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CN111936334B - 牵引装置 - Google Patents

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CN111936334B
CN111936334B CN201980024582.8A CN201980024582A CN111936334B CN 111936334 B CN111936334 B CN 111936334B CN 201980024582 A CN201980024582 A CN 201980024582A CN 111936334 B CN111936334 B CN 111936334B
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T·J·米勒
S·J·彼得斯
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Abstract

一种牵引装置，包括环形构件、行星架、太阳轮构件和电动机，其中，上述电动机联接于环形构件、行星架和太阳轮构件中的至少一个。

Description

牵引装置
相关申请
本申请要求以下美国临时申请的权益：2018年4月2日提交的第62/651459号；2018年4月2日提交的第62/651518号；2018年4月3日提交的第62/651940号；2018年4月3日提交的第62/652042号；2018年4月4日提交的第62/652413号；2018年4月4日提交的第62/652438号；2018年4月5日提交的第62/653084号；2018年4月5日提交的第62/653146号；2018年4月10日提交的第62/655492号，在此通过引用将其并入本文。
技术领域
本公开的主题涉及一种车辆，更具体地涉及一种用于该车辆的牵引装置。
背景技术
具有增加数量的离散比率的、基于多速行星系统的自动变速器在普及度和接受度方面正在增加，这很大程度上是由于燃料成本和政府关于内燃机车辆的温室碳排放规定。因为燃料经济性部分地与变速器中的总比率范围成比率，所以期望朝向更大数量的离散挡位和更宽范围的趋势将继续。
由于可制造性、小齿轮速度约束、噪音问题等问题，传统齿轮传动的行星被限制在特定的比率范围内。然而，在自动变速器中用作行星连接的牵引驱动变速器装置解除了对比率范围的限制，并消除了与齿轮传动行星轮相关的速度和噪音问题。因此，由各种组合和布置的牵引行星轮组成的自动变速器能够实现更大的范围，并且在该范围内对选择离散比率的约束较少。
发明内容
本文中提出一种电致动器装置，包括：牵引行星装置，该牵引行星装置具有环形构件、行星架和太阳轮构件；以及电动机，其中该电动机可以联接于行星架。
在电致动器装置的一些实施例中，环形构件可以构造成将旋转动力传递出电致动器装置。
在电致动器装置的一些实施例中，太阳轮构件可以构造成将旋转动力传递出电致动器装置。
本文中提出一种电致动器装置，包括：牵引行星装置，该牵引行星装置具有环形构件、行星架、太阳轮构件和电动机，其中该电动机可以联接于环形构件。
在电致动器装置的一些实施例中，行星架可以构造成将旋转动力传递出电致动器装置。
在电致动器装置的一些实施例中，太阳轮构件可以构造成将旋转动力传递出电致动器装置。
本文中提出的是一种电致动器装置，具有：牵引行星装置，该牵引行星装置具有环形构件、行星架和太阳轮构件；以及电动机，其中，该电动机可以联接于太阳轮构件。
在电致动器装置的一些实施例中，环形构件可以构造成将旋转动力传递出电致动器装置。
在电致动器装置的一些实施例中，行星架可以构造成将旋转动力传递出电致动器装置。
本文中提出一种电动动力系，具有：电动机/发电机；第一牵引驱动变速器，该第一牵引驱动变速器具有第一环形构件、构造成对多个牵引滚子进行支承的第一不可旋转牵引行星架和联接于电动机/发电机的第一太阳轮构件；第二牵引驱动变速器，该第二牵引驱动变速器具有第二环形构件、第二不可旋转牵引行星架和联接于第一环形构件的第二太阳轮构件；第一小齿轮，该第一小齿轮具有中空中心孔，该第一小齿轮联接于第二环形构件；以及轴，该轴联接于第二太阳轮构件和第一环形构件，该轴穿过中空中心孔。
在电动动力系的一些实施例中，第二小齿轮可以联接于第一小齿轮，第二小齿轮构造成传递旋转动力。
在电动动力系的一些实施例中，多个牵引滚子的形状为锥形。
在电动动力系的一些实施例中，第一小齿轮可以位于电动机/发电机与第一牵引驱动变速器之间。
在电动动力系的一些实施例中，第一小齿轮可以位于第一牵引驱动变速器与第二牵引驱动变速器之间。
本文中提出一种电动动力系，具有：第一电动机/发电机；第二电动机/发电机；牵引驱动变速器，该牵引驱动变速器具有可操作地联接于第一电动机/发电机的环形构件、构造成对多个牵引滚子进行支承的牵引行星架、构造成传递旋转动力的行星架和可操作地连接于第二电动机/发电机的太阳轮构件；第一小齿轮，该第一小齿轮具有中空中心孔，第一小齿轮联接于牵引行星架；以及轴，该轴联接于太阳轮构件和第一电动机/发电机，该轴穿过中空中心孔。
在电动动力系的一些实施例中，第二小齿轮可以联接于第一小齿轮，第二小齿轮构造成传递旋转动力。
在电动动力系的一些实施例中，多个牵引滚子的形状为锥形。
一种牵引驱动变速器，包括：环形构件，该环形构件具有沿变速器的主轴线对准的旋转中心；第一牵引滚子，该第一牵引滚子与环形构件接触；太阳轮构件，该太阳轮构件具有与主轴线偏移的旋转中心，该太阳轮构件与第一牵引滚子接触，该太阳轮构件位于第一牵引滚子的径向内侧；第一浮动牵引滚子，该第一浮动牵引滚子与环形构件和太阳轮构件接触；第一反力滚子，该第一反力滚子与第一浮动牵引滚子接触；以及行星架，该行星架构造成支承反力滚子，该行星架构造成不可旋转。
在一些实施例中，行星架可以构造成支承第一牵引滚子。
在一些实施例中，牵引驱动变速器具有第二反力滚子，该第二反力滚子支承在行星架中。
在一些实施例中，牵引驱动变速器具有与第二反力滚子接触的第二浮动滚子。
本文中提出一种高比率牵引驱动变速器，包括：具有第一环形构件、第一行星架和第一太阳轮构件的第一高比率简单行星牵引驱动变速器；以及具有第二环形构件、第二行星架和第二太阳轮构件的第二高比率简单行星牵引驱动变速器。第一高比率简单行星牵引驱动变速器可以可操作地联接于第二高比率简单行星牵引驱动变速器，形成第一连接和第二连接。
本文中提出一种高比率牵引驱动变速器，包括：具有第一环形构件、第一行星架和第一太阳轮构件的高比率简单行星牵引驱动变速器；以及具有第二环形构件、第二行星架和第二太阳轮构件的高比率复合行星牵引驱动变速器。高比率简单行星牵引驱动变速器可以可操作地联接于高比率复合行星牵引驱动变速器，形成第一连接和第二连接。
本文中提出的是一种高比率牵引驱动变速器，包括：具有第一环形构件、第一行星架和第一太阳轮构件的第一高比率复合行星牵引驱动变速器；以及具有第二环形构件、第二行星架和第二太阳轮构件的第二高比率复合行星牵引驱动变速器。第一高比率复合行星牵引驱动变速器可以可操作地联接于第二高比率复合行星牵引驱动变速器，形成第一连接和第二连接。
本文中提出的是一种无级变速电动驱动系，包括：第一电动机/发电机；第二电动机/发电机；以及高比率牵引驱动变速器，该高比率牵引驱动变速器具有：环形构件，该环形构件可操作地联接于第一电动机/发电机；行星架，该行星架构造成支承多个牵引滚子，并构造成传递旋转动力；以及太阳轮构件，该太阳轮构件可操作地联接于第二电动机/发电机。
在无级变速电动驱动系的一些实施例中，第一传动齿轮可以联接于第一电动机/发电机和环形构件。
在无级变速电动驱动系的一些实施例中，第二传动齿轮可以联接于第二电动机/发电机和太阳轮构件。
在无级变速电动驱动系的一些实施例中，多个牵引滚子的形状为锥形。
在无级变速电动驱动系的一些实施例中，第一电动机/发电机可以在低速高扭矩模式下操作。
在无级变速电动驱动系的一些实施例中，第一电动机/发电机可以在高速低扭矩模式下操作。
本文中提出的是一种对无级变速电动驱动系进行控制的方法，上述电动驱动系包括：第一电动机/发电机；第二电动机/发电机；以及高比率牵引驱动变速器，该高比率牵引驱动变速器具有：环形构件，该环形构件可操作地联接于第一电动机/发电机；行星架，该行星架构造成支承多个牵引滚子，并构造成传递旋转动力；以及太阳轮构件，该太阳轮构件可操作地联接于第二电动机/发电机。该方法包括以下步骤：接收行星架速度信号、目标第一电动机/发电机速度信号和目标车桥扭矩信号；至少部分地基于目标车桥扭矩信号来确定第一电动机/发电机扭矩指令；以及至少部分地基于行星架速度信号和目标第一电动机/发电机速度信号来确定第二电动机/发电机速度指令。
在一些实施例中，至少部分地基于目标车桥扭矩信号来确定第一电动机/发电机扭矩指令的步骤包括对第一电动机/发电机的扭矩施加限制。
在一些实施例中，至少部分地基于行星架速度信号和目标第一电动机/发电机速度信号来确定第二电动机/发电机速度指令的步骤包括对第二电动机/发电机的速度施加限制。
本文中提出的是一种电动混合动力系，包括：发动机；第一电动机/发电机；第二电动机/发电机；以及牵引驱动变速器，该牵引驱动变速器可操作地联接于第一电动机/发电机和第二电动机/发电机。牵引驱动变速器包括环形构件、可旋转牵引滚子行星架和太阳轮构件。
在电动混合动力系的一些实施例中，第一离合器可以构造成选择性地将环形构件接地。
在电动混合动力系的一些实施例中，第二离合器可以构造成选择性地联接环形构件和第一电动机/发电机。
在电动混合动力系的一些实施例中，第二电动机/发电机可以联接于太阳轮构件。
在电动混合动力系的一些实施例中，第三离合器可以构造成选择性地将发动机联接于第一电动机/发电机。
本文中提出的是一种电动混合动力系，包括：发动机；第一电动机/发电机；第二电动机/发电机；以及牵引驱动变速器，该牵引驱动变速器可操作地联接于第一电动机/发电机和第二电动机/发电机。牵引驱动变速器包括：可操作地联接于第二电动机/发电机的环形构件；可操作地联接于发动机的可旋转牵引滚子行星架；以及可操作地联接于第一电动机/发电机的太阳轮构件。
本文中提出的是一种电动混合动力系，包括发动机、第一电动机/发电机、第二电动机/发电机、第一牵引驱动变速器和第二牵引驱动变速器。上述第一牵引驱动变速器包括：可操作地联接于发动机的第一环形构件；第一可旋转牵引滚子行星架；以及可操作地联接于第一电动机/发电机的第一太阳轮构件。第二牵引驱动变速器包括：选择性地联接于第一太阳轮构件的第二环形构件；可操作地联接于第一可旋转牵引滚子行星架的第二可旋转牵引滚子行星架；以及可操作地联接于第二电动机/发电机的第二太阳轮构件。
在电动混合动力系的一些实施例中，第二环形构件可以通过第一离合器选择性地联接于第一太阳轮构件。
在电动混合动力系的一些实施例中，第二环形构件可以通过第二离合器选择性地接地。
本文中提出的是一种电动混合动力系，包括：发动机；第一电动机/发电机；第二电动机/发电机；行星齿轮组，该行星齿轮组具有齿圈、可操作地联接于发动机的行星架和联接于第一电动机/发电机的太阳齿轮；以及牵引变速器，该牵引变速器可操作地联接于第二电动机/发电机和齿圈。
在电动混合动力系的一些实施例中，牵引变速器还包括：环形构件，该环形构件联接于齿圈；不可旋转牵引行星架；以及太阳轮构件，该太阳轮构件联接于第二电动机/发电机。
在电动混合动力系的一些实施例中，单向离合器可以联接于发动机和行星架。
在电动混合动力系的一些实施例中，牵引变速器可以是偏置式牵引变速器。
在电动混合动力系的一些实施例中，牵引驱动变速器可以设置有支承在不可旋转牵引行星架中的圆锥牵引滚子。
一种牵引驱动变速器，包括：环形构件，该环形构件具有沿变速器的主轴线对准的旋转中心；第一牵引滚子，该第一牵引滚子与环形构件接触；太阳轮构件，该太阳轮构件具有与主轴线偏移的旋转中心，该太阳轮构件与第一牵引滚子接触，该太阳轮构件位于第一牵引滚子的径向内侧；第一浮动牵引滚子，该第一浮动牵引滚子与环形构件和太阳轮构件接触；第一反力滚子，该第一反力滚子与第一浮动牵引滚子接触；以及行星架，该行星架构造成支承反力滚子，该行星架构造成不可旋转。
在一些实施例中，行星架可以构造成支承第一牵引滚子。
在一些实施例中，牵引驱动变速器具有第二反力滚子，该第二反力滚子支承在行星架中。
在一些实施例中，牵引驱动变速器具有与第二反力滚子接触的第二浮动滚子。
本文中提出的是一种齿轮组，包括：第一齿轮，该第一齿轮具有第一组斜齿和第一圆锥牵引滚子；第二齿轮，该第二齿轮具有第二组斜齿和第二圆锥牵引滚子；其中，第一组斜齿与第二组斜齿接合；并且其中，第一圆锥牵引滚子可以联接于第二圆锥牵引滚子，以形成牵引表面。
本文中提出的是一种牵引驱动变速器，包括具有外周边的第一牵引滚子和具有外周边的第二牵引滚子。第一牵引滚子可以在牵引接触点处与第二牵引滚子接触。牵引接触点以非线性模式在第一牵滚子的外周边上形成牵引接触路径。
在一些实施例中，第一牵引滚子还包括位于外周边上的凸起的牵引表面，其中，该牵引表面相对于外周边的轴向位置可以是非线性的。
附图说明
附图作为说明书的一部分并入本文。本文描述的附图示出了当前公开的主题的实施例，并且说明了本公开的所选原理和教导且没有示出其所有可能的实施例。附图不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1是具有圆锥滚子的简化牵引行星装置的剖视图；
图2是偏置式(offset)牵引滚子变速器类型的高比率牵引驱动变速器的实施例的剖视图；
图3是图2的偏置式牵引滚子变速器类型的剖视平面图；
图4是圆锥行星牵引滚子变速器类型的高比率牵引驱动变速器的实施例的剖视图；
图5是联接于致动器电动机的牵引行星装置的实施例的示意图；
图6是联接于致动器电动机的牵引行星装置的另一实施例的示意图；
图7是联接于致动器电动机的牵引行星装置的另一实施例的示意图；
图8是联接于致动器电动机的牵引行星装置的另一实施例的示意图；
图9是联接于致动器电动机的牵引行星装置的另一实施例的示意图；
图10是联接于致动器电动机的牵引行星装置的又一实施例的示意图；
图11是具有电动驱动系或动力系的电动车桥的示意图；
图12是具有电动机/发电机和两个牵引驱动变速器的电动车桥的示意图；
图13是具有电动机/发电机和两个牵引驱动变速器的另一电动车桥的示意图；
图14是具有牵引驱动变速器和两个电动机/发电机的电动车桥的示意图；
图15是具有电动机/发电机和两个牵引驱动变速器的另一电动车桥的示意图；
图16是具有电动机/发电机和两个牵引驱动变速器的又一电动车桥的示意图；
图17是高比率简单行星牵引驱动变速器的杆图；
图18是高比率复合行星牵引驱动变速器的杆图；
图19是联接于另一高比率简单行星变速器的高比率简单行星牵引驱动变速器的杆图；
图20是图19的构造的简化杆图；
图21是示出联接于另一高比率简单行星变速器的高比率简单行星牵引驱动变速器的联接部件的表格；
图22是联接于高比率复合行星变速器的高比率简单行星牵引驱动变速器的杆图；
图23是图22的构造的简化杆图；
图24是示出联接于高比率复合行星变速器的高比率简单行星牵引驱动变速器的联接部件的表格；
图25是联接于另一高比率复合行星变速器的高比率复合行星牵引驱动变速器的杆图；
图26是图25的构造的简化杆图；
图27是示出联接于另一高比率复合行星变速器的高比率复合行星牵引驱动变速器的联接部件的表格；
图28是复合圆锥行星牵引滚子变速器类型的实施例的剖视图；
图29是具有两个电动机和高比率牵引驱动变速器的无级变速电动驱动系的实施例的杆图。
图30是具有两个电动机和高比率牵引驱动变速器的另一实施例的杆图；
图31是具有两个电动机和高比率牵引驱动变速器的另一实施例的杆图；
图32是具有两个电动机和高比率牵引驱动变速器的无级变速电动驱动系的又一种实施例的杆图；
图33是具有两个电动机和高比率牵引驱动变速器的无级变速电动驱动系的又一种实施例的杆图；
图34是变量图(变差图)，该变量图示出了对于图29至图33的当前公开的主题的代表性构造作为电动机速度的函数的可能的车辆速度和车桥扭矩的范围；
图35是示出两个电动机的电动机扭矩与电动机速度的关系的图表；
图36是示出两个电动机的功率比和扭矩比与时间的关系的图表；
图37是可实施用于图29至图33的电动车桥的电动机控制器的框图。
图38是图37的电动机控制器的框图；
图39是具有牵引驱动变速器、两个电动机/发电机和发动机的电动混合动力系的示意图；
图40是列出图39的电动混合动力系的运行模式的表格；
图41是具有牵引驱动变速器、两个电动机/发电机和发动机的电动混合动力系的示意图；
图42是具有两个牵引驱动变速器、两个电动机/发电机和发动机的电动混合动力系的示意图；
图43是具有通过行星齿轮组可操作地联接的两个电动机/发电机和发动机的电动混合动力系的示意图；
图44是具有通过行星齿轮组和偏置式牵引滚子变速器可操作地联接的两个电动机/发电机和发动机的电动混合动力系的示意图；
图45是具有通过行星齿轮组和圆锥行星牵引滚子变速器可操作地联接的两个电动机/发电机和发动机的电动混合动力系的示意图；
图46是具有啮合齿和接触牵引表面的齿轮组的实施例的剖视图；以及
图47是具有非均匀轮廓的接触牵引表面的剖视图。
具体实施方式
应当理解，除非明确相反地指出，否则当前公开的主题可以假设各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解，附图中所示和以下说明书中所描述的具体设备、组件、系统和过程仅是本文所限定的创造性概念的简单示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，与所公开的实施例相关的具体尺寸、方向或其它物理特征不应被看作是限制。
本文中提出的是一种实现牵引行星装置的致动装置的构造和实施牵引驱动变速器的电动驱动系的构造。实施电动机的动力系和致动装置面临电动机与从动装置(例如从动车轮)之间的大幅减速。在一些情况下，具有高转速(例如，高于30,000rpm(转/分))的电机和电动机被考虑用于各种致动装置和动力系统构造中实施。应当理解的是，为了实施一些类型的致动装置和高速电机，需要具有高传动比的传统齿轮传动装置，例如传动比在25～40范围内的那些齿轮传动装置。然而，具有在所述范围内的传动比的传统齿轮传动装置制造起来极其昂贵并且在运行期间通常非常吵。
如在此所使用的，术语“操作地连接”、“操作地联接”、“操作地联结”、“可操作地连接”、“可操作地联接”、“可操作地联结”和类似的术语指的是元件之间的关系(机械的、联结的、联接的等)，由此，一个元件的运行导致第二元件的对应的、随后的或同时的运行或致动。应当注意的是，在使用所述的术语来描述本发明的实施例时，通常描述联结或联接各元件的特定的结构或机构。然而，除非另有说明，当使用所述术语中的一个术语时，该术语表示能够采取各种形式的实际联结或联接，其在某些情况下对相关技术领域中的普通技术人员将会是显而易见的。
应当注意的是，本文提到的“牵引力”并不排除主要的或排他性的动力传递模式是通过“摩擦”的应用。此处不试图在牵引驱动与摩擦驱动之间建立分类差异，通常这些将被理解为不同的动力传递方式。牵引驱动通常涉及通过在元件之间捕获的薄流体层中的剪切力在两个元件之间传递动力。在这些应用中使用的流体通常呈现出比常规矿物油更大的牵引系数。牵引系数(μ)表示在接触部件的界面处可获得的最大可用牵引力，并且是每单位接触力的最大可获得的驱动扭矩的比率。典型地，摩擦驱动通常涉及通过元件之间的摩擦力在两个元件之间传递动力。出于本公开的目的，应当理解的是，此处描述的牵引行星轮能够基于运行期间存在的扭矩和速度条件在牵引应用和摩擦应用两者中运行。
参考图1，在一些实施例中，牵引驱动变速器(例如，高比率牵引驱动变速器)的特征在于具有可提供自由旋转牵引滚子接合的布置。
在一些实施例中，变速器包括变速器壳体80，该变速器壳体80设置有具有座圈表面82的座圈环81。略微圆锥的太阳轮滚子83可以通过凸轮结构85支承在输入轴84上，略微圆锥的行星滚子86支承成与输出轴87一起旋转，并且与座圈环81和太阳轮滚子83接合。凸轮结构85可以构造成迫使在行星滚子86之间的太阳轮滚子83根据所传递的扭矩量来提供牵引表面接合力。如图所示，所有牵引表面的所有轴向切线在传动轴线上的单个点P处相交，从而为所有牵引表面提供真实的滚动状态。这导致变速器的高效运行和牵引表面的少量磨损。
参考图2和图3，在一些实施例中，牵引驱动变速器50(例如，高比率牵引驱动变速器)包括与牵引滚子52牵引接合的太阳轮滚子51。牵引滚子52可支承在不可旋转行星架53中。牵引滚子52可与牵引环54牵引接合。牵引环54可以位于牵引滚子52和太阳轮滚子51的径向外侧。在一些实施例中，环联接件55可以联接于牵引环54并且构造成将旋转动力传递至变速器50或从变速器20传递旋转动力。在一些实施例中，当在图2的页面的平面中观察时，太阳轮滚子51的轴线可相对于牵引滚子52的旋转中心径向地偏移。
在一些实施例中，变速器50可设置有一组浮动牵引滚子56(在图3中标记为“56A”和“56B”)，这组浮动牵引滚子26联接于太阳轮滚子51。在一些实施例中，变速器50还可设置有一组反力滚子(reaction roller)57(在图3中标记为“57A”和“57B”)，这组反力滚子57由支承轴承支承在行星架53中。在一些实施例中，牵引滚子52可由支承轴承支承在行星架53中。在其它实施例中，牵引滚子52可由太阳轮滚子51和反力滚子57支承。
在变速器50的运行期间，反力滚子57向浮动牵引滚子56提供与扭矩相关的压力，该压力可传递至牵引环54和牵引滚子52，从而通过牵引接触传递扭矩。
现在参考图4，在一些实施例中，牵引驱动变速器20(例如，高比率牵引驱动变速器)包括可旋转地支承在壳体23和壳体盖24中的同轴的输入轴21和输出轴22。在一些实施例中，输入轴21具有安装在其上的太阳轮滚子25，该太阳轮滚子25形成第一行星牵引滚子26的中心滚子，上述第一行星牵引滚子26包括布置在太阳轮滚子25的径向外侧的静止的第一牵引环27。一组行星牵引滚子28可设置在第一牵引环27与太阳轮滚子25之间的空间中并且与它们两者运动传递地(motion-transmitting)接合。行星牵引滚子28可旋转地支承在第一行星滚子行星架29上。
牵引驱动变速器20包括用于每个行星牵引滚子28的支承轴30，该支承轴30在其自由端可由支承环31支承，并且行星牵引滚子28可由轴承32支承在支承轴30上。在一些实施例中，行星牵引滚子28包括两个部段、即不同直径的第一部段28a和第二部段28b。第一部段28a可与第一牵引环27和太阳轮滚子25接合。第二部段28b可与第二牵引环33接合，第二牵引环33可安装成经由支承盘34与输出轴22一起旋转。在一些实施例中，第二部段28b可以联接于支承太阳轮滚子35，该支承太阳轮滚子35可以是中空的，使得输入轴21可穿过其延伸。
提供各种轴向止推轴承以接纳变速器中的轴向力。然而，可注意到，行星牵引滚子28的支承轴30相对于输入轴和输出轴的轴线以微小角度布置，并且行星牵引滚子28的牵引表面可以是略微圆锥的。静止的第一牵引环27和可旋转的第二牵引环34的牵引表面可以对应地呈圆锥形，使得行星牵引滚子28可以在组装变速器时受迫进入到由牵引环限定的圆锥空间中。
现在参考图5至图10，现代车辆配备有许多电致动器装置，以向车辆提供座椅调节、动力系控制和许多其它辅助功能中的功能。在一些实施例中，电致动器装置通常是联接于驱动目标的电动机。这些装置增加了车辆的总重量，因此，可能需要解决减小这些致动器装置的尺寸的方法。特别是，某些变速器需要致动装置来切换比率。例如，球型无级变速器可以采用电动机致动器装置来使一个行星架构件相对于另一个行星架构件移动。本文描述了可以在车辆中实现的电动机致动器装置和牵引行星装置的构造。
现在参考图5，在一些实施例中，电致动器装置包括牵引行星装置100，该牵引行星装置100设置有构造成通过输出轴105传递旋转动力的环形构件101。环形构件101可联接于支承在行星架102中的多个牵引滚子。行星架102可以联接于电动机104。牵引行星装置100包括太阳轮构件103，该太阳轮构件103联接于支承在行星架102中的牵引滚子。
现在参考图6，在一些实施例中，电致动器装置包括牵引行星装置110，该牵引行星装置110设置有联接于电动机114的环形构件111。环形构件111可联接于支承在行星架112中的多个牵引滚子。行星架112可以构造成将旋转动力传递到从动装置。牵引行星装置110包括太阳轮构件113，该太阳轮构件113联接于支承在行星架112中的牵引滚子。
现在参考图7，在一些实施例中，电致动器装置包括牵引行星装置115，该牵引行星装置115设置有构造成将旋转动力传递至从动装置的环形构件116。环形构件116可联接于支承在行星架117中的多个牵引滚子。牵引行星装置115包括太阳轮构件118，该太阳轮构件118联接于电动机119。
现在参考图8，在一些实施例中，电致动器装置包括牵引行星装置120，该牵引行星装置120设置有联接于电动机124的环形构件121。环形构件121可联接于支承在行星架122中的多个牵引滚子。牵引行星装置120包括太阳轮构件123，该太阳轮构件123构造成将旋转动力传递至从动装置。
现在参考图9，在一些实施例中，电致动器装置包括牵引行星装置125，该牵引行星装置125设置有联接于支承在行星架127中的多个牵引滚子的环形构件126。行星架127可以构造成将旋转动力传递到从动装置。牵引行星装置125包括太阳轮构件128，该太阳轮构件128联接于电动机129。
现在参考图10，在一些实施例中，电致动器装置包括牵引行星装置130，该牵引行星装置130设置有联接于支承在行星架132中的多个牵引滚子的环形构件131。行星架132可以联接于电动机134。牵引行星装置130包括太阳轮构件133，该太阳轮构件133构造成将旋转动力传递至从动装置。
应当理解，本文所述的实施例可以构造成具有牵引式或传统齿轮式的多个行星轮组，以将传动比增加到超过单个牵引行星的范围。
参考图11，在一些实施例中，电动车桥动力系1100包括可操作地联接于差速器1103的电动驱动系或动力系1102。在一些实施例中，差速器1103可以是实施为传递旋转动力的常见的差速齿轮组。差速器1103能可操作地联接于车轮驱动车桥1104，该车轮驱动车桥1104构造成可驱动一组车辆车轮1105(在图5中标记为“1105A”和“1105B”)。
现在参考图12，在一个实施例中，电动驱动系或动力系1102包括联接于第一牵引驱动变速器1112的电动机/发电机1111。在一些实施例中，第一牵引驱动变速器1112包括：联接于电动机/发电机1111的第一太阳轮构件1113；联接于诸如壳体(未示出)的接地部件的第一牵引行星架1114；以及联接于第二牵引驱动变速器1116的第一环形构件1115。
在一些实施例中，第二牵引驱动变速器1116包括：联接于第一环形构件1115的第二太阳轮构件1117；联接于诸如壳体(未示出)的接地部件的第二牵引行星架1118；以及联接于第一小齿轮1120的第二环形构件1119。在一些实施例中，第一小齿轮1120具有中心孔，轴1121可以穿过该中心孔以由此将第一环形构件1115联接于第二太阳轮构件1117。在一些实施例中，第一小齿轮1120可以联接于第二小齿轮1122，以将动力传递出电动驱动系或动力系1102。在一些实施例中，第一小齿轮1120和第二小齿轮1122位于第一牵引驱动变速器1112与第二牵引驱动变速器1116之间。
现在参考图13，在另一实施例中，电动驱动系或动力系1102包括联接于第一牵引驱动变速器1132的电动机/发电机1131。在一些实施例中，第一牵引驱动变速器1132包括：联接于电动机/发电机1133的第一太阳轮构件1133；联接于诸如壳体(未示出)的接地部件的第一牵引行星架1134；以及联接于第二牵引驱动变速器1136的第一环形构件1135。
在一些实施例中，第二牵引驱动变速器1136包括：联接于第一环形构件1135的第二太阳轮构件1137；联接于诸如壳体(未示出)的接地部件的第二牵引行星架1138；以及联接于第一小齿轮1140的第二环形构件1139。在一些实施例中，第一小齿轮1140具有中心孔，轴1141可以穿过该中心孔以由此将第一环形构件1135联接于第二太阳轮构件1137。在一些实施例中，第一小齿轮1140可以联接于第二小齿轮1142，以将动力传递出电动驱动系或动力系1102。在一些实施例中，第一小齿轮1140和第二小齿轮1142位于电动机1131与第一牵引驱动变速器1132或第二牵引驱动变速器1136之间。
现在参考图14，在另一实施例中，电动驱动系或动力系1102包括第一电动机/发电机1151、第二电动机/发电机1152和牵引驱动变速器1153。应当理解，对于图14所示的实施例，如果期望，电动驱动系或动力系1102可以是可变的电动驱动系或动力系。在一些实施例中，牵引驱动变速器1153包括：联接于第二电动机/发电机1152的太阳轮构件1154；牵引行星架1155；以及联接于第一电动机/发电机1151的环形构件1156。在一些实施例中，牵引行星架1155可以联接于第一小齿轮1157。第一小齿轮1157可设置有中心孔，轴1158可以穿过该中心孔将第二电动机/发电机1152联接于太阳轮构件1154。在一些实施例中，第一小齿轮1157可以联接于第二小齿轮1159，以将动力传递出电动驱动系或动力系1102。
现在参考图15，在另一实施例中，电动驱动系或动力系1102包括联接于第一牵引驱动变速器1162的电动机/发电机1161。在一些实施例中，第一牵引驱动变速器1162包括：联接于电动机/发电机1161的第一太阳轮构件1163；联接于第二牵引驱动变速器1166的第一牵引行星架1164；以及联接于诸如壳体的接地部件(未示出)的第一环形构件1165。在一些实施例中，第二牵引驱动变速器1166包括：联接于第一牵引行星架1164的第二太阳轮构件1167；联接于第一小齿轮1170的第二牵引行星架1168；以及联接于诸如壳体的接地部件(未示出)的第二环形构件1169。在一些实施例中，第一小齿轮1170具有中心孔，轴1171可以穿过该中心孔以由此将第一牵引行星架1164联接于第二太阳轮构件1167。
在一些实施例中，第一小齿轮1170可以联接于第二小齿轮1172，以将动力传递出电动驱动系或动力系1102。在一些实施例中，第一小齿轮1170和第二小齿轮1172位于第一牵引驱动变速器1162与第二牵引驱动变速器1166之间。应当理解的是，电动驱动系或动力系1102可以在多种布置中构造，上述布置包括但不限于具有固定的第一牵引行星架1164和可旋转的第一环形构件1165的第一牵引驱动变速器1162。在一些实施例中，第二牵引驱动变速器1166可以构造成具有固定的第二牵引行星架1168和可旋转的第二环形构件1169。
现在参考图16，在另一实施例中，电动驱动系或动力系1102包括联接于第一牵引驱动变速器1182的电动机/发电机1181。在一些实施例中，第一牵引驱动变速器1182包括：联接于电动机/发电机1181的第一太阳轮构件1183；联接于第二牵引驱动变速器1186的第一牵引行星架1184；以及联接于诸如壳体的接地部件(未示出)的第一环形构件1185。在一些实施例中，第二牵引驱动变速器1186包括：联接于第一牵引行星架1184的第二太阳轮构件1187；联接于第一小齿轮1190的第二牵引行星架1188；以及联接于诸如壳体的接地部件(未示出)的第二环形构件1189。在一些实施例中，第一小齿轮1190具有中心孔，轴1191可以穿过该中心孔以由此将第一环形构件1185联接于第二太阳轮构件1187。
在一些实施例中，第一小齿轮1190可以联接于第二小齿轮1192，以将动力传递出电动驱动系或动力系1102。在一些实施例中，第一小齿轮1190和第二小齿轮1192位于电动机1181与第一牵引驱动变速器1182或第二牵引驱动变速器1186之间。应当理解的是，电动驱动系或动力系1102可以在多种布置中构造，上述布置包括但不限于具有固定的第一牵引行星架1184和可旋转的第一环形构件1185的第一牵引驱动变速器1182。在一些实施例中，第二牵引驱动变速器1186可以构造成具有固定的第二牵引行星架1188和可旋转的第二环形构件1189。
参考图17至图27，为了描述的目的，在本文中使用称为杆图的示意图。杆图(也已知为杠杆模拟图)可以是用于行星齿轮系统的旋转部分的平移系统的表示。在一些实施例中，可以提供杆图作为描述变速器的功能的视觉辅助。在杆图中，行星齿轮组通常由单独的垂直线(“杠杆”)表示。输入、输出和反作用扭矩由杠杆上的水平力表示。相对于反应点，杠杆动作代表旋转速度的方向。例如，具有齿圈、行星架和太阳齿轮的典型的行星齿轮组由垂直线表示，其具有代表环形构件的节点“R1”、代表太阳轮构件的节点“S1”和代表行星架的节点“C1”。复合杠杆可以类似地在杆图中表示，除了由于太阳轮和齿圈以相同的方向旋转并且与行星架的旋转方向相反，因此复合行星轮可以被描绘为太阳轮和齿圈两者都相对于行星架在同一侧。
现在参考图17，在一些实施例中，高比率简单行星牵引驱动变速器2100可以类似于图1至图3所示的高比率牵引驱动变速器。高比率简单行星牵引驱动变速器2100包括环形构件2101(在杆图上描绘为“R1”)、行星架2102(在杆图上被描绘为“C1”)和太阳轮构件2103(在杆图上被描绘为“S1”)。在杆图上，高比率简单行星牵引驱动变速器的环与太阳轮的比率(RTS)可以描述为“e1”。
现在参考图18，在一些实施例中，高比率复合行星牵引驱动变速器2105可以类似于图4中所示的高比率牵引驱动变速器。复合杠杆可以类似地在杆图中表示，除了由于太阳轮和齿圈以相同的方向旋转并且与行星架的旋转方向相反，因此复合行星齿轮可以被描绘为太阳轮和齿圈两者都相对于行星架在同一侧。应当理解的是，复合行星轮是普通类别的行星轮变速器，具有但不限于多个牵引行星轮、步进式牵引构件或其它复合特征。尽管高比率复合行星牵引驱动变速器的环与太阳轮比率在杆图上仍可以定义为“e1”，但是通常齿圈与太阳轮之间的距离在杆图上可以描绘为“e1-1”。
在一些实施例中，高比率复合行星牵引驱动变速器2105包括环形构件2107(在杆图上被描绘为“R1”)、行星架构件106(在杆图上被描绘为“C1”)和太阳轮构件2108(在杆图上被描绘为“S1”)。
现在参考图19至图21，将描述结合有两个高比率简单行星牵引驱动变速器的高比率变速器的实施例。在一些实施例中，简单-简单牵引驱动变速器2110A包括：第一高比率简单行星牵引驱动变速器，其具有第一环形构件2111(“R1”)、第一行星架2112(“C1”)以及第一太阳轮构件2113(“S1”)；以及与第一高比率简单行星牵引驱动变速器可操作地联接的第二高比率简单行星牵引驱动变速器，其具有联接于第一行星架2112的第二环形构件2114(“R2”)、联接于第一环形构件2111的第二行星架2115(“C2”)以及第二太阳轮2116(“S2”)。用于变速器2110A的杆图可以简化为图20所示的杆图2110B。第一环形构件2111与第二行星架2115之间的联接可以描绘为第一连接2117(“R1C2”)。第二环形构件2114与第一行星架2112之间的联接可以描绘为第二连接2118(“C1R2”)。应当理解的是，图20所示的杆图可以代表在两个高比率简单行星牵引驱动变速器之间形成的许多构造中的一个，并且其它构造由如图21的表格2120所示的连接形成，其中，用于第一连接2117的联接部列出在第一行中，用于第二连接2118的联接列出在第一行下面的三行中。例如，第一连接2117可以是联接于第二太阳轮构件2116的第一太阳轮构件2113，而第二连接2118可以是联接于第二行星架2115的第一行星架2112。
在一些实施例中，第二连接2118可以是联接于第二环形构件2114的第一行星架2112。
在其它实施例中，第二连接2118可以是联接于第二行星架2115的第一环形构件2111。
在又一其它实施例中，第二连接2118可以是联接于第二环形构件2112的第一环形构件2111。由于连接的顺序可以与变速器的功能无关，因此，在图21的表格2120中用阴影单元格标识了重复的布置。应当理解的是，表格2120中所示的一个简单行星轮可以构造成传统齿轮传动的简单行星齿轮组。
现在参考图22至图24，将描述结合有联接于高比率复合行星牵引驱动变速器的高比率简单行星牵引驱动变速器的高比率变速器的实施例。
在一些实施例中，简单-复合牵引驱动变速器2125A包括：第一高比率简单行星牵引驱动变速器，其具有第一环形构件2126(“R1”)、第一行星架2127(“C1”)以及第一太阳轮构件2128(“S1”)；以及与第一高比率复合行星牵引驱动变速器可操作地联接的第二高比率复合行星牵引驱动变速器，其具有联接于第一环形构件2126的第二环形构件2129(“R2”)、联接于第一行星架2127的第二行星架2130(“C2”)和第二太阳轮2131(“S2”)。用于变速器2125A的杆图可以简化为图23所示的杆图2125B。第一环形构件2126与第二环形构件2129之间的联接可以描绘为第一连接2132(“R1R2”)。第二行星架2130与第一行星架2127之间的联接可以描绘为第二连接2133(“C1C2”)。
应当理解的是，图23所示的杆图可以代表在高比率简单行星牵引驱动变速器与高比率复合行星牵引驱动变速器之间形成的许多构造中的一种，并且其它构造由如图24的表格2135所示的连接形成，其中，用于第一连接2132的联接部列出在第一行中，用于第二连接2133的联接部列出在第一行下面的三行中。例如，第一连接2132可以是联接于第二太阳轮构件2131的第一太阳轮构件2128，而第二连接2133可以是联接于第二行星架2130的第一行星架2127。
在一些实施例中，第二连接2133可以是联接于第二环形构件2129的第一行星架2127。
在其它实施例中，第二连接2133可以是联接于第二行星架2130的第一环形构件2126。
在又一其它实施例中，第二连接2133可以是联接于第二环形构件2129的第一环形构件2126。由于连接的顺序可以与变速器的功能无关，因此，在图24的表格2135中用阴影单元格标识了重复的布置。应当理解的是，表格2135中所示的简单行星齿轮可以构造成传统齿轮传动的简单行星齿轮组。同样，表格2135中描绘的复合行星齿轮可以构造成传统齿轮传动的复合行星齿轮组。
现在参考图25至图27，将描述结合有两个高比率复合行星牵引驱动变速器的高比率变速器的实施例。在一些实施例中，复合-复合牵引驱动变速器2140A包括：第一高比率复合行星牵引驱动变速器，其具有第一环形构件2141(“R1”)、第一行星架2142(“C1”)以及第一太阳轮构件2143(“S1”)；以及与第一高比率复合行星牵引驱动变速器可操作地联接的第二高比率复合行星牵引驱动变速器，其具有联接于第一行星架2142的第二环形构件2144(“R2”)、联接于第一环形构件2141的第二行星架2145(“C2”)以及第二太阳轮2146(“S2”)。用于变速器2140A的杆图可以简化为图26所示的杆图2140B。第一行星架2142与第二环形构件2144之间的联接可以描绘为第一连接2147(“C1R2”)。第二行星架2145与第一环形构件2141之间的联接可以描绘为第二连接2148(“R1C2”)。
应当理解的是，图26所示的杆图可以代表在第一高比率复合行星牵引驱动变速器与第二高比率复合行星牵引驱动变速器之间形成的许多构造中的一个，并且其它构造由如图27的表格2150所示的连接形成，其中，用于第一连接2147的联接部列出在第一行中，用于第二连接2148的联接部列在第一行下面的三行中。例如，第一连接2147可以是联接于第二太阳轮构件2146的第一太阳轮构件2143，而第二连接2148可以是联接于第二行星架2145的第一行星架2142。
在一些实施例中，第二连接2148可以是联接于第二环形构件2144的第一行星架2142。
在其它实施例中，第二连接2148可以是联接于第二行星架2145的第一环形构件2141。
在又一其它实施例中，第二连接2148可以是联接于第二环形构件2144的第一环形构件2141。由于连接的顺序可以与变速器的功能无关，因此，在图27的表格2150中用阴影单元格标识了重复的布置。应当理解的是，图27的表格2150中所示的复合行星轮中的任一个可以构造成传统齿轮传动的复合行星齿轮组。
现在参考图28，在一些实施例中，高比率牵引驱动变速器2200可以构造成通常可由图18的杆图表示的双小齿轮复合行星轮。
在一些实施例中，高比率牵引驱动变速器2200包括联接于第一阵列的牵引行星轮2202的太阳轮构件2201。第一阵列的牵引行星轮2202可以联接于第二阵列的牵引行星轮2203。第二阵列的牵引行星轮2203联接于环形构件2204。
在一些实施例中，高比率牵引驱动变速器2200可以设置有牵引行星架(未示出)，该牵引行星架构造成支承第一阵列的牵引行星轮2202或第二阵列的牵引行星轮2203。
高比率牵引驱动变速器2100、2105、2110A、2125A、2140A相对于现有技术和已知的传统驱动的优点包括但不限于：
-更高的输入速度能力；
-扩展的比率选项；
-使用轴向推力作为牵引行星轮中的加载机构；以及
-减小和/或消除会影响轴承尺寸、壳体偏转等的推力。
现在参考图29，在一些实施例中，无级变速电动驱动系(CVED)3110可以构造成在图11所示的电动车桥动力系1100中使用。在一些实施例中，CVED 3110可以设置有可操作地联接于高比率牵引驱动变速器3113的第一电动机/发电机3111和第二电动机/发电机3112。在一个示例中，第一电动机/发电机3111和第二电动机/发电机3112是在速度和扭矩能力方面不对称的电动机。高比率牵引驱动变速器3113构造成考虑来自第一电动机/发电机3111和第二电动机/发电机3112的不对称因素。
在一些实施例中，高比率牵引驱动变速器3113包括环形构件3114，该环形构件3114与支承在行星架3115中的多个牵引滚子接触，每个牵引滚子均与太阳轮构件3116接触。为了描述的目的，对于圆锥的牵引驱动变速器，行星架节点3115处的虚线表示装置的加载机构所固有的轴向位移。在一些实施例中，行星架3115可以构造成将旋转动力传递出CVED3110。在一些实施例中，第一电动机/发电机3111可以联接于环形构件3114。在一些实施例中，第二电动机/发电机3112可以联接于太阳轮构件3116。应当理解的是，高比率牵引驱动变速器3113可被描绘为杆图，以简化CVED3110中的部件之间的运动学关系，并且高比率牵引驱动变速器3113可如前所述地以各种物理形式构造。应当注意的是，行星架3115周围的虚线表示用于轴型的装置的轴向加载机构所固有的轴向位移。
现在参考图30，在一些实施例中，无级变速电动驱动系(CVED)3120可以构造成在图11所示的电动车桥动力系1100中使用。在一些实施例中，CVED 3120可以设置有可操作地联接于高比率牵引驱动变速器3123的第一电动机/发电机3121和第二电动机/发电机3122。CVED 3120是图29中所示概念的延伸，利用第一电动机/发电机3121和第二电动机/发电机3122与高比率牵引驱动变速器3123之间的传动齿轮，使得可以使用对称或不对称的电动机的各种组合来实现期望的结果。
在一些实施例中，高比率牵引驱动变速器3123包括环形构件3124，该环形构件3124与支承在行星架3125中的多个牵引滚子接触，每个牵引滚子均与太阳轮构件3126接触。在一些实施例中，行星架3125可以构造成将旋转动力传递出CVED 3120。在一些实施例中，第一电动机/发电机3121可以通过传动齿轮3127可操作地联接于环形构件3124。传动齿轮3127可以构造成具有接合齿或牵引滚子元件的齿轮组。在一些实施例中，第二电动机/发电机3122可以联接于太阳轮构件3126。应当理解的是，高比率牵引驱动变速器3123可被描绘为杆图，以简化CVED 3120中的部件之间的运动学关系，并且高比率牵引驱动变速器3123可如前所述地以各种物理形式构造。应当注意的是，行星架3125周围的虚线表示用于轴型的装置的轴向加载机构所固有的轴向位移。
现在参考图31，在一些实施例中，无级变速电动驱动系(CVED)3130可以构造成在图11所示的电动车桥动力系1100中使用。在一些实施例中，CVED 3130可以设置有可操作地联接于高比率牵引驱动变速器3133的第一电动机/发电机3131和第二电动机/发电机3132。CVED 3130也是图29中所示概念的延伸，利用第一电动机/发电机3131和第二电动机/发电机3132与高比率牵引驱动变速器3133之间的传动齿轮，使得可以使用对称或不对称的电动机的各种组合来实现期望的结果。
在一些实施例中，高比率牵引驱动变速器3133包括环形构件3134，该环形构件3134与支承在行星架3135中的多个牵引滚子接触，每个牵引滚子均与太阳轮构件3136接触。在一些实施例中，行星架3135可以构造成将旋转动力传递出CVED 3130。在一些实施例中，第一电动机/发电机3131可以联接于环形构件3134。在一些实施例中，第二电动机/发电机3132可以通过传动齿轮3137可操作地联接于太阳轮构件3136。传动齿轮3137可以构造成具有接合齿或牵引滚子元件的齿轮组。应当理解的是，高比率牵引驱动变速器3133可被描绘为杆图，以简化CVED 3130中的部件之间的运动学关系，并且高比率牵引驱动变速器3133可如前所述地以各种物理形式构造。应当注意的是，行星架3135周围的虚线表示用于轴型的装置的轴向加载机构所固有的轴向位移。
现在参考图32，在一些实施例中，无级变速电动驱动系(CVED)3140可以构造成在图11所示的电动车桥动力系1100中使用。在一些实施例中，CVED 3140可以设置有可操作地联接于高比率牵引驱动变速器3143的第一电动机/发电机3141和第二电动机/发电机3142。CVED 3130是图29中所示概念的另一个延伸，利用第一电动机/发电机3141和第二电动机/发电机3142与高比率牵引驱动变速器3143之间的传动齿轮，使得可以使用对称或不对称电动机的各种组合来实现期望的结果。
在一些实施例中，高比率牵引驱动变速器3143包括环形构件3144，该环形构件3144与支承在行星架3145中的多个牵引滚子接触，每个牵引滚子均与太阳轮构件3146接触。在一些实施例中，行星架3145可以构造成将旋转动力传递出CVED 3140。在一些实施例中，第一电动机/发电机3141可以通过传动齿轮3147可操作地联接于环形构件3144。传动齿轮3147可以构造成具有接合齿或牵引滚子元件的齿轮组。在一些实施例中，第二电动机/发电机3142可以通过传动齿轮3148可操作地联接于太阳轮构件3146。传动齿轮3148可以构造成具有接合齿或牵引滚子元件的齿轮组。应当理解的是，高比率牵引驱动变速器3143可被描绘为杆图，以简化CVED 3140中的部件之间的运动学关系，并且高比率牵引驱动变速器3143可如前所述地以各种物理形式构造。应当注意的是，行星架3145周围的虚线表示用于轴型的装置的轴向加载机构所固有的轴向位移。
现在参考图33，在一些实施例中，无级变速电动驱动系(CVED)3150可以构造成在图11所示的电动车桥动力系1100中使用。在一些实施例中，CVED 3150可以设置有可操作地联接于高比率牵引驱动变速器3153的第一电动机/发电机3151和第二电动机/发电机3152。
在一些实施例中，高比率牵引驱动变速器3153包括环形构件3154，该环形构件3154与支承在行星架3155中的多个牵引滚子接触，每个牵引滚子均与太阳轮构件3156接触。在一些实施例中，行星架3155可以构造成将旋转动力传递出CVED 3150。在一些实施例中，第一电动机/发电机3151可操作地联接于环形构件3154。在一些实施例中，第二电动机/发电机3152可操作地联接于太阳轮构件3156。应当理解的是，高比率牵引驱动变速器3153可被描绘为杆图，以简化CVED 3150中的部件之间的运动学关系，并且高比率牵引驱动变速器3153可如前所述地以各种物理形式构造。在一些实施例中，CVED 3150可以设置有多个下游齿轮，这些下游齿轮为从动车轮提供扭矩倍增。在一些实施例中，CVED 3150可以设置有联接于行星架3155的第一传动齿轮3157。在一些实施例中，第一传动齿轮3157联接于第二传动齿轮3158。第一传动齿轮3157和第二传动齿轮3158可以是同轴的行星轮，或者可以是如图33所示的传动齿轮布置。应当注意的是，行星架3155周围的虚线表示用于轴型的装置的轴向加载机构所固有的轴向位移。
应当理解的是，CVED 3110、CVED 3120、CVED 3130、CVED 3140、CVED 3150中的每一个都可以构造成用作变速机(variator)。控制系统(例如，下文所述的图37至图38的电动机控制系统)可以利用CVED 3110、CVED 3120、CVED 3130、CVED 3140和CVED 3150中的一个作为变速机，通过将第一电动机/发电机3111、3121、3131、3141、3151和第二电动机/发电机3112、3122、3132、3142、3152中的至少一个维持在恒定扭矩区域或在峰值效率岛来优化性能和/或效率。使用高比率牵引驱动变速器3113、3123、3133、3143、3153中的一个能够实现特定构造的高速电动机，而这些构造在传统齿轮传动的行星轮中是不可行的。此外，应当理解的是，CVED 3110、CVED 3120、CVED 3130、CVED 3140和CVED 3150中的每一个可以配置在车辆的前部位置和后部位置中的至少一个位置，并且可以作为四轮驱动或后轮驱动架构中的主驱动、或者作为用于全轮驱动架构的车辆中的前部位置和后部位置中的任一个的辅助驱动进行操作。附加地，如果期望，CVED 3110、CVED 3120、CVED 3130、CVED 3140、CVED3150中的每一个均可以包含在轮毂位置处。
现在转到图34，示出了变量图的说明性示例，该变量图描绘了作为第一电动机速度(x轴)和第二电动机速度(y轴)的函数的可能的车辆速度和车桥扭矩的范围。图34示出了具有用作变速机的汇和行星轮(summing planetary)的两个电动机/发电机(例如，图29至图33所示和描述的电动机/发电机)的操作。这样，电动机速度不是专门地受车辆速度的限制，这比传统的单电动机或双电动机装置更有利。在CVED 3110、CVED3120、CVED 3130、CVED3140、CVED 3150的运行期间，第一电动机/发电机可以连接于环形构件，并且可以是在扭矩控制模式中使用的低速高扭矩装置。第二电动机/发电机可以是连接于太阳轮构并用于速度控制模式的高速低扭矩装置。CVED 3110、CVED 3120、CVED 3130、CVED 3140、CVED 3150的输出可以从行星架3115、3125、3135、3145、3155获取。高比率牵引驱动变速器113起到汇和行星轮的作用，并且在车辆速度和功率要求在整个运行期间改变时，可控制每个电动机/发电机以在峰值效率区域中执行。
应当理解的是，可选择用于汇和行星轮的环与太阳轮的比率“e1”的选择，以考虑电动机/发电机的不对称性质(在速度、扭矩或功率域中)。附加地，传动齿轮装置3127、3132、3147、3148可以构造成能改变电机的扭矩和速度轮廓，使得可以使用对称电动机、或者使得非对称电动机的可构造组合是可行的。
现在参考图35至图38，在一些实施例中，在CVED 3110的运行期间，第一电动机/发电机3111可以连接于环形构件3114，并且可以是在扭矩控制模式下使用的低速高扭矩装置。第二电动机/发电机3112可以是连接于太阳轮构件3116并在速度控制模式下使用的高速低扭矩装置。可从行星架3115获取CVED 3110的输出。高比率牵引驱动变速器113起到汇和行星轮的作用，并且在车辆速度和功率要求在整个运行期间改变时，可控制每个电动机/发电机以在峰值效率区域中执行。
现在参考图35，在一些实施例中，第一电动机/发电机3111的运行特性可以通过图表3250上的线3253来描述。图表3250的x轴表示电动机速度(rpm)3251，y轴表示电动机扭矩(Nm)3252。第二电动机/发电机3112的运行特性可由图表3250上的线3254来描述。
在一些实施例中，第一电动机/发电机3111与第二电动机/发电机3112之间的扭矩和速度关系通常由以下等式来定义：
TMG1＝TMG2*e1
Tcarrier＝TMG1((e1+1)/e1)＝TMG2(e1+1)
Tcarrier＝TMG1+TMG2
ωMG2＝ωcarrier(e1+1)－ωMG1*e1
其中，TMG1可以是第一电动机/发电机的扭矩，TMG2可以是第二电动机/发电机的扭矩，e1可以是高比率牵引驱动变速器3113的环与太阳轮的比率(RTS)。其中，ωMG1可以是第一电动机/发电机3111的速度，ωMG2可以是第二电动机/发电机3112的速度，ωcarrier可以是行星架3115的速度。从这些关系可以看出，随着e1的增加，第二电动机/发电机3112的扭矩倍增增大，而第一电动机/发电机3111的扭矩倍增变小，使得在行星架3115处的汇和行星轮3113的输出扭矩可以始终等于电动机/发电机扭矩的总和，并且可以独立于环与太阳轮的比率e1的选择。应当理解的是，电动混合动力系的机械点的特征在于，非零车辆速度或非零变速器输出速度以及接近零的电机速度。存在伪机械点，其中每个电动机，例如第一电动机/发电机3111或第二电动机/发电机3112，可以处于0速度。伪机械点是指以下概念：尽管可能没有像在混合动力汽车中那样从ICE通过行星轮的机械动力传递，但是通过在接近零速度操作一个机器来减少电力消耗的等效概念仍然适用。诸如CVED 3110的双自由度系统，允许机械点随行星架速度(与车辆速度成比率)移动，并且基于MG2的速度指令移动。第一伪机械点(psm1)可以在较低车辆速度下可行，而第二伪机械点(psm2)可以适用于较高车辆速度。以下等式描述了这种关系，其中ωout可以是输出速度：
psm1@ωout＝ωMG2/(e1+1)
psm2@ωout＝ωMG1*e1/(e1+1)
现在参考图36，在配备有CVED 3110的车辆的运行期间，第一电动机/发电机3111与第二电动机/发电机3112之间的功率比可以在图表3260中描绘为与时间的关系。电动机/发电机之间的功率比可以是可变的，并且可以是控制方法和车辆速度/负载轮廓的结果。一旦两个电动机/发电机都高于基本转速(定义为恒定功率区)，则功率比可能因此恒定。第一电动机/发电机3111与第二电动机/发电机3112之间的扭矩比可以在图表3265中描绘为与时间的关系。扭矩比可以是恒定的，并且等于汇和行星轮的环与太阳轮的比率“e1”。图表3270描绘了用于行星架3115以及第一电动机/发电机3111和第二电动机/发电机3112的部件速度与时间的关系。图表3275描绘了用于行星架3115以及第一电动机/发电机3111和第二电动机/发电机3112的部件扭矩与时间的关系。应当理解的是，图表3270中所示的图例也适用于图3275。对于车辆从停止加速到巡航速度，行星架输出扭矩曲线可以在大部分可用的车辆速度范围内基本上是平的。作为参考，如果由第一电动机/发电机3111来扭矩控制的电动机连接于具有固有约束的车辆速度的单个电动机构造中的等效齿轮装置，则会超过电动机的基本速度，并且扭矩会在明显较低的车辆速度下产生将下降。
现在转到图37至图38，电动机控制系统的功能是通过改变第二电动机/发电机3112的速度设定点，在速度域和扭矩域两者中固定第一电动机/发电机3111的运行点。图34所示的变量图示出了在电动机速度和扭矩约束内的两个DOF系统的完整运行范围。
现在转到图37，在一些实施例中，可以实现用于控制CVED3110的电动机控制器3280。
在一些实施例中，电动机控制器3280具有构造成对第一电动机/发电机3111和第二电动机/发电机3112的运行进行控制的许多软件模块。为了清楚和简洁，本文仅描述了电动机控制器3280的相关方面。
在一些实施例中，电动机控制器3280包括构造成接收指示行星架3115的速度的行星架速度信号3282的电动机/发电机速度和扭矩控制模块3290。
在一些实施例中，电动机/发电机速度和扭矩控制模块3290接收指示第一电动机/发电机3112的目标速度的目标第一电动机/发电机速度信号3283。
在一些实施例中，电动机/发电机速度和扭矩控制模块3290接收目标车桥扭矩信号3284。道路负载和驾驶员需求在目标车桥扭矩信号3284中被考虑，并且由此将这些因素考虑到用于第一电动机/发电机3111的扭矩指令中。
在一些实施例中，在诸如车辆速度、电池充电状态、加速器踏板位置和道路负载的许多其它因素中，优化例程基于第一电动机/发电机3111和第二电动机/发电机3112两者的效率来设定目标第一电动机/发电机速度信号3283。由于第一电动机/发电机3111的运行点被设定在速度域和扭矩域中，因此，在行星架3115的速度随车辆速度变化时，可以基于杠杆等式来解决第二电动机/发电机速度指令3285。
在一些实施例中，电动机/发电机速度和扭矩控制模块3290返回第一电动机/发电机扭矩指令3286。
电动机/发电机速度和扭矩控制模块3290确定用于第二电动机/发电机3112的速度指令信号3285。
现在参考图38，在一些实施例中，电动机/发电机速度和扭矩控制模块3290接收行星架速度信号3282并乘以加1的RTS比率3292。
在一些实施例中，目标第一电动机/发电机速度信号3283可以乘以RTS比率3292，以形成可从行星架速度信号3282和加1的RTS比率3292的乘积中减去的乘积。
在一些实施例中，电动机/发电机速度和扭矩控制模块3290例如在框3293处对第二电动机/发电机3112的速度施加限制，并且向第二电动机/发电机3112发送速度指令信号3285。
在一些实施例中，电动机/发电机速度和扭矩控制模块3290接收目标车桥扭矩信号3284并乘以RTS比率3292，并且将该乘积除以加1的RTS比率3292。
在一些实施例中，电动机/发电机速度和扭矩控制模块3290例如在框3294处对第一电动机/发电机3111的扭矩施加限制，并且向第一电动机/发电机3111发送扭矩指令信号3286。
在一些实施例中，用于第二电动机/发电机3112的速度约束在零速度附近应用，否则在具有高目标第一电动机/发电机速度的低车辆速度的情况下，第二电动机/发电机速度指令信号3285将为负。
在一些实施例中，例如在实现动力行星架的电动驱动系中，第二电动机/发电机速度指令信号3285可以是负的，并且第二电动机/发电机3112可以在发电时吸收发动机的动力。应当注意的是，在发电机模式下，在第二电动机/发电机3112具有正速度的发电机模式中以及在再生制动期间，扭矩的符号会改变(正速度、负扭矩)。
参考图39，在一些实施例中，电动混合动力系4100包括：发动机4101或其它旋转动力源；以及可操作地与牵引驱动变速器4104联接的第一电动机/发电机4102和第二电动机/发电机4103。
在一些实施例中，牵引驱动变速器4104包括环形构件4105、牵引滚子行星架4106和太阳轮构件4107。在一些实施例中，电动混合动力系4100包括第一离合器4108，该第一离合器4108构造成选择性地联接环形构件4105和动力系4100的接地部件，诸如不可旋转的壳体(未示出)。在一些实施例中，电动混合动力系4100包括第二离合器4109，该第二离合器4109构造成选择性地联接环形构件4105和第一电动机/发电机4102。在一些实施例中，电动混合动力系4100包括第三离合器4110，该第三离合器4110构造成选择性地联接第一电动机/发电机4102和发动机4101。在一些实施例中，第二电动机/发电机103可以联接于太阳轮构件4107。在一些实施例中，牵引滚子行星架4106可以构造成将将旋转动力传递入或传递出电动混合动力系4100。应当注意的是，行星架4106周围的虚线表示用于轴型的装置的轴向加载机构所固有的轴向位移。
现在参考图40，在电动混合动力系4100的运行期间，通过离合器的接合和分离来实现多个运行模式。例如，第一电动运行模式对应于发动机4101可关闭时的状态，第一离合器4108可以接合，由此将环形构件4105接地，而第二离合器4109和第三离合器4110分离。在一些实施例中，第二电动运行模式对应于发动机4101可关闭时的状态，第二离合器4109可以接合，由此将环形构件4105联接于第一电动机/发电机4102，而第一离合器4108和第三离合器4110分离。在一些实施例中，电动混合动力系4100以串联混合模式运行，对应于发动机4101运行、第一离合器4108接合、第三离合器4110接合、而同时第二离合器4109可以分离。在一些实施例中，电动混合动力系4100以输出分流运行模式运行，对应于发动机4101运行、第二离合器4109接合、第三离合器4110接合、而同时第一离合器4108可以分离。
现在参考图41，在一些实施例中，电动混合动力系4120包括：发动机4121或其它旋转动力源；以及可操作地与牵引驱动变速器4124联接的第一电动机/发电机4122和第二电动机/发电机4123。在一些实施例中，牵引驱动变速器4124包括：环形构件4125，该环形构件可操作地联接于第二电动机/发电机4123；可旋转牵引滚子行星架4126，该可旋转牵引滚子行星架4126通过单向离合器4128联接于发动机4121；以及太阳轮构件4127，该太阳轮构件4127联接于第一电动机/发电机4122。在一些实施例中，电动混合动力系4120可以设置有联接于第二电动机/发电机4123的传动齿轮4129和环形构件4125。在一些实施例中，行星架4126可以构造成将旋转动力传递入和传递出电动混合动力系4120。应当注意的是，行星架4126周围的虚线表示用于轴型的装置的轴向加载机构所固有的轴向位移。
现在参考图42，在一些实施例中，电动混合动力系4130包括：发动机4131或其它旋转动力源；以及可操作地与第一牵引驱动变速器4134联接的第一电动机/发电机4132和第二电动机/发电机4133。在一些实施例中，第一牵引驱动变速器4134包括：第一环形构件4135，该第一环形构件4135通过单向离合器4138联接于发动机4131；第一可旋转牵引滚子行星架4136；以及第一太阳轮构件4137，该第一太阳轮构件4137联接于第一电动机/发电机4132。在一些实施例中，电动混合动力系4130包括第二牵引驱动变速器4139，该第二牵引驱动变速器4139具有第二环形构件4140、第二可旋转牵引滚子行星架4143和第二太阳轮构件4144。在一些实施例中，第二环形构件4140可以通过第一离合器4141选择性地联接于第一太阳轮构件4137。在一些实施例中，第二环形构件4140可以通过第二离合器4142选择性地接地。在一些实施例中，第二太阳轮构件4144可以联接于第二电动机/发电机4133。在一些实施例中，第二可旋转牵引滚子行星架4143可以构造成将旋转动力传递入和传递出电动混合动力系130。应当注意的是，行星架4136、4143周围的虚线表示用于轴型的装置的轴向加载机构所固有的轴向位移。
参考图43，在一些实施例中，电动混合动力系4200包括：发动机4201；以及由行星齿轮组4204可操作地联接的第一电动机/发电机4202和第二电动机/发电机4203。在一些实施例中，行星齿轮组4204包括：齿圈4205，该齿圈4205可操作地联接于第二电动机/发电机4203；行星架4206，该行星架4206可操作地联接于发动机4201；以及太阳齿轮4207，该太阳齿轮4207可操作地联接于第一电动机/发电机4202。在一些实施例中，单向离合器4208可以设置成将发动机4201联接于行星架4206。在一些实施例中，传动齿轮组(transfer gearset)4209可以设置成将第二电动机/发电机4203联接于齿圈4205。应当注意的是，行星齿轮组4204和传动齿轮组4209实现具有啮合齿的齿轮。如本文所述，行星齿轮组4204和传动齿轮组4209可以构造成牵引驱动变速器。
参考图44，在一些实施例中，电动混合动力系4210包括：发动机4211；以及由行星齿轮组4214可操作地联接的第一电动机/发电机4212和第二电动机/发电机4213。在一些实施例中，行星齿轮组4214包括：齿圈4215，该齿圈4215可操作地联接于第二电动机/发电机4213；行星架4216，该行星架4216可操作地联接于发动机4211；以及太阳齿轮4217，该太阳齿轮4217可操作地联接于第一电动机/发电机4212。在一些实施例中，单向离合器4218可以设置成将发动机4211联接于行星架4216。在一些实施例中，传动齿轮组4219可以设置成将第二电动机/发电机4213联接于齿圈4215。在一些实施例中，传动齿轮组4219可以构造成诸如图2和图3所示的偏置式牵引驱动变速器的偏置式牵引驱动变速器。传动齿轮组4219可以设置有可操作地联接于齿圈4215的环形构件4220。在一些实施例中，传动齿轮组4219可以设置有不可旋转牵引行星架4221。传动齿轮组4219包括太阳轮构件4222，该太阳轮构件4222联接于第二电动机/发电机4213。应当注意的是，牵引行星架4221可以被描绘为从太阳轮构件4222的偏移，以表示太阳轮构件4222和环形构件4220的中心线相对于彼此的径向位移。
参考图45，在一些实施例中，电动混合动力系4225包括：发动机4226；以及由行星齿轮组4229可操作地联接的第一电动机/发电机4227和第二电动机/发电机4228。在一些实施例中，行星齿轮组4229包括：齿圈4230，该齿圈4230可操作地联接于第二电动机/发电机4228；行星架4231，该行星架4231可操作地联接于发动机4226；以及太阳齿轮4232，该太阳齿轮4232可操作地联接于第一电动机/发电机4227。在一些实施例中，单向离合器4233设置成将发动机4226联接于行星架4231。在一些实施例中，传动齿轮组4234可以设置成将第二电动机/发电机4228联接于齿圈4230。在一些实施例中，传动齿轮组4234可以构造成诸如图1和图4所示的高比率牵引驱动变速器的高比率牵引驱动变速器。传动齿轮组4234可以设置有可操作地联接于齿圈4230的环形构件4235。在一些实施例中，传动齿轮组4234可以设置有不可旋转牵架引行星架4236。传动齿轮组4234包括太阳轮构件4237，该太阳轮构件4237联接于第二电动机/发电机4228。应当注意的是，牵引行星架4236周围的虚线表示用于轴型的装置的轴向加载机构所固有的轴向位移。
现在参考图46，在一些实施例中，齿轮组5001包括通过斜齿接口(helical toothinterface)5004联接于第二齿轮5003的第一齿轮5002。
在一些实施例中，第一齿轮5002可以设置有与第一齿轮5002的一侧成一体的第一圆锥牵引滚子5005。第二齿轮5003可以设置有联接于第一圆锥牵引滚子5005的第二圆锥牵引滚子5006。第一圆锥滚子5005和第二圆锥滚子5006形成牵引表面5007，并且以与图1所述的牵引接合类似的原理来运行。在一些实施例中，斜齿接口5004向齿轮组5001提供轴向力支承，以由此使扭矩能够通过牵引表面5007传递。
在齿轮组5001的运行期间，第一齿轮5002和第二齿轮5003以预定的传动比在旋转部件之间传递扭矩。第一圆锥牵引滚子5005和第二圆锥牵引滚子5006运行以减轻斜齿接口5004中的任何齿隙，并且减轻齿轮噪音、振动等。
现在参考图47，在一些实施例中，牵引驱动部6010包括在牵引接触点6013处与第二牵引滚子6012接触的第一牵引滚子6011。应当理解的是，牵引驱动部6010可以是利用牵引作为动力传递装置的任何动力传递装置的简化表示。第一牵引滚子6011和第二牵引滚子6012形成有不均匀的外周表面，使得牵引接触点6013分别相对于第一牵引滚子6011和第二牵引滚子6012的外周表面移动。如图47所示，牵引接触路径6014表示与第二牵引滚子6012接触的第一牵引滚子6011的表面上的位置，反之亦然。在一些实施例中，牵引接触路径6014可以是具有可小于第一牵引滚子6011的宽度的峰值到谷值距离6015的非线性图案。在一些实施例中，牵引接触路径6014对应于在第一牵引滚子6011的外周边上形成的凸起的牵引表面。
在一些实施例中，凸起的牵引表面相对于外周边的轴向位置可以是非线性的。在牵引驱动部6010的运行期间，不均匀的牵引接触路径6014促进了牵引接触点6013的牵引流体夹带，还有其他益处，包括提高了耐久性、功率容量和热稳定性。在一些实施例中，第一牵引滚子6011的外周边具有围绕第一牵引滚子的圆周不均匀的凸起形状。在一些实施例中，第二牵引滚子6012的外周边具有围绕第二牵引滚子6012的圆周不均匀的凸起形状。
尽管以上已描述了当前公开的主题的各种实施例，但应理解，它们作为示例而非限制呈现。对相关领域技术人员而言显而易见的是，所公开的主题可以其它特定的形式实施而不脱离其精神和必要特征。因此，以上所描述的实施例在所有方面被认为是示例性而非限制性的。

Claims (9)

1.一种电动动力系，包括：
电动机/发电机；
第一牵引驱动变速器，所述第一牵引驱动变速器具有：第一环形构件；构造成对多个牵引滚子进行支承的第一不可旋转牵引行星架；以及联接于所述电动机/发电机的第一太阳轮构件；
第二牵引驱动变速器，所述第二牵引驱动变速器具有：第二环形构件；第二不可旋转牵引行星架；以及联接于所述第一环形构件的第二太阳轮构件；
第一小齿轮，所述第一小齿轮具有中空中心孔，所述第一小齿轮联接于所述第二环形构件；以及
轴，所述轴联接于所述第二太阳轮构件和所述第一环形构件，所述轴穿过所述中空中心孔。
2.如权利要求1所述的电动动力系，其特征在于，还包括第二小齿轮，所述第二小齿轮联接于所述第一小齿轮，所述第二小齿轮构造成传递旋转动力。
3.如权利要求1所述的电动动力系，其特征在于，所述多个牵引滚子的形状为锥形。
4.如权利要求1所述的电动动力系，其特征在于，所述第一小齿轮位于所述电动机/发电机与所述第一牵引驱动变速器之间。
5.如权利要求1所述的电动动力系，其特征在于，所述第一小齿轮位于所述第一牵引驱动变速器与所述第二牵引驱动变速器之间。
6.一种牵引驱动变速器，包括：
环形构件，所述环形构件具有沿所述变速器的主轴线对准的旋转中心；
第一牵引滚子，所述第一牵引滚子与所述环形构件接触；
太阳轮构件，所述太阳轮构件具有从所述主轴线偏离的旋转中心，所述太阳轮构件与所述第一牵引滚子接触，所述太阳轮构件位于所述第一牵引滚子的径向内侧；
第一浮动牵引滚子，所述第一浮动牵引滚子与所述环形构件和所述太阳轮构件接触；
第一反力滚子，所述第一反力滚子与所述第一浮动牵引滚子接触；以及
行星架，所述行星架构造成支承所述反力滚子，所述行星架构造成不可旋转。
7.如权利要求6所述的牵引驱动变速器，其特征在于，所述行星架构造成支承所述第一浮动牵引滚子。
8.如权利要求6所述的牵引驱动变速器，其特征在于，还包括支承在所述行星架中的第二反力滚子。
9.如权利要求8所述的牵引驱动变速器，其特征在于，还包括与所述第二反力滚子接触的第二浮动滚子。
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