CN115320354A - 用于车辆的电动动力总成 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于车辆的电动动力总成。本发明应用于被集成到车辆车轴中的电动动力总成。这种电动车轴或E‑Axle是前车轴或后车轴,其包括适于接纳动力总成的车轴主体或外壳,该动力总成被布置成向车轴的车轮提供扭矩。
Description
技术领域
本发明涉及用于配置用于车辆的电动动力总成的成套部件、用于车辆的电动动力总成以及用于配置用于车辆的电动动力总成的方法。
通常,本发明适用于被集成到车辆车轴中的电动动力总成。这种电动车轴(或“E-Axle”)是前车轴或后车轴,其包括适于接纳动力总成的车轴主体(或“外壳”),所述动力总成被布置成向车轴的车轮提供扭矩。“E-Axle”是一种用于电池电动车辆、燃料电池和混合动力应用的紧凑且经济的电动驱动解决方案。电动马达、电子设备和传动装置被组合在紧凑单元中,该紧凑单元直接驱动被设置在车轴的纵向端处的车轮。
本发明可以应用于轻型、中型、重型车辆,诸如卡车、公共汽车、建筑设备,以及乘用车。虽然本发明将关于卡车进行描述,但是本发明不限于这种特定的车辆类型。事实上,本发明的电动动力总成也可以用于水运工具(轮船、船只等)。
背景技术
运输业目前正处于向电动汽车过渡的过程中,这意味着使用电力来驱动车辆。电动汽车的发展主要是为了满足日益严格的排放法规要求和一些城市禁止内燃机车辆的情形。
为了给电池、底盘和其它大型部件(诸如空气动力学轮廓)腾出尽可能多的空间,所述动力总成必须尽可能紧凑。
大多数电动马达具有在高速和低扭矩下实现的理想工作范围,而内燃机具有在低速和高扭矩下实现的理想工作范围。为了满足通常用于坡道起步或高负载起步时的车轮处的扭矩需求,电动马达与车轮之间需要相对高的减速比(通常在20至50之间)。这种减速比只能通过若干个减速级来实现,这需要空间。
使用具有固定速度比的变速箱的问题在于,电动马达会在巡航模式条件下以高速和低扭矩运行,并且在这些条件下,马达的效率不是最佳。另外,高速条件还会增加传动装置的齿轮、轴承和密封环的应力,从而降低传动装置的耐用性。
另外,齿轮高速旋转的变速箱也会产生润滑问题。实际上,旋转过快的齿轮可能无法被正常润滑,因为两个连续齿之间的油被离心力甩出,而啮合的这两个齿轮的齿之间可能发生金属-金属式的接触,从而产生热量,因此,产生潜在的不可逆的机械损伤。
高转速通常也产生更多的噪音和振动。从法规的角度来看,这对于客户(驾驶员和车外人员)来说可能是个问题。
另外,传统的电动动力总成不能适用于包括轻型车辆、中型车辆和重型车辆在内的广泛车辆。因而,车辆制造商必须开发和/或为自己提供广泛的电动动力总成,每种动力总成对应于一种车辆。因此生产成本非常高,并且制造方法没有被优化。
正是针对这些缺点,本发明更具体地旨在通过提出一种更紧凑和耐用的电动动力总成来进行弥补,并且通过提供几种传动比使得可能在许多条件下确保电动马达的更好的效率。另外,本发明旨在提供一种模块化电动动力总成,其可以容易地适应大范围的车辆。换言之,本发明旨在提供一种电动动力总成,其架构可以根据要制造的车辆类型容易地进行调整。
发明内容
该目的通过一种根据权利要求1至13中的任一项所述的部件套件来实现。
通过提供根据本发明的一种用于配置用于车辆的电动动力总成的部件套件,优点在于根据车辆的需要而提供模块化且紧凑的电动动力总成。因而,电动动力总成的架构适用于一种车辆、特别是适用于车辆负荷、车辆架构、车辆地形、客户期望和车辆应用。因此,车辆制造商可以供应部件套件的所有组成部分,并选定制造一个车辆所需的组成部分。此外,根据本发明的电动动力总成的架构紧凑,并且提供了更好的效率。因此,根据本发明的部件套件和电动动力总成允许一种优化的制造方法,生产成本降低,生产率提高并且效率更好。
该目的也通过一种根据权利要求4的电动动力总成实现。权利要求5至7、12或13限定了电动动力总成的有利但非强制性方面。
该目的也通过一种根据权利要求7的电动动力总成实现。权利要求8至13限定了电动动力总成的有利但非强制性方面。
由于第三齿轮模块的架构,根据本发明的电动动力总成更紧凑,允许节省质量和一种优化的架构。因此,电动动力总成可以在广泛的车辆中实现。
该目的也通过一种根据权利要求14的用于配置用于车辆的电动动力总成的方法实现。
该目的最终通过一种包括根据权利要求15的电动动力总成的电动、燃料电池或混合动力车辆实现。
本发明的其它优点和有利特征在以下描述和从属权利要求中公开。
附图说明
参考附图,下文是对作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
在附图中:
图1是包括根据本发明所述的电动动力总成的车辆的立体图,所述动力总成被集成到车辆的车轴中的、被称为“E-axle”的车轴,
图2是根据本发明的第一实施例所述的、用于配置被集成到E-axle的电动动力总成的部件套件的视图,所述动力总成包括传动装置单元,该传动装置单元包括第一电动马达,
图3是被集成到所述E-axle的电动动力总成的立体图,所述动力总成如本发明的第一实施例所述,
图4是被集成到所述E-axle的动力总成的前视图,所述动力总成具有根据本发明的第一实施例所述的第一架构,
图5是被集成到所述E-axle的动力总成的前视图,所述动力总成具有根据本发明的第一实施例所述的第二架构,
图6是被集成到所述E-axle的动力总成的前视图,所述动力总成具有根据本发明的第一实施例所述的第三架构,
图7是根据第一实施例所述的电动动力总成的示意性表示图,
图8是根据本发明的第二实施例所述的、用于配置被集成到所述E-axle的电动动力总成的部件套件的视图,所述动力总成包括传动装置单元,该传动装置单元包括第二电动马达,
图9是配置被集成到所述E-axle的电动动力总成的立体图,所述动力总成如本发明的第二实施例所述,
图10是被集成到所述E-axle的动力总成的前视图,所述动力总成如本发明的第二实施例所述,
图11是根据第二实施例所述的电动动力总成的示意性表示图,
图12是根据本发明的第三实施例所述的用于配置被集成到所述E-axle的电动动力总成的部件套件的视图,所述动力总成包括传动装置单元,所述传动装置单元包括第一和第二电动马达,
图13是被集成到所述E-axle的电动动力总成的立体图,所述动力总成如本发明的第三实施例所述,
图14是被集成到E-axle的动力总成的前视图,所述动力总成如本发明的第三实施例所述,
图15是根据第三实施例所述的电动动力总成的示意性表示图,
图16是根据第四实施例所述的电动动力总成的示意性表示图,以及
图17是总结作为所述E-axle的部件的动力总成的所有可能工作模式的表格。
具体实施方式
本说明书以X、Y、Z为参考给出,其中,X被定义为车辆1的纵向方向,Y被定义为横向方向,Z被定义为车辆1的竖直方向。
图1示出了车辆,该车辆是电动、燃料电池或混合动力车辆,即,使用电能作为动力源的车辆。在该示例中,所述车辆为卡车1,其包括两个车轴A1a和A1b,分别为前车轴A1a和后车轴A1b。
在可替选实施例中,所述车辆可以包括一个或多个附加的前车轴和/或后车轴。每个车轴可以可替选地是非驱动轴或驱动轴。
所述两个车轴A1a和A1b中的至少一个具有机动性,即,包括至少一个电动马达。在示例中,我们认为只有后车轴A1b具有机动性,即,所述车辆1是推进式车辆(其中,只有后车轴具有机动性)。然而,本发明显然也适用于全轮驱动式车辆和牵引式车辆(其中,只有前车轴具有机动性)。
所述车轴A1b包括动力总成7、7a、7b,所述动力总成包括第一电动马达(或“E-motor”)EM1、第一和第二电动马达EM1、EM2或者第二电动马达EM2。在该示例中,所述两个马达EM1和EM2是相同的,因为它们具有相同的特性(电源电压、工作电流、扭矩-速度特性、机械功率等)。例如,EM1和EM2的机械功率在50kW(千瓦)至500kw之间。可替选地,所述两个马达EM1和EM2可以不同。
有利地,所述电动马达EM1和EM2为AC型马达(同步或异步)。可替选地,所述电动马达EM1和EM2也可以是DC型马达(有刷式)。更一般地,任何电动马达都是合适的。
如图2中所示,在第一实施例中,本发明涉及一种用于配置用于如图3至图7中所示车辆1的电动动力总成7的部件套件3。所述部件套件3包括第一主齿轮31、第二主齿轮32和第三主齿轮33,这些主齿轮适合被布置在主轴34上,以获得第一齿轮模块G1以及适合被联接到所述第一齿轮模块G1的第一电动马达EM1。
所述部件套件3进一步包括用于与所述第一主齿轮31啮合的第一次齿轮41、用于与所述第二主齿轮32啮合的第二次齿轮42、用于与所述第三主齿轮33啮合的第三次齿轮43,所述第一次齿轮41、第二次齿轮42和第三次齿轮43适合被布置在也被称为“输出轴”的次轴44上,以获得第二齿轮模块G2。
所述第一齿轮模块G1被布置在第一齿轮箱(未示出)中,所述第二齿轮模块G2被布置在第二齿轮箱(未示出)中,所述第一齿轮箱和第二齿轮箱相邻。所述第一齿轮模块G1和第二齿轮模块G2被布置成获得变速箱G12。在该电动动力总成7中,所述第一次齿轮41默认围绕所述次轴44自由旋转。在可替选实施例中,所述第一齿轮模块G1和第二齿轮模块G2被布置在公共齿轮箱(未示出)中。
在该电动动力总成7中,所述第一主齿轮31被固定成相对于所述主轴34、第二主齿轮32和第三主齿轮33旋转。所述第一主齿轮31、第二主齿轮32和第三主齿轮33分别具有不同的(外径)和/或不同的齿数。通常,所述第一主齿轮31的直径大于第二主齿轮32的直径,所述第二主齿轮32的直径大于第三主齿轮33的直径。
在该示例中,所述第一主齿轮31与轴34集成(即,以单件式制成)。然而,所述第一主齿轮31也可以使用紧固件、焊接、花键或任何其它措施来被固定地附接到所述轴34。此外,在该特定布置中,所述第二主齿轮32和第三主齿轮33默认各自围绕主轴34自由旋转。
所述部件套件3进一步包括要连接到EM1的差速器10。例如,当配置所述电动动力总成7时,所述车轴A1b具有伸长的传动装置外壳(未示出)。所述传动装置外壳包括接纳所述差速器10的中心部件和在所述中心部件的两侧上延伸的两个侧向部件。所述两个侧向部件接纳分别连接到所述车轮W1和W2的两个输出轴61和62(参见图7)。所述电动马达EM1被布置成经由所述差速器10的冠齿轮12将驱动扭矩(或马达扭矩)传递到所述车轮轴61、62。
在该实施例中,EM1、差速器10和变速箱G12被布置成获得传动装置单元。所述变速箱G12包括多个速度比。
通常,马达EM1通过任何适当的措施、特别是通过螺栓连接而附接到所述传动装置外壳。这种紧固措施本身是已知的,所以未在图中示出。可替选地,电动马达EM1的外壳与所述传动装置外壳集成在一起。
有利地,第一电动马达EM1从所述车辆的纵向方向偏移。
优选地,电动马达EM1的旋转轴线平行于所述车辆的纵向方向。因而,所述动力总成7可以被称为相对于所述车轴处于纵向构造。
所述变速箱G12也包括第一联接构件40(也称为“变速机构”或“爪形离合器元件”),所述第一联接构件沿着所述次轴44布置,并且可以在接合位置与空挡位置之间移动,在所述接合位置,所述第一联接构件使得所述第一次齿轮41与次轴44旋转联接,在所述空挡位置,所述第一联接构件允许所述第一次齿轮41围绕所述次轴44自由地旋转。
所述变速箱G12还包括第二联接构件18,该第二联接构件沿着主轴34和次轴44中的一个轴布置,通常沿着轴34布置,并且能够在第一位置、第二位置和空挡位置之间移动,在所述第一位置,所述第二联接构件将所述第二主齿轮32与主轴34旋转联接,在所述第二位置,所述第二联接构件将所述第三主齿轮33与主轴34旋转联接,在所述空挡位置,所述第二联接构件防止所述第二主齿轮32和第三主齿轮33围绕主轴34旋转。
在一个可替选实施例中,所述第二联接构件18可以沿着所述次轴44布置。在这种情况下,所述第二联接构件18将能够在第一位置、第二位置和空挡位置之间移动,在所述第一位置,所述第二联接构件将所述第二次齿轮42与次轴44旋转联接,在所述第二位置,所述第二联接构件将所述第三次齿轮43与次轴44旋转联接,在所述空挡位置,所述第二联接构件防止第二次齿轮42和第三次齿轮43围绕所述次轴44旋转。
优选地,所述第一联接构件40和第二联接构件18中的至少一个(优选地是联接构件18和40两者)是爪形离合器。
有利地,当所述第一联接构件40处于空挡位置并且所述第二联接构件18处于第二位置时,获得第一速度比(“EM1挡位1”)。在这种构造中,扭矩通过一对齿轮33和34从所述主轴34传递到所述次轴44。其它齿轮、即齿轮33和41分别与所述轴34和44分离。这意味着所述齿轮33的转速独立于所述轴34的转速,并且所述齿轮41的转速独立于所述轴44的转速。换句话说,齿轮33和41分别围绕所述轴34和44自由旋转。然而,这并不意味着齿轮33和41保持不动:齿轮33和41分别由各自与轴44和34旋转固定的齿轮43和31旋转驱动。
有利地,当所述第一联接构件40处于空挡位置并且当所述联接构件18处于第一位置时,获得与第一速度比不同的第二速度比(“EM2挡位3”)。在这种构造中,扭矩通过一对齿轮32和42从所述主轴34传递到所述次轴44。其它齿轮、即齿轮32和41分别与轴34和44分离。这意味着齿轮32的转速独立于轴34的转速,并且齿轮41的转速独立于轴44的转速。换句话说,齿轮32和41分别围绕轴34和44自由旋转。然而,这并不意味着齿轮32和41保持不动:齿轮32和41分别由各自与轴34和44旋转固定的齿轮42和31旋转驱动。
有利地,当所述第一联接构件40处于接合位置并且所述第二联接构件18处于空挡位置时,获得与第一第二速度比不同的第三速度比(“EM1巡航挡位”)。在这种构造中,扭矩通过一对齿轮31和41从主轴34传递到次轴44。其它齿轮、即齿轮32和33分别与轴34分离。这意味着齿轮32和33的转速独立于轴34的转速。换句话说,齿轮32和33围绕轴34自由旋转。然而,这并不意味着齿轮32和33保持不动:齿轮32和33分别由与轴44旋转固定的齿轮42和43旋转驱动。
变速箱G12的速度比可以被定义为输出齿轮46的转速与齿轮16的转速之商。所述第一速度比低于所述第二速度比,所述第二速度比本身低于所述第三速度比(巡航齿轮比)。通常,所述第一速度比约为1:16,所述第二速度比约为1:10,所述第三速度比约为1:7。
通常,可以在低速情况下、即在车辆起动时选择所述第一速度比,可以在中速情况下选择所述第二速度比,并且可以在高速情况下选择所述第三速度比。应理解,所述变速箱G12的传动比根据车速自动修改。
另外,如果两个联接构件18和40被置于空挡位置,则电动马达EM1不将扭矩传递到车轮。
在该示例中,变速箱G12因此至少具有三个不同的速度比(三速变速箱)。应注意,所述变速箱G12的主轴34上仅设置三个齿轮,这对于三速变速箱而言并不常见。实际上,三速变速箱通常包括输入轴,该输入轴上布置有一个输入齿轮(将被连接到驱动源)和三个不同直径的分配齿轮,以实现三个速度比,即四个档位。这使得特别是在传动装置的纵向方向上能够具有非常紧凑的变速箱。
在一个可替选实施例中,沿着次轴44布置的第二齿轮42和第三次齿轮43在默认情况下每个都围绕所述次轴44自由旋转。在这种情况下,第三联接构件将沿着次轴44布置,并且将能够在第一位置、第二位置和空挡位置之间移动,在该第一位置,所述第三联接构件将所述第二齿轮42与次轴44旋转联接,在该第二位置,所述第三联接构件将所述第三齿轮43与次轴44旋转联接,在该空挡位置,所述第二齿轮42和第三齿轮43可以围绕次轴44旋转。具有第三联接构件的优点在于,当齿轮组32、42或33、43不传递任何扭矩时无需润滑齿轮组,而且限制了油搅动和摩擦损失。这也降低了齿轮齿上的磨损,使得所述变速箱G12更牢固(或更耐用)。
实际上,所述第三联接构件将会允许仅使用传递扭矩的一对齿轮(例如,32和42),并且避免不传递任何扭矩的其它齿轮(例如,33和43)发生旋转。当所述第二联接构件18处于空挡位置时,所述第三联接构件也可以处于空挡位置,使得所述齿轮32、42、33和43都将不旋转。
在附图的特定实施例中,所述第一电动马达EM1包括马达轴(或“转子轴”)14,在该马达轴上布置有啮合所述主轴34的第一主齿轮31的小齿轮16。
通常,所述小齿轮16与马达轴14旋转固定。例如,所述小齿轮16可以与轴14集成,这意味着小齿轮16与轴14形成独特部件。
图4至图6示出了根据不同架构而配置的电动动力总成7的不同示例。本发明的部件套件允许根据车辆来调整电动动力总成的架构。实际上,齿轮16可以在围绕齿轮31的任何360°角度位置处与齿轮31啮合,并且齿轮31、32和33可以在围绕轴44的任何360°角度位置处与齿轮41、42和43啮合。在所述架构中称为“时钟”(clocking)的这种组装自由度允许本发明的部件套件根据所述车辆来调整所述电动动力总成的架构。
如图8中所示,在第二实施例中,本发明涉及一种用于配置用于车辆1的电动动力总成7a的部件套件3a,如图9至图11中所示。用于配置用于车辆1的电动动力总成7a的部件套件3a包括第一三次齿轮71,该第一三次齿轮被构造成关于三次轴54旋转固定,第二三次齿轮52和第三三次齿轮53被布置在所述三次轴54上。所述第一三次齿轮51、第二三次齿轮52和第三三次齿轮53被布置成在所述三次轴54上相邻,从而获得第三齿轮模块G3。在示例中,所述第二三次齿轮52和第三三次齿轮53默认围绕所述三次轴54自由旋转。
所述第二三次齿轮52与装配在次轴44上的第二次齿轮42啮合,并且第三输入齿轮53与第三次齿轮43啮合。与第一变速箱G12的构造相反,第一输入齿轮51不与任何次齿轮啮合,特别是第一次齿轮41。实际上,第一次齿轮41不存在于所述次轴44上。
在附图的特定实施例中,第二电动马达EM2包括马达轴15,在该马达轴上布置有与三次轴54的第一三次齿轮51啮合的小齿轮17。马达轴15与次轴44彼此平行地延伸。第二齿轮模块G2被布置在第二齿轮箱(未示出)中,第三齿轮模块G3被布置在第三齿轮箱(未示出)中,第二和第三齿轮箱相邻。所述第二齿轮模块G2和第三齿轮模块G3被包括在变速箱G23中。在可替选实施例中,第一齿轮模块G1和第二齿轮模块G2被布置在公共齿轮箱(未示出)中。
在该实施例中,EM2、差速器10和变速箱G23被布置成获得传动装置单元。
通常,马达EM2通过任何适当的措施、特别是通过螺栓连接而附接到传动装置外壳。这种紧固措施本身是已知的,所以未在图中示出。可替选地,电动马达EM2的外壳与传动装置外壳集成。
有利地,第一电动马达EM2从所述车辆的纵向中心方向偏移。
优选地,电动马达EM2的旋转轴线平行于所述车辆的纵向中心方向。因而,所述动力总成7a可以被称为相对于所述车轴处于纵向构造。
变速箱G23可以包括被装配在输入轴54上的联接构件55,通常位于第二和第三三次齿轮52和53之间。所述联接构件55能够在第一位置、第二位置和空挡位置之间移动,在该第一位置,该联接构件将第二三次齿轮52与三次轴54旋转联接,在该第二位置,该联接构件将第三三次齿轮53与三次轴54旋转联接,在该空挡位置,该联接构件允许第二三次齿轮52和第三三次齿轮53围绕三次轴54自由地旋转。
有利地,当所述联接构件55处于第一位置时,获得第一速度比(“EM2挡位2”)。在该构造中,扭矩通过一对齿轮53和43从轴54传递到次轴44。这意味着齿轮53的转速独立于轴54的转速。换言之,齿轮53围绕轴54自由旋转。然而,这并不意味着齿轮53保持不动。齿轮53由与轴44旋转固定的齿轮43旋转驱动。
有利地,当所述联接构件55处于第二位置时,获得第二速度比(“EM2挡位4”)。在该构造中,扭矩通过一对齿轮52和42从轴54传递到次轴44。这意味着齿轮52的转速独立于轴54的转速。换言之,齿轮52围绕轴54自由旋转。然而,这并不意味着齿轮52保持不动。齿轮52由与轴44旋转固定的齿轮43旋转驱动。
此外,当两个联接构件40和55各自处于空挡位置时,可以获得空挡点。
变速箱G23的速度比可以被定义为输出轴46的转速与齿轮17的转速之商。优选地,约为1:10的变速箱G23的第一速度比低于约为1:5的变速箱G23的第二速度比。应理解,根据车速自动实现变速箱G23内的换挡。
变速箱G23是具有空挡点的两速变速箱,其中,没有扭矩可以从电动马达EM2传递到车轮W1和W2。
如图12中所示,在第三实施例中,本发明涉及一种用于配置用于如图12至图16中所示的车辆1的电动动力总成7b的部件套件3b。在该实施例中,两个电动马达EM1和EM2被相对于车辆的横向方向而横向布置,这意味着每个马达EM1和EM2的旋转轴线垂直于所述车辆的纵向方向。因而,所述动力总成7b被称为相对于车轴处于横向构造。这种横向构造的优点在于,与纵向构造相比,其在纵向侧非常紧凑。相反,纵向布置在横向方向上需要较少空间。
在该实施例中,联接到第一齿轮模块G1的EM1、第二齿轮模块G2以及联接到第三齿轮模块G3的EM2彼此平行地延伸。第一齿轮模块G1被布置在第一齿轮箱(未示出)中,第二齿轮模块G2被布置在第二齿轮箱(未示出)中,第三齿轮模块G3被布置在第三齿轮箱(未示出)中。第一齿轮箱、第二齿轮箱和第三齿轮箱相邻。在可替选实施例中,第一齿轮模块G1、第二齿轮模块G2和第三齿轮模块G3被布置在公共齿轮箱(未示出)中。
优选地,电动马达EM1和EM2、第一齿轮模块G1、第二齿轮模块G2以及第三齿轮模块G3被封装在传动装置外壳内。可替选地,它们可以位于传动装置外壳之外。在这种情况下,外壳将包括标准接口,以组装电动马达M1和EM2。
优选地,电动马达EM1和EM2由电源供电,诸如至少一个电池或燃料电池,它们连接到车辆的其它部件,诸如底盘。
此外,冠轮12和输出齿轮46为圆锥齿轮(也称为锥齿轮)。此外,第一次齿轮41被布置在第二次齿轮42与输出齿轮46之间,齿轮42位于齿轮41和43之间,这意味着输出齿轮46通常被布置在轴44的端部处。该具体构造特别适合在齿轮42和43之间布置其它联接元件(未示出),如上所述。
对于其余部分,图15中所示的传动装置的布置与图1至图11的布置相同。
图16示出了增加轮毂减速器71、72的情形,诸如行星齿轮系或任何其它减速器类型。轮毂减速器71、72允许增加从EM1和/或EM2到车轮W1、W2的总比率,因此提高车辆1的可用扭矩。此外,轮毂减速器71、72可以用于减小锥齿轮组(bevel set)冠轮12的直径,因而增加车辆离地间隙。例如,对于越野车来说,这可能是值得关注的特征。
图17示出了所有电动动力总成7、7a和7b提供的所有可能组合。在该图中,“巡航挡位”一栏表示第一联接构件40的接合状态。当“巡航挡位”接合时,第二联接构件18(和联接构件55,如果有的的话)处于或优选地处于空挡位置。然而,在变体中,联接构件55可以在巡航挡位接合时,即,当第一联接构件40处于接合状态时,接合在第一或第二位置。
图17中的组合12允许车轮和电动马达之间的机械断开。例如,机械断开可以在下坡条件下使用,以避免在不需要时将电能从马达回收到电池。机械断开还可以用于避免电动动力总成的所有元件之间的寄生损耗,因此允许能量节省。完全空档位置还允许在意外停车的情况下牵引卡车,因为卡车通常在驱动轮仍接触地面并旋转的情况下被牵引。
有利地,EM2或EM1由控制设备(未示出)控制,以便分别在传动装置元件G12或G23的换档期间提供附加动力,以便完全补偿换档中固有的动力损失。EM2和EM1可以同时控制或彼此独立地控制。该配置对应于全动力换档模式。
优选地,变速箱G23的传动比不同于变速箱G12的传动比。通常,G12的第一速度比(“EM1挡位1”)低于G23的第一速度比(“EM2挡位2”),G23的第一速度比(“EM2挡位2”)低于G12的第二速度比(“EM1挡位3”),G12的第二速度比(“EM1挡位3”)低于G23的第二速度比(“EM2挡位4”)。G12的第三速度比或“齿轮巡航比”低于G23的第二速度比(“EM2挡位4”)。
总而言之,这两个变速箱G12和G23一起形成了多输入传动装置,其能够通常通过差速器10(作为传动装置的输出)选择性地将电动马达EM1的扭矩和电动马达EM2的扭矩(作为传动装置的输入)传递给车轮。
为了配置电动动力总成,车辆制造商可以在步骤A)中根据车辆来选定电动动力总成配置,所述配置在下列配置中选择:
1.第一配置,其中,电动动力总成包括具有EM1的传动装置单元,
2.第二配置,其中,电动动力总成包括具有EM1和EM2的传动装置单元,
3.第三配置,其中,电动动力总成包括具有EM2的传动装置单元。
在步骤B)中,车辆制造商可以使用对应的部件套件来组装在步骤A)中选定的电动动力总成。
应理解,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的范围内做出许多改变和修改。本发明的部件套件可供车辆制造商使用,以根据车辆来选定、调整和配置电动动力总成。因而,提高了生产率并且降低了生产成本。
Claims (15)
1.一种用于配置用于车辆(1)的电动动力总成(7)的部件套件(3),所述部件套件(3)包括:
-第一主齿轮(31)、第二主齿轮(32)和第三主齿轮(33),所述第一主齿轮(31)、第二主齿轮(32)和第三主齿轮(33)适合被布置在主轴(34)上,以获得第一齿轮模块(G1),
-第一电动马达(EM1),所述第一电动马达(EM1)适合被联接到所述第一齿轮模块(G1),
-第一次齿轮(41)、第二次齿轮(42)、第三次齿轮(43),所述第一次齿轮(41)用于啮合所述第一主齿轮(31),所述第二次齿轮(42)用于啮合所述第二主齿轮(32),所述第三次齿轮(43)用于啮合所述第三主齿轮(33);所述第一次齿轮(41)、所述第二次齿轮(42)和所述第三次齿轮(43)适合被布置在次轴(44)上,以获得第二齿轮模块(G2),
-差速器(10),所述差速器(10)适合被连接到所述电动马达(EM1);
-所述第一齿轮模块(G1)和所述第二齿轮模块(G2)被布置成获得变速箱(G12),并且
-所述第一电动马达(EM1)、所述差速器(10)和所述变速箱(G12)被布置成获得传动装置单元。
2.一种用于配置用于车辆(1)的电动动力总成(7b)的部件套件(3b),所述部件套件(3b)包括:
-第一主齿轮(31)、第二主齿轮(32)和第三主齿轮(33),第一主齿轮(31)、第二主齿轮(32)和第三主齿轮(33)适合被布置在主轴(34)上,以获得第一齿轮模块(G1),
-第一电动马达(EM1),所述第一电动马达(EM1)适合被联接到所述第一齿轮模块(G1),
-第一次齿轮(41)、第二次齿轮(42)、第三次齿轮(43),所述第一次齿轮(41)用于啮合所述第一主齿轮(31),所述第二次齿轮(42)用于啮合所述第二主齿轮(32),所述第三次齿轮(43)用于啮合所述第三主齿轮(33);所述第一次齿轮(41)、所述第二次齿轮(42)和所述第三次齿轮(43)适合被布置在次轴(44)上,以获得第二齿轮模块(G2),
-第一三次齿轮(51)、第二三次齿轮(52)和第三三次齿轮(53),所述第一三次齿轮(51)不适合啮合任何次齿轮,所述第二三次齿轮(52)用于啮合所述第二次齿轮(42),所述第三三次齿轮(53)用于啮合所述第三次齿轮(43);所述第一三次齿轮(51)、所述第二三次齿轮(52)和所述第三三次齿轮(53)适合被相邻地布置在三次轴(54)上,以获得第三齿轮模块(G3),
-旋转齿轮(17),所述旋转齿轮(17)适合被布置在马达轴(15)上,所述马达轴(15)适合被连接到第二电动马达(EM2),所述第二电动马达(EM2)适合被联接到所述第三齿轮模块(G3),
-差速器(10),所述差速器(10)适合由所述两个电动马达(EM1、EM2)共享,
-所述第一齿轮模块(G1)、所述第二齿轮模块(G2)和所述第三齿轮模块(G3)被布置成获得变速箱(G12、G23),并且
-所述第一电动马达(EM1)、所述第二电动马达(EM2)和所述差速器(10)以及所述变速箱(G12、G23)被布置成获得传动装置单元。
3.一种用于配置用于车辆(1)的电动动力总成(7a)的部件套件(3a),包括:
-第二次齿轮(42)、第三次齿轮(43),所述第二次齿轮(42)和所述第三次齿轮(43)适合被布置在次轴(44)上,以获得第二齿轮模块(G2),
-第一三次齿轮(51)、第二三次齿轮(52)和第三三次齿轮(53),所述第一三次齿轮(51)不适合啮合任何次齿轮,所述第二三次齿轮(52)用于啮合所述第二次齿轮(42),所述第三三次齿轮(53)用于啮合所述第三次齿轮(43);所述第一三次齿轮(51)、所述第二三次齿轮(52)和所述第三三次齿轮(53)适合被相邻地布置在三次轴(54)上,以获得第三齿轮模块(G3),
-旋转齿轮(17),所述旋转齿轮(17)适合被布置在马达轴(15)上,所述马达轴(15)适合被连接到第二电动马达(EM2),所述第二电动马达(EM2)适合被联接到所述第三齿轮模块(G3),
-差速器(10),所述差速器(10)适合被连接到所述第二电动马达(EM2);
-所述第二齿轮模块(G2)和所述第三齿轮模块(G3)被布置成获得变速箱(G23),并且
-所述第二电动马达(EM2)、所述差速器(10)和所述变速箱(G23)被布置成获得传动装置单元。
4.一种用于车辆(1)的电动动力总成(7b),所述电动动力总成(7b)被配置成提供用于所述车辆(1)的电动推进,所述电动动力总成(7b)使用根据权利要求2所述的部件套件(3b)组装,其特征在于:
-传动装置单元,所述传动装置单元包括第一电动马达(EM1)、第二电动马达(EM2)、差速器(10)以及变速箱(G12、G23),所述变速箱(G12、G23)包括第一齿轮模块(G1)、第二齿轮模块(G2)以及第三齿轮模块(G3),
-所述第一电动马达(EM1)被联接到所述第一齿轮模块(G1),所述第一齿轮模块(G1)包括主轴(34),在所述主轴(34)上布置有第一主齿轮(31)、第二主齿轮(32)以及第三主齿轮(33),
-次轴(44),所述次轴(44)被联接到所述第二齿轮模块(G2),所述第二齿轮模块(44)包括次轴(44),在所述次轴(44)上布置有啮合所述第一主齿轮(31)的第一次齿轮(41)、啮合所述第二主齿轮(32)的第二次齿轮(42)以及啮合所述第三主齿轮(33)的第三次齿轮(43),
-所述第二电动马达(EM2)被联接到所述第三齿轮模块(G3),所述第三齿轮模块(G3)包括三次轴(54),在所述三次轴(54)上布置有不啮合任何次齿轮的第一三次齿轮(51)、啮合所述第二次齿轮(42)的第二三次齿轮(52)以及啮合所述第三次齿轮(43)的第三三次齿轮(53),所述第二电动马达(EM2)包括马达轴(15),在所述马达轴(15)上布置有啮合所述第一三次齿轮(51)的旋转齿轮(17),所述第一次齿轮(41)、所述第二次齿轮(42)以及所述第三次齿轮(43)相邻,
-所述差速器(10)由所述两个电动马达(EM1、EM2)共享,
所述电动动力总成(7b)使得被联接到所述第一齿轮模块(G1)的所述第一电动马达(EM1)、所述第二齿轮模块(G2)以及被联接到所述第三齿轮模块(G3)的所述第二电动马达(EM2)彼此平行地延伸。
5.根据权利要求4所述的用于车辆(1)的电动动力总成(7b),其中,所述第一齿轮模块(G1)被布置在第一齿轮箱中,所述第二齿轮模块(G2)被布置在第二齿轮箱中,并且所述第三齿轮模块(G3)被布置在第三齿轮箱中。
6.根据权利要求5所述的用于车辆(1)的电动动力总成(7b),其中,所述第一齿轮箱、所述第二齿轮箱以及所述第三齿轮箱相邻。
7.根据权利要求4所述的用于车辆(1)的电动动力总成(7b),其中,所述第一齿轮模块(G1)、所述第二齿轮模块(G2)以及所述第三齿轮模块(G3)相邻并被布置在公共齿轮箱中。
8.一种用于车辆(1)的电动动力总成(7a),所述电动动力总成(7a)被配置成提供所述车辆(1)的电动推进,所述电动动力总成(7a)使用根据权利要求3所述的部件套件(3a)而被组装,其特征在于:
-传动装置单元,所述传动装置单元包括第二电动马达(EM2)、差速器(10)以及变速箱(G23),所述变速箱(G23)包括第二齿轮模块(G2)和第三齿轮模块(G3),
-第二齿轮模块(G2),所述第二齿轮模块(G2)包括次轴(44),在所述次轴上布置有第二次齿轮(42)和第三次齿轮(43),
-所述第二电动马达(EM2)被联接到所述第三齿轮模块(G3),所述第三齿轮模块(G3)包括三次轴(54),在所述三次轴(54)上布置有不啮合任何次齿轮的第一三次齿轮(51)、啮合所述第二次齿轮(42)的第二三次齿轮(52)以及啮合所述第三次齿轮(43)的第三三次齿轮(53),所述第二电动马达(EM2)包括马达轴(15),在所述马达轴(15)上布置有啮合所述第一三次齿轮(51)的旋转齿轮(17),所述第二三次齿轮(42)和所述第三三次齿轮(53)相邻,
-所述差速器(10)被联接到所述第二电动马达(EM2),
所述电动动力总成(7a)使得被联接到所述第三齿轮模块(G3)的所述第二电动马达(EM2)和所述第二齿轮模块(G2)彼此平行地延伸。
9.根据权利要求8所述的用于车辆(1)的电动动力总成(7a),其中,所述第二齿轮模块(G2)被布置在第二齿轮箱中,所述第三齿轮模块(G3)被布置在第三齿轮箱中。
10.根据权利要求9所述的用于车辆(1)的电动动力总成(7a),其中,所述第二齿轮箱和所述第三齿轮箱相邻。
11.根据权利要求8所述的用于车辆(1)的电动动力总成(7a),其中,所述第二齿轮模块(G2)和所述第三齿轮模块(G3)相邻并被布置在公共齿轮箱中。
12.根据权利要求4至11中的任一项所述的用于车辆(1)的电动动力总成(7a、7b),其中,所述电动动力总成(7a、7b)包括控制设备,所述控制设备被配置成控制所述第一电动马达(EM1)和/或所述第二电动马达(EM2)。
13.根据权利要求4至12中的任一项所述的用于车辆(1)的电动动力总成(7a、7b),其中,所述电动动力总成(7a、7b)包括至少一个轮毂减速器(71、72)。
14.一种用于配置用于车辆(1)的电动动力总成(7、7a、7b)的方法,所述方法包括下列步骤:
A.根据所述车辆(1)来选定电动动力总成(7、7a、7b)的配置,所述配置在以下配置中选择:
1.第一配置,其中,所述电动动力总成(7)包括:
-传动装置单元,所述传动装置单元包括第一电动马达(EM1)、差速器(10)和变速箱(G12),所述变速箱(G12)包括第一齿轮模块、第二齿轮模块(G2)以及第三齿轮模块(G3),
-所述第一电动马达(EM1)被联接到所述第一齿轮模块(G1),所述第一齿轮模块(G1)包括主轴(34),在所述主轴(34)上布置有相对于所述主轴(34)旋转固定的第一主齿轮(31)、第二主齿轮(32)以及第三主齿轮(33),
-所述第二齿轮模块(G2)包括次轴(44),在所述次轴(44)上布置有啮合所述第一主齿轮(31)的第一次齿轮(41)、啮合所述第二主齿轮(32)的第二次齿轮(42)以及啮合所述第三主齿轮(33)的第三次齿轮(43),
-差速器(10),所述差速器(10)被联接到所述第一电动马达(EM1),
所述电动动力总成(7)使得被联接到所述第一齿轮模块的所述第一电动马达(EM1)和所述第二齿轮模块(G2)彼此平行地延伸,
2.第二配置,其中,所述电动动力总成(7b)根据权利要求4至7、12或13中的任一项所述,
3.第三配置,其中,所述电动动力总成(7a)根据权利要求8至13中的任一项所述,
B.使用根据权利要求1所述的用于所述第一配置的所述部件套件(3)、根据权利要求2所述的用于所述第二配置的所述部件套件(3b)以及根据权利要求3所述的用于所述第三配置的所述部件套件(3a)来组装在步骤A)中选定的电动动力总成(7、7a、7b)。
15.一种包括根据权利要求4至13中的任一项所述的电动动力总成(7、7a、7b)的电动或混合动力车辆(1)。
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