CN102233810B - 具有电力驱动器的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有电力驱动器的车辆，这种车辆具有一个前桥和一个后桥，连同至少一个驱动器，该驱动器包括用于驱动这些车桥之一上的至少一个车轮的一个电动机器。

Description

具有电力驱动器的车辆
技术领域
本发明涉及一种具有电力驱动器的车辆。
背景技术
车辆(尤其是乘用车辆)可以借助一种电动机器唯一地以电力方式驱动。车辆还可以作为装备了一种电动机器以及一种另外的、非电力驱动器(尤其是一种内燃发动机)的混合动力车辆使用。该内燃发动机可以或者只为一个储能器充能(尤其是一个电储能器，例如车辆蓄电池(串联混合动力))、或者以机械方式与一个驱动轴相联接(并联混合动力)、或者两者皆有。为了能够降低混合动力车辆的燃料消耗或者能量消耗，在车辆的制动过程中将该电动机器作为发电机使用，并且以这种方式为储能器充能。因此该电动机器作为电动机式的制动器并且使能量再生。附加于此或者替代于此，提供有一种至少是附加的、作为电动机的电动机器运行状态。其结果是，除了通过内燃发动机驱动混合动力车辆之外，一种附加的电力驱动(加速)也是有可能的。此外有可能提供一种使用电动机器的、唯一地以电力方式进行的行驶，例如在有排放限制的短途行驶中。
发明内容
本发明的目的是，披露用于可以唯一地借助电动机器驱动的、或者实施为混合动力车辆的一种车辆的不同的车桥概念。
本发明拟定的车辆具有一个前桥和一个后桥，并且具有至少一个驱动器，该驱动器具有一个电动机器以便驱动这些车桥之一(也就是说该前桥或者该后桥)的至少一个车轮。
车辆的驱动器除了具有电动机器之外还可以具有一台非电力驱动器，尤其是一台内燃发动机。
可以只是该电动机器或者可以是本文中的这种混合驱动器的该驱动器可以被安排在配属于该驱动器的车桥的前面或者后面。该混合驱动器是由一台电动机器以及一台非电力驱动器(尤其是内燃发动机)形成的。
借助该驱动器，可以驱动至少一个车轮。同时，还存在借助该驱动器驱动该车桥的所有车轮的可能性。尤其是如果唯一地由电动机器构成该驱动器时，一个车轮的驱动器的驱动概念可以借助该驱动器实施。
电动机器可以实施为直接驱动器，另外或者可以附加地提供有一个将该电动机器与车轮相连接的万向轴。这种直接驱动器可以是在电动机器与车轮之间的一个短轴，另外或者也可以是实施为轮毂马达的电动机器。
从该驱动器到该车桥的至少一个车轮或者全部车轮的扭矩传输能够以不同的方式实现，尤其是通过使用伞齿轮、差动齿轮、正齿轮或者行星齿轮，如果适当的话通过不同齿轮的组合。
如果必须考虑到在该车桥的区域中特殊的空间情况，该车桥完全可以实施为门式车桥。在这种环境下，根据该空间情况，可以以任意方法确定该门式车桥的取向。因此分别地相对于该车辆的取向或者其向前行驶的方向，该门尤其可以是朝向上、下、前或者后的。
每一个车桥可以配属有一台电动机器，其中，通过一种传动装置的中间连接，该电动机器的扭矩被传输到这个车桥的两个车轮上。另一方面，可以想到的是每一个车桥可以配属有两个电动机器。在这种情况下，对应的电动机器驱动一个配属于它的车轮。在后者的情况下，该车桥的两个车轮都完全可以借助一个万向轴以及配属于它的一个差动齿轮被驱动。
尤其是，如果是通过至少一台电动机器唯一地以电力方式向该车桥的这些车轮提供驱动的，可以设想的是，该电动机器安排在车辆的纵向上或者横向上。
尤其是，如果是通过至少一台电动机器以及以非电力方式(尤其是通过一台内燃发动机)向这些车轮提供的驱动的，则该电动机器安排在车辆的纵向上或者横向上。
该电动机器的安排朝向车辆的纵向还是横向取决于空间情况，尤其是用于该有待安装的电动机器的空间情况。
在该电动机器的传动系和/或该非电力驱动器至该车桥的一个或多个车轮的传动系中，可以安排至少一个离合器。所述离合器例如可以是一种机械式离合器或者一种黏性离合器(例如黏挂式离合器(Hang-on-Kupplung))。该离合器例如安排在传动系中，位于非电力驱动器与电动机器之间，或者安排在电动机器与配属于它的一个或多个车轮之间。
该非电力驱动器(尤其是内燃发动机)优选地通过在车辆的纵向上并且中心式地(因而在车辆的纵向轴线中)安排的一个轴而驱动该车桥的这些车轮，并且该电动机器以与轴平行并且偏离中心的方式进行安排、或者安排在车辆的横向上。
在实施了混合动力概念时，该内燃发动机可以安排在车辆的前部、后部或者中间，也就是说可以实施为前置发动机、后置发动机、或中置式发动机。
综而言之，本发明通过下述1的车辆来实现，其中2-15是本发明的优选方案：
1.一种车辆，具有一个前桥和一个后桥，并且具有至少一个驱动器，该驱动器具有用于驱动这些车桥之一上的至少一个车轮的一个电动机器。
2.如1所述的车辆，其中该驱动器还具有一个非电力驱动器，尤其是一个内燃发动机。
3.如1或2所述的车辆，其中该驱动器被安排在配属于该驱动器的车桥的前面、后面、上面或者下面。
4.如1至3之一所述的车辆，其中该车桥的至少一个车轮或者全部车轮可以借助该驱动器来驱动。
5.如1至4之一所述的车辆，其中该车桥的至少一个车轮或者全部车轮可以借助该驱动器通过一个锥齿轮、一个差动齿轮、一个正齿轮或者一个行星轮而被驱动。
6.如1至5之一所述的车辆，其中该电动机器被实施为一个直接驱动器、或者一个万向轴将该电动机器与该车轮相连接。
7.如1至6之一所述的车辆，其中该车桥被实施为一个门式车桥，尤其是具有向上、向下、向前或者向后取向的一个门式车桥。
8.如1至7之一所述的车辆，其中每一个车桥都配属了一个或者两个电动机器。
9.如1至8之一所述的车辆，其中一个车桥的这些车轮可以借助多个万向轴以及配属于其的一个差动齿轮而被驱动。
10.如1至9之一所述的车辆，其中该车桥的这些车轮的驱动是借助至少一个电动机器唯一地以电动方式来提供的，并且该电动机器被安排在车辆的纵向上或者横向上。
11.如1至9之一所述的车辆，其中该车桥的这些车轮的驱动是借助至少一个电动机器以及以非电力的方式，尤其是借助一个内燃发动机，来提供的，并且该电动机器被安排在车辆的纵向或者横向上。
12.如1至11之一所述的车辆，其中在该电动机器和/或该非电力驱动器至这个或这些车轮的传动系中安排了至少一个离合器。
13.如12所述的车辆，其中在该传动系中的离合器被安排在该非电力驱动器与该电动机器之间。
14.如2至13之一所述的车辆，其中该非电力驱动器驱动一个轴，该轴相对于该车辆是纵向地并且中心地安排的，并且该电动机器被安排为与该轴平行且偏离中心、或者被安排为在该车辆的横向方向上。
15.如2至14之一所述的车辆，其中该内燃发动机被实施为一个前置发动机、后置发动机或者中置式发动机。
附图说明
下面的图示以高度简化的形式展示了使用纯粹的电力驱动器或者混合驱动器的优选的车桥概念。
图1至图4展示了用于被纵向安装的电动机器中的、没有机械式驱动器的四种不同的车桥概念。
图2.1至图2.8示出了用于被纵向安装的电动机器的、带有一个附加的机械式驱动器的八种不同的车桥概念。
图3.1至图3.14示出了用于被横向安装的电动机器的、没有机械式驱动器的十四种不同的车桥概念。
图4.1至图4.12示出了用于横向安装的电动机器的、带有附加的机械式驱动器的十二种不同的车桥概念。
具体实施方案
所展示的变体尤其用于具有全轮驱动方式的车辆中。未示出的第二车桥优选地借助一台内燃发动机驱动，在根据图2.1至图2.8以及图4.1至图4.12的这些概念中，该内燃发动机用于对可以通过电动机器驱动的另一个车桥进行附加地驱动。
1.纵向安排的电动机器，不具有机械式的全轮驱动方式
图1.1和图1.2示出了具有两个电动机器的车桥概念，并且图1.3和图1.4示出了具有一个电动机器的车桥概念。
图1.1示出了乘用车辆的一个车桥，确切地是该乘用车辆的一个前桥1的平面视图。这个车桥1具有两个车轮2。在平面图中，以该车辆的行驶方向是从右向左的、相对于该车辆的向前的行驶方向的并且相对于图示的定向的方式，展示了该安排。
上面提及的涉及车桥1和车轮2、其他的后文解释的车辆部件以及上面提及的定向方式的细节，对于后续各图的说明也有效。
根据图1.1中的概念，安排在该车辆的纵向的两台电动机器3定位在车桥1的后面。每一台电动机器3用于驱动一个车轮。这些机器是彼此平行地安排的，并且各自与配属的车轮2相邻地定位。所对应的电动机器3通过一种实施为伞齿轮的传动装置4来驱动安排在轴向上的、与配属于其的车轮2相连接的一个万向轴5。所示出的各个车桥1还完全可以是车辆的后桥。
电动机器3的一个输出轴6通过一种实施为伞齿轮的传动装置4来驱动安排在车辆横向上的、与车轮2相连接的一个万向轴5。电动机器3定位于车桥1的后面。
2.纵向安排的电动机器，具有机械式全轮驱动方式
根据图1.2的概念与根据图1.1的概念的不同之处在于，两个电动机器3安排在车桥1的前面。
在根据图1.3的概念中，仅提供了一个电动机器3，在此电动机器3通过一种实施为差动齿轮的传动装置4来驱动与两个车轮2相连接的两个万向轴5。
根据图1.4的概念与根据图1.3的概念的不同之处在于，电动机器3安排在车桥1的前面。
图2.1和图2.2示出了具有两个电动机器的车桥概念，而在图2.3至图2.8为具有一个电动机器的车桥概念。
根据图2.1的概念基于根据图1.1的概念。然而，在根据图2.1的概念中，机械驱动器，尤其是连接到内燃发动机下游的一个传动装置的输出轴7与一个离合器8相互作用。该离合器在输出侧与一种实施为差动齿轮的传动装置4相连接，并且从该传动装置中引出两个横向轴9，所述横向轴通过配属于它的被实施为一种伞齿轮的传动装置与两个电动机器3的输出轴6相互作用。在离合器8打开时，车桥1能够唯一地以电力方式进行驱动。在离合器8闭合时，根据电动机器3是否处于运行中，车桥1能够唯一地以机械方式或者以混合方式进行驱动。
根据图2.1的概念实现了一种门式车桥，根据图2.1中的图示，该门式车桥取向向后。以完全相同的方式，该门式车桥也可能相对车桥1对称地安排，也就是说可以向前取向或者垂直于示图的平面地取向，因而在向上或者向下的方向中取向。该取向依赖于车桥区域中的空间情况。
根据图2.2的概念与根据图2.1的概念的不同之处在于，内燃发动机的通过离合器8的力流动(Kraftschluss)不通过电动机器3，而是，在该力流动中的直接位于离合器8的后面的并且被实施为一种差动齿轮的传动装置4通过配属于这个传动装置4的横向轴9直接与伞齿轮4相互作用，这些电动机器3的输出轴6也与该伞齿轮相互作用。
根据如图2.3的概念，电动机器3的输出轴6(该输出轴同时组成了内燃发动机的输出轴7)通过离合器8与实施为差动齿轮的传动装置4相连接。如图1.3的概念所示，差动齿轮4通过多个万向轴5与这些车轮2相连接。离合器8实施为例如黏挂式离合器。
根据图2.4的概念与根据图2.3的概念的不同之处在于，相对于行驶方向，离合器8不是安排在电动机器3的后面，而是安排在电动机器3的前面。在离合器打开时，车桥1的纯粹的电动机驱动是有可能的。
在根据图2.5的概念中，电动机器3安排在车桥1的前面，并且离合器8安排在车桥1的后面、位于车桥与内燃发动机之间。在离合器8打开时，车辆能够以纯粹的电力方式运行。
在根据图2.6的车桥概念中，配属于内燃发动机的、传动装置的输出轴7通过离合器8与差动齿轮4相连接，这些车轮2通过该差动齿轮借助于这些万向轴5而被驱动。在离合器8前的转矩流中，该输出轴与一个连接元件10相互作用，该连接元件与电动机器3的输出轴6相互作用。电动机器3与输出轴7平行地安排。连接元件10能够以不同的方式形成，例如作为正齿轮、链式传动装置或者类似物。在这个概念中，离合器8、电动机器3以及连接元件10安排在车桥1的面向内燃发动机的一侧上，尤其是在车桥1的后面。
当只在一个车轮2的区域中存在足够空间用于容纳电动机器3时，电动机器3的这种不对称的安排(普遍而言，电动机器3的一种不对称的安排)是有利的。
根据图2.7的车桥概念与根据图2.5的车桥概念取向相同。然而，电动机器3安排在车桥1上的、离合器8所在的一侧，并且与输出轴7偏离中心式地安排。电动机器3的输出轴6通过一个锥齿轮11与作用在万向轴5上的差动齿轮4相互作用。
根据图2.8的概念在实质上对应于根据图2.6的概念，不同之处在于，相对于在离合器8前的力矩的施加，连接元件10不是与输出轴7相互作用的，而是安排在离合器8的后面、因而直接在差动齿轮4的前面。对应图2.4的概念，在离合器打开时，车桥1纯粹地由电力驱动。
3.横向安排的电动机器，不具有机械式全轮驱动方式
图3.1至3.6示出了用于各种概念的一个电动机器3的使用。图3.7至3.14示出了用于不同概念的两个电动机器3的使用。
根据图3.1的概念，电动机器3相对于车桥1或者多个万向轴5是共轴地安排。该电动机器包括一个通过另一个实施为差动齿轮的传动装置4与万向轴5连接的传动装置。电动机器3的这个传动装置可以实施为行星轮或者正齿轮。
根据图3.2的车桥概念与根据图3.1的车桥概念的不同之处在于，该电动机器相对车桥1或者多个万向轴5共轴地安排。通过电动机器3的一个传动装置4，扭矩被传输到与两个万向轴5相互作用的差动齿轮4上。在图3.2中，电动机器3示出在车桥1的后面。然而，它可能以完全相同的方式安排在车桥1的前面、下面或者上面。
根据图3.3的概念与根据图3.2的概念的不同之处在于，与两个万向轴5相连接的、非中心式的差动齿轮4不是更接近所述的一个车轮2，而是更接近另一个车轮2进行安排的。在根据图3.3的概念中，电动机器3安排在车桥1的前面。在根据图3.4的概念中，电动机器3安排在差动齿轮4之上，并且电动机器3具有一种传动装置，例如一种正齿轮或者一种行星轮，以便将电动机器3的转子的运动传输到差动齿轮4上。
根据图3.5的概念与根据图3.1的概念的不同之处在于，这些万向轴5，从差动齿轮4开始，不是连续的，而是：该车桥安排实施为一种门式车桥，并且因而每一个车轮2都配属有一个附加的尤其是正齿轮传动装置4的传动装置。
根据图3.6的概念与根据图3.5的概念的不同之处在于，与电动机器相对于驱动轴12与正齿轮4共轴安排不同，此处提供了电动机器3的一种与轴12不共轴的安排，并且提供了另一种传动装置(尤其是一种正齿轮)用于将电动机器3的运动传输到与两个驱动轴12相连接的差动齿轮4上。根据图3.6的这种概念也涉及一种门式车桥概念。
如所展示的，在根据图3.7的概念中安排了彼此相邻或者还完全可以彼此叠放的两个电动机器3，并且这些电动机器3，在其彼此背向的末端的区域中，通过传动装置4(尤其是正齿轮和/或行星轮)，连接到与所配属的车轮2相连接的万向轴5上。
在根据图3.8的概念中，没有提供车桥轴，而是为对应的车轮2配属了一个电动机器3，该电动机器通过一种传动装置4(尤其是一种正齿轮和/或一种行星轮)来驱动所配属的车轮。在这种概念中，对应的电动机器3和/或与电动机器相互作用的传动装置4安装在车辆底盘中。这些电动机器3安排在这些车轮2的转动轴线的前面。
根据图3.9的概念具有在车辆横向方向上前后安排的两个电动机器3。对应的机器3是通过一种传动装置4(尤其是一种正齿轮和/或行星轮)以及一个从该传动装置4引出的万向轴5而与车轮2相连接的。在这种概念中，也没有设置连续的驱动轴。
根据图3.10的概念与根据图3.9的概念的不同之处在于，万向轴5实质上是更长地制造的，这样使得这些传动装置4安排在万向轴5的两端之间，并且电动机器3位于万向轴5旁边。
在根据图3.11的概念中，分别相对于短万向轴5共中心地安排了一个电动机器3，并且因此直接与车轮2相邻。因此，所对应的电动机器3以及配属于它的车轮2连接了一个短万向轴5。
在根据图3.12的车桥概念中，提供了两个通过万向轴5与车轮2相连接的电动机器3。这两个电动机器是借助多个横向轴9以及一个配属于这些横向轴的差动齿轮4而相连接的，并且该差动齿轮是例如一种可锁定的差动齿轮。
在根据图3.13的车桥概念中，实施为轮毂马达的电动机器3与车轮2相连接，其中这些电动机器的输出轴借助一个连接轴9相连接，并且连接轴9配属有一种实施为差动齿轮的传动装置4，以便消除摩擦问题。
图3.14示出了一种车桥概念，该车桥概念对根据图3.13的概念进行了进一步的简化，其方法为：只提供了两个直接作用在车轮2上的、实施为轮毂马达的电动机器3。
4.横向安排的电动机器，具有机械式全轮驱动方式
图4.1至图4.6展示了使用了一个电动机器的情况下的各种概念，图4.7至图4.12展示了使用了两个电动机器的情况下的各种概念。
图4.1示出了一个车桥概念，该车桥概念对应于根据图2.5的车桥概念，但是位于车桥1的前面的、并且与车桥1平行安排的电动机器3通过一种传动装置4(尤其是一种正齿轮和/或一种行星轮)连接到与两个万向轴5相连接的该差动齿轮上。基本上可以想到的是，在电动机器3至差动齿轮4的传动系中提供一个离合器，这样使得在发动机侧的离合器8闭合时车辆可以唯一地借助内燃发动机以全轮驱动方式工作。
在根据图4.2的车桥概念中，电动机器3到差动齿轮4的连接对应于根据图4.1的驱动概念中的连接。然而，输出轴7没有配属离合器，而是各个万向轴5配属有一个离合器8。
根据图4.3的车桥概念对应于根据图3.4的车桥概念，不同之处在于，通过内燃发动机的传动系(因此通过具有离合器8的输出轴7)扭矩经由一种锥齿轮11被施加到这些万向轴5中。
根据图4.4的车桥概念在实质上对应于根据图4.3的车桥概念，不同之处在于，该车桥实施为一种门式车桥。
在根据图4.5的车桥概念中，内燃发动机的传动装置的输出轴7配属有一个离合器8，在此离合器8在输出侧上与差动齿轮4相互作用，该差动齿轮借助这些万向轴5与多个车轮2相连接。相对于车辆的纵向延伸，这个传动装置4是偏离中心地安排的。在该离合器的面向内燃发动机的一侧上，该横置的电动机器通过一种锥齿轮11与输出轴7相互作用，所述电动机器相对车辆的中心纵向轴线是对称地安排的。
根据图4.6的车桥概念与根据图4.5的车桥概念的不同之处在于，锥齿轮11作用在输出轴7上的该离合器与差动齿轮4之间。在离合器8打开时，车辆因此能够以纯粹的电力方式运行。
根据图4.7的车桥概念示出了，从差动齿轮开始，首先是一台电动机器3以及随后是一个离合器8被对应地安排在差动齿轮4与配属的车轮2之间。内燃发动机的传动装置的一个输出轴7与差动齿轮4相互作用。
根据图4.8的车桥概念与根据图4.7的车桥概念的不同之处在于，取消了配属于万向轴5的两个离合器8，并且代之以在内燃发动机的传动装置与差动齿轮4之间、在差动齿轮4的附近提供了一个离合器8。
根据图4.9的车桥概念与根据图4.8的车桥概念的不同之处在于，电动机器3不是相对于万向轴5共轴地安排的，而是离开一段距离与之平行的。所对应的电动机器3是通过一种实施为正齿轮和/或行星轮的传动装置4与配属的万向轴5相连接的。
根据图4.10的车桥概念在很大程度上对应于根据图4.8的车桥概念，不同之处在于，在此采用了一种门式车桥。因而，扭矩通过差动齿轮4被施加到配属于该差动齿轮的对应的电动机器3上、并且从那里通过实施为正齿轮和/或行星轮的传动装置4施加到万向轴5上。
在根据图4.11的车桥概念中，两个实施为正齿轮和/或行星轮的传动装置4与两个电动机器3以及与两个万向轴5相连接，并且两个电动机器3额外地配属有一个实施为差动齿轮的传动装置4，借此，内燃发动机的力矩可以从该输出轴7施加。这个输出轴7配属有一个离合器8。
根据图4.12的车桥概念对应于根据图3.13的车桥概念，不同之处在于，配属有离合器8的输出轴7还与差动齿轮4相互作用。

Claims (16)

1.一种车辆，具有一个前桥和一个后桥，并且具有至少一个驱动器，该驱动器具有用于驱动这些车桥之一上的至少一个车轮的一个电动机器，其特征在于，所述电动机器通过一个非中心式的差动齿轮(4)相对两个万向轴(5)平行地、非共轴地安排，所述电动机器全部安排在车桥的两个车轮之间的区域中。
2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，该驱动器还具有一个非电力驱动器。
3.如权利要求2所述的车辆，其特征在于，所述非电力驱动器是一个内燃发动机。
4.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，该驱动器被安排在配属于该驱动器的车桥的前面、后面、上面或者下面。
5.如权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，该车桥的全部车轮可以借助该驱动器来驱动。
6.如权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，该电动机器被实施为一个万向轴将该电动机器与该车轮相连接。
7.如权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，该车桥被实施为一个门式车桥。
8.如权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述门式车桥是具有向上、向下、向前或者向后取向的一个门式车桥。
9.如权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，每一个车桥都配属了一个或者两个电动机器。
10.如权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，一个车桥的这些车轮可以借助多个万向轴以及配属于其的一个差动齿轮而被驱动。
11.如权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，该车桥的这些车轮的驱动是借助至少一个电动机器唯一地以电动方式来提供的，并且该电动机器被安排在车辆的横向上。
12.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，该车桥的这些车轮的驱动是借助至少一个电动机器以及以非电力的方式借助一个内燃发动机来提供的，并且该电动机器被安排在车辆的横向上。
13.如权利要求2所述的车辆，其特征在于，在该电动机器和/或该非电力驱动器至该车桥的这个或这些车轮的传动系中安排了至少一个离合器。
14.如权利要求13所述的车辆，其特征在于，在该传动系中的离合器被安排在该非电力驱动器与该电动机器之间。
15.如权利要求2所述的车辆，其特征在于，该非电力驱动器驱动一个轴，该轴相对于该车辆是纵向地并且中心地安排的，并且该电动机器被安排为在该车辆的横向方向上。
16.如权利要求3所述的车辆，其特征在于，该内燃发动机被实施为一个前置发动机、后置发动机或者中置式发动机。
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