专利名称：机电变速器中用于电动/发电机的结构支承件的制作方法
技术领域：
本发明涉及机电变速器中用于电动/发电机的定子和转子的结构支承件。
背景技术：
诸如电动变速器(EVT)之类的机电变速器构造成具有通常为一个或多个行星齿轮组的差速齿轮组以及至少一个但通常为两个的电动/发电机。在EVT中，电动/发电机与差速齿轮组的构件相连以通过该齿轮组提供可变传动比，这是本领域技术人员熟知的。差速齿轮组和电动/发电机的组合潜在地需要比传统自动变速器更长的轴向长度，该传统自动变速器利用差速齿轮组和离合器而非电动/发电机。
发明内容
机电变速器设有结构支承件，该结构支承件以有效利用空间的方式支承电动/发电机；具体地，仅仅从一侧支承电动/发电机以节省沿着变速器旋转轴线的空间。
具体地，在本发明范围内的机电变速器包括可绕旋转轴线旋转的环形转子。环形定子围绕该转子。静止结构支承件围绕定子的外表面并支承定子。该结构支承件向转子径向内侧延伸并至少部分支承转子。转子毂被用于支承转子的内表面并可相对于静止支承件旋转。结构支承件从沿着旋转轴线的一个方向上基本包围定子和转子。但是，定子和转子没有相反轴向上的附加支承件，使得它们从相反轴向上不被包围。
在本发明的一个方面中，结构支承件具有伸出边缘，该伸出边缘的外表面通过与围绕定子和转子的变速箱接触(例如通过与变速箱压配合)而支承在所述变速箱内。于是所述定子被支承在所述伸出边缘的内表面处。于是，电动/发电机可以组装在静止结构支承件内，该结构支承件随后可以压配合在变速箱内。
在本发明的另一方面中，结构支承件是变速箱的一部分。于是，结构支承件和变速箱是一体的。
在本发明的另一方面中，单个静止支承件围绕并支承两个分离的电动/发电机。在此情况下，结构支承件在两个电动/发电机之间沿径向延伸。于是，电动/发电机的相邻侧面被结构支承件包围。电动/发电机的非相邻(外)侧面基本不被包围且不被任何结构支承件支承。
在本发明的另一方面中，具有第一、第二和第三构件的差速齿轮组可绕所述旋转轴线旋转。所述差速齿轮组优选是行星齿轮组，其中第一、第二和第三构件分别是太阳轮构件、行星轮架构件和齿圈构件。所述差速齿轮组沿轴向位于第一和第二电动/发电机之间，并且所述差速齿轮组的所述构件中至少一个可操作地连接到所述转子之一。于是，电动/发电机之间的空间不仅容纳结构支承件，而且还容纳一个或多个行星齿轮组。
在本发明的另一方面中，一个或多个轴承位于转子毂和结构支承件之间，用于改善转子毂相对于结构支承件的旋转。所述一个或多个轴承沿轴向位于在转子的侧表面的各相对末端处垂直于所述旋转轴线的平面之间。于是，轴承定位成减小由转子的旋转施加在其上的力矩。优选地，轴承是球轴承且是角接触式球轴承。轴承可以在单对座圈之间具有多排轴向间隔开的球。或者，可以采用具有分离座圈的分离轴承，其优选也是角接触式的。
结合附图从以下对实现本发明的最佳模式的详细说明将很清楚本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点。
图1是在本发明范围内具有结构支承件的机电变速器的示意性局部侧剖视图；图2是利用分离的结构支承件用于第一和第二电动/发电机的机电变速器的第二实施例的示意性局部侧剖视图；图3是在利用分离的第一和第二结构支承件用于第一和第二电动/发电机的变速器的范围内的变速器的第三实施例；图4是用于图1的变速器中的多排角接触球轴承的剖视图；和图5是用于图3的变速器中的单排角接触球轴承的剖视图。
具体实施例方式
参照其中类似标号指示类似部件的附图，图1示出具有变速箱12的机电变速器10。如下所述，变速箱12用作静止结构支承件13。结构支承件13分别围绕并仅仅局部包住第一电动/发电机14A和第二电动/发电机14B。第一电动/发电机14A包括具有内表面18A的转子16A，该内表面由转子毂20A支承以绕主轴17的旋转轴线C旋转。
第一电动/发电机14A还包括定子22A。定子22A成环状围绕转子16A。定子22A的外表面24A通过压配合支承在结构支承件13内。
第二电动/发电机14B具有类似的部件，包括第二转子16B，该第二转子的内表面18B由转子毂20B支承。另外，第二电动/发电机14B包括具有外表面24B的定子22B，该外表面压配合支承在结构支承件13内。
变速箱12包括外环部26、内环部28和向各个转子16A、16B内侧延伸的径向延伸的径向毂部30。环部26和28以及径向毂部30形成静止结构支承件13。在图1的实施例中，变速箱12与结构支承件13成为一体而形成其。另外，在本发明范围内的结构支承件可以是与变速箱分离的部件，如下面参照图2和3的实施例所述。
轴承32A、32B分别在第一电动/发电机14A和第二电动/发电机14B上采用来改善转子毂20A、20B的旋转，并因此改善转子16A、16B相对于结构支承件13的内环部28的旋转。轴承32A沿轴向位于第一和第二平面P1、P2之间，这两个平面在第一转子16A的第一和第二相对侧表面44A、46A的相对第一和第二末端40A、42A处垂直于旋转轴线C。转子的侧表面的“末端”是侧表面上沿轴向离通过转子的竖直中心线最远的一个或多个点。优选地，轴承32A是下面参照图4所示和讨论的角接触多排轴承。
轴承32B类似地沿轴向位于第一和第二相对平面P3、P4之间，这两个平面分别在第二转子16B的第一和第二相对侧表面44B、46B的相对第一和第二末端40B、42B处垂直于旋转轴线C。于是，与从电动/发电机轴向间隔开且不在轴向上位于转子的外侧表面处的平面之内的轴承上的力矩相比，通过转子16A、16B的旋转产生的轴承32A、32B上的任何力矩最小。图1的轴承32A、32B的角接触轴承设计下面参照图4示出并详细描述。
机电变速器10还包括第一和第二差速齿轮组50A、50B。差速齿轮组50A包括太阳轮构件52A、齿圈构件54A和行星轮架构件59A，该行星轮架构件59A可旋转地支承多个与太阳轮构件52A和齿圈构件54A两者啮合的行星齿轮56A。本领域技术人员将容易理解行星齿轮组的部件结构和功能。例如，齿轮组50A、50B的各个构件可以互连，或者可以选择性地经由离合器或制动器(未示出)彼此相连或与变速箱12相连。第二行星齿轮组50B包括类似的第一、第二和第三构件，例如太阳轮构件52B、齿圈构件54B和行星轮架构件59B，该行星轮架构件59B可旋转地支承多个与太阳轮构件52B和齿圈构件54B两者啮合的行星齿轮56B。在此实施例中，行星齿轮组50A和50B在轴向上相对于电动/发电机14A、14B与位于中心的结构支承件13相反地定位。
电动/发电机14A从图1中沿着旋转轴线C的轴向向左看被结构支承件13包围，但从图1中沿着轴线C向右看时不被任何结构支承件包围。电动/发电机14B在图1中沿着中心线C向左看时被结构支承件13包围，但在图1中沿着轴线C向右看时不被任何结构支承件支承和包围。图1中位于中心的结构支承件13由此不与用于齿轮组50A和50B的封装空间干涉。
参照图2，机电变速器100具有变速箱112。静止结构支承件113A围绕并仅仅局部包住第一电动/发电机114A。第一电动/发电机114A包括具有内表面118A的转子116A，该内表面由转子毂120A支承以绕主轴117的旋转轴线C’旋转。
第一电动/发电机114A还包括定子122A。定子122A成环状围绕转子116A。定子122A的外表面124A通过压配合支承在结构支承件113A内。
第二电动/发电机114B具有类似的部件，包括第二转子116B，该第二转子的内表面118B由转子毂120B支承。另外，第二电动/发电机114B包括具有外表面124B的定子122B，该外表面压配合支承在静止结构支承件113B内。静止结构支承件113B围绕并仅仅局部包住第二电动/发电机114B。
结构支承件113A包括外环部126A、内环部128A和向转子116A径向内侧延伸的径向延伸的径向毂部130A。环部126A和128A以及径向毂部130A形成静止结构支承件113A。类似地，结构支承件113B包括外环部126B、内环部128B和向转子116B径向内侧延伸的径向延伸的径向毂部130B。环部126B和128B以及径向毂部130B形成静止结构支承件113B。
轴承132A、132C在第一电动/发电机114A上采用来改善转子毂120A的旋转，并因此改善转子116A相对于结构支承件113A的内环部128A的旋转。轴承132A和132C沿轴向位于在第一转子116A的第一和第二相对侧表面144A、146A的相对第一和第二末端140A、142A处垂直于旋转轴线C’的两个平面之间。优选地，轴承132A和132C是下面参照图5所讨论的角接触单排轴承。
轴承132B、132D在第二电动/发电机114B上采用来改善转子毂120B的旋转，并因此改善转子116B相对于结构支承件113B的内环部128B的旋转。轴承132B、132D类似地沿轴向位于在第二转子116B的相应第一和第二相对侧表面144B、146B的相对第一和第二末端140B、142B处垂直于旋转轴线C’的两个相对平面之间。于是，与从电动/发电机轴向间隔开且不在轴向上位于转子的外侧表面处的平面之内的轴承上的力矩相比，通过转子116A、116B的旋转产生的轴承132A、132B上的任何力矩最小。
机电变速器100还包括第一和第二差速齿轮组150A、150B。类似于图1的行星齿轮组50A，差速齿轮组150A和150B包括太阳轮构件、齿圈构件和行星轮架构件，该行星轮架构件可旋转地支承多个与太阳轮构件和齿圈构件两者啮合的行星齿轮。附加的行星齿轮组150C沿轴向封装在结构支承件113A、113B的径向延伸部分130A、130B之间。行星齿轮组150C包括齿圈构件154C、太阳轮构件152C以及可旋转地支承在行星轮架构件159C上并与太阳轮构件152C和齿圈构件154C两者啮合的多个行星齿轮156C。本领域技术人员将容易理解行星齿轮组的部件结构和功能。例如，齿轮组150A-150C的各个构件可以互连，或者可以选择性地经由离合器或制动器(未示出)彼此相连或与变速箱112相连。在此实施例中，行星齿轮组150A和150B在轴向上相对于电动/发电机114A、114B与位于中心的结构支承件113A、113B和行星齿轮组150C相反地定位。
电动/发电机114A从图2中沿着轴线C’的轴向向左看被结构支承件113A包围，但在图2中沿着轴线C’向右看时不被任何结构支承件包围。电动/发电机114B在图2中沿着轴线C’向左看时被结构支承件113B包围，但在图2中沿着轴线C’向右看时不被任何结构支承件支承和包围。结构支承件113A、113B构造成在其间提供封装齿轮组150C的开放空间。
参照图3，机电变速器200具有变速箱212。结构支承件213A围绕并仅仅局部包住第一电动/发电机214A。第一电动/发电机214A包括具有内表面的转子216A，该内表面由转子毂220A支承以绕主轴217的旋转轴线C”旋转。
第一电动/发电机214A还包括定子222A。定子222A成环状围绕转子216A。定子222A的外表面压配合在结构支承件213A内。结构支承件213A通过在周向上间隔开的螺栓227A(示出一个)螺栓连接到变速箱212。
第二电动/发电机214B具有类似的部件，包括第二转子216B，该第二转子的内表面由转子毂220B支承。另外，第二电动/发电机214B包括具有外表面的定子222B，该外表面压配合支承在静止结构支承件213B的外环部226B内。结构支承件213B通过在周向上间隔开的螺栓227B(示出一个)螺栓连接到变速箱。
结构支承件213A包括外环部226A、内环部228A和向转子216A径向内侧延伸的径向延伸的径向毂部230A。环部226A和228A以及径向毂部230A形成静止结构支承件213A。类似地，结构支承件213B包括外环部226B、内环部228B和向转子216B径向内侧延伸的径向延伸的径向毂部230B。环部226B和228B以及径向毂部230B形成静止结构支承件213B。使用传感器轮223A、223B确定转子216A、216B的转速。
轴承232A、232C在第一电动/发电机214A上采用来改善转子毂220A的旋转，并因此改善转子216A相对于结构支承件213A的内环部228A的旋转。轴承232A、232C沿轴向位于在第一转子216A的相对侧表面的末端处垂直于旋转轴线C”的第一和第二平面之间。优选地，轴承232A、232C是下面参照图5所示和讨论的角接触单排轴承。
轴承232B、232D类似地沿轴向位于在第二转子216B的相对侧表面的末端处垂直于旋转轴线C”的两个相对平面之间。于是，与从电动/发电机轴向间隔开且不在轴向上位于转子的外侧表面处的平面之内的轴承上的力矩相比，通过转子216A、216B的旋转产生的轴承232A-232D上的任何力矩最小。轴承232B、232D的角接触轴承设计下面参照图5示出并详细描述。轴承232A和232C在图3中示出为角接触单排轴承。
机电变速器200还包括差速齿轮组250C。差速齿轮组250C包括太阳轮构件252C、齿圈构件254C和行星轮架构件259C，该行星轮架构件259C可旋转地支承与太阳轮构件252C和齿圈构件254C两者啮合的多个行星齿轮256C。齿圈构件254C经由转子毂220A和互连构件257而与转子216A连续连接。行星轮架构件259C与主轴217连续连接。太阳轮构件252C经由转子毂220B和套筒轴221而与转子216B连续连接。附加的行星齿轮组(未示出)可以类似于图2的行星齿轮组150A和150B封装在电动/发电机214a、214B的相对两侧上。本领域技术人员将理解到，行星齿轮组的各个构件可以连续互连，或者可以选择性地经由离合器或制动器彼此相连或与变速箱相连，以建立变速器的固定传动比或可变工作模式。
参照图4，图1的轴承32A示为在转子20A和结构支承件13(具体地，如图1所示，结构支承件的内环部28)之间。轴承32A包括外座圈60和内座圈62。由球58A和58B表示的两排分离的球轴承套入座圈60、62之间。形成座圈60和62来提供与球58A、58B的角接触。就是说，座圈60、62与球58A和58B之间的接触中心成一定角度以支承轴向载荷，这与标准座圈仅仅支承径向载荷不同，所述标准座圈与旋转轴向成90度角地与球接触。接触角由图4中的球58A、58B的倾斜中心线示出。设计角接触球轴承来承载与仅仅径向接触轴承相比更重的轴向载荷。可靠地支承轴向载荷的轴承还支承转子上与旋转轴线垂直的力矩，并抑制转子在高速下的振动。类似的角接触多排轴承可以用于图1的轴承32B或代替图3的紧密间隔但分离的单排角接触轴承232A和232C。
参照图5，图3的轴承232B和232D示为在转子220B和结构支承件213B(具体地，如图3所示，结构支承件213B的内环部228B)之间。轴承232B包括外座圈260B和内座圈262B。轴承232D包括外座圈260D和内座圈262D。单排球258B套入外座圈260B和内座圈262B之间，且单排球258D套入外座圈260D和内座圈262D之间。形成座圈260B和262B来提供与球258B的角接触。类似地，形成座圈260D和262D来提供与球258D的角接触。接触角由图5中的球258B、258D的倾斜中心线示出。类似的角接触单排轴承可以用于代替图2的轴承132A-132D。
虽然已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但熟悉本发明所属领域的人员将认识到在所附权利要求范围内的用于实现本发明的各种替代设计和实施例。
权利要求
1.一种机电变速器，包括可绕旋转轴线旋转的环形转子；围绕所述转子的环形定子；围绕所述定子的外表面并支承所述定子的静止结构支承件；其中所述结构支承件向所述转子径向内侧延伸并至少部分支承所述转子；支承所述转子的内表面并可相对于所述静止支承件旋转的转子毂；其中所述结构支承件在沿着所述旋转轴线的一个方向上基本包围所述定子和所述转子；并且其中所述定子和所述转子的特征在于没有在沿着所述旋转轴线的相反方向上包围所述定子和所述转子的附加支承件。
2.根据权利要求1所述的机电变速器，还包括围绕所述定子和所述转子的变速箱；其中所述结构支承件具有伸出边缘，其中所述伸出边缘的外表面通过与所述变速箱接触而支承在所述变速箱内；并且其中所述定子被支承在所述伸出边缘的内表面处。
3.根据权利要求1所述的机电变速器，其中所述结构支承件是围绕所述定子的变速箱的一部分，并且其中所述结构支承件和所述变速箱是一体的。
4.根据权利要求1所述的机电变速器，还包括位于所述转子毂和所述结构支承件之间的轴承，用于改善所述转子毂相对于所述结构支承件的旋转；其中所述转子的特征在于位于其相应第一和第二相对侧表面处的第一和第二相对末端；并且其中所述轴承位于在所述相应第一和第二相对末端处垂直于所述旋转轴线的第一和第二平面之间。
5.根据权利要求4所述的机电变速器，其中所述轴承是特征在于多排轴向间隔球的球轴承。
6.根据权利要求4所述的机电变速器，其中所述轴承是角接触球轴承。
7.根据权利要求1所述的机电变速器，其中所述转子是第一转子，所述定子是第一定子且所述转子毂是第一转子毂；其中所述第一转子和所述第一定子部分限定形成第一电动/发电机，并且所述机电变速器还包括第二电动/发电机，所述第二电动/发电机具有可绕所述旋转轴线旋转的第二环形转子；围绕所述第二环形转子的第二环形定子；支承所述第二转子的内表面并可相对于所述静止支承件旋转的第二转子毂；其中所述结构支承件围绕所述第二定子的外表面并支承所述第二定子，沿轴向在所述第一和第二电动/发电机之间向所述第二转子径向内侧延伸，并且至少部分支承所述第二转子；其中所述结构支承件在所述相反轴向上基本包围所述第二定子和所述第二转子；并且其中所述第二定子和所述第二转子的特征在于没有在所述轴向上包围所述第二定子和所述第二转子的附加支承件。
8.根据权利要求7所述的机电变速器，其中所述结构支承件是围绕两个所述定子的变速箱的一部分；并且其中所述结构支承件和所述变速箱是一体的。
9.一种机电变速器，包括具有可绕旋转轴线旋转的第一环形转子和围绕所述第一转子的第一环形定子的第一电动/发电机；具有可绕所述旋转轴线旋转的第二环形转子和围绕所述第二转子的第二环形定子的第二电动/发电机，每个所述转子具有与所述转子中另一个相邻的侧面和与所述转子中另一个不相邻的侧面；围绕所述定子的各外表面并支承所述定子的至少一个静止结构支承件；其中所述至少一个结构支承件在所述各转子的相邻侧面之间向所述各转子径向内侧延伸，并且至少部分支承所述转子；支承所述转子的各内表面并可相对于所述至少一个结构支承件旋转的第一和第二转子毂；其中所述至少一个结构支承件从沿着所述旋转轴线向着所述各相邻侧面的各自方向而基本包围所述定子和转子；并且其中每个所述转子的特征在于没有从向着所述非相邻侧面的轴向包围所述转子的附加支承件。
10.根据权利要求9所述的机电变速器，还包括围绕所述电动/发电机的变速箱，其中所述至少一个结构支承件具有第一和第二伸出边缘，每个伸出边缘具有通过与所述变速箱接触而支承在所述变速箱内的外表面；并且其中所述第一和第二定子被支承在所述各第一和第二伸出边缘的内表面处。
11.根据权利要求9所述的机电变速器，其中所述至少一个结构支承件包括支承所述第一电动/发电机的第一结构支承件、以及与所述第一结构支承件分离并支承所述第二电动/发电机的第二结构支承件。
12.根据权利要求9所述的机电变速器，还包括具有第一、第二和第三构件的差速齿轮组；其中所述构件中至少一个可绕所述旋转轴线旋转；并且其中所述差速齿轮组沿轴向位于所述第一和第二电动/发电机之间，并且所述差速齿轮组的所述构件中至少一个可操作地连接到所述转子之一。
13.根据权利要求12所述的机电变速器，其中所述差速齿轮组是行星齿轮组，并且其中所述第一、第二和第三构件分别是太阳轮构件、行星轮架构件和齿圈构件。
14.根据权利要求9所述的机电变速器，还包括位于所述第一转子毂和所述至少一个结构支承件之间的第一轴承，用于改善所述第一转子毂相对于所述至少一个结构支承件的旋转；其中所述第一转子的特征在于位于其相应第一和第二相对侧表面处的第一和第二相对末端；其中所述第一轴承位于在所述各第一和第二相对末端处垂直于所述旋转轴线的第一和第二平面之间；位于所述第二转子毂和所述至少一个结构支承件之间的第二轴承，用于改善所述第二转子毂相对于所述至少一个结构支承件的旋转；其中所述第二转子的特征在于位于其相应第三和第四相对侧表面处的第三和第四相对末端；并且其中所述第二轴承位于在所述各第三和第四相对末端处垂直于所述旋转轴线的第三和第四平面之间。
15.根据权利要求14所述的机电变速器，其中每个所述轴承是特征在于多排轴向间隔球的球轴承。
16.根据权利要求14所述的机电变速器，其中每个所述轴承是角接触轴承。
17.一种用于电动/发电机的结构支承件，所述电动/发电机具有可绕旋转轴线旋转的环形转子和围绕所述转子的环形定子，所述结构支承件包括构造成围绕所述定子的外表面并支承所述定子的静止结构支承件；其中所述结构支承件向所述转子径向内侧延伸并至少部分支承所述转子；其中所述结构支承件从沿着所述旋转轴线的一个方向上基本包围所述定子和所述转子；其中所述定子和所述转子的特征在于没有从相反轴向包围所述定子和转子的附加支承件。
18.根据权利要求17所述的结构支承件，还包括支承所述转子的内表面并可相对于所述结构支承件旋转的转子毂。
19.根据权利要求18所述的结构支承件，其中所述转子的特征在于位于其相应第一和第二相对侧表面处的第一和第二相对末端；并且所述结构支承件还包括位于所述转子毂和所述结构支承件之间的轴承，用于改善所述转子毂相对于所述结构支承件的旋转；其中所述轴承位于在所述各第一和第二相对末端处垂直于所述旋转轴线的第一和第二平面之间。
全文摘要
一种机电变速器设有以有效利用空间的方式支承电动/发电机的结构支承件；具体地，仅仅从一侧支承电动/发电机以节省变速器中轴向空间。具体地，静止结构支承件围绕定子的外表面并支承定子，同时该结构支承件向转子径向内侧延伸并至少部分支承转子。使用可相对于结构支承件旋转的转子毂支承转子的内表面。结构支承件从沿着旋转轴线的一个方向上基本包围定子和转子。但是，定子和转子没有相反轴向上的附加支承件，使得它们从相反轴向上不被包围。
文档编号H02K7/116GK101064459SQ20071010197
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月27日 优先权日2006年4月27日
发明者A·G·霍尔姆斯, M·R·施米德特, D·克莱门, G·I·金曼 申请人:通用汽车公司