CN115681356A - 用于车辆的电驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的电驱动器，该电驱动器包括至少一个电机(1)，该电机具有转子轴(2)和行星齿轮传动装置，以用于将经由转子轴(2)引入的扭矩分配到第一从动轴(3)和第二从动轴(4)，其中，为了分离转子轴(2)，针对在转子轴(2)和行星齿轮传动装置的元件之间的扭矩传递，设置有至少一个切换元件。还请求保护具有所述电驱动器的车辆。

Description

用于车辆的电驱动器

技术领域

本发明涉及用于车辆的电驱动器，其包括至少一个在权利要求1的前序部分中更详细地限定的类型的电机。

背景技术

例如，在公开文献DE 10 2019 205 750 A1中提供了一种传动装置，其具有输入轴、第一输出轴和第二输出轴、以及第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，该第二行星齿轮组连接到第一行星齿轮组，其中，行星齿轮组相应包括多个元件，它们连接成使得经由输入轴引入的扭矩被转换，并且以限定的比例分配给两个从动轴，从而防止产生总扭矩。因此，除了设置的传动之外，在已知的传动装置中产生整体的差动功能，而不需要额外的输出差速器。

发明内容

本发明的目的是提出一种电驱动器或具有该电驱动器的车辆，其中，在整体的差动功能的情况下，还使得能够分离电机与从动轴。

根据本发明，该目的通过权利要求1或14的特征来实现。从从属权利要求和说明书以及附图中得出有利的和请求保护的改进方案。

因此，提出了一种用于车辆的电驱动器，该电驱动器包括至少一个电机，该电机具有转子轴和行星齿轮传动装置，以用于将经由转子轴引入的扭矩分配给第一从动轴和第二从动轴。为了确保电机的分离或所谓的断开功能，规定，针对在转子轴与行星齿轮传动装置的元件之间的扭矩传递，设置有至少一个切换元件或类似物，更确切地说设置有分离部位。

由于切换元件设置为在电机和行星齿轮传动装置的输出元件之间的分离部位，例如在无源运行中(im passive Betrieb)，当电机不传递任何扭矩时，可减小拖曳扭矩并因此提高效率。另外，当在另一驱动轴上实施驱动时，由此可产生更大的车辆速度。

在提出的电驱动器中，切换元件可相对于功率流布置在转子轴侧，即，布置在行星齿轮传动装置和电机之间。例如，如果转子轴直接连接到行星齿轮传动装置，切换元件可设置为在转子轴和行星齿轮传动装置的输入部之间的分离部位。然而，还可构思转子轴间接地、即经由另一构件连接到行星齿轮传动装置的元件。在这种情况下，转子轴可经由切换元件不可相对转动地连接到与行星齿轮传动装置的元件连接的小齿轮轴或类似物，或在切换元件的断开状态下与之分离。

可构思转子轴和小齿轮轴的不同的布置可行方案。尤其节省安装空间的布置方案通过转子轴和小齿轮轴彼此同轴的布置来实现，其中，优选地，当在径向上来看时，小齿轮轴至少部分区段地支承在转子轴内。可构思在小齿轮轴和转子轴之间的不同的支承可行方案。尤其在安装空间方面有利并且有成本效益的支承通过滚针轴承来实现。为了实现在小齿轮轴和转子轴之间的尤其有成本效益的轴向支承，可使用轴向滑动轴承，因为不存在这样的静态运行状态，在其中，滑动轴承同时受到轴向力和差速。

优选地，作为切换元件，可设置形状配合的切换爪式元件(Schaltklauenelement)或类似物，其具有可沿轴向移位的滑动套筒。使用形状配合的切换元件具有的优点是：一方面产生小的拖曳扭矩，其次需要小的致动力。此外，相对于摩擦配合的切换元件，形状配合的切换元件更具有成本效益。

爪式切换元件的滑动套筒可沿轴向移动，使得在切换的状态下，转子轴和小齿轮轴经由滑动套筒不可相对转动地彼此连接。为此，例如，滑动套筒的外齿部可在作为转子轴的滑动齿部的内齿部中沿轴向移动，使得直到滑动套筒的内齿部与作为小齿轮轴的切换齿部的外齿部在切换的状态下接合。原则上，切换齿部和滑动齿部分别在转子轴和小齿轮轴上的布置还可互换。此外，在转子轴或小齿轮轴上的切换齿部和滑动齿部可多件或单件式地来实施。

独立于滑动套筒的相应的实施方案，规定，滑动套筒与转子轴同轴地布置。因此在结构空间方面得到了显著的优点。关于滑动套筒的布置位置，滑动套筒可布置在电机的径向内部，以便以此方式实现电机和切换元件的径向上嵌套的设计，并且因此节省结构空间。当在轴向上来看时，还可将滑动套筒布置在行星齿轮传动装置和电机之间，由此可以简单的方式实现转子轴的支承。

原则上，可使用机电式、液压式、气动式等的致动器，以便操纵切换元件。在使用机电式致动器的情况下，耦联到切换元件的切换叉可优选地经由电驱动的螺杆传动部来移动。

优选地，在提出的电驱动器中，转子轴、行星齿轮传动装置和从动轴可彼此同轴地布置，以便因此实现径向上特别紧凑的结构类型。

为了在提出的电驱动器中通过行星齿轮传动装置实现整体的差速功能，并且由此节省附加的输出差速器，第一行星齿轮组和耦联到第一行星齿轮组的第二行星齿轮组可设置为行星齿轮传动装置。两个行星齿轮组可优选地在径向上彼此嵌套，以便例如节省轴向结构空间。然而，这些行星齿轮组还可沿轴向并排布置，以便由此节省径向结构空间。还可构思将这些行星齿轮组实施为负行星齿轮组和/或正行星齿轮组。

关于两个行星齿轮组的互联，优选地规定，第一行星齿轮组的第一元件连接到小齿轮轴，第一行星齿轮组的第二元件连接到第一从动轴，第一行星齿轮组的第三元件连接到第二行星齿轮组的第一元件，第二行星齿轮组的第二元件连接到壳体，以及第二行星齿轮组的第三元件连接到第二从动轴。在该优选的布置方案中，可为有利的是，例如，通过在小齿轮轴上设置用于太阳轮的运转齿部，使例如作为第一行星齿轮组的太阳轮的第一元件与小齿轮轴形成同一构件。此外，第一行星齿轮组的例如作为齿圈的第三元件和第二行星齿轮组的例如作为太阳轮的第一元件同样可形成具有内齿部和外齿部的同一构件。

如果两个行星齿轮组实施为负行星齿轮组，第一元件可实施为太阳轮，第二元件可实施为行星齿轮架，以及第三元件可实施为齿圈。

负行星齿轮组具有行星齿轮，该行星齿轮可旋转地安装在负行星齿轮组的行星齿轮架上，并且与该行星齿轮组的太阳轮和齿圈啮合，使得当行星齿轮架静止并且太阳轮旋转时，齿圈沿与太阳轮的旋转方向相反的方向旋转。与此相比，正行星齿轮组具有内行星齿轮和外行星齿轮，该内行星齿轮和外行星齿轮可旋转地安装在正行星齿轮组的行星齿轮架上并且彼此啮合接合，其中，该行星齿轮组的太阳轮与内行星齿轮啮合，该行星齿轮组的齿圈与外行星齿轮啮合，使得当行星齿轮架静止并且太阳轮旋转时，齿圈以和太阳轮的旋转方向相同的旋转方向旋转。如果在该齿轮组处彼此交换行星齿轮架和齿圈的连接，并且固定传动比的值增加1，负行星齿轮组可优选地转变成正行星齿轮组。

本发明的目的还通过具有至少一个如上所述的电驱动器的车辆来实现。该驱动器还可被设计成轴驱动器。车辆的电动式轴驱动器部分地与另一受驱动的轴结合使用。该另一轴例如可通过内燃机、混合装置来驱动，或者同样电驱动。例如，如果车辆应仅经由该另一轴驱动，则可如已经描述的那样将所提出的电驱动器分离。

附图说明

下面参考附图更详细地说明本发明。其中：

图1示出了根据本发明的用于车辆的电驱动器的第一变体的示意性的截面视图；

图2示出了电驱动器的沿着根据图1的切割线A-A的示意性的截面视图；

图3示出了电驱动器的第二变体的示意性的截面视图；以及

图4示出了电驱动器的第三变体的示意性的截面视图。

具体实施方式

在图1至图4中通过示例示出了根据本发明的用于车辆的电驱动器的不同的变体。

独立于相应的变体，电驱动器包括电机1，该电机具有转子轴2和行星齿轮传动装置，以用于将经由转子轴2引入的扭矩分配到第一从动轴3和第二从动轴4。为了使转子轴2与行星齿轮传动装置或与从动轴3、4分离，规定，针对在转子轴2和行星齿轮传动装置的元件之间的扭矩传递，设置有切换元件。

以此方式，例如在电机1的无源运行中，当该电机不传输任何扭矩时，转子轴2和因此电机1可与行星齿轮传动装置或与从动轴3、4分离。

根据切换位置，经由切换元件，转子轴2可与连接到行星齿轮传动装置的元件的小齿轮轴5不可相对转动地耦联或可与之分离。小齿轮轴5和转子轴2彼此同轴地布置，其中，当在径向上来看时，小齿轮轴5至少部分区段地经由滚针轴承6支承在转子轴2内。

作为切换元件，设置有具有可沿轴向移位的滑动套筒7的形状配合的切换爪式元件。滑动套筒7可沿轴向移动，从而使得在滑动套筒7的切换的状态下，转子轴2和小齿轮轴5不可相对转动地彼此连接。滑动套筒7、转子轴2以及小齿轮轴5彼此同轴地布置。

切换元件经由具有螺杆传动部11的机电式致动器操纵，该螺杆传动部11由电马达10驱动，其中，螺杆传动部11使耦联到滑动套筒7的切换叉12沿轴向移动，以便使滑动套筒7在切换位置“耦联”或“连接”和“分离”或“断开”之间移动。

转子轴2、行星齿轮传动装置以及从动轴3、4彼此同轴地布置。作为行星齿轮传动装置，设置有第一行星齿轮组13和耦联到第一行星齿轮组13的第二行星齿轮组14。通过互联两个行星齿轮组13、14，实现将由转子轴2施加的扭矩分配到两个从动轴3、4，从而可省去输出差速器。

为此，例如可设置两个负行星齿轮组13、14，它们沿径向彼此嵌套。还可设置一个或两个正行星齿轮组，而不是负行星齿轮组。

在所示的变体中，优选地设置负行星齿轮组作为行星齿轮组13、14。在这种情况下，规定，作为第一行星齿轮组13的第一元件，太阳轮15连接到小齿轮轴5，其中，太阳轮15和小齿轮轴5实施为同一构件，在其中，太阳轮15的运转齿部设置在小齿轮轴5上。作为第一行星齿轮组13的第二元件，行星齿轮架16连接到第一从动轴3。作为第一行星齿轮组13的第三元件，齿圈17连接到作为第二行星齿轮组14的第一元件的太阳轮18，其中，齿圈17和太阳轮18由具有内齿部和外齿部的同一构件形成。此外，作为第二行星齿轮组14的第二元件，行星齿轮架19连接到电驱动器的壳体20。最后，作为第二行星齿轮组14的第三元件，齿圈21连接到第二从动轴4。

在图1和图2中示出了第一变体，在其中，沿径向在电机1的内部设置了滑动套筒7的可行的第一布置位置，其中，当在轴向上来看时，滑动套筒7与切换叉12一起位于第一从动轴3的轴承22和转子轴2的轴承23之间。滑动套筒7可经由外齿部在作为转子轴2的滑动齿部8的内齿部中沿轴向移动，从而使得在切换的状态下，滑动套筒7的内齿部可与作为小齿轮轴5的切换齿部9的外齿部接合。在图1所示的切换的状态下，可沿轴向移动的滑动套筒7使转子轴2与支承在内部的小齿轮轴5不可相对转动地连接。为此，由电马达10经由螺杆传动部11驱动的、可沿轴向移动的切换叉12位于滑动套筒7的凹槽24中，以便使该滑动套筒相应地沿轴向移动。电马达10一体地实施有插头，并且布置在壳体穿引部25的区域中，密封该壳体穿引部，从而防止油从壳体20逸出。

小齿轮轴5沿轴向支承在轴向滚针轴承30和轴向滑动轴承31之间，轴向滚针轴承30支撑在第一行星齿轮组13的行星齿轮架16上，轴向滑动轴承31支撑在转子轴2上。使用在小齿轮轴5和转子轴2之间的轴向滑动轴承31的优点是节省成本。这是可行的，因为不存在差速和轴向力同时施加到轴向滑动轴承31的静态运行状态。

图2示出了沿着根据图1的切割线A-A的截面视图，在该截面视图中可看到，在两侧将凹槽26设置在壳体20的构件33中，切换叉12通过该凹槽接合到这两侧，以便操纵滑动套筒7。

图3中示出了电驱动器的第二变体，该第二变体与第一变体的不同之处仅在于设置了转子轴2的单侧的支承，在其中，转子轴2的两个轴承23相对于在转子支架28和转子轴2之间的连接区段27设置在仅仅一侧。因此，在壳体20的构件33中有利地不需要切换叉12的否则另外所需的壳体穿引部和为此所需的凹槽26。因此可节省生产成本。

图4示出了电驱动器的第三变体，其中，与第一变体和第二变体相比，当在轴向上来看时，滑动套筒7布置在一者是行星齿轮组13、14和另一者是电机1之间。

在根据图4的第三变体中，可相对于在转子支架28和转子轴2之间的连接区段27再次实现两侧的转子支承，如在根据图1的第一变体中那样，然而切换叉12不必以复杂的方式穿过壳体进行接合，因为当在轴向上来看时，滑动套筒7布置在行星齿轮组13、14和电机1之间。

同轴布置的间隔环29设置在小齿轮轴5上。该间隔环使得能够将第一行星齿轮组13的太阳轮15的运转齿部特别简单地制造在小齿轮轴5上，以作为同一部件。根据实施方案，间隔环29也可省去，并且滑动套筒7直接布置在滑动齿部8上。然而，如果设置间隔环29，则轴向滑动轴承31位于间隔环29的面向转子轴2的一侧。带动齿部32位于间隔环29的径向内侧，以用于在小齿轮轴5和间隔环29之间传递扭矩。滑动套筒7可在上面沿轴向移动的滑动齿部8位于间隔环29的径向外侧。切换齿部9位于转子轴2上。这意味着，在滑动套筒7的径向内侧的齿部至少在左侧区域中具有滑动齿部8的功能，而在右侧区域中具有切换齿部9的功能。滑动齿部8和切换齿部9也可互换。这具有的优点是，当静止的转子轴2分离时，在切换叉12上不产生摩擦损失。

附图标记列表

1 电机

2 转子轴

3 第一从动轴

4 第二从动轴

5 小齿轮轴

6 滚针轴承

7 滑动套筒

8 滑动齿部

9 切换齿部

10 电马达

11 螺杆传动部

12 切换叉

13 第一行星齿轮组

14 第二行星齿轮组

15 第一行星齿轮组的第一元件或太阳轮

16 第一行星齿轮组的第二元件或行星齿轮架

17 第一行星齿轮组的第三元件或齿圈

18 第二行星齿轮组的第一元件或太阳轮

19 第二行星齿轮组的第二元件或行星齿轮架

20 壳体

21 第二行星齿轮组的第三元件或齿圈

22 第一从动轴的轴承

23 转子轴的轴承

24 滑动套筒的凹槽

25 壳体穿引部

26 在壳体的构件中的凹槽

27 在转子轴和转子支架之间的连接区段

28 转子支架

29 间隔环

30 轴向滚针轴承

31 轴向滑动轴承

32 在间隔环和小齿轮轴之间的带动齿部

33 壳体的构件。

Claims (15)

1.一种用于车辆的电驱动器，该电驱动器包括至少一个电机(1)，该电机具有转子轴(2)和行星齿轮传动装置，以用于将经由所述转子轴(2)引入的扭矩分配到第一从动轴(3)和第二从动轴(4)，

其特征在于，为了分离所述转子轴(2)，针对在所述转子轴(2)和所述行星齿轮传动装置的元件之间的扭矩传递，设置有至少一个切换元件。

2.根据权利要求1所述的电驱动器，其特征在于，经由所述切换元件，所述转子轴(2)能够与连接到所述行星齿轮传动装置的元件的小齿轮轴(5)不可相对转动地耦联或能够与之分离。

3.根据权利要求2所述的电驱动器，其特征在于，当在径向上来看时，所述小齿轮轴(5)至少部分区段地安装在所述转子轴(2)内。

4.根据上述权利要求中任一项所述的电驱动器，其特征在于，所述切换元件设计为具有能够沿轴向移位的滑动套筒(7)的形状配合的切换爪式元件。

5.根据权利要求4所述的电驱动器，其特征在于，所述滑动套筒(7)能够沿轴向移动，从而使得在所述滑动套筒(7)的切换的状态下，所述转子轴(2)和所述小齿轮轴(5)不可相对转动地彼此连接。

6.根据权利要求4或5所述的电驱动器，其特征在于，所述滑动套筒(7)、所述转子轴(2)以及所述小齿轮轴(5)彼此同轴地布置。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的电驱动器，其特征在于，当在径向上来看时，所述滑动套筒(7)布置在所述电机(1)内。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的电驱动器，其特征在于，当在轴向上来看时，所述滑动套筒(7)布置在所述行星齿轮传动装置和所述电机(1)之间。

9.根据上述权利要求中任一项所述的电驱动器，其特征在于，所述切换元件能够经由致动器致动，该致动器是机电式、液压式或气动式致动器。

10.根据权利要求9所述的电驱动器，其特征在于，所述机电式致动器具有螺杆传动部(11)，该螺杆传动部经由电马达(10)驱动，以用于使耦联到所述切换元件的切换叉(12)沿轴向移动。

11.根据上述权利要求中任一项所述的电驱动器，其特征在于，所述转子轴(2)、所述行星齿轮传动装置以及所述从动轴(3、4)彼此同轴地布置。

12.根据上述权利要求中任一项所述的电驱动器，其特征在于，轴向滑动轴承(31)布置在所述转子轴(2)上，以用于承受连接到所述行星齿轮传动装置的元件的小齿轮轴(5)的轴向力。

13.根据上述权利要求中任一项所述的电驱动器，其特征在于，第一行星齿轮组(13)和耦联到所述第一行星齿轮组(13)的第二行星齿轮组(14)设置为行星齿轮传动装置。

14.根据上述权利要求中任一项所述的电驱动器，其特征在于，所述第一行星齿轮组(13)的第一元件(15)能够连接或连接到所述转子轴(2)和/或所述小齿轮轴(5)，所述第一行星齿轮组(13)的第二元件(16)连接到第一从动轴(3)，所述第一行星齿轮组(13)的第三元件(17)连接到所述第二行星齿轮组(14)的第一元件(18)，所述第二行星齿轮组(14)的第二元件(19)连接到所述壳体(20)，以及所述第二行星齿轮组(14)的第三元件(21)连接到所述第二从动轴(4)。

15.一种车辆，其具有至少一个根据上述权利要求中任一项所述的电驱动器。

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