專利名稱：機動車驅(qū)動單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機動車驅(qū)動單元以及一種包括該機動車驅(qū)動單元的機動車。
背景技術(shù)：
用于電動車的機動車驅(qū)動單元通常連接有至少兩個驅(qū)動輪，在汽車的每側(cè)各安裝一個。在汽車的每側(cè)各安裝兩個驅(qū)動輪的情況下，為了在驅(qū)動輪之間平均分配扭矩，需要提供差動傳動(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和每個驅(qū)動輪之間需要至少一個單速兩階減速齒輪。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，電機轉(zhuǎn)子的機械速度極限帶來了一些限制。這些限制影響了電動車的性能和實用性。以上問題的一個解決方法是使用多級變速器。但是，這通常會導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車的機動車驅(qū)動單元，其包括電機，可旋轉(zhuǎn)安裝在兩個與車輛框架連接的固定支撐件上的定子。車輪的驅(qū)動軸(axle shaft)與電機定子連接,且另一個車輪的驅(qū)動軸與電機轉(zhuǎn)子連接。設(shè)置旋轉(zhuǎn)反向裝置來分別將兩個車輪驅(qū)動軸中的一個的旋轉(zhuǎn)相對于轉(zhuǎn)子或定子的旋轉(zhuǎn)反向。由W02011042317提出的電機可以交替電流類型且包括旋轉(zhuǎn)電接觸點將旋轉(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的交流電頻率的換流器?？梢园惭b獨立的減速齒輪從而使安裝有相應車輪的驅(qū)動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的機動車驅(qū)動單元，其包括具有轉(zhuǎn)子和反向旋轉(zhuǎn)定子的電機。這里提出的機動車驅(qū)動單元包括:電機，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)動軸提供輸出；第二變速器，其從主定子向第二車輪驅(qū)動軸提供輸出，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的驅(qū)動單元通過扭矩矢量分配系統(tǒng)進行控制。因此例如當配置有所述驅(qū)動單元的汽車行駛通過曲線時，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，操控汽車進入曲線從而更多的扭矩被傳遞到道路上并且不會導致車輪空轉(zhuǎn)。這種扭矩矢量分配系統(tǒng)還可以用來補償強烈的側(cè)風或者如果為了將汽車從打滑狀態(tài)變直，還可以將扭矩應用于一側(cè)的驅(qū)動輪上。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)時通過周圍空氣改善電機的冷卻。根據(jù)第四方面，所述可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子被風道罩封閉。如第四方面所述，所述風道罩被設(shè)置成包圍可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子，可以在改進電機冷卻控制的同時防止污染，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)時在風道罩內(nèi)提供風扇。如第五方面所述，所述散熱片被設(shè)置成當所述主定子旋轉(zhuǎn)時在風道罩內(nèi)提供風扇，可以在設(shè)置有保護性風道罩時改善電機的冷卻。根據(jù)第六方面，散熱片是螺旋形狀的從而當主定子旋轉(zhuǎn)時在風道罩內(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，散熱片是風扇葉片形狀的，從而當主定子旋轉(zhuǎn)時在風道罩內(nèi)提供葉片式風扇。如第七方面所述，提供風扇葉片形狀的散熱片為電機的冷卻提供有效的葉片式風扇。根據(jù)第八方面，提供輔助風扇單元，用于在風道罩內(nèi)部產(chǎn)生流過散熱片的冷卻空氣流。如第八方面所述，提供的輔助風扇單元可以在可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子不旋轉(zhuǎn)時，在風道罩內(nèi)可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子的外周處產(chǎn)生流過散熱片的冷卻空氣流，這樣當關(guān)聯(lián)的汽車靜止時，也可以改善電機的冷卻。根據(jù)第九方面，第一變速器和第二變速器中的一個包括鏈條驅(qū)動減速器，且另外一個包括齒輪驅(qū)動減速器。如第九方面所述，第一變速器和第二變速器中的一個包括鏈條驅(qū)動減速器且另外一個包括齒輪驅(qū)動減速器，可以提供簡單且緊湊的變速器，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)動減速器和齒輪驅(qū)動減速器具有相同的傳動比。如第十方面所述，設(shè)置具有相同傳動比的鏈條驅(qū)動減速器和齒輪驅(qū)動減速器，可以實現(xiàn)在向第一或第二車輪驅(qū)動軸提供的輸出和各自相關(guān)的驅(qū)動軸之間使用相同的或無需附加其它的傳動裝置。


以下，本發(fā)明將參照附圖并通過具體示例的方式進行更加詳細的描述，其中圖1顯示的是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的機動車驅(qū)動單元的透視圖；圖2顯示的是包括根據(jù)圖1所示的機動車驅(qū)動單元的機動車的透視圖。結(jié)合附圖考慮，從以下詳細描述中出發(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范圍進行限制，對范圍的限制應參看權(quán)利要求。可以進一步理解的是，附圖不必成比例繪制，除非特別說明，它們僅僅用于概念性的例舉此處描述的結(jié)構(gòu)和過程。
具體實施例方式總的看來，在圖1中示意性顯示的本發(fā)明的實施例，涉及一種機動車驅(qū)動單元1，其包括電機，例如三相異步電機。電機具有轉(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。在一些實施例中，為了確保電機的溫度控制，在可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3的外周設(shè)置散熱片13。這改進了電機的冷卻，特別是在電機被設(shè)置成使得當相關(guān)的汽車行駛時周圍空氣可以自由地流過旋轉(zhuǎn)主定子3的散熱片13的情況下。此外，通過設(shè)置風道罩14封閉可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3也可以改善電機的冷卻控制。這樣風道罩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。風道罩14提供的保護可以防止散熱片13被污染，所述污染會降低散熱片的冷卻能力。此外，還可以通過將散熱片13設(shè)置成使得當主定子3旋轉(zhuǎn)時在風道罩14內(nèi)形成風扇來進一步改進對電機的冷卻控制。該風扇被設(shè)置成將周圍用于冷卻的空氣抽入風道罩14并在風道罩14內(nèi)流過散熱片13。在一些實施例中散熱片13是螺旋形狀的從而當主定子3旋轉(zhuǎn)時在風道罩14內(nèi)形成空氣螺旋扇。因此提供了用于冷卻電機的有效的空氣螺旋扇。在另一個替換實施例中，散熱片13是風扇葉片形狀的從而當主定子3旋轉(zhuǎn)時在風道罩14內(nèi)形成葉片式風扇。因此為電機的冷卻提供了有效的葉片式風扇。為了在相關(guān)的汽車靜止時仍能改進電機的冷卻，在一些實施例中設(shè)置了輔助風扇單元15，用于在風道罩14內(nèi)產(chǎn)生流過散熱片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)(即電機不運行)時，輔助風扇單元15產(chǎn)生的冷卻空氣流在風道罩14內(nèi)流過可旋轉(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)動軸8提供輸出。在一些實施例中，第一變速器5和第二變速器6中的一個包括鏈條驅(qū)動減速器11且另一個包括齒輪驅(qū)動減速器12。這種設(shè)計可以實現(xiàn)簡單緊湊的變速器，其可以使分別向第一和第二車輪驅(qū)動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雜性。在一些實施例中的鏈條驅(qū)動減速器11和齒輪驅(qū)動減速器12具有相同的傳動比。這種設(shè)計可以在向第一或第二車輪驅(qū)動軸提供的輸出和各自相關(guān)的驅(qū)動軸之間使用同樣的或無需附加其它的傳動裝置。因此，可以保證任何附加傳動裝置的低成本和低復雜性。
在具有三相異步電機的實施例中，為了產(chǎn)生動力，電機需要在轉(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)在以同樣的絕對旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，但是方向相反，因此產(chǎn)生的動力與轉(zhuǎn)子2和可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3之間的相對旋轉(zhuǎn)速度之差(即絕對旋轉(zhuǎn)速度的兩倍)成比例。由于限制電機性能的至少一個因素是轉(zhuǎn)子2受到的機械應力，因此與沒有反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和定子的設(shè)置相比，以上提到的設(shè)置對于任何給定的旋轉(zhuǎn)速度都會將其受到的力降低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)車輛上的任何主動底盤系統(tǒng)的反應時間。降低對轉(zhuǎn)子2的速度要求，意味著由鏈條驅(qū)動減速器11和齒輪驅(qū)動減速器12分別提供的減速可在一步中進行。機動車驅(qū)動單元I還包括輔助定子9，輔助定子9至少部分圍繞主定子3以及相對于可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3保持靜止。在一些實施例中輔助定子9環(huán)繞主定子3同軸地設(shè)置。設(shè)置裝置10 (例如一個或更多個電子控制單元)用來控制輔助定子9增加或減少可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3的動力?？煽氐妮o助定子9能使得改進的驅(qū)動單元I通過扭矩矢量分配系統(tǒng)(torquevectoring)進行控制。因此例如當配置有所述驅(qū)動單元I的汽車沿著曲線行駛時，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，操控汽車進入曲線從而更多的扭矩可被傳遞給道路而不會導致車輪滑轉(zhuǎn)。這種扭矩矢量分配系統(tǒng)也可以用來補償強烈的側(cè)風或者如果為了將汽車從打滑狀態(tài)變直，還可以將扭矩應用到一側(cè)的驅(qū)動輪。當用于前驅(qū)動時，所提出的結(jié)構(gòu)可用來作為動力輔助轉(zhuǎn)向裝置，這樣可以補充或甚至取代其他動力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，例如電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。當為動力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)補充其他系統(tǒng)時，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)向輪后通過對車輛右手側(cè)和左手側(cè)的轉(zhuǎn)向輪施加扭矩差來改進汽車的轉(zhuǎn)彎半徑。如上所述，可控的輔助定子9可以用來從可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子3中施加或引出電流，同時反向引出或施加這些電流到轉(zhuǎn)子2，從而機動車驅(qū)動單元I的總電流消耗保持不變。盡管上述的實施例被描述為具有三相異步電機形式的電機，但是也可以使用其他類型的電機來獲得相似的結(jié)構(gòu)，例如同步電機或直流電機。根據(jù)本發(fā)明，也可以想到包括如上所述機動車驅(qū)動單元I的機動車17。上述實施例可在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)進行變型。這樣，這些實施例已經(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)人員可以對示出的裝置的形式和細節(jié)，以及它們的操作進行各種省略、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。附圖標記列表I 機動車驅(qū)動單元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)動軸7 第二變速器
8第二車輪驅(qū)動軸9輔助定子10控制裝置11鏈條驅(qū)動減速器12齒輪驅(qū)動減速器13散熱片14風道罩15輔助風扇單元16 滑環(huán)
權(quán)利要求
1.一種機動車驅(qū)動單元(I)，包括: 電機，所述電機具有轉(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)的動力。
2.如權(quán)利要求1所述的機動車驅(qū)動單元(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中任一項所述的機動車驅(qū)動單元(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所述的機動車驅(qū)動單元(I)，其特征在于所述可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子(3)被風道罩(14)封閉。
5.如權(quán)利要求4所述的機動車驅(qū)動單元(I)，其特征在于所述散熱片(13)被設(shè)置成使得當主定子(3)旋轉(zhuǎn)時在風道罩(14)內(nèi)形成風扇。
6.如權(quán)利要求4所述的機動車驅(qū)動單元(I)，其特征在于所述散熱片(13)是螺旋形狀的從而當所述主定子(3)旋轉(zhuǎn)時在風道罩(14)內(nèi)形成空氣螺旋扇。
7.如權(quán)利要求1到4中任一項所述的機動車驅(qū)動單元(1)，其特征在于所述散熱片(13)是葉片形狀的從而當所述主定子(3)旋轉(zhuǎn)時在風道罩(14)內(nèi)形成葉片式風扇。
8.如權(quán)利要求4到7中任一項所述的機動車驅(qū)動單元(I)，其特征在于設(shè)置輔助風扇單元(15)，用于在風道罩(14)內(nèi)產(chǎn)生流過散熱片(13)的冷卻空氣流。
9.如權(quán)利要求1到8中任一項所述的機動車驅(qū)動單元(I)，其特征在于所述第一變速器(5)和第二變速器(7)中的一個包括鏈條驅(qū)動減速器(11)，而另一個包括齒輪驅(qū)動減速器(12)。
10.如權(quán)利要求9所述的機動車驅(qū)動單元(I)，其特征在于所述鏈條驅(qū)動減速器(11)和齒輪驅(qū)動減速器(12)具有相同的傳動比。
11.一種機動車(17)，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的機動車驅(qū)動單元(I)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機動車驅(qū)動單元(1)和一種包括該機動車驅(qū)動單元(1)的機動車(17)。電機具有轉(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)動軸(8)提供輸出。輔助定子(9)至少部分圍繞主定子(3)且相對于可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子(3)保持靜止。設(shè)置用來控制輔助定子(9)增加或減少可旋轉(zhuǎn)安裝的主定子(3)動力的控制裝置(10)。
文檔編號B60K7/00GK103192694SQ201310007809
公開日2013年7月10日 申請日期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 申請人:沃爾沃汽車公司