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CN111828501B - 具有电磁致动组件的多模式集成式起动机-发电机装置 - Google Patents

具有电磁致动组件的多模式集成式起动机-发电机装置 Download PDF

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CN111828501B CN202010297938.XA CN202010297938A CN111828501B CN 111828501 B CN111828501 B CN 111828501B CN 202010297938 A CN202010297938 A CN 202010297938A CN 111828501 B CN111828501 B CN 111828501B
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Abstract

为具有发动机的作业车辆提供一种组合式起动机‑发电机装置。所述组合式起动机‑发电机装置包括：电动机械；齿轮组，齿轮组被配置成在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接电动机械和发动机，齿轮组被配置成在第一动力流方向上以至少第一传动比、第二传动比和第三传动比中的一个传动比操作并在第二动力流方向上以至少第四传动比操作；至少一个离合器，所述至少一个离合器选择性地耦接至齿轮组以在第一动力流方向上实现第一传动比、第二传动比和第三传动比并在第二动力流方向上实现第四传动比；以及致动器组件，致动器组件包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在脱离位置和接合位置之间选择性地切换。

Description

具有电磁致动组件的多模式集成式起动机-发电机装置
技术领域
本公开涉及作业车辆动力系统，包括用于起动机械动力设备和从其发电的布置。
背景技术
虽然采用混合动力源(例如，发动机和电动马达)变得越来越普遍，但是作业车辆(诸如用于农业、建筑业和林业的作业车辆)和其它常规的车辆可以由内燃机(例如，柴油机)提供动力。在任何情况下，发动机仍然是作业车辆的主动力源并需要来自起动机的机械输入以启动曲轴的旋转和活塞在汽缸内的往复运动。起动发动机的转矩需求较高，对于重型机械中常见的大型柴油发动机来说尤其如此。
作业车辆另外包括需要电能的子系统。为了向作业车辆的这些子系统供电，可以使用交流发电机或发电机来利用发动机动力的一部分以产生AC或DC电能。作业车辆的电池然后通过转化来自交流发电机的电流而被充电。常规地，带、直带或蛇形带，将发动机的输出轴耦接至交流发电机以产生AC电能。从运行的发动机产生电流的转矩需求明显低于发动机起动的转矩需求。为了在发动机与电池之间适当地传输动力以起动发动机和产生电能两者，典型地需要许多不同的部件和装置，从而产生与尺寸、成本和复杂性有关的问题。
发明内容
本公开提供一种具有集成变速器的组合式发动机起动机和发电机装置，诸如可以在作业车辆中使用以用于发动机冷起动并产生电能，从而服务于发动机起动机和交流发电机双重目的，其中在两种情况下都具有到发动机和来自发动机的更稳健的动力传递。
在本公开的一个方面，提供一种用于具有发动机的作业车辆的组合式起动机-发电机装置。所述组合式起动机-发电机装置包括：电动机械；齿轮组，所述齿轮组被配置成从所述电动机械和从所述发动机接收旋转输入并在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以至少第一传动比、第二传动比或第三传动比中的一个传动比操作以及在所述第二动力流方向上以至少第四传动比操作；至少一个离合器，所述至少一个离合器选择性地耦接至所述齿轮组以在所述第一动力流方向上实现所述第一传动比、所述第二传动比和所述第三传动比以及在所述第二动力流方向上实现所述第四传动比；以及致动器组件，所述致动器组件包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器从脱离位置和接合位置之间选择性地切换，在所述脱离位置中，所述至少一个离合器从所述齿轮组脱耦，在所述接合位置中，所述至少一个离合器被耦接至所述齿轮组。
在另一方面，本公开提供一种用于作业车辆的传动系组件。所述传动系组件包括：发动机；电动机械；齿轮组，所述齿轮组被配置成从所述电动机械和从所述发动机接收旋转输入并在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以至少第一传动比、第二传动比或第三传动比中的一个传动比操作以及在所述第二动力流方向上以至少所述第四传动比操作；至少一个离合器，所述至少一个离合器被选择性地耦接至所述齿轮组以在所述第一动力流方向上实现所述第一传动比、所述第二传动比和所述第三传动比以及在所述第二动力流方向上实现所述第四传动比；至少一个永磁体，所述至少一个永磁体被安装在所述至少一个离合器上；以及致动器组件，所述致动器组件包括凸轮板，所述凸轮板是大致盘形的并且具有第一凸轮板面和第二凸轮板面，所述第二凸轮板面与所述第一凸轮板面相反且朝向所述至少一个离合器定向。所述凸轮板还包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在脱离位置和接合位置之间选择性地切换，在所述脱离位置中，所述至少一个离合器从所述齿轮组脱耦，在所述接合位置中，所述至少一个离合器被耦接至所述齿轮组。所述传动系组件还包括控制器，所述控制器耦接至所述至少一个电磁体，以：选择性地以第一激励状态激励所述至少一个电磁体从而产生相对于所述至少一个永磁体的反方向磁场，使得所述至少一个永磁体被吸引至所述至少一个电磁体；以及选择性地以第二激励状态激励所述至少一个电磁体以产生相对于所述至少一个永磁体的同方向磁场，使得所述至少一个永磁体被所述至少一个电磁体排斥。
随附附图和以下描述中阐述了一个或更多个实施例的细节。根据说明书、附图和权利要求书将理解其它特征和优点。
附图说明
图1是呈农用拖拉机形式的示例作业车辆的示意性侧视图，其中可以使用所公开的集成式起动机-发电机装置；
图2是图1的作业车辆的发动机的简化的局部等距视图，示出了示例起动机-发电机装置的安装部位的示例；
图3是具有示例起动机-发电机装置的图1的作业车辆的动力传输布置的一部分；
图4A是可以在图1的作业车辆中实施的示例起动机-发电机装置的动力传递组件的第一截面图；
图4B是可以在图1的作业车辆中实施的示例起动机-发电机装置的动力传递组件的第二截面图(距图4A的视图大约45°)；
图5是可以被包括在用于示例起动机-发电机装置的图4A和图4B的动力传递组件中的离合器布置的等距视图；
图6是用于示例起动机-发电机装置的图5的离合器布置的部分的另一等距视图；
图7是用于示例起动机-发电机装置的图5的离合器布置的部分的另一等距视图；
图8是用于示例起动机-发电机装置的图5的离合器布置的高速离合器的第一侧视等距视图；
图9A是用于示例起动机-发电机装置的图5的离合器布置的致动器组件凸轮盘的第一侧视等距视图；
图9B是用于示例起动机-发电机装置的图9A的离合器布置的致动器组件凸轮盘的第二侧视等距视图；
图10是在发动机冷起动模式期间用于示例起动机-发电机装置的图4A的动力传递组件的局部截面图；
图11是在发动机热起动模式期间用于示例起动机-发电机装置的图4A的动力传递组件的局部截面图；
图12是在发动机增压模式期间用于示例起动机-发电机装置的图4B的动力传递组件的局部截面图；并且
图13是在发电模式期间用于示例起动机-发电机装置的图4B的动力传递组件的局部截面图。
在各个附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。
具体实施方式
下文描述了所公开的起动机-发电机装置的一个或更多个示例实施例，如在上文简要描述的附图的插图中示出的。本领域技术人员可以想到对示例实施例的各种修改。
如本文中使用，除非另有限制或修改，否则具有由连词术语(例如，“和”)分隔且还前置有短语“...中的一个或更多个”或“...中的至少一个”的元件的列表指示可能包括列表中的个别元件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”指示可能只有A，只有B，只有C，或者A、B和C中的两个或更多个的任意组合(例如，A和B；B和C；A和C或A、B和C)。
如本文中使用的，术语“轴向”指的是通常与一个或更多个部件的旋转轴线、对称轴线或中心线平行的尺寸。例如，在具有中心线和相反的、通常圆形的端部或面的圆柱形或圆盘中，“轴向”尺寸可以指通常平行于相反的端部或面之间的中心线延伸的尺寸。在某些实例中，术语“轴向”可以相对于不是圆柱形(或以其它方式径向地对称)的部件来使用。例如，对于包含旋转轴的长方形的壳体，“轴向”尺寸可以被看作通常与轴的旋转轴线平行的尺寸。此外，如本文中使用的术语“径向地”可以指部件相对于从公共中心线、轴线或类似参考物向外延伸的线(例如，在圆柱形或圆盘的与中心线或轴线垂直的面中的线)的尺寸或关系。在某些实例中，部件可以被看作“径向地”对称的，即使部件中的一个或两个不是圆柱形(或以其它方式径向地对称)。此外，术语“轴向”和“径向”(或任何派生词)可以包括除了与真实轴向和径向尺寸精确对准(例如相对于真实轴向和径向尺寸倾斜)之外的方向关系，前提是所述关系主要在各自的名义轴向或径向尺寸上。另外，术语“周向”可以指与绕轴线的径向尺寸和轴向尺寸垂直的共同的切向尺寸。
许多常规的车辆动力系统包括内燃机和/或为车辆的各个部件和子系统供电的一个或更多个电池(或其它化学电源)。在某些电动车辆中，电池组为包括驱动轮的整个车辆供电以使车辆运动。在混合动力油动和电动车辆中，原动力可以在发动机动力与电动马达动力之间交替，或发动机动力可以由电动马达动力补充。在另外的其它常规的车辆中，电力系统被用于启动发动机起动并运行车辆的非驱动电力系统。在后一种情况下，车辆典型地具有由车用蓄电池供电的起动马达以转动发动机曲轴从而使活塞在汽缸内移动。在另外的情境中，电力系统可以向运转的发动机提供增压。
一些发动机(例如，柴油发动机)通过燃料的压缩来启动燃烧，而其它发动机依靠由电池供电的火花发生器(例如，火花塞)来启动燃烧。一旦发动机在足够的转速下操作，动力系统就可以获得发动机动力以为电力系统供电和为电池充电。典型地，用交流发电机或其它类型的电力发电机来执行这种动力获得。交流发电机通过使交流电能通过换流器(例如，二极管整流器)来将交流(AC)电能转换成电池和车辆电气部件可使用的直流(DC)电能。常规的交流发电机通过将交流发电机的转子耦接至发动机的输出轴(或耦接至其的部件)来利用来自发动机的动力。历史上，这伴随着专用带的使用，但是在更现代的车辆中，交流发电机是经由单个“蛇形”带耦接至发动机(并且因此由发动机提供动力)的几个装置中的一个装置。
在某些应用中，诸如在某些重型机械和作业车辆中，具有分开的起动机和发电机部件的常规设置可能是不利的。这样的分开的部件需要分开的壳体，这可能需要与工作环境进行分开的密封或保护和/或在发动机舱的有限空间内占据分开的位置。也可能产生其它发动机舱布局复杂性问题。
下文描述改善的车辆动力系统的一个或更多个示例实施方式，所述改善的车辆动力系统解决常规系统具有的这些(或其它)问题中的一个或更多个问题。在一个方面，所公开的系统包括执行起动马达的发动机起动功能和发电机的发电功能的组合或集成装置。所述装置在本文中被称为集成式起动机-发电机装置(“ISG”或“起动机-发电机”)。至少在系统的一些实施方式中，在本文中使用这个术语，对于由装置产生的电力的类型(即，AC或DC电)是不确定的。在一些实施方式中，起动机-发电机装置可以用于以本领域技术人员可能认为“发电机”装置直接产生DC电流的方式来发电。然而，如本文中使用的，术语“发电机”将意指产生具有静态极性或交变极性(即，AC或DC)的电能。因此，在起动机-发电机装置的特定情况下，所述发电功能类似于常规交流发电机的发电功能，并且产生AC电能，所述AC电能随后在起动机-发电机装置之内或之外被整流成DC电能。
在某些实施例中，起动机-发电机装置可以包括至发动机的直接机械动力耦接装置，所述耦接装置避免在发动机与起动机-发电机装置之间使用带。例如，起动机-发电机装置可以在其壳体内包括动力传递组件，所述动力传递组件具有直接耦接至发动机的输出轴的齿轮组。齿轮组可以采取包括具有啮合正齿轮或其它齿轮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形式。可以通过传递组件来实现大的齿轮减速比，使得单个电动机械(即，马达或发电机)可以被使用并在对一个或更多个发动机起动类型以及发电类型来说适当的转速下操作。起动机-发电机装置与发动机之间的直接动力耦接可以增加系统的系统可靠性、冷起动性能和发电。
另外，在某些实施例中，起动机-发电机装置可以具有动力传递组件，所述动力传递组件自动地和/或选择性地切换传动比(即，在具有不同传动比的动力流路径之间切换)。通过举例的方式，传递组件可以包括一个或更多个无源或有源接合部件，所述一个或更多个无源或有源接合部件接合或脱离以通过动力流路径实现动力传递。以这种方式，可以采用双向离合器或其它离合器(或其它)配置来使用适当的控制硬件执行起动功能和发电功能。由于动力传递组件的双向性质，动力传输带布置可以仅用单个带张紧器来实施，从而提供相对紧凑和简单的组件。除了在两个不同的动力流方向上提供转矩之外，齿轮组还可以配置和布置成以两个不同转速中的一个转速(例如，根据不同的传动比)提供从电动机械到发动机的动力传递。转速的选择可以为动力传递组件提供额外的功能和灵活性。
在一个示例中，组合式起动机-发电机还可以包括离合器布置，所述离合器布置具有利用安装在凸轮致动器组件的凸轮板上的电磁体致动的第一离合器、第二离合器和第三离合器。在一个示例中，所述多个离合器中的一个或更多个离合器可以具有永磁体，所述永磁体基于供给至电磁体的电流的性质而与凸轮板上的相应的电磁体相互作用。以这种方式，所述离合器相对于凸轮板被排斥和吸引以在接合位置与脱离位置之间轴向地切换，从而修改动力传递组件内的动力流。
将在下文中较详细地论述每个实施方式。
参考附图，将详细描述作为传动系组件的示例作业车辆动力系统。如将根据本文中的论述明白的，所公开的系统可以以各种设定和与各种机器一起被有利地使用。例如，现在参考图1，动力系统(或传动系组件)110可以被包含在作业车辆100中，所述作业车辆100被描绘为农用拖拉机。然而，将理解的是，其它配置可以是可能的，包括以下配置：作业车辆100为不同种类的拖拉机，或作业车辆100为用于农业或用于建筑业和林业的其它方面的作业车辆(例如，收割机、原木集材机、机动平路机等等)。另外将理解的是，动力系统110的方面还可以被用在非作业车辆和非车辆应用(例如，固定位置设备)中。
简要地，作业车辆100具有由地面接合轮104支撑的主车架或底盘102，至少所述地面接合轮104的前轮是可转向的。底盘102支撑动力系统(或设备)110和驾驶室108，在驾驶室108中设置操作者接口和控制装置(例如，各种操纵杆、开关杆、按钮、触摸屏、键盘、与语音识别系统关联的话筒和麦克风)。
如示意性地示出的，动力系统110包括发动机120、集成式起动机-发电机装置130、电池140以及控制器150。发动机120可以是内燃机或其它适当的动力源，所述动力源适当地耦接以自动地或基于来自操作者的命令而经由轮104驱动作业车辆100。电池140可以表示任何一个或更多个适当的能量存储装置，所述能量存储装置可以用于向作业车辆100的各个系统提供电能。
起动机-发电机装置130将发动机120耦接至电池140，使得发动机120和电池140可以以至少四种模式选择性地相互作用。在第一发动机起动模式(或发动机冷起动模式)下，起动机-发电机装置130将来自电池140的电能转换成机械能，从而(例如，在发动机相对冷的起动期间)以与相对高的转速相对应的第一传动比驱动发动机120。在第二发动机起动模式(或发动机热启动模式)下，起动机-发电机装置130将来自电池140的电能转换成机械能，从而(例如，在发动机相对热的起动期间)以与相对低的转速相对应的第二传动比驱动发动机120。在第三模式(或增压模式)下，起动机-发电机装置130将来自电池140的电能转换成机械能，从而以与相对低的转速相对应的第三传动比驱动发动机120以进行发动机增压。在第四模式(或发电模式)下，起动机-发电机装置130以第四(或第三)传动比将来自发动机120的机械能转换成电能以对电池140充电。在下文中提供了关于起动机-发电机装置130在发动机起动模式期间、在增压模式期间以及在发电模式期间的另外的操作细节。
如上文介绍的，控制器150可以被认为是动力系统110的一部分以控制作业车辆100的各个方面，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。在一些实施例中，控制器150可以被配置成接收输入命令并经由人机接口或操作者接口(未示出)与操作者介接，以及从车载的或远离作业车辆100的各种传感器、单元和系统接收输入命令；并且作为响应，控制器150产生一个或更多个类型的命令，以由作业车辆100的动力系统110和/或各个系统实施。在一个示例中且如下文以较详细的细节论述的，控制器150可以控制到达与致动器组件关联的电磁体的电流，以接合和/或脱离在起动机-发电机装置130内的离合器。还可以提供用于控制这样的离合器的其它机构。
通常，控制器150可以配置为具有关联的处理器装置和存储器架构的计算装置，配置为液压控制器、电气控制器或电液控制器，或其它控制器。这样，控制器150可以配置成执行关于动力系统110(和其它机械)的各种计算和控制功能。控制器150可以与作业车辆100的各个其它系统或装置以电子、液压或其它方式连通。例如，控制器150可以与作业车辆100内(或其外)的各个致动器、传感器和其它装置(包括与动力系统110关联的各个装置)以电子或液压方式连通。通常，控制器150基于操作者输入、操作条件以及储存在存储器中的例程和/或计划表来产生命令信号。例如，操作者可以经由操作者输入装置向控制器150提供指示适当模式或至少部分地限定操作条件(在该操作条件下，由控制器150选择适当模式)的输入。在一些示例中，控制器150可以另外或可替代地自动地操作而没有来自人类操作者的输入。控制器150可以以各种已知的方式与其它系统或装置(包括其它控制器)连通，这些方式包括经由CAN总线(未示出)、经由无线或液压连通装置、或其它方式。
另外，动力系统110和/或作业车辆100可以包括具有一个或更多个电液控制阀(例如，电磁阀)的液压系统152，所述电液控制阀便于各个车辆系统的液压控制特别是起动机-发电机装置130方面的液压控制。液压系统152还可以包括各种泵、管线、软管、管道、罐等等。液压系统152可以根据来自控制器150的信号被电气激活和控制。
在一个示例中，起动机-发电机装置130包括动力传递组件(或变速器)132、电机或马达134、以及逆变器/整流装置136，它们中的每个都可以根据来自控制器150的命令信号来操作。动力传递组件132使得起动机-发电机装置130能够与发动机120介接，特别是经由发动机120的曲柄轴122或其它动力传输元件122(诸如辅助驱动轴)与发动机120介接。如下文描述的，动力传递组件132可以包括呈各种配置的一个或更多个齿轮组以提供适当的动力流和齿轮减速。动力传递组件132以两种不同的动力流方向可变地与电机134介接，使得电机134在发动机起动模式和增压模式期间操作为马达且在发电模式期间操作为发电机。在下文论述的一个示例中，动力传递组件132经由动力传输带布置被耦接至电动机械134。这种布置与由动力传递组件132提供的多个传动比一起允许电动机械134在两个动力流方向上在最佳转速和转矩范围内操作。电源总线逆变器/整流装置136使起动机-发电机装置130能够诸如经由直接硬连线或车辆电源总线142与电池140介接。在一个示例中，逆变器/整流装置136在发动机起动模式期间将来自电池140的DC电能转化成AC电能并在发电模式中将AC电能整流成DC电能。在一些实施例中，逆变器/整流装置136可以是分开的部件而不包括在起动机-发电机装置130中。虽然未示出，但是动力系统110还可以包括适当的调压器，所述调压器被包括在起动机-发电机装置130中或作为分开的部件。
简要地参考图2，图2描绘了起动机-发电机装置130相对于发动机120的示例安装部位的简化的局部等距视图。在所述示例中，集成式起动机-发电机装置130直接且紧凑地安装至发动机120以便不明显从发动机120突出(从而扩大发动机舱空间范围)或不与各个配管和检修点(例如，油管和填充开口等等)干涉。值得注意的是，起动机-发电机装置130可能通常被安装在发动机120上或靠近发动机120，在适合于耦接至发动机动力传输元件(例如，如图1中采用的曲柄轴122)的部位。
另外参考图3，图3是位于起动机-发电机装置130的动力传递组件132与电动机械134之间的动力传输带布置200的简化的示意图。应注意，图2和图3描绘起动机-发电机装置130的一个示例物理集成或布局配置。也可以提供其它布置。
动力传递组件132安装至发动机120且可以由反应板124支撑。如示出的，动力传递组件132包括第一动力传输元件133和第二动力传输元件135，所述第一动力传输元件133可旋转地耦接至发动机120的适当的驱动元件(例如，图1的曲柄轴122)，所述第二动力传输元件135呈在动力传递组件132的相反侧上从第一动力传输元件133延伸的轴的形式。类似地，电动机械134被安装在发动机120上且包括另外的动力传输元件137。
动力传输带布置200包括布置在动力传递组件132的第二动力传输元件135上的第一滑轮210、布置在电动机械134的动力传输元件137上的第二滑轮220、以及将第一滑轮210可旋转地耦接至第二滑轮220以便共同旋转的带230。如下文以较详细的细节描述的，在发动机起动模式期间，电动机械134拉动带230以使滑轮210、220沿第一时钟方向D1旋转从而驱动动力传递组件132(并且因此驱动发动机120)；在增压模式期间，电动机械134拉动带230以使滑轮210、220沿第二时钟方向D2旋转从而驱动动力传递组件132(并且因此驱动发动机120)；在发电模式期间，动力传递组件132使发动机120能够拉动带230并使滑轮210、220沿第二时钟方向D2旋转从而驱动电动机械134。
由于双向配置，动力传输带布置200可以包括仅单个带张紧器240，用于在两个方向D1、D2上向带230的单侧施加张力。与需要多个带张紧器的设计相比，使用单个带张紧装置240来张紧带230是有利的，因为其减少了部件并降低了复杂性。如下文描述的，双向配置和关联的简化的动力传输带布置200能够由动力传递组件132中的齿轮组的双向性质实现。另外，第一滑轮210和第二滑轮220在周长上的差异提供了在动力传递组件132与电动机械134之间的传动比的改变。在一个示例中，动力传输带布置200可以提供介于3∶1-5∶1之间的传动比，特别是4∶1的传动比。
在一个示例中，图4A和图4B描绘了可以实施到起动机-发电机装置130中的动力传递组件132的截面图。在该示例中，图4B是相对于图4A的截面图以大约45°顺时针旋转的截面图，以描绘起动机-发电机装置130的不同部分。
首先参考图4A，动力传递组件132包括具有可旋转的壳体部分304的壳体302，在该示例中，该可旋转的壳体部分304起到组件132的动力传输元件的作用并接合发动机120的相应的动力传输元件(例如，曲柄轴122)。壳体302还包括固定的壳体部分306，所述固定的壳体部分306将壳体302支撑于发动机120上，特别是将可旋转的壳体部分304支撑于发动机120上。虽然未示出，但是固定的壳体部分306可以包括一个或更多个(例如，三个)支撑腿，所述支撑腿的第一端从壳体302的与发动机120相反的一侧延伸并且所述支撑腿的第二端被安装至发动机120(图4A和图4B中未示出)。
如示出的，动力传递组件132可以被认为是具有环形壳体302的单元，所述环形壳体302被配置成容纳动力传递组件132的各个部件。从图4A来看(和从图4B来看)，动力传递组件132的第一侧308被朝向电动机械134定向，并且动力传递组件132的第二侧309被朝向发动机120定向。在一个示例中，固定的壳体部分306被相对于可旋转的壳体部分304定位在轴承307上，所述轴承307在操作期间能够实现相对旋转。
在第一侧308处，动力传递组件132包括可旋转地耦接至电动机械134的输入轴310。在一些示例中且如示出的，输入轴310可以直接连接至动力传输元件135(上文关于图1和图2描述的，具有螺钉或其它机构)；并且在另外的示例中，输入轴310可以通过中间部件(诸如凸缘或凸台)耦接。应注意，虽然轴310被描述成“输入”轴，但是如下文描述的，所述轴310可以依赖于模式来将动力传输到动力传递组件132中和将动力从动力传递组件132传输出来。输入轴310通常延伸穿过动力传递组件132以限定主旋转轴线300。
动力传递组件132通常包括行星齿轮组320。如下文描述的，行星齿轮组320是两级行星齿轮组且通常使动力传递组件132能够(例如，经由动力传输带布置200)与电动机械134和(例如，经由至发动机120的曲柄轴122的直接耦接)与发动机120介接。在一些实施例中，输入轴310可以被认为是行星齿轮组320的一部分。虽然下文描述了行星齿轮组320的一个示例配置，但是其它实施例可以具有不同的配置。
行星齿轮组320包括被安装用于绕输入轴310旋转的第一级太阳齿轮322。第一级太阳齿轮322包括多个齿或花键，所述多个齿或花键与环绕第一级太阳齿轮322的一组第一级行星齿轮324啮合。在一个示例中，第一级行星齿轮324包括一个或更多个行星齿轮的单个周向排，尽管其它实施例可以包括径向堆叠的排，每排在径向方向上具有奇数个行星齿轮。
第一级行星齿轮324由第一行星齿轮支架326支撑，所述第一行星齿轮支架326环绕第一级太阳齿轮322和输入轴310，并且第一行星齿轮支架326至少部分地由第一和第二径向延伸的轴向地面向的支架板328、330形成。第一级支架板328、330包括一排安装部位，所述安装部位用于接收轮轴，所述轮轴延伸穿过并支撑第一级行星齿轮324，用于使其旋转。这样，在这种布置中，行星轮轴中的每个行星轮轴针对第一级行星齿轮324中的每个第一级行星齿轮分别形成单独的旋转轴线，并且第一级行星齿轮支架326使所述一组第一级行星齿轮324能够绕第一级太阳齿轮322共同旋转。
齿轮组320还包括环绕第一级太阳齿轮322和第一级行星齿轮324的环形齿轮332。环形齿轮332包括与第一级行星齿轮324的齿接合的径向内齿。这样，第一级行星齿轮324在第一级太阳齿轮322与环形齿轮332之间延伸并与第一级太阳齿轮322和环形齿轮332接合。在一些实施例中，环形齿轮盖333可以被安装在环形齿轮332的内部中。环形齿轮盖333用于至少部分地将齿轮组320包封在壳体302内。
如示出的，环形齿轮332被固定地布置在可旋转的壳体部分304的内部中，所述可旋转的壳体部分304如上文指出的那样被定位在轴承307上以相对于固定的壳体部分306旋转。相对于行星齿轮组320，可旋转的壳体部分304和/或环形齿轮332可以用作相对于发动机120的动力传输元件133。在所述示例中，可旋转的壳体部分304包括绕面向发动机120的轴向面的周长轴向地延伸的许多堞形部(castellation)(未示出)。所述堞形部接合环形齿轮332并将环形齿轮332可旋转地固定至发动机120的曲柄轴122。环形齿轮332和/或可旋转的壳体部分304可以被认为是动力传递组件132的输出元件和/或输入元件以接收在两个动力流方向上的旋转输入。
齿轮组320还包括第二级太阳齿轮340，所述第二级太阳齿轮340是大致中空且圆柱形的，在第一端342和第二端344之间延伸并环绕输入轴310。第一级行星齿轮支架326在第二端344附近与第二级太阳齿轮340花键接合，或以其它方式固定至所述第二级太阳齿轮340。另外，第二级太阳齿轮340可以包括与一组第二级行星齿轮346啮合的一系列花键。第二级行星齿轮346由第二级行星齿轮支架348支撑，所述第二级行星齿轮支架348由第一行星齿轮支架板350和第二行星齿轮支架板352形成。第二级行星齿轮346被定位成另外与环形齿轮332接合。第二级行星齿轮346每个都具有在两个支架板350、352之间延伸的轮轴，使得每个行星齿轮346能够绕对应的轮轴相对于行星齿轮支架348旋转。这样，第二级行星齿轮346被定位在第二级太阳齿轮340与环形齿轮332之间且与第二级太阳齿轮340和环形齿轮332中的每一者接合。每个第二级行星齿轮346具有与相应的第一级行星齿轮324相比相同或不同的齿数。
如现在将以较详细的细节描述的，动力传递组件132另外包括离合器布置360，所述离合器布置360被配置成与行星齿轮组320的各个部件选择性地接合和脱离，以(例如，根据上文介绍的模式)修改通过动力传递组件132的动力流。
通常，离合器布置360包括致动器(或凸轮)组件380、第一(或低速)离合器410、第二(或中速)离合器430、以及第三(或高速)离合器450。如下文描述的，每个离合器410、430、450可以通过致动器组件380在接合位置与脱离位置之间选择性地切换。这样，离合器410、430、450可以被认为是有源致动的，以修改动力传递组件132内的动力流的“换挡”离合器。
如以图4A和图4B的组合示意性地示出的，齿轮组320包括许多接合元件470、472、474，所述接合元件470、472、474能够实现齿轮组320的各个部件与离合器410、430、450之间的相互作用。通常，接合元件470、472、474被构造成与离合器410、430、450相互作用的狭槽、锁定件、袋状部，如下文描述的。在一些示例中，一个或更多个接合元件470、472、474可以是双向的并且具有两个成角度的壁或两个垂直壁；或者接合元件470、472、474中的一个或更多个接合元件可以被设计成具有单个方向，例如，具有与垂直壁相对的成角度的壁。
如在图4A中最佳示出的，第一接合元件470可以呈在第二级行星齿轮支架348上的一个或更多个狭槽或锁定件的形式。第一接合元件470操作用于接收低速离合器410的一部分(如下文论述的)，以将第二级行星齿轮支架348锁定至固定的壳体部分306，即，将第二级行星齿轮支架348固定并防止旋转。
如在图4A中最佳示出的，第二接合元件472可以呈在第二级太阳齿轮340和/或第一级行星齿轮支架326上的一个或更多个狭槽或锁定件的形式。第二接合元件472操作用于接收中速离合器430的一部分(如下文论述的)，以将第二级太阳齿轮340和第一级行星齿轮支架326锁定至固定的壳体部分306，即，将第二级太阳齿轮340固定并防止旋转。
如在图4B中最佳示出的，第三接合元件474被构造成将第二级行星齿轮支架348与环形齿轮332选择性地耦接和脱耦。在一个示例中，第三接合元件474包括能在第一位置与第二位置之间重新定位的一个或更多个换挡元件或滑动元件，所述第一位置能够实现第二级行星齿轮支架348相对于环形齿轮332(和可旋转的壳体部分304)的独立旋转，所述第二位置连接第二级行星齿轮支架348以与环形齿轮332(和可旋转的壳体部分304)共同旋转。如下文以较详细的细节论述的，将高速离合器450致动到接合位置中使第三接合元件474切换到第二位置中，以使得第二级行星齿轮支架348被锁定至环形齿轮332。在一个示例中，当高速离合器450返回至脱离位置时，第三接合元件474可以返回至第一位置(例如，通过弹簧)，以使得第二级行星齿轮支架348从环形齿轮332和可旋转的壳体部分304脱耦。可以提供其它布置和机构。从图4A和图4B来看，离合器410、430、450全部都处于脱离位置。
可以提供用于接合和脱离离合器410、430、450的任何适当的机构。在一个示例中，可以基于来自控制器150(在图4A和图4B中示意性地示出)的命令有源地接合或脱离离合器410、430、450。控制器150可以被认为是动力传递组件132的一部分和/或动力传递组件132，并且控制器150可以被认为是动力控制系统112，所述动力控制系统112用于实现发动机120与电动机械134之间的适当的动力流路径。在下文中提供关于离合器410、430、450的致动的另外的细节。
现在参考图5至图8、图9A和图9B，这些图是从动力传递组件132移除的离合器布置360的各个方面的等距视图。具体地，图5是离合器布置360的发动机侧的等距视图，具体示出了低速离合器410、中速离合器430和高速离合器450，以及致动器组件380；图6是高速离合器450和致动器组件380的发动机侧的等距视图；图7是中速离合器430和低速离合器410的电动机械侧的等距视图；图8是高速离合器450的电动机械侧的等距视图；以及图9A和图9B是致动器组件380的凸轮板382的等距视图。在介绍每个结构元件之后将在下文以较详细的细节描述离合器布置360的相互作用和操作。
如在图5和图7中最佳示出的，低速离合器410通常是由内周向表面412、外周向表面414、第一(或电动机械侧)面416以及第二(或发动机侧)面418限定的盘形或环形结构。内周向表面412包括一系列花键，用于限定用以容纳输入轴310的开口415(在上文论述)，并将低速离合器410安装在固定的壳体部分306的主轴或凸缘上。如下文描述的，低速离合器410被配置成在接合位置与脱离位置之间轴向地移动并被配置成在周向方向(或枢转方向)和径向方向上保持固定。
低速离合器410还包括布置在第二面418上的一个或更多个齿420。在一个示例中，低速离合器410包括在所设计的周向位置和径向位置处在轴向方向上延伸的四个低速离合器齿420。如下文在以较详细的细节描述的，低速离合器齿420被配置成与第二级行星齿轮支架348上的接合元件470在接合位置相互作用。低速离合器齿420可以具有锥形或成角度的侧壁以便于与接合元件470接合和脱离。实际上，低速离合器齿420能够实现低速离合器410用作“爪形离合器”的操作。
低速离合器410还包括布置在第一面416上的一个或更多个永磁体422。通常，永磁体422是由磁化的材料形成的元件，且产生持久的磁场。在一个示例中，低速离合器磁体422包括在所设计的周向位置和径向位置处的两个低速离合器磁体422。如下文在以较详细的细节描述的，低速离合器磁体422与致动器组件380相互作用以使低速离合器410在接合位置与脱离位置之间重新定位。低速离合器磁体422可以是任何类型的永磁体且可以具有任何合适的布置。在一个示例中，中速离合器磁体442可以被省略，且在这样的示例中，中速离合器430由含铁材料、铁磁材料或与从致动器组件380产生的磁场相互作用的其它材料形成。
如在图5和图7中最佳示出的，中速离合器430通常是由内周向表面432、外周向表面434、第一(或电动机械侧)面436以及第二(或发动机侧)面438限定的盘形或环形结构。内周向表面432限定容纳上文所述的输入轴310的孔433。一个或更多个突出部435从外周向表面434延伸。通常，中速离合器430被径向地定位在低速离合器410的孔415内，并且突出部435提供用于将中速离合器430安装至固定的壳体部分306的主轴的元件。如下文描述的，中速离合器430被配置成在接合位置与脱离位置之间轴向地移动并被配置成在周向方向(或枢转方向)和径向方向上保持固定。
中速离合器430还包括布置在第二面438上的一个或更多个齿440。在一个示例中，中速离合器齿440包括在所设计的周向位置和径向位置处在轴向方向上延伸的三个中速离合器齿440。如下文以较详细的细节描述的，中速离合器齿440被配置成与第二级太阳齿轮340上的接合元件472在接合位置相互作用。中速离合器齿440可以具有锥形或成角度的侧壁以便于与接合元件472接合和脱离。实际上，中速离合器齿440能够实现中速离合器430用作”爪形离合器”的操作。
中速离合器430还包括布置在第一面436上的一个或更多个永磁体442。在一个示例中，中速离合器磁体442包括在所设计的周向位置和径向位置处的两个中速离合器磁体442。在一个示例中，中速离合器磁体442与低速离合器磁体422在脱离位置径向地对准，但是在其它示例中，磁体422、442可以不对准。如下文以较详细的细节描述的，中速离合器磁体442与致动器组件380相互作用以使中速离合器430在接合位置与脱离位置之间重新定位。中速离合器磁体442可以是任何类型的永磁体且可以具有任何合适的布置。
如在图6和图8中最佳示出的，高速离合器450通常由环形结构形成，所述环形结构由内周向壁452、外周向壁454、第一(或电动机械侧)面456和第二(或发动机侧)面458限定。高速离合器450还可以被认为是由内环部分461和外环部分463形成，其中外环部分463相对于内环部分461在台阶465处部分地轴向偏移。高速离合器450包括绕第二面458的圆周在轴向方向上延伸的一系列齿460。如上文指出的，高速离合器齿460被构造成当高速离合器450处于接合位置时与接合元件474接合。高速离合器齿460可以具有锥形或成角度的侧壁以便于与接合元件474接合和脱离。实际上，高速离合器齿460能够实现高速离合器450用作“爪形离合器”的操作。在一些示例中，高速离合器450还可以包括围绕外周向壁454延伸的一系列花键462，所述一系列花键462便于高速离合器450被安装和支撑在壳体302内。在一个实施例中，高速离合器450被配置成在接合位置与齿轮组320一起旋转(例如，作为接合元件474的部分或形成接合元件474)，并在脱离位置保持固定。在其它实施例中，高速离合器450保持固定或在两个位置自由旋转。
高速离合器450是环形的，且其尺寸被设计成容纳低速离合器410、中速离合器430和致动器组件380的至少部分。如下文以较详细的细节描述的，高速离合器450可以由含铁材料、铁磁材料或与从致动器组件380产生的磁场相互作用以使高速离合器450在接合位置与脱离位置之间重新定位的其它材料形成。在其它示例中，高速离合器450可以包括安装在第一面456上的一个或更多个永磁体(未示出)。
如在上文中介绍的，致动器组件380用于在接合位置与脱离位置之间致动离合器410、430、450，以根据模式来修改齿轮组320内的动力流，从而限定各种传动比和流向。
如图9A和图9B中最佳示出的，凸轮板382通常是有台阶的盘状元件并且由具有第一(或电动机械侧)面386和第二(或发动机侧)面387的第一(或内部)部分383和第二(或外部)部分384限定。内部部分383相对于外部部分384稍微地轴向偏移。具体地，内部部分383限定形成接合内部部分383和外部部分384的台阶的外周向表面385。内部部分383还限定第一组腔室388、第二组腔室389、一组安装弧形部390以及一组安装孔391。在一个示例中，内部部分383限定腔室388、389、安装弧形部390以及安装孔391中的每一者中的两个。外部部分384限定外周向表面392且还限定第三组腔室395。在一个示例中，凸轮板382的外部部分384限定位于第三组腔室395内的四个腔室，然而数目可以改变。
安装弧形部390用于容纳壳体302的主轴(未示出)以支撑凸轮板382。此外，安装孔391被构造成接收螺栓或其它附接机构，以进一步将凸轮板382固定和支撑在壳体302内。
致动器组件380还可以包括安装在凸轮板382内的许多电磁体400、402、404。电磁体400、402、404可以是任何类型的电磁布置。通常，电磁体400、402、404是这样的磁体：磁场由电流产生，例如当电流穿过绕铁磁材料或亚铁磁材料缠绕的线时。这样，磁场可以在电磁体400、402、404被提供电流时激活，且磁场可以在电流中断的情况下失效。由每个电磁体400、402、404产生的磁通量的极性或方向可以是基于来自控制器150的命令而通过各自的线圈的电流方向的函数。换句话说，所述电磁体400、402、404中的一个或更多个电磁体可以具有基于所得到的磁场的期望的性质而由控制器150控制的激励状态，包括第一激励状态和第二激励状态，在第一激励状态下，电流使得所得到的磁场具有相对于协作的永磁体而言相反的方向(即，吸引力)，在第二激励状态下，电流使得所得到的磁场具有相对于协作的永磁体而言相同或共同的方向(即，排斥力)。在一些情形下，所述电磁体400、402、404中的一个或更多个电磁体可以仅具有单个激励状态，特别是当与协作的铁磁材料而不是永磁体相互作用，以使得激励状态导致吸引铁磁材料的元件的磁场时。这样，电磁体400、402、404可以由控制器150操作以通过具体的方向或极性选择性地吸引或排斥协作的磁体，和/或与铁磁元件相互吸引或不相互作用，如在下文以较详细的细节论述的。
离合器410、430、450相对于致动器组件380布置以便于致动。除了图9A和图9B之外，参考图4A、图4B、图5和图6，图4A、图4B、图5和图6描绘了安装在凸轮板382上或在凸轮板382附近的离合器410、430、450。具体地，低速离合器410和中速离合器430被布置在凸轮板382的内部部分383附近且在第二面387处，在凸轮板382与齿轮组320之间，并且使得电磁体400、402分别与低速离合器磁体422和中速离合器磁体442径向地对准。在脱离位置，高速离合器450环绕外周向表面385，在外部部分384的第二面387附近。如图4A和图4B最佳示出的，高速离合器450被布置成使得外环部分463的第一面456位于壳体302的径向凸缘305附近。如下文以较详细的细节论述的，弹簧486被定位在壳体302的径向凸缘305与高速离合器450的外环部分463之间以便于致动。
第一组电磁体400被布置在第一组腔室388中的一个或更多个腔室内。在一个示例中，进入口401可以被设置在凸轮板382上以能够实现有线进入，从而使得控制器150控制到电磁体400的电流。如下文描述的，第一组电磁体400可以被配置成与低速离合器410上的第一组永磁体422通过吸引或排斥来相互作用以在轴向方向上、在接合位置与脱离位置之间选择性地移动低速离合器410。如在图4A中最佳示出的，第一组电磁体400与低速离合器磁体422轴向地对准。
第二组电磁体402被布置在第二组腔室389中的一个或更多个腔室内。在一个示例中，进入口403可以被设置在凸轮板382上以能够实现有线进入，从而使得控制器150控制到电磁体402的电流。如下文描述的，第二组电磁体402可以被配置成与中速离合器430上的第二组永磁体442通过吸引或排斥来相互作用以在轴向方向上、在接合位置与脱离位置之间选择性地移动中速离合器430。如在图4B中最佳示出的，第二组电磁体402与中速离合器磁体442轴向地对准。
第三组电磁体404被布置在第三组腔室395中的一个或更多个腔室内。在一个示例中，进入口405可以被设置在凸轮板382上以能够实现有线进入，从而使得控制器150控制到电磁体404的电流。如下文描述的，第三组电磁体404可以被配置成与高速离合器450相互作用以在轴向方向上、在接合位置与脱离位置之间选择性地移动中速离合器430。如在图4B中最佳示出的，第三组电磁体404在高速离合器450的方向上轴向地定向。
在操作期间，致动器组件380用于将离合器410、430、450相对于行星齿轮组320重新定位以使动力传递组件132循环经过发动机冷起动模式的传动比、发动机热起动模式的传动比、增压模式的传动比和发电模式的传动比。如上文指出的，在一个示例中，致动器组件380基于来自控制器150的命令来操作。具体地，控制器150用于控制施加至安装在凸轮板382上的多组电磁体400、402、404的电流。如在上文中介绍的，控制器150可以控制电流的“方向”以在一个或更多个激励状态下选择性地修改所得到的磁场的性质或方向，从而使电磁体400、402、404中的一个或更多个能够在具体方向的情况下选择性地吸引或排斥协作的永磁体(例如，磁体422、442)。在一个示例中，下文提供的表1总结了电磁体400、402、404中的每个电磁体基于在这些模式中的每个模式期间的控制器命令的状态。
表1
下文将另外参考图10至图13以较详细的细节论述每个模式。首先参考图10，图10是在发动机冷起动模式下并注释有动力流箭头的动力传递组件132的局部截面图。如表1中指出的，在发动机冷起动模式下，第一组电磁体400以第二激励状态被激励，从而导致与低速离合器磁体422相同方向的磁场方向或极性；第二组电磁体402以第一激励状态被激励，从而导致与中速离合器磁体442相反方向的磁场方向或极性；以及第三组电磁体404以任一激励状态(例如，具有任一方向的磁场方向或极性)被激励。由于这种配置且如图10相对于图4A描绘的，当低速离合器磁体422被第一组电磁体400排斥时，低速离合器410已经被轴向地切换远离凸轮板382并进入接合位置中。当中速离合器磁体442被第二组电磁体402吸引时，中速离合器430相对于凸轮板382被轴向地保持在脱离位置；以及当被激励的第三组电磁体404吸引高速离合器450从而克服弹簧486的弹簧力时，高速离合器450相对于凸轮板382被轴向地保持在脱离位置。
这样，在低速离合器410处于接合位置的情况下，低速离合器410接合接合元件470以使第二级行星齿轮支架348固定。在中速离合器430处于脱离位置的情况下，第一级行星齿轮支架326相对于固定的壳体部分306自由旋转；以及在高速离合器450处于脱离位置的情况下，第一级行星齿轮支架326相对于环形齿轮332自由旋转。如现在将描述的，这种配置能够实现在发动机冷起动模式下的操作。
在发动机冷起动模式下，发动机120最初可以是不起作用的，并且由作业车辆100的驾驶室108中的操作者点火激活使电动机械134通电以作为马达操作。具体地且另外参考图3，电动机械134使滑轮220沿第一时钟方向D1旋转，从而沿第一时钟方向D1驱动带230和滑轮210。滑轮210沿第一时钟方向D1驱动元件135，并且因此沿第一时钟方向D1驱动输入轴310。输入轴310的旋转驱动第一级太阳齿轮322的旋转，以及第一级太阳齿轮322转而驱动第一级行星齿轮324的旋转。第一级行星齿轮324驱动第一级行星齿轮支架326，如上文指出的，第一级行星齿轮支架326与第二级太阳齿轮340花键接合。结果，第一级行星齿轮支架326驱动第二级太阳齿轮340，并且因此驱动第二级行星齿轮346。如上文指出的，第二级行星齿轮支架348通过低速离合器410固定。这样，第二级行星齿轮346的旋转操作用于驱动环形齿轮332。由于在动力流路径中的第二级行星齿轮346的数目在径向方向上为奇数(例如，1个)，因此相对于沿第一时钟方向D1旋转的第二级太阳齿轮340，第二级行星齿轮346沿相反方向(例如，第二时钟方向D2)驱动环形齿轮332。如上文指出的，环形齿轮332用作动力传输元件133的一部分以与发动机120的曲柄轴122介接，从而驱动和促使发动机起动。实际上，在发动机冷起动模式期间，动力传递组件132作为太阳齿轮在内、环形齿轮在外的配置来操作。
在一个示例中，动力传递组件132在发动机冷起动模式的动力流方向上提供15∶1的传动比。在其它实施例中，可以提供其它传动比(例如，10∶1-30∶1)。考虑到来自动力传输带布置200的4∶1的传动比，对于在发动机冷起动模式期间位于电动机械134与发动机120之间的起动机-发电机装置130，可以实现所得到的60∶1的传动比(例如，大约40∶1到大约120∶1)。这样，如果例如电动机械134以10,000RPM旋转，则发动机120的曲柄轴122以约100-150RPM旋转。在一个示例中，动力传递组件132可以向发动机120传递大约3000Nm的转矩。于是，电动机械134因此可能在用于发动机冷起动的相对较低的转速和较高的转矩输出下具有正常的操作转速。
现在参考图11，图11是在发动机热起动模式下并注释有动力流箭头的动力传递组件132的局部截面图。如表1中指出的，在发动机热起动模式下，第一组电磁体400以第一激励状态被激励，从而导致与低速离合器磁体422相反方向的磁场方向或极性；第二组电磁体402以第二激励状态被激励，从而导致与中速离合器磁体442相同方向的磁场方向或极性；以及第三组电磁体404以任一激励状态(例如，具有任一方向的磁场方向或极性)被激励。由于这种配置且如图11相对于图4A描述的，当中速离合器磁体442被第二组电磁体402吸引时，低速离合器410相对于凸轮板382被轴向地保持在脱离位置；当中速离合器磁体442被第二组电磁体402排斥时，中速离合器430已经被轴向地切换远离凸轮板382并进入接合位置中；以及当被激励的第三组电磁体404吸引高速离合器450从而克服弹簧486的弹簧力时，高速离合器450相对于凸轮板382被轴向地保持在脱离位置。
这样，在中速离合器430处于接合位置的情况下，中速离合器430接合接合元件472以使第二级太阳齿轮340固定。在低速离合器410处于脱离位置的情况下，第二级行星齿轮支架348相对于固定的壳体部分306自由旋转；以及在高速离合器450处于脱离位置的情况下，第一级行星齿轮支架326相对于环形齿轮332自由旋转。如现在将描述的，这种配置能够实现在发动机热起动模式下的操作。
在发动机热起动模式下，发动机120开始可以是不起作用的或起作用的。在任何情况下，控制器150都使电动机械134通电以作为马达操作。具体地且另外参考图3，电动机械134使滑轮22沿第一时钟方向D1旋转，从而沿第一时钟方向D1驱动带230和滑轮210。滑轮210沿第一时钟方向D1驱动元件135，并且因此沿第一时钟方向D1驱动输入轴310。由于第一级太阳齿轮322安装在输入轴310上，因此输入轴310的旋转还使第一级太阳齿轮322旋转。第一级太阳齿轮322的旋转转而驱动第一级行星齿轮324的旋转。由于第一级行星齿轮支架326和第二级太阳齿轮340被固定，因此第一级行星齿轮324的旋转驱动环形齿轮332的旋转。由于在动力流路径中的第一级行星齿轮324的数目在径向方向上为奇数(例如，1个)，因此相对于沿第一时钟方向D1旋转的输入轴310和第一级太阳齿轮322，第一级行星齿轮324沿相反方向(例如，第二时钟方向D2)驱动环形齿轮332。如上文指出的，环形齿轮332用作动力传输元件133以与发动机120的曲柄轴122介接，从而驱动和促使发动机起动。实际上，在发动机热起动模式期间，动力传递组件132作为太阳齿轮在内、环形齿轮在外的配置来操作，虽然与发动机冷起动模式相比而言处于较低的传动比。
在一个示例中，动力传递组件132在发动机热起动模式的动力流方向上提供4∶1的传动比。在其它实施例中，可以提供其它传动比(例如，3∶1-7∶1)。考虑到来自动力传输带布置200的4∶1的传动比，对于在发动机热起动模式期间位于电动机械134与发动机120之间的起动机-发电机装置130，可以实现所得到的16∶1的传动比(例如，大约12∶1到约28∶1)。这样，如果例如电动机械134以10,000RPM旋转，则发动机120的曲柄轴122以约600-700RPM旋转。在一个示例中，用于发动机120的动力传递组件132的转矩输出为大约400Nm-600Nm。于是，电动机械134因此可能在用于发动机起动的相对较低的转速和较高的转矩输出下具有正常的操作转速。
现在参考图12，图12是在增压模式下并注释有动力流箭头的动力传递组件132的局部截面图。如表1中指出的，在增压模式下，第一组电磁体400以第一激励状态被激励，从而导致与低速离合器磁体422相反方向的磁场方向或极性；第二组电磁体402以第一激励状态被激励，从而导致与中速离合器磁体442相反方向的磁场方向或极性；以及第三组电磁体404被去激励(例如，没有通电)。由于这种配置且如图12相对于图4B描述的，当低速离合器磁体422被第一组电磁体400吸引时，低速离合器410相对于凸轮板382被轴向地保持在脱离位置；当中速离合器磁体442被第二组电磁体402吸引时，中速离合器430相对于凸轮板382被轴向地保持在脱离位置；以及因为高速离合器450不再被第三组电磁体404吸引，所以高速离合器450不再被保持在脱离位置。由于高速离合器450不再承受第三组电磁体的磁吸引力，所以弹簧486的弹力推动高速离合器450进入接合位置中。
这样，在高速离合器450处于接合位置的情况下，高速离合器450接合接合元件474以连接第二级行星齿轮支架348和环形齿轮332。在低速离合器410处于脱离位置的情况下，第二级行星齿轮支架348相对于固定的壳体部分306自由旋转；以及在中速离合器430处于脱离位置的情况下，第一级行星齿轮支架326相对于固定的壳体部分306自由旋转。如现在将描述的，这种配置能够实现在增压模式下的操作。
在增压模式下，发动机120是起作用的以及电动机械134作为马达操作。具体地且另外参考图3，电动机械134使滑轮220沿第一时钟方向D1旋转，从而沿第一时钟方向D1驱动带230和滑轮210。滑轮210沿第一时钟方向D1驱动元件135，并且因此沿第一时钟方向D1驱动输入轴310。输入轴310的旋转驱动第一级太阳齿轮322的旋转，进而，而第一级太阳齿轮322的旋转转而驱动第一级行星齿轮324的旋转。
如上文指出的，第二级行星齿轮支架348通过高速离合器450被锁定至环形齿轮332。结果，输入轴310的旋转通过第一级太阳齿轮322、第一级行星齿轮324、第一级行星齿轮支架326、第二级太阳齿轮340和第二级行星齿轮346绕主旋转轴线300的旋转来驱动环形齿轮332。实际上，齿轮组320作为一单元绕主旋转轴线300旋转。由于行星齿轮组320的其它部件随着输入轴310而旋转，因此环形齿轮332被沿相同的第二时钟方向D2驱动。如上文指出的，环形齿轮332用作动力传输元件133的一部分以与发动机120的曲柄轴122连接，从而驱动发动机120。实际上，在增压模式期间，动力传递组件132作为太阳齿轮在内、环形齿轮在外的配置来操作。
在一个示例中，动力传递组件132在增压模式的动力流方向上提供1∶1的传动比。在其它实施例中，可以提供其它传动比。考虑到来自动力传输带布置200的4∶1的传动比，对于在增压模式期间位于电动机械134与发动机120之间的起动机-发电机装置130，可以实现所得到的4∶1的传动比。这样，如果例如电动机械134以10,000RPM旋转，则发动机120的曲柄轴122以约2500RPM旋转。于是，电动机械134因此可以具有正常运转转速，同时向发动机120提供适当的增压转速。
现在参考图13，图13是注释有动力流箭头的动力传递组件132的截面图。图13的动力流箭头具体地描绘了在发电模式下动力传递组件132的操作。如表1中提到的，发电模式具有与增压模式相同的电磁体控制，以使得低速离合器410和中速离合器430处于脱离位置以及高速离合器450处于接合位置。在所述位置中，第一级行星齿轮支架326以及第二级行星齿轮支架348和太阳齿轮322、340被锁定，用于与环形齿轮332一起旋转，从而能够实现动力传递组件132在发电模式下的操作。对于发电模式(以及在发动机起动模式和/或增压模式之后)，发动机120开始加速超过由动力传递组件132提供的旋转速度，并且电动机械134被控制用于减速和停止向动力传递组件132提供转矩。在发动机120已经稳定到足够的转速且电动机械134已经被充分减速或停止之后，高速离合器450如上文描述的那样被接合以在发电模式下操作动力传递组件132。
在发电模式下，发动机120使曲柄轴122和与环形齿轮332接合的动力传输元件133旋转，从而沿第二时钟方向D2驱动环形齿轮332。环形齿轮332驱动第一级行星齿轮324和第二级行星齿轮346，所述第一级行星齿轮324和第二级行星齿轮346分别驱动第一级太阳齿轮322和第二级太阳齿轮340，并且进一步驱动输入轴310。因此，当环形齿轮332沿第二时钟方向D2旋转时输入轴310被驱动且类似地沿第二时钟方向D2以同一旋转速率旋转。如上文指出的，输入轴310与电动机械134连接且经由动力传输带布置200沿第二时钟方向D2向电动机械134提供输出动力。实际上，在发电模式期间，动力传递组件132作为环形齿轮在内、太阳齿轮在外的配置来操作。
在一个示例中，动力传递组件132在发电模式的动力流方向上提供1∶1的传动比。在其它实施例中，可以提供其它传动比。考虑到来自动力传输带布置200的4∶1的传动比，对于在发电模式期间位于电动机械134与发动机120之间的起动机-发电机装置130，可以实现所得到的4∶1的传动比。结果，在发电期间，电动机械134因此可以在相对低转矩输出下在两个动力流方向上具有正常的运转转速。
因此，已经描述了车辆电力系统的各种实施例，包括集成式起动机-发电机装置。各种传递组件可以被包含在所述装置中，因此减少了由所述系统占据的空间。传递组件可以提供多个转速或传动比并在多个转速/传动比之间转换。一个或更多个离合器布置可以用于在两个动力流方向上向传递组件的齿轮组选择性地施加转矩。与发动机轴的直接机械接合降低了复杂性并提高了系统的可靠性。在传递组件中使用行星齿轮组提供高齿轮减速和转矩能力并在紧凑的空间包络(envelope)中减少间隙。由于动力传递组件的双向性质，动力传输带布置可以仅用单个带张紧器来实施，从而提供相对紧凑和简单的组件。另外，通过使用具有带和滑轮的动力传输带布置以将电动机械与动力传递组件耦接在一起并在电动机械与动力传递组件之间传输动力，而不是将电动机械直接连接和耦接至动力传递组件，电动机械可以远离传递组件安装，以将发动机更好地装配在车辆发动机舱中。另外，通过使用带和滑轮来将电动机械耦接至动力传递组件，可以实现另外的传动比(例如，4∶1的传动比)。上文论述的实施例包括双行星齿轮组、太阳齿轮在内、环形齿轮在外的配置以提供发动机热起动模式和发动机冷起动模式，以及环形齿轮在内、太阳齿轮在外的配置以提供发电模式。这样，可以提供四种模式的组件。
因此，组合起动机-发电机还可以包括离合器布置，所述离合器布置具有第一离合器、第二离合器和第三离合器，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器通过安装在凸轮致动器组件的凸轮板上的电磁体致动。在一个示例中，所述多个离合器中的一个或更多个离合器可以具有永磁体，所述永磁体基于供给至电磁体的电流的性质而与凸轮板上的相应的电磁体相互作用。以这种方式，所述多个离合器相对于凸轮板被排斥和吸引以在接合位置与脱离位置之间轴向地切换，从而修改动力传递组件内的动力流。
还提供了以下示例，并对这些示例进行编号以便参考。
1.一种用于具有发动机的作业车辆的组合式起动机-发电机装置，所述起动机-发电机装置包括：电动机械；齿轮组，所述齿轮组被配置成从所述电动机械和从所述发动机接收旋转输入并在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以至少第一传动比、第二传动比或第三传动比中的一个传动比操作并在所述第二动力流方向上以至少第四传动比操作；至少一个离合器，所述至少一个离合器选择性地耦接至所述齿轮组以在所述第一动力流方向上实现所述第一传动比、第二传动比和第三传动比并在所述第二动力流方向上实现所述第四传动比；以及致动器组件，所述致动器组件包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在脱离位置和接合位置选择性地切换，在所述脱离位置中，所述至少一个离合器从所述齿轮组脱耦，在所述接合位置中，所述至少一个离合器被耦接至所述齿轮组。
2.根据示例1所述的组合式起动机-发电机装置，其中，所述致动器组件包括凸轮板，所述凸轮板是大致盘状的并具有第一凸轮板面和第二凸轮板面，所述第二凸轮板面与所述第一凸轮板面相反且朝向所述至少一个离合器定向，所述凸轮板包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在所述脱离位置和所述接合位置之间选择性地切换。
3.根据示例2所述的组合式起动机-发电机装置，还包括至少一个永磁体，所述至少一个永磁体被安装至所述至少一个离合器，并且其中所述至少一个电磁体被配置成选择性地以第一激励状态被激励，以产生相对于所述至少一个永磁体的反方向磁场，使得所述至少一个永磁体被吸引至所述至少一个电磁体，以及所述至少一个电磁体被配置成选择性地以第二激励状态被激励，以产生相对于所述至少一个永磁体的同方向磁场，使得所述至少一个永磁体被所述至少一个电磁体排斥。
4.根据示例3所述的组合式起动机-发电机装置，其中，所述至少一个离合器包括第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器中的每个离合器能够在所述接合位置与所述脱离位置之间选择性地定位，并且其中所述至少一个电磁体包括至少一个第一电磁体和至少一个第二电磁体，所述至少一个第一电磁体被配置成使所述第一离合器在所述接合位置与所述脱离位置之间选择性地重新定位，所述至少一个第二电磁体被配置成使所述第二离合器在所述接合位置和所述脱离位置之间选择性地重新定位。
5.根据示例4所述的组合式起动机-发电机装置，其中，所述至少一个永磁体包括至少一个第一永磁体和至少一个第二永磁体，所述至少一个第一永磁体被安装在所述第一离合器上并被定位在所述凸轮板的所述至少一个第一电磁体附近且与所述凸轮板的所述至少一个第一电磁体配合，所述至少一个第二永磁体被安装在所述第二离合器上并被定位在所述凸轮板的所述至少一个第二电磁体附近且与所述凸轮板的所述至少一个第二电磁体配合，其中，当所述至少一个第一电磁体相对于所述至少一个第一永磁体以所述第一激励状态被激励时，所述第一离合器相对于所述凸轮板被吸引且被定位在所述脱离位置，以及当所述至少一个第一电磁体相对于所述至少一个第一永磁体以所述第二激励状态被激励时，所述第一离合器相对于所述凸轮板被排斥且被定位在所述接合位置，并且其中，当所述至少一个第二电磁体相对于所述至少一个第二永磁体以所述第一激励状态被激励时，所述第二离合器相对于所述凸轮板被吸引且被定位在所述脱离位置，以及当所述第二离合器所述至少一个第二电磁体相对于所述至少一个第二永磁体被以所述第二激励状态激励时，所述第二离合器相对于所述凸轮板被排斥且被定位在所述接合位置。
6.根据示例5所述的组合式起动机-发电机装置，其中，所述第一离合器和所述第二离合器是爪形离合器，并且当所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置时，所述第二离合器被同心地布置在所述第一离合器内。
7.根据示例6所述的组合式起动机-发电机装置，其中，所述至少一个离合器还包括第三离合器，所述第三离合器能够在所述接合位置与所述脱离位置之间选择性地定位，当所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置时，所述第一离合器和所述第二离合器被同心地布置在所述第三离合器内。
8.根据示例7所述的组合起动机-发电机装置，还包括壳体，所述壳体具有可旋转的壳体部分和固定的壳体部分，所述齿轮组，所述第一离合器、第二离合器和第三离合器，以及所述致动器组件中的至少部分被容纳在所述可旋转的壳体部分内，其中所述至少一个电磁体还包括至少一个第三电磁体，所述至少一个第三电磁体被定位在所述第三离合器附近并与所述第三离合器配合，并且其中所述至少一个第三电磁体被配置成被激励以吸引所述第三离合器使得所述第三离合器被定位在所述脱离位置。
9.根据示例8所述的组合起动机-发电机装置，其中，所述致动器组件还包括弹簧，所述弹簧被定位在所述第三离合器与所述壳体之间，其中，当所述至少一个第三电磁体被激励且所述第三离合器处于所述脱离位置时，所述弹簧被压缩，并且其中，所述至少一个第三电磁体被配置成被去激励以释放所述第三离合器，使得所述弹簧迫使所述第三离合器朝向所述齿轮组并进入所述接合位置中。
10.根据示例9所述的组合式起动机-发电机装置，其中，所述第一离合器包括至少一个第一离合器齿，所述第二离合器包括至少一个第二离合器齿，以及所述第三离合器包括至少一个第三离合器齿，并且其中，在所述第一离合器、第二离合器和第三离合器的各自的接合位置中，所述至少一个第一离合器齿、所述至少一个第二离合器齿和所述至少一个第三离合器齿与所述齿轮组接合，
11.根据示例10所述的组合式起动机-发电机装置，其中，所述齿轮组包括复合周转齿轮系，所述复合周转齿轮系包括输入轴、第一级太阳齿轮和第二级太阳齿轮、第一级行星齿轮和第二级行星齿轮、第一级支架和第二级支架、以及环形齿轮，其中所述第一级行星齿轮支架被花键接合至所述第二级太阳齿轮；其中，在发动机冷起动模式，所述第一离合器处于所述接合位置以将所述第二级行星齿轮支架固定，并且所述第二离合器和第三离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上以所述第一传动比从所述输入轴移动至所述第一级太阳齿轮、移动至所述第一级行星齿轮、移动至所述第一级行星齿轮支架、移动至所述第二级太阳齿轮、移动至所述第二级行星齿轮、并移动至所述环形齿轮，从所述环形齿轮出来并移动至所述发动机；并且其中，在发动机热起动模式下，所述第二离合器处于所述接合位置以将所述第一级行星齿轮支架固定，并且所述第一离合器和所述第三离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上以所述第二传动比从所述输入轴移动至所述第一级太阳齿轮、移动至所述第一级行星齿轮、并移动至所述环形齿轮，从所述环形齿轮出来并移动至所述发动机。
12.根据示例11所述的组合式起动机-发电机装置，其中，在增压模式下，所述第三离合器处于所述接合位置以将所述第一级行星齿轮支架耦接至所述环形齿轮，并且所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上以所述第三传动比从所述输入轴移动至所述第一级太阳齿轮和所述第二级太阳齿轮、移动至所述第一级行星齿轮和所述第二级行星齿轮、并移动至所述环形齿轮、从所述环形齿轮出来并移动至所述发动机；其中，在发电模式下，所述第三离合器处于所述接合位置以将所述第一级行星齿轮支架耦接至所述环形齿轮，并且所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述发动机的旋转动力在所述第二动力流方向上以所述第四传动比从所述环形齿轮移动至所述第一级行星齿轮和所述第二级行星齿轮、移动至所述第一级太阳齿轮和所述第二级太阳齿轮、并移动至所述输入轴，从所述输入轴出来并移动至所述电动机械。
13.根据示例12所述的组合起动机-发电机装置，其中，所述第三传动比和所述第四传动比中的每一者在整个所述齿轮组上为1∶1的传动比，并且其中所述第一传动比大于所述第二传动比，并且所述第二传动比大于所述第三传动比。
14.一种用于作业车辆的传动系组件，包括：发动机；电动机械；齿轮组，所述齿轮组被配置成从所述电动机械和从所述发动机接收旋转输入并在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以至少第一传动比、第二传动比或第三传动比中的一个传动比操作，并在所述第二动力流方向上以至少第四传动比操作；至少一个离合器，所述至少一个离合器被选择性地耦接至所述齿轮组，以在所述第一动力流方向上实现所述第一传动比、所述第二传动比和所述第三传动比，并在所述第二动力流方向上实现所述第四传动比；至少一个永磁体，所述至少一个永磁体被安装在所述至少一个离合器上；致动器组件，所述致动器组件包括凸轮板，所述凸轮板是大致盘状的并具有第一凸轮板面和第二凸轮板面，所述第二凸轮板面与所述第一凸轮板面相反且朝向所述至少一个离合器定向，所述凸轮板包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在脱离位置和接合位置之间选择性地切换，在所述脱离位置中，所述至少一个离合器从所述齿轮组脱耦，在所述接合位置中，所述至少一个离合器被耦接至所述齿轮组；以及控制器，所述控制器被耦接至所述至少一个电磁体，以：选择性地以第一激励状态激励所述至少一个电磁体，从而产生相对于所述至少一个永磁体的反方向磁场，使得所述至少一个永磁体被吸引至所述至少一个电磁体；以及选择性地以第二激励状态激励所述至少一个电磁体，从而产生相对于所述至少一个永磁体的同方向磁场，使得所述至少一个永磁体被所述至少一个电磁体排斥。
15.根据示例14所述的传动系组件，其中，所述至少一个离合器包括第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器中的每个离合器能够在所述接合位置与所述脱离位置之间选择性地定位，并且其中，所述至少一个电磁体包括至少一个第一电磁体和至少一个第二电磁体，所述至少一个第一电磁体被配置成使所述第一离合器在所述接合位置和所述脱离位置之间选择性地重新定位，所述至少一个第二电磁体被配置成使所述第二离合器在所述接合位置和所述脱离位置之间选择性地重新定位，其中，所述至少一个永磁体包括至少一个第一永磁体和至少一个第二永磁体，所述至少一个第一永磁体被安装在所述第一离合器上并被定位在所述凸轮板的所述至少一个第一电磁体附近且与所述凸轮板的所述至少一个第一电磁体协作，所述至少一个第二永磁体被安装在所述第二离合器上并被定位在所述凸轮板的所述至少一个第二电磁体附近且与所述凸轮板的所述至少一个第二电磁体协作；其中，当所述至少一个第一电磁体相对于所述至少一个第一永磁体以所述第一激励状态被激励时，所述第一离合器相对于所述凸轮板被吸引且被定位在所述脱离位置，以及当所述至少一个第一电磁体相对于所述至少一个第一永磁体以所述第二激励状态被激励时，所述第一离合器相对于所述凸轮板被排斥且被定位在所述接合位置，并且其中，当所述至少一个第二电磁体相对于所述至少一个第二永磁体以所述第一激励状态被激励时，所述第二离合器相对于所述凸轮板被吸引且被定位在所述脱离位置，以及当所述至少一个第二电磁体相对于所述至少一个第二永磁体以所述第二激励状态被激励时，所述第二离合器相对于所述凸轮板被排斥且被定位在所述接合位置。
如本领域技术人员将理解的，所公开的主题的某些方面可能被实施为方法、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，某些实施例可以完全实施为硬件，完全实施为软件(包括固件，驻留软件，微代码等)或实施为软件方面和硬件方面(以及其它方面)的组合。此外，某些实施例可以采取计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，所述计算机可存储介质具有包含在所述介质中的计算机可用程序代码。
可以利用任何适当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储存介质。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)可以例如但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统、设备或装置，或上述的任何适当的组合。计算机可读介质的更具体的示例(非详尽列表)将包括以下内容：具有一个或更多个线的电连接件、便携式计算机磁盘、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、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、或光学储存装置。在本文献的内容背景下，计算机可用或计算机可读储存介质可以是可以含有或储存用于由指令执行系统、设备或装置使用或与指令执行系统、设备或装置有关的程序的任何有形介质。
计算机可读信号介质可以包括其中含有计算机可读程序代码的传播数据信号，例如，在基频中或作为载波的部分。这种传播信号可以采取各种形式中的任一种形式，包括但不限于电磁形式、光学形式或其任何适当的组合。计算机可读信号介质可以是非暂时性的且可以是任何计算机可读介质，所述任何计算机可读介质不是计算机可读存储介质且可以通信、传播或传送由指令执行系统、设备、或装置使用或与指令执行系统、设备、或装置有关的程序。
可以参考根据本公开的实施例的方法的流程图插图和/或框图、设备(系统)以及计算机程序产品来描述本文中描述的某些实施例的方面。将理解，可以由计算机程序指令来实施任何这些流程图插图和/或框图中的每组流程图插图和/或框图、以及在这些流程图插图和/或框图中的框的组合。这些计算机程序指令可以被提供至通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得经由所述计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于在流程图和/或框图的一个或更多个框中指定的功能/动作的装置。
这些计算机程序指令还可以被储存在计算机可读存储器中，所述计算机可读存储器可以引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式运行，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括指令的制品，所述指令实施在流程图和/或框图的一个或更多个框中指定的功能/动作。
计算机程序指令还可以被加载至计算机或其它可编程数据处理设备上，以使在所述计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实施的方法，使得在所述计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施在流程图和/或框图的一个或更多个框中指定的功能/动作的步骤。
在附图中或以上类似的讨论中的任何流程图和框图可以图示根据本公开的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能的实现方式的架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以表示模块、节段或代码部分，包括用于实施指定逻辑功能的一个或更多个可执行指令。也应注意，在一些可替代的实施方式中，框中指出(或以其它方式在本文中描述)的功能可以以与附图中指出的不同的顺序发生。例如，连续示出的两个框(或连续描述的两个操作)可以实际上被大致同时执行，或者框(或操作)有时可以以相反顺序执行，这依赖于涉及的功能。还将注意，任何框图和/或流程图插图中的每个块、以及任何框图和/或流程图插图中的块的组合可以由执行指定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来实施。
本文中使用的术语仅用于描述特定的实施方式，并且不旨在对本公开进行限制。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”意图包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还将理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises和/或comprising)”指定存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组。
已经出于说明和描述的目的给出了对本公开的描述，但是并不旨在穷举或将本公开限制为所公开的形式。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，本领域普通技术人员将明白许多修改和变形例。选择和描述本文中明确引用的实施例是为了最好地解释本公开的原理及其实际应用，并使本领域的其它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、修改和变形例。因此，除了明确描述的那些实施例和实施方式以外的各种实施例和实施方式都在随附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于具有发动机的作业车辆的组合式起动机-发电机装置，所述组合式起动机-发电机装置包括：
电动机械；
齿轮组，所述齿轮组被配置成从所述电动机械和从所述发动机接收旋转输入并在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以至少第一传动比、第二传动比或第三传动比中的一个传动比操作，以及在所述第二动力流方向上以至少第四传动比操作；
至少一个离合器，所述至少一个离合器被选择性地耦接至所述齿轮组，以在所述第一动力流方向上实现所述第一传动比、所述第二传动比和所述第三传动比，以及在所述第二动力流方向上实现所述第四传动比；以及
致动器组件，所述致动器组件包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在脱离位置和接合位置之间选择性地切换，在所述脱离位置中，所述至少一个离合器从所述齿轮组脱耦，在所述接合位置中，所述至少一个离合器被耦接至所述齿轮组。
2.根据权利要求1所述的组合式起动机-发电机装置，其中，所述致动器组件包括凸轮板，所述凸轮板是大致盘状的并具有第一凸轮板面和第二凸轮板面，所述第二凸轮板面与所述第一凸轮板面相反且朝向所述至少一个离合器定向，所述凸轮板包括所述至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在所述脱离位置和所述接合位置之间选择性地切换。
3.根据权利要求2所述的组合式起动机-发电机装置，还包括至少一个永磁体，所述至少一个永磁体被安装至所述至少一个离合器，并且
其中，所述至少一个电磁体被配置成选择性地以第一激励状态被激励，以产生相对于所述至少一个永磁体的反方向磁场，使得所述至少一个永磁体被吸引至所述至少一个电磁体，以及所述至少一个电磁体被配置成选择性地以第二激励状态被激励，以产生相对于所述至少一个永磁体的同方向磁场，使得所述至少一个永磁体被所述至少一个电磁体排斥。
4.根据权利要求3所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述至少一个离合器包括第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器中的每个离合器能够在所述接合位置与所述脱离位置之间选择性地定位，并且
其中，所述至少一个电磁体包括至少一个第一电磁体和至少一个第二电磁体，所述至少一个第一电磁体被配置成使所述第一离合器在所述接合位置和所述脱离位置之间选择性地重新定位，所述至少一个第二电磁体被配置成使所述第二离合器在所述接合位置和所述脱离位置之间选择性地重新定位。
5.根据权利要求4所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述至少一个永磁体包括至少一个第一永磁体和至少一个第二永磁体，所述至少一个第一永磁体被安装在所述第一离合器上并被定位在所述凸轮板的所述至少一个第一电磁体附近且与所述凸轮板的所述至少一个第一电磁体协作，所述至少一个第二永磁体被安装在所述第二离合器上并被定位在所述凸轮板的所述至少一个第二电磁体附近且与所述凸轮板的所述至少一个第二电磁体协作，
其中，当所述至少一个第一电磁体相对于所述至少一个第一永磁体以所述第一激励状态被激励时，所述第一离合器相对于所述凸轮板被吸引且被定位在所述脱离位置，以及当所述至少一个第一电磁体相对于所述至少一个第一永磁体以所述第二激励状态被激励时，所述第一离合器相对于所述凸轮板被排斥且被定位在所述接合位置，并且
其中，当所述至少一个第二电磁体相对于所述至少一个第二永磁体以所述第一激励状态被激励时，所述第二离合器相对于所述凸轮板被吸引且被定位在所述脱离位置，以及当所述至少一个第二电磁体相对于所述至少一个第二永磁体以所述第二激励状态被激励时，所述第二离合器相对于所述凸轮板被排斥且被定位在所述接合位置。
6.根据权利要求5所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述第一离合器和所述第二离合器是爪形离合器，并且当所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置时，所述第二离合器被同心地布置在所述第一离合器内。
7.根据权利要求6所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述至少一个离合器还包括第三离合器，所述第三离合器能够在所述接合位置与所述脱离位置之间选择性地定位，当所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置时，所述第一离合器和所述第二离合器被同心地布置在所述第三离合器内。
8.根据权利要求7所述的组合式起动机-发电机装置，还包括壳体，所述壳体具有可旋转的壳体部分和固定的壳体部分，所述齿轮组，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器，以及所述致动器组件中的至少部分被容纳在所述可旋转的壳体部分内，
其中，所述至少一个电磁体还包括至少一个第三电磁体，所述至少一个第三电磁体被定位在所述第三离合器附近并与所述第三离合器协作，并且
其中，所述至少一个第三电磁体被配置成被激励以吸引所述第三离合器，使得所述第三离合器被定位在所述脱离位置。
9.根据权利要求8所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述致动器组件还包括弹簧，所述弹簧被定位在所述第三离合器与所述壳体之间，
其中，当所述至少一个第三电磁体被激励且所述第三离合器处于所述脱离位置时，所述弹簧被压缩，并且
其中，所述至少一个第三电磁体被配置成被去激励以释放所述第三离合器，使得所述弹簧迫使所述第三离合器朝向所述齿轮组并进入所述接合位置中。
10.根据权利要求9所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述第一离合器包括至少一个第一离合器齿，所述第二离合器包括至少一个第二离合器齿，以及所述第三离合器包括至少一个第三离合器齿，并且
其中，在所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器的各自的接合位置中，所述至少一个第一离合器齿、所述至少一个第二离合器齿和所述至少一个第三离合器齿与所述齿轮组接合。
11.根据权利要求10所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述齿轮组包括复合周转齿轮系，所述复合周转齿轮系包括输入轴、第一级太阳齿轮和第二级太阳齿轮、第一级行星齿轮和第二级行星齿轮、第一级支架和第二级支架、以及环形齿轮，其中所述第一级行星齿轮支架被花键接合至所述第二级太阳齿轮；
其中，在发动机冷起动模式下，所述第一离合器处于所述接合位置以将所述第二级行星齿轮支架固定，并且所述第二离合器和所述第三离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上以所述第一传动比从所述输入轴移动至所述第一级太阳齿轮、移动至所述第一级行星齿轮、移动至所述第一级行星齿轮支架、移动至所述第二级太阳齿轮、移动至所述第二级行星齿轮、并移动至所述环形齿轮，从所述环形齿轮出来并移动至所述发动机；并且
其中，在发动机热起动模式下，所述第二离合器处于所述接合位置以将所述第一级行星齿轮支架固定，并且所述第一离合器和所述第三离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上以所述第二传动比从所述输入轴移动至所述第一级太阳齿轮、移动至所述第一级行星齿轮、并移动至所述环形齿轮，从所述环形齿轮出来并移动至所述发动机。
12.根据权利要求11所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，在增压模式下，所述第三离合器处于所述接合位置以将所述第一级行星齿轮支架耦接至所述环形齿轮，并且所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上以所述第三传动比从所述输入轴移动至所述第一级太阳齿轮和所述第二级太阳齿轮、移动至所述第一级行星齿轮和所述第二级行星齿轮、并移动至所述环形齿轮、从所述环形齿轮出来并移动至所述发动机；
其中，在发电模式下，所述第三离合器处于所述接合位置以将所述第一级行星齿轮支架耦接至所述环形齿轮，并且所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述发动机的旋转动力在所述第二动力流方向上以所述第四传动比从所述环形齿轮移动至所述第一级行星齿轮和所述第二级行星齿轮、移动至所述第一级太阳齿轮和所述第二级太阳齿轮、并移动至所述输入轴，从所述输入轴出来并移动至所述电动机械。
13.根据权利要求12所述的组合式起动机-发电机装置，其中，所述第三传动比和所述第四传动比中的每一者在整个所述齿轮组上为1∶1的传动比，并且其中所述第一传动比大于所述第二传动比，并且所述第二传动比大于所述第三传动比。
14.一种用于作业车辆的传动系组件，包括：
发动机；
电动机械；
齿轮组，所述齿轮组被配置成从所述电动机械和从所述发动机接收旋转输入并在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以至少第一传动比、第二传动比或第三传动比中的一个传动比操作，并在所述第二动力流方向上以至少第四传动比操作；
至少一个离合器，所述至少一个离合器被选择性地耦接至所述齿轮组，以在所述第一动力流方向上实现所述第一传动比、所述第二传动比和所述第三传动比，并在所述第二动力流方向上实现所述第四传动比；
至少一个永磁体，所述至少一个永磁体被安装在所述至少一个离合器上；
致动器组件，所述致动器组件包括凸轮板，所述凸轮板是大致盘状的并具有第一凸轮板面和第二凸轮板面，所述第二凸轮板面与所述第一凸轮板面相反且朝向所述至少一个离合器定向，所述凸轮板包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在脱离位置和接合位置之间选择性地切换，在所述脱离位置中，所述至少一个离合器从所述齿轮组脱耦，在所述接合位置中，所述至少一个离合器被耦接至所述齿轮组；以及
控制器，所述控制器被耦接至所述至少一个电磁体，以：
选择性地以第一激励状态激励所述至少一个电磁体，从而产生相对于所述至少一个永磁体的反方向磁场，使得所述至少一个永磁体被吸引至所述至少一个电磁体；以及
选择性地以第二激励状态激励所述至少一个电磁体，从而产生相对于所述至少一个永磁体的同方向磁场，使得所述至少一个永磁体被所述至少一个电磁体排斥。
15.根据权利要求14所述的传动系组件，
其中，所述至少一个离合器包括第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器中的每个离合器能够在所述接合位置与所述脱离位置之间选择性地定位，并且
其中，所述至少一个电磁体包括至少一个第一电磁体和至少一个第二电磁体，所述至少一个第一电磁体被配置成使所述第一离合器在所述接合位置和所述脱离位置之间选择性地重新定位，所述至少一个第二电磁体被配置成使所述第二离合器在所述接合位置和所述脱离位置之间选择性地重新定位。
16.根据权利要求15所述的传动系组件，
其中，所述至少一个永磁体包括至少一个第一永磁体和至少一个第二永磁体，所述至少一个第一永磁体被安装在所述第一离合器上并被定位在所述凸轮板的所述至少一个第一电磁体附近且与所述凸轮板的所述至少一个第一电磁体协作，所述至少一个第二永磁体被安装在所述第二离合器上并被定位在所述凸轮板的所述至少一个第二电磁体附近且与所述凸轮板的所述至少一个第二电磁体协作；
其中，当所述至少一个第一电磁体相对于所述至少一个第一永磁体以所述第一激励状态被激励时，所述第一离合器相对于所述凸轮板被吸引且被定位在所述脱离位置，以及当所述至少一个第一电磁体相对于所述至少一个第一永磁体以所述第二激励状态被激励时，所述第一离合器相对于所述凸轮板被排斥且被定位在所述接合位置，并且
其中，当所述至少一个第二电磁体相对于所述至少一个第二永磁体以所述第一激励状态被激励时，所述第二离合器相对于所述凸轮板被吸引且被定位在所述脱离位置，以及当所述至少一个第二电磁体相对于所述至少一个第二永磁体以所述第二激励状态被激励时，所述第二离合器相对于所述凸轮板被排斥且被定位在所述接合位置。
17.根据权利要求16所述的传动系组件，
其中，所述第一离合器和所述第二离合器是爪形离合器，并且当所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置时，所述第二离合器被同心地布置在所述第一离合器内，并且其中，所述至少一个离合器还包括第三离合器，所述第三离合器能够在所述接合位置与所述脱离位置之间选择性地定位，当所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置时，所述第一离合器和所述第二离合器被同心地布置在所述第三离合器内。
18.根据权利要求17所述的传动系组件，
还包括壳体，所述壳体具有可旋转的壳体部分和固定的壳体部分，所述齿轮组，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器、以及所述致动器组件中的至少部分被容纳在所述壳体内，
其中，所述至少一个电磁体还包括至少一个第三电磁体，所述至少一个第三电磁体被定位在所述第三离合器附近并与所述第三离合器协作，并且
其中，所述至少一个第三电磁体被配置成被激励以吸引所述第三离合器，使得所述第三离合器被定位在所述脱离位置。
19.根据权利要求18所述的传动系组件，
其中，所述致动器组件还包括弹簧，所述弹簧被定位在所述第三离合器与所述可旋转的壳体部分之间，
其中，当所述至少一个第三电磁体被激励且所述第三离合器处于所述脱离位置时，所述弹簧被压缩，并且
其中，所述至少一个第三电磁体被配置成被去激励以释放所述第三离合器，使得所述弹簧迫使所述第三离合器朝向所述齿轮组并进入所述接合位置中。
20.根据权利要求19所述的传动系组件，
其中，所述第一离合器包括至少一个第一离合器齿，所述第二离合器包括至少一个第二离合器齿，以及所述第三离合器包括至少一个第三离合器齿，并且其中，在所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器的各自的接合位置中，所述至少一个第一离合器齿、所述至少一个第二离合器齿和所述至少一个第三离合器齿与所述齿轮组接合，
其中，所述齿轮组包括复合周转齿轮系，所述复合周转齿轮系包括输入轴、第一级太阳齿轮和第二级太阳齿轮、第一级行星齿轮和第二级行星齿轮、第一级支架和第二级支架、以及环形齿轮，其中所述第一级行星齿轮支架被花键接合至所述第二级太阳齿轮，
其中，在发动机冷起动模式下，所述第一离合器处于所述接合位置以将所述第二级行星齿轮支架固定，并且所述第二离合器和所述第三离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上以所述第一传动比从所述输入轴移动至所述第一级太阳齿轮、移动至所述第一级行星齿轮、移动至所述第一级行星齿轮支架、移动至所述第二级太阳齿轮、移动至所述第二级行星齿轮、以及移动至所述环形齿轮，从所述环形齿轮出来并移动至所述发动机，
其中，在发动机热起动模式下，所述第二离合器处于所述接合位置以将所述第一级行星齿轮支架固定，并且所述第一离合器和所述第三离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上以所述第二传动比从所述输入轴移动至所述第一级太阳齿轮、移动至所述第一级行星齿轮、并移动至所述环形齿轮，从所述环形齿轮出来并移动至所述发动机，
其中，在增压模式下，所述第三离合器处于所述接合位置以将所述第一级行星齿轮支架耦接至所述环形齿轮，并且所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上以所述第三传动比从所述输入轴移动至所述第一级太阳齿轮和第二级太阳齿轮、移动至所述第一级行星齿轮和第二级行星齿轮、并移动至所述环形齿轮、从所述环形齿轮出来并移动至所述发动机，并且
其中，在发电模式下，所述第三离合器处于所述接合位置以将所述第一级行星齿轮支架耦接至所述环形齿轮，并且所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述发动机的旋转动力在所述第二动力流方向上以所述第四传动比从所述环形齿轮移动至所述第一级行星齿轮和所述第二级行星齿轮、移动至所述第一级太阳齿轮和所述第二级太阳齿轮、并移动至所述输入轴，从所述输入轴出来并移动至所述电动机械。
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