CN105715785A - 用于机动车辆的电力驱动装置 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于机动车辆的电力驱动装置(1)，其中能够使用电动机器(2)借助于齿轮机构安排来驱动该机动车辆的车轴(18)的半轴。在这类电力驱动装置中，该电动机器(2)的一个输出轴(4)固持住与两个第二齿轮(7，8)啮合的两个第一齿轮(5，6)，这些第二齿轮安装在一个相对于该输出轴(4)平行地安排的中间轴(9)中；为了实现一种双速换档安排，具有机械锁的一个离合器(13)与相应齿轮对相关联；为了实现差速功能，行星齿轮机构(14，15)的多个环形齿轮(22，23)配备有多个外齿系(24)，并且这些环形齿轮是借助于这些外齿系相联接的。这类电力驱动装置具有还包括差速功能的特别高效的齿轮机构安排。

Description

用于机动车辆的电力驱动装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的电力驱动装置，其中能够使用电动机器借助于齿轮机构安排来驱动机动车辆的车轴的半轴，该车轴具有两个转轮。
背景技术
从WO2014/008897A1中已知这种电力驱动装置。在这一电力驱动装置中，齿轮机构安排具有多个正齿轮级和行星齿轮机构。这些行星齿轮机构的行星架被驱动，并且这些行星齿轮机构的环形齿轮用于输出目的。此外，可以形成差速功能或扭矩矢量分配功能。为此目的，驱动行星齿轮机构的太阳轮。
WO2012/168413A2展示了包括电动机器和齿轮机构安排的电力驱动装置。提供了电动机器与行星齿轮机构行星组的同轴安排，其中借助于这些行星齿轮机构的环形齿轮上的齿轮组实现了差速功能。
发明目的
本发明的目的是开发在引言部分中引用的这类电力驱动装置，从而使得该电力驱动装置具有还包括差速功能的特别高效的齿轮机构安排。
该目的是由根据下述1所述的特征设计的一种电力驱动装置来实现的。下述2-9为本发明的优选实施方案。
1.一种用于机动车辆的电力驱动装置(1)，其中能够使用一个电动机器(2)借助于一个齿轮机构安排来驱动该机动车辆的一个车轴(18)的半轴，该车轴具有两个转轮，其中该电动机器(2)的一个输出轴(4)固持住两个第一齿轮(5，6)，这两个第一齿轮与两个第二齿轮(7，8)啮合，这些第二齿轮安装在一个中间轴(9)中，该中间轴相对于该输出轴(4)平行地安排，其中，为了实现一种双速换档安排，具有机械锁(12)的一个自由轮或一个离合器(13)与相应齿轮对(10或11)相关联，该齿轮对由一个第一齿轮(5或6)和一个第二齿轮(7或8)形成，并且能够借助于该中间轴(9)驱动的两个行星齿轮机构(14，15)是相对于该中间轴(9)同轴安排的，并且借助于该行星齿轮机构(14或15)的一个太阳轮(16)驱动相应的行星齿轮机构(14或15)，并且该相应的行星齿轮机构(14或15)的传动是借助于该行星齿轮机构(14或15)的一个行星架(17)而输出至该半轴，该半轴与所述行星齿轮机构相关联，并且为了实现差速功能，这些行星齿轮机构(14，15)的多个环形齿轮(22，23)配备有多个外齿系(24)，并且这些行星齿轮机构(14，15)的这些环形齿轮(22，23)是通过这些外齿系(24)相联接的。
2.如上述1所述的电力驱动装置，其中具有该机械锁(12)的该自由轮与一个齿轮对(10)相关联，并且该离合器(13)与另一齿轮对(11)相关联，具体而言，具有该机械锁(12)的该自由轮与用于第一档的该齿轮对(10)相关联，并且该离合器(13)与用于第二档的该齿轮对(11)相关联。
3.如上述1所述的电力驱动装置，其中一个离合器(13)是与两个齿轮对(10，11)相关联的。
4.如上述2或3所述的电力驱动装置，其中该离合器(13)是安排在该输出轴(4)与该第一齿轮(5或6)之间。
5.如上述1至4之一所述的电力驱动装置，其中这些环形齿轮(22，23)中的一个第一环形齿轮(22)在所述第一环形齿轮的该外齿系(24)的区域中与一个第三齿轮(25)啮合，其中所述齿轮(25)安装在一个外轴(26)中，该外轴相对于该中间轴(9)平行地安排，并且一个第四齿轮(27)安装在该外轴(26)中，所述第四齿轮与一个第五齿轮(28)啮合，其中该第五齿轮(28)在第二环形齿轮的该外齿系(24)的区域与该第二环形齿轮(23)啮合。
6.如上述5所述的电力驱动装置，其中第三、第四和第五齿轮(25，27，28)与一个外轴(26)的多个安排是以一种分布式方式提供在这两个环形齿轮(22，23)的圆周上的。
7.如上述1至6之一所述的电力驱动装置，其中为了实现扭矩矢量分配功能，这些环形齿轮(22，23)在这些外齿系(24)的区域中相联接，其中可以借助于这些外齿系(24)使用另外一个电动机器(30)来驱动这些环形齿轮(22，23)。
8.如上述7所述的电力驱动装置，其中该另外的电动机器(30)与该外轴(26)相互作用，从而传递扭矩。
9.如上述8所述的电力驱动装置，其中该另外的电动机器(30)借助于一个齿轮机构(32，33)、尤其是借助于一个正齿轮机构(32，33)以一种在旋转意义上固定的方式被连接至该外轴(26)。
在根据本发明的用于机动车辆的电力驱动装置中，能够使用电动机器借助于齿轮机构安排来驱动机动车辆中的车轴的两个转轮的半轴。在该过程中，该电动机器的输出轴固持住与两个第二齿轮啮合的两个第一齿轮。所述第二齿轮安装在一个中间轴中，该中间轴相对于该输出轴平行地安排。为了实现双速换档安排，离合器或具有机械锁的自由轮与相应齿轮对相关联，该齿轮对由一个第一齿轮和一个第二齿轮形成。能够借助于中间轴驱动的两个行星齿轮机构相对于该中间轴同轴安排。相应行星齿轮机构借助于行星齿轮机构的太阳轮来驱动，并且相应行星齿轮机构的传动是借助于行星齿轮机构的行星架而输出至半轴，该半轴与所述行星齿轮机构相关联。为了实现差速功能，这些行星齿轮机构的环形齿轮配备有多个外齿系，并且这些行星齿轮机构的这些环形齿轮是借助于这些外齿系相联接的。因此，行星齿轮机构的环形齿轮不是固定的，而是可旋转的。作为替代方案，提供了附加轴，所述附加轴将两个第二齿轮和另外一个齿轮固持在一起并且相对于中间轴平行地安排，其中该另外的齿轮于是与中间轴的齿轮啮合。
认为有利的是离合器与一对齿轮相关联并且具有机械锁的自由轮与另一对齿轮相关联。具体而言，具有机械锁的自由轮与用于第一档的齿轮对相关联，并且离合器与用于第二档的齿轮对相关联。由于中间轴在第二档比在第一档旋转得更快，因此在第二档下超越了自由轮。
根据替代性的有利构型，提供的是使一个离合器与两对齿轮相关联。在一个齿轮中，一个离合器断开而另一个离合器闭合，而在另一个齿轮中，该另一个离合器断开而最先所述的离合器闭合。
相应离合器优选地安排在输出轴与第一齿轮之间。因此，在输出轴与第一齿轮对之间的、以及对应地在第二对齿轮之间的扭矩传递能以特别简单的方式建立，并且结构支出水平低。
关于差速功能对电力驱动装置的影响，认为特别有利的是这些环形齿轮中的第一环形齿轮在所述第一环形齿轮的外齿系的区域中与第三齿轮啮合，其中所述齿轮安装在一个外轴中，该外轴相对于该中间轴平行地安排，从而使得第四齿轮安装在该外轴中，所述第四齿轮与第五齿轮啮合，其中该第五齿轮在第二环形齿轮的外齿系的区域中与该第二环形齿轮啮合。该第三齿轮和第五齿轮因此朝相反旋转方向旋转。
这些行星齿轮机构的两个环形齿轮能够借助于所述构型以结构上简单的方式相联接。
认为特别有利的是第三、第四和第五齿轮与外轴的多个安排以一种分布式方式提供在这两个环形齿轮的圆周上。这种安排在两个环形齿轮的圆周上的分布以在径向上向外的方式对这些环形齿轮提供了特别有利的支撑。
认为特别有利的是扭矩矢量分配功能还能够使用该电力驱动装置来实现。为此，提供的是使这些环形齿轮在外齿系的区域中联接，其中能够借助于外齿系使用另外一个电动机器来驱动这些环形齿轮。为了实现扭矩矢量分配功能，因此借助于该另外的电动机器将扭矩引入行星齿轮机构的环形齿轮的外齿系中。
认为特别有利的是另外的电动机器与中间轴相互作用从而传递扭矩。具体而言，该另外的电动机器借助于齿轮机构(优选地正齿轮机构)以在旋转意义上固定的方式连接至该中间轴。
因此，通过扭矩被引入第三、第四和第五齿轮和外轴的安排中、尤其是通过扭矩被引入外轴中，差速功能能够以结构上简单的构型扩展至扭矩矢量分配功能。如果第三、第四和第五齿轮和外轴的多个安排提供在两个齿轮的圆周上，则不需要将扭矩矢量分配功能的附加扭矩引入此多个安排中。借助于另外的电动机器将扭矩引入这些安排之一中是足够的。然而，优选地提供了将扭矩引入所有这些安排中。
附图说明
在上述2-9、附图以及对附图中所示的两个示例性实施例的说明中可以收集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示出了第一示例性实施例的电动驱动装置的驱动部件的示意图，
图2是根据图1的细节A的视图，
图3示出了第二示例性实施例的电动驱动装置的驱动部件的示意图，并且
图4示出了根据图3的细节A的视图，
具体实施方式
尤其在轿车中使用该电力驱动装置。使用该电力驱动装置驱动机动车辆的车轴的两个转轮。
图1和图2关于第一示例性实施例展示了电力驱动装置1的基本设计。所述图展示了电动机器2(牵引电动机器)与所述电动机器的转子3以及连接至该转子3上的输出轴4。该输出轴4固持住与两个第二齿轮7、8啮合的两个第一齿轮5、6。这些齿轮7、8安装在中间轴9中，该中间轴相对于该输出轴4平行地安排。以固定方式、因此以专门可旋转的方式安装输出轴4和中间轴9。
为了实现双速换档安排，具有机械锁12的自由轮或离合器13与相应齿轮对10或11相关联，该齿轮对由第一齿轮5或6和第二齿轮7或8形成。确切地，齿轮对10充当电力驱动装置1的第一档，并且具有机械锁12的自由轮与这个齿轮对10中的齿轮7相关联。这个自由轮被锁定在第一档。相比之下，离合器13安排在齿轮对11中的齿轮6与输出轴4之间。输出轴4与齿轮6之间的摩擦连接是通过使离合器13闭合来建立的。齿轮对11与第二档相关联。由于中间轴9在第二档比在第一档旋转得更快，因此超越了具有机械锁12的自由轮。离合器13在第一档下被断开。
因此，借助于齿轮对10或齿轮对11驱动中间轴9。安排在中间轴9的转开端的区域中的两个行星齿轮机构14、15是通过中间轴9来驱动的。这些行星齿轮机构14、15相对于中间轴9同轴安排。相应行星齿轮机构14或15是通过太阳轮16来驱动的。相应行星齿轮机构14或15的传动是借助于行星齿轮机构14或15的行星架17而输出至半轴，该半轴与所述行星齿轮机构相关联。轿车的两个半轴的轴线由参考数字18标识，这两个半轴朝相反方向被引出行星齿轮机构14、15。每个半轴将转轮固持在机动车辆的车轴区域中。两个箭头19、20展示了转矩从行星齿轮机构14、15至这些转轮的输出线路。参考数字21标识了安装在这些行星齿轮机构14、15的行星架17中的行星齿轮。
相应行星齿轮机构14或15的环形齿轮22或23相对于中间轴9同轴安排。相应环形齿轮23或24在外部在径向上配备有外齿系24。行星齿轮机构14、15的这些环形齿轮是借助于这些环形齿轮22、23的这些外齿系24相联接的，以便至少实现电力驱动装置1的齿轮机构安排的差速功能。
环形齿轮22在所述环形齿轮的外齿系24的区域中与齿轮25啮合。所述齿轮安装在外轴26中，该外轴相对于该中间轴9平行地安排。齿轮25以固定方式连接至所述外轴26。外轴26是专门可旋转的。另外的齿轮27安装在外轴26中并且以固定方式连接至外轴26。同样以专门可旋转的方式安装并且能够绕车轴29旋转的齿轮28与所述齿轮27啮合，该车轴关于外轴26平行地安排。齿轮28与环形齿轮23的外齿系24啮合。
借助于所描述的这两个环形齿轮22、23通过所述环形齿轮的外齿系24的这种联接实现了差速功能。由于这些齿轮27和28的相互作用，旋转方向是相反的，这样使得鉴于外轴26的限定的旋转方向，环形齿轮22、23在相反的方向被驱动。
所描述的这个差速功能由扭矩矢量分配功能来加以补充。为此，这些环形齿轮22、23在所述环形齿轮的外齿系24的区域中以所述方式联接，其中能够借助于该外齿系24使用另外一个电动机器30来额外驱动这些环形齿轮22、23。所述电动机器30的输出轴31借助于两个正齿轮级32、33以在旋转意义上固定的方式连接至外轴26。当运行电动机器30时，扭矩因此借助于所述电动机器被引入外轴26，并且借助于外轴26被引入环形齿轮22和23并且因此被引入行星齿轮机构14、15，并且借助于所述行星齿轮机构的行星架17从所述行星齿轮机构传递至车轴18。
如果在电力驱动装置中仅实现差速功能，并且因此没有实现扭矩矢量分配功能，则电力驱动装置以省去图1中的虚线框34内所展示的部件的方式被构型。在这种情况下并且原则上，认为有利的是以一种分布在两个环形齿轮的圆周上的方式提供齿轮25、27、28与外轴26的多个安排。在图2中展示了根据图1的细节A的视图、行星齿轮机构15的区域中的安排。相对于彼此各自偏移90°的四个外轴26提供在所述图中，齿轮27、28以在旋转意义上固定的方式连接至所述外轴中的每个轴，其中齿轮27与就其本身而言与环形齿轮23啮合的齿轮28啮合。关于根据图2的细节A的这个视图，所述安排当中的一个安排是借助于电动机器3来驱动的，并且借助于所述一个安排实现扭矩矢量分配功能。未展示另一个行星齿轮机构14的区域中的细节的视图。在所述区域中，这四个安排中的每个安排仅具有一个齿轮25，该齿轮与环形齿轮22啮合，其中四个齿轮25中的每个齿轮能够优选地是通过电动机器30来驱动的。作为替代方案，仅提供了一个带有齿轮25、27和28的外轴26。
多个安排在环形齿轮22、23的圆周上的分布具有以下优点：相应环形齿轮在外部在径向上受到支撑。这对于扭矩引入是有利的。
本发明因此提出了具有差速功能和可选扭矩矢量分配单元、轴向平行设计的可电动力换档的双齿轮最终驱动装置。
因此，借助于具有机械锁12的自由轮和离合器13，电力驱动装置能够动力换档。优选地仅用一个致动器来实现动力换档能力。用于第二档的离合器13优选地被设计成干式离合器，具有阻力损失低和效率度高的优点。而且，用于第二档的离合器13优选是正常闭合的离合器。
在第一档和在第二档，其中第二档优选地是主档位，优选地在该档位驱动车辆，在功率流中仅具有两个齿系级，尤其是正齿轮级和行星齿轮机构级。这引起低损失水平和高效率度。
产生良好的故障安全行为，因为具有机械锁12的自由轮在第一档是有效的，并且优选地以摩擦方式起作用的正常闭合的离合器13被提供用于第二档。而且，仅需要两个主齿轮组总成，尤其是齿轮机构输入轴总成和齿轮机构输出轴总成。
最终驱动装置由两个优选地物理上完全相同的行星组：行星齿轮机构14和15形成，因此在两条功率路径之间分割驱动功率，这在最终驱动装置的区域中引起可能的大扭矩。就直径而言，这允许紧凑的行星组结构、和因此有利的包装。大量完全相同的零件的使用导致成本降低。
仅结合可选的爪形离合器才可能在第一档回收；在第二档也可能回收，其中，如所展示的，所述第二档优选地是主档位。根据图3和图4的第二示例性实施例与根据图1和图2的示例性实施例不同之处仅在于，提供了与第二齿轮对11的区域中的离合器13相对应的另外一个离合器13，代替第一齿轮对10的区域中的具有机械锁12的自由轮。在第一档，第一齿轮对10的离合器13闭合，而齿轮对11的离合器13断开，然而在第二档，齿轮对10的离合器13断开，而齿轮对11的离合器13闭合。除了这个不同点以外，两个实施例起作用的方式完全相同。
在根据图3和图4的示例性实施例中，借助于双离合器(因此是两个离合器13)来执行动力换档能力。可以用两个致动器形成所述动力换档能力。离合器13优选地被设计成干式离合器，这引起低阻力损失高效率度。用于第二档的离合器优选地是正常闭合的离合器；用于第一档的离合器优选地是正常断开的离合器。
在第一档和在第二档(其中第二档优选地是主档位)，在功率流中仅具有两个齿系级，这导致低损失水平和高效率度。由于用于第一档的正常断开的离合器和用于第二档的正常闭合的离合器，因此产生良好的故障安全行为，该正常断开的离合器优选地是摩擦式的，该正常闭合的离合器同样优选地是摩擦式的。
在本实施例中也仅需要两个主齿轮组总成。最终驱动装置同样由两个优选地物理上完全相同的行星组形成。在该最终驱动装置的区域中，在两条功率路径之间分配扭矩。在第一档和在优选地形成主档位的第二档，回收是有可能的。

Claims (9)

1.一种用于机动车辆的电力驱动装置(1)，其中能够使用一个电动机器(2)借助于一个齿轮机构安排来驱动该机动车辆的一个车轴(18)的半轴，该车轴具有两个转轮，其特征在于，该电动机器(2)的一个输出轴(4)固持住两个第一齿轮(5，6)，这两个第一齿轮与两个第二齿轮(7，8)啮合，这些第二齿轮安装在一个中间轴(9)中，该中间轴相对于该输出轴(4)平行地安排，其中，为了实现一种双速换档安排，具有机械锁(12)的一个自由轮或一个离合器(13)与相应齿轮对(10或11)相关联，该齿轮对由一个第一齿轮(5或6)和一个第二齿轮(7或8)形成，并且能够借助于该中间轴(9)驱动的两个行星齿轮机构(14，15)是相对于该中间轴(9)同轴安排的，并且借助于该行星齿轮机构(14或15)的一个太阳轮(16)驱动相应的行星齿轮机构(14或15)，并且该相应的行星齿轮机构(14或15)的传动是借助于该行星齿轮机构(14或15)的一个行星架(17)而输出至该半轴，该半轴与所述行星齿轮机构相关联，并且为了实现差速功能，这些行星齿轮机构(14，15)的多个环形齿轮(22，23)配备有多个外齿系(24)，并且这些行星齿轮机构(14，15)的这些环形齿轮(22，23)是通过这些外齿系(24)相联接的。
2.如权利要求1所述的电力驱动装置，其特征在于，具有该机械锁(12)的该自由轮与一个齿轮对(10)相关联，并且该离合器(13)与另一齿轮对(11)相关联，具体而言，具有该机械锁(12)的该自由轮与用于第一档的该齿轮对(10)相关联，并且该离合器(13)与用于第二档的该齿轮对(11)相关联。
3.如权利要求1所述的电力驱动装置，其特征在于，一个离合器(13)是与两个齿轮对(10，11)相关联的。
4.如权利要求2或3所述的电力驱动装置，其特征在于，该离合器(13)是安排在该输出轴(4)与该第一齿轮(5或6)之间。
5.如权利要求1至3之一所述的电力驱动装置，其特征在于，这些环形齿轮(22，23)中的一个第一环形齿轮(22)在所述第一环形齿轮的该外齿系(24)的区域中与一个第三齿轮(25)啮合，其中所述齿轮(25)安装在一个外轴(26)中，该外轴相对于该中间轴(9)平行地安排，并且一个第四齿轮(27)安装在该外轴(26)中，所述第四齿轮与一个第五齿轮(28)啮合，其中该第五齿轮(28)在第二环形齿轮的该外齿系(24)的区域与该第二环形齿轮(23)啮合。
6.如权利要求5所述的电力驱动装置，其特征在于，第三、第四和第五齿轮(25，27，28)与一个外轴(26)的多个安排是以一种分布式方式提供在这两个环形齿轮(22，23)的圆周上的。
7.如权利要求1至3之一所述的电力驱动装置，其特征在于，为了实现扭矩矢量分配功能，这些环形齿轮(22，23)在这些外齿系(24)的区域中相联接，其中可以借助于这些外齿系(24)使用另外一个电动机器(30)来驱动这些环形齿轮(22，23)。
8.如权利要求7所述的电力驱动装置，其特征在于，该另外的电动机器(30)与该外轴(26)相互作用，从而传递扭矩。
9.如权利要求8所述的电力驱动装置，其特征在于，该另外的电动机器(30)借助于一个齿轮机构(32，33)、尤其是借助于一个正齿轮机构(32，33)以一种在旋转意义上固定的方式被连接至该外轴(26)。
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