CN113167319B - 具有驱动单元的用于机动车的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种驱动装置(10)，包括：具有驱动轴(14)的驱动单元(12)；安置在该壳体(16)内的具有中心齿轮(34)的行星齿轮组(24)；允许所述中心齿轮(34)和驱动轴(14)之间在驱动轴(14)的轴向上进行相对运动的、能够使中心齿轮(34)被驱动轴(14)所驱动的连接机构(46)；以及具有滚动轴承(50)的用于轴向支承中心齿轮(34)的轴向轴承(48)，其中，所述轴向轴承(48)沿轴向设置在驱动单元(12)和行星齿轮组(24)之间，并且具有轴承座(56)，滚动轴承(50)通过其抗转动联接至轴承座(56)的外圈(58)而在轴向上支承在该轴承座上，其中，该轴承座被轴向固定联接至该壳体(16)。

Description

具有驱动单元的用于机动车的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的驱动装置。
背景技术
例如已经从DE 10 2016 221 708 A1或WO 2017/101920 A1中知道了这种机动车用驱动装置。该驱动装置具有驱动单元，该驱动单元包括驱动轴。驱动单元可通过驱动轴提供转矩。此外，该驱动装置包括壳体和布置在壳体中的行星齿轮组。行星齿轮组包括中心齿轮。该驱动装置还具有连接机构，该连接机构允许中心齿轮和驱动轴之间沿驱动轴的轴向且因此总体沿驱动装置的轴向进行相对运动。在此，中心齿轮可通过连接机构被驱动轴驱动。该驱动装置还包括至少一个用于轴向支承中心齿轮的轴向轴承。轴向轴承包括至少一个滚动轴承。
发明内容
本发明的任务是如此改进前述类型的驱动装置，即，可以实现中心齿轮的特别有利的轴向支承。
该任务通过一种具有如下特征的驱动装置来完成。
为了如此改进如所述类型的驱动装置，即，可以实现中心齿轮的特别有利的轴向支承，本发明规定，该轴向轴承在轴向上布置在驱动单元和行星齿轮组之间。另外，该轴向轴承具有与壳体分开形成的轴承座，滚动轴承通过其抗转动联接至轴承座的外圈在轴向上支承在轴承座上。此外，根据本发明，轴承座沿轴向固定连接至壳体。因此，由中心齿轮作用于滚动轴承的轴向力可以有利地通过外圈被传递到壳体。因此，在根据本发明的驱动装置中，来自行星齿轮组的反作用力可以有利地在壳体内被吸收或支承，并且不必由驱动装置的功能部件来承受，因此即便在相比于具有内燃机驱动的驱动装置有很高的中心齿轮转速情况下，本发明驱动装置的载荷仍然很低，由此能够减轻部件磨损和/或延长使用寿命。
在本发明的一个设计中，轴承座经由第二连接机构至少间接地固定在壳体中，其中，第二连接机构允许轴承座和壳体彼此间沿径向相对运动。有利地，在本发明设计中可以将普通的球轴承、特别是四点接触球轴承、尤其优选是廉价且易安装的深沟球轴承用作滚动轴承。
在本发明的另一设计中规定有支承件，其与壳体分开地且与轴承座分开地形成并且至少间接被固定在壳体上，轴承座沿轴向固定在该支承件上。该支承件至少间接地、特别是直接地固定在壳体上、特别是联接至壳体。“支承件至少间接固定在壳体上”的特征可以是指，该支承件被固定在壳体上而无法相对于壳体发生或进行运动。因此例如在支承件和壳体之间的相对平移运动和/或相对旋转运动被禁止。在本发明范围内，该支承件可被设计为例如支承板。
在本发明的另一个设计中，根据本发明的驱动装置的行星齿轮组的齿圈通过支承件被固定在壳体上，因此被固定而无法相对于壳体旋转。行星齿轮组在此还具有至少一个行星齿轮架，行星齿轮组的至少一个或多个行星齿轮能够可旋转地安装在行星齿轮架上。在此，至少一个或多个行星齿轮可同时与中心齿轮和齿圈啮合。在本发明的另一设计中，所述齿圈和支承件一体构成。在大批量生产情况下，本发明的这个设计可以有利地以节省空间、减轻重量和廉价的方式来生产。
在本发明的一个有利设计中规定，外圈在径向上直接支承在轴承座上和/或在轴向上直接支承在轴承座上。有利地，该轴承座在本发明的这个设计中是用于滚动轴承的刚性轴承壳体，因此滚动轴承的磨损能够减轻，滚动轴承的使用寿命可被延长。
在本发明的有利设计中设有固定板，该固定板与轴承座分开地且与壳体分开地形成并且至少间接固定在壳体上，借助于该固定板，轴承座被固定而无法相对于壳体进行相对旋转，其中，该固定板被固定在该支承件上。“该固定板至少间接固定在壳体上”的特征尤其可以是指，该固定板被固定而无法达成固定板与壳体之间的在轴向和/或径向上的相对运动。
在本发明的一个设计中，第二连接机构利用固定板将轴承座固定在支承件上。轴承座尤其借助第二连接机构被抗转动联接至固定板。由此，借助第二连接机构可以避免轴承座和固定板之间的相对旋转，但根据本发明，第二连接机构允许轴承座和固定板之间沿径向进行相对运动。由此，该滚动轴承可以通过轴承座和固定板在径向上被自由悬挂或可自由悬挂，从而在轴向轴承上或通过轴向轴承能够吸收或支承由中心齿轮作用于轴向轴承的轴向力，同时可以避免轴向轴承不希望地影响中心齿轮的径向支承。由于轴承座能够相对于固定板沿径向移动，还可以实现特别有利的公差补偿。
在本发明的一个有利设计中规定，第二连接机构具有设置在轴承座上的凹槽和设置在固定板上的凸起，这些凸起插入这些凹槽。
还可以想到的是，第二连接机构允许轴承座和固定板之间至少在预先规定或可预先规定的范围内沿轴向进行或发生相对运动。由此可以确保特别有利的公差补偿。
替代地或附加地，例如禁止在固定板和壳体之间的相对旋转运动和/或相对平移运动。此外优选规定，在支承件与固定板之间不发生相对旋转运动和/或相对平移运动。在此，固定板至少间接地、特别是直接地固定在支承件上。固定板尤其可被如此固定在支承件上，即，固定板被用螺栓拧紧至支承件。
总体上可以看出，滚动轴承且尤其是其外圈、轴承座(也简称为座筒)、固定板和支承件形成组合结构。因为齿圈也被联接到支承件，故可以通过由滚动轴承且尤其是外圈、轴承座、固定板和支承件构成的组合结构来补偿出现在中心齿轮和齿圈之内或之处的或出现在中心齿轮和齿圈之间的啮合力，而不必额外通过壳体来支承或支承在壳体上。这意味着，该支承件至少近似只需将反作用力矩从行星齿轮组传递到壳体。由此可以保证很有利的支承，因为可以保持低的结构空间需求和成本。
该壳体具有例如至少两个彼此分开形成并彼此连接的壳体部。在此，例如该驱动轴至少在径向上安装在其中的第一壳体部上，其中，行星齿轮架例如至少在径向上安装在第二壳体部上。该轴向轴承例如布置在第一壳体部之上或之内或第二壳体部之上或之内。在驱动装置中，尽管采用的是相互独立构成的壳体部，但在径向和轴向上都能保证有利的公差补偿，从而可以特别好地支承驱动轴和行星齿轮组。然而，这些壳体部允许简单且因此时间和成本划算地安装整个驱动装置。该组合结构此时允许补偿来自行星齿轮组的各个齿结构的过大的反作用力，而不必将其传入壳体。
附图说明
从以下对优选实施例的说明以及结合图得到本发明的其它优点、特征和细节。之前在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在图中单独示出的特征和特征组合不仅在各自所指出的组合中、也在其它组合中或单独地可采用，而没有脱离本发明范围，附图示出：
图1示出用于机动车且尤其是商用车辆的本发明驱动装置的示意图；
图2示出驱动装置的局部示意图；
图3示出驱动装置的沿图2所示的剖切线A1-A1的局部截面示意图。
在图中，相同的或功能相同的零部件带有相同的附图标记。
具体实施方式
图1以示意图示出用于机动车、特别是用于商用车辆的驱动装置10。机动车例如可以借助于驱动装置10尤其被电驱动。为此，驱动装置10包括驱动单元12，借助该驱动单元例如可以驱动该机动车。驱动单元12例如被设计成电动机，借此能够用电驱动该机动车的各个车轮和进而整个机动车。
驱动单元12具有也被称为传动轴的驱动轴14，驱动单元12可借此提供用于驱动车轮或机动车的转矩。驱动装置10也包括如图1尤其示意性示出的壳体16，例如驱动单元12和/或驱动轴14分别至少部分地、特别是至少大部分或完全地布置在壳体内。在此设有支承装置18，该支承装置具有至少两个轴承20和22，它们在驱动轴14和进而整个驱动装置10的轴向上彼此间隔开。轴承20、22例如构造为滚动轴承、尤其是球轴承。通过支承装置18、特别是利用轴承20和22，驱动轴14至少在驱动轴14的径向上且因此在整个驱动装置10的径向上可转动地安装在壳体16上。
驱动装置10还包括设置在壳体16内的也称为行星轮组的行星齿轮组24。总体上可以看出，壳体16例如形成或界定容纳空间26，在容纳空间内例如设置有行星齿轮组24。在图1所示的实施例中，壳体16具有第一壳体部28和第二壳体部30。壳体部28和30彼此分开地形成并沿着分界面32彼此连接。换句话说，分界缝例如在分界面32内延伸，壳体部28和30沿分界缝至少间接地、尤其直接地彼此支承。换句话说，壳体部28和30至少间接地、特别是直接地在分界面32内彼此支承。在此，壳体部28界定容纳空间26的第一部分，壳体部30界定容纳空间26的第二部分。彼此独立构成并相互连接的壳体部28和30允许驱动装置10的特别简单且因此时间和成本有利的制造或安装。
行星齿轮组24具有中心齿轮34，该中心齿轮在此布置在壳体部30内。中心齿轮34具有中心齿轮轴/中心轴36，其与例如呈空心轴状的驱动轴14同轴布置。在此，驱动轴14和中心轴36和进而中心齿轮34可绕转动轴线38相对于壳体16转动。例如中心轴36的至少一个纵向部段容纳在驱动轴14内。行星齿轮组24还具有齿圈40和行星齿轮架42。行星齿轮组24还具有多个行星齿轮44，其可旋转地安装在行星齿轮架42上并且同时与中心齿轮34和齿圈40啮合。行星齿轮架42可以相对于壳体16绕转动轴线38转动。但与之相比，齿圈40被固定联接至壳体16，使得齿圈40被固定在壳体16上。因此，齿圈40被固定而在轴向上和在径向上均无法相对于壳体16进行相对运动。
驱动轴14和中心轴36是彼此分开形成的轴，但是它们如此相互连接，即，中心轴36以及进而中心齿轮34可以由驱动轴14驱动。为此，驱动装置10包括第一连接机构46，第一连接机构允许中心齿轮34和驱动轴14彼此之间在驱动轴14的轴向上以及进而在驱动装置10的轴向上进行或发生相对运动。在此，中心齿轮34可以通过第一连接机构46被驱动轴14驱动，从而这些轴通过第一连接机构46以传递转矩的方式相互联接。尤其是，中心轴36和进而中心齿轮34借助于连接机构46以形状配合方式且以传递转矩的方式联接至驱动轴14，从而中心齿轮34可以通过连接机构46以形状配合方式被驱动轴14驱动。
连接机构46例如被设计为花键轴型面或包括至少一个花键轴型面，其允许轴之间在轴向上进行相对运动并确保所述轴以传递转矩的方式联接。另外，花键轴型面或连接机构46允许特别是在轴之间的角度误差。因此，连接机构46确保了特别有利的公差补偿，这是特别有利的，因为壳体16包括彼此分开形成的壳体部28和30，并且例如驱动轴14安装在壳体部28之上或之中并且中心齿轮34安装在壳体部30之上或之中。
经由中心轴36且因此经由中心齿轮34，由驱动单元12经由驱动轴14提供的且因此由驱动轴14提供的转矩可被传入行星齿轮组24。在此，行星齿轮架42也被称为行星架。行星齿轮架42是行星齿轮组24的从动件，因为行星齿轮组24可以通过行星齿轮架42提供输出转矩，其源自被传入行星齿轮组24的转矩。因此，例如机动车车轮可以由驱动单元12通过行星齿轮架42尤其以电的方式来驱动。
连接机构46也用于中心轴36和进而中心齿轮34的径向定位，使得例如中心齿轮34通过连接机构46在径向上安装在驱动轴14上。因此，中心齿轮34例如至少在径向上通过连接机构46、驱动轴14和支承装置18而尤其可转动地安装在壳体16上和进而在壳体部28上。因此，例如支承装置18、驱动轴14和连接机构46用于中心齿轮34在中心轴36内的第一径向支承。行星齿轮组24在此构成中心轴36的第二径向支承，并且在此例如也允许中心轴36和驱动轴14之间在轴向上进行的相对运动以及特别是在轴之间的角度误差。因此，例如中心轴36通过中心齿轮34、行星齿轮44和齿圈40至少在径向上支承在壳体16上，同时支承在壳体部30上。
为了以静定方式支承中心轴36，也设有呈轴向轴承48形式的轴向导向机构。因此，中心轴36和中心齿轮34通过轴向轴承48尤其至少间接地被轴向支承在壳体16上。轴向轴承48在此具有至少一个或正好一个滚动轴承50，中心轴36和中心齿轮34借此尤其被轴向支承在壳体16上。
如果行星齿轮组24例如是斜齿的，则尤其在驱动装置10运行时在行星齿轮组24中出现啮合力。该啮合力也被称为反作用力，其在行星齿轮组24的各齿结构中出现。特别是，在中心齿轮34的斜齿结构与行星齿轮44的斜齿结构之间和/或在行星齿轮44的斜齿结构与齿圈40的斜齿结构之间出现啮合力。啮合力具有轴向延伸的分力，该分力也被称为轴向力。因此可以例如在轴向轴承48内或经由轴向轴承48来吸收并支承轴向啮合力、即例如源自行星齿轮组24的啮合力的轴向力。
在图1所示的实施例中，轴向轴承48安置在壳体部30内，因此从驱动单元12的角度看安置在也称为壳体分界面的分界面32的另一侧。作为其替代，轴向轴承48可以布置在壳体部28内，因此从驱动单元12角度看安置在分界面32的这一侧。代替滚动轴承50，可以使用四点接触球轴承，但或者也可以使用普通的深沟球轴承，其可以吸收可能出现的任何轴向力。此时有利的是，也被简称为轴承的轴向轴承48至少在径向上自由悬挂。下面将对此进行说明。驱动装置10还包括第二支承装置52，其包括至少一个或恰好一个例如呈滚动轴承形式的轴承54。借助于支承装置52，行星齿轮架42在径向上可转动安装在壳体16上，在此安装在壳体部30上。轴向轴承48在轴向上布置在支承装置18和52之间。
为了现在能够实现特别有利的支承、特别是轴向支承，轴向轴承48在轴向上布置在驱动单元12和行星齿轮组24之间。另外，如在概览图2和图3时很好看到地，轴向轴承48具有与壳体16分开形成的轴承座56，滚动轴承50通过其抗转动联接至轴承座56的外圈58在轴向上支承在轴承座上。在此，外圈58在轴向上直接支承在轴承座56上。滚动轴承50具有外圈58和内圈60。此外，滚动轴承50包括滚子62。内圈60在轴向上被固定在中心轴36上，同时在轴向上一方面被支承在轴环64上，另一方面被支承在卡环66上，该卡环以形状配合方式与中心轴36合作且由此在轴向上被固定在中心轴36上。
轴向轴承48还包括与轴承座56分开且与壳体16分开形成的且至少间接固定在壳体16上的固定板68。此外，轴向轴承48包括第二连接机构70，其允许轴承座56和固定板68之间在径向上进行相对运动。借助第二连接机构70，轴承座56被固定在固定板68上而无法进行相对于固定板68的相对旋转。因此，轴承座56不能绕转动轴线38相对于固定板68旋转。
轴向轴承48还包括作为支承板72构成的支承件，它与壳体16分开地、与固定板68分开地且与轴承座56分开地形成，并且至少间接地、尤其直接地被固定在壳体16上，在该支承件上固定有齿圈40。齿圈40和支承板72例如被设计为彼此分开构成且彼此连接、尤其是相互焊接的构件。另外，固定板68被固定在支承板72上。由此，例如固定板68被固定而无法在轴向上相对于支承板72做相对运动，并且固定板68由此被固定而无法相对于支承板72进行旋转。在如图所示的实施例中，固定板68通过螺钉74与支承板72拧紧在一起，由此被固定在支承板72上。
在如图所示的实施例中，滚动轴承50是深沟球轴承，其安装在也简称为座筒的轴承座56之上或之内。轴承座56在其周面上特别是在其外周面上具有第二连接机构70的例如沿周向相互间隔的多个凹槽76。连接机构70还包括设于固定板68上的多个凸起78，凸起插入相应的凹槽76。由此，轴承座56和进而外圈58被固定而无法相对于固定板68和相对于壳体16旋转。轴承座56在此通过固定板68且借助螺钉74以及通过连接机构70被固定在支承板72上，使得轴承座56可在径向上尤其相对于固定板68和/或相对于壳体16运动地或移动地安装。在此，例如外圈58在径向上向外直接支承在轴承座56上，和/或内圈60在径向上向内直接支承在中心轴36上。总体上可以看出，由此在径向和轴向上都可确保很有利的公差补偿。
齿圈40连接到支承板72，从而通过由滚动轴承50、轴承座56、固定板68和支承板72构成的组合体来补偿在中心齿轮34和齿圈40中出现的啮合力，而不必额外地支承在壳体16上或通过壳体来支承。这意味着，支承板72几乎只需将反作用转矩从行星齿轮组24传递至壳体16。外圈58例如可以通过轴承座56和固定板68直接支承在支承板72上，使得来自齿结构的反作用力未被传入壳体16。由于连接机构70或轴承座56和固定板68允许固定板68和轴承座56之间的在径向上的相对运动，故可以实现滚动轴承50在径向上相对于壳体16的径向可移动性，在这里，外圈58可以在径向上直接支承在轴承座56上。由此能够可靠避免外圈58相对于轴承座56或相对于壳体16的不期望的相对旋转。从图2中可以特别清楚地看到固定板68和支承板72。
驱动装置10且特别是其设计基于以下认识，即，在对行星齿轮传动机构或行星齿轮组的各个轴进行支承时应当注意，行星齿轮传动机构或行星齿轮组不是超静定的。轴或其轴承布置在彼此不同的壳体部中可能会成为另一项挑战。通常，随后必须很精确地制造壳体部和/或必须以其它方式补偿同轴度误差。在驱动装置10中，现在可以实现很有利的公差补偿，确切说这不仅在径向上、也在轴向上达成。因此，这些轴可以被安装在彼此分开设计的壳体部28和30上，而不必以过于成本密集的精度来制造壳体部28和30。支承装置18和52以及轴向轴承48此时允许尤其是行星齿轮组24的很简单、紧凑且按照静定方式的支承。
附图标记列表
10 驱动装置
12 驱动单元
14 驱动轴
16 壳体
18 支承装置
20 轴承
22 轴承
24 行星齿轮组
26 容纳空间
28 壳体部
30 壳体部
32 分界面
34 中心齿轮
36 中心轴
38 转动轴线
40 齿圈
42 行星齿轮架
44 行星齿轮
46 第一连接机构
48 轴向轴承
50 滚动轴承
52 支承装置
54 轴承
56 轴承座
58 外圈
60 内圈
62 滚子体
64 轴环
66 卡环
68 固定板
70 第二连接机构
72 支承板
74 螺钉
76 凹槽
78 凸起

Claims (9)

1.一种用于机动车的驱动装置(10)，包括：
-驱动单元(12)，该驱动单元具有驱动轴(14)，该驱动单元(12)能够通过该驱动轴来提供扭矩，
-壳体(16)，
-行星齿轮组(24)，安置在该壳体(16)内，所述行星齿轮组(24)具有中心齿轮(34)，
-连接机构(46)，该连接机构允许在该中心齿轮(34)和该驱动轴(14)之间在该驱动轴(14)的轴向上进行相对运动，借助于该连接机构能够由该驱动轴(14)来驱动该中心齿轮(34)，以及
-轴向轴承(48)，具有至少一个滚动轴承(50)，用于轴向支承该中心齿轮(34)，
其特征在于，沿轴向在该驱动单元(12)和该行星齿轮组(24)之间设置所述轴向轴承(48)，并且设有与该壳体(16)分开形成的轴承座(56)，该滚动轴承(50)通过其抗转动联接至该轴承座(56)的外圈(58)而在轴向上支承在该轴承座上，其中，该轴承座被轴向固定联接至该壳体(16)，
所述行星齿轮组(24)的齿圈(40)固定联接至支承件。
2.根据权利要求1所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述轴承座(56)通过第二连接机构(70)被至少间接固定在所述壳体(16)上，其中，所述第二连接机构(70)允许在该轴承座(56)和该壳体(16)之间的沿径向方向的相对运动。
3.根据权利要求1所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述支承件与所述壳体(16)分开且与所述轴承座(56)分开构成，该支承件至少间接固定在所述壳体(16)上，该轴承座(56)在轴向上被固定在该支承件上。
4.根据权利要求2所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述支承件与所述壳体(16)分开且与所述轴承座(56)分开构成，该支承件至少间接固定在所述壳体(16)上，该轴承座(56)在轴向上被固定在该支承件上。
5.根据权利要求1所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述齿圈(40)和所述支承件一体构成。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述外圈(58)在径向上直接支承在所述轴承座(56)上和/或在轴向上直接支承在所述轴承座(56)上。
7.根据权利要求2所述的驱动装置(10)，其特征在于，设有与所述轴承座(56)分开且与所述壳体(16)分开构成的并且至少间接固定在所述壳体(16)上的固定板(68)，借助该固定板，该轴承座(56)被固定而不能相对于该壳体(16)进行相对旋转，其中，该固定板(68)被固定在该支承件上。
8.根据权利要求7所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述第二连接机构(70)将所述轴承座(56)固定至在所述支承件上的所述固定板(68)。
9.根据权利要求8所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述第二连接机构(70)具有若干设于所述轴承座(56)上的凹槽(76)和若干设置在所述固定板(68)上的凸起(78)，所述凸起插入所述凹槽(76)。
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