CN102774282B - 驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种驱动装置，用于机动车的借助于电机通过差速器驱动的轮，其中，具有转子和定子的电机驱动所述差速器的驱动元件，所述差速器的输出轴输出到所述机动车的轮上。为了实现允许构造紧凑的有利的变速比的结构而提出，所述转子（18）输出到所述差速器（14；48）的驱动元件上，在中间连接至少一个变速传动机构（32；58；64；64′）的情况下，所述驱动元件和/或所述输出轴（40，44）相对于所述转子（18）的转动轴线（26）不共轴地支承着。

Description

驱动装置
技术领域
本发明涉及一种驱动装置，用于机动车的借助于电机通过差速器驱动的轮。
背景技术
在电驱动的机动车或混合驱动器中已经公知，机动车的桥借助于电动机或电机(在制动工况中也可转换为发电机)通过本身常用的差速器来驱动。如果电机要具有高的转矩或高的驱动功率，则所述电机在机动车中的安置可造成问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供开头所述类型的驱动装置，借助于所述驱动装置，可构造有利地且结构自由度较大地安装体积相对大的电动机或电机。
根据本发明提出，转子输出到差速器的驱动元件上，在中间连接至少一个变速传动机构的情况下，驱动元件和/或进行输出的输出轴或者说法兰轴相对于转子的转动轴线错位地或者说不共轴地支承着。通过相对于差速器的转动轴线移动电机的转动轴线，电机可构造成大体积的，而例如不会影响差速器的区域中的离地间隙；但电机也可向前或向后或者组合地倾斜设置。另外，通过变速传动机构，总变速比电机:差速器输出部分(法兰轴)在整个总成结构尺寸有利的情况下可受到有利影响。
在本发明的第一有利构型中，转子的驱动空心轴可承载小齿轮，所述小齿轮与内部开齿的空心轮/齿圈啮合，所述空心轮与差速器的驱动元件连接，其中，差速器的输出轴或者说法兰轴至少之一延伸穿过驱动空心轴。由此得到本身紧凑且制造技术上有利的驱动装置。
差速器与驱动元件和内部开齿的空心轮在此以有利的方式可在侧面安装在电机上，其中，输出轴或者说法兰轴之一在反向传动中穿过电机的驱动空心轴。但与此不同的是，差速器也可设置在电机的一侧并且驱动小齿轮与空心轮设置在另一侧，其中，使空心轮与差速器的驱动元件连接的轴于是可构造成空心轴，所述空心轴可相对于输出轴轴线平行地来设置。
在本发明的另一个有利构型中，差速器可相对于电机的转子同轴线地支承着并且通过中间轴和两个变速传动机构输出到不共轴地支承着的法兰轴上。取代一个变速传动机构，设置两个在力流中设置在差速器之后的变速传动机构，所述变速传动机构于是输出到输出轴或者说法兰轴上。
在此，在一个特别有利且结构空间有利的设计中，差速器可设置在转子的空心轴内部，而两个变速传动机构在两侧定位在电机外部。两个变速传动机构又可通过中间轴上的小齿轮和输出轴或者说法兰轴上的内部开齿的空心轮构成。
在本发明的另一个有利构型中，电机的转子可通过第一变速传动机构输出到差速器的驱动元件上并且差速器的输出元件通过中间轴和第二变速传动机构输出到不共轴的输出轴或者说法兰轴上。由此，在构造特别紧凑的结构中，电机与到输出轴或者说法兰轴或者说机动车的被驱动的轮的输出部分之间的总变速比进一步提高，由此，在电机的尺寸合适的情况下可实现高的驱动力矩。
在此，第一变速传动机构可用有利的方式通过转换装置转换到无驱动的中性位置中和/或至少一个变速级中。这在额外投入少的情况下在驱动装置的变速设计方面可实现进一步的自由度并且在转换装置的中性位置中可实现电机在传动技术上简单地关断。
特别优选第一变速传动机构可以是行星轮传动装置，具有与壳体固定的元件、被驱动的元件和输出元件，其中，与壳体固定的元件可通过转换装置转换得与壳体固定、转换得可自由转动或者可与输出元件耦合。由此，在构造简单的紧密结构中可转换中性位置和两个变速级。
在一个优选的结构设计中，与壳体固定地可转换的元件是行星轮传动装置的太阳轮，所述太阳轮承载转换齿部，所述转换齿部与通过执行器操作的转换套筒共同作用，其中，转换套筒还可一方面与一个与壳体固定的转换齿部、另一方面与一个构造在输出元件上的转换齿部耦合。另外，行星轮传动装置的驱动元件可以是与电机的空心轴连接的空心轮，输出元件是行星轮架。
在本发明的一个作为替换方案的结构更简单的实施形式中，电机与差速器的驱动元件之间的第一变速传动机构可以是不可转换的行星轮传动装置，所述不可转换的行星轮传动装置具有与壳体固定的元件、被转子驱动的元件和输出元件。这种行星轮传动装置在轴向延伸上结构特别短并且在制造技术投入少的情况下允许传递高转矩。
在此，在可不同地确定的变速比下，行星轮传动装置的空心轮或太阳轮可无相对转动地与电机的转子连接，太阳轮或空心轮与壳体固定地来设置，最后，行星轮架在传动上与差速器的驱动元件耦合。
差速器的中间轴与输出轴之间的第二变速传动机构可通过彼此啮合的圆柱齿轮或通过设置在中间轴上的小齿轮和设置在与此不共轴的输出轴上的内部开齿的空心轮构成。
最后，为了实现构造紧凑且装配有利的结构，电机和差速器与输出轴以及可能情况下中间轴和所述至少一个变速传动机构可共同安装在公共的桥壳体中。
附图说明
下面用进一步的细节详细描述本发明的多个实施例。示意性附图表示：
图1第一驱动装置的草示视图，所述第一驱动装置具有电机，所述电机通过变速传动机构输出到安装在侧面的差速器上，其中，电机的转动轴线相对于差速器的转动轴线错位；
图2另一个作为替换方案的驱动装置，所述驱动装置具有电机和集成在电机的转子中的差速器，所述差速器通过同轴线的中间轴和侧面的变速传动机构输出到径向错位的法兰轴上；
图3作为图2的替换方案的另一个驱动装置，所述驱动装置在电机的转子与差速器之间具有第一变速传动机构并且在中间轴与径向错位的法兰轴之间具有第二变速传动机构；以及
图4由图3导出的作为替换方案的驱动装置，其中，电机的转子与差速器之间的第一变速传动机构可通过转换装置转换到中性位置中和两个变速级中。
具体实施方式
图1中用10标记用于机动车的电驱动的桥(例如前桥或后桥)的驱动装置，所述驱动装置基本上由电机12和差速器14组成。
驱动电机12在机动车的制动工况或者说惯性行驶工况中以本身公知的方式也可转换为发电机，所述驱动电机具有环状的定子16和环状的设置在驱动空心轴20上的转子18。驱动空心轴20通过滚动轴承22可绕第一转动轴线26转动地支承在壳体24的壳体壁24a、24b中，所述第一转动轴线由此确定电机12的“中心”。
另外，驱动空心轴20承载小齿轮28，所述小齿轮与内部开齿的罐状的空心轮30形成提高电机12的转矩的变速传动机构32。
空心轮30的轮毂30a通过滚动轴承34可转动地支承在壳体盖24c中，所述壳体盖被法兰连接在壳体24或其壳体壁24a上，其中，所述滚动轴承的转动轴线36相对于转子20的转动轴线26错位，例如在布局位置中向下错位。
差速器14例如构造成本身公知的行星轮传动装置，因此不予以详细描述。差速器14设置在另一个与壳体盖24c螺纹连接的壳体盖24d中。所述差速器的驱动元件是行星轮架(未示出)，所述行星轮架与空心轮30的轮毂30a在传动上连接。
作为其中一个输出元件的外轮38与第一法兰轴40在传动上连接，作为第二输出元件的太阳轮42与差速器14的法兰轴44在传动上连接。在此，在轮毂30a中并且通过滚动轴承46在壳体壁24b中可转动地被支承着的法兰轴44在反向传动中穿过转子18的驱动空心轴20。
法兰轴40、44以未示出的方式通过万向轴与机动车的被驱动的轮连接。
电机12和具有法兰轴40、42的差速器14的转动轴线26的错位量或者说不共轴量在此由驱动空心轴20的内直径和回穿的法兰轴44的外直径确定，所述回穿的法兰轴的自由必须得到保证。
电机12与差速器14之间的变速比可通过变速传动机构32的设计来确定。通过差速器14以公知的方式使得例如在驶过弯道时机动车的被驱动的轮的转速平衡。
图2示出了另一个作为替换方案的驱动装置10′，但对所述驱动装置仅在与根据图1的驱动装置10的主要区别方面进行描述。功能相同的件设置有相同的参考标号。壳体24仅被部分地示出，但基本上可构造得与在下面仍要描述的图3中类似。
与图1不同的是，差速器48构造成本身公知的锥形轮差速器，所述锥形轮差速器的差速器壳体50以同轴线的转动轴线26集成到电机12的驱动空心轴20中。在此，在驱动空心轴20中构造有内细齿槽齿部20a，所述内细齿槽齿部在周缘方向上形状锁合地与差速器壳体50上的相对应的外细齿槽齿部共同作用。
差速器48的桥锥形轮(未示出，比较图3)输出到中间轴52上，所述中间轴可转动地支承在仅简略示出的壳体壁24a、24b中并且所述中间轴在两侧承载小齿轮54，所述小齿轮与罐状的空心轮56相联系形成两个设置在侧面的变速传动机构58。
空心轮56在传动上固定地与法兰轴40、44连接，所述法兰轴以转动轴线36相对于转动轴线26不共轴地或错位地(在此例如向下)支承在外部的壳体盖24e中。
如从附图2中毫无问题地看到的那样，根据图1的变速传动机构在此分成两个变速传动机构58，所述变速传动机构在力流中定位在差速器48之后并且在电机12两侧。因为图1的法兰轴44由此在此不必穿过转子18的驱动空心轴20，所以转动轴线26、36之间的错位量在需要时可选择得比在根据图1的构型中大。
图3更详细地示出了驱动装置10″的另一个作为替换方案的实施形式。功能相同的件也设置有相同的参考标号。
在此，锥形轮差速器48也相对于转子18同轴线地集成在所述转子的驱动空心轴20中，其中，驱动空心轴20通过滚动轴承60可转动地支承在差速器壳体50的支承颈部50a上并且所述支承颈部通过另外的滚动轴承62可转动地支承在端侧的壳体壁24a、24b的支承环圈上。对于壳体壁24a需要说明的是，所述壳体壁在这里所示的例子情况中过渡到毂部区段74a，这在后面还要详细描述。
转子18或者说其驱动空心轴20通过第一变速传动机构64输出到差速器48的驱动元件上或者说差速器壳体50上。
变速传动机构64具有固定地与驱动空心轴20连接的内部开齿的空心轮66、直接集成到差速器壳体50中的行星轮架68并且最后具有与壳体壁24a固定连接的太阳轮74，所述行星轮架具有支承在轴70上的行星轮72(仅可看到一个行星轮72)。
太阳轮74的毂部区段74a在此同时形成用于所述的滚动轴承62的支承环圈和其中一个、在此左侧的中间轴52的滑动支承装置。
中间轴52以本身公知的方式借助于张紧螺钉76与差速器48的桥锥形轮78固定地螺纹连接并且通过滚动轴承80可转动地支承在壳体壁24a、24b或者说与壳体固定的太阳轮74的毂部区段74a中。桥锥形轮78以公知的方式与行星锥形轮82啮合，所述行星锥形轮可转动地支承在与差速器壳体50固定的携动栓84上。
另外，中间轴52如上在图2中所述的那样承载小齿轮54，所述小齿轮与法兰轴40、44上的空心轮56一起形成两侧的变速传动机构58。
法兰轴40、44通过滚动轴承86、88可转动地支承在壳体壁24a、24b的支承环圈中以及壳体盖24e中，其中，其转动轴线36也相应向下错位。
在构造和结构布局有利的情况下，通过在力流中处于差速器48之前的变速传动机构64以及在力流中处于差速器48之后的两个变速传动机构58，在驱动电机12的转子18与输出法兰轴40、44之间可设计例如为5的总变速比。
更进一步的变速设计通过根据图4的驱动装置10″′来实现，其中，第一变速传动机构64′构造得可转换。对驱动装置10″′仅在与图3的主要区别方面进行描述。功能相同的件设置有相同的参考标号。
与图3不同的是，可通过转换装置90转换的行星传动装置64′的太阳轮74′不与壳体固定，而是通过滚动轴承94可转动地支承在左侧的中间轴52上。
另外，太阳轮74′承载具有外部的转换齿部94a的转换齿轮96，具有相应的内齿部的转换套筒98可移动地设置在所述转换齿部上。
转换套筒98与一个与壳体固定的转换齿部100并且与承载行星传动装置64′的空心轮63的空心轴20上的一个转换齿部102共同作用。
转换套筒98可通过设置在电执行器104上的转换拨叉106从太阳轮74′可自由转动时的所画出的中性位置向左移动到与壳体固定的转换齿部100上或向右移动到空心轴20的转换齿部102上。
在转换装置90的中性位置中，太阳轮94′可自由转动，由此，电机12与差速器64′或者说与整个输出部分脱耦。
如果太阳轮74′按照图3转换得与壳体固定，则存在确定的第一变速级。
在转换装置90的右侧转换位置中，太阳轮74′与空心轴20或者说与空心轮66耦合，由此，行星传动装置64′本身闭锁或者说存在第二变速级1:1。驱动装置10″′的其它功能与图3的驱动装置10″相应。
本发明并不局限于所示的实施例。
因此，可能情况下，根据图1的差速器14也可以是如图2、图3和图4中的锥形轮差速器，反之，锥形轮差速器也可以是其它结构形式的差速器。
变速传动机构64为了实现其它变速比也可这样设计，使得转子18或者说其驱动空心轴20输出到于是可转动地被支承着的太阳轮74上，而内部开齿的空心轮66可与壳体固定地来设置。
取代具有空心轮56的变速传动机构58，所述变速传动机构也可构造成圆柱齿轮传动机构，其中，小齿轮54于是可与法兰轴40、44上的另外的圆柱齿轮啮合。转换装置也可以以其它方式来构造。

Claims (23)

1.一种驱动装置，用于机动车的借助于电机通过差速器驱动的轮，其中，具有转子和定子的电机驱动所述差速器的驱动元件，所述差速器的输出轴输出到所述机动车的轮上，其特征在于：所述转子(18)输出到所述差速器的驱动元件上，其中，在中间连接至少一个变速传动机构(32；58；64；64′)的情况下，所述差速器的驱动元件和/或所述输出轴(40，44)相对于所述转子(18)的转动轴线(26)错位地或者说不共轴地支承着。
2.根据权利要求1的驱动装置，其特征在于：所述转子(18)的驱动空心轴(20)承载小齿轮(28)，驱动空心轴(20)承载的小齿轮与内部开齿的空心轮啮合，所述空心轮与所述差速器(14)的驱动元件连接，其中，所述输出轴(40，44)至少之一延伸穿过所述驱动空心轴(20)。
3.根据权利要求2的驱动装置，其特征在于：所述差速器(14)与所述驱动元件连同所述内部开齿的空心轮在侧面安装在所述电机(12)上，其中，所述输出轴之一(44)在反向传动中穿过所述电机(12)的驱动空心轴(20)。
4.根据权利要求1的驱动装置，其特征在于：所述差速器(48)相对于所述电机(12)的转子(18)同轴线地支承着并且通过中间轴(52)和多个变速传动机构(58)输出到所述不共轴地支承着的输出轴(40，44)上。
5.根据权利要求4的驱动装置，其特征在于：所述差速器(48)设置在所述转子(18)的驱动空心轴(20)内部；所述多个变速传动机构(58)在两侧定位在所述电机(12)外部。
6.根据权利要求4或5的驱动装置，其特征在于：所述多个变速传动机构(58)为两个变速传动机构。
7.根据权利要求6的驱动装置，其特征在于：所述两个变速传动机构(58)通过所述中间轴(52)上的小齿轮(54)和所述输出轴(40，44)上的内部开齿的空心轮形成。
8.根据权利要求4的驱动装置，其特征在于：所述电机(12)的转子(18)通过第一变速传动机构(64；64′)输出到所述差速器(48)的驱动元件上并且所述差速器(48)的输出元件(78)通过中间轴(52)和第二变速传动机构(58)输出到所述不共轴的输出轴(40，44)上。
9.根据权利要求8的驱动装置，其特征在于：所述第一变速传动机构能通过转换装置(90)转换到无驱动的中性位置中和/或至少一个变速级中。
10.根据权利要求9的驱动装置，其特征在于：所述第一变速传动机构是行星轮传动装置，具有能转换的元件、被驱动的元件(66)和行星轮传动装置的输出元件(68)；所述能转换的元件能通过所述转换装置(90)转换得相对壳体固定、转换得能自由转动或者能与所述行星轮传动装置的输出元件(68)耦合。
11.根据权利要求10的驱动装置，其特征在于：所述能转换的元件是所述行星轮传动装置的太阳轮，所述太阳轮承载一转换齿部(98a)，太阳轮承载的转换齿部与通过执行器(104)操作的转换套筒(98)共同作用，其中，所述转换套筒(98)还能与一相对壳体固定的转换齿部(100)和一构造在所述被驱动的元件(66)上的转换齿部(102)耦合。
12.根据权利要求11的驱动装置，其特征在于：所述行星轮传动装置的驱动元件是与所述电机(12)的驱动空心轴(20)连接的空心轮，行星轮架是所述行星轮传动装置的输出元件(68)。
13.根据权利要求8的驱动装置，其特征在于：所述第一变速传动机构是不能转换的行星轮传动装置，所述不能转换的行星轮传动装置具有相对壳体固定的元件、被驱动的元件(66)和行星轮传动装置的输出元件(68)。
14.根据权利要求13的驱动装置，其特征在于：所述行星轮传动装置的空心轮无相对转动地与所述电机(12)的转子(18)连接；所述行星轮传动装置的太阳轮(74)设置成相对壳体固定；行星轮架在传动上与所述差速器(48)的驱动元件耦合。
15.根据权利要求12的驱动装置，其特征在于：所述差速器(48)是锥形轮差速器，和/或行星轮架与所述差速器(48)的差速器壳体(50)形成一个结构单元。
16.根据权利要求14的驱动装置，其特征在于：相对壳体固定的所述太阳轮(74)同时用作为用于其中一个中间轴(52)的支承毂部(74a)并且在所述第二变速传动机构(58)的中间轴(52)上的小齿轮(54)的区域中承载该中间轴(52)的滚动轴承(80)。
17.根据权利要求14的驱动装置，其特征在于：所述电机(12)的转子(18)在两侧通过转子(18)的滚动轴承(60)以能转动的方式支承在差速器壳体(50)的支承颈部(50a)上，所述支承颈部(50a)通过支承颈部(50a)的滚动轴承(62)以能转动的方式支承在壳体壁(24a，24b)的支承环圈上。
18.根据权利要求17的驱动装置，其特征在于：所述支承环圈在相对壳体固定的所述太阳轮(74)的这侧上直接构造在所述太阳轮(74)上。
19.根据权利要求10的驱动装置，其特征在于：所述行星轮传动装置的太阳轮(74)无相对转动地与所述电机(12)的转子(18)连接；所述行星轮传动装置的空心轮设置成相对壳体固定；行星轮架在传动上与所述差速器(48)的驱动元件耦合。
20.根据权利要求8的驱动装置，其特征在于：所述中间轴(52)与所述输出轴(40，44)之间的所述第二变速传动机构(58)通过彼此啮合的圆柱齿轮形成。
21.根据权利要求8的驱动装置，其特征在于：所述第二变速传动机构(58)通过设置在所述中间轴(52)上的小齿轮(54)和设置在与该中间轴不共轴的输出轴(40，44)上的内部开齿的空心轮形成。
22.根据权利要求1-5中任一项所述的驱动装置，其特征在于：所述电机(12)和所述差速器与所述输出轴(40，44)和所述至少一个变速传动机构(32；58；64；64′)共同安装在一公共的桥壳体(24)中。
23.根据权利要求4的驱动装置，其特征在于：所述电机(12)和所述差速器与所述输出轴(40，44)以及所述中间轴(52)和所述至少一个变速传动机构(32；58；64；64′)共同安装在一公共的桥壳体(24)中。
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