CN103717428B - 用于电动车辆的车桥和驱动单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电动车辆的驱动单元，其包括可以布置在电动车辆的车桥的端侧的区域内的电机，尤其是电动马达，以及与电机协同作用以驱动电动车辆相应车轮的传动单元，其中，电机和传动单元可以布置在轮边，并且电机以如下方式构造，即，电机可以在车桥的两个端侧中的任意一个上在轮边布置在用于驱动相应的车轮的驱动单元内。本发明同样还涉及一种车桥。

Description

用于电动车辆的车桥和驱动单元
技术领域
本发明涉及一种用于电动车辆的驱动单元，其包括可以布置在电动车辆的车桥的端侧的区域内的电机，尤其是电动马达，以及与电动马达协同作用以驱动电动车辆相应车轮的传动单元。
本发明同样还涉及一种用于电动车辆的车桥，其包括在车桥的相背的侧上的用于车轮的相应的轮边驱动的各一个驱动单元。
背景技术
通过电能运行的车辆被称为电动车辆。尤其是如下电动汽车也属于电动车辆，这些电动汽车由于它们尽可能地降低了由交通引起的二氧化碳排放以及按照期望减小了对作为汽油、柴油等的基础的石油的依赖性，在近几年得到了提高的关注。
代替应用在传统的车辆内的内燃机，在电动车辆内使用如下电动马达，该电动马达的电能例如通过携带在电动汽车中的蓄电池来提供。
作为电动马达可以使用用于驱动电动汽车的轮毂电动马达。在此，轮毂电动马达直接安装在电动汽车的车轮内并且同时承载轮毂，从而使轮毂电动马达的一部分作为外转子随着车轮一起旋转。
但是，轮毂电动马达具有如下缺点，即，在此电动汽车的行驶机构变得不太舒适，这是因为使用轮毂电动马达导致电动车辆的非簧载质量提高。此外，轮毂电动马达直接遭受环境影响、冲击负荷和可能的制动高温，这降低了轮毂电动马达的使用寿命和可靠性。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种驱动单元和一种车桥，其一方面降低非簧载质量并且同时可以极其廉价地制造。此外应简化维修。
用于电动车辆的驱动单元包括可布置在电动车辆的车桥的端侧的区域内的电机，尤其是电动马达，以及与电机协同作用以驱动电动车辆相应车轮的传动单元，在该驱动单元中，该任务通过如下方式来解决，即，电机和传动单元可以布置在轮边，并且电机以如下方式构造，即，电机可以在车桥的两个端侧中的任意一个上在轮边布置在用于驱动相应的车轮的驱动单元内。
本发明同样通过如下车桥来解决该任务，该车桥包括在车桥的各自相背的部分上的用于车轮的相应的轮边驱动的驱动单元。
因此，驱动单元不仅可以安装在左和/或右侧，而且可以安装在用于驱动前轮或后轮的前桥或后桥上。以这种方式可以明显降低用于驱动单元的制造成本，这是因为在驱动单元的结构上，尤其是针对左边和右边的车辆侧以及针对前桥和后桥在轮边的布置方式无需改变。因此总的来说，在四轮的电动车辆的情况下总共使用四个相同的电机。此外，通过在轮边的布置方式，例如在电动车辆的后桥上整体上降低了非簧载质量，这是因为驱动单元并不安装在车轮本身内，也就是不作为轮毂马达：如果驱动单元在轮边布置在扭杆梁式车桥的纵臂上，那么驱动单元不通过车轮的弹簧行程执行整个升降运动，而基本上仅执行绕扭杆梁式车桥在电动车辆的车体上的铰接点转动。
更适宜的是，电机，尤其是其壳体对称地构造。以这种方式保障了电机以及驱动单元的特别简单的可更换性。同时，驱动单元也可以简单地紧固在车桥上，这是因为壳体的对称构造对机械师来说简化了驱动单元的紧固。同样，在机器人辅助装配的情况下可以明显地节省时间，这是因为驱动单元不必先耗时地转动到预定的位置中；通过对称的构造可以实现驱动单元在车桥上的多个紧固位置，而不限制驱动单元的功能。
更有利的是，电机具有关于电机的各驱动轴对称地，尤其是径向对称地布置的紧固机构。以这种方式可以将电机在轮边区域内更简单地借助紧固机构可靠地紧固在车桥上。
更适宜的是，布置有用于冷却电机的至少一个冷却剂入口和至少一个冷却剂出口，其中，它们关于紧固机构对称地和/或与电机的驱动轴平行地彼此相间隔且相继地布置。以这种方式可以实现用于联接用于冷却剂循环回路的软管的简单的可接近性以冷却电机，尤其是电动马达。此外，在冷却剂入口和冷却剂出口彼此相间隔的情况下进一步简化了维修。
更有利的是，电机包括用于紧固至少一个传动组件，尤其是传动单元的行星齿轮传动装置的容纳装置。由此所实现的优点是，可以实现传动单元与电机的可靠的紧固并且因此也可以实现驱动单元在车桥上的更简单的紧固。
更适宜的是，容纳装置包括至少一个容纳凸起部，所述容纳凸起部尤其构造成U形。在此，尤其是U形的容纳凸起部的开放的侧可以从电机的驱动轴出发在径向方向上定向。同样，多个容纳凸起部可以环绕电机的驱动轴在周边且彼此相间隔地布置。通过U形的构造，可以实现传动单元借助容纳装置在电机上的特别简单的设计。
更有利的是，传动单元包括带有齿圈的行星齿轮传动装置，其中，齿圈能够在容纳装置上在轴向方向上紧固在电机上。以这种方式，带有行星齿轮传动装置的传动单元可以通过尤其是与电机的驱动轴相应的太阳轮轴来驱动并且可以通过辅助齿轮传动装置的行星架进行输出；在此，齿圈抗相对转动地(drehfest)布置在容纳装置上，从而可以通过行星齿轮传动装置将电机的驱动力矩可靠地传递到例如作为传动单元的其他传动组件的圆柱齿轮级上。
更适宜的是，齿圈借助保险环紧固在容纳装置上，尤其抗相对转动地紧固在容纳装置上。由此所实现的优点是，可以实现齿圈在电机上的软连接，并且因此可以实现齿圈与周围环境的隔音。在此，驱动单元同样可以紧固在车桥上并且齿圈可以借助另一紧固装置紧固在车桥的纵臂上。
更有利的是，齿圈包括至少一个轴向和/或径向环绕的凹槽。借助优选与电机的容纳装置对应的轴向凹槽可以使齿圈与电机相啮合并紧固。由此保障了在齿圈的周向上固定的连接或者说抗相对转动的布置。如果齿圈包括径向环绕的凹槽，那么保险环可以被置入这个凹槽内，从而使保险环不仅啮合在径向环绕的凹槽内，而且也啮合进构造成U形的容纳凸起部内，并且因此使齿圈在轴向方向上紧固在电动马达上。
更适宜的是，针对传动单元的转速和/或电机的转速的转速传感器构造成ABS传感器。由此所实现的优点是，ABS传感器由此不必直接布置在车轮本身上并因此遭受天气影响，而是ABS传感器可以直接布置在传动单元内，这提高了ABS传感器的可靠性。同时，可以放弃附加于用于电机的转速传感器的附加的ABS传感器，这降低了传动单元的制造成本。
更有利的是，在传动单元的轴上布置有磁环，以便通过ABS传感器检测轴的转速。由此所实现的优点是，由此可以实现低磨损地探测轴的转速，这提高了ABS传感器的可靠性。此外，ABS传感器同样可以要么径向地要么轴向地通过传动单元的齿轮的齿检测轴的转速。传感器同样可以布置在任意的驱动齿轮上，尤其是圆柱齿轮和/或小齿轮和/或行星架和/或行星齿轮轴和/或太阳轮轴上。
更适宜的是，齿圈由钢制成和/或电机的壳体由铝制成。在电机的壳体由铝制成的情况下，热量可以通过电机的壳体的周侧面可靠地导出。在此，电机的壳体的周侧面可以设置有用于冷却装置的螺旋形环绕的凹槽。由钢来制造齿圈保障了传动单元和电机之间的连接的足够的刚性。
本发明的其他重要的特征和优点由从属权利要求、附图和借助附图的附属的附图描述得出。
可以理解的是，前面提到的和接下来还要阐释的特征不仅可以应用在分别所说明的组合中，而且也可以应用在其他组合中或应用在特殊情况下，而不会脱离本发明的框架。
附图说明
在附图中示出了本发明的优选实施例并且在下面的描述中对其进行详细阐释，其中，相同的附图标记针对相同的或类似的或功能相同的构件。
在此，分别以示意图的形式：
图1a示出车辆的车桥的结构；
图1b以三维的视图详细地示出根据图1a的车桥的左侧区域；
图2a以横截面的形式示出根据本发明第一实施方式的驱动单元的电动马达；
图2b以三维的视图示出根据图2a的电动马达；
图2c示出带有齿圈的根据图2a的电动马达；
图2d示出带有要紧固的齿圈的根据图2d的电动马达；
图3a示出根据图2c的带有紧固的齿圈的驱动单元的电动马达；
图3b以沿着电动马达的驱动轴的视线方向示出根据图3a的电动马达；以及
图4示出根据本发明的第二实施方式的驱动单元的传动单元的横截面图。
具体实施方式
图1a示出了车辆的车桥的结构。
在图1a中用附图标记1表示车桥，例如机动车的后桥。车桥1包括横向型材1a，其与车桥1垂直地在车辆的宽度上延伸。在横向型材1a的各端部上布置有纵臂1b。为了将车桥1紧固在车辆上，在横向型材1a的端部上布置有相应的轴承2。此外，布置有减震器3和弹簧4，它们提供了在车辆运行期间对车辆的车轮5的减震。在此，轮边驱动单元例如布置在纵臂1b的区域内，尤其是构造成纵臂1b地布置。
在图1b中详细地示出了根据图1a的车桥1的左侧的三维结构。在横向型材1a上布置有纵臂1b，在该纵臂上又布置有减震器3以及弹簧4，它们两个与车辆的车身连接。在此，车轮5通过车轮轴承5a可转动地支承并且与纵臂1b连接。
图2a以横截面的形式示出了根据本发明的第一实施方式的驱动单元的电动马达。
在图2a中用附图标记10表示用于轮边驱动单元的电动马达。电动马达10包括驱动轴13，在该驱动轴的开放的端部上布置有携动齿啮合部14，例如行星齿轮传动装置的太阳轮。在电动马达10的驱动轴13的与携动齿啮合部14相背的侧上布置有用于检测电动马达10的转速的转速传感器15。总体而言，电动马达10通常包括位于电动马达10的壳体16a内部的定子11与位于定子11内部的用于驱动驱动轴13的转子12。电动马达10的壳体16a在转速传感器15那侧通过盖16b气密地且液密地封闭。在壳体16a在定子区域内的外侧上布置有环绕的散热片17，以便能够将电动马达10的热量尽可能高效地散发到周围环境中。
图2b以三维的视图示出了根据图2a的电动马达。
在图2b中示出了根据图2a的电动马达10。在此，电动马达10也像图2a中那样对称且筒状地构造，从而可以在维修的情况下简单地更换电动马达10，而不必完全拆卸传动单元。在携动齿啮合部14的端侧，即容纳侧24上，电动马达具有容纳凸起部23，该容纳凸起部构造成U形并且其开口在径向方向上从驱动轴13向外指向。此外，在相背的端侧的区域内环绕地设置有凸出的孔眼22，它们被布置用于将电动马达10螺接在传动单元和/或车桥上。根据图2b在上侧示出冷却剂入口21a和冷却剂出口21b，它们在轴向方向上彼此相间隔并且用于以冷却剂加载电动马达的冷却剂循环回路。
在图2c中，在电动马达的端侧上，齿圈25现在布置在容纳凸起部23上。齿圈25具有分布在齿圈25的周边上的凹槽27，这些凹槽与电动马达10的容纳侧24上的容纳凸起部23相对应。齿圈25(像在图2c和2d中所示的那样)以各轴向的凹槽27压入容纳凸起部23内。布置在齿圈上的环槽25a如下这样构造，即，其在齿圈25以凹槽27形状锁合地贴靠在电动马达10的对应的容纳凸起部23中的情况下，尤其通过容纳凸起部23的U形，与通过凹槽27中断的环槽25a整体上形成环绕的凹部。在该凹部中置入保险环26，该保险环于是使齿圈25在轴向方向上紧固在电动马达10上。在齿圈25的凹槽27与容纳凸起部23啮合的情况下，齿圈25也抗相对转动地紧固在电动马达上。
图3a示出了根据图2c的带有紧固的齿圈的驱动单元的电动马达。
现在，在图3a中以横截面的形式示出了根据图2c以横截面的形式示出的带有布置在电动马达上的齿圈25的电动马达10。在此，齿圈25通过凹槽27啮合到容纳凸起部23内并且通过保险环26在轴向方向上抗相对转动地与电动马达10紧固在一起。这以图3b再次加以说明。在那里示出了沿着图3a的截面轴线A-A的截面。可以识别出容纳凸起部23，齿圈25的凹槽27啮合到这些容纳凸起部中。在内部可以看到电动马达10的驱动轴13，该驱动轴在齿圈的区域内具有携动齿啮合部14。
图4示出了根据本发明的第二实施方式的驱动单元的传动单元的横截面图。
在图4中示出了用于电动车辆的轮边驱动的传动单元33，其基本上布置在车桥的纵臂1b的区域内。此外，可以看到小齿轮-圆柱齿轮装置的圆柱齿轮32。端轴间接地与用于驱动车轮(没有示出)的电动马达10连接。用于车轮5的驱动轴32a通过车轮轴承5a可转动地支承。在圆柱齿轮32的与车轮轴承5a相背的侧上，磁环31布置在驱动轴32a上。ABS传感器30布置在磁环31的区域内，以便确定驱动轴32a的转速。此外也可以布置其他ABS传感器，它们布置在其他驱动齿轮或这些驱动齿轮的轴上，尤其是圆柱齿轮轴、小齿轮轴、十字轴(Stegwelle)、行星齿轮轴、太阳轮轴上。ABS传感器30可以径向或轴向地通过齿轮的轴齿确定各轴的转速。
综上所述，本发明尤其具有如下优点，即，齿圈可以在径向方向上简单且可靠地连接在电机上，并且因此可以实现齿圈与周围环境的隔音。此外，驱动单元可以有利地制造，这是因为该驱动单元不仅可以布置在前桥和/或后桥上，而且也可以布置在左和/或右侧上，而无需设置用于电动车辆的车轮的轮边驱动的其他设计措施。通过容纳凸起部和对应的凹槽，齿圈可以极其可靠地抗相对转动地紧固在电动马达上。同样的，可以取消在机动车的车轮上的附加的ABS传感器，并且可以将ABS传感器集成到驱动单元的传动单元内，这降低了制造成本并且提高了ABS传感器的可靠性。
虽然在前面借助优选实施例已经对本发明作了描述，但本发明并不局限于此，而是可以用多种方式进行修改。
附图标记列表
1 车桥
1a 横向型材
1b 纵臂
2 轴承
3 减震器
4 弹簧
5 车轮
5a 车轮轴承
10 电动马达
11 定子
12 转子
13 驱动轴
14 携动齿啮合部
15 转速传感器
16a 电动马达的壳体
16b 盖
17 散热片
21a 冷却剂入口
21b 冷却剂出口
22 孔眼
23 容纳凸起部
24 容纳侧
25 齿圈
25a 环槽
26 保险环
27 凹槽
30 ABS传感器
31 磁环
32 圆柱齿轮
32a 驱动轴
33 传动单元

Claims (17)

1.一种用于电动车辆的驱动单元(10、33)，所述驱动单元包括能布置在所述电动车辆的车桥(1)的端侧的区域内的电机(10)，以及与所述电机(10)协同作用以驱动电动车辆相应车轮(5)的传动单元(33)，
其特征在于，所述电机(10)和所述传动单元(33)能在轮边布置在所述车桥(1)的纵臂(1b)上，并且所述电机(10)以如下方式构造，即，所述电机(10)能在所述车桥(1)的两个端侧中的任意一个上在轮边布置在用于驱动相应的车轮(4)的所述驱动单元内。
2.根据权利要求1所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，所述电机(10)对称地构造。
3.根据权利要求1或2所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，所述电机(10)具有紧固机构(22)，所述紧固机构关于所述电机(10)的相应的驱动轴(13)对称地布置。
4.根据权利要求3所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，布置有用于冷却所述电机(10)的至少一个冷却剂入口(21a)和至少一个冷却剂出口(21b)，其中，所述至少一个冷却剂入口和所述至少一个冷却剂出口关于所述紧固机构(22)对称地布置和/或与所述电机(10)的驱动轴(13)平行地彼此相间隔且相继地布置。
5.根据权利要求1或2所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，所述电机(10)包括用于紧固至少一个传动组件的容纳装置(23)。
6.根据权利要求5所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，所述容纳装置(23)包括至少一个容纳凸起部，所述至少一个容纳凸起部构造成U形。
7.根据权利要求5所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，所述传动单元(33)包括带有齿圈(25)的行星齿轮传动装置，其中，所述齿圈(25)能在所述容纳装置(23)上在轴向方向上紧固在所述电机(10)上。
8.根据权利要求7所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，所述齿圈(25)借助保险环(26)紧固在所述容纳装置(23)上。
9.根据权利要求7所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，所述齿圈(25)包括至少一个轴向和/或径向环绕的凹槽(27)。
10.根据权利要求1或2所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，针对所述传动单元(33)的轴的转速和/或所述电机(10)的轴的转速的转速传感器(15、30)构造成ABS传感器(30)。
11.根据权利要求10所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，在所述传动单元(33)的轴上布置有磁环(31)，以便通过所述ABS传感器(30)检测所述轴的转速。
12.根据权利要求7所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，所述齿圈(25)由钢制成和/或所述电机(10)的壳体由铝制成。
13.根据权利要求1所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，所述电机(10)的壳体对称地构造。
14.根据权利要求3所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，所述紧固机构(22)关于所述电机(10)的相应的驱动轴(13)径向对称地布置。
15.根据权利要求5所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，所述至少一个传动组件是所述传动单元(33)的行星齿轮传动装置。
16.根据权利要求7所述的驱动单元(10、33)，其特征在于，所述齿圈(25)借助保险环(26)抗相对转动地紧固在所述容纳装置(23)上。
17.一种车桥(1)，所述车桥包括在所述车桥(1)的各自相背的侧上的用于车轮的相应的轮边驱动的各一个根据权利要求1至16中任一项所述的驱动单元(10、33)。
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