CN105452726A - 差动式发动机受控旋转动力传输设备和使用该设备的系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种旋转动力传输设备，所述旋转动力传输设备包括：输入结合器，具有第一和第二输入轴；差动式发动机，结合到第一输入轴并且将动力传输给第一输出轴。第一和第二单向轴承被结合到第一输出轴。第一扭矩转换器被结合到第一单向轴承，并且第二扭矩转换器被结合到第二单向轴承。输出结合器被结合到第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和第二输出轴。

Description

差动式发动机受控旋转动力传输设备和使用该设备的系统
技术领域
本发明的领域涉及一种旋转动力传输设备和使用该设备的系统。
背景技术
在一些情况下，负载(例如，车辆的轮子)在对于动力源(例如，内燃机)而言低效的旋转速度时可能需要动力。例如，一些车辆发动机在窄范围的旋转速度(例如，RPM)中最高效地操作。
差动式发动机可被用于在动力源的输出和负载的输入之间提供可变速度转换比。这可允许动力源以高效速度操作，该高效速度由差动式发动机转换以将需要的输入速度提供给负载。
根据一些差动式发动机设计，差动式发动机必须较大以提供较大速度转换比(无论是正的还是负的)。例如，一些差动式发动机包括用于控制由差动式发动机提供的速度转换比的电机/发电机。在这种情况下，较大速度转换比可能需要更强大(并且通常较大)的电机/发电机。
可能需要一种用于使用小的差动式发动机提供宽范围的速度转换比的系统。
发明内容
在第一方面，提供一种旋转动力传输设备。旋转动力传输设备包括第一输入轴、结合到第一输入轴的差动式发动机、第一单向轴承、第一扭矩转换器、第二单向轴承、第二扭矩转换器和第一输出结合器。差动式发动机可在第一输入轴和第一输出轴之间应用可变速度转换比。差动式发动机可被控制以将可变速度转换比设置为速度转换比的一定范围内的速度转换比，该范围包括负速度转换比和正速度转换比。第一单向轴承可被结合到第一输出轴。第一扭矩转换器可被结合到第一单向轴承。当第一单向轴承由沿第一方向旋转的第一输出轴驱动时，或者当第一输出轴由第一单向轴承驱动以沿与第一方向相反的第二方向旋转时，第一单向轴承可在第一输出轴和第一扭矩转换器之间传输动力。第二单向轴承可被结合到第一输出轴。第二扭矩转换器可被结合到第二单向轴承。当第一单向轴承由沿第二方向旋转的第一输出轴驱动时，或者当第一输出轴由第一单向轴承驱动以沿第一方向旋转时，第二单向轴承可在第一输出轴至第二扭矩转换器之间传输动力。第一输出结合器可被结合到第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和第二输出轴。
旋转动力传输设备还可包括：输入结合器，具有第一输入轴和第二输入轴；多端口差动器，具有两个输入端口和第一输出端口，输入端口之一结合到第二输出轴，并且输入端口之一结合到第二输入轴；和第三输出轴，结合到多端口差动器的第一输出端口。
输入结合器和输出结合器之一或二者可以是差动或周转齿轮。多端口差动器可以是差动齿轮箱和周转齿轮之一。
多端口差动器可使第三输出轴按照作为第二输出轴和第二输入轴的速度的算术和的速度旋转。
多端口差动器可将除1:1之外的扭矩转换比应用于多端口差动器的输入端口和第一输出端口中的一个或多个。
旋转动力传输设备还可包括：第二输出结合器，结合到第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和第四输出轴，其中所述多端口差动器包括结合到第四输出轴的第三输入端口。
旋转动力传输设备还可包括：第一中间结合器，将第一扭矩转换器的输出结合到第一和第二输出结合器中的每个输出结合器；和第二中间结合器，将第一扭矩转换器的输出结合到第一和第二输出结合器中的每个输出结合器。
第一中间结合器可提供对从第一扭矩转换器的输出到第一和第二输出结合器之一的动力的传输的控制，并且第二中间结合器可提供对从第二扭矩转换器的输出到第一和第二输出结合器之一的动力的传输的控制。
与第二输出结合器相比，第一输出结合器可具有不同扭矩转换比。
多端口差动器的三个输入端口和第一输出端口中的一个或多个可以是下面情况的一个或多个：可选择性地锁住以及可选择性地断开连接。
多端口差动器的至少两个端口可在运动学上彼此相关。
多端口差动器可将不同扭矩转换比应用于多端口差动器的输入和输出端口中的两个或更多端口。
旋转动力传输设备还可包括：多个输出结合器，包括第一输出结合器，其中所述多个输出结合器中的每个输出结合器被结合到第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和包括第二输出轴的多个输出轴中的不同的一个输出轴，并且其中多端口差动器包括多个输入端口，所述多个输入端口包括所述两个输入端口，并且所述多个输入端口中的每个输入端口被结合到所述多个输出轴中的不同的一个输出轴。
旋转动力传输设备还可包括：多个中间结合器，其中所述多个中间结合器中的每个中间结合器将第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和所述多个中间结合器中的一个中间结合器的输出之一结合到所述多个输出结合器中的一个输出结合器和所述多个中间结合器中的一个中间结合器之一。
所述多个中间结合器中的每个中间结合器控制从第一和第二扭矩转换器之一的输出到第一和第二输出结合器之一的动力的传递。
旋转动力传输设备还可包括：输入结合器，将第一输入轴结合到差动式发动机；和输出结合器，将第三输出轴结合到差动式发动机。
输入结合器可提供对从第一输入轴到差动式发动机的动力的传递的控制，并且输出结合器可提供对从第三输出轴到差动式发动机的动力的传递的控制。
多端口差动器可包括多个输出端口，所述多个输出端口包括第一输出端口。
旋转动力传输设备还可包括：输入结合器，结合到第一输入轴和第二输入轴；多端口差动器，具有多个输入端口和多个输出端口，其中输入端口之一结合到第二输出轴，并且输入端口中的不同输入端口结合到第二输入轴；第三输出轴，结合到多端口差动器的输出端口之一；和第二输出结合器，将第三输出轴结合到差动式发动机。
输入结合器可在车辆的发动机以及第一和第二输入轴之间传输动力，并且第三输出轴可将动力传输给车辆的一个或多个轮子。
在另一方面，提供一种车辆。该车辆包括主发动机和至少一个动力传输设备。每个动力传输设备可包括：输入结合器、差动式发动机、第一单向轴承、第一扭矩转换器、第二单向轴承、第二扭矩转换器、第一输出结合器、多端口差动器和第三输出轴。输入结合器可具有第一输入轴和第二输入轴。输入结合器可在主发动机以及第一和第二输入轴之间传输动力。差动式发动机可在第一输入轴和第一输出轴之间应用可变速度转换比。差动式发动机可被控制以将可变速度转换比设置为速度转换比的一定范围内的速度转换比，该范围包括负速度转换比和正速度转换比。第一单向轴承可被结合到第一输出轴。第一扭矩转换器可被结合到第一单向轴承。当第一单向轴承由沿第一方向旋转的第一输出轴驱动时，或者当第一输出轴由第一单向轴承驱动以沿与第一方向相反的第二方向旋转时，第一单向轴承可在第一输出轴和第一扭矩转换器之间传输动力。第二单向轴承可被结合到第一输出轴。第二扭矩转换器可被结合到第二单向轴承。当第一单向轴承由沿第二方向旋转的第一输出轴驱动时，或者当第一输出轴由第一单向轴承驱动以沿第一方向旋转时，第二单向轴承可在第一输出轴和第二扭矩转换器之间传输动力。第一输出结合器可被结合到第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和第二输出轴。多端口差动器可具有两个输入端口和第一输出端口。输入端口之一可被结合到第二输出轴，并且输入端口之一可被结合到第二输入轴。第三输出轴可被结合到多端口差动器的第一输出端口。
车辆还可包括至少一个轮子。所述至少一个轮子中的每个轮子可被结合到用于在主发动机和该轮子之间传输动力的所述至少一个动力传输设备中的不同动力传输设备的第三输出轴。
在另一方面，提供一种旋转动力传输设备。该设备可包括：第一、第二和第三输入轴；结合器，结合第一、第二和第三输入轴；和差动式发动机，结合到第一轴。差动式发动机可在第一输入轴和第一输出轴之间应用可变速度转换比。差动式发动机可被控制以将可变速度转换比设置为速度转换比的一定范围内的速度转换比，该范围包括负速度转换比和正速度转换比。多端口差动器可具有结合到第二输入轴的第一输入端口、结合到第一输出轴的第二输入端口和输出端口。输出轴可被结合到多端口差动器的输出端口。
该设备还可包括：扭矩转换器，结合到第一输出轴和多端口差动器的第一输入端口。
该设备还可包括：多个输出结合器，其中所述多个输出结合器中的每个输出结合器被结合到第一输出轴和多个第二输出轴中的不同第二输出轴，并且其中多端口差动器包括多个输入端口，所述多个输入端口包括第二输入端口，并且所述多个输入端口中的每个输入端口被结合到所述多个第二输出轴中的不同第二输出轴。
在另一方面，存在一种差动式发动机受控设备的网络。该网络可包括多个差动式发动机受控设备。每个差动式发动机受控设备可包括：第一输入轴；差动式发动机，结合到第一输入轴、第一单向轴承、第一扭矩转换器、第二单向轴承、第二扭矩转换器和第一输出结合器。差动式发动机可包括用于发送和接收网络信号的控制器。差动式发动机可在第一输入轴和第一输出轴之间应用可变速度转换比。差动式发动机可被控制以将可变速度转换比设置为速度转换比的一定范围内的速度转换比，该范围包括负速度转换比和正速度转换比。第一单向轴承可被结合到第一输出轴。第一扭矩转换器可被结合到第一单向轴承。当第一单向轴承由沿第一方向旋转的第一输出轴驱动时，或者当第一输出轴由第一单向轴承驱动以沿与第一方向相反的第二方向旋转时，第一单向轴承可在第一输出轴和第一扭矩转换器之间传输动力。第二单向轴承可被结合到第一输出轴。第二扭矩转换器可被结合到第二单向轴承。当第一单向轴承由沿第二方向旋转的第一输出轴驱动时，或者当第一输出轴由第一单向轴承驱动以沿第一方向旋转时，第二单向轴承可在第一输出轴至第二扭矩转换器之间传输动力。第一输出结合器可被结合到第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和第二输出轴。所述多个差动式发动机受控设备中的每个差动式发动机受控设备的差动式发动机的控制器可通过网络信号来与所述多个差动式发动机受控设备中的至少一个其它差动式发动机受控设备的差动式发动机的控制器通信。
附图说明
图1是根据至少一个实施例的差动式发动机受控传输设备的方框图；
图2A是可被用于图1的差动式发动机受控传输设备的差动式发动机的方框图；
图2B是可被用于图2A的差动式发动机的差动齿轮箱；
图3是根据至少一个实施例的3端口差动式发动机受控传输设备的方框图；
图4是根据至少一个实施例的4端口差动式发动机受控传输设备的方框图；
图5是可被用于图4的4端口差动式发动机受控传输设备的4端口差动器；
图6是根据至少一个实施例的N端口差动式发动机受控传输设备的方框图；
图7是根据另一实施例的N端口差动式发动机受控传输设备的方框图；
图8是根据另一实施例的N端口差动式发动机受控传输设备的方框图；
图9是根据至少一个实施例的N+M端口差动式发动机受控传输设备的方框图；
图10是根据另一实施例的N+M端口差动式发动机受控传输设备的方框图；
图11是根据至少一个实施例的差动式发动机受控传输设备的方框图；
图12显示了表示根据至少一个实施例的联网差动式发动机受控传输设备的系统的方框图；
图13显示了根据至少一个实施例的2轮动力传动系的方框图；
图14显示了根据至少一个实施例的4轮动力传动系的方框图；
图15显示了根据另一实施例的差动式发动机受控传输设备的方框图；
图16显示了根据另一实施例的差动式发动机受控传输设备的方框图；
图17显示了根据另一实施例的差动式发动机受控传输设备的方框图；
图18显示了根据另一实施例的差动式发动机受控传输设备的方框图；和
图19显示了根据另一实施例的差动式发动机受控传输设备的方框图。
具体实施方式
在本申请中描述了许多实施例，并且仅为了说明性目的而提供所述许多实施例。描述的实施例不应该在任何意义上是限制性的。从这里的公开容易清楚地知道，本发明广泛地适用于许多实施例。本领域技术人员将会意识到，可在不脱离这里公开的教导的情况下在具有修改和改变的情况下实施本发明。虽然可参照一个或多个特定实施例或附图描述本发明的特定特征，但应该理解，这种特征不限于描述它们所参照的所述一个或多个特定实施例或附图中的使用。
除非另外明确地指出，否则术语“实施例”、“一个或多个实施例”、“一些实施例”和“一个实施例”表示“本发明的一个或多个(但并非全部)实施例”。
术语“包括”、“包含”及其变型表示“包括但不限于”。除非另外明确地指出，否则项的列表并不意味着任何或全部项相互排斥。除非另外明确地指出，否则术语“一个”和“该”表示“一个或多个”。
具有彼此通信的几个部件的实施例的描述并不意味着需要所有这种部件。相反地，描述各种可选部件以表示本发明的各种可能的实施例。
如这里和权利要求中所使用，形容词“输入”和“输出”不定义通过应用该形容词的元件的动力传递的方向。例如，“输入”端口的功能可局限于接收动力输入，局限于传送动力输出，或者既包括接收动力输入又包括传送动力输出。
图1显示了根据至少一个实施例的差动式发动机受控传输设备100的方框图。在示出的例子中，设备100包括差动式发动机102。如图中所示，差动式发动机102从第一输入轴104接收速度和扭矩的输入，并且选择性地将速度和扭矩输出给第一输出轴106。第一输出轴106被示出为结合到第一单向轴承108和第二单向轴承110。在至少一个实施例中，当第一输出轴106沿第一方向旋转时，第一单向轴承108将速度和扭矩传输给第一扭矩转换器112，并且当第一输出轴106沿与第一方向相反的第二方向旋转时，第二单向轴承110将速度和扭矩传输给第二扭矩转换器114。
扭矩转换器(诸如，第一扭矩转换器112和第二扭矩转换器114)的扭矩/速度转换比可表示为输出扭矩与输入扭矩之比，或表示为输入速度与输出速度之比。可选地，第一扭矩转换器112和第二扭矩转换器114具有不同扭矩转换比。在一个例子中，第一和第二扭矩转换器112具有1:1的扭矩转换比，并且第二扭矩转换器114具有5:1的扭矩转换比。
第一扭矩转换器112和第二扭矩转换器114被示出为包括输出113和115，输出113和115中的每一个通过第一输出结合器118而结合到第二输出轴116。第一输出结合器118能够是任何合适的结合器(诸如，例如差动齿轮箱或行星齿轮组)。在至少一个实施例中，第一输出结合器118以算数方式组合输出轴113和115的输出速度。例如，当第一输出轴106旋转时，第一单向轴承108和第二单向轴承110之一将会被接合并且一个单向轴承将会空转。然后，第一扭矩转换器112的输出113和第二扭矩转换器114的输出115之一将会具有非零速度，并且一个输出会具有零速度。在这个例子中，第一输出结合器118(例如，差动齿轮箱)按照第一扭矩转换器112的输出113和第二扭矩转换器114的输出115的零输出速度和非零输出速度的算术组合(即，按照非零速度)使第二输出轴116旋转。因此，第二输出轴116的速度和扭矩可对应于输出113和115的非零输出速度和扭矩的算术组合。
第一输出结合器118可在输入113和115中的每个输入与第二输出轴116之间提供一个或多个静态或可变扭矩转换比。在一个例子中，输入113被构造为与第二输出轴116提供3:1扭矩转换比(当输入115不旋转时)，并且输入115被构造为与第二输出轴116提供5:1扭矩转换比(当输入113不旋转时)。在至少一个实施例中，一个或多个扭矩转换比是负的(例如，-1:1)以使从输入轴113或115向第二输出轴116传输的旋转的方向反转。
输入轴113和115之一或二者可被选择性地锁住以阻止该轴旋转。在一个例子中，以电气方式、以机械方式或以液压方式实现的制动器可被结合到输入轴113和115中的一个或多个输入轴以阻止该输入轴的旋转。
输入轴113和115之一或二者以及第二输出轴116可选择性地与第一输出结合器118断开连接以阻止扭矩和速度的传递。在一个例子中，输入轴113和115中的一个或多个输入轴以及第二输出轴116能够以机械方式与第一输出结合器118分离。
如这里以及权利要求中所使用，结合器可以是能够在一个或多个旋转输入以及一个或多个旋转输出之间传输动力的任何合适的装置。说明性例子包括差动齿轮箱、行星齿轮组和差动式发动机。结合器可包括一个或多个制动器以施加用于使结合器的一个或多个输入和输出减速或停止的扭矩。另外，结合器可包括一个或多个离合器以与结合器的一个或多个输入和输出断开连接。结合器可包括用于选择性地驱动制动器和/或离合器的一个或多个控制信号输入。在一些情况下，结合器可包括磁性齿轮，磁性齿轮能够施加固定或可变结合力。结合器的所有输入和输出或其任何子集可包括相同或不同的固定或可变速度或扭矩转换比。每个输入和输出的速度或扭矩转换比可以是正的、负的或者可变地正的或可变地负的。结合器可包括用于选择性地设置结合器的输入和输出的速度或扭矩转换比中的一个或多个的一个或多个控制信号输入。这里包括超过一个结合器的实施例可包括全部相同的结合器或多个不同的结合器。另外，一个结合器可被结合到另一结合器，并且通过这种结合，一个结合器可表现出对所述另一结合器的控制。例如，一个结合器的输入或输出可与另一结合器的输入或输出连接。
在至少一个实施例中，差动式发动机102能够控制以选择性地使第一输出轴106沿预期方向并且按照预期速度旋转。第一输出轴106的旋转方向可被控制以选择性地接合第一单向轴承108和第二单向轴承110之一，并且因此使用第一扭矩转换器112和第二扭矩转换器114中的选择的一个。
图2A显示了可被用于图1的差动式发动机受控传输设备的差动式发动机10的方框图。在例如第6,461,266号美国专利和第6,726,588号美国专利中描述了至少一个合适的差动式发动机，其全部内容通过引用包含于此。
如图中所示，差动式发动机10在输入轴12和输出轴14之间提供可变速度转换比。在许多情况下，旋转输入源(例如，汽油或电机)的最高效的输出速度和扭矩可能与环境需要的速度和扭矩不对应。例如，传统车辆中的许多发动机在特定速度(例如，2000RPM)最高效地操作，在该特定速度，存在最佳扭矩和马力。在至少一个实施例中，差动式发动机10可允许输出轴14按照独立于输入轴12的速度的速度旋转。这可允许旋转输入源(未示出)按照最佳高效速度驱动轴12，该最佳高效速度由差动式发动机10可变地转换以使输出轴14按照环境需要的速度旋转。
在一些情况下，可按照不一致的速度和扭矩驱动输入轴12。在一个例子中，输入轴12由组合的旋转输入源(诸如，电机和汽油发动机)驱动。差动式发动机10可被控制以将可变速度转换比应用于输入速度从而在输出轴14产生满足环境的需要的稳定输出速度。
在示出的例子中，差动式发动机10包括第一差动齿轮箱16和第二差动齿轮箱18。输入轴12被结合到第一差动齿轮箱16，并且输出轴14被结合到第二差动齿轮箱18。
现在参照图2A和2B。图2B显示了可被用于差动式发动机10的差动齿轮箱50的例子。例如，差动齿轮箱16和18之一或二者可包括差动齿轮箱50。在替代实施例(未示出)中，差动齿轮箱16和18之一或二者可包括例如周转齿轮、具有固定或可变结合力的磁性齿轮或另一差动式发动机。如图中所示，差动齿轮箱50包括三个轴52、54和56。这些轴中的至少一个是驱动输入轴，并且这些轴中的至少一个是从动输出轴。
在示出的例子中，直角轴52延伸通过齿轮58中的开口和锥齿轮60中的开口。齿轮58和60能够围绕轴52自由地旋转。锥齿轮60与锥齿轮62和64啮合。如图中所示，锥齿轮62和齿轮58被结合以同步地旋转。类似地，在这个例子中，锥齿轮64和齿轮66被示出为结合以同步地旋转。齿轮58与齿轮68啮合，齿轮68与轴54同步地旋转。齿轮66与齿轮70啮合，齿轮70与轴56同步地旋转。
第一差动齿轮箱16被示出为结合到输入轴12以及两个输出轴20和22。在这个例子中，输入轴12的旋转可用于沿相同方向驱动两个输出轴20和22，如箭头21和23所示。在一个例子中，通过将轴52用于输入轴12并且将轴54和56用于输出轴20和22，差动齿轮箱50被构造为用作第一差动齿轮箱16。在这个例子中，沿箭头72的方向的输入轴52的旋转使锥齿轮60围绕轴74沿相同方向旋转。然后，锥齿轮60使齿轮62和64旋转，齿轮62和64驱动齿轮58和66以旋转，全都沿箭头72的方向旋转。在这个例子中，使齿轮58沿箭头72的方向旋转驱动齿轮68和输出轴54以沿相反方向旋转，如箭头76所示。此外，在这个例子中，使齿轮66沿箭头72的方向旋转驱动齿轮70和轴56以沿相反方向旋转，如箭头78所示。如图中所示，输出轴54和56沿相同方向旋转。然而，可选地，例如，通过添加惰轮，输出轴54和56沿相反方向旋转。
在被构造用于第一差动齿轮箱16的差动齿轮箱50的例子中，输出轴54和56的相对旋转速度取决于应用于每个轴54和56的负载或阻扭矩。在基线例子中，如果相等的阻扭矩(例如，没有扭矩)被应用于每个输出轴54和56，则锥齿轮60将会与齿轮62和64同步地围绕轴线74旋转，由此按照基线速度驱动轴54和56。与这个基线例子相比，如果轴54或56之一具有比另一个轴54或56大的负载，则带有该负载的轴54或56将会旋转得比它的基线速度慢，并且另一个轴54或56将会旋转得比它的基线速度快。
例如，如果一个轴54或56完全停止旋转，则来自输入轴52的所有速度和扭矩被传递给另一个输出轴54或56。在这个例子中，停滞的轴54或56的锥齿轮62或64不旋转。当锥齿轮60围绕轴线74枢转时，因为锥齿轮60的齿以滚动方式接合停滞的轴54或56的静止锥齿轮62或64，所以锥齿轮60被迫围绕它自己的轴线旋转。锥齿轮60围绕轴线74的旋转及其围绕它自己的轴线的旋转的组合驱动自由锥齿轮62或64以按照比其基线速度快的速度旋转。
在图2A的例子中，差动式发动机10包括电机/发电机28和30。如图中所示，电机/发电机28被结合到输出轴20并且能够用作电机以减少输出轴20上的负载或用作发电机以增加输出轴20上的负载。类似地，电机/发电机30被结合到输出轴22并且能够用作电机以减少输出轴22上的负载或用作发电机以增加输出轴22上的负载。如以上所讨论，能够通过选择性地控制输出轴20和22的相对负载来控制输出轴20和22的旋转速度之差。如图中所示，电机/发电机28和30提供对输出轴20和22的相对负载的控制。
第二差动齿轮18也可包括第二差动齿轮箱50，第二差动齿轮箱50具有与以上第一差动齿轮16的例子相比相反的输入和输出。在这个例子中，齿轮箱50包括输入轴54和56以及输出轴52。如图中所示，驱动输入轴54和56使锥齿轮62和64旋转。如图中所示，锥齿轮60和输出轴52将会按照锥齿轮62和64的旋转速度之和的一半旋转。例如，如果锥齿轮62和64按照相同速度但沿相反方向旋转，则锥齿轮60和输出轴52将不会围绕轴线74旋转。替代地，锥齿轮60将会仅围绕它自己的轴线旋转。因此，在图2A的例子中，能够通过选择性地控制输入轴24和26的相对速度来控制输出轴14的输出速度和方向。在另一例子中，如果锥齿轮62和64按照相同速度沿相同方向旋转，则锥齿轮60和输出轴52将会按照相同速度和方向围绕轴线74旋转。通过电机/发电机28和30之一应用足够的能量以使结合到该电机/发电机28或30的轴21或23的旋转的方向反转，可实现这一点。
在示出的例子中，输出轴20被结合到输入轴24，以使得它们按照相同速度并且沿相同方向旋转。另外，输出轴22被示出为通过换向齿轮32而结合到输入轴26，以使得输入轴26按照与输出轴22相同的速度但沿相反方向旋转。换向齿轮32可以是使旋转的方向反转的任何合适的齿轮或齿轮组。在最简单的例子中，换向齿轮32是一对啮合的正齿轮。
由于在示出的例子中输出轴20和22沿相同方向旋转，所以输入轴24和26沿相反方向旋转。在被构造用于第二差动齿轮箱18的差动齿轮箱50的例子中，轴54和56沿相反方向的旋转使锥齿轮62和64沿相反方向旋转。回想在示出的例子中输出轴52按照锥齿轮62和64的速度之和的一半旋转，在这个例子中，输出轴52沿具有较快旋转速度的锥齿轮62或64的方向旋转。然后，返回到图2A，能够通过控制输入轴24和26的相对速度来选择输出轴14的方向(和速度)。在示出的例子中，通过使用电机/发电机28和30选择性将负载应用于输出轴20和22来实现这一点，其中来自用作发电机的电机/发电机28和30之一的能量由控制器34转换成一定能级，该能级能够驱动电机/发电机28和30中的另一个以用作电机，从而在它连接到的轴20或22上时对轴20或22提供附加旋转力。这可允许由电机/发电机28或30之一从它连接到的轴20或22的负载产生的能量保持在该设备内。然后，这可避免需要外部能量产生图2A中示出的差动式发动机10的“输入”和“输出”之间的速度的变化。
差动式发动机10包括控制器34。如图中所示，控制器34例如以电气方式、以液压方式或以机械方式控制电机/发电机30选择性地将负载应用于输出轴20和22，并且由此控制输出轴14的速度和方向。以这种方式，差动式发动机10提供可变速度转换。在示出的例子中，控制器34从例如输出轴14上的一个或多个扭矩和速度传感器(未示出)接收控制信号36。例如，可从车辆的速度计接收控制信号36。作为反馈环，控制器34可参考控制信号36以控制电机/发电机28和30实现环境需要的在输出轴14的输出速度。
在至少一个实施例中，多个差动式发动机10可彼此通信以协调它们各自的输出轴14的速度和扭矩。例如，控制器34可向其它差动式发动机10发送网络信号42和从其它差动式发动机10接收网络信号42。
返回到图1，在至少一个实施例中，设备100可相反地操作。例如，第二输出轴116可以是输入，第一输入轴104可以是输出。结合器118可通过单向轴承108和110之一(以及对应的扭矩转换器112或114)从沿第一方向旋转的第二输出轴116向差动式发动机102传输动力，并且通过单向轴承108和110中的另一个(以及对应的扭矩转换器112或114)从沿第二方向旋转的第二输出轴116向差动式发动机102传输动力。
通常，当由单向轴承结合到的轴沿一个方向驱动该单向轴承时，或者当沿驱动单向轴承结合到的轴的相反方向驱动单向轴承时，单向轴承传输动力。在一些情况下，独立于第二输出轴116的方向性，结合器118可控制针对轴113和115的输出的方向性。结合器118还可制动或以其它方式分离不应该通过其传递动力的输出轴113或115通或者以其它方式控制针对输出轴113和/或115的动力的传递。在一些实施例中，结合器118具有用于控制信号的输入，该控制信号指示结合器118选择性地通过扭矩转换器112和114之一传递动力。
图3显示了根据至少一个实施例的3端口差动式发动机受控传输设备150的方框图。在示出的例子中，设备150包括输入轴152，输入轴152由输入结合器154结合到第二输入轴156以及由第一输入轴104结合到设备100。输入结合器154能够是任何合适的装置(诸如，差动齿轮箱50或另一差动或周转齿轮)，该装置能够在第一输入轴104和第二输入轴156之间划分输入152的旋转动力。
如图中所示，第二输入轴156和设备100的第二输出轴116由3端口差动器160结合到第三输出轴158。3端口差动器160例如可包括差动齿轮，诸如差动齿轮箱50。在替代实施例中，3端口差动器160可包括具有星形轮、多个行星齿轮和环形齿轮的周转齿轮(未示出)。在这种情况下，星形轮、用于行星齿轮的支架和环形齿轮中的每一个可提供可连接到输入轴或输出轴的端口。例如，第二输入轴156和第二输出轴116可连接到星形轮、支架和环形齿轮中的两个，第三输出轴158可连接到星形轮、支架和环形齿轮中的第三个。在至少一个实施例中，第三输出轴158按照作为第二输入轴156和第二输出轴116的速度的算术和的速度旋转。可选地，3端口差动器160被构造为向连接到第二输入轴156和第二输出轴116的3端口差动器160的端口提供扭矩转换比。
在操作中，设备150能够通过控制差动式发动机102和第一输出结合器118来将第三输出轴158的输出速度从零改变至大于在152的输入速度。在第一例子中，来自差动式发动机102的第一输出轴106被控制或允许空转(不管轴104是沿任一方向旋转还是停止，能够实现这一点)，从而第二输出轴116能够空转，并且标称负载被应用于第三输出轴158。在这个例子中，在第三输出轴158的输出速度是零(或者如果由负载驱动，则可能不是零)，并且如果第三输出轴158处于零速度，则来自输入152的全部输入动力(速度和扭矩的乘积)传送到第二输入轴156，并且传送到空转的第二输出轴116(但在第二输出轴116上没有负载的情况下，可能不存在动力的抽取)。
在第二例子中，第一输出结合器118应用制动以锁住第二输出轴116的旋转，或者差动式发动机102通过结合器118应用制动扭矩以阻止轴116旋转或其它组合，或者通过结合器118应用阻止轴116转动的扭矩。在这个例子中，在第三输出轴158的输出速度等于第二输入轴156的速度除以应用于第二输入轴156的任何扭矩转换比。
在第三例子中，第一输出结合器118将轴113和/或轴115的旋转速度结合到第二输出轴116。在这个例子中，与第一例子相比，设备100将阻旋转扭矩应用于第二输出轴116，使第二输出轴116的旋转速度减速，并且第三输出轴158按照以上第一和第二例子之间的速度旋转。
在第四例子中，第一输出结合器118将轴113和/或轴115的旋转速度结合到第二输出轴116。在这个例子中，当第二输出轴116像第一例子中一样空转时，设备100沿与第二输出轴116的旋转方向相反的方向将旋转扭矩应用于第二输出轴116。第三输出轴158按照比第一例子大的速度旋转。
在至少一个实施例中，与仅使用差动式发动机102相比，设备150结合可选择的第一扭矩转换器112和第二扭矩转换器114以及3端口差动器160使用差动式发动机102，以提供更宽或放大的范围的速度和扭矩转换比。在至少一些差动式发动机中，速度和扭矩转换比受到其电机/发电机的尺寸的限制。因此，对于给定尺寸的差动式发动机(诸如，差动式发动机102)，可存在有限范围的速度和扭矩转换比。在至少一个实施例中，设备150通过选择性地结合差动式发动机102与第一扭矩转换器112和第二扭矩转换器114来扩大扭矩转换比的范围。第一扭矩转换器112和第二扭矩转换器114可提供能够放大由差动式发动机102提供的扭矩转换比的机械扭矩转换比。与仅使用差动式发动机102相比，这可允许设备150使用较小并且可能较便宜的差动式发动机102产生预期范围的扭矩转换比。
图4显示了根据至少一个实施例的4端口差动式发动机受控传输设备200的方框图。利用与上述元件相同的标号识别的设备200的元件类似于那些元件。如图中所示，设备200包括4端口差动器202。在至少一个实施例中，设备200可对输入152和第三输出轴204之间的扭矩转换比提供更精细的控制(更粒度化地控制)。
在示出的例子中，输入轴152被结合到输入结合器154，输入结合器154在第二输入轴156和差动式发动机102的第一输入轴104之间划分输入动力(即，速度和扭矩)。在这个例子中，4端口差动器202从第二输入轴156以及结合到第一输入轴104的第二输出轴206和第四输出轴208接收输入。如以上参照图1至3所述，基本上描述了第一输入轴104以及第一扭矩转换器112和第二扭矩转换器114的输出轴113和115之间的元件。
如图中所示，第一扭矩转换器112的输出轴113的动力能够经第一中间结合器210、第一输出结合器212和第二输出结合器214被结合到第二输出轴206和第四输出轴208中的任一个或二者。类似地，第一扭矩转换器112的输出轴115的动力能够经第一中间结合器216、第一输出结合器212和第二输出结合器214被结合到第二输出轴206和第四输出轴208中的任一个或二者。在至少一个实施例中，结合器210、212、214和216可类似于上述第一输出结合器118。在一个例子中，第一中间结合器210可在它的两个输出中的每个输出包括可控制动器和/或离合器或其它装置，以控制第二输出轴206和第四输出轴208以及轴113之间的动力的传递。类似地，第二中间结合器216可在它的两个输出中的每个输出包括可控制动器和/或离合器或其它装置，以控制第二输出轴206和第四输出轴208以及轴115之间的动力的传递。
在上述例子中，通过差动式发动机102和多达六个或更多路径中的任何路径，实现输入轴104和4端口差动器202之间的动力的传递的控制。在一个例子中，第一输入轴104的动力可通过第一扭矩转换器112传递给第二输出轴206和第四输出轴208之一或二者，或者通过第二扭矩转换器114传递给第二输出轴206和第四输出轴208之一或二者。4端口差动器202可被构造为具有传动装置以便为连接到第二输出轴206和第四输出轴208的每个端口提供不同的扭矩转换比。每个路径可提供不同的扭矩转换比(或可提供扭矩转换比的潜在范围)。这可允许通过选择的路径的扭矩转换比来放大通过差动式发动机102控制的可用的可变速度转换比和扭矩输出的范围。在一些情况下，一个或多个路径的扭矩转换比的范围可交叠或者相同。可选地，4端口差动器202的一个或多个端口能够被选择性地锁住(即，阻止旋转)或断开连接(“空转”，即自由地旋转而不传输动力)。
在示出的例子中，4端口差动器202可为用于第二轴206和第四轴208的每个端口提供相同或不同的扭矩转换比。在至少一个实施例中，4端口差动器202是串联连接的一对3端口差动齿轮箱。图5显示了可被用于设备200的4端口差动器300。例如，4端口差动器202可包括图5中示出的4端口差动器300。在示出的例子中，4端口差动器300包括与第二差动齿轮箱50b(利用“b”注释部件标签)串联连接的第一差动齿轮箱50a(利用“a”注释部件标签)。如图中所示，第一差动齿轮箱50a的输出52a驱动第二差动齿轮箱50b的输入54b。差动器300的四个端口是轴54a、56a、56b和52b。在替代实施例中，4端口差动器202可包括串联连接的两个周转齿轮组(未示出)。例如，每个周转齿轮组可包括三个端口：太阳齿轮、连接多个行星齿轮的支架和环形齿轮。每个行星齿轮组的端口可被互连，并且每个行星齿轮组的其余两个端口可提供四个可用端口。
在一个例子中，4端口差动器300被构造用于设备200的4端口差动器202。在这个例子中，轴54a、56a和56b对应于轴156、206和208，并且轴52b对应于第三输出轴204。在至少一个实施例中，能够选择齿轮68a、70a和70b的相对尺寸以选择每个输入端口的扭矩转换比。还可选择其它参数(诸如，齿轮58a、70a和66b的尺寸)以选择四个端口中的每个端口的扭矩转换比。
图6显示根据另一实施例的N端口差动式发动机受控传输设备的方框图。利用与上述元件相同的标号识别的设备400的元件类似于那些元件。如图中所示，设备400包括具有N个端口(例如，3个或更多端口)的N端口差动器402，所述N个端口可提供用于从第一输入轴104向N端口差动器402传递动力的多个路径。在至少一个实施例中，这可对输入152和第三输出轴204之间的扭矩转换比提供更精细的控制。
在示出的例子中，来自第一输入轴104的动力被结合到N端口差动器402的(N-2)个端口中的一个或多个端口。如图中所示，如以上所讨论，来自第一输入轴104的动力能够通过差动式发动机102根据第一输出轴106的旋转方向被传递给第一扭矩转换器112和第二扭矩转换器114之一。如图中所示，输出轴113和115能够被选择性地结合到N端口差动器402的(N-2)个端口中的一个或多个端口，所述一个或多个端口能够提供从输出轴113和115中的每个输出轴到N端口差动器402的许多不同路径。N端口差动器402的(N-2)个端口中的每个端口可以可选地提供不同的扭矩转换比。可选地，N端口差动器402的一个或多个端口能够被选择性地锁住(即，阻止旋转)，断开连接(“空转”，即自由地旋转而不传输动力)或按照受控速度旋转。
总之，示出的例子能够提供用于从第一输出轴106向N端口差动器402传递动力的许多路径。如图中所示，差动式发动机设备400包括多个中间结合器404a和输出结合器404b，所述多个中间结合器404a和输出结合器404b能够被控制以选择性地将输出轴113和115结合到N端口差动器402的(N-2)个端口中的一个或多个端口。结合器404a和404b可类似于上述第一输出结合器118。同样，每个结合器404a和404b可不同于任何其它结合器404a和404b。在一个例子中，结合器404a或404b包括用于使结合器404a或404b的一个或多个输出的旋转减速、停止或断开连接的一个或多个以电气方式、以机械方式或以液压方式驱动的制动器和/或离合器。
在至少一个实施例中，由差动式发动机102和N端口差动器402之间的每个路径提供不同扭矩转换比(或扭矩转换比的范围)(例如，包括(N-2)个端口的扭矩转换比)。这可允许使用能够提供有限范围的速度和扭矩转换比的较小并且可能较便宜的差动式发动机102。例如，通过将差动式发动机102上的速度和扭矩转换比乘以选择的路径的扭矩转换比，速度和扭矩转换比的有限范围可扩大至宽的范围。
图7显示了根据另一实施例的N端口差动式发动机受控传输设备500的方框图。利用与上述元件相同的标号识别的设备500的元件类似于那些元件。如图中所示，类似于设备400，传输设备500包括具有N个端口(例如，3个或更多端口)的N端口差动器402。
在示出的例子中，来自输入轴152或第三输出轴204之一的至少一些动力能够被结合到差动式发动机102。输入轴152被示出为通过输入开/关结合器502并且可选地通过扭矩转换器504而结合到差动式发动机102的第一输入轴104。类似地，第三输出轴204被示出为通过输出开/关结合器506并且可选地通过扭矩转换器508而结合到第一输入轴104。在至少一个实施例中，开/关结合器具有至少两个模式。在第一模式下，结合器能够允许动力从输入轴传递到输出轴。在第二模式下，结合器能够阻止至少输入轴的旋转(例如，通过制动或分离离合器或其它装置)。
结合器511将第三输出轴204、输出轴510和输出结合到开/关结合器506。在前两个例子中，输入开/关结合器502接通并且输出开/关结合器506断开。在第一例子中，结合器154在第一输入轴104和第二输入轴156之间划分经输入轴152传递的动力。在这个例子中，经输入轴152传递的基本上所有动力通过N端口差动器402、第三输出轴204和结合器511而被传输给输出轴510。在第二例子中，输入轴152通过第二输入轴156将动力传递给N端口差动器402，并且在经由第三输出轴204的输出轴510和经由差动式发动机102的结合器154之间划分进入到N端口差动器402中的动力。结合器154向第二输入轴156传递输入轴152和差动式发动机102的组合动力。
在两个另外的例子中，输入开/关结合器502断开并且输出开/关结合器506接通。在第三例子中，来自输入轴152的所有动力被引导至N端口差动器402，并且在输出轴口510与经由开/关输出结合器506和差动式发动机102的N端口差动器402之间划分来自第三输出轴204的动力。在第四例子中，来自输入轴152的所有动力被引导至N端口差动器402，并且在第三输出轴204和差动式发动机102之间划分来自N端口差动器402的动力。来自第三输出轴204和差动式发动机102的动力由结合器511组合并且在输出轴510输出。
图8显示了根据另一实施例的N端口差动式发动机受控传输设备600的方框图。利用与上述元件相同的标号识别的设备600的元件类似于那些元件。如图中所示，传输设备600类似于设备500，包括具有N个端口(例如，3个或更多端口)的N端口差动器402。
在示出的例子中，轴152和510能够替代地是输入或输出轴。轴152被示出为通过输入结合器602并且可选地通过扭矩转换器504而结合到差动式发动机102的第一输入轴104。类似地，轴510被示出为通过输出结合器604并且可选地通过扭矩转换器508而结合到差动式发动机102的第一输入轴104。
在至少一个实施例中，输入结合器602和输出结合器604具有两个或更多操作模式。在第一模式下，输入到结合器的动力被传递给结合器的输出。在第二模式下，结合器能够锁住以阻止结合器的输入和输出之一或二者的旋转。在第三模式下，结合器能够允许结合器的输入和输出之一或二者自由地旋转(“空转”)而不在输入和输出之间传递动力。在第四模式下，结合器的输入和输出之一或二者的速度能够被控制以便例如根据需要使该速度与设备600或相关系统的另一元件同步。结合器602和604还可具有另外的操作模式。如图中所示，输入结合器602包括控制信号输入606，并且输出结合器604包括结合器控制输入608。在至少一个实施例中，电、机械或液压信号能够被发送给控制信号输入606或608以便为对应的输入结合器602或输出结合器604选择操作模式。
当轴152是输入轴并且轴510是输出轴时，设备600可按照与以上参照图7描述的四个例子中的任何例子相似的方式操作。在四个例子中的第一例子的一个示例性应用中，轴152可连接到旋转输入源(诸如，汽油发动机)，并且轴510可连接到车辆(例如，卡车)的一个或多个轮子。当车辆正在爬山或加速时，旋转输入源将动力传递给轴152，并且动力被传递给轴510以驱动轮子。在这种情况下，输入结合器602可从输入轴152向差动式发动机102传递动力，输出结合器604可阻止轴204和扭矩转换器508之间的动力的传递，并且离开N端口差动器402的所有动力可通过第三输出轴204被输出到轮子。
在另一情况下，这个例子中的车辆正在减速(例如，制动)，从而轮子现在向轴510提供动力的输入，并且在轴152提取动力。在这种情况下，设备600可根据至少四个下面的例子中的任何一个例子操作。在这种情况下或者在任何其它情况下，设备600的操作不限于根据下面的例子操作。
在第一例子中，输出结合器604可从轴510向差动式发动机102传递动力，输入结合器602可阻止轴152和扭矩转换器504之间的动力的传递，并且在轴156离开N端口差动器402的所有动力通过轴152被输出到例如发电机或其它动力再生装置。
在第二例子中，可在差动式发动机102和经由轴156的轴152之间划分来自N端口差动器的动力。在这种情况下，来自差动式发动机102的动力可通过输出结合器604而被引导回至N端口差动器402，并且输入结合器602可阻止通过扭矩转换器504将动力传递到结合器154中。
在第三例子中，在轴510输入的动力被传递给N端口差动器402，N端口差动器402在轴156和差动式发动机102之间划分该动力。差动式发动机102的动力(通过输入结合器602)在结合器154与轴156的动力组合并且输出到轴152。在这种情况下，输出结合器604可将动力传递给扭矩转换器508。
在第四例子中，在轴510输入的动力被传递给N端口差动器402。来自N端口差动器402的动力被输出到轴156。结合器154在轴152和差动式发动机102之间划分轴156的动力。差动式发动机102将动力输出回至N端口差动器402中。在这种情况下，输出结合器604可阻止将动力传递给扭矩转换器508。
图9显示了根据另一实施例的N+M端口差动式发动机受控传输设备700的方框图。利用与上述元件相同的标号识别的设备700的元件类似于那些元件。如图中所示，传输设备700类似于设备600，不同之处在于：N端口差动器402由N+M端口(例如，3个或更多端口)差动器700替换。
在示出的例子中，N+M端口差动器702包括另外的M个端口，所述另外的M个端口能够提供负载(例如，车辆的轮子)的输出或者结合到旋转动力源(例如，电动机或汽油发动机或设备700的或位于设备700外部的其它旋转轴)的输入或输出。可选地，N+M端口差动器702的一个或多个端口能够被选择性地锁住(即，阻止旋转)，断开连接(“空转”，即自由地旋转而不传输动力)或结合到能够改变空转的速度和方向或提供制动扭矩的轴。
图10显示了根据另一实施例的N+M端口差动式发动机受控传输设备800的方框图。利用与上述元件相同的标号识别的设备800的元件类似于那些元件。
在示出的例子中，设备800包括轴802和轴804，轴802和轴804中的每个轴结合到N+M端口差动器702。在一个例子中，轴802和804中的每个轴能够替代地是输入轴或输出轴。在至少一个实施例中，当轴802是输入轴时，轴804是输出轴，反之亦然。可选地，轴802和804能够同时都是输入或输出轴。
如图中所示，N+M端口差动器702可至少部分地由传递给轴156和204之一并且从轴156和204中的另一个传递的旋转动力控制。如以上所讨论，轴158和204中的每个轴能够替代地是输入轴或输出轴。N+M端口差动器的任何其它两个轴可具有轴158和204的作用。
图11显示了根据另一实施例的差动式发动机受控传输设备900的方框图。如图中所示，设备900提供根据至少一些实施例的进入和离开设备的能量流的概括示图。如图中所示，设备900包括多端口差动设备902。在一个例子中，设备902是系统600、700和800之一。设备902被示出为包括输入904和输出906。在至少一个实施例中，输入904和输出906能够在接收动力的输入的输入和传送动力的输出的输出之间交替。
图12显示了表示包括联网的多个差动式发动机受控传输设备1002的系统1000的方框图。在一个例子中，每个传输设备1002是上述系统100、150、200、400、500、600、700或800之一。在至少一个实施例中，每个传输设备1002能够使用这些传输设备1002的差动式发动机102之间传送的网络信号42(参见图2A)与网络中的一个或多个其它传输设备通信。
可选地，系统1000能够包括任何尺寸和数量的传输设备1002以适应各种应用中的任何一种应用。例如，大型机器(诸如，飞机、大型舰艇和大型工业机器)可包括系统1000，系统1000包括能够处理高动力输入和输出的多个大型传输设备1002。
在另一例子中，能够在亚分子或纳米技术尺寸上提供一个传输设备1002或包括多个传输设备1002的系统1000。微小传输设备1002的系统1000可被创建为可编程材料板或创建为能够创建具有固定形式或动态地改变的形式的任何表面结构的可编程形状。这种板能够被形成以用作吸收、消耗或传递能量的屏障(例如，盖子)。具有内部和/或外部旋转力以及内部和/或外部电力流的网络可控动态表面能够具有无限的用途，诸如用于可编程建筑或可编程车辆。
在至少一个实施例中，能够选择系统1000中的传输设备1002的数量以便为应用(例如，直升飞机或宇宙飞船)提供冗余。这可允许系统1000中的传输设备1002的修理或替换，而不中断该应用的操作。
在至少一个实施例中，系统1000的两个或更多传输设备1002可被互连，以处理比任何一个传输设备1002能够单独处理的动力输入和负载大的动力输入和负载。
现在参照图13和14。图13显示了使用根据至少一个实施例制造的两个传输设备的2轮动力传动系1100的方框图。图14显示了使用根据至少一个实施例制造的四个传输设备的4轮动力传动系1200的方框图。利用与上述元件相同的标号识别的动力传动系1的元件类似于那些元件。动力传动系1100和1200被示出为包括多个传输设备1002，所有传输设备1002从公共主发动机1102接收动力输入。发动机1102可以是例如常见的车辆发动机，诸如汽油、丙烷、柴油或电驱动的发动机或由多种能源驱动的混合发动机。
在示出的例子中，每个传输设备1002被结合到不同轮子1104。在操作中，在发动机1102和每个传输设备1002的多端口差动器之间传递动力。在一个例子中，传输轴1106在发动机1102和传输设备1002的输入轴1108之间传递动力。
在至少一些实施例中，使用发送给传输设备1002和在传输设备1002之间传输的网络信号协调(例如，用于加速、制动和转动)传输设备1002。在一个例子中，传输设备1002能够接收指示差动式发动机系统实现特定输出速度和/或扭矩的网络信号。在至少一个实施例中，动力传动系1100和1200能够使用传输设备1002协调轮子1104的旋转以提供传统传输和个体车轮牵引控制的功能。可选地，以机械方式协调传输设备1002(例如，使用传统差动和传输轴)。
图15显示了根据另一实施例的差动式发动机受控传输设备1300的方框图。利用与上述元件相同的标号识别的设备1300的元件类似于那些元件。如图中所示，传输设备1300类似于设备150，不同之处在于：在差动式发动机102和3端口差动器160之间，仅存在一个扭矩转换器112，而非具有与对应单向轴承并行的两个扭矩转换器。因此，如作适当变动，以上设备150的描述适用于设备1300。
在示出的例子中，由结合器154在第一输入轴104和第二输入轴156之间划分来自输入轴152的动力。第一输入轴104向驱动第一输出轴106的差动式发动机102提供输入。如图中所示，3端口差动器160接收从第二输入轴156和第一输出轴106输入的动力，并且将动力传输给第三输出轴158。
将参照四个非限制性例子描述图15的操作。在第一例子中，第一输出轴106空转。来自输入轴152的动力通过第二输入轴156结合到三端口差动器160并且随后使空转的第一输出轴106旋转。在这个例子中，没有动力被输出到第三输出轴158。
在第二例子中，差动式发动机102应用一些负载以使第一输出轴106的旋转减速。在这个例子中，在第一输出轴106的以旋转方式加载的端口和第三输出轴158之间划分通过第二输入轴156进入3端口差动器160的动力。结合器154利用输入152和第一输入轴104的组合动力驱动第二输入轴156。
在第三例子中，差动式发动机102停止第一输入轴104和第一输出轴106的旋转。在这个例子中，来自输入轴152的所有动力被传递给按照基线速度旋转的输出轴158。
在第四例子中，差动式发动机102将能量应用于第一输出轴106以使第一输出轴106沿与第一和第二例子中示出的空转方向相反的方向旋转。在这个例子中，3端口差动器接收从第二输入轴156和第一输出轴106输入的动力，并且将动力输出到第三输出轴158，第三输出轴158旋转得比基线速度快(即，按照“超速”速度旋转)。
这些例子表示：在一些实施例中，设备1300可跨越3端口差动器160在第二输入轴156和第三输出轴158之间提供扩大范围的可用速度转换比(包括超过基线速度转换比的超速速度转换比)。
如图16中所示，设备1300的一些实施例可包括例如位于差动式发动机102和3端口差动器160之间的一个或多个静态或可变扭矩转换器112。
另外，如图17中所示，设备1300的一些实施例可包括：替代3端口差动器的N端口差动器402；和对应多个结合器404，形成用于在差动式发动机102和N端口差动器402之间传递动力的许多路径。此外，设备1300可相反地操作，从而轴152是输出轴而轴158是输入轴。
图18显示了与图8中的设备600相似的设备1300的另一实施例。如图中所示，轴152通过输入结合器602并且可选地通过扭矩转换器504而结合到差动式发动机102的第一输入轴104。类似地，轴510被示出为通过输出结合器604并且可选地通过扭矩转换器508而结合到差动式发动机102的第一输入轴104。
在示出的例子中，设备1300的操作类似于设备600的操作，不同之处在于：在差动式发动机102和N端口差动器402之间，仅存在一个扭矩转换器112，而非具有对应单向轴承的并行的两个扭矩转换器。也可能需要更少的结合器404。因此，如作适当变动，针对以上设备600的描述适用于图18中示出的设备1300。
图19显示了与图10中的设备800相似的设备1300的另一实施例。如图中所示，设备1300包括轴802和轴804。轴802和轴804中的每个轴结合到N+M端口差动器702。在一个例子中，轴802和804中的每个轴能够替代地是输入轴或输出轴。在至少一个实施例中，当轴802是输入轴时，轴804是输出轴，反之亦然。可选地，轴802和804能够同时都是输入或输出轴，
在示出的例子中，设备1300的操作类似于设备800的操作，不同之处在于：在差动式发动机102和N+M端口差动器702之间，仅存在一个扭矩转换器112，而非具有对应单向轴承的并行的两个扭矩转换器。也可能需要更少的结合器404。因此，如作适当变动，针对以上设备800的描述适用于图19中示出的设备1300。
尽管以上描述提供实施例的例子，但将会理解，在不脱离描述的实施例的操作的精神和原理的情况下，可容易地对描述的实施例的一些特征和/或功能进行修改。因此，以上描述的内容旨在说明本发明而非是非限制性的，并且本领域技术人员将会理解，在不脱离如所附权利要求所定义的本发明的范围的情况下，可做出其它变型和修改。权利要求的范围不应该由优选实施例和例子限制，而是应该被给予根据整体描述的最广泛的解释。

Claims (24)

1.一种旋转动力传输设备，包括：
第一输入轴；
差动式发动机，结合到第一输入轴，
所述差动式发动机在第一输入轴和第一输出轴之间应用可变速度转换比，
差动式发动机可控以将可变速度转换比设置为速度转换比的一定范围内的速度转换比，该范围包括负速度转换比和正速度转换比；
第一单向轴承，结合到第一输出轴；
第一扭矩转换器，结合到第一单向轴承，当由沿第一方向旋转的第一输出轴驱动第一单向轴承时，或者当第一输出轴被第一单向轴承驱动以沿与第一方向相反的第二方向旋转时，第一单向轴承在第一输出轴和第一扭矩转换器之间传输动力；
第二单向轴承，结合到第一输出轴；
第二扭矩转换器，结合到第二单向轴承，当由沿第二方向旋转的第一输出轴驱动第一单向轴承时，或者当第一输出轴被第一单向轴承驱动以沿第一方向旋转时，第二单向轴承在第一输出轴和第二扭矩转换器之间传输动力；和
第一输出结合器，结合到第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和第二输出轴。
2.如权利要求1所述的旋转动力传输设备，其特征在于，还包括：
输入结合器，具有第一输入轴和第二输入轴；
多端口差动器，具有两个输入端口和第一输出端口，输入端口之一结合到第二输出轴，并且输入端口之一结合到第二输入轴；和
第三输出轴，结合到多端口差动器的第一输出端口。
3.如权利要求2所述的旋转动力传输设备，其特征在于：
所述多端口差动器将除1:1之外的扭矩转换比应用于多端口差动器的输入端口和第一输出端口中的一个或多个。
4.如权利要求2所述的旋转动力传输设备，其特征在于，还包括：
第二输出结合器，结合到第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和第四输出轴；
其中所述多端口差动器包括结合到第四输出轴的第三输入端口。
5.如权利要求4所述的旋转动力传输设备，其特征在于，还包括：
第一中间结合器，将第一扭矩转换器的输出结合到第一和第二输出结合器中的每个输出结合器；和
第二中间结合器，将第一扭矩转换器的输出结合到第一和第二输出结合器中的每个输出结合器。
6.如权利要求5所述的旋转动力传输设备，其特征在于：
所述第一中间结合器提供对从第一扭矩转换器的输出到第一和第二输出结合器之一的动力的传输的控制；并且
第二中间结合器提供对从第二扭矩转换器的输出到第一和第二输出结合器之一的动力的传输的控制。
7.如权利要求4所述的旋转动力传输设备，其特征在于，
第一输出结合器具有与第二输出结合器不同的扭矩转换比。
8.如权利要求4所述的旋转动力传输设备，其特征在于，
所述多端口差动器的三个输入端口和第一输出端口中的一个或多个端口的速度可分别控制。
9.如权利要求4所述的旋转动力传输设备，其特征在于，
所述多端口差动器的至少两个端口在运动学上彼此相关。
10.如权利要求4所述的旋转动力传输设备，其特征在于，
所述多端口差动器将不同扭矩转换比应用于多端口差动器的输入和输出端口中的两个或更多端口。
11.如权利要求2所述的旋转动力传输设备，其特征在于，还包括：
多个输出结合器，包括第一输出结合器，
其中所述多个输出结合器中的每个输出结合器被结合到第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和包括第二输出轴的多个输出轴中的不同一个输出轴；
其中多端口差动器包括多个输入端口，所述多个输入端口包括两个输入端口，并且所述多个输入端口中的每个输入端口被结合到所述多个输出轴中的不同的一个输出轴。
12.如权利要求11所述的旋转动力传输设备，其特征在于，还包括：
多个中间结合器，
其中所述多个中间结合器中的每个中间结合器将第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和所述多个中间结合器中的一个中间结合器的输出之一结合到所述多个输出结合器中的一个输出结合器和所述多个中间结合器中的一个中间结合器之一。
13.如权利要求12所述的旋转动力传输设备，其特征在于，
所述多个中间结合器中的每个中间结合器控制从第一和第二扭矩转换器之一的输出到第一和第二输出结合器之一的动力的传递。
14.如权利要求11所述的旋转动力传输设备，其特征在于，还包括：
第二输入结合器，将第一输入轴结合到差动式发动机；和
第二输出结合器，将第三输出轴结合到差动式发动机。
15.如权利要求14所述的旋转动力传输设备，其特征在于，
第二输入结合器提供对从第一输入轴到差动式发动机的动力的传递的控制；并且
第二输出结合器提供对从第三输出轴到差动式发动机的动力的传递的控制。
16.如权利要求2所述的旋转动力传输设备，其特征在于：
所述多端口差动器包括多个输出端口，所述多个输出端口包括第一输出端口。
17.如权利要求1所述的旋转动力传输设备，其特征在于，还包括：
输入结合器，结合到第一输入轴和第二输入轴；
多端口差动器，具有多个输入端口和多个输出端口，输入端口之一结合到第二输出轴，并且输入端口中的不同输入端口结合到第二输入轴；和
第三输出轴，结合到多端口差动器的输出端口之一；和
第二输出结合器，将第三输出轴结合到差动式发动机。
18.如权利要求2所述的旋转动力传输设备，其特征在于：
输入结合器在车辆的发动机与第一和第二输入轴之间传输动力，并且
第三输出轴将动力传输给车辆的一个或多个轮子。
19.一种车辆，包括：
主发动机；和
至少一个动力传输设备，每个动力传输设备包括：
输入结合器，具有第一输入轴和第二输入轴，输入结合器在主发动机与第一和第二输入轴之间传输动力；
差动式发动机，结合到第一输入轴，
所述差动式发动机在第一输入轴和第一输出轴之间应用可变速度转换比，
差动式发动机可控以将可变速度转换比设置为速度转换比的一定范围内的速度转换比，该范围包括负速度转换比和正速度转换比；
第一单向轴承，结合到第一输出轴；
第一扭矩转换器，结合到第一单向轴承，当由沿第一方向旋转的第一输出轴驱动第一单向轴承时，或者当第一输出轴被第一单向轴承驱动以沿与第一方向相反的第二方向旋转时，第一单向轴承在第一输出轴和第一扭矩转换器之间传输动力；
第二单向轴承，结合到第一输出轴；
第二扭矩转换器，结合到第二单向轴承，当由沿第二方向旋转的第一输出轴驱动第一单向轴承时，或者当第一输出轴被第一单向轴承驱动以沿第一方向旋转时，第二单向轴承在第一输出轴和第二扭矩转换器之间传输动力；
第一输出结合器，结合到第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和第二输出轴；
多端口差动器，具有两个输入端口和第一输出端口，输入端口之一结合到第二输出轴，并且输入端口之一结合到第二输入轴；和
第三输出轴，结合到多端口差动器的第一输出端口。
20.如权利要求19所述的车辆，其特征在于，包括：
至少一个轮子，
其中所述至少一个轮子中的每个轮子被结合到用于在主发动机和该轮子之间传递动力的所述至少一个动力传输设备中的不同的动力传输设备的第三输出轴。
21.一种旋转动力传输设备，包括：
第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴；
结合器，结合第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴，
差动式发动机，结合到第一输入轴，
所述差动式发动机在第一输入轴和第一输出轴之间应用可变速度转换比，
差动式发动机可控以将可变速度转换比设置为速度转换比的一定范围内的速度转换比，该范围包括负速度转换比和正速度转换比；和
多端口差动器，具有结合到第二输入轴的第一输入端口、结合到第一输出轴的第二输入端口和输出端口；和
输出轴，结合到多端口差动器的输出端口。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，还包括：
扭矩转换器，结合到第一输出轴和多端口差动器的第一输入端口。
23.如权利要求21所述的设备，其特征在于，还包括：
多个输出结合器，
其中所述多个输出结合器中的每个输出结合器被结合到第一输出轴和多个第二输出轴中的不同的一个第二输出轴；
其中多端口差动器包括多个输入端口，所述多个输入端口包括第二输入端口，并且所述多个输入端口中的每个输入端口被结合到所述多个第二输出轴中的不同的一个第二输出轴。
24.一种差动式发动机受控设备的网络，包括：
多个差动式发动机受控设备，每个差动式发动机受控设备包括：
第一输入轴；
差动式发动机，结合到第一输入轴，
差动式发动机，包括用于发送和接收网络信号的控制器；
所述差动式发动机在第一输入轴和第一输出轴之间应用可变速度转换比，
差动式发动机可控以将可变速度转换比设置为速度转换比的一定范围内的速度转换比，该范围包括负速度转换比和正速度转换比；
第一单向轴承，结合到第一输出轴；
第一扭矩转换器，结合到第一单向轴承，当由沿第一方向旋转的第一输出轴驱动第一单向轴承时，或者当第一输出轴被第一单向轴承驱动以沿与第一方向相反的第二方向旋转时，第一单向轴承在第一输出轴和第一扭矩转换器之间传输动力；
第二单向轴承，结合到第一输出轴；
第二扭矩转换器，结合到第二单向轴承，当由沿第二方向旋转的第一输出轴驱动第一单向轴承时，或者当第一输出轴被第一单向轴承驱动以沿第一方向旋转时，第二单向轴承在第一输出轴和第二扭矩转换器之间传输动力；和
第一输出结合器，结合到第一扭矩转换器的输出、第二扭矩转换器的输出和第二输出轴；
其中所述多个差动式发动机受控设备中的每个差动式发动机受控设备的差动式发动机的控制器能够通过网络信号来与所述多个差动式发动机受控设备中的至少一个其它差动式发动机受控设备的差动式发动机的控制器通信。
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