CN117062998A - 电动机齿轮箱装置 - Google Patents

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CN117062998A
CN117062998A CN202180092802.8A CN202180092802A CN117062998A CN 117062998 A CN117062998 A CN 117062998A CN 202180092802 A CN202180092802 A CN 202180092802A CN 117062998 A CN117062998 A CN 117062998A
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China
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clutch
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雷蒙德·J·希克斯
弗兰克·坎利夫
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Hezhong Technology Co ltd
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Hezhong Technology Co ltd
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Abstract

一种电动机齿轮箱装置,其包括齿轮箱(3),所述齿轮箱包括:第一输入(4);第二输入(5);输出(6);多个周转齿轮(9、10、11),其各自包括:太阳齿轮(9a、10a、11a);行星架(9b、10b、11b);承载在所述行星架上且各自啮合所述太阳齿轮(9a、10a、11a)的多个行星齿轮(9c、10c、11c);以及啮合所述行星齿轮(9c、10c、11c)中的每个行星齿轮的环形齿轮(9d、10d、11d);以及多个离合器(12、13、14、15),所述多个离合器(12、13、14、15)被布置成通过所述多个周转齿轮(9、10、11)选择性地将所述第一输入(4)和所述第二输入(5)联接到所述输出(6);所述电动机齿轮箱装置进一步包括:第一电动机(1),其联接到所述第一输入(4)以使所述第一输入(4)旋转;以及第二电动机(2),其联接到所述第二输入(5)以使所述第二输入(5)旋转;其中所述离合器(12、13、14、15)和所述周转齿轮(9、10、11)限定所述齿轮箱的多种状态,其中在每种状态下,所述第一输入(4)和所述第二输入(5)通过所述周转齿轮(9、10、11)中的至少一个周转齿轮联接到所述输出(6)以形成齿轮系,所述多种状态在对形成所述齿轮系的所述周转齿轮(9、10、11)的选择和对每个周转齿轮(9、10、11)的连接到所述输入和所述输出以及所述齿轮系的其它周转齿轮的构件的选择中的至少一个选择方面彼此不同。通常,在所述齿轮箱中具有取决于所述第二输入(5)的旋转速度而变化的传动比,并且存在至少一对状态,使得在所述第二输入(5)的交叉旋转速度下,所述齿轮箱的所述传动比对于所述一对状态是相同的。

Description

电动机齿轮箱装置
技术领域
本发明涉及一种电动机齿轮箱装置和一种控制这种电动机齿轮箱装置的方法。
背景技术
无级变速器(CVT)是一种为车辆提供牵引力的有效方式,因为它会在整个速度范围内为车轮提供连续的扭矩和动力,而不会中断变速器。变速器始终能够以满足车辆的特定牵引要求所需的最优速度和动力运行。
减少柴油排放的需求,特别是在城市环境中运行的商用车辆中,为大动力、大扭矩比CVT,尤其是为电动或混合动力传动车辆开辟了新市场。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供一种电动机齿轮箱装置,其包括齿轮箱,所述齿轮箱包括:
第一输入;
第二输入;
输出;
多个周转齿轮,其各自包括以下构件:
太阳齿轮;
行星架;
承载在所述行星架上且各自啮合所述太阳齿轮的多个行星齿轮;以及
啮合所述行星齿轮中的每个行星齿轮的环形齿轮;以及
多个离合器,所述多个离合器被布置成通过所述多个周转齿轮选择性地将所述第一输入和所述第二输入联接到所述输出;
所述电动机齿轮箱装置进一步包括:
第一电动机,其联接到所述第一输入以使所述第一输入旋转;以及
第二电动机,其联接到所述第二输入以使所述第二输入旋转;
其中所述离合器和所述周转齿轮限定所述齿轮箱的多种状态,其中在每种状态下,所述第一输入和所述第二输入通过所述周转齿轮中的至少一个周转齿轮联接到所述输出以形成齿轮系,所述多种状态在对形成所述齿轮系的所述周转齿轮的选择和对每个周转齿轮的连接到所述输入和所述输出以及所述齿轮系的其它周转齿轮的所述构件的选择中的至少一个选择方面彼此不同。
因此,这种电动机齿轮装置可以提供无级变速器,其中第二电动机可以改变齿轮箱的传动比。因此,第一电动机可以在其最优速度和功率下工作。因此,齿轮箱可以具有传动比,所述传动比为输出的针对第一输入的单次转动的转动次数。传动比可以取决于第二输入和所选择齿轮装置的旋转速度而变化。
可以存在至少一对状态,使得在第二输入的交叉旋转速度下,齿轮箱的传动比对于一对状态是相同的。所述状态可以形成从第一状态经过至少一种中间状态至最终状态的序列,每种中间状态与序列中其前后的状态形成一对。通常,每对状态会使得传动比在一对中的每种状态下随着第二输入在相反方向上的旋转速度而变化(使得增大第一方向上的旋转速度会在每对中的一种状态下增大传动比,但在另一种状态下减小传动比)。
因此,所述状态可以提供与单种状态和给定速度范围的第二电动机相比更广泛范围的传动比,并且使得可在不使输出与第一输入和第二输入断开连接的情况下在范围之间进行转换(即,负载下的布置)。
所述装置可包括用于周转齿轮中的至少一个周转齿轮的制动器,所述制动器可选择性地应用以便选择性地制动周转齿轮的构件。至少一种状态可以取决于制动器是否制动构件而不同于另一种状态。因此,每个制动器还可以用于改变齿轮箱的传动比。
电动机齿轮装置可以表示完全电气传动。所述装置可以包括用于第一电动机和第二电动机的电功率源,所述电功率源可以包括蓄电池、燃料电池或油机发电机。
周转齿轮可以包括第一周转齿轮、第二周转齿轮和第三周转齿轮,以及第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器。第一输入可以联接到第一周转齿轮的行星架和第二周转齿轮的环形齿轮。第二输入可以联接到第一周转齿轮和第二周转齿轮的太阳齿轮。
第一离合器可以选择性地将第二周转齿轮的行星架联接到第三周转齿轮的太阳齿轮。第二离合器可以选择性地将第一周转齿轮的环形齿轮联接到第三周转齿轮的太阳齿轮。第三离合器可以选择性地将第二周转齿轮的行星架联接到输出。第四离合器可以选择性地将第一周转齿轮的环形齿轮联接到第三周转齿轮的行星架。第三周转齿轮的环形齿轮可以配备有制动器。第三周转齿轮的行星架可以联接到输出。
在第一状态下,第一离合器接合以便将第二周转齿轮的行星架联接到第三周转齿轮的太阳齿轮,并且第二离合器、第三离合器和第四离合器分离以便不联接任何构件,并且第三周转齿轮的环形齿轮的制动器制动第三周转齿轮的环形齿轮。
在这种状态下,第一电动机和第二电动机可以从零速度增大至不同方向上的最大速度,其中第二电动机在第一方向上旋转使第一电动机在第二相反方向上的旋转减小。一旦第一电动机和第二电动机达到最大速度,第二电动机的速度就可以减至零,然后在第二方向上增大至最大速度,以便增大传动比,且因此增大输出的速度(考虑到第一电动机的速度现在将是恒定的)。
在第二状态下,第二离合器接合以便将第一周转齿轮的环形齿轮联接到第三周转齿轮的太阳齿轮,其中第一离合器、第三离合器和第四离合器分离以便不联接任何构件,并且第三周转齿轮的环形齿轮的制动器制动第三周转齿轮的环形齿轮。
这种状态通常与第一状态形成一对。然后,传动比会在第二电动机处于第二方向上的最大速度的情况下与第一状态相同。将第二电动机的旋转速度减至零然后将其增大至第一方向上的最大速度会进一步增大传动比,且因此增大输出的速度。
在第三状态下,第三离合器接合以便将第二周转齿轮的行星架联接到输出,并且第一离合器、第二离合器和第四离合器分离以便不联接任何构件。通常,第三周转齿轮的环形齿轮的制动器会被释放。
这种状态通常与第二状态形成一对。然后,传动比会在第二电动机处于第一方向上的最大速度的情况下与第二状态相同。将第二电动机的旋转速度减至零然后将其增大至第二方向上的最大速度会进一步增大传动比,且因此增大输出的速度。
在第四状态下,第四离合器接合以便将第一周转齿轮的环形齿轮联接到第三周转齿轮的行星架,并且第二离合器、第三离合器和第四离合器分离以便不联接任何构件。通常,第三周转齿轮的环形齿轮的制动器会被释放。
这种状态通常与第三状态形成一对。然后,传动比会在第二电动机处于第二方向上的最大速度的情况下与第三状态相同。将第二电动机的旋转速度减至零然后将其增大至第一方向上的最大速度会进一步增大传动比,且因此增大输出的速度。
第一电动机和第二电动机可以相对于彼此同轴地安装,使得一个电动机的输出在另一个电动机的输出内旋转,其中每个电动机的输出是同轴的。这可能会产生特别紧凑的装置。
根据本发明的第二方面,提供一种控制根据本发明的第一方面的电动机齿轮箱装置的方法,所述方法包括改变第二电动机的旋转速度以便改变齿轮箱的传动比。
在提供第一周转齿轮到第三周转齿轮以及第一离合器到第四离合器的情况下,所述方法可以包括按顺序在第一状态至第四状态下运行电动机齿轮箱装置。通常,所述方法将包括从两个输入处于静止状态以及电动机齿轮箱装置处于第一状态开始。然后,所述方法将包括将第二输入的旋转速度从零增大至第一方向上的最大速度,同时将第一输入的旋转速度从零增大至第二方向上的最大速度。然后,所述方法可以包括在第一输入恒定处于最大速度的情况下,将第二输入的速度减至零,然后减至第一方向上的最大速度。
然后,所述方法可以包括使装置处于第二状态,以及将第二输入的速度减至零,然后减至第二方向上的最大速度。然后,所述方法可以包括使装置处于第三状态,以及将第二输入的速度减至零,然后减至第一方向上的最大速度。然后,所述方法可以包括使装置处于第四状态,以及将第二输入的速度减至零,然后减至第二方向上的最大速度。
附图说明
现在借助于实例参考附图描述本发明的实施例,在附图中:
图1示出了根据本发明的第一实施例的电动机齿轮箱装置的示意图;
图2示出了图1的电动机齿轮箱装置的透视图;
图3示出了图1的电动机齿轮箱装置的横截面视图;
图4和5分别示出了处于第一状态的图1的电动机齿轮箱装置的示意图和横截面视图;
图6和7分别示出了处于第二状态的图1的电动机齿轮箱装置的示意图和横截面视图;
图8和9分别示出了处于第三状态的图1的电动机齿轮箱装置的示意图和横截面视图;
图10和11分别示出了处于第四状态的图1的电动机齿轮箱装置的示意图和横截面视图;
图12示出了图1的电动机齿轮箱装置的扭矩、速度和功率的典型曲线图;
图13示出了根据本发明的第二实施例的电动机齿轮装置的透视图;
图14示出了图13的电动机齿轮装置的局部剖视图;
图15示出了其上安装有图13的电动机齿轮装置的重型货车的侧视图;
图16示出了图15所示的车辆的平面视图,其中电动机齿轮装置处于适当位置;并且
图17和18是安装有图13的电动机齿轮装置的图15的车辆的不同电动机速度和扭矩的效率曲线图。
具体实施方式
将参考附图中的图1至12描述根据本发明的第一实施例的电动机齿轮箱装置,其提供无级变速器。在此实施例中,电动机齿轮箱装置基于两个电动机:第一主电动机1和第二反作用电动机2。这些电动机可以通过任何合适的方式被供能,但通常可能由靠汽油或柴油内燃机运行的油机发电机或与蓄电池组合的氢燃料电池供能或仅由蓄电池供能。
电动机齿轮箱装置包括齿轮箱3,其具有联接到第一电动机1的转子的第一输入4和联接到第二电动机2的转子的第二输入5。齿轮箱还具有可能通常联接到车辆的负重轮的输出6。
第一输入4配备有减速齿轮7;类似地,第二输入5配备有减速齿轮8。如将更详细地论述,这些减速齿轮7、8联接到一组周转齿轮9、10、11中。
周转齿轮包括第一周转齿轮9、第二周转齿轮10和第三周转齿轮11,每个周转齿轮具有太阳齿轮9a、10a、11a、承载与太阳齿轮9a、10a、11a啮合的多个行星齿轮9c、10c、11c的行星架9b、10b、11b,以及与行星齿轮9c、10c、11c啮合的环形齿轮9d、10d、11d。还提供第一离合器12、第二离合器13、第三离合器14和第四离合器15。
第一减速齿轮7联接到第一周转齿轮9的行星架9b和第二周转齿轮10的环形齿轮10d。第二减速齿轮8联接到第一周转齿轮9和第二周转齿轮10的太阳齿轮9a、10a。
第一离合器12选择性地将第二周转齿轮10的行星架10b联接到第三周转齿轮11的太阳齿轮11a。第二离合器13选择性地将第一周转齿轮9的环形齿轮9d联接到第三周转齿轮11的太阳齿轮11a。第三离合器14选择性地将第二周转齿轮10的行星架10b联接到输出6。第四离合器选择性地将第一周转齿轮9的环形齿轮9d联接到第三周转齿轮11的行星架11b。第三周转齿轮11的环形齿轮11d配备有制动器16,用以选择性地制动所述构件。第三周转齿轮11的行星架11b联接到输出6。
可以关于附图中的图4至12展示这种电动机齿轮箱装置的运行。电动机齿轮箱装置具有四种状态,与逐渐增大的输出速度结合使用,从图4和5所示的零输出速度下的第一状态开始。可以使用附图中的图12所示的曲线图来帮助理解各种状态;迹线如下:
●迹线30示出了第一电动机1的速度;
●迹线31示出了第二电动机2的功耗;
●迹线32示出了输出6处的扭矩;
●迹线33示出了输出6处的功率;
●迹线34示出了第二电动机2的速度;并且
●迹线35示出了输出6的速度。
第一状态,如附图中的图4和5所示,从两个电动机1、2都处于零速度开始。第一离合器12接合(其它离合器13、14、15分离)。这将第二周转齿轮10和第三周转齿轮11联接在第一减速齿轮7和第二减速齿轮8与输出6之间。应用制动器16,以便固定第三周转齿轮的环形齿轮11d。如果第一电动机1和第二电动机2在相反方向上(例如,第二电动机2在第一方向上,第一电动机1在第二方向上)以逐渐增大的速度被传动,则第二电动机的速度会使第一电动机的速度减小,从而减小输出6的速度。这在图12中示出为区间36。第三周转齿轮11使输出速度进一步(以固定方式)减小。
一旦达到第一电动机1和第二电动机2的最大速度,第一电动机1就在整个后续过程中保持在恒定速度下。电动机齿轮箱装置保持在图4和5所示的第一状态下。为了增大齿轮箱的传动比(且因此在给定第一电动机1的速度恒定的情况下增大输出的速度),第二电动机的速度减至零(从而减少由于第二电动机引起的速度减小),并在第二方向上增大至最大速度(现在使输出6的速度增大)。这在图12中示出为区间37。
一旦第二电动机2达到第二方向上的最大速度,电动机齿轮箱装置就达到第二状态(下文描述)与第一状态具有相同传动比的情况。在此速度下,第二离合器13接合,并且变速器瞬间锁定在固定传动比下。然后,第一离合器12被释放。
在图6和7所示的第二状态下,第二离合器13接合,但其它离合器12、14、15未接合。这将第一周转齿轮代替第二周转齿轮10联接在减速齿轮7、8与第三周转齿轮11之间。应用制动器16。
在第二电动机2最初以第二方向上的最大速度运行的情况下,第二电动机2的速度可以减至零,从而增大输出6的速度,并增大到第一方向上的最大速度,从而进一步增大输出6的速度。这在图12中示出为区间38。
一旦第二电动机2达到第一方向上的最大速度,电动机齿轮箱装置就达到第三状态(下文描述)与第二状态具有相同传动比的情况。在此速度下,第三离合器14接合,并且变速器瞬间锁定在固定传动比下。然后,第二离合器13被释放。
在图8和9所示的第三状态下,第三离合器14接合,但其它离合器12、13、15未接合。制动器16被释放。这种布置将第二周转齿轮10联接在减速齿轮7、8与输出6之间,绕过第一周转齿轮9和第三周转齿轮11。这消除了由于第三周转齿轮引起的速度减小。
在第二电动机2最初以第一方向上的最大速度运行的情况下,第二电动机2的速度可以减至零,从而增大输出6的速度,并增大到第二方向上的最大速度,从而进一步增大输出6的速度。这在图12中示出为区间39。
一旦第二电动机2达到第二方向上的最大速度,电动机齿轮箱装置就达到第四状态(下文描述)与第三状态具有相同传动比的情况。在此速度下,第四离合器15接合,并且变速器瞬间锁定在固定传动比下。然后,第三离合器14被释放。
在图10和11所示的第四状态下,第四离合器14接合,但其它离合器12、13、14未接合。制动器16被释放。这种布置将第一周转齿轮9联接在减速齿轮7、8与输出6之间,绕过第二周转齿轮10和第三周转齿轮11(尽管运动通过第三周转齿轮的行星架11b传递到输出)。这消除了由于第三周转齿轮引起的速度减小。
在第二电动机2最初以第二方向上的最大速度运行的情况下,第二电动机2的速度可以减至零,从而增大输出6的速度,并在第二方向上增大,从而进一步增大输出6的速度。这在图12中示出为区间40。应注意,在该区间内的第二电动机2的速度可以增大到超过其它阶段的最大速度。
因此,这四种状态提供了广泛范围的传动比,并且使得第一电动机1可在广泛范围的输出速度内以恒定速度运行。
对于基于ICE电源的标称功率等级,这种布置是有效的,对于车辆,各个组件的大小设定可以大致如下:
●引擎和油机发电机需要70%的标称功率;
●第一电动机需要140%的标称功率;以及
●第二电动机需要40%的标称功率。
可以提供电池组,其大小设定取决于车辆的工作循环。这种布置使得可适应峰值负载,并在需要时合宜地依靠蓄电池实现零排放运行。
因此,对于许多车辆来说,这是合宜的大小设定,特别是考虑到引擎只需要70%的标称功率等级(而不是在引擎用作传动车轮的直接动力源的情况下,需要100%的标称功率等级)。由于使用在稳定状态下运行的较小引擎,因此可减少排放。
考虑到变速器将以最优牵引力运行,因此传动系效率也可得到提高。与包含变矩器、摩擦离合器或同步器在内的变速器相比,所提出的装置几乎没有磨损的部件。变速器的运行连续且平稳,没有冲击负载。由于变速器是自动的,因此减少了疲劳驾驶的情况。可以将这种装置安装在当前车辆的传动系中,而无需更换传动轴或制动系统。可能不需要单独的减速器。
图13和14示出了本发明的第二实施例,其功能与第一实施例基本上相同。等效特征已经用对应附图标记进行描述,增加了100。
图13示出了包含功率转换器在内的300kW的电动机齿轮装置。该装置包括两个同轴电动机,即主电动机101(225Kw)和变速器电动机102(75Kw),所述变速器电动机通过主电动机102的中心同轴地传动。每个电动机101、102通过减速齿轮(分别为107、108)传动两组周转齿轮109、110的同轴双输入。周转齿轮的输出直接传动输出传动轴106,如先前实施例中所述。用于电动机101、102的功率电子器件150安装在电动机齿轮装置的顶部。
齿轮、爪形离合器和运行机构的机械布局采用紧凑的同轴布置来布置,这通过使用多行星柔性销周转齿轮设计来实现。齿轮箱103的直径和体积小于电动机的直径和体积,同时传递15倍的电动机扭矩。机械变速器设计简单、稳健且可靠,潜在故障模式本身较少,没有同步器,没有摩擦离合器,没有转子冷却密封件,没有通常与此类变速器相关联的双重接合故障模式。所选电动机为AEM有限公司的8500rpm的开关磁阻(SR)电机,100%可回收,对无源整流和过压故障具有稳健性,并且不使用稀土材料。总的来说,电动机齿轮装置设计稳健、可靠且紧凑,以满足长途重型货车(HGV)应用的耐用性要求。
电动机齿轮装置100包含在直径为400mm、长度为1.3m的封套内,使得所述电动机齿轮装置可安装在44吨的HGV 200的底盘导轨之间,如附图中的图15和16所示,其中输出106直接连接到现有传动轴,而无需对车辆传动系进行任何进一步的更改。电动机齿轮装置可应用于(美国卡车级别中的)8级全系车辆。
针对由电动机齿轮装置100传动的基于典型工作循环运行的44吨卡车(“氢能与蓄电池电动卡车的比较(Comparison of hydrogen and battery electric trucks)”,选自《运输与环境(Transport&Environment)》,发于2020年6月,Fedor Unterlohner所著)构建了一种数字模型。根据这种模型,构建了图17和18所示的效率图,该图给出了91.1%的极高计算效率(繁重的重型柴油卡车(Heavy Heavy-duty Diesel Truck,HHDDT)综合测试)。这种高效率是通过电动机齿轮装置在最有效情况下运行电动机的能力来实现的,避免了与固定传动比传动相关联的极低电动机效率,从而从工作循环中获得最大再生能量,并最大限度地减少在再生模式下花费的时间。数字变速器模型进一步用于确定可实现档位切换和离合器接合的动态性能。这产生了犬齿轮廓的定义和电动机扭矩的控制输入序列,以实现快速接合和分离。
下表列出了针对44吨6x4系牵引车200的电动机齿轮装置100的计算出的性能。所有特性均达到或超过400Kw柴油/10速传动系,但在50、60和100Kph下实现的坡度除外,该坡度受安装功率的限制,将300kW与内燃机(ICE)400kW机组进行对比。电动机101、102可以瞬时运行至峰值功率650Kw,并且在大多数实际运行条件下,爬坡能力将与ICE匹配。这种电动机齿轮装置的定义特性是高失速扭矩、极限启动能力和非常高的工作循环效率,所有这些都可在紧凑大小的封套内实现。
目前,市场上有三种针对重型车辆提出的电气传动解决方案。
1.直接连接到轴输入的大型直接传动电动机。比较基准。
2.电气传动的(多)双速轴。
3.通过多速齿轮箱连接到轴输入的大型电动机。
我们使用电动机齿轮装置的数字模型结果和专用大型直接传动电动机的公共数据进行了详细的性能比较。下面列出结果。
●电动机齿轮装置的功率增加了15%,峰值为5.4倍,额定输出扭矩为5.6倍。
●电动机齿轮装置的质量为1.44倍,但体积仅为80%。
●电动机齿轮装置可以在39%的坡度上启动40吨重的车辆。直接传动的重量限制为8吨。
●电动机齿轮装置的效率为91%(HHDDT综合),远高于任何其它电气传动机组(通常低于80%)。
利用双速多轴解决方案可以提高爬坡能力,但该解决方案的最大车辆总重(GVW)限制为26吨,以便保持连续的牵引曲线。由于在非常低的效率制度下运行电动机,因此该解决方案还存在显着较低的工作循环效率。
利用多速变速器的电动机可以在爬坡能力方面与电动机齿轮装置相匹配,但由于电动机的效率制度较低,其工作循环效率也会较低。
电动机齿轮装置优于替代解决方案:
●直接传动:体积大,爬坡能力和效率非常差,
●双速轴:体积大,爬坡能力和效率非常差,
●多速变速器:体积大,效率低。
电动机齿轮装置实现:
●即时不间断的扭矩和功率传递,>15的极佳速度/扭矩比,与直接传动相似,性能与多速相似。
●较高的运行效率,变速传动比传动扩展了基础电机的高效运行窗口。
●紧凑、功率密集、稳健且可靠的设计。
●易于引入现有车辆传动系。
电动机齿轮装置是一种新颖的创新电动/机械变速器概念,能够完全以电气方式传动非常大型的HGV(26-44吨以上),尾管排放量为零,同时能够以非常高的效率维持车辆的全牵引性能。
非常重要的是,电动机齿轮装置具有高效率和小体积,能够通过提供足够的行驶里程和可接受的空载车辆重量来解锁实用燃料电池44吨牵引车的设计解决方案。

Claims (20)

1.一种电动机齿轮箱装置,其包括齿轮箱,所述齿轮箱包括:
第一输入;
第二输入;
输出;
多个周转齿轮,其各自包括以下构件:
太阳齿轮;
行星架;
承载在所述行星架上且各自啮合所述太阳齿轮的多个行星齿轮;以及
啮合所述行星齿轮中的每个行星齿轮的环形齿轮;以及
多个离合器,所述多个离合器被布置成通过所述多个周转齿轮选择性地将所述第一输入和所述第二输入联接到所述输出;
所述电动机齿轮箱装置进一步包括:
第一电动机,其联接到所述第一输入以使所述第一输入旋转;以及
第二电动机,其联接到所述第二输入以使所述第二输入旋转;
其中所述离合器和所述周转齿轮限定所述齿轮箱的多种状态,其中在每种状态下,所述第一输入和所述第二输入通过所述周转齿轮中的至少一个周转齿轮联接到所述输出以形成齿轮系,所述多种状态在对形成所述齿轮系的所述周转齿轮的选择和对每个周转齿轮的连接到所述输入和所述输出以及所述齿轮系的其它周转齿轮的所述构件的选择中的至少一个选择方面彼此不同。
2.根据权利要求1所述的电动机齿轮箱装置,其中所述齿轮箱具有传动比,所述传动比为所述输出的针对所述第一输入的单次转动的转动次数,其中所述传动比取决于所述第二输入的旋转速度而变化。
3.根据权利要求2所述的电动机齿轮箱装置,其中存在至少一对状态,使得在所述第二输入的交叉旋转速度下,所述齿轮箱的所述传动比对于所述一对状态是相同的。
4.根据权利要求3所述的电动机齿轮箱装置,其中所述状态形成从第一状态经过至少一种中间状态至最终状态的序列,每种中间状态与所述序列中其前后的状态形成一对。
5.根据权利要求4所述的电动机齿轮箱装置,其中每对所述状态使得所述传动比在所述一对中的每种状态下随着所述第二输入在相反方向上的旋转速度而变化。
6.根据任一前述权利要求所述的电动机齿轮箱装置,其包括用于所述周转齿轮中的至少一个周转齿轮的制动器,所述制动器能选择性地应用以便选择性地制动所述周转齿轮的构件。
7.根据任一前述权利要求所述的电动机齿轮箱装置,其中所述第一电动机是电动机。
8.根据任一前述权利要求所述的电动机齿轮箱装置,其中所述周转齿轮包括第一周转齿轮、第二周转齿轮和第三周转齿轮,并且所述装置包括第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器,其中:
所述第一输入联接到所述第一周转齿轮的所述行星架和所述第二周转齿轮的所述环形齿轮;
所述第二输入联接到所述第一周转齿轮和所述第二周转齿轮的所述太阳齿轮;
所述第一离合器选择性地将所述第二周转齿轮的所述行星架联接到所述第三周转齿轮的所述太阳齿轮;
所述第二离合器选择性地将所述第一周转齿轮的所述环形齿轮联接到所述第三周转齿轮的所述太阳齿轮;
所述第三离合器选择性地将所述第二周转齿轮的所述行星架联接到所述输出;
所述第四离合器选择性地将所述第一周转齿轮的所述环形齿轮联接到所述第三周转齿轮的所述行星架;
所述第三周转齿轮的所述环形齿轮配备有制动器;并且
所述第三周转齿轮的所述行星架联接到所述输出。
9.根据权利要求8所述的电动机齿轮箱装置,其中,在第一状态下,所述第一离合器接合以便将所述第二周转齿轮的所述行星架联接到所述第三周转齿轮的所述太阳齿轮,并且所述第二离合器、所述第三离合器和所述第四离合器分离以便不联接任何构件,并且所述第三周转齿轮的所述环形齿轮的所述制动器制动所述第三周转齿轮的所述环形齿轮。
10.根据权利要求9所述的电动机齿轮箱装置,其中,在第二状态下,所述第二离合器接合以便将所述第一周转齿轮的所述环形齿轮联接到所述第三周转齿轮的所述太阳齿轮,其中所述第一离合器、所述第三离合器和所述第四离合器分离以便不联接任何构件,并且所述第三周转齿轮的所述环形齿轮的所述制动器制动所述第三周转齿轮的所述环形齿轮。
11.根据权利要求10所述的电动机齿轮箱装置,其中,在第三状态下,所述第三离合器接合以便将所述第二周转齿轮的所述行星架联接到所述输出,并且所述第一离合器、所述第二离合器和所述第四离合器分离以便不联接任何构件。
12.根据权利要求11所述的电动机齿轮箱装置,其中,在第四状态下,所述第四离合器接合以便将所述第一周转齿轮的所述环形齿轮联接到所述第三周转齿轮的所述行星架,并且所述第二离合器、所述第三离合器和所述第四离合器分离以便不联接任何构件。
13.根据任一前述权利要求所述的电动机齿轮箱装置,其中所述第一电动机和所述第二电动机相对于彼此同轴地安装,使得一个电动机的输出在另一个电动机的输出内旋转,其中所述电动机中的每个电动机的所述输出是同轴的。
14.一种控制根据任一前述权利要求所述的电动机齿轮箱装置的方法,所述方法包括改变所述第二电动机的所述旋转速度以便改变所述齿轮箱的所述传动比。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述电动机齿轮箱装置是根据权利要求12的,所述方法包括按顺序在所述第一状态至所述第四状态下运行所述电动机齿轮箱装置。
16.根据权利要求15所述的方法,其包括:
从第一输入和第二输入处于静止状态以及所述电动机齿轮箱装置处于所述第一状态开始;
将所述第二输入的所述旋转速度从零增大至第一方向上的最大速度,同时将所述第一输入的所述旋转速度从零增大至第二方向上的最大速度。
17.根据权利要求16所述的方法,其包括然后在所述第一输入恒定处于所述最大速度的情况下,将所述第二输入的所述速度减至零,然后减至所述第一方向上的最大速度。
18.根据权利要求17所述的方法,其包括然后使所述装置处于所述第二状态,以及将所述第二输入的所述速度减至零,然后减至所述第二方向上的所述最大速度。
19.根据权利要求18所述的方法,其包括然后使所述装置处于所述第三状态,以及将所述第二输入的所述速度减至零,然后减至所述第一方向上的所述最大速度。
20.根据权利要求19所述的方法,其包括然后使所述装置处于所述第四状态,以及将所述第二输入的所述速度减至零,然后减至所述第二方向上的所述最大速度。
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