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申请/专利权人：博格华纳公司

摘要：一种分动箱，该分动箱能够在混合动力全轮或四轮驱动车辆的所有操作模式中具有多个传动比即，高和低。该分动箱包括输入轴、主输出轴、次输出轴、电动机以及行星齿轮组。该次输出轴选择性地可旋转地联接于主输出轴。行星齿轮组具有环形齿轮、行星架以及太阳齿轮，该环形齿轮可旋转地固定于输入轴，该行星架可旋转地固定于主输出轴，且该太阳齿轮可旋转地固定于电动机的输出。

主权项：1.一种分动箱，包括：输入轴；主输出轴；次输出轴，所述次输出轴选择性地可旋转地联接于所述主输出轴；电动机；以及唯一的行星齿轮组，所述行星齿轮组具有环形齿轮、行星架以及太阳齿轮，所述环形齿轮可旋转地固定于所述输入轴，所述行星架可旋转地固定于所述主输出轴，且所述太阳齿轮可旋转地固定于所述电动机的输出，其中，所述环形齿轮接地并且所述太阳齿轮自由地旋转以提供低传动比电驱动，并且所述环形齿轮自由地旋转并且所述太阳齿轮联接于所述行星架以提供高传动比电驱动，其中，所述电动机和所述次输出轴是同心的。

全文数据：电动4WD四轮驱动装置技术领域本公开涉及混合动力驱动系统，且更具体地涉及用在混合动力四轮驱动或全轮驱动车辆中的分动箱。背景技术四轮驱动或全轮驱动车辆可包括诸如分动箱的转矩传递装置，用于将转矩从诸如内燃机的驱动源传递至第一输出轴且选择性地传递至第二输出轴。混合动力车辆或混合动力系通常包括两个不同的驱动源，这些驱动源协作地提供驱动转矩用以移动车辆。例如，两个不同的驱动源可以是内燃机和电动机。在此种示例中，混合动力车辆或混合动力系能以各种模式操作，其中，驱动转矩仅仅由内燃机提供、仅仅由电动机提供或者由内燃机和电动机两者提供。然而，过去的混合动力车辆和混合动力系利用专用的动力系，这些专用的动力系与现有的典型动力系显著不同，由此需要大量设计改变和成本增大。发明内容公开了用于全轮或四轮驱动混合动力车辆的分动箱。在第一实施方式中，一种分动箱包括输入轴、主输出轴、次输出轴、电动机以及行星齿轮组。次输出轴选择性地可旋转地联接于主输出轴。行星齿轮组具有环形齿轮、行星架以及太阳齿轮，该环形齿轮可旋转地固定于输入轴，该行星架可旋转地固定于主输出轴，且该太阳齿轮可旋转地固定于电动机的输出。电动机和第二输出轴可以是同心的。转矩并不直接地在电动机和次输出轴之间传递。转矩能经由主输出轴在电动机和次输出轴之间间接地传递。仅仅当主输出轴由电动机驱动时，次输出轴能由电动机驱动。转矩传递机构能选择性地将次输出轴可旋转地联接于主输出轴。环形齿轮能在第一环形齿轮状态和第二环形齿轮状态中操作，在该第一环形齿轮状态中，该环形齿轮接地至壳体，且在该第二环形齿轮状态中，环形齿轮自由地旋转。太阳齿轮能在第一太阳齿轮状态、第二太阳齿轮状态以及第三太阳齿轮状态中操作，在该第一太阳齿轮状态中，该太阳齿轮接地至壳体，在该第二太阳齿轮状态中，该太阳齿轮自由地旋转，且在该第三太阳齿轮状态中，太阳齿轮联接于行星架用于与该行星架一起旋转。转矩传递机构能选择第一环形齿轮状态或第二环形齿轮状态。转矩传递机构能选择第一太阳齿轮状态、第二太阳齿轮状态或第三太阳齿轮状态。在第二实施方式中，全轮或四轮驱动车辆包括发动机、分动箱以及控制器。分动箱具有电动机、输入轴、主输出轴、次输出轴以及行星齿轮组，该输入轴选择性地提供来自发动机的转矩，且该次输出轴选择性地可旋转地联接于主输出轴。行星齿轮组具有环形齿轮、行星架以及太阳齿轮，该环形齿轮可旋转地固定于输入轴，该行星架可旋转地固定于主输出轴，且该太阳齿轮可旋转地固定于电动机的输出。控制器控制发动机和电动机在第一操作模式、第二操作模式、第三操作模式以及第四操作模式中的操作，在该第一操作模式中，仅仅发动机提供转矩，在该第二操作模式中，仅仅电动机提供转矩，在该第三操作模式中，发动机和电动机两者均提供转矩，且在该第四操作模式中，对电动机的电池进行再充电。环形齿轮能在第一环形齿轮状态和第二环形齿轮状态中操作，在该第一环形齿轮状态中，该环形齿轮接地，且在该第二环形齿轮状态中，环形齿轮自由地旋转。太阳齿轮能在第一太阳齿轮状态、第二太阳齿轮状态以及第三太阳齿轮状态中操作，在该第一太阳齿轮状态中，该太阳齿轮接地至壳体，在该第二太阳齿轮状态中，该太阳齿轮自由地旋转，且在该第三太阳齿轮状态中，太阳齿轮联接于行星架用于与该行星架一起旋转。环形齿轮可处于第一环形齿轮状态中，太阳齿轮可处于第二太阳齿轮状态中，且发动机和电动机可在第二操作模式或第四操作模式中操作。环形齿轮可处于第二环形齿轮状态中，太阳齿轮可处于第一太阳齿轮状态中，且发动机和电动机可在第一操作模式中操作。环形齿轮可处于第二环形齿轮状态中，太阳齿轮可处于第二太阳齿轮状态中，且发动机和电动机可在第三操作模式中操作。环形齿轮可处于第二环形齿轮状态中，太阳齿轮可处于第三太阳齿轮状态中，且发动机和电动机可在第一操作模式、第二操作模式、第三操作模式或第四操作模式的一个模式中操作。在第三实施方式中，分动箱包括输入轴、主输出轴、次输出轴、电动机、第一行星齿轮组以及第二行星齿轮组，该次输出轴选择性地可旋转地联接于主输出轴。第一行星齿轮组具有第一环形齿轮、第一行星架以及第一太阳齿轮，该第一环形齿轮可旋转地固定于输入轴，且该第一行星架可旋转地固定于主输出轴。第二行星齿轮组具有第二环形齿轮、第二行星架以及第二太阳齿轮，该第二环形齿轮接地，该第二行星架选择性地可旋转地固定于第一太阳齿轮，且该第二太阳齿轮可旋转地固定于电动机的输出。电动机和第二输出轴可以是同心的，且转矩能间接地而非直接地经由主输出轴在电动机和次输出轴之间间接地传递。附图说明当结合附图阅读时，从以下描述中能最佳地理解本发明。需要强调的是，根据惯例，附图的各个特征并非是按比例的。相反，为清楚起见，各个特征的尺寸任意放大或缩小。图1是具有分动箱的第一实施例的车辆的示意图。图2是在第一构造中示出的图1所示分动箱的示意图。图3是在第二构造中示出的图1所示分动箱的示意图。图4是在第三构造中示出的图1所示分动箱的示意图。图5是在第四构造中示出的图1所示分动箱的示意图。图6是分动箱的第二实施例的示意图。具体实施方式图1-6示出用于机动车辆1的分动箱10，该分动箱在分动箱10内包含电动机20，以使得机动车辆1能利用两个不同的驱动源，即发动机4和电动机20，而不会显著地改变机动车辆1的其它部件。分动箱10的行星齿轮组80用作速度耦合装置，以通过允许发动机4的速度和电动机20的速度能解耦以避免速度匹配操作、来控制流入和流出分动箱10的动力。分动箱10能够在机动车辆1的所有操作模式中具有多个传动比即，高和低，并且通过使得电动机20从发动机4和变速器6脱开来提高电动机20的电池9的再生效率。如图1中所示，机动车辆1包括动力系2，该动力系用于移动机动车辆1。动力系2通常包括发动机4、变速器6以及分动箱10，该变速器操作地连接于发动机4。发动机4可以是诸如汽油或柴油发动机的内燃机，该内燃机用作分动箱10的外部驱动源。分动箱10将转矩从变速器6传递至后车轴组件7和或前车轴组件8。分动箱10能经由主输出轴30将转矩传递至后车轴组件7，并且选择性地经由次输出轴40将转矩传递至前车轴组件8。替代地，分动箱10能经由主输出轴30将转矩传递至前车轴组件8，并且选择性地经由次输出轴40将转矩传递至后车轴组件7。除了从变速器6传递转矩以外，分动箱10能构造成在电动机20和后车轴组件7和或前车轴组件8之间传递转矩。电动机20用作分动箱10的内部驱动源。电动机20可由机动车辆1的电池9功能，并且可通过捕获来自电动机20和或发动机4的转矩来对电池9部分地充电。将电动机20与发动机4联接导致机动车辆1具有四个操作模式：1仅仅发动机，其中，仅仅发动机4提供转矩，2仅仅电动，其中，仅仅电动机20提供转矩，3混合动力，其中，发动机4和电动机20两者提供转矩，以及4再生，其中，电池9通过所捕获的转矩再充电。机动车辆1可包括一个或多个控制器3，该一个或多个控制器用于控制分动箱10的操作。例如，一个或多个控制器3可基于诸如机动车辆1的动态条件和或电池9的充电状态的所检测条件和或诸如选择四轮或全轮驱动的用户输入来控制机动车辆1的当前操作模式。一个或多个控制器3的内部部件可包括处理器、存储器、电路和或传感器未示出。如图2-5中所示，分动箱10包括电动机20、主输出轴30、次输出轴40以及行星齿轮组80。主输出轴30和次输出轴40能基本上平行于彼此，并且经由径向轴承32由分动箱10的壳体12可旋转地支承。行星齿轮组80包括太阳齿轮82、行星齿轮84、行星架86以及环形齿轮88。行星齿轮84径向地定位在太阳齿轮82和环形齿轮88之间并且与该太阳齿轮和环形齿轮接合。行星架86联接于行星齿轮84并且随着行星齿轮84绕太阳齿轮82运转而相对于太阳齿轮82旋转。行星架86可旋转地固定于主输出轴30，以随着该主输出轴旋转并且在其间传递转矩。电动机20通常包括定子22和转子24，该定子固定于分动箱10的壳体12，且该转子相对于定子22旋转。如图所示，电动机20设置在分动箱10的壳体12内，且定子22和转子24与次输出轴40同心。然而，转矩并不直接地在电动机20的转子24和次输出轴40之间传递。而是，转矩经由转矩传递机构72在电动机20的转子24和主输出轴30之间间接地传递。转矩传递机构72可包括主要链轮74、次级链轮76以及第一链条78，该主要链轮可旋转地固定于主输出轴30，该次级链轮可旋转地固定于电动机20的转子24，且该第一链条在主要链轮74和次级链轮76之间延伸。能使用转矩传递机构72的其它实施方式，例如使用齿轮来在电动机20的转子24和主输出轴30之间传递转矩。转矩传递机构50能允许机动车辆1在两轮驱动和四轮驱动之间过渡，在该两轮驱动中，转矩仅仅传递至主输出轴30，而在该四轮驱动中，次输出轴40可旋转地联接于主输出轴30，且转矩传递至主输出轴30和次输出轴40两者。转矩传递机构50可通常包括离合器板52、主要链轮54、次级链轮56以及链条58，该主要链轮可旋转地固定于离合器板52，该次级链轮可旋转地固定于次输出轴40，且该链条在主要链轮54和次级链轮56之间延伸。离合器板52可包括多个交错板，这些交错板交替地可旋转地固定于主输出轴30和离合器壳体。离合器板52的外板可被认为是由致动器34按压的施加板。当压缩离合器板52的交错板时，摩擦在交错板之间增大，这会在主输出轴30和离合器壳体之间传递转矩。最终，转矩经由离合器板52、主要链轮54、链条58以及次级链轮56在主输出轴30和次输出轴40之间传递。能使用转矩传递机构50的其它实施方式，例如使用齿轮来在主输出轴30和次输出轴40之间传递转矩。为了允许发动机4能从主输出轴30选择性地解耦，转矩传递切换机构60能选择性地将变速器6的输出轴14与主输出轴30可旋转地联接。转矩传递切换机构60可以是诸如牙嵌式离合器的离合器，该离合器允许行星齿轮组80的环形齿轮88能选择性地在第一状态或第二状态中操作。能使用转矩传递切换机构60的其它实施方式，例如其它类型的离合器或条带。环形齿轮88的第一状态在图2中示出，且环形齿轮88的第二状态在图3-5中示出。在第一状态中，行星齿轮组80的环形齿轮88与分动箱10的壳体12接地即，固定，以使得发动机4从主输出轴30有效地脱开，且机动车辆1仅仅由电动机20驱动。在第二状态中，行星齿轮组80的环形齿轮88在分动箱10的壳体12内自由地旋转，以使得来自发动机4的转矩能传递至主输出轴30。环形齿轮88的旋转应在转矩传递机构60将环形齿轮88从第二状态过渡至固定状态之前停止。转矩传递切换机构70能选择性地将电动机20的转子24可旋转地联接于主输出轴30，并且选择性地可旋转地联接太阳齿轮82和行星架86。转矩传递切换机构70可以是诸如牙嵌式离合器的离合器，该离合器允许太阳齿轮82能选择性地在第一状态图3中示出、第二状态图2和4中示出或第三状态图5中示出中操作。在第一状态中，行星齿轮组80的太阳齿轮82由转矩传递切换机构70接地即，固定于分动箱10的壳体12。在太阳齿轮82接地的情形下，并无转矩在电动机20的转子24和主输出轴30之间传递，且机动车辆1仅仅由发动机4以低挡位或传动比驱动。在第二状态中，转矩传递切换机构70允许太阳齿轮82能自由地旋转，以使得转矩能在电动机20的转子24和主输出轴30之间传递。在第三位置中，太阳齿轮82由转矩传递切换机构70联接于行星架86。通过选择环形齿轮88的第一状态或第二状态之一以及太阳齿轮82的第一状态、第二状态或第三状态之一的组合，分动箱10允许机动车辆1能以低传动比或高传动比在四个操作模式的任何一个中操作。当环形齿轮88处于第一状态中即，接地且太阳齿轮82处于第二状态中即，自由地旋转时，如图2中所示，机动车辆1可在仅仅电动或再生模式中利用低传动比操作。在低传动比仅仅电动模式中，转矩经由转矩传递机构72、太阳齿轮82、行星齿轮84以及行星架86从电动机20的转子24传递至主输出轴30，并且经由转矩传递机构50从主输出轴30传递至次输出轴40。在低传动比再生模式中，转矩经由行星架86、行星齿轮84、太阳齿轮82以及转矩传递机构72从主输出轴30传递至电动机20的转子24。当环形齿轮88处于第二状态中即，自由地旋转且太阳齿轮82处于第一状态中即，接地时，如图3中所示，机动车辆1可在仅仅发动机模式中利用低传动比操作。在低传动比仅仅发动机模式中，转矩经由环形齿轮88、行星架86以及行星齿轮84从变速器6的输出轴14传递至主输出轴30，并且经由转矩传递机构50从主输出轴30传递至次输出轴40。当环形齿轮88和太阳齿轮82两者均处于第二状态中即，自由地旋转时，如图4中所示，机动车辆1可在混合动力模式中利用低传动比操作。在低传动比混合动力模式中，转矩经由环形齿轮88、行星齿轮84以及行星架86从变速器6的输出轴14传递至主输出轴30，并且经由转矩传递机构50从主输出轴30传递至次输出轴40。转矩还经由转矩传递机构72、太阳齿轮82、行星齿轮84以及行星架86从电动机20的转子24传递至主输出轴30。当环形齿轮88处于第二状态中即，自由地旋转且太阳齿轮82处于第三状态中即，联接于行星架86时，如图5中所示，机动车辆1可在所有四个操作模式中利用高传动比操作。在高传动比仅仅发动机模式中，转矩经由锁止行星齿轮组80从变速器6的输出轴14传递至主输出轴30，并且经由转矩传递机构72从主输出轴30传递至次输出轴40。在高传动比仅仅电动模式中，转矩经由转矩传递机构72、太阳齿轮82以及行星架86从电动机20的转子24传递至主输出轴30，并且经由转矩传递机构50从主输出轴30传递至次输出轴40。在高传动比混合动力模式中，转矩经由锁止行星齿轮组80从变速器6的输出轴14传递至主输出轴30，并且经由转矩传递机构50从主输出轴30传递至次输出轴40。转矩还经由转矩传递机构72、太阳齿轮82以及行星架86从电动机20的转子24传递至主输出轴30。在高传动比再生模式中，转矩经由转矩传递机构72、行星架86以及太阳齿轮82从主输出轴30传递至电动机20的转子24。图6示出具有可选行星齿轮组90的分动箱10，该分动箱增大电动机20的输出传动比，且该分动箱允许能使用较小的电动机20，同时输送与较大电动机20相同的输出转矩。可选的行星齿轮组90包括太阳齿轮92、行星齿轮94、行星架96以及环形齿轮98。行星齿轮94径向地定位在太阳齿轮92和环形齿轮98之间并且与该太阳齿轮和环形齿轮接合。行星架96联接于行星齿轮84并且随着行星齿轮94绕太阳齿轮92运转而相对于太阳齿轮92旋转。太阳齿轮92可旋转地固定于电动机20的转子24，且环形齿轮98接地即，固定于分动箱10的壳体12。行星架96可旋转地固定于转矩传递机构72的次级链轮76。虽然已结合某些实施例描述了本发明，但应理解的是，本发明并不局限于所公开的实施例，而是，相反旨在覆盖包括在所附权利要求范围内的各种修改和等同结构，应赋予本发明的范围最宽泛地解释，以涵盖法律所容许的所有这些修改和等同结构。

权利要求：1.一种分动箱，包括：输入轴；主输出轴；次输出轴，所述次输出轴选择性地可旋转地联接于所述主输出轴；电动机；以及行星齿轮组，所述行星齿轮组具有环形齿轮、行星架以及太阳齿轮，所述环形齿轮可旋转地固定于所述输入轴，所述行星架可旋转地固定于所述主输出轴，且所述太阳齿轮可旋转地固定于所述电动机的输出。2.根据权利要求1所述的分动箱，其中，所述电动机和所述次输出轴是同心的。3.根据权利要求2所述的分动箱，其中，转矩并不在所述电动机和所述次输出轴之间直接地传递。4.根据权利要求3所述的分动箱，其中，转矩经由所述主输出轴在所述电动机和所述次输出轴之间间接地传递。5.根据权利要求2所述的分动箱，其中，仅仅当所述主输出轴由所述电动机驱动时，所述次输出轴由所述电动机驱动。6.根据权利要求1所述的分动箱，进一步包括：转矩传递机构，所述转矩传递机构选择性地将所述次输出轴可旋转地联接于所述主输出轴。7.根据权利要求1所述的分动箱，其中，所述环形齿轮能够在第一环形齿轮状态和第二环形齿轮状态中操作，在所述第一环形齿轮状态中，所述环形齿轮接地至壳体，且在所述第二环形齿轮状态中，所述环形齿轮自由地旋转。8.根据权利要求7所述的分动箱，其中，所述太阳齿轮能够在第一太阳齿轮状态、第二太阳齿轮状态以及第三太阳齿轮状态中操作，在所述第一太阳齿轮状态中，所述太阳齿轮接地至壳体，在所述第二太阳齿轮状态中，所述太阳齿轮自由地旋转，且在所述第三太阳齿轮状态中，所述太阳齿轮联接于所述行星架用于与所述行星架一起旋转。9.根据权利要求7所述的分动箱，进一步包括：转矩传递机构，所述转矩传递机构用于选择所述第一环形齿轮状态或所述第二环形齿轮状态。10.根据权利要求1所述的分动箱，其中，所述太阳齿轮能够在第一太阳齿轮状态、第二太阳齿轮状态以及第三太阳齿轮状态中操作，在所述第一太阳齿轮状态中，所述太阳齿轮接地至壳体，在所述第二太阳齿轮状态中，所述太阳齿轮自由地旋转，且在所述第三太阳齿轮状态中，所述太阳齿轮联接于所述行星架用于与所述行星架一起旋转。11.根据权利要求10所述的分动箱，进一步包括：转矩传递机构，所述转矩传递机构用于选择所述第一太阳齿轮状态、所述第二太阳齿轮状态或所述第三太阳齿轮状态。12.一种分动箱，包括：输入轴；主输出轴；次输出轴，所述次输出轴选择性地可旋转地联接于所述主输出轴；电动机；第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有第一环形齿轮、第一行星架以及第一太阳齿轮，所述第一环形齿轮可旋转地固定于所述输入轴，且所述第一行星架可旋转地固定于所述主输出轴；以及第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有第二环形齿轮、第二行星架以及第二太阳齿轮，所述第二环形齿轮接地，所述第二行星架选择性地可旋转地固定于所述第一太阳齿轮，且所述第二太阳齿轮可旋转地固定于所述电动机的输出。13.根据权利要求12所述的分动箱，其中，所述电动机和所述第二输出轴是同心的，其中，转矩并不在所述电动机和所述次输出轴之间直接地传递，且其中，转矩经由所述主输出轴在所述电动机和所述次输出轴之间间接地传递。

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