CN109842240B - 用于机动车的动力设备以及车桥动力设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的动力设备(5)，其具有输出轴(23)和电机(7)，该电机具有定子(8)以及以能围绕转轴(13)相对于定子(8)转动的方式支承的转子(8‘)，该转子通过锥齿轮传动机构(20)与输出轴(23)联接。在此提出，定子(8)的电绕组(10)和/或转子(8‘)的电绕组沿以转轴(13)为基准的轴向方向从线圈架(9)伸出以形成绕组端头(11)，锥齿轮传动机构(20)沿轴向方向观察至少局部地与绕组端头(11)重叠。本发明还涉及一种用于机动车的车桥动力设备(1)。

Description

用于机动车的动力设备以及车桥动力设备
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的动力设备，其具有输出轴和电机，该电机具有定子和以能围绕转轴相对于定子转动的方式支承的转子，该转子通过锥齿轮传动机构与输出轴耦合。本发明还涉及一种用于机动车的车桥动力设备。
背景技术
现有技术中例如已知文献US 1,613,053。其涉及一种具有电机的起动器装置，该电机通过锥齿轮传动机构与另一装置作用连接。
发明内容
本发明的目的是，提供一种动力设备，该动力设备与现有的动力设备相比具有优点，特别是实现了紧凑的结构和/或优异的声学特性和/或对锥齿轮传动机构的至少一个传动机构元件的极好的支承。
本发明提出，定子的电绕组和/或转子的电绕组沿以转轴为基准的轴向方向从线圈架伸出以形成绕组端头，锥齿轮传动机构布置为沿轴向方向观察至少局部地与绕组端头重叠。
动力设备例如是机动车的组成部分。在这种情况下，动力设备用于驱动机动车，即提供旨在驱动机动车的转矩。动力设备具有输出轴，动力设备在该输出轴上提供或能提供驱动转矩。为了提供驱动转矩，动力设备具有电机。
电机优选既可以以电动机的方式运行，也可以以发电机的方式运行。在前者的情况下，向电机输送电能用以提供驱动转矩。驱动转矩可以例如用于使机动车加速或减速。而在以发电机方式运行时，施加在输出轴上的转矩用于提供电能。就是说，输出轴的机械能或动能被转化为电能。
电机具有定子以及转子。转子以能围绕转轴相对于定子转动的方式支承。例如定子和转子布置在电机的公共的电机壳体中，其中定子优选与电机壳体刚性连接，而转子以能转动的方式支承在电机壳体中和/或电机壳体上。
转子与输出轴作用连接，即，特别是永久的作用连接。为此转子通过锥齿轮传动机构与输出轴作用连接。锥齿轮传动机构用于使由电机提供的转矩改变方向。输出轴相应地相对于转轴成角度或甚至相对于转轴斜置/异面。
在前者的情况下，输出轴的转轴——输出轴以能围绕该转轴转动的方式支承——与转子的转轴相交。在斜置的布置结构的情况下，输出轴的转轴和转子的转轴彼此间隔开，即，彼此不相交。锥齿轮传动机构例如具有两个传动机构元件，其中传动机构元件中的第一传动机构元件与转子联接，传动机构元件中的第二传动机构元件与输出轴联接，优选永久地联接。
定子或转子具有线圈架以及电绕组，该电绕组布置在线圈架上。换言之，绕组卷绕在线圈架上，从而绕组优选通过多个线匝多次围绕线圈架。例如线圈架具有多个极靴，该极靴分别被电绕组或电绕组的线匝围绕。当然也可以设有多个电绕组，其中每个绕组都分别被分配给极靴中的至少一个并卷绕在该极靴上。当然，定子和转子也可以都具有以所述方式配设的线圈架。
定子或转子的电绕组沿以转轴为基准的轴向方向从线圈架伸出。该突出部也被称为绕组端头。为了节省空间地设置动力设备，沿轴向方向观察锥齿轮传动机构至少局部地与绕组端头重叠。在此绕组端头优选比锥齿轮传动机构沿径向方向更加靠外。特别优选地提出，绕组端头在周向上至少局部地包围锥齿轮传动机构。例如，在基于转轴的纵向剖面中观察，绕组端头位于锥齿轮传动机构的相对侧上。
在动力设备的这种类型的设计方案中，锥齿轮传动机构比其在动力设备的其它设计方案中显著更加靠近定子或转子，确切地说更靠近定子或转子的线圈架。与其它设计方案相比相应地也减小了轴向方向上的构造空间需求。基于锥齿轮传动机构靠近线圈架的布置结构，还可以实现对锥齿轮传动机构的与转子联接的传动机构元件的极好的支承，其中该联接不通过锥齿轮传动机构实现。
如果转子和定子都分别具有绕组端头，则锥齿轮传动机构沿轴向方向观察优选布置为至少局部地与两个绕组端头重叠。沿轴向方向，转子的绕组端头可以在背离转子的方向上比定子的绕组端头延伸得更短。也就是说，定子的绕组端头沿轴向方向比转子的绕组端头突出。
本发明的另一设计方案提出，锥齿轮传动机构具有至少一个锥齿轮，该至少一个锥齿轮与转轴同轴地布置并沿轴向方向与绕组端头重叠。锥齿轮是锥齿轮传动机构的至少一个传动机构元件。锥齿轮传动机构优选除了所述锥齿轮外，还具有另外的锥齿轮，该另外的锥齿轮与所述锥齿轮啮合、特别是永久地啮合。
锥齿轮与转轴同轴地布置，而该另外的锥齿轮例如与输出轴的转轴同轴地布置。为了节省空间地设计动力设备如此布置锥齿轮，使得该锥齿轮沿轴向方向与绕组端头重叠。以上述方式在此优选提出，绕组端头在周向上至少部分地、优选完全地包围锥齿轮。
在本发明的另一优选的实施形式中可以提出，锥齿轮以不能相对转动的方式与传动轴联接，该传动轴与转子永久地作用连接。换言之，通过传动轴使锥齿轮与转子联接。就是说，传动轴一方面以不能相对转动的方式与锥齿轮联接，另一方面连接在转子上。
传动轴优选与转子同轴地布置，传动轴具有转轴，该转轴与转子的转轴重合。传动轴可以例如直接与转子联接，从而传动轴和转子以转速固定的方式彼此连接并相应具有相同的转速。借助于传动轴可以实现对锥齿轮的极好的支承。
本发明的改进方案提出，传动轴借助于轴承以能转动的方式被支承，其中轴承沿轴向方向布置在锥齿轮与线圈架之间。轴承例如设计为滑动轴承或优选设计为滚动轴承。轴承用于支承传动轴并优选还支承锥齿轮传动机构的锥齿轮。为此轴承沿轴向方向布置在锥齿轮与线圈架之间。
特别优选地提出，轴承沿轴向方向观察至少部分地、特别优选完全地与绕组端头重叠。换言之，轴承在周向上至少局部地、优选完全地被绕组端头包围。由此实现了，沿轴向方向不需要附加的构造空间用于布置轴承，从而动力设备相应设计得特别紧凑。
本发明的另一优选实施形式提出，锥齿轮传动机构还具有与锥齿轮啮合的另外的锥齿轮，该另外的锥齿轮以能转动的方式相对于转轴成角度或斜置地(或者说异面布置地)支承，并以不能相对转动的方式与输出轴联接。锥齿轮传动机构总体具有锥齿轮和另外的锥齿轮。锥齿轮布置在转子侧，而另外的锥齿轮布置在输出轴侧。锥齿轮和另外的锥齿轮分别以能围绕转轴转动的方式被支承，其中两个转轴相对彼此成角度或彼此斜置(或异面)地布置。锥齿轮的转轴优选与转子的转轴重合，而另外的锥齿轮的转轴特别优选地与输出轴的转轴重合。
另外的锥齿轮以不能相对转动的方式与输出轴联接，例如该另外的锥齿轮直接套装在输出轴上。但是也可以提出，另外的锥齿轮通过差速器、例如车桥差速器与输出轴作用连接。例如另外的锥齿轮在此与差速器的差速器壳体连接，特别是刚性和/或永久地连接。例如另外的锥齿轮由差速器壳体形成。包括锥齿轮和另外的锥齿轮的锥齿轮传动机构如此集成在动力设备中，得到与绕组端头的轴向重叠，从而实现了动力设备的特别紧凑的实施形式。
本发明的另一设计方案提出，另外的锥齿轮沿轴向方向观察同样部分地与绕组端头重叠。特别优选另外的锥齿轮啮合到锥头中或如此地进入到线圈架中，使得另外的锥齿轮在周向上至少局部地被绕组端头包围。这种情况特别优选地适用于另外的锥齿轮的外边缘。
通过这种设计方案，锥齿轮的大部分可以与绕组端头重叠。例如沿轴向方向观察锥齿轮的至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％或至少75％与绕组端头重叠。由于另外的锥齿轮也与绕组端头重叠，沿轴向方向进一步减小了动力设备的结构长度。
本发明的另一实施形式提出，传动轴通过行星传动机构与转子联接，该行星传动机构沿轴向方向布置在转子的与锥齿轮传动机构相对的一侧上。即传动轴不直接与转子联接。而是仅间接地通过行星传动机构形成该联接。行星传动机构具有多个传动机构元件，其中传动轴与第一传动机构元件联接，而转子与第二传动机构元件联接。行星传动机构也可以被称为行星齿轮传动机构或行星齿轮变速器。
行星传动机构布置在转子的与锥齿轮传动机构相对的一侧上。传动轴沿轴向方向相应地贯穿、优选完全地贯穿定子或转子的线圈架，以便一方面可以连接在行星传动机构上，另一方面可以连接在锥齿轮上或与锥齿轮联接。由此，由于在上述轴承与行星传动机构或与另外的轴承——该另外的轴承用于在线圈架的背离上述轴承的一侧上支承传动轴——之间存在大的轴承间距实现了极好的支撑。
行星传动机构用于降低转速，从而传动轴具有比转子低的转速。由此，得到锥齿轮传动机构的低转速，从而与其它的动力设备相比——其中锥齿轮传动机构具有与转子相同的转速——噪声更低。根据在此说明的实施形式的动力设备在声学方面具有显著优点。
本发明的另一实施形式提出，转子或定子在其背离绕组端头的一侧具有另外的绕组端头，该另外的绕组端头也从线圈架伸出，其中行星传动机构沿轴向方向布置为至少局部地与另外的绕组端头重叠。转子或定子的电绕组沿以转轴为基准的轴向方向也在背离所述绕组端头的一侧上从线圈架伸出并在此处形成另外的绕组端头。
为了沿轴向方向进一步减小动力设备的尺寸，行星传动机构沿轴向方向布置为与另外的绕组端头重叠。就是说，类似于绕组端头和锥齿轮传动机构的实施方案，另外的绕组端头在周向上至少局部地、特别优选完全地包围行星传动机构。例如行星传动机构沿轴向方向在其尺寸方面与另外的绕组端头重叠至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％或至少75％。
最后，在本发明的另一优选的设计方案中可以提出，传动轴与行星传动机构的第一传动机构元件以不能相对转动的方式联接，转子与行星传动机构的第二传动机构元件以不能相对转动的方式联接。对此上文中已经说明。行星传动机构通常具有三个传动机构元件，即太阳轮、齿圈和行星架，至少一个行星轮以能转动的方式支承在该行星架上。行星轮一方面与齿圈啮合，另一方面与太阳轮啮合。
太阳轮例如设置为第一传动机构元件，齿圈或行星架设置为第二传动机构元件。优选使相应的第三传动机构元件固定，特别是相对于传动机构壳体固定，从而在第一传动机构元件与第二传动机构元件之间存在确定的变速比，该变速比也可以被称为固定传动比。齿圈优选被用作第二传动机构元件，从而行星架相应地被固定。行星架也可以被称为行星齿轮架。
在转子与锥齿轮传动机构之间传递转矩方面，行星传动机构集成在动力设备中具有已经描述的优点，即锥齿轮传动机构的转速相对较小。由于行星传动机构的如下的布置结构，即行星传动机构与另外的绕组端头重叠，可以实现格外紧凑的动力设备的优点。
本发明还涉及一种用于机动车的车桥动力设备，具有多个动力设备、特别是根据本说明范围中的实施方案的动力设备，其中每个动力设备都具有输出轴和电机，该电机具有定子以及以能围绕转轴相对于定子转动的方式支承的转子，该转子通过锥齿轮传动机构与输出轴联接。在此提出，在每个动力设备中，定子的电绕组和/或转子的电绕组沿以转轴为基准的轴向方向从线圈架伸出以形成绕组端头，锥齿轮传动机构布置为沿轴向方向观察至少局部地与绕组端头重叠。
已经说明了动力设备或车桥动力设备的这种设计方案的优点。车桥动力设备以及动力设备都可以根据本说明范围中的实施形式加以改进，从而参照这些实施形式。
车桥动力设备用于驱动机动车的车桥的车轮。优选为车桥的每个车轮都配设动力设备，从而借助于车桥动力设备实现车轮的单轮驱动。例如每个车轮与相应的动力设备的输出轴联接，特别是刚性和/或永久地连接。借助于车桥动力设备可以特别是节省空间地并声学有利地实施单轮驱动。
附图说明
下面根据在附图中示出的实施例详细说明本发明，但是不对本发明产生限制。其中：
图1示出车桥动力设备的第一实施形式的示意图，以及
图2示出车桥动力设备的第二实施形式的示意图。
具体实施方式
图1示出用于机动车的车桥动力设备1的示意图，该车桥动力设备用于驱动车桥2。车桥2具有两个半轴3和4，其中每个半轴3和4分别与车桥2的一个车轮联接，优选刚性和/或永久地联接。车桥动力设备1具有动力设备5，该动力设备用于驱动车桥2。为此，动力设备5通过差速器6与车桥2联接。差速器6就此也可以被称为车桥差速器。差速器6使动力设备5既与半轴3又与半轴4联接。半轴3和4是差速器6的输出轴。
动力设备5具有电机7，该电机具有定子8以及转子8‘。定子8具有线圈架9，电绕组10或多个电绕组10卷绕在该线圈架上。电绕组10在线圈架9的一侧形成绕组端头11，在线圈架9的另一侧形成另外的绕组端头12。换言之，电绕组10在以转子8‘的转轴13为基准的轴向方向上在两侧都从线圈架9伸出以形成绕组端头11和12。
转子8‘与传动轴14联接，在此处示出的实施例中通过行星传动机构15联接。行星传动机构15具有第一传动机构元件16、第二传动机构元件17以及第三传动机构元件18。在此处示出的实施例中，第一传动机构元件16设置为太阳轮、第二传动机构元件17设置为齿圈，第三传动机构元件18设置为行星架。至少一个行星轮19以能转动的方式支承在行星架上，该行星轮一方面与太阳轮啮合，另一方面与齿圈啮合。
在此处示出的实施例中，行星架或第三传动机构元件18固定。第一传动机构元件16直接与传动轴14联接，即刚性和/或永久地联接。第三传动机构元件18直接与转子8‘联接，优选同样刚性和/或永久地联接。
在传动轴的背离行星传动机构15的一侧，传动轴14连接在锥齿轮传动机构20上，该锥齿轮传动机构具有锥齿轮21和另外的锥齿轮22。锥齿轮21和22彼此啮合。锥齿轮22布置在动力设备5的输出轴23上并以不能相对转动的方式与该输出轴连接。在此处示出的实施例中，输出轴23由差速器6的差速器壳体形成。在定子8或转子8‘或线圈架9的面对锥齿轮传动机构20的一侧上，传动轴14借助于轴承24以能转动的方式被支承。
为了实现动力设备5的特别紧凑的设计而提出，锥齿轮传动机构20沿轴向方向观察至少局部地与绕组端头11重叠地布置。优选还提出，行星传动机构15沿轴向方向至少局部地与另外的绕组端头12重叠地布置。
由此实现了动力设备5、进而车桥动力设备1的轴向方向特别紧凑的设计方案。沿轴向方向布置在锥齿轮21和线圈架9之间的轴承24同样与绕组端头11重叠、优选完全重叠。
图2示出了车桥动力设备1的第二实施形式的示意图。在第二实施形式中，车桥动力设备1具有多个车桥动力设备5，在此处示出的实施形式中具有两个车桥动力设备5。第二实施形式的车桥动力设备1原则上类似于第一实施形式的车桥动力设备1设计，因此下面仅说明不同之处。
不同之处主要在于，车桥动力设备1具有两个车桥动力设备5。每个动力设备5中分别被分配半轴3和4之一，从而取消了差速器6。这时半轴3和4分别是相应的动力设备5的输出轴23。车桥动力设备1相应地在其第二实施形式中形成了用于机动车的单轮驱动。在车桥动力设备1的其它设计方案方面，参照在本说明、特别是针对第一实施形式的说明的范围中的实施方案。其它的设计方案可以基本上进行类似地考虑。

Claims (7)

1.一种用于机动车的动力设备(5)，其具有输出轴(23)和电机(7)，该电机包括定子(8)以及以能围绕转轴(13)相对于定子(8)转动的方式支承的转子(8‘)，该转子通过锥齿轮传动机构(20)与输出轴(23)联接，定子(8)的电绕组(10)和/或转子(8‘)的电绕组沿以转轴(13)为基准的轴向方向从线圈架(9)伸出以形成绕组端头(11)，锥齿轮传动机构(20)至少局部地沿轴向方向与绕组端头(11)重叠，从而绕组端头(11)在周向上至少局部地包围锥齿轮传动机构(20)，其特征在于，锥齿轮传动机构(20)具有至少一个锥齿轮(21)，所述锥齿轮与转轴(13)同轴并布置为沿轴向方向与绕组端头(11)重叠，传动轴(14)通过行星传动机构(15)与转子(8‘)联接，该行星传动机构沿轴向方向布置在与锥齿轮传动机构(20)相对的转子(8‘)侧上，转子(8‘)或定子(8)在其背离绕组端头(11)的侧上具有另外的绕组端头(12)，该另外的绕组端头从线圈架(9)伸出，行星传动机构(15)布置为沿轴向方向至少部分地与另外的绕组端头(12)重叠。
2.根据权利要求1所述的动力设备，其特征在于，锥齿轮(21)以不能相对转动的方式与传动轴(14)联接，该传动轴与转子(8‘)永久地作用连接。
3.根据权利要求1或2所述的动力设备，其特征在于，传动轴(14)借助于轴承(24)以能转动的方式支承，所述轴承(24)沿轴向方向布置在锥齿轮(21)与线圈架(9)之间。
4.根据权利要求1或2所述的动力设备，其特征在于，锥齿轮传动机构(20)还具有与锥齿轮(21)啮合的另外的锥齿轮(22)，该另外的锥齿轮以能转动的方式相对于转轴(13)成角度或斜置地支承并以不能相对转动的方式与输出轴(23)联接。
5.根据权利要求1或2所述的动力设备，其特征在于，所述另外的锥齿轮(22)同样部分地沿轴向方向与绕组端头(11)重叠。
6.根据权利要求1或2所述的动力设备，其特征在于，传动轴(14)与行星传动机构(15)的第一传动机构元件(16)以不能相对转动的方式联接，转子(8‘)与行星传动机构(15)的第二传动机构元件(17)以不能相对转动的方式联接。
7.一种用于机动车的车桥动力设备(1)，其具有多个根据权利要求1-6中任一项所述的动力设备(5)。
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