地运行，然后程序进行至决定无级变速器22的传动比的值是否不寻常的步骤S12。例如，当主动带轮22a或从动带轮22b的速度如附图8(c)和8(d)所示远离期望速度，其基于要求无级变速器22运行的总量和由给定值表达的另一个连接着无级变速器的转子速度之间的关系来计算，步骤S12来决定无级变速器22的传动比的值是否不正确。可选择地，当主动带轮22a或从动带轮22b的速度位于基于无级变速器22的传动比将被改变的范围和当前速度之间的关系算出的期望速度范围外侧时，无级变速器22的传动比值不正确。如果获得是的回答，然后程序进行至步骤S14，其中无级变速器故障标志被设定为开。
如果在步骤S10处或步骤S14之后获得“是”的回答，程序进行至步骤S16，在这里决定是否产生使用来自发动机12的动力的请求。例如，当车辆运行有任何问题，但电动机-发电机10的动力不足以在紧急运行模式中移动车辆时，或当剩余的电力供应例如用于电动机-发电机10的蓄电池不足时，则决定请求使用发动机12的动力。如果在步骤S16中获得否的回答，那么程序进行至步骤S18，在这里离合器C1分离，同时离合器C2接合，因此建立了第二操作模式以允许车辆在紧急运行模式中仅通过电动机-发电机10的动力运行。
可选择地，如果在步骤S16处获得是的回答，那么程序进行至步骤S20，在这里离合器C1和C2如附图29所示都被接合，以使扭矩施加于行星架C和动力分配装置20的环形齿轮R，其允许发动机12的动力通过太阳齿轮S传递至从动车轮14。特别地，离合器C1和C2的组合用作固定机械结构以将行星架C和动力分配装置20的环形齿轮R机械地相互连接在一起，以便它们相互固定。换言之，使行星架C和环形齿轮R不会相对彼此旋转。这意味着所有环形齿轮R，太阳齿轮S，和行星架C相互一致地旋转。因此太阳齿轮S的速度与行星架C的速度比，和太阳齿轮S的速度与环形齿轮R的速度比固定为1(1)。由发动机12产生的动力从而传递至太阳齿轮S并且进而传递至环形齿轮R和行星架C。动力的一部分，如传递至环形齿轮R的，直接输出以驱动从动车轮14，同时剩余的动力部分，如传递至行星架C的，通过齿轮G2α，齿轮G2β，离合器C1和C2，以及齿轮G6传递至从动车轮14。因此，环形齿轮R(也就是，从动车轮14)的速度或动力允许通过控制发动机12的输出来控制。
程序进行至决定是否停止发动机12的步骤S22。如果获得是的回答意味着发动机12处于静止，然后程序进行至步骤S22，在这里离合器C3接合以施加初始扭矩至发动机12的旋转轴12a来起动发动机12。当发动机12的旋转轴12a的速度高于发动机12不被启动而开始燃烧燃料的速度时，控制器40可命令喷油器(未示出)将燃油喷射入发动机12而不用接合离合器C3。
在步骤S24，或步骤S18之后或如果在步骤S12或步骤S22处获得否的回答，程序结束。
本实施例的动力传动装置的结构提供了以下优点。
22)当无级变速器22被判定为故障时，控制器40接合离合器C1和C2，从而允许驾驶员在紧急运行模式中使用来自发动机12的动力输出将车辆移动至安全区域，例如服务站。
23)单向轴承280配置于发动机12和太阳齿轮S之间以便在单向轴承280的输入速度(也就是，发动机12的旋转轴12a的速度)不低于单向轴承280的输出速度(也就是，太阳齿轮S的速度)的条件下建立从发动机12到太阳齿轮S的扭矩传动，因此当单向轴承280的输入速度达到其输出速度时，引起扭矩从发动机12传递至太阳齿轮S。这促进了轻松地将发动机12的扭矩提供给太阳齿轮S。
24)控制器40在第一和第二操作模式之间切换动力传动装置的操作模式，从而在电动机-发电机10，发动机12，和从动车轮14之中建立适于其运行条件的机械连接。
25)动力传动装置被如此设计从而当电动机-发电机10(或发动机12)的速度符号被固定为正或负时，行星架C和太阳齿轮S的动力符号在第一操作模式中相反，同时太阳齿轮S和环形齿轮R的动力在第二操作模式中为零(0)。不同于在第一操作模式中机械地连接至从动车轮14，这引起了动力分配装置20的转子之间的动力流通，因此允许建立期望的齿轮空档。动力在第二操作模式中不循环，因此导致动力传动效率的提高。也不需要根据第一和第二操作模式之间的切换发生电动机-发电机12(或发动机10)的反转。
26)无级变速器22在第一和第二操作模式中都可运行，因此导致动力传动装置的部件减少。
27)关于无级变速器22的传动比(也就是，独立变量)，函数的一阶导数值，在该函数中无级变速器22的传动比表示为独立变量并且在动力源(也就是，电动机-发电机10或电动机12)和从动车轮14之间的动力传动路径中的总传动比表示为因变量表达，在第二操作模式中被设定为与在第一操作模式中相反的符号。这使无级变速器反向运行以扩大允许总传动比改变的范围。
28)动力传动装置装备有机械装置(也就是，齿轮G2α，G2β，和G5)，其补偿行星架C和环形齿轮R之间的速度差，从而消除基于第一操作模式和第二操作模式之间的切换传递至从动车轮14的扭矩的瞬间遗漏。
29)动力传动装置装备有电控式离合器C3以建立或阻断动力分配装置20的发动机起动转子(也就是，行星架C)和发动机12的旋转轴12a之间的扭矩传动，从而避免在发动机12起动前从发动机起动转子到发动机12的扭矩传动的错误，其最小化了动力传动装置中能量或动力的消耗。
30)动力传动装置还装备有单向轴承26，其在单向轴承26的输入速度(也就是，发动机起动转子的速度)不低于单向轴承26的输出速度(也就是，发动机12的旋转轴12a的速度)的条件下建立了从动力分配装置20至发动机12的旋转轴12a的扭矩传动，从而避免当扭矩根据发动机12的燃烧室中燃料燃烧的开始而产生扭矩时从发动机12至发动机起动转子的扭矩传动，以便发动机12的旋转轴12a的速度快速提高。这是因为当单向轴承26的输出速度(也就是，旋转轴12a的速度)提高至单向轴承26的输入速度之上时，单向轴承26阻断从单向轴承26的输出至输入的扭矩传动。这避免了向车辆驾驶员传递扭矩振动。
31)如附图22(b)所示，离合器C1和C2直接接合至动力传动装置的同一轴，因此促进了相互紧凑布置离合器C1和C2的简易化，其允许动力传动装置的尺寸减小。
第九实施例的动力传动装置将在下面描述，其在结构上与八个实施例中的一个相同，但设计成当确定无级变速器22的操作稳定性退化时避免非期望的扭矩施力。
附图30是由第九实施例的控制器40每隔一段时间循环执行的程序流程图。
输入程序后，程序进行至步骤S30，在这里判定是否进入第一操作模式。做出这个判定来确定是否在无级变速器22上施加了高程度的扭矩。当无级变速器22的传动比是低速传动比时，将产生提供至无级变速器22的大扭矩。如果获得是的回答，然后程序进行至步骤S32，在这里判断施加于从动车轮14上的扭矩是否大于规定扭矩Tth。这是因为从动车轮14机械连接至无级变速器22，以便作用在从动车轮14上的扭矩传递至无级变速器22。例如，基于车辆当前所处路面的倾角算出此扭矩。可基于作用于车辆上的测量加速程度的加速度传感器的输出来算出倾角。特别地，当车辆在上坡起动时，将产生一个高程度的扭矩作用于从动车轮14(也就是，无级变速器22)上，其可导致无级变速器22的传动带22c滑动。借此导致无级变速器22的动力传动效率降低。此外，当车辆驾驶员踩踏加速器踏板同时踩踏制动踏板，也会引起不需要的高程度扭矩施加于无级变速器22上，其导致了传动带22c的滑动。扭矩Tth被选为小于或等于扭矩范围的下限，其可不良地影响无级变速器22的操作稳定性扭矩。
如果在步骤S32获得是的回答，意味着无级变速器22传递动力的效率将下降，然后程序进行至松开无级变速器22的传动带22c的步骤S34。这通过增大各主动带轮22a和从动带轮22b的传动带缠绕槽宽度来实现。
程序进行至判定发动机12是否停止的步骤S36。如果获得是的回答意味着发动机12静止，然后程序进行至起动发动机12的步骤S38。这通过接合离合器C3将来自行星架C的扭矩施加于发动机12的旋转轴12a来完成。
在步骤S38之后或如果在步骤S36处获得否的回答，程序进行至步骤S40，在这里离合器C1和C2接合，因此建立如附图29所示的动力传动路径，通过其动力被允许从发动机12和电动机-发电机10传递至从动车轮14。
在步骤S40之后或者如果在步骤S30或S32处获得否的回答，程序结束。
本实施例也提供除了效果22)至31)之外的下述有益效果。
32)当期望大扭矩，其会使无级变速器22的运行可靠性降低，施加于无级变速器22上时，控制器40放松了无级变速器22的传动带22c以停止来自无级变速器22输出的动力，并且然后使离合器C1和C2接合以便使从发动机12输出和电动机-发电机10输出的扭矩能够直接传递至从动车轮14，从而防止无级变速器22的物理损坏。
第十实施例将在下面描述，其为附图30的第九实施例的改进。
附图31是在给定间隔由第十实施例中的控制器40执行以便防止无级变速器物理性损坏的程序流程图。附图30所采用的相同标记涉及相同的操作。
输入程序后，程序进行至判定是否进入第一操作模式的步骤S30。如果获得是的回答，然后程序进行至判定施加于从动车轮14上的扭矩是否大于给定扭矩Tth的步骤S32。如果获得是的答案，然后程序进行至步骤S50，在这里附图22(a)的动力传动装置的离合器C2被带入局部接合，换言之，离合器C2的输入和输出旋转速度被设定为彼此不同以便将其动力传动效率减少至中间值。这引起部分动力通过离合器C2从行星架C流向太阳齿轮S，从而减少施加于无级变速器22上的扭矩。
最好在离合器C2和齿轮G5和G6的结合点之间配置齿轮以便减少离合器C2的输出旋转速度。这是因为当置于局部接合时，随着离合器C2的输入和输出之间的速度差的减少，通过离合器C2的动力传动效率将变大。这种齿轮的使用将导致在从动车轮14低速旋转期间期望大扭矩作用于无级变速器22期间，电动机-发电机10和从动车轮14之间的速度差降低。这允许当置于局部接合时离合器C2的输入和输出之间的速度差降低，其确保通过离合器C2的动力传动效率。
本实施例也提供除效果22)至31)之外的下述有益效果。
33)当非期望扭矩，其会使得无级变速器22的操作稳定性降低，被判定为作用于无级变速器22上时，控制器40局部地接合离合器C2以防止无级变速器受到机械损坏。
附图32(a)和32(b)示出了第十一实施例的动力传动装置。如附图22(a)和22(b)采用的相同参考标记将涉及相同的部件，其相关详细解释将在此省略。
电动机-发电机10连接在无级变速器22和动力分配装置20的太阳齿轮S之间。动力传动装置也包括用于保持动力分配装置20的行星架C而防止其移动的制动器50。当无级变速器22在通过其传递动力而发生故障时，控制器40激活制动器50以阻止行星架C旋转并且分离离合器C1和C2。于是控制器40控制太阳齿轮S的速度以便调节从动车轮14的速度。
当要求反转从动车轮14时，控制器40仅使用电动机-发电机10在反方向上旋转从动车轮14。当要求起动发动机12时，控制器40激活电动机-发电机10以提供扭矩来旋转发动机12的旋转轴12a。
附图33说明了第十二实施例的动力传动装置，其为如附图12所示的第五实施例的一个改进。如附图12所采用的相同标记涉及相同的部件，其相关详细解释将在此省略。
单向轴承280布置于第一和第二行星齿轮组20a和20b的太阳齿轮S的连接点与发动机12的旋转轴12a之间。
动力传动装置在离合器C1处于接合状态，同时离合器C2处于分离状态的第一操作模式中作用以实现动力循环。特别地，在第一操作模式中，动力，如从第二行星齿轮组20b的太阳齿轮S输出的，通过无级变速器22，离合器C1，和齿轮G3被输入至第二行星齿轮组20b的环形齿轮R。这使得当第二行星齿轮组20b的行星架C在非常低速旋转时能将一个高程度扭矩施加于从动车轮14。在离合器C1处于分离状态，同时离合器C2处于接合状态的第二操作模式中，总传动比可在没有动力循环的情况下提高。仅当离合器C3处于接合状态时才能实现通过第一行星齿轮组20a的动力传动。
当遇到无级变速器22传递动力失败的可能性时，控制器40接合离合器C1和C2以便固定第二行星齿轮组20b的环形齿轮R至行星架C的速度比，从而使发动机12的动力通过太阳齿轮S传递至从动车轮14。
附图34说明了第十三实施例的动力传动装置，其为如附图13说明的第六实施例的改进。如附图13所采用的相同标记涉及相同的部件，其相关详细解释将在此省略。
单向轴承280布置于发动机12的旋转轴12a与第二行星齿轮组22b的行星架C之间。
该实施例的动力传动装置用于在离合器C1处于接合状态，同时离合器C2处于分离状态的第一操作模式中实现动力循环。特别地，在第一操作模式中，动力，如从第一行星齿轮组20a的行星架C输出的，通过离合器C1，第二行星齿轮组20b的环形齿轮R，第二行星齿轮组20b的太阳齿轮S，和无级变速器22被输入至第一行星齿轮组20a的太阳齿轮S。没有产生动力循环的第二操作模式是由分离离合器C1和接合离合器C2来实现的。
当遇到无级变速器22传递动力失败的可能性时，控制器40接合离合器C1和C2以固定第二行星齿轮组20b的环形齿轮R至太阳齿轮S的速度比。这引起了第一行星齿轮组20a的行星架C的速度被设置为第二行星齿轮组20b的环形齿轮R和太阳齿轮S的速度的函数，从而使得发动机12或电动机-发电机10的动力通过第二行星齿轮组20b的行星架C或第一行星齿轮组20a的太阳齿轮S传递至从动车轮14。
第八至第十三实施例的改进
如何在通过无级变速器22传递动力中检测故障
如上所述，通过判定主动带轮22a或从动带轮22b的速度是否超过设定范围来检测无级变速器22的传动带22c的破损从而诊断无级变速器22的运行，但可选择地可通过使用测量传动带22c速度的速度传感器来判定。特别地，当传动带22c的速度低于其主动带轮22a或从动带轮22b的速度到给定值时，控制器40可判定传动带22c破损并且在通过无级变速器22传递动力中故障已经发生。
当无级变速器22的输出轴或输入轴破损，控制器20也可判定通过无级变速器22传递动力中已经发生故障。可基于输出或输入轴的末端速度发现输出或输入轴的破损。
松开无级变速器22的传动带的条件
当要求在第二操作模式中仅使用电动机-发电机10产生的动力来移动从动车轮14时，控制器40可松开无级变速器22的传动带22c。在车辆的该行驶模式中，理论上通过无级变速器22或动力分配装置20不传递动力。然而，少量动力实际上通过无级变速器22或动力分配装置20被消耗。为了消除这种动力损失，控制器40可开松传动带22c以消除无级变速器22或动力分配装置20中的能量消耗。
通过其发动机动力可传递至从动车轮的动力传动路径
动力传动装置可设计成将离合器C2置为完全结合状态和将离合器C1置为局部接合状态来定义一个附加动力传动路径，通过其电动机-发电机10的动力由离合器C1传递至从动车轮14。可选择地，离合器C2被置为完全接合状态，同时离合器C1被置为局部接合状态。
发动机起动动力传动控制机构
如上所述，离合器C3和单向轴承26用作发动机起动扭矩动力传动控制机构以选择性地在发动机12的旋转轴12a和动力分配装置20的发动机起动转子(也就是，行星架C)之间阻断或当要求起动发动机12时建立扭矩传动。然而，发动机扭矩起动扭矩传动控制机构可以被设计为仅包括离合器C3。在此情况下，在发动机12中的燃油刚一开始燃烧就迅速升高的非期望扭矩传动通过在给定发动机12的旋转轴12a一个初始旋转之后在发动机12中的燃油开始燃烧之前分离离合器C3来避免。第一扭矩传动控制机构也可仅由单向轴承26组成。
离合器C3可选择地连接至单向轴承26的输入。
代替单向轴承26，其在单向轴承26的输入速度不低于单向轴承26的输出速度(也就是，发动机12的旋转轴12a)的条件下建立至发动机12的扭矩传动，可使用使旋转轴12a随着发动机起动转子的旋转伴有或不伴有任何滑动的单向离合器或另一个相似类型的单向动力传动控制机构。
驱动动力传动控制机构
单向轴承280用作单向传动机构以在通向发动机1的单向轴承280的输入速度不低于通向动力分配装置20的动力传动转子的单向轴承280的输出速度的条件下，传递从发动机12至从动车轮14的扭矩，然而，可使用单向离合器或另一种类型的其输出轴轻微地跟随其输入轴的旋转而旋转的机械装置来代替。
驱动动力传动控制机构可选择地装有单向传动机构和离合器的组合或仅装有离合器。
在第一操作模式中动力循环的使用
如上所述动力的循环用于将从动车轮14的速度符号(也就是，从动车轮14的旋转方向)从负值改变至零(0)以及至正值，或反之亦然，而不使动力源(也就是，电动机-发电机10)的旋转方向反向，然而，可选择地仅用于在从动车轮14的速度符号是正或负二者之一的范围中。在此情况下，从动车轮14的反向旋转是由反转电动机-发电机10或改变动力分配转子、动力源和从动车轮14之间的机械连接不需要反向电动机-发电机10的速度符号来实现。这是通过在太阳齿轮S和无级变速器22之间安装离合器以及在附图22(a)的结构中保持太阳齿轮S不移动的机械装置来实现。
在上述方式中，当从动车轮通过改变无级变速器22的传动比不能实现从动车轮14的反向旋转时，使得在第一操作模式中总传动比随无级变速器22的传动比改变而改变的范围变窄，从而允许减少所要求的无级变速器22耐用度。
变速器的类型
无级变速器22不需要是传动带型。例如，可使用牵引驱动类型或液压无级变速传动。可选择地，可使用齿轮传动来代替无级变速器22。当发现齿轮传动出故障时，控制器40可结合离合器C1和C2。
其它改进
当在第十实施例中判定仅靠电动机-发电机10的动力不足以移动车辆时，控制器40可增加发动机12的动力以便运行从动车轮14。
安装着动力传动装置的机动车辆可以是仅装备有电动机-发电机10的电动车辆，也可以是如上所述同时装备有发动机12和电动机-发电机10的混合动力车辆。在如附图32(a)所述的结构中，其中电动机-发电机10连接在单向轴承280和太阳齿轮S与无级变速器22的连接点之间，控制器40可在故障-安全模式下结合离合器C1和C2。在如附图22(a)所述的结构中，其中电动机-发电机10连接至离合器C1和C2的连接点，控制器40可在故障-安全模式中当离合器C1处于接合状态时将离合器C2置为局部接合。
动力传动装置可设计为允许依据在第一和第二操作模式之间的切换而造成的至从动车轮14的扭矩传动缺失。这也提供了如第一实施例中所述的相同优点21。特别地，控制器40逐步地提高离合器C1和C2中的一个的接合程度，其从分离状态切换至接合状态以建立离合器C1和C2之一的局部接合。然而，例如，当进入故障-安全模式，其中要求在第一和第二操作模式之间快速切换而不顾由此增大的机械冲击，控制器40可在第一和第二操作模式之间强制地以无级变速器22的传动比切换，其没有通过创建离合器C1和C2中之一的局部接合而产生在第一和第二操作模式之间不同的总传动比的值。
附图35展示了一个装备有本发明第十四实施例的动力传动装置的混合动力系统。在上述实施例中所采用的相同标记涉及相同的部件，其相关详细解释将在此省略。注意如下所述的实施例的动力传动装置，可被设计为具有上述一个特征或多个特性的结合。
如第八实施例中的单向轴承280，布置于发动机12的旋转轴12a和动力分配装置20的太阳齿轮S之间。单向轴承280用作单向传动机构以在旋转轴12a(也就是，单向轴承280的输入)的速度不低于太阳齿轮(也就是，单向轴承280的输出)的速度的条件下，允许自发动机12至太阳齿轮S的动力(扭矩)传动。换言之，允许单向轴承280的输出随着其输入的旋转而旋转，除非输出速度大于输入速度。发动机12通过单向轴承280，无级变速器22，离合器C2，和齿轮G5机械地结合至环形齿轮R。
发动机12的旋转轴12a通过单向轴承26和离合器C4机械地结合至动力分配装置20的行星架C。单向轴承26用作单向传动机构以在行星架C(也就是，单向轴承26的输入)的旋转速度不低于发动机12的旋转轴12a(也就是，单向轴承26的输出)的速度的条件下，允许自行星架C至发动机12的动力(扭矩)传动。换言之，单向轴承26的输入跟随它的输出，除非单向轴承26的输出速度大于单向轴承26的输入速度。离合器C4用作电子控制的常开型机械断路器以阻断其输入和输出之间的动力(扭矩)传动。
对于发动机12的旋转轴12a，太阳齿轮S也通过离合器C3，齿轮G3，和无级变速器22与其机械结合。离合器C3用作电子控制的-液压接合件以在其输入与输出的接合状态和分离状态之间切换。如本公开涉及的离合器可被设计为电子控制的接合件，其具有第一轴和第二轴(也就是，输入和输出)以及可选择地在第一和第二轴之间建立接合和分离。齿轮G3是前进齿轮组(也叫做正常旋转齿轮组)，其起到通过固定系数改变其输入至输出的旋转速度比的作用，但是保持了不是正既是负的输入和输出速度的符号。
控制器40起致动离合器C1，C2，C3，C4和无级变速器22的作用以控制动力传动模式和确定发动机12的可控变量。
控制器40在第一操作模式，第二操作模式，和第三操作模式之间切换动力传动装置的操作模式。特别地，如同上述实施例，通过接合离合器C1和分离离合器C2而进入第一操作模式。通过分离离合器C1和接合离合器C2而进入第二操作模式。通过分离离合器C1和接合离合器C2和C3而进入第三操作模式。第一操作模式，第二操作模式，第一至第二操作模式切换，和第三操作模式将在下面详细描述。
第一操作模式
当要求起动车辆时，如同上述实施例，起动模式进入第一操作模式。附图36(a)展示了在第一操作模式中当车辆由电动机-发电机10起动时的动力传动路径。附图36(b)和36(c)等价于附图2(b)和2(c)，并且其详细说明将在此忽略。
控制器40分离离合器C4并且使内燃机12停止。动力分配装置20的转子速度取决于电动机-发电机10的速度和无级变速器22的传动比。在附图36(b)的列线图中，太阳齿轮S，行星架C，和环形齿轮S的速度位于斜直线上。换言之，太阳齿轮S，行星架C，和环形齿轮R被如此连接以便于提供在列线图中直线排列的输出旋转能。因此环形齿轮R的速度通过判定太阳齿轮S和行星架C的速度而设定。
在第一操作模式中，如同上面的实施例，动力在太阳齿轮S和行星架C之间循环。
第二操作模式
附图37(a)示出了当车辆在第二操作模式中仅通过电动机-发电机10运行时的动力传动路径。附图37(b)等价于附图3(b)，并且其详细说明将在此忽略。
离合器C4处于分离状态。通过离合器C2和齿轮G6而不通过动力分配装置20，动力从电动机-发电机10动力分配传递至从动车轮14。这是因为行星架C，太阳齿轮S，和环形齿轮R的扭矩相互成比例(见等式(c1)和(c2))，从而当扭矩没有施加于行星架C时扭矩不会传递至太阳齿轮S和环形齿轮R的任何一个。动力，如由电动机-发电机10产生的，没有通过无级变速器22而直接被传递至从动车轮14，从而导致动力损失的减少。
附图38(a)展示了当发动机12在第二操作模式中起动时动力传动装置的动力传动路径。附图38(b)和38(c)等价于附图4(b)和4(c)，并且其详细说明将在此忽略。
如附图38(a)所示，离合器C4接合以允许从动力分配装置20传递扭矩至发动机12的扭矩。更优选的是当发动机12的速度低于或等于确保发动机12的稳定运行所要求的最小值时将离合器C4置为接合状态。当发动机12的速度超过最小值时，控制器40开始在运行的内燃机12中燃烧燃料并且在燃烧控制模式中控制燃料的燃烧。
附图39(a)示出了动力传动装置通过发动机12在第二操作模式中运行车辆的动力传动路径。附图39(b)等价于附图5(b)。
当发动机12的速度提高，并且单向轴承280的输入速度达到它的输出速度时，动力从发动机12传递至单向轴承280的输出。不通过动力分配装置20的在电动机-发电机10和从动车轮14之间或在发动机12和从动车轮14之间的扭矩传动可由分离离合器C3来实现。发动机12的输出通过无级变速器22转化速度并且进而传递至从动车轮14。
从第一操作模式至第二操作模式的切换
当第一操作模式被切换至第二操作模式时动力传动装置的操作与其在第八实施例中相同，如参考附图27(a)至(c)所述，并且其详细说明将在此忽略。
第三操作模式
附图40(a)示出了动力传动装置在第三操作模式中通过发动机12的动力运行车辆的动力传动路径。附图40(b)示出了处于发动机-驱动运行模式的列线图。
在第二操作模式中，总传动比如此选择以至于最大化如发动机12产生的能量使用效率。在自电动机-发电机10延伸的动力传动路径中的总传动比保持为常数以提高如电动机-发电机10产生的能量使用效率。特别地，通过电动机-发电机10产生的能量使用效率基于依照其扭矩和速度而确定的操作点而改变。这种改变的比率通常远远小于由发动机12产生的能量使用效率的比率，除非在极其低速的范围。当通过无级变速器22传递动力时，将导致相比典型齿轮较大的动力损失。动力，如电动机-发电机10产生的，其通过无级变速器22以优化总传动比的传动，因此，导致至少在第二操作模式中能量使用效率的降低。与此相反，如发动机12产生的能量的使用效率取决于操作点而大大改变。因此，克服通过无级变速器22的动力传动损失而提高由发动机12产生的能量使用效率通过调节总传动比以优化发动机12的操作点来实现。
然而，在发动机限制速度范围内，当发动机12的动力直接传递至从动车轮14而不经过无级变速器22时，发动机12产生的能量使用效率好于电动机-发电机10。因为这些原因，如附图40(b)所示，动力传动装置运行于第三操作模式中。
如附图40(a)中可见的发动机12的动力通过离合器C3，齿轮G3，离合器C2，和齿轮G6传递至从动车轮14，因此消除了通过无级变速器22传递的动力损失。在此模式中，控制器40调节了无级变速器22的传动比从而单向轴承280的输出速度变得大于其输入速度，从而避免了通过单向轴承280的发动机12的动力传动。如附图40(b)所示，这是通过将无级变速器22的传动比调节至小于在第二操作模式中无级变速器22的传动比值以及等于在第三模式中的总传动比来实现。
附图41是由控制器40每隔一定间隔执行的第三操作模式-切换程序的流程图。
输入程序后，程序进行至判定离合器C3是否处于接合状态的步骤S100。这个判断是用于判定是否进入了第三操作模式。如果获得否的回答，则程序进行至判定离合器C3的输入和输出之间的速度差是否为零(0)的步骤S120。这个判断是用于判定是否已经满足离合器C接合的条件。如果获得是的回答，则意味着如同在第二操作模式中建立的，在自发动机12延伸至从动车轮14的动力传动路径中的传动比与其在第三操作模式中的一致。这基于车辆的速度由控制无级变速器22实现。
如果在步骤S120获得是的回答，则程序进行至离合器C3接合的步骤S140。程序进行至步骤S160，在这里无级变速器22的传动比减小以避免通过单向轴承280从发动机12至无级变速器22的动力传动。
可选择地，如果在步骤S100获得是的回答，则程序进行至步骤S180，在这里判定车辆的速度V是否位于第一速度VL至第二速度VH的第三模式速度范围(VL≤V≤VH)之内。第三模式速度范围是这样一个范围，其中当总传动比设定为如用于第三操作模式所选择的固定值时，发动机12产生的能量使用效率被认为比当动力传动装置处于第二操作模式中时的高。如果在步骤S180获得否的回答，则程序进行至步骤S200，在这里无级变速器22的传动比增大。程序进行至离合器C3分离的步骤S220。这引起了动力传动装置的操作模式从第三操作模式返回至第二操作模式。
在第三操作模式中的总传动比可由选择齿轮G3的传动比来设定为期望值。合适的是总传动比如此确定以至于当车速位于例如30km/h至80km/h的设定范围内时，提高来自发动机12的能量使用效率。例如，当要求车辆在高速范围内运行期间减少能量消耗时，进入第三操作模式的第三模式速度范围更优选地设定在50km/h至70km/h之间。可选择地，当要求车辆在城市区域运行期间减少能量消耗时，进入第三操作模式的第三模式速度范围更优选地设定在30km/h至50km/h之间。
本实施例提供了下述优点。
34)动力从发动机12不通过无级变速器22直接传递至从动车轮14的第三操作模式的使用，从而消除了无级变速器22中的能量损失。
35)电动机-发电机10机械连接在离合器C1和C2之间，从而在第二操作模式中允许电动机-发电机10的动力不通过无级变速器22而传递至从动车轮14。
36)发动机12通过离合器C3机械连接至从动车轮14而不连接至无级变速器22，因此通过控制离合器C3的操作能够建立第三操作模式。
37)在离合器C3接合后，无级变速器22的传动比减小。这避免了通过单向轴承280从发动机12至无级变速器22的动力传动。
38)单向轴承280布置于发动机12和太阳齿轮S之间以在单向轴承280的输入速度(也就是，发动机12的旋转轴12a的速度)不低于单向轴承280的输出速度(也就是，太阳齿轮S的速度)的条件下建立从发动机12至太阳齿轮S的扭矩传动，从而当单向轴承280的输入速度达到其输出速度时使得扭矩从发动机12传递至太阳齿轮S。这促进了开始将发动机12的扭矩提供至太阳齿轮S的简便性。
39)控制器40在第一和第二操作模式之间切换动力传动装置的操作模式，从而在电动机-发电机10，发动机12，和从动车轮14之间建立适合于其运行条件的机械连接。
40)动力传动装置如此设计从而当电动机-发电机10(或发动机12)的速度符号被固定为正或负二者之一时，在第一操作模式中行星架C和太阳齿轮S的动力符号互为相反，同时在第二操作模式中太阳齿轮S和环形齿轮R的动力将为零(0)。这使得在第一操作模式中动力在动力分配装置20的转子间循环，而不是机械连接至从动车轮14，因此允许建立期望的齿轮空档。在第二操作模式中没有动力循环，因此致使动力传动效率的提高。也不需要基于第一和第二操作模式之间的切换发生电动机-发电机12(或发动机10)的反转。
41)无级变速器22在第一和第二操作模式中都可操作，因此致使动力传动装置的部件减少。
42)关于无级变速器22的传动比(也就是独立变量)，函数的一阶导数值，在该函数中无级变速器22的传动比表示为独立变量以及在动力源(也就是，电动机-发电机10或发动机12)和从动车轮14)之间的动力传动路径中的总传动比表示为因变量，在第二操作模式中被设定为与其在第一操作模式中的符号相反。这使得无级变速器反转操作以扩大总传动比允许改变的范围
43)动力传动装置装有机械装置(也就是，齿轮G2α，G2β和G5)，其补偿行星架C和环形齿轮R之间的速度差，从而消除基于第一操作模式和第二操作模式之间切换的传递至从动车轮14的扭矩瞬间缺失。
44)动力传动装置装有电子控制的离合器C3以建立或阻断动力分配装置20的发动机起动转子(也就是，行星架C)和发动机12的旋转轴12a之间的扭矩传动，从而避免在发动机12起动前从发动机起动转子至发动机12的扭矩传动错误，其在动力传动装置中最小化了能量或动力消耗。
45)动力传动装置还装有单向轴承26，其在单向轴承26的输入速度(也就是，发动机起动转子的速度)不低于单向轴承26的输出速度(也就是，发动机12的旋转轴12a的速度)的条件下建立从动力分配装置20到发动机12的旋转轴12a的扭矩传动，从而当根据在发动机12的燃烧室中开始燃烧燃料而产生扭矩以致于发动机12的旋转轴12a的速度迅速升高时，避免了从发动机12至发动机起动转子的扭矩传动。这是因为当单向轴承26的输出速度(也就是，旋转轴12a的速度)提高至单向轴承26的输入速度之上时，单向轴承26阻断了从单向轴承26的输出至输入的扭矩传动。这避免了传递至车辆驾驶员的振动扭矩。
46)离合器C1和C2直接连接至动力传动装置的同一轴，因此促使离合器C1和C2易于布置的相互靠近，其允许动力传动装置的尺寸减小。
附图42(a)和42(b)示出了本发明第十五实施例的动力传动装置。在第十四实施例中采用的涉及相同或相似部件的相同参考标记，及其详细说明在这里将省略。
动力传动装置装有单向轴承60，其替代第十四实施例中的离合器C3。如附图42(b)中所述，这能够仅通过改变无级变速器22的传动比而实现在第二操作模式和第三操作模式之间的切换。
特别地，在第一操作模式中，其中离合器C1处于接合状态，同时离合器C2处于分离状态，当无级变速器22的传动比较大时，单向轴承60的输入速度低于其输出速度，同时单向轴承280的输入速度不低于其输出速度。这使得仅通过单向轴承280来传递动力。当在第一操作模式中无级变速器22的传动比达到了值p3的时刻，单向轴承60的输入速度变得不低于其输出速度，如单向轴承280一样。因此，动力通过单向轴承60和单向轴承280而传递。随后，当无级变速器的传动比进一步增大时，单向轴承60的输入速度不低于其输出速度，同时单向轴承280的输入速度变得低于其输出速度。这使得仅通过单向轴承60来传递动力。
当离合器C1处于分离状态，离合器C2处于接合状态，并且无级变速器22的传动比低于值p3时，单向轴承60的输入速度不低于其输出速度，同时单向轴承280的输入速度低于其输出速度。因此，进入第三操作模式以便于仅通过单向轴承60来传递动力。当无级变速器22的传动比超过值p3时，单向轴承60的输入速度变得低于其输出速度，同时单向轴承280的输入速度不低于其输出速度。因此，进入第二操作模式以便于仅通过单向轴承280来传递动力。
本实施例的动力传动装置提供了除效果35)，36)，和38)至46)之外的下述有益效果。
47)动力传动路径装有单向轴承60，其在输入速度(也就是，发动机12的速度)不低于其输出速度(也就是，在无级变速器22和离合器C2之间)的条件下建立动力传动。当满足此条件时，进入第三操作模式。
附图43示出了本发明第十六实施例的动力传动装置。在第十四实施例中采用的涉及相同或相似部件的相同参考标记，及其详细说明在这里将省略。
车辆装有空调。空调具有机械连接至动力分配装置20的太阳齿轮S的压缩机50。这消除了对空调的附加动力源的需求。
当要求打开压缩机50，同时通过电动机-发电机10运行车辆时，控制器40可调节无级变速器11的传动比以使压缩机50用作可变排量压缩机。在第三操作模式中，在无级变速器22的传动比小于第三操作模式中的总传动比并等于第二操作模式中的总传动比的值的条件下，控制器40使压缩机50作为可变排量压缩机来工作。
附图44(a)说明了本发明第十七实施例的动力传动装置。在第十六实施例中采用的涉及相同或相似部件的相同参考标记，及其详细说明在这里将省略。
动力传动装置装有的离合器C5，其替代第十六实施例中的单向轴承280。离合器C5用作电子控制的液压接合件以在其输入和输出的结合状态和分离状态之间切换。如附图44(b)所示，控制器40分离离合器C5以将在第三操作模式中的无级变速器22的传动比允许范围扩大至无级变速器22的整个操作范围。这使压缩机50在增加的范围内用作可变排量压缩机。
附图45说明了本发明第十八实施例的动力传动装置。在第十六实施例中采用的涉及相同或相似部件的相同参考标记，及其详细说明在这里将省略。
如图中所示，动力传动路径用于当车辆停止时进入的发电模式中。当制动从动车轮14，控制器40分离离合器C1，C2，和C4并且接合离合器C3以使电动机-发电机10用作将来自发动机12的动力转化为电能。动力传动路径不包括无级变速器22，从而消除了在无级变速器22中动力传动的损失。
当要求电动机-发电机10在发动机12的运行效率较高的范围内发电时，控制器40也分离离合器C3以通过单向轴承280和无级变速器22将发动机12的动力传递至电动机-发电机10。
本实施例提供了除效果36)至46)之外的下述有益效果。
48)运行动力传动装置以当车辆停止时通过离合器C3将动力从发动机12提供至电动机-发电机10，从而导致了发电的改进。
附图46(a)至47(b)示出了本发明第十九实施例的动力传动装置。在第十六实施例中采用的涉及相同或相似部件的相同参考标记，及其详细说明在这里将省略。
如附图46(a)至47(b)所示，动力传动装置设计成在第一至第四故障-安全模式之中的任何一个模式中运行，例如，如附图8(c)和8(d)所示，当无级变速器22的传动带22c破损，从而导致了通过无级变速器22的动力传动故障。传动带22c的破损可通过测量无级变速器22的主动带轮22a和从动带轮22b之间的速度差来检测。当此速度差位于基于由控制器40要求的无级变速器22的目标传动比而算出的范围之外时，控制器40判定传动带22c破损。
附图46(a)示出了动力传动路径，其建立第一紧急运行模式(也就是，第一故障-安全模式)以允许车辆在第三操作模式下行驶至安全区域(也就是，服务点)。发动机12和电动机-发电机10不通过无级变速器22而直接连接至从动车轮14，从而允许由发动机12和电动机-发电机10产生的动力传递至从动车轮14。当要求起动发动机12同时由电动机-发电机10在第一紧急运行模式中运行车辆时，控制器40接合离合器C3以将电动机-发电机10的动力传递至发动机12。
附图46(b)示出了动力传动路径，其建立离合器C1至C3接合的第二紧急运行模式(也就是，第二故障-安全模式)。从发动机12或电动机-发电机10至从动车轮14的动力传动路径的总传动比与附图46(a)中的相同。当要求起动发动机12同时由电动机-发电机10在第二紧急运行模式中运行车辆时，控制器40也可接合离合器C4以将电动机-发电机10的动力传递至发动机12。
附图47(a)示出了动力传动路径，其建立了离合器C1和C2接合的第三紧急运行模式(也就是，第三故障-安全模式)。在动力分配装置20的太阳齿轮S，行星架C，和动力分配环形齿轮R之间的速度比被固定。动力通过太阳齿轮S传递至从动车轮14。在所述例子中，发动机12的动力通过单向轴承280传递至太阳齿轮S。当要求起动发动机12同时由电动机-发电机10在第三紧急运行模式中运行车辆时，控制器40接合离合器C3或C4的任一个以将电动机-发电机10的动力传递至发动机12。
附图47(b)示出了动力传动路径，其建立了离合器C1和C3接合的第四紧急运行模式(也就是，第四故障-安全模式)。电动机-发电机10的动力也可通过单向轴承280传递至从动车轮14(也就是，太阳齿轮S)。其它操作与附图46(b)中的相同。
附图48(a)和48(b)示出了本发明第二十实施例的动力传动装置。在第十五和第十四实施例中采用的涉及相同或相似部件的相同参考标记，及其详细说明在这里将省略。
动力分配装置20装有第一行星齿轮组20a和第二行星齿轮组20b，其用作分配在车辆的电动机-发电机10，内燃机12，和从动车轮14之间的动力或扭矩。第一和第二行星齿轮组22和24中的每一个都是由三个动力分配转子组成的：太阳齿轮S，行星架C，和环形齿轮R。因此，动力分配装置20运用总共六个动力分配转子来分配电动机-发电机10，内燃机12，和从动车轮14之间的动力。第一行星齿轮组20a的环形齿轮R和第二行星齿轮组20b的行星架C机械连接在一起。第一和第二行星齿轮组20a和20b的太阳齿轮S机械结合在一起。电动机-发电机10的旋转轴10a机械结合至第二行星齿轮组20b的环形齿轮R。从动车轮14通过齿轮G6和差速齿轮24机械结合至第一行星齿轮组20a的环形齿轮R和第二行星齿轮组20b的行星架C。
第一行星齿轮组20a的行星架C通过单向轴承26和离合器C4机械结合至发动机12的曲轴(也就是，旋转轴12a)。离合器280经由无级变速器22布置于发动机12的旋转轴12a与第一行星齿轮组20a的太阳齿轮S和第二行星齿轮组20b的太阳齿轮S的连接点之间。第一和第二行星齿轮组20a和20b的太阳齿轮通过无级变速器22，离合器C1，和齿轮G7机械连接至电动机-发电机10的旋转轴10a。齿轮G7是反转齿轮，其用作通过固定系数来改变输入的旋转速度与其输出旋转速度的比率并使输入的旋转方向反向。
第一和第二行星齿轮组20a和20b的太阳齿轮S也通过无级变速器22，离合器C2，和齿轮G4机械连接至第一行星齿轮组20a的环形齿轮R和第二行星齿轮组20b的行星架C。
在第一操作模式中通过接合离合器C1和分离离合器C2实现动力的循环。特别地，动力，如同从第二行星齿轮组20b的太阳齿轮S输出的，通过无级变速器22，离合器C1，和齿轮G7输入至第二行星齿轮组20b的环形齿轮R。没有建立动力循环的第二操作模式是由分离离合器C1和接合离合器C2来实现的。如附图48(b)所示，第三操作模式，其中发动机12的动力不通过无级变速器22而传递至从动车轮14，也是在空载条件下通过安置电动机-发电机10来实现。
附图49示出了本发明第二十一实施例的动力传动装置。在第六，第十四，和第二十实施例中采用的涉及相同或相似部件的相同参考标记，及其详细说明在这里将省略。
如同第二十实施例中的动力分配装置20装有第一行星齿轮组20a和第二行星齿轮组20b，其用于分离车辆的电动机-发电机10，内燃机12，和从动车轮14之间的动力或扭矩的作用。
电动机-发电机10通过齿轮G8机械结合至第一行星齿轮组20a的太阳齿轮S以及第二行星齿轮组20b的行星架C。电动机-发电机10通过无级变速器22也机械结合至第二行星齿轮组20b的太阳齿轮S。齿轮G8用作以固定传动比将其输入速度转化为其输出速度的作用，并且由输入速度和输出速度符号相互一致的前进齿轮来执行，换言之，输入和输出的旋转方向相互一致。
从动车轮14通过差速齿轮24和齿轮G7机械结合至第一行星齿轮组20a的环形齿轮R。齿轮G7由反转齿轮执行，其用作通过固定系数改变固定系数其输入的旋转速度与其输出的旋转速度的比率并且使输入的旋转方向反向。
第一行星齿轮组20a的行星架C和第二行星齿轮组20b的环形齿轮R通过齿轮G5和离合器C1机械结合在一起。第一行星齿轮组20a的行星架C和第二行星齿轮组20b的太阳齿轮S通过齿轮G4和离合器C2机械结合在一起。齿轮G4和G5中的每一个都是由反转齿轮执行，其用作通过固定系数改变输入的旋转速度与输出的旋转速度的比率并且使输入的旋转方向反向。
发动机12的旋转轴12a通过单向轴承26和离合器C4机械结合至第二行星齿轮组20b的环形齿轮R。旋转轴12a也通过单向轴承280机械结合至第二行星齿轮组20b的行星架C。旋转轴12a通过离合器C3进一步机械连接至第一行星齿轮组20a的环形齿轮R与齿轮G7的接合点处。
本实施例的动力传动装置可操作从而实现第一操作模式中的动力循环，在第一操作模式中离合器C1处于结合状态，同时离合器C2处于分离状态。特别地，在第一操作模式中，动力，如从第一行星齿轮组20a的行星架C输出的，通过离合器C1，第二行星齿轮组20b的环形齿轮R，第二行星齿轮组20b的太阳齿轮S，和无级变速器22输入至第一行星齿轮组20a的太阳齿轮S。没有建立动力循环的第二操作模式是由分离离合器C1和接合离合器C2来实现的。将发动机12的动力不通过无级变速器22而传递至从动车轮14的第三操作模式也是由分离离合器C1，C2和C4并且接合离合器C3来实现的。
附图50示出了本发明第二十二实施例的动力传动装置。在以上实施例中采用的涉及相同或相似部件的相同参考标记，及其详细说明在这里将省略。
动力传动装置仅装有电动机-发电机10并且被用于电动车辆。
动力传动装置能够在第一操作模式中实现动力循环并且在第二操作模式中将电动机-发电机10的动力不通过无级变速器22而直接传递至从动车轮14。动力传动装置也最小化了在第一操作模式中当从动车轮14以极低的速度运行或停止时由逆变器42产生的热量。通常地，当供给至直接结合至从动车轮14的电动机-发电机10的电流增大以产生高程度的扭矩同时从动车轮14以极低的速度运行或停止时，将引起大量电流持续流过用于电动机-发电机10三相中的一相的开关装置，从而导致由逆变器42产生的热量总量增加，其可使得逆变器42操作中的稳定性退化。为了避免这个问题，当车辆运行于极低的速度或停止时，本实施例的动力传动装置能够实现动力循环以增加电动机-发电机10的速度。
第十四至第二十二实施例的改进
切换至第三操作模式的条件
切换至第三操作模式不需要基于车速来完成。例如，当离合器C3的输入速度和输出速度相互一致时，控制器40可将动力传动装置的操作模式切换至第三操作模式。也可在从分离状态切换至接合状态时通过使用离合器C3的局部结合来消除该条件。
根据切换至第三操作模式的传动比
如附图51(a)所示，在第一和第二操作模式的总传动比的值相互一致的时刻，可进入第三操作模式。这时，离合器C1，C2，和C3可同时接合。这是因为如附图51(a)所示当总传动比达到模式切换点P时，离合器C1的输入速度和输出速度，离合器C2的输入速度和输出速度，以及离合器C3的输入速度和输出速度将相互完全一致。因此可实现在第一和第三操作模式之间的切换以及在第二和第三操作模式之间的切换而没有至从动车轮14的扭矩的传递缺失。
如同第十七实施例中，离合器C5的使用替代了单向轴承280，如附图51(b)所示在第三操作模式中允许增大无级变速器22的可允许变速比范围。然而，适合的是模式切换点P设为无级变速器22的变速比范围的上限或下限的任一个以增加总传动比的可允许范围。
机械地结合至附件的动力分配转子
附图43或44(a)的动力传动装置可设计为具有连接在电动机-发电机10和无级变速器22之间的压缩机50。这个布置比附图43或44(a)中的布置在从电动机-发电机10传递动力至压缩机50的效率方面优良。通常地，通过无级变速器22的动力传动会导致动力损失。上述改进结构将动力从电动机-发电机10传递至压缩机50，而没有通过无级变速器22，从而最小化了传递至压缩机50的动力损失。
由动力分配转子的扭矩产生的附加动力
施加制动力至从动车轮14的制动泵，循环水以冷却发动机12的抽水机，或者从水中驱散热量的冷却风扇也可由动力分配装置20替代或附加于压缩机50来提供动力。
发动机起动动力传动控制机构
如上所述的离合器C4和单向轴承26用作发动机起动动力传动控制动力传动控制装置机构，以便当要求起动发动机12时可选择地阻断或建立在发动机12的旋转轴12a和动力分配装置20的发动机起动转子之间的扭矩传动。然而，发动机起动动力传动控制机构可设计为仅包括离合器C4。在此情况下，基于发动机12中的燃料开始燃烧而突然增大的至动力分配装置20的非期望的扭矩传动，将通过在发动机12中的燃料开始燃烧之前并且在给扭矩发动机12的旋转轴12a一个初始扭矩之后分离离合器C4来避免。第一扭矩传动控制机构也可仅由单向轴承26组成。
离合器C4可选择地连接至单向轴承26的输入。
替代在单向轴承26，其在输入速度不低于其输出速度的条件下，建立至发动机12的扭矩传动，也可使用单向离合器或另一种相似类型的，使其旋转轴12a伴随或不伴随任何滑动而随发动机起动转子的旋转而旋转的单向动力传动控制机构。
离合器C4，其可选择地阻断从动力分配装置20至发动机12的旋转轴12a的用来起动发动机12的扭矩传动，是常开型，但也可以是常闭型。
驱动力传动控制机构
单向轴承280用作单向传动机构以在通向发动机1的单向轴承280的输入速度不低于通向动力分配装置20的动力传动转子的单向轴承280的输出速度的条件下，将扭矩从发动机12传递至从动车轮14，然而，可使用单向离合器或另一种类型的机构，其输出转子轻微跟随其输入轴的旋转，来替代。
驱动动力传动控制机构可选择地具有单向传动机构和离合器C5的组合。
直接动力传动控制机构
如附图42(a)所示，单向轴承60用作直接动力传动控制机构(例，单向传动机构)，其在单向轴承60的输入速度不低于其输出速度的条件下将发动机12的动力直接传递至从动车轮14，没有任何动力通过无级变速器22，然而，可使用单向离合器或另一种类型的机构，其输出转子轻微跟随其输入轴的旋转，来代替。可选择地使用单向传动机构和离合器C4的组合。
单向传动机械装置也可用于附图49的结构中。
在第十五实施例的结构中，单向轴承28可由离合器C5取代。本实施例的动力传动装置在发动机12的起动之后迅速地进入第三操作模式。因此，单向轴承28不会仅被使用以便避免当燃料开始在发动机12中燃烧时产生的扭矩至动力分配装置20的扭矩传动。
如附图40(b)所示，在无级变速器22的传动比增大并达到点Q的时刻，第十四至第二十二实施例的动力传动装置从第三操作模式切换至第二操作模式，然而，如附图44(b)所示，这种切换可在总传动比(例，无级变速器22的传动比)减小并达到点Q即代表第二操作模式的斜线和代表第三操作模式的水平线交叉点时完成。
在第一操作模式中动力循环的使用
如上所述，动力的循环是用于在不使得动力源(例，电动机-发电机10)的旋转方向反向的前提下将从动车轮14的速度符号(也就是，从动车轮14的旋转方向)从负值改变为零(0)和为正值或反之亦然，然而，可选择地仅用于从动车轮14的速度符号不是正即是负的范围内。在此情况下，使从动车轮14的反向旋转是由使电动机-发电机10反向或在不使电动机-发电机10的速度符号反向的情况下改变动力分配转子，动力源，和从动车轮14之间的机械连接的组合来实现。在附图22(a)的结构中，这是通过在太阳齿轮S和无级变速器22之间安装离合器以及通过保持太阳齿轮S防止其移动的机械装置来实现的。
当从动车轮14的反向旋转不是由上述方法中的改变无级变速器22的传动比来实现的时候，使得在第一操作模式中总传动比随无级变速器22的传动比改变而改变的范围变窄，因此允许所要求的无级变速器22的耐久度降低。
接合离合器C1至C3的条件
当除了遇到上述条件的时候，离合器C1至C3的每一个可接合。例如，当车辆停止或要求牵引车辆时，控制器40更优选地分离离合器C1至C3。这避免了无级变速器22随着车辆的牵引而旋转，从而最小化了即使是装有金属传动带的无级变速器22的退化。例如，在附图35的结构中，当控制器40分离离合器C1，C2和C3时，使得电动机-发电机10保持无级变速器22防止其旋转，并且允许离合器C1，C2和C3空转。
控制器40可接合离合器C1和C2并且分离离合器C3以使总传动比位于给定高速传动比之上。控制器40也可调节无级变速器22的传动比从而在第一操作模式中总传动比的值不同于在第二操作模式中的并且接合离合器C1和C2，从而保持从动车轮14防止其旋转。
接合离合器C4的条件
当发动机12的速度位于能确保发动机12的运行稳定性所需的最小值以下，并且做出发动机起动请求时，在以上实施例中控制器40接合离合器C4，但可选择地当要求制动车辆时确保做出这些接合。这使得在以上十四至二十二实施例的结构中设计成即使当电动机-发电机10尺寸减小的时候也能确保发动机起动扭矩。电动机-发电机10的尺寸减小至产生数十kW的程度可导致由电动机-发电机10的再生运行产生的制动力增大到所要求水平的困难。然而，第十四至第二十二实施例的动力传动装置能够接合离合器C4并且施加从发动机12至动力传动装置20的电阻负载来产生发动机制动。为了消除当发动机12在电动机-发电机10的再生运行之后再起动时电动机-发电机10的动力消耗，控制器40可选择地在再生运行期间接合离合器C4以保持发动机12的速度大于下限，在该下限之上喷射燃料在发动机12中自动地开始燃烧。
变速器的类型
无级变速器22不需要是传动带型。例如，可使用牵引驱动类型或液压无级变速器。可选择地，可使用齿轮传动替代无级变速器22。在动力通过齿轮传动传递至从动车轮14的情况下，此动力传动的效率低于在直接动力传动模式中的传动效率，如上所述，直接将动力传递至从动车轮14，直接动力传动模式被认为是有用的。然而，直接动力传动模式不考虑至从动车轮14的动力传动效率降低而在故障-安全模式中是有用的。
如附图42(a)所示，单向轴承60用作直接动力传动控制机构(例，单向传动机构)，其在单向轴承60的输入速度不低于其输出速度的条件下，没有任何动力通过无级变速器22而直接将发动机12的动力传递至从动车轮14，然而，可使用单向离合器或输出轴轻微地跟随着其输入轴旋转的另一个类型的机械装置来替代。可选择地使用单向传动机构和离合器C4的组合。
其它改进
安装有动力传动装置的机动车辆可以是仅装有发动机12的发动机驱动车辆或仅装有电动机-发电机10的电动车辆，以及如上所述同时装有发动机12和电动机-发电机10的混合动力车辆。例如，附图35的结构可以设计为不包括电动机-发电机10，单向轴承26，和离合器C4。
动力传动装置可设计为允许基于第一和第二操作模式之间的切换时传递至从动车轮14的扭矩缺失。这也提供了与在第一实施例中描述的相同的优点1)。特别地，控制器40逐步地提高离合器C1和C2之一的接合度，其从分离状态切换至接合状态以便建立离合器C1和C2之一的局部接合。然而，当进入故障-安全模式时，其中要求在第一和第二操作模式之间迅速切换且不考虑由此产生的机械冲击，控制器40可以无级变速器22的传动比强制性地在第一和第二操作模式之间切换，无级变速器22的传动比产生总传动比的值，其在第一和第二操作模式之间是不同的，并且没有建立离合器C1和C2之一的局部接合。
如在第一至第十三实施例中所述的改进，可用于第十四至第二十二实施例。
同时为了便于促进其更好地理解，依据优选实施例已经公开了本发明，应当理解的是本发明可通过不背离本发明原理的多种方法实施。因此，本发明应当被理解为包含所有可能的实施例和变型以展示不背离如前所述附加权利要求中的本发明原理的实施例。例如，各实施例的动力传动装置可设计为具有其它实施例的一个或多个特征。

Claims (54)

1.一种用于车辆的动力传动设备，包括：
作为动力源工作的旋转电机；
包括彼此连同地旋转的第一、第二和第三转子以在第一、第二和第三转子之间分配动力的动力分配装置，第三转子被机械地连接至车辆的从动车轮；
被机械地连接至动力分配装置的变速器；
用于将从第一和第二转子输出的动力的符号设置为彼此相反的设置装置，以建立在其中动力在动力传动模式中第一和第二转子之间循环的动力循环模式，在动力传动模式中，由动力源产生的动力通过第二转子被传递至第三转子，然后被传递至从动车轮；和
用于在相反的方向之间转换旋转电机的旋转的双向转换装置。
2.如权利要求1所述的动力传动设备，其特征在于，还包括控制动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比位于在其中速比的符号为正的正的范围和在其中速比的符号为负的负的范围中的一个中的控制器。
3.如权利要求1所述的动力传动设备，其特征在于，当被连接至从动车轮的第三转子的速度为0时，第二转子变成可旋转的，其中，第二转子也被连接至车辆的附件。
4.如权利要求1所述的动力传动设备，其特征在于，在动力循环模式中，动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比被确定为位于从在其中速比的符号为正的正的范围和在其中速比的符号为负的负的范围延伸的穿过零(0)的范围中。
5.如权利要求1所述的动力传动设备，其特征在于，动力源是旋转电机，其中，第一转子被机械地连接至作为动力源工作的内燃机，还包括选择性地建立和阻止第一转子和内燃机之间的动力传动的动力传动控制机构。
6.如权利要求5所述的动力传动设备，其特征在于，动力传动控制机构包括使第三转子和内燃机之间的动力传动断路的电子控制断路器。
7.如权利要求6所述的动力传动设备，其特征在于，动力传动控制机构还包括单向传动机构，其在通向第一转子的单向传动机构的输入速度不低于通向内燃机的单向传动机构的输出速度的情况下实现第一转子和内燃机之间的动力传动。
8.如权利要求5所述的动力传动设备，其特征在于，选择性地建立和阻止第一转子和内燃机之间的动力传动的动力传动控制机构起第一动力传动控制机构的作用，还包括选择性地建立和阻止第二转子和内燃机之间的动力传动的第二动力传动控制机构。
9.如权利要求1所述的动力传动设备，其特征在于，动力分配装置包括装备有作为第一、第二和第三转子工作的太阳齿轮、行星架和环形齿轮的行星齿轮组。
10.如权利要求1所述的动力传动设备，其特征在于，还包括变速器布置在其中并且第一和第二转子通过其被连接为在没有第三转子的情况下彼此连同地旋转的动力传动路径，其中，动力源被机械地连接至动力传动路径。
11.如权利要求10所述的动力传动设备，其特征在于，被机械地连接至第一和第二转子的动力源是旋转电机，其中，作为动力源工作的内燃机被机械地连接至第一和第二转子中的一个，还包括第一-第二操作模式转换机构，其在变速器被机械地连接至第一和第二转子的第一操作模式和变速器被机械地连接至第二和第三转子的第二操作模式之间转换，在其中速比由因变量表达、变速器的变速比由独立变量表达的函数关于独立变量的导数值，在第二操作模式中的符号与第一操作模式中相反。
12.一种用于车辆的动力传动设备，包括：
包括彼此连同地旋转的第一、第二和第三转子以在第一、第二和第三转子之间分配动力的动力分配装置，第三转子被机械地连接至车辆的从动车轮；
被机械地连接至动力分配装置的变速器；
用于将从第一和第二转子输出的动力的符号设置为彼此相反的设置装置，以建立在其中动力在动力传动模式中第一和第二转子之间循环的动力循环模式，在动力传动模式中，由动力源产生的动力通过第二转子被传递至第三转子，然后被传递至从动车轮；和
反向机构，该反向机构工作以在动力源和从动车轮中的至少一个与动力分配装置的第一、第二和第三转子的机械连接之间改变以使动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比的符号反向。
13.如权利要求12所述的动力传动设备，其特征在于，动力源是旋转电机。
14.如权利要求12所述的动力传动设备，其特征在于，还包括使动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比位于在其中速比的符号为正的正的范围和在其中速度比的符号为负的负的范围中的一个中的控制器。
15.如权利要求12所述的动力传动设备，其特征在于，当被连接至从动车轮的第三转子的速度为0时，第二转子变成可旋转的，其中第二转子也被连接至车辆的附件。
16.如权利要求12所述的动力传动设备，其特征在于，在动力循环模式中，动力源的输出的旋转速度与从动车轮的旋转速度的速比被确定为位于从在其中速比的符号为正的正的范围和在其中速比的符号为负的负的范围延伸的穿过零(0)的范围中。
17.如权利要求12所述的动力传动设备，其特征在于，动力源是旋转电机，其中，第一转子被机械地连接至作为动力源工作的内燃机，还包括选择性地建立和阻止第一转子和内燃机之间的动力传动的动力传动控制机构。
18.如权利要求12所述的动力传动设备，其特征在于，动力传动控制机构包括使第三转子和内燃机之间的动力传动断路的电子控制断路器。
19.如权利要求18所述的动力传动设备，其特征在于，动力传动控制机构还包括单向传动机构，其在通向第一转子的单向传动机构的输入速度不低于通向内燃机的单向传动机构的输出速度的情况下实现第一转子和内燃机之间的动力传动。
20.如权利要求17所述的动力传动设备，其特征在于，选择性地建立和阻止第一转子和内燃机之间的动力传动的动力传动控制机构起第一动力传动控制机构的作用，还包括选择性地建立和阻止第二转子和内燃机之间的动力传动的第二动力传动控制机构。
21.如权利要求12所述的动力传动设备，其特征在于，动力分配装置可以包括装备有作为第一、第二和第三转子工作的太阳齿轮、行星架和环形齿轮的行星齿轮组。
22.如权利要求12所述的动力传动设备，其特征在于，还包括变速器布置在其中并且第一和第二转子通过其被连接为在没有第三转子的情况下彼此连同地旋转的动力传动路径，其中，动力源被机械地连接至动力传动路径。
23.如权利要求22所述的动力传动设备，其特征在于，被机械地连接至第一和第二转子的动力源是旋转电机，作为动力源工作的内燃机被机械地连接至第一和第二转子中的一个，还包括第一-第二操作模式转换机构，其在变速器被机械地连接至第一和第二转子的第一操作模式和变速器被机械地连接至第二和第三转子的第二操作模式之间转换，其中，在其中速比由因变量表达、变速器的变速比由独立变量表达的函数关于独立变量的导数值，在第二操作模式中的的符号与第一操作模式中相反。
24.一种用于车辆的动力传动设备，包括：
被连接至动力源并包括为彼此连同地旋转的第一、第二和第三转子的动力分配转子以在第一、第二和第三转子之间分配动力的动力分配装置，第一转子被机械地连接至车辆的从动车轮，第一、第二和第三转子被连接为其旋转速度排列在列线图表的直线上；
被机械地连接至动力分配装置的无级变速器；
动力在动力传动模式中通过无级变速器通过其在第二和第三转子之间循环的动力循环路径，在动力传动模式中，由动力源产生的动力通过第二转子被传递至第一转子；和
固定装置，用于当无级变速器被确定为不能操作以通过其传递动力时，在不使用无级变速器的情况下通过建立动力分配转子中的给定机械连接和动力分配转子中的一个与给定构件的机械连接中的任一个固定第二转子的速度与第三转子的速度的速比。
25.如权利要求24所述的动力传动设备，其特征在于，还包括驱动动力传动路径，通过其第二转子通过无级变速器被机械地连接至第一转子，和被布置在驱动动力传动路径中并选择性地建立和阻止第一和第二转子之间的动力传动的从动车轮侧动力传动控制机构，其中，固定装置包括用于控制从动车轮侧动力传动控制机构的操作以当无级变速器被确定为不能操作以通过其传递动力时建立动力通过动力循环路径和驱动动力传动路径的传动的双重路径建立控制装置。
26.如权利要求25所述的动力传动设备，其特征在于，还包括选择性地建立和阻止动力通过动力循环路径在第二和第三转子之间传动的循环建立动力传动控制机构，其中，双重路径建立控制装置控制从动车轮侧动力传动控制机构和循环建立动力传动控制机构的操作，以当无级变速器被确定为不能操作以通过其传递动力时建立动力通过动力循环路径和驱动动力传动路径的传动。
27.如权利要求25所述的动力传动设备，其特征在于，动力源被机械地连接在无级变速器和第二转子之间。
28.如权利要求27所述的动力传动设备，其特征在于，还包括用于诊断无级变速器是否不能操作以通过其传递动力的诊断装置，其中，当无级变速器被确定为不能操作以通过其传递动力时，双重路径建立控制装置建立动力通过动力循环路径和驱动动力传动路径的传动。
29.如权利要求28所述的动力传动设备，其特征在于，动力源包括内燃机和旋转电机，内燃机被机械地连接至通向第二转子的无级变速器的输入和输出中的一个，旋转电机被机械地连接至无级变速器的输入和输出中的另一个。
30.如权利要求29所述的动力传动设备，其特征在于，还包括选择性地建立和阻止动力在第三转子和内燃机的旋转轴之间的传动的启动动力传动控制机构。
31.如权利要求30所述的动力传动设备，其特征在于，启动动力传动控制机构包括选择性地建立第三转子和内燃机的旋转轴之间的接合和分离的电控制紧固器。
32.如权利要求30所述的动力传动设备，其特征在于，启动动力传动控制机构包括在通向第三转子的单向传动机构的输入的旋转速度不低于通向内燃机的单向传动机构的输出的速度的情况下建立动力在第三转子和内燃机的旋转轴之间的传动的单向传动机构。
33.如权利要求30所述的动力传动设备，其特征在于，还包括选择性地建立和阻止动力在第二转子和内燃机之间的传动的驱动动力传动控制机构。
34.如权利要求27所述的动力传动设备，其特征在于，无级变速器是带式，还包括用于使无级变速器的带放松以阻止动力通过无级变速器的传动的传动阻止装置，其中，当传动阻止装置阻止动力通过无级变速器的传动时，双重路径建立控制装置建立动力通过动力循环路径和驱动动力传动路径的传动。
35.如权利要求24所述的动力传动设备，其特征在于，动力源被机械地连接在无级变速器和第二转子之间，还包括用于使第三转子不旋转的保持装置，并且其中，所述固定装置操作保持装置，以使第三转子不旋转。
36.一种用于车辆的动力传动设备，包括：
被连接至动力源并包括为彼此连同地旋转的第一、第二和第三转子的动力分配转子以在第一、第二和第三转子之间分配动力的动力分配装置，第一转子被机械地连接至车辆的从动车轮；
被机械地连接至动力分配装置的无级变速器；
通过无级变速器通过使第二和第三转子连接建立的并且动力在动力传动模式中通过其在第二和第三转子之间循环的动力循环路径，在动力传动模式中，由动力源产生的动力通过第二转子被传递至第一转子；
驱动动力传动路径，通过其第二转子通过无级变速器被机械地连接至第一转子；
布置在驱动动力传动路径中并选择性地建立和阻止动力在第一和第二转子之间的传动的从动车轮侧动力传动控制机构；和
用于控制从动车轮侧动力传动控制机构的操作以当无级变速器被确定为不能操作以通过其传递动力时建立动力通过动力循环路径和驱动动力传动路径传动的双重路径建立控制装置。
37.如权利要求36所述的动力传动设备，其特征在于，还包括用于确定当扭矩作用在无级变速器上的程度增大时，无级变速器通过其传递动力的效率减小的效率确定装置，其中，当效率确定装置确定无级变速器通过其传递动力的效率减小时，双重路径建立控制装置将从动车轮侧动力传动控制机构的输入和输出速度设置为彼此不同，以减小动力通过从动车轮侧传动控制机构传动的程度。
38.一种用于车辆的动力传动设备，包括：
被连接至动力源并包括被连接为彼此连同地旋转的多个动力分配转子以在动力分配转子之间分配动力的动力分配装置；
被机械地连接至动力分配装置并具有可变的变速比的变速器；
被建立为通过变速器将由动力源产生的动力传递至从动车轮的间接传动路径；
被建立为在不使用变速器的情况下将由动力源产生的动力传递至从动车轮的直接传动路径；和
用于在建立间接传动路径的间接传动模式和建立直接传动路径的直接传动模式之间的转换装置。
39.如权利要求38所述的动力传动设备，其特征在于，动力分配转子包括第一、第二和第三转子，第一转子被机械地连接至从动车轮，其中，在间接传动模式中，第二和第三转子通过变速器被机械地彼此连接，以通过第二和第三转子中的一个将由动力源产生的动力传递至第一转子，还包括动力循环路径，动力在间接动力传动模式中将通过动力循环路径在第二和第三转子之间循环。
40.如权利要求38所述的动力传动设备，其特征在于，动力分配转子包括第一、第二和第三转子，第一转子被机械地连接至从动车轮，还包括驱动动力传动路径，通过驱动动力传动路径第一转子通过变速器被机械地连接至第二转子，选择性地建立和阻止动力在被机械地连接至第二转子的变速器的输入和输出中的一个和动力源之间的传动的间接动力传动控制机构，和选择性地建立和阻止动力在被机械地连接至第一转子的变速器的输入和输出中的一个和动力源之间的传动的直接动力传动控制机构。
41.如权利要求40所述的动力传动设备，其特征在于，直接动力传动控制机构包括具有通向动力源的第一轴和通向变速器的第二轴并选择性地建立第一和第二轴之间的接合和分离的电子控制紧固器。
42.如权利要求40所述的动力传动设备，其特征在于，直接动力传动控制机构包括单向传动机构，其在通向动力源的单向传动机构的输入速度不低于通向变速器的单向传动机构的输出速度的情况下使动力通过其传动。
43.如权利要求40所述的动力传动设备，其特征在于，直接动力传动控制机构通过具有通向动力源的第一轴和通向变速器的第二轴并选择性的建立第一和第二轴之间的接合和分离的电子控制紧固器实现，间接动力传动控制机构在通向动力源的单向传动机构的输入速度不低于通向变速器的单向传动机构的输出速度的情况下通过使动力通过其传动的单向传动机构实现，或者其中，直接动力传动控制机构在通向动力源的单向传动机构的输入速度不低于通向变速器的单向传动机构的输出速度的情况下通过使动力通过其传动的单向传动机构实现，间接动力传动控制机构通过具有通向动力源的第一轴和通向变速器的第二轴并选择性的建立第一和第二轴之间的接合和分离的电子控制紧固器实现，还包括用于在直接动力传动模式中控制变速器的操作的控制装置，这样，单向传动机构的输出的旋转速度不低于或等于单向传动机构的输入的旋转速度。
44.如权利要求40所述的动力传动设备，其特征在于，直接动力传动控制机构在通向动力源的单向传动机构的输入速度不低于通向变速器的单向传动机构的输出速度的情况下通过使动力通过其传动的单向传动机构实现，其中，间接动力传动控制机构在通向动力源的单向传动机构的输入速度不低于通向变速器的单向传动机构的输出速度的情况下通过使动力通过其传动的单向传动机构实现。
45.如权利要求40所述的动力传动设备，其特征在于，还包括动力循环路径，其通过变速器通过连接第二和第三转子而建立并且动力在动力传动模式中通过动力循环路径在第二和第三转子之间循环，在动力传动模式中，由动力源产生的动力通过第二转子和第三转子中的一个被传递至第一转子，循环建立动力传动控制机构，其选择性地建立和阻止动力通过动力循环路径在第二和第三转子之间传动，和被布置在驱动动力传动路径中并选择性地建立和阻止动力在被机械地连接至第一转子的变速器的输出和输入中的一个和第一转子之间的传动的从动车轮侧动力传动控制机构。
46.如权利要求45所述的动力传动设备，其特征在于，产生将选择性地通过间接动力传动控制机构和直接动力传动控制机构传动的动力的动力源是内燃机，其中，第二转子被机械地连接至旋转电机。
47.如权利要求46所述的动力传动设备，其特征在于，还包括选择性地建立和阻止动力在第三转子和内燃机的之间的传动的启动动力传动控制机构。
48.如权利要求47所述的动力传动设备，其特征在于，启动动力传动控制机构包括选择性地建立第三转子和内燃机之间的接合和分离的电控制紧固器。
49.如权利要求47所述的动力传动设备，其特征在于，启动动力传动控制机构包括在通向第三转子的单向传动机构的输入的旋转速度不低于通向内燃机的单向传动机构的输出的旋转速度的情况下建立动力在第三转子和内燃机之间的传动的单向传动机构。
50.如权利要求47所述的动力传动设备，其特征在于，当循环建立动力传动控制机构阻止动力在第二和第三转子之间的传动时，从动车轮侧动力传动控制机构建立动力在变速器的输出和输入中的一个和第一转子之间的传动，并且启动动力传动控制机构建立动力在第三转子和内燃机之间的传动，动力通过从动车轮侧动力传动控制机构在第一和第二转子之间循环。
51.如权利要求38所述的动力传动设备，其特征在于，还包括用于当从动车轮的速度位于给定范围中时建立直接传动模式的直接传动模式建立装置。
52.如权利要求38所述的动力传动设备，其特征在于，变速器是带式无级变速器，还包括用于诊断无级变速器是否不能操作以通过其传递动力的诊断装置，和用于当无级变速器被确定为不能操作以通过其传递动力时建立直接传动模式的直接传动模式建立装置。
53.如权利要求47所述的动力传动设备，其特征在于，旋转电机通过变速器被机械地连接至第二电机，还包括用于将由内燃机产生的动力转化为电能的动力转化装置，其中，当从动车轮停止时，动力转化装置通过循环建立动力传动控制机构和从动车轮侧动力传动控制机构阻止动力在第二和第三转子之间的传动，和动力在变速器的输出和输入中的一个和第一转子之间的传动，并将动力转化为电能。
54.如权利要求39所述的动力传动设备，其特征在于，还包括驱动动力传动路径，通过驱动动力传动路径第一转子通过变速器被机械地连接至第二转子，被布置在驱动动力传动路径中并选择性地建立和阻止动力在被机械地连接至第一转子的变速器的输出和输入中的一个和第一转子之间传动的从动车轮侧动力传动控制机构，和选择性地建立和阻止动力通过动力循环路径在第二和第三转子之间传动的循环建立动力传动控制机构，其中，转换装置包括从动车轮侧动力传动控制机构和循环建立动力传动控制机构，其中，当从动车轮侧动力传动控制机构建立动力在变速器的输出和输入中的一个和第一转子之间的传动，和循环建立动力传动控制机构阻止动力在第二和第三转子之间的传动时，直接传动模式被建立。
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