CN105579312A - 双离合器传动系架构 - Google Patents

Abstract

一种传动系架构，其包括经由起动装置接合的发动机和变速器，所述起动装置配置为选择性机械地接合所述发动机以及选择性机械地接合所述变速器。齿圈设置为至少部分地围绕所述起动装置。发动机锁定离合器将所述发动机机械地接合至所述齿圈。涡轮锁定离合器将所述起动装置机械地接合至所述齿圈。辅助装置设置为接收来自齿圈的动力或者将动力传递至齿圈。所述发动机锁定离合器和所述涡轮锁定离合器选择性地接合齿圈，以为至少一个辅助装置提供动力。

Description

双离合器传动系架构

相关申请的交叉引用

本申请涉及并且要求于2013年7月31日提交的美国专利申请号为13/955,567的优先权权利，该申请通过引用以其全部内容结合于本发明。

技术领域

本文所公开的实施方案涉及一种传动系架构，更具体而言，涉及一种用于传动系架构的双离合器系统。

背景技术

车辆传动系统被设计为旨在提高燃料经济性并且减少碳排放。为了完成这些任务，将混合动力发动机整合至许多车辆中。不幸的是，由于混合动力车辆提供的投资回报较低，当前市场拒绝许多混合动力车辆模型。特别是，这些模型大多整合有再生能量系统。将再生能量系统整合至车辆中较困难并且很昂贵。从而使得混合动力车辆的成本显著地高于同等的非混合动力的构造和模型的成本。此外，混合动力系统难以维护，这进一步增加了与拥有混合动力车辆相关联的成本。典型地，与购买和维护混合动力车辆有关的费用不会由与混合动力车辆的燃料经济性的提高相关联的燃料成本的降低而抵消。

车辆中存在几种可用能源。燃料能源和低电压能源系统为给车辆提供动力的最常见能源。然而，这些能源增加了车辆的燃料消耗。目前，汽车行业从依赖燃料能源转移到实现提高燃料经济性。如上所述，再生能量系统有效地降低了燃料消耗，但是这样做会增加制造与维护成本。车辆中的额外能源来自车辆的动能和势能，即，当来自变速器的动力不被施加至车轮时通过车轮的旋转而产生的能量。大部分车辆未能获取车辆的动能和势能，这部分的能量通常被浪费掉了。

发明内容

在一个实施方案中，一种传动系架构包括发动机和起动装置，所述起动装置具有配置为选择性机械地接合至所述发动机以从所述发动机接收动力的涡轮。围绕着发射装置设置有齿圈。发动机锁定离合器将所述发动机机械地接合至所述齿圈。涡轮锁定离合器将所述起动装置的涡轮机械地接合至所述齿圈。辅助装置中的至少一个接收来自齿圈的动力或者将动力传递至齿圈。发动机锁定离合器和涡轮锁定离合器选择性地接合齿圈，以为至少一些辅助装置提供动力。

在一个实施方案中，提供了一种双锁定离合器。所述双锁定离合器包括围绕着起动装置设置的齿圈。发动机锁定离合器将传动系架构的发动机机械地接合至所述齿圈。涡轮锁定离合器将所述起动装置的涡轮机械地接合至所述齿圈。辅助装置中的至少一个接收来自齿圈的动力或者将动力传递至齿圈。发动机锁定离合器和涡轮锁定离合器选择性地接合齿圈，以为至少一些辅助装置提供动力。

在一个实施方案中，提供了一种用于给车辆的辅助装置提供动力的方法。该方法包括提供围绕着车辆的起动装置设置的齿圈。发动机锁定离合器设置为将发动机机械地接合至所述齿圈。涡轮锁定离合器设置为将所述起动装置的涡轮机械地接合至所述齿圈。所述方法还包括将发动机锁定离合器和涡轮锁定离合器选择性地接合至齿圈，以为车辆的至少一些辅助装置提供动力。

本发明还公开了其他的实施方案。

附图说明

通过参考结合附图所呈现的本发明的各种示例性实施方案的如下描述，本文所描述的实施方案以及所包含的其他特征、优点和公开内容，以及实现这些特征、优点和公开内容的方法将变得明显，并且能够更好地理解本发明，其中：

图1为根据实施方案而形成的传动系架构的示意图。

图2为图1中所示的传动系架构的示意图，其示出了在速度操作下发动机关闭期间的动力流。

图3为图1中所示的传动系架构的示意图，其示出了在停止操作下发动机关闭期间的动力流。

图4为图1中所示的传动系架构的示意图，其示出了在停车操作下发动机运转期间的动力流。

图5为图1中所示的传动系架构的示意图，其示出了在行驶操作期间的动力流。

图6示出了用于操作图1中所示的传动系架构的方法。

图7为根据实施方案而形成的传动系架构的另一个实施方案的示意图。

图8为图7中所示的传动系架构的示意图，其示出了在加速操作期间的动力流。

图9为图7中所示的传动系架构的示意图，其示出了在巡航操作期间的动力流。

图10为图7中所示的传动系架构的示意图，其示出了在移动操作时的发动机关闭期间的动力流。

图11示出了用于操作图7中所示的传动系架构的方法。

图12为根据实施方案而形成的齿圈总成的示意图。

图13为根据实施方案而形成的齿圈总成的示意图。

图14为根据实施方案而形成的齿圈总成的示意图。

具体实施方式

通过参考结合附图所呈现的公开的方法与系统的如下描述，本发明的特征与优点以及实现这些特征与优点的方法将变得更明显，并且更容易理解。图中的组件并不必须按照比例绘制，而是重点在于示出本发明的原理。此外，贯穿不同的视图，图中相似的附图标记指代对应的部件，但是并非所有的附图标记都显示在了每个图中。

为了促进对本发明原理的理解，下面将参照示于附图中的具体实施方案并且使用特定的语言描述所述具体实施方案。然而，应当理解的是这并不旨在限制本发明的范围。如同正常情况下对于本发明所属技术领域的人员所出现的情况一样，示出的装置中的改变和修改、如本文所示的本发明原理的更多应用希望得到保护。这种替代的实施方案需要对对于本领域技术人员来说显而易见的本文所讨论的实施方案进行某些修改。

本文公开了一种用于车辆的传动系架构，其中，所述架构包括经由起动装置(launchdevice)而接合的发动机和变速器，该起动装置配置为选择性机械地接合至发动机以及接合至变速器。在一个实施方案中，起动装置包括机械地接合至发动机和涡轮(该涡轮机械地接合至变速器)的具有泵轮的扭矩变换器。齿圈设置为围绕起动装置。应当注意的是，在其他实施方案中，齿圈可以由传动带系统、链式驱动或者任何其他用于接合至发动机和/或变速器的合适的机构来代替。发动机锁定离合器将发动机选择性机械地接合至齿圈，涡轮锁定离合器将起动装置的涡轮选择性机械地接合至齿圈。在一个实施方案中，可以由中间轴而将变速器接合至齿圈。或者，可以由输出轴而将变速器接合至齿圈。辅助装置接收来自齿圈的动力或者将动力传递至齿圈。发动机锁定离合器和涡轮锁定离合器选择性地接合齿圈，以向至少一些辅助装置提供动力。在一个实施方案中，在行驶操作期间，发动机锁定离合器和涡轮锁定离合器都机械地接合至齿圈，以将来自发动机的动力传递至辅助装置并且传递至变速器。在一个实施方案中，在停车操作下发动机运转期间，发动机锁定离合器将发动机机械地接合至齿圈，而涡轮锁定离合器从齿圈释放，以将来自发动机的动力传递至辅助装置，而不传递至变速器。在一个实施方案中，在停车操作下发动机关闭期间，发动机锁定离合器和涡轮锁定离合器从齿圈释放，从而可以而将来自低电压能量存储器的电力经由齿圈而传递至辅助装置。在一个实施方案中，在速度操作下发动机关闭期间，发动机锁定离合器从齿圈释放，而涡轮锁定离合器将变速器机械地接合至齿圈，以将来自车轮的动能经由变速器而传递至辅助装置。在一个实施方案中，车辆的势能被转换为车轮中的动能，并且经由变速器和齿圈传递至辅助装置。在一个实施方案中，可以应用固定的电动力输出(PowerTakeoff,PTO)模式，在该模式下，系统通过固定AC的电辅助能源(燃料电池)和适量的液压动力以中和的动力驱动齿圈。

在一个实施方案中，辅助装置包括：输入附属电机，其机械地接合至齿圈；低电压能量存储器，其电接合至输入附属电机；低电压电子装置，其电接合至低电压能量存储器；以及涡轮增压器电机和排气系统加热器，其电接合至输入附属电机并且电接合至低电压能量存储器。在这种实施方案中，在加速操作期间，发动机锁定离合器和涡轮锁定离合器将发动机和变速器机械地接合至齿圈，以将来自发动机的动力传递至变速器和辅助装置。在巡航操作期间，发动机锁定离合器和涡轮锁定离合器将发动机和变速器机械地接合至齿圈，以将来自发动机的动力传递至变速器和辅助装置。巡航操作进一步将动力从涡轮增压器电机传递至变速器。在移动操作时的发动机关闭期间，涡轮锁定离合器将变速器机械地接合至齿圈，而发动机锁定离合器从齿圈释放，以凭借输入附属电机而将来自变速器的动能传递至低电压电子装置和排气系统加热器。移动操作时的发动机关闭期间进一步将来自变速器的动能传递至辅助装置。

图1为具有发动机12、起动装置14以及变速器16的传动系架构10的示意图。发动机12可以为用于驱动车辆(未示出)，例如卡车、大客车、小汽车等等的任意适合的发动机。发动机12包括由发动机12内部的燃烧而引起旋转的曲轴48和飞轮46。发动机12的输出轴18机械地接合至起动装置14。在示例性实施方案中，起动装置14为用于将来自发动机12的旋转动力传递至变速器16的扭矩变换器。如本领域所熟知的，扭矩变换器的泵轮20机械地接合至发动机12，扭矩变换器的涡轮22机械地接合至变速器16。具体而言，变速器16的输入轴24机械地接合至涡轮22，以在传动系10的正常地提供动力的操作期间从涡轮22接收动力，从而发动机12将动力传递至变速器16，变速器16将动力传递至接合至车轮(未示出)的传动系输出52。

齿圈26至少部分地围绕起动装置14。齿圈26机械地接合至多个辅助装置。辅助装置包括(但不限于)变速器油泵30、气体制动压缩机32、动力转向泵34以及HVAC压缩机36。此外，辅助装置包括机械地接合至齿圈26的输入附属电机38。低电压能量存储器40(例如电池)电接合至输入附属电机38。在某些实施方案中，每个辅助装置可以独立地通过离合器接合，以能够选择性操作设备。在一个实施方案中，输入附属电机38可以为绝缘栅双极型晶体管三相电机(insulatedgatebipolartransistor3-phasemotor)。可替选地，输入附属电机38可以由全混合动力系统(fullhybridsystem)来代替。车辆内部的低电压电子装置42由低电压能量存储器40来提供电力。

一对锁定离合器配置为选择性地接合齿圈26，以改变用于低电压电子装置42和辅助装置的能源。发动机锁定离合器44将齿圈26选择性机械地接合至发动机12的飞轮46(或者其他合适的部分)。此外，涡轮锁定离合器50将齿圈26选择性机械地接合至起动装置14的涡轮22(或者变速器的其他合适的部分)。如下描述的实施方案示出了低电压电子装置42和辅助装置由传动系架构10提供动力的各种配置。可以利用变速器电子控制模块(未示出)来控制发动机锁定离合器44和涡轮锁定离合器50，以选择传动系架构10的动力源。应当理解的是，通过提供齿圈26来给辅助装置提供动力排除了对包括在大部分现有技术的发动机前端的辅助传动带和启动器齿圈的需要。从系统中移除辅助传动带和启动器齿圈为在用于传动系架构10的额外组件的车辆封装中提供了空间。

图2为在速度操作60下发动机关闭期间的传动系架构10的示意图。当车辆在进行下坡但是没有命令发动机制动时(或者自动地，例如当由测斜仪指示，或者可替选地，由车辆的操作者手动地)，发生速度操作下发动机关闭60。在速度操作下发动机关闭60期间，发动机锁定离合器44从齿圈26释放，涡轮锁定离合器50接合以使得变速器16接合至齿圈26。在速度操作下发动机关闭60中，当发动机关闭并且从变速器16以及从车辆辅助装置断开时，来自变速器16的动能被用于给低电压电子装置42(凭借充当发电机的输入附属电机38)和车辆辅助装置提供动力。具体而言，车轮的旋转将动能传递至变速器16，从而使得变速器16的输入轴24旋转。该能量经由起动装置14的涡轮22传递至齿圈26(通过涡轮锁定离合器50的操作)，致使齿圈26旋转。齿圈26的旋转将动能作为机械旋转能量传递至辅助装置和输入附属电机38。从而，输入附属电机38的旋转来产生供应至低电压能量存储器40的电力。被传递至低电压能量存储器40的电力可以存储在低电压能量存储器40中和/或被用于向低电压电子装置42提供电力。

在速度操作下发动机关闭60中，停止向发动机供给燃料，并且接收车辆动能作为车辆的能源。凭借发动机锁定离合器44而使发动机12断开从而消除了发动机损失，否则将会通过使用动能而引起未提供燃料的发动机12的旋转。由于现有技术的系统不具有将发动机从起动装置14断开的功能，因此通过打开所有的发动机气门来尝试由未提供燃料的发动机旋转所引起的动能的消耗最小化。然而，这导致了排气系统进行冷却，并且导致加热排气系统组件的附加燃料满足尾气排放要求的相关需求。在速度操作下发动机关闭60中，随着不对排气系统进行冷却，可以消除发动机损失。速度操作下发动机关闭60也提供了完全的可控性以及满足所有附件负荷的要求，包括驾驶员舒适性(例如，操作HVAC压缩机36)。

图3为在停车操作下发动机关闭62期间的传动系架构10的示意图。在停车操作下发动机关闭62期间，车辆停止并且发动机12关闭；但是，低电压电子装置42和各辅助装置仍然由低电压能量存储器40提供电力。当发动机启动/关闭系统被用于通过在车辆进行停止时关闭发动机12来节约燃料和排放时，也可以发生停车操作下发动机关闭。在停车操作下发动机关闭62期间，发动机锁定离合器44和涡轮锁定离合器50都从齿圈26释放。在发动机12关闭时，低电压能量存储器40向低电压电子装置42提供电流以向低电压电子装置42提供电力。此外，低电压能量存储器40提供电流以向输入附属电机38提供电力。输入附属电机38使得齿圈26旋转，以将机械动力供应至变速器油泵30、气体制动压缩机32、动力转向34以及HVAC压缩机36(以及任何其他的车辆附属装置)，从而使得这些装置可以在发动机关闭时工作。应当注意的是，在停车操作下发动机关闭62期间，车辆中的其他装置可以通过低电压能量存储器40来工作。

在某些实施方案中，当车辆不移动时(例如，处于红灯区)，由于发动机控制模块和/或变速器控制模块(未示出)已临时地关闭了发动机，因此传动系架构10处于停车操作下发动机关闭62的状态。通常有规定用于驾驶员过度关闭发动机，由于在现有技术系统中发动机关闭期间车辆的HVAC压缩机未被提供动力，因此会经常发生这种现象。因此，在当前公开的某些实施方案中，在停车操作下发动机关闭62期间，向HVAC压缩机36提供动力的能力降低了驾驶员过度关闭发动机的动机，从而增加了燃料效率并且减少了尾气排放。停车操作下发动机关闭62也向变速器油泵30提供动力，这使得在没有坡道起动辅助系统的情况下具备了坡道驻车能力。此外，当车轮转动并且发动机关闭时，向动力转向泵34提供动力防止了典型的“跳动(jerk)”。此外，在停车操作下发动机关闭62期间，允许驾驶员改变车轮方向，这在利用现有技术系统的某些大型车辆(例如大客车)中是不可能的。

在停车操作下发动机关闭62期间，发动机凭借输入附属电机38来启动。现有技术的交流发电机、电力传输压力泵以及启动器都整合至一个电子机械中从而允许去除单独的启动器。由于输入附属电机38旋转齿圈26，因此可以通过接合至齿圈26来启动发动机12。

图4为在停车操作下发动机运转64期间的传动系架构10的示意图。当车辆停止而发动机12被供以燃料并且运转时，发生停车操作下发动机运转64。在停车操作下发动机运转64期间，发动机锁定离合器44接合至齿圈26，涡轮锁定离合器50从齿圈26释放。发动机12将动力从飞轮46传递至齿圈26，从而引起向车辆辅助装置机械地提供动力的齿圈26的旋转。齿圈26额外地将动力供应至输入附属电机38，输入附属电机38转而生成供应至低电压能量存储器40的电能。低电压能量存储器40可以存储这些电能和/或利用这些电能来电驱动低电压电子装置42。应当理解的是，在停车操作下发动机运转64期间，变速器16从发动机12脱开，并且由此车轮从发动机12脱开。

图5为在行驶操作66期间的传动系架构10的示意图。行驶操作66包括车辆加速、巡航或者爬坡的情况，或者任何其他需要发动机运转并且被供以燃料的操作的情况。在行驶操作66期间发动机锁定离合器44和涡轮锁定离合器50都接合至齿圈26。因此，发动机12将动力传递至车辆的所有装置。具体而言，发动机12凭借传动系输出52而将动力传递至变速器16以驱动车轮。此外，发动机12凭借输入附属电机38和低电压能量存储器40而将动力经由齿圈26传递至辅助装置和低电压电子装置42中的每一个。在行驶操作66期间，输入附属电机起到由发动机12驱动的发电机的作用。

图6中示出了一种用于在各种模式下操作传动系架构10的方法70。该方法70包括：当车辆停止并且发动机未被供以燃料时，在停车操作下发动机关闭62模式中操作传动系架构10，包括发动机锁定离合器44和涡轮锁定离合器50从齿圈26释放的步骤72。在步骤74中，从低电压能量存储器40传递能量以驱动低电压电子装置42。低电压能量存储器40也通过使输入附属电机38旋转齿圈26而向辅助装置提供动力，以驱动辅助装置，从而使得它们可以在没有来自发动机12的动力的情况下可以工作。方法70还包括：当车辆处于加速、巡航或者爬坡，或者其他发动机12被供以燃料的状况时，在行驶操作66模式下操作传动系架构10，包括使发动机锁定离合器44和涡轮锁定离合器50都接合至齿圈26的步骤76。在步骤78中，将来自发动机12的动力传递至辅助装置、低电压电子装置42以及变速器16，以使得辅助装置和电子装置42由发动机12来提供动力。方法70还包括：当车辆在移动而发动机12未被供以燃料时，在速度操作下发动机关闭60模式中操作传动系架构10，包括使涡轮锁定离合器50接合至齿圈26的步骤80以及使发动机锁定离合器44从齿圈26释放的步骤82。在步骤84中，利用变速器16经由齿圈26的旋转将车辆的动能从变速器16传递至辅助装置。方法70还包括：在停车操作下发动机运转64模式中操作传动系架构10，包括使发动机锁定离合器44接合至齿圈26的步骤86和使涡轮锁定离合器50从齿圈26释放的步骤88。在步骤90中，将动力从发动机12经由齿圈26传递至辅助装置。

图7为具有发动机112、起动装置114以及变速器116的传动系架构110另一个实施方案的示意图。发动机112包括由发动机112内部的燃烧而引起旋转的曲轴148和飞轮146。发动机112的输出轴118机械地接合至起动装置114。在示例性实施方案中，起动装置114为用于将来自发动机112的旋转动力传递至变速器116的扭矩变换器。如本领域技术所熟知的，扭矩变换器的泵轮120机械地接合至发动机112，而扭矩变换器的涡轮122机械地接合至变速器116。具体而言，变速器116的输入轴124机械地接合至涡轮122，以在传动系110的正常地提供动力的操作期间从涡轮122接收动力，从而发动机112将动力传递至变速器116，变速器116将动力传递至接合至车轮(未示出)的传动系输出152。

齿圈126至少部分地围绕起动装置114。齿圈126机械地接合至多个辅助装置。辅助装置包括但不限于变速器油泵130、气体制动压缩机132、动力转向泵134以及HVAC压缩机136。此外，辅助装置包括机械地接合至齿圈126的输入附属电机138。低电压能量存储器140(例如电池)电接合至输入附属电机138。车辆中的低电压电子装置142由低电压能量存储器140提供电力。还提供有额外的辅助装置，例如涡轮增压器电机170、涡轮增压器172以及排气系统加热器174。涡轮增压器电机170和排气系统加热器174电接合至低电压能量存储器140。涡轮增压器172由发动机排气驱动以使涡轮增压器电机170旋转并驱动涡轮增压器电机170(从而产生存储在低电压能量存储器140中的电力)，或者使用低电压能量存储器140中的电力来驱动涡轮增压器电机170，并且由此驱动涡轮增压器172以向发动机提供更多的气流(在排气气流不足以使涡轮增压器172以所期望的速度运转的状况下)。如本领域所熟知的，涡轮增压器172配置为向发动机112提供额外的气流，以增大发动机112内部的燃烧率。

一对锁定离合器配置为选择性地接合齿圈126，以改变用于低电压电子装置142和车辆辅助装置的能源。发动机锁定离合器144将齿圈126选择性机械地接合至发动机112的飞轮146(或者其他合适的部分)。此外，涡轮锁定离合器150将齿圈126选择性机械地接合至起动装置114的涡轮122(或者变速器的其他合适的部分)。如下描述的实施方案示出了低电压电子装置142和车辆辅助装置由传动系架构110供能的各种配置。利用电子控制系统(未示出)来控制发动机锁定离合器144和涡轮锁定离合器150，以选择传动系架构110的能源。

图8为传动系架构110的加速操作200的示意图。从以下图8和图9的讨论中应当理解的是，在某些实施方案中，包括有涡轮增压器172的传动系架构110根据车辆是否处于加速或者巡航而以不同的模式操作。在加速操作200中，发动机锁定离合器144和涡轮锁定离合器150接合至齿圈126。发动机112向变速器116以及辅助装置和输入附属电机138提供动力。在示例性实施方案中，输入附属电机138和/或低电压能量存储器140给低电压电子装置142以及涡轮增压器电机170提供电力。在车辆的加速期间(特别是从较低rpm发动机运行点)，涡轮增压器172可能旋转得不够快来产生所期望的涡轮增压器增压。在这种状况下，可以利用低电压能量存储器140来向涡轮增压器电机170提供电力，以在更高的rpm驱动涡轮增压器172，从而产生用于加速操作的额外的涡轮增压器增压。

图9为传动系架构110的巡航操作202的示意图。在巡航操作202中，发动机锁定离合器144和涡轮锁定离合器150接合至齿圈126，并且车辆基于来自发动机112的动力而移动，但是不以超过预定的阈值加速。发动机112为变速器116以及辅助装置提供动力。然而，在巡航操作202中，输入附属电机138从接收来自齿圈126的动力转变为将动力传递至齿圈126。具体而言，利用来自发动机112的排气由涡轮增压器172的旋转来驱动的涡轮增压器电机170将动力供应至输入附属电机138，引起随后由齿圈126传递的输入附属电机的旋转。在巡航操作202中，不需要向发动机112进气口提供增压压力的涡轮增压器172的旋转能量可以被用于向齿圈126提供额外的旋转动力。

图10为在速度操作下发动机关闭160期间的传动系架构110的示意图。当车辆在进行下坡行驶但是未命令发动机制动时(自动地当由例如测斜仪指示，或者可替选地，手动地由车辆的操作者操作)，发生速度操作下发动机关闭160。在速度操作下发动机关闭160中，发动机锁定离合器144从齿圈126释放，涡轮锁定离合器150接合齿圈126，以将来自变速器116的动能传递至车辆辅助装置和输入附属电机138。由齿圈126驱动的输入附属电机138起到发电机的作用，以向低电压能量存储器140和/或排气系统加热器174输送电力。排气系统加热器174用来保持排气系统组件(仅仅列举两个非限制性的示例，例如柴油机微粒过滤器或者选择性催化还原(SCR)系统)所期望的温度。当发动机112不被供以燃料并且由此不产生热排气(否则该热排气将保持排气系统的所期望的温度)时，可能需要排气系统加热器174。

图11示出了一种用于在各种模式下操作传动系架构110的方法180。该方法180包括：当发动机被供以燃料并且车辆加速时，在加速操作200模式下操作传动系架构110，包括将发动机锁定离合器144和涡轮锁定离合器150接合至齿圈126的步骤182。在步骤184中，将动力从发动机112传递至变速器116和辅助装置(包括涡轮增压器电机170)。涡轮增压器电机170用来以较高的rpm驱动涡轮增压器172，从而产生用于加速操作的额外的涡轮增压器增压。

方法180还包括：当车辆基于来自发动机112的动力而移动，但不以超过预定的阈值加速时，在巡航操作202模式下操作传动系架构110。巡航操作202包括将发动机锁定离合器144和涡轮锁定离合器150接合至齿圈126的步骤186。在步骤188，将动力从发动机112传递至变速器116和车辆辅助装置。在步骤190，也将动力从由涡轮增压器172驱动的涡轮增压器电机170经由输入附属电机138和齿圈126传递至变速器116。

方法180还包括：当发动机关闭但是未命令发动机制动时，在速度操作下发动机关闭160模式中操作传动系架构110，包括将涡轮锁定离合器150接合至齿圈126的步骤192以及将发动机锁定离合器144从齿圈126释放的步骤194。在步骤196，将动能从变速器116传递至辅助装置、低电压电子装置142和/或排气系统加热器174，以补偿由于发动机燃烧排气流的中断所引起的热量损失。

图12示意性地示出了可以用于将发动机302和变速器304接合至齿圈314的齿圈总成300的一个实施方案。齿圈总成300可以与传动系架构10或110的两者之一一同使用。起动装置306接合发动机302和变速器304。起动装置306包括扭矩变换器308，该扭矩变换器308配置为经由涡轮312接合至发动机302和变速器304。扭矩变换器308和变速器油泵310设置于齿圈314内。发动机锁定离合器316配置为将发动机302选择性地接合至齿圈314。涡轮锁定离合器318配置为将涡轮312选择性地接合至变速器油泵310和齿圈314。齿圈驱动配件320利用互相啮合的齿轮而连接至齿圈314。

在操作期间，发动机锁定离合器316将发动机302接合至齿圈314，以启动传动系架构，使所有的辅助装置都工作。该传动系架构由扭矩变换器308启动，直至需要扭矩变换器锁定模式。在这时，涡轮锁定离合器318将变速器304接合至齿圈314，以提供固定的齿轮传动。当车辆减速或者停止时，发动机锁定离合器316将发动机302从齿圈314释放，并且涡轮锁定离合器318将变速器304从齿圈314释放。在每分钟转数(RPM)为零时发动机302和变速器304停止。齿圈314凭借输入附属电机继续旋转以将动力提供至辅助装置。齿圈314还凭借变速器油泵310向变速器304提供液压系统压力。当车辆再次开始移动并且涡轮锁定离合器318将变速器304接合至齿圈314时，液压系统压力能够使变速器304从零RPM开始重新启动。

齿圈总成300考虑到传动系架构内的有限空间。因此，将扭矩变换器308设置在齿圈314内，以限制传动系架构的长度。

图13示意性地示出了当传动系架构的长度不是限制性的设计因素时可使用的齿圈总成400的另一个实施方案。齿圈总成400将发动机402和变速器404接合至齿圈414。齿圈总成400可以与传动系架构10或110两者之一一同使用。起动装置406接合发动机402和变速器404。起动装置406包括扭矩变换器408，该扭矩变换器408配置为经由涡轮412接合至发动机402和变速器404。由于传动系架构的长度不是限制性的设计因素，因此将扭矩变换器408设置于齿圈414的外部。这种设置使得能够将齿圈414的尺寸保持为使齿圈414与传动系架构内部的其他齿轮之间所期望的直径比。变速器油泵410设置于齿圈414内并且通过齿圈414的旋转来提供动力。发动机锁定离合器416配置为凭借扭矩变换器408而将发动机402选择性地接合至齿圈414。涡轮锁定离合器418配置为将涡轮412选择性地接合至油泵410和齿圈414。齿圈驱动配件420连接至齿圈414。

图14示意性地示出了用于将发动机502和变速器504接合至齿圈514的齿圈总成500。该齿圈总成500可以与传动系架构10或110两者之一一同使用。齿圈总成500示出了这样一个实施方案：其中扭矩变换器可以由其他合适的起动装置来代替。起动装置506(列举一个非限制性的示例，例如变换器)接合发动机502和变速器504。起动装置506设置于齿圈514的内部。发动机锁定离合器516配置为将发动机502选择性地接合至齿圈514。涡轮锁定离合器518配置为将变速器504选择性地接合至齿圈514。齿圈驱动配件520连接至齿圈514。

传动系架构10或110可以结合较宽范围的动力和能量等级，并且可以结合多个电机尺寸。传动系架构10和110提供了回收废弃能量的功能，并且通过多样地、机械地驱动辅助装置，产生电力以驱动辅助装置，和/或产生电力以进行存储来使用回收的能量。传动系架构10和110使得车辆势能、动能、废弃能量以及低电压系统能量的使用最优化，以实现燃料经济性、效率和减排的改善。废弃的电能被用于抵消电气配件负载并且降低通过输入附属电机而从传动系取走的动力，将动力添加至变速器配件动力轴以抵消系统液压配件负载，并且将动力与发动机输出动力混合，以便促进传动系效率。此外，本文所公开的系统和方法回收车辆的废弃能量，并且将其传递回用于车辆推进、减排和燃料效率当中。

虽然已经利用公开的实施方案描述了本发明，但是在本发明的范围与精神之内可以对根据本发明的系统和方法作进一步的修改。因此，本申请旨在覆盖利用其总则来进行的任何变化、使用或改正。例如，本文和所附权利要求中所公开的方法代表了执行该方法的步骤的一种可能的顺序。从业者可以确定，在具体的实施方案中，可以结合一个或多个公开的方法中的多个步骤，或者不同的步骤顺序可以被用于实现相同的结果。每个这种实施方案都落入如本文和所附权利要求中所公开的本发明的范围之内。此外，本申请旨在覆盖属于本发明所属并且落入随附的限制范围之内的技术领域所公知或惯例的范围之内的并且脱离本发明的各种形式。

Claims (28)

1.一种传动系架构，包括：

发动机；

变速器；

起动装置，其配置为选择性机械地接合至所述发动机以及选择性机械地接合至所述变速器；

齿圈，其设置为至少部分地围绕所述起动装置；

发动机锁定离合器，其操作为将所述发动机选择性机械地接合至所述齿圈；

涡轮锁定离合器，其操作为将所述变速器选择性机械地接合至所述齿圈；以及

至少一个辅助装置，其接合至所述齿圈，用于从所述齿圈接收动力或者将动力传递至所述齿圈。

2.根据权利要求1所述的传动系架构，其中：所述发动机锁定离合器将发动机机械地接合至所述齿圈，所述涡轮锁定离合器将变速器机械地接合至所述齿圈，以将来自所述发动机的动力传递至所述至少一个辅助装置以及传递至变速器。

3.根据权利要求1所述的传动系架构，其中：所述发动机锁定离合器将所述发动机机械地接合至所述齿圈，所述涡轮锁定离合器将所述变速器从所述齿圈机械地断开，其中，经由所述齿圈将动力从所述发动机传递至所述至少一个辅助装置。

4.根据权利要求1所述的传动系架构，进一步包括：低电压能量存储器，该低电压能量存储器电接合至所述至少一个辅助装置中的至少一个，其中，所述发动机锁定离合器将所述发动机从所述齿圈机械地断开，所述涡轮锁定离合器将所述变速器从所述齿圈机械地断开，其中，电力从所述低电压能量存储器传递至所述至少一个辅助装置中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的传动系架构，其中：所述发动机锁定离合器将所述发动机从所述齿圈机械地断开，涡轮锁定离合器将所述变速器机械地接合至所述齿圈，其中，动能从所述变速器传递至所述至少一个辅助装置。

6.根据权利要求1所述的传动系架构，其中：所述至少一个辅助装置包括输入附属电机，所述传动系架构进一步包括：

低电压能量存储器，其电接合至所述输入附属电机，以及

涡轮增压器电机，其电接合至所述输入附属电机。

7.根据权利要求6所述的传动系架构，其中：

所述发动机锁定离合器将所述发动机机械地接合至所述齿圈；

所述涡轮锁定离合器将所述变速器机械地接合至所述齿圈，以将来自发动机的动力传递至变速器和至少一个辅助装置；

所述低电压能量存储器将动力传递至所述涡轮增压器电机。

8.根据权利要求6所述的传动系架构，其中：

所述发动机锁定离合器将所述发动机机械地接合至所述齿圈；

所述涡轮锁定离合器将所述变速器机械地接合至所述齿圈，以将来自发动机的动力传递至变速器和至少一个辅助装置；

所述涡轮增压器电机将动力传递至所述变速器和至少一个辅助装置。

9.根据权利要求6所述的传动系架构，进一步包括：

排气系统加热器，其中：

所述涡轮锁定离合器将所述变速器机械地接合至所述齿圈；

所述发动机锁定离合器将所述发动机从所述齿圈机械地断开，以将来自所述变速器的动能传递至至少一个辅助装置；

所述输入附属电机将能量传递至所述排气系统加热器。

10.一种双锁定离合器系统，包括：

齿圈，其设置为围绕起动装置，该起动装置配置为选择性机械地接合至发动机以及选择性机械地接合至变速器；

发动机锁定离合器，其操作为将发动机选择性机械地接合至所述齿圈；

涡轮锁定离合器，其操作为将变速器选择性机械地接合至所述齿圈；以及

至少一个辅助装置，其接合至所述齿圈，用于从所述齿圈接收动力或者将动力传递至所述齿圈。

11.根据权利要求10所述的系统，其中：所述发动机锁定离合器将所述发动机机械地接合至所述齿圈以及涡轮锁定离合器将所述变速器机械地接合至所述齿圈，以将来自发动机的动力传递至所述至少一个辅助装置以及传递至所述变速器。

12.根据权利要求10所述的系统，其中：所述发动机锁定离合器将所述发动机机械地接合至所述齿圈，所述涡轮锁定离合器将所述变速器从所述齿圈机械地断开，其中，动力经由所述齿圈从所述发动机传递至所述至少一个辅助装置。

13.根据权利要求10所述的系统，进一步包括：低电压能量存储器，该低电压能量存储器电接合至所述至少一个辅助装置中的至少一个，其中，所述发动机锁定离合器将所述发动机从所述齿圈机械地断开，所述涡轮锁定离合器将所述变速器从所述齿圈机械地断开，其中，电力从所述低电压能量存储器传递至所述至少一个辅助装置中的至少一个。

14.根据权利要求10所述的系统，其中：所述发动机锁定离合器将所述发动机从所述齿圈机械地断开，涡轮锁定离合器将所述变速器机械地接合至所述齿圈，其中，动能从所述变速器传递至所述至少一个辅助装置。

15.根据权利要求10所述的系统，其中，所述至少一个辅助装置包括输入附属电机，所述传动系架构进一步包括：

低电压能量存储器，其电接合至所述输入附属电机；

涡轮增压器电机，其电接合至所述输入附属电机。

16.根据权利要求15所述的系统，其中：

所述发动机锁定离合器将所述发动机机械地接合至所述齿圈；

所述涡轮锁定离合器将所述变速器机械地接合至所述齿圈，以将来自发动机的动力传递至所述变速器和所述至少一个辅助装置；

所述低电压能量存储器将电力传递至所述涡轮增压器电机。

17.根据权利要求15所述的系统，其中：

所述发动机锁定离合器将所述发动机机械地接合至所述齿圈；

所述涡轮锁定离合器将所述变速器机械地接合至所述齿圈，以将来自发动机的动力传递至所述变速器和所述至少一个辅助装置；

所述涡轮增压器电机将动力传递至所述变速器和至少一个辅助装置。

18.根据权利要求15所述的系统，进一步包括：

排气系统加热器，其中：

所述涡轮锁定离合器将所述变速器机械地接合至所述齿圈；

所述发动机锁定离合器将所述发动机从所述齿圈机械地断开，以将来自所述变速器的动能传递至所述至少一个辅助装置；

所述输入附属电机将能量传递至所述排气系统加热器。

19.一种用于给车辆的至少一个辅助装置提供动力的方法，该车辆包括发动机、变速器以及起动装置，该起动装置配置为选择性机械地接合至所述发动机以及选择性机械地接合至所述变速器，该方法包括：

将所述发动机选择性机械地接合至齿圈；

将所述变速器选择性机械地接合至齿圈；

将至少一个辅助装置接合至所述齿圈，用于从该齿圈接收动力或者将动力传递至该齿圈。

20.根据权利要求19所述的方法，其中：所述发动机由发动机锁定离合器机械地接合至所述齿圈。

21.根据权利要求19所述的方法，其中：所述变速器由涡轮锁定离合器接合至所述齿圈。

22.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：

将所述发动机机械地接合至所述齿圈；

将所述变速器机械地接合至所述齿圈；

动力经由齿圈从所述发动机传递至所述至少一个辅助装置以及传递至所述变速器。

23.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：

将所述发动机机械地接合至所述齿圈；

将所述变速器从所述齿圈机械地断开；

动力经由齿圈从所述发动机传递至所述至少一个辅助装置。

24.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：

将所述发动机机从所述齿圈机械地断开；

将所述变速器从所述齿圈机械地断开；

电力经由齿圈从低电压能量存储器传递至所述至少一个辅助装置。

25.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：

将所述发动机机从所述齿圈机械地断开；

将所述变速器机械地接合至所述齿圈；

动能经由齿圈从所述变速器传递至所述至少一个辅助装置。

26.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：

将所述发动机机械地接合至所述齿圈；

将所述变速器机械地接合至所述齿圈；

动力经由齿圈从所述发动机传递至所述变速器和所述至少一个辅助装置；

电力从低电压能量存储器传递至涡轮增压器电机。

27.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：

将所述发动机机械地接合至所述齿圈；

将所述变速器机械地接合至所述齿圈；

动力经由齿圈从所述发动机传递至所述变速器和至少一个辅助装置；

动力经由齿圈从涡轮增压器电机传递至所述变速器和至少一个辅助装置。

28.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：

将所述变速器机械地接合至所述齿圈；

将所述发动机机从所述齿圈机械地断开；

动能经由齿圈从所述变速器传递至所述至少一个辅助装置；

能量从输入附属电机传递至排气系统加热器。