CN114483409A - 具有单向输入的多模式集成启动发电机装置 - Google Patents

具有单向输入的多模式集成启动发电机装置 Download PDF

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丽莎·R·劳埃德
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Abstract

一种组合式启动发电机装置包括具有第一和第二行星齿轮组级的动力传动组件。行星齿轮组级中的一个或更多个包括惰性齿轮和环形齿轮。离合器布置联接以实现动力在第一动力流方向上流动的输送模式和动力在第二动力流方向上流动的发电模式。在输送模式下，在第一旋转方向上从电机接收输入动力，并且依照第一动力流方向在第一旋转方向上向发动机提供输出动力。在发电模式下，行星齿轮组级中的一个或更多个接收第一旋转方向上的输入动力并且依照第二动力流方向向电机输出第一旋转方向上的动力。

Description

具有单向输入的多模式集成启动发电机装置
技术领域
本公开涉及作业车辆动力系统，包括用于启动机械动力设备并从其生成电力的布置。
背景技术
诸如用于农业、建筑和林业行业的那些作业车辆和其它传统车辆可由内燃机(例如，柴油发动机)提供动力，但是采用混合动力源(例如，发动机和电动机)变得越来越普遍。在任何情况下，发动机仍是作业车辆的主要动力源，并且需要来自启动器的机械输入以开始曲轴的旋转和活塞在气缸内的往复运动。用于启动发动机的扭矩需求高，特别是对于重型机器中常见的大型柴油发动机。
作业车辆另外包括需要电力的子系统。为了向作业车辆的这些子系统提供动力，可使用交流发电机或发电机利用发动机动力的一部分来生成AC或DC电。然后通过使来自交流发电机的电流逆变来对作业车辆的电池进行充电。用于从运行的发动机生成电流的扭矩需求显著低于发动机启动。为了在发动机和电池之间适当地传递动力以启动发动机并生成电力，通常需要若干不同的部件和装置，从而引起关于尺寸、成本和复杂度的问题。
发明内容
本公开提供了一种具有一体传动装置的组合式发动机启动器和发电机装置，例如可用于作业车辆以进行发动机冷启动和生成电力，因此以向发动机和从发动机的更稳健动力传动用于发动机启动器和交流发电机的双重目的，包括利用公共旋转方向进行曲柄转动(或动力输送)和发电二者。
在一个方面，本公开提供了一种用于具有发动机的作业车辆的组合式启动发电机装置，该发动机具有被配置为在第一旋转方向上旋转的发动机曲轴。该组合式启动发电机装置包括：电机，其具有被配置为在第一旋转方向上旋转的电机轴；以及动力传动组件，其包括驱动轴并且被配置为在电机和发动机之间传递动力。该动力传动组件包括行星齿轮组，其具有联接到电机轴的第一行星齿轮组级和联接到第一行星齿轮组级的第二行星齿轮组级。第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个包括惰性齿轮，并且第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个包括联接到发动机曲轴的环形齿轮。该动力传动组件还包括具有至少一个离合器的离合器布置，其选择性地联接到第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个以实现动力在第一动力流方向上流动的至少一个输送模式和动力在第二动力流方向上流动的至少一个发电模式。在所述至少一个输送模式下，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个经由电机轴从电机接收第一旋转方向上的输入动力并且依照第一动力流方向向发动机曲轴输出第一旋转方向上的动力。在所述至少一个发电模式下，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个从发动机曲轴接收第一旋转方向上的输入动力并且依照第二动力流方向经由电机轴向电机输出第一旋转方向上的动力。
在另一方面，本公开提供了一种用于作业车辆的组合式启动发电机装置的动力传动组件，并且被配置为在具有曲轴的发动机与具有电机轴的电机之间传递旋转动力。该动力传动组件包括：驱动轴，其联接到电机轴并且被配置为在第一旋转方向上旋转；以及行星齿轮组，其包括联接到驱动轴的第一行星齿轮组级和联接到第一行星齿轮组级的第二行星齿轮组级。第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个包括惰性齿轮，并且第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个包括联接到发动机曲轴的环形齿轮。该动力传动组件还包括具有至少一个离合器的离合器布置，其选择性地联接到第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个以实现动力在第一动力流方向上流动的至少一个输送模式和动力在第二动力流方向上流动的至少一个发电模式。在所述至少一个输送模式下，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个经由驱动轴从电机接收第一旋转方向上的输入动力并且依照第一动力流方向向发动机曲轴输出第一旋转方向上的动力。在所述至少一个发电模式下，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个从发动机曲轴接收第一旋转方向上的输入动力并且依照第二动力流方向经由驱动轴向电机输出第一旋转方向上的动力。
在附图和以下描述中阐述了一个或更多个实施方式的细节。其它特征和优点将从该描述、附图和权利要求变得显而易见。
附图说明
图1是可使用所公开的集成启动发电机装置的农业拖拉机形式的示例作业车辆的示意性侧视图；
图2是图1的作业车辆的发动机的简化局部等轴视图，示出示例启动发电机装置的示例安装位置；
图3是具有示例启动发电机装置的图1的作业车辆的动力传递布置的一部分的示意图；
图4是可在图1的作业车辆中实现的示例启动发电机装置的动力传动组件的等轴视图；
图5是可在图1的作业车辆中实现的示例启动发电机装置的动力传动组件的横截面图；
图6A是示例启动发电机装置的通过图8的线6A-6A的动力传动组件的一部分的更详细的横截面图；
图6B是示例启动发电机装置的通过图8的线6B-6B的动力传动组件的一部分的更详细的横截面图；
图7是示例启动发电机装置的可并入图5的动力传动组件中的齿轮组和离合器布置的第一局部等轴视图；
图8是示例启动发电机装置的可并入图5的动力传动组件中的图7的齿轮组和离合器布置的端视图；
图9是示例启动发电机装置的可并入图5的动力传动组件中的图7的齿轮组和离合器布置的另一局部等轴侧视图；
图10和图11是示例启动发电机装置的可并入图5的动力传动组件中的第一级行星架、第二级太阳齿轮和离合器的局部分解第一和第二侧视图；
图12和图13是示例启动发电机装置的可并入图5的动力传动组件中的环形齿轮、第二级行星齿轮和第二级太阳齿轮的相应等轴视图和端视图；
图14和图15是示例启动发电机装置的可并入图5的动力传动组件中的第二级行星架和离合器的局部分解第一和第二侧视图；
图16和图17是示例启动发电机装置的可并入图5的动力传动组件中的太阳齿轮轴、环形齿轮盖和离合器的局部分解第一和第二侧视图；
图18是描绘示例启动发电机装置的可并入图5的动力传动组件中的齿轮组的一部分的局部等轴视图。
各种附图中的相似标号指示相似的元件。
具体实施方式
如上面简要描述的附图中所示，以下描述所公开的启动发电机装置的一个或更多个示例实施例。本领域技术人员可以想到对示例实施例的各种修改。
如本文所使用的，除非另外限制或修改，否则具有通过连词(例如，“和”)分开并且前面还有短语“...中的一个或更多个”或“...中的至少一个”的元素的列表指示可能包括列表中的各个元素或其任何组合的配置或布置。例如，“A、B和C中的至少一个”或“A、B和C中的一个或更多个”指示仅A、仅B、仅C、或者A、B和C中的两个或更多个的任何组合(例如，A和B；B和C；A和C；或A、B和C)的可能性。
如本文所使用的，术语“轴向”是指大致平行于一个或多个部件的旋转轴线、对称轴线或中心线的维度。例如，在具有中心线和相对的大致圆形端部或面的圆柱体或圆盘中，“轴向”维度可指在相对端部或面之间大致平行于中心线延伸的维度。在某些情况下，可针对非圆柱形(或者说径向对称)的部件使用术语“轴向”。例如，包含旋转轴的矩形壳体的“轴向”维度可被视为与轴的旋转轴线大致平行的维度。此外，如本文所使用的术语“径向”可指例如在垂直于中心线或轴线的圆柱体或圆盘的平面中，部件相对于从共享中心线、轴线或类似参考向外延伸的线的维度或关系。在某些情况下，即使一个或两个部件可能不是圆柱形(或者说径向对称)，部件也可被视为“径向”对准。此外，术语“轴向”和“径向”(以及任何派生词)可涵盖与真实轴向和径向维度不精确对准(例如，倾斜)的方向关系，前提是该关系在相应标称轴向或径向维度上占优势。另外，术语“周向”可指垂直于绕轴线的径向和轴向维度的全体切向维度。
许多传统车辆动力系统包括向车辆的各种部件和子系统提供动力的内燃机和/或一个或更多个电池(或其它化学电源)。在某些电动车辆中，电池组向包括驱动轮的整个车辆提供动力以使车辆运动。在混合燃气和电动车辆中，原动力可在发动机和电动机动力之间交替，或者发动机动力可由电动机动力补充。在其它传统车辆中，电力系统用于开始发动机启动和运行车辆的非驱动电力系统。在后一种情况下，车辆通常具有启动马达，其由车辆电池提供动力以转动发动机曲轴而使活塞在气缸内移动。在另外的场景中，电力系统可为操作的发动机提供增压。
一些发动机(例如，柴油发动机)通过燃料的压缩开始燃烧，而其它发动机依赖于由电池提供动力的火花发生器(例如，火花塞)。一旦发动机以足够的速度操作，动力系统就可收集发动机动力来为电力系统提供动力以及对电池进行充电。通常，这种动力收集是通过交流发电机或其它类型的发电机执行的。交流发电机通过使交流(AC)电通过逆变器(例如，二极管整流器)来将AC电转换为可由电池和车辆电子部件使用的直流(DC)电。传统交流发电机通过将交流发电机的转子联接到发动机的输出轴(或与之联接的部件)来利用来自发动机的动力。历史上，这通过使用专用皮带来实现，但是在一些更现代的车辆中，交流发电机是经由单个“蛇形”皮带联接到发动机(因此由其提供动力)的若干装置之一。
在某些应用中，例如在某些重型机械和作业车辆中，具有单独的启动器和发电机部件的传统设置可能是不利的。这些单独的部件需要单独的壳体，这可能需要与作业环境的单独密封或屏蔽和/或在发动机舱的有限空间内占据单独的位置。其它发动机舱布局复杂度也会出现。
下面描述改进的车辆动力系统的一个或更多个示例实现方式，其解决了传统系统的这些(或其它)问题中的一个或更多个。在一个方面，所公开的系统包括执行启动马达的发动机曲轴转动功能和发电机的发电功能的组合或集成装置。该装置在本文中称为集成启动发电机装置(“ISG”或“启动发电机”)。至少在系统的一些实现方式中，本文中使用该术语而与该装置所生成的动力类型(例如，AC或DC电流)无关。在一些实现方式中，启动发电机装置可用于按照本领域技术人员可认为直接生成DC电流的“发电机”装置的方式发电。然而，如本文所使用的，术语“发电机”应意指生成极性静态或交替的电力(例如，AC或DC)。因此，在启动发电机装置的特殊情况下，发电功能与传统交流发电机类似并且生成AC电，其随后在启动发电机装置内部或外部被整流为DC电。
在某些实施方式中，启动发电机装置可在其壳体内包括动力传动组件，其具有联接到发动机的曲轴的齿轮组。齿轮组可采取包括具有啮合正齿轮或其它齿轮的布置以及具有一个或更多个行星齿轮组的布置的各种形式中的任一种。可由传动组件实现大齿轮减速比，使得可使用单个电机(即，马达或发电机)并以合适的速度操作以用于一种或更多种类型的发动机启动以及发电。
此外，在某些实施方式中，启动发电机装置的动力传动组件可具有自动地和/或选择性地变换齿轮比(例如，在具有不同齿轮比的动力流路径之间变换)的动力传动组件。作为示例，传动组件可包括一个或更多个接合部件(或离合器布置)，其自动地或根据命令接合或脱离以在单向或双向配置中通过各种动力流路径实现动力传动。齿轮组和离合器布置也可被配置和布置为以两个(或者三个或更多个)不同速度之一(例如，根据不同齿轮比)在电机和发动机之间提供动力传动。速度的选择可为动力传动组件提供附加的功能和灵活性。
在下面更详细地详述的示例中，组合式启动发电机装置包括具有齿轮组和离合器布置的动力传动组件，其在两个动力流方向上允许各种操作模式。此外，动力传动组件使得发动机和电机二者能够在具有公共输入和输出旋转方向的各个动力流方向上操作。换言之，动力传动组件使得电机能够在相同方向上旋转以用于曲柄转动、增压和发电。动力传动组件的这些齿轮组允许在有限空间内的这些旋转关系。
参照附图，将详细描述作为传动系组件的示例作业车辆动力系统。将从本文中的讨论变得显而易见的是，所公开的系统可有利地在各种设置下与各种机械一起使用。例如，现在参照图1，动力系统(或传动系组件)110可包括在作业车辆100(被描绘为农业拖拉机)中。然而，将理解，其它配置也是可能的，包括以作业车辆100作为不同类型的拖拉机，或者作为用于农业行业的其它方面或用于建筑和林业行业的作业车辆(例如，收割机、集材机、机动平地机等)的配置。还将理解，动力系统110的各方面也可用在非作业车辆和非车辆应用(例如，固定位置安装)中。
简言之，作业车辆100具有由地面接合轮104支撑的主框架或底盘102，至少其前轮是可转向的。底盘102支撑动力系统110以及设置有操作者接口和控件(例如，与言语识别系统关联的各种操纵杆、开关杆、按钮、触摸屏、键盘、扬声器和麦克风)的驾驶室108。
如示意性示出的，动力系统110包括发动机120、集成启动发电机装置130、电池140和控制器150。发动机120可以是内燃机或其它合适的动力源，其合适地联接以自主地或基于来自操作者的命令经由车轮104推进作业车辆100。电池140可表示可用于向作业车辆100的各种系统提供电力的任一个或更多个合适的储能装置。
启动发电机装置130将发动机120联接到电池140，使得发动机120和电池140可选择性地在至少两个模式(例如，下面描述的四个模式)下相互作用。在第一(或冷发动机启动)模式下，启动发电机装置130将来自电池140的电力转换为机械动力，以在相对低的速度和高扭矩下驱动发动机120(例如，在相对冷的发动机启动期间)。在第二(或暖发动机启动)模式下，启动发电机装置130将来自电池140的电力转换为机械动力，以在相对高的速度和低扭矩下驱动发动机120(例如，在相对暖的发动机启动期间)。在第三(或增压)模式下，启动发电机装置130将来自电池140的电力转换为机械动力以驱动发动机120以提供发动机增压。在第四(或发电)模式下，启动发电机装置130将来自发动机120的机械动力转换为电力以对电池140进行充电，以及向辅助车辆部件提供动力。下面提供关于在发动机启动模式、增压模式和发电模式期间启动发电机装置130的操作的附加细节。
如上面介绍的，控制器150可被视为动力系统110的一部分以控制作业车辆100的各方面，特别是动力系统110的特性。控制器150可以是作业车辆电子控制器单元(ECU)或专用控制器。在一些实施方式中，控制器150可被配置为从作业车辆100车载或远程的各种传感器、单元和系统接收输入命令并且经由人机接口或操作者接口(未示出)与操作者接口；并且作为响应，控制器150生成一种或更多种类型的命令以供作业车辆100的动力系统110和/或各种系统实现。
通常，控制器150可被配置成具有关联的处理器装置和存储器架构的计算装置，配置成液压、电气或电液压控制器，或其它方式。因此，控制器150可被配置为针对动力系统110(以及其它机械)执行各种计算和控制功能。控制器150可与作业车辆100的各种其它系统或装置进行电子、液压或其它通信。例如，控制器150可与作业车辆100内(或外部)的各种致动器、传感器和其它装置进行电子或液压通信，包括与动力系统110关联的各种装置。通常，控制器150基于操作者输入、操作条件和惯例和/或存储在存储器中的时间表来生成命令信号。例如，操作者可经由操作者输入装置向控制器150提供决定适当模式或者至少部分地定义由控制器150选择适当模式的操作条件的输入。在一些示例中，另外地或另选地，控制器150可自主地操作而无需来自人操作者的输入。控制器150可按各种已知方式与其它系统或装置(包括其它控制器)通信，包括经由CAN总线(未示出)、经由无线或液压通信手段或其它方式。
另外，动力系统110和/或作业车辆100可包括具有一个或更多个电液压控制阀(例如，电磁阀)的液压系统152，其方便各种车辆系统的液压控制，特别是启动发电机装置130的各方面。液压系统152还可包括各种泵、线、软管、导管、罐等。液压系统152可根据来自控制器150的信号来电激活和控制。尽管在一些示例中，液压系统152可用于使启动发电机装置130内的离合器接合和/或脱离(例如，通过基于来自控制器150的对一个或更多个离合器致动器的信号施加和释放液压)；通常，下面描述的离合器可利用电螺线管致动。
在一个示例中，启动发电机装置130包括动力传动组件(或变速器)132、电机或马达134和逆变器/整流器装置136，他们各自可根据来自控制器150的命令信号操作。动力传动组件132使得启动发电机装置130能够与发动机120接口，特别是经由发动机120的曲轴(或辅助驱动轴或其它发动机动力传递元件)122。动力传动组件132可包括各种配置的一个或更多个齿轮组以提供合适的动力流和齿轮减速，如下面描述的。动力传动组件132在两个不同的动力流方向上可变地与电机134接口，使得电机134在发动机启动和增压模式期间作为马达操作，在发电模式期间作为发电机操作。在下面讨论的一个示例中，动力传动组件132在一个示例中经由动力传递皮带布置联接到电机134，虽然其它动力传递机制可包括减速齿轮箱、链条或直列马达。这种布置连同动力传动组件132所提供的多个齿轮比允许电机134在两个动力流方向上在最优速度和扭矩范围内操作。逆变器/整流器装置136使得启动发电机装置130能够与电池140接口，例如经由直接硬连线或车辆电源总线142。在一个示例中，逆变器/整流器装置136在发动机启动模式期间将来自电池140的DC电逆变为AC电，并且在发电模式下将AC电整流为DC电。在一些实施方式中，逆变器/整流器装置136可以是单独的部件，而非并入启动发电机装置130中。尽管未示出，动力系统110还可包括合适的调压器，其或者并入启动发电机装置130中或者作为单独的部件。
简要参照图2，其描绘了启动发电机装置130相对于发动机120的示例安装位置的简化局部等轴视图。在此示例中，集成启动发电机装置130直接紧凑地安装到发动机120，以不从发动机120显著伸出(从而扩大发动机舱空间包络)或干扰各种管线和接入点(例如，油管和加料口等)。值得注意的是，启动发电机装置130通常可安装在发动机120上或附近适合于联接到发动机动力传递元件(例如，图1中介绍的曲轴122)的位置。
另外参照图3，其是在启动发电机装置130的动力传动组件132与电机134之间的动力传递皮带布置200的简化示意图。应该注意的是，图2和图3描绘了启动发电机装置130的一个示例物理集成或布局配置。可提供其它布置。
动力传动组件132被安装到发动机120并且可由反作用板124支撑。如所示，动力传动组件132包括可旋转地联接到发动机120的合适驱动元件(例如，图1的曲轴122)的第一动力传递元件133以及在动力传动组件132的与第一动力传递元件133相对的一侧延伸的呈轴形式的第二动力传递元件135。类似地，电机134被安装在发动机120上并且包括另一动力传递元件137。
动力传递皮带布置200包括布置在动力传动组件132的第二动力传递元件135上的第一皮带轮210、布置在电机134的动力传递元件137上的第二皮带轮220以及将第一皮带轮210可旋转地联接到第二皮带轮220以共同旋转的皮带230。如下面更详细地详述的，在各种模式期间，电机134拉动皮带230以适当地使皮带轮210、220在第一旋转(或时钟)方向D1或第二旋转(或时钟)方向D2上旋转，以驱动动力传动组件132(以及因此发动机120)，反之亦然。
作为双向配置的结果，动力传递皮带布置200可仅包括单个皮带张紧器240以在两个方向D1、D2上向皮带230的单侧施加张力。在其它实施方式中，动力传递皮带布置200可提供具有单向操作的配置和/或省略或添加附加皮带张紧器。另外，第一皮带轮210和第二皮带轮220的圆周差异提供了动力传动组件132与电机134之间的齿轮比的改变。在一个示例中，动力传递皮带布置200可提供3∶1-5∶1之间的齿轮比，特别是4∶1比率。
在一个示例中，图4和图5分别描绘了可实现到启动发电机装置130中的动力传动组件132的发动机侧等轴视图和对应横截面图。如所示，动力传动组件132包括具有可旋转壳体元件302的壳体300，在此示例中，其用作组件132的动力传递元件并且接合发动机120的对应动力传递元件(例如，曲轴122)。静态壳体元件304方便动力传动组件132的安装和固定，并且使得动力传动组件132和壳体300的各种元件能够相对于静态壳体元件304(例如，在一组或更多组轴承上)旋转。
如所示，动力传动组件132可被视为具有环形壳体300的单元，其被配置为容纳动力传动组件132的各种部件。在图5的视图中，动力传动组件132的第一侧306朝着电机134取向，动力传动组件132的第二侧308朝着发动机120取向。
在第一侧306，动力传动组件132包括联接到电机134(例如，经由动力传递皮带布置200)的输入轴310。在一些示例中，输入轴310可直接连接到上面参照图1和图2描述的动力传递元件135；在另外的示例中，输入轴310可通过诸如凸缘或凸台的中间部件联接。应该注意的是，尽管轴310被描述为“输入”轴，但是其可如下所述根据模式向动力传动组件132传入和传出动力。输入轴310通常延伸穿过动力传动组件132以限定主旋转轴线。
动力传动组件132通常包括一个或更多个行星(或周转)齿轮组320。如下所述，行星齿轮组320是两级行星齿轮组并且通常使得动力传动组件132能够与电机134(例如，经由动力传递皮带布置200)和发动机120(例如，经由直接联接到发动机120的曲轴122)接口。在一些实施方式中，输入轴310可被视为行星齿轮组320的一部分。尽管下面描述了行星齿轮组320的一个示例配置，但是其它实施方式可具有不同的配置。
另外参照图6A和图6B，其分别是图5的一部分的更近视图，特别是如图8的线6A-6A和6B-6B所反映的。动力传动组件132的元件另外由图7至图18描绘，其在下面的描述中适当参照。如所示，壳体300至少部分地环绕或以其它方式支持行星齿轮组320的操作，并且静态壳体元件304大致为圆柱形以部分地包围输入轴310以支撑下面讨论的一个或更多个离合器布置。
行星齿轮组320包括安装在太阳齿轮轴334上的第一级太阳齿轮322，其继而被安装以在输入轴310上旋转。在此示例中，太阳齿轮轴334大致由环绕大致穿过行星齿轮组320延伸的输入轴310的套筒形成。第一级太阳齿轮322键连接到太阳齿轮轴334。另外，第一级太阳齿轮322在大致靠近与一组第一级惰性齿轮324啮合的行星齿轮组320的第二侧308的端部包括多个齿或花键，其继而共同环绕第一级太阳齿轮322。第一级惰性齿轮324包括与大致共同环绕第一级惰性齿轮324的一组第一级行星齿轮326以及第一级太阳齿轮322啮合的多个齿或花键。尽管本文中的描述将齿轮324称为“惰性”齿轮并将齿轮326称为“行星”齿轮，但是这些标签可反转和/或两组齿轮324、326可被视为行星齿轮。在所描绘的示例中，第一级惰性齿轮324由图6A所反映的周向位置更清楚地描绘，第一级行星齿轮326由图6B所反映的周向位置更清楚地描绘。
第一级惰性齿轮324和第一级行星齿轮326由环绕第一级太阳齿轮322的第一级行星架328以及输入轴310支撑，并且至少部分地形成径向延伸、轴向面向的支承板，其具有成排的安装位置以用于接纳延伸穿过并支撑第一级惰性齿轮324和第一级行星齿轮326的轴以用于旋转。因此，在此布置中，各个轴分别为第一级惰性齿轮324和第一级行星齿轮326中的每一个形成单独的旋转轴线，并且第一级行星架328使得各组的第一级惰性齿轮324和第一级行星齿轮326能够共同绕着第一级太阳齿轮322旋转。
行星齿轮组320还包括环绕第一级太阳齿轮322、第一级惰性齿轮324和第一级行星齿轮326的环形齿轮330。环形齿轮330包括与第一级行星齿轮326的齿啮合的径向内齿。因此，第一级惰性齿轮324在第一级太阳齿轮322和第一级行星齿轮326之间延伸并与他们啮合；第一级行星齿轮326在第一级惰性齿轮324和环形齿轮330之间延伸并与他们啮合。在一些实施方式中，环形齿轮盖332可被安装在环形齿轮330的内部。环形齿轮盖332用于将行星齿轮组320至少部分地包围在壳体300内。
实际上，环形齿轮330和环形齿轮盖332可被视为可旋转壳体元件(例如，元件302)，其如上所述被定位在轴承上以相对于壳体300的固定方面旋转。关于行星齿轮组320，环形齿轮330可用作相对于发动机120的动力传递元件133。具体地，环形齿轮330包括绕面向发动机120的轴向面的圆周轴向延伸的若干齿形(castellations)。齿形334与环形齿轮330啮合并可旋转地将环形齿轮330固定到发动机120的曲轴122。环形齿轮330可被视为动力传动组件132的输出元件；然而，类似于输入轴310，环形齿轮330可在两个动力流方向上接收旋转输入。
简要参照图7和图8，其是行星齿轮组320的第二(或发动机)侧视图，其中环形齿轮盖332被移除以描绘上面讨论的第一级元件。如所述，行星齿轮组320包括安装在第一级行星架328上的第一级太阳齿轮322、第一级惰性齿轮324和第一级行星齿轮326，以及环形齿轮330。
参照图6A和图6B，行星齿轮组320还包括第二级太阳齿轮340，其大致中空且为圆柱形，并且大致环绕输入轴310和太阳齿轮轴334。在此示例中，第一级行星架328与第二级太阳齿轮340花键接合或以其它方式固定到第二级太阳齿轮340。另外，第二级太阳齿轮340可包括与一组第二级行星齿轮342啮合的一系列花键。第二级行星齿轮342由支承板所形成的第二级行星架344支撑，其具有一个或更多个安装位置以旋转地支撑第二级行星齿轮342。第二级行星齿轮342被定位成另外与环形齿轮330接合。因此，第二级行星齿轮342被定位在第二级太阳齿轮340和环形齿轮330之间并且与第二级太阳齿轮340和环形齿轮330中的每一个接合。在一些示例中，各个第二级行星齿轮346所具有的齿的尺寸和数量提供与第一级惰性齿轮324和第一级行星齿轮326的组合不同的齿轮比。
简要参照图9，其是行星齿轮组320的第一(或电机)侧视图，其中壳体部分被移除以部分地描绘上面讨论的第二级元件。如所述，行星齿轮组320包括支撑第二级行星齿轮342(图6A和图6B)与环形齿轮330的接合的第二级太阳齿轮340和第二级行星架344。这种接合由图12和图13更清楚地描绘，他们是第一(或电机)侧等轴和端视图，其中第二级行星架344被移除以示出在第二级太阳齿轮340和环形齿轮330之间延伸的第二级行星齿轮342。此外，图18的视图是行星齿轮组320的发动机侧等轴视图，壳体300和第一级行星架328的部分被移除以更清楚地描绘第一级太阳齿轮322、第一级惰性齿轮324、第一级行星齿轮326、第二级太阳齿轮340、第二级行星齿轮342和环形齿轮330的布置
如现在将更详细描述的，动力传动组件132另外包括离合器布置360，其被配置为选择性地使行星齿轮组320的各种部件接合和脱离以修改通过动力传动组件132的动力流。
通常，离合器布置360包括第一(或低)离合器(或离合器设备)370、第二(或中)离合器(或离合器设备)380、第三(或高)离合器(或离合器设备)390。各个离合器370、380、390可通过各种类型的致动器(未示出)在接合位置和脱离位置之间变换。因此，离合器370、380、390可被视为“换挡”离合器，其被主动致动以修改动力传动组件132内的动力流。离合器370、380、390可以是任何合适类型的离合器。类似地，致动器可以是用于使离合器370、380、390移动的任何合适的机构，例如布置在壳体300内和/或外部的一个或更多个机电螺线管、液压致动器、凸轮和/或弹簧。
离合器370、380、390可为单向的或双向的，以分别在一个或两个旋转方向(D1或D2)上接合。在所描绘的示例中，离合器370、380为单向的并且离合器390为双向的。
如图6A和图6B、图14和图15最佳示出的，第一离合器370可由大致环形的第一离合器元件372形成，其具有与静态壳体元件304上的对应花键接合的内花键，这些花键用于旋转地固定第一离合器元件372，同时允许第一离合器元件372朝着和远离第二级行星架344的轴向移动。图14和图15的视图是第一离合器元件372和第二级行星架344的孤立视图。如所示，第一离合器元件372包括朝着第二级行星架344取向的周向一排的接合特征374，并且第二级行星架344包括朝着第一离合器元件372取向的对应的周向一排的接合特征376。离合器元件372上的安装凸块378使得一个或更多个致动器能够将离合器元件372轴向重新定位为与第二级行星架344接合和/或脱离。
接合特征374、376允许第二级行星架344和离合器370处的行星齿轮组320的各种部件之间的相互作用。通常，接合特征374、376被配置成当接合时相互作用的成组的协作突起、挡块、狭槽、锁件或袋件。在此示例中，第一离合器元件372上的接合特征374是突起，各个突起具有倾斜侧和垂直侧；第二级行星架344上的接合特征376是协作狭槽，各个狭槽具有与协作接合特征374的那些周向相对的倾斜侧和垂直侧。作为此布置的结果并且如下面更详细讨论的，第一离合器元件372可选择性地移动到经由凸块378与第二级行星架344接合，使得接合特征374、376彼此配合以随着第二级行星齿轮342和环形齿轮330在第一旋转方向D1上旋转而将第二级行星架344接地(ground)到静态壳体元件304(例如，防止旋转)。在其它示例中，接合特征374、376可为双向的(例如，在各侧具有匹配的垂直壁)以随着第二级行星齿轮342和环形齿轮330在任一旋转方向D1、D2上旋转而将第二级行星架344接地到静态壳体元件304。
如图6A和图6B、图10和图11最佳示出的，第二离合器380可由大致环形的第二离合器元件382形成，其具有与静态壳体元件304上的对应花键接合的外部或向外延伸的花键，这些花键用于旋转地固定第二离合器元件382，同时允许第二离合器元件382朝着和远离第二级太阳齿轮340的轴向移动。图10和图11的视图是第二离合器元件382、第二级太阳齿轮340和第一级行星架328的孤立视图。如上所述，第一级行星架328接纳第二级太阳齿轮340的花键部分以旋转地固定第一级行星架328和第二级太阳齿轮340(例如，使得第一级行星架328和第二级太阳齿轮340一起旋转或一起静止)。
如所示，第二离合器元件382包括朝着第二级太阳齿轮340取向的周向一排的接合特征384，并且第二级太阳齿轮340包括朝着第二离合器元件382取向的对应周向一排的接合特征386。离合器元件382上的安装凸块388使得一个或更多个致动器能够将离合器元件382轴向重新定位为与第二级太阳齿轮340接合和/或脱离。
如上，接合特征384、386允许第二级太阳齿轮340和离合器380处的行星齿轮组320的各种部件之间的相互作用。在此示例中，第二离合器元件382上的接合特征384是突起，各个突起具有倾斜侧和垂直侧；第二级太阳齿轮340上的接合特征386是协作狭槽，各个狭槽具有与协作接合特征384的那些周向相对的倾斜侧和垂直侧。作为此布置的结果并且如下面更详细讨论的，第二离合器元件382选择性地移动到经由凸块388与第二级太阳齿轮340接合，使得接合特征384、386彼此配合以随着第一级行星齿轮326和环形齿轮330在第一旋转方向D1上旋转并且惰性齿轮324在第二旋转方向D2上旋转将第二级太阳齿轮340以及因此第一级行星架328接地到静态壳体元件304(例如，防止旋转)。在其它示例中，接合特征384、386可为双向的(例如，在各侧具有匹配的垂直壁)以随着惰性齿轮324、第一级行星齿轮326和环形齿轮330在任一旋转方向D1、D2上旋转将第二级太阳齿轮340和第一级行星架328接地到静态壳体元件304。
如图6A、图6B、图16和图17最佳示出的，第三离合器390可由第三离合器元件392形成，其为大致环形并且被固定到太阳齿轮轴334靠近环形齿轮盖332的位置和太阳齿轮轴334上的第三离合器致动环398(例如，具有凸块以允许通过致动器的离合器致动)以使得太阳齿轮轴334能够沿着输入轴310重新定位，使得第三离合器元件392可移动到与环形齿轮盖332接合和/或脱离，从而将输入轴310旋转地固定到环形齿轮330。图16和图17的视图是太阳齿轮轴334、第三离合器元件392、环形齿轮盖332和第三离合器致动环398的孤立视图。如所示，第三离合器元件392包括与环形齿轮盖332的内表面上的对应的接合特征396接合的一个或更多个接合特征394。
因此，第三离合器390可用于在输入轴310322旋转地固定到环形齿轮330的接合位置与输入轴310不直接固定以随环形齿轮330旋转的脱离位置之间轴向重新定位第三离合器元件392。
如上面介绍的，动力传动组件132可被操作以选择性地在四个不同模式中的一个模式下起作用，包括：第一或低发动机启动模式，其中动力传动组件132将来自电池140的动力以第一齿轮比传递至发动机120；第二或暖发动机启动模式，其中动力传动组件132将来自电池140的动力以第二齿轮比传递至发动机120；第三或增压模式，其中动力传动组件132将来自电池140的动力以第三齿轮比传递至发动机120；以及发电模式，其中动力传动组件132将来自发动机120的动力以第四齿轮比(在此示例中等于第三齿轮比)传递至电池140。前三个模式可被视为“输送”模式，其中传动组件132将来自电池140的动力输送至发动机120。相比之下，第一和第二(例如，“发动机启动”)模式是相对低的速度和相对高的扭矩输出，增压和发电模式是相对高的速度和相对低的扭矩输出。因此，动力传动组件132可具有不同的传动比以根据模式沿着不同的动力流路径传递动力。如下面更详细讨论的，动力传动组件132的各种元件的旋转可由下表(1)总结：
Figure BDA0003279473120000171
Figure BDA0003279473120000181
表(1)
在所描绘的示例的冷发动机启动模式下，第一离合器370被置于接合位置(例如，适当时，通过被控制器150命令开或关的致动器)，而第二离合器380和第三离合器390被定位在脱离位置。在此布置中，第一离合器元件372的第一接合特征374与第二级行星架344上的接合特征376配合。由于第一离合器元件372用花键联接到静态壳体元件304，所以接合特征374、376的接合也用于将第二级行星架344接地到静态壳体元件304。
随着第二级行星架344接地，动力传动组件132可在冷发动机启动模式下操作。在冷发动机启动模式下，发动机120可初始是不活动的，作业车辆100的驾驶室108中操作者对点火的激活使电机134通电以作为马达操作。具体地并且另外参照图3，电机134使皮带轮220在第一旋转方向D1上旋转，从而在第一旋转方向D1上驱动皮带230和皮带轮210。皮带轮210在第一旋转方向D1上驱动元件135并因此输入轴310。输入轴310的旋转驱动第一级太阳齿轮322在第一旋转方向D1上旋转，继而，第一级太阳齿轮322在第一旋转方向D1上的旋转驱动第一级惰性齿轮324在第二旋转方向D2上旋转。第一级惰性齿轮324在第二旋转方向D2上的旋转驱动第一级行星齿轮326在第一旋转方向D1上旋转，这继而用于在第二旋转方向D2上驱动第一级行星架328以及在第二旋转方向D2上驱动第二级太阳齿轮340。由于第二级行星架344旋转接地，所以第二级太阳齿轮340在第二旋转方向D2上的旋转在第一旋转方向D1上驱动第二级行星齿轮342，这继而在第一旋转方向D1上驱动环形齿轮330。因此，动力传动组件132(例如，在环形齿轮330处)在冷接合启动模式下的输出在与输入(例如，在输入轴310处)相同的方向上取向。
在一个示例中，动力传动组件132在冷发动机启动模式的动力流方向上提供15∶1齿轮比。在其它实施方式中，可提供其它齿轮比(例如，10∶1-30∶1)。考虑来自动力传递皮带布置200的4∶1齿轮比，在冷发动机启动模式期间对于电机134和发动机120之间的启动发电机装置130可实现结果60∶1齿轮比(例如，大约40∶1至约120∶1)。因此，如果例如电机134以10000RPM旋转，则发动机120的曲轴122以约100-150RPM旋转。在一个示例中，动力传动组件132可向发动机120输送大约3000Nm的扭矩。因此，电机134因此可具有正常操作速度，具有相对低的速度和更高的扭矩输出以用于冷发动机启动。
在所描绘的示例的暖发动机启动模式下，第二离合器380被置于接合位置(例如，适当时，通过被控制器150命令开或关的致动器)，而第一离合器370和第三离合器390被定位在脱离位置。在此布置中，第二离合器元件382的接合特征384与第二级太阳齿轮340上的接合特征386配合。由于第二离合器元件382用花键联接到静态壳体元件304，并且第二级太阳齿轮340用花键联接到第一级行星架328，所以接合特征384、386的接合也用于将第二级太阳齿轮340和第一级行星架328接地到静态壳体元件304。
随着第一级行星架328接地，动力传动组件132可在暖发动机启动模式下操作。在暖发动机启动模式下，发动机120可初始是不活动或活动的。在任何情况下，控制器150使电机134通电以作为马达操作。具体地并且另外参照图3，电机134使皮带轮220在第一旋转方向D1上旋转，从而在第一旋转方向D1上驱动皮带230和皮带轮210。皮带轮210在第一旋转方向D1上驱动元件135并且因此输入轴310。
由于第一级太阳齿轮322被安装在输入轴310上，所以输入轴310在第一旋转方向D1上的旋转也使第一级太阳齿轮322在第一旋转方向D1上旋转。继而，第一级太阳齿轮322在第一旋转方向D1上的旋转驱动第一级惰性齿轮324在第二旋转方向D2上旋转，这用于驱动第一级行星齿轮326在第一旋转方向D1上旋转。由于第一级行星架328和第二级太阳齿轮340接地，所以第一级行星齿轮326在第一旋转方向D1上的旋转驱动环形齿轮330在第一旋转方向D1上旋转。因此，动力传动组件132(例如，在环形齿轮330处)在暖接合启动模式下的输出在与输入(例如，在输入轴310处)相同的方向上取向。
如上所述，环形齿轮330用作动力传递元件133以与发动机120的曲轴122接口以驱动并方便发动机启动。实际上，在暖发动机启动模式期间，动力传动组件132作为太阳内环外(sun-in，ring-out)配置操作，虽然与冷发动机启动模式相比齿轮比较低，这源于使用第一级惰性齿轮324和第一级行星齿轮326之比，而不是与第二级行星齿轮342协作的复合比。
在一个示例中，动力传动组件132在暖发动机启动模式的动力流方向上提供4∶1齿轮比。在其它实施方式中，可提供其它齿轮比(例如，3∶1-7∶1)。考虑来自动力传递皮带布置200的4∶1齿轮比，在暖发动机启动模式期间对于电机134和发动机120之间的启动发电机装置130可实现结果16∶1齿轮比(例如，大约12∶1至约28∶1)。因此，如果例如电机134以10000RPM旋转，则发动机120的曲轴122以约600-700RPM旋转。在一个示例中，用于发动机120的动力传动组件132的扭矩输出为大约400-600Nm。因此，电机134可因此具有正常操作速度，具有相对低的速度和更高的扭矩输出以用于发动机启动或增压。
在所描绘的示例的增压发动机启动模式下，第三离合器390被置于接合位置(例如，适当时，通过被控制器150命令开或关的致动器)，而第一离合器370和第二离合器380被定位在脱离位置。在此布置中，太阳齿轮轴334移位，使得第三离合器元件392与环形齿轮盖332接合，从而固定输入轴310和环形齿轮330以共同旋转。
随着输入轴310和环形齿轮330锁定以共同旋转，动力传动组件132可在增压模式下操作。在增压模式下，发动机120可初始是活动的，并且控制器150使电机134通电以作为马达操作。具体地并另外参照图3，电机134使皮带轮220在第一旋转方向D1上旋转，从而在第一旋转方向D1上驱动皮带230和皮带轮210。皮带轮210在第一旋转方向D1上驱动元件135并因此输入轴310。输入轴310的旋转驱动环形齿轮330绕主旋转轴线在相同的第一旋转方向D1上旋转。如上所述，环形齿轮330用作动力传递元件133以与发动机120的曲轴122接口以驱动发动机120。实际上，在增压模式期间，动力传动组件132作为太阳内环外配置操作。
在一个示例中，动力传动组件132在增压模式的动力流方向上提供1∶1齿轮比。在其它实施方式中，可提供其它齿轮比。考虑来自动力传递皮带布置200的4∶1齿轮比，在增压模式期间对于电机134和发动机120之间的启动发电机装置130可实现结果4∶1齿轮比。因此，如果例如电机134以10000RPM旋转，则发动机120的曲轴122以约2500RPM旋转。因此，电机134可因此具有正常操作速度，同时向发动机120提供适当增压速度。
除了通过传动组件132将动力从发动机120传递到电机134之外，发电模式与增压模式相同地操作。在所描绘的示例的发电机启动模式下，第三离合器390被置于接合位置(例如，通过被控制器150命令致动器)，而第一离合器370和第二离合器380被维持或以其它方式定位在脱离位置。随着第二级太阳齿轮340和第一级太阳齿轮322被锁定以共同旋转，动力传动组件132可在发电模式下操作。在发动机启动模式和/或增压模式之后，发动机120开始加速超过动力传动组件132所提供的旋转速度，并且电机134被命令减速并停止向动力传动组件132提供扭矩。在发动机120稳定到足够的速度并且电机134充分减速或停止之后，第三离合器390如上所述接合以在发电模式下操作动力传动组件132。
在发电模式下，发动机120使曲轴122和与环形齿轮330接合的动力传递元件133旋转，因此在第一旋转方向D1上驱动环形齿轮330。环形齿轮330经由第一级惰性齿轮324、第一级行星齿轮326、第二级行星齿轮342、第一级太阳齿轮322和第二级太阳齿轮340驱动输入轴310。因此，随着环形齿轮330在第一旋转方向D1上旋转，输入轴310被驱动并类似地在第一旋转方向D1上以相同的旋转速率旋转。如上所述，输入轴310与电机134连接并经由动力传递皮带布置200在第一旋转方向D1上向电机134提供输出动力。实际上，在发电模式期间，动力传动组件132作为环内太阳外配置操作。
在一个示例中，动力传动组件132在发电模式的动力流方向上提供1∶1齿轮比。在其它实施方式中，可提供其它齿轮比。考虑来自动力传递皮带布置200的4∶1齿轮比，在发电模式期间对于电机134和发动机120之间的启动发电机装置130可实现结果4∶1齿轮比。结果，电机134可因此在发电期间在两个动力流方向上具有正常操作速度，具有相对低的扭矩输出。
因此，已描述了包括集成启动发电机装置的车辆电气系统的各种实施方式。各种传动组件可包括在装置中，因此减小系统所占据的空间。传动组件可提供多种速度或齿轮比以及速度/齿轮比之间的过渡。一个或更多个离合器布置可用于选择性地在两个动力流方向上向传动组件的齿轮组施加扭矩。此外，这些齿轮组和离合器布置使得发动机和电机能够在公共旋转方向上以多种速度提供和接收动力。
另外，提供以下示例，为了易于引用而编号。
1.一种用于具有发动机的作业车辆的组合式启动发电机装置，该发动机具有被配置为在第一旋转方向上旋转的发动机曲轴，该组合式启动发电机装置包括：电机，其具有被配置为在第一旋转方向上旋转的电机轴；以及动力传动组件，其包括驱动轴并且被配置为在电机和发动机之间传递动力，该动力传动组件包括：行星齿轮组，其具有联接到电机轴的第一行星齿轮组级和联接到第一行星齿轮组级的第二行星齿轮组级，其中，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个包括惰性齿轮，并且第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个包括联接到发动机曲轴的环形齿轮；以及具有至少一个离合器的离合器布置，其选择性地联接到第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个以实现动力在第一动力流方向上流动的至少一个输送模式和动力在第二动力流方向上流动的至少一个发电模式，其中，在所述至少一个输送模式下，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个经由电机轴从电机接收第一旋转方向上的输入动力并且依照第一动力流方向向发动机曲轴输出第一旋转方向上的动力，并且其中，在所述至少一个发电模式下，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个从发动机曲轴接收第一旋转方向上的输入动力并且依照第二动力流方向经由电机轴向电机输出第一旋转方向上的动力。
2.根据示例1所述的组合式启动发电机装置，其中，第一行星齿轮组级包括联接到驱动轴的第一级太阳齿轮以及与环形齿轮接合的第一级行星齿轮，并且其中，多个惰性齿轮接合在第一级太阳齿轮和第一级行星齿轮之间。
3.根据示例2所述的组合式启动发电机装置，其中，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级二者均与环形齿轮接合。
4.根据示例3所述的组合式启动发电机装置，其中，第一行星齿轮组级具有支撑所述多个惰性齿轮和第一级行星齿轮的第一级行星架，并且第二行星齿轮组级包括旋转地联接到第一级行星架的第二级太阳齿轮。
5.根据示例4所述的组合式启动发电机装置，其中，离合器布置被配置为在第一动力流方向上实现多个输送模式。
6.根据示例5所述的组合式启动发电机装置，其中，其中，第二行星齿轮组级包括与第二级太阳齿轮和环形齿轮接合的第二级行星齿轮以及支撑第二级行星齿轮的第二级行星架，其中，动力传动组件包括至少部分地包围行星齿轮组的壳体，该壳体包括至少一个静态壳体元件，并且其中，离合器布置包括被配置为在所述至少一个输送模式中的第一输送模式下接合以将第二级行星架旋转地固定到所述至少一个静态壳体元件的第一离合器。
7.根据示例6所述的组合式启动发电机装置，其中，在所述至少一个输送模式中的第一输送模式下，动力传动组件被配置为将来自电机的旋转动力在第一动力流方向上从驱动轴传递到第一级太阳齿轮、第一级行星齿轮、第一级行星架、第二级太阳齿轮、第二级行星齿轮和环形齿轮，以第一齿轮比输出到发动机。
8.根据示例6所述的组合式启动发电机装置，其中，离合器布置包括第二离合器，该第二离合器被配置为在所述至少一个输送模式中的第二输送模式下接合以将第二级太阳齿轮旋转地固定到所述至少一个静态壳体元件。
9.根据示例8所述的组合式启动发电机装置，其中，在所述至少一个输送模式中的第二输送模式下，动力传动组件被配置为将来自电机的旋转动力在第一动力流方向上从驱动轴传递到第一级太阳齿轮、第一级行星齿轮和环形齿轮，以第二齿轮比输出到发动机。
10.根据示例8所述的组合式启动发电机装置，其中，离合器布置包括第三离合器，该第三离合器被配置为在所述至少一个输送模式中的第三输送模式下接合以将驱动轴联接到环形齿轮。
11.根据示例10所述的组合式启动发电机装置，其中，在所述至少一个输送模式中的第三输送模式下，动力传动组件被配置为将来自电机的旋转动力在第一动力流方向上从驱动轴传递到环形齿轮，并以第三齿轮比输出到发动机。
12.根据示例10所述的组合式启动发电机装置，其中，在所述至少一个发电模式中的第一发电模式下，动力传动组件被配置为将来自发动机的旋转动力传递到环形齿轮、驱动轴，并以第三齿轮比输出到电机。
13.一种用于作业车辆的组合式启动发电机装置的动力传动组件，并且被配置为在具有曲轴的发动机与具有电机轴的电机之间传递旋转动力，该动力传动组件包括：驱动轴，其联接到电机轴并且被配置为在第一旋转方向上旋转；行星齿轮组，其包括联接到驱动轴的第一行星齿轮组级和联接到第一行星齿轮组级的第二行星齿轮组级，其中，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个包括惰性齿轮，并且第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个包括联接到发动机曲轴的环形齿轮；以及具有至少一个离合器的离合器布置，其选择性地联接到第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个以实现动力在第一动力流方向上流动的至少一个输送模式和动力在第二动力流方向上流动的至少一个发电模式，其中，在所述至少一个输送模式下，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个经由驱动轴从电机接收第一旋转方向上的输入动力并且依照第一动力流方向向发动机曲轴输出第一旋转方向上的动力，并且其中，在所述至少一个发电模式下，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个从发动机曲轴接收第一旋转方向上的输入动力并且依照第二动力流方向经由驱动轴向电机输出第一旋转方向上的动力。
14.根据示例13所述的动力传动组件，其中，第一行星齿轮组级包括联接到驱动轴的第一级太阳齿轮以及与环形齿轮接合的第一级行星齿轮，并且其中，多个惰性齿轮接合在第一级太阳齿轮和第一级行星齿轮之间。
15.根据示例14所述的动力传动组件，其中，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级二者均与环形齿轮接合。
如本领域技术人员将理解的，所公开的主题的某些方面可被具体实现为方法、系统(例如，包括在作业车辆中的作业车辆控制系统)或计算机程序产品。因此，某些实施方式可完全实现为硬件，完全实现为软件(包括固件、常驻软件、微代码等)，或实现为软件和硬件(以及其它)方面的组合。此外，某些实施方式可采取计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，在介质中具体实现有计算机可用程序代码。
可利用任何合适的计算机可用或计算机可读介质。计算机可用介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可用或计算机可读存储介质(包括与计算装置或客户端电子装置关联的存储装置)可以是(例如但不限于)电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或装置或者上述的任何合适的组合。计算机可读介质的更具体示例(非穷尽列表)将包括下列：具有一个或更多个引线的电连接、便携式计算机磁碟、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储装置。在本文献的上下文中，计算机可用或计算机可读存储介质可以是可包含或存储程序以供指令执行系统、设备或装置使用或结合使用的任何有形介质。
计算机可读信号介质可包括具体实现有计算机可读程序代码的传播数据信号(例如，在基带中或作为载波的一部分)。这种传播信号可采取各种形式中的任一种，包括(但不限于)电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是非暂时性的并且可以是任何计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质并且可通信、传播或传送程序以供指令执行系统、设备或装置使用或结合使用。
本文所描述的某些实施方式的各方面可参照根据本公开的实施方式的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述。将理解，任何这样的流程图和/或框图的各个方框以及这样的流程图和/或框图中的方框的组合可由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以生成机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图方框中指定的功能/动作的手段。
这些计算机程序指令也可存储在计算机可读存储器中，其可引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令生成包括实现流程图和/或框图方框中指定的功能/动作的指令的制品。
计算机程序指令也可被加载到计算机或其它可编程数据处理设备上以使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以生成计算机实现的处理，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图方框中指定的功能/动作的步骤。
附图中的任何流程图和框图或以上类似讨论可示出根据本公开的各种实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的各个方框可表示模块、片段或部分代码，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或更多个可执行指令。还应该注意的是，在一些替代实现方式中，方框中标注(或在本文中以其它方式描述)的功能可不按图中标注的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两个方框(或连续描述的两个操作)事实上可基本上同时执行，或者方框(或操作)有时可按相反的顺序执行。还将注意的是，任何框图和/或流程图的各个方框以及任何框图和/或流程图中的方框的组合可由执行指定的功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合实现。
本文所使用的术语仅是为了描述特定实施例，而非旨在限制本公开。如本文所使用的，除非上下文清楚地另外指示，否则单数形式旨在也包括复数形式。还将理解，在本说明书中使用时术语“包括”和/或“包含”指明存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
为了例示和描述而呈现了本公开的描述，其并非旨在穷举或将本公开限于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对于本领域普通技术人员而言许多修改和变化将是显而易见的。本文中明确引用的实施例被选择并描述以便最佳地说明本公开的原理及其实际应用，并且使得本领域其他普通技术人员能够理解本公开并认识到对所描述的示例的许多替代、修改和变化。因此，明确描述的那些以外的各种实施方式和实现方式在以下权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种用于具有发动机(120)的作业车辆(100)的组合式启动发电机装置(130)，所述发动机(120)具有被配置为在第一旋转方向上旋转的发动机曲轴(122)，所述组合式启动发电机装置(130)包括：
电机(134)，所述电机具有被配置为在第一旋转方向上旋转的电机轴(137)；以及
动力传动组件(132)，所述动力传动组件包括驱动轴(310)并且被配置为在电机(134)和发动机(120)之间传递动力，所述动力传动组件(132)包括：
行星齿轮组(320)，所述行星齿轮组具有联接到电机轴(137)的第一行星齿轮组级和联接到第一行星齿轮组级的第二行星齿轮组级，
其中，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个包括惰性齿轮(324)，并且第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个包括联接到发动机曲轴(122)的环形齿轮(330)；以及
离合器布置(360)，所述离合器布置具有至少一个离合器(370，380，390)，所述至少一个离合器选择性地联接到第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个，以实现动力在第一动力流方向上流动的至少一个输送模式和动力在第二动力流方向上流动的至少一个发电模式，
其中，在所述至少一个输送模式下，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个经由电机轴(137)从电机(134)接收第一旋转方向上的输入动力并且依照第一动力流方向向发动机曲轴(122)输出第一旋转方向上的动力，并且
其中，在所述至少一个发电模式下，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个从发动机曲轴(122)接收第一旋转方向上的输入动力并且依照第二动力流方向经由电机轴(137)向电机(134)输出第一旋转方向上的动力。
2.根据权利要求1所述的组合式启动发电机装置(130)，
其中，第一行星齿轮组级包括联接到驱动轴(310)的第一级太阳齿轮(322)以及与环形齿轮(330)接合的第一级行星齿轮，并且
其中，多个惰性齿轮(324)接合在第一级太阳齿轮(322)和第一级行星齿轮(326)之间。
3.根据权利要求2所述的组合式启动发电机装置(130)，其中，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级二者均与环形齿轮(330)接合。
4.根据权利要求3所述的组合式启动发电机装置(130)，其中，第一行星齿轮组级具有支撑所述多个惰性齿轮(324)和第一级行星齿轮(326)的第一级行星架(328)，并且第二行星齿轮组级包括旋转地联接到第一级行星架(328)的第二级太阳齿轮(340)。
5.根据权利要求4所述的组合式启动发电机装置(130)，其中，离合器布置(360)被配置为在第一动力流方向上实现多个输送模式。
6.根据权利要求5所述的组合式启动发电机装置(130)，
其中，第二行星齿轮组级包括与第二级太阳齿轮(340)和环形齿轮(330)接合的第二级行星齿轮(342)以及支撑第二级行星齿轮(342)的第二级行星架(344)，
其中，动力传动组件(132)包括至少部分地包围行星齿轮组(320)的壳体(300)，所述壳体(300)包括至少一个静态壳体元件(304)，并且
其中，离合器布置(360)包括第一离合器(370)，所述第一离合器被配置为在所述至少一个输送模式中的第一输送模式下接合，以将第二级行星架(344)旋转地固定到所述至少一个静态壳体元件(304)。
7.根据权利要求6所述的组合式启动发电机装置(130)，其中，动力传动组件(132)被配置为：在所述至少一个输送模式中的第一输送模式下，将来自电机(134)的旋转动力在第一动力流方向上从驱动轴(310)传递到第一级太阳齿轮(322)、第一级行星齿轮(326)、第一级行星架(328)、第二级太阳齿轮(340)、第二级行星齿轮(342)和环形齿轮(330)，以第一齿轮比输出到发动机(120)。
8.根据权利要求6所述的组合式启动发电机装置(130)，其中，离合器布置(360)包括第二离合器(380)，所述第二离合器(380)被配置为在所述至少一个输送模式中的第二输送模式下接合，以将第二级太阳齿轮(340)旋转地固定到所述至少一个静态壳体元件(304)。
9.根据权利要求8所述的组合式启动发电机装置(130)，其中，动力传动组件(132)被配置为：在所述至少一个输送模式中的第二输送模式下，将来自电机(134)的旋转动力在第一动力流方向上从驱动轴(310)传递到第一级太阳齿轮(322)、第一级行星齿轮(326)和环形齿轮(330)，以第二齿轮比输出到发动机(120)。
10.根据权利要求8所述的组合式启动发电机装置(130)，其中，离合器布置(360)包括第三离合器(390)，所述第三离合器(390)被配置为在所述至少一个输送模式中的第三输送模式下接合，以将驱动轴(310)联接到环形齿轮(330)。
11.根据权利要求10所述的组合式启动发电机装置(130)，其中，动力传动组件(132)被配置为：在所述至少一个输送模式中的第三输送模式下，将来自电机(134)的旋转动力在第一动力流方向上从驱动轴(310)传递到环形齿轮(330)，并以第三齿轮比输出到发动机(120)。
12.根据权利要求10所述的组合式启动发电机装置(130)，其中，动力传动组件(132)被配置为：在所述至少一个发电模式中的第一发电模式下，将来自发动机(120)的旋转动力传递到环形齿轮(330)、驱动轴(310)，并以第三齿轮比输出到电机(134)。
13.一种用于作业车辆(100)的组合式启动发电机装置(130)的动力传动组件(132)，所述动力传动组件被配置为在具有曲轴(122)的发动机(120)与具有电机轴(137)的电机(134)之间传递旋转动力，所述动力传动组件(132)包括：
驱动轴(310)，所述驱动轴联接到电机轴(137)并且被配置为在第一旋转方向上旋转；
行星齿轮组(320)，所述行星齿轮组包括联接到驱动轴(310)的第一行星齿轮组级和联接到第一行星齿轮组级的第二行星齿轮组级，其中，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个包括惰性齿轮(324)，并且第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个包括联接到发动机曲轴(122)的环形齿轮(330)；以及
离合器布置(360)，所述离合器布置具有至少一个离合器(370，380，390)，所述至少一个离合器选择性地联接到第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个，以实现动力在第一动力流方向上流动的至少一个输送模式和动力在第二动力流方向上流动的至少一个发电模式，
其中，在所述至少一个输送模式下，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个经由驱动轴(310)从电机(134)接收第一旋转方向上的输入动力，并且依照第一动力流方向向发动机曲轴(122)输出第一旋转方向上的动力，并且
其中，在所述至少一个发电模式下，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级中的一个或更多个从发动机曲轴(122)接收第一旋转方向上的输入动力，并且依照第二动力流方向经由驱动轴(310)向电机(134)输出第一旋转方向上的动力。
14.根据权利要求13所述的动力传动组件(132)，
其中，第一行星齿轮组级包括联接到驱动轴(310)的第一级太阳齿轮(322)以及与环形齿轮(330)接合的第一级行星齿轮(326)，并且
其中，多个惰性齿轮(324)接合在第一级太阳齿轮(322)和第一级行星齿轮(326)之间。
15.根据权利要求14所述的动力传动组件(132)，其中，第一行星齿轮组级和第二行星齿轮组级二者均与环形齿轮(330)接合。
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