CN104661844A - 用于电动车桥的支承设计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的车桥驱动系统，其包括具有在车桥驱动系统的壳体上径向地支承在两个支承部位上的第一转子轴(7)的第一电动驱动机(1)、叠加传动装置和具有向第一输出轴(8)输出的第一分动器轴和向第二输出轴(9)输出的第二分动器轴的分动器(31)，其中，分动器轴、输出轴(8、9)和第一转子轴(7)以能绕着共同的、横向于车辆的行驶方向定向的旋转轴线(6)旋转的方式布置。系统相对于机械负载的耐用性通过如下方式来提升，即，叠加传动装置具有传动装置输入轴(16)，所述传动装置输入轴与转子轴(7)抗相对转动地连接，传动装置输入轴(16)在其中一个面向第一转子轴(7)的端部处径向地支承在壳体上的至少另一支承部位上，第一转子轴(7)和传动装置输入轴(16)以能在轴向上相对彼此移动的方式联接，并且第一和第二输出轴(8、9)分别通过径向轴承(10)相对于壳体支承并通过另一径向轴承(12)彼此支承。

Description

用于电动车桥的支承设计
技术领域
本发明涉及一种具有根据权利要求1的前序部分的特征的用于机动车的车桥驱动系统。这类车桥驱动系统例如应用在电驱动的车辆中或混合动力车辆中。这种类型的车桥驱动系统的特征在于，同轴地布置为了电驱动而设置的电动驱动机、使转速降低的叠加传动装置和用于将由驱动机产生的转矩分配到输出轴上的分动器。上述的三个组件在这种类型的车桥驱动系统中具有共同的、横向于机动车行驶方向定向的旋转轴线。
背景技术
由DE102010036884A1公知了一种具有根据权利要求1的前序部分的特征的用于机动车的车桥驱动系统。车桥驱动系统的同轴结构形式和输出轴交错嵌套到构造为空心轴的转子轴中可以实现的是，以最小的结构空间实现电驱动。
与车轮联接的输出轴在行驶中遭受极大的机械负载。而电动牵引机的转子以及叠加传动装置的输入侧组件以直至16000转/分钟的非常高的转速旋转。此外，上述的快速转动的组件必须被特别精确地支承。例如提到了在电动机中的起电磁作用的气隙，为了获得尽可能大的效率而尽可能小地确定该气隙的尺寸。因此适用的是：避免在行驶运行中激发的振动导致电动机之中的定子与转子的碰撞。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种用于驱动机动车的耐用且节省结构空间的电驱动系统。
该任务通过具有根据权利要求1的特征的用于机动车的车桥驱动系统来解决。由从属权利要求可获知本发明的有利的实施方式。
首先，根据本发明的车桥驱动系统包括具有第一转子轴的第一电动机，该转子轴在车桥驱动系统的壳体上在两个支承部位上径向地支承。第一电动机的作用是：产生用于由车桥驱动装置驱动的机动车车桥的驱动力矩。
此外，根据本发明的驱动系统包括叠加传动装置和具有向第一输出轴输出的第一分动器轴和向第二输出轴输出的第二分动器轴的分动器。上述的分动器可以实现在左输出侧上和右输出侧上的不同转速，如其由传统的差速器公知的那样。
根据本发明的车桥驱动系统的特征在于同轴的结构方式。即，分动器轴、输出轴和第一转子轴以能绕共同的、横向于车辆的行驶方向定向的旋转轴线旋转的方式布置。
根据本发明的车桥驱动系统不仅可以用于驱动机动车的前桥而且可以用于驱动后桥。也能设想机动车施装有两个这种类型的车桥驱动系统，其中一个驱动后桥且另一个驱动前桥。
根据本发明的车桥驱动系统的特别之处在于支承设计，该支承设计可以实现输出轴、传动装置轴与转子轴之间的振动的解耦。根据本发明，该去耦通过如下方式来实现，即，叠加传动装置具有传动装置输入轴，该传动装置输入轴与转子轴抗相对转动地连接，传动装置输入轴在面向第一转子轴的端部上支承在壳体上的至少其中一个另外的支承部位上，第一转子轴和传动装置输入轴以能在轴向上彼此相对移动的方式联接，并且第一和第二输出轴分别通过径向轴承相对于壳体支承并且通过另外的径向轴承彼此支承。
通过如下方式，即，输出轴相对于车桥驱动系统的壳体直接支承并且此外两个输出轴通过另外的径向轴承彼此支承，所述输出轴在振动技术上不仅与叠加传动装置解耦而且与第一电动驱动机解耦。因此，作用到输出轴上的振动不向快速旋转的传动装置部件和通常以高转速工作的牵引机传递。可以借助滚针轴承或基于两个输出轴的很小的转速差也通过滚动轴承来进行两个输出轴彼此间的支承。
首先，驱动系统的耐用性通过如下来确保，即，两个输出轴在任何位置都不碰触转子轴或其中一个传动装置结构组件。此外，如下事实对系统的机械抵抗能力作出贡献，即，传动装置输入轴与转子轴附加地在振动技术上解耦。该解耦通过如下方式来完成，即，首先两个轴例如借助插接齿以能在轴向移动的方式彼此连接。此外，该解耦通过如下方式来完成，即，也出现的是，传动装置输入轴在面向第一转子轴的端部处径向上独立地支承在壳体上的另外的支承部位上。因此，转子轴不仅与传动装置输入轴解耦而且也与输出轴解耦。因此，根据本发明的支承设计可以在保持很小的气隙的情况下也在输出轴经受强烈的机械激励的情况下实现对转子的高精度的支承。
在本发明的有利的设计方案中，第一转子轴借助两个具有旋转的外环和静止的内环的滚动轴承支承。由此，确保了节省结构空间的布置和简单的可装配性。此外，在旋转的外环的情况下得到在高转速下较小的密封摩擦。此外，在预装配地支承之后仍可以使转子平衡。
按照有利方式，使用深沟球轴承作为滚动轴承来支承转子轴。
在本发明的有利的设计方案中，在车桥驱动装置的壳体之中，叠加传动装置通过支承盖与第一驱动机分离，其中，支承盖具有用于支承转子轴的支承部位，并且另外的用于在支承盖上支承传动装置输入轴的支承部位布置在面向叠加传动装置的那侧上。因此，支承盖在其中一个尤其实施为深沟球轴承的径向轴承的一侧上保持径向轴承用于支承转子轴，并且在另一侧上保持径向轴承用于支承传动装置输入轴。
在本发明的另一有利的构造方案中，通过如下方式实现车桥驱动系统的两挡性即，叠加传动装置包括第一和第二行星齿轮组，第二行星齿轮组具有输出轴，该输出轴与分动器的输入轴抗相对转动地连接，车桥传动系统包括换挡执行机构，传动装置输入轴可以借助该换挡执行机构可选地与第二行星齿轮组直接地作用连接或通过第一行星齿轮组与上述的第二行星齿轮组间接地作用连接，并且其中，第一行星齿轮组的行星齿轮架与第二行星齿轮组的太阳轮在径向上相对于传动装置输入轴地支承。
按照有利方式，在此使用第一和第二向心推力球轴承用于径向支承行星齿轮架和太阳轮。在此，两个向心推力球轴承在轴向上预加应力。在此，第一行星齿轮组的齿圈可以例如通过楔形齿向着车桥驱动系统的壳体浮动地支承。而叠加传动装置的第二行星齿轮组的齿圈可以在车桥驱动装置壳体的附属于传动装置的部分中准确地在径向上受引导。在此，第二行星齿轮组的行星齿轮架按照适宜方式浮入(einschwimmen)。
本发明的另一有利的设计方案中，车桥驱动系统还包括用于向输出轴有针对性地分配由第一驱动机引入的转矩的转矩矢量(Torque-Vectoring)单元。上述的转矩矢量单元具有第二驱动机以及带第三和第四行星齿轮组的行星齿轮传动机构。第三行星齿轮组的太阳轮在该实施方式中与壳体固定地连接，而第四行星齿轮组的太阳轮以能转动的方式径向上支承在第三行星齿轮组的静止的太阳轮轴上。例如，可以使用径向的滚针轴承用于相对于静止的太阳轮来支撑能运动的太阳轮。
按照有利方式，车桥驱动系统的分动器构造为行星齿轮差速器，其中，行星齿轮差速器的行星齿轮架与第一输出轴抗相对转动地连接并且行星齿轮差速器的太阳轮与第二输出轴抗相对转动地连接，并且第二驱动机通过圆柱齿轮级与第四行星齿轮组的太阳轮处于作用连接，并且第四行星齿轮组的齿圈与行星齿轮差速器的行星齿轮架抗相对转动地连接。上述的圆柱齿轮级使第二驱动机的转速降低，从而该第二驱动机可以足够紧凑地实施。行星齿轮差速器的输出太阳轮和输出行星齿轮架的径向支承通过车轮驱动系统的输出轴来承担。
按照有利方式，构造了具有与第一驱动机的第一转子轴的轴线平行地定向的第二转子轴的第二驱动机，其中，第二转子轴借助两个在轴向上预加应力的滚动轴承，尤其是深沟球轴承来支承。在此，上述的深沟球轴承尤其以传统的布置来构造，即，具有旋转的内环和静止的外环地构造，并且压入第二驱动机的壳体中。按照有利方式，第二驱动机的上述的壳体安置在完整的车桥驱动系统的壳体之中。
本发明的另一有利的设计方案的特征在于，包括叠加传动装置、分动器和转矩矢量单元的行星齿轮传动机构的整个传动装置单元在轴向上借助全部具有相同分度圆的轴向轴承预加应力，其中，上述的传动装置单元从轴向方向上来看夹持在第一与第二驱动机之间。因此，得到用于完整的车桥驱动单元的紧凑的结构形式，在该车桥驱动单元中，传动装置组件、按照有利方式存在的能换挡的离合器和其执行机构布置在第一与第二驱动机之间并且夹持在那里。为了轴向支承例如使用滚针轴承。通过如下方式，即，这些滚针轴承在有利的设计方案中全部布置在同一分度圆上，可以非常好地承受车桥驱动系统之中的倾斜力矩。
附图说明
以下结合附图中示出的实施例详细阐述本发明。
具体实施方式
附图示出具有示意性的支承部位视图的本发明的意义下的车桥驱动系统的实施方式。首先，车桥驱动系统包括第一电动驱动机1，该驱动机施加用于驱动机动车车桥的转矩。第一驱动机1包括靠外放置的定子2，该定子通过气隙与靠内放置转子3间隔。定子2和转子3安置在机器壳体中，从该机器壳体中可以看出附图中于端侧贴靠在机器上的支承盖4。第一驱动机1的转子在径向上相对于支承盖4借助于两个深沟球轴承5来支承。
在此，支承是以如下方式，即，深沟球轴承5的外环与转子3一起围绕旋转轴线6旋转，而深沟球轴承5的内环分别固定。转子3包括转子叠片组，该转子叠片组热装到构造为空心轴的第一转子轴7上。第一和第二输出轴8、9在该第一转子轴7之中延伸，这两个输出轴的共同的旋转轴线6与第一转子轴7的旋转轴线重合。较长的第一输出轴8借助径向滚针轴承10支承在第一驱动机1的左支承盖4上，而较短的第二输出轴9通过另外的径向滚针轴承11径向支撑在车桥驱动系统的传动装置的壳体上。此外，两个输出轴8、9通过滑动轴承12在径向上彼此支承。
因此，仅出现输出轴8、9在壳体组件上的支承和它们彼此间的支承。在任何部位上都不发生输出轴8、9碰触第一转子轴7或者碰触进一步要阐述的快速转动的传动装置组件，从而禁止了：导入到输出轴8、9中的振动传递到车桥驱动系统的快速转动的组件中。叠加传动装置的第一和第二行星齿轮组13、14以及换挡执行机构15在右侧联接在第一电动驱动机1之后，利用该换挡执行机构可以在两个挡与空挡位置之间进行选择。
叠加传动装置用于降低由第一驱动机1向传动装置输入轴16引入的转速。转矩从转子3通过转子轴7与传动装置输入轴16之间的插接齿向传动装置传递，其中，第一转子轴7和传动装置输入轴16通过插接齿以能轴向移动的方式联接。快速转动的传动装置输入轴16通过球轴承17径向地支承在面向传动装置的支承盖4中。第一转子轴7和传动装置输入轴16的示出的支承类型可以实现电动的第一机器1与传动装置之间的振动的解耦。
叠加传动装置与换挡执行机构15一起形成两挡传动装置，其中，相应的挡可以通过轴向移动换挡执行机构15的移动套筒18进行选择。在第一挡中，移动套筒18的离合器本体处于与第一行星齿轮组13的行星齿轮架19的齿轮嵌接中，而在第二挡中，传动装置输入轴16与第二传动装置级14的太阳轮20直接连接。为了挂入挡，移动套筒18的离合器本体通过能轴向移动的齿轴啮合部与第二行星齿轮组14的太阳轮20形状锁合(formschlüssig)地连接。移动套筒18的轴向运动通过能枢转的等臂杆21来操纵。移动套筒18的滑块嵌入移动套筒18的外直径上的环形凹槽。
通过具有主轴的球状螺纹传动机构22进行等臂杆21的枢转运动，其中，主轴借助冠状齿23通过与旋转轴线16垂直布置的另外的电动机24来驱动。球状螺纹传动机构22的主轴通过径向的滚针轴承25和球轴承26支承，而另外的电动机24的转子轴借助深沟球轴承27在径向上支承。为了径向引导第一行星齿轮组13的行星齿轮架19以及为了径向引导第二行星齿轮组14的太阳轮20而使用传动装置输入轴16。在此，借助预加应力的向心推力球轴承47、48进行径向引导。第一行星齿轮组13的齿圈28通过楔形啮合向着传动装置壳体浮动地支承。第二行星齿轮组14的齿圈29在传动装置壳体中准确地在径向上延伸。而第二行星齿轮组14的行星齿轮架30浮入。
呈圆柱齿轮差速器形式的分动器31联接在具有第一和第二行星齿轮组13、14的叠加传动装置之后。分动器31的齿圈32与第二行星齿轮组14的行星齿轮架30抗相对转动地连接。而圆柱齿轮差速器的行星齿轮架33支撑在第一输出轴8上。圆柱齿轮差速器的输出太阳轮34径向地支撑在第二输出轴9上。
此外，车桥驱动系统包括具有行星齿轮传动机构35的转矩矢量单元，该行星齿轮传动机构包括第三和第四行星齿轮组36、37，以及第二驱动机38，该第二驱动机的第二转子轴39向圆柱齿轮级40输出，该圆柱齿轮级与第四行星齿轮组37的能转动运动的太阳轮41处于作用连接(Wirkverbindung)。而第三行星齿轮组的太阳轮42与车桥驱动单元的壳体抗相对转动地连接。通过径向滚针轴承43，第四行星齿轮组的太阳轮41相对于第三行星齿轮组的静止的太阳轮42地支撑。
包括具有第一和第二行星齿轮组13、14和换挡执行机构15的叠加传动装置、分动器31和行星齿轮传动机构36的完整的传动装置在轴向上预加应力。在此，通过轴向的滚针轴承44、45进行轴向的支撑。布置在行星齿轮传动机构35的区域中的轴向滚针轴承45全部位于相同的分度圆(Teilkreis)上，从而避免了倾斜。布置在第一驱动机1的支承盖4与圆柱齿轮差速器之间的轴向轴承44同样布置在相同的分度圆上。此外也能想到并且包括在本发明中的是，使全部的轴向滚针轴承44、45布置在同一分度圆上。
借助另外的深沟球轴承46进行对第二驱动机38的第二转子轴39的支承，设置有该第二驱动机用于向两个输出轴8、9有针对性地分配由第一驱动机1产生的转矩。与用于支承第一驱动机1的第一转子轴7的深沟球轴承5不同的是，具有旋转的内环和静止的外环的另外的深沟球轴承46压入到传动装置壳体或转矩矢量马达壳体中。深沟球轴承46基于所需的、由作为转矩矢量马达调节器工作的驱动机38的准确度要求得到的无间隙在轴向上预加应力。
附图标记列表
1  第一电动驱动机
2  定子
3  转子
4  支承盖
5、27、46   深沟球轴承
6     旋转轴线
7     第一转子轴
8     第一输出轴
9     第二输出轴
10、11、25、43  径向滚针轴承
12      滑动轴承
13      第一行星齿轮组
14      第二行星齿轮组
15      换挡执行机构
16      传动装置输入轴
17、26    球轴承
18      移动套筒
19      第一行星齿轮组的行星齿轮架
20      第二行星齿轮组的太阳轮
21      等臂杆
22      球状螺纹传动机构
23      冠状齿
24      第三驱动机
28      第一行星齿轮组的齿圈
29      第二行星齿轮组的齿圈
30      第二行星齿轮组的行星齿轮架
31      分动器
32      分动器的齿圈
33      分动器的行星齿轮架
34      分动器的输出太阳轮
35      行星齿轮传动机构
36     第三行星齿轮组
37      第四行星齿轮组
38      第二驱动机
39      第二转子轴
40      圆柱齿轮级
41      第四行星齿轮组的太阳轮
42      第三行星齿轮组的太阳轮
44、45    轴向滚针轴承
47、48    向心推力球轴承

Claims (9)

1.一种用于机动车的车桥驱动系统，其包括
-具有第一转子轴(7)的第一电动驱动机(1)，所述第一转子轴在所述车桥驱动系统的壳体上径向地支承在两个支承部位上，
-叠加传动装置，
-分动器(31)，其具有向第一输出轴(8)输出的第一分动器轴和向第二输出轴(9)输出的第二分动器轴，
其中，所述分动器轴、所述输出轴(8、9)和所述第一转子轴(7)以能绕着共同的、横向于所述机动车的行驶方向定向的旋转轴线(6)旋转的方式布置，
其特征在于，
-所述叠加传动装置具有传动装置输入轴(16)，所述传动装置输入轴与所述第一转子轴(7)抗相对转动地连接，
-所述传动装置输入轴(16)在面向所述第一转子轴(7)的端部处支承在所述壳体上的至少一个另外的支承部位上，
-所述第一转子轴(7)和所述传动装置输入轴(16)以能在轴向上相对彼此移动的方式联接，并且
-所述第一输出轴和所述第二输出轴(8、9)分别通过径向轴承(10)相对于所述壳体支承并且通过另外的径向轴承(12)彼此支承。
2.根据权利要求1所述的车桥驱动系统，其中，所述第一转子轴(7)借助两个具有旋转的外环和静止的内环的滚动轴承(5)支承。
3.根据权利要求1或2所述的车桥驱动系统，其中，在所述壳体之中，所述叠加传动装置通过支承盖(4)与所述第一驱动机(1)分离，所述支承盖(4)具有用于支承所述转子轴(7)的其中一个支承部位，并且用于支承所述传动装置输入轴(16)的所述另外的支承部位在所述支承盖(4)上布置在面向所述叠加传动装置的那侧上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的车桥驱动系统，其中，
-所述叠加传动装置包括第一和第二行星齿轮组(13、14)，
-所述第二行星齿轮组(14)具有输出轴，所述输出轴与所述分动器的输入轴抗相对转动地联接，
-所述车桥驱动系统包括换挡执行机构(15)，所述传动装置输入轴(16)能够借助所述换挡执行机构可选地与所述第二行星齿轮组(14)直接地作用连接或通过所述第一行星齿轮组(13)与所述第二行星齿轮组(14)间接地作用连接，
-其中，所述第一行星齿轮组(13)的行星齿轮架(30)和所述第二行星齿轮组(14)的太阳轮(20)在径向上朝所述传动装置输入轴(16)地支承。
5.根据权利要求4所述的车桥驱动系统，其具有用于径向支承所述行星齿轮架(30)的第一向心推力球轴承(47)和用于径向支承所述太阳轮(20)的第二向心推力球轴承(48)，其中，两个向心推力球轴承(47、48)是在轴向上预紧的。
6.根据上述权利要求中任一项所述的车桥驱动系统，
-具有用于将由所述第一驱动机(1)引入的转矩有针对性地分配到所述输出轴(8、9)上的转矩矢量单元，
-其中，所述转矩矢量单元具有第二驱动机(38)以及带有第三和第四行星齿轮组(36、37)的行星齿轮传动机构，
-其中，所述第三行星齿轮组(36)的太阳轮(42)与所述壳体固定地连接，并且
-所述第四行星齿轮组(37)的太阳轮(41)以能转动的方式径向地支承在所述第三行星齿轮组(36)的静止的太阳轮轴上。
7.根据权利要求6所述的车桥驱动系统，其中，
-所述分动器(31)构造为行星齿轮差速器，
-所述行星齿轮差速器的行星齿轮架(33)与所述第一输出轴(8)抗相对转动地连接并且所述行星齿轮差速器的太阳轮(34)与所述第二输出轴(9)抗相对转动地连接，并且其中，
-所述第二驱动机(38)通过圆柱齿轮级(40)与所述第四行星齿轮组(37)的太阳轮(41)处于作用连接，并且所述第四行星齿轮组的齿圈与所述行星齿轮差速器的行星齿轮架(33)抗相对转动地连接。
8.根据权利要求7所述的车桥驱动系统，其中，所述第二驱动机(38)具有与所述第一驱动机(1)的第一转子轴(7)的轴线平行地定向的第二转子轴(39)，其中，所述第二转子轴(39)借助两个在轴向上预紧的滚动轴承，尤其是深沟球轴承(46)支承。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的车桥驱动系统，其中，包括所述叠加传动装置、所述分动器(31)和所述转矩矢量单元的行星齿轮传动机构的整个传动装置单元在轴向上借助全部具有相同分度圆的轴向轴承(44、45)预加应力，其中，所述传动装置单元从轴向方向上来看夹持在所述第一驱动机与所述第二驱动机(1、38)之间。
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