CN102577041B - 传动单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的传动单元，该传动单元具有用于容纳传动装置的传动装置壳体和用于操纵传动装置的执行机构。执行机构包括电动机，该电动机具有定子、转子和驱动轴，该驱动轴伸入传动装置壳体的内腔中。执行机构还包括用于控制电动机的控制电路和散热装置，该散热装置和控制电路导热耦合。电动机的定子直接固定在传动装置壳体上。散热装置独立于定子的固定而固定在传动装置壳体上。

Description

传动单元
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的传动单元，该传动单元具有用于容纳传动装置的传动装置壳体和用于操纵传动装置的执行机构。执行机构包括电动机，该电动机具有定子、转子和驱动轴，驱动轴伸入传动装置壳体的内腔中。执行机构还包括用于控制电动机的控制电路(例如具有多个电子元件的电路板)。此外，执行机构包括散热装置(例如具有冷却肋片的金属板)，该散热装置和控制电路导热耦合。
背景技术
这种传动单元可以特别包括分动箱，用于在车辆的纵向方向上分配驱动力矩，也就是说用于选择性地将驱动力矩分配到车辆的前轴或后轴上。这种分动箱在不同的实施方式中是已知的，例如具有可闭锁的差速传动装置或者具有可变化的转矩传递装置。特别地，传动单元可以包括摩擦离合器，其借助于执行机构操纵。例如由WO 2006/128533A1已知了一种传动单元，其中电动机通过一个控制凸轮和两个由此操纵的剪刀式杠杆来驱动两个斜面环以形成旋转运动，以便由此操纵摩擦离合器，其中摩擦离合器选择性地将一部分驱动力矩传递到车辆的副轴上。
这在执行机构运行期间可以既在电动机中又在控制电路中引起很高的放热。因此已知了，使得电动机和通常是由金属制成的传动装置壳体导热地耦合，从而传动装置壳体对于电动机来说用作为散热片。控制电路相反地和单独的散热装置导热地耦合，从而在这个单独的散热装置中可以调节和在传动装置壳体方面相比是不同的温度水平，以便有效地避免控制电路的电子元件的过热。
由EP 1 640 204 A2，DE 100 10 636 A1和US 7,215,115B2已知了这样的装置。典型地，在此至少部分地将执行机构布置在执行机构壳体中，其正面以法兰连接在传动装置壳体上。用于控制电路的散热装置在这个实施例中位于执行机构壳体的背面上。由此虽然由传动装置壳体实现控制电路的散热装置的良好的热绝缘。然而证明有问题的是在传动单元的运行中通常会出现的振动。由于控制电路的散热装置典型地通过相对更重的金属板构成，并且基于执行机构壳体的中间电路布置在传动装置壳体的一定间距中，因此壳体的振动可以导致散热装置的以及与其相连的控制电路的不期望的震荡，由此会产生共振效应。因此存在控制电路的缩短的使用寿命的危险。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种具有执行机构的传动单元，该执行机构具有良好的热绝缘性能并且同时具有很高的防止振动安全性。
该目的通过一种具有根据权利要求1所述的特征的传动单元来实现，并且特别由此实现，即电动机的定子直接固定在传动装置壳体上，和控制电路的散热装置独立于定子的固定而固定在传动装置壳体上。
在根据本发明的传动单元中，电动机的定子直接固定在传动装置壳体上。由此确保了，即在电动机中产生的热功率能有效地传递到传动装置壳体上，该传动装置壳体因此用作为用于电动机的散热装置。控制电路的散热装置不间接地通过电动机的定子，而是独立于定子的固定而固定在传动装置壳体上。由此散热装置特别良好地和电动机热绝缘。此外，控制电路的散热装置可以特别刚性地和以很小的间距固定在传动装置壳体上。由此避免会导致传动装置壳体的振动的不期望的共振增强的杠杆效应。根据本发明的传动单元的特征因此在于在散热装置和与其相连的控制电路的方面的改进的防止振动安全性。
由传动装置壳体的控制电路的散热装置的热绝缘可以在传动单元中由此实现，即散热装置不直接地而是借助于热绝缘装置固定在传动装置壳体上。这种热绝缘装置例如可以是塑料板，其在控制电路的散热装置和传动装置壳体之间延伸。
在控制电路和电动机的定子之间的必需的电连接相反地可以通过电触点(优选是插接触点)实现，然而其不实现机械的支撑功能并且也不实现主要的热传递。
本发明的有利的实施方式在下面进行说明并且在从属权利要求中提及。
根据一个特别有利的实施方式，传动装置壳体具有凹处，其中电动机的定子布置在凹处的底面上，和其中控制电路的散热装置形成用于传动装置壳体的凹处的顶盖。换句话说，传动装置壳体在这种实施方式中具有(从外部观察的)凹进的部段，该部段容纳电动机的定子，从而对于电动机来说不需要单独的壳体。总归会为控制电路设置的散热装置在此可以形成一个顶盖，从而在将定子固定在传动装置壳体上之后可以封闭所述的凹处，而不需要附加的元件。
特别地，控制电路的散热装置可以基本上设计为板形的，以便形成用于传动装置壳体的所述凹处的平坦的顶盖。以这种方式可以实现在散热装置和传动装置壳体之间没有突出的质量的特别刚性的机械连接，从而特别有效地避免传动装置壳体的振动的共振增强。
优选地，在传动装置壳体的所述凹处的底面上设有开口，电动机的驱动轴穿过该开口伸入传动装置壳体的内腔中。
为了防止油从传动装置壳体的内腔进入电动机的区域中，在驱动轴上优选地布置有密封装置，特别是径向轴密封环。
为了相对于外部的污染物进行密封，特别有利的是，在已经描述过的热绝缘装置上设置喷射形成的(aufgespritzte)密封唇，该密封唇抵靠在传动装置壳体上。由此电动机的区域和传动装置壳体的连接在其上的内腔也就相对于外界环境密封。当传动装置壳体具有所述的凹处并且热绝缘装置利用喷射形成的密封唇部分地伸入凹处中时，所述的喷射形成的密封唇提供了特别有效的保护。
根据另一个有利的实施方式，电动机的转子直接固定在伸入传动装置壳体的内腔中的驱动轴上，例如压紧在驱动轴上。和在模块结构中具有单独的执行机构壳体的传动装置执行机构不同的是，由此可以取消单独的发动机轴以及在这种发动机轴和驱动轴之间的离合器。此外可以通过这种集成的结构而取消用于驱动轴的附加的轴承。
此外有利的是，即至少一个永磁体相对于驱动轴的旋转轴线同心地布置在电动机的驱动轴上，其中控制电路具有至少一个传感器，用于检测永磁体的和进而是驱动轴的角位置，其中传感器也相对于驱动轴的旋转轴线同心地布置。传感器的信号可以用于电动机的换向和/或用于执行机构的位置调节。通过将永磁体布置在驱动轴上(也就是说不略微径向从这里间隔开)，可以在应用一个唯一的永磁体的情况下并且因此在一种特别简单的结构中实现角位置的足够高的分辨率。
执行机构的一种特别简单的结构由此实现，即电动机的所述的驱动轴设计为蜗杆轴，其和蜗轮共同作用，该蜗轮形成用于操纵传动单元的摩擦离合器的斜面环。以这种方式也就形成一种特别短的执行机构链条，其仍实现使得电动机的高转速比变慢。
附图说明
下面仅仅示例性地参考附图对本发明进行说明。唯一的附图示出了用于机动车的传动单元的一部分的示意性横截面。
具体实施方式
这种传动单元可以包括在附图中未示出的分动箱，如其原则上由开头已经描述的WO 2006/128533A1已知的。
传动单元包括仅仅部分示出的、用于容纳传动装置的传动装置壳体11和用于操纵传动装置的执行机构13。执行机构13包括电动机15，电动机具有定子17、转子19和驱动轴21。电动机15设计为无刷的直流电机(BLDC-电机)。电动机15布置在传动装置壳体11的圆柱形的凹处23的内部，其中定子17借助于两个螺丝25固定在凹处23的底面上。传动装置壳体11虽然可以设计为由多个部分组成的。然而传动装置壳体11在电动机15的区域中以一体的形式大范围地围绕凹处23。转子19压紧到驱动轴21上。在驱动轴21的设置在凹处23中的端部上，将两极的永磁体26固定在驱动轴21的端面上并因此相对于驱动轴21的旋转轴线同心地固定。
电动机15的驱动轴21设计为凸轮轴。驱动轴21穿过凹处23的底面上的开口27伸入传动装置壳体11的内腔29中。驱动轴在此借助于设计为球形轴承的两个轴承31可旋转地支撑在传动装置壳体11上，其中两个轴承31轴向彼此偏移地布置。在两个轴承31之间布置有径向轴密封环33，该径向轴密封环将电动机15(凹处23)的区域相对于处于传动装置壳体11的内腔29中的润滑油密封。
执行机构13还包括用于控制电动机15的控制电路35。控制电路35具有电路板37，在其上设有多个电子元件39，例如电容器41。执行机构13还包括散热装置43，其由金属制成并且具有多个冷却肋片45。散热装置43和控制电路35的导热地耦合，特别是通过直接接触或者基于位于其间的导热膏。
散热装置43借助于多个螺丝48通过板形的、由塑料制成的热绝缘装置47固定在传动装置壳体11上，并且独立于电动机15的定子17的固定而固定在传动装置壳体11上。在定子17和控制电路35之间通过多个电的插接触点49设有仅仅一个电连接。
此外，控制电路35包括霍尔传感器50，该霍尔传感器在相对于永磁体26的面对位置上相对于驱动轴21的旋转轴线以及永磁体26同心地布置。霍尔传感器50无接触地检测永磁体26的并且进而是驱动轴21的角位置。霍尔传感器50嵌入热绝缘装置47中并且通过多个插接触点52和电路板37或和固定在其上的元件39电连接。
由于散热装置43(从冷却肋片45看去)也基本上设计为板形的，因此散热装置43和热绝缘装置47共同形成用于传动装置壳体11的凹处23的平坦的顶盖。
在热绝缘装置47的、伸入传动装置壳体11的凹处23中的凸缘51上设有喷射形成的密封唇53，其抵靠在传动装置壳体11上并且将电动机15向外密封住。
在热绝缘装置47上模制形成连接插头55，该连接插头包括多个电连接部57，这些电连接部通向控制电路35，由此能实现供电以及与车辆的中央控制单元的通信。
所示出的传动单元的优点是，电动机15的定子17在凹处23内部直接固定在传动装置壳体11上，从而不需要单独的发动机壳体。散热装置43通过热绝缘装置47独立于电动机15固定在传动装置壳体11上，其中控制电路35布置在散热装置43和热绝缘装置47之间。因此控制电路35特别良好地和电动机15热绝缘。此外确保了在控制电路35和传动装置壳体11之间的特别刚性的机械连接，从而避免相对较重的散热装置43和传动装置壳体11的较大的间距(例如基于电动机15的或发动机壳体的中间电路)并且传动装置壳体11的振动因此不导致不期望的共振效应。
这种装置的另一个优点在于，即电动机15的转子19直接固定在驱动轴21上，该驱动轴伸入传动装置壳体11的内腔29中。因此不需要具有相应的离合器装置和附加的轴承31的、由两部分组成的驱动轴21，由此节省了附加的元件。
所示出的装置的特别的优点在于，即控制电路35至少部分地集成在热绝缘装置47中。由此，设置在电路板37上的元件39由热绝缘装置47支撑，从而有效地避免控制电路35的由于传动装置壳体11的所述的振动所引起的损害。特别有效的在于，即热绝缘装置由塑料制成并且至少一部分控制电路35由热绝缘装置47挤压包封形成。这特别在电容器41方面是有效的，其中它通常是控制电路35的最重的元件，该元件因此特别容易受到由于所述的振动引起的损害的影响。
参考标号表
11传动装置壳体
13执行机构
15电动机
17定子
19转子
21驱动轴
23凹处
25螺丝
26永磁体
27开口
29内腔
31轴承
33径向轴密封环
35控制电路
37电路板
39电子元件
41电容器
43散热装置
45冷却肋片
47热绝缘装置
48螺丝
49插接触点
50霍尔传感器
51凸缘
52插接触点
53密封唇
55连接插头
57电连接部

Claims (28)

1.一种用于机动车的传动单元，所述传动单元具有用于容纳传动装置的传动装置壳体(11)和用于操纵传动装置的执行机构(13)，其中所述执行机构(13)包括电动机(15)，所述电动机具有定子(17)、转子(19)和驱动轴(21)，所述驱动轴伸入所述传动装置壳体(11)的内腔(29)中，其中所述执行机构还具有用于控制所述电动机(15)的控制电路(35)，和其中所述执行机构具有散热装置(43)，所述散热装置和所述控制电路(35)导热耦合，其特征在于，所述电动机(15)的所述定子(17)直接固定在所述传动装置壳体(11)上，和所述散热装置(43)独立于所述定子(17)的固定而固定在所述传动装置壳体(11)上，其中所述传动装置壳体(11)具有凹处(23)，其中所述电动机(15)的所述定子(17)布置在所述凹处的底面上，和其中所述散热装置(43)形成用于所述传动装置壳体的所述凹处的顶盖，其中所述散热装置(43)设计为板形的，以便形成用于所述传动装置壳体(11)的所述凹处(23)的平坦的顶盖，其中所述传动装置壳体(11)的所述凹处(23)具有圆柱形形状，其中所述传动装置壳体(11)在所述凹处(23)的底面上具有开口(27)，所述电动机(15)的所述驱动轴(21)穿过所述开口伸入所述传动装置壳体的所述内腔(29)中。
2.根据权利要求1所述的传动单元，其中在所述传动装置壳体(11)的所述内腔(29)和所述凹处(23)之间在所述驱动轴上设有密封装置。
3.根据权利要求2所述的传动装置，其中，所述密封装置是径向轴密封环(33)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传动单元，其中所述电动机(15)的所述转子(19)固定在所述驱动轴(21)上。
5.根据权利要求4所述的传动装置，其中，所述电动机(15)的所述转子(19)压紧在所述驱动轴上。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的传动单元，其中至少一个永磁体(26)相对于所述电动机(15)的所述驱动轴(21)的旋转轴线同心地与所述驱动轴(21)连接，其中所述控制电路(35)具有至少一个传感器(50)，用于检测所述永磁体(26)的角位置，其中所述传感器(50)也相对于所述驱动轴(21)的所述旋转轴线同心地布置。
7.根据权利要5所述的传动单元，其中至少一个永磁体(26)相对于所述电动机(15)的所述驱动轴(21)的旋转轴线同心地与所述驱动轴(21)连接，其中所述控制电路(35)具有至少一个传感器(50)，用于检测所述永磁体(26)的角位置，其中所述传感器(50)也相对于所述驱动轴(21)的所述旋转轴线同心地布置。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的传动单元，其中所述电动机(15)的所述驱动轴(21)借助于至少两个轴承(31)支撑在所述传动装置壳体(11)上，其中所述两个轴承轴向彼此偏移。
9.根据权利要求7所述的传动单元，其中所述电动机(15)的所述驱动轴(21)借助于至少两个轴承(31)支撑在所述传动装置壳体(11)上，其中所述两个轴承轴向彼此偏移。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的传动单元，其中所述电动机(15)的所述驱动轴(21)设计为蜗杆轴。
11.根据权利要求9所述的传动单元，其中所述电动机(15)的所述驱动轴(21)设计为蜗杆轴。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的传动单元，其中所述散热装置(43)设计为由金属制成并且具有冷却肋片(45)。
13.根据权利要求11所述的传动单元，其中所述散热装置(43)设计为由金属制成并且具有冷却肋片(45)。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的传动单元，其中所述散热装置(43)通过热绝缘装置(47)固定在所述传动装置壳体(11)上。
15.根据权利要求13所述的传动单元，其中所述散热装置(43)通过热绝缘装置(47)固定在所述传动装置壳体(11)上。
16.根据权利要求15所述的传动单元，其中所述热绝缘装置(47)设计为板形的并且在所述散热装置(43)和所述传动装置壳体(11)之间延伸。
17.根据权利要求14所述的传动单元，其中所述热绝缘装置(47)由塑料制成并且具有喷射形成的密封唇(53)，所述密封唇抵靠在所述传动装置壳体(11)上。
18.根据权利要求16所述的传动单元，其中所述热绝缘装置(47)由塑料制成并且具有喷射形成的密封唇(53)，所述密封唇抵靠在所述传动装置壳体(11)上。
19.根据权利要求14所述的传动单元，其中所述控制电路(35)至少部分地集成在所述热绝缘装置(47)中。
20.根据权利要求18所述的传动单元，其中所述控制电路(35)至少部分地集成在所述热绝缘装置(47)中。
21.根据权利要求14所述的传动单元，其中所述热绝缘装置(47)由塑料制成并且作为所述控制电路(35)的一部分的电容器(41)由所述热绝缘装置挤压包封形成。
22.根据权利要求20所述的传动单元，其中所述热绝缘装置(47)由塑料制成并且作为所述控制电路(35)的一部分的电容器(41)由所述热绝缘装置挤压包封形成。
23.根据权利要求1至3中任一项所述的传动单元，其中所述控制电路(35)具有电路板(37)。
24.根据权利要求22所述的传动单元，其中所述控制电路(35)具有电路板(37)。
25.根据权利要求1至3中任一项所述的传动单元，其中所述控制电路(35)通过多个电插接触点(49)和所述电动机(15)的所述定子(17)连接。
26.根据权利要求24所述的传动单元，其中所述控制电路(35)通过多个电插接触点(49)和所述电动机(15)的所述定子(17)连接。
27.根据权利要求1至3中任一项所述的传动单元，其中所述传动单元具有分动箱，用于在车辆的纵向方向上分配驱动力矩。
28.根据权利要求26所述的传动单元，其中所述传动单元具有分动箱，用于在车辆的纵向方向上分配驱动力矩。
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