CN117460636A - 驱动装置 - Google Patents

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CN117460636A CN202280041451.2A CN202280041451A CN117460636A CN 117460636 A CN117460636 A CN 117460636A CN 202280041451 A CN202280041451 A CN 202280041451A CN 117460636 A CN117460636 A CN 117460636A
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T·施利滕鲍尔
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Abstract

本发明涉及一种驱动装置(10)、特别是用于车辆的驱动装置，所述驱动装置带有电机(12)和两级的正齿轮传动机构(14)，所述两级的正齿轮传动机构具有输入轴(16)、中间轴(18)、侧轴(20)和输出轴(22)，其中，所述电机(12)与所述输入轴(16)连接，从而所述输入轴能够被所述电机(12)驱动，其中，所述输入轴(16)、所述中间轴(18)、所述侧轴(20)和所述输出轴(22)经由正齿轮级(30、40、50、70)这样传动地相互联接，使得在通过所述电机(12)驱动时，在第一换挡级(26)中所述输入轴(16)经由所述侧轴(20)和所述中间轴(18)将转矩传递给所述输出轴(22)，并且在第二换挡级(28)中所述输入轴(16)经由所述中间轴(18)将转矩直接传递给所述输出轴(22)。

Description

驱动装置
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的驱动装置。
背景技术
DE 10 2018 113 173 A1公开了一种用于电动车辆的变速装置，其带有能电气换挡的两挡式变速器。变速装置具有第一轴和从动轴。第一轴具有齿轮和布置于齿轮间之间的导引轮廓。在从动轴上布置有两个活动齿轮以及换挡杆，活动齿轮分别与齿轮中的其中一个齿轮啮合，换挡杆为了切换到第一和第二挡位而能来回移动。但第一挡的传动比尤其受到两个传动级的限制。
发明内容
本发明所基于的问题通过一种带有权利要求1的特征的驱动装置解决。本发明的有利的扩展设计方案在从属权利要求中提到。
(电气的)驱动装置尤其设置和/或规定为用于车辆的驱动装置。驱动装置包括电机和两级的正齿轮传动机构。正齿轮传动机构具有输入轴、中间轴、侧轴和输出轴。电机与输入轴连接，从而输入轴可以被电机驱动。输入轴、中间轴、侧轴和输出轴经由正齿轮级这样传动地相互联接，使得在通过电机驱动时，在第一换挡级(第一挡位)中输入轴经由侧轴和中间轴将转矩传递给输出轴，并且在第二换挡级(第二挡位)中输入轴(没有侧轴)经由中间轴将转矩直接传递给输出轴。换句话说，侧轴在第二换挡级中被避开。
用两级的正齿轮传动机构(两个挡位)可以使用较小的电机来满足驱动要求。电机更为频繁地在较高效率的范围中运行。这有助于驱动装置的紧凑的设计方案和有效的运行。此外，可以覆盖较大的传动比范围(大的跨越范围)，因为在第一换挡级中，负载流经由全部四个轴(包括侧轴在内)导引，在第二换挡级中，负载流则仅经由三个轴导引(侧轴被避开)。
驱动装置因此可以使用在车辆中，在车辆中，在第一挡位中要求高传动比，这用两个正齿轮级无法制备(例如传动比i＞16)。在此，所提出的驱动装置是一种最为紧凑的解决方案。所述驱动装置可以例如使用在越野车辆中，越野车辆可以通过升挡的第一换挡级(第一挡)达到极度的爬升能力。
所提出的(电气的)驱动装置可以作为电动车桥或者作为电动车桥(E车桥)的一部分使用在部分电气地或者全电气运行的车辆中，例如轿车、SUV或越野车辆。
驱动装置可以包括壳体，电机和正齿轮传动机构被至少部分、优选完全布置或包围在该壳体中。
输入轴、中间轴、侧轴和/或输出轴可以在驱动装置中分别借助滚动轴承以能相对基座、例如相对驱动装置的壳体转动的方式被支承。与之无关的是，输入轴是电机的转子轴或者是与电机的转子轴抗扭地联接的与之分开的轴。
按照一种扩展设计方案，输入轴和输出轴可以这样相互联接，使得在通过电机沿一致的转动方向驱动时，输出轴在第一换挡级中被沿着第一转动方向驱动并且在第二换挡级中被与第一转动方向相反地驱动。换句话说，在电机或输入轴转动方向一致时，产生了输出轴在两个换挡级中的相反的转动方向。在第一换挡级中，输出轴可以与输入轴反向地转动。在第二换挡级中，输出轴可以与输入轴同向地转动。
按照一种扩展设计方案，侧轴可以布置在输入轴和中间轴之间或者中间轴和从动轴之间。这在基本上相同的工作模式下允许了灵活地布置中间轴，例如以便符合不同的结构空间要求。
按照一种扩展设计方案，第一换挡级(第一挡)可以具有带第一小齿轮和与该第一小齿轮啮合的第一齿轮的第一正齿轮级，其中，第一小齿轮能转动地或者抗扭地与输入轴联接和/或布置在输入轴上，并且其中，第一齿轮抗扭地或者能转动地与侧轴联接和/或布置在侧轴上。就此可以用结构设计上简单的器件实现可靠的正齿轮级。
按照一种扩展设计方案，第一换挡级(第一挡)可以具有带第二小齿轮和与该第二小齿轮啮合的第二齿轮的第二正齿轮级，其中，第二小齿轮能转动地或者抗扭地与侧轴联接和/或布置在侧轴上，并且其中，第二齿轮抗扭地或者能转动地与中间轴联接和/或能转动地支承在中间轴上。就此也可以用结构设计上简单的器件实现可靠的正齿轮级。第二齿轮作为固定齿轮或活动齿轮布置在中间轴上，这利于换挡性能。
第一换挡级(第一挡)，这就是说第一正齿轮级和第二正齿轮级，可选可以构造成带直齿的(第一和第二正齿轮级的小齿轮和齿轮分别带直齿)。因此可以例如在极少使用第一换挡级或者第一换挡级的使用寿命短时，将作用到相关的滚动轴承上的轴承力减小到最低限度并且因此进一步简化驱动装置。
按照一种扩展设计方案，第二换挡级(第二挡)具有带第三小齿轮和与该第三小齿轮啮合的第三齿轮的第三正齿轮级，其中，第三小齿轮能转动地或者抗扭地与输入轴联接和/或布置在输入轴上，并且其中，第三齿轮抗扭地或者能转动地与中间轴联接和/或能转动地支承在中间轴上。就此也可以用结构设计上简单的器件实现可靠的正齿轮级。第三齿轮作为固定齿轮或活动齿轮布置在中间轴上，这利于换挡性能。
按照一种扩展设计方案，可以在中间轴上布置特别是能借助致动器加以操纵的换挡装置，其中，借助该换挡装置能在第一换挡位置(第一挡)中将在这种设计方案中能转动地与中间轴联接的第二齿轮抗扭地与中间轴联接，和/或其中，借助换挡装置在第二换挡位置(第二挡)中能将在这种设计方案中能转动地与中间轴联接的第三齿轮抗扭地与中间轴联接。由此可以用结构设计上简单的器件完成在不同的换挡级和挡之间的切换。仅需一个换挡装置，这有利于具有少数量的部件的构造方式。
同样可以想到的是，在输入轴上布置有能特别是借助致动器加以操纵的换挡装置，其中，借助换挡装置在第一换挡位置中能将在这种设计方案中能转动地与输入轴联接的第一小齿轮抗扭地与输入轴联接，和/或，其中，借助换挡装置在第二换挡位置中能将在这种设计方案中能转动地与输入轴联接的第三小齿轮抗扭地与输入轴(16)联接。也能以这种方式用结构设计上简单的器件完成在不同的换挡级或挡之间的切换。仅需一个换挡装置，这有利于具有少数量的部件的构造方式。
此外还可以想到的是，正齿轮传动机构具有针对第一换挡级的第一换挡装置和针对第二换挡级的第二换挡装置，其中，第一换挡装置布置在第一小齿轮处、第一齿轮处或第二小齿轮处。相应的小齿轮或齿轮能转动地支承在它们布置于其上的相关的轴上(输入轴或侧轴)并且可以借助第一换挡装置抗扭地与相关的轴联接。第二换挡装置布置在第三小齿轮处或第三齿轮处。第三小齿轮或第三齿轮能转动地支承在它们布置于其上的相关的轴上(输入轴或中间轴)并且可以借助第二换挡装置抗扭地与相关的轴联接。通过两个换挡装置将在正齿轮传动机构中生成的负载分配给两个换挡装置。此外还存在的可能性是，这样来激活或切换两个换挡装置，使得正齿轮传动机构被闭锁。就此可以实现驻车锁止功能，因而可以必要时取消单独的驻车锁止装置。
所述一个换挡装置或多个换挡装置可以分别具有换挡元件、例如换挡接合套，换挡元件抗扭地与相关的轴(输入轴、侧轴或中间轴)联接，但能沿着相关的轴(输入轴、侧轴或中间轴)的中央纵向移动。致动器可以构造成液压的、电动的或电磁的致动器。可选在换挡装置处可以布置用于平衡转速差的同步装置。由此可以缩短在换挡级之间的换挡时间。
按照一种扩展设计方案，正齿轮传动机构具有带第四小齿轮和与该第四小齿轮啮合的第四齿轮的第四正齿轮级(最终传动或“Final Drive”)，其中，第四小齿轮抗扭地与中间轴联接和/或布置在中间轴上，并且其中，第四齿轮抗扭地与输出轴联接和/或布置在输出轴上。就此可以用结构设计上简单的器件提供用于最终传动的正齿轮级。
按照一种扩展设计方案，可以这样来设置电机，使得这个电机在第一换挡级中被沿着一个不同于在第二换挡级中的转动方向驱动。由此可以与所选择的换挡级无关地完成沿着相同的转动方向对输出轴的驱动。尤其在对换挡时间的适中的要求下，在两个换挡级或挡中的本身不同的转动方向不成问题，因为电机在换挡过程期间被制动并且在挂入其它换挡级之前被沿着相反的转动方向加速。如已经阐明的那样，在换挡装置处的同步装置在此可以有助于平衡转速差。
按照一种扩展设计方案，输出轴可以具有差速器。这有利于通过驱动装置对车辆的车桥驱动，因为例如可以平衡在能通过或者被驱动装置驱动的车轮(驱动轮)处的由弯道行驶引起的转速差。车辆的驱动轮可以借助从动轴与差速器联接。
按照一种扩展设计方案，正齿轮传动机构具有驻车锁定装置，其中，驻车锁定装置布置在输入轴上、中间轴上或输出轴上。由此可以用结构设计上简单的器件实现驻车锁定功能。驻车锁定装置具有例如经制齿的驻车棘轮和驻车棘爪，驻车棘爪为了闭锁驻车棘轮而能与驻车棘轮嵌接。驻车棘轮可以抗扭地固定在所述轴中的其中一个轴处。驻车棘爪可以固定在驱动装置的基座处，例如驱动装置的壳体处。驻车棘爪能在释放位置和闭锁位置之间移动。
附图说明
接下来参考附图阐释本发明的可能的实施方式。
图1在立体图中示出了驱动装置；
图2示出了图1的驱动装置的示意性视图，伴随示出了在第一换挡级中的负载流；并且
图3示出了图1的驱动装置的示意性视图，伴随示出了在第二换挡级中的负载流。
具体实施方式
驱动装置在附图中总体用附图标记10标注。驱动装置10具有电机12和两级的正齿轮传动机构14。
正齿轮传动机构14具有输入轴16、中间轴18、侧轴20和输出轴22，它们例如平行于彼此地定向。所述的轴分别借助滚动轴承24能转动地支承在驱动装置10处、特别是驱动装置10的(未示出的)壳体处。滚动轴承24可以是滚珠轴承、滚子轴承或锥形轴承。
电机12与输入轴16连接，因而输入轴16可以通过电机12被转动地驱动。输入轴16可以是涉及到电机12的转子轴(未示出)的单独的轴，其抗扭地与转子轴连接。在示例中，侧轴20布置在输入轴16和中间轴18之间。
输入轴16、中间轴18、侧轴20和输出轴22通过正齿轮级这样传动地相互联接，使得在通过电机12驱动时，在第一换挡级26中输入轴16经由侧轴20和中间轴18将转矩传递给输出轴22(参看图2)，并且在第二换挡级28中输入轴16经由中间轴18将转矩直接传递给输出轴22(参看图3；侧轴20被避开)。
输入轴16和输出轴22例如这样相互联接，使得在通过电机12沿一致的转动方向驱动时，输出轴22在第一换挡级26中被沿第一转动方向驱动并且在第二换挡级28中与第一转动方向相反地被驱动(参看图1)。
第一换挡级26具有带第一小齿轮32和与第一小齿轮32啮合的第一齿轮34的第一正齿轮级30。第一小齿轮32抗扭地与输入轴16联接并且布置在输入轴16上。第一齿轮34抗扭地与侧轴20联接并且布置在侧轴20上。第一齿轮34在示例中具有比第一小齿轮32更大的直径。
第一换挡级26具有带第二小齿轮42和与第二小齿轮42啮合的第二齿轮44的第二正齿轮级40。第二小齿轮42抗扭地与侧轴20联接并且布置在侧轴20上。第二齿轮44能转动地与中间轴18联接并且能转动地支承在中间轴18上(活动齿轮)。第二小齿轮42在示例中具有比第一齿轮34和/或第二齿轮44更小的直径。
第二换挡级28具有带第三小齿轮52和与第三小齿轮52啮合的第三齿轮54的第三正齿轮级50。第三小齿轮52抗扭地与输入轴16联接并且布置在输入轴上。第三齿轮54能转动地与中间轴18联接并且能转动地支承在中间轴18上(活动齿轮)。第三齿轮54在示例中具有比第三小齿轮52更大的直径。
在中间轴18上布置着能借助(未示出的)致动器加以操纵的换挡装置60。借助换挡装置60在第一换挡位置中(挂入第一换挡级26)使第二齿轮44抗扭地能与或者与中间轴18联接(参看图2)。此外，借助换挡装置60在第二换挡位置中(挂入第二换挡级28)使第三齿轮54抗扭地能与或者与中间轴18联接(参看图3)。
换挡装置60在示例中具有换挡元件62、例如换挡接合套，换挡元件抗扭地与中间轴18联接，但沿着中间轴18的中央纵向能移动地被导引(参看图1)。与之无关的是，(未示出的)致动器可以构造成液压的、电动的或电磁的致动器。可选可以如上文阐释那样在换挡装置60处布置用于平衡转速差的同步装置。
正齿轮传动机构12具有带第四小齿轮72和与第四小齿轮72啮合的第四齿轮74的第四正齿轮级70。第四小齿轮72抗扭地与中间轴18联接并且布置在中间轴18上。第四齿轮74抗扭地与输出轴22联接并且布置在输出轴22上。第四齿轮74在示例中具有比第四小齿轮72更大的直径。
这样设置电机12，使得这个电机在第一换挡级26中被沿着一个不同于在第二换挡级28中的转动方向驱动(参看图2和3)。由此与所选择的换挡级无关地沿着相同的转动方向驱动输出轴22(参看图2和3)。
输出轴可选可以具有差速器，如上文所阐释的那样(未示出)。正齿轮传动机构14具有驻车锁定装置80，其中，驻车锁定装置80在示例中布置在输入轴16上(同样可以想到其它的布置，参看上文)。驻车锁定装置80具有例如经制齿的、抗扭地与输入轴16连接的驻车棘轮82和驻车棘爪(未示出)，驻车棘爪为了闭锁驻车棘轮82而能与驻车棘轮82嵌接。
已经部分参考过的图2示出了图1的驱动装置10的示意性视图，伴随示出了在第一换挡级26中的负载流。为了更好地概览，输入轴16和侧轴20彼此分开地示出，其中，它们在驱动装置10中相互啮合(参看图1)。
如在图2中阐明的那样，在第一换挡级26(第一挡)中的负载流经由三个正齿轮级30、40、70并且因此经由全部四个轴16、18、20、22地导引。在此，换挡装置80的换挡元件82被带入到第一换挡位置中(在图2中向左移)，因而第二齿轮44(活动齿轮)抗扭地与中间轴18联接。因此在电机12驱动时，转矩从输入轴16经由第一换挡级26的第一正齿轮级30传递给第一换挡级26的侧轴20并且从那里经由第一换挡级26的第二正齿轮级40传递给中间轴18。最后，通过第四正齿轮级70驱动输出轴22。
同样已经部分参考过的图3示出了图1的驱动装置10的示意性视图，伴随示出了在第二换挡级18中的负载流。在此也为了更好地概览而将输入轴16和侧轴20彼此分开地示出，其中，它们在驱动装置10中相互啮合(参看图1)。
如在图3中阐明的那样，在第二换挡级28(第二挡)中的负载流经由两个正齿轮级50、70并且因此经由仅三个轴16、18、22导引。在此，换挡装置80的换挡元件82被带入到第二换挡位置中(在图3中向右移)，因而第三齿轮54(活动齿轮)抗扭地与中间轴18联接。因此在电机12驱动时，转矩从输入轴16经由第二换挡级28的第三正齿轮级50传递给中间轴18。最后，通过第四正齿轮级70驱动输出轴22。
如上文所阐释的那样，在电机12的或输入轴16本身在第一换挡级26和第二换挡级28中的转动方向一致时，产生了输出轴22的相反的转动方向。可以通过这样来设置电机12，使得这个电机在第一换挡级26中如上文所阐释的那样被沿着一个不同于在第二换挡级28中的转动方向驱动(参看图2和3)，来避免这一点。
概括而言，本发明的核心是在考虑到电机的相反的转动方向和将转动方向的反转用于平衡的情况下，将所建议的驱动装置10用作或者使用在车辆的电动车桥(E车桥)中。
所建议的驱动装置10使得能提供在两个换挡级或挡中的全新的传动组合(例如用于越野车辆或用于运行重型挂车的极限升挡的爬行挡)。可能的损耗，如果有的话，仅比在传统的单级的正齿轮传动机构中高一点。此外，所建议的驱动装置10还允许了比较为复杂的行星齿轮传动机构更为利于成本的设计方案。

Claims (12)

1.驱动装置(10)、特别是用于车辆的驱动装置，所述驱动装置带有电机(12)和两级的正齿轮传动机构(14)，所述两级的正齿轮传动机构具有输入轴(16)、中间轴(18)、侧轴(20)和输出轴(22)，其中，所述电机(12)与所述输入轴(16)连接，从而所述输入轴能够被所述电机(12)驱动，其中，所述输入轴(16)、所述中间轴(18)、所述侧轴(20)和所述输出轴(22)经由正齿轮级(30、40、50、70)这样传动地相互联接，使得在通过所述电机(12)驱动时，在第一换挡级(26)中所述输入轴(16)经由所述侧轴(20)和所述中间轴(18)将转矩传递给所述输出轴(22)，并且在第二换挡级(28)中所述输入轴(16)经由所述中间轴(18)将转矩直接传递给所述输出轴(22)。
2.根据权利要求1所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述输入轴(16)和所述输出轴(22)这样相互联接，使得在通过所述电机(12)沿一致的转动方向驱动时，所述输出轴(22)在所述第一换挡级(26)中被沿着第一转动方向驱动并且在所述第二换挡级(28)中被与第一转动方向相反地驱动。
3.根据权利要求1或2所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述侧轴(20)布置在所述输入轴(16)和所述中间轴(18)之间或者所述中间轴(18)和所述输出轴(22)之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述第一换挡级(26)具有带第一小齿轮(32)和与所述第一小齿轮(32)啮合的第一齿轮(34)的第一正齿轮级(30)，其中，所述第一小齿轮(32)能转动地或抗扭地与所述输入轴(16)联接，并且其中，所述第一齿轮(34)抗扭地或能转动地与所述侧轴(20)联接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述第一换挡级(26)具有带第二小齿轮(42)和与所述第二小齿轮(42)啮合的第二齿轮(44)的第二正齿轮级(40)，其中，所述第二小齿轮(42)能转动地或抗扭地与所述侧轴(20)联接，并且其中，所述第二齿轮(44)抗扭地或能转动地与所述中间轴(18)联接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述第二换挡级(28)具有带第三小齿轮(52)和与所述第三小齿轮(52)啮合的第三齿轮(54)的第三正齿轮级(50)，其中，所述第三小齿轮(52)能转动地或抗扭地与所述输入轴(16)联接，并且其中，所述第三齿轮(54)抗扭地或能转动地与所述中间轴(18)联接。
7.根据权利要求5或6所述的驱动装置(10)，其特征在于，在所述中间轴(18)上布置着特别是能借助致动器加以操纵的换挡装置(60)，其中，借助所述换挡装置(60)在第一换挡位置中使所述第二齿轮(44)能抗扭地与所述中间轴(18)联接，和/或其中，借助所述换挡装置(60)在第二换挡位置中使所述第三齿轮(54)能抗扭地与所述中间轴(18)联接。
8.根据权利要求5或6所述的驱动装置(10)，其特征在于，在所述输入轴(16)上布置着特别是能借助致动器加以操纵的换挡装置，其中，借助所述换挡装置在第一换挡位置中使所述第一小齿轮(32)能抗扭地与所述输入轴(16)联接，和/或其中，借助所述换挡装置在第二换挡位置中使所述第三小齿轮(52)能抗扭地与所述输入轴(16)联接。
9.根据权利要求4至6中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述正齿轮传动机构(14)具有针对所述第一换挡级(26)的第一换挡装置和针对所述第二换挡级(28)的第二换挡装置，其中，所述第一换挡装置布置在所述第一小齿轮(32)处、所述第一齿轮(34)处或所述第二小齿轮(42)处，和/或其中，所述第二换挡装置布置在所述第三小齿轮(52)处或所述第三齿轮(54)处。
10.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述正齿轮传动机构(14)具有带第四小齿轮(72)和与所述第四小齿轮(72)啮合的第四齿轮(74)的第四正齿轮级(70)，其中，所述第四小齿轮(72)抗扭地与所述中间轴(18)联接，并且其中，所述第四齿轮(74)抗扭地与所述输出轴(20)联接。
11.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，这样设置所述电机(12)，使得所述电机在所述第一换挡级(26)中被沿着一个不同于在所述第二换挡级(28)中的转动方向驱动。
12.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述输出轴(22)具有差速器和/或所述正齿轮传动机构(14)具有驻车锁定装置(80)，其中，所述驻车锁定装置(80)布置在所述输入轴(16)上、所述中间轴(18)上或所述输出轴(22)上。
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