CN112424010B - 动力总成模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力总成模块(10)，包括：动力总成系统，用于驱动车辆的至少一个车轮，该动力总成系统包括：马达(5)，该马达(5)具有输出轴；和传动系统，该传动系统在马达(5)和连接到所述车轮的驱动轴(4)之间；和壳体(11)，该壳体(11)容纳传动系统。动力总成模块(10)包括用于与相同的动力总成模块(10)的连接装置(15)协作的连接装置(15)，以机械地连接所述两个动力总成模块(10)，其中该相同的动力总成模块与所述动力总成模块(10)以面对的关系布置。

Description

动力总成模块

技术领域

本发明涉及一种包括用于驱动车辆的至少一个车轮的动力总成系统的动力总成模块。本发明也涉及一种用于包括至少一个这样的动力总成模块的车辆的从动轮系统，并且涉及一种包括至少一个这样的从动轮系统的车辆。

背景技术

运输行业正在转向电动车辆，以应对日益严格的排放法规要求。电动车辆需要大量的电池空间，这意味着其他汽车部件必须相当紧凑。实际上，车辆(特别是卡车)的横向宽度被限制为法规要求给定的最大值。这尤其适用于动力总成系统，特别是在包括提供差速作用的设备的从动轮系统上，以便允许在转弯期间外驱动轮比内驱动轮旋转得更快。

在一些车辆构造中，这种空间限制甚至更为重要：

-对于具有独立车轮悬架构造的车辆，因为它们需要在车辆的横向方向上增加长度，以便有足够的空间使驱动轴以可接受的角度工作，特别是如果车辆设计成不减少车轮的话；

-对于不包括机械差速器但实现扭矩矢量解决方案的车辆。由于左车轮和右车轮需要独立驱动，这就造成了封装问题，从而使从马达到车轮的传动变得重复。

电力驱动系中的另一个问题是在功率、用途和应用方面的巨大差异。因此，需要动力总成系统满足各种需求而不损害紧凑性也不损害效率，同时还要确保所需的机械强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的动力总成系统，其可以解决现有技术中的至少一个上述问题。

特别地，本发明的目的在于提供一种动力总成模块，该动力总成模块在壳体中包括动力总成系统，该动力总成模块在车辆横向方向上更紧凑，同时优选地提供有利的功能。

为此，并且根据第一方面，本发明涉及一种动力总成模块，包括：

-动力总成系统，所述动力总成系统用于驱动车辆的至少一个车轮，所述动力总成系统包括：

-具有输出轴的马达；

-和传动系统，所述传动系统在所述马达和连接到所述车轮的驱动轴之间；

-和壳体，所述壳体容纳所述传动系统；

其中，所述动力总成模块包括用于与相同动力总成模块的连接装置协作的连接装置，以机械地连接所述两个动力总成模块，其中所述相同动力总成模块与所述动力总成模块以面对的关系布置。

规定“马达(motor)”是指“电动马达(electric motor)”。

根据本发明的布置允许显著提高的紧凑性，并因此释放一些空间，尤其是接纳扭矩矢量解决方案的必要部件。扭矩矢量技术包括为左车轮或右车轮各自提供一个动力总成系统，以实现差速效果。每个动力总成系统都被构造成取决于驱动条件(直行道路或弯道，地面打滑特性等)而改变到对应车轮的扭矩等。

此外，由于动力总成模块的紧凑性，其可以在具有独立车轮悬架布置、带有双安装轮胎且不减少车轮的车辆上实现。这一点尤其重要，因为独立车轮悬架是开发优化的电动驱动系的关键解决方案。

本发明的另一优点在于，它进一步改善了动力总成模块之间的应力传递，因此提高了整体机械强度。

此外，与被制成为用于容纳左车轮的动力总成模块和容纳右车轮的动力总成模块的单个本体的壳体相比，一个独立动力总成模块允许更大的模块化和/或可扩展性，其中该独立动力总成模块包括可以组装到另一壳体上的其自身的壳体。

连接装置可以设置在动力总成模块的壳体上，并且被构造成用于将所述动力总成模块的壳体与相同动力总成模块的壳体机械地连接，所述相同动力总成模块与所述动力总成模块以面对的关系布置。

在一个实施方式中，传动系统具有与马达输出轴相关联的第一轴线和被配置成与驱动轴相关联的第二轴线。第一轴线和第二轴线可以平行。此外，连接装置被构造成与相同动力总成模块的连接装置协作，使得所述两个动力总成模块被布置成使得它们的第二轴线基本重合，并且使得壳体围绕所述第二轴线相对于彼此旋转偏置。

第一轴线可以与马达输出轴的轴线重合；第二轴线可以与驱动轴的轴线重合。更一般地，“相关联”是指传动系统的具有与第一轴线相同的轴线的部件连接到马达输出轴；以及在使用时，传动系统的具有与第二轴线相同的轴线的部件连接到驱动轴。

连接装置可以被构造成用于接合相同动力总成模块的连接装置。然后，通过所述连接装置的相互接合来实现连接装置之间的协作。

可替代地，连接装置可以包括设置在动力总成模块的壳体上的孔，该孔可以与另一个动力总成模块壳体的孔重合放置。然后，该两个动力总成模块的孔协作，并且可以将诸如螺母之类的紧固件插入孔中以固定该两个动力总成模块。

连接装置可以包括爪形离合器连接。例如，凹痕可以围绕第二轴线布置成圆形。

壳体可以包括用于齿轮系统(诸如行星齿轮系)的至少一个接纳区域，该齿轮系统被构造成连接到附加马达的输出轴，该齿轮系统具有与第一轴线和第二轴线平行的轴线并与传动系统的一部分啮合。传动系统的这部分可以是行星齿轮系。

由于这种布置，本发明提供了一种模块化和/或能够扩展的动力总成模块，其可以取决于功率或应用的需求而包括一个、两个或三个马达。

优选地，传动系统可以包括：

-第一行星齿轮系，该第一行星齿轮系在使用时连接到马达输出轴，并且该第一行星齿轮系具有与第一轴线重合的轴线；

-和第二行星齿轮系，该第二行星齿轮系在使用时连接到驱动轴，并且该第二行星齿轮系具有与第二轴线重合的轴线。

然后，齿轮系统可以具有附加行星齿轮系，该附加行星齿轮系可以与第一行星齿轮系相同。

此外，为了改善空间布局，两个马达可以沿着轴线安装在壳体的同一侧上。

因而，动力总成模块可以进一步包括至少一个附加马达和至少一个齿轮系统，诸如行星齿轮系，该至少一个齿轮系统连接到或能够连接到附加马达，齿轮系统被安装或构造成被安装在壳体的该接纳区域中或多个接纳区域中的一个接纳区域中。通过这种布置，本发明一方面可以提供仅具有一个马达的基本动力总成模块，另一方面可以提供包括附加马达及其专用齿轮系统的升级套件，以连接到该基本动力总成模块。

包括第一轴线和第二轴线的平面以及包括第二轴线和齿轮系统的轴线的平面可以形成介于80°至180°之间，优选地介于100°至160°之间的角度。换句话说，当沿着轴线方向观察时，壳体可以基本具有V形。在角度为180°的情况下，上述平面是重合的，因而形成一个平面和单个平面。

这就使得能够在车辆底盘上安装两个模块，每个模块都包括两个马达——或一个马达和一个马达接纳区域，其位于V形壳体的一端处，而在第二动力总成模块的两个马达之间布置一个马达或第一动力总成模块。这使得增加空间并减少对离地间隙的影响。

根据实施例，传动系统包括两个行星齿轮系，每个行星齿轮系都包括下列部件：齿圈、太阳齿轮、行星齿轮架和行星齿轮，其中：

-第一行星齿轮系具有第一轴线、形成与马达输出轴连接的第一输入部件的部件，以及形成第一输出部件的部件；

-第二行星齿轮系具有平行于第一轴线的第二轴线、形成与第一输出部件啮合的第二输入部件的部件，以及形成第二输出部件的部件，其中所述第二输出部件被构造成连接到驱动轴。

因而，动力总成系统包括两个行星齿轮系，它们在结构上平行布置，在功能上串联布置。这样的动力总成系统是非常有利的，因为它提供了高齿轮比以及在车辆的横向方向上的显著紧凑性，因此为其他部件，尤其是为电池留出了空间。

根据一种实施方式，齿圈、以可滑动方式安装在齿圈的外部上的中间部分或行星齿轮系中的一个行星齿轮系的太阳齿轮至少能够在以下两个位置之间且优选地平行于第一轴线和第二轴线移动：

-第一位置，其中，马达能够根据第一齿轮比将扭矩传递到驱动轴；

-和第二位置，其中，马达能够根据第二齿轮比将扭矩传递到驱动轴。

这样的齿轮比改变使得能够通过同一动力总成模块更好地满足各种客户需求，并可以进一步提高效率。

更具体地，需要慢齿轮比以确保可起动性能(即，起动时的扭矩需求)。具有固定的齿轮比将意味着在巡航条件下，马达在高速/低扭矩条件下运行，这对于马达而言是低效率条件。通过提供至少第二齿轮比，本发明在包括起动和巡航的许多条件下确保了更高效率。由于使用行星齿轮系，提供第二传动比(这涉及对应的齿轮变速设备)不会显著损害动力总成系统的紧凑性。

可以设想，齿圈、以可滑动方式安装在齿圈的外部上的中间部分或行星齿轮系中的一个行星齿轮系的太阳齿轮能够在以下两个位置之间且优选地平行于第一轴线和第二轴线移动：

-至少一个以下位置，其中马达能够将扭矩传递到驱动轴；

-和空挡位置，其中无法将扭矩从马达传递到驱动轴。

在这样的空档位置，马达可以将扭矩传递到第二行星齿轮系的一个部件，而不是传递到驱动轴。

如上所述，该布置对于包括两个马达(或更多)的动力总成模块可能是有用的。这在电池充电阶段特别感兴趣。

更确切地，本发明提供了一种用于通过这样的动力总成模块对车辆的电池组进行充电的方法，该方法包括：

-将马达连接到位于车辆外部的电源；

-将附加马达连接到电池组；

-如上所述，将第二行星齿轮系的齿圈或太阳齿轮置于空档位置，使得马达能够通过行星齿轮系将扭矩传递到附加马达，而没有扭矩能够从马达传递到驱动轴。

然后，所述马达充当电气/机械转换器，而附加马达充当机械/电气转换器，机械能通过行星齿轮系传递，使得能够为电池组充电。换句话说，所述马达充当马达，而另一马达充当交流发电机。

马达的转子和定子之间的间隙提供了电流隔离，出于安全原因，在充电阶段需要该电流隔离。由于本发明，电源(通常由车辆外部的电网提供)与没有电子设备的车辆电池电隔离。与使用电子设备的常规解决方案相比，这具有很高的优势，因此很有价值。

此外，使用空档位置允许在不旋转车轮的情况下进行充电过程。实际上，本发明使得能够在电池充电过程中使第二行星齿轮系脱离离合器，同时保持车辆静止，因为车轮不被马达驱动。

提供空挡位置的这种布置也可用于在马达不运行的情况下拖曳不能行驶的车辆，特别是卡车。

在至少第一位置和第二位置之间和/或在至少一个位置和空挡位置之间能够移动的部件可以是第二行星齿轮系的齿圈，或者是以可滑动方式安装在所述齿圈的外部上的中间部分。这样的实施方式在紧凑性和输出转速方面是有利的。此外，在动力总成系统包括两个马达(每个马达均设有专用的行星齿轮系并且共享第二行星齿轮系)的情况下需要这样的实施方式。

关于以可滑动方式安装在所述齿圈的外部上的中间部分，可以设有接合齿圈的外齿的花键，以允许相对轴向运动但防止相对旋转运动。

在实施例中，行星齿轮系中的一个行星齿轮系的齿圈可以分别形成第一输出部件或第二输入部件。此外，所述齿圈可以具有内齿和外齿，其中该内齿用于与同一行星齿轮系的行星齿轮啮合，该外齿用于分别与第二输入部件或第一输出部件啮合。这使得能够在车辆横向方向上具有甚至更紧凑的动力总成系统。内齿和外齿可以优选地位于与第一轴线和第二轴线正交的同一平面中。

第一行星齿轮系的齿圈可以形成第一输出部件。此外，所述齿圈可以具有内齿和外齿，其中该内齿用于与第一行星齿轮系的行星齿轮啮合，该外齿用于与第二输入部件啮合。该实施方式提供了特别令人满意的齿轮比。

根据一个实施例，第一输入部件是太阳齿轮，并且第一输出部件是齿圈。第一行星齿轮系的行星齿轮架可以被紧固到(或集成到)容纳传动系统的壳体。优选地，第一行星齿轮系可以是“类型I”，即，以太阳齿轮为内部部件，以齿圈为外部部件，并且行星齿轮布置在它们之间。

根据一个实施例，第二输入部件是太阳齿轮，并且第二输出部件是行星齿轮架，行星齿轮以旋转方式安装在行星齿轮架上并且被布置在太阳齿轮与齿圈之间。优选地，第二行星齿轮系可以是“类型I”，即，以太阳齿轮为内部部件，以齿圈为外部部件，并且行星齿轮布置在它们之间。

在实施例中，在第一行星齿轮系中，太阳齿轮可以被构造成内部部件，齿圈可以被构造成外部部件，并且行星齿轮被布置在它们之间，并且该行星齿轮以旋转方式安装在行星齿轮架上，行星齿轮架被紧固到动力总成模块的壳体(例如，与所述壳体一体制成)。此外，第一行星齿轮系的所述齿圈可以具有内齿和外齿，其中该内齿用于与第一行星齿轮系的行星齿轮啮合，该外齿用于与第二行星齿轮系的太阳齿轮或者与固定到所述太阳齿轮的轮毂啮合，内齿和外齿优选地位于与第一轴线和第二轴线正交的同一平面中。

通过其中齿圈同时承载位于相同平面中的内齿和外齿的特定结构，可以大大提高紧凑性。

第二行星齿轮系的齿圈(或以可滑动方式安装在齿圈的外部上的中间部分)能够相对于壳体平行于第一轴线和第二轴线在下列位置之间移动：

-第一位置，其中，所述齿圈以旋转方式紧固到第二行星齿轮系的太阳齿轮或以旋转方式紧固到被固定到所述太阳齿轮的轮毂；

-和第二位置，其中，所述齿圈以旋转方式紧固到壳体。

第二位置产生比第一位置更高的齿轮减速比。例如，在第一位置的齿轮减速比可以是1，而在第二位置的齿轮减速比可以是3.4。

第二行星齿轮系的齿圈(或以可滑动方式安装在齿圈的外部上的中间部分)能够相对于壳体平行于第一轴线和第二轴线在下列位置之间移动：

-以下位置中的至少一个位置：第一位置，其中，所述齿圈以旋转方式紧固到第二行星齿轮系的太阳齿轮或以旋转方式紧固到被固定到所述太阳齿轮的轮毂；和第二位置，其中，所述齿圈以旋转方式紧固到壳体；

-和空挡位置，其中，所述齿圈与第二行星齿轮系的太阳齿轮和壳体两者都旋转脱离。

根据第二方面，本发明涉及一种用于车辆的从动轮系统，所述从动轮系统包括至少一个左车轮和一个右车轮，每个车轮都连接到驱动轴，所述从动轮系统进一步包括至少一个如上所述的动力总成模块。

在扭矩矢量模式下，为每个车轮提供一个动力总成模块。每个模块都可以包括一个或两个马达(或甚至三个)，或一个马达和用于附加马达的至少一个接纳区域。如上文解释的，该两个模块被优选地以面对且相互链接的关系布置，它们的壳体彼此机械地连接。

根据通常被称为“刚性车轴构造”的实施例，从动轮系统形成车轴并且包括：

-第一车轴外壳，该第一车轴外壳固定到一个动力总成模块的壳体的一侧，优选地与马达相对，并且接纳第一驱动轴，该第一驱动轴连接在从动轮系统的第一车轮与所述动力总成模块的动力总成系统之间；

-第二车轴外壳，该第二车轴外壳接纳第二驱动轴，所述第二驱动轴连接在从动轮系统的第二车轮与另一个动力总成模块的动力总成系统之间。第二车轴外壳固定到所述另一个动力总成模块的壳体，

其中，所述两个动力总成模块以面对的关系布置，并通过它们相应的连接装置连接。

应注意的是，术语“固定”不一定意味着“直接固定”；可以设置中间部分来实现这一目标。

根据通常被称为“独立车轮悬架”的另一实施例，一个车轮与一个动力总成模块之间的连接通过连接设备实现，该连接设备包括驱动轴、至少一个接头(诸如万向接头，同动接头等)、在两端处铰接的至少一个下臂，以及优选地在两端处铰接的至少一个上臂。此外，从动轮系统包括两个动力总成模块。第一车轮通过第一连接设备连接到第一动力总成模块，并且第二车轮通过第二连接设备连接到第二动力总成模块。所述两个动力总成模块以面对的关系布置，并通过它们相应的连接装置连接。

根据第三方面，本发明涉及一种车辆，其包括如上所述的至少一个从动轮系统。

在下文说明中公开了本发明的其他优点和有利特征。

附图说明

参考附图，下面是作为示例引用的本发明的实施例的更详细说明。

在附图中：

图1是根据本发明的实施例的动力总成模块的截面图，包括一个马达和具有第一行星齿轮系和第二行星齿轮系的传动系统；

图2是图1的动力总成模块的分解透视图；

图3a和图3b是属于第一行星齿轮系的齿圈的透视图；

图4是图1的传动系统的透视局部视图；

图5a、图5b和图5c是示出第二行星齿轮系的齿圈的各个位置的截面图；

图6是根据本发明的另一实施例的包括附加马达的动力总成模块的透视图；

图7是图6的动力总成模块的截面图；

图8是图6的动力总成模块的局部分解透视图；

图9是被构造成彼此机械地连接的图1的两个动力总成模块的分解透视图；

图10示出了被彼此机械地连接的图6的两个动力总成模块；

图11示出了车辆从动轮系统上的图10的两个动力总成模块的实施方式；

图12是图11的动力总成模块的截面图；

图13示出了车辆从动轮系统上的图10的两个动力总成模块的另一实施方式。

图14是图13的动力总成模块的截面图。

具体实施方式

图1和图2示出了根据本发明的实施例的动力总成模块10。

动力总成模块10被设计成在车辆1中实现。如图11和图13中所示，车辆1包括至少一个从动轮系统2，从动轮系统2具有轴线A2并且包括至少一个左轮3、3a和一个右轮3、3b。每个车轮3都连接到驱动轴4、4a、4b。从动轮系统2进一步包括被布置在驱动轴4之间的至少一个动力总成模块10。应注意的是，驱动轴4在图11中未示出并且在图13中不可见。

车辆1可以包括连接到前轮(未示出)的前车轴，以及至少一个从动后轮系统2——例如，第一从动后轮系统和位于该第一从动后轮系统后方的第二从动后轮系统。每个后轮系统2都可以在两侧上包括两个车轮3，因而形成双重安装的轮胎布置。

本发明可以应用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和建筑设备，以及中型车辆。尽管下面参考后轮系统进行描述，但是应注意的是，本发明可以用在另一种从动轮系统上，例如用在从动前轮系统上。

如图11和图13中所示，方向X被定义为车辆1的纵向方向，方向Y被定义为车辆1的横向方向，即从动轮系统2的轴线A2的方向。当车辆1在水平表面上时，方向X和Y基本是水平的。此外，当车辆1处于水平表面上时，方向Z被定义为竖直方向。

将在车辆1处于水平表面上时描述本发明。

动力总成模块10主要包括壳体11和动力总成系统12。动力总成系统12被构造成驱动至少一个车轮3，并且包括：

-具有输出轴6的马达5；

-在马达5和连接到所述车轮3的驱动轴4之间的传动系统13，该传动系统13被容纳在壳体11中。

根据非限制性实施例，如图1至图4中所示，传动系统13可以包括具有第一轴线A100的第一行星齿轮系100和具有第二轴线A200的第二行星齿轮系200，其中该第二轴线A200与第一轴线A100平行。

如图11和图13中所示，在运行位置中，即当动力总成模块10安装在车辆1上时，轴线A100和A200平行于方向Y。

第一行星齿轮系100可以包括：

-第一太阳齿轮101，该第一太阳齿轮101连接到马达输出轴6并形成传动系统13的第一输入部件。第一太阳齿轮101被布置成第一行星齿轮系100的内部部件，如图4中更好地示出的；

-第一齿圈102，该第一齿圈102被布置成第一行星齿轮系100的外部部件，如图4中更好地示出的，并且其形成传动系统13的第一输出部件；

-第一行星齿轮架103，该第一行星齿轮架103固定地固定到壳体11，或者可以与壳体11整体制成；

-第一行星齿轮104(例如，四个第一行星齿轮)，该第一行星齿轮104被布置在第一太阳齿轮101和第一齿圈102之间。第一行星齿轮104以旋转方式安装在第一行星齿轮架103上。

第二行星齿轮系200可以包括：

-第二太阳齿轮201，该第二太阳齿轮201固定地固定到轮毂205，所述轮毂205与第一行星齿轮系100的第一齿圈102啮合。第二太阳齿轮201被布置成第二行星齿轮系200的内部部件并形成传动系统13的第二输入部件；

-第二齿圈202，该第二齿圈202被布置为第二行星齿轮系200的外部部件；

-第二行星齿轮架203，该第二行星齿轮架203形成传动系统13的第二输出部件；

-第二行星齿轮204(例如四个第二行星齿轮)，该第二行星齿轮204被布置在第二太阳齿轮201和第二齿圈202之间。第二行星齿轮204以旋转方式安装在第二行星齿轮架203上。

如在图3a和图3中更好地示出的，第一行星齿轮系100的第一齿圈102可以具有外齿105，该外齿105用于与第二行星齿轮系200的轮毂205啮合，即，用于围绕第二轴线A200驱动第二太阳齿轮201。第一齿圈102可以进一步具有内齿106，用于啮合第一行星齿轮系100的第一行星齿轮104。

这样的布置是有利的，因为其产生在横向方向Y上甚至更紧凑的布局。如果第一齿圈102被构造成使得内齿106和外齿105位于与第一轴线A100和第二轴线A200正交的同一平面P中，则这尤其重要，如图1中所示的那样。这种双齿构造的另一优点是只需要一件，这减少了组装传动系统所需的时间。但是，第一齿圈102的这种特定构造不应被认为是限制性的。

因此，传动系统13使得能够将扭矩从马达5传递到车轮3，并根据至少一个齿轮比来使所述扭矩倍增。

可能期望提高效率以提供两个不同的齿轮比。实际上，慢齿轮比允许良好的斜坡可起动性，而快齿轮比允许在巡航条件下提供良好的效率。

为此，第二行星齿轮系200的第二齿圈202能够相对于壳体11，平行于第一轴线A100和第二轴线A200至少在下列位置之间移动：

-第一位置，其中，所述第二齿圈202以旋转方式紧固到第二行星齿轮系200的第二太阳齿轮201或轮毂205。在该第一位置中，如图5a中所示，马达5能够根据这里是快齿轮比的第一齿轮比将扭矩传递到驱动轴4；

-和第二位置，其中，所述第二齿圈202以旋转方式紧固到壳体11。在该第二位置中，如图5b中所示，马达5能够根据这里是慢齿轮比的第二齿轮比将扭矩传递到驱动轴4。

因此，本发明的动力总成模块10可以适应驾驶阶段或条件。

除了第一位置和/或第二位置之外，第二行星齿轮系200的第二齿圈202可以被置于空档位置，其中，所述第二齿圈202与所述第二太阳齿轮201和壳体11两者都旋转脱离。在该空挡位置中，如图5c中所示，扭矩不能从马达5传递到驱动轴4。换句话说，沿着横向方向Y，第二齿圈202位于第二行星齿轮系200的第二太阳齿轮201的一部分与壳体11的被构造成接合第二齿圈202的一部分之间。

可替代地，第二齿圈202可以保持在相同的轴向位置处，并且可以设置以可滑动方式安装在第二齿圈202的外部上的中间部分，该中间部分可以被放置在第一位置、第二位置或空挡位置。

现在参考图6至图8。

可能期望动力总成模块10包括或被设计成接纳至少一个附加马达5’。提供可以包括一个以上马达的动力总成模块10使得能够更好地满足在动力、可起动性、总重组合额定值(GCW)等方面的性能要求。马达5、5’可以是相同的。优选地，马达5、5’沿着横向方向Y安装在壳体11的同一侧上。

如图8所示，壳体11可以包括用于附加行星齿轮系300的至少一个接纳区域14，该附加行星齿轮系300被构造成连接到附加马达5’的输出轴6’。当安装在壳体11的接纳区域14上时，附加行星齿轮系300具有与第一轴线A100和第二轴线A200平行的轴线A300，并与第二行星齿轮系200啮合。

实际上，附加行星齿轮系300可以与第一行星齿轮系100相同。

然后，如图7和图8中所示，附加行星齿轮系300可以包括：

-太阳齿轮301，该太阳齿轮301连接到马达输出轴6’；

-齿圈302，该齿圈302与轮毂205啮合，其中该轮毂205固定地固定到第二行星齿轮系200的第二太阳齿轮201；

-行星齿轮架303，该行星齿轮架303固定地固定到壳体11，或者可以与壳体11制成一体；

-行星齿轮304(例如四个行星齿轮)，该行星齿轮304被布置在太阳齿轮301和齿圈302之间，并且以旋转方式安装在行星齿轮架303上。

在图6中，附加行星齿轮系300(不可见)被安装在壳体11的接纳区域14中，并与第二行星齿轮系200啮合。附加行星齿轮系300进一步连接到附加马达5’的输出轴6’。因而，动力总成模块10包括两个马达。可以设想具有多于两个马达，例如具有三个马达的动力总成模块。

根据变型，如图8中所示，可以提供：

-一方面，具有单个马达5的动力总成模块10，但是视需要，壳体11包括用于附加马达的接纳区域14；

-另一方面，附加马达5’和附加行星齿轮系300，该附加行星齿轮系300被构造成安装在壳体11的接纳区域14中并且与附加马达5’连接。

结果，能够为车辆1配备包括单个马达5的动力总成模块10，并且视需要，通过实现附加马达5’来升级该动力总成模块10。

本发明特别关注于实现扭矩矢量解决方案。然后，提供一个动力总成模块10以驱动从动轮系统2的每个车轮3(或在车辆1的给定侧上的从动轮系统2的每组车轮)。因而，通过车轮由专用动力总成模块10独立地驱动的事实，实现了差速效果，即，外驱动轮在转弯期间比内驱动轮旋转得更快。

在扭矩矢量解决方案中，由于在从动轮系统2上设置了两个动力总成模块10，因此所需的空间更大。因此，需要使动力总成模块10的组合尽可能地紧凑。

为了解决这一问题，如图9和图10中所示，动力总成模块10是不同的，但是以特定的方式设计和组装。

更确切地，壳体11包括连接装置15，该连接装置15用于接合相同动力总成模块10的连接装置15，以机械地连接以面对的关系布置的所述两个动力总成模块10的壳体11。由于该特征，包括两个壳体11的组件形成能够应对齿轮减速力/扭矩的单元。此外，这提供了相当紧凑的设计。

给定动力总成模块10的连接装置优选地被构造成与相同动力总成模块10的连接装置接合，当所述两个动力总成模块10被布置成使得它们的第二轴线A200基本重合时，壳体11相对于彼此，相对于所述第二轴线A200旋转偏置。

在附图中所示的实施例中，连接装置15包括爪形离合器连接。但是，可以实现其他连接装置，只要它们确保适当的机械连接即可，诸如花键、齿等。

在图9中所示的实施例中，每个动力总成模块10都包括单个马达5。

但是，一个动力总成模块10或两个动力总成模块10可以包括至少一个附加马达5’，或用于这样的附加马达5’的至少一个接纳区域14。

然后，如图6和图10中所示，包括第一轴线A100和第二轴线A200的平面以及包括第二轴线A200和附加行星齿轮系300的轴线A300的平面可以形成角度α，角度α的顶端与第二轴线A200重合。因而，当沿着横向方向Y，即轴线A100、A200的方向观察时，壳体11可以具有V形状。角度α在80°至180°之间，优选地在100°至160°之间。但是，α的值取决于各种参数，诸如马达5、5’的直径、行星齿轮系100、200、300的直径。所述值进一步考虑离去角、轮径、所需离地间隙等来确定。

这种V形构造允许将两个动力总成模块10组装成特别紧凑的组件。实际上，如图10中所示，动力总成模块10能够以面对的关系布置，其中第二轴线A200基本重合，一个动力总成模块10的壳体11相对于另一个动力总成模块10的壳体11绕轴线A200旋转偏置。然后，一个动力总成模块10的一个马达5位于另一个动力总成模块10的V形壳体11的两个腿部之间。结果，该两个动力总成模块10占用了有限空间，优选地，该空间被包括在由从动轮系统2的车轮3所限定的圆柱形横向空间中。仍然有很多空间可用于其他目的。

此外，由于根据面对关系的组件，因此一个动力总成模块10的马达5、5’从对应的壳体11沿一个方向延伸，而另一个动力总成模块10的马达5、5’从对应的壳体11沿相反方向延伸，如图12中所示。因此，包括两个动力总成模块10的组件沿着横向方向Y被包括在一个动力总成模块10的壳体11和另一个动力总成模块10的壳体11之间。这提高了横向方向Y上的整体紧凑性。

本发明的动力总成模块10可以在具有独立车轮悬架构造的车辆1上实现，如图11和图12中所示。

在独立车轮悬架构造中，一个车轮3和一个动力总成模块10之间的连接通过连接设备实现，该连接设备包括驱动轴4、至少一个接头、在两端处铰接的至少一个下臂以及优选地在两端处铰接的至少一个上臂(图中未示出)。

通过扭矩矢量解决方案，如图11和图12中所示，从动轮系统2包括两个动力总成模块10，左车轮3a和右车轮3b中的每一个车轮都通过专用连接设备连接到专用的动力总成模块10，如上所述。一个驱动轴4a、4b被对应的第二行星齿轮架203旋转。动力总成模块10通过连接装置15如图10中所示地组装。

应注意的是，虽然图11和图12中的动力总成模块10包括两个马达5、5’，但这不应被视为限制性的。

根据变型，本发明的动力总成模块10可以在具有刚性车轴构造的车辆1上实现，如图13和图14中所示。从动轮系统2于是形成车轴并且包括：

-第一车轴外壳7a，该第一车轴外壳7a固定到一个动力总成模块10的壳体11的一侧，优选地与马达5、5’相对，并接纳连接到从动轮系统2的第一车轮3a的第一驱动轴4a；

-第二车轴壳体7b，该第二车轴壳体7b接纳连接到从动轮系统2的第二车轮3b的第二驱动轴4b，并固定到容纳另一个动力总成模块10的传动系统13的壳体11。

该两个动力总成模块10的壳体11是分开的，并且通过连接装置15组装，如图10中所示。

应注意的是，尽管图13中的动力总成模块10包括两个马达5、5’，但这不应视为限制性的。

如图11至图14所示，动力总成模块10基本上布置在由从动轮系统2的车轮3限定的虚拟圆柱形横向空间中，这使得布置相当紧凑。

因此，本发明提供了一种紧凑的动力总成系统，但是它是模块化的和/或可扩展的，因为它基于“基本”动力总成模块：

-该“基本”动力总成模块能够通过至少一个附加马达来升级；

-该“基本”动力总成模块能够以不同的方式和/或数量组装，以满足客户需求。例如，可以复制动力总成模块以提供从4×2到6×4的解决方案。

拥有可以用于多种用途/应用/范围的整体式模块化动力总成模块使得能够：

-获得大批量、低成本的零件，即一种成本有效的解决方案；

-以合理的投资水平制造和组装模块；

-自动化制造和组装；

-减少零件的管理和维护。

应理解的是，本发明不限于上文所述和附图所示的实施例；相反，本领域技术人员应认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多改变和改型。

特别地，尽管已经将动力总成模块10描述为包括两个行星齿轮系，但是可以设想任何其他适当类型的(通常包括齿轮系统的)传动系统。传动系统的类型与设置在壳体上的连接装置无关，以允许改进两个动力总成模块的组装。

Claims (23)

1.一种动力总成模块，包括：

动力总成系统(12)，所述动力总成系统(12)用于驱动车辆(1)的至少一个车轮(3)，所述动力总成系统(12)包括：

马达(5)，所述马达(5)具有输出轴(6)；和

传动系统(13)，所述传动系统(13)在所述马达(5)和连接到所述车轮(3)的驱动轴(4)之间；和

壳体(11)，所述壳体(11)容纳所述传动系统(13)；

其特征在于，所述动力总成模块包括连接装置，所述连接装置用于与相同的动力总成模块的连接装置协作，以机械地连接所述两个动力总成模块，其中所述相同的动力总成模块与所述动力总成模块以面对的关系布置，并且

所述传动系统(13)具有与所述马达的输出轴(6)相关联的第一轴线(A100)和被配置成与所述驱动轴(4)相关联的第二轴线(A200)，所述第一轴线(A100)和所述第二轴线(A200)是平行的，并且其中，所述连接装置被构造成与相同的动力总成模块的所述连接装置协作，使得所述两个动力总成模块被布置成使得它们的第二轴线(A200)基本重合，并且使得所述壳体(11)围绕所述第二轴线(A200)相对于彼此旋转偏置。

2.根据权利要求1所述的动力总成模块，其特征在于，所述连接装置设置在所述动力总成模块的所述壳体(11)上，并且被构造成用于将所述动力总成模块的所述壳体(11)和与所述动力总成模块以面对的关系布置的相同的动力总成模块的所述壳体(11)机械地连接。

3.根据权利要求1或2所述的动力总成模块，其特征在于，所述连接装置被构造成用于接合相同的动力总成模块的所述连接装置。

4.根据权利要求1或2所述的动力总成模块，其特征在于，所述连接装置包括爪形离合器连接。

5.根据权利要求1或2所述的动力总成模块，其特征在于，所述壳体(11)包括用于齿轮系统(300)的至少一个接纳区域(14)，所述齿轮系统(300)被构造成连接到附加马达(5’)的输出轴(6’)，所述齿轮系统(300)具有轴线(A300)并与所述传动系统(13)的一部分啮合，其中所述轴线(A300)与所述第一轴线(A100)和所述第二轴线(A200)平行。

6.根据权利要求5所述的动力总成模块，其特征在于，所述动力总成模块进一步包括至少一个附加马达(5’)和至少一个齿轮系统(300)，所述齿轮系统(300)连接到或能够连接到所述附加马达(5’)，所述齿轮系统(300)被构造成被安装在所述壳体(11)的所述接纳区域(14)中或多个接纳区域(14)中的一个接纳区域中。

7.根据权利要求5所述的动力总成模块，其特征在于，包括所述第一轴线(A100)和所述第二轴线(A200)的平面以及包括所述第二轴线(A200)和所述齿轮系统(300)的所述轴线(A300)的平面形成角度(α)，所述角度(α)介于80°至180°之间。

8.根据权利要求1或2所述的动力总成模块，其特征在于，所述传动系统(13)包括两个行星齿轮系，即，第一行星齿轮系(100)和第二行星齿轮系(200)，所述第一行星齿轮系包括第一齿圈、第一太阳齿轮、第一行星齿轮架和第一行星齿轮，所述第二行星齿轮系包括第二齿圈、第二太阳齿轮、第二行星齿轮架和第二行星齿轮，其中：

所述第一行星齿轮系(100)具有第一轴线(A100)、形成与所述马达的输出轴(6)连接的第一输入部件的部件、以及形成第一输出部件的部件；

所述第二行星齿轮系(200)具有平行于所述第一轴线(A100)的第二轴线(A200)、形成与所述第一输出部件啮合的第二输入部件的部件、以及形成第二输出部件的部件，其中所述第二输出部件被构造成连接到所述驱动轴(4)。

9.根据权利要求8所述的动力总成模块，其特征在于，所述第二齿圈(202)、以可滑动方式安装在所述第二齿圈(202)的外部上的中间部分或所述行星齿轮系中的一个行星齿轮系的太阳齿轮至少能够在下列两个位置之间且平行于所述第一轴线(A100)和所述第二轴线(A200)移动：

第一位置，其中，所述马达(5)能够根据第一齿轮比将扭矩传递到所述驱动轴(4)；和

第二位置，其中，所述马达(5)能够根据第二齿轮比将扭矩传递到所述驱动轴(4)。

10.根据权利要求8所述的动力总成模块，其特征在于，所述第二齿圈(202)、以可滑动方式安装在所述第二齿圈(202)的外部上的中间部分或者所述行星齿轮系中的一个行星齿轮系的太阳齿轮能够在下列两个位置之间且平行于所述第一轴线(A100)和所述第二轴线(A200)移动：

至少一个以下位置，其中，所述马达(5)能够将扭矩传递到所述驱动轴(4)；

和空挡位置，其中，无法将扭矩从所述马达(5)传递到所述驱动轴(4)。

11.根据权利要求8所述的动力总成模块，其特征在于，所述行星齿轮系中的一个行星齿轮系的所述第一齿圈(102)分别形成所述第一输出部件或所述第二输入部件，并且其中，所述第一齿圈(102)具有内齿(106)和外齿(105)，所述内齿(106)用于与同一行星齿轮系的所述第一行星齿轮(104)啮合，所述外齿(105)用于分别与所述第二输入部件或所述第一输出部件啮合。

12.根据权利要求8所述的动力总成模块，其特征在于，所述第一输入部件是所述第一太阳齿轮(101)，并且所述第一输出部件是所述第一齿圈(102)。

13.根据权利要求8所述的动力总成模块，其特征在于，所述第二输入部件是所述第二太阳齿轮(201)，并且所述第二输出部件是所述第二行星齿轮架(203)，第二行星齿轮(204)以旋转方式安装在所述第二行星齿轮架(203)上并且被布置在所述第二太阳齿轮(201)与所述第二齿圈(202)之间。

14.根据权利要求8所述的动力总成模块，其特征在于，在所述第一行星齿轮系(100)中，所述第一太阳齿轮(101)被构造成内部部件，所述第一齿圈(102)被构造成外部部件，并且所述第一行星齿轮(104)被布置在所述第一太阳齿轮(101)和所述第一齿圈(102)之间，并且所述第一行星齿轮(104)以旋转方式安装在所述第一行星齿轮架(103)上，所述第一行星齿轮架(103)被紧固到所述动力总成模块的所述壳体(11)，并且其中，所述第一行星齿轮系(100)的所述第一齿圈(102)具有内齿(106)和外齿(105)，其中所述内齿(106)用于与所述第一行星齿轮系(100)的所述第一行星齿轮(104)啮合，所述外齿(105)用于与所述第二行星齿轮系(200)的所述第二太阳齿轮(201)或者与被固定到所述第二太阳齿轮(201)的轮毂(205)啮合，所述内齿(106)和所述外齿(105)位于与所述第一轴线(A100)和所述第二轴线(A200)正交的同一平面(P)中。

15.根据权利要求14所述的动力总成模块，其特征在于，所述第二行星齿轮系(200)的所述第二齿圈(202)或以可滑动方式安装在所述第二齿圈(202)的外部上的中间部分能够相对于所述壳体(11)且平行于所述第一轴线(A100)和所述第二轴线(A200)的在以下位置之间移动：

第一位置，其中，所述第二齿圈(202)以旋转方式紧固到所述第二行星齿轮系(200)的所述第二太阳齿轮(201)或以旋转方式紧固到被固定到所述第二太阳齿轮(201)的轮毂(205)上；和

第二位置，其中，所述第二齿圈(202)以旋转方式紧固到所述壳体(11)。

16.根据权利要求14所述的动力总成模块，其特征在于，所述第二行星齿轮系(200)的所述第二齿圈(202)或以可滑动方式安装在所述第二齿圈(202)的外部上的中间部分能够相对于所述壳体(11)平行于所述第一轴线(A100)和所述第二轴线(A200)地在下列位置之间移动：

以下位置中的至少一个位置：第一位置，其中，所述第二齿圈(202)以旋转方式紧固到所述第二行星齿轮系(200)的所述第二太阳齿轮(201)或以旋转方式紧固到被固定到所述第二太阳齿轮(201)的轮毂(205)上；和第二位置，其中，所述第二齿圈(202)以旋转方式紧固到所述壳体(11)；和

空挡位置，其中，所述第二齿圈(202)与所述第二行星齿轮系(200)的所述第二太阳齿轮(201)和所述壳体(11)两者都旋转脱离。

17.根据权利要求5所述的动力总成模块，其特征在于，所述齿轮系统(300)是行星齿轮系。

18.根据权利要求6所述的动力总成模块，其特征在于，所述至少一个齿轮系统(300)是行星齿轮系。

19.根据权利要求7所述的动力总成模块，其特征在于，所述角度(α)介于100°至160°之间。

20.一种用于车辆(1)的从动轮系统，所述从动轮系统包括至少一个左车轮(3a)和一个右车轮(3b)，每个车轮都连接到驱动轴(4a、4b)，其特征在于，所述从动轮系统进一步包括至少一个根据权利要求1至19中的任一项所述的动力总成模块。

21.根据权利要求20所述的从动轮系统，所述从动轮系统(2)形成车轴并且包括：

第一车轴外壳(7a)，所述第一车轴外壳(7a)固定到一个动力总成模块的所述壳体(11)的一侧，与所述马达(5)相对，并且接纳第一驱动轴(4、4a)，所述第一驱动轴(4、4a)连接在所述从动轮系统(2)的第一车轮(3、3a)与所述动力总成模块的所述动力总成系统(12)之间；

第二车轴外壳(7b)，所述第二车轴外壳(7b)接纳第二驱动轴(4、4b)，所述第二驱动轴(4、4b)连接在所述从动轮系统(2)的第二车轮(3、3b)与另一个动力总成模块的所述动力总成系统(12)之间，所述第二车轴外壳(7b)固定到所述另一个动力总成模块的所述壳体(11)，

其中，所述两个动力总成模块以面对的关系布置，并通过它们相应的连接装置连接。

22.根据权利要求20所述的从动轮系统，其中，一个车轮(3)与一个动力总成模块之间的连接通过连接设备实现，所述连接设备包括驱动轴(4)、至少一个接头、在两端处铰接的至少一个下臂、以及在两端处铰接的至少一个上臂，其中，所述从动轮系统(2)包括两个动力总成模块，第一车轮(3、3a)通过第一连接设备连接到第一动力总成模块，并且第二车轮(3、3b)通过第二连接设备连接到第二动力总成模块，其中，所述两个动力总成模块以面对的关系布置，并通过它们相应的连接装置连接。

23.一种车辆(1)，包括至少一个根据权利要求20至22中的任一项所述的从动轮系统(2)。