CN107428233A - 用于机动车辆的电动车桥驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的电动车桥驱动装置(1)。该车桥驱动装置(1)具有：带两个挡位的变速器安排、用于驱动该机动车辆的车桥的两个输出轴(21、22)的电动机器(2)、可以借助于该电动机器(2)被驱动的用于驱动中间轴(8)和行星齿轮机构(10)的行星架(9)的第一正齿轮级(5)，该行星架(9)固定地连接至中间轴(8)并且接收行星齿轮(11、12)；并且具有该行星齿轮机构(10)的用于驱动第二正齿轮级(18)的环齿轮(13)、该行星齿轮机构(10)的太阳轮(14)、以及用于对这两个挡位进行换挡的换挡元件(25，29)。第一换挡元件(25)被配置为离合器，该环齿轮(13)与该太阳轮(14)、或该环齿轮(13)与该行星架(9)、或该太阳轮(14)与该行星架(9)可以借助于该离合器通过传递转矩的方式相连接。该太阳轮(14)和该变速器安排的变速器壳体(23)可以固定地连接以便通过第二换挡元件(29)而一起旋转。差速齿轮(20)以传递转矩的方式连接至该第二正齿轮级(18)的输出端，这两个输出轴(21，22)被指派给该差速齿轮(20)的输出端，其中，该差速齿轮机构(20)连接至转矩矢量化单元(31)或差速锁定件(35)。

Description

用于机动车辆的电动车桥驱动装置
本发明涉及一种用于机动车辆的电动车桥驱动装置，该电动车桥驱动装置包括用于驱动该机动车辆的车桥的两个输出轴的电动机器、并且包括两个正齿轮级以及一个行星齿轮机构，其中，该电动车桥驱动装置具有两个挡位，并且该行星齿轮机构在一个挡位中作为一个模块进行转换，并且该行星齿轮机构中的传动比在另一挡位中进行转换。
从DE 10 2013 102 161 A1中已知这样的一种用于机动车辆的电动车桥驱动装置。在这种车桥驱动装置中，第一正齿轮级被设置在电动机器侧，其中，中间轴作为这个正齿轮级的输出端来连接至该行星齿轮机构的行星架。该行星齿轮机构的环齿轮连接至第二正齿轮级的一个正齿轮，该第二正齿轮级的另一个正齿轮经由差速齿轮机构来用于驱动该机动车辆的车桥的两个输出轴。向每个输出轴指派这个车桥的一个车轮(也就是说，行驶车轮)。向该行星齿轮机构指派换挡装置，这些换挡装置允许在承有荷载时进行换挡并且需要行星齿轮机构尤其在机动车辆的第一挡位(其为主挡位)中作为一个模块进行转换，也就是说，该行星齿轮机构作为一个模块而旋转并且不处于动力流中。相反，在第二挡位中(其因此为次挡位)中，在行星齿轮机构中的传动比被转换。
本发明的目的是提出一种在机动车辆的电动车桥驱动装置中的、具有两个正齿轮级和一个行星齿轮机构的替代安排，其具有优化的转矩传递效率。
该目的是通过具有专利权利要求1的特征的电动车桥驱动装置来实现的。
在根据本发明的用于机动车辆的电动车桥驱动装置中，该变速器安排因此具有两个挡位。该车桥驱动装置具有用于驱动该机动车辆的车桥的两个输出轴的电动机器、并且此外具有第一正齿轮级，该第一正齿轮级可以借助于该电动机器被驱动并且旨在用于驱动中间轴和行星齿轮机构的行星架，该行星架固定地连接至该中间轴并且接收行星齿轮。该行星齿轮机构还具有环齿轮和太阳轮。在该车桥驱动装置中，该环齿轮用于驱动第二正齿轮级。
根据本发明的该电动车桥驱动装置还具有用于对这两个挡位进行换挡的换挡元件。这里，第一换挡元件被设计为离合器，该环齿轮与该太阳轮、或该环齿轮与该行星架、或该太阳轮与该行星架可以借助于该离合器通过传递转矩的方式相连接。该太阳轮和该变速器安排的变速器壳体可以借助于第二换挡元件以旋转意义上固定的方式彼此相连接。
此外，在根据本发明的该电动车桥驱动装置中，该第二正齿轮级的输出端以传递转矩的方式连接至差速齿轮机构。这里，该机动车辆的车桥的这两个输出轴被指派在该差速齿轮机构的该输出端中。该差速齿轮机构连接至转矩矢量化单元和/或横向锁定件。这两个驱动轴之间的差速转矩可以通过该转矩矢量化单元产生。该横向锁定件尤其可以通过电子方式被控制，使得可以防止以下情况：该机动车辆的该车桥的具有相对不良抓地的一个车轮自转，并且另一个车轮(和因此作为整体的该车辆)不再获得任何驱动转矩。
具体提供的是，该离合器在第一换挡级中被打开并且在第二换挡级中被关闭，并且该第二换挡元件在该第一换挡级中实现相对于该变速器壳体的固定，并且该固定在该第二换挡级中被取消。
可以通过多种不同的方式来配置该第二换挡元件，以便满足根据本发明的目标。具体地，该第二换挡元件被设计为自由轮、和/或被设计为离合器、尤其爪式离合器、和/或被设计为制动器。
在该第一换挡级(其尤其是该机动车辆的该第一挡位)中，该太阳轮是静止的，其结果是，转矩流从该第一正齿轮级经由该行星架和该环齿轮行进到该第二正齿轮级。在该第二换挡级中(其尤其是该机动车辆的该第二挡位)中，该太阳轮旋转，并且该可换挡的行星齿轮机构在这个挡位中作为一个模块而旋转。在两个换挡级中，这两个正齿轮级因此处于动力流中并且处于运动状态。由于该电动车桥驱动装置可以在两个挡位中运行，因此，该车辆可以在宽的速度范围内纯粹地电动驱动。
在关闭位置中，该离合器优选地以旋转意义上固定的方式使该行星架与该环齿轮彼此连接。
根据结构方面特别有利的构型，提供的是，该离合器以摩擦方式起作用。
可以不同地配置这个行星齿轮机构的行星齿轮组。该行星齿轮组优选地具有双行星。因此，第一行星齿轮和第二行星齿轮被安装在该行星架中，其中，第一行星齿轮仅与该环齿轮和第二行星齿轮相啮合，并且第二行星齿轮仅与该太阳轮和第一行星齿轮相啮合。还可以考虑该行星齿轮组的简单设计，在该设计中，该行星齿轮机构的相应的行星齿轮与该环齿轮和该太阳轮这二者相啮合。
在该电动车桥驱动装置中，优选地提供了自由轮以用于该机动车辆的牵引运行。为了使得该电动车轴驱动装置还可以在超限运行中连接，优选地提供了另外的离合器。这个离合器原则上可以代替该自由轮，并且因此提供该离合器用于与该离合器的换挡相对应的牵引运行以及超限运行。
优选地提供的是，在该第一换挡级中，被设计为离合器的该第二换挡元件是关闭的以用于使该太阳轮相对于该行星齿轮机构的壳体固定，和/或被设计为自由轮的该第二换挡元件使该太阳轮相对于该行星齿轮机构的壳体固定。此外，优选地提供的是，在该第二换挡级中，被设计为离合器的该第二换挡元件是打开的以用于使该太阳轮相对于该行星齿轮机构的壳体固定，和/或被设计为自由轮的该第二换挡元件相对于该壳体释放该太阳轮。这里，术语“另外的离合器”应在非常广泛的意义上进行理解。就其最广的意义，它还是能够制动旋转部分的或在此方面使该旋转部分相对于该壳体固定的制动器。
原则上，当使用自由轮时，其能够与另外的离合器(尤其用于回收的爪式离合器)相结合。
从结构方面来说，尤其是具有有利的转矩传动的在结构上极其紧凑的构型，如果该第二正齿轮级的第一正齿轮与该中间轴同轴安排，这被认为是特别有利的。如果该行星齿轮机构与该中间轴同轴安排，这是特别有利的。此外，如果这两个正齿轮级的轴线与至少一个输出轴的中心轴线还被安排成彼此轴向平行，则这被认为是有利的。
优选地借助于单个致动器对该行星齿轮机构进行换挡。当使用自由轮而并非是另外的离合器时，这可以通过简单的方式来实现这种效果。
该差速齿轮机构优选地被设计为锥齿轮差速器或行星差速器。当使用行星差速器时，其尤其被设计成具有拉维纳(Ravigneaux)型的齿轮组。尤其是当将车桥驱动装置设计成具有横向锁定件时，被设计为锥齿轮差速器的设计是优选的。
具体地，被提供在该电动驱动装置中的该转矩矢量化单元具有至少一个另外的电动机器和至少一个叠加齿轮机构，以便在这两个输出轴之间产生差速转矩。这个转矩矢量化单元优选地由所述的另外的电动机器、叠加齿轮机构、以及行星齿轮组或多个传动比形成齿接级组成。
该差速齿轮机构和/或该转矩矢量化单元或该横向锁定件优选地各自被安排在该变速器安排的变速器壳体的内部或外部。
该锁定差速器可以通过多种方式被激活。因此，尤其借助于致动电机、齿轮机构、和滚珠斜坡通过已知的方式使电动致动成为可能。另一个变体包括以电动液压的方式致动该横向锁定件，具体是借助于致动电机、泵(其可以被实施为具有或不具有压力积蓄器)、阀门、和致动活塞。
根据本发明以及其改进的该电动车桥驱动装置因此具有呈二级至三级传动、尤其是三轴传动的形式的双齿轮传动。该差速齿轮机构优选地被设计为正齿轮级差速器或锥齿轮差速器。最终的驱动装置被实施为具有正齿轮设计。该换挡致动器系统优选地仅由一个致动器形成。
包括其改进的本发明因此提出一种具有转矩矢量化单元和/或横向锁定件的电动的、动力换挡的、双齿轮车桥驱动装置。
本发明的进一步的特征将在从属权利要求、附图以及在附图中复现的示例性实施例的说明中显现，而本发明并不局限于此。
在附图中：
图1以示意图示出了电动车桥驱动装置的驱动部件的基本安排，
图2示出了用于展示根据图1的安排的部件的转速的列线图，
图3针对优选示例性实施例示出了电动车桥驱动装置的驱动部件的示意图，
图4针对另一优选示意性实施例示出了电动车桥驱动装置的驱动部件的示意图，
图5示出了穿过被设计为锁止式差速器的、用于车桥驱动装置的差速器的截面。
具体实施方式
电动车桥驱动装置具体用于乘用车。机动车辆的车桥的两个车轮/行驶车轮是借助于电动车桥驱动装置来驱动的。
图1展示了电动车桥驱动装置1的基本结构。展示了电动机器2(牵引电动机器)及其转子3、以及连接到该转子上的输出轴4。与输出轴相互作用的是正齿轮级5。确切地，正齿轮级5的正齿轮6以在旋转意义上固定的方式连接至输出轴4，其中这个正齿轮6具有相对较小的直径。这个正齿轮级5的正齿轮7与这个正齿轮6相啮合，其中正齿轮7具有相对较大的直径。
正齿轮7以在旋转意义上固定的方式连接至中间轴8。这个中间轴8以在旋转意义上固定的方式连接至行星齿轮机构10的行星架9。该行星架9接收双行星。相应地，第一行星齿轮11和第二行星齿轮12被可旋转地安装在行星架9处。第一行星齿轮11排他地与行星齿轮机构10的环齿轮13相啮合，并且第二行星齿轮12排他地与行星齿轮机构10的太阳轮14啮合。
环齿轮13形成钟形件15的组成部分，该钟形件在内部径向地以在旋转意义上固定的方式连接至与中间轴8同轴安排的空心轴16。空心轴16固定地连接至第二正齿轮级18的正齿轮17。这个正齿轮17具有相对较小的直径并且与第二正齿轮级18的具有相对较大的直径的正齿轮19相啮合。这个正齿轮19用于直接驱动差速齿轮机构20，该差速齿轮机构具体是行星差速器。这个差速齿轮机构20的输出端被指派给机动车辆的车桥的输出轴21、22。正齿轮19的旋转轴线或差速齿轮机构20的中心轴线还构成电动车桥驱动装置1的这两个输出轴21、22的旋转轴线。这里，相应的输出轴21或22用于驱动机动车辆的车桥的(行驶)车轮。因此，输出轴21、22是电动车桥驱动装置的输出轴、或者是用于驱动乘用车的车辆车桥区域的相应车轮/行驶车轮的传动单元的输出轴。
变速器壳体由参考数字23指示。
在下文中，在两个换挡级中展示了用于对行星齿轮机构10进行换挡的部件：
太阳轮14被安装在与中间轴8同轴安排的轴24中、并且固定地连接至所述轴。为了以在旋转意义上固定的方式连接行星齿轮机构10的三个部件(行星架9、环齿轮13、太阳轮14)中的两者，提供了被设计为离合器的第一换挡元件25。
此外，轴24经由被设计为自由轮29的第二换挡元件连接至变速器壳体23。这个自由轮29在电动车桥驱动装置的一个挡位中的牵引运行过程中起作用。
在第一换挡级中，环齿轮13或行星架9与太阳轮14没有彼此联接，由此没有转矩经由离合器传递。在这个第一换挡级中，自由轮29使太阳轮14相对于变速器壳体23固定。相反，在第二换挡级中，环齿轮13或行星架9与太阳轮14彼此联接，由此经由离合器传递了转矩。在这个第二换挡级中，自由轮29相对于变速器壳体23释放太阳轮14。
在第一换挡级中，在此情况下在第一挡位中，离合器25是打开的，并且自由轮29阻挡太阳轮14。在第二换挡级中(也就是说，在第二挡位中)，这个离合器25是关闭的，由此行星齿轮机构10作为一个模块旋转。在这个齿轮级中，由于被指派给传动系的部件的旋转，自由轮29被超越。
电动车桥驱动装置1具有各种不同的球轴承33和滚针轴承34。
电动车桥驱动装置配备有转矩矢量化单元31。该转矩矢量化单元被凸缘连接到变速器壳体23上并且与差速齿轮机构20的输出端相互作用。转矩矢量化单元31优选地由叠加齿轮机构、行星齿轮组或者一个/多个传动比形成齿接级、以及电动机器(也就是说，相对于电动机器2之外的电动机器)组成。转矩矢量化单元31还可以通过任一方式被安排在变速器壳体23内部。
图2在列线图中示出了在机动车辆的第一挡位和第二挡位中的行星架9、环齿轮13、和太阳轮14的旋转速度。这还适用于根据图3和图4的实施例。
图3示出了电动车桥驱动装置的优选示例性实施例。为了简洁起见，使用相同的参考数字来指代与根据图1的基本安排相对应的部分。此外，这同样适用于以下解释的另外的示例性实施例。
在根据图3的示例性实施例中，第一换挡元件25被设计为离合器，该离合器在其关闭位置以传递转矩的方式将行星架9连接至环齿轮13。此外，第二换挡元件29被设计为自由轮。此外，提供了被设计为爪式离合器的另外的离合器30。因此，轴24经由第二换挡元件或自由轮29、以及另外的离合器或爪式离合器30来连接至变速器壳体23。自由轮29在电动车桥驱动装置的一个挡位中的牵引运行过程中起作用。
在第一换挡级中，行星架9与环齿轮13没有彼此联接，由此，没有转矩经由离合器传递。在这个第一换挡级中，自由轮29使太阳轮14相对于变速器壳体23固定。相反，在第二换挡级中，行星架9与环13彼此联接，由此经由离合器传递了转矩。在这个第二换挡级中，自由轮29相对于变速器壳体23释放太阳轮14。
在第一换挡级中，在此情况下在第一挡位中，通过将连接至环齿轮13或行星架9的离合器25的离合器部件26、27分隔开来打开用于联接行星架9和环齿轮13的该离合器，并且自由轮29阻挡太阳轮。在第二换挡级(也就是说，第二挡位)中，这个离合器25是关闭的，由此行星齿轮机构10作为一个模块旋转。在这个齿轮级中，由于被指派给传动系的部件的旋转，自由轮29被超越。
在回收运行中(也就是说，如果转矩经由输出轴21、22被引入差速齿轮机构20中)，爪式离合器30被转换到其关闭位置，由此产生了用于电动机器2的发电机运行目的的非强制性连接。
图4示出了电动车桥驱动装置的驱动部件的另一个基本安排，其中这个基本安排与根据图3的基本安排的不同之处仅在于，提供了横向锁定件35而不是转矩矢量化单元31，该横向锁定件是可电动控制的、并且与差速齿轮机构相互作用。因此，根据图3和图4的图示，差速器可以连接至转矩矢量化单元31或横向锁定件35。差速齿轮机构20和/或转矩矢量化单元31或横向锁定件35可以在各自情况下单独地或一起被安排在变速器壳体23内部或外部。
图5示出了连接至差速齿轮机构20的横向锁定件35的示例性表示。为了简洁起见，使用相同的参考数字来指代与根据图4的构型相对应的部件。
图5展示了差速齿轮机构20的壳体36，正齿轮级18的正齿轮19借助于焊接连接来连接至该壳体。车桥37被安装在壳体36中，该车桥接收差速齿轮机构20的差速器锥齿轮38。这些部件与用于以旋转意义上固定的方式接收输出轴21、22的齿轮39、40相互作用。多板式离合器41被整合在壳体36中。多板式离合器41的内板42以旋转意义上固定的方式被安装在齿轮40中，并且多板式离合器41的外板43以旋转意义上固定的方式被安装在壳体36中。此外，具有致动驱动装置44的致动器28被安装在壳体36中。致动器28是可通过电子方式控制的、并且经由致动驱动装置44来调整用于多板式离合器41的致动元件，其结果是可以通过滑动完全关闭所述离合器。在所展示的电动机变体的情况下，经由滚珠斜坡32来进行这种调整，在致动驱动装置44的作用下，该滚珠斜坡在或多或少的程度上将多板式离合器41的内板和外板42、43按压在一起。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的电动车桥驱动装置(1)，其中，所述驱动装置具有带两个挡位的变速器安排，该电动车桥驱动装置包括电动机器(2)、第一正齿轮级(5)，该电动机器用于驱动该机动车辆的车桥的两个输出轴(21，22)，该第一正齿轮级能够借助于该电动机器(2)被驱动并且旨在用于驱动中间轴(8)和行星齿轮机构(10)的行星架(9)，该行星架固定地连接至该中间轴(8)并且接收行星齿轮(11，12)；并且该电动车桥驱动装置包括该行星齿轮机构(10)的环齿轮(13)、该行星齿轮机构(10)的太阳轮(14)、以及用于对两个挡位进行转换的换挡元件(25、29)，该环齿轮用于驱动第二正齿轮级(18)；其中第一换挡元件(25)被设计为离合器，该环齿轮(13)与该太阳轮(14)、或该环齿轮(13)与该行星架(9)、或该太阳轮(14)与该行星架(9)能够借助于该离合器以传递转矩的方式相连接，并且该太阳轮(14)与该变速器安排的变速器壳体(23)能够借助于第二换挡元件(29)以旋转意义上固定的方式相连接；其中差速齿轮机构(20)以传递转矩的方式连接至该第二正齿轮级(18)的输出端，所述两个输出轴(21，22)被指派给所述差速齿轮机构的输出端，其中该差速齿轮机构(20)被连接至转矩矢量化单元(31)或横向锁定件(35)。
2.如权利要求1所述的电动车桥驱动装置，其中，该离合器(25)在第一换挡级中被打开并且在第二换挡级中被关闭，并且该第二换挡元件(29)在该第一换挡级中实现相对于该变速器壳体(23)的固定，并且该固定在该第二换挡级中被取消。
3.如权利要求1或2所述的电动车桥驱动装置，其中，第一行星齿轮(11)和第二行星齿轮(12)被安装在该行星架(9)中，所述第一行星齿轮(11)仅与该环齿轮(13)和第二行星齿轮(12)相啮合，并且所述第二行星齿轮(12)仅与该太阳轮(14)和第一行星齿轮(11)相啮合。
4.如权利要求1至3之一所述的电动车桥驱动装置，其中，该离合器(25)在其关闭位置中使该行星架(9)与该环齿轮(13)以旋转意义上固定的方式彼此连接。
5.如权利要求1至4之一所述的电动车桥驱动装置，其中，该离合器(25)以摩擦方式起作用。
6.如权利要求1至5之一所述的电动车桥驱动装置，其中，该第二换挡元件(29)被设计为自由轮、和/或被设计为离合器——尤其是爪式离合器——和/或被设计为制动器。
7.如权利要求6所述的电动车桥驱动装置，其中，提供被设计为自由轮的该第二换挡元件(29)以用于该机动车辆的牵引运行，或者提供被设计为离合器的该第二换挡元件(29)以至少用于该机动车辆的超限运行、尤其用于该机动车辆的牵引运行以及超限运行。
8.如权利要求6和7中任一项所述的电动车桥驱动装置，其中，在该第一换挡级中，被设计为离合器的该第二换挡元件(29)是关闭的，以用于使该太阳轮(14)相对于该行星齿轮机构(10)的壳体(23)固定，和/或被设计为自由轮的该第二换挡元件(29)使该太阳轮(14)相对于该行星齿轮机构(10)的壳体(23)固定。
9.如权利要求1至8之一所述的电动车桥驱动装置，其中，在该第二换挡级中，被设计为离合器的该第二换挡元件(29)是打开的，以用于使该太阳轮(14)相对于该行星齿轮机构(10)的壳体(23)固定，和/或被设计为自由轮的该第二换挡元件(29)相对于壳体(23)释放该太阳轮(14)。
10.如权利要求8或9所述的电动车桥驱动装置，其中，被设计为自由轮的该第二换挡元件(29)能够与另外的离合器(30)、尤其爪式离合器(30)相结合以用于回收。
11.如权利要求1至10之一所述的电动车桥驱动装置，其中，该第二正齿轮级(18)的第一正齿轮(17)与该中间轴(8)同轴地安排。
12.如权利要求11所述的电动车桥驱动装置，其中，该行星齿轮机构(10)与该中间轴(8)同轴地安排，并且这两个正齿轮级(5，18)的轴线和至少一个输出轴(21，22)的中心轴线被安排成彼此轴向平行。
13.如权利要求1至12之一所述的电动车桥驱动装置，其中，该差速齿轮机构(20)被设计为锥齿轮差速齿轮机构或行星差速齿轮机构、尤其被设计为具有拉维纳型的齿轮组的行星差速齿轮机构。
14.如权利要求13所述的电动车桥驱动装置，其中，该转矩矢量化单元(31)包括至少一个另外的电动机器和至少一个叠加齿轮机构，以便在这两个输出轴(21，22)之间产生差速转矩。
15.如权利要求1至14之一所述的电动车桥驱动装置，其中，该差速齿轮机构(20)和/或该转矩矢量化单元(31)、或者该差速齿轮机构和/或该横向锁定件(35)各自被安排在该变速器安排的该变速器壳体(23)的内部或外部。
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