CN102066147A - 用于产生和传递驱动转矩的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车传动系的装置,用于产生驱动转矩并向传动系的构件(3、13)传递驱动转矩,该装置具有:单件式或多件式的轴(2),该轴(2)以从动侧与传动系的构件(3、13)有效连接;可转动地支承轴(2)的至少一个第一轴承(4)和第二轴承(5);以及用于产生至少一部分所传递的驱动转矩的电驱动马达(1)。电驱动马达(1)由至少一个位置固定的定子(9)和与轴(2)抗相对转动地连接的转子(7)组成,其中,转子(6)以至少一个支承面(8)靠置在轴(2)上。此外,该装置具有布置在轴(2)上的机构(12),通过该机构(12),能将驱动转矩在至少一个横力导入轴(2)中的情况下,传递到传动系的构件(3、13)上,其中,电驱动马达(1)的转子(7)以如下方式在轴(2)上定位,即,支承面(8)处于由横力在轴(2)内引起的弯曲的最大值(15)区域内。
Description
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的特征所述的、用于汽车传动系的、用以产生驱动转矩并向传动系构件传递驱动转矩的装置。
背景技术
这种类型的装置被用以在汽车传动系中将驱动转矩或电的驱动马达的以及需要时第二驱动马达的驱动功率传递到汽车传动系的构件上,例如传递到主变速器或者分动器上。为此,第二驱动马达能以并联的混合动力传动系的方式与该装置机械地联接,并且与电驱动马达共同驱动传动系的构件,或者第二驱动马达能以串联混合动力传动系的方式与发电机连接,该发电机与独自驱动传动系构件的电驱动马达保持电连接。在两种传动系方案中,一般情况下设置为:电驱动马达与可以重新充电的蓄能器连接,并且根据需要要么靠发电机运行,以便使蓄能器充电,要么机械地运行,以便在蓄能器空着的情况下,驱动传动系的构件。
DE 100 33 424 A1的图1和说明书为此公开了一种用于产生驱动转矩并向传动系构件传递转矩的装置,所述装置具有轴,在这里为变速器输入轴,变速器输入轴的驱动侧可以通过离合器与驱动马达有效连接,而其从动侧则与传动系的其他构件(在这里为变速器)有效连接。此外,该装置包括将轴可转动地支撑在壳体内的第一轴承和第二轴承,以及布置于第一轴承与第二轴承之间的电驱动马达,该电驱动马达由位置固定的定子和与轴抗相对转动地(drehfest)联接的转子组成。在此,转子与轴抗相对转动的联接通过轴的齿轮型廓产生,转子以多个支承面靠置在该齿轮型廓上。
在这种类型的装置中,通过将驱动转矩从轴传递到传动系的构件上,可以使垂直于轴的纵向作用的横力导入轴中,例如在轴通过齿轮与变速器的中间轴联接,并且电驱动马达在运行中将驱动转矩导入轴中时,就是这样的情况。强度首要地取决于所传递的驱动转矩和变速器的切换的横力使轴弯曲,并且进而在位置和角度方面改变转子相对于定子的取向。特别是基于转子支承面区域内弯曲角的、转子相对于定子的倾斜,对电驱动马达的效率具有消极影响,这是因为电驱动马达在运行中产生的电场不再恒定地以所设置的有利的角度进入转子和定子内。此外,在转子具有很大的细长尺寸设定的情况下,由于所述倾斜而导致转子与定子碰撞,其后果是可能毁坏电驱动马达。
发明内容
因此,本发明的任务在于,完成一种所提到类型的装置,该装置的电驱动马达在运行中具有保持不变的效率。此外,应减少转子与定子碰撞的可能性。
该任务通过具有权利要求1所述特征的装置得以实现。据此,汽车传动系用于产生驱动转矩并向传动系构件传递驱动转矩的装置包括:单件式或多件式的轴,该轴以从动侧与传动系的构件有效连接;对轴可转动地支撑的至少一个第一轴承和第二轴承;以及电驱动马达,该电驱动马达能产生至少一部分所传递的驱动转矩,并且由至少一个位置固定的定子和与轴抗相对转动地连接的转子组成,其中,转子以至少一个支承面靠置在轴上。依据本发明,该装置此外包括布置在轴上的机构,通过该机构,驱动转矩在将至少一个横力导入轴中的情况下,可以传递到传动系的构件上,其中,转子以如下方式在轴上定位,即,支承面处于由横力在轴内引起的弯曲的最大值的区域内。
本发明的基本构想是,轴在弯曲最大值区域内的弯曲角非常小,并且在直接接近最大值处趋近零。虽然另外在转子以本发明的方式定位时,转子相对于定子的位置发生变化,但转子的倾斜通过那里很小的弯曲角得到明显降低,在理想情况下甚至转子不出现倾斜。在电驱动马达工作时产生的电场因此可以几乎恒定地以所设置的有利的角度进入定子和转子中,由此,电驱动马达的效率没有改变或者仅有小得可忽略的改变。此外,转子与定子由于倾斜造成的碰撞得到排除。在此,转子相对于定子的位置的变化通过处于转子与定子之间的空隙得到补偿。
在本发明的第一改进方案中,转子以如下方式在轴上定位,即,弯曲的最大值处于支承面在轴纵向上伸展的长度的一半上。这一点意味着,支承面的在轴纵向上的中心处于弯曲的最大值上。因为轴在最大值区域内的弯曲至少是近似对称的,所以因此转子在支承面第一半部中的倾斜通过转子在支承面第二半部中的倾斜至少大部分得到补偿,由此,整个转子没有倾斜或者仅发生不明显的少量倾斜。
在本发明优选的改进方案中,用于传递驱动转矩的机构布置在轴的一端的区域内,并包括:至少一个与轴连接的或者能与轴可分开地连接的齿轮,其中,第一轴承设置在轴的另一端区域内,并且第二轴承设置在该机构与第一轴承之间。该齿轮优选与汽车主变速器的另一齿轮嵌接,处于轴上的驱动转矩在横力导入轴中的情况下传递到该另一个齿轮上。在此,主变速器优选是具有至少一个中间轴的变速器,例如是双离合器变速器或者自动换档变速器。因此,轴优选是变速器输入轴,该变速器输入轴通过第一轴承抵着第二驱动马达的马达输出轴,例如抵着曲轴得到可转动的支撑,并且该变速器输入轴通过第二轴承抵着壳体,例如抵着主变速器的壳体得到可转动的支撑,其中,马达输出轴于是通过离合器,例如通过摩擦锁合的起动离合器能与轴可分开地连接。
在本发明的另一种改进方案中,优选为变速器输入轴的轴通过第一轴承可转动地支撑在中间壳体上,优选支撑在离合器壳罩上,并通过第二轴承抵着变速器壳体可转动地支承,其中,设置有第三轴承,第三轴承将轴抵着第二驱动马达的马达输出轴(优选为曲轴)可转动地支承。马达输出轴在这种情况下通过离合器,优选为摩擦锁合的起动离合器能与轴可分开地连接。通过轴的三重或者多重的支承明显减少支承面的弯曲,其中,通过将转子设置在弯曲最大值的区域内而降低转子的倾斜。因此,在将驱动转矩传递到传动系的构件上时,转子相对于定子的位置变化,还有转子的倾斜均得到减少。因为由此转子相对于定子的角度还有位置在传递转矩时均仅有不明显地改变,转子和定子的尺寸可以相互协调,由此,可以提高电驱动马达的效率。此外,装置的应急运转性能(Notlaufeigenschaften)得到改进,这是因为在一个轴承出现故障的情况下,保持无故障的轴承至少暂时可以替代出故障的轴承。
在本发明一种特别优选的改进方案中,定子位置固定地与设置在中间壳体(优选为离合器壳罩)与变速器壳体之间的定子壳体相联接,由此,可以使装置的安装及在此特别是定子的装入变得容易。
作为轴承可以使用所有公知类型的轴承。特别是滚动轴承或者滑动轴承由于其很高的可支配性及其低廉的成本而特别适用。在此,轴承可以是自润滑或者外部润滑的。
转子与轴的连接可以通过公知的轴-毂连接件来进行,例如通过花键啮合部或者渐开线啮合部或者通过圆柱形或者圆锥形配合连接件来进行。在此,转子和轴的支承面之间优选存在压力配合,以便使转子与轴刚性连接并且防止支承面与轴之间的腐蚀,特别是配合部锈蚀。
为将装置更简单地装入汽车传动系中,或者为更简单地装配该装置,轴可以多件式地构成,为此多个轴段例如通过互补构成的多角形型廓或者通过法兰连接件相互抗相对转动地连接。
附图说明
下面,借助从中可以获悉其他具有优点的构造方案的附图对本发明进行详细说明。附图以示意图示出安装状态下装置的剖开的半部。此外,附图示出轴沿其纵轴线弯曲的分布,其中,最大弯曲的位置通过箭头标注。
具体实施方式
与电驱动马达1连接的单件式的轴2在本发明所示的构造方案中形成汽车主变速器的变速器输入轴,并且在驱动侧与作为第二驱动马达的未示出的内燃机保持可分开的有效连接,并且在从动侧上与汽车主变速器的中间轴3保持有效连接。在此,轴2通过第一轴承4可转动地支承在未示出的马达输出轴中,并且通过第二轴承5可转动地支承在变速器壳体6内。电驱动马达1的转子7通过支承面8与轴2抗相对转动地联接,并且固定在该轴2上,并且电驱动马达1的定子9位置固定与定子壳体10联接,并固定在该壳体10内。在此,定子壳体10将离合器壳罩11作为中间壳体与变速器壳体6连接,所述离合器壳罩围绕用于产生轴2与内燃机有效连接的未示出的离合器,且在变速器壳体6内,由该装置传递到中间轴3上的驱动转矩被变速。
为将电驱动马达1和/或者马达的驱动转矩从轴2传递到呈传动系构件形式的中间轴3上,轴2的从动侧端部构造为齿轮12,该齿轮12与抗相对转动地布置在中间轴3上的齿轮13相嵌接。在传递转矩时,由此将垂直于轴2纵向地作用的横力导入轴2中,这种横力引起轴2的弯曲,该弯曲在轴2纵向上的分布通过弯曲线14示出。弯曲线14在这种情况下可以公知的方式由横力的力导入点或者力导入区域、由轴承4、5的位置和类型、以及由轴2的几何形状来测定。在此,驱动转矩传递到中间轴3或传动系的构件上的过程例如也可以通过链条或者皮带传动进行。主变速器同样可以包括驱动转矩传递到其上的多个中间轴,并且轴2可以具有多个齿轮,将驱动转矩传递到主变速器的一个或者多个中间轴上。在此,这些齿轮优选在第一轴承4与第二轴承5之间布置在轴2上,并且轴仅抵着变速器壳体6支承。齿轮12或布置在轴2上的数个齿轮在这种情况下也可以通过离合器能与轴2可分开地连接,例如以便实现在主变速器的速比级之间进行切换。
电驱动马达1的转子7依据本发明以如下方式设置在轴2上,即,转子7的支承面8处于弯曲的最大值15的区域内,也就是处于弯曲线14采用箭头标注的最大值区域内。为由此将转子7相对于定子9的倾斜降到最低,支承面8的处于轴2纵向上的中心恰好布置在最大值15上。转子7与定子9之间的空隙16在此这样设定尺寸,即,在轴2发生弯曲并且转子7相对于定子9接着发生位置推移时,两个构件7、9不会出现碰撞。
电驱动马达1在所示的实施例中是呈内转子结构形式的永磁同步电机,其中,其转子9由转子架17和至少一个固定在转子架17上的叠片组18组成。特别是为在激活电驱动马达1时改善运转平稳性并为防止转矩冲击转子架17也可以由优选通过扭力减震器或者扭力弹簧相互联接的两个或者多个构件组成。电驱动马达1不言而喻也可以是任意的其他结构类型,例如其可以是外转子马达或者盘式转子马达而且其可以基于其他原理工作,例如基于在异步原理或者磁阻原理工作。
电驱动马达1优选:既用作驱动装置,方式为:其将电能转换为轴2的驱动转矩,或转化为轴2的机械驱动能量;也用作发电机,方式为:其截取轴2的机械能,并转换为电能。在此,驱动所需的电能优选从蓄能器(例如蓄电池)中取得,但也可以呈串联混合驱动装置的形式地通过与第二驱动马达联接的发电机提供,该发电机将第二驱动马达的机械驱动能转换为可用于电驱动马达1的电驱动能。
该装置优选处于可同第二驱动马达产生有效连接的起动离合器与汽车的主变速器之间,其中,该装置在闭合方向上操作起动离合器时与第二驱动马达形成并联的混合驱动装置。在此,该装置既将通过第二驱动马达产生的驱动转矩传递到传动系的构件上,也将由电驱动马达产生的驱动转矩传递到传动系的构件上。
该装置也可以设置在两个离合器之间,并接在主变速器前面,其中,第一离合器于是可以将轴2与第二驱动马达可分开地连接,并且第二离合器可以将轴2与主变速器可分开地连接。
不言而喻地,该装置也可以接在主变速器的后面,其中,轴2例如在驱动侧与主变速器的输出轴连接,并且在从动侧与汽车的分动器或者差速器连接。因此,该装置也可以呈轮毂马达的形式使用,为此,轴2优选在驱动侧与汽车的差速器连接,并且在从动侧与轮毂连接。
如果轴2的弯曲例如由于轴2相应的造型或者由于利用两个以上的轴承来支承而具有多个最大值,那么转子7优选设置在具有最小幅度的最大值上,也就是说,该最大值引起转子7相对于定子9的最小的位置变化。由此,转子7与定子9之间的空隙16可以构造得非常小,这提高了电驱动马达1在运行时在这两个构件7、9之间的磁通密度,并且因此通过该电驱动马达1可以产生的驱动转矩升高。
附图标记
1 电驱动马达
2 轴
3 中间轴
4 第一轴承
5 第二轴承
6 变速器壳体
7 转子
8 支承面
9 定子
10 定子壳体
11 离合器壳罩
12 齿轮
13 齿轮
14 弯曲线
15 轴2弯曲的最大值
16 空隙
17 转子架
18 叠片组
Claims (6)
1.用于汽车传动系的装置,用以产生驱动转矩并向传动系的构件(3、13)传递驱动转矩,具有:
-单件式或者多件式的轴(2),所述轴(2)以从动侧与所述传动系的所述构件(3、13)有效连接,
-至少一个第一轴承(4)和第二轴承(5),所述至少一个第一轴承(4)和第二轴承(5)能转动地支承所述轴(2),以及
-电的驱动马达(1),用于产生至少一部分所传递的驱动转矩,所述驱动马达(1)由至少一个位置固定的定子(9)和与所述轴(2)抗相对转动地连接的转子(7)组成,其中,所述转子(7)利用至少一个支承面(8)靠置在所述轴(2)上,
其特征在于,所述装置包括布置在所述轴(2)上的机构(12),通过所述机构(12)能将驱动转矩在将至少一个横力导入所述轴(2)中的情况下,传递到所述传动系的所述构件(3、13)上,其中,所述驱动马达(1)的所述转子(7)以如下方式在所述轴(2)上定位,即,所述支承面(8)处于通过所述横力在所述轴(2)内引起的弯曲的最大值(15)的区域内。
2.按权利要求1所述的装置,其特征在于,所述转子(7)以如下方式在所述轴(2)上定位,即,所述弯曲的最大值(15)处于所述支承面(8)在所述轴(2)纵向上伸展的长度的一半上。
3.按权利要求1所述的装置,其特征在于,所述机构(12)布置在所述轴(2)的一端的区域内,并包括至少一个布置在所述轴(2)上的齿轮(12),所述齿轮(12)与所述轴(2)连接或者能与所述轴(2)可分开地连接,并且所述第一轴承(4)布置在所述轴(2)的另一端上,其中,所述第二轴承(5)布置在所述机构与所述第一轴承(4)之间。
4.按权利要求1所述的装置,其特征在于,所述轴(2)通过所述第一轴承(4)抵着第二驱动马达的马达输出轴能转动的支承,并且通过所述第二轴承(5)抵着所述变速器壳体(6)能转动的支承,其中,所述马达输出轴能通过离合器与所述轴(2)可分开地连接。
5.按权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置具有第三轴承,所述第三轴承将所述轴(2)抵着第二驱动马达的马达输出轴能转动地支承,并且所述第一支承(4)将所述轴(2)抵着中间壳体(11)能转动地支承,并且所述第二轴承(5)将所述轴(2)抵着变速器壳体(6)能转动地支承,其中,所述马达输出轴能通过离合器与所述轴(2)可分开地连接。
6.按权利要求1所述的装置,其特征在于,所述定子(9)位置固定地与布置在中间壳体(11)与变速器壳体(6)之间的定子壳体(10)联接。
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