CN103373221A - 用于汽车的驱动设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车的驱动设备（10），具有：至少一个、包括至少一个转子部件（16）的电机（12）；和至少一个传动装置（24），该传动装置能通过转子部件（16）由电机（12）驱动，其中，通过转子部件（16）在径向方向上为至少一个容纳区域（70）划定边界，传动装置（24）至少部分地布置在该容纳区域中。

Description

用于汽车的驱动设备

技术领域

本发明涉及一种用于汽车的驱动设备。

背景技术

由普遍的现有技术中以及由汽车的，特别是轿车的批量生产中已知了电动车和混合动力车，借助于汽车的相应的驱动设备的至少一个电动机能驱动该电动车和混合动力车。在此，汽车的车轮借助于电动机通过相应的驱动轴驱动。

由普遍的现有技术已知了在电动机中所谓的驱动桥结构形式，在这种情况下该驱动桥结构形式不会与车前部区域中的动力装置的布置和汽车的后驱动轴上所属的传动装置的布置混淆。

在此，驱动桥结构形式特别理解为，即电动机、特别是其转子部件在被驱动的车轮之间横交于汽车纵向方向安装。在该驱动桥结构形式中，由电动机通过其转子部件提供的、用于驱动车轮的转矩首先在电动机的第一轴端部上在第一侧上输出，并随后，例如借助于空心轴，传递至在汽车横向方向上与第一侧间隔开的第二侧，该第二侧位于电动机的、与第一轴向端部在汽车横向方向上间隔开的第二轴向端部上。

对这种类型的布置来说，设有两个同心轴，该同心轴需要相应的和进而是双倍的投入以例如用于展示轴的分开的支承。此外，该驱动设备在电动机的轴向方向上具有相对较高的结构空间需求。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于汽车的驱动设备，该驱动设备仅具有极低的结构空间需求。

该目的通过具有权利要求1所述的特征的用于汽车的驱动设备实现。在其余的权利要求中给出本发明的具有合适且重要的改进的有利的设计方案。

根据本发明的用于汽车的驱动设备包括至少一个、具有至少一个转子部件的电机。根据本发明的驱动设备还包括至少一个传动装置。该传动装置在此能通过转子部件由电机驱动。换句话说，由电机例如在其发动机运行方式中提供的转矩可以引导至传动级中以用于转换和/或传递转矩。

通过转子部件在电机的、特别是转子部件的径向方向上为至少一个容纳区域划定边界，传动装置至少部分地布置在该容纳区域中。换句话说，传动装置在径向方向上至少部分地通过转子部件覆盖。转子部件因此至少部分地包围传动装置。

通过传动装置至少部分的在转子部件中的这种布置，将传动装置至少部分地集成在转子部件中，从而根据本发明的驱动设备特别在电机的轴向方向上具有特别低的结构空间需求。传动装置并未在轴向方向上以法兰连接在转子部件上或以其它方式与转子部件抗扭地连接或可连接，从而实现了在电机的轴向方向上的特别小的结构长度。因此可以避免由于传动装置在轴向方向上在转子部件旁边的布置而会引起的结构空间损失。

在本发明的特别有利的设计方案中，转子部件和传动装置至少部分地相对彼此共轴地布置。换句话说，传动装置的可旋转的传动部件的至少一部分与转子部件共轴地布置。因此，驱动设备具有特别低的结构空间需求。

在本发明的另一个实施方式中，传动装置包括至少部分地、特别是完全地布置在容纳区域中的差动机构。差动机构能实现通过驱动设备对汽车的特别有利的驱动的体现，因为差动机构-例如在汽车的转弯行驶中-实现了通过差动机构驱动的汽车车轮的彼此不同的转速，且同时不出现驱动设备的不期望的张力。

已经表明有利的是，传动装置包括至少一个传动级，该传动级能由电机通过转子部件驱动，其中，差动机构能通过传动级和转子部件由电机驱动。因此可以实现传动装置的特别良好的传动比，这有利于行驶灵活性。

为了体现特别低的结构空间需求，传动级和差动机构至少部分地、优选完全地布置在容纳区域中。这表示，传动级和差动机构在径向方向上完全被转子部件覆盖。此外，传动级和转子部件优选相对彼此共轴地布置。

在本发明的另一个有利的实施方式中，传动装置包括多个传动级，该传动级都至少部分地、特别是完全地布置在容纳区域中。这样使结构空间需求特别是在轴向方向上保持为很低。

如果差动机构能通过相对彼此串联连接的传动级中的、相关于经过传动级的转矩流的最后一个传动级驱动，则可以实现特别有利的传动比。在此，差动机构是串联的，也就是说相对于传动级成一列连接或布置。

转子部件例如包括转子有源部件（Rotoraktivteil）和转子支架，转子有源部件保持在转子支架上。在此，传动装置和必要时设置的差动机构至少部分地、特别是完全地由转子有源部件和/或由转子支架覆盖。

电机的转子有源部件特别理解为电机的转子。在此，电机在其发动机运行方式中可作为电动机工作。此外可以设计为，电机在发电机运行方式中可作为发电机工作。此外，转子有源部件的概念例如也包括直线电动机的次级部件。仅示例性地提到，转子有源部件例如可通过电工钢片的堆叠形成。可替换地，为此还可以设想软磁性材料，例如该软磁性材料可以像塑料一样喷射，或者可以设想不具有铁芯的空心线圈。

根据本发明的驱动设备的另一个优点在于，通过传动装置、特别是差动机构的在转子部件或容纳区域中的布置，可以特别通过相应的驱动轴，至少基本上直接地将汽车的被驱动的车轮处的力流和/或转矩流从转子部件的轴向中心通过相应的驱动轴引导至车轮。

因此与前述驱动桥结构形式不同，转矩或力不必被首先引导至第一侧并接着通过空心轴引导至另一侧，而是可以同样从电机的中心区域中被引导至车轮。此外，驱动设备特别相对于具有空心轴的驱动设备具有简单且进而价廉的结构。在此，传动装置、特别是其传动级，相关于力流和/或转矩流从转子部件通过传动级相对于必要时设置的差动机构串联地接通至转子部件以及串联地与转子部件连接或可连接。

在本发明的另一个有利的实施方式中，传动装置包括至少一个传动级，该传动级设计为具有太阳轮、至少一个行星齿轮部件和至少一个内齿轮的行星齿轮传动装置。由此实现了由电机提供的转矩的对结构空间特别有利的以及有效的且高效的转换，因为这种行星齿轮传动装置具有极高的功率密度以及也可以对结构空间特别有利地提供相对较高的传动比。然而在此要注意，至少一个传动级也可以具有其它实施方式。

在本发明的另一个实施方式中，为了实现仅极低的结构空间需求而提出，转子部件的转子支架与行星齿轮传动装置的太阳轮连接。换句话说，由电机提供的转矩通过转子支架和太阳轮引导至行星齿轮传动装置中，其中太阳轮因此体现为行星齿轮传动装置的传动输入部件。

在本发明的特别有利的设计方案中，固定的内齿轮集成在驱动设备的、特别是传动装置的壳体部件中。换句话说，内齿轮是固定的，从而内齿轮不围绕旋转轴线旋转，而太阳轮围绕该旋转轴线旋转。为了固定内齿轮，例如将内齿轮固定在壳体部件上，其中内齿轮集成在壳体部件中。由此驱动设备仅具有极低的结构空间需求。

如果行星齿轮传动装置的行星齿轮部件支承在行星齿轮传动装置的行星齿轮架上，则这样是有利的，因为在径向方向上起作用的力可以借助于行星齿轮架支承。

差动机构有利地与行星齿轮架连接。换句话说，差动机构通过行星齿轮架驱动，其中行星齿轮架因此作为行星齿轮传动装置的输出部件起作用。因此，驱动设备具有极低的结构空间需求。此外，由电机提供的转矩可以被特别有效且高效地转换，从行星齿轮传动装置中通过行星齿轮架引导出并引导至差动机构中。

在本发明的另一个特别有利的设计方案中，至少一个传动装置包括至少一个第二传动级，该第二传动级设计为具有第二太阳轮、至少一个第二行星齿轮部件和至少一个第二内齿轮的第二行星齿轮传动装置。此外，第二行星齿轮传动装置或第二传动级能通过第一行星齿轮传动装置或第一传动级驱动。换句话说，第二行星齿轮传动装置串联地连接在第一行星齿轮传动装置之后。由此可以对结构空间非常有利地实现特别高的传动比。

在本发明的另一个实施方式中，为了实现小的部件份额和低的结构空间需求而提出，第二、特别是固定的内齿轮集成在驱动设备的、特别是传动装置的壳体部件中。换句话说，第二内齿轮也优选固定且可以不围绕旋转轴线旋转。为了固定第二内齿轮，该内齿轮与壳体部件连接，其中该内齿轮集成在壳体部件中。

在具有至少两个行星齿轮传动装置的实施方式中优选地设计为，第一行星齿轮传动装置的第一太阳轮与转子支架连接，从而第一行星齿轮传动装置的第一太阳轮由转子支架驱动。

第二传动级、即第二行星齿轮传动装置有利地相对于第一传动级共轴地布置，由此得到驱动设备的结构空间有利的且价廉的结构。

在本发明的另一个有利的设计方案中，第一行星齿轮传动装置的第一行星齿轮部件支承在第一行星齿轮传动装置的第一行星齿轮架上，其中，第二行星齿轮传动装置的第二太阳轮与第一行星齿轮传动装置的第一行星齿轮架连接。换句话说，第二太阳轮通过第一行星齿轮传动装置的第一行星齿轮架驱动，由此，由电机提供的转矩可以对结构空间特别有利地以及有效地且高效地转换。

如果传动装置具有多于两个分别设计为行星齿轮传动装置的传动级，则与前述内容的类似地，重复这种布置或相应的行星齿轮传动装置与相应地在后连接的行星齿轮传动装置的太阳轮的连接。

在此优选有利地设计为，第二行星齿轮传动装置的第二行星齿轮部件支承在第二行星齿轮传动装置的第二行星齿轮架上，其中，必要时设置的差动机构与第二行星齿轮架连接。由此得到驱动设备的对结构空间特别有利的结构。换句话说，这表示，-传动装置包括两个或多个设计为行星齿轮传动装置的传动级-沿从转子部件至差动机构的力流和/或转矩流的最后一个的行星齿轮传动装置的相应的行星齿轮架与差动机构连接，从而差动机构通过沿力流和/或转矩流的最后一个行星齿轮传动装置的行星齿轮架驱动。

例如，如果传动装置包括多个传动级、即三个或多个传动级，则优选设计为，所有传动级设计为具有相应的太阳轮、至少一个相应的行星齿轮部件和至少一个相应的、特别是固定的内齿轮的行星齿轮传动装置。为了实现特别低的结构空间需求，优选设计为，所有内齿轮集成在壳体部件中。这例如表示，相应的内齿轮与对应的壳体部件设计为一体。

在本发明的另一个有利的实施方式中，差动机构设计为锥齿轮差动机构。这表示，差动机构的平衡轮是锥齿轮，由此差动机构和进而是驱动设备具有特别低的结构空间需求。

相关于根据本发明的驱动设备的布置在汽车中的状态，能实现驱动设备、通过差动机构驱动的且驱动了汽车的车轮的驱动轴直接地、也就是说在相应的轴向机器侧上没有弯路的情况下、引导至电机的相应的轴向端部上。换句话说，在沿着在从差动机构至车轮的力流和/或转矩流未设有至少另一个传动级和进而转矩的另一种转换的情况下，通过差动机构输出的且传递至驱动轴上的转矩被直接地引导至被驱动的车轮上。

可以放弃这种额外的传动级，因为根据本发明的驱动设备能实现将由电机提供的转矩基于仅极小的结构空间有效且高效转换。为此，在转矩或力流和/或转矩流至少基本上从转矩部件的轴向中心在驱动轴上理想和直接分布的情况下，单级或多级的传动装置以及必要时设置的差动机构集成在转子部件中。

电机可以设计为异步电机、特别是异步电动机，或者为同步电机、例如永磁电机、特别是永磁电动机，并且以发动机运行的方式工作，在该发动机运行中，该电机驱动传动装置。

此外可以设计为，电机在发电机运行方式中工作，从而例如通过汽车的被驱动的车轮、传动装置和转子可以将传导至电机中的机械能至少部分地转换为电能。由此例如可执行制动能量回收利用。

由对优选实施例的如下描述以及根据附图得到本发明的其它优点、特征和细节。在不脱离本发明的范畴的情况下，前述在说明中提到的特征和特征组合以及下文在附图描述中提到的和/或仅在附图中示出的特征和特征组合部件能以相应的给出的组合的方式使用，而且还能以其它组合的方式或单独地使用。

附图说明

在唯一的附图中示出用于例如设计为混合动力车或电动车的汽车的驱动设备的示意性纵向剖视图，该驱动设备具有包括转子部件的电机，具有两个传动级的传动装置集成在转子部件中，该传动装置具有串联地连接在传动级之后的差动机构。

具体实施方式

唯一的附图示出用于汽车的驱动设备10，该汽车例如设计为轿车。汽车也可以设计为特别具有增程发动机（Range-Extender）的混合动力车或电动车。

驱动设备10包括电机12，该电机具有非常示意性地示出的定子14以及具有非常示意性地示出的转子部件16。转子部件16包括具有磁路的所谓的转子有源部件18，该磁路由线圈和/或磁体组成，以及转子部件包括转子支架20，转子有源部件18固定在转子支架上。转子部件16可围绕旋转轴线22旋转。

此外，驱动设备10包括传动装置24，该传动装置包括作为第一传动级的第一行星齿轮传动装置26以及作为第二传动级的第二行星齿轮传动装置28。

第一行星齿轮传动装置26包括可围绕旋转轴线22旋转且与转子支架20耦合的第一太阳轮30。这表示，例如在发动机运行方式中由电机12提供的转矩通过转子支架20引导至第一太阳轮30中，从而第一太阳轮30由转子支架20驱动。

第一行星齿轮传动装置26包括多个第一行星齿轮部件32，行星齿轮部件通过相应的齿部与第一太阳轮30啮合。

第一行星齿轮部件32能围绕相应的旋转轴线36旋转地支承在相应的第一行星齿轮销34上以及通过第一行星齿轮销34支承在第一行星齿轮传动装置26的第一行星齿轮架38上。第一行星齿轮部件32也可以围绕旋转轴线22旋转。

此外，第一行星齿轮传动装置26包括第一固定的内齿轮40，该内齿轮集成在传动装置24的传动装置壳体42中。这表示，传动装置壳体42和第一内齿轮40彼此设计为一体，其中第一内齿轮40在驱动设备10的工作中不围绕旋转轴线22旋转。在此，第一行星齿轮部件32通过相应的齿部与第一内齿轮40啮合。然而，必要时同样也可以设想旋转的内齿轮。此外可以设想，转子支架20直接地支承在内齿轮外直径上，例如借助于滑动轴承，像在涡轮增压器中或者借助于滚针轴承。

第二行星齿轮传动装置28包括可围绕旋转轴线22旋转且与第一行星齿轮架38耦合或连接的第二太阳轮44。由此，在驱动设备10的工作中第二太阳轮44通过第一行星齿轮架38驱动。第二行星齿轮传动装置28也包括多个第二行星齿轮部件46，行星齿轮部件通过相应的齿部与第二太阳轮44啮合。

第二行星齿轮部件46能围绕相应的旋转轴线50旋转地支承在相应的第二行星齿轮销48上以及也可以围绕旋转轴线22旋转。

第二行星齿轮传动装置28包括固定的第二内齿轮52，该内齿轮通过相应的齿部与第二行星齿轮部件46啮合并且其同样集成在传动装置壳体42中。

第二行星齿轮部件46通过其第二行星齿轮销48支承在或安置在第二行星齿轮架54上。

此外，传动装置24包括具有所谓的差动器壳58的差动机构56。差动机构56也包括多个平衡轮60，该平衡轮通过相应的平衡螺栓62能围绕旋转轴线65旋转地支承在差动器壳58上。

此外，差动机构56包括轴轮64，该轴轮通过相应的齿部与驱动轴66抗扭地连接。

驱动轴66具有相应的连接件68，汽车的被驱动的车轮通过连接件可与驱动轴66抗扭地连接。

像从附图中可看出的，差动机构56设计为锥齿轮差动结构，其中平衡轮60和轴轮64设计为锥齿轮并通过相应的齿部彼此啮合。差动机构56例如包括四个平衡轮60。

像从附图中还可看出的，传动装置24并未大致轴向地以法兰连接在转子部件16上，而是与此相反地集成在转子部件16中。

为此，转子部件16在径向方向上为容纳区域70划定边界，在该容纳区域中容纳了具有差动机构56的两级式传动装置24。在此可以设计为，虽然差动机构56和/或第一行星齿轮传动装置26在轴向方向上从转子有源部件18上突出；然而差动机构56和第一行星齿轮传动装置26都不在轴向方向上从转子支架20上突出，从而行星齿轮传动装置26，28和差动机构56完全容纳在容纳区域70中并在径向方向上完全通过转子部件16、特别是转子支架20包围和覆盖。

然而，在转子长度/直径/转速/转矩的其它比例的情况下，可以避免差动机构56和/或第一行星齿轮传动装置26在轴向方向上从转子有源部件18上突出。

必要时也可以设想旋转的内齿轮52。此外，在此也可以设想，转子支架20直接地支承在内齿轮外直径上，例如借助于滑动轴承，像在涡轮增压器中或者借助于滚针轴承。

由此避免了在轴向方向上的结构空间损失，因为差动机构56和行星齿轮传动装置26，28都不轴向地以法兰连接在转子部件16上。此外，像在附图中通过走向72示出的那样，由电机12在其发动机运行方式中通过其转子部件16提供的转矩至少基本上由转子部件16的轴向中心在两个驱动轴66上至少基本上理想地和直接地分布。

走向72描述了由电机12在其发动机运行方式中通过其转子部件16和特别是其转子支架20通过行星齿轮传动装置26，28和差动机构56至驱动轴66的力流和/或转矩流的特征。在此，转子部件16、行星齿轮传动装置26，28和差动机构56相关于力流和/或转矩流（走向72）彼此串联连接。

第一太阳轮30用作第一行星齿轮传动装置26的第一输入部件，因为通过第一太阳轮30将转矩引导至第一行星齿轮传动装置26中。

第一行星齿轮架38用作第一行星齿轮传动装置26的第一输出部件26，因为通过第一行星齿轮架将转矩从第一行星齿轮传动装置26导出。

与第一行星齿轮架38连接的、第二太阳轮44用作第二行星齿轮传动装置28的第二输入部件，而第二行星齿轮传动装置28的第二行星齿轮架54用作第二行星齿轮传动装置28的第二输出部件且与差动机构56、特别是其差动器壳58连接。换句话说，差动机构56的差动器壳58通过第二行星齿轮架54驱动，从而通过差动器壳58使得平衡轮60、且通过它们使得轴轮64围绕旋转轴线22旋转。因此，驱动轴66被驱动，从而驱动轴也围绕旋转轴线22旋转。

为了支承转子部件16，设有滚动轴承43，45。此外，设有用于支承差动器壳58的另一个滚动轴承47。借助于滚动轴承49，51支承了驱动轴66。

通过齿轮传动装置26，28和差动机构56集成在转子部件16中以及作为齿轮传动装置26，28的传动级的相应的设计，驱动设备10具有特别低的结构空间需求并且实现了由电机12提供的转矩朝着驱动轴66的有效且高效的传递和转换。

Claims (15)

1.一种用于汽车的驱动设备（10），具有：至少一个、包括至少一个转子部件（16）的电机（12）；和至少一个传动装置（24），所述传动装置能通过所述转子部件（16）由所述电机（12）驱动，其中，通过所述转子部件（16）在径向方向上为至少一个容纳区域（70）划定边界，所述传动装置（24）至少部分地布置在所述容纳区域中。

2.根据权利要求1所述的驱动设备（10），其特征在于，所述转子部件（16）和所述传动装置（24）相对彼此共轴地布置。

3.根据权利要求1或2所述的驱动设备，其特征在于，所述传动装置（24）包括差动机构（56）。

4.根据权利要求3所述的驱动设备，其特征在于，所述传动装置包括至少一个传动级（26），所述传动级能由所述电机（12）驱动，其中，所述差动机构（56）能通过所述传动级（26）驱动，和所述转子部件（16）能由所述电机（12）驱动。

5.根据前述权利要求中任一项所述的驱动设备（10），其特征在于，所述传动装置（24）包括多个传动级（26，28），所述传动级都至少部分地、特别是完全地布置在所述容纳区域（70）中。

6.根据权利要求4和5所述的驱动设备，其特征在于，所述差动机构（56）能通过相对彼此串联连接的所述传动级（26，28）中的最后一个传动级驱动。

7.根据前述权利要求中任一项所述的驱动设备（10），其特征在于，所述传动装置（24）包括至少一个传动级（26），所述传动级设计为具有太阳轮（30）、至少一个行星齿轮部件（32）和至少一个内齿轮（40）的行星齿轮传动装置（26）。

8.根据权利要求7所述的驱动设备（10），其特征在于，所述转子部件（16）包括转子支架（20），所述行星齿轮传动装置（26）的所述太阳轮（30）与所述转子支架连接。

9.根据权利要求7或8所述的驱动设备（10），其特征在于，固定的内齿轮（40）集成在所述驱动设备（10）的、特别是所述传动装置（24）的壳体部件（42）中。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的驱动设备（10），其特征在于，所述行星齿轮部件（32）支承在所述行星齿轮传动装置（26）的行星齿轮架（38）上，其中，所述传动装置（24）的差动机构（56）与所述行星齿轮架（38）连接。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的驱动设备（10），其特征在于，所述传动装置（24）包括至少一个第二传动级（28），所述第二传动级设计为具有第二太阳轮（44）、至少一个第二行星齿轮部件（46）和至少一个第二内齿轮（52）的第二行星齿轮传动装置（28），且所述第二传动级能通过第一行星齿轮传动装置（26）驱动。

12.根据权利要求11所述的驱动设备（10），其特征在于，所述第二、特别是固定的内齿轮（52）集成在所述驱动设备（10）的、特别是所述传动装置（24）的壳体部件（42）中。

13.根据权利要求11或12所述的驱动设备（10），其特征在于，所述第一行星齿轮传动装置（26）的所述第一行星齿轮部件（32）支承在所述第一行星齿轮传动装置（26）的行星齿轮架（38）上，其中，所述第二行星齿轮传动装置（28）的所述第二太阳轮（44）与所述第一行星齿轮传动装置（26）的所述行星齿轮架（38）连接。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的驱动设备（10），其特征在于，所述第二行星齿轮传动装置（28）的所述第二行星齿轮部件（46）支承在所述第二行星齿轮传动装置（28）的第二行星齿轮架（54）上，其中，所述传动装置的差动机构（56）与所述第二行星齿轮架（54）连接。

15.根据前述权利要求中任一项所述的驱动设备（10），其特征在于，所述传动装置（24）包括设计为锥齿轮差动机构的差动机构（56）。

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