專利名稱:機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元以及一種包括該機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元的機(jī)動(dòng)車。
背景技術(shù):
用于電動(dòng)車的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元通常連接有至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪,在汽車的每側(cè)各安裝一個(gè)。在汽車的每側(cè)各安裝兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的情況下,為了在驅(qū)動(dòng)輪之間平均分配扭矩,需要提供差動(dòng)傳動(dòng)(differentialtransmission)ο此外,汽車重量與扭矩比以及輪徑與最高速度比通常意味著在電機(jī)和每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間需要至少一個(gè)單速兩階減速齒輪。這種單速減速齒輪的減速比在汽車的加速度和最高速度之間取平衡。此外,電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械速度極限帶來(lái)了一些限制。這些限制影響了電動(dòng)車的性能和實(shí)用性。以上問(wèn)題的一個(gè)解決方法是使用多級(jí)變速器。但是,這通常會(huì)導(dǎo)致成本高昂以及重量增加。W02011042317提出了另一種解決方法,其提出了一種用于電動(dòng)車的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元,其包括電機(jī),可旋轉(zhuǎn)安裝在兩個(gè)與車輛框架連接的固定支撐件上的定子。車輪的驅(qū)動(dòng)軸(axle shaft)與電機(jī)定子連接,且另一個(gè)車輪的驅(qū)動(dòng)軸與電機(jī)轉(zhuǎn)子連接。設(shè)置旋轉(zhuǎn)反向裝置來(lái)分別將兩個(gè)車輪驅(qū)動(dòng)軸中的一個(gè)的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于轉(zhuǎn)子或定子的旋轉(zhuǎn)反向。由W02011042317提出的電機(jī)可以交替電流類型且包括旋轉(zhuǎn)電接觸點(diǎn)將旋轉(zhuǎn)定子與電子調(diào)整單元相連接。所述電子調(diào)整單元可以包括將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的變壓器,還包括控制輸送至電機(jī)的交流電頻率的換流器??梢园惭b獨(dú)立的減速齒輪從而使安裝有相應(yīng)車輪的驅(qū)動(dòng)軸可以從其上向外突出。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供上面提到的改進(jìn)的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元,其包括具有轉(zhuǎn)子和反向旋轉(zhuǎn)定子的電機(jī)。這里提出的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元包括:電機(jī),其具有轉(zhuǎn)子和可旋轉(zhuǎn)安裝在支撐結(jié)構(gòu)上的主定子;第一變速器,其從轉(zhuǎn)子向第一車輪驅(qū)動(dòng)軸提供輸出;第二變速器,其從主定子向第二車輪驅(qū)動(dòng)軸提供輸出,其特征在于還包括:至少部分圍繞主定子且相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子保持靜止的輔助定子,以及用于控制輔助定子增加或減少可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子動(dòng)力的控制裝置。設(shè)置輔助定子和用于控制輔助定子的裝置可以使得改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)扭矩矢量分配系統(tǒng)進(jìn)行控制。因此例如當(dāng)配置有所述驅(qū)動(dòng)單元的汽車行駛通過(guò)曲線時(shí),更多的扭矩被施加到外側(cè)車輪上。這提供了一種轉(zhuǎn)向作用,操控汽車進(jìn)入曲線從而更多的扭矩被傳遞到道路上并且不會(huì)導(dǎo)致車輪空轉(zhuǎn)。這種扭矩矢量分配系統(tǒng)還可以用來(lái)補(bǔ)償強(qiáng)烈的側(cè)風(fēng)或者如果為了將汽車從打滑狀態(tài)變直,還可以將扭矩應(yīng)用于一側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪上。根據(jù)第二方面,所述輔助定子環(huán)繞所述主定子同軸地設(shè)置。
如第二方面所述,所述輔助定子環(huán)繞主定子同軸地設(shè)置可以提高扭矩矢量分配能力。根據(jù)第三方面,在所述可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子的外周設(shè)置散熱片。如第三方面所述,在可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子的外周設(shè)置散熱片,可以在可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)周圍空氣改善電機(jī)的冷卻。根據(jù)第四方面,所述可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子被風(fēng)道罩封閉。如第四方面所述,所述風(fēng)道罩被設(shè)置成包圍可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子,可以在改進(jìn)電機(jī)冷卻控制的同時(shí)防止污染,特別是設(shè)置在定子外周的散熱片的污染,這種污染會(huì)降低散熱片的冷卻能力。根據(jù)第五方面,所述散熱片被設(shè)置成在所述主定子旋轉(zhuǎn)時(shí)在風(fēng)道罩內(nèi)提供風(fēng)扇。如第五方面所述,所述散熱片被設(shè)置成當(dāng)所述主定子旋轉(zhuǎn)時(shí)在風(fēng)道罩內(nèi)提供風(fēng)扇,可以在設(shè)置有保護(hù)性風(fēng)道罩時(shí)改善電機(jī)的冷卻。根據(jù)第六方面,散熱片是螺旋形狀的從而當(dāng)主定子旋轉(zhuǎn)時(shí)在風(fēng)道罩內(nèi)提供空氣螺方定扇(air screw fan)。如第六方面所述,螺旋形狀的散熱片為電機(jī)的冷卻提供有效的空氣螺旋扇。根據(jù)第七方面,散熱片是風(fēng)扇葉片形狀的,從而當(dāng)主定子旋轉(zhuǎn)時(shí)在風(fēng)道罩內(nèi)提供葉片式風(fēng)扇。如第七方面所述,提供風(fēng)扇葉片形狀的散熱片為電機(jī)的冷卻提供有效的葉片式風(fēng)扇。根據(jù)第八方面,提供輔助風(fēng)扇單元,用于在風(fēng)道罩內(nèi)部產(chǎn)生流過(guò)散熱片的冷卻空氣流。如第八方面所述,提供的輔助風(fēng)扇單元可以在可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子不旋轉(zhuǎn)時(shí),在風(fēng)道罩內(nèi)可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子的外周處產(chǎn)生流過(guò)散熱片的冷卻空氣流,這樣當(dāng)關(guān)聯(lián)的汽車靜止時(shí),也可以改善電機(jī)的冷卻。根據(jù)第九方面,第一變速器和第二變速器中的一個(gè)包括鏈條驅(qū)動(dòng)減速器,且另外一個(gè)包括齒輪驅(qū)動(dòng)減速器。如第九方面所述,第一變速器和第二變速器中的一個(gè)包括鏈條驅(qū)動(dòng)減速器且另外一個(gè)包括齒輪驅(qū)動(dòng)減速器,可以提供簡(jiǎn)單且緊湊的變速器,其可以使得分別向第一和第二車輪驅(qū)動(dòng)軸提供的輸出具有相同的旋轉(zhuǎn)方向。根據(jù)第十方面,鏈條驅(qū)動(dòng)減速器和齒輪驅(qū)動(dòng)減速器具有相同的傳動(dòng)比。如第十方面所述,設(shè)置具有相同傳動(dòng)比的鏈條驅(qū)動(dòng)減速器和齒輪驅(qū)動(dòng)減速器,可以實(shí)現(xiàn)在向第一或第二車輪驅(qū)動(dòng)軸提供的輸出和各自相關(guān)的驅(qū)動(dòng)軸之間使用相同的或無(wú)需附加其它的傳動(dòng)裝置。
以下,本發(fā)明將參照附圖并通過(guò)具體示例的方式進(jìn)行更加詳細(xì)的描述,其中圖1顯示的是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元的透視圖;圖2顯示的是包括根據(jù)圖1所示的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元的機(jī)動(dòng)車的透視圖。結(jié)合附圖考慮,從以下詳細(xì)描述中出發(fā),本發(fā)明的其他目的和特征也將十分清楚。然而可以理解的是,示出的附圖僅僅用于例證而不是對(duì)范圍進(jìn)行限制,對(duì)范圍的限制應(yīng)參看權(quán)利要求??梢赃M(jìn)一步理解的是,附圖不必成比例繪制,除非特別說(shuō)明,它們僅僅用于概念性的例舉此處描述的結(jié)構(gòu)和過(guò)程。
具體實(shí)施例方式總的看來(lái),在圖1中示意性顯示的本發(fā)明的實(shí)施例,涉及一種機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元1,其包括電機(jī),例如三相異步電機(jī)。電機(jī)具有轉(zhuǎn)子2和主定子3。主定子3可旋轉(zhuǎn)安裝于支撐結(jié)構(gòu)4上,支撐結(jié)構(gòu)4適于與所關(guān)聯(lián)的汽車的底盤固定連接。設(shè)置三個(gè)滑環(huán)16將電能傳輸給所述可旋轉(zhuǎn)安裝主定子3。在一些實(shí)施例中,為了確保電機(jī)的溫度控制,在可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3的外周設(shè)置散熱片13。這改進(jìn)了電機(jī)的冷卻,特別是在電機(jī)被設(shè)置成使得當(dāng)相關(guān)的汽車行駛時(shí)周圍空氣可以自由地流過(guò)旋轉(zhuǎn)主定子3的散熱片13的情況下。此外,通過(guò)設(shè)置風(fēng)道罩14封閉可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3也可以改善電機(jī)的冷卻控制。這樣風(fēng)道罩14還可以防止可旋轉(zhuǎn)安裝定子3被污染,特別是設(shè)置在其外周的散熱片13的污染。風(fēng)道罩14提供的保護(hù)可以防止散熱片13被污染,所述污染會(huì)降低散熱片的冷卻能力。此外,還可以通過(guò)將散熱片13設(shè)置成使得當(dāng)主定子3旋轉(zhuǎn)時(shí)在風(fēng)道罩14內(nèi)形成風(fēng)扇來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)電機(jī)的冷卻控制。該風(fēng)扇被設(shè)置成將周圍用于冷卻的空氣抽入風(fēng)道罩14并在風(fēng)道罩14內(nèi)流過(guò)散熱片13。在一些實(shí)施例中散熱片13是螺旋形狀的從而當(dāng)主定子3旋轉(zhuǎn)時(shí)在風(fēng)道罩14內(nèi)形成空氣螺旋扇。因此提供了用于冷卻電機(jī)的有效的空氣螺旋扇。在另一個(gè)替換實(shí)施例中,散熱片13是風(fēng)扇葉片形狀的從而當(dāng)主定子3旋轉(zhuǎn)時(shí)在風(fēng)道罩14內(nèi)形成葉片式風(fēng)扇。因此為電機(jī)的冷卻提供了有效的葉片式風(fēng)扇。為了在相關(guān)的汽車靜止時(shí)仍能改進(jìn)電機(jī)的冷卻,在一些實(shí)施例中設(shè)置了輔助風(fēng)扇單元15,用于在風(fēng)道罩14內(nèi)產(chǎn)生流過(guò)散熱片13的冷卻空氣流。這樣,在可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3不旋轉(zhuǎn)(即電機(jī)不運(yùn)行)時(shí),輔助風(fēng)扇單元15產(chǎn)生的冷卻空氣流在風(fēng)道罩14內(nèi)流過(guò)可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3外周的散熱片13。第一變速器5從轉(zhuǎn)子2向第一車輪驅(qū)動(dòng)軸6提供輸出。第二變速器7從主定子3向第二車輪驅(qū)動(dòng)軸8提供輸出。在一些實(shí)施例中,第一變速器5和第二變速器6中的一個(gè)包括鏈條驅(qū)動(dòng)減速器11且另一個(gè)包括齒輪驅(qū)動(dòng)減速器12。這種設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單緊湊的變速器,其可以使分別向第一和第二車輪驅(qū)動(dòng)軸提供的輸出具有相同的旋轉(zhuǎn)方向。因此可以保證變速器的低成本和低復(fù)雜性。在一些實(shí)施例中的鏈條驅(qū)動(dòng)減速器11和齒輪驅(qū)動(dòng)減速器12具有相同的傳動(dòng)比。這種設(shè)計(jì)可以在向第一或第二車輪驅(qū)動(dòng)軸提供的輸出和各自相關(guān)的驅(qū)動(dòng)軸之間使用同樣的或無(wú)需附加其它的傳動(dòng)裝置。因此,可以保證任何附加傳動(dòng)裝置的低成本和低復(fù)雜性。
在具有三相異步電機(jī)的實(shí)施例中,為了產(chǎn)生動(dòng)力,電機(jī)需要在轉(zhuǎn)子2和可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3之間具有轉(zhuǎn)速差。由于在該設(shè)置中,可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3與轉(zhuǎn)子2現(xiàn)在以同樣的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn),但是方向相反,因此產(chǎn)生的動(dòng)力與轉(zhuǎn)子2和可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度之差(即絕對(duì)旋轉(zhuǎn)速度的兩倍)成比例。由于限制電機(jī)性能的至少一個(gè)因素是轉(zhuǎn)子2受到的機(jī)械應(yīng)力,因此與沒(méi)有反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和定子的設(shè)置相比,以上提到的設(shè)置對(duì)于任何給定的旋轉(zhuǎn)速度都會(huì)將其受到的力降低4倍。因此在所關(guān)聯(lián)車輛上的車輪的動(dòng)作慣性也將減少4倍,這樣又將有利于提高所關(guān)聯(lián)車輛上的任何主動(dòng)底盤系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間。降低對(duì)轉(zhuǎn)子2的速度要求,意味著由鏈條驅(qū)動(dòng)減速器11和齒輪驅(qū)動(dòng)減速器12分別提供的減速可在一步中進(jìn)行。機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元I還包括輔助定子9,輔助定子9至少部分圍繞主定子3以及相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3保持靜止。在一些實(shí)施例中輔助定子9環(huán)繞主定子3同軸地設(shè)置。設(shè)置裝置10 (例如一個(gè)或更多個(gè)電子控制單元)用來(lái)控制輔助定子9增加或減少可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3的動(dòng)力??煽氐妮o助定子9能使得改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)單元I通過(guò)扭矩矢量分配系統(tǒng)(torquevectoring)進(jìn)行控制。因此例如當(dāng)配置有所述驅(qū)動(dòng)單元I的汽車沿著曲線行駛時(shí),更多的扭矩可以被施加到外側(cè)車輪上。這將提供轉(zhuǎn)向效果,操控汽車進(jìn)入曲線從而更多的扭矩可被傳遞給道路而不會(huì)導(dǎo)致車輪滑轉(zhuǎn)。這種扭矩矢量分配系統(tǒng)也可以用來(lái)補(bǔ)償強(qiáng)烈的側(cè)風(fēng)或者如果為了將汽車從打滑狀態(tài)變直,還可以將扭矩應(yīng)用到一側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪。當(dāng)用于前驅(qū)動(dòng)時(shí),所提出的結(jié)構(gòu)可用來(lái)作為動(dòng)力輔助轉(zhuǎn)向裝置,這樣可以補(bǔ)充或甚至取代其他動(dòng)力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng),例如電動(dòng)輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。當(dāng)為動(dòng)力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)補(bǔ)充其他系統(tǒng)時(shí),其可以例如在已經(jīng)將最大轉(zhuǎn)向角施加給車輛右手側(cè)和左手側(cè)的轉(zhuǎn)向輪后通過(guò)對(duì)車輛右手側(cè)和左手側(cè)的轉(zhuǎn)向輪施加扭矩差來(lái)改進(jìn)汽車的轉(zhuǎn)彎半徑。如上所述,可控的輔助定子9可以用來(lái)從可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3中施加或引出電流,同時(shí)反向引出或施加這些電流到轉(zhuǎn)子2,從而機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元I的總電流消耗保持不變。盡管上述的實(shí)施例被描述為具有三相異步電機(jī)形式的電機(jī),但是也可以使用其他類型的電機(jī)來(lái)獲得相似的結(jié)構(gòu),例如同步電機(jī)或直流電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明,也可以想到包括如上所述機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元I的機(jī)動(dòng)車17。上述實(shí)施例可在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行變型。這樣,這些實(shí)施例已經(jīng)顯示、描述并指出了本發(fā)明基本的新穎性特征,可以理解的是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)示出的裝置的形式和細(xì)節(jié),以及它們的操作進(jìn)行各種省略、替換和改變。例如,可以明確指出,這些元件和/或以基本相同的方式執(zhí)行基本相同的功能并且可獲得相同效果的方法步驟的組合是等效的。而且,可以意識(shí)到,在此與任何公開的形式或?qū)嵤├嚓P(guān)的示出和/或描述的結(jié)構(gòu)和/或元件和/或方法/步驟可以與任何其它作為常用選擇的公開或描述或暗示的形式或?qū)嵤├嘟Y(jié)合。附圖標(biāo)記列表I 機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元2 轉(zhuǎn)子3 主定子4 支撐結(jié)構(gòu)5 第一變速器6 第一車輪驅(qū)動(dòng)軸7 第二變速器
8第二車輪驅(qū)動(dòng)軸9輔助定子10控制裝置11鏈條驅(qū)動(dòng)減速器12齒輪驅(qū)動(dòng)減速器13散熱片14風(fēng)道罩15輔助風(fēng)扇單元16 滑環(huán)
權(quán)利要求
1.一種機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(I),包括: 電機(jī),所述電機(jī)具有轉(zhuǎn)子(2)和在支撐結(jié)構(gòu)(4)上可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子(3); 第一變速器(5),其從所述轉(zhuǎn)子(2)向第一車輪驅(qū)動(dòng)軸(6)提供輸出; 第二變速器(7),其從所述主定子(3)向第二車輪驅(qū)動(dòng)軸(8)提供輸出, 其特征在于還包括: 輔助定子(9),其至少部分圍繞所述主定子(3)且相對(duì)于所述可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子(3)保持靜止;和 控制裝置(10),用于控制所述輔助定子(9)增加或減少給予所述可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子(3)的動(dòng)力。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(1),其特征在于所述輔助定子(9)環(huán)繞所述主定子(3)同軸地設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1到2中任一項(xiàng)所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(I),其特征在于在所述可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子(3)的周邊設(shè)置散熱片(13)。
4.如權(quán)利要求3所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(I),其特征在于所述可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子(3)被風(fēng)道罩(14)封閉。
5.如權(quán)利要求4所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(I),其特征在于所述散熱片(13)被設(shè)置成使得當(dāng)主定子(3)旋轉(zhuǎn)時(shí)在風(fēng)道罩(14)內(nèi)形成風(fēng)扇。
6.如權(quán)利要求4所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(I),其特征在于所述散熱片(13)是螺旋形狀的從而當(dāng)所述主定子(3)旋轉(zhuǎn)時(shí)在風(fēng)道罩(14)內(nèi)形成空氣螺旋扇。
7.如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(1),其特征在于所述散熱片(13)是葉片形狀的從而當(dāng)所述主定子(3)旋轉(zhuǎn)時(shí)在風(fēng)道罩(14)內(nèi)形成葉片式風(fēng)扇。
8.如權(quán)利要求4到7中任一項(xiàng)所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(I),其特征在于設(shè)置輔助風(fēng)扇單元(15),用于在風(fēng)道罩(14)內(nèi)產(chǎn)生流過(guò)散熱片(13)的冷卻空氣流。
9.如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(I),其特征在于所述第一變速器(5)和第二變速器(7)中的一個(gè)包括鏈條驅(qū)動(dòng)減速器(11),而另一個(gè)包括齒輪驅(qū)動(dòng)減速器(12)。
10.如權(quán)利要求9所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(I),其特征在于所述鏈條驅(qū)動(dòng)減速器(11)和齒輪驅(qū)動(dòng)減速器(12)具有相同的傳動(dòng)比。
11.一種機(jī)動(dòng)車(17),其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(I)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(1)和一種包括該機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)單元(1)的機(jī)動(dòng)車(17)。電機(jī)具有轉(zhuǎn)子(2)和在支撐結(jié)構(gòu)(4)上可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子(3)。第一變速器(5)從轉(zhuǎn)子(2)向第一車輪驅(qū)動(dòng)軸(6)提供輸出。第二變速器(7)從主定子(3)向第二車輪驅(qū)動(dòng)軸(8)提供輸出。輔助定子(9)至少部分圍繞主定子(3)且相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子(3)保持靜止。設(shè)置用來(lái)控制輔助定子(9)增加或減少可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子(3)動(dòng)力的控制裝置(10)。
文檔編號(hào)B60K7/00GK103192694SQ201310007809
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者L·斯滕瓦爾 申請(qǐng)人:沃爾沃汽車公司