CN113090720A - 扭矩矢量装置 - Google Patents

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CN113090720A
CN113090720A CN202010541642.8A CN202010541642A CN113090720A CN 113090720 A CN113090720 A CN 113090720A CN 202010541642 A CN202010541642 A CN 202010541642A CN 113090720 A CN113090720 A CN 113090720A
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CN
China
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torque
rotating element
torque vectoring
motor
planetary gear
Prior art date
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Pending
Application number
CN202010541642.8A
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English (en)
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安哲民
边成崑
金锡俊
孟修贤
千东熙
金伯猷
河准泳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hyundai Motor Co
Kia Corp
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Publication date
Application filed by Hyundai Motor Co, Kia Motors Corp filed Critical Hyundai Motor Co
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    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18145—Cornering
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    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0806—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with a plurality of driving or driven shafts
    • F16H37/0813—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with a plurality of driving or driven shafts with only one input shaft
    • F16H37/082—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with a plurality of driving or driven shafts with only one input shaft and additional planetary reduction gears
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    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
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    • B60K17/043—Transmission unit disposed in on near the vehicle wheel, or between the differential gear unit and the wheel
    • B60K17/046—Transmission unit disposed in on near the vehicle wheel, or between the differential gear unit and the wheel with planetary gearing having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H2702/02—Mechanical transmissions with planetary gearing combined with one or more other mechanical transmissions

Abstract

本发明涉及一种扭矩矢量装置，从电动机‑发电机接收车辆驱动扭矩，该扭矩矢量装置包括：减速装置，接合至电动机‑发电机，并且配置为降低从电动机‑发电机接收的转速；差速装置，接合至减速装置，并且配置为从减速装置接收减速扭矩，并将分配扭矩差速地输出至第一输出轴和第二输出轴；扭矩矢量控制电动机，输出控制扭矩；扭矩矢量机构，接合至扭矩矢量控制电动机，并且包括两个行星齿轮组，扭矩矢量机构配置为通过控制扭矩，控制输出至第一输出轴和第二输出轴的分配扭矩的扭矩比，差速装置包括从减速装置接收扭矩的差速器壳，差速器壳在两个行星齿轮组之间可旋转地安装在连接两个行星齿轮组的连接部件上，侧齿轮分别固定连接至两个行星齿轮组。

Description

扭矩矢量装置
技术领域
本发明涉及一种扭矩矢量装置。
背景技术
通常，扭矩矢量装置(torque vectoring apparatus)是一种可以独立控制传输至左侧驱动轮和右侧驱动轮的扭矩以改善车辆的敏捷性和操纵性能的装置。
在此，术语“扭矩矢量(化)”是指控制施加于车辆的总扭矩的大小和方向，例如，控制从发动机输出并且供给至驱动轮的驱动扭矩的分配比例，以促进各个驱动轮接收由扭矩矢量化技术控制的驱动扭矩。
这种扭矩矢量可被实现为接收发动机扭矩并且将发动机扭矩分配到左侧驱动轮和右侧驱动轮的差速装置的附加功能。
设有扭矩矢量功能的差速装置可以主动控制左侧驱动轮和右侧驱动轮的扭矩分配比例，以满足驾驶员的意图或者根据驾驶情况增强车辆的动力学。
通过这种具有扭矩矢量功能的差速装置的辅助，驾驶员可以根据驾驶情况更好地利用驱动扭矩，并且可以预期车辆动力学的增强。
由于可以将控制供给至各车轮的扭矩的扭矩矢量功能额外应用到差速装置的基本功能，因此开发一种具有这种扭矩矢量功能的差速装置，在技术上并不是显而易见的。
更确切地说，由于相比于传统的内燃机(ICE)车辆，电动车辆更适于具有这种扭矩矢量装置，因此扭矩矢量装置的开发正吸引与电动车辆相关的更多关注。随着环境车辆变得具有更高的功率和性能，扭矩矢量装置作为可适用于例如全轮驱动(AWD)电动车辆(EV)的后差速装置，以提高高性能环境车辆的转弯性能的技术，而受到越来越多的关注。
由于可以通过只采用两电动机系统(即前、后电动机)来实现AWD功能，因此AWD电动车辆的示例性环境车辆不一定需要具有通常在ICE车辆中所需的传动轴，以将扭矩从前面安装的内燃机传递到后驱动轮。
不论是一个电动机还是两个电动机系统或者2WD或AWD系统，与ICE相比，设置在电动车辆中的电动机的扭矩通常被更精确地控制，因此，与这种驱动电动机联接的扭矩矢量装置，可以成为非常有潜力的工具，以向车辆提供更大的敏捷性和稳定性。
包括在本发明的背景技术部分中的信息仅用于加强对本发明的一般背景的理解，并且其不能被视为承认或任何形式的建议，该信息构成对本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种从电动机-发电机接收车辆驱动扭矩的扭矩矢量装置，该扭矩矢量装置包括：减速装置，接合至电动机-发电机，并且配置为降低从电动机-发电机接收的转速；差速装置，接合至减速装置，并且配置为从减速装置接收减速扭矩，并将分配扭矩差速地输出至左侧输出轴和右侧输出轴；扭矩矢量控制电动机，输出控制扭矩；以及扭矩矢量机构，接合至扭矩矢量控制电动机，并且包括两个行星齿轮组，并且通过从扭矩矢量控制电动机接收的扭矩，控制输出至左侧输出轴和右侧输出轴的分配扭矩的扭矩比，差速装置包括从减速装置接收扭矩的差速器壳，差速器壳在两个行星齿轮组之间、可旋转地安装在连接两个行星齿轮组的连接部件上，并且位于差速器壳中两侧的侧齿轮分别固定连接至两个行星齿轮组。
示例性的扭矩矢量装置，还包括：扭矩倍增装置，包括具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的第一行星齿轮组，并且安装在左侧和右侧输出轴的第一输出轴上、扭矩矢量机构与扭矩矢量控制电动机之间，第二旋转元件接合至扭矩矢量控制电动机，并且第三旋转元件固定连接至变速器壳体，扭矩倍增装置可配置为使从扭矩矢量控制电动机接收的扭矩增倍，并且通过第一旋转元件将增倍的扭矩输出至扭矩矢量机构。
第一行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，包括作为第一旋转元件的第一太阳轮、作为第二旋转元件的第一行星架以及作为第三旋转元件的第一齿圈。
扭矩矢量机构可以包括第二行星齿轮组和第三行星齿轮组。第二行星齿轮组可具有第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件，第五旋转元件固定连接至差速装置中的第一侧齿轮和第一输出轴，并且第六旋转元件固定连接至扭矩倍增装置的第一旋转元件。
第三行星齿轮组具有第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件。第七旋转元件通过贯穿差速器壳的连接部件固定连接至第四旋转元件，第八旋转元件固定连接至第二侧齿轮和差速装置的左侧、右侧输出轴中的第二输出轴，并且第九旋转元件固定连接至变速器壳体。
第二行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，并且可包括作为第四旋转元件的第二太阳轮、作为第五旋转元件的第二行星架以及所述第六旋转元件的第二齿圈。第三行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，包括作为第七旋转元件的第三太阳轮、作为第八旋转元件的第三行星架以及作为第九旋转元件的第三齿圈。
差速装置包括：差速器壳，在第二行星齿轮组与第三行星齿轮组之间、可旋转地安装在固定连接第四旋转元件和第七旋转元件的连接部件上；多个差速齿轮，可旋转地安装在差速器壳的内表面上；第一侧齿轮和第二侧齿轮，在差速器壳中的两侧分别可旋转地安装在连接部件上，以与多个差速齿轮接合，并且分别固定连接至第五旋转元件和第八旋转元件；以及主减速器，形成在差速器壳的外周上，并且通过扭矩传输部件连接至减速装置。
扭矩矢量控制电动机连接至输出齿轮，输出齿轮通过扭矩传输部件接合至连接于第二旋转元件的输入齿轮。
扭矩矢量控制电动机由旋转速度和旋转方向能够被控制的电动机形成。
减速装置可包括：驱动齿轮，通过轮毂连接至电动机-发电机的转子；以及空转齿轮单元，安装在驱动齿轮与差速装置之间，以将电动机-发电机的减速扭矩传递到差速装置。
空转齿轮单元包括：空转轴，位于差速装置的外部，并且与左侧输出轴和右侧输出轴的轴线平行；空转输入齿轮，可旋转地安装在空转轴上，并且与驱动齿轮在外侧啮合；以及空转输出齿轮，固定安装在空转轴上，并且与主减速器接合。
空转齿轮单元还包括：同步器，安装在空转输入齿轮与空转轴之间，并且配置为选择性地使空转输入齿轮与空转轴同步。
示例性的扭矩矢量装置可适用于设有一个电动机e-AWD(全轮驱动)的高性能环境车辆，并且可以根据行驶条件，实现车辆的转弯性能和稳定性两者。
另外，当车速相对于电动机-发电机MG变得过大时，可以断开与电动机-发电机MG的扭矩传输，从而减少非预期的功率损失并且改善燃料消耗。
这种扭矩断开功能可适用于混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)，并且在内燃机运行的情况下可以用于断开驱动电动机的扭矩。
由于扭矩矢量控制电动机TVCM可以只在沿直线行驶状态下静止，因此通过在扭矩矢量装置中对称地形成两个行星齿轮组，可以使扭矩矢量控制装置的功率损耗最小，并且使扭矩矢量装置的可控制性最大。
由于扭矩矢量装置的两个行星齿轮组的一个齿圈始终用作固定元件，并且差速装置安装于两个行星齿轮组之间，因此可以使沿直线行驶的燃料消耗损失最小。由于通过使用行星齿轮组来使扭矩矢量控制电动机TVCM的控制扭矩增大，因此使扭矩矢量控制电动机TVCM的动力损失最小化，从而改善燃料消耗特性。
在本发明的详细描述中将显式或隐式地描述示例性实施方式获得或预测的其他效果。即，将在以下详细描述中描述根据示例性实施方式预测的各种效果。
本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将通过并入本文的附图以及和附图一起说明本发明的某些原理的下述描述，而变得显而易见或被更详细的说明。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施方式的扭矩矢量装置的示意图；
图2A、图2B和图2C是示出根据本发明示例性实施方式的扭矩矢量装置的扭矩矢量化操作的杆图。
应理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现了示出本发明的基本原理的各种特征的略微简化的表示。包含在本文中的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由特定设计的应用和使用环境确定。
在附图中，附图标记贯穿附图中的多幅附图，指代本发明的相同或等同部分。
具体实施方式
现在对本发明的各实施方式给出详细参考，本发明的各种实施方式的示例在附图中示出并且在下文进行描述。尽管将结合本发明的示例性实施方式来描述本发明，但应理解的是，本描述并不旨在将本发明限制于那些示例性实施方式。另一方面，本发明旨在不仅覆盖本发明的示例性实施方式，而且覆盖各种替代、变形、等同形式和其他实施方式，其可以包括在如所附权利要求确定的本发明的精神和范围之内。
下面将参照附图详细地说明示例性的实施方式。
附图和说明应视为本质上是说明性的而非限制性的，并且在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
在下面的描述中，因为部件的名称彼此相同并且其顺序没有特别限制，所以将部件的名称区分为第一、第二等以区分名称。
图1是根据本发明示例性实施方式的扭矩矢量装置的示意图。
参照图1，根据本发明的示例性实施方式的扭矩矢量装置包括：作为驱动动力源的电动机-发电机MG、减速装置10、差速装置20、扭矩矢量控制电动机TVCM、扭矩矢量机构30以及扭矩倍增装置40。差速装置20、扭矩矢量控制电动机TVCM、扭矩矢量机构30和扭矩倍增装置40安装在左侧输出轴OS1和右侧输出轴OS2的轴线上。
在扭矩矢量装置中，在减速装置10中降低电动机-发电机MG的转速，并且将降低的速度传输至差速装置20。差速装置20从减速装置10接收扭矩，并且将接收到的扭矩传输到左侧驱动轮和右侧驱动轮，同时吸收左侧和右侧驱动轮之间的速度差。
扭矩矢量机构30根据行驶条件(例如转弯或沿直线行驶)，通过使用从扭矩倍增装置40传递的、扭矩矢量控制电动机TVCM的扭矩，来调节分配至左侧驱动轮和右侧驱动轮的扭矩比，从而改善车辆的驾驶性能，例如转弯性能等。
左侧输出轴OS1和右侧输出轴OS2是设置在差速装置20与左侧驱动轮和右侧驱动轮之间的动力传输轴，并且可以表示典型的左侧驱动轮和右侧驱动轴。
电动机-发电机MG包括固定在变速器壳体H上的定子ST和连接至减速装置10的转子RT。电动机-发电机MG既用作向减速装置10供应旋转动力的电动机，也用作通过从左侧和右侧驱动轮施加的扭矩来发电的发电机。
减速装置10从电动机-发电机MG接收扭矩，并且将具有降低的转速(即，具有增大的扭矩)的扭矩输出至差速装置20。
减速装置10包括驱动齿轮DG和空转齿轮单元IDGU。电动机-发电机MG的扭矩通过驱动齿轮DG输入至减速装置10，并且在空转齿轮单元IDGU降低速度。减速扭矩从减速装置10输出到差速装置20。
驱动齿轮DG通过轮毂3固定连接至电动机-发电机MG的转子RT。
空转齿轮单元IDGU通过设置在空转轴IDS上的两个空转齿轮来降低转速。
即，空转轴IDS安装于差速装置20的径向外侧，并且与左侧输出轴OS1和右侧输出轴OS2平行地安装。
两个空转齿轮，即空转输入齿轮IDG1和空转输出齿轮IDG2形成在空转轴IDS上。
空转输入齿轮IDG1可旋转地安装在空转轴IDS上，并且与驱动齿轮DG在外侧啮合。
空转输出齿轮IDG2固定地安装在空转轴IDS上，并且连接至差速装置20。
空转齿轮单元IDGU还包括安装于空转轴IDS上的同步器SL，以选择性地使空转输入齿轮IDG1与空转轴IDS同步，从而连接或者断开电动机-发电机MG与差速装置20之间的扭矩传输。
同步器SL安装在空转输入齿轮IDG1与空转轴IDS之间，并且选择性地使空转输入齿轮IDG1与空转轴IDS同步。
同步器SL可以以已知方案形成，很容易理解，因而无需进一步详细描述，并且包含在同步器SL中的套筒SLE可以通过由控制单元控制的附加致动器来致动。
扭矩矢量控制电动机TVCM固定到变速器壳体H上，并且由可控制旋转速度和旋转方向的电动机形成。扭矩矢量控制电动机TVCM在电动机轴上设置有输出齿轮OG，以输出扭矩。
扭矩矢量机构30通过使用从扭矩矢量控制电动机TVCM接收的扭矩，调节左侧驱动轮与右侧驱动轮之间的扭矩比，并且包括第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3。
第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3彼此分开地安装，从而插入差速装置20。
第二行星齿轮组PG2是具有第四旋转元件N4、第五旋转元件N5和第六旋转元件N6的单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第四旋转元件N4的第二太阳轮S2；作为第五旋转元件N5的第二行星架PC2，其可旋转地支撑与第二太阳轮S2在外侧啮合的多个第二小齿轮P2；以及作为第六旋转元件N6的第二齿圈R2，其与多个第二小齿轮P2在内侧啮合。
第三行星齿轮组PG3是具有第七旋转元件N7、第八旋转元件N8和第九旋转元件N9的单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第七旋转元件N7的第三太阳轮S3；作为第八旋转元件N8的第三行星架PC3，其可旋转地支撑与第三太阳轮S3在外侧啮合的多个第三小齿轮P3；以及作为第九旋转元件N9的第三齿圈R3，其与多个第三小齿轮P3在内侧啮合。
第四旋转元件N4通过第四连接部件CN4固定连接至第七旋转元件N7。第五旋转元件N5通过第三连接部件CN3固定连接至右侧输出轴OS2。第六旋转元件N6通过第一连接部件CN1连接至扭矩倍增装置40，从而接收扭矩矢量控制电动机TVCM的扭矩。
第八旋转元件N8通过第五连接部件CN5固定连接至左侧输出轴OS1。第九旋转元件N9通过第六连接部件CN6固定连接至变速器壳体H，从而始终用作固定元件。
固定连接第四旋转元件N4和第七旋转元件N7的第四连接部件CN4，可以安装在左侧输出轴OS1和右侧输出轴OS2的轴线上。第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3可以具有相同的传动比。
差速装置20从减速装置10接收扭矩，并且将接收到的扭矩传输到左侧驱动轮和右侧驱动轮，同时吸收左侧驱动轮和右侧驱动轮之间的速度差。
差速装置20包括：差速器壳DC，通过主减速器FG从减速装置10接收扭矩；以及差速器DIFF，安装在扭矩矢量机构30的第二行星齿轮组PG2与第三行星齿轮组和PG3之间。
因为差速器壳DC安装在第二行星齿轮组PG2与第三行星齿轮组和PG3之间，所以差速器DIFF可旋转地安装在固定连接第四旋转元件N4和第七旋转元件N7的第四连接部件CN4上。
多个差速齿轮DFG可旋转地安装于差速器壳DC中。第一侧齿轮SG1和第二侧齿轮SG2可旋转地安装在差速器壳DC两侧、第四连接部件CN4上，并且与多个差速齿轮DFG接合。
第一侧齿轮SG1通过第三连接部件CN3固定连接至扭矩矢量机构30的第五旋转元件N5，并且连接至右侧输出轴OS2。第二侧齿轮SG2通过第五连接部件CN5固定连接至扭矩矢量机构30的第八旋转元件N8，并且连接至左侧输出轴OS1。
主减速器FG形成于差速器壳DC的外周上，并且通过扭矩传输部件TC连接至减速装置10。
差速器DIFF可旋转地安装在第四连接部件CN4上，该第四连接部件CN4固定连接第二行星齿轮组PG2的第四旋转元件N4和第三行星齿轮组PG3的第七旋转元件N7。差速器壳DC内的第一侧齿轮SG1和第二侧齿轮SG2吸收左侧驱动轮与右侧驱动轮之间的转速差。因此，差速器DIFF可以通过第二行星齿轮组PG2的第五旋转元件N5和第三行星齿轮组PG3的第八旋转元件N8，将扭矩传输至输出轴OS1和OS2两者。
扭矩传输部件TC可以形成为链或带，例如金属带或传动皮带。
扭矩倍增装置40可以包括第一行星齿轮组PG1，该第一行星齿轮组PG1安装于扭矩矢量机构30与扭矩矢量控制电动机TVCM之间、右侧输出轴OS2的轴线上。
第一行星齿轮组PG1是具有第一旋转元件N1、第二旋转元件N2和第三旋转元件N3的单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第一旋转元件N1的第一太阳轮S1；作为第二旋转元件N2的第一行星架PC1，其可旋转地支撑与第一太阳轮S1在外侧啮合的多个第一小齿轮P1；以及作为第三旋转元件N3的第一齿圈R1，其与多个第一小齿轮P1在内侧啮合。
第一旋转元件N1通过第一连接部件CN1固定连接至扭矩矢量机构30的第六旋转元件N6。第二旋转元件N2连接至扭矩矢量控制电动机TVCM。第三旋转元件N3通过第二连接部件CN2固定连接至变速器壳体，从而始终用作固定元件。
扭矩倍增装置40通过第二旋转元件N2，将从扭矩矢量控制电动机TVCM接收的扭矩增倍，并且通过第一旋转元件N1将增倍的扭矩输出至扭矩矢量机构30的第六旋转元件N6。
第二旋转元件N2固定连接至输入齿轮IG。输入齿轮IG通过扭矩传输部件TC连接至扭矩矢量控制电动机TVCM的电动机轴上的输出齿轮OG。
扭矩传输部件TC可以形成为链，或者诸如金属带或传动皮带等的带。
六个连接部件CN1至CN6中的每一者可以是固定连接至行星齿轮组PG1、PG2和PG3的旋转元件的旋转部件，或者可以是将旋转元件与变速器壳体H选择性地互相连接的旋转元件，还可以是固定至变速器H的固定部件。
在本发明的示例性实施方式中，当将两个或多个部件描述为“固定连接”时，其中各部件可以是连接部件、左侧输出轴OS1和右侧输出轴OS2、旋转部件以及变速器壳体中的任何一者，这意味着固定连接的部件始终以相同的速度旋转。
这样设计的扭矩矢量机构30实现了扭矩矢量化，被配置为根据扭矩矢量控制电动机TVCM的旋转速度和旋转方向，如图2所示，将扭矩传输至左侧驱动轮和右侧驱动轮。
图2A、图2B和图2C是示出根据本发明示例性实施方式的扭矩矢量装置的扭矩矢量操作的杠杆图。
参照图2A至图2C，根据本发明示例性实施方式的扭矩矢量装置，根据行驶条件(例如，沿直线行驶或者向左或向右转弯)，通过控制扭矩矢量控制电动机TVCM的旋转速度和旋转方向，调节左侧输出轴OS1与右侧输出轴OS2之间的扭矩分配比例。
在图2A至图2C中，垂直轴代表差速装置20中的第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3的六个旋转元件N4至N9的转速。水平轴代表扭矩矢量装置的操作节点。
在下文中，参照图2详细描述根据驾驶条件的扭矩矢量装置的操作。
第四旋转元件N4固定连接至第七旋转元件N7。第五旋转元件N5固定连接至右侧输出轴OS2。第六旋转元件N6固定连接至第一旋转元件N1，从而通过扭矩矢量控制电动机TVCM控制第六旋转元件N6的旋转速度和旋转方向。
第八旋转元件N8固定连接至左侧输出轴OS1。第九旋转元件N9固定至变速器壳体H。第五旋转元件N5和第八旋转元件N8固定连接至差速器DIFF的第一侧齿轮SG1和第二侧齿轮SG2，并且通过减速装置10接收电动机-发电机MG的降低速度。
[沿直线行驶]
如图2A所示，在扭矩矢量控制电动机TVCM静止，即以零速旋转的同时，实现车辆的直线行驶。
由于旋转元件N9是静止的，因此当第七旋转元件N7从电动机-发电机MG接收转速时，第九旋转元件N9和第七旋转元件N7之间的速度线形成为如图2A所示。
在当前情况下，当直线行驶时，扭矩矢量控制电动机TVCM也是静止的。因此，由于第六旋转元件N6也是静止的，因而第六旋转元件N6和第四旋转元件N4之间的速度线也形成为如图2A所示。
由于对称地形成第二复合行星齿轮组PG2和第三复合行星齿轮组PG3的传动比，因此在图表中的相同高度处形成第八旋转元件N8和第五旋转元件N5(转速相同)。
因此，沿直线行驶，相同的扭矩施加到左侧输出轴OS1和右侧输出轴OS2。
[左转弯]
如图2B所示，当扭矩矢量控制电动机TVCM沿正(+)方向旋转时，实现车辆的左转弯。
由于扭矩矢量控制电动机TVCM沿正(+)方向旋转，因此第一旋转元件N1和第六旋转元件N6也具有正转速，因此第六旋转元件N6和第四旋转元件N4之间的速度线形成为如图2B所示。
因此，由于第六旋转元件N6具有正转速，所以第五旋转元件N5的速度增加。
因此，第五旋转元件N5的速度变得大于第八旋转元件N8的速度，这意味着右侧驱动轮的行进速度大于左侧驱动轮的行进速度。
可以理解，转弯中的车辆的外侧车轮的行进速度变得大于车辆的内侧车轮的行进速度。因此，与固定至第五旋转元件N5的右侧输出轴OS2连接的车轮成为转弯的外侧车轮，这意味着车辆向左转。
值得注意的是，在向左转的同时，可以控制扭矩矢量控制电动机TVCM，以提供在正方向上调节的扭矩，从而增强车辆的转弯敏捷性，这在转向不足的情况下是有利的；或者可以控制扭矩矢量控制电动机TVCM，以提供在负方向上调节的扭矩，从而增强车辆的稳定性，这在转向过度的情况下是有利的。
也就是说，根据本发明的示例性实施方式的扭矩矢量装置可以根据行驶状态，实现转弯敏捷性和稳定性的最佳优化。
[右转弯]
如图2C所示，当扭矩矢量控制电动机TVCM沿负(-)方向旋转时，实现车辆的右转弯。
由于扭矩矢量控制电动机TVCM沿负(-)方向旋转，所以第一旋转元件N1和第六旋转元件N6也具有负转速，因此第六旋转元件N6和第四旋转元件N4之间的速度线形成为如图2C所示。
因此，由于第六旋转元件N6具有负转速，因此第五旋转元件N5的速度降低。
因此，第五旋转元件N5的速度变得小于第八旋转元件N8的速度，这意味着右侧驱动轮的行进速度小于左侧驱动轮的行进速度。
可以理解，转弯中的车辆的外侧车轮的行进速度变得大于车辆的内侧车轮的行进速度。因此，与固定至第五旋转元件N5上的右侧输出轴OS2连接的车轮成为转弯的内侧车轮，这意味着车辆向右转。
值得注意的是，在向右转的同时，可以控制扭矩矢量控制电动机TVCM，以提供在负方向上调节的扭矩，从而增强车辆的转弯敏捷性，这在转向不足的情况下是有利的；或者可以控制扭矩矢量控制电动机TVCM，以提供在正方向上调节的扭矩，从而增强强车辆的稳定性，这在转向过度的情况下是有利的。
即，根据本发明的示例性实施方式的扭矩矢量装置可以根据行驶状态实现转弯敏捷性和稳定性的最佳优化。
当通过增加车辆的速度使电动机-发电机MG的转速超过允许极限时，可以操作减速装置10的同步器SL，以断开与电动机-发电机MG之间的扭矩传输，从而可以在未对电动机-发电机MG施加负载的情况下驱动车辆。
如上所述，根据本发明示例性实施方式的扭矩矢量装置适用于设置有一个电动机e-AWD(全轮驱动)的高性能环境车辆，并且可以根据行驶条件实现转弯性能和稳定性两者。
另外，当车速相对于电动机-发电机MG变得过大时，可以断开与电动机-发电机MG的扭矩传输，从而减少非期望的功率损失并且改善燃料消耗。
这种扭矩断开功能可以适用于混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)，并且在运行内燃机的情况下可以用于断开驱动电动机的扭矩。
由于扭矩矢量机构30的两个行星齿轮组PG2和PG3的一个齿圈R3始终用作固定元件，并且差速器DIFF安装在两个行星齿轮组PG2与PG3之间，因此可以使沿直线行驶的燃料消耗损失最小。
由于通过使用行星齿轮组PG1来倍增扭矩矢量控制电动机TVCM的控制扭矩，因此使驱动扭矩矢量控制电动机TVCM的动力损失最小，从而改善燃料消耗特性。
由于扭矩矢量控制电动机TVCM可以只在沿直线行驶情况下静止，因此通过在扭矩矢量装置中对称地形成第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3，可以使扭矩矢量化控制装置的功率损耗最小，并且使扭矩矢量装置的可控制性最大。
尽管已经结合当前认为是本发明的实用示例性实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所包括的示例性实施方式。另一方面，本发明旨在覆盖各种修改和等同权利要求及其各种替代和变形。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等价物进行限定。
为了便于在所附权利要求中解释和准确定义，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内”、“外”、“向前”、“向后”用于参照图中所示特征的位置来描述示例性实施方案的特征。还应理解，术语“连接”或其派生词既指直接连接也指间接连接。
另外，术语“固定连接”表示固定连接的部件总是以相同的速度旋转。此外，术语“选择性连接”表示“当选择性连接的部件彼此不接合时，选择性可连接的部件分别旋转；当选择性连接的部件彼此接合时，选择性可连接的部件以相同的速度旋转；当选择性连接的部件中的至少一者是静止部件，而其余的选择性连接部件与静止部件接合时，选择性连接部件静止。
上文已经出于说明和描述的目的，对本发明的具体的示例性实施方式进行描述。它们并非旨在详尽或将本发明限制在所公开的精确的实施方案，并且显然地，根据上述教示可以进行若干修改和变化。选择并描述的示例性实施方式是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，以使其他本领域的技术人员能够制造并利用本发明的各个示例性实施方式、以及其替代和变形。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等价物进行限定。

Claims (14)

1.一种从电动机-发电机接收车辆驱动扭矩的扭矩矢量装置，所述扭矩矢量装置包括：
减速装置，接合至所述电动机-发电机，并且配置为降低从所述电动机-发电机接收的转速；
差速装置，接合至所述减速装置，并且配置为从所述减速装置接收减速扭矩，并将分配扭矩差速地输出至第一输出轴和第二输出轴；
扭矩矢量控制电动机，输出控制扭矩；以及
扭矩矢量机构，接合至所述扭矩矢量控制电动机，并且包括两个行星齿轮组，其中，所述扭矩矢量机构配置为通过所述控制扭矩，控制输出至所述第一输出轴和所述第二输出轴的分配扭矩的扭矩比，
其中，所述差速装置包括从所述减速装置接收扭矩的差速器壳，
其中，所述差速器壳在所述两个行星齿轮组之间、可旋转地安装在连接所述两个行星齿轮组的连接部件上，并且
其中，位于所述差速器壳中的第一侧和第二侧的侧齿轮分别固定连接至所述两个行星齿轮组。
2.根据权利要求1所述的扭矩矢量装置，还包括:
扭矩倍增装置，包括具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的第一行星齿轮组，并且安装在所述第一输出轴上、所述扭矩矢量机构与所述扭矩矢量控制电动机之间，所述第二旋转元件接合至所述扭矩矢量控制电动机，并且所述第三旋转元件固定连接至变速器壳体，
其中，所述扭矩倍增装置配置为使从所述扭矩矢量控制电动机接收的扭矩增倍，并且通过所述第一旋转元件将增倍的扭矩输出至所述扭矩矢量机构。
3.根据权利要求1所述的扭矩矢量装置，其中，第一行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，包括作为第一旋转元件的第一太阳轮、作为第二旋转元件的第一行星架以及作为第三旋转元件的第一齿圈。
4.根据权利要求2所述的扭矩矢量装置，其中，所述扭矩矢量机构的两个行星齿轮组包括：
具有第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件的第二行星齿轮组，所述第五旋转元件固定连接至所述差速装置中的侧齿轮的第一侧齿轮和所述第一输出轴，并且所述第六旋转元件固定连接至所述扭矩倍增装置的所述第一旋转元件；以及
具有第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件的第三行星齿轮组，所述第七旋转元件通过贯穿所述差速器壳的连接部件固定连接至所述第四旋转元件，所述第八旋转元件固定连接至所述差速装置中的侧齿轮的第二侧齿轮和所述差速装置的第二输出轴，并且所述第九旋转元件固定连接至所述变速器壳体。
5.根据权利要求4所述的扭矩矢量装置，其中：
所述第二行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，包括作为所述第四旋转元件的第二太阳轮、作为所述第五旋转元件的第二行星架以及作为所述第六旋转元件的第二齿圈；并且
所述第三行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，包括作为所述第七旋转元件的第三太阳轮、作为所述第八旋转元件的第三行星架以及作为所述第九旋转元件的第三齿圈。
6.根据权利要求4所述的扭矩矢量装置，其中，所述差速装置包括：
所述差速器壳，在所述第二行星齿轮组与所述第三行星齿轮组之间、可旋转地安装在固定连接所述第四旋转元件和所述第七旋转元件的连接部件上；
多个差速齿轮，可旋转地安装在所述差速器壳的内表面上；
所述第一侧齿轮和所述第二侧齿轮，在所述差速器壳中的第一侧和第二侧分别可旋转地安装在所述连接部件上，以与所述多个差速齿轮接合，并且分别固定连接至所述第五旋转元件和所述第八旋转元件；以及
主减速器，形成在所述差速器壳的外周上，并且通过扭矩传输部件连接至所述减速装置。
7.根据权利要求6所述的扭矩矢量装置，其中，所述扭矩传输部件包括链或带。
8.根据权利要求2所述的扭矩矢量装置，其中，所述扭矩矢量控制电动机连接至输出齿轮，所述输出齿轮通过扭矩传输部件接合至连接于所述第二旋转元件的输入齿轮。
9.根据权利要求8所述的扭矩矢量装置，其中，所述扭矩传输部件包括链或带。
10.根据权利要求1所述的扭矩矢量装置，其中，所述扭矩矢量控制电动机由旋转速度和旋转方向能够被控制的电动机形成。
11.根据权利要求6所述的扭矩矢量装置，其中，所述减速装置包括：
驱动齿轮，通过轮毂连接至所述电动机-发电机的转子；以及
空转齿轮单元，安装在所述驱动齿轮与所述差速装置之间，以将所述电动机-发电机的减速扭矩传递到所述差速装置。
12.根据权利要求11所述的扭矩矢量装置，其中，所述空转齿轮单元包括：
空转轴，位于所述差速装置的外部，并且与所述第一输出轴和所述第二输出轴的轴线平行；
空转输入齿轮，可旋转地安装在所述空转轴上，并且与所述驱动齿轮啮合；以及
空转输出齿轮，固定安装在所述空转轴上，并且与所述主减速器接合。
13.根据权利要求12所述的扭矩矢量装置，其中，所述空转输出齿轮通过链或带，与所述主减速器接合。
14.根据权利要求11所述的扭矩矢量装置，其中，所述空转齿轮单元还包括：
同步器，安装在所述空转输入齿轮与所述空转轴之间，并且配置为选择性地使所述空转输入齿轮与所述空转轴同步。
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