CN102815208A - 机动车辆驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆的驱动系统（10），其具有用于提供动力的电机（12）；具有变速器装置（14），该变速器装置（14）具有变速器输入轴（22）以及第一齿轮级（G1）和第二齿轮级（G2），其中，该变速器输入轴（22）连接至电机（12）；以及具有差速器（16），该差速器（16）连接至变速器的输出端并且设置成将动力分配至两个驱动轴（18L、18R）。在该结构中，差速器（16）连接至与变速器的输出端的带螺旋齿的小齿轮（52）啮合的带螺旋齿的主动齿轮（54），其中，压紧垫片装置（62）吸收由螺旋啮合产生的轴向力。

Description

机动车辆驱动系统

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的驱动系统，该驱动系统具有用于提供动力的电机；具有变速器装置，该变速器装置具有变速器输入轴以及第一齿轮级和第二齿轮级，其中，该变速器输入轴连接至电机；并且具有差速器，该差速器连接至该变速器的输出端并且设置成将动力分配至两个驱动轴。

背景技术

从文献DE 19917724 C2中获知此类机动车辆驱动系统。

该文献公开了一种用于电动车辆的驱动系统的构造，其中，该驱动系统具有2速度动力换挡式变速器。在这种情况下，电机借助于常啮合齿轮组连接至变速器输入轴，该变速器输入轴上可旋转地安装有两个空套齿轮（free gear）。空套齿轮可借助于能够进行动力换挡的摩擦离合器连接至变速器输入轴。此外，差速器连接至与空套齿轮直接啮合的两个主动齿轮。这样一来，提供用于电动机动车辆的小型驱动系统是可能的。借助于两个齿轮级，获得允许既在城市条件下又在郊区条件下运转的齿轮轮距（gear spread）是可能的。

该驱动系统的缺点在于差速器上的两个相对较大的环形齿轮（主动齿轮）的使用，特别是在重量、惯性和生产成本方面。

发明内容

考虑到该背景，本发明的目的是提供一种用于机动车辆、特别是带有纯电力驱动装置的机动车辆的驱动系统，该驱动系统在重量和效率方面是有利的。

根据本发明的第一方面，该目的在开始提及的驱动系统的情况下通过将差速器连接至带螺旋齿的主动齿轮这一事实来实现，该带螺旋齿的主动齿轮与变速器的输出端的带螺旋齿的小齿轮啮合，其中，压紧垫片装置吸收由螺旋啮合产生的轴向力。

在本实施方式中，如果将差速器仅经由一个主动齿轮连接至变速器的输出端，则这是优选的。这使得制造在差速器处具有较小的重量和较低的生产成本以及较小惯性的驱动系统成为可能。这还使得节省安装空间同样成为可能。主动齿轮和小齿轮优选地设计为正齿齿轮。因而，产生电机平行于驱动轴排列的结构是可能的。

在此，驱动轴优选地为用于机动车辆的从动车轮的驱动轴。在这种情况下，驱动系统的轴优选地横向于机动车辆的纵向轴线排列。然而，差速器将动力分配至两个驱动轴同样是可想象到的，该驱动轴将动力分配至车辆的前车轴和后车轴。

然而，如果将驱动系统装配于机动车辆的前面以便驱动前车轴或装配于机动车辆的后面以便驱动后车轴，则这是优选的。

借助于压紧垫片装置，由螺旋啮合产生的轴向力直接在齿轮组中被吸收是可能的。因此，轴向力没有被传递至滚动轴承，差速器和/或小齿轮的轴借助于该滚动轴承可旋转地安装。因此，免除了昂贵的滚动轴承结构，特别用于安装小齿轮的轴的滚动轴承结构是可能的。

差速器优选地仅连接至一个主动齿轮（环形齿轮）。因此，存在连接不同的环形齿轮，由此使得差速器能够被设计为“便携式（carry-over）”差速器的可能性。特别地，连接不同的差速器是可能的，例如标准差速器、运动型差速器、可控的锁定差速器或带有两个摩擦离合器的主动偏航型差速器。

压紧垫片的用途在其它应用领域中是已知的。压紧垫片装置优选地如文献DE 10329870 B3中所述的那样来具体表现。其公开内容因此以参引的方式全部合并到本文中。

此外，可通过使用连接至差速器的仅一个主动齿轮来节省轴向安装空间。

由此完全实现了该目的。

如果将小齿轮固定在中间轴上，该中间轴平行于变速器输入轴安装，则这是特别优选的。

因此，在本实施方式中，设置有中间轴。因此，将流经变速器装置的扭矩的水平保持在低水平，由此使得相关联的变速器部件能够被基于对应的小尺寸是可能的。仅在末级（从中间轴到差速器）中，将扭矩转换成所需水平。为了使得由螺旋啮合产生的轴向力能够处于这些高扭矩水平，已经证明压紧垫片装置是特别有利的，使得能够免除掉昂贵的轴承。

两个齿轮级优选地设置在变速器输入轴与中间轴之间。尽管这些齿轮级中的速度水平可以随后比现有技术中的更高，但是待传递的扭矩是较低的，并且因此，可利用较小的部件来构建这两个齿轮级，并且具体地，可将这两个齿轮级沿轴向方向制造得较窄。通常，将中间轴上的小齿轮设置成与两个齿轮级中的两个大齿轮侧向相邻是可能的。在这种情况下，例如通过与驱动轴中的一个驱动轴共轴地设置电机来实现共轴驱动同样是可能的。

然而，如果将小齿轮沿轴向方向设置在第一大齿轮与第二大齿轮之间，则这是特别优选的，其中，该第一大齿轮分配给第一齿轮级，该第二大齿轮分配给第二齿轮级。

在该实施方式中，获得基本上对称的结构是可能的。因此，同样可以给予待使用的滚动轴承较小的尺寸。

在另一大体上优选的实施方式中，分配给第一齿轮级的第一大齿轮和分配给第二齿轮级的第二大齿轮被各自设计为可旋转地安装在中间轴上的空套齿轮。

在此，中间轴优选地为小齿轮固定在其上的一个中间轴。

在该实施方式中，可以在中间轴的区域中设置用于选择齿轮级的致动器系统，并且，这可有助于径向紧凑的结构。这是由于，在这种情况下，可在变速器输入轴的区域中设置直径相对较小的大齿轮。

在此，如果可将第一大齿轮借助于第一离合器连接至中间轴，并且如果可将第二大齿轮借助于第二离合器连接至中间轴，则这是优选的。

离合器可以设计为牙嵌离合器或同步选择器离合器。然而，如果这些离合器设计为呈摩擦离合器形式的动力换挡式离合器，特别是诸如多片离合器之类的湿式摩擦离合器，则这是特别优选的。

在该结构中，离合器可设置在第一大齿轮与第二大齿轮之间的区域中。然而，如果小齿轮固定在大齿轮之间，并且如果离合器各自沿轴向相对于大齿轮设置在外部，则这是特别优选的。在该实施方式中，致动器系统还可更为容易地集成到驱动系统中。

此外，如果第一大齿轮与安装在变速器输入轴上的第一匹配的大齿轮啮合，并且如果第二大齿轮与安装在变速器输入轴上的第二匹配的大齿轮啮合，则这是大体上优选的。

在这种情况下，匹配的大齿轮优选地连接至变速器输入轴、作为固定齿轮，用于共同旋转。

在该实施方式中，变速器装置可设计有两个平行轴，即变速器输入轴和中间轴。沿径向和轴向实现紧凑的设计由此是大体上可能的。

根据与权利要求1的前序部分相结合的另一优选实施方式表示了根据第二方面的原始发明，变速器输入轴和电机的机轴中的一个轴设计为中空轴，另一个轴设计为内部轴，该内部轴伸入到中空轴中并且通过齿部连接至中空轴。

在这种情况下，另一方面，容易地实现该驱动系统的组装是可能的。在此，内部轴可设计为实心轴，或者该内部轴本身可设计为中空轴。

如果适用，可利用诸如油之类的润滑剂来润滑一方面位于中空轴的内周上和另一方面位于内部轴的外周上的例如呈带齿的毂轮廓形式的齿部。

在此，如果齿部与用于变速器输入轴和/或机轴的可旋转安装的径向轴承轴向地间隔开，则这是特别优选的。

可借助于齿部（例如，呈花键形式）与电机的主轴承的间隔来实现电机的机轴的一定的弹性（弯曲的灵活性）。这在电机的相对于变速器装置的定位存在误差的情况下减小齿部的应变力，并因而增加了齿部的寿命。

在此，如果齿部设置在安装在轴上的两个大齿轮之间的轴向区域中，则这是有利的。

在该实施方式中，可实现中空轴的径向轴承之间的相对较大的轴向间隔。

大体上，存在选择齿部的轴向位置的自由度。然而，如果机轴的自由长度是尽可能长的，则这是特别有利的。

出于刚性的原因，这在齿部设置在沿径向位于安装在轴上的齿轮内的区域中的情况下甚至会是优选的。

根据另一大体上优选的并且与权利要求1的前序部分相结合的实施方式，该实施方式表明了根据第三方面的原始发明，两个齿轮级设置在变速器输入轴与中间轴之间，变速器输出端的小齿轮固定在该中间轴上，并且，中间轴与机架之间设置有停车锁定装置。

由于中间轴借助于小齿轮和差速器连接至驱动轴，因此可在中间轴的区域中设置停车锁定装置。不可否认，停车锁定装置在驱动轴中的一个驱动轴上的设置也是可能的。然而，由于在该点处所存在的较大扭矩，该停车锁定装置在该处不得不具有较大的尺寸。

该停车锁定装置优选地设置成与两个离合器中的被分配给中间轴的一个离合器轴向相邻。

此外，优选的是，齿轮级各自由带螺旋齿的齿轮组形成，其中，齿轮组的螺旋线的方向以如下方式来选择：使得由其产生的轴向力与离合器的相应的致动方向相反，借此，可选择该齿轮组用于动力传递。

由于因主动齿轮和小齿轮的啮合而产生的轴向力优选地被压紧垫片装置所吸收，因此存在选择齿轮级齿轮组的螺旋线的方向的自由度。因此，以如下方式选择所述齿轮组的螺旋线的方向是可能的：使得借助于离合器的致动力的补偿在空套齿轮处是可能的。

不言而喻，上述以及将在下面进行解释的特征在不超过本发明的范围的前提下，既可用在分别指出的组合中又可用在其它组合中或单独使用。

附图说明

本发明的实施方式示于附图中，并且在下列描述中对其进行了更为详细地解释。在附图中：

图1示出了根据本发明的驱动系统的一个实施方式的示意性纵剖面；

图2示出了根据本发明的驱动系统的另一实施方式的示意性纵剖面；以及

图3示出了根据本发明的驱动系统的另一实施方式的纵剖面。

具体实施方式

在图1中，用于机动车辆的驱动系统总体上用10表示。驱动系统10具有设计成提供动力（处于发动机模式中）的电机12。

驱动系统10还包括变速器装置14，该变速器装置14的输入端联接至电机12，该变速器装置14的输出端联接至差速器16。该差速器16设计成将动力分配至左侧驱动轴18L和右侧驱动轴18R。驱动轴18L、18R可以连接至从动车轴上的车轮。然而，将驱动轴18L、18R用于将动力分配至两个不同的车轴同样是可能的。

电机12具有机轴20。变速器装置14具有变速器输入轴22，该变速器输入轴22优选地与机轴20同轴地设置并且联接至该机轴20。

该变速器输入轴22借助于第一轴承24并借助于第二轴承26可旋转地安装在机架25上。

此外，变速器输入轴22连接至第一齿轮级G1的第一固定齿轮28并连接至第二齿轮级G2的第二固定齿轮30用于共同旋转。

变速器输入轴22设计为中空轴，并且发动机轴20沿轴向方向插入到该变速器输入轴22中。用于机轴20与变速器输入轴22之间的共同旋转的连接借助于齿部32来实现，该齿部32设置成尽可能远离用于机轴20的支架和/或远离轴承24、26。这使得机轴20具有一定的弹性成为可能。从而可降低在电机12和变速器装置14的组装期间的定位误差。

齿部32优选地由变速器输入轴22的内部齿部和机轴20的外部齿部形成。

此外，变速器装置14包括中间轴34，该中间轴34与变速器输入轴22平行地设置，呈副轴式样。该中间轴34借助于第三轴承36并借助于第四轴承38可旋转地安装在机架25上。

第一齿轮级G1的第一空套齿轮40和第二齿轮级G2的第二空套齿轮42可旋转地安装在中间轴34上。第一空套齿轮40与第一固定齿轮28啮合。第二空套齿轮42与第二固定齿轮30啮合。

第一空套齿轮40与第三轴承36之间设置有呈湿式多片离合器形式的第一离合器44。第一离合器44设计为动力换挡式离合器，并且用于将第一空套齿轮40连接至中间轴34或使该第一空套齿轮40与中间轴34分离。第一离合器44的致动方向以46示出。此外，中间轴34上、更具体地说在第二空套齿轮42与第四轴承38之间沿轴向方向设置有第二离合器48。该第二离合器48同样设计为动力换挡式离合器，特别是呈湿式多片离合器的形式。第二离合器48的致动方向以50示出。

由于两个离合器44、48设计为能够动力换挡的摩擦离合器，因此从第一齿轮级G1到第二齿轮级G2的变速可以在不中断牵引力的情况下执行，这两个离合器44、48以交叠的方式被致动（与在双离合器变速器中一样）。

在第一空套齿轮40与第二空套齿轮42之间，中间轴34连接有小齿轮52，用于共同旋转。作为一种替代方案，将小齿轮52设置成与两个空套齿轮40、42在轴向方向上具有偏置距的情况下相邻同样是可能的。在这种情况下，将两个离合器44、48设置在两个空套齿轮40、42之间同样是可以想象到的。

小齿轮52与刚性地连接至差速器16的输入构件的主动齿轮或环形齿轮54啮合。

当第一离合器44闭合时，来自电机12的动力由此经由第一齿轮级G1的大齿轮28、40和小齿轮52被传递至差速器16的输入构件。在第二齿轮级G2中，动力经由第二齿轮级G2的大齿轮30、42并经由小齿轮52从电机传递至差速器16的输入构件。

离合器44、48中的一个离合器（在本示例中为离合器48）与机架25的一部分之间设置有停车锁定装置56。该停车锁定装置56具有连接至中间轴34用于共同旋转的停车锁定齿轮58。此外，该停车锁定装置56具有示意性地表示的停车锁定棘爪60，该停车锁定棘爪60通常可枢转地安装在机架25上。

小齿轮52和主动齿轮54都是带螺旋齿的大齿轮，特别是用于低噪声发生的目的。

为了避免出现在传递扭矩的同时将由其产生的轴向力经由小齿轮52和主动齿轮54的互相啮合而被引入到中间轴34中的情况，设置了压紧垫片装置62。

该压紧垫片装置62具有在一个轴向侧上连接至小齿轮52（或连接至中间轴34，处于与小齿轮52相邻的位置中）的第一压紧垫片64。利用适当的构造，单个此类压紧垫片64就可以是足够的了。通常，第一压紧垫片64在如下一侧上安装在小齿轮52上，当机动车辆在牵引运转中向前行进时，轴向力被沿该侧的方向定向。如果轴向力同样被设想成在超速运转中和/或倒车（在牵引力作用下）中的向前行进期间被吸收，则在小齿轮52上、在轴向相对侧上同样设置有第二压紧垫片66。利用两个压紧垫片64、66，轴向力可以在所有状态（四象限运转）下被吸收。

考虑到第一压紧垫片64和第二压紧垫片66的适当的构造，特别是在压紧垫片64、66的构造如文献DE 10329870 B3中所述的构造的情况下，可以直接引入轴向力。

作为一种替代方案，将第一推力面68固定在主动齿轮54上、处于一个轴向侧上同样是可能的，所述推力面将轴向力传递至第一压紧垫片64（反之亦然）。如上所述，第一推力面68优选地传递在牵引力作用下向前行进期间（或在超速中倒车时）所产生的力。如果力同样被设想成在超速中向前行进期间或在牵引力作用下倒车时被吸收，则在主动齿轮54上、在轴向相对侧上还设置第二推力面70，所述推力面将轴向力传递至第二压紧垫片66。

不言而喻，压紧垫片64、66也可固定在主动齿轮54上，在这种情况下，对应的第一推力面68和第二推力面70优选地固定在小齿轮52上。

上述驱动系统10的下列变型是可以想象的。电机12还可以设置成与变速器输入轴22平行地偏离。在这种情况下，电机12的输出轴可以借助于齿轮组或某种其它机构联接至与变速器输入轴22相连的机轴。在这种情况下，将电机12与驱动轴18L、18R中的一个驱动轴共轴地设置同样是可能的（参见图3）。

将停车锁定装置56设置在驱动轴18L、18R的区域中同样是可能的。然而，在这种情况下，该停车锁定装置56必须被制成得更大，因为在该区域中施加的扭矩更大。在后一种情况中，还可将固定齿轮28、30和空套齿轮40、42互换，使得将空套齿轮40、42连同相关联的离合器44、48设置在变速器输入轴22上。

大体上，驱动系统10提供了一种用于电动车辆的两速度动力换挡式驱动系统。然而，通常，将变速器输入轴22另外联接至内燃机同样是可能的。在这种情况下，驱动系统可具体表现为范围扩展型的混合驱动系统。

利用该驱动系统10，获得了非常良好的效率。在变速器末级（小齿轮52/主动齿轮54）和因而发生的倾斜力矩中产生的大的轴向齿轮传动力无需由昂贵的滚动轴承来支承。相反，轴向力在齿轮内被吸收并因此没有传递至用于支承的滚动轴承。停车锁定装置56设置在中间轴34上，处于机架25的壁的区域中。变速器输入轴22具体表现为带有毂轮廓的轴，以便将用于从机轴20到变速器输入轴22的扭矩传递的界面设置成尽可能远离由轴承24和26提供的主支架。因此，可以尽可能快地减小由于位置公差引起的毂轮廓中的应变力。

由于差速器16优选地仅连接至必须具有对应大的重量的一个主动齿轮（环形齿轮54），因此与差速器连接至两个主动齿轮的结构相比，可以显著降低总重量。

由于仅设置有一个主动齿轮54，因此可减小轴向安装空间。由于中间轴34通常与差速器16一起旋转，因此停车锁定装置56可设置在中间轴34的区域中，在这种情况下，可给予停车锁定装置56更小的尺寸。

为了抑制两个齿轮级G1、G2中的扭矩水平，主要在末级（小齿轮52/主动齿轮54）中转换扭矩。两个齿轮级G1、G2随后被设置在变速器输入轴22和中间轴34上。尽管这增大了该区域中的速度级别，但是各个齿轮组28/40和30/42的扭矩是较小的。这些大齿轮因此可被制成得更窄。

可将齿轮组28/40和30/42的螺旋线的方向选择成，使得所产生的轴向力在每种情况下都被离合器44、48的致动力所补偿。

图2和3中示出了混合驱动系统10’、10”的另外的实施方式。在构造和运转方面，这些笼统的对应于图1中的驱动系统10。因此，相同的元件用相同的附图标记来表示。重要的是下面解释的区别。

图2中的驱动系统10’与图1中的驱动系统的区别主要在于，变速器输入轴22’设计为实心轴。机轴20’设计为中空轴。机轴20’可以是包括在电机12的机架中的转子轴。

在图2中的实施方式中，例如，变速器输入轴22’以可将齿部32’设置在电机12的机架内的方式插入到机轴20’中。

作为一种替代方案，机轴20’延伸出电机12的机架并且在该伸出部分中经由齿部32’连接至变速器输入轴22’当然同样是可能的。

在图3中的驱动系统10”的情况下，变速器输入轴22”再次被设计为中空轴。此外，机轴20”也设计为延伸出电机12的机架并且插入到变速器输入轴22”中（反之亦然）的中空轴。对应的齿部32”示意性地示出为径向地位于第一轴承24内，但是也可以沿轴向方向设置在第二轴承26之后。在后一种情况中，机轴20”的自由长度是更大的，由此提供更大的弹性和对于定位误差的更小的灵敏度。

在该实施方式中，电机12被另外与驱动轴中的一个驱动轴共轴地设置，在本示例中与驱动轴18L共轴地设置。在这种情况下，驱动轴18L沿轴向方向穿过变速器输出轴22”并且还轴向穿过机轴20”直到驱动轴18L在电机12的远离差速器16的相对侧上显露出来并且在那里连接至从动车轮等。

在本实施方式中，小齿轮52没有设置在齿轮级G1、G2的齿轮组之间，而是设置成沿轴向方向与其相邻，从而使得与差速器16的主动齿轮54的连接的设计更容易。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的驱动系统（10），具有：

电机（12），所述电机（12）用于提供动力；

变速器装置（14），所述变速器装置（14）具有变速器输入轴（22）以及第一齿轮级（G1）和第二齿轮级（G2），其中，所述变速器输入轴（22）连接至所述电机（12）；以及

差速器（16），所述差速器（16）连接至所述变速器的输出端并且设置成将动力分配至两个驱动轴（18L，18R）；

其特征在于，

所述差速器（16）连接至与所述变速器的输出端的带螺旋齿的小齿轮（52）啮合的带螺旋齿的主动齿轮（54），其中，压紧垫片装置（62）吸收由螺旋啮合产生的轴向力。

2.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述小齿轮（52）固定在平行于所述变速器输入轴（22）安装的中间轴（34）上。

3.根据权利要求2所述的驱动系统，其特征在于，所述小齿轮（52）沿轴向方向设置在第一大齿轮（40）与第二大齿轮（42）之间，所述第一大齿轮（40）被分配给所述第一齿轮级（G1），所述第二大齿轮（42）被分配给所述第二齿轮级（G2）。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的驱动系统，其特征在于，被分配给所述第一齿轮级（G1）的第一大齿轮（40）和/或被分配给所述第二齿轮级（G2）的第二大齿轮（42）被各自设计为可旋转地安装在中间轴（34）上的空套齿轮（40、42）。

5.根据权利要求3或4所述的驱动系统，其特征在于，所述第一大齿轮（40）能够借助于第一离合器（44）连接至所述中间轴（34），和/或所述第二大齿轮（42）能够借助于第二离合器（48）连接至所述中间轴（34）。

6.根据权利要求3至5中的一项所述的驱动系统，其特征在于，所述第一大齿轮（40）与安装在所述变速器输入轴（22）上的第一匹配的大齿轮（28）啮合，和/或所述第二大齿轮（42）与安装在所述变速器输入轴（22）上的第二匹配的大齿轮（30）啮合。

7.根据权利要求1至6中的一项或根据权利要求1的前序部分所述的驱动系统，其特征在于，所述变速器输入轴（22）和所述电机（12）的机轴（20）中的一个轴被设计为中空轴（22；20’；22”），另一个轴被设计为内部轴（20；22’；20”），所述内部轴（20；22’；20”）伸入到所述中空轴中并且通过齿部（32）连接至所述中空轴。

8.根据权利要求7所述的驱动系统，其特征在于，所述齿部（32）与用于所述变速器输入轴（22）和/或所述机轴（20）的可旋转的安装的径向轴承（24、26）轴向间隔开。

9.根据权利要求1至8中的一项或者根据权利要求1的前序部分所述的驱动系统，其特征在于，两个所述齿轮级（G1、G2）设置在所述变速器输入轴（22）与中间轴（34）之间，所述变速器的输出端的小齿轮（52）固定在所述中间轴（34）上，并且，在所述中间轴（34）与机架（25）之间设置有停车锁定装置（56）。

10.根据权利要求1至9中的一项所述的驱动系统，其特征在于，所述齿轮级（G1、G2）各自由带螺旋齿的齿轮组（28/40、30/42）形成，其中，所述齿轮组（28/40、30/42）的螺旋线的方向以如下方式来选择：使得由其产生的轴向力与离合器（44、48）的相应致动方向（46、50）相反，借此，能够选择所述齿轮组（28/40、30/42）用于动力传递。

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