CN102039804A - 轴向偏置型马达 - Google Patents

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CN102039804A CN2010105279094A CN201010527909A CN102039804A CN 102039804 A CN102039804 A CN 102039804A CN 2010105279094 A CN2010105279094 A CN 2010105279094A CN 201010527909 A CN201010527909 A CN 201010527909A CN 102039804 A CN102039804 A CN 102039804A
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Abstract

本发明涉及轴向偏置型马达。提供一种车辆。所述车辆包括：车桥，所述车桥沿第一轴线具有纵向尺寸，所述车桥被联接到至少一个车轮；以及马达，所述马达被联接到所述车桥且适合于转动车桥，所述马达适合于围绕第二轴线旋转，其中，所述马达被定向使得所述第一轴线大致垂直于第二轴线。

Description

轴向偏置型马达
技术领域
本文所述主题的实施例总体上涉及车辆的电动马达。更具体地，所述主题的实施例涉及用于车辆的轴向马达的定位。
背景技术
车辆，包括电动车辆和混合动力电动车辆，通常使用马达来旋转被联接到两个车轮的车桥，以便行进。马达通常与车桥同轴。电功率通常用于旋转马达的转子，转子继而旋转车桥。车桥的转动使得车轮旋转，继而以期望方向推进车辆。
与转动车辆车轮的车桥同轴的马达具有固有限制。例如，马达的外半径受到车桥在地面上方的间距的限制。因而，马达的力矩臂受到马达的外半径限制，这影响能够由马达产生的最大扭矩。
作为另一示例，马达的同轴设置导致相对大数量的传动系部件，这增加了组件的复杂性。与更少数量的部件相比，大量的部件会相对更难维护和维修。
发明内容
提供一种车辆。所述车辆包括：车桥，所述车桥沿第一轴线具有纵向尺寸，所述车桥被联接到至少一个车轮；以及马达，所述马达被联接到所述车桥且适合于转动车桥，所述马达适合于围绕第二轴线旋转，其中，所述马达被定向使得所述第一轴线大致垂直于第二轴线。
还提供用于车辆的驱动系统。所述驱动系统包括：车桥，所述车桥沿第一轴线具有纵向尺寸；马达，所述马达具有适合于围绕第二轴线旋转的旋转构件，所述马达被定向使得所述第一轴线大致垂直于第二轴线；以及轴，所述轴将马达和车桥连接，所述马达沿第二轴线从车桥偏置，所述轴适合于从马达传输动力给车桥。
提供用于车辆的另一驱动系统。所述驱动系统包括：车桥，所述车桥沿第一轴线具有纵向尺寸；马达，所述马达适合于围绕第二轴线旋转，所述马达被定向使得所述第二轴线大致垂直于第一轴线，第二轴线从第一轴线偏置；轴，所述轴将马达和车桥连接，所述马达通过所述轴沿第二轴线从车桥偏置，所述轴适合于从马达传输动力给车桥；以及齿轮组件，所述齿轮组件将所述轴联接到所述车桥，所述齿轮组件适合于从所述轴传输动力给车桥。
方案1.一种车辆，包括：
车桥，所述车桥沿第一轴线具有纵向尺寸，所述车桥被联接到至少一个车轮；以及
马达，所述马达被联接到所述车桥且适合于转动车桥，所述马达适合于围绕第二轴线旋转，其中，所述马达被定向使得所述第一轴线大致垂直于第二轴线。
方案2.根据方案1所述的车辆，其中，所述马达用齿轮组件联接到车桥，所述齿轮组件适合于从马达传输动力给车桥。
方案3.根据方案1所述的车辆，其中，所述马达包括电动马达。
方案4.根据方案3所述的车辆，其中，所述马达包括轴向磁通马达。
方案5.根据方案1所述的车辆，其中，所述马达由轴联接到车桥，所述轴大致垂直于车桥延伸。
方案6.根据方案1所述的车辆，其中，所述马达定位成使得第二轴线大致垂直于车辆的底平面。
方案7.根据方案1所述的车辆，其中，所述马达包括旋转构件，所述旋转构件具有从第二轴线径向向外延伸的多个轮辐。
方案8.根据方案7所述的车辆，其中，所述多个轮辐中的至少一个由碳纤维材料制成。
方案9.一种用于车辆的驱动系统，所述驱动系统包括：
车桥，所述车桥沿第一轴线具有纵向尺寸；
马达，所述马达具有适合于围绕第二轴线旋转的旋转构件，所述马达被定向使得所述第一轴线大致垂直于第二轴线；以及
轴，所述轴将马达和车桥连接，所述马达沿第二轴线从车桥偏置，所述轴适合于从马达传输动力给车桥。
方案10.根据方案9所述的驱动系统，其中，车辆具有前部，且马达定位成比车桥更靠近车辆的前部。
方案11.根据方案10所述的驱动系统，其中，第二轴线以第一方向远离车桥延伸，第一方向与车辆的车身平面形成小于九十度的角度。
方案12.根据方案10所述的驱动系统，其中，车辆还包括后座，马达设置成邻近后座。
方案13.根据方案9所述的驱动系统，其中，车辆具有后部，且马达定位成比车桥更靠近车辆的后部。
方案14.根据方案9所述的驱动系统，其中，车桥是车辆的后车桥。
方案15.一种用于车辆的驱动系统，所述驱动系统包括：
车桥，所述车桥沿第一轴线具有纵向尺寸；
马达，所述马达适合于围绕第二轴线旋转，所述马达被定向使得所述第二轴线大致垂直于第一轴线，第二轴线从第一轴线偏置；
轴，所述轴将马达和车桥连接，所述马达通过所述轴沿第二轴线从车桥偏置，所述轴适合于从马达传输动力给车桥；以及
齿轮组件，所述齿轮组件将所述轴联接到所述车桥，所述齿轮组件适合于从所述轴传输动力给车桥。
方案16.根据方案15所述的驱动系统，其中，所述车桥是车辆的前车桥。
方案17.根据方案15所述的驱动系统，其中，所述马达包括旋转构件，所述旋转构件具有多个轮辐，所述多个轮辐中的至少一个由碳纤维材料制成。
方案18.根据方案15所述的驱动系统，其中，第二轴线大致垂直于车辆的底平面。
方案19.根据方案15所述的驱动系统，其中，第二轴线以第一方向远离车桥延伸，第一方向与车辆的车身平面形成小于九十度的角度。
方案20.根据方案19所述的驱动系统，其中，车辆具有前部，第一方向朝车辆的前部延伸。
提供该发明内容是为了以简化形式介绍构思的选择，所述构思在具体实施方式中进一步描述。该发明内容不打算识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不打算用来帮助确定要求保护的主题的范围。
附图说明
通过参考详细说明和权利要求结合以下附图考虑可以获得本发明的更充分理解，其中，在整个附图中，相同的附图标记表示类似的元件。
图1是具有水平安装马达的车辆的实施例的透视图；
图2是图1的实施例的详细部分的侧视图；
图3是图1的马达组件的透视图；
图4是从线4-4看的图3的实施例的截面图；
图5是水平安装马达马达组件的另一个实施例的截面图；
图6是具有以向后方向延伸的偏置马达的车辆的实施例的侧视图；以及
图7是具有以向前方向延伸的偏置马达的车辆的实施例的侧视图。
具体实施方式
下述详细说明本质上仅为示例性的且不旨在限制所述主题的实施例或这种实施例的应用和使用。如本文使用的，词语“示例性”指的是“用作示例、实例、或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不必解释为优于或好于其他实施方式。此外，并不旨在受约束于前述技术领域、背景技术、发明内容或下述详细说明中阐述的任何明示或暗示的理论。
“联接”-以下描述涉及“联接”在一起的元件或节点或特征。如本文使用的，除非另有明确说明，“联接”意指一个元件/节点/特征与另一元件/节点/特征直接或间接地接合(或直接或间接连通)，并且不一定必须通过机械方式。因此，尽管图1-示出的示意图示出了元件的示例设置，但在所示主题的实施例中也可出现附加的中间元件、装置、特征或部件。
“调节”-一些元件、部件和/或特征描述为可调节的或被调节。如本文使用的，除非另有明确说明，“调节”指的是定位、修改、改变或设置元件或部件或其一部分以适合于环境和实施例。在某些情况下，如果在所述环境下适合或期望用于实施例，由于调节，元件或部件或其一部分可以保持在未变的位置、状态和/或状况。在一些情况下，如果合适或期望，由于调节，元件或部件可以改变、变化或修改至新的位置、状态和/或状况。
“抑制”-如本文使用的，抑制用于描述减少或最小化影响。当部件或特征描述为抑制动作、运动或状况时，可能会完全防止结果或结局或未来状态。此外，“抑制”也可以指代否则会发生的结局、性能和/或影响的减少或减轻。因此，当部件、元件或特征称为抑制结果或状态时，不需要完全防止或消除该结果或状态。
此外，在以下描述中也可以仅仅为了参考起见使用某些措词，因而不旨在限制性的。例如，诸如“上部”、“下部”、“上方”和“下方”的措词指的是参考的附图中的方向。诸如“前部”、“背部”、
“后部”、“侧部”、“外侧”和“内侧”的措词描述在一致的但任意的参考坐标内部件的部分的取向和/或位置，所述坐标通过参考描述所讨论的部件的文字和相关附图清楚。
如本文使用的，同轴马达指的是具有与车桥旋转轴线一致的旋转轴线的马达。因而，这种马达可以定位在车桥上且从车桥径向向外延伸。这种同轴马达可以位于车辆的两个车轮之间沿车桥任何位置，包括中心位置。
图1示出了车辆100的实施例，车辆100具有被联接到车桥130的水平安装马达110，车桥130支撑两个车轮150。图2示出了车辆100的一部分的详细侧视图。水平安装马达110可以具有优于沿车桥130竖直定位的同轴马达的多个优势。由于水平安装马达110并不以朝地面的方向径向向外延伸，因此马达110的外直径不受车辆100在地面上方的间距的限制。因此，水平安装马达110的外直径可以大实施例期望和/或适合的任何量。较大直径马达110可以具有较大的力矩臂，从而导致增加的扭矩。此外，增加的扭矩可以用较低的力完成，从而导致某些部件的重量降低。这些优势在下文所述的优势之外。
所示实施例的车辆100是混合动力电动汽车。在其它实施例中，其它车辆可以具有本文所述特征中的一个或多个，包括但不限于电动汽车、全地形车辆、货车和运动型多功能车辆。车辆100可以具有被车桥130联接在一起、由车桥130支撑且由车桥130驱动的一个或多个车轮150。在所示实施例中，描述为驱动轮的车轮150为车辆100的后轮。在其它实施例中，根据期望可以使用前轮。
车桥130优选在车轮150之间延伸。车桥130可以是实心部件，或者根据期望可以包含被联接到车轮150的一个或多个旋转柔性车桥轴(axle shaft)134。车桥轴134可以是车桥130的实际上旋转并传输动力给车轮150的部件。车桥130可以延伸到两个车轮150，如图所示。在某些实施例中，车桥130可以仅延伸到一个车轮150，同时另一个独立地悬置和/或支撑。在这种实施例中，马达110仅可以提供动力给被联接到车桥的车轮，而另一个车轮自由旋转。
虽然车辆100的所示实施例描述了马达110被联接到位于车辆后部的车桥130，但是在某些实施例中，马达110可以被联接到车辆的前车桥。在这种实施例中，马达110可以适合于通过前车桥传输动力给前轮。因而，本文所述的任何特征同样可以应用于前轮驱动车辆以及所示后轮实施例。因而，取决于期望实施例，“车桥”可以是前车桥或后车桥。马达110可以相对于车桥130定位，如下文所述，而不管车桥是四轮车辆的前车桥或后车桥。
车轮150可以是适合于实施例的任何类型的车轮。另外参考图3，示出了马达组件116的详细透视图，为了清楚起见省略了车辆100的某些部件。可以看出，车轮150可以借助于轴承组件152联接到车桥130。车轮150还可以被联接到车桥轴134以从其接收旋转力。车轮150可以具有足以响应于来自于车桥轴134的力而旋转的任何期望尺寸或配置，从而推进车辆100。
马达110可以任何期望方式被联接到车桥130，包括车桥轴134。马达110可以是产生用于中心轴的旋转力的任何马达，包括具有大致圆形形状的那些马达，如所示实施例中。这种马达通常称为短轴型马达，但是可以使用期望命名和名称。马达110可以是任何期望类型的电动马达，包括但不限于轴向磁通马达。
马达110可以包括围绕中心轴线旋转的一个或多个部件(包括转子)以及固定部件(例如，定子)。此外，其它部件(包括轴承组件、解析器、齿轮组件等)可以与马达110协作或者包括在马达110内。马达110可以包括具有从中心轴线辐射的一个或多个轮辐的转子和/或定子。轮辐可以由任何合适材料制成，包括金属以及更轻质材料(例如碳纤维材料)。
另外参考图4，示出了马达组件116的截面图。马达110可以在联接部位132处联接到车桥130。联接部位132可以包括从马达110传输动力给车桥轴134的一个或多个齿轮和/或齿轮组件。联接部位132可以包括直角差速器以将旋转动力从由马达110产生的轴线传输给车桥轴134的驱动轴线。马达110和车桥轴134之间的联接可以具有执行本文所述动力传输功能所需的任何数量的部件、系统或子组件。轴112可以存在于马达110和联接部位132之间，如图4所示。在某些实施例中，轴112可以省略，且马达110可以直接联接到联接部位132。联接部位132和中心马达轴线111可以处于车桥130的中心，或者根据期望从中心以任一方向偏置。
如图所示，圆形马达110可以具有中心马达轴线111，其内部部件围绕中心马达轴线111旋转，且围绕中心马达轴线111产生动力。类似地，车桥130可以沿其纵向尺寸具有中心车桥轴线131。中心车桥轴线131可以大致平行于车辆100下方的平坦水平地面。在典型马达组件中，马达和车桥共用共同的中心轴线，称为同轴设置。相比而言，如图所示，中心马达轴线111可以大致垂直于中心车桥轴线131。在某些实施例中，包括所示实施例，当车辆100处于平坦水平地面上时，中心马达轴线111可以大致平行于向下的重力方向。如本文使用的，符号1用于显示平坦水平地面的水平面，而符号g用于指示向下的重力方向。车辆100可以具有大致平行于平坦水平地面的水平面的底平面199。底平面199可以由一个或多个部件(如，车身底盘)形成。底平面199不需要是名义平面，而相反指代车辆下侧的大致平面形状。
此外，大致垂直方向并不需要两个部件相交，或者以正好90°发生任何相交。相反，如果它们不相交，两个方向可以大致垂直，但是在投影到包括任一方向的平面上时两个方向之间形成的角度是大约90°。因而，以85°隔开的方向延伸的两条线可以认为大致垂直。形成大于85°的角度的方向也可以认为大致垂直。大致平行方向是类似的，其中，它们可以形成大约5°或更小的小非零角度，而仍认为是大致平行。
如上所述，由于马达110沿大致垂直于车桥轴134的旋转轴线的旋转轴线安装，因而在马达110的径向向外方向不受车辆100在地面上方的间距的约束。因此，马达110可以有利地具有较大尺寸。例如，现有技术中的同轴马达通常具有在12和15英寸之间的外直径，水平安装马达(例如，马达组件116的马达110)可以根据期望具有24英寸或更大的外直径。在马达110的某些实施例中，与类似同轴马达相同的力可以用于产生扭矩，导致扭矩大于类似同轴马达的扭矩。在其它实施例中，比类似同轴马达相对更小的力可以用于产生比类似同轴马达仍相对更大的扭矩。由于增加的外直径，从而导致较大的力矩臂，因而较低的力就足够了。然而，由于使用相对较低的力，可以减少马达110的部件的所需强度。因而，可以使用由更轻质材料制成的部件，同时仍提供所需强度。例如，根据期望，马达110的部件中的一个或多个可以由复合和/或陶瓷材料制成。
参考图5，示出了马达组件316的另一个实施例。除非另外声明，否则图5的部件大致类似于上文参考图1-4所述的部件，除了附图标记增加200之外。
中心马达轴线311可以从中心车桥轴线331偏置，如图所示。与图1-4的实施例不同，中心马达轴线311与中心车桥轴线331不相交，且中心马达轴线311不延伸穿过中心车桥轴线331。这是因为马达310从车桥330的中心偏置，如图所示。因此，沿中心马达轴线311延伸的轴312经由延伸部336联接到联接部位332。
延伸部336可以接收轴312，包括从马达310传输动力的任何旋转部件。联接部位332可以包括适合于通过延伸部336和联接部位332的其余部分从马达310传输动力给车桥轴334的一个或多个齿轮组件。如同图1-4的实施例那样，马达310和车桥轴334之间的联接可以具有执行本文所述动力传输功能所需的任何数量的部件、系统或子组件。
如图所示，中心马达轴线311仍可以大致平行于向下的重力方向，且大致垂直于中心车桥轴线331。轴312的长度可以在实施例之间从完全省略至任何期望长度变化。
图6示出了车辆400的另一个实施例。除非另外声明，否则图6的部件大致类似于上文参考图1-4所述的部件，除了附图标记增加300之外。在图6的实施例中，马达410被联接到车桥430，使得中心马达轴线411与平坦水平地面l1的方向形成锐角。中心马达轴线411与平坦水平地面l1之间的角度可以是0°和90°之间的任何期望角度。因而，将马达410联接到联接部位432的轴412可以朝车辆400的后部402以一定角度延伸。因而，马达410定位成比车桥430更靠近车辆400的后部402。通过增加轴412的长度，可以增加马达410距车桥430的距离。因此，马达410的位置可以调节至任何期望后部位置。在某些实施例中，马达410可以抵靠车辆400的后外部定位，从而增强后部性能。
此外，在某些实施例中，根据期望，可以在中心马达轴线411和中心车桥轴线431之间形成一定角度。因而，马达410能以服从马达410的物理约束的任何期望度数朝任一车轮“倾斜”。联接部位432可以包括将旋转力改向至轴412所需的特征。
图7示出了车辆500的另一个实施例。除非另外声明，否则图7的部件大致类似于上文参考图1-4和6所述的部件，除了附图标记分别增加400和100之外。在图7的实施例中，马达510被联接到车桥530，使得中心马达轴线511与平坦水平地面l2的方向形成锐角。与图6不同，轴512朝车辆500的前部504延伸，从而使得马达510定位成比车桥530定位得更靠近车辆500的前部504。轴512的长度可以变化至任何期望量，从而调节马达510和车桥530之间的距离以及马达510在车辆500内的位置两者。在某些实施例中，马达510可以定位成邻近车辆500的一个或多个后座506。
回到图6，马达在车辆内的位置可以被选择，在车桥的前面或后面。马达510的位置可以被选择以调节车辆500的重量特性。期望车辆具有在前轮和后轮之间均匀分布的重量。通过调节轴512的长度，以及轴512的前面或后面投影，可以调节车辆500在车轮上的重量分布。位置的这种调节是轴向偏置马达优于同轴马达的另一个优势。
虽然在前述详细说明中已经阐述了至少一个示例性实施例，但是应当理解的是，存在大量的变型。也应当理解，本文所描述的示例性实施例仅仅是示例且并不旨在以任何方式限制要求保护的主题的范围、应用或构造。相反，前述详细说明为本领域技术人员提供了实施示例性实施例的便利途径。应当理解的是，可作出元件的功能和配置的各种变换，而不脱离权利要求书限定的范围，包括在提交本专利申请时的已知等价物和可预见等价物。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：
车桥，所述车桥沿第一轴线具有纵向尺寸，所述车桥被联接到至少一个车轮；以及
马达，所述马达被联接到所述车桥且适合于转动车桥，所述马达适合于围绕第二轴线旋转，其中，所述马达被定向使得所述第一轴线大致垂直于第二轴线。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述马达用齿轮组件联接到车桥，所述齿轮组件适合于从马达传输动力给车桥。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述马达包括电动马达。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述马达由轴联接到车桥，所述轴大致垂直于车桥延伸。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述马达定位成使得第二轴线大致垂直于车辆的底平面。
6.一种用于车辆的驱动系统，所述驱动系统包括：
车桥，所述车桥沿第一轴线具有纵向尺寸；
马达，所述马达具有适合于围绕第二轴线旋转的旋转构件，所述马达被定向使得所述第一轴线大致垂直于第二轴线；以及
轴，所述轴将马达和车桥连接，所述马达沿第二轴线从车桥偏置，所述轴适合于从马达传输动力给车桥。
7.根据权利要求6所述的驱动系统，其中，车辆具有前部，且马达定位成比车桥更靠近车辆的前部。
8.根据权利要求6所述的驱动系统，其中，车辆具有后部，且马达定位成比车桥更靠近车辆的后部。
9.一种用于车辆的驱动系统，所述驱动系统包括：
车桥，所述车桥沿第一轴线具有纵向尺寸；
马达，所述马达适合于围绕第二轴线旋转，所述马达被定向使得所述第二轴线大致垂直于第一轴线，第二轴线从第一轴线偏置；
轴，所述轴将马达和车桥连接，所述马达通过所述轴沿第二轴线从车桥偏置，所述轴适合于从马达传输动力给车桥；以及
齿轮组件，所述齿轮组件将所述轴联接到所述车桥，所述齿轮组件适合于从所述轴传输动力给车桥。
10.根据权利要求9所述的驱动系统，其中，所述车桥是车辆的前车桥。
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