CN109301989A - 包括高速转动的电动马达和齿轮变速器的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括高速转动的电动马达和齿轮变速器的驱动装置，齿轮变速器与电动马达耦联，齿轮变速器用于将由电动马达产生的输入转速减速至更慢的输出转速，其中齿轮变速器的与电动马达同轴地耦联的驱动轴通过至少一个第一滚动轴承部位和与第一滚动轴承部位轴向地间隔开地布置的第二滚动轴承部位支承在变速器壳体中，其中为了支承具有在10000转/分钟以上的最大转速的驱动轴，滚动轴承部位分别设有至少一个斜球轴承，滚动轴承部位以如下方式定位在变速器壳体中，使滚动轴承部位的斜球轴承接纳相反地朝各自的轴端部指向的轴向力。

Description

包括高速转动的电动马达和齿轮变速器的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种包括高速转动的电动马达和齿轮变速器的驱动装置，齿轮变速器与电动马达耦联，齿轮变速器用于将由电动马达产生的输入转速n_E减速至更慢的输出转速n_A，其中齿轮变速器的与电动马达同轴地耦联的驱动轴通过至少一个第一滚动轴承部位和与第一滚动轴承部位轴向地间隔开地布置的第二滚动轴承部位支承在变速器壳体中。

背景技术

本发明的使用领域尤其是延伸到机动车技术。在机动车和商用车中的驱动系的电气化的过程中，更多地使用具有在10000转/分钟以上的转速的电动马达。电动马达通常直接驱动变速器，变速器改变由电动马达提供的转速和转矩。大多构造为齿轮变速器的变速器的与马达轴通常同步运行的驱动轴以在此感兴趣的结构形式支承在变速器壳体中。

由DE 10 201 101 5085A1得到了一种驱动装置，其由电动马达和与之耦联的齿轮变速器构成。在此公开的驱动装置优选设置用于车辆，例如用于混合运行的私家车。电动马达具有转子轴，转子轴旋转地支承在电动马达壳体中。齿轮变速器具有变速器输入侧的驱动轴，其可转动地支承在变速器壳体中。在此，变速器输入侧的驱动轴同轴于转子轴布置。变速器输入侧的驱动轴利用端侧的端部插入转子轴侧面的端侧的相对应的凹部中，并且通过挤压配合紧固在那里。变速器壳体在端侧通过螺栓连接能松开地紧固在电动马达壳体上。由转子轴和变速器输入侧的驱动轴构成的彼此同轴地布置的配对件的支承通过总共三个滚动轴承部位实现。第一滚动轴承部位布置在电动马达壳体中的转子轴的远端的端部的区域中。变速器输入侧的驱动轴的远端的端部通过滚动轴承部位转动支承在变速器壳体中。在它们之间的滚动轴承部位配属于电动马达壳体和变速器壳体，并且支承转子轴和变速器输入侧的驱动轴的两个相互插入的端部区段。齿轮变速器在此根据蜗杆变速器的类型构造，从而通常很高速转动的电动马达通过蜗杆变速器得到强烈的减速，从而齿轮变速器的变速器输出侧的从动轴比变速器输入侧的驱动轴明显更慢地转动。

所有三个滚动轴承部位在此分别设有深沟球轴承，深沟球轴承首先确保通过深沟球轴承中的每个深沟球轴承径向支承转子轴和与之联接的变速器输入侧的驱动轴以及也确保轴向支承轴组合。

DE 44 36 383A1同样公开了一种具有高速转动的电动马达的驱动装置，其在此在用于机动车的混合驱动装置的范围内使用。电动马达与后置的变速器的变速器输入侧的驱动轴连接，变速器具有输入侧的正齿轮级。具有电动马达和后置的正齿轮级的该驱动装置接到车辆驱动轴的一个端部上，内燃机接到车辆驱动轴的另一端部上。驱动装置也需要变速器输入侧的驱动轴的滚动支承件，滚动支承件在该实施方式中构造为活动的（fliegend）支承件，这是因为正齿轮级的在变速器输入侧的驱动轴上联接的更小的齿轮安置在变速器输入侧的驱动轴的远端的端部的侧面。

EP 965 096 B1公开了一种驱动装置，其中直接法兰安装在缆绳变速器的变速器壳体上的电动马达用作驱动器件。用于驱动缆绳的绳轮的缆绳变速器装备有多个竖直取向的变速器壳体中安置的依次连接的行星级，用于将由电动马达产生的驱动转速减速至针对绳轮的慢的转速。变速器输入侧的驱动轴通过倾斜地啮合的正齿轮级相对于变速器轴线轴错开地布置。变速器输入侧的驱动轴利用在紧固在其上的倾斜地啮合的齿轮的两侧轴向间隔开地布置的滚动轴承部位支承在正齿轮级的变速器壳体中。在该应用情况下，在正齿轮级与电动马达之间还布置有盘式制动器。

在变速器输入侧快速转动的驱动轴通常通过深沟球轴承或圆锥滚子轴承支承在按类属的类型的之前提到的驱动装置中，所述驱动装置的齿轮变速器包含正齿轮级。在此，深沟球轴承通过其轴向的承载能力受限，圆锥滚子轴承通过其允许的转速受限。

发明内容

本发明的任务是以如下方式进一步改进按类属的类型的驱动装置：使高速转动的驱动轴在长的使用寿命上可靠地得到支承。

本发明包括如下技术指导：为了支承具有在10000转/分钟以上的，优选在10000至16000转/分钟之间的最大转速的驱动轴，滚动轴承部位分别设有至少一个斜球轴承，滚动轴承部位以如下方式定位在变速器壳体中，使滚动轴承部位的斜球轴承接纳倾斜啮合部沿两个方向的朝轴端部指向的轴向力。

根据本发明的解决方案的优点基于如下事实：特殊地，具有大于0 º的压力角的斜球轴承提供在同时高的转速的情况下接纳高的轴向力的可能性。在本发明的范围内，利用概念斜球轴承也将所谓的主轴轴承包括在内，其可被视为斜球轴承的特殊结构形式。可利用特殊的滚动支承件获得的高的驱动侧的转速此外提供设计具有高的功率密度的电动马达的优点。作用到滚动轴承部位上的轴向力由驱动侧的变速级的啮合部的倾斜角得到。测定为很大的倾斜角具有特别小噪音地实施变速器的优点。倾斜角越大地测定，那么必须由驱动轴的滚动轴承部位接纳的轴向力然而也越大。利用根据本发明的滚动支承件，这甚至在10000转/分钟以上的转速的情况下，在关于润滑剂输送的同时清楚的费用的情况下是可能的，如试验得出的那样。

按照根据本发明的高转速支承件的优选的实施方式提出的是，一个或两个滚动轴承部位，优选变速器输入侧的滚动轴承部位装备有串联布置的斜球轴承，其接纳沿相同的作用方向的轴向力。这意味着的是，在此的两个斜球轴承沿相同的轴向的作用方向安装。斜球轴承的串联布置能够接纳沿径向和轴向方向的更高的轴承负荷。

此外也可能的是，斜球轴承鉴于两个相邻的和轴向彼此间隔开的滚动轴承部位以所谓的O形布置定位。利用O形布置获得两个轴向彼此间隔开地相邻的滚动轴承部位的最大的跨度。在该情况下，轴承预紧力没有从壳体导入到轴承外圈上，而是从驱动轴导入到两个斜球轴承的各自的轴承内圈上。

优选应该使用至少一个附加的预紧盘，其轴向地贴靠在外置的斜球轴承中的至少一个外置的斜球轴承的外圈上，以便产生轴向地朝变速器内部指向的预紧力。附加地，在轴向指向的力流中，在外圈和变速器壳体之间能够布置有至少一个弹簧，其例如能够构造为至少一个盘形弹簧或弹性体弹簧。由此确保作用到滚动轴承布置上的近似恒定的预紧，从而具有滚动体和轴承内圈的各自的轴承外圈保持在最佳的运行位置中。

要指出的是，在本发明的范围内，齿轮变速器优选构造为多级变速器，并且包括优选能够构造为正齿轮级或行星级的变速级。变速器输入侧的变速级优选倾斜啮合地构造，并且构造为正齿轮级，以便最小化噪音排放。在此，正齿轮级能够包括单独的与驱动轴能松开地连接的倾斜啮合的齿轮。在构造为单个构件的齿轮和驱动轴之间的连接在此能够构造为插塞轮廓连接。由此，特别高要求的、位于穿过变速器的功率流的第一部位上的齿轮在需要时能够以简单的方式更换。

在本发明的范围内也可能的是，变速器输入侧的变速级构造有所谓的活动地支承的驱动轴。在活动地支承的驱动轴中，从动齿轮没有位于优选两个滚动轴承部位之间的区域中，而是位于其外部。

附图说明

另外的改进本发明的措施随后和本发明的优选的实施例的描述一起借助附图详细阐述。其中：

图1示出了驱动装置的示意性的侧视图，驱动装置包括高速转动的电动马达和齿轮变速器；

图2示出了在变速器输入侧的驱动轴的区域中穿过齿轮变速器的横截面图；并且

图3示出了在O形布置中的根据本发明的滚动支承件的另外的实施方式的示意图。

具体实施方式

根据图1，驱动装置基本上由作为车辆驱动装置的高速转动的电动马达1构成，用于将由电动马达产生的输入转速n_E减速至更慢的输出转速n_A的齿轮变速器2直接法兰安装在电动马达上。

齿轮变速器2的在电动马达1上同轴地耦联的驱动轴3通过第一滚动轴承部位4a和与第一滚动轴承部位轴向地间隔开地布置的第二滚动轴承部位4b支承在齿轮变速器2的变速器壳体中。在该实施例中，两个滚动轴承部位4a、4b关闭倾斜地啮合的正齿轮6，其与平行于驱动轴间隔开地布置的传动轴8的同样倾斜地啮合的正齿轮7齿嵌接，并且形成变速器输入侧的变速级9。除了变速器输入侧的倾斜地啮合的变速级9以外，在齿轮变速器2的范围内还能够包含另外的后置的变速级5，这在此仅示意性地示出。

鉴于图2，齿轮变速器2的变速器输入侧的高速转动的驱动轴3通过斜球轴承10a、10a'或10b支承在两个滚动轴承部位4a和4b上。在此，变速器输入侧的滚动轴承部位4a装备有串联布置的斜球轴承10a、10a'，其接纳倾斜地啮合的正齿轮6的轴向力F_A1。与此相对地，在滚动轴承部位4b侧面布置的斜球轴承10b接纳朝配属的轴端部的方向的轴向力F_A2。轴向力F_A1和F_A2的接纳能力由轴承外圈11相对滚动轴承10b的轴承内圈12的造型（示范性地）得到。

在该实施例中，在斜球轴承10b的外圈11上布置有预紧盘13，以便将轴向地朝变速器内部的方向指向的预紧力施加到驱动轴3的滚动支承件上。该预紧力的调节以如下方式变得容易：使变速器壳体14由主壳体部分15和能松开地与之连接的盖部分16构成，其中预紧盘13与盖部分16相邻地布置。因此，能够通过选择预紧盘13的盘厚度来调校预紧力。替代地和/或补充地，在轴向指向的力流中，在外置的斜球支承件10a和10b的外圈11（示范性）与变速器壳体14之间，在两侧布置有弹簧17或18，弹簧在此以弹性体环的形式构造，并且提供恒定的预紧力。在斜球轴承10b的侧面，配属于斜球轴承的弹簧18贴靠在预紧盘13的与斜球轴承10b的外圈11对置的端侧上。

在此，在斜球轴承10a和10b的用于形成两个轴向地彼此间隔开地布置在驱动轴3上的滚动轴承部位4a和4b的布置的图3所示的另外的实施方式中实现O形布置。这意味着的是，通过两个斜球轴承10a和10b的滚动轴承体作为点划线示出的负荷线产生大约O形形状，并且产生高的跨度H（在驱动轴3的对称线上测量）。替选的支承件产生在轴向上节约结构空间的效果，这是因为两个滚动轴承部位4a'和4b'能够更紧密相邻地布置。在滚动轴承部位4a'和4b'的O形布置中，驱动轴3通过轴肩从外部作用到轴承内圈12上，相反地，壳体沿相反的方向作用到轴承外圈上。预紧在滚动支承件的该替选的实施方式中通过拧到驱动轴3的外螺纹上的轴螺母19调节。

本发明并不局限于之前提出的实施例。更确切地说，从中的修改方案也是可想到的，所述修改方案包含在权利要求的保护范围内。因此例如也可能的是，如果滚动支承件的预紧力能够以其他的方式例如通过轴螺母调节，那么取消用于施加预紧力的弹簧并且也放弃可选的预紧盘。

Claims (12)

1.包括高速转动的电动马达（1）和齿轮变速器（2）的驱动装置，齿轮变速器与电动马达耦联，齿轮变速器用于将由电动马达（1）产生的输入转速（n_E）减速至更慢的输出转速（n_A），其中齿轮变速器（2）的与电动马达（1）同轴地耦联的驱动轴（3）通过至少一个第一滚动轴承部位（4a）和与第一滚动轴承部位轴向地间隔开地布置的第二滚动轴承部位（4b）支承在变速器壳体（14）中，其特征在于，为了支承具有在10000转/分钟以上的最大转速的驱动轴（3），滚动轴承部位（4a、4b）分别设有至少一个斜球轴承（10a、10a'；10b），滚动轴承部位以如下方式定位在变速器壳体（14）中，使滚动轴承部位（4a、4b）的斜球轴承（10a、10a'；10b）接纳朝各自的轴端部指向的轴向力（F_A1；F_A2）。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，变速器输入侧的滚动轴承部位（4a）装备有串联布置的斜球轴承（10a、10a'），其接纳沿相同的作用方向的轴向力（F_A1）。

3.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，斜球轴承（10a、10a'；10b）鉴于两个相邻的和轴向彼此间隔开的滚动轴承部位（4a、4b）以O形布置定位，以便获得滚动支承件的最大跨度（H）。

4.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，设置有至少一个预紧盘（13），其轴向地贴靠在外置的斜球轴承（10a、10a'）中的至少一个外置的斜球轴承的外圈（11）上，以便产生轴向地朝变速器内部指向的预紧力。

5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，在轴向指向的力流中，在外圈（11）和变速器壳体（14）之间布置有至少一个弹簧（17；18）。

6.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，至少一个弹簧（17；18）构造为弹性体环或盘形弹簧。

7.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，所述弹簧（17；18）贴靠在预紧盘（13）的与斜球轴承（10a；10b）的轴承外圈（11）对置的端侧上。

8.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述变速器壳体（14）由主壳体部分（15）和能松开地与之连接的盖部分（16）构成，预紧盘（13）与盖部分相邻地布置。

9.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述齿轮变速器（2）构造为多级的变速器，其包括从包括正齿轮级、行星级的组中选出的多个变速级（5、9）。

10.根据权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，变速器输入侧的倾斜啮合的变速级（9）构造为正齿轮级。

11.根据权利要求10所述的驱动装置，其特征在于，所述变速级（9）包括单独的与驱动轴（3）能松开地连接的倾斜啮合的齿轮（6）。

12.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置，其特征在于，变速器输入侧的倾斜啮合的变速级（9）构造有活动地支承的驱动轴（3）。