CN105620260A - 用于机动车辆的电力车桥驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的电力车桥驱动器(1)，该电力车桥驱动器具有一个电机(2)以及一个正齿轮单元(5)，该电机用于驱动该机动车辆的车桥(13)的至少一个输出轴(15，16)。在一种这样的桥驱动器的情况下，根据本发明提出，该电力车桥驱动器(1)具有两个档位，其中借助于该电机(2)通过两个正齿轮级(6，7)能够驱动一个行星齿轮单元(14)，以及能够在两个档位之间切换该行星齿轮单元(14)，其中，在该第一档位中在该行星齿轮单元(14)中切换传动比，并且在该第二档位中该行星齿轮单元(14)切换为模块。

Description

用于机动车辆的电力车桥驱动器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的电力车桥驱动器，该电力车桥驱动器具有一个电机以及一个正齿轮单元，该电机用于驱动该机动车辆的车桥的至少一个输出轴。
背景技术
一种此类的电力车桥驱动器例如是从WO2011/076542A1已知的。该电力车桥驱动器具有一个电机，该电机的输出轴平行于该机动车辆的车桥延伸。该电机的扭矩通过一个在上游连接的、呈单级正齿轮单元形式的变速档应用到安排在该车桥上的一个差速器。额外地设置一个扭矩矢量化单元，该扭矩矢量化单元作用于一个中间传动级(Vorgelegestufe)，使得这些扭矩在该车桥内能够分配到单独的车轮上。该中间传动级由两个相同尺寸的、并联连接的、功率分流的行星齿轮单元组成。这些扭矩到单独车轮上的分配可以无级地通过该扭矩矢量化单元的一个电机的扭矩来调节。一个负载均衡的、呈行星齿轮单元形式的变速档作为活动档连接在这些功率分流的行星齿轮单元的下游，以便合并通过这些功率分流的行星齿轮单元分配的扭矩流来用于输出。
发明内容
本发明的目的在于以这样的方式改进用于开头所述类型的机动车辆的电力车桥驱动器，使得机动车辆能够在宽的速度范围上、能够在该桥驱动器的最优效率的情况下被纯粹地电气驱动。
这一目的是由根据下述1的这些特征所形成的一种电力车桥驱动器来实现的。下述2-15提供本发明的优选实施方案。
1.用于机动车辆的电力车桥驱动器(1)，该电力车桥驱动器具有一个电机(2)以及一个正齿轮单元(5)，该电机用于驱动该机动车辆的车桥(13)的至少一个输出轴(15，16)，其中该电力车桥驱动器(1)具有两个档位，其中借助于该电机(2)通过两个正齿轮级(6，7)能够驱动一个行星齿轮单元(14)，并且该行星齿轮单元(14)能够在两个档位之间切换，其中在该第一档位中，在该行星齿轮单元(14)中切换传动比；并且在该第二档位中，该行星齿轮单元(14)切换为模块。
2.根据上述1所述的电力车桥驱动器，其中该行星齿轮单元(14)的中心轴(13)相对于至少一个输出轴(15，16)的中心轴(13)同轴地安排。
3.根据上述1或2所述的电力车桥驱动器，其中该正齿轮单元(5)的一个输出齿轮(12)与该行星齿轮单元(14)的一个环齿轮(17)连接。
4.根据上述3所述的电力车桥驱动器，其中支承在一个行星齿轮架(18)中的该行星齿轮单元(14)的行星齿轮(19)与该环齿轮(17)和该行星齿轮单元(14)的一个太阳轮(20)啮合，其中，借助于形成该行星齿轮单元(14)的输出端的行星齿轮架(18)能够驱动至少一个输出轴(15，16)。
5.根据上述4所述的电力车桥驱动器，其中在该第一档位中用于阻挡该太阳轮(20)的一个制动器(21)关闭，并且用于联接太阳轮(20)和环齿轮(17)的一个离合器(22)打开。
6.根据上述4或5所述的电力车桥驱动器，其中在该第二档位中用于阻挡该太阳轮(20)的一个制动器(21)打开，并且用于联接太阳轮(20)和环齿轮(17)的一个离合器(22)关闭。
7.根据上述4所述的电力车桥驱动器，其中在该第一档位中，一个自由轮(30)阻挡该太阳轮(20)，并且用于联接太阳轮(20)和环齿轮(17)的一个离合器(22)打开。
8.根据上述4或7所述的电力车桥驱动器，其中在该第二档位中，一个自由轮(30)释放该太阳轮(20)，并且用于联接太阳轮(20)与环齿轮(17)的一个离合器(22)关闭。
9.根据上述7或8所述的电力车桥驱动器，其中该自由轮(30)能够与一个离合器、尤其一个爪形离合器组合以用于能量回收。
10.根据上述7至9之一所述的电力车桥驱动器，其中该行星齿轮单元(14)借助于一个单个的致动器进行切换。
11.根据上述1至10之一所述的电力车桥驱动器，其中通过该行星齿轮单元(14)的输出端(18)能够驱动一个行星齿轮差速器(23)，该行星齿轮差速器的输出端(25)配属有两个输出轴(15，16)，尤其该行星齿轮差速器(23)形成为带有拉维尼奥套件的行星齿轮差速器(23)。
12.根据上述1至11之一所述的电力车桥驱动器，其中提供一个扭矩矢量化单元(26)。
13.根据上述12所述的电力车桥驱动器，其中该扭矩矢量化单元(26)具有另一个电机(27)和一个叠加齿轮单元(28)，以用于在两个输出轴(15，16)之间生产差动转矩。
14.根据上述13所述的电力车桥驱动器，其中该扭矩矢量化单元(26)具有一个传动级(29)，该传动级安排在该另一个电机(27)与该叠加齿轮单元(28)之间。
15.根据上述2至14之一所述的电力车桥驱动器，其中该行星齿轮单元(14)的中心轴(13)相对于该行星齿轮差速器(23)和/或该叠加齿轮单元(28)和/或该传动比级(29)和/或该另一个电机(27)的相应中心轴(13)同轴地安排。
在根据本发明的电力车桥驱动器的情况下提供的是：该电力车桥驱动器具有两个档位，其中借助于该电机通过该正齿轮单元的两个正齿轮级能够驱动一个行星齿轮单元，以及能够在两个档位之间切换该行星齿轮单元，其中在该第一档位中在该行星齿轮单元中切换(geschaltet)传动比，并且在该第二档位中该行星齿轮单元切换为模块。
在该第二档位中(该第二档位尤其是主要档位)，仅这两个正齿轮级处于功率流和运动中。该可切换的行星齿轮组在模块中旋转。由此可以实现效率优势。由于该电力车桥驱动器能够在两个档位中运行，可以在宽的速度范围上纯粹地电气驱动该机动车辆。
当该行星齿轮单元的中心轴相对于至少一个输出轴的中心轴同轴地安排时，尤其就结构紧凑的安排而言是有利的。
该电机因此通过一个中间轴驱动至少一个输出轴。至少一个输出轴用于驱动该车桥的一个或多个车轮。优选地提供两个输出轴，这些输出轴能够借助于该电机驱动。该电机因此用于驱动该车桥的这两个车轮，这两个车轮相应地配属于一个输出轴。
被认为是特别有利的是，该正齿轮单元的一个输出齿轮与该行星齿轮单元的一个环齿轮连接。在该设计的改进方案中尤其提供的是，支承在一个行星齿轮架中的该行星齿轮单元的行星齿轮与该环齿轮和该行星齿轮单元的一个太阳轮啮合，其中借助于形成该行星齿轮单元的输出端的行星齿轮架能够驱动至少一个输出轴。
该行星齿轮单元的设计，尤其该行星齿轮单元到该正齿轮单元和到该至少一个输出轴的所述连接能够实现这些单独档位的切换状态，这保证非常好的故障安全行为。在第一个优选的变体的情况下提供的是：在该第一档位中用于阻挡该太阳轮的一个制动器关闭，并且用于联接太阳轮和环齿轮的一个离合器打开。在一个第二档位中在此尤其提供的是：用于阻挡该太阳轮的一个制动器打开，并且用于联接太阳轮和环齿轮的一个离合器关闭。优选地一个常开型制动器用于该第一档位，并且一个常闭型离合器用于该第二档位，其中该常闭型离合器优选地是力配合有效的。在第二个优选变体的情况下提供的是：在一个第一档位中一个自由轮阻挡该太阳轮，并且用于联接太阳轮和环齿轮的一个离合器打开。在该第二档位中尤其一个自由轮释放该太阳轮，并且用于联接太阳轮与环齿轮的一个离合器关闭。因此，在该变体中，提供用于该第一档位的一个自由轮和用于该第二档位的一个常闭型离合器、优选一个以力配合作用的离合器。
该制动器/离合器实施为干式制动器/离合器，这确保很少的阻力损耗并因此产生高的效率。可替代地，该制动器/离合器实施为湿式制动器/离合器，这使高性能成为可能。
因此，该电力车桥驱动器借助于离合器和制动器或自由轮是负载可切换的(lastschaltbar)。该负载可切换性在离合器和自由轮优选只与一个致动器的组合的情况下进行。在制动器和离合器或多个离合器的组合的情况下优选提供两个致动器用于该离合器或这些离合器和该制动器。
在使用该制动器和该离合器的该第一变体的情况下，在该第一和该第二档位中的能量回收(Rekuperation)均是可行的。在该第二变体的情况下，因为使用了一个自由轮，能量回收只在该第二档位中是可行的。当与任选的离合器(尤其爪形离合器)组合时，在该第一档位中这样的能量回收才是可行的。
根据本发明的一个特别的改进方案提供的是：通过该行星齿轮单元的输出端能够驱动一个行星齿轮差速器，该行星齿轮差速器的输出端配属有两个输出轴。该行星齿轮差速器尤其形成为带有拉维尼奥套件(Ravigneaux-Satz)的行星齿轮差速器。
另外，能够在该电力车桥驱动器中提供一个扭矩矢量化单元。该扭矩矢量化单元尤其具有另一个电机和一个叠加齿轮单元，以用于在这两个输出轴之间生产差动转矩。额外地，该扭矩矢量化单元还具有一个传动级该传动级安排在该另一个电机与该叠加齿轮单元之间。
就该电力车桥驱动器的一个特别紧凑的设计而言，以及就该电力车桥驱动器的用于至少一个输出轴(尤其两个输出轴)的紧凑安排而言，被认为是特别有利的是：该行星齿轮单元的中心轴相对于该行星齿轮差速器和/或该叠加齿轮单元和/或该传动级和/或该另一个电机的相应中心轴同轴地安排。
因此，本发明、包括其改进方案提出一个电气的、负载可切换的、带有任选的扭矩矢量化单元的两档位车桥驱动器。
附图说明
在上述2-15、附图以及对在附图中所表示的优选示例性实施例的说明中可以找到本发明的进一步特征，而本发明并不局限于此。
在附图中：
图1示出了该电力车桥驱动器的驱动部件的用于第一实施例的一个示意性图示，并且
图2示出了该电力车桥驱动器的驱动部件的用于第二实施例的一个示意性图示。
具体实施方式
该电力车桥驱动器尤其使用于轿车的情况下。借助于该电力车桥驱动器驱动该机动车辆的一个车桥的两个车轮。
图1示出了与该第一实施例相关的该电力车桥驱动器1的基本结构。示出一个带有其转子3和与该转子连接的转子轴4的电机2(牵引电机)。所述电机与一个正齿轮单元5相互作用，该正齿轮单元具有两个正齿轮级6和7。该正齿轮级6具有一个小的正齿轮8，该正齿轮与该转子轴4防旋转地连接并且与该正齿轮级6的一个大的正齿轮9啮合。该正齿轮9与一个中间轴10防旋转地连接，该中间轴本身防旋转地接收该正齿轮级7的一个小的正齿轮11。该正齿轮11与该正齿轮级7的一个大的正齿轮12啮合。该正齿轮12在该电机2的运行中围绕一个轴13旋转，该轴同时形成了一个行星齿轮单元14的中心轴，该中心轴借助于该电机2驱动。
该轴13或中心轴13还形成了该电力车桥驱动器1的两个输出轴15、16的转轴，其中该相应的输出轴用于驱动该机动车辆的车桥的一个(转动)轮。因此，这些输出轴是该电力车桥驱动器的输出轴或该齿轮单元的输出轴，以用于在该车桥范围内驱动该轿车的相应的车轮/转动轮。
该行星齿轮单元14具有一个环齿轮17、支承在一个行星齿轮架18中的行星齿轮19和一个太阳轮20。该正齿轮级7的正齿轮12与该环齿轮17连接。这些行星齿轮19与该环齿轮17和该太阳轮20啮合。借助于形成该行星齿轮单元14的输出端的行星齿轮架18，能够用在下文中进行更详细说明的方式方法驱动这些输出轴15和16。
该电力车桥驱动器1具有两个档位。在该第一档位中用于阻挡该太阳轮20的一个制动器21关闭，并且用于联接太阳轮20和环齿轮17的一个离合器22打开。该制动器21和该离合器22通过一个在此未示出的、共同的致动器切换。在该第二档位中用于阻挡该太阳轮20的该制动器21打开，并且用于联接太阳轮20和环齿轮17的该离合器22关闭。由于优选用于第一档位的常开型制动器和优选用于第二档位的以力配合方式作用的常闭型离合器，产生一种良好的故障安全行为。在此，由于基于存在的制动器21或存在的离合器22的防旋转地连接，在该第一和该第二档位中的能量回收是可能的。
该太阳轮20固定在该第一档位中，使得该转矩流从由正齿轮12和环齿轮17形成的单元经由这些行星齿轮19流入该行星齿轮架18并且从那里流入这些输出轴15、16。与此相反，在主要使用的该第二档位中，该行星齿轮单元14切换为模块。因此，在该功率流中只安排这两个齿轮级，相应地这两个正齿轮级6、7。在该第一档位中，通过在离合器22打开的情况下使用制动器21实现在该行星齿轮单元14中的传动。
通过该行星齿轮单元14的输出端(具体为该行星齿轮架18)能够驱动一个行星齿轮差速器23(具体为该行星齿轮差速器23的一个环齿轮24)。该行星齿轮差速器23的输出端25配属有两个输出轴15、16。该行星齿轮差速器23形成为带有拉维尼奥套件的行星齿轮差速器。
此外，该电力车桥驱动器1尤其任选地具有一个扭矩矢量化单元26。该扭矩矢量化单元具有另一个电机27和一个叠加齿轮单元28，以用于在两个输出轴15、16之间生产差动转矩。此外，该扭矩矢量化单元26在该电机27与该叠加齿轮单元28之间具有一个传动级29。
该行星齿轮单元14的轴或中心轴13被布置为相对于电机27、叠加齿轮单元28和传动比级29的同样用附图标记13标示的中心轴同轴地安排。
根据图2的实施例与根据图1的实施例的区别仅在于取代该制动器21提供了一个自由轮30。在该第一档位中该自由轮30阻挡该太阳轮20，并且用于联接太阳轮20和环齿轮17的该离合器22打开。在该第二档位中该自由轮30释放该太阳轮20，并且用于联接太阳轮20与环齿轮17的该离合器22关闭。在用于该第一档位的自由轮的情况下和用于该第二档位的一个常闭型离合器的情况下、优选一个力配合的离合器的情况下，在该变体中产生一种特别好的故障安全行为。在该变体中，在该第二档位中的能量回收是可行的。只有当与一个任选的离合器(尤其爪形离合器)进行组合时，在该第一档位中的能量回收才是可行的。
此外，在该根据图2的实施例中使用与根据图1、用于对应部件的相同的附图标记。

Claims (15)

1.用于机动车辆的电力车桥驱动器(1)，该电力车桥驱动器具有一个电机(2)以及一个正齿轮单元(5)，该电机用于驱动该机动车辆的车桥(13)的至少一个输出轴(15，16)，其特征在于，该电力车桥驱动器(1)具有两个档位，其中借助于该电机(2)通过两个正齿轮级(6，7)能够驱动一个行星齿轮单元(14)，并且该行星齿轮单元(14)能够在两个档位之间切换，其中在该第一档位中，在该行星齿轮单元(14)中切换传动比；并且在该第二档位中，该行星齿轮单元(14)切换为模块。
2.根据权利要求1所述的电力车桥驱动器，其特征在于，该行星齿轮单元(14)的中心轴(13)相对于至少一个输出轴(15，16)的中心轴(13)同轴地安排。
3.根据权利要求1或2所述的电力车桥驱动器，其特征在于，该正齿轮单元(5)的一个输出齿轮(12)与该行星齿轮单元(14)的一个环齿轮(17)连接。
4.根据权利要求3所述的电力车桥驱动器，其特征在于，支承在一个行星齿轮架(18)中的该行星齿轮单元(14)的行星齿轮(19)与该环齿轮(17)和该行星齿轮单元(14)的一个太阳轮(20)啮合，其中，借助于形成该行星齿轮单元(14)的输出端的行星齿轮架(18)能够驱动至少一个输出轴(15，16)。
5.根据权利要求4所述的电力车桥驱动器，其特征在于，在该第一档位中用于阻挡该太阳轮(20)的一个制动器(21)关闭，并且用于联接太阳轮(20)和环齿轮(17)的一个离合器(22)打开。
6.根据权利要求4或5所述的电力车桥驱动器，其特征在于，在该第二档位中用于阻挡该太阳轮(20)的一个制动器(21)打开，并且用于联接太阳轮(20)和环齿轮(17)的一个离合器(22)关闭。
7.根据权利要求4所述的电力车桥驱动器，其特征在于，在该第一档位中，一个自由轮(30)阻挡该太阳轮(20)，并且用于联接太阳轮(20)和环齿轮(17)的一个离合器(22)打开。
8.根据权利要求4所述的电力车桥驱动器，其特征在于，在该第二档位中，一个自由轮(30)释放该太阳轮(20)，并且用于联接太阳轮(20)与环齿轮(17)的一个离合器(22)关闭。
9.根据权利要求7或8所述的电力车桥驱动器，其特征在于，该自由轮(30)能够与一个离合器、尤其一个爪形离合器组合以用于能量回收。
10.根据权利要求7或8所述的电力车桥驱动器，其特征在于，该行星齿轮单元(14)借助于一个单个的致动器进行切换。
11.根据权利要求1或2所述的电力车桥驱动器，其特征在于，通过该行星齿轮单元(14)的输出端(18)能够驱动一个行星齿轮差速器(23)，该行星齿轮差速器的输出端(25)配属有两个输出轴(15，16)，尤其该行星齿轮差速器(23)形成为带有拉维尼奥套件的行星齿轮差速器(23)。
12.根据权利要求1或2所述的电力车桥驱动器，其特征在于，提供一个扭矩矢量化单元(26)。
13.根据权利要求12所述的电力车桥驱动器，其特征在于，该扭矩矢量化单元(26)具有另一个电机(27)和一个叠加齿轮单元(28)，以用于在两个输出轴(15，16)之间生产差动转矩。
14.根据权利要求13所述的电力车桥驱动器，其特征在于，该扭矩矢量化单元(26)具有一个传动级(29)，该传动级安排在该另一个电机(27)与该叠加齿轮单元(28)之间。
15.根据权利要求14所述的电力车桥驱动器，其特征在于，该行星齿轮单元(14)的中心轴(13)相对于该行星齿轮差速器(23)和/或该叠加齿轮单元(28)和/或该传动比级(29)和/或该另一个电机(27)的相应中心轴(13)同轴地安排。
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