强制空气冷却机构、轮毂驱动单元及电动汽车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车领域，更具体地涉及电动汽车，尤其是各种电动汽车，例如混合动力汽车(HEV)，纯电动汽车(BEV)等。在第一方面，本发明提供一种强制空气冷却机构，用于电动汽车的轮毂驱动单元。在第二方面，本发明提供一种轮毂驱动单元。在第三方面，本发明提供一种电动汽车。
【背景技术】
[0002]已知的是，电动汽车的封闭的轮毂驱动单元通常采用液体冷却系统来冷却电动机，这是因为在驱动电动汽车的过程中，对于高车轮驱动扭矩的需要导致了电动机产生的热量太多，而且轮毂与轮毂驱动单元的外壳之间形成同心的封闭空间，无法通过空气冷却来带走足够的热量。
[0003]目前用于轮毂驱动单元的流体冷却系统需要许多额外的部件，例如冷却套，密封件，流体流动管道等，这增加了轮毂驱动单元的设计/部件布局的复杂程度。最终，这导致较高的生产成本和较长的开发时间。
[0004]而且，额外的部件和用于冷却的流体介质还增加了整个轮毂驱动系统的重量，这影响车辆性能并且减小车辆的功率/扭矩密度。
[0005]此外，流体冷却系统的安装和维护保养较为复杂和困难，其耐用能力需要非常仔细地进行检查,而且还增加维护保养的成本。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服目前具有液体冷却系统的轮毂驱动单元的上述缺点。为此，本发明提供一种轮毂驱动单元，其具有强制空气冷却特征，该特征以简单机构的形式独立于轮毂驱动单元的其它部件安装在轮毂驱动单元的外壳的外部上，以实现强制空气冷却。
[0007]根据本发明第一方面，强制空气冷却机构包括中空的主体和盖板，所述主体沿轴向在一端与所述盖板连接，另一端能够安装在所述轮毂驱动单元的外壳的外部上，在所述主体内设有压缩空气流动通道，所述主体和所述盖板限定压缩空气腔室，且所述主体在能够安装在轮毂驱动单元的外壳上的一端附近的轴向表面上设有凸出部，所述凸出部具有弯曲的用于气流导向的凸出表面，且所述凸出部与所述盖板之间限定通向外界的间隙，所述压缩空气腔室与所述间隙及所述压缩空气流动通道连通。利用间隙，将输入的压缩空气流变成射流，并且利用主体的凸出部上的凸出表面，使射流附着在凸出表面上并沿该表面移动，同时将周围空气卷入轮毂与轮毂驱动单元的外壳之间形成的封闭空间中。以此方式，能够获得增强的压缩空气流的效果。
[0008]优选地，主体与盖板通过密封件密封地连接。
[0009]根据本发明的实施例，所述主体由金属制成。气压比周围空气高的压缩空气可以由汽车上的轮毂驱动单元外部的泵/压缩机或压缩空气罐提供或由轮毂驱动单元自身上的泵/压缩机提供。
[0010]根据本发明的实施例，所述压缩空气腔室与所述压缩空气流动通道通过入口连接部连通，所述入口连接部具有用于连通的贯通开口。以此方式，形成一个压缩空气聚集空间，以促进形成射流。
[0011]根据本发明的实施例，所述强制空气冷却机构还包括导管，其与所述入口连接部相连，以将压缩空气从所述压缩空气流动通道导入所述压缩空气腔室。
[0012]根据本发明的实施例，所述间隙为环形，宽度可以小至0.05mm。
[0013]根据本发明的实施例，所述主体通过螺纹连接安装在所述外壳的外部上。
[0014]根据本发明的实施例，凸出表面通过康达效应进行气流导向。
[0015]根据本发明第二方面，轮毂驱动单元包括电动机，散热筋和外壳，所述电动机被安装在所述外壳内，所述散热筋安装在所述电动机上，在所述散热筋上设置有散热肋片，其特征在于，轮毂驱动单元还包括上述强制空气冷却机构，其被独立地连接在外壳的外部上，使压缩空气被导向并通过卷吸现象加强后流向散热肋片。以此方式，强制空气冷却机构可以作为单独的附加部件容易地安装在轮毂驱动单元的外壳外部上，安装和维护保养都比较简单，成本较低。
[0016]根据本发明的实施例，所述强制空气冷却机构的盖板与所述轮毂驱动单元的轮毂形成环状喇叭口空腔，以便卷吸更多周围空气流入。
[0017]根据本发明的实施例，轮毂驱动单元还包括减速器，机械制动器，密封件和支撑轴承。
[0018]根据本发明的实施例，所述散热肋片沿轴向平行布置。以此方式，保证散热肋片的延伸方向与气流方向一致，以促进冷却。
[0019]根据本发明的实施例，所述强制冷却机构沿轴向安装在所述外壳的外部上，与所述散热筋齐平。
[0020]根据本发明第三方面，电动汽车包括上述的轮毂驱动单元。
[0021]本发明的构思是，利用压气机，通过外部压缩空气源提供的或由汽车内的外部气泵泵送的压缩空气从轮毂驱动单元的外部沿强制空气冷却机构的压缩空气流动通道经强制冷却空气机构的入口连接部进入间隙。由于压缩空气的气压比大气压力高，压缩空气会从强制空气冷却机构的上述小间隙以高流动速率射流的形式流出，然后由于康达效应(Coanda effect,指这样一种现象:在射流流过的表面相对于初始射流方向弯曲时,射流吸附在该表面上并保持沿该表面流动)，压缩空气将沿着主体的凸出部的凸出表面流动，进而由于流体力学中的卷吸现象，压缩空气将大量周围空气卷入进来与压缩空气射流一起流动进入封闭空间。此外，由于周围空气形成低压区域，在压缩空气射流流出间隙时，周围空气还会自动进入封闭空间。最后，压缩空气和被卷入及自动进入的周围空气一起吹到设置于散热筋的散热肋片上，从而冷却电动机。
[0022]根据本发明，由于更大的空气流动速率，轮毂驱动单元的冷却能力得到明显提高。通过快速流动的空气，能够非常容易地将热量从轮毂驱动单元带走。因此，整个系统的功率/扭矩密度能够达到高水平，而没有任何重量和成本的增加。
【附图说明】
[0023]图1是根据本发明的实施例的具有强制空气冷却特征的轮毂驱动单元的截面图；
[0024]图2是根据本发明的实施例的强制空气冷却机构的截面图；
[0025]图2A是图2所示的强制空气冷却机构的局部放大图；以及
[0026]图3是根据本发明的实施例的具有强制空气冷却特征的轮毂驱动单元的空气流放大效果示意图。
[0027]附图标记列表
[0028]I轮毂驱动单元
[0029]Ia 轮毂
[0030]2电动机
[0031]2.1冷却水套
[0032]2.2电机定子
[0033]2.3电机转子
[0034]2.4转子支架
[0035]3机械制动器
[0036]3.1制动器定子
[0037]3.2制动器转子
[0038]4减速器
[0039]4.1 齿圈
[0040]4.2行星轮
[0041]4.3行星轮支架
[0042]4.4太阳轮
[0043]5连接法兰
[0044]6支撑轴承
[0045]7支撑轴
[0046]8隔热垫
[0047]9 外壳
[0048]10轴承外圈
[0049]11连接螺栓
[0050]12密封件
[0051]13支撑轴承
[0052]14强制空气冷却机构
[0053]14.1 主体
[0054]14.1a 凸出部
[0055]14.1b环形间隙
[0056]14.1c连接螺钉
[0057]14.1d入口连接部
[0058]14.2 盖板
[0059]14.3 导管
[0060]14.4 密封件
[0061]15散热筋
[0062]16周围空气
[0063]17压缩空气
【具体实施方