阅读说明：本技术 具有磁性凸轮组件的多模式集成式起动机-发电机装置 (Multi-mode integrated starter-generator apparatus with magnetic cam assembly ) 是由 史蒂文·R·弗莱尔曼 莉萨·R·劳埃德 于 2020-04-15 设计创作，主要内容包括：提供一种组合式起动机-发电机装置,用于具有发动机的作业车辆。所述起动机-发电机装置包括电动机械和齿轮组,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第一传动比、第二传动比或第三传动比操作,以及在所述第二动力流方向上以第四传动比操作。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。磁性凸轮组件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切换。(A combined starter-generator apparatus is provided for a work vehicle having an engine. The starter-generator device includes an electric machine and a gear set configured to receive rotational input from the electric machine and from the engine and to couple the electric machine and the engine in a first power flow direction and in a second power flow direction. The gear set is configured to operate at a first gear ratio, a second gear ratio, or a third gear ratio in the first power flow direction and a fourth gear ratio in the second power flow direction. At least one clutch is selectively coupled to the gear set to achieve the first, second, and third gear ratios in the first power flow direction and the fourth gear ratio in the second power flow direction. The magnetic cam assembly is configured to shift the at least one clutch between a disengaged position and an engaged position.)

具有磁性凸轮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。所述起动机-发电机装置包括电动机械和齿轮组，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第一动力流方向以至少第一传动比、第二传动比或第三传动比中的一个传动比操作，以及在第二动力流方向上以至少第四传动比操作。起动机-发电机装置还包括至少一个离合器，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、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。所述起动机-发电机装置还包括磁性凸轮组件，所述磁性凸轮组件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；以及齿轮组，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，以及在第二动力流方向上以至少第四传动比操作。所述传动系还包括至少一个离合器，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。所述传动系还包括磁性凸轮组件，所述磁性凸轮组件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。

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4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截面图；

图5是可以被包括在用于示例起动机-发电机装置的图4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的离合器布置的致动器组件凸轮盘的等距视图；

图9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间隔环；

图10A-10C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4的动力传递组件的视图；

图11A-11C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4的动力传递组件的视图；

图12A-12C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4的动力传递组件的视图；以及

图13是在发电模式期间用于示例起动机-发电机装置的图4的动力传递组件的截面图。

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，部件可以被看做“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凸轮致动器组件致动的第一离合器、第二离合器和第三离合器。在一个示例中，这些离合器中的一个或更多个离合器可以具有磁体，所述磁体基于凸轮盘的角位置而与凸轮致动器组件的凸轮盘上的相应的磁体相互作用。以这种方式，离合器在接合位置与脱离位置之间轴向地切换以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。

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。在一个示例中且如下文以较详细的细节论述的，可以利用液压系统152以便例如通过基于来自用于一个或更多个离合器致动器的控制器150的信号施加和释放液压压力从而使在起动机-发电机装置130中的离合器接合和/或脱离。还可以提供用于控制这样的离合器的其它机构。

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4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。如示出的，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，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4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4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311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可以根据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，所述多个齿与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，并且所述第一行星齿轮支架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。从图4来看，离合器410、430、450都未被接合。

如示意性地示出的，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。

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。

第二接合元件472可以呈在第二级太阳齿轮340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。

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。当高速离合器450返回至脱离位置时，第三接合元件474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。

现在参考图5-图9，图5-图9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，具体描绘了低速离合器410、中速离合器430和高速离合器450；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是致动器组件380的凸轮板382的电动机械侧的等距视图；以及图9是致动器组件380的间隔环400的电动机械侧的等距视图。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413，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309(图10B)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。外周向表面414还可以包括容纳间隔环400的一部分的间隙417，如下文描述的。在一个示例中，低速离合器410由含铁材料、铁磁材料或与磁场相互作用的其它材料形成，如在下文以较详细的细节论述的。

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上的一个或更多个磁体422。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四个低速离合器磁体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。

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。在一个示例中，中速离合器430由含铁材料、铁磁材料或与磁场相互作用的其它材料形成，如在下文以较详细的细节论述的。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的开口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309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四个中速离合器磁体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以及第二(或发动机侧)面458限定。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。

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的至少一部分。如图4最佳示出的，高速离合器450还包括内凸缘462和外凸缘464，所述内凸缘462在第一面456附近的位置处绕内周向壁452径向地延伸，所述外凸缘464在第二面458附近的位置处绕外周向壁454径向地延伸。如下文在以较详细的细节描述的，凸缘462、464用于与致动器组件380相互作用，以在接合位置与脱离位置之间重新定位高速离合器450。

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。在一个示例中，致动器组件380包括凸轮板382和间隔环400。

如在图6和图8中最佳示出的，凸轮板382是大致盘形的且由内周向壁384、外周向壁385、第一(或电动机械侧)面386和第二(或发动机侧)面387限定。内周向壁384限定容纳输入轴310的孔388。凸轮板382还限定一对安装弧形部389，所述安装弧形部389用于将凸轮板382安装在固定的壳体部分306的主轴或凸缘309上。凸轮板382还限定沿外周向壁385的开口383。

凸轮板382还包括布置在第二面387上的一个或更多个齿390。在一个示例中，凸轮板382包括在所设计的周向位置和径向位置处在轴向方向上从第二面387延伸的三个凸轮齿390。如下文以较详细的细节描述的，凸轮齿390被构造成与间隔环400相互作用。凸轮齿390可以具有锥形或成角度的侧壁，以便于与间隔环400接合和脱离，如下文描述的。

凸轮板382还包括布置在第一面386上的一个或更多个凸轮致动凸缘391。在一个示例中，凸轮致动凸缘391包括在所设计的周向位置和径向位置处在轴向方向上从第二面387延伸的两个凸轮致动凸缘391。如下文以较详细的细节描述的，这两个凸轮致动凸缘391被配置成形成凸轮致动器392的一部分，该凸轮致动器操作用于通过凸轮板382重新定位。

如在图4中最佳示出的，凸轮致动凸缘391中的一个或更多个凸轮致动凸缘从第一面386延伸并在固定的壳体部分306中限定的通道394内终止于活塞393。活塞393可以由任何合适的机构(包括液压系统、电气系统或机械系统)基于来自控制器150的命令重新定位在通道394内。如下文以较详细的细节描述的，凸轮板382可以枢转通过一位置范围(例如，大约30°)，以重新定位凸轮板382，并且因此重新定位离合器410、430、450，从而修改齿轮组320内的动力流。

特别地回到图6，凸轮板382还包括布置在第二面387上的一个或更多个第一凸轮磁体396和一个或更多个第二凸轮磁体398。在一个示例中，第一凸轮磁体396包括在所设计的周向位置和径向位置处的四个第一凸轮磁体396。凸轮板382的第一凸轮磁体396具有与低速离合器410的低速离合器磁体422相对应的径向位置和轴向间隔。如下文以较详细的细节描述的，第一凸轮磁体396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。在一个示例中，第二磁体398包括在所设计的周向位置和径向位置处的四个第二磁体398。凸轮板382的第二凸轮磁体398具有与中速离合器430的中速离合器磁体442相对应的径向位置和轴向间隔。如下文以较详细的细节描述的，第二磁体398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。

如上文指出的，致动器组件380还包括与凸轮板382协作的间隔环400，以便于离合器410、430、450的重新定位。间隔环400在图9中最清楚地描绘且包括内周向表面402、外周向表面403、第一(或电动机械侧)面404和第二(或发动机侧)面405。间隔环400还包括一个或更多个腔室406和至少一个凸缘408，所述一个或更多个腔室406沿第二面405的周向间隔所述至少一个凸缘408从第二面405轴向地延伸。在一个实施例中，凸缘408可以被凸轮板382中的开口383和低速离合器410的开口415容纳以保持间隔环400的周向位置。

如在图4中最佳示出的，间隔环400的直径通常与凸轮板382近似相等且被定位在凸轮板382的第一面386附近。像凸轮板382一样，间隔环400被定位在高速离合器450内。在一个示例中，间隔环400的第一面404邻接高速离合器450的内凸缘462。

如在上文中介绍的，齿轮组320和离合器布置360通常被容纳在壳体302中。在一个示例中，可旋转的壳体部分304可以具有支撑齿轮组320和离合器布置360的不同部分的多个段480、482、484。具体地，第一段480被定位在可旋转的壳体部分304的发动机侧端部处且在堞形部附近；第一段480具有第一直径，所述第一直径通常大于第二段482和第三段484的相应的直径；并且第一段480支撑环形齿轮332。具体地，环形齿轮332可以邻接台阶481，所述台阶481限定第一段480和第二段482之间的过渡。第二段482具有第二直径，所述第二直径大于第三段484的相应的直径，且所述第二段482环绕第二级行星齿轮支架348和离合器410、430、450的部分。特别地，弹簧486可以被定位在高速离合器450的外凸缘464与限定第二段482与第三段484之间的过渡的台阶483之间。弹簧486基于凸轮板382与间隔环400的相互作用而被压缩和伸展，如下文论述的。

如在上文中介绍的，第三段484的尺寸被设计成容纳致动器组件380，所述致动器组件380包括凸轮板382和间隔环400。在一个实施例中，高速离合器450的内凸缘462邻接径向内部壁485，所述径向内部壁485限定可旋转的壳体部分304的电动马达侧端部。轴向内壁487从径向内部壁485延伸并限定被支撑于轴承307上的表面，所述轴承307使得能够实现相对于固定的壳体部分306的旋转。

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通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循环。下文参考图10A-10C、图11A-11C、图12A-12C和图13以较详细的细节描述致动器组件380、离合器410、430、450与齿轮组320的相互作用。

首先参考图10A-10C，图10A-10C是在发动机冷起动模式下动力传递组件132的视图。图10A是注释有动力流箭头的动力传递组件132的部分的局部截面图(即，贯穿径向-轴向平面)；图10B是动力传递组件132的电动机械侧截面图(即，贯穿周向-径向平面)；以及图10C是动力传递组件132的发动机侧截面图(即，贯穿周向-径向平面)。

在图10A-10C中，凸轮板382已经通过凸轮致动器392切换到第一角位置中。例如，图10B描绘了凸轮致动凸缘391在固定的壳体部分306的通道394中的位置。图10B的视图还示意性地描绘了凸轮齿390相对于间隔环400的腔室406的位置。具体地，凸轮齿390相对于间隔环400的腔室406被偏移，从而导致凸轮齿390与间隔环400的第二面405接合。如图10A中示出的，这导致凸轮板382的第一面386与间隔环400的第二面405分离，即，实际上推动间隔环400远离凸轮板382。当凸轮板382保持与间隔环400分离时，间隔环400的第一面404压靠在高速离合器450的内凸缘462，从而迫使压缩位于高速离合器450的外凸缘464之间的弹簧486并保持高速离合器450的脱离位置。

具体地参考图10C，图10C示意性地描绘了当凸轮板382处于第一角位置时，凸轮板382的磁体396、398、低速离合器410的磁体422以及中速离合器430的磁体442的相对位置。在该位置中，第一凸轮磁体396与低速离合器磁体422对准(轴向地且相对于磁极)，并且所得到的由磁体396、422产生的相互排斥力用于推动低速离合器410远离凸轮板382。特别地，所述力使低速离合器410从脱离位置在轴向上重新定位至接合位置。

此外如在图10C中示出的，凸轮板382的第二凸轮磁体398被相对于中速离合器430的磁体442偏移。结果，中速离合器430被磁性地吸引至凸轮板382上的第二凸轮磁体398，从而将中速离合器430保持在脱离位置。

这样，在凸轮板382处于第一角位置的情况下，低速离合器410处于接合位置，中速离合器430处于脱离位置，以及高速离合器450处于脱离位置，如在图10A中反映的。如先前指出的，低速离合器410接合接合元件470以将第二级行星齿轮支架348固定。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，凸轮板382已经基于来自控制器150的命令而被枢转或被保持在第一角位置，如先前论述的。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11A-11C，图11A-11C是在发动机热起动模式下动力传递组件132的视图。图11A是注释有动力流箭头的动力传递组件132的部分的局部截面图(即，贯穿径向-轴向平面)；图11B是动力传递组件132的电动机械侧截面图(即，贯穿周向-径向平面)；以及图11C是动力传递组件132的发动机侧截面图(即，贯穿周向-径向平面)。

在图11A-11C中，凸轮板382已经通过凸轮致动器392切换到第二角位置中。例如，图11B描绘了凸轮致动凸缘391在固定的壳体部分306的通道394中的位置。图11B的视图还示意性地描绘了凸轮齿390相对于间隔环400的腔室406的位置。具体地，凸轮齿390相对于间隔环400的腔室406被偏移，从而导致凸轮齿390与间隔环400的第二面405接合。如图11A中示出的，这导致凸轮板382的第一面386与间隔环400的第二面405分离，即，实际上推动间隔环400远离凸轮板382。当凸轮板382保持与间隔环400分离时，间隔环400的第一面404压靠在高速离合器450的内凸缘462上，从而迫使弹簧486在高速离合器450的外凸缘464之间的压缩并保持高速离合器450的脱离位置。

具体地参考图11C，图11C示意性地描绘了当凸轮板382处于第二角位置时，凸轮板382的磁体396、398、低速离合器410的磁体422以及中速离合器430的磁体442的相对位置。在该位置，第二凸轮磁体398与中速离合器磁体442对准(轴向地且相对于磁极)，并且所得到的由磁体398、442产生的相互排斥力用于推动中速离合器430远离凸轮板382。特别地，所述力使中速离合器430从脱离位置在轴向上重新定位至接合位置。

此外如在图11C中示出的，凸轮板382的第一凸轮磁体396相对于低速离合器410的磁体422被偏移。结果，低速离合器410被磁性地吸引至凸轮板382上的第一凸轮磁体396，从而将低速离合器410定位或保持在脱离位置。

这样，在凸轮板382处于第二角位置的情况下，中速离合器430处于接合位置，低速离合器410处于脱离位置，以及高速离合器450处于脱离位置，如在图11A中反映的。如先前指出的，中速离合器430接合接合元件472以将第二级太阳齿轮340固定。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12A-12C，图12A-12C是在增压模式下动力传递组件132的视图。图12A是注释有动力流箭头的动力传递组件132的部分的局部截面图(即，贯穿径向-轴向平面)；图12B是动力传递组件132的电动机械侧截面图(即，贯穿周向-径向平面)；以及图12C是动力传递组件132的发动机侧截面图(即，贯穿周向-径向平面)。

在图12A-12C中，凸轮板382已经通过凸轮致动器392而被枢转或保持到第三角位置中。例如，图12B描绘了凸轮致动凸缘391在固定的壳体部分306的通道394中的位置。图12B的视图还示意性地描绘了凸轮齿390相对于间隔环400的腔室406的位置。具体地，凸轮齿390与间隔环400的腔室406对准，从而导致凸轮齿390被容纳在腔室406内。由于凸轮齿390不接合间隔环400的第二面405，因此凸轮板382与间隔环400之间的分离不被保持且不再抵抗弹簧486偏置。结果，弹簧486压靠在高速离合器外凸缘464上并朝向齿轮组320移动；并且间隔环400被高速离合器内凸缘462朝向凸轮板382按压。特别地，凸轮板382的第一面386邻接间隔环400的第二面405，如在图12B中反映的。实际上，弹簧486使高速离合器450重新定位到接合位置中，使得第二级行星齿轮支架348与环形齿轮332接合。

具体地参考图12C，图12C示意性地描绘了当凸轮板382处于第三角位置时，凸轮板382的磁体396、398、低速离合器410的磁体422以及中速离合器430的磁体442的相对位置。如示出的，第一凸轮磁体396未与低速离合器磁体422对准，并且第二凸轮磁体398未与中速离合器磁体442对准。结果，低速离合器410被磁性地吸引至凸轮板382上的第一凸轮磁体396，从而将低速离合器410保持在脱离位置；以及中速离合器430被磁性地吸引至凸轮板382上的第二凸轮磁体398，从而将中速离合器430保持在脱离位置。

这样，在凸轮板382处于第三角位置的情况下，低速离合器410处于脱离位置，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，如在图12A中反映的。如先前指出的，高速离合器450接合接合元件474以将第二级行星齿轮支架348与环形齿轮332连接。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，凸轮板382已经基于来自控制器150的命令而被枢转或被保持在第三角位置中，如先前论述的。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在发电模式下动力传递组件132的操作。致动器组件380在发电模式下的角位置类似于在增压模式下的位置。换句话说，凸轮板382被控制或保持在第三角位置，诸如在图12B和图12C的视图中描绘的。在该位置，第二级行星齿轮支架348被锁定以与环形齿轮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，离合器布置包括利用凸轮致动器组件致动的第一离合器、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基于凸轮板的角位置而与凸轮致动器组件的凸轮板上的相应的磁体相互作用的磁体。以这种方式，离合器在接合位置与脱离位置之间轴向地切换从而以可靠且相对简单的方式修改动力传递组件内的动力流。

也提供了以下示例，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；以及磁性凸轮组件，所述磁性凸轮组件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，所述磁性凸轮组件包括凸轮板，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凸轮磁体，所述至少一个凸轮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切换。

3.根据示例2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，所述至少一个凸轮磁体包括至少一个第一凸轮磁体和至少一个第二凸轮磁体，所述至少一个第一凸轮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，所述至少一个第二凸轮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。

4.根据示例3所述的组合式起动机-发电机装置，其中，所述凸轮板被配置成枢转通过一角位置范围，所述角位置范围包括至少第一角位置和第二角位置，其中，当所述凸轮板处于所述第一角位置时，所述至少一个第一凸轮磁体被定位成使所述第一离合器置于所述接合位置，以及所述至少一个第二凸轮磁体被定位成使所述第二离合器置于所述脱离位置，并且其中，当所述凸轮板处于所述第二角位置时，所述至少一个第一凸轮磁体被定位成使所述第一离合器置于所述脱离位置，以及所述至少一个第二凸轮磁体被定位成使所述第二离合器置于所述接合位置。

5.根据示例4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磁体，以及所述第二离合器包括至少一个第二离合器磁体，其中，当所述凸轮板处于所述第一角位置时，所述至少一个第一凸轮磁体与所述至少一个第一离合器磁体轴向地对准，以及所述至少一个第二凸轮磁体未与所述至少一个第二离合器磁体轴向地对准，并且其中，当所述凸轮板处于所述第二角位置时，所述至少一个第一凸轮磁体未与所述至少一个第一离合器磁体轴向地对准，以及所述至少一个第二凸轮磁体与所述至少一个第二离合器磁体轴向地对准。

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、所述第三离合器以及所述磁性凸轮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，所述磁性凸轮组件还包括位于所述凸轮板的所述第一凸轮板面附近的间隔环，其中，当所述凸轮板处于所述第一角位置和所述第二角位置时，所述凸轮板的所述第一凸轮板面与所述间隔环分离，并且其中，所述凸轮板的所述角位置范围包括第三角位置，并且当所述凸轮板处于所述第三角位置时，所述凸轮板的所述第一凸轮板面接合所述间隔环，并且所述第三离合器被轴向地定位到所述接合位置中。

9.根据示例8所述的组合式起动机-发电机装置，其中，所述磁性凸轮组件还包括定位在所述第三离合器与所述可旋转的壳体部分之间的弹簧，其中，当所述凸轮板处于所述第一角位置和所述第二角位置时，所述弹簧被压缩，并且其中，当所述凸轮板处于所述第三角位置时，所述弹簧朝向所述齿轮组推动所述第三离合器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，所述凸轮板包括从所述第一凸轮板面轴向地延伸的至少一个凸轮齿，以及所述间隔环包括至少一个腔室，所述至少一个腔室被配置成根据所述凸轮板的所述角位置而选择性地容纳所述至少一个凸轮齿，其中，当所述凸轮板处于所述第一角位置和所述第二角位置时，所述凸轮板的所述至少一个凸轮齿未与所述间隔环的所述至少一个腔室对准，使得所述至少一个凸轮板齿保持所述凸轮板的所述第一凸轮板面与所述间隔环之间的分离，并且其中，当所述凸轮板处于所述第三角位置时，所述凸轮板的所述至少一个凸轮齿与所述间隔环的所述至少一个腔室对准且被接收在所述间隔环的所述至少一个腔室内，使得所述第一凸轮板面邻接所述间隔环。

11.根据示例10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，所述至少一个第一齿、所述至少一个第二齿和所述至少一个第三齿与所述齿轮组接合。

12.根据示例11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二级太阳齿轮固定，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、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。

13.根据示例12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二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；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二级行星齿轮支架耦接至所述环形齿轮，以及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。

14.根据示例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。

15.一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；以及磁性凸轮组件，所述磁性凸轮组件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。

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。