专利名称：电动可变传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有两个电动机-发电机和两个行星齿轮组的电动可变传动装置。
背景技术：
电动可变传动装置典型地具有输入构件、输出构件、和连接到行星齿轮组的不同 构件的两个电动机/发电机。离合器允许一个或多个电动可变操作模式、固定速比模式和 仅电动(电池供应动力)模式。在发动机停机的情况下，电动可变传动装置可以以各种方 式改进车辆燃料经济性，主要通过使用电动机/发电机中的一个或两者用于车辆制动和使 用再生能量以电气地驱动车辆。发动机可在怠速时、在减速和制动周期期间、以及在低速或 轻负荷操作周期期间关闭以消除因发动机拖曳引起的效率损失。在这些发动机停机周期期 间使用经再生制动捕获的制动能量(或在发动机运行期间产生的电能)。在发动机开启模 式下的操作期间对发动机转矩或动力的瞬时需求由电动机/发电机补充，从而在不降低车 辆性能的情况下允许更小的发动机。此外，对于给定动力需求，电动可变模式可允许发动机 被操作在最优效率点处或接近最优效率点。 有挑战的是，封装对于实现希望的操作模式所必要的两个电动机/发电机、行星 齿轮组和多个转矩传递装置，同时符合其他可适用的尺寸限制并且实现相对简单的组装要 求。此外，虽然当前电动可变传动装置是大量生产的，但是，它们被安装在当前生产的车辆 总数量中的仅非常小的一部分中，因此与其他类型的变速器的成本相比工程费用和加工成 本是非常大的。
发明内容
提供电动可变传动装置的各种实施例，其具有第一和第二电动机-发电机、第一 和第二行星齿轮组、以及两个转矩传递装置，包括转动型离合器和固定型离合器。输入构件 连接到第一行星齿轮组的齿圈用于共同转动。经一个或多个径向延伸毂构件和轴向延伸部 件或轴，两个行星齿轮组的架构件彼此被连接用于共同转动，以及与输出构件连接。第一电 动机/发电机被连接于第一行星齿轮组的太阳齿轮用于共同转动。第二电动机/发电机被 连接于第二行星齿轮组的太阳齿轮用于共同转动。在每一实施例中，传动装置的各种部件 相对于另一个定位以使互连、轴向延伸的轴和轴套(即，通过径向延伸毂构件并越过(包 围)其他可转动部件与转动轴线间隔开的轴向延伸构件)的数目和/或尺寸最小化。因此， 旋转损失和成本得以减小。组件也可得到简化。 本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将从下面对为实施本发明的最优 模式的详细描述中并且结合附图变得显而易见。
图1是包括电动可变传动装置的第一实施例的混合电动动力系的第一实施例的示意性图示； 图2是包括电动可变传动装置的第二实施例的混合电动动力系的第二实施例的 示意性图示； 图3是包括电动可变传动装置的第三实施例的混合电动动力系的第三实施例的 示意性图示； 图4是包括电动可变传动装置的第四实施例的混合电动动力系的第四实施例的 示意性图示； 图5是包括电动可变传动装置的第五实施例的混合电动动力系的第五实施例的 示意性图示； 图6是包括电动可变传动装置的第六实施例的混合电动动力系的第六实施例的 示意性图示；及 图7是包括电动可变传动装置的第七实施例的混合电动动力系的第七实施例的 示意性图示。
具体实施例方式
参考附图，在附图中相似的参考标记表示相似的部件，图1示出具有发动机12的 动力系IO，发动机12驱动地连接于电动可变传动装置14。发动机12的输出构件被连接用 于驱动传动装置14的输入构件16。输入构件16绕转动轴线18转动并且建立转动轴线18。
第一电动机/发电机20、和第二电动机/发电机22被封装在变速器箱24内并且 可操作地连接在输入构件16与连接于主减速器(未示出)的传动装置输出构件26之间。 变速器箱24仅以部分被示出，并且大体是环形的，环绕整个传动装置14，带有端壁封闭轴 向端部以及具有入口孔用于输入构件16和输出构件26、26A或26B延伸通过其中。如下所 述，还提供了用作可替换的传动装置输出构件26A、26B的可替换的位置。所以可能的输出 构件26、26A、26B被互连以共同地转动(即，以相同速度)。传动装置输出构件26、26A、26B 中的任一个、但仅一个可连接于主减速器；选择哪个输出位置作为连接于主减速器的输出
构件将取决于动力系io在车辆内的封装要求。 第一电动机/发电机20包括固定地连接到变速器箱24的环形定子30A、支承在可 转动的转子毂34A上并用于与可转动转子毂34A —起转动并且与转动轴线18同心的环形 转子32A。电池36、功率逆变器38和电子控制器40经传输导线41A可操作地连接于定子 30A以控制电动机/发电机20A的功能，其中所存储的电功率由电池36提供给定子30A时 用作电动机，转动的转子32A的转矩被转换为被存储在电池36中的电功率时用作发电机。 控制电动机/发电机以用作电动机或用作发电机的能力是公知的。 相似地，第二电动机/发电机22包括固接到变速器箱24的环形定子30B、支承在 可转动的转子毂34B上并且与转动轴线18同心的环形转子32B。电池36、功率逆变器38 和电子控制器40经传输导线41B可操作地连接于定子30B以控制电动机/发电机20B的 功能用作电动机和发电机。 传动装置14还包括第一和第二行星齿轮组40、50。行星齿轮组40具有第一构件 即太阳齿轮42、第二构件即架构件44、和第三构件即齿圈48，架构件44可转动地支承与太 阳齿轮42啮合的多个小齿轮46，齿圈48与小齿轮46啮合。可替换的输出构件26可被连接到架构件44用于与架构件44 一起转动。 行星齿轮组50具有第一构件即太阳齿轮52、第二构件即架构件54、和第三构件即
齿圈58，架构件54可转动地支承与太阳齿轮52啮合的多个小齿轮56，齿圈58与小齿轮56
啮合。可替换的输出构件26A可被连接到架构件54用于与架构件54—起转动。转子毂
34B通过中间套轴64与太阳齿轮52连接用于与太阳齿轮52 —起转动。 传动装置14包括两个转矩传递装置。固定型离合器C1，也被称为制动器，可选择
地接合以使齿圈58固接到变速器箱24。转动型离合器C2可选择地接合以使太阳齿轮42
连接齿圈58用于共同转动。 传动装置14构造成用于使用于互连各种传动装置部件的轴和轴套的数目和尺寸 最小化。在传动装置14中，轴包括输入构件16、形成与输入构件16同心的输出构件26B的 环形套轴60和与输入构件16和轴60同心的环形中间套轴62、64。毂构件66和68使架构 件44、54与轴60连接用于与轴60共同转动，并且将架构件44、54与所有替代的输出构件 26、26A、26B连接用于与其共同转动。毂构件70从输入构件16延伸以连接齿圈48用于与 齿圈48共同转动，并且包括相对短的轴向延伸部分72。毂构件74从中间套轴62延伸并且 通过离合器C2的接合可连接于相对短的轴向延伸构件78以使太阳齿轮42、转子32A和中 间套轴62与齿圈58连接用于与齿圈58共同转动。 传动装置14构造成使行星齿轮组40被轴向地定位在箱24的径向延伸的端壁(未 示出)与电动机/发电机20之间。在传动装置14在图1中示出时端壁在行星齿轮组40 的左侧。行星齿轮组50轴向地定位在电动机/发电机20、22之间。离合器C1定位成从行 星齿轮组50的齿圈58径向向外并且与行星齿轮组50的齿圈58对齐。离合器C2轴向地 定位在电动机/发电机20与行星齿轮组50之间并且与齿圈58对齐。
第一前进操作模式通过接合离合器Cl并且释放离合器C2来建立。这个操作模式 是输入-分流(input-split)操作模式，使得行星齿轮组40操作在差动模式而行星齿轮组 50操作在转矩倍增模式，发动机12提供转矩以及电动机/发电机50运行在前进方向。反 向电动可变操作模式使用相同的离合器接合来建立，但是使用电动机/发电机50运行在反 向。 第二前进操作模式通过接合离合器C2并断开离合器Cl来建立。模式之间的变换 发生在转子32A的速度为零时，并且齿圈58的速度也为零(由于离合器Cl的接合)，使得 变换可在没有转矩扰动的情况下发生。 固定前进速比通过接合Cl和C2两者来建立。第二实施例 参考图2，动力系110包括发动机12和电动可变传动装置114，其具有用相同参考 标记标识的多个相同部件，这些部件以如相对于图1的传动装置14和动力系IO所示出并 描述的相同方式工作。虽然在图2中未示出，但是电池36、逆变器38和控制器40如在图1 中所示出并描述的连接于定子30A、30B。 传动装置114构造成使行星齿轮组40被轴向地定位在箱24的径向延伸的端壁 (未示出)与电动机/发电机20之间。离合器Cl和C2被轴向地定位在电动机/发电机 20、22之间。行星齿轮组50被轴向定位在电动机/发电机22与箱24的径向延伸相反的端 壁(未示出)之间。毂构件134B和轴向延伸构件164使转子32B与太阳齿轮52连接用于 与其共同转动。传动装置114需要连接于额外的中间套轴182的额外的毂构件180和184，以便使齿圈58连接于离合器CI和C2。环形套轴160不形成输出构件，但是经毂构件185 和188以及轴向延伸构件186可操作地与输出构件126A连接用于与输出构件126A—起转 动，输出构件126A自架构件54延伸，架构件54轴向地在电动机/发电机22与行星齿轮组 50之间。第三实施例 参考图3，动力系210包括发动机12和电动可变传动装置214，其具有用相同参考 标记标识的多个相同部件，这些部件以如相对于图1的传动装置14和动力系IO所示出并 描述的相同方式工作。虽然在图3中未示出，但是电池36、逆变器38和控制器40如在图1 中所示出并描述的连接于定子30A、30B。 传动装置214构造成使得电动机/发电机22被轴向地定位在箱24的径向延伸的 端壁(未示出)与行星齿轮组50之间。离合器Cl定位成从行星齿轮组50的齿圈58径向 向外并且与行星齿轮组50的齿圈58对齐。离合器C2被轴向地定位在电动机/发电机20 与齿轮组50之间并且可与齿圈58对齐。电动机/发电机20被轴向地定位在离合器C2与 行星齿轮组40之间。行星齿轮组40被轴向地定位在电动机/发电机20与箱24的相对的 径向延伸的端壁(未示出)之间。 传动装置214具有与轴260同轴的输入构件216，从而建立转动轴线218，轴260连 接到输出构件226B。输入构件216不与轴218同心，因为输入构件216没有延伸通过电动 机/发电机20、22和行星齿轮组40、50。毂构件270和轴向延伸部分272使输入构件216 连接于齿圈48。中间套轴262使毂构件274和转子毂234A连接于太阳齿轮42。中间套轴 264使转子毂234B连接太阳齿轮52用于与太阳齿轮52共同转动。毂构件266和268使架 构件44、54连接于轴260。可替换的输出构件226和226A从相应的架构件44、54延伸出。 第四实施例 参考图4，动力系310包括发动机12和电动可变传动装置314，其具有用相同参考 标记标识的多个相同部件，这些部件以如相对于图1的传动装置14和动力系IO所示出并 描述的相同方式工作。虽然在图4中未示出，但是电池36、逆变器38和控制器40如在图1 中所示出并描述的连接于定子30A、30B。 传动装置314构造成使得电动机/发电机22被轴向地定位在箱24的径向延伸的 端壁(未示出)与行星齿轮组50之间。离合器Cl定位成从行星齿轮组50的齿圈58径向 向外并且与行星齿轮组50的齿圈58对齐。离合器C2被轴向地定位在电动机/发电机20 与行星齿轮组50之间。行星齿轮组40被轴向地定位在离合器C2与电动机/发电机20之 间。电动机/发电机20被轴向地定位在行星齿轮组40与箱24的相对的径向延伸的端壁 (未示出)之间。 传动装置314具有从轴360轴向间隔开并且不与轴360同心的输入构件316，轴 360连接到输出构件326B。轴360没有示出为与输入构件316同轴(但可构造成与输入构 件316同轴)，并且与输入构件316共享共同的转动轴线318。输入构件316仅延伸通过电 动机/发电机20和行星齿轮组40。毂构件370和延伸部分372使输入构件316连接于齿 圈48。中间套轴362使毂构件374和毂构件374的轴向延伸部分376以及转子毂334A连 接于太阳齿轮42。与输入构件316和套轴362同心的分开的套轴363使架构件44和毂构 件366连接到被连接到套轴363上的输出构件326。套轴364使转子毂334B连接于太阳齿 轮52。带有轴向延伸部分369的毂构件368和371使架构件44、54连接于轴360。可替换的输出构件326A从架构件54延伸。第五实施例 参考图5，动力系410包括发动机12和电动可变传动装置414，其具有用相同参考 标记标识的多个相同部件，这些部件以如相对于图1的传动装置14和动力系IO所示出并 描述的相同方式工作。虽然在图5中未示出，但是电池36、逆变器38和控制器40如在图1 中所示出并描述的连接于定子30A、30B。 传动装置414构造成使得电动机/发电机20被轴向地定位在箱24的径向延伸的 端壁(未示出)与行星齿轮组40之间。离合器Cl定位成从行星齿轮组50的齿圈58径向 向外并且与行星齿轮组50的齿圈58对齐。离合器C2被轴向地定位在电动机/发电机20 与行星齿轮组40之间。行星齿轮组50被轴向地定位在行星齿轮组40与电动机/发电机 22之间。电动机/发电机22被轴向地定位在行星齿轮组50与箱24的相反的径向延伸的 端壁(未示出)之间。 传动装置414具有与轴463轴向间隔开并且不与轴463同心的输入构件416，轴 463连接到输出构件426。轴463没有示出为与输入构件416同轴(但可构造成与输入构 件416同轴)，并且与输入构件416共享共同的转动轴线418。输入构件416仅延伸通过电 动机/发电机22和行星齿轮组50。毂构件470和轴向延伸部分472使输入构件416连接 于齿圈48。中间套轴462使毂构件474和毂构件434A连接于太阳齿轮42。毂构件474连 接于离合器C2。与输入构件416同心并与套轴464同心的分开的套轴460使架构件54和 毂构件468连接到被连接到套轴460上的输出构件426B。套轴464使转子毂434B连接于 太阳齿轮52。带有轴向延伸部分469的毂构件468和471使架构件44、54连接于轴460。 毂构件466使架构件44连接于轴463。可替换的输出构件426A从架构件54延伸。轴向延 伸构件478使离合器C2连接于离合器Cl和齿圈58，限定行星齿轮组40的界限。第六实施 M 参考图6，动力系510包括发动机12和电动可变传动装置514，其具有用相同参考 标记标识的多个相同部件，这些部件以如相对于图1的传动装置14和动力系IO所示出并 描述的相同方式工作。虽然在图6中未示出，但是电池36、逆变器38和控制器40如在图1 中所示出并描述的连接于定子30A、30B。 传动装置514构造成使得电动机/发电机20被轴向地定位在箱24的径向延伸的 端壁(未示出)与行星齿轮组50之间。离合器Cl定位成从行星齿轮组50的齿圈58径向 向外并且与行星齿轮组50的齿圈58对齐。离合器C2被轴向地定位在电动机/发电机20 与行星齿轮组50之间。行星齿轮组50被轴向地定位在电动机/发电机20与电动机/发 电机22之间。电动机/发电机22被轴向地定位在行星齿轮组50与行星齿轮组40之间。 行星齿轮组40被定位在电动机/发电机22与箱24的相对的径向延伸的端壁(未示出) 之间。 传动装置514具有与轴560轴向间隔开并且不与轴560同心的输入构件516，轴 560连接到可替换的输出构件526、526A。轴562与输入构件516同轴，并且与输入构件516 共享共同的转动轴线518。输入构件516经毂构件570和延伸部分572连接以使输入构件 516连接于齿圈48用于与齿圈48共同转动。轴562使毂构件574和毂构件534A连接于太 阳齿轮42。毂构件574连接于离合器C2。与轴562同心的分开的套轴560使架构件54和 毂构件568连接到架构件44和被连接到架构件44上的输出构件526。套轴564使转子毂534B连接于太阳齿轮52。可替换的输出构件526A从架构件54延伸。轴向延伸构件578 使离合器C2连接于离合器C l和齿圈58，限定行星齿轮组50的界限。第七实施例
参考图7，动力系610包括发动机12和电动可变传动装置614，其具有用相同参考 标记标识的多个相同部件，这些部件以如相对于图1的传动装置14和动力系IO所示出并 描述的相同方式工作。虽然在图7中未示出，但是电池36、逆变器38和控制器40如在图1 中所示出并描述的连接于定子30A、30B。 传动装置614构造成使得电动机/发电机20被轴向地定位在箱24的径向延伸的 端壁(未示出)与行星齿轮组50之间。离合器Cl定位成从行星齿轮组50的齿圈58径向 向外并且与行星齿轮组50的齿圈58对齐。离合器C2被径向地定位成电动机/发电机20 向内，并且轴向地定位在端壁与电动机/发电机20之间。行星齿轮组50被轴向地定位在 电动机/发电机20与电动机/发电机22之间。电动机/发电机22被轴向地定位在行星 齿轮组50与行星齿轮组40之间。行星齿轮组40被定位在电动机/发电机22与箱24的 相对的径向延伸的端壁(未示出)之间。 传动装置614具有与轴660轴向间隔开并且不与轴660同心的输入构件616，轴 660连接到可替换的输出构件626、626A。轴662与输入构件616同轴，并且与输入构件616 共享共同的转动轴线618。输入构件616连接到毂构件670和轴向延伸部分672以使输入 构件616连接于齿圈48用于与齿圈48共同转动。轴662使转子毂634A经毂构件634C和 轴向延伸部分634D连接于太阳齿轮42。离合器C2坐落在轴向延伸部分634D、毂634C与轴 662之间。毂构件674连接于离合器C2。与轴662同心的分开的套轴660使架构件54和 毂构件668连接到架构件44和被连接到架构件44上的输出构件626。套轴664使转子毂 634B连接于太阳齿轮52。可替换的输出构件626A从架构件54延伸。轴向延伸构件678、 毂677和轴向延伸构件679使离合器C2连接于离合器Cl和齿圈58。轴向延伸构件678限 定行星齿轮组50的界限。 虽然已经详细地描述了用于实施本发明的最佳模式，但是，本领域技术人员将认 识到在所附权利要求范围内用于实施本发明的各种替换设计和实施例。
权利要求
一种用于车辆的电动可变传动装置，包括输入构件；输出构件；固定构件；第一和第二行星齿轮组，每个行星齿轮组都具有太阳齿轮、转动地支承小齿轮的架构件、和齿圈，所述小齿轮与所述太阳齿轮构件和所述齿圈构件啮合；第一和第二电动机/发电机；第一转矩传递装置，所述第一转矩传递装置选择地接合以使所述第二行星齿轮组的所述齿圈固接到所述固定构件；第二转矩传递装置，所述第二转矩传递装置选择地接合以使所述第一行星齿轮组的所述太阳齿轮连接于所述第二行星齿轮组的所述齿圈；其中所述传动装置被构造成具有最小数目的互连所述行星齿轮组、电动机/发电机、转矩传递装置和输入与输出构件的轴向延伸转动构件。
全文摘要
本发明涉及电动可变传动装置。提供电动可变传动装置的各种实施例，其具有第一和第二电动机-发电机、第一和第二行星齿轮组、以及两个转矩传递装置，包括转动型离合器和固定型离合器。输入构件连接到第一行星齿轮组的齿圈用于共同转动。经一个或多个径向延伸毂构件和轴向延伸部件或轴，两个行星齿轮组的架构件彼此被连接用于共同转动，以及与输出构件连接。第一电动机/发电机被连接于第一行星齿轮组的太阳齿轮用于共同转动。第二电动机/发电机被连接于第二行星齿轮组的太阳齿轮用于共同转动。在每一实施例中，传动装置的各种部件相对于另一个定位成以使互连轴和轴套的数目和/或尺寸最小化。
文档编号F16H3/72GK101782138SQ20101000401
公开日2010年7月21日 申请日期2010年1月14日 优先权日2009年1月14日
发明者A·G·霍姆斯, E·I·伍登, E·T·格罗乔夫斯基, J·M·哈特, S·H·威特科普 申请人:通用汽车环球科技运作公司