用于混合电动机动车的后驱动单元的制作方法
【专利摘要】一种用于混合电动机动车(1)的后驱动单元(10)，所述后驱动单元(10)包括后连杆/驱动轴(20)和电动机/发电机(30)。
【专利说明】用于混合电动机动车的后驱动单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种后驱动单元(rear drive unit,简称RDU),特别用于包括内燃发动机和电动机/发电机的混合电动机动车。
【背景技术】
[0002]目前，由内燃发动机(简称ICE)驱动的车辆中存在不同类型的动能回收系统(Kinetic Energy Recovery Systems,简称KERS)。这些动能回收系统也用于混合电动机动车，所述混合电动机动车具有采用多种动力源的动力系，包括独立地或与内燃发动机结合，取决于行驶状态以及取决于牵引电池的充电状态，来驱动车轮的电动机，动力源(即电动机/发电机和/或内燃发动机)由车辆操作员和/或道路条件施加最有效地满足目前动力的需求。
[0003]US 2009/0188732A1公开了在混合电动机动车中的这种动能回收系统的一个例子。
[0004]然而，降低动力系(因而混合电动动力系)费用的持续增长的需求，和减少燃料消耗以及在用于车队的整个使用寿命期间来自制造和维护构成车辆的部件的全部环境压力和影响，产生了用于进一步改进这样的动能回收系统的需要。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的是至少克服上面提到的一些问题和缺点。
[0006]这些和进一步的目的是通过用于混合电动机动车的后驱动单元来实现，所述后驱动单元包括后连杆/驱动轴(rear link/drive shaft)和电动机/发电机,其特征在于所述电动机/发电机耦接至齿轮组，该齿轮组又耦接至所述连杆/驱动轴，藉此所述电动机/发电机布置为相对于所述连杆/驱动轴在径向方向偏置。在混合电动机动车内的电动机和发电机的这种创造性的偏置布置的效果和优点是安装和更换所述电动机/发电机变得更容易，这是通过不必在拆下所述电动机/发电机之前必须先拆卸所述后驱动单元的主要部件来实现的。
[0007]在一些实施例中，所述电动机/发电机耦接至输入轴，该输入轴又耦接至所述齿轮组。
[0008]在一些实施例中，所述输入轴基本上平行于所述连杆轴。
[0009]在一些实施例中，所述输入轴相对于所述连杆轴在所述混合电动机动车前方的方向上偏置。
[0010]在一些实施例中,所述输入轴布置为在所述连杆轴的上方偏置。
[0011]在一些实施例中，所述输入轴与所述电动机/发电机是对中的/对齐的。
[0012]在一些实施例中，所述齿轮组是行星齿轮组。
[0013]在一些实施例中，正齿轮单元耦接在所述齿轮组和所述电动机/发电机之间。
[0014]在一些实施例中，所述电动机/发电机和所述齿轮组之间的齿轮比在I比18和I比25的范围内。
[0015]在一些实施例中,所述齿轮组通过分离式离合器(disconnect clutch) I禹接至所述连杆轴。
[0016]在一些实施例中，所述电动机/发电机置于所述连杆轴的一个输出端处，且所述齿轮组置于所述连杆轴的另一个输出端处。
[0017]在一些实施例中，所述电动机/发电机和所述齿轮组置于所述后驱动单元的相对侧。
[0018]上面和进一步的目的也可以由根据上面的包括后驱动单元的混合电动机动车来实现。
[0019]上面的一个效果和优点是通过消除在能拆下所述电动机/发电机之前先拆卸所述后驱动单元的主要部件的需要，安装和更换所述电动机/发电机变得更容易。上面的另一个效果和优点是在所述后驱动单元周围的可用空间更容易和更有效地被利用，改进车辆组件(包括该后驱动单元和它包括的部件)的组装。上面的另一个效果和优点是能够进行再生制动。上面的另一个效果和优点是从车辆的动力源提供更多的动力和扭矩。此外，所述后驱动单元的基本原理或结构不需要根本上改变就能够实施本发明。此外，不需要进行所述后驱动单元的新测试来证明本发明的实施满足相应的要求。
[0020]由下文中本发明实施例的详细说明，本发明的进一步目的和特征将清晰可见。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]参照附图本发明将更加详细描述，其中:
[0022]图1示出了根据本发明的具有后驱动单元的混合电动机动车平面俯视图的简要示图。
[0023]图2示出了根据本发明的后驱动单元剖视图的简要示图。
[0024]图3是根据本发明的后驱动单元内的电动机/发电机的不同位置的示意性侧视图。
【具体实施方式】
[0025]如上所述，本发明涉及一种如图1和图2所示的用于混合电动机动车I的后驱动单元(RDU) 10。混合电动机动车I还包括至少一对后车轮2、至少一个内燃发动机(ICE) 3、前驱动单元(简称FDU) 4和至少一对前车轮5。此外，混合电动机动车I还包括变速机构，所述变速机构利用内燃发动机3经由前驱动轴驱动所述前驱动单元和前车轮，但是这些变速机构部件将不会进一步详述，因为对于本领域技术人员这样的变速机构是公知常识。
[0026]此外，混合电动机动车I的后驱动单元10包括用于每个后车轮2的至少一个连杆/驱动轴20 (每个前车轮5也是这样，但是，如上所述，该前连杆/驱动轴在图1中没有附图标记)，从而通过内燃发动机3和/或至少一个电动机和发电机(电机)30，后车轮2可被驱动用于推进车辆1，或在相反的方向传递旋转能量用于产生电能，例如，由再生制动，通过电机30作为发电机为电池(未不出)充电。
[0027]混合电动机动车I的后驱动单元10包括电机30、至少一个输入轴31和至少一个齿轮组40，例如在后驱动单元10内作为第一齿轮/传动比的行星齿轮组。输入轴31连接在电机30和齿轮组40之间。齿轮组40，如果是行星齿轮组，则包括太阳齿轮41、齿圈42和齿轮架43和行星齿轮44。后驱动单元10还包括分动机构(transfer gear) 50,分动机构50是正齿轮单元,作为后驱动单元中的第二齿轮/传动比。该正齿轮单元50稱接在齿轮组40和电机30之间。
[0028]后驱动单元10的电机30由电子控制单元(未示出)以已知的方式控制，因此电机30的这种控制将不会更详细描述。
[0029]后驱动单元10包括(作为选择，即不是必需的)分离式离合器60，该分离式离合器在驱动模式下可控制动力流经过后驱动单元的动力系。因此，齿轮组40通过分离式离合器耦接至连杆轴20。驱动模式和它的动力流在图2中用箭头示意性地示出，并且驱动模式和这里示出的箭头方向是通过闭合所述分离式离合器60产生且形成第一动力路径。该闭合的分离式离合器60以可操作和旋转的方式将电机30和它的输入轴31与齿轮组40和每个驱动轴20耦接在一起，使得电机可以旋转从而旋转后车轮2用于驱动。动能回收系统功能，即再生模式，沿着与图2示出箭头相同的动力流路径但相反的方向实现，形成第二动力路径，第二动力路径是再生路径。因此，在这种情况下，电机30作为发电机为至少一个牵引电池(未示出)充电。当分离式离合器60打开/已打开/脱开时，在电机30和它的输入轴31至齿轮组40和每个驱动轴20和每个后车轮2之间的旋转传递都是分开的和无效的，反过来也一样，藉此行星齿轮组40,分动机构50和相关的连杆轴20、输入轴31与电机30一起静止不动。
[0030]分离式离合器60也可以去掉，即齿轮组40可以直接固定至相关的驱动轴20。分离式离合器60可以是湿式离合器。
[0031]此外，后驱动单元10包括通过驱动轴20传递动力至后车轮2的差速器70，驱动轴20在一端处连接至差速器70，且在另一端处连接至一个相关的后车轮2。差速器70又经由齿轮组40通过分动机构50和电机的输入轴31以可选的方式旋转地耦接至电机30。
[0032]齿轮组40也可直接固定至相关的差速器70。
[0033]齿轮组40具有在一端处固定至差速器70的齿轮架43，并具有旋转地耦接至齿轮架43另一端的行星齿轮44，该行星齿轮44与齿圈42和太阳齿轮41啮合。太阳齿轮41又可驱动地连接至固定至电机30输入轴31的分动机构50。后驱动单元10可包括(作为选择，但不是必需的)用于将动力传动至后车轮2的万向节轴(cardan shaft)或传动轴80,如图1所示，万向节轴或传动轴80在前端处连接至前驱动单元(FDU)4且其后端处连接至差速器70。这种可选方案意味着在前驱动单元4和后驱动单元10之间不是必需有机械耦接，但如果期望的话，当然是可能的，通过去除万向节轴80用于经由差速器70在前驱动单元4和后驱动单元10之间无机械耦接，或向差速器增加万向节轴80用于机械地和可操作地连接前驱动单元4和后驱动单元10。因此，如果不使用万向节轴80，图1就不显示在前驱动单元4和后驱动单元10之间的传动轴80。因此，前驱动单元4和后驱动单元10彼此能真正地独立工作。本发明解决了电力动能回收系统与机械全轮驱动(all wheel drive,简称AWD)系统在后驱动单元10即后轮轴处的集成。本发明还使得两种不同的动力源被用做公共的全轮驱动系统，但是具有一个电动后驱动和一个内燃发动机前驱动。这通过前驱动单元4和后驱动单元10彼此独立但是同步地工作和驱动前车轮5和后车轮2实现，用于产生电动后轮驱动和内燃机前轮驱动，实现混合全轮驱动系统。此外，在驱动期间通过按车辆驾驶员的要求帮助或偏压后车轮2，电机30可用于“增加(topping-up) ”内燃发动机3的推进效果。
[0034]根据本发明，对于混合电动机动车I，在两轮驱动模式以及全轮驱动模式下，通过推进源(即前驱动单元4和/或后驱动单元10)提供的扭矩和动力的范围都得到了改进。
[0035]对于此方案，已经研发了新的变速装置(与周转齿轮组(epicyclic gear set)结合的斜齿轮副)。如上所述，后驱动单元10中电机30与其齿轮组40和分动机构50和相关旋转轴31的传输也可能被分离式/湿式离合器60分离。
[0036]在图1中，电机30位于靠近其中一个连杆轴20的输出端(即靠近在车辆I向前驱动方向上限定的右连杆轴20的输出端，但在图1中示为左连杆轴)，且齿轮组40位于靠近另一连杆轴的输出端(即靠近在车辆I向前驱动方向上限定的左连杆轴20的输出端，但在图1中示为右连杆轴)。电机30和齿轮组40被置于后驱动单元10的相对侧。
[0037]混合电动机动车I的后驱动单元10使得其电机30布置为通过其输入轴31相对于每个驱动轴20在径向方向上偏置。输入轴31基本上沿着每个驱动轴20以与所述驱动轴中的至少一个成并排关系地延伸。电机30的输入轴31基本上平行于驱动轴20。
[0038]输入轴31和任何驱动轴20之间平行或不平行取决于相应轴的所需要的倾斜。输入轴31和任何驱动轴20当然可以在相对于彼此的发散的方向或者发散的角度延伸，或这些输入轴31、驱动轴20可以沿相对于彼此会聚的方向或会聚的角度延伸。
[0039]图3是后驱动单元10和一个后车轮2的示意性侧视图，示出了输入轴31布置为相对于连杆轴20在混合电动机动车I的前方方向上偏置，即朝向万向节轴80 (如果使用该轴)偏置，该方向在图1中是朝向前驱动单元4的方向。
[0040]图3示出了输入轴31在连杆轴20上方偏置和在连杆轴20下方偏置的不同布置的一个例子。输入轴31布置为在连杆轴20上方以角度α偏置，角度α在大约0° (在水平面位置C，其在图3中最右边的位置)至大约270° (在连杆轴20下方的位置D，从水平面位置C逆时针测量)的范围内或甚至到接近位置C的大约360°。电机30，其输入轴31，齿轮组40和相关的组件在任何这些角度位置的布置，可以是在整个圆圈的任何位置，但是，图3中位置Α，B，C或D，或者任何其它位置的具体选择取决于在后驱动单元10周围相对于车辆I其它部件(例如燃料箱或类似物)的可用的空间，为了解决用于驱动轴安装的包装问题，因为现代车辆的可用空间是缺乏的。因此，电机30和相关的部件可处于距离水平面位置C大约90°的顶部位置Α。电机30和相关的部件可置于距离水平面位置C为大约10°至大约80°的范围内的角度α的优选中间位置B。电机30和相关的部件也可置于距离水平面位置C逆时针角度α为大约280°至大约350°的范围内的位置D。
[0041]如图1和图2所示，输入轴31是对中的，即与电机30是对齐的。
[0042]在电机30和齿轮组40之间的优选齿轮比是在I比18和I比25的范围内。其它的齿轮比是可能的，例如在I比10和I比30之间。然而，优选的齿轮比是I比18。这些齿轮比取决于要符合的要求和电机30如何在相应的后驱动单元10中被使用/应用/实现。所述齿轮比也取决于电机的设计/结构/构造以及它的特性/特征以及电机能处理的转数。因此这意味着其它齿轮比在未来同样是可能的，例如在I到40之间或者在I到50之间或者甚至更高。
[0043]附图标记列表
[0044]I混合电动机动车
[0045]2后车轮
[0046]3内燃发动机
[0047]4前驱动单元(FDU)
[0048]5前车轮
[0049]10后驱动单元(RDU)
[0050]20连杆/驱动轴
[0051]30电动机/发电机
[0052]31输入轴
[0053]40齿轮组/行星齿轮组(第一比值)
[0054]41太阳齿轮
[0055]42齿圈
[0056]43齿轮架
[0057]44行星齿轮
[0058]50分动机构/正齿轮单元(第二比值)
[0059]60分离式离合器
[0060]70差速器
[0061]80万向/传动轴
【权利要求】
1.一种用于混合电动机动车(I)的后驱动单元(10)，所述后驱动单元(10)包括后连杆/驱动轴(20)和电动机/发电机(30)， 其特征在于所述电动机/发电机(30)耦接至齿轮组(40)，该齿轮组又耦接至所述连杆轴(20)，藉此所述电动机/发电机(30)布置为相对于所述连杆轴在径向方向偏置。
2.根据权利要求1所述的后驱动单元(10)，其中所述电动机/发电机(30)耦接至输入轴(31)，所述输入轴又被耦接至所述齿轮组(40)。
3.根据权利要求2所述的后驱动单元(10)，其中所述输入轴(31)基本上平行于所述连杆轴(20)。
4.根据权利要求2或3所述的后驱动单元(10)，其中所述输入轴(31)相对于所述连杆轴(20)在所述混合电动机动车的前方的方向上偏置。
5.根据权利要求4所述的后驱动单元(10)，其中所述输入轴(31)布置为在所述连杆轴(20)的上方偏置。
6.根据权利要求4所述的后驱动单元(10)，其中所述输入轴(31)与所述电动机/发电机(30)对中/对齐。
7.根据任一项前述权利要求所述的后驱动单元(10)，其中所述齿轮组(40)是行星齿轮组。
8.根据权利要求7所述的后驱动单元(10)，其中正齿轮单元(50)耦接在所述齿轮组(40)和所述电动机/发电机(30)之间。
9.根据权利要求7或8所述的后驱动单元(10)，其中所述电动机/发电机(30)与所述齿轮组(40)之间的齿轮比在I比18和I比25的范围内。
10.根据任一项前述权利要求所述的后驱动单元(10)，其中所述齿轮组(40)通过分离式离合器耦接至所述连杆轴(20)。
11.根据任一项前述权利要求所述的后驱动单元(10)，其中所述电动机/发电机(30)处于所述连杆轴(20)的一个输出端处且所述齿轮组(40)处于所述连杆轴的另一个输出端处。
12.根据任一项前述权利要求所述的后驱动单元(10)，其中所述电动机/发电机(30)和所述齿轮组(40)处于所述后驱动单元(10)的相对侧。
13.—种包括根据任一项前述权利要求所述的后驱动单元(10)的混合电动机动车⑴。
【文档编号】B60K17/356GK104442341SQ201410473165
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】A·扎菲奇, M·约根松 申请人:沃尔沃汽车公司