CN102166951A - 用于具有一个电动车桥的机动车辆的底盘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的底盘，该底盘具有一个电动车桥，该电动车桥具有两个电动机器，其中在每种情况下一个车轮被可旋转地安装在该电动车桥的末端的区域上并且使每个车轮能通过与所述车轮相关的电动机器来驱动；并且该底盘还具有一个减速器，该减速器被安排在对应的电动机器和与所述电动机器相关联的车轮之间。在此类底盘中，根据本发明所做出的安排是使该对应的减速器通过一个万向轴而被连接到与这个减速器相关联的车轮上，并且还使这两个电动机器的对应的旋转轴线被安排为使其彼此平行并置。以此方式设计的底盘允许车轮以一个非刚性的方式安装并且，此外，允许这些电动机器的整个长度根据这些电动机器的旋转轴线的安排而进行改变。

Description

用于具有一个电动车桥的机动车辆的底盘
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的底盘，该底盘具有一个电动车桥，该电动车桥具有两个电动机器，在每种情况下一个车轮被可旋转地安装在该电动车桥的两个端的区域上并且每个车轮可能通过与其相关联的电动机器而被驱动，并且还具有一个减速齿轮机构减速器(Untersetzungsgetriebe)，该减速器被安排在对应的电动机器和与所述电动机器相关联的车轮之间。
背景技术
从DE 295 18 401 U1中已知在一种多功能车辆中使用了这种类型的底盘。这种多功能车辆是一辆用于运送人员的城市客车。在城市客车里，要求将一个车厢地板安置在低水平处并且延伸通过整个客车，特别是后桥的区域，该后桥是一种刚性车桥的形式。为了实现这一点，电动车桥被设计为一个空心的门型车桥，这种门型车桥具有两个电动机器，这些电动机器由所述门型车桥容纳并且是处于电驱动电动机的形式。一个减速器(它是一种正齿轮级的形式)被安排在对应的电动机器和与所述电动机器相关联的车轮之间。作为一个替代方案，这些电动机器被安装在门型车桥旁边。
从DE 296 11 867 U1中还已知一种具有在引言中提到的多种特征的底盘。
DE 44 34 237 A1披露了一种车辆的车桥，它具有两个电动单轮驱动器，特别是用于农用车辆。这两个单轮驱动器能够通过一个离合器以一种压力装配的方式连接，以避免在车辆车桥的这些驱动车轮承受非均匀载荷的情况下使一个单轮驱动器在一个相对长的时间段里过载。将对应的电动单轮驱动器连接到一个减速器上，该减速器是处于一种正齿轮级的形式，并且所述减速器被连接到一个行星齿轮变速器(Planetengetriebe)上，该行星齿轮变速器被连接到与这个单轮驱动器相关联的车轮上。车轮的车桥是相对于电动机的转子的旋转轴线径向偏置地安排的。用于对应的电动机的电输入能量具体地是由受该车辆自身的内燃发动机驱动的一个发电机来产生的。
DE 10 2004 003 634 A1披露了一种机动车辆的门型车桥驱动器，其中相对于对应的车轮的扭矩的流动是从一个行星齿轮变速器通过一个处于正齿轮级形式的减速器引入输出轴之中，该输出轴以一种抗扭的方式被连接到车轮上。
DE 202 13 670 U1描述了一种机动车辆的被直接驱动的驱动车桥，该驱动车桥具有被安装在一个公共壳体内的两个电驱动电动机。
所述的底盘或车桥设计的一个缺点是(特别如果这些设计涉及一个门型车桥)它们是一种刚性车桥的形式。出于振动和舒适的原因，所以这种类型的底盘被保留用于多功能车辆(例如客车或农用车辆)。此外，在其中有同轴安排的旋转轴线的多个电动机器不允许相对于其长度的任何相关的改变。
发明内容
本发明的目的是在引言中所提到的这种类型的底盘中提供从对应的车轮到减速器的一种特殊的连接，所述连接允许车轮以非刚性的方式进行安装并且此外允许改变这些电动机器的整个长度。
这一目的是通过以下方式实现的：将对应的减速器通过一个万向轴连接到与这个减速器相关联的车轮上，并且另外将这两个电动机器的对应的旋转轴线安排为彼此平行并置。
在减速器和与所述减速器相关联的车轮之间通过万向轴进行的这种压力装配的连接允许进行扭矩传送，而不需要车桥是刚性的。结果是，与根据所讨论的现有技术中的机动车辆相对比，装备有这种底盘的机动车辆能够装备一个独立的车轮悬架系统。这相当大地扩展了这种底盘的使用领域，特别是对于小汽车，其中出于驾驶舒适性和驾驶安全性的原因，如果每个车轮能够单独地经受弹簧压缩和弹簧伸长，这就是说独立于车辆的其他车轮，它是有利的。
由于两个电动机器的对应的旋转轴线被安排为彼此平行安置，并且因此被安排为在径向方向彼此相邻，并且因此没有被安排为同轴，所以一个电动机器的长度(并且因此其功率)能够被选择为大于该电动车桥长度的大约一半的程度。假如这些电动机器被同轴地安排(因此它们在旋转轴线的延伸方向上被彼此前后安排)将造成在长度方向上的限制。因为能够改变这些电动机器的长度，因此其功率也能够相应地进行比例缩放。因此，根据车辆的类型在相同封装中功率能够成比例地缩放。因此，在一个低功率要求的前提下，这两个电动机器就其彼此平行地安置的对应的旋转轴线而言，使它们不重叠。然而，为了能够使对应的电动机器的长度与所要求的功率相适配，有利的是，将这两个电动机器安排为在旋转轴线方向上重叠。因此，能够展现对应的电动机器的特别长的长度。这种重叠的程度可以直至使一个电动机器达到另一个电动机器的减速器的位置。
这两个电动机器就其对应的旋转轴线彼此平行并置的这种安排允许使用以下电动机器，它们具有一个相对长的长度以用于产生所要求的功率，但是另一方面，具有一个相对小的延伸宽度。相应地，这些电动机器的这种安排在车辆的纵向和垂直范围内要求相对较小的安装空间。后者就车辆的离地间隙而言是特别重要的。
这些对应的万向轴优选地是通过对应的减速器适当的尺寸而同轴地连接到电动车桥的两端上用于驱动对应车轮。此外，用于将对应的电动机器从对应的车轮断开连接的一个离合器也可以对应地提供在对应的电动机器与对应的减速器之间。
电动车桥优选地具有一个壳体，该壳体通过多个固定点螺纹固定到机动车辆的底盘支持件上。
对应的万向轴优选地被设计为一种双接头，并且在它各端的区域上以压力装配的方式连接到正齿轮级的一个输出轴以及一个车轮轮毂上。
这种电动车桥与车轮轮毂的轴线的径向偏置优选地由处于一个正齿轮级形式的减速器来补偿。如果将一个行星齿轮变速器安排在对应的电动机器与面向所述电动机器的正齿轮级之间，则它被认为是特别有利的。借助于电动机器和与所述电动机器相关联的车轮之间的这个变速器设计，有可能将一个特别高的扭矩传输到车轮上。
这种电动车桥可以是一个门型车桥的形式，它被划分为具有多个门型车桥部分，这些部分被彼此邻近地安排，用于容纳这些电动机器。正齿轮级和/或行星齿轮变速器可以被整合在对应的门型车桥部分之中。尤其通过多个衰减振动的保持件将这些门型车桥部分固定到底盘支持件上。
对应的电动机器的壳体有利地是由对应的门型车桥部分的壳体形成的。对应的电动机器的定子因此是以一种抗扭的方式安装在该壳体中。
对于这些电动机器，优选地在每种情况下提供一个旋转角度传感器用于检测电动机器转子的位置。为此，一块磁铁(其位置由与其相关联的传感器来检测)尤其被提供在电动机器的对应的轴内。
如果提供一个扭矩传感器用于检测对应的车轮的传动系中的扭矩，这也被认为是有利的。其结果是，能够根据通过相应车轮引入的所希望的扭矩而单独地控制对应的电动驱动器。
本发明进一步提出了一种机动车辆，特别是一种小汽车，它具有一个前桥以及一个后桥，其中该前桥和/或后桥配备有根据本发明所述的底盘并且具有一个独立的车轮悬架系统。所述机动车辆尤其是这样一种机动车辆：其中前桥配备有根据本发明所述的底盘，并且后桥通过一台内燃发动机来驱动。
这种机动车尤其具有一种能量储存装置，并且这些电动机器在电动机运行模式中和发电机运行模式中是有效的。
因此根据本发明的底盘尤其用于一种可通过混合动力驱动装置来驱动的车辆中。这种混合动力系统通过附加这些另外的电动驱动机器和能量储存装置用于增加车辆的功率并且减少消耗，特别在跑车中。对于车轮而言特定的正或负的扭矩能够通过这两个电动机器施加在机动车辆的前桥的这些驱动轴上。这种车辆是通过操作这些电动机器进行加速(电动机模式)或减速(发电机模式)。能量储存装置在此过程中放电或充电。
电动车桥的功能是传输扭矩，该扭矩是由这些电动机器通过合适的减速装置提供到车辆的前轮上。为此，包括行星齿轮级和正齿轮级的一个两级变速器在每种情况下被用法兰连接到电动机器的输出轴上。变速器的这些输出轴是通过多个万向轴直接连接到这些车轮上。没有提供一种可分离的离合器。变速器传输比允许能够通过电动车桥传输的最大扭矩显著增加。因此，在对应车轮上产生的扭矩能够被容易地乘以(例如)一个6至8的因数。
在根据本发明的机动车辆中，在门型车桥两侧上的减速装置首先用于适配旋转速度并且其次用于调整Z方向上的高度，以保证到这些万向轴的机械连接。为了实现一个低的重心，这种门型车桥应该被安装为尽可能接近车辆的下支架；而为了提供更多离地间隙，这种门型车桥应安装为尽可能地远离该车辆的下支架。门型车桥优选地直接位于车辆转向机构的后面。
综而言之，本发明通过下述1和13的方案实现的，其中2-12和14-16是本发明的优选方案：
1.一种用于机动车辆的底盘，具有一个电动车桥，该电动车桥具有两个电动机器，其中在每种情况下一个车轮被可旋转地安装在该电动车桥的末端的区域上并且每个车轮能通过与所述车轮相关的电动机器而被驱动；并且还具有一个减速器，该减速器被安排在对应的电动机器与所述电动机器所关联的车轮之间，其特征在于，该对应的减速器通过一个万向轴被连接到与这个减速器相关联的车轮上，并且另外这两个电动机器的对应的旋转轴线被安排为彼此平行并置。
2.如1所述的底盘，其特征在于，这两个电动机器被安排为在这些旋转轴线的方向上重叠。
3.如2所述的底盘，其特征在于，这两个电动机器的重叠长度是相对于该机动车辆的纵向的中心轴线对称地安排的。
4.如1至3之一所述的底盘，其特征在于，这些万向轴到该减速器上的连接是同轴的。
5.如1至4之一所述的底盘，其特征在于，该减速器具有一个正齿轮级。
6.如5所述的底盘，其特征在于，该对应的万向轴在其两端的区域中以压力装配的方式被连接到该正齿轮级的一个输出轴以及一个车轮轮毂上。
7.如5或6所述的底盘，特征在于，该减速器具有一个行星齿轮变速器，其中该行星齿轮变速器被安排在该对应的电动机器和所述电动机器所关联的正齿轮级之间。
8.如1至7之一所述的底盘，其特征在于，该电动车桥具有多个壳体，这些壳体容纳了这些电动机器或者形成这些电动机器的一个组成部分。
9.如1至8之一所述的底盘，其特征在于，该电动车桥是通过多个固定点而被螺纹固定到该机动车辆的一个底盘支持件上。
10.如1至9之一所述的底盘，其特征在于，一个用于将该电动机器从该对应的车轮上断开连接的离合器被安排在该对应的电动机器与所述电动机器所关联的减速器、尤其是该相关联的正齿轮级之间。
11.如1至10之一所述的底盘，其特征在于，提供了用于检测该对应的电动机器的转子的旋转角度的一个旋转角度传感器。
12.如11所述的底盘，其特征在于该旋转角度传感器被安装在该电动车桥的多个壳体内。
13.一种机动车辆，特别是一种小汽车，具有一个前桥以及一个后桥，其中该前桥和/或后桥配备了具有根据1至12之一所述的这些特征的一种底盘并且具有一个独立的车轮悬架系统。
14.如13所述的机动车辆，其中该前桥配备了具有根据1至12之一所述的这些特征的一种底盘，并且该后桥是通过一台内燃发动机来驱动。
15.如13所述的机动车辆，其中该后桥配备了具有根据1至12之一所述的这些特征的一个底盘，并且该前桥是通过一台内燃发动机来驱动。
16.如13、14或15所述的机动车辆，其中该车辆具有一种能量储存装置，并且这些电动机器在电动机运行模式中以及在发电机运行模式中是有效的。
从下面的附图说明以及附图本身中可以获得本发明的进一步特征。
附图说明
一个优选的示例性实施方案在以下描述中将更详细地解释，并且在附图中展示，在附图中：
图1示出根据本发明的底盘的一个示意性平面图，并且
图2示出了图1中所示底盘的设计，包括与电动车桥相关的多个车轮，示出了一个车轮的电动驱动器，其另一个车轮的电动驱动具有相对应的设计。
具体实施方案
装备有根据本发明所述的底盘的机动车辆尤其是一辆小汽车，该小汽车旨在用于赛车并且它的与后桥相关的单独悬挂的车轮是由一台内燃发动机来驱动并且它的与前桥相关的并且同样是单独悬挂的车轮可由电动机来驱动，例如为了通过前轮施加额外的驱动扭矩。以下说明涉及机动车辆在前桥区域的设计以及在这个方面根据本发明形成的底盘。这个底盘1具有被设计为一个门型车桥的电动车桥2，该电动车桥具有两个门型车桥部分(Portalachsabschnitt)，这些门型车桥部分是一个管的形式并且显示为用于容纳两个电动机器4的壳体3。这些壳体3或者电动机器4相对于其旋转轴线5是彼此平行并置地安排的，考虑电动机器4的外直径，在两个旋转轴线5之间的距离的尺寸被确定为使得多个电动机器4能够在它们的长度方向上部分地重叠并且能够在重叠区域中进行接触。如由图1所展示，两个电动机器4之间的重叠长度被选择为使得通过重叠长度形成的线是关于机动车辆的纵向中心轴线16对称地安排的，所述纵向中心轴线16显示为在一直向前行驶的情况下在两个前轮6之间的纵向中心轴线。
图2示出了在一个前轮6以及与这个前轮6相关联的电动机器4的区域中的底盘以及用于向前轮6传输电动机器4的驱动扭矩的装置的设计的一个详细图示。用于另一个前轮6的驱动具有相应的设计，根据图1所示，其中与两个前轮6相关联的电动机器4被安排为重叠并且进行接触。在图2中，所示的电动机器4被展示为在它的长度范围内具有一个中断，以便显示这个电动机器4或这些电动机器4具有一个长度，该长度能够被成比例地缩放以满足该车辆的功率要求，并且因此根据现有的车辆类型的功率要求而使用具有限定的长度的一个电动机器4。
图2示出对应的电动机器4的定子7以一种抗扭的方式被安装在壳体3中，这个壳体3具有电动机器4的壳体的功能。对应的电动机器4的定子7的内部放置了所述电动机器的转子8。
对应的电动机器4具有一个相关联的旋转角度传感器9，该角度传感器用于检测对应的转子8的旋转角度。转子8的旋转速度还可以优选地由传感器装置确定，该传感器装置是一个旋转速度传感器的形式，以便因此能够根据所希望的驱动状态来启动两个电动机器4。
该车辆具有一个能量储存装置，并且因此使得这些电动机器4在电动机模式或发电机模式下可以是有效的。
一个行星齿轮变速器10被用法兰连接到对应的壳体3的面向对应的车轮6的端部上。另一个减速器以一个正齿轮级11的方式相对于扭矩的流动被安排在这个行星齿轮变速器10的后面。所述正齿轮级被用法兰连接到行星齿轮变速器10上。
至此已经说明的门型车桥2位于前桥区域的前端。为了得到一个低的重心，这种门型车桥2尽可能地安置在邻近该车辆的下支架的位置上。此外，门型车桥2被定位为尽可能接近车辆的一个转向机构。
门型车桥2通过两个保持件而固定到该车辆的底盘支持件上。这些保持件在变速器安排的区域中通过多个衰减振动的支承件而螺纹固定到所述变速器安排中，所述变速器安排包括行星齿轮变速器10以及正齿轮级11。
对应的电动机器4的输出轴以一种抗扭的方式连接到相关联的行星齿轮变速器10的太阳轮上。行星齿轮变速器10的环形齿轮是静止的。容纳了多个行星齿轮的行星架以一种抗扭的方式连接到正齿轮级11的小齿轮上，所述正齿轮级与正齿轮级11的较大齿轮啮合。
一个万向轴12(它在其两个端的区域具有一个接头13)是以一种抗扭的方式连接到对应的正齿轮级11的输出端上。该万向轴12是以一种抗扭的方式在所述万向轴的从相关联的正齿轮级11避开的那一端的区域中连接到该车辆的相关联的前轮6的轮毂上。这些万向轴12到该减速器(本案中是正齿轮级11的输出轴)的连接是同轴的，同样如由这些输出轴的旋转轴线15所示出的。参考号14代表用于对应的前轮6的一个弹簧支承件。这是旨在以一个高度简化的方式来说明车轮6的一个独立悬架系统。
图2清楚地示出在当底盘上形成有多个万向轴12时，所述底盘是电动驱动的，其中电动机器4以及壳体3被安排在低于车轮6的旋转轴线的水平上。
在图2中，这些箭头代表扭矩箭头，用于表示对应的电动机器4以及与所述电动机器相关联的万向轴12的区域上的扭矩，与对应的电动机器4是处于电动机模式还是发电机模式不相关。

Claims (16)

1.一种用于机动车辆的底盘(1)，具有一个电动车桥(2)，该电动车桥具有两个电动机器(4)，其中在每种情况下一个车轮(6)被可旋转地安装在该电动车桥(2)的末端的区域上并且每个车轮(6)能通过与所述车轮相关的电动机器(4)而被驱动；并且还具有一个减速器(10，11)，该减速器被安排在对应的电动机器(4)与所述电动机器所关联的车轮(6)之间，其特征在于，该对应的减速器(10，11)通过一个万向轴(12)被连接到与这个减速器(10，11)相关联的车轮(6)上，并且另外这两个电动机器(4)的对应的旋转轴线(5，5)被安排为彼此平行并置。
2.如权利要求1所述的底盘，其特征在于，这两个电动机器(4)被安排为在这些旋转轴线(5，5)的方向上重叠。
3.如权利要求2所述的底盘，其特征在于，这两个电动机器(4)的重叠长度是相对于该机动车辆的纵向的中心轴线(16)对称地安排的。
4.如权利要求1至3之一所述的底盘，其特征在于，这些万向轴(12)到该减速器(10，11)上的连接是同轴的。
5.如权利要求1至4之一所述的底盘，其特征在于，该减速器(10，11)具有一个正齿轮级(11)。
6.如权利要求5所述的底盘，其特征在于，该对应的万向轴(12)在其两端的区域中以压力装配的方式被连接到该正齿轮级(11)的一个输出轴以及一个车轮轮毂上。
7.如权利要求5或6所述的底盘，特征在于，该减速器(10，11)具有一个行星齿轮变速器(10)，其中该行星齿轮变速器被安排在该对应的电动机器(4)和所述电动机器所关联的正齿轮级(11)之间。 
8.如权利要求1至7之一所述的底盘，其特征在于，该电动车桥(2)具有多个壳体(3)，这些壳体容纳了这些电动机器(4)或者形成这些电动机器(4)的一个组成部分。
9.如权利要求1至8之一所述的底盘，其特征在于，该电动车桥(2)是通过多个固定点而被螺纹固定到该机动车辆的一个底盘支持件上。
10.如权利要求1至9之一所述的底盘，其特征在于，一个用于将该电动机器(4)从该对应的车轮(6)上断开连接的离合器被安排在该对应的电动机器(4)与所述电动机器所关联的减速器(10，11)、尤其是该相关联的正齿轮级(11)之间。
11.如权利要求1至10之一所述的底盘，其特征在于，提供了用于检测该对应的电动机器(4)的转子(8)的旋转角度的一个旋转角度传感器(9)。
12.如权利要求11所述的底盘，其特征在于该旋转角度传感器(9)被安装在该电动车桥(2)的多个壳体(3)内。
13.一种机动车辆，特别是一种小汽车，具有一个前桥以及一个后桥，其中该前桥和/或后桥配备了具有根据权利要求1至12之一所述的这些特征的一种底盘(1)并且具有一个独立的车轮悬架系统。
14.如权利要求13所述的机动车辆，其中该前桥配备了具有根据权利要求1至12之一所述的这些特征的一种底盘，并且该后桥是通过一台内燃发动机来驱动。
15.如权利要求13所述的机动车辆，其中该后桥配备了具有根据权利要求1至12之一所述的这些特征的一个底盘，并且该前桥是通过一台内燃发动机来驱动。 
16.如权利要求13、14或15所述的机动车辆，其中该车辆具有一种能量储存装置，并且这些电动机器(4)在电动机运行模式中以及在发电机运行模式中是有效的。 
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