專利名稱：焊接到軸承座的定子罩殼體及用其組裝混合變速器的方法
技術領域：
0002本發(fā)明涉及車輛的動力傳動系統(tǒng)，以及更具體地，涉及用于混合動力和混合動力型車輛的變速器。
背景技術：
0003當前，內(nèi)燃發(fā)動機，特別是往復式活塞型內(nèi)燃發(fā)動機，推進大部分車輛。這種發(fā)動機是相對高效、緊湊、重量輕并且不昂貴的機械裝置，通過它將燃料形式的高度濃縮的能量轉(zhuǎn)換成有用的機械能。
0004通常，車輛由這樣的發(fā)動機推進，即該發(fā)動機由小型電動機和相對小的電存儲電池從冷態(tài)啟動，隨后被快速置于來自推進系統(tǒng)和附屬設備的負載之下。這樣的發(fā)動機也在很寬的速度范圍內(nèi)和很寬的負載范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，并通常在其最大動力輸出值的大約五分之一的均值下運行。
0005車輛變速器通常將來自發(fā)動機的機械能輸送到傳動系統(tǒng)的其余部分，例如固定的末級傳動齒輪、車軸和車輪。典型的機械變速器允許發(fā)動機運轉(zhuǎn)具有一些自由度，這通常是通過交替選擇五個或六個不同的傳動比、空擋選擇來實現(xiàn)的，這允許發(fā)動機在車輛靜止時操作附件，操作離合器或轉(zhuǎn)矩變換器以實現(xiàn)各傳動比之間的平穩(wěn)過渡，以及允許發(fā)動機在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時將車輛從靜止啟動。變速器齒輪的選擇通常允許以轉(zhuǎn)矩倍增和速度降低的比率、以公知為超速傳動的轉(zhuǎn)矩減小和速度倍增的比率或者以倒檔比率(reverse ratio)將來自發(fā)動機的動力輸送到傳動系統(tǒng)的其余部分。
0006為了正常運轉(zhuǎn)，通常需要對變速器提供增壓流體，例如傳統(tǒng)的變速器油。增壓流體可被用于這樣的功能，如冷卻、潤滑，以及，在某些情況下，用于轉(zhuǎn)矩傳遞設備的運轉(zhuǎn)。變速器油系統(tǒng)的潤滑和冷卻能力影響變速器的可靠性和耐久性。另外，多級變速器需要增壓流體，用于轉(zhuǎn)矩傳遞機構(gòu)的受控接合和分離，該機構(gòu)運行以在內(nèi)部齒輪布置中建立速度比。
0007在混合動力車輛中，可獲得可替代的動力來推進車輛，這使得對發(fā)動機提供動力的依賴最小化，從而提高了燃料經(jīng)濟性。因為混合動力車輛能夠從除發(fā)動機之外的動力源處獲得動力，所以當混合動力車輛由可替代動力源推進時，車輛中的發(fā)動機可以關閉。例如，電動可變變速器可替代地依靠包含在變速器中的電動機來給車輛的傳動系提供動力。
0008發(fā)電機能夠把來自發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)變成電能，電動機能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)變回車輛傳動系統(tǒng)其余部分在不同轉(zhuǎn)矩和速度下的機械能。可將這些功能合并到單個電機、電動機/發(fā)電機中。也可以使用電存儲電池來作為推進的動力源，電存儲電池允許存儲由發(fā)電機產(chǎn)生的電能，電能可隨后被引導到電動機中以用于推進或用于向附屬設備供電。
0009串聯(lián)混合動力系統(tǒng)允許發(fā)動機一定程度上獨立于推進車輛所需要的轉(zhuǎn)矩、速度和動力而運轉(zhuǎn)，因此可控制發(fā)動機以改善排放和效率。這種系統(tǒng)也可允許連接到發(fā)動機上的電機作為電動機來啟動發(fā)動機。
以通過i生;j動來回收源自車輛減速的t&量并;該能量存儲在電池中。
0010車輛中的電動可變變速器能夠簡單地將機械能從發(fā)動機輸入處傳遞到末級傳動輸出處。為此， 一個電動機/發(fā)電機所產(chǎn)生的電能會平衡另一個電動機/發(fā)電機所消耗的電能和電損耗。通過使用上文提及的電存儲電池，由一個電動機/發(fā)電機所產(chǎn)生的電能可大于或小于由另一個所消耗的電能。來自電池的電能可允許電動機/發(fā)電機都起到電動機的作用。有時兩個電動機都能作為發(fā)電機來為電池再充電，特別是在車輛再生制動時。
0011動力分配變速器可使用通常理解為"差動齒輪裝置"的裝置來實現(xiàn)輸入和輸出之間連續(xù)可變的轉(zhuǎn)矩和速度比。電動可變變速器可使用差動齒輪裝置通過一對電動機/發(fā)電機來發(fā)送一部分它所傳輸?shù)膭恿?。它的其余動力流?jīng)另一條平行的機械路徑。
0012如本領域的技術人員所熟知的，差動齒輪裝置的一種形式可組成行星齒輪組。但是，可不用行星齒輪來構(gòu)造本發(fā)明，而是通過例如在這樣的布置中使用錐齒輪或其他齒輪來構(gòu)造，即，齒輪組中的至少一個元件的轉(zhuǎn)速總是其他兩個元件的轉(zhuǎn)速的加權(quán)平均值。
0013混合電動車變速器系統(tǒng)可包括一個或多個電能存儲設備。典型的設備為化學電存儲電池，但是也可包括電容型設備或機械設備，例如電驅(qū)動飛輪。電能存儲允許自變速器系統(tǒng)到車輛的機械輸出能不同于自發(fā)動機到變速器系統(tǒng)的機械輸入能。電池或其他設備也允許發(fā)動機和變速器系統(tǒng)一起啟動，以及允許車輛的再生制動。
發(fā)明內(nèi)容
0014提供了一種用于混合變速器的電動機/發(fā)電機，包括軸承座和定子罩，軸承座配置成連接到混合變速器上，定子罩被直接接合到軸承座上。定子罩可通過焊接直接接合到軸承座上。電動機/發(fā)電機還可以包括壓裝到定子罩的管狀部分的定子。
0015也提供了一種組裝混合變速器的方法。該方法包括提供定子罩和軸承座，并將定子罩焊接到軸承座，形成電動機/發(fā)電機殼體。隨后將定子壓入這個電動機/發(fā)電機殼體中。通過將轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子轂和滾
機?？墒褂每ōh(huán)將轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子轂和滾珠軸承保持在電動機/發(fā)電機殼體中。
0016該方法可包括提供變速器主機殼并將基本上完成的電動機/發(fā)電機剛性連接到變速器主機殼上。該方法還可包括在將電動機/發(fā)電機剛性連接到變速器主機殼之前測試組裝好的基本上完成的電動機/發(fā)電機。另外，可在笫一車間中組裝電動機/發(fā)電機，并隨后運輸?shù)降诙囬g中，在這里，電動機/發(fā)電機可隨后被剛性連接到變速器主機殼。
0017結(jié)合附圖時，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢，以及其他特征和優(yōu)勢很容易從下文對實施本發(fā)明的最佳方式的詳細描述中看出。
0018圖l表示引入本發(fā)明的一個實施例的動力系的示意圖；0019圖2是混合變速器的實施例的一部分的示意性剖面視圖，示出了輸入軸、電動機A以及電動才幾B的相對位置；以及0020圖3是示意性示于圖2的電動機B的一部分的更詳細的剖面視圖。
具體實施例方式
0021參看圖l，示出了包含所要求保護的本發(fā)明的動力系10的示意圖。動力系10包括發(fā)動機12，其可為本領域已知的任何類型的內(nèi)燃發(fā)動機，它使發(fā)動機輸出件14轉(zhuǎn)動，發(fā)動機輸出件14傳遞由發(fā)動機12產(chǎn)生的驅(qū)動力。驅(qū)動力隨后通過變速器輸入軸18傳遞到變速器20。在一些實施例中，減振器16可設置在發(fā)動機輸出件14和變速器輸入軸18之間，或者以另外的方式包含在發(fā)動機輸出件14中。
0022輸入軸18可以可操作地連接到變速器20內(nèi)的行星齒輪部件上(未示出)或轉(zhuǎn)矩傳遞設備上(未示出)。變速器20可為電動可變變速器、單模式或雙模式輸入分配式(input-split)變速器、具有輸入分配式和復合分配式(compund-split)的雙模式變速器，或者為本領域中普通技術人員所熟知的其他混合變速器。
0023變速器20利用輸入軸18來接收來自車輛發(fā)動機12的動力，并利用變速器輸出件24來輸送動力，以通過一個或多個驅(qū)動輪26來驅(qū)動車輛。變速器20包括第一電動機28和第二電動機30。電動機28和30中的每一個都是電動機/發(fā)電機，都能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成機械能也能將機械功率轉(zhuǎn)換成電功率。第一電動機28也可以被稱作電動機A，第二電動機30也可以被稱作電動機B。將在下文參考圖2和3更詳細地描述第二電動才幾30 (電動機B)。
0024變速器20中的流體由主泵22增壓。增壓流體可用于這樣的功能，如冷卻、潤滑，以及，在某些情況下，用于轉(zhuǎn)矩傳輸設備的運轉(zhuǎn)。大部分變速器泵直接或間接地被發(fā)動機輸出部件——例如發(fā)動機曲軸、發(fā)動機驅(qū)動的減振器、或者轉(zhuǎn)矩變換器組件的驅(qū)動轂——的旋轉(zhuǎn)所驅(qū)動，從而驅(qū)動泵轉(zhuǎn)子。
0025變速器20可利用一個或多個行星齒輪組(未示出)，并可利用一個或多個離合器(未示出)來提供輸入分配式、復合分配式和固定比率的運行模式。行星齒輪組可為簡單式的或為各自復合式的。
0026電動機28和30可操作地連接到作為能量存儲設備的電池32上，這樣，電池32能夠從第一電動機/發(fā)電機28和第二電動機/發(fā)電機
730接受能量，和將能量供給第一電動機/發(fā)電機28和第二電動機/發(fā)電機 30?？刂葡到y(tǒng)34調(diào)節(jié)電池32和電動機28、電動機30之間，以及電動機 28和電動機30之間的能量流。
0027對本領域中的普通技術人員很明顯的是，控制系統(tǒng)34還 可控制發(fā)動機12和變速器20的運行以選擇傳遞到驅(qū)動輪26的輸出特 性?？刂葡到y(tǒng)34可包含多種控制方法和設備。
0028本領域中的普通技術人員將進一步認可的是，電池32可 為單個化學電池或電池組、多個化學電池或適合于混合動力車輛的其
他能量存儲設備。其他具備提供、存儲和分配電能之能力的電能源， 例如燃料電池，可被用來代替電池32而不改變本發(fā)明的構(gòu)思。
0029在動力系10的某些工作模式下，發(fā)動機12可完全停車或 關閉。這可以發(fā)生在控制系統(tǒng)34確信條件適合于僅由源自電動機28和 電動機30中的一個或兩個的可替代動力來驅(qū)動所有驅(qū)動輪26時，或發(fā) 生在再生制動期間。當發(fā)動機12停車時，主泵22不被驅(qū)動，因此不向 變速器20提供增壓流體。因此，混合動力系10可包括輔助泵36，當需 要附加壓力時，輔助泵36可由電池32提供動力以向變速器20提供增壓 流體0
0030現(xiàn)在參照圖2，示出了示意性示于圖1的動力系10的一部 分的可能性實施例。更具體而言，圖2示出了變速器20的上半部的一部 分的剖面視圖，其為示例性的變速器，所要求保護的本發(fā)明的特征可 被包含到該示例性變速器中。在動力系10的這個實施例中，發(fā)動機12 通過發(fā)動機輸出件14將動力傳輸?shù)阶兯倨?0,發(fā)動機輸出件14可為曲 柄軸、減振器轂或其他能夠傳輸動力的軸型輸出部件。動力由中空的、 有內(nèi)部花鍵的輸入軸18傳輸?shù)阶兯倨?0。圖2僅示出變速器20的上半 部。輸入軸18和變速器20的其他大部分的旋轉(zhuǎn)部件一樣關于軸線21對 稱。
0031變速器20基本上由主機殼80圍罩。在變速器20中有第一 電動機28(電動機A，在圖2的左側(cè))和第二電動機30 (電動機B，在圖 2的右側(cè))，它們可由一個或多個差動齒輪機構(gòu)以及一個或多個轉(zhuǎn)矩傳 輸設備連接。第二電動機30由定子軍82和軸承座84支撐在變速器20中。 在示出的實施例中，定子罩82為單個管狀沖壓殼體。本領域中的普通 技術人員將認識到其他制造定子罩82的方法。0032定子罩82包含第二電動機30的靜止構(gòu)件，軸承座84通過 一個或多個軸承86，承載第二電動機30的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。在焊接區(qū)域90將 定子罩82焊接到軸承座84，將這兩個構(gòu)件固定到一起以共同傳輸轉(zhuǎn)矩。
0033通過使用 一個或多個螺栓88將軸承座84栓接到主機殼80 上來將完全組裝好的笫二電動機30配合到變速器20上。這允許在組裝 變速器20之前分別組裝第二電動機30的各構(gòu)件(參照圖3有更詳細的論 述)。而且，在組裝變速器之前，笫二電動機30可為基本上組裝好和 測試過的，因為螺栓88允許整個第二電動機30組件簡單地栓接到測試 夾緊裝置以進行安裝前的測試。
0034圖3示出了示意性示于圖2的第二電動機30的一部分的更 詳細的剖面圖。在焊接區(qū)域90將定子罩82焊接到軸承座84，通過螺栓 88將軸承座84連接到主機殼80。
0035兩個或更多的密封件92還與主機殼80和定子罩82互相作 用以限定壓力腔94,潤滑流體和冷卻流體可被泵入到壓力腔94中。流 體從壓力腔94流經(jīng)一個或多個冷卻孔96進入定子罩82的內(nèi)部，流體在 此冷卻和潤滑電動才幾30的功能元件，例如定子和線圏98以及轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn) 子轂IOO。
0036由軸承86將轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子轂100承載在軸承座84上，軸承86 由一個或多個卡環(huán)102固定就位。沿著定子罩82的管狀部分將定子和線 圏98壓進定子罩82。可通過安裝在主機殼80中的界面穀104將第二電動 機30連接到電池32和控制系統(tǒng)34。
0037從制造的角度來看，這種設計允許第二電動機30的定子 和線圏98首先被壓入到定子罩82和軸承座84組件中。轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子轂IOO 及滾珠軸承86可隨后用卡環(huán)102安裝并保持在第二電動機30中。因此， 整個第二電動機30(電動機B)組件能夠作為一個基本上完成的模塊被 安裝在變速器主機殼80中，而不是安裝各單個構(gòu)件。而且，這種設計 也允許第二電動機30組件在安裝到主機殼80中之前被全面測試。
0038盡管詳細地描述了用于實施所要求保護的本發(fā)明的最好 方式，但熟悉本發(fā)明所涉及領域的人員將認識到用于實施在所附權(quán)利 要求的范圍內(nèi)的本發(fā)明的各種可替代設計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于混合變速器的電動機/發(fā)電機，基本上被變速器主機殼圍罩，包括軸承座，配置成剛性連接到變速器主機殼；定子罩；以及其中所述定子罩被直接接合到所述軸承座。
2. 權(quán)利要求l的電動機/發(fā)電機，其中所述定子罩通過焊接被直接接 合到所述軸承座。
3. 權(quán)利要求2的電動機/發(fā)電機，還包括定子；其中所述定子罩還包括管狀部分，管狀部分配置成接收所述定 子；以及其中所述管狀部分由單件材料形成。
4. 權(quán)利要求3的電動機/發(fā)電機，其中所述定子被壓裝到所述定子罩的所述管狀部分。
5. 權(quán)利要求4的電動機/發(fā)電機，其中所述管狀部分為管狀沖壓件。
6. 權(quán)利要求l的電動機/發(fā)電機，還包括定子；以及其中所述定子罩還包括管狀部分，管狀部分配置成接收所述定 子，并通過管狀沖壓形成。
7. 權(quán)利要求6的電動機/發(fā)電機，其中所述定子被壓裝到所述定子罩 的所述管狀部分。
8. —種制造混合變速器的方法，包括直接將定子罩焊接到軸承座上，形成電動機/發(fā)電機殼體； 將定子壓入到所述電動機/發(fā)電機殼體中；以及 通過將轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子轂和滾珠軸承安裝到所述電動機/發(fā)電機殼體 中來組裝出基本上完成的電動機/發(fā)電機。
9. 權(quán)利要求8的方法，還包括將所述基本上完成的電動機/發(fā)電機剛 性連接到變速器主機殼。
10. 權(quán)利要求9的方法，還包括在將所述基本上完成的電動機/發(fā)電 機連接到所述變速器主機殼之前測試所述基本上完成的電動機/發(fā)電 機。
11. 權(quán)利要求10的方法，其中所述轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子轂和滾珠軸承用卡環(huán)保持在所述電動機/發(fā)電機殼體中。
12. 權(quán)利要求9的方法，還包括 在第一車間中組裝出所述基本上完成的電動機/發(fā)電機；將所述基本上完成的電動機/發(fā)電機運輸?shù)降诙囬g；以及 其中所述將基本上完成的電動機/發(fā)電機剛性連接到所述變速器 主機殼發(fā)生在第二車間中。
13. 權(quán)利要求12的方法，還包括在所述第二車間中將所述基本上完 成的電動機/發(fā)電機剛性連接到所述變速器主機殼之前測試所述基本上 完成的電動才幾/發(fā)電機。
全文摘要
焊接到軸承座的定子罩殼體及用其組裝混合變速器的方法?；旌献兯倨鞯碾妱訖C/發(fā)電機包括軸承座，配置成連接到混合變速器上。可通過焊接直接將定子罩接合到軸承座上。電動機/發(fā)電機還可包括壓裝到定子罩的定子。組裝混合變速器的方法包括將定子罩焊接到軸承座，形成電動機/發(fā)電機殼體。隨后將定子壓入殼體。通過將轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子轂和滾珠軸承安裝到殼體中，組裝出基本完成的電動機/發(fā)電機，轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子轂和滾珠軸承用卡環(huán)保持在電動機/發(fā)電機殼體中。該方法可包括將基本完成的電動機/發(fā)電機剛性連接到主機殼。該方法還可以包括在將電動機/發(fā)電機運輸?shù)阶罱K組裝處并將電動機/發(fā)電機剛性連接到變速器主機殼之前測試基本完成的電動機/發(fā)電機。
文檔編號H02K5/04GK101552508SQ20091013296
公開日2009年10月7日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者G·W·肯普夫, K·D·肖赫, T·J·賴恩哈特, W·S·里德 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司