CN105090390B - 具有共用承载器的行星齿轮组的车辆变速器 - Google Patents

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Abstract

一种具有共用承载器行星齿轮组的变速器被设置为用于车辆，车辆具有限定了旋转轴线的驱动车轴半轴，具有的电动机轴平行于旋转轴线或与旋转轴线同中心或间隔开的电动机/发电机，和具有的差速器承载器连接到驱动车轴半轴的差速器。行星齿轮组具有持续或选择性地可连接到电动机轴的第一太阳齿轮构件、第一和第二小齿轮、可旋转地支撑第一和第二小齿轮使得第一小齿轮啮合第一太阳齿轮构件的承载构件、和啮合其中一个小齿轮的环齿轮构件。环齿轮可连接到不旋转的壳体。承载构件操作性地连接到差速器承载器。

Description

具有共用承载器的行星齿轮组的车辆变速器
技术领域
本发明涉及用于将牵引扭矩从电动机/发电机提供到车辆驱动车轴的半轴的车辆变速器。
背景技术
电池电动车利用存储一个或多个电池中的电能来为一个或多个电动机提供功率，所述一个或多个电动机提供牵引扭矩以推进车辆。电池电动车为全电动车，且不是如许多混合动力车辆那样具有内燃发动机或燃料电池。蓄电池-燃料电池车辆是一类混合动力车辆，其利用来自蓄电池的存储能量为电动机提供功率以推进车辆，且在必要时可用从氢燃料电池产生的能量为蓄电池充电。使用基于塔式小齿轮架构设计的齿轮箱已经用在各种单中线(single centerline)电动车驱动单元应用中，其中轴向空间被限制且需要更高的齿轮减速比。
发明内容
具有行星齿轮组的变速器设置为用于车辆。车辆具有限定了旋转轴线的第一和第二驱动车轴半轴和具有的电动机轴平行于驱动车轴半轴的电动机/发电机。在一些实施例中，电动机轴平行于驱动车轴半轴中的一个且与之同中心，且绕与半轴相同的旋转轴线旋转，这称为“轴线上”结构。在这样的实施例中，差速器具有第一侧齿轮和第二侧齿轮，第一侧齿轮连接为与第一驱动车轴半轴一致地旋转，且第二侧齿轮连接为与第二驱动车轴半轴一致地旋转。在其他实施例中，半轴的旋转轴线平行于但是不同于电动机轴的旋转轴线，这被称为“偏离轴线”结构。
具有差速器承载器的差速器操作性地连接到承载构件。行星齿轮组具有持续或选择性地可连接到电动机轴的第一太阳齿轮构件、彼此同轴的第一和第二小齿轮、可旋转地支撑第一和第二小齿轮以使得第一小齿轮啮合第一太阳齿轮构件的承载构件、和啮合其中一个小齿轮的环齿轮构件。在一些实施例中，第一和第二小齿轮布置在塔式小齿轮上，使得它们一致地旋转。在其他实施例中，第一和第二小齿轮可独立于彼此旋转。
变速器包括径向地围绕环齿轮构件的不旋转壳体。环齿轮构件可持续或选择性地连接到壳体。差速器承载器被承载构件可旋转地驱动。
所述的行星齿轮组实现承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的相对深的比，这提供更大的扭矩倍增，因此使得电动机/发电机尺寸减小而仍能获得与较小数的传动比设计相同的变速器输出。另外，承载构件和壳体所能承受的封装允许额外构件添加到行星齿轮组，例如额外的太阳齿轮构件和额外的环齿轮构件。额外制动器和离合器也可添加到通过壳体和承载构件提供的轴向长度和内部空腔中。可由此实现仅在单个速度性处在或在高达五个前进速度下操作的变速器，同时共享许多相同部件。额外的速度比，例如，与更深的第一传动相比低数的传动比，将减少电动机/发电机的最大所需速度和相关的旋转损失。
本发明提供一种用于车辆的变速器，所述车辆具有限定了旋转轴线的第一和第二驱动车轴半轴、具有的电动机轴平行于驱动车轴半轴的电动机/发电机、和具有的差速器承载器操作性地连接到驱动车轴半轴的差速器，变速器包括：行星齿轮组，具有：第一太阳齿轮构件，持续或选择性地连接到电动机轴；彼此同轴的第一和第二小齿轮；承载构件，可旋转地支撑第一和第二小齿轮，使得第一小齿轮啮合第一太阳齿轮构件；环齿轮构件，啮合小齿轮中的一个；不旋转壳体，径向地围绕环齿轮构件；其中环齿轮构件持续或选择性地连接壳体；和其中承载构件能操作性地连接到差速器承载器。
在所述的变速器中，第一小齿轮的直径大于第二小齿轮且持续连接为与作为塔式小齿轮的第二小齿轮一致地旋转；和其中环齿轮构件持续固定连接到壳体且仅与第二小齿轮啮合。
在所述的变速器中，第一小齿轮的直径大于第二小齿轮且持续连接为与作为塔式小齿轮的第二小齿轮一致地旋转；和其中环齿轮构件持续固定连接到壳体且仅与第一小齿轮啮合。
在所述的变速器中，环齿轮构件是与第一小齿轮啮合的第一环齿轮构件；其中行星齿轮组包括与第二小齿轮啮合的第二环齿轮构件；且进一步包括:第一制动器，能选择性地接合以将第一环齿轮构件固定到壳体；第二制动器，能选择性地接合以将第二环齿轮构件固定到壳体；其中第一小齿轮持续连接为与作为塔式小齿轮的第二小齿轮一致地旋转；其中承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的一个比在仅第一制动器被接合时建立，且承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的另一比在仅第二制动器被接合时建立。
在所述的变速器中，行星齿轮组具有与第二小齿轮构件啮合的第二太阳齿轮构件；其中环齿轮构件为第一环齿轮构件；其中行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二环齿轮构件；且进一步包括:第一制动器，能选择性地接合以将第一环齿轮构件固定到壳体；第二制动器，能选择性地接合以将第二环齿轮构件固定到壳体；其中第一太阳齿轮连接到第二太阳齿轮以与之一致地旋转；其中第一小齿轮和第二小齿轮彼此以不同的速度旋转；和其中承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的第一比在仅第一制动器被接合时建立，且承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的较低的第二比在仅第二制动器接合时建立。
在所述的变速器中，行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二太阳齿轮构件；其中环齿轮构件为第一环齿轮构件；其中行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二环齿轮构件；进一步包括:第一制动器，能选择性地接合以将第一环齿轮构件固定到壳体；第二制动器，能选择性地接合以将第二环齿轮构件固定到壳体；其中第一小齿轮和第二小齿轮持续彼此连接，以作为塔式小齿轮彼此一致地旋转；第一离合器，能选择性地接合以将电动机轴连接为与第一太阳齿轮构件一致地旋转；第二离合器，能选择性地接合以将电动机轴连接为与第二太阳齿轮构件一致地旋转；和变速器，由此能操作为通过将离合器和制动器以其中两个的不同组合而建立承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的高达五个的不同前进比。
在所述的变速器中，行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二太阳齿轮构件；其中环齿轮构件为第一环齿轮构件；其中行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二环齿轮构件；其中壳体限定具有第一预定直径的内部空腔；其中行星齿轮组定位在内部空腔中；其中内部空腔大小设置为足以容纳第一选择性地可接合的制动器和第二选择性地可接合的制动器，所述第一选择性地可接合的制动器可接合以将第一环齿轮构件固定到壳体，且第二选择性地可接合的制动器可接合以将第二环齿轮构件固定到壳体；其中承载构件限定径向地在其内部的内部空间，且限定轴向长度；和其中内部空间和轴向长度足以容纳第一离合器和第二离合器，所述第一离合器选择性地可接合以将电动机轴连接为与第一太阳齿轮构件一致地旋转，且第二离合器选择性地可接合以将电动机轴连接为与第二太阳齿轮构件一致地旋转。
本发明提供一种用于车辆的动力传动系，所述车辆具有建立旋转轴线的第一和第二驱动车轴半轴，这两个驱动车轴半轴能绕该旋转轴线旋转；所述动力传动系包括：电动机/发电机，具有平行于所述旋转轴线的电动机轴；变速器，包括：行星齿轮组，具有：第一太阳齿轮构件，持续或选择性地连接到电动机轴；彼此同轴的第一和第二小齿轮；承载构件，可旋转地支撑第一小齿轮和第二小齿轮，使得第一小齿轮啮合第一太阳齿轮构件；环齿轮构件，啮合小齿轮中的一个；不旋转壳体，径向地围绕环齿轮构件；其中环齿轮构件持续或选择性地连接壳体；差速器，具有：差速器承载器，操作性地连接到承载构件且连接到驱动车轴半轴。
在所述的动力传动系中，第一小齿轮的直径大于第二小齿轮且持续连接为与作为塔式小齿轮的第二小齿轮一致地旋转；和其中环齿轮构件持续固定连接到壳体且仅与第二小齿轮啮合。
在所述的动力传动系中，第一小齿轮的直径大于第二小齿轮且连续连接为与作为塔式小齿轮的第二小齿轮一致地旋转；和其中环齿轮构件持续固定连接到壳体且仅与第一小齿轮啮合。
在所述的动力传动系中，环齿轮构件是与第一小齿轮啮合的第一环齿轮构件；其中行星齿轮组包括与第二小齿轮啮合的第二环齿轮构件；且进一步包括:第一制动器，能选择性地接合以将第一环齿轮构件固定到壳体；第二制动器，能选择性地接合以将第二环齿轮构件固定到壳体；其中第一小齿轮持续连接为与作为塔式小齿轮的第二小齿轮一致地旋转；其中承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的一个比在仅第一制动器被接合时建立，且承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的另一比在仅第二制动器被接合时建立。
在所述的动力传动系中，行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二太阳齿轮构件；其中环齿轮构件为第一环齿轮构件；其中行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二环齿轮构件；和进一步包括:第一制动器，能选择性地接合以将第一环齿轮构件固定到壳体；第二制动器，能选择性地接合以将第二环齿轮构件固定到壳体；其中第一太阳齿轮构件连接到第二太阳齿轮构件以与之一致地旋转；其中第一小齿轮和第二小齿轮彼此以不同的速度旋转；和其中承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的第一比在仅第一制动器被接合时建立，且承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的较低的第二比在仅第二制动器接合时建立。
在所述的动力传动系中，行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二太阳齿轮构件；其中环齿轮构件为第一环齿轮构件；其中行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二环齿轮构件；且进一步包括:第一制动器，能选择性地接合以将第一环齿轮构件固定到壳体；第二制动器，能选择性地接合以将第二环齿轮构件固定到壳体；其中第一小齿轮和第二小齿轮持续彼此连接，以作为塔式小齿轮彼此一致地旋转；第一离合器，能选择性地接合以将电动机轴连接为与第一太阳齿轮构件一致地旋转；第二离合器，能选择性地接合以将电动机轴连接为与第二太阳齿轮构件一致地旋转；和变速器，由此能操作为通过将离合器和制动器以其中两个的不同组合而建立承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的高达五个的不同前进比。
在所述的动力传动系中，塔式小齿轮行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二太阳齿轮构件；其中环齿轮构件为第一环齿轮构件；其中塔式小齿轮行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二环齿轮构件；其中壳体限定具有第一预定直径的内部空腔；其中塔式小齿轮行星齿轮组定位在内部空腔中；其中内部空腔大小设置为足以容纳第一选择性地可接合的制动器和第二选择性地可接合的制动器，所述第一选择性地可接合的制动器可接合以将第一环齿轮构件固定到壳体，且第二选择性地可接合的制动器可接合以将第二环齿轮构件固定到壳体；其中承载构件限定径向地在其内部的内部空间，且限定轴向长度；和其中内部空间和轴向长度足以容纳第一离合器和第二离合器，所述第一离合器选择性地可接合以将电动机轴连接为与第一太阳齿轮构件一致地旋转，且第二离合器选择性地可接合以将电动机轴连接为与第二太阳齿轮构件一致地旋转。
在所述的动力传动系中，电动机轴与第一和第二驱动车轴半轴的旋转轴线同轴，且与驱动车轴半轴中的一个同中心。
在所述的动力传动系中，电动机轴绕与第一和第二驱动车轴半轴的旋转轴线平行的不同旋转轴线旋转；且进一步包括:第一组外部齿轮齿，操作性地连接到承载构件；和第二组外部齿轮齿，操作性地连接到差速器承载器且与第一组外部齿轮齿啮合。
本发明提供一种用于车辆的变速器，所述车辆具有限定旋转轴线的第一和第二驱动车轴半轴、绕所述旋转轴线与驱动车轴半轴中的一个同中心的电动机轴、和具有差速器承载器的差速器，所述差速器承载器绕旋转轴线同中心地旋转且具有连接为与驱动车轴半轴一致地旋转的侧齿轮，所述变速器包括：塔式小齿轮行星齿轮组，具有：第一太阳齿轮构件；第二太阳齿轮构件；塔式小齿轮，具有第一和第二小齿轮；其中第一小齿轮和第二小齿轮彼此连接以一致地旋转；承载构件可旋转地支撑塔式小齿轮，使得第一小齿轮啮合第一太阳齿轮构件且第二小齿轮啮合第二太阳齿轮构件；其中承载构件连接到差速器承载器，以与差速器承载器一致地旋转；第一环齿轮构件，啮合第一小齿轮；第二环齿轮构件，啮合第二小齿轮；不旋转壳体，径向地围绕第一和第二环齿轮构件；第一制动器，能选择性地接合以将第一环齿轮构件固定到壳体；第二制动器，能选择性地接合以将第二环齿轮构件固定到壳体；第一套管轴，与电动机轴同中心且与第一太阳齿轮构件连接；第一离合器，选择性地可接合为将电动机轴连接到第一套管轴，使得电动机轴与第一太阳齿轮构件一致地旋转；第二套管轴，与第一套管轴同中心且径向地在第一套管轴以外且与第二太阳齿轮构件连接；第二离合器，能选择性地接合以将电动机轴连接到第二套管轴，使得电动机轴与第二太阳齿轮构件一致地旋转；和变速器由此操作为通过将离合器和制动器以其中两个的不同组合而建立高达五个的前进传动比。
在所述的变速器中，第二太阳齿轮构件和第二离合器轴向定位在第一太阳齿轮构件和第一离合器之间。
在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
附图说明
图1是车辆的第一实施例的一部分的杆系示意图，车辆具有第一实施例的动力传动系。
图2是车辆的第二实施例的一部分的杆系示意图，车辆具有第二实施例的动力传动系。
图3是车辆的第三实施例的一部分的杆系示意图，车辆具有第三实施例的动力传动系。
图4是显示了扭矩传递机构的接合状态的表格，以在图3的变速器中建立不同的可用传动比。
图5是车辆的第四实施例的一部分的杆系示意图，车辆具有第四实施例的动力传动系。
图6是显示了扭矩传递机构的接合状态的表格，以在图5的变速器中建立不同的可用传动比。
图7是车辆的第五实施例的一部分的杆系示意图，车辆具有第五实施例的动力传动系。
图8是显示了扭矩传递机构的接合状态的表格，以在图7的变速器中建立不同的可用传动比。
图9是车辆的第六实施例的一部分的杆系示意图，车辆具有第六实施例的动力传动系。
具体实施方式
参见附图，其中参见附图，其中相同的附图标记在几幅图中代表相同的部件，图1显示了车辆10其可以称为蓄电池电动车。车辆10可以替代地是蓄电池-燃料电池车辆(battery fuel cell vehicle)，其具有与本文所述的蓄电池28连接的燃料电池(未示出)。车辆10具有动力传动系11，所述动力传动系包括通过共用承载器的行星齿轮组40和差速器70将扭矩从电动机/发电机20传递到第一驱动车轴半轴16A和第二驱动车轴半轴16B的变速器12。驱动车轴半轴16A、16B可以是前部驱动车轴半轴，从而车辆10是前轮驱动车辆。替换地，驱动车轴半轴16A、16B可替代地是后部驱动车轴半轴。进一步第，动力传动系11的部件可设置在前车轴半轴和后车轴半轴两者处，以提供全轮驱动车辆。
变速器12将扭矩从用作变速器输入构件的电动机轴17传递到用作变速器输出构件的行星承载器PC。第一和第二驱动车轴半轴16A、16B共享共同的旋转轴线A。电动机/发电机20绕旋转轴线A同中心地布置为所谓的轴上结构(on-axis arrangement)。具体说，电动机轴17为套管轴，其平行于、同轴于且径向地围绕驱动车轴半轴16A的一部分。在其他实施例中，例如针对图9所述的，电动机轴平行于但是不同轴于驱动车轴半轴。
电动机/发电机20包括转子22，其在电流供应到围绕转子22的环形定子24时被可旋转地驱动。电动机/发电机20可以是交流(AC)电动机，其使用从蓄电池(B)28而来的存储能量。功率逆变器30将电流从蓄电池28供应的直流转换为用于驱动电动机/发电机20的交流。蓄电池28和逆变器(I)30被控制器(C)26控制。控制器26还将电动机/发电机20控制为用作发电机，以将转子轴17的机械能转换为蓄电池28中的存储电能，例如在使得驱动车轴半轴16A、16B减速的再生制动模式中。
行星齿轮组40包括连接为与电动机轴17一致旋转的第一太阳齿轮构件S1。如在本文使用的，两个部件连接为在它们永久地而非选择性地连接时彼此“一致旋转”，使得它们必须一起以相同速度旋转且在它们中之任一保持静止时两者都保持静止。行星齿轮组40还包括可旋转地支撑多个塔式小齿轮(stepped pinion)47的承载构件PC，小齿轮中的仅两个被显示。承载构件PC称为“共用承载器”或“共用承载构件”，因为其可旋转地支撑两小齿轮P1、P2且配置使得小齿轮P1、P2同轴。每一个塔式小齿轮47包括彼此同轴的第一小齿轮P1和第二小齿轮P2。在该实施例中，每一对同轴小齿轮P1和P2连接为彼此一致地旋转且因此被一起称为塔式小齿轮47。因而，行星齿轮组40为共用承载器的塔式小齿轮行星齿轮组。第一小齿轮P1的直径比第二小齿轮P2的直径更大且与第一太阳齿轮构件S1啮合。最后，行星齿轮组40包括持续固定连接到静止壳体60的环齿轮构件R2。环齿轮构件R2在本文被称为第二环齿轮构件，但是是变速器12中的唯一环齿轮构件。环齿轮构件R2与第二小齿轮P2啮合。壳体60配置为限定内部空腔IC，所述内部空腔具有预定的第一直径D1。
壳体60仅在部分视图中被显示。壳体60可以是大致环形的。然而，壳体60并不限于环形形状。内部空腔的直径D1或D2(显示在图2中)可以代表用于非圆柱内部空腔IC的有效直径。承载构件PC类似地限定具有轴向长度AL的内部空间62。第一驱动车轴半轴16A延伸通过内部空间62。
承载构件PC与差速器70的差速器承载器DC一致地旋转。静止差速器壳体(未示出)可以围绕差速器承载器DC。固定到差速器承载器DC的轴73具有固定在其上的差速器小齿轮72。差速器小齿轮72啮合第一和第二侧齿轮74、76。第一侧齿轮74固定到第一驱动车轴半轴16A以与之一致地旋转。第二侧齿轮76固定到第二驱动车轴半轴16B以与之一致地旋转。轴承80被按一定策略安装到支撑旋转部件，例如电动机轴17、承载构件PC和差速器承载器DC。
变速器12不具有选择性可接合的扭矩传递机构，例如离合器和制动器。因而，变速器12可仅建立承载构件PC的扭矩对电动机轴17的扭矩的单个前进比例(即变速器扭矩比，也称为变速器传动比(transmission gear ratio))。例如，如果太阳齿轮构件S1具有23个齿，第一小齿轮P1具有46个齿，第二小齿轮P2具有25个齿，且第二环齿轮构件R2具有91个齿，则变速器传动比将为8.3。通过控制电动机/发电机20使得转子22和电动机轴17沿倒车方向旋转而建立相同量值的倒车扭矩比。通过使用塔式小齿轮行星齿轮组40所带来的大前进传动比(deep forward gear ratio)允许电动机/发电机20由于大扭矩倍增比而尺寸减小。
图2显示了蓄电池电动车110的另一实施例，所述电动车具有与图1的车辆10的动力传动系11和变速器12在许多方面相似的动力传动系111和变速器112。与图1中的部件相同的部件用作与针对图1所述的相同且使用相同附图标记来标记。代替行星齿轮组40的第二环齿轮构件R2，变速器112具有带环齿轮构件R1的共用承载器行星齿轮组140，该环齿轮构件R1在本文被称为第一环齿轮构件。环齿轮R1持续固定连接到静止壳体60，使得环齿轮R1静止。环齿轮构件R1与更大的第一小齿轮P1啮合。第一小齿轮P1与作为塔式小齿轮的第二小齿轮P2同轴，且持续连接为与第二小齿轮P2一致地旋转。小齿轮P1和P2两者被共用承载构件PC可旋转地支撑。因而，行星齿轮组140为共用承载器的塔式小齿轮行星齿轮组。径向地在第一环齿轮构件R1以外的壳体60的直径D2可以略微大于图1的直径D1，或直径D1和D2可相同。在任一情况下，直径D1或D2足以允许在环齿轮构件R1和壳体60之间和/或在环齿轮构件R2和壳体60之间封装制动器，如图3、5和7所示。
变速器112不具有选择性可接合的扭矩传递机构，例如离合器和制动器。因而，变速器112仅可建立承载构件PC的扭矩对电动机轴17的扭矩单个前进比。例如，如果太阳齿轮构件S1具有23个齿，第一小齿轮P1具有46个齿，第二小齿轮P2具有25个齿，且第一环齿轮构件R1具有115个齿,则变速器传动比将为6.0。通过控制电动机/发电机20使得转子22和电动机轴17沿倒车方向旋转而建立相同量值的倒车扭矩比。
虽然变速器12、112每一个配置为单速变速器，但是内部空腔IC以及内部空间62和轴向长度AL尺寸足以设定为使得，在增加一个或两个制动器、一个或两个离合器、和第二太阳齿轮构件的情况下，可在二速、三速、四速和五速的应用情况下可重复使用许多相同部件，如针对图3-8所示和所述的。二速、三速、四速和五速的应用情况使得电动机/发电机20在相对较低的最大转子速度下运行。在低速度范围下运行电动机/发电机20减少与流过电动机/发电机20的相关冷却流体有关的旋转损失。另外，冷却电动机/发电机20需要更少的能量，且与所具有的行星齿轮组的变速器传动比比行星齿轮组40或140更低的动力传动系相比，动力传动系11、111由此更有效地运行。
图3显示了蓄电池电动车210的另一实施例，所述电动车210具有带变速器212的动力传动系211。动力传动系211和变速器212在许多方面与图1的车辆10的动力传动系11和变速器12相似，且与图2的动力传动系111和变速器112相似。与图1和2中的部件相同且作用与针对图1和2所述的相同的部件使用相同附图标记来标记。
图3的变速器212具有共用承载器行星齿轮组240，所述行星齿轮组具有第一环齿轮构件R1和第二环齿轮构件R2。另外，变速器212具有可选择性地接合以将第一环齿轮构件R1固定到壳体60的第一制动器B1。第一制动器B1径向地围绕第一环齿轮构件R1。变速器212还具有选择性地可接合的第二制动器B2，以将第二环齿轮构件R2固定到壳体60。第二制动器B2径向地围绕第二环齿轮构件R2。如图1和2的实施例中的，第一小齿轮P1与作为塔式小齿轮的第二小齿轮P2同轴且持续连接为与其一致地旋转。小齿轮P1和P2两者被共用承载构件PC可旋转地支撑。因而，行星齿轮组240为共用承载器的塔式小齿轮行星齿轮组。
制动器B1和B2可以是任何类型的选择性地可接合的制动器，如本领域技术人员易于理解的，例如具有从环齿轮构件延伸的摩擦板的制动器，所述摩擦板与从壳体60延伸的摩擦板交错，且具有可促动为将板彼此接合的施加构件。制动器B1和B2的接合和脱开可通过控制器26控制或通过操作性地与控制器26连接的分开变速器控制器控制。例如，控制器26可控制电磁阀，其施加液压压力以让制动器B1或B2接合或脱开。
变速器212可操作为双速变速器，且具有两个不同的前进扭矩比。具体说，承载构件PC的扭矩对电动机轴17的扭矩的一个前进比在仅第一制动器B1被接合时建立，且承载构件PC的扭矩对电动机轴17的扭矩的另一前进比在仅第二制动器B2被接合时建立。在针对图1和2所述的齿轮齿数的情况下，8.3的第一扭矩比在仅第二制动器B2被接合时建立，且6.0的第二扭矩比在仅第一制动器B1被接合时建立。通过控制电动机/发电机20而建立与第一扭矩比相同量值的倒车扭矩比，使得在第二制动器B2被接合时转子22和电动机轴17沿倒车方向旋转。
可通过变速器212建立的各种传动比的表格显示在图4。第一列表示与不同传动比相关的档位状态，倒车R、空挡N、第一档“1”和第二档“2”。表格中所示的“X”表示，与“X”所在列相关的扭矩传递机构处于接合状态。如果未出现“X”，则与该列相关的扭矩传递机构处于脱开状态。
图5显示了另一实施例的电池电动车210A，其具有带变速器212A的动力传动系211A。动力传动系211A和变速器212A在许多方面类似于图3的车辆210的动力传动系211和变速器212。与图1-3的部件相同且功能如针对图1-3所述的部件使用相同附图标记来标记。
图5的变速器212A是共用承载器的行星齿轮组240A，其具有第一环齿轮构件R1和第二环齿轮构件R2。另外，变速器212A具有第一制动器B1和第二制动器B2。不同于共用承载器的塔式小齿轮行星齿轮组240，共用承载器的行星齿轮组240A具有第二太阳齿轮构件S2，所述第二太阳齿轮构件持续连接到第一太阳齿轮构件S1，以与第一太阳齿轮构件S1一致地旋转。变速器212A还与变速器212不同，因为虽然小齿轮P1与小齿轮P2同轴，且两者被共用承载器PC可旋转地支撑从而行星齿轮组240A为共用承载器的行星齿轮组，但是小齿轮P1不持续连接为与小齿轮P2一致地旋转。换句话说，第一小齿轮P1可独立于第二小齿轮P2旋转，且小齿轮P1、P2不随塔式小齿轮一致地旋转。
通过所述的变速器212A，且假设第二太阳齿轮构件S2具有41个齿且其他环齿轮构件具有与针对图1-3所述的相同齿数，则变速器212A可被控制为操作为双速变速器，具有两个不同前进扭矩比。具体说，承载构件PC的扭矩对电动机轴17的扭矩的一个前进比在仅第一制动器B1被接合时建立，且承载构件PC的扭矩对电动机轴17的扭矩的另一前进比在仅第二制动器B2被接合时建立。在针对图1和2所述的齿轮齿数的情况下，6.0的第一扭矩比在仅第一制动器B1被接合时建立，且3.2的第二扭矩比在仅第二制动器B2被接合时建立。通过控制电动机/发电机20而建立与第一扭矩比相同量值的倒车扭矩比，使得在第二制动器B1被接合时转子22和电动机轴17沿倒车方向旋转。图6显示了可通过变速器212A建立的各种传动比的表格。
图7显示了另一实施例的蓄电池电动车310，所述电动车311具有带变速器312的动力传动系311。动力传动系311和变速器312在许多方面类似于图1、2、3和5的车辆10、110、210和210A的动力传动系11、111、211和211A以及变速器12、112、112A和212A。与图1、2、3、和5中的部件相同且作用与针对图1、2、3和5所述的相同的部件使用相同附图标记来标记。
类似于图1和3，变速器312的小齿轮P1和P2彼此同轴，被可旋转地支撑在共用承载器PC上，且连接为彼此一致地旋转。因而，行星齿轮组为共用承载器的塔式小齿轮行星齿轮组。第一和第二太阳齿轮构件S1和S2不彼此连接为一致地旋转，而是代替地可独立于彼此以不同速度旋转。变速器312312包括与电动机轴17同中心且径向地在电动机轴17以外且与第一太阳齿轮构件S1连接的第一套管轴82。第一离合器C1选择性地可接合为将电动机轴17连接到第一套管轴82，使得电动机轴17与第一太阳齿轮构件S1一致地旋转。
变速器312还包括与电动机轴17和第一套管轴82同中心且径向地位于它们之外的第二套管轴84。第二套管轴84第二太阳齿轮构件S2连接。第一离合器C2选择性地可接合为将电动机轴17连接到第二套管轴84，使得电动机轴17与第二太阳齿轮构件S2一致地旋转。
通过以离合器C1、C2和制动器B1、B2中的两个的不同组合接合离合器C1、C2和制动器B1、B2而建立高达五个前进传动比。可通过变速器312建立的各种传动比的表格显示在图7。具体说，承载构件PC的扭矩对电动机轴17的扭矩的第一前进比在仅第二制动器B2和第一离合器C1被接合时以第一档位(1)建立。通过控制电动机/发电机20以倒车档位(R)建立与第一前进扭矩比相同量值的倒车扭矩比，使得转子22和电动机轴17在仅第二制动器B2和第一离合器C1接合时沿倒车方向旋转。承载构件PC的扭矩对电动机轴17的扭矩的第二前进比仅在第一制动器B1和第一离合器C1接合时以第二档位(2)建立。承载构件PC的扭矩对电动机轴17的扭矩的第三前进比在仅第二制动器B2和第二离合器C2接合时以第三档位(3)建立。承载构件PC的扭矩对电动机轴17的扭矩的第四前进比仅在第一制动器B1和第二离合器C2接合时以第四档位(4)建立。承载构件PC的扭矩对电动机轴17的扭矩的第五前进比仅在第一离合器C1和第二离合器C2接合时以第五档位(5)建立。
在针对图1和2所述的齿轮齿数的情况下，第一扭矩比为8.3，第二扭矩比为6.0，第三扭矩比为3.22，第四扭矩比为2.5，且第五扭矩比为1.0(直接驱动)。由此第五档位在相对较低的电动机速度下允许非常高的车辆速度，例如但不限于1000转每分钟(rpm)。这有利地允许最大电动机扭矩用在高车辆速度运行中。变速器312可被控制为仅建立一些可用速度比，或所有可用速度比。
内部空腔IC大小设置为足以容纳径向地位于环齿轮构件R1、R2以外的第一和第二制动器B1、B2。内部空间62和轴向长度AL足以容纳第一离合器C1和第二离合器C2。因而，因为内部空腔IC、内部空间62和轴向长度AL具有足够的尺寸，所以用于建立单个速度变速器12或112的许多相同部件可用于建立双速和五速变速器212、212A和312。通过为电动机/发电机20提供与差速器70相同或相似的差速器和变速器12、112、212、212A或312的部件，轴线上(On-axis)蓄电池电动车可被成本有效地配置为用于许多不同应用。所示和本文所述的各种行星齿轮组40、140、240、240A和340实现动力传动系11、111、211、211A和311的灵活性和高效率。
图9显示了另一实施例的蓄电池电动车410，所述电动车具有带变速器412的动力传动系411。动力传动系411和变速器412在许多方面类似于图1、2、3、5和7的车辆10、110、210、210A、310的动力传动系11、111、211、211A、311和变速器12、112、212、212A、312。与图1、2、3、5和7中的部件相同且作用与针对图1、2、3、5和7所述的相同的部件使用相同附图标记来标记。
变速器412布置为偏离轴线(off-axis)变速器，因为半轴16A、16B的旋转轴线B平行于但是不同于电动机轴117的旋转轴线A，这被称为偏离轴线结构。电动机轴117是实心轴，或可以是套管轴，但是不像变速器12、112、212、212A、312中那样是与半轴16A同中心的。
第一组外部齿轮齿90围绕共用承载构件PC。外部齿轮齿90可以整体地形成在承载构件PC的外径处，或可以形成在环齿轮上，所述环齿轮栓接或以其他方式附接为与承载构件PC一起旋转。第一组外部齿轮齿90啮合围绕差速器承载器DC的第二组外部齿轮齿92。外部齿轮齿92可以整体地形成在差速器承载器DC上或可以形成在环齿轮上，所述环齿轮栓接或以其他方式附接为与差速器承载器DC一起旋转。如所示的，套筒94还从差速器承载器DC延伸且围绕半轴16A。套筒94可以整体地形成为差速器承载器DC的一部分或可以栓接或以其他方式连接为与差速器承载器DC一起旋转。
外部齿轮齿90、92的相对齿数可以配置为提供从承载构件PC到半轴16A、16B的额外减速(speed reduction)或最终驱动传动比。在额外减速的情况下，变速器412的许多或所有部件可小于(即制造得相对小于)变速器12、112、212、212A、312的部件，同时在半轴16A、16B处提供相同范围的输出扭矩和速度。例如，电动机/发电机20、行星齿轮组40、电动机轴117和轴承80中之任何或所有可由于这种额外减速而尺寸减小。
尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于车辆的变速器，所述车辆具有绕旋转轴线旋转的第一和第二驱动车轴半轴、具有的电动机轴平行于驱动车轴半轴的电动机/发电机、和具有的差速器承载器操作性地连接到驱动车轴半轴的差速器，变速器包括：
行星齿轮组，具有：
第一太阳齿轮构件，持续或选择性地连接到电动机轴；
塔式小齿轮，具有彼此同轴且永久地连接在一起以相同速度一致地旋转的第一和第二小齿轮；
承载构件，可旋转地支撑塔式小齿轮，使得第一小齿轮啮合第一太阳齿轮构件；
第一环齿轮构件，啮合第一和第二小齿轮中的一个；和
第二环齿轮构件，啮合第一和第二小齿轮中的另一个；和
不旋转壳体，径向地围绕第一和第二环齿轮构件；
第一制动器，能选择性地接合以将第一环齿轮构件固定到壳体；
第二制动器，能选择性地接合以将第二环齿轮构件固定到壳体；
其中承载构件能操作性地连接到差速器承载器。
2.如权利要求1所述的变速器，其中第一小齿轮的直径大于第二小齿轮；和其中第二环齿轮构件与第二小齿轮啮合。
3.如权利要求1所述的变速器，其中第一小齿轮的直径大于第二小齿轮；和其中第一环齿轮构件与第一小齿轮啮合。
4.如权利要求1所述的变速器，其中第一环齿轮构件与第一小齿轮啮合，且第二环齿轮构件与第二小齿轮啮合；
其中承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的一个比在仅第一制动器被接合时建立，且承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的另一比在仅第二制动器被接合时建立。
5.如权利要求1所述的变速器，其中行星齿轮组具有与第二小齿轮构件啮合的第二太阳齿轮构件；其中第二环齿轮构件与第二小齿轮啮合；
其中第一太阳齿轮构件连接到第二太阳齿轮构件以与之一致地旋转；和
其中承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的第一比在仅第一制动器被接合时建立，且承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的较低的第二比在仅第二制动器接合时建立。
6.如权利要求1所述的变速器，其中行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二太阳齿轮构件；其中第二环齿轮构件与第二小齿轮啮合；
所述变速器进一步包括:
第一离合器，能选择性地接合以将电动机轴连接为与第一太阳齿轮构件一致地旋转；
第二离合器，能选择性地接合以将电动机轴连接为与第二太阳齿轮构件一致地旋转；和
其中变速器能操作为通过将离合器和制动器以它们中两个的不同组合而建立承载构件的扭矩对电动机轴的扭矩的高达五个的不同前进比。
7.如权利要求1所述的变速器，其中行星齿轮组具有与第二小齿轮啮合的第二太阳齿轮构件；其中第二环齿轮构件与第二小齿轮啮合；
其中壳体限定具有第一预定直径的内部空腔；其中行星齿轮组定位在内部空腔中；且其中内部空腔容纳第一选择性地可接合的制动器和第二选择性地可接合的制动器，所述第一选择性地可接合的制动器可接合以将第一环齿轮构件固定到壳体，且第二选择性地可接合的制动器可接合以将第二环齿轮构件固定到壳体；
其中承载构件限定径向地在其内部的内部空间；和其中内部空间容纳第一离合器和第二离合器，所述第一离合器选择性地可接合以将电动机轴连接为与第一太阳齿轮构件一致地旋转，且第二离合器选择性地可接合以将电动机轴连接为与第二太阳齿轮构件一致地旋转。
8.一种用于车辆的动力传动系，所述车辆具有建立旋转轴线的第一和第二驱动车轴半轴，这两个驱动车轴半轴能绕该旋转轴线旋转；所述动力传动系包括：
电动机/发电机，具有平行于所述旋转轴线的电动机轴；
变速器，包括：
行星齿轮组，具有：
第一太阳齿轮构件，持续或选择性地连接到电动机轴；
塔式小齿轮，具有彼此同轴且永久地连接在一起以相同速度一致地旋转的第一和第二小齿轮；
承载构件，可旋转地支撑塔式小齿轮，使得第一小齿轮啮合第一太阳齿轮构件；
第一环齿轮构件，啮合第一和第二小齿轮中的一个；和
第二环齿轮构件，啮合第一和第二小齿轮中的另一个；和
不旋转壳体，径向地围绕第一和第二环齿轮构件；
第一制动器，能选择性地接合以将第一环齿轮构件固定到壳体；
第二制动器，能选择性地接合以将第二环齿轮构件固定到壳体；
差速器，具有差速器承载器，其操作性地连接到承载构件且连接到驱动车轴半轴。
9.如权利要求8所述的动力传动系，其中电动机轴包括 与第一和第二驱动车轴半轴的旋转轴线同轴的套管轴，且该套管轴与驱动车轴半轴中的一个同中心并对其围绕。
10.如权利要求8所述的动力传动系，其中电动机轴绕与第一和第二驱动车轴半轴的旋转轴线平行的不同旋转轴线旋转；且
所述变速器进一步包括:
第一组外部齿轮齿，操作性地连接到承载构件；和
第二组外部齿轮齿，操作性地连接到差速器承载器且与第一组外部齿轮齿啮合。
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