专利名称：带有一个或多个离轴马达/发电机的电气可变变速箱的制作方法
技术领域：
本发明大致上涉及一种带有一个或多个离轴马达/发电机的电气 可变变速箱。
背景技术：
传统的电气可变变速箱(electrically variable transmission, EVT)包 4舌位于变速箱输入轴线之上的两个电机，例如电动马达/发电4几。位 于变速箱输入轴线上的这两个电机明显地限制了这类机器在包装设 计上的灵活性——具体地，对于前轮驱动的应用。发明内容本发明提供一种用于混合机车的电气可变变速箱。电气可变变 速箱包括限定第 一旋转轴线(axis)的变速箱输入轴(shaft)和限定第二旋 转轴线的变速箱输出轴。第 一 马达/发电机可操作地连接到变速箱输 入轴而且构造成围绕第三旋转轴线旋转以用于改进的组装 (packaging)。第二马达/发电机可操作地连接到变速箱输入轴而且构 造成围绕第 一旋转轴线旋转。根据本发明的可选实施例，第一马达/发电机和第二马达/发电机 两者都可以位于不同于第 一 旋转轴线的公用轴线上。根据本发明的另 一个可选实施例，第 一马达/发电机和第二马达/ 发电机可以位于不同于第一旋转轴线的分开的轴线上。结合附图，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点在下 列对于用以实行本发明的最佳模式的详细描述中是显而易见的。
图1是传统的混合机车变速箱的示意图；图2是根据本发明的优选实施例的混合机车的示意图； 图2a是根据本发明的可选实施例的混合机车的示意图； 图2b是根据本发明的可选实施例的混合机车的示意图；以及 图3是更详细地举例说明图2中的电气可变变速箱的符号图。
具体实施方式
参考图1，其显示了传统的混合机车变速箱10的示意图。变速 箱10包括限定输入轴线或者说第一轴线14的输入轴12，和限定输 出轴线或者说第二轴线18的输出轴16。变速箱10还包括第一马ii/ 发电机20和第二马达/发电机22。第一马达/发电机20和第二马ii/ 发电机22各自包括输入/输出轴24、 26，其构造成围绕变速箱输入 轴线14旋转。第一马达/发电机20和第二马达/发电22被称为"在 轴(on-axis)"马达/发电机~~~因为它们的输入/输出轴24、 26各自所 限定的旋转轴线共同于变速箱的输入轴线14。传统的带有多个在轴 马达/发电机的混合机车变速箱在沿变速箱输入轴线14上的可用空间 通常被限制。尤其对于前轮驱动的应用，其中对于在轴马达/发电机 的包装上的考虑明显地限定了马达/发电机的尺寸。参考图2，其显示了根据本发明的优选实施例的混合机车30的 示意图。混合机车30包括发动机32、变速箱34和多个轮36。变速 箱34通过输入轴38接收来自发动机32的输入。输入轴38限定了 用于变速箱34的输入轴线或者说第一轴线40。变速箱34通过输出 轴42转移输出到轮36。输出轴42限定了用于变速箱34的输出轴线 或者说第二轴线44。输入轴线40和输出轴线44通常是彼此分开且 彼此区别的，但是在一些应用中也可以是相同的轴线。输入轴38包 括齿轮构件45,而输出轴42包括与齿轮构件45对齐的齿轮构件47。 输入轴38和输出轴42优选地用设置在齿轮构件45和47之间的链 条46联接在一起。可选地，输入轴和输出轴38、 42可以以4壬何已 知方式(例如直接地互相连接的齿轮构件或传动带)来联接。变速箱34包括第一马达/发电机48和第二马达/发电机50。第一 马达/发电机48包括围绕第三轴线54旋转的输入/输出轴52,而笫二 马达/发电机50优选地包括围绕第一轴线40旋转的输入/输出轴56。 链轮60连接到第 一马达/发电机48的输入/输出轴52 ，而齿轮构件64 连^l妻到变速箱输入轴38并与链轮60对齐。链条70可操作地连接链 轮60和齿轮构件64以使输入/输出轴52和变速箱输入轴38联接在 一起。可选地，输入/输出轴52和变速箱输入轴38可以以任何已知 方式联接，例如具有传送带和滑轮的装置(未显示)。第二马ii/发电机 50的输入/输出轴56直接地以传统方式联接到变速箱输入轴38上。 可选地，第二马达/发电机50可以包括转子(未显示)，其直接地联接 到变速箱输入轴38上。第一马达/发电机48是"离轴(off-axis)"马达/发电机，因为其输 /v/输出轴52所限定的旋转轴线不同于变速箱的输入轴线40。第二 马达/发电机50是"在轴"马达/发电机，因为其输入/输出轴56所限 定的旋转轴线与变速箱的输入轴线40是共同的。离轴马达/发电机48 和在轴马达/发电机50a —起，比传统的结合有两个在轴马ii/发电机 的设计，在沿变速箱输入轴线40上需要较少的空间。因此，变速箱 34比较容易在沿变速箱输入轴线40上有效空间受限的混合机车应用 (例如，前轮驱动应用)中进行包装。图2a和图2b举例说明了本发明的两个可选实施例。在图2a和 图2b中所使用的相似的参考标号指的是来自图2的相似部件。另外， 字母"a"和"b"作为后缀用在参考标号中，以鉴别在不同实施例中 的相似部件。例如，图2的发动机32与图2a和图2b中相应的发动 机32a和32b起相似的作用。因此，除非另外指定，图2中以基本参 考标号加上一个字母"a"或"b"来鉴别的部件应该被视为与图2中 以公用基本参考标号来鉴别的相应部件一致。参考图2a,其显示了根据本发明的可选实施例的混合机车30的
示意图。混合机车30a包括发动机32a、变速箱34a和多个轮36a。 变速箱34a通过输入轴38a接收来自发动机32a的输入。输入轴38a 限定用于变速箱34a的输入轴线或者说第一轴线40a。变速箱34a通 过输出轴42a转移输出到轮36a。输出轴42a限定用于变速箱34a的 输出轴线或者说第二轴线44a。输入轴线40a和输出轴线44a通常彼 此分开且彼此区别，但是在 一些应用中也可以是相同的轴线。变速箱34a包括第一马达/发电机48a和第二马达/发电机50a。 第一马达/发电机48a包括围绕第三轴线54a旋转的输入/输出轴52a， 而第二马达/发电机50a包括也围绕第三轴线54a旋转的输入/输出轴 56a。因此，马达/发电机48a、 50a两个都是离轴马达/发电机，而且 它们共享公共的旋转轴线(也即，第三轴线54a)。第一链轮60a连接 到第一马达/发电机48a的输入/输出轴52a上，而第二链轮62a连接 到第二马达/发电机50a的输入/输出轴56a上。齿轮构件64a、 66a连 接到变速箱输入轴38a上并且各自对齐第一链轮和第二链轮60a、 62a。第一链条70a可操作地连接到第一链轮60a和齿轮构件64a上， 以使输入/输出轴52a与变速箱输入轴38a联接。第二链条72a可操 作地连接到第二链轮62a和齿轮构件66a上，以使输入/输出轴56a 与变速箱输入轴38a联接。参考图2b，其显示了根据本发明的另一可选实施例的混合机车 的示意图30b。混合机车30b包括发动机32b、变速箱34b和多个轮 36b。变速箱34b通过输入轴38b接收来自发动机的输入32b。输入 轴38b限定了用于变速箱34b的输入轴线或者说第一轴线40b。变速 箱34b通过输出轴42b转移输出至轮36b。输出轴42b限定了用于变 速箱34b的输出轴线或者说第二轴线44b。输入轴线40b和输出轴线 44b通常彼此分开且彼此区别，但是在一些应用中也可以是相同的轴 线。变速箱34b包括第一马达/发电机48b和第二马达/发电机50b。 第一马达/发电机48b包括围绕第三轴线54b旋转的输X/输出轴52b,而第二马达/发电机50b包括围绕第四轴线58b旋转的输入/输出轴 56b。因此，马达/发电机48b、 50b两者都是离轴马达/发电机，它们 围绕分开的轴线(也即，相应的第三轴线和第四轴线54b、 58by走转。 在所有的其它方面，变速箱30b与变速箱30a(在图2显示的)起相似 的作用。现在参考图2、图2a和图2b，可以看到，因为结合有至少一个 离轴马达/发电机，变速箱30、 30a和30b比起传统的双在轴马达/发 电机的设计，在沿其各自的变速箱输入轴线上需要较少的空间。另 外，变速箱30、 30a和30b以稍微不同的方式包装，以提供额外的包 装灵活性，以致于可以最好地满足特定应用的需要。参考图3，其中符号图更详细地显示了图2的变速箱34。在图3 中所使用的相似参考标号指的是来自图2的相似部件。应当认识到， 变速箱34仅为说明目的而显示，而结合有一个离轴马达/发电机48 和一个在轴马达/发电机50的本发明的优选实施例可以由可选的变速 箱配置来补充。所显示的变速箱34通过阻尼器80可操作地连接到发动机32上。 变速箱34包括第一行星齿轮组82、第二行星齿轮组84和三个离合 器Cl至C3。第一行星齿轮组82包括环构件Rl、行星齿轮组支架PC1 和中心(sun)构件Sl。第二行星齿轮组84包括环构件R2、行星齿轮 组支架PC2和太阳轮构件S2。使用了多个衬套或轴承86以促进变 速箱部件之间的相对旋转。第一马达/发电机48构造成围绕第三轴线54旋转。链条70永久 性地把第一马达/发电机48连接到环构件Rl和太阳轮构件S2上。 第三离合器C3的接合把第一马达/发电机48接地(gmund)，以使第一 马ii/发电机48锁住或保持固定。第二马达/发电机50构造成围绕第 一轴线40旋转。第二马达/发电机50永久性地连接到太阳轮构件Sl。 第二离合器C2的接合把第二马达/发电机50连结到环构件R2上， 并且第一离合器和第二离合器Cl、 C2的接合把第二马达/发电机50 接到地面，以使第二马达/发电机50锁住或保持固定。来自行星齿轮组支架PC2的输出通过链条46转移到第二旋转轴线44，以驱动轮 36(在图2中显示的)。尽管已经详细地描述了实行本发明的最佳模式，不过熟悉本发 明所涉及领域的技术人员将会认识到，在所附的权利要求的范围内， 本发明可以实践为各种不同的可选设计和实施例。
权利要求
1. 一种用于混合机车的电气可变变速箱，其包括 限定第 一旋转轴线的变速箱输入轴；与所述输入轴联接的变速箱输出轴，所述变速箱输出轴限定第 二旋转轴线；可操作地连接到变速箱输入轴上的第 一马达/发电机，所述第一 电动机/发电机构造成围绕第三旋转轴线旋转，所述第三旋转轴线与 所述第一旋转轴线间隔开以用于改进的组装；以及可操作地连接到所述变速箱输入轴上的第二马达/发电机，所述 第二马达/发电机构造成围绕所述第 一旋转轴线旋转。
2. 根据权利要求1所述的电气可变变速箱，其特征在于，所述 电气可变变速箱还包括第一链条，其构造成把所述变速箱输入轴与 所述第 一 马达/发电机可操作地连接。
3. 根据权利要求2所述的电气可变变速箱，其特征在于，所述 电气可变变速箱还包括安装在所述第一马达/发电机的输入/输出轴上 的链轮；和附接在所述变速箱输入轴上的第一齿轮构件，以致于所 述链轮和所述齿轮构件通过所述第 一链条可操作地连接。
4. 根据权利要求3所述的电气可变变速箱，其特征在于，所述 电气可变变速箱还包括第二链条，其构造成把所述变速箱输入轴和 所述变速箱输出轴联接。
5. 根据权利要求4所述的电气可变变速箱，其特征在于，所述 电气可变变速箱还包括安装到所述变速箱输入轴的第三齿轮构件； 和安装在所述变速箱输出轴上的第四齿轮构件，使得所述第三齿轮 构件和所述第四齿轮构件通过所述第二链条可操作地连接。
6. —种用于混合机车的电气可变变速箱，其包括 限定第 一旋转轴线的变速箱输入轴；与所述变速箱输入轴联接的变速箱输出轴，所述变速箱输出轴 限定第二旋转轴线；可操作地连接到所述变速箱输入轴上的第 一 马达/发电机，所述 第 一 电动机/发电机构造成围绕第三旋转轴线旋转，所述第三旋转轴线与所述第 一旋转轴线间隔开以用于改进的组装；以及可操作地连接到所述变速箱输入轴上的第二马达/发电机，所述 第二马达/发电机构造成围绕所述第三旋转轴线旋转。
7. 根据权利要求6所述的电气可变变速箱，其特征在于，所述 电气可变变速箱还包括第一链条，其构造成把所述第一马达/发电机 与所述变速箱输入轴联接。
8. 根据权利要求7所述的电气可变变速箱，其特征在于，所述 电气可变变速箱还包括第二链条，其构造成把所述第二马达/发电机 与所述变速箱输入轴联接。
9. 根据权利要求8所述的电气可变变速箱，其特征在于，所述 电气可变变速箱还包括第三链条，其构造成把所述变速箱输出轴与 所述变速箱输入轴联接。
10. —种用于混合机车的电气可变变速箱，其包括 限定第一旋转轴线的变速箱输入轴；与所述变速箱输入轴联接的变速箱输出轴，所述变速箱输出轴 限定第二旋转轴线；可操作地连接到所述变速箱输入轴上的第 一马达/发电机，所述 第 一 电动机/发电机构造成围绕第三旋转轴线旋转，所述第三旋转轴 线旋与所述第 一旋转轴线间隔开以用于改进的组装；而且可操作地连接到所述变速箱输入轴上的第二马达/发电机，所述 第二马达/发电机构造成围绕第四旋转轴线旋转，所述第四旋转轴线 与所述第 一旋转轴线和所述第三旋转轴线都间隔开，以用于改进的 组装。
11. 根据权利要求10所述的电气可变变速箱，其特征在于，所 述电气可变变速箱还包括第一链条，其构造成把所述第一马达/发电 机与所述变速箱输入轴联接。
12. 根据权利要求11所述的电气可变变速箱，其特征在于，所 述电气可变变速箱还包括第二链条，其构造成把所述第二马达/发电 机与所述变速箱输入轴联接。
13. 根据权利要求12所述的电气可变变速箱，其特征在于，所 述电气可变变速箱还包括第三链条，其构造成把所述变速箱输出轴 与所述变速箱输入轴联接。
全文摘要
本发明提供了一种用于混合机车的电气可变变速箱。该电气可变变速箱包括限定第一旋转轴线的变速箱输入轴和限定第二旋转轴线的变速箱输出轴。第一马达/发电机可操作地连接到变速箱输入轴上而且构造成围绕第三旋转轴线旋转以用于改进的组装。第二马达/发电机可操作地连接到变速箱输入轴上而且构造成围绕第一旋转轴线旋转。
文档编号F16H57/02GK101144529SQ20071015358
公开日2008年3月19日 申请日期2007年9月14日 优先权日2006年9月15日
发明者B·I·伯格曼, J·A·迪默, R·A·帕什尼克, T·辛 申请人:通用汽车环球科技运作公司