專利名稱：帶有一個或多個離軸馬達/發電機的電氣可變變速箱的制作方法
技術領域：
本發明大致上涉及一種帶有一個或多個離軸馬達/發電機的電氣 可變變速箱。
背景技術：
傳統的電氣可變變速箱(electrically variable transmission, EVT)包 4舌位于變速箱輸入軸線之上的兩個電機，例如電動馬達/發電4幾。位 于變速箱輸入軸線上的這兩個電機明顯地限制了這類機器在包裝設 計上的靈活性——具體地，對于前輪驅動的應用。發明內容本發明提供一種用于混合機車的電氣可變變速箱。電氣可變變 速箱包括限定第 一旋轉軸線(axis)的變速箱輸入軸(shaft)和限定第二旋 轉軸線的變速箱輸出軸。第 一 馬達/發電機可操作地連接到變速箱輸 入軸而且構造成圍繞第三旋轉軸線旋轉以用于改進的組裝 (packaging)。第二馬達/發電機可操作地連接到變速箱輸入軸而且構 造成圍繞第 一旋轉軸線旋轉。根據本發明的可選實施例，第一馬達/發電機和第二馬達/發電機 兩者都可以位于不同于第 一 旋轉軸線的公用軸線上。根據本發明的另 一個可選實施例，第 一馬達/發電機和第二馬達/ 發電機可以位于不同于第一旋轉軸線的分開的軸線上。結合附圖，本發明的上述特征和優點以及其它特征和優點在下 列對于用以實行本發明的最佳模式的詳細描述中是顯而易見的。
圖1是傳統的混合機車變速箱的示意圖；圖2是根據本發明的優選實施例的混合機車的示意圖； 圖2a是根據本發明的可選實施例的混合機車的示意圖； 圖2b是根據本發明的可選實施例的混合機車的示意圖；以及 圖3是更詳細地舉例說明圖2中的電氣可變變速箱的符號圖。
具體實施方式
參考圖1，其顯示了傳統的混合機車變速箱10的示意圖。變速 箱10包括限定輸入軸線或者說第一軸線14的輸入軸12，和限定輸 出軸線或者說第二軸線18的輸出軸16。變速箱10還包括第一馬ii/ 發電機20和第二馬達/發電機22。第一馬達/發電機20和第二馬ii/ 發電機22各自包括輸入/輸出軸24、 26，其構造成圍繞變速箱輸入 軸線14旋轉。第一馬達/發電機20和第二馬達/發電22被稱為"在 軸(on-axis)"馬達/發電機~~~因為它們的輸入/輸出軸24、 26各自所 限定的旋轉軸線共同于變速箱的輸入軸線14。傳統的帶有多個在軸 馬達/發電機的混合機車變速箱在沿變速箱輸入軸線14上的可用空間 通常被限制。尤其對于前輪驅動的應用，其中對于在軸馬達/發電機 的包裝上的考慮明顯地限定了馬達/發電機的尺寸。參考圖2，其顯示了根據本發明的優選實施例的混合機車30的 示意圖。混合機車30包括發動機32、變速箱34和多個輪36。變速 箱34通過輸入軸38接收來自發動機32的輸入。輸入軸38限定了 用于變速箱34的輸入軸線或者說第一軸線40。變速箱34通過輸出 軸42轉移輸出到輪36。輸出軸42限定了用于變速箱34的輸出軸線 或者說第二軸線44。輸入軸線40和輸出軸線44通常是彼此分開且 彼此區別的，但是在一些應用中也可以是相同的軸線。輸入軸38包 括齒輪構件45,而輸出軸42包括與齒輪構件45對齊的齒輪構件47。 輸入軸38和輸出軸42優選地用設置在齒輪構件45和47之間的鏈 條46聯接在一起。可選地，輸入軸和輸出軸38、 42可以以4壬何已 知方式(例如直接地互相連接的齒輪構件或傳動帶)來聯接。變速箱34包括第一馬達/發電機48和第二馬達/發電機50。第一 馬達/發電機48包括圍繞第三軸線54旋轉的輸入/輸出軸52,而笫二 馬達/發電機50優選地包括圍繞第一軸線40旋轉的輸入/輸出軸56。 鏈輪60連接到第 一馬達/發電機48的輸入/輸出軸52 ，而齒輪構件64 連^l妻到變速箱輸入軸38并與鏈輪60對齊。鏈條70可操作地連接鏈 輪60和齒輪構件64以使輸入/輸出軸52和變速箱輸入軸38聯接在 一起。可選地，輸入/輸出軸52和變速箱輸入軸38可以以任何已知 方式聯接，例如具有傳送帶和滑輪的裝置(未顯示)。第二馬ii/發電機 50的輸入/輸出軸56直接地以傳統方式聯接到變速箱輸入軸38上。 可選地，第二馬達/發電機50可以包括轉子(未顯示)，其直接地聯接 到變速箱輸入軸38上。第一馬達/發電機48是"離軸(off-axis)"馬達/發電機，因為其輸 /v/輸出軸52所限定的旋轉軸線不同于變速箱的輸入軸線40。第二 馬達/發電機50是"在軸"馬達/發電機，因為其輸入/輸出軸56所限 定的旋轉軸線與變速箱的輸入軸線40是共同的。離軸馬達/發電機48 和在軸馬達/發電機50a —起，比傳統的結合有兩個在軸馬ii/發電機 的設計，在沿變速箱輸入軸線40上需要較少的空間。因此，變速箱 34比較容易在沿變速箱輸入軸線40上有效空間受限的混合機車應用 (例如，前輪驅動應用)中進行包裝。圖2a和圖2b舉例說明了本發明的兩個可選實施例。在圖2a和 圖2b中所使用的相似的參考標號指的是來自圖2的相似部件。另外， 字母"a"和"b"作為后綴用在參考標號中，以鑒別在不同實施例中 的相似部件。例如，圖2的發動機32與圖2a和圖2b中相應的發動 機32a和32b起相似的作用。因此，除非另外指定，圖2中以基本參 考標號加上一個字母"a"或"b"來鑒別的部件應該被視為與圖2中 以公用基本參考標號來鑒別的相應部件一致。參考圖2a,其顯示了根據本發明的可選實施例的混合機車30的
示意圖。混合機車30a包括發動機32a、變速箱34a和多個輪36a。 變速箱34a通過輸入軸38a接收來自發動機32a的輸入。輸入軸38a 限定用于變速箱34a的輸入軸線或者說第一軸線40a。變速箱34a通 過輸出軸42a轉移輸出到輪36a。輸出軸42a限定用于變速箱34a的 輸出軸線或者說第二軸線44a。輸入軸線40a和輸出軸線44a通常彼 此分開且彼此區別，但是在 一些應用中也可以是相同的軸線。變速箱34a包括第一馬達/發電機48a和第二馬達/發電機50a。 第一馬達/發電機48a包括圍繞第三軸線54a旋轉的輸入/輸出軸52a， 而第二馬達/發電機50a包括也圍繞第三軸線54a旋轉的輸入/輸出軸 56a。因此，馬達/發電機48a、 50a兩個都是離軸馬達/發電機，而且 它們共享公共的旋轉軸線(也即，第三軸線54a)。第一鏈輪60a連接 到第一馬達/發電機48a的輸入/輸出軸52a上，而第二鏈輪62a連接 到第二馬達/發電機50a的輸入/輸出軸56a上。齒輪構件64a、 66a連 接到變速箱輸入軸38a上并且各自對齊第一鏈輪和第二鏈輪60a、 62a。第一鏈條70a可操作地連接到第一鏈輪60a和齒輪構件64a上， 以使輸入/輸出軸52a與變速箱輸入軸38a聯接。第二鏈條72a可操 作地連接到第二鏈輪62a和齒輪構件66a上，以使輸入/輸出軸56a 與變速箱輸入軸38a聯接。參考圖2b，其顯示了根據本發明的另一可選實施例的混合機車 的示意圖30b。混合機車30b包括發動機32b、變速箱34b和多個輪 36b。變速箱34b通過輸入軸38b接收來自發動機的輸入32b。輸入 軸38b限定了用于變速箱34b的輸入軸線或者說第一軸線40b。變速 箱34b通過輸出軸42b轉移輸出至輪36b。輸出軸42b限定了用于變 速箱34b的輸出軸線或者說第二軸線44b。輸入軸線40b和輸出軸線 44b通常彼此分開且彼此區別，但是在一些應用中也可以是相同的軸 線。變速箱34b包括第一馬達/發電機48b和第二馬達/發電機50b。 第一馬達/發電機48b包括圍繞第三軸線54b旋轉的輸X/輸出軸52b,而第二馬達/發電機50b包括圍繞第四軸線58b旋轉的輸入/輸出軸 56b。因此，馬達/發電機48b、 50b兩者都是離軸馬達/發電機，它們 圍繞分開的軸線(也即，相應的第三軸線和第四軸線54b、 58by走轉。 在所有的其它方面，變速箱30b與變速箱30a(在圖2顯示的)起相似 的作用。現在參考圖2、圖2a和圖2b，可以看到，因為結合有至少一個 離軸馬達/發電機，變速箱30、 30a和30b比起傳統的雙在軸馬達/發 電機的設計，在沿其各自的變速箱輸入軸線上需要較少的空間。另 外，變速箱30、 30a和30b以稍微不同的方式包裝，以提供額外的包 裝靈活性，以致于可以最好地滿足特定應用的需要。參考圖3，其中符號圖更詳細地顯示了圖2的變速箱34。在圖3 中所使用的相似參考標號指的是來自圖2的相似部件。應當認識到， 變速箱34僅為說明目的而顯示，而結合有一個離軸馬達/發電機48 和一個在軸馬達/發電機50的本發明的優選實施例可以由可選的變速 箱配置來補充。所顯示的變速箱34通過阻尼器80可操作地連接到發動機32上。 變速箱34包括第一行星齒輪組82、第二行星齒輪組84和三個離合 器Cl至C3。第一行星齒輪組82包括環構件Rl、行星齒輪組支架PC1 和中心(sun)構件Sl。第二行星齒輪組84包括環構件R2、行星齒輪 組支架PC2和太陽輪構件S2。使用了多個襯套或軸承86以促進變 速箱部件之間的相對旋轉。第一馬達/發電機48構造成圍繞第三軸線54旋轉。鏈條70永久 性地把第一馬達/發電機48連接到環構件Rl和太陽輪構件S2上。 第三離合器C3的接合把第一馬達/發電機48接地(gmund)，以使第一 馬ii/發電機48鎖住或保持固定。第二馬達/發電機50構造成圍繞第 一軸線40旋轉。第二馬達/發電機50永久性地連接到太陽輪構件Sl。 第二離合器C2的接合把第二馬達/發電機50連結到環構件R2上， 并且第一離合器和第二離合器Cl、 C2的接合把第二馬達/發電機50 接到地面，以使第二馬達/發電機50鎖住或保持固定。來自行星齒輪組支架PC2的輸出通過鏈條46轉移到第二旋轉軸線44，以驅動輪 36(在圖2中顯示的)。盡管已經詳細地描述了實行本發明的最佳模式，不過熟悉本發 明所涉及領域的技術人員將會認識到，在所附的權利要求的范圍內， 本發明可以實踐為各種不同的可選設計和實施例。
權利要求
1. 一種用于混合機車的電氣可變變速箱，其包括 限定第 一旋轉軸線的變速箱輸入軸；與所述輸入軸聯接的變速箱輸出軸，所述變速箱輸出軸限定第 二旋轉軸線；可操作地連接到變速箱輸入軸上的第 一馬達/發電機，所述第一 電動機/發電機構造成圍繞第三旋轉軸線旋轉，所述第三旋轉軸線與 所述第一旋轉軸線間隔開以用于改進的組裝；以及可操作地連接到所述變速箱輸入軸上的第二馬達/發電機，所述 第二馬達/發電機構造成圍繞所述第 一旋轉軸線旋轉。
2. 根據權利要求1所述的電氣可變變速箱，其特征在于，所述 電氣可變變速箱還包括第一鏈條，其構造成把所述變速箱輸入軸與 所述第 一 馬達/發電機可操作地連接。
3. 根據權利要求2所述的電氣可變變速箱，其特征在于，所述 電氣可變變速箱還包括安裝在所述第一馬達/發電機的輸入/輸出軸上 的鏈輪；和附接在所述變速箱輸入軸上的第一齒輪構件，以致于所 述鏈輪和所述齒輪構件通過所述第 一鏈條可操作地連接。
4. 根據權利要求3所述的電氣可變變速箱，其特征在于，所述 電氣可變變速箱還包括第二鏈條，其構造成把所述變速箱輸入軸和 所述變速箱輸出軸聯接。
5. 根據權利要求4所述的電氣可變變速箱，其特征在于，所述 電氣可變變速箱還包括安裝到所述變速箱輸入軸的第三齒輪構件； 和安裝在所述變速箱輸出軸上的第四齒輪構件，使得所述第三齒輪 構件和所述第四齒輪構件通過所述第二鏈條可操作地連接。
6. —種用于混合機車的電氣可變變速箱，其包括 限定第 一旋轉軸線的變速箱輸入軸；與所述變速箱輸入軸聯接的變速箱輸出軸，所述變速箱輸出軸 限定第二旋轉軸線；可操作地連接到所述變速箱輸入軸上的第 一 馬達/發電機，所述 第 一 電動機/發電機構造成圍繞第三旋轉軸線旋轉，所述第三旋轉軸線與所述第 一旋轉軸線間隔開以用于改進的組裝；以及可操作地連接到所述變速箱輸入軸上的第二馬達/發電機，所述 第二馬達/發電機構造成圍繞所述第三旋轉軸線旋轉。
7. 根據權利要求6所述的電氣可變變速箱，其特征在于，所述 電氣可變變速箱還包括第一鏈條，其構造成把所述第一馬達/發電機 與所述變速箱輸入軸聯接。
8. 根據權利要求7所述的電氣可變變速箱，其特征在于，所述 電氣可變變速箱還包括第二鏈條，其構造成把所述第二馬達/發電機 與所述變速箱輸入軸聯接。
9. 根據權利要求8所述的電氣可變變速箱，其特征在于，所述 電氣可變變速箱還包括第三鏈條，其構造成把所述變速箱輸出軸與 所述變速箱輸入軸聯接。
10. —種用于混合機車的電氣可變變速箱，其包括 限定第一旋轉軸線的變速箱輸入軸；與所述變速箱輸入軸聯接的變速箱輸出軸，所述變速箱輸出軸 限定第二旋轉軸線；可操作地連接到所述變速箱輸入軸上的第 一馬達/發電機，所述 第 一 電動機/發電機構造成圍繞第三旋轉軸線旋轉，所述第三旋轉軸 線旋與所述第 一旋轉軸線間隔開以用于改進的組裝；而且可操作地連接到所述變速箱輸入軸上的第二馬達/發電機，所述 第二馬達/發電機構造成圍繞第四旋轉軸線旋轉，所述第四旋轉軸線 與所述第 一旋轉軸線和所述第三旋轉軸線都間隔開，以用于改進的 組裝。
11. 根據權利要求10所述的電氣可變變速箱，其特征在于，所 述電氣可變變速箱還包括第一鏈條，其構造成把所述第一馬達/發電 機與所述變速箱輸入軸聯接。
12. 根據權利要求11所述的電氣可變變速箱，其特征在于，所 述電氣可變變速箱還包括第二鏈條，其構造成把所述第二馬達/發電 機與所述變速箱輸入軸聯接。
13. 根據權利要求12所述的電氣可變變速箱，其特征在于，所 述電氣可變變速箱還包括第三鏈條，其構造成把所述變速箱輸出軸 與所述變速箱輸入軸聯接。
全文摘要
本發明提供了一種用于混合機車的電氣可變變速箱。該電氣可變變速箱包括限定第一旋轉軸線的變速箱輸入軸和限定第二旋轉軸線的變速箱輸出軸。第一馬達/發電機可操作地連接到變速箱輸入軸上而且構造成圍繞第三旋轉軸線旋轉以用于改進的組裝。第二馬達/發電機可操作地連接到變速箱輸入軸上而且構造成圍繞第一旋轉軸線旋轉。
文檔編號F16H57/02GK101144529SQ20071015358
公開日2008年3月19日 申請日期2007年9月14日 優先權日2006年9月15日
發明者B·I·伯格曼, J·A·迪默, R·A·帕什尼克, T·辛 申請人:通用汽車環球科技運作公司