阅读说明：本技术 带有凸轮装置的多模式集成式启动机-发电机装置 (Multi-mode integrated starter-generator device with cam device ) 是由 史蒂文·R·弗莱尔曼 莉萨·R·劳埃德 于 2020-04-08 设计创作，主要内容包括：一种组合式启动机-发电机装置包括：电动机器；齿轮组,其构造成沿第一动力流动方向和第二动力流动方向联接电动机器和发动机。该齿轮组构造成沿第一动力流动方向至少以第一传动比,第二传动比和第三传动比中的一个操作,以及沿第二动力流动方向至少以第四传动比操作。启动机-发电机装置包括：离合器装置,其具有至少一个离合器,所述至少一个离合器选择性地联接到齿轮组,以沿第一动力流动方向实现第一传动比、第二传动比和第三传动比,并沿第二动力流动方向实现第四传动比；和凸轮板,其被构造成将所述至少一个离合器从其中所述至少一个离合器与齿轮组分离的分离位置转换到其中所述至少一个离合器联接至齿轮组的接合位置。(A combination starter-generator device comprising: an electric machine; a gear set configured to couple the electric machine and the engine in a first power flow direction and a second power flow direction. The gear set is configured to operate in at least one of a first gear ratio, a second gear ratio, and a third gear ratio in a first power flow direction, and at least a fourth gear ratio in a second power flow direction. The starter-generator device includes: a clutch arrangement having at least one clutch selectively coupled to the gear set to achieve a first gear ratio, a second gear ratio, and a third gear ratio in the first power flow direction and a fourth gear ratio in the second power flow direction; and a cam plate configured to shift the at least one clutch from a disengaged position in which the at least one clutch is disengaged from the gear set to an engaged position in which the at least one clutch is coupled to the gear set.)

带有凸轮装置的多模式集成式启动机-发电机装置

技术领域

本公开涉及一种作业车辆动力系统，其包括用于启动机械动力装置并从其产生电力的布置。

背景技术

作业车辆，例如用于农业，建筑和林业行业的作业车辆，以及其他常规车辆可以由内燃发动机(例如，柴油发动机)提供动力，尽管对于所采用的混合动力源而言，这种情况变得越来越普遍(例如发动机和电动马达)。在任何情况下，发动机仍然是作业车辆的主要动力源，并且需要来自启动机的机械输入以启动曲轴的旋转和气缸内活塞的往复运动。启动发动机的扭矩要求很高，尤其是对于重型机械中常见的大型柴油发动机而言。

作业车辆还包括需要电力的子系统。为了给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一部分发动机动力来产生交流或直流动力。然后，通过对来自交流发电机的电流进行逆变以为作业车辆的电池充电。通常，直接的或蛇形的带将发动机的输出轴联接至交流发电机以产生交流电。利用运行中的发动机产生电流的扭矩要求明显低于发动机启动时的扭矩要求。为了在发动机和电池之间适当地传递动力以启动发动机并产生电力，通常需要许多不同的部件和装置，从而引起了尺寸，成本和复杂性方面的问题。

发明内容

本公开内容提供了一种具有整体变速器的组合式发动机启动机和发电机装置，例如可以在作业车辆中用于发动机的冷启动并产生电力，从而服务于发动机启动机和交流发电机的双重目的，并且在两种情况下，出入发动机的动力传递都更加强劲。

一方面，本公开提供一种用于具有发动机的作业车辆的组合式启动机-发电机装置。该启动机-发电机装置包括：电动机器；齿轮组，其构造成接收来自电动机器和发动机的旋转输入，并沿第一动力流动方向和第二动力流动方向联接电动机器和发动机。该齿轮组构造成沿第一动力流动方向至少以第一传动比，第二传动比和第三传动比中的一个操作，以及沿第二动力流动方向至少以第四传动比操作。启动机-发电机装置还包括离合器装置，其具有至少一个离合器，所述至少一个离合器选择性地联接到齿轮组，以沿第一动力流动方向实现第一传动比、第二传动比和第三传动比，并沿第二动力流动方向实现第四传动比；和凸轮板，其被构造成将所述至少一个离合器从其中所述至少一个离合器与齿轮组分离的分离位置转换到其中所述至少一个离合器联接至齿轮组的接合位置。

在另一方面，本公开提供一种用于作业车辆的传动系统组件。传动系统组件包括：发动机；电动机器；齿轮组，其构造成接收来自电动机器和发动机的旋转输入，并沿第一动力流动方向和第二动力流动方向联接电动机器和发动机。该齿轮组构造成沿第一动力流动方向至少以第一传动比，第二传动比和第三传动比中的一个操作，以及沿第二动力流动方向至少以第三传动比操作。传动系统组件还包括：离合器装置，其具有至少一个离合器，所述至少一个离合器选择性地联接到齿轮组，以沿第一动力流动方向实现第一传动比、第二传动比和第三传动比，并沿第二动力流动方向实现第四传动比；和凸轮板，其被构造成将所述至少一个离合器从其中所述至少一个离合器与齿轮组分离的分离位置转换到其中所述至少一个离合器联接至齿轮组的接合位置。

在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施例的细节。根据说明书，附图和权利要求书，其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是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启动机-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立体图，其示出了示例启动机-发电机装置的示例安装位置；

图3是具有示例启动机-发电机装置的图1的作业车辆的动力传递布置的一部分的示意图；

图4是可在图1的作业车辆中实施的示例启动机-发电机装置的动力传递组件的端视立体图；

图5是可在图1的作业车辆中实施的示例启动机-发电机装置的动力传递组件的剖视图；

图6是用于示例启动机-发电机装置的图5的动力传递组件的一部分的更详细的视图；

图7是可以结合到图5的动力传递组件中的用于示例启动机-发电机装置的凸轮板的等轴测视图；

图8是离合器的立体图，该离合器可以结合到用于示例启动机-发电机装置的图5的动力传递组件中；

图9是静定板的等轴测视图，该静定板可以结合到用于示例启动机-发电机装置的图5的动力传递组件中；

图10是图5的动力传递组件的截面图，其描绘了示例启动机-发电机装置在第一发动机启动模式下的动力流路的示意图；

图11是图5的动力传递组件的截面图，其描绘了示例启动机-发电机装置在第二发动机启动模式下的动力流路的示意图；

图12是图5的动力传递组件的截面图，其描绘了示例启动机-发电机装置在增压模式下的动力流路的示意图；

图13是图5的动力传递组件的截面图，其描绘了示例启动机-发电机装置在发电模式下的动力传递路径的示意图；

图14是示例启动机-发电机装置的第一发动机启动模式下的图5的动力传递组件的局部剖视图；和

图15是图5的动力传递组件的一部分的更详细的局部视图，其描绘了示例启动机-发电机装置的拖曳离合器。

在各个附图中，相同的附图标记指示相同的元件。

具体实施方式

以下描述了所公开的启动机-发电机的一个或多个示例实施方式，如以上简要描述的示意图的附图中所示。本领域技术人员可以预期对示例实施方式进行各种修改。

如本文所使用的，除非另外限制或修改，否则具有元件的列表(该列表中的元件由连词(例如，“和”)隔开并且还在前面具有短语“一个或多个”或“至少一个”的前缀)表示如下的配置或布置，该配置或布置可能包括列表的各个元件或这些元件的任何组合。例如，“A，B和C中的至少一个”或“A，B和C中的一个或多个”表示仅A，仅B，仅C或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)的可能性。

如本文所用，术语“轴向”是指通常平行于一个或多个部件的旋转轴线、对称轴线或中心线的尺寸。例如，在具有中心线和相对的大致圆形的端部或面的圆柱体或圆盘中，“轴向”尺寸可以指的是通常平行于相对的端部或面之间的中心线延伸的尺寸。在某些情况下，术语“轴向”可相对于非圆柱形(或径向对称)的组件使用。例如，用于包含旋转轴的矩形壳体的“轴向”尺寸可以看作是大体上与轴的旋转轴线平行的尺寸。此外，本文所用的术语“径向地”可以指的是：例如在圆柱体或圆盘的垂直于中心线或轴线的平面中，部件相对于从共享的中心线、轴线或类似的参考点向外延伸的线的尺寸或关系。在某些情况下，即使一个或两个部件可能不是圆柱形的(或径向对称的)，也可以将这些部件视为“径向”对齐。此外，术语“轴向”和“径向”(以及任何派生词)可以包含与精确地对准(例如，倾斜)真实的轴向和径向尺寸不同的方向关系，只要该关系主要在相应的名义轴向或径向尺寸上即可。另外，术语“周向”可以指垂直于围绕轴线的径向和轴向尺寸的集体切向尺寸。

许多常规的车辆动力系统包括内燃机和/或为车辆的各种部件和子系统供电的一个或多个电池(或其他化学动力源)。在某些电动车辆中，一组电池为包括驱动轮的整个车辆提供动力，以使车辆运动。在混合动力汽油和电动车辆中，原动力可以在发动机动力和电动马达动力之间交替，或者可以通过电动马达动力来补充发动机动力。在其他常规车辆中，电力系统用于发起发动机启动并运行车辆的非驱动式电力系统。在后一种情况下，车辆通常具有启动机马达，该启动机马达由车辆电池驱动以转动发动机曲轴，以使气缸内的活塞运动。在其他情况下，电力系统可以为运行中的发动机提供助力。

一些发动机(例如，柴油发动机)通过燃料的压缩来启动燃烧，而其他发动机依赖于由电池供电的火花发生器(例如，火花塞)。一旦发动机以足够的速度运转，动力系统就可以获取发动机动力来为电气系统提供动力以及为电池充电。通常，这种动力收集是通过交流发电机或其他类型的发电机执行的。交流发电机通过使交流电流动通过逆变器(例如，二极管整流器)而将交流电(AC)转换为电池和车辆电气部件可用的直流电(DC)。常规的交流发电机通过将交流发电机的转子联接至发动机的输出轴(或联接至其的部件)来利用来自发动机的动力。从历史上讲，这是通过使用专用带来实现的，但是在一些更现代的车辆中，交流发电机是通过单条“蛇形”带连接至发动机(并由此由发动机提供动力)的几种装置之一。

在某些应用中，例如在某些重型机械和作业车辆中，具有分开的启动机和发电机部件的常规装置可能是不利的。这种分开的部件需要分开的壳体，这可能需要对作业环境的分开的密封或屏蔽和/或在发动机舱的有限空间内占据分开的位置。其他发动机舱布局的复杂性也会出现。

下面描述改进的车辆动力系统的一个或多个示例实施方式，其解决了常规系统中的这些(或其他)问题中的一个或多个。一方面，所公开的系统包括执行启动机马达的发动机曲轴启动功能(engine cranking function)和发电机的发电功能的组合或集成装置。该装置在本文中被称为集成式启动机-发电机装置(“(integrated starter-generator)ISG”或“启动机-发电机(starter-generator)”)。至少在系统的某些实施方式中，此术语在本文中用于与装置产生的动力类型(即，AC或DC电流)无关。在一些实施方式中，启动机-发电机装置可以以本领域技术人员可以认为直接产生直流电流的“发电机”装置的方式产生店里。但是，如本文中所使用的，术语“发电机”应表示产生静态或交变极性的电力(即，AC或DC)。因此，在启动机-发电机装置的特殊情况下，发电功能类似于常规交流发电机，并且其产生交流电力，该交流电力随后在启动机-发电机装置的内部或外部被整流为DC电力。

在某些实施例中，启动机-发电机装置可以包括联接至发动机的直接机械动力联接件，从而避免在发动机与启动机-发电机装置之间使用带。例如，启动机-发电机装置可在其壳体内包括具有齿轮组的动力传递组件，该齿轮组直接联接至发动机的输出轴。齿轮组可以采用各种形式中的任何一种，这些形式包括具有啮合正齿轮或其他齿轮的布置以及具有一个或多个行星齿轮组的布置。动力传递组件可以实现大的齿轮减速比，从而可以使用单个电动机器(即，马达或发电机)，并且以合适的速度操作该单个电动机器，以进行一种或多种类型的发动机启动以及产生电力。启动机-发电机装置与发动机之间的直接动力联接件可以提高系统可靠性，冷启动性能以及系统的发电量。

此外，在某些实施例中，启动机-发电机装置可具有动力传递组件，该动力传递组件自动和/或选择性地改变传动比(即，在具有不同传动比的动力流路之间的转换)。举例来说，动力传递组件可包括一个或多个自动或根据命令接合或分离的接合部件。例如，被动接合部件，例如单向离合器(例如，滚柱式离合器或楔块式离合器)，可用于实现在发动机启动方向上通过动力流路的动力传递；主动接合部件，例如摩擦离合器组件，可用于实现通过其他动力流路的动力传递。以这种方式，可以采用双向或其他离合器(或其他)构造，以利用适当的控制硬件来执行曲轴启动和发电功能。由于动力传递组件的双向特性，动力传输带装置可以仅利用单个带张紧器来实现，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动方向上提供扭矩之外，齿轮组还可以构造和布置成例如根据不同的传动比以两个不同的速度之一提供从电动机器到发动机的动力传递。速度的选择可以为动力传递组件提供附加的功能和灵活性。

在一个示例中，组合式启动机-发电机可进一步包括爪式离合器装置(dog clutcharrangement)，该爪式离合器装置具有环形且同心地布置的第一离合器、第二离合器和第三离合器，每一个离合器均具有离合器齿，这些离合器齿在相应的离合器从分离位置重新定位到接合位置时选择性地接合齿轮组。离合器可以由静定板支撑在离合器和齿轮组之间，以接收反作用力，从而使离合器具有一定程度的柔韧性。

组合式启动机-发电机还包括具有凸轮齿的凸轮板，该凸轮板可枢转以基于角位置将离合器推入接合位置。接合相应离合器的凸轮齿可相对于彼此径向和周向偏置。在一些示例中，离合器可包括开口，以在分离位置中容纳凸轮齿。

在一些示例中，组合式启动机-发电机离合器可以进一步包括拖曳离合器(dragclutch)，该拖曳离合器可以至少部分地安装在输入轴上以使电动机器减速。拖曳离合器可以由弹簧预加载，以产生预定量的拖曳力，例如大约10Nm。拖曳力的作用是在速度或方向变化期间促进同步。

每个实施方式将在下面更详细地讨论。

参考附图，将详细描述作为动力传递系统组件的示例作业车辆动力系统。从本文的讨论中将显而易见的是，所公开的系统可以有利地用于各种设置中和与各种机械一起使用。例如，现在参考图1，动力系统(或传动系统组件(drivetrain assembly))110可被包括在作业车辆100中，作业车辆100被描绘为农用拖拉机。然而，将理解，其他配置也是可能的，包括具有作业车辆100的构造，作业车辆100作为不同种类的拖拉机，或作为用于农业工业的其他方面或用于建筑和林业工业的作业车辆(例如，收割机，伐木机，平地机等)。还将理解，动力系统110的各方面也可以用于非作业车辆和非车辆应用(例如，固定位置的安装)中。

简要地，作业车辆100具有由地面接合轮104支撑的主框架或底盘102，所述地面接合轮104的至少前轮是可转向的。底盘102支撑动力系统(或装置)110和驾驶室108，在驾驶室108中提供了操作员界面和控件(例如，各种操纵杆，切换杆，按钮，触摸屏，键盘，与语音识别系统相关联的扬声器和麦克风)。

如示意性所示，动力系统110包括发动机120，集成的启动机-发电机装置130，电池140和控制器150。发动机120可以是内燃机或其他合适的动力源，该内燃机或其他合适的动力源适于经由车轮104被联接以自主地或基于来自操作员的命令推进作业车辆100。电池140可代表可用于向作业车辆100的各种系统提供电力的任何一个或多个合适的能量存储装置。

启动机-发电机装置130将发动机120联接至电池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(或发动机冷启动)模式下，启动机-发电机装置130将来自电池140的电力转换成机械动力以例如在相对冷的发动机启动期间以较高的速度驱动发动机120。在第二(或发动机热启动)模式中，启动机-发电机装置130将来自电池140的电力转换成机械动力以例如在相对发动机热启动期间以相对低的速度驱动发动机120。在第三(或增压)模式中，启动机-发电机装置130将来自电池140的电力转换为机械动力以驱动发动机120以提供发动机增压功率提升。在第四(或发电)模式中，启动机-发电机装置130将来自发动机120的机械能转换成电能以对电池140充电。关于发动机启动模式、增压模式和发电模式期间的启动机-发电机装置130的操作的其他细节如下。

如上所述，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可以被构造成经由人机界面或操作员界面(未示出)接收来自作业车辆100车载的或远离作业车辆100的各种传感器，单元和系统的输入命令并且与操作员进行交互；作为响应，控制器150生成一种或多种类型的命令，以由动力系统110和/或作业车辆100的各种系统来实施。

通常，控制器150可以被构造成具有相关联的处理器装置和存储器体系结构的计算装置，且可以被构造成液压，电动或电动液压控制器等。这样，控制器150可以被构造成针对动力系统110(和其他机器)执行各种计算和控制功能。控制器150可以与作业车辆100的各种其他系统或装置进行电子，液压或其他通信。例如，控制器150可以与作业车辆100内部的(或作业车辆100外部的)包括与动力系统110相关联的各种装置的各种致动器、传感器和其他装置进行电子或液压通信。通常，控制器150基于操作员的输入、操作条件以及存储在存储器中的例程和/或时间表来生成命令信号。例如，操作员可以经由操作员输入装置向控制器150提供输入，该操作员输入装置指示适当的模式，或者至少部分地定义控制器150选择该适当的模式所处的操作条件。在一些示例中，控制器150可以附加地或可替代地自主操作，而无需人工的输入。控制器150可以以各种已知方式与其他系统或装置(包括其他控制器)进行通信，这些已知方式包括经由CAN总线(未示出)、经由无线或液压通信装置或其他方式。

另外，动力系统110和/或作业车辆100可包括具有一个或多个电动液压控制阀(例如，电磁阀)的液压系统152，该电动液压控制阀有助于对各种车辆系统(特别是启动机-发电机装置130的各个方面)进行液压控制。液压系统152还可包括各种泵，管线，软管，导管，油箱等。液压系统152可以根据来自控制器150的信号被电激活和控制。在一个示例中，并且如下面更详细地讨论的，液压系统152可以用于接合和/或分离启动机-发电机装置130内的离合器，例如，通过基于来自控制器150的用于一个或多个离合器致动器的信号而施加和释放液压压力。也可以提供用于控制这种离合器的其他机构。

在一个示例中，启动机-发电机装置130包括动力传递组件(或变速器)132，电动机器或电动马达134以及逆变器/整流器装置136，它们中的每一个都可以根据来自控制器150的命令信号进行操作。动力传递组件132使启动机-发电机装置130能够特别是经由发动机120的曲轴(或辅助驱动轴或其他发动机动力传输元件(power transfer element))122与发动机120接合。动力传递组件132可包括一个或多个处于各种构造的齿轮组，以提供合适的动力流和齿轮减速，如下所述。动力传递组件132在两个不同的动力流动方向上可变地与电动机器134连接，使得电动机器134在发动机启动和增压模式期间作为电动马达运行，而在发电模式期间作为发电机运行。在下面讨论的一个示例中，动力传递组件132通过动力传输带装置联接到电动机器134。这种装置以及由动力传递组件132提供的多个传动比允许电动机器134在两个动力流动方向上在最佳速度和扭矩范围内操作。逆变器/整流器装置136使启动机-发电机装置130能够例如通过直接硬接线或车辆动力总线142与电池140连接。在一个示例中，逆变器/整流器装置136在发动机启动模式期间将来自电池140的交流(DC)电转换成直流(AC)电，并且在发电模式下将直流电整流为交流电。在一些实施例中，逆变器/整流器装置136可以是单独的部件，而不是被并入启动机-发电机装置130中。尽管未示出，但是动力系统110也可以包括合适的调压器，其被并入启动机-发电机装置130中或作为单独的部件。

简要地参考图2，图2示出了启动机-发电机装置130相对于发动机120的示例安装位置的简化局部等轴测视图。在该示例中，集成的启动机-发电机装置130直接并紧凑地安装到发动机120，从而不会明显地从发动机120突出(从而不会扩大发动机舱的空间范围)或干扰各种管路和接入点(例如，油管和注油口等)。值得注意的是，启动机-发电机装置130通常可以安装在发动机120上或其附近的适合于联接至发动机动力传输元件(例如，如图1所示的曲轴122)的位置。

另外地参考图3，图3是在启动机-发电机装置130的动力传递组件132和电动机器134之间的动力传输带装置200的简化示意图。应当注意，图2和3描绘了启动机-发电机装置130的一个示例物理集成或布局配置。可以提供其他布置。

动力传递组件132安装到发动机120并可以由反作用板124支撑。如图所示，动力传递组件132包括：第一动力传输元件133，该第一动力传输元件133可旋转地联接至发动机120的合适的驱动元件(例如，图1的曲轴122)；和呈轴形式的第二动力传输元件135，其在动力传递组件132的与第一动力传输元件133相对的相对侧上延伸。类似地，电动机器134安装在发动机120上，并包括另一个动力传输元件137。

动力传输带装置200包括布置在动力传递组件132的第二动力传输元件135上的第一带轮210、布置在电动机器134的动力传输元件137上的第二带轮220和可旋转地连接第一带轮210和第二带轮220以共同旋转的带230。如下面更详细地描述的，在发动机启动模式期间，电动机器134拉动带230以使带轮210、220沿第一时钟方向D1旋转，以驱动动力传递组件132(从而驱动发动机120)；在增压模式期间，电动机器134拉动带230以使带轮210、220在第二时钟方向D2上旋转，以驱动动力传递组件132(从而驱动发动机120)；在发电模式下，动力传递组件132使发动机120拉动带230并使带轮210、220沿第二时钟方向D2旋转以驱动电动机器134。

作为双向配置的结果，动力传输带装置200可仅包括单个带张紧器240，以沿两个方向D1，D2向带230的单侧施加张力。使用单个带张紧器240来张紧带230是有利的，因为与需要多个带张紧器的设计相比，它减少了零件并且减少了复杂性。如下所述，双向配置和相关联的简化的动力传输带装置200通过动力传递组件132中的齿轮组的双向特性来实现。另外，第一和第二滑轮210、220的周长的不同可提供动力传递组件132和电动机器134之间的传动比的变化。在一个示例中，动力传输带装置200可提供3∶1-5∶1之间的传动比，尤其是4∶1的比例。

在一个示例中，图4描绘了可以在启动机-发电机装置130中实现的动力传递组件132的发动机侧等轴测视图。如图所示，动力传递组件132包括具有可旋转壳体元件303的壳体302，在该示例中，该可旋转壳体元件303用作动力传递组件132的动力传输元件，并与发动机120的相应动力传输元件(例如，曲轴122)接合。固定的壳体安装件304将壳体302支撑在发动机120上(图4中未显示)。在该示例中，壳体安装件304包括三个支撑腿，其第一端从壳体302的与发动机120相对的一侧延伸，第二端安装至发动机120(图4中未示出)。

在图5的剖视图中另外示出了动力传递组件132。如图所示，动力传递组件132可以被认为是具有环形壳体302的单元，环形壳体302构造成容纳动力传动组件132的各个部件。在图5的视图中，动力传递组件132的第一侧306朝向电动机器134，并且动力传递组件132的第二侧308朝向发动机120。壳体302还包括定位在可旋转壳体元件303和壳体安装件304之间的固定的壳体元件305。壳体安装件304和固定的壳体元件305相对于可旋转壳体元件303定位在轴承307上，该轴承307能够在操作期允许相对旋转。

在第一侧306处，动力传递组件132包括输入轴310，该输入轴310联接至电动机器134(例如，经由动力传输带装置200)。在一些示例中，输入轴310可以直接连接至以上参照图1和图2描述的动力传输元件135；但是，在另外的示例中，输入轴310可以通过诸如凸缘或凸台的中间部件而被联接。应当注意，尽管将轴310描述为“输入”轴，但是如下所述，根据模式，其可以将动力传递到动力传递组件132中和传递来自动力传递组件132的动力。输入轴310通常延伸穿过动力传递组件132以限定旋转主轴线300。

动力传递组件132通常包括行星齿轮组320。如下所述，行星齿轮组320是两级行星齿轮组，并且通常使动力传递组件132与电动机器134(例如，经由动力传输带装置200)和发动机120(例如，经由联接至发动机120的曲轴122的直接联接件)接合。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。尽管下面描述了行星齿轮组320的一个示例构造，但是其他实施例可以具有不同的构造。

另外参考图6，其是图5的一部分的近视图。行星齿轮组320包括安装为用于在输入轴310上旋转的第一级太阳齿轮322。齿轮322包括多个齿或花键，这些齿或花键与围绕第一级太阳齿轮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包括单行圆周排布的一个或多个行星齿轮，尽管其他实施例可以包括径向堆叠的多行，且每个行具有奇数个行星齿轮。

第一级行星齿轮324由第一级行星齿轮架326支撑，该第一级行星齿轮架326围绕第一级太阳齿轮322以及输入轴310，并且至少部分地由径向延伸且轴向面对的第一和第二承载板328、330形成。第一级承载板328、330包括一排安装位置，以用于容纳延伸通过并支撑第一级行星齿轮324以旋转的轴。这样，在这种布置中，每个行星轴分别为每个第一级行星齿轮324形成单独的旋转轴线，并且第一级行星齿轮架326使一组第一级行星齿轮324能够共同绕第一级太阳齿轮322旋转。

齿轮组320进一步包括围绕第一级太阳齿轮322和第一级行星齿轮324的齿圈332。该齿圈332包括与第一级行星齿轮324的齿啮合的径向内齿。这样，第一级行星齿轮324在第一级太阳齿轮322和齿圈332之间延伸并与之啮合。在一些实施例中，齿圈盖333可以安装在齿圈332内部。齿圈盖333用于将齿轮组320至少部分地封闭在壳体302内。

实际上，齿圈332与可旋转壳体元件303成一体，该壳体元件303如上所述定位在轴承307上以相对于固定的壳体安装件304旋转。相对于行星齿轮组320，齿圈332可以用作相对于发动机120的动力传输元件133。特别地，齿圈332包括多个城堡形构件336，其围绕面向发动机120的轴向表面的圆周轴向地延伸。齿圈336将齿圈332接合并且可旋转地固定到发动机120的曲轴122。齿圈332可以被认为是动力传递组件132的输出元件。然而，类似于输入轴310，齿圈332可以在两个动力流动方向上接收旋转输入。

齿轮组320进一步包括第二级太阳齿轮340，该第二级太阳齿轮通常为中空且圆柱形，在第一端和第二端342、344之间延伸并围绕输入轴310。第一级行星齿轮架326具有花键，该花键在靠近第一端342的位置处与第二级太阳齿轮340接合或以其他方式固定到第二级太阳齿轮340。另外，第二级太阳齿轮340可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由第二级行星齿轮架348支撑，第二级行星齿轮架348由第一和第二承载板350、352形成。第二级行星齿轮346被定位成与齿圈332另外啮合。第二级行星齿轮346均具有在两个承载板350、352之间延伸的轴，该轴使每个行星齿轮346能够相对于行星齿轮架348绕各自的轴旋转。这样，第二级行星齿轮346位于第二级太阳齿轮340和齿圈332之间并与它们啮合。在一些示例中，每个第二级行星齿轮346具有与每个相应的第一级行星齿轮324不同数量的齿，而在其他示例中，每个第二级行星齿轮346具有与每个相应的第一级行星齿轮328相同的齿数。

如现在将更详细描述的，动力传递组件132另外包括离合器装置360，该离合器装置360构造成选择性地接合和分离行星齿轮组320的各个部件，以改变通过动力传递组件132的动力流。

通常，离合器装置360包括凸轮致动器或板370，致动器组件380，第一(或低挡)离合器390，第二(或中挡)离合器400，第三(或高挡)离合器410，以及如下所述，每个离合器390、400、410可在接合位置和分离位置之间切换。这样，离合器390、400、410可被认为是“变速”离合器，其被主动致动以改变动力传递组件132内的动力流。

在一个示例中，致动器组件380操作以使凸轮板370枢转，这继而在静定板420的支撑下选择性地将离合器390、400、410从分离位置移动到接合位置，以使其与齿轮组320接合。尽管未示出，但是可以设置一个或多个弹簧以在不处于接合位置时保持离合器390、400、410的位置和/或在随后重新定位凸轮板370时将离合器390、400、410返回至分离位置。例如，第一弹簧(未示出)位于低挡离合器390和静定板420之间，第二弹簧(未示出)位于中挡离合器400和静定板420之间，第三弹簧(未示出)位于高挡离合器410和静定板420之间，以在分离位置偏压离合器390、400、410远离静定板420。实际上，离合器390、400、410中的每一个均作为“凸轮致动，弹簧释放”装置操作。在一些示例中，离合器装置360可以进一步包括拖曳离合器440，该拖曳离合器440也影响通过动力传递组件132的动力流。如下面在对离合器装置360的其他方面进行讨论之后更详细地描述的那样，拖曳离合器440可以被认为是被动离合器。

如示意性地示出，齿轮组320包括多个接合元件430、432、434，其使得齿轮组320的各个部件与离合器390、400、410之间能够相互作用。通常，如下所述，接合元件430、432、434被构造成与离合器390、400、410相互作用的狭槽、锁或凹穴。在一些示例中，接合元件430、432、434中的一个或多个可以是双向的，具有两个倾斜的壁或两个垂直壁，或者接合元件430、432、434中的一个或多个可以被设计为具有单个取向，例如，具有与垂直壁相对的倾斜壁。

第一接合元件430可以是第二级行星齿轮架348上的一个或多个狭槽或锁的形式。第一接合元件430如下文所讨论的那样操作以容纳低挡离合器390的一部分，从而将第二级行星齿轮架348锁定到固定的壳体元件305，即，将第二级行星齿轮架348固定并防止旋转。

第二接合元件432可以是第二级太阳齿轮340上的一个或多个狭槽或锁的形式。第二接合元件432如下文所讨论的那样操作以容纳中挡离合器400的一部分，以便将第二级太阳齿轮340锁定到固定的壳体元件305，即，将第二级太阳齿轮340固定并防止旋转。

第三接合元件434被构造成选择性地经由输入轴310使得第一级太阳齿轮322与第二级太阳齿轮340联接和分离。在一个示例中，第三接合元件434包括可在第一位置和第二位置之间重新定位的个或多个变速或滑动元件，该第一位置使第二级太阳齿轮340相对于输入轴310(该输入轴310旋转地联接到第一级太阳齿轮322)独立旋转，该第二位置使得第二级太阳齿轮340与输入轴310(从而第一级太阳齿轮322)连接从而共同旋转。如下面更详细地讨论的，将高挡离合器410致动到接合位置将第三接合元件434移动到第二位置，使得第二级太阳齿轮340经由输入轴310锁定到第一级太阳齿轮322。当高挡离合器410返回到分离位置时，第三接合元件434返回到第一位置(例如，借助弹簧)，使得第二级太阳齿轮340与第一级太阳齿轮322和输入轴310分离。

简要地参考图7，其是从动力传递组件132移除的凸轮板370的等轴测视图。如图所示，凸轮板370通常为盘形或环形，其具有限定了外周374和中心安装孔375的第一面371和第二面372。凸轮板370安装在动力传递组件132内，并且构造成绕着与主轴的主轴线同轴的轴线枢转适当的范围，例如大约30°。凸轮板370在指定的圆周和径向位置处包括一系列凸轮齿376、377、378，以根据凸轮板370的角位置在轴向方向上选择性地与离合器390、400、410相互作用。在该示例中，凸轮齿376、377、378包括：第一行凸轮齿376，其在共同的径向距离处位于第一圆周行中，该第一行凸轮齿与低挡离合器390相互作用；第二行凸轮齿377，其在共同的径向距离处位于第二圆周行中，该第二行凸轮齿与中挡离合器400相互作用；以及第三行凸轮齿378，其在共同的径向距离处位于第三圆周行中，该第三行凸轮齿与高挡离合器410相互作用。如图所示，成行的凸轮齿376、377、378相对于其他成行的齿376、377、378具有各自的圆周位置。换句话说，各行中的凸轮齿376、377、378与其他行中的凸轮齿376、377、378径向地偏移。以这种方式，凸轮板370可以被定位成选择性地接合各个离合器390、400、410，如下面更详细地描述的。在一些示例中，每个齿376、377、378可以具有促进与相应的离合器390、400、410接合和分离的形状。例如，每个齿376、377、378相对于凸轮板370的面371可以具有一个倾斜的侧面和一个大致垂直的侧面。倾斜的侧面提供了更平滑的运动，尤其是在分离时。此外，每个凸轮齿376、377、378可以具有相对干坦的顶表面，该顶表面提供了更大的表面以与离合器390、400、410接合，如下所述。

简要地，再次参考图6，凸轮板370可以由致动器组件380枢转。在一个示例中，致动器组件380包括从凸轮板370的第二面372延伸并终止在活塞元件384中的凸缘382，该活塞元件384定位在缸体元件386内。致动器组件380的缸体元件386在靠近壳体安装件304的位置处被布置在固定的壳体元件305中，并且流体地联接至液压回路(未示出)，该液压回路具有液压源、控制阀、泵和可操作地联接至控制器150的其他部件。通过改变缸体元件386中的液压，活塞元件384被重新定位，进而用于重新定位凸轮板370。因此，可通过基于来自控制器150的命令通过液压回路改变缸体元件386中的流体压力来控制致动器组件380。以此方式，控制器150可以命令凸轮板370的位置以实现期望的操作模式。可以提供其他类型的致动器组件以重新定位凸轮板370，包括线性致动器。

现在参考图8，图8是从动力传递组件132卸下的离合器390、400、410的等轴测视图。在一个示例中，离合器390、400、410可以被认为是“爪式”型离合器。如图所示，离合器390、400、410通常构造为同心环。低挡离合器390是最大的，并且由限定离合器环基部395的第一和第二面391、392以及外圆周和内圆周393、394形成。中挡离合器400位于低挡离合器390和高挡离合器之间，中挡离合器400由限定离合器环基部405的第一和第二面401、402以及外圆周403和内圆周404形成。高挡离合器410是最小的，径向布置在中挡离合器400的内部，并且由限定离合器环基部415的第一和第二面411、412以及外圆周413和内圆周414形成。离合器390、400、410可共同安装在从固定的壳体元件305延伸的主轴上并构造成分别轴向移动，但在圆周和径向尺寸上保持静止。

每个离合器390、400、410还限定了一系列离合器齿396、406、416，该离合器齿396、406、416从环基部395、405、415的相应的第一离合器面391、401、411和环基部395、405、415的离合器开口397大体上垂直地延伸，每个离合器齿在周向上邻近离合器齿396、406、416中的相应一个。在该实施例中，为每个离合器390、400、410设置四个离合器齿396、406、416和四个离合器开口397、407、417。其他实施例可具有更多或更少数量的齿和/或开口。离合器齿396、406、416在相应的齿396、406、416与基部395、405、415的相交处可具有略微的斜面或倾斜的形状，这有助于离合器390、400、410的接合和分离。

在一个实施例中，离合器390、400、410中的每个可由单片材料形成，该单片材料经过冲压以形成离合器齿396、406、416和离合器开口397、407、417。在下面更详细地描述，冲压过程使得能够实现爪式离合器390、400、410，其中：1)离合器齿396、406、416构造成接合齿轮组320；2)齿396、406、416的形状提供有助于接合的斜面；3)开口397、407、417在分离时为凸轮板370提供间隙；和4)每个离合器390、400、410的结构使得能够在操作期间分担负载。

在此示例中，低挡离合器390的离合器齿396和离合器开口397与中挡离合器400的相应离合器齿406和离合器开口407通常径向对准，该中挡离合器400的离合器器406和离合器开口407继而通常与高挡离合器410的相应离合器齿416和离合器开口417径向对准。如下所述，离合器390、400、410受到支撑，使得离合器390、400、410可以具有一定程度的灵活性，以适应动力传递组件132内的相对运动。

如上所述，离合器390、400、410通常同心地布置并且旋转固定。然而，每个离合器390、400、410被布置成由于同心布置而通过凸轮板370轴向地从分离位置移位到接合位置，并且随后返回到分离位置。在接合位置，被换挡的离合器390、400、410的离合器齿396、406、416选择性地接合齿轮组320。换句话说，凸轮板370具有：其中凸轮齿376、377、378被离合器开口397、407、417容纳的角位置，该角位置与分离的离合器位置相对应；和其他角位置，在这些其他角位置中，凸轮齿376、377、378接触选定离合器390、400、410的相应第二面392、402、412，以将相应的离合器390、400、410轴向推入接合位置，以使相应的离合器齿396、406、416与齿轮组320的接合元件430、432、434接合以改变动力流。下面将提供其他详细信息和操作示例。

现在参考图9，图9是从动力传递组件132移除的静定板420的等轴测图。静定板420大致呈圆盘状，其第一面421朝向齿轮组320定向，并且第二表面422朝向离合器390、400、410定向。静定板420在指定的径向和圆周位置处成排地限定多个狭槽424、425、426。特别地，静定板420包括：周向第一行狭槽424，其定位成当低挡离合器390处于接合位置时容纳低挡离合器390的离合器齿396；周向第二行狭槽425，其定位成在中挡离合器400处于接合位置时容纳中挡离合器400的离合器齿406；和周向第三行狭槽426，其定位成当高挡离合器410处于接合位置时容纳高挡离合器410的离合器齿416。在操作期间，静定板420是静止的，没有旋转或轴向运动。如下面更详细地描述的，静定板420用于接受由离合器390、400、410与齿轮组320的接合元件430、432、434之间的接合产生的反作用载荷。这也使离合器390、400、410能够具有一定程度的柔性。

如上文所介绍，动力传递组件132可以***作以选择性地以四种不同模式中的一种起作用，包括：第一或发动机冷启动模式，其中动力传递组件132以第一传动比将动力从电池140传递到发动机120；第二或发动机热启动模式，其中动力传递组件132以第二传动比将动力从电池140传递至发动机120；第三或增压模式，其中动力传递组件132以第三传动比将动力从电池140传递至发动机120；以及发电模式，其中动力传递组件132以第四传动比将动力从发动机120传递至电池140，在该示例中，该第四传动比等于第三传动比。相比之下，发动机启动模式是相对较低的速度和相对较高的扭矩输出，而增压和发电模式是相对较高的速度和相对较低的扭矩输出。这样，动力传递组件132和动力传输带装置200是双向的，并且具有不同的传动比，以根据模式沿不同的动力流动方向和沿着不同的动力流路传输动力。下面参考图10-13描述不同模式下的动力流路，其中提供箭头以示意性地表示动力流。

现在参考图10，该图是在发动机冷启动模式下的动力传递组件132的图示，并标注有代表动力流路的箭头。在下面的讨论中，另外参考图7-9以及图14，图14是处于发动机冷启动模式的动力传递组件132的一部分的截面图。

在该示例中，由控制器150命令的致动器组件380用于将凸轮板370枢转到第一角位置。在该位置，凸轮板370的第一凸轮齿376接合低挡离合器390的第二面392，以将低挡离合器390移动到接合位置。同样在第一角位置，凸轮板370的第二凸轮齿377被容纳在中挡离合器400的开口407内，并且凸轮板370的第三凸轮齿378被容纳在高挡离合器410的开口417内，从而导致中挡离合器400和高挡离合器410保持在分离位置。由于凸轮板370的第一凸轮齿376接合低挡离合器390的第二面392，因此低挡离合器390被轴向朝着齿轮组320推压。当低挡离合器390沿该方向被推压时，低挡离合器390的离合器齿396延伸通过静定板420中的第一狭槽424并进入第二级行星齿轮架348上的第一接合元件430，从而导致低挡离合器390的接合位置。在分离位置中，中挡离合器400的离合器齿406和高挡离合器410的离合器齿416可以至少部分地定位在静定板420的槽425、426内，尽管在一些实施例中，分离的离合器400、410的离合器齿406、416也可以完全保持在静定板420的外部。

离合器齿396穿过静定板420定位到第二级行星齿轮架348的第一接合元件430中的作用是固定并防止第二级行星齿轮架348旋转。在该位置，静定板420通过接收来自第二级行星齿轮架348的反作用力来支撑低挡离合器390。图14的视图具体描绘了凸轮板370的凸轮齿376轴向地移动低挡离合器390，使得离合器齿396延伸通过静定板420的狭槽424并进入第二级行星齿轮架348的接合元件430。虽然在图14中不可见，但是凸轮板370的凸轮齿377、378被中挡离合器和高挡离合器400、410中的开口407、417容纳，使得这些离合器400、410保持分离。

当第二级行星齿轮架348固定时，动力传递组件132可在发动机冷启动模式下运行。在发动机冷启动模式中，发动机120可以最初是不活动的，并且作业车辆100的驾驶室108中的操作者对点火进行激活使电动机器134通电以作为马达运行。特别地并且另外参考图3，电动机器134在第一时钟方向D1上旋转带轮220，从而在第一时钟方向D1上驱动带230和带轮210。带轮210沿第一时钟方向D1驱动元件135，从而驱动输入轴310。输入轴310的旋转驱动第一级太阳齿轮322的旋转，并且第一级太阳齿轮322的旋转继而又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架326，如上所述，该第一级行星齿轮架326与第二级太阳齿轮340进行花键连接。结果，第一级行星齿轮架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。如上所述，第二级行星齿轮架348由低挡离合器390固定。这样，第一级行星齿轮和第二级行星齿轮324、346的旋转操作以驱动齿圈332。动力流路中的第一级行星齿轮和第二级行星齿轮324、346在径向方向上是奇数(例如1)，相对于在第一时钟方向D1上旋转的第一级太阳齿轮和第二级太阳齿轮322、340，第一级行星齿轮和第二级行星齿轮324、346在相反方向(例如，第二时钟方向D2)驱动齿圈332。如上所述，齿圈332用作动力传输元件133，以与发动机120的曲轴122对接以驱动并促进发动机启动。实际上，在发动机冷启动模式期间，动力传递组件132以太阳齿轮输入、齿圈输出的配置进行操作。

在一个示例中，动力传递组件132在发动机冷启动模式的动力流动方向上提供15∶1的传动比。在其他实施例中，可以提供其他传动比(例如10∶1至30∶1)。考虑到来自动力传输带装置200的4∶1的传动比，在发动机冷启动模式期间，对于在电动机器134发动机120之间的启动机-发电机装置130，可以实现最终的60∶1的传动比(例如，大约40∶1至大约120∶1)。这样，例如，如果电动机器134以10,000RPM旋转，则发动机120的曲轴122以大约100-150RPM旋转。在一个示例中，动力传递组件132可以将大约3000Nm的扭矩传递到发动机120。因此，电动机器134可以具有正常的操作速度，其具有相对较低的速度和较高的扭矩输出以用于发动机冷启动。

现在参考图11，图11是动力传递组件132的类似于图5的局部剖视图，且标注有动力流动方向箭头。图11的动力流箭头特别描绘了动力传递组件132在发动机热启动模式下的操作。

在该示例中，由控制器150命令的致动器组件380用于将凸轮板370枢转到第二角位置。在该位置，凸轮板370的第二凸轮齿377接合中挡离合器400的第二面402，以将中挡离合器400至于接合位置。同样在第二角位置，凸轮板370的第一凸轮齿376被容纳在低挡离合器390的开口397内，并且凸轮板370的第三凸轮齿378被容纳在高挡离合器410的开口417内，从而导致低挡离合器390和高挡离合器410保持在分离位置。由于凸轮板370的第二凸轮齿377与中挡离合器400的第二面402接合，因此中挡离合器400被压向齿轮组320。当中挡离合器400在该方向上被推压时，中挡离合器400的离合器齿406延伸穿过静定板420中的第二狭槽425，并进入第二级太阳齿轮340上的第二接合元件432，从而导致中挡离合器400的接合位置。在分离位置，离合器低挡离合器390的齿396和高挡离合器410的离合器齿416可至少部分地定位在静定板420的槽424、426内，尽管在一些实施例中，分离的离合器390、410的离合器齿396、416可以完全保持在静定板420的外部。

中挡离合器400的离合器齿406穿过静定板420定位到第二级太阳齿轮340的第二接合元件432中的作用是固定并防止第二级太阳齿轮340旋转。在该位置，静定板420起到接收来自第二级太阳齿轮340的反作用力的作用。另外，由于第一级行星齿轮架326被花键连接至第二级太阳齿轮340，因此中挡离合器400的接合也操作以使第一级行星齿轮架326固定。

在发动机热启动模式下，发动机120可以最初是不活动的或活动的。无论如何，控制器150对电动机器134进行通电以作为电动马达运行。特别地并且另外参考图3，电动机器134在第一时钟方向D1上旋转带轮220，从而在第一时钟方向D1上驱动带230和带轮210。带轮210沿第一时钟方向D1驱动元件135，从而驱动输入轴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的旋转也使第一级太阳齿轮322旋转。第一级太阳齿轮322的旋转继而又驱第一级行星齿轮324的旋转。由于第一级行星齿轮架326和第二级太阳齿轮340被固定，因此第一级行星齿轮324的旋转驱动齿圈332的旋转。

由于动力流路中的第一级行星齿轮324的数量在径向方向上是奇数(例如1)，所以相对于输入轴310和沿第一时钟方向D1旋转的第一级太阳齿轮322，第一级行星齿轮324在相反的方向(例如，第二时钟方向D2)驱动齿圈332。如上所述，齿圈332用作动力传输元件133，以与发动机120的曲轴122对接以驱动并促进发动机启动。实际上，在发动机热启动模式期间，动力传递组件132以太阳齿轮输入、齿圈输出的配置进行操作，尽管与使用第二级行星齿轮326的冷机启动模式相比，以与第一级行星齿轮和第二级行星齿轮324、346的混合传动比相反的较比传动比进行操作。

在一个示例中，动力传递组件132在发动机热启动模式的动力流动方向上提供4∶1的传动比。在其他实施例中，可以提供其他传动比(例如3∶1至7∶1)。考虑到来自动力传输带装置200的4∶1的传动比，在发动机热启动模式期间，对于在电动机器134发动机120之间的启动机-发电机装置130，可以实现最终的16∶1的传动比(例如，大约12∶1至大约28∶1)。这样，例如，如果电动机器134以10,000RPM旋转，则发动机120的曲轴122以大约600-700RPM旋转。在一示例中，用于发动机120的动力传递组件132的扭矩输出为大约400-600Nm。因此，电动机器134可以因此具有正常的运行速度，其具有相对较低的速度和较高的扭矩输出以用于发动机启动或增压。

参考图12，其是动力传递组件132的类似于图5的局部剖视图，并标注有动力流动方向箭头。图12的动力流箭头特别描绘了动力传递组件132在增压模式下的操作。

在该示例中，由控制器150指令的致动器组件380用于将凸轮板370枢转到第三角位置。在该位置，凸轮板370的第三凸轮齿378接合高挡离合器410的第二面412，以将高挡离合器410置于接合位置。同样在第三角位置，凸轮板370的第一凸轮齿376被容纳在低挡离合器390的开口397内，并且凸轮板370的第二凸轮齿377被容纳在中挡离合器400的开口407内，从而导致低挡离合器390和中挡离合器400保持在分离位置。由于凸轮板370的第三凸轮齿378与高挡离合器410的第二面412接合，因此高挡离合器410被压向齿轮组320。当高挡离合器410在该方向上被推压时，高挡离合器410的离合器齿416延伸穿过静定板420中的第三狭槽426，并进入第三接合元件434，从而导致高挡离合器410的接合位置。如上所述，第三接合元件434被高挡离合器410接合起到将第二级太阳齿轮340锁定到第一级太阳齿轮322的作用。在分离位置，低挡离合器390的离合器齿396和中挡离合器400的离合器齿406可以至少部分地定位在静定板420的狭槽424、425内，尽管在一些实施例中，分离的离合器390、400的离合器齿396、406可完全保持在静定板420的外部。

由于第二级太阳齿轮340和第一级太阳齿轮322被锁定以共同旋转，所以动力传递组件132可以在增压模式下操作。在增压模式中，发动机120可以最初是启动的，并且控制器150对电动机器134进行通电以操作为电动马达。特别地并且另外参考图3，电动机器134在第二时钟方向D2上旋转带轮220，从而在第二时钟方向D2上驱动带230和带轮210。带轮210在第二时钟方向D2上驱动元件135，从而驱动输入轴310。输入轴310的旋转驱动第一级太阳齿轮322的旋转，并且第一级太阳齿轮322的旋转又驱动第二级太阳齿轮340的旋转，从而导致第一级太阳齿轮322、第二级太阳齿轮340、第一级行星齿轮架326、第一级行星齿轮324、第二级行星齿轮架348和第二级行星齿轮346作为一个单位与输入轴310一起围绕旋转轴线300整体旋转以驱动齿圈332。因为行星齿轮组320的其他部件与输入轴310一起旋转，因此齿圈332在相同的第二时钟方向D2上被驱动。如上所述，齿圈332用作动力传输元件133以与发动机120的曲轴122对接以驱动发动机120。实际上，在增压模式期间，动力传递组件132以太阳齿轮输入、齿圈输出的配置进行操作。

在一个示例中，动力传递组件132在增压模式的动力流动方向上提供1∶1的传动比。在其他实施例中，可以提供其他传动比。考虑到来自动力传输带装置200的4∶1的传动比，在增压模式期间，对于在电动机器134和发动机120之间的启动机-发电机装置130，可以实现最终的4∶1的传动比。这样，例如，如果电动机器134以10,000RPM旋转，则发动机120的曲轴122以大约2500RPM旋转。因此，电动机器134可因此具有正常运行速度，同时向发动机120提供适当的增压速度。

参考图13，该图是动力传递组件132的类似于图5的剖视图，且标注有动力流动方向箭头。图13的动力流箭头特别描绘了动力传递组件132在发电模式下的操作。

在该示例中，由控制器150命令的致动器组件380的功能是将凸轮板370枢转到第三角位置。如上所述，在该位置，凸轮板370的第三凸轮齿378接合高挡离合器410的第二面412，使得高挡离合器410被接合并且低挡离合器390和中挡离合器400被分离。当高挡离合器410接合时，高挡离合器410的离合器齿416延伸穿过静定板420中的第三狭槽426并进入第三接合元件434，并且第三接合元件434用于将第二级太阳齿轮340锁定到第一级太阳齿轮322。

由于第二级太阳齿轮340和第一级太阳齿轮322被锁定以共同旋转，因此动力传递组件132可以在发电模式下运行。在发动机启动模式和/或增压模式之后，发动机120开始加速以超过动力传递组件132提供的转速，并且电动机器134被命令减速并停止向动力传递组件132提供扭矩。当发动机120已经稳定到足够的速度并且电动机器134已经充分减速或停止时，如上所述，高挡离合器410被接合以在发电模式下操作动力传递组件132。

在发电模式中，发动机120使曲轴122和与齿圈332接合的动力传输元件133旋转，从而沿第二时钟方向D2驱动齿圈332。齿圈332驱动第一级行星齿轮324和第二级行星齿轮346，它们分别驱动第一级太阳齿轮322和第二级太阳齿轮340。

由于第一级太阳齿轮322接合到第二级太阳齿轮340，所以第一级太阳齿轮322和第二级太阳齿轮340的旋转被传递到输入轴310。因此，随着齿圈332沿第二时钟方向D2旋转，输入轴310被驱动，并且以相同的旋转速率类似地沿第二时钟方向D2旋转。如上所述，输入轴310经由动力传输带装置200与电动机器134连接并在第二时钟方向D2上向电动机器134提供输出动力。实际上，在发电模式期间，动力传递组件132以齿圈输入、太阳齿轮输出的构造进行操作。

在一个示例中，动力传递组件132在发电模式的动力流动方向上提供1∶1的传动比。在其他实施例中，可以提供其他传动比。考虑到来自动力传输带装置200的4∶1的传动比，在发电模式期间，对于在电动机器134和发动机120之间的启动机-发电机装置130，可以实现4∶1的传动比。结果，电动机器134因此可以在两个动力流动方向上具有正常的运行速度，并且在发电期间具有相对低的扭矩输出。

如现在将描述的，动力传递组件132可以进一步被构造成促进模式之间的转换，特别是通过使电动机器134减速来促进。现在参考图15，其是根据一个示例的图5的一部分的更近更详细的视图。图15中的视图具体描绘了拖曳离合器或同步离合器440。如图所示，拖曳离合器440位于输入轴310与安装在齿圈332上的齿圈盖333之间。特别地，拖曳离合器440包括：轴板446，其安装在输入轴310上且与输入轴310一起旋转。拖曳离合器440还包括一个或多个彼此平行的盖板444，这些盖板444安装在齿圈盖333上。在该示例中，轴板446安装在上述盖板444之间。可提供弹簧(示意性地示出)448以将盖板444和轴板446推挤在一起，使得板444、446具有摩擦接合。该摩擦接合在输入轴310和齿圈332之间(并且因此在电动机器134和发动机120之间)产生拖曳力。

因为电动机器134通常以比发动机120更高的速度运动，所以拖曳离合器440通常操作以降低电动机器134相对于发动机120的速度以实现同步。这促进了模式之间的转换，特别是在发动机冷启动模式和发动机热启动模式之间，在发动机热启动模式和增压模式之间以及在增压模式和发电模式之间的转换。

拖曳离合器440的板444、446之间的摩擦接合(特别是弹簧448的力)可以根据需要或期望以指定量的力被预设或“预加载”以提供适当的量的拖曳力。尽管可以提供其他拖曳力，但是示例拖曳力可以是例如10Nm。在一实施例中，离合器390、400、410与齿轮组320的接合可导致齿轮组320压在拖曳离合器440上，从而增加拖曳力以进一步降低电动马达速度并促进更快的过渡。

因此，已经描述了包括集成的启动机-发电机装置的车辆电气系统的各种实施例。装置中可能包含各种传递组件，因此减少了系统占用的空间。动力传递组件可提供多种速度或传动比，以及多种速度/多种传动比之间的过渡。可以使用一个或多个离合器装置来在两个动力流动方向上将扭矩选择性地施加到动力传递组件的齿轮组。与发动机轴的直接机械接合减少了复杂性并提高了系统的可靠性。在动力传递组件中使用行星齿轮组可在紧凑的空间范围内提供较高的齿轮减速和扭矩容量，并减少反冲。由于动力传递组件的双向特性，动力传输带装置可以仅利用单个带张紧器来实现，从而提供相对紧凑和简单的组件。另外，通过使用动力传送带装置(其中带和带轮联接在一起并在电动机器和动力传递组件之间传输动力，而不是直接将电动机器连接和联接到动力传递组件)，可以将电动机器安装成与动力传递组件隔开，从而可以更好地将发动机安装在车辆发动机舱中。另外，通过使用带和带轮将电动机器连接至动力传递组件，可以获得附加的传动比(例如4∶1的传动比)。上面讨论的实施例包括双行星齿轮组、太阳齿轮输入、齿圈输出的配置以提供发动机热启动模式和发动机冷启动模式，以及齿圈输入、太阳齿轮输出的配置以提供发电模式。这样，可以提供四模式组件。

如上所述，爪式离合器装置为离合器提供一定程度的灵活性，以在相对紧凑和坚固的组件中改变动力流路。凸轮装置与爪式离合器装置协作，以可靠且相对简单的方式基于角位置将离合器从分离位置重新定位到接合位置。在一些示例中，组合式启动机-发电机离合器可进一步包括拖曳离合器，该拖曳离合器的作用是促进速度或方向改变期间的同步。

此外，提供了以下示例，其编号为便于参考。

1.一种用于具有发动机的作业车辆的组合式启动机-发电机装置，该启动机-发电机装置包括：电动机器；齿轮组，其构造成接收来自电动机器和发动机的旋转输入，并沿第一动力流动方向和第二动力流动方向联接电动机器和发动机，该齿轮组构造成沿第一动力流动方向至少以第一传动比，第二传动比和第三传动比中的一个操作，以及沿第二动力流动方向至少以第四传动比操作；离合器装置，其具有至少一个离合器，所述至少一个离合器选择性地联接到齿轮组，以沿第一动力流动方向实现第一传动比、第二传动比和第三传动比，并沿第二动力流动方向实现第四传动比；和凸轮板，其被构造成将所述至少一个离合器从其中所述至少一个离合器与齿轮组分离的分离位置转换到其中所述至少一个离合器联接至齿轮组的接合位置。

2.根据示例1所述的组合式启动机-发电机装置，其中，所述凸轮板为具有第一面和第二面的大致盘形，所述凸轮板包括多个凸轮齿，所述多个凸轮齿从第一面延伸以与所述至少一个离合器接合并将所述至少一个离合器从分离位置转换到接合位置。

3.根据示例2所述的组合式启动机-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一个选择性地在接合位置和分离位置之间重新定位，并且

其中，所述多个凸轮齿包括：至少一个第一凸轮齿，其定位在凸轮板上以选择性地将第一离合器接合到接合位置中；以及至少一个第二凸轮齿，其定位在凸轮板上以选择性地将第二离合器接合到接合位置中。

4.根据示例3所述的组合式启动机-发电机装置，其中，所述凸轮板构造成在一角位置范围的区间内枢转，其中，在第一角位置处，所述至少一个第一凸轮齿接合第一离合器，并且第二离合器相对于所述至少一个第二凸轮齿保持分离，并且在第二角位置处，所述至少一个第二凸轮齿接合第二离合器，并且第一离合器相对于所述至少一个第一凸轮齿保持分离。

5.根据示例4所述的组合式启动机-发电机装置，其中，所述至少一个第一凸轮齿相对于所述至少一个第二凸轮齿径向地和周向地偏移。

6.根据示例5所述的组合式启动机-发电机装置，其中，

其中，所述至少一个离合器进一步包括第三离合器，该第三离合器选择性地在接合位置和分离位置之间重新定位，以及

其中，所述多个凸轮齿还包括至少一个第三凸轮齿，其定位在凸轮板上以选择性地将第三离合器接合到接合位置中。

7.根据示例6所述的组合式启动机-发电机装置，

其中，所述至少一个第三凸轮齿相对于所述至少一个第一凸轮齿和所述至少一个第二凸轮齿径向地和周向地偏移，以及

其中，凸轮板在第三角位置处被构造成：使得所述至少一个第三凸轮齿接合第三离合器，并且第一离合器和第二离合器相对于所述至少一个第一凸轮齿和所述至少一个第二凸轮齿保持分离。

8.根据示例7所述的组合式启动机-发电机装置，其中，还包括致动器组件，所述致动器组件联接至所述凸轮板并且构造成使凸轮板在第一角位置、第二角位置和第三角位置之间枢转。

9.根据示例7所述的组合式启动机-发电机装置，其中，离合器装置是爪式离合器装置，并且第一离合器、第二离合器和第三离合器在分离位置中同心地布置，使得第二离合器定位在第一离合器中和第三离合器定位在第二离合器中。

10.根据示例9所述的组合式启动机-发电机装置，其中，第一离合器包括第一环基部和从所述第一环基部延伸的至少一个第一离合器齿，并且第二离合器包括第二环基部和从第二环基部延伸的至少一个第二离合器齿，并且第三离合器包括第三环基部和从第三环基部延伸的至少一个第三离合器齿；以及其中，在第一离合器、第二离合器和第三离合器的相应接合位置中，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齿轮组接合。

11.根据示例10所述的组合式启动机-发电机装置，其中爪式离合器装置还包括在第一离合器、第二离合器和第三离合器处于分离位置时轴向位于齿轮组与第一离合器、第二离合器和第三离合器之间的静定板，其中，静定板限定至少一个第一狭槽，至少一个第二狭槽和至少一个第三狭槽，以及其中，当第一离合器处于接合位置时，至少一个第一狭槽容纳至少一个第一离合器齿，当第二离合器处于接合位置时，至少一个第二狭槽容纳至少一个第二离合器齿，其中当第三离合器处于接合位置时，至少一个第三狭槽容纳至少一个第三离合器齿。

12.根据示例11所述的组合式启动机-发电机装置，其中，第一离合器包括至少一个第一开口，第二离合器包括至少一个第二开口，第三离合器包括至少一个第三开口，以及其中，所述至少一个第一开口，所述至少一个第二开口和所述至少一个第三开口被构造成当第一离合器、第二离合器和第三离合器分别处于分离位置时容纳凸轮致动器。

13.根据示例12所述的组合式启动机-发电机装置，其中，齿轮组包括复合行星齿轮系，该复合行星齿轮系包括输入轴、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、第一级行星齿轮架和第二级行星齿轮架以及齿圈，其中第一级行星齿轮架借助于花键连接到第二级太阳齿轮，其中第一级行星齿轮的齿数与第二级行星齿轮的齿数不同；其中，在发动机冷启动模式下，第一离合器处于接合位置以使第二级行星齿轮架固定，第二离合器和第三离合器处于分离位置，并且，来自电动机器的旋转动力沿第一动力流动方向从输入轴移动到第一级太阳齿轮、第一级行星齿轮、第一级行星齿轮架、第二级太阳齿轮、第二级行星齿轮和齿圈，从而以第一传动比输出到发动机；和其中，在发动机热启动模式下，第二离合器处于接合位置以使第二级太阳齿轮固定，第一离合器和第三离合器处于分离位置，并且，来自电动机器的旋转动力沿第一动力流动方向从输入轴移动到第一级太阳齿轮、第一级行星齿轮和齿圈，从而以第二传动比输出到发动机。

14.根据示例13所述的组合式启动机-发电机装置，其中，在增压模式下，第三离合器处于接合位置以将第二级太阳齿轮联接至第一级太阳齿轮，并且第一离合器和第二离合器处于分离位置，并且，来自电动机器的旋转动力沿第一动力流动方向从输入轴移动到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、和齿圈，从而以第三传动比输出到发动机；和其中，在发电模式中，第三离合器处于接合位置，以将第二级太阳齿轮联接至第一级太阳齿轮，并且第一离合器和第二离合器处于分离位置，并且进一步，来自发动机的旋转动力沿第二动力流动方向从齿圈移动到第一级行星齿轮和第二级行星齿轮、第一级太阳齿轮和第二级太阳齿轮以及输入轴，从而以第四传动比输出到电动机器。

15.根据示例1所述的组合式启动机-发电机装置，其中，所述第三传动比和所述第四传动比在所述齿轮组中均为1∶1；以及其中，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。

如本领域的技术人员将理解的那样，本公开的主题的某些方面可以被描述为方法、系统(例如，包含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，特定实施例可以整体地被实施为硬件，软件(包括固件、常驻软件、微型代码等)，或者实施为软件和硬件方面的组合。此外，特定实施例可以采用计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机可用存储介质具有嵌入在介质中的计算机可用程序代码。

可以使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存储介质。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相关的存储装置)可以是例如，但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或装置，或者前述系统、装置或装置的任意适当组合。计算机可读介质的更具体示例(非排他性列表)可以包括：具有一个或多个金属线的电气连接件、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问内存(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)，光线、便携式只读光盘存储器(CD-ROM)、光存储装置。在该文件的内容中，计算机可用或计算机可读存储介质可以是任何有形介质，该介质能够包括或存储由指令执行系统、装置或装置所使用的或与指令执行系统、装置或装置相关的程序。

计算机可读信号介质可以包括具有嵌入在其中的计算机可读程序代码的传播数据信号，该程序代码例如在基带中或者作为载波的一部分。此种传播信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁、光学或它们的任何适当组合。计算机可读信号介质可以是非易失型的，并且可以是任何计算机可读介质，该计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且能够传递、传播或运输由指令执行系统、装置或装置所使用的或与指令执行系统、装置或装置相关的程序。

本文参考根据本发明的实施例的流程图和/或方法方块图、装置(系统)和计算机程序产品描述了某些实施例的多个方面。应当理解，通过计算机程序指令可以执行任何流程图和/或方块图的各个方块、以及流程图和/或方块图的多个方块的组合。这些计算机程序指令可以被提供到通用目的计算机的处理器、专用目的计算机的处理器，或者其他可编程数据处理装置的处理器，以获得一种机器，使得经由计算机或其他的可编程数据处理装置的处理执行的指令创建用于执行流程图和/或方块图的方块或多个方块中规定的功能/行为的装置。

这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指导计算机或其他的可编程数据处理装置以特定的方式起作用，从而存储在计算机可读存储器中的指令生成制造章程，该章程包括执行在流程图和/或方块图的方块或多个方块中特指的功能/行为。

计算机程序指令也可以被加载到计算机或其他的可编程数据处理装置从而在计算机或其他可编程装置上形成一系列待执行的操作步骤，以生成计算机执行处理，从而在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于执行在流程图和/或方块图的方块或多个方块中特指的功能/行为的步骤。

附图中的流程图和方块图示出了根据本公开的各种实施例的算法、功能、系统、方法和计算机程序产品的可能实施例的操作。在此方面，流程图或方块图中的各个方块可以表示一个代码的一个模块、一个区段或一部分，该代码包括用于执行特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。此外，在一些替代实施例中，多个方块中所提及的功能(或者在本文中以其他方式描述的功能)可以以附图中所提及的顺序之外的顺序发生。例如，连续示出的两个方块(或者连续描述的两个方框)事实上可以基本上被同时执行，或者根据所涉及的功能多个方块(或操作)有时可以以相反的顺序执行。也应当注意方块图和/或流程图的各个方块、方块图和/或流程图中的多个方块的组合，能够被专用目的基于硬件的系统所执行，该基于硬件的系统执行特定功能或行为，或者执行特定目的硬件和计算机指令的组合。

用在本文中的术语只是为了描述特定实施例，并不试图限定本公开。如在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也试图包括复数形式，除非上下文明确规定。此外还应当理解：说明书中使用术语“包括”和/或“包含”表示存在所列出的特征部、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加其他特征部、整体、步骤、操作、元件、部件中的一个或多个，和/或它们的组合。

本公开的说明书已经为了说明和描述的目的被示出，但是不试图是排他性的或者将本公开限制在公开的内容中。对于本领域的技术人员而言，在不分离本公开的范围和精神的情况下，很多修改和改变是显而易见的。本文明确参考的实施例被选择和说明，是为了最好地解释本公开的原理和它们的实际应用，并且使得本领域的其他普通技术人员能够理解本公开，并且认识到所描述的示例的各种替代实施例、修改和改变。因此，除了那么已经明确说明的实施例和实施方式之外的各种实施例和实施方式位于以下的权利要求的范围之内。