CN114206652A - 用于机动车的电驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的电驱动单元，所述电驱动单元具有电驱动器(5)、沿力传递流方向设置在电驱动器(5)下游的并且设置变速器壳体(4)中的变速器(6)、用于在变速器壳体(4)的内部空间(7)中使冷却液循环的装置以及变速器(6)的能转动地设置的输入或输出轴(19、18)，其中，变速器壳体(4)由环形地围绕中轴线(A)的壳体周壁(11)和端壁(13)组成，并且所述端壁(13)从用于输入或输出轴(19、18)的孔口(17)沿径向向外一直延伸到连接区域(14)，在所述连接区域中，端壁(13)和壳体周壁(11)相互连接。为了通过结构上的措施改善流动状态，特别是在变速器壳体的在冷却液循环的范围内从变速器中导出或抽出冷却液的区域中，设有在周向上沿连接区域(14)延伸的环形室(33)，所述环形室通过单独的开口(40)与所述内部空间(7)相连接。

Description

用于机动车的电驱动单元

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的电驱动单元，具有电驱动器、沿力传递流方向设置在电驱动器下游的并且设置变速器壳体中的变速器、用于在变速器壳体的内部空间中使冷却液循环的装置以及变速器的能转动地设置的输入或输出轴，其中，变速器壳体由环形地围绕中央轴的壳体周壁和端壁组成，并且所述端壁从用于输入或输出轴的孔口沿径向向外一直延伸到连接区域，在所述连接区域中，端壁和壳体周壁相互连接。

背景技术

这种电驱动单元用作车辆的行驶驱动器。这种电驱动单元优选用作用于商用车辆的电驱动轴的组成部分。在车轴的这种结构类型中，在重量有利地设置在车辆中心附近的电驱动器的下游设置多级变速器。所述变速器单独或也与电驱动器一起设置在壳体中，所述壳体由包围变速器的内部空间包括设置在所述内部空间中的变速器元件的壳体周壁和在端侧封闭所述内部空间的端壁组成。所述壳体周壁大部分设计成环形的。所述端壁基本上沿径向延伸并在中央设有孔口，变速器输入轴或变速器输出轴穿过所述孔口。

为了冷却变速器元件，使冷却液在变速器壳体的内部空间中循环，这在回路中进行，其中，使冷却液尽可能流动通过变速器所有承受机械载荷的区域包括用于旋转的变速器元件而存在的滚动支承结构。变速器油优选用作冷却液，从而这种液体既能润滑变速器元件，又承担散热功能。

特别是当变速器构造成行星齿轮变速器时，在壳体周壁的内侧上变速器油会发生强烈的旋转。由于油的旋转在变速器壳体的内侧上形成环形环绕的油池。在喷射润滑的情况下，这种油池使得实现理想的润滑过程变得困难。尤其是在油循环范围内会使得难以抽吸油，因为由于所述旋转，油以高流速在所设置的排油口上流动经过，而不是完全进入所述排油口中。

发明内容

本发明的目的是，特别是在变速器壳体的在冷却液循环的范围内从变速器中导出或抽出冷却液的区域中，通过结构上的措施改善流动状态。

为了实现该目的，提出一种具有权利要求1的特征的电驱动单元。

这里，仅通过单个开口与变速器壳体的内部空间连接的附加的环形室用于使在变速器壳体的其它区域中以高速度流动或转动的冷却液变平稳。对于冷却液，环形室具有平稳区的功能。环形的平稳区为此目的优选设置在较大的直径上。环形的平稳区在确定的周边部段、即在多个单独的开口的区域中朝内部空间敞开，从而冷却液并且特别是变速器油可以通过这些开口流入环形室中并其中使其平稳。相反，在其它周边部段上，环形室基本上相对于变速器内部空间是封闭的，这些在这些周边部段中没有发生明显的冷却液交换并且液体且主要是其流动可以在环形室的这些区域中变平稳。特别是当油抽出的区域中的空间条件本来就较为紧张时，由于流动平稳作用，明显改善了油抽出或油排出。

根据所述环形的平稳区一个优选的设计方案有利的是，在周向上所述开口与无开口的周边部段交替设置。例如，环形室的开口和无开口的周边部段的数量可以分别是六到十个。

关于用作平稳区的环形室提出，所述环形室的壁部部分地由壳体周壁且部分地由端壁形成，所述端壁是在驱动单元的变速器和电动机之间的分离壁。

为了将环形室设置在大直径上而提出，所述环形室的直径大于壳体周壁的内侧在环形室的区域之外具有的最大直径。

此外提出，所述环形室朝内部空间由内室壁限定，并且朝壳体周壁的外侧由外室壁限定，所述开口和无开口的周边部段位于内室壁中或上。

根据一个特别在制造技术上有利的设计方案，所述内室壁设计成垛墙形的，其中，垛部形成无开口的周边部段，并且在垛部之间的周边区域形成所述开口。所述开口的轴向延伸尺寸、即所述开口沿轴线方向的延伸尺寸优选小于环形室的轴向长度。

此外，关于环形室的横截面几何形状还提出，所述环形室沿轴线方向的长度大于环形室在内室壁和外室壁之间的最大宽度。

优选在壳体周壁中设有孔或通道，所述孔或通道从环形室一直通到壳体周壁的外侧。这些孔或通道与冷却剂导向结构相结合可以用于不同的功能和目的。例如，所述孔或通道的外端部可以设有螺纹，以便在相应的孔或相应的通道中设置排气阀、排气过滤器、用于探测冷却液液位的测量塞、用于金属屑的磁式工作的捕集装置或温度传感器。一个所述孔或通道优选位于环形室的最低点，该孔或通道用于使变速器油放出或排出到设置在下方的收集器中。

由于与孔或通道相关联的功能有时有较大的空间需求，以另一个设计方案提出，所述壳体周壁围绕环形室构造成相对于其余壳体周壁在径向上扩展的法兰，并且所述孔或通道穿过所述法兰一直延伸到所述法兰的外侧。就是说，与径向扩展的法兰相关联的附加的体积能用来获得用于足够大的孔或通道的空间，以及用于分配给所述孔或通道的技术用途的空间。

所述法兰附加地可以用于将变速器壳体例如与电驱动器的直接相邻的马达壳体螺纹连接。为此目的，有利的是，所述法兰设有在其周边上分布设置的轴向孔口，用于容纳螺钉或螺栓，例如，作为变速器壳体和电机壳体之间的刚性连接元件的螺栓。

为了在平稳区的区域内实现特别有利的流动条件而提出，所述端壁设有延伸到环形室中的凸缘，并所述端壁沿径向延伸的部分与凸缘之间的过渡部构造成倒圆部。所述圆角部的半径优选为环形室的在内室壁和外室壁室壁之间测得的最大宽度的25％至75％之间。

如果所述环形室的壁部由壳体周壁形成，则所述壁部是朝端壁敞开的槽的U形壁部。

朝端壁敞开的所述槽实现了在所述端壁上模制有延伸到所述环形室中的凸缘，所述凸缘贴靠到所述槽的壁部之一上，优选贴靠到所述槽的沿径向外部的壁部上。在这个设计方案中，所述槽不仅具有使冷却剂流平稳的任务，而且所述槽同时是对中元件，用以将所述端壁在连接区域中精确对准地固定在壳体周壁上。对于这种相互对准，附加地有利的是，模制在端壁上的凸缘或对中凸缘在中间置入至少一个环形密封件的情况下贴靠到所述槽的相应壁部上，并且由此在连接区域中在端壁和壳体周壁之间实现流体密封的连接。

优选所述密封件置入在所述凸缘或对中凸缘中构成的密封槽中。

以所述电驱动单元的一个设计方案提出，变速器是行星变速器，其中内齿圈是设有齿部的壳体周壁内侧。所述齿部构造成斜齿部，使得沿朝壳体周壁的具有所述开口的纵向部段的方向输送积聚在所述齿部中的冷却液。

附图说明

用于商用车辆的电驱动轴的其他优点和细节可以由下面对在图中给出的实施例的说明得出。具体而言：

图1示出用于商用车辆的电驱动轴，所述驱动轴具有例如双行星齿轮变速器结构形式的多级变速器、容纳变速器的变速器壳体、安装在变速器壳体上的电机壳体以及同样安装在变速器壳体上的车轴外壳；

图2示出变速器壳体的透视的部分剖视图连同变速器的行星齿轮架；

图3示出变速器壳体的透视的部分剖视图连同设置在变速器壳体和电机壳体之间的端壁；

图3a示出图3中的连接区域的放大细节局部；

图4示出变速器的一些部分和端壁的纵向剖视图，但没有变速器壳体；

图5示出变速器壳体从不同视角观察的另一个透视图；

图6示出变速器壳体的侧视图；以及

图7示出变速器壳体根据图6中所示的剖切面VII-VII的剖视图。

具体实施方式

图1以概略图示出用于机动车的电驱动轴的半部。驱动轴所示的半部用于驱动能转动地支承在轴颈1上的、在图1中在左侧边缘上用虚线示出的车轮2。驱动轴相同设计的第二半部对称地位于图1中绘制的车辆中平面M的另一侧并支承另一个车辆侧的相应车轮。电驱动轴在其整体上是从一个车辆侧到另一个车辆侧的连续的刚性轴。

对于每个车辆侧并且为了驱动相应的车轮2，在车辆中平面M附近设置电驱动器5，特别是电动机。朝车辆外部在每个电动机的下游分别连接一个这里是两级行星齿轮变速器结构形式的变速器6。

这两个电驱动器处于共同的电机壳体3中，所述电机壳体可以是一体的或多部分式的。每个变速器6都位于一个变速器壳体4内，所述变速器壳体法兰连接在电机壳体3上。

所述变速器壳体4主要由基本上圆柱形的壳体周壁11和与壳体周壁11一体的端壁12组成，所述壳体周壁以其内侧7环形地包围变速器6的变速器元件。所述端壁12主体上是封闭的，但在其中心留出变速器孔口12a，变速器6在中央的转动轴线A上转动的变速器输出轴18穿过所述变速器孔口。

变速器壳体4在其另一个端部处也设有端壁13，但这个端壁是单独的构件。在圆形环绕的连接区域14中，这个端壁13与壳体周壁11液体密封地相互连接。

端壁13在其中心设有孔口17，变速器的输入轴19穿过这个孔口。变速器的这个输入轴19同时也可以是电机输出轴，并且所述输入轴也在轴线A上转动。

端壁13从用于变速器输入轴19的孔口17沿径向向外一直延伸到连接区域14，在所述连接区域中，端壁13和壳体周壁11液体密封地相互连接。

从另一个端壁12引出的变速器输出轴18可以优选通过花键不可相对转动地与驱动轴连接，所述驱动轴引向车轮2并驱动车轮。驱动轴在驱动单元的管状的车轴外壳15中转动，所述车轴外壳同样在中央的轴线A上延伸。所述车轴外壳15借助于法兰16固定在端壁12上。

所述车轴外壳15在其车辆外侧的端部上设有与轴颈1。此外，车辆制动器的制动器托架，优选是盘式制动器的制动器托架固定在车轴外壳15上。同样固定在车轴外壳15上的还有轴导向元件，例如，车轴的纵向导杆和必要时还有横向导杆。

为了将车轴外壳15固定在变速器壳体4上，车轴外壳15在其车辆内部的端部上设有沿径向扩展的法兰16。所述法兰16通过多个螺钉刚性地螺纹连接在变速器壳体4的端壁12上。

容纳电驱动器5的电机壳体3和变速器壳体4的连接也通过螺纹连接来实现，为此，这些壳体部件的相应端部设计成径向的法兰25、26，所述法兰通过螺钉固定地相互连接，这些螺钉穿过变速器壳体4的法兰26中的轴向开口27。

变速器壳体4不仅具有壳体功能，而且本身也是周转或行星齿轮变速器的一部分，因为在壳体周壁11的内侧7上构成第一变速器级的绕转动轴线A设置的斜齿部30a和沿轴向错开地构成第二变速器级的绕转动轴线A设置的斜齿部30b。因此，两个斜齿部30a、30b中的每个斜齿部分别形成相关行星齿轮变速器的内齿圈。斜齿部30b的齿的定向或倾斜位置与第一斜齿部30a的齿相反。行星齿轮变速器的两个变速器级的行星齿轮与所述斜齿部啮合。

在绕轴线A转动的行星齿轮架中设置行星齿轮变速器的其余变速器元件，所述行星齿轮架作为预装的变速器支架17c装入变速器壳体4中。变速器支架17c的中央元件是在轴线A上转动的变速器输出轴18，所述变速器输出轴从同样设置在中央的变速器壳体4的变速器孔口12a中伸出。

变速器6及其部分地受到大载荷的齿、小齿轮和轴承借助于通过泵循环的冷却液进行冷却。冷却液优选是变速器油，从而所述液体既润滑变速器元件，也承担散热功能。

由于作为行星齿轮变速器的结构形式，由于行星齿轮的离心力将冷却及润滑液向外甩向斜齿部30a、30b。因此，冷却液聚集在壳体周壁11的内侧7上，同时液体沿所述内侧7发生明显的旋转。应收集所述液体并且将其重新供应给冷却和润滑过程，其方式是，将液体回输到更靠近中央的区域以及输送到滚动轴承的区域中，例如输送给变速器输入轴19和变速器输出轴18的滚动轴承。

两个齿轮30a、30b的倾斜位置在主动循环冷却时对冷却液产生朝端壁13定向的铲斗效应，这种效应与变速器油沿输送内侧7的旋转相结合。只有对于被动的油池冷却，齿轮30b的定向是相反的，从而此时然后也出现朝端壁12定向的铲斗效应。

由于变速器油在变速器壳体内侧7上的旋转，在那里形成了一个强烈流动的油池，如果不采取下面所述的附加措施，这种油池会使得难以实现理想的润滑和冷却过程。这是因为，如果变速器油以高流速在现有的排油口上流动经过，而不是完全进入排油口，所形成的流动使得难以实现在循环中必要的变速器油吸出。

这个问题的解决方案在于，设有优选按圆形包围轴线A的环形室33，所述环形室在周向上沿端壁13固定在壳体周壁11上的连接区域14延伸。重要的是，环形室33只经由多个单独的开口40与变速器壳体的内部空间7连接。这些开口40在环形室33的内周上均匀地分布。

所述环形室33用于使在变速器壳体的其它区域以高速度流动并且尤其是沿内壁强烈旋转的冷却液变得平稳。因此，对于冷却液，环形室33具有平稳区的功能，所述平稳区只在确定的周边部段、即在所述单独的开口40的区域朝内部空间7敞开，从而冷却液或变速器油通过这些开口40流入环形室33并在其中变得平稳。

相反，在其它的周边部段上，所述环形室33相对于变速器内部空间7基本上是封闭的，使得在所述其它的周边部段上没有发生明显的液体交换，并且液体流动可以沿环形室33的朝变速器内部空间封闭的区域变得平稳。这种流动平稳作用使得可以实现更好的油抽出或油排出，这直接从环形室33中例如通过在环形室33的最低点通入环形室中的通道进行，通过所述通道液体可以向下向收集器中流出。

为了使环形室33形成平稳区，在环形室的周向上，开口40与无开口的周边部段41交替设置。所述开口40的数量和无开口的周边部段41的数量是相同的，在该实施例中在周边上存在六个开口40和类似地存在六个无开口的周边部段41。

环形室33的直径大于壳体周壁11的内侧7在环形室33的区域之外具有的最大直径。

由于环形室33沿端壁13固定在壳体周壁11上的连接区域14延伸，环形室33的壁部部分地由壳体周壁11形成且部分地由端壁13形成。

所述环形室33朝内部空间7由内室壁44限定并且朝壳体周壁11的外侧由外室壁45限定。所述开口40和无开口的周边部段41位于内室壁44中或上。

以制造技术上简单的方式，内室壁44设计成垛墙形的，其中平行于中轴线A延伸的垛部形成所述无开口的周边部段41，并且垛部之间的周边部段形成开口40。垛部和设置在垛部之间的无开口的周边部段41在内室壁44的径向视图中设计成矩形的。

如果环形室33的壁部由壳体周壁11而不是由端壁13形成，则所述壁部是以朝端壁13敞开的槽形式按圆形绕轴线A环绕的U形壁部。沿轴线A方向，所述槽的长度和环形室33的长度大于环形室33在内室壁44和外室壁45之间测得的最大宽度。

开口40的轴向延伸尺寸、即所述开口沿轴线A方向的延伸尺寸小于环形室33的轴向长度。

所述无开口的周边部段41沿轴向朝端壁13的方向延伸，使得所述无开口的周边部段与端壁13的内侧13a接触，或者在这里留下小间隙，通过所述间隙不能或基本上不能进行液体交换。

端壁13将变速器6与电驱动器5分开。端壁13在其朝向变速器6的一侧设有与端壁13的主延伸部成直角延伸的凸缘50，所述凸缘主要用作对中凸缘。凸缘50是端壁13一体的组成部分。所述凸缘的轴向长度使所述凸缘延伸到环形室33中。为了对中的目的，所述凸缘50以其外侧在中间置入密封件51的情况下沿径向贴靠到外室壁45上。在该实施例中，环绕的对中凸缘的轴向长度约为环形室33的轴向延伸的一半。

由于连接区域14必须是液体密封的，所述凸缘50在中间置入环形的密封件51的情况下沿径向贴靠到室壁45上。所述密封件51置入在凸缘50的外侧上的密封槽中。

根据图3a，在端壁13横向于中轴线A延伸的内侧13a与凸缘50的内侧50a之间的过渡部构造成倒圆部52，并且优选是具有半径R的90°的倒圆部52，所述半径为环形室33的在内室壁44和外室壁45之间的最大宽度的25％和75％之间。将过渡部构造成倒圆部52使得可以在环形室33上实现更好的导流。

多个沿径向延伸的孔和通道60从环形室33通到壳体周壁11的外侧上，并且尤其是通到变速器壳体的法兰26的外侧上，因为法兰26是围绕环形室33设置的。

所述径向的孔或通道60之一是排油口，通过所述排油口，收集在环形室33中的并在环形室中已平稳的变速器油可以向下向收集器中流出。出于这个原因，这个孔或通道位于法兰26的最低位置处。

其它的孔或通道60与冷却剂导向结构相结合可以用于不同的功能和目的。所述孔或通道例如可以容纳排气阀、排气过滤器、用于探测变速器中的冷却液液位的测量塞、用于聚集在液体中的金属屑的磁式工作的捕集装置或用于检测油温的温度传感器。

由于这些孔或通道60不是位于变速器壳体薄壁的部分中，而是位于变速器壳体沿径向扩展的法兰26的区域中，这里有足够的空间用于这种附加的功能构件。所述孔或通道60的外端部例如可以设有螺纹，相应的功能构件从外面旋入所述螺纹。

孔或通道60位于法兰26的不具有轴向开口27的周边部段上。

附图标记列表

1 轴颈

2 车轮

3 电机壳体

4 变速器壳体

5 电驱动器

6 变速器

7 内侧

11 壳体周壁

12 端壁

12a 变速器孔口

13 端壁

13a 端壁的内侧

14 连接区域

15 车轴外壳

16 法兰

17 孔口

17c 变速器支架

18 变速器输出轴

19 变速器输入轴

25 法兰

26 法兰

27 轴向开口

30a 斜齿部

30b 斜齿部

33 环形室

40 开口

41 无开口的周边部段

44 内室壁

45 外室壁

50 凸缘，对中凸缘

50a 凸缘的内侧

51 密封件

52 倒圆部

60 孔，通道

A 轴线，转动轴线

M 车辆中线

R 半径。

Claims (18)

1.用于机动车的电驱动单元，所述电驱动单元具有电驱动器(5)、沿力传递流方向设置在电驱动器(5)下游的并且设置变速器壳体(4)中的变速器(6)、用于在变速器壳体(4)的内部空间(7)中使冷却液循环的装置以及变速器(6)的能转动地设置的输入或输出轴(19、18)，其中，变速器壳体(4)由环形地围绕中轴线(A)的壳体周壁(11)和端壁(13)组成，并且所述端壁(13)从用于输入或输出轴(19、18)的孔口(17)沿径向向外一直延伸到连接区域(14)，在所述连接区域中，端壁(13)和壳体周壁(11)相互连接，其特征在于，设有在周向上沿连接区域(14)延伸的环形室(33)，所述环形室通过单独的开口(40)与所述内部空间(7)相连接。

2.根据权利要求1所述的电驱动单元，其特征在于，这些开口(40)均匀分布地设置在环形室(33)的内周上。

3.根据权利要求1或2所述的电驱动单元，其特征在于，在周向上开口(40)与无开口的周边部段(41)交替设置。

4.根据权利要求3所述的电驱动单元，其特征在于，所述开口(40)和无开口的周边部段(41)的数量可以分别是六到十个。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电驱动单元，其特征在于，环形室(33)的壁部部分地由壳体周壁(11)形成且部分地由端壁(13)形成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电驱动单元，其特征在于，环形室(33)按圆形包围中轴线(A)，并且环形室(33)的直径大于壳体周壁(11)的内侧(7)在环形室(33)的区域之外具有的最大直径。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的电驱动单元，其特征在于，所述环形室(33)朝所述内部空间(7)由内室壁(44)限定，并且朝壳体周壁(11)的外侧由外室壁(45)限定，所述开口(40)和无开口的周边部段(41)位于内室壁(44)中或上。

8.根据权利要求7所述的电驱动单元，其特征在于，所述内室壁(44)设计成垛墙形的，其中，垛部形成无开口的周边部段(41)。

9.根据权利要求7或8所述的电驱动单元，其特征在于，所述环形室(33)沿轴线方向的长度大于环形室(33)在内室壁(44)和外室壁(45)之间的最大宽度。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的电驱动单元，其特征在于，在壳体周壁(11)中设有孔或通道(60)，所述孔或通道从环形室(33)一直延伸到壳体周壁(11)的外侧。

11.根据权利要求10所述的电驱动单元，其特征在于，所述壳体周壁(11)围绕环形室(33)构造成相对于壳体周壁其余部分在径向上扩展的法兰(26)，并且所述孔或通道(60)穿过所述法兰(26)一直延伸到所述法兰的外侧。

12.根据权利要求11所述的电驱动单元，其特征在于，所述法兰(26)设有在其周边上分布设置的轴向开口(27)，用于容纳螺钉或螺栓。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的电驱动单元，其特征在于，所述端壁(13)设有延伸到环形室(33)中的凸缘(50)，并所述端壁(13)沿径向延伸的部分与凸缘(50)之间的过渡部构造成倒圆部(52)，所述圆角部(52)的半径(R)优选为环形室(33)在内室壁(44)和外室壁(45)之间的最大宽度的25％至75％之间。

14.根据权利要求5所述的电驱动单元，其特征在于，如果所述环形室(33)的壁部由壳体周壁(11)形成，则所述壁部是朝端壁(13)敞开的槽的U形壁部。

15.根据权利要求14所述的电驱动单元，其特征在于，所述端壁(13)设有延伸到环形室(33)中的凸缘(50)，所述凸缘贴靠到所述槽的壁部之一上，优选贴靠到所述槽的沿径向外部的壁部上。

16.根据权利要求15所述的电驱动单元，其特征在于，所述凸缘(50)在中间置入至少一个环形的密封件(51)的情况下贴靠到所述槽的壁部上。

17.根据权利要求16所述的电驱动单元，其特征在于，所述密封件(51)置入在所述凸缘(50)中构成的密封槽中。

18.根据前述权利要求中任一项所述的电驱动单元，其特征在于，所述变速器(6)是行星齿轮变速器，所述行星齿轮变速器的内齿圈是壳体周壁(11)的设有齿部(30a)的内侧，所述齿部(30a)构造成斜齿部，使得沿朝壳体周壁(11)的具有所述开口(40)的纵向部段的方向输送积聚在所述齿部中的冷却液。

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