专利名称：电驱动轴的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种机动车辆，更具体地涉及一种用于机动车辆的电动驱动轴。
背景技术：
一般而言，机车从内燃机获取其推进所需的所有动力，内燃机经传动器和差速器连接到左、右驱动轮。实际上，差速器将引擎所产生的转矩平均分配于其所连接的驱动轮之间。近年来，许多机车制造商钟情于采用这样或那样的方式来通过电马达推进车辆的机车。不过这些车辆仍然依赖于采用传统结构的差速器将转矩分配于左、右驱动轮之间，并且例如在车辆转弯之时能够使驱动轮之间产生速度差。
不过，差速器每侧上的驱动轮之间并非总希望平均分配转矩。例如，如果其中一个驱动轮的可用牵引力减小，则大部分转矩应该传向另一驱动轮。有鉴于此，如果要使大部分转矩传向在转弯处外侧的驱动轮，就需要做出一些改进。
发明内容
本发明涉及一种用于将动力传送到左、右驱动轮的驱动轴，其具有电马达和两个与马达相连的转矩联轴器。每个转矩联轴器包括连接到马达、磁粉离合器和行星齿轮组的输入构件，以及适于连接到其中一个驱动轮的输出构件。本发明还涉及一种装备有所述驱动轴的机动车辆。
图1是具有根据本发明实施例而构造的电驱动轴的机动车辆的示意图；图2是被剖切以显示所述电驱动轴的车辆的端视图；图3是所述驱动轴的剖视图；图4是驱动轴中的其中一个转矩联轴器的放大剖视图；图5是显示了联轴器的行星齿轮组采用不同齿轮齿数比时经其中一个转矩联轴器传送的全部转矩与经联轴器的离合器传送的转矩之间关系的曲线图；图6是具有经改造的电驱动轴的车辆的端视图；和图7是经改造的电驱动轴的剖视图。
具体实施例方式
现在参照附图，机动车辆A(图1)具有左、右驱动轮2、4，由电驱动轴B向这两个驱动轮供给动力。为此，车辆A具有电源6，其可为由内燃机或电池组乃至燃料电池来供给动力的发电机。无论何种情况，电源6和驱动轴B安装在可为框架或一体件的支撑结构8上，支撑结构8进而部分地由轮2和4支撑。驱动轴B经左、右车轴10和12连接到轮2和4。驱动轴B被构造为围绕轴线X并包括(图2)箱体20、电马达22、以及左转矩偏置联轴器24和右转矩偏置联轴器26。马达18以及联轴器24和26位于箱体20中。
马达18呈径向通量结构，包括(图3)定子30，定子30安装在箱体20的轴线X周围的固定位置处。马达18还包括转子32，转子32位于定子30内，在该处围绕轴线X转动。转子32包括马达轴34，马达轴34端部被支撑在箱体20中的耐磨轴承36上。
箱体20还封装有所述两个转矩联轴器24和26，每个转矩联轴器包括驱动轮轴40、磁粉离合器42、行星齿轮组44、和驱动轮缘46。它们也沿着轴线X排布。
两个驱动轮轴40通过花键或其它能够使其随轴34而转动的装置连接到转子32的马达轴34，并将来自转子32的转矩传送到其相应的转矩联轴器24和26。实际上，两个驱动轮轴40在轴承36中转动，并将轴34以及转子32支撑在轴承36上。驱动轮缘46大部分位于箱体20外部，并用于将其相应的转矩联轴器24和26连接到车轴10和12。驱动轮轴40用作转矩输入构件，而驱动轮缘46用作转矩输出构件。
每个转矩联轴器24和26所用的离合器42包括(图4)电磁体50和电枢52。二者均为环形结构并围绕轴线X而排布。电枢52位于电磁体50内部，此二者被耐磨轴承隔开从而在其间保持始终如一的环形间隙g。间隙g容纳有磁性粒子。如果间隙g处不存在磁场，磁体50和电枢52可相对彼此基本自由地转动。不过，当电流被引导经过磁体52时，施加于磁体52的转矩将传送到电枢54。在此二者之间可能并且多数情况下会出现一定程度的打滑。磁体50围绕其圆周承载有滑动环56，装配于箱体20的刷58对滑动环56进行擦拭。刷58进而连接到电源，可改变电源电势来改变电磁体52中的电流和其产生的磁场强度。这样就控制了由离合器42传送的转矩。
离合器42的电磁体50在马达轴34的最接近联轴器24或26的端部处牢固地紧固于驱动轮轴36的外缘，在此离合器42作为联轴器24或26的组件。因此，电磁体52随着电马达32的转子32转动。如果向电磁体52供给能量，则施加于电磁体52的转矩将传送到电枢54。
每个转矩联轴器24和26所用的行星齿轮组44包括(图4)太阳齿轮64、环形齿轮66、和位于太阳齿轮64与环形齿轮66之间并与它们啮合的行星齿轮68。此外，行星齿轮组44包括承载件70，行星齿轮68围绕承载件70所形成的轴线转动。太阳齿轮64沿着轴线X定位，其轴线与轴线X重合。行星齿轮组44设有枢轴72，其突出进入离合器42的电枢56中，枢轴72通过配合花键连接到电枢56。环形齿轮66连接到离合器42的电磁体54，并在马达轴34端部处连接到驱动轮轴40上的外缘，使得轮轴36、电磁体54和环形齿轮66围绕轴线X以相同角速度一致转动。承载件70的销74突出进入行星齿轮68，使得行星齿轮68在转动时围绕销74转动。销74因而形成了行星齿轮68的转动轴线。此外，承载件70具有心轴76，其突出通过箱体20的端部，并与驱动轮缘46配合。左车轴10经万向接头连接到左转矩联轴器24的驱动轮缘46，而右车轴12经另一万向接头连接到右转矩联轴器26的驱动轮缘46。马达22通过相应的转矩联轴器24和26来驱动两个车轴10和12。磁粉离合器24和26控制两个车轴10和12的转矩分配。
当驱动轴A工作时，电源6产生电流来开动马达22，导致转子32和马达22的马达轴34围绕轴线X转动。马达轴34将转矩传送到两个转矩联轴器24和26。在每个转矩联轴器24和26中，来自马达22的转矩经联轴器24或26处的轮轴40施加到离合器42的电磁体50，并同时施加到行星齿轮组44的环形齿轮66。在此，所述转矩被分用。部分转矩从环形齿轮66通过行星齿轮68传递到承载件70，并因而通过心轴76传递到驱动轮缘46。假定离合器42的电磁体50被供给能量，则其余转矩通过间隙g传递到离合器42的电枢52。电枢52转动并将所述转矩的分量经离合器42传递到行星齿轮组44的太阳齿轮64，这是因为，电枢52与太阳齿轮64通过太阳齿轮64的枢轴72相连。太阳齿轮64将转矩传送到行星齿轮68，在此处，该转矩与由环形齿轮66传送的转矩相结合，使得承载件70和驱动轮缘78基本上获得了施加在轮轴40处的全部转矩。换句话说，转矩经每个转矩联轴器24和26沿两条路径传递，一者为机械路径，其包括环形齿轮68、行星齿轮68和承载件70，二者为离合器路径，其包括离合器42的电磁体50和电枢52、以及行星齿轮组44的太阳齿轮64、行星齿轮68和承载件70。大部分转矩经机械路径传送，而两条路径之间对转矩的分配，取决于环形齿轮66与太阳齿轮64之间的齿轮齿数比U。所述齿数比越高，经离合器路径传送的转矩量越小。在两条路径中的转矩之间的关系可通过笛卡尔坐标中的曲线图来表示(图5)。所述配置使得，如果经离合器42传送的转矩产生较小的变化，就会导致包含离合器42的联轴器24或26所传送的转矩产生大得多的变化，并且经离合器42传送的转矩取决于离合器42的电磁体50所流过的电流的幅度。所述转矩与流经电磁体50的电流呈几乎线性的变化。
通过控制两个转矩联轴器24和26的离合器42中的电流，转矩可在两个驱动轮2与4之间分配，以最佳地适应于车辆A工作的驾驶环境。例如，如果车辆A进行左转弯，特别是以较高速度转弯，则传送到右驱动轮2的转矩应大于传送到左驱动轮4的转矩。相应地调节在两个转矩联轴器24和26中的离合器42。为此，车辆A可优选地通过轮2和4的防锁制动系统来设置加速计，用于确定侧向和纵向的加速和侧转(yaw)，以及所进行转弯的程度，并设置速度传感器，用于确定两个车轴10和12的速率。更多的传感器可确定方向盘的位置以及离合器42和轮脚踏闸的温度。这些传感器产生的信号可馈送到车内微处理器，所述微处理器将确定两个驱动轮2和4之间的转矩的最佳分配，并相应地控制两个转矩联轴器10和12的离合器42中的电流。
经改造的电驱动轴C(图6和7)同样地在左、右驱动轮2和4之间分配转矩，并将该转矩进行最佳分配以适应车辆A工作的环境。经改造的电驱动轴C包括(图7)轴向通量马达84、封装有两个转矩联轴器24和26的箱体86、和位于箱体86中处于马达84与转矩联轴器24和26的轮轴40之间的直角驱动器88。
马达84包括定子92和转子94，以及安装转子94的马达轴96。轴96围绕垂直于轴线X的轴线Y转动。
直角驱动器88包括小齿轮轴100，其在箱体86中围绕轴线X而在耐磨轴承102上转动。轴100的一端连接到马达轴94，而其另一端上具有锥齿轮104。此外，直角驱动器88具有连接轴106，其在两个轮轴40之间延伸并围绕轴线X转动。连接轴106的端部通过配合花键装配到两个驱动轮轴40，轮轴40在箱体86中在轴承36上转动。最后，直角驱动器88具有锥形正齿轮108，其紧固地装配于在转矩联轴器24处的轮轴36。正齿轮108啮合小齿轮104。
马达84在开动时将转矩施加于小齿轮轴100并使其转动。在轴100的端部处的小齿轮104转动正齿轮108，正齿轮108进而转动轴106以及在其端部处的轮轴40。轮轴40将转矩传送到转矩联轴器24和26，进而这两个联轴器在驱动轴A中发挥其功能。
其他所称的“连接装置”可用于所述两个转矩联轴器24和26，例如，离合器42的电枢52可连接到驱动轮轴40。而且，在转矩联轴器24和26的每一个中的离合器42和44的位置可互换，使得离合器42连接到驱动轮缘46。
权利要求
1.一种驱动轴，用于具有左、右驱动轮的机动车辆，所述驱动轴包括具有转子的电马达；和左、右转矩联轴器，每个所述转矩联轴器包括由所述电马达的转子驱动的输入转矩构件、和输出转矩构件、以及磁粉离合器和行星齿轮组，该磁粉离合器和行星齿轮组被设置在所述输入构件与所述输出构件之间，使得由所述马达产生并施加到所述输入构件的转矩经所述离合器和所述行星齿轮组传送到所述输出构件，被传送的转矩受控于所述离合器，所述左转矩联轴器的输出构件适于连接到所述左驱动轮，而所述右转矩联轴器的输出构件适于连接到所述右驱动轮。
2.根据权利要求1所述的驱动轴，其中每个所述转矩联轴器的离合器和行星齿轮组围绕该转矩联轴器所具有的轴线设置，并且所述马达的转子进行转动所围绕的轴线与所述转矩联轴器的轴线重合。
3.根据权利要求1所述的驱动轴，其中每个所述转矩联轴器的离合器包括电磁体和位于所述电磁体中的电枢；所述行星齿轮组包括太阳齿轮、与所述离合器的电磁体相连从而与该电磁体一致转动的环形齿轮、位于所述太阳齿轮与所述环形齿轮之间的行星齿轮、和设有销而使所述行星齿轮绕销转动的承载件。
4.根据权利要求3所述的驱动轴，其中所述输入转矩构件连接到所述离合器的电磁体，并连接到所述行星齿轮组的环形齿轮；所述离合器的电枢连接到所述行星齿轮组的太阳齿轮；并且所述行星齿轮组的承载件连接到所述输出转矩构件。
5.根据权利要求1所述的驱动轴，其中在每个转矩联轴器的转矩构件之间沿着机械路径和离合器路径传送转矩，所述机械路径绕过所述离合器，而所述离合器路径经过所述离合器。
6.根据权利要求5所述的驱动轴，其中所述两条路径汇合于所述行星齿轮组中。
7.根据权利要求5所述的驱动轴，其中所述转矩大部分经过所述机械路径。
8.根据权利要求1所述的驱动轴，其中所述马达为径向通量马达。
9.根据权利要求1所述的驱动轴，进一步包括位于所述马达与所述转矩联轴器之间的角驱动器，所述角驱动器包括小齿轮，其连接到所述电马达的转子并由所述马达所驱动；连接轴，其位于所述两个转矩联轴器之间并连接到所述联轴器的输入转矩构件；和正齿轮，其位于所述连接轴上并与所述小齿轮啮合。
10.根据权利要求9所述的驱动轴，其中所述电马达为轴向通量电马达。
11.一种在机动车辆中的经改进的驱动轴，所述机动车辆具有左、右驱动轮；以及分别连接到所述左、右驱动轮并用于将转矩传送到所述驱动轮的左、右轮轴，所述驱动轴用于产生转矩并选择性地将该转矩分配到轮轴，该驱动轴包括电马达；连接在所述马达与所述左轮轴之间的左转矩联轴器；和连接在所述马达与所述右轮轴之间的右转矩联轴器；每个转矩联轴器包括磁粉离合器，该磁粉离合器具有电磁体、位于所述电磁体中的电枢、和处于所述电磁体与所述离合器之间的磁性粒子；每个转矩联轴器还包括行星齿轮组，该行星齿轮组具有太阳齿轮、环形齿轮、和位于所述太阳齿轮与所述环形齿轮之间的行星齿轮；所述左、右离合器的离合器与行星齿轮组沿着共同的轴线设置。
12.根据权利要求11所述的组合，其中，在每个转矩联轴器中的所述环形齿轮与所述离合器的电磁体或电枢中的一个相连，使得它们以相同的角速度一致转动。
13.根据权利要求12所述的组合，其中，所述马达连接到每个转矩联轴器的电磁体；并且所述太阳齿轮连接到所述转矩联轴器的电枢。
14.根据权利要求1所述的组合，其中，针对每个联轴器，所述马达连接到所述环形齿轮和所述离合器的电磁体并使它们转动；所述离合器的电枢与所述行星齿轮组的太阳齿轮相连；所述行星齿轮组还具有承载件，所述行星齿轮围绕该承载件所提供的轴线转动；并且，所述承载件连接到由所述联轴器所驱动的轮轴。
全文摘要
本发明提供一种电驱动轴(B，C)，其位于机动车辆(A)的左、右驱动轮(2，4)之间并为所述左、右驱动轮提供动力，所述电驱动轴包括电马达(22，84)和左、右转矩联轴器(24，26)。由所述马达产生的转矩经所述转矩联轴器传送到与所述驱动轮相连的驱动轴(10，12)。每个转矩联轴器包括磁粉离合器(42)和行星齿轮组(44)，它们被构造使得，流经所述离合器的电磁体的电流控制经所述联轴器传送的转矩。所述磁粉离合器还可以打滑，使得所述驱动轮可按照不同的角速度转动。
文档编号B60K7/00GK101076462SQ200580042579
公开日2007年11月21日 申请日期2005年11月29日 优先权日2004年11月30日
发明者米尔恰·格拉杜 申请人:迪姆肯公司