CN110953310A - 具有行星传动装置和两个挡的电的车轴驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的电的车轴驱动器(1)，具有：用于驱动所述机动车辆的车轴的至少一个输出轴(15)的电机(2)；以及正齿轮传动装置(5)，其中所述电的车轴驱动器(1)具有两个挡，并且借助于所述电机(2)经由至少一个正齿轮传动装置(5)驱动行星传动装置(14)的部件，其中所述行星传动装置(14)能够在两个挡之间切换，所述挡通过径向错开地设置的制动器(22)和离合器(21)与所述行星传动装置(14)的组合实现，其中所述制动器(22)和所述离合器(21)在没有轴向错开的情况下相对彼此设置。

Description

具有行星传动装置和两个挡的电的车轴驱动器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的电的车轴驱动器，具有用于驱动机动车辆的车轴的至少一个输出轴的电机以及正齿轮传动装置。
背景技术
这种电的车轴驱动器从WO 2011/076542 A1中已知。电的车轴驱动器具有电机，其输出轴与机动车辆的车轴平行地伸展。电机的扭矩经由上游的、呈单级的正齿轮传动装置形式的传动装置级导入到设置在车轴上的差速器上。附加地，设有扭矩矢量单元，所述扭矩矢量单元对减速齿轮级起作用，使得可针对轮个体地在车轴之内分配扭矩。减速齿轮级由两个相同尺寸的、并联连接的拆分功率的行星传动装置构成。针对轮个体地分配扭矩可无级地经由扭矩矢量单元的电机的扭矩设定。在拆分功率的行星传动装置的下游连接有均衡负荷的传动装置级作为呈行星传动装置形式的有源级，以便将通过拆分功率的行星传动装置划分的扭矩流聚合以进行驱动。
在DE 10 2014 117 227 A1中设有电的车轴驱动器，其中该车轴驱动器具有两个挡，其中借助于电机可经由正齿轮传动装置的两个正齿轮级驱动行星传动装置，以及行星传动装置可在两个挡之间切换，其中在第一挡中接通在行星传动装置中的传动而在第二挡中行星传动装置作为块连接。在尤其是主挡的第二挡中，仅两个正齿轮级位于功率流和运动中。可接通的行星齿轮总成在块中环绕。由此，可实现效率方面的优点。因为电的车轴驱动器能够在两个挡中运行，所以可行的是，在宽的速度范围上纯电地驱动车辆。
从DE 10 2016 223 013 A1中已知具有与车轴平行地设置的电机的传动装置，其中设置形成挡的行星齿轮组。在电机和行星齿轮组元件之间的持续的或者可接通的连接经由多级的执行驱动器实现。
传动装置针对不同的行星齿轮组具有制动器以及离合器。所述制动器和离合器在径向上相对彼此设置，然而在轴向上错开，也就是说，不位于同一径向平面中，这要求结构空间。
DE 10 2017 111 051 B3示出一种驱动设备，其纯电地实现并且可通过两个挡实现。为了实施两个挡，电机与第一行星传动装置的第一太阳轮连接。第二行星传动装置经由第一行星传动装置的行星齿轮架和第二太阳轮驱动。为了示出第一挡，第二行星传动装置的行星齿轮架与壳体连接。不仅存在离合器而且存在制动器，所述离合器和制动器能够构成为片式离合器。离合器和制动器在此在没有轴向错开的情况下彼此相对地设置。
从DE 10 2015 101 042 A1中已知一种可驱动的车轴，在所述车轴中借助于两个挡来运行。为此电机压入到第一行星传动装置的齿圈中，所述齿圈经由行星齿轮架又与第二行星传动装置连接。不使用片式离合器来进行接通，而是使用爪式离合器和自由轮机构来接通。这两个组件，即离合器和制动器，在轴向错开的情况下相对彼此设置。
从DE 10 2017 111 049 A1中已知一种驱动器设备，其中电机借助于正齿轮组来工作。在此在驱动器一方电机与行星传动装置的齿圈连接。制动器和离合器在轴向错开的情况下相对彼此设置。第一挡可通过用壳体简单地闭锁太阳轮来建立。
发明内容
本发明的目的是，改进一开始提及类型的用于机动车辆的电的车轴驱动器，使得在车抽驱动器的效率最佳并且构造紧凑的情况下能够在宽的速度范围上纯电地驱动车辆。
所述目的通过一种用于机动车辆的电的车轴驱动器来实现，其具有用于驱动机动车辆的车轴的至少一个输出轴的电机以及正齿轮传动装置，其中电的车轴驱动器具有两个挡，并且借助于电机经由至少一个正齿轮传动装置驱动行星传动装置的部件，其中行星传动装置可在两个挡之间切换，所述两个挡通过径向错开地设置的制动器和离合器与行星传动装置的组合来实现，其中制动器和离合器在没有轴向错开的情况下相对彼此设置。
通过制动器和离合器的嵌套以及其安装在一个平面中，车轴驱动器变得尤其紧凑。
在此有利的是，正齿轮传动装置驱动行星传动装置的齿圈，并且在第一挡中行星传动装置的太阳轮经由制动器与壳体连接，其中在第二挡中离合器使行星传动装置的齿圈与行星传动装置的太阳轮连接。
此外有利的是，正齿轮传动装置驱动行星传动装置的齿圈，并且在第一挡中行星传动装置的太阳轮经由制动器与壳体连接，其中在第二挡中离合器使行星传动装置的行星架与行星传动装置的太阳轮连接。
在一个有利的设计方案中，离合器具有片承载件，所述片承载件与太阳轮抗扭地连接并且设置在同一离合器的如下片承载件的径向外部，所述片承载件又与齿圈抗扭地连接。行星传动装置的太阳轮由此具有横截面为U形的构型。
在该构型中，U形的太阳轮具有沿着行星传动装置的轴的第一臂、垂直地远离所述轴伸展的区域和与第一臂径向间隔开的第二臂。
在一个尤其高集成的实施方式中，用于离合器和制动器这两者的片组安置在太阳轮的第二臂上。在该实施方式中，用于离合器的片组在太阳轮的第二臂上径向向内延伸而用于制动器的片组径向向外延伸。
在一个替选的实施方式中，用于制动器的片组在太阳轮的第二臂处径向向外延伸而用于离合器的片组在太阳轮的第一臂处同样径向向外延伸。
在另一有利的实施方案中，第二臂具有两个在径向上彼此间隔开的片承载件。此外有利的是，第二臂的这两个片承载件与毂旋转连接，尤其焊接，其中毂与太阳轮形状配合地或者力配合地连接，尤其压到太阳轮上。太阳轮的这两个片承载件的剖面能够L形地构成并且彼此平行地构成。
在此有利的是，外部的片承载件支撑用于制动器的片组而内部的片承载件支撑用于离合器的片组。
根据本发明的解决方案允许简单的构造，其中至少行星传动装置、离合器和太阳轮的外部的片承载件作为一个组件预安装地装入壳体中。
有利的是，行星传动装置经由多个滚针轴承支承，其中滚针轴承仅在第一挡中旋转地承受负荷。
附图说明
图1示出根据本发明的第一实施方式，
图2示出一个替选的实施方式，
图3示出具有专用的太阳轮的一个实施方案，
图4示出具有轴承装置的一个实施方案。
具体实施方式
图1关于第一实施例图解说明电的车轴驱动器1的基本构造。示出电机2与其转子3和与转子连接的转子轴4。该转子轴与正齿轮传动装置5共同作用，所述正齿轮传动装置具有小的正齿轮8，所述正齿轮抗扭地与转子轴4连接并且与大的正齿轮9啮合。正齿轮9与齿圈17连接。正齿轮9在电机2运行时围绕轴线13转动，所述轴线同时是行星传动装置14的中轴线，所述行星传动装置可借助于电机2驱动。
该轴线13或中轴线13也是电驱动器1的输出轴15的转动轴线，其中该输出轴用于驱动机动车辆的车轴。
行星传动装置14具有齿圈17、支承在行星架18中的行星齿轮19和太阳轮20。正齿轮级5的正齿轮9与齿圈17连接。行星齿轮19与齿圈17和太阳轮20啮合。借助于形成行星传动装置14的输出端的行星架18可驱动输出轴15。
太阳轮具有在剖视图中为U形的构型，其中太阳轮20在第一臂20a中首先沿着附图中的轴线13向右延伸，随后垂直地远离轴线13伸展并且之后向左与轴线13间隔开地构成第二臂20b。在太阳轮的第二臂20b上设置有用于离合器21和制动器22的部件，所述制动器使太阳轮20与壳体6连接。太阳轮20的第二臂20b构成为片承载件并且不仅承载用于离合器21的片组21a而且承载用于制动器22的片组22a，所述用于离合器的片组朝向轴线13延伸，所述用于制动器的片组向外远离轴线13延伸。
离合器21和制动器22共轴地但是在没有轴向错开的情况下相对彼此设置。通过将片组，即片组21a和片组22a设置在太阳轮上能够优化片组的设计方案。这种设置的优点在于，在传输高的扭矩值时待施加在离合器21上的支撑力矩小于制动器22的待施加的支撑力矩。电的车轴驱动器1具有两个挡。在第一挡中制动器22闭合以闭锁太阳轮20而用于使太阳轮20和齿圈17联接的离合器21打开。制动器22和离合器21经由共同的执行器或者未在附图中示出的分开的执行器来切换。
在第二挡中用于闭锁太阳轮20的制动器22打开而用于使太阳轮20和齿圈17联接的离合器21闭合。
在第一挡中太阳轮20固定，使得进行从由正齿轮9和齿圈17形成的单元经由行星齿轮19进入到行星架18中并且从该处至输出轴15的力矩流。而在主要在行驶运行中使用的第二挡中，行星传动装置14作为块被连接。
所导入的驱动力矩的输出经由行星架18和输出轴15朝向差速器23导出。
根据图2的实施方式的区别在于片组21a和22a的位置。太阳轮20在该实施方式中具有同样U形的、具有两个臂20a和20b的设计方案。然而，用于离合器21的片21a设置在太阳轮的第一臂20a上，其中制动器22的片22a安置在太阳轮的第二臂20b上。通过这种设置，在驱动力矩保持不变时在离合器21处与在制动器22处相比需要更大或相同的支撑力矩。
在该实施方式中，正齿轮级5驱动行星传动装置14的齿圈17。在第一挡中行星传动装置14的太阳轮20经由制动器22与壳体6连接，其中在第二挡中离合器21使行星传动装置14的行星架18与行星传动装置14的太阳轮20连接。
在这种设置中，制动器22和离合器21也位于同一平面中并且彼此不具有轴向错开。这种结构上的设计方案实现根据本发明的驱动器的非常紧凑的结构方式。
另一实施方式在图3中简略示出。在此，太阳轮20构造为，使得构成毂30，在所述毂上，两个负载切换元件，即片组21a和22a的片承载件20c和20d共同地聚合。
这两个片承载件20c首先从毂起径向向外延伸并且以90°的角度弯折成平行臂20d。
这两个片承载件20c和20d在此在其整个长度上彼此平行地以预定的间隔A伸展。
片承载件20c和20d在此是制动器22的内部片承载件以及离合器21的外部片承载件。它们共同地引导到毂30上并且在该处焊接。也就是说，毂30经由插接齿部建立与太阳轮的形状配合的或者力配合的连接。
因为在这两个片承载件20c和20d之间存在间距A从而存在自由空间，所以径向穿流的冷却油能够在穿流离合器之后良好地分配并且径向地流至制动器22。
此外，片承载件20c通过片组的划分仅在一侧上承受负荷并且可简单地制造。
正齿轮传动装置5、行星传动装置14、离合器21(连同制动器22)和用于离合器和制动器的执行器，分别在轴向上相邻地沿着中间轴32设置。所述部件的顺序对应于图3中的附图标记I、II、III和IV，其中通过I、II、III、IV限定如下平面，在所述平面中部件主要如之前所描述的那样设置。
图4示出根据本发明的解决方案的轴承装置，其中在此制动器22和离合器21仅示意性地示出。
电的车轴驱动器的构造在此实现为，使得首先将传动装置1的轮组与离合器以及制动器的内部片承载件预先安装为组件并且通过壳体分部分完全封闭。
随后进行制动器22的安装和其在壳体6上的附装。在下一步骤中，将具有轮组和离合器的所述组件引入到壳体中。通过这种构造，根据本发明的传动装置可简单安装并且在维修情况中可使维修人员更容易接近。
为了最佳地运行根据本发明的传动装置，设有支承方案。在此，切换轮41在位置C处借助于固定轴承支承在中间轴32上，在位置D和E处借助于深沟球轴承浮动地支承在中间轴32上。在位置D和E处的浮动的支承也能够是具有深沟球轴承或者角接触球轴承的所安装的轴承装置。替选地，具有滚针轴承、辊套和止推盘或者轴向滚针轴承的解决方案也是可行的。
这两个轴向轴承G和J吸收出自太阳轮20和离合器22的力。从太阳轮20朝向行星架18引导的轴向力由固定轴承K吸收。在附图中向右的轴向力经由轴承J、行星架18和固定轴承K引导到壳体中。朝向行星传动装置的、在附图中向左的轴向力经由轴承G、行星架18、输出轴和固定轴承C引导到壳体中。
多件式的先导轴承是至关重要的，所述先导轴承构成有滚针轴承H和I以及H*和I*。
如果传动装置在第一挡中运行，那么太阳轮20固定。在行星架18和太阳轮20之间存在转速差。
在传动装置的第二挡中，不仅太阳轮20而且中间轴32和行星架18以相同转速运动，使得多件式的先导轴承大程度地减轻负载，驱动主要存在于所述第二挡中。
附图标记列表
1 车轴驱动器
2 电机
3 转子
4 转子轴
5 正齿轮传动装置
6 壳体
8 小的正齿轮
9 大的正齿轮
13 轴
14 行星传动装置
15 输出轴
17 齿圈
18 行星架
19 行星齿轮
20 太阳轮
20a 第一臂
20b 第二臂
20c 片承载件
20d 片承载件
21 离合器
21a 片组
22 制动器
22a 片组
23 差速器
A 间隔
30 毂
32 中间轴

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的电的车轴驱动器(1)，具有：用于驱动所述机动车辆的车轴的至少一个输出轴(15)的电机(2)；以及正齿轮传动装置(5)，其中所述电的车轴驱动器(1)具有两个挡，并且借助于所述电机(2)经由至少一个正齿轮传动装置(5)驱动行星传动装置(14)的部件，其中所述行星传动装置(14)能够在两个挡之间切换，所述挡通过径向错开地设置的制动器(22)和离合器(21)与所述行星传动装置(14)的组合实现，其中所述制动器(22)和所述离合器(21)在没有轴向错开的情况下相对彼此设置，并且所述正齿轮传动装置(5)驱动所述行星传动装置(14)的齿圈(17)，并且在第一挡中所述行星传动装置(14)的太阳轮(20)经由所述制动器(22)与壳体(6)连接。
2.根据权利要求1所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，在第二挡中，所述离合器(21)使所述行星传动装置(14)的所述齿圈与所述行星传动装置(14)的所述太阳轮(20)连接。
3.根据权利要求1所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，在第二挡中，所述离合器(21)使所述行星传动装置(14)的行星架(18)与所述行星传动装置(14)的所述太阳轮(20)连接。
4.根据权利要求1所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，所述离合器(21)具有片承载件，所述片承载件与所述太阳轮(20)抗扭地连接并且设置在同一离合器(21)的片承载件的径向外部，所述离合器又与所述齿圈(17)抗扭地连接。
5.根据权利要求1所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，所述行星传动装置(14)的所述太阳轮(20)具有横截面为U形的构型。
6.根据权利要求5所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，U形的所述太阳轮(20)具有沿着所述行星传动装置(14)的轴(13)的第一臂(20a)、远离所述轴(13)垂直地伸展的区域和第二臂(20b)，所述第二臂与所述第一臂(20a)径向间隔开。
7.根据权利要求6所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，用于所述离合器(21)和所述制动器(22)的片组(21a，22a)安置在所述太阳轮的第二臂(20b)上。
8.根据权利要求7所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，用于所述离合器(21)的片组(21a)在所述太阳轮(20)的第二臂(20b)上径向向内延伸，并且用于所述制动器(22)的片组(22a)径向向外延伸。
9.根据权利要求1所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，用于所述离合器(21)的片组(21a)在所述太阳轮(20)的第二臂(20b)上径向向外延伸，并且用于所述制动器(22)的片组(22a)在所述太阳轮(20)的第一臂(20a)上径向向外延伸。
10.根据权利要求1所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，所述第二臂(20b)具有两个径向彼此间隔开的片承载件(20c，20d)。
11.根据权利要求10所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，所述第二臂的两个所述片承载件(20c，20d)与毂(30)旋转连接，其中所述毂(30)与所述太阳轮(20)形状配合地或者力配合地连接。
12.根据权利要求11所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，所述太阳轮(20)的两个所述片承载件(20c，20d)在截面中L形地并且彼此平行地构成。
13.根据权利要求1所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，外部的所述片承载件(20d)支撑用于所述制动器(22)的片组(22a)，而内部的所述片承载件(20c)支撑用于所述离合器(21)的片组(21a)。
14.根据权利要求1所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，至少所述行星传动装置(14)、所述离合器(21)和所述太阳轮(20)的外部的所述片承载件作为组件以预安装的方式装入壳体(6)中。
15.根据权利要求1所述的电的车轴驱动器(1)，其特征在于，所述行星传动装置(14)经由多个滚针轴承(H，I，H*，I*)支撑，其中所述滚针轴承(H，I，H*，I*)仅在第一挡中旋转地承受负荷。
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