具有横向自由度的传动单元的制作方法

文档序号:3931876阅读:316来源:国知局
专利名称:具有横向自由度的传动单元的制作方法
技术领域
本发明涉及一种特别是用于驱动车轮的传动单元,其中该传动单元的驱动轴和输出轴可相对于彼此横向运动。
背景技术
已知用于传递驱动扭矩的传动单元,在该传动单元中驱动轴可相对于输出轴沿横向或平移地运动,换句话说驱动轴和输出轴在同时传递扭矩时可以基本上平行地相对于彼此移动。这种传动单元的例子有在车轮悬架装置或万向节轴上的半轴、或具有链条或皮带的特定的传动系统。然而,这种已知的具有平移运动自由度的传动单元一方面十分昂贵,另一方面需要极大的结构空间大小(特别是沿轴向和纵向)以实现两个轴相对于彼此的横向运动性。 此外,如果不采取用于对力传递元件(皮带、链条、万向节头)进行长度补偿的措施(这些措施又意味着额外的结构成本),则根据实施方式,这种已知的传动单元还被限制为围绕旋转点的确定的、通常是旋转的摆动运动,并且因此严格来说不能实现两个轴的运动的纯平移的运动学。此外,在将这种传动单元用于驱动机动车辆车轮的示例情况下,将整个系统视为由传动系和车轮悬架装置/车轮导向装置构成,其中对于车轮导向所需的车轮悬架装置通常具有多个拉杆例如纵拉杆、倾斜拉杆、横拉杆或组合拉杆。在机动车辆上,附属的传动系通常包括内燃机,该内燃机具有用法兰连接的变速器或自动变速器;一个或两个驱动轴;以及一个或多个差速器,该差速器具有附属的引至车轮的半轴。特别是就这些组件包括车轮导向拉杆以及半轴,以及由此这些组件被分配给车轮悬架装置而言,这些组件在机动车辆的车轮区域内占据极大的结构空间,该结构空间不可再用于其它目的,因此减小了可用于乘客、行李或技术上的组件的空间。在此处,包含在传统的传动系内的组件,特别是车轮导向拉杆和驱动轴不可任意地缩小或者说缩短,因为由此会在车轮弹性压缩运动时出现不利的运动学情况。此外,对于传动系或机动车辆驱动装置的研究日益向混合动力概念的方向发展。 特别地,串联混和动力也属于此混合动力概念,在串联混合动力车辆中内燃机与驱动轮之间不再有机械连接。替代地,在串联混合动力车辆中内燃机可以例如驱动发电机,该发电机又给与驱动轮连接的电动机供电,必要时通过蓄电池进行缓冲。相似的构造也可以用在纯电动车辆中,其中在此处能量不是由内燃机提供,而是由电力储能装置提供;也可考虑或已经存在的是串联混合动力车辆与电动车辆间的多种混合变型。为了使对于传动单元来说所必需的部件的数量尽可能得少以及使这些部件的结构空间要求和重量尽可能得小,在这些车辆概念中一部分进行了如下尝试,即将牵引马达直接分配给车轮并将其设置为尽可能靠近车轮或本身作为轮毂马达设置在车轮中。通过此方式,传统传动系的大量部件可以被省去,或通过在机动车辆的能量发生器与轮毂马达之间的易于灵活铺设的电导线来代替。
还已努力尝试过的是,将车轮悬架装置本身与相应的弹簧/减振单元设置在轮辋的内腔中或设置在车轮紧挨着的附近,以通过这种方式赢得更多结构空间,不然该结构空间在传统的车轮悬架装置中对于已知的拉杆结构来说是必需的。由DE 698 06 444 T2已知一种可集成在车轮的轮辋中的车轮悬架装置,在该车轮悬架装置中附加地也可以将例如驱动马达至少部分设置在轮辋的内腔中。然而,在这种已知的车轮悬架装置中,电驱动马达总是固定地用法兰连接在轮架上,因此,驱动马达的质量必然会增加车轮悬架装置的未支撑在弹簧上的质量。因为可用于机动车辆的轮毂驱动装置的电动机由于所需的有效功率而具有很大的质量,由此车轮悬架装置的未支撑在弹簧上的质量显著增大,行驶舒适性和悬架乘坐舒适性明显受此不利影响,特别地,因为基于很大的未支撑在弹簧上的质量而必须安装硬得多的减震器。由US 2,182,417已知一种用于车辆的传动单元,其中曾尝试通过如下方式解决轮毂驱动装置的驱动轴和从动轴的所期望的横向相对运动性的问题即通过在驱动小齿轮与设置在从动轴上的从动齿圈之间设置行星齿轮,其中行星齿轮分别通过一个支撑臂可摆动地与驱动轴连接。通过这种方式,即使在驱动小齿轮与齿圈之间同时(例如通过车轮的弹性跳动运动)进行横向运动,仍可实现从驱动小齿轮经由行星齿轮至齿圈的持续的力传递。然而,由所述文献已知的教导的缺陷在于,根据所述文献的教导,行星齿轮的悬挂分别仅通过一个唯一的支撑臂实现,也就是说与传动装置壳体中用于相应的行星齿轮轴颈的弧形滑动导向装置相结合。然而,由此仅得到行星齿轮的相对不稳定且在一些位置处运动学上限定不足的支承结构,其中行星齿轮还只在一侧受到支承,而在另一侧仅浮动地贴靠在从动齿圈的齿中。借助所述由现有技术已知的传动单元,由此在任何情况下都能传递很小的扭矩, 因为否则的话在传动装置壳体中会出现行星齿轮仅在一侧的悬挂装置的过载以及行星齿轮滑动导向装置的提前偏移。对于当前传动装置啮合来说需要准确地保持齿轮的轴向间距,根据所述文献的教导,通过行星齿轮的不稳定的悬挂装置无法在较长的时间内准确保持齿轮的轴向间距。因此,根据所述文献教导的传动单元在任何情况下都不能用于在当前的机动车辆中每个车轮积累的扭矩或功率。

发明内容
在此背景下,本发明的目的在于,提供一种特别是用于车轮的传动单元,通过该传动单元能够克服现有技术的上述缺陷。特别地,该传动单元应在最小的空间内实现消除在驱动轴与输出轴之间的横向或平移的相互影响。通过此方式,特别地应实现轮毂马达在车轮弹性压缩运动方面与车轮悬架装置相分离,并通过此方式大幅减小车轮悬架的未支撑在弹簧上的质量。因此,此外还可以实现高的扭矩和功率的持久且可靠的传递。所述目的通过具有权利要求1所述特征的传动单元得以解决。优选的实施方式由从属权利要求给出。根据本发明的传动单元以首先本身已知的方式包括驱动轴和相对于驱动轴沿平行方向设置的输出轴。在此处,在驱动轴上设置有驱动小齿轮,而在输出轴上设置有从动齿圈。以同样本身已知的方式,驱动轴与输出轴彼此平行地,即沿垂直于它们各自的旋转轴线的方向,可彼此相对地平移运动,以便能够通过这种方式补偿(在进行扭矩传递同时)在驱动轴与输出轴之间的平移或横向的移动。为此目的,传动单元首先具有至少一个行星齿轮, 该行星齿轮既与驱动小齿轮又与从动齿圈啮合,并且支承在行星齿轮架的行星轴上。行星齿轮架又与驱动小齿轮同轴或与驱动轴同轴地被支承。然而,根据本发明,传动单元的特征在于一个同样被分配给行星齿轮的第二行星齿轮架,该第二行星齿轮架如同第一行星齿轮架一样被分配给支承行星齿轮的同一行星轴。在此处,行星齿轮沿轴向设置在第一行星齿轮架与第二行星齿轮架之间,并且第二行星齿轮架与从动齿圈被同轴地支承。换句话说,首先这意味着,根据本发明,行星齿轮的轴的两个端部分别固定在一个独自的行星齿轮架中。因此,行星齿轮并非如现有技术一样仅浮动地支承在一侧,而在现有技术中另一侧根本不被支承或仅支承在位于传动装置壳体中的不稳定的滑动导向装置中。也就是说,通过这种方式,行星齿轮根据本发明通过(借助于其共同的行星轴彼此可摆动运动地联接的)两个行星齿轮架始终被引导,使得行星齿轮既与驱动小齿轮又与从动齿圈处于永久啮合。在此处,相对于驱动轴被同轴地支承的第一行星齿轮架确保行星齿轮与驱动小齿轮保持处于啮合,而与从动齿圈同轴地被支承的第二行星齿轮架确保行星齿轮与从动齿圈永久保持处于啮合。在此处,首先有利的是,传动单元可以被构造得极为紧凑,因为该传动单元原理上与例如传统的行星齿轮传动机构一样需要很少的空间。因此,与其它从现有技术已知的具有平移自由度的传动系(例如半轴或万向节轴)相比,可大幅减小结构空间需求,该结构空间需求仅相当于分别具有可比较的扭矩负荷能力的其它已知解决方案的结构空间需求的一小部分。因此,根据本发明的传动单元初看与行星齿轮传动机构相近,其中驱动小齿轮对应于太阳轮,行星齿轮对应于行星齿轮传动机构的行星齿轮,而从动齿圈对应于行星齿轮传动机构的齿圈。与行星齿轮传动机构不同的是(即与上述现有技术不同的是),在根据本发明的传动单元中,行星齿轮不是通过一个,而是通过两个单独的但彼此可摆动地联接的行星齿轮架进行引导,其中第一行星齿轮架相对于驱动轴被同轴地支承而第二行星齿轮架相对于从动齿圈被同轴地支承,行星齿轮被沿轴向设置在两个行星齿轮架之间,并且两个行星齿轮架为了相互联接而具有共同的行星轴线,该行星轴线与行星齿轮的轴线重合。例如与传统行星齿轮传动机构的区别还在于,在传动单元中,行星齿轮架和行星齿轮不做围绕中央悬架装置(此处在太阳轮上)的环绕的旋转。根据本发明的传动单元的两个行星齿轮架而是用于,确保(在行星齿轮既与驱动小齿轮又与从动齿圈同时永久啮合的情况下)行星齿轮的既同时围绕驱动轴的旋转轴线又围绕从动齿圈的旋转轴线的协调的摆动运动。以此方式,根据本发明的优点在于,具有驱动小齿轮和从动齿圈的驱动轴和输出轴可以平移地相对彼此平行移动,其中(与驱动轴和输出轴的平行移动无关地)同时保持驱动小齿轮与从动齿圈之间高扭矩的传递性。因此,本发明主要基于如下认知特别是在齿圈用作从动齿圈时,第二行星齿轮架可以被设置在齿圈中并被相对于齿圈同轴地支承,使得行星齿轮可以设置在构成行星轴的两个行星齿轮架的交点处、以及沿轴向设置在两个行星齿轮架之间。通过这种方式,通过使行星齿轮的轴永久地在两个端部上得以支撑,可得到具有特殊刚度的行星齿轮支承结构。 此外,可以取消行星齿轮的轴在传动装置壳体内位于从现有技术已知的弧形滑轨中的易受影响、效果差且负荷能力差的支承结构。因此,总体而言,与上述现有技术相反,通过根据本发明的传动单元也能够传递例如特别是在当前机动车辆的车轮上常见的功率或扭矩。此外,根据本发明的一种特别优选的实施方式,两个行星齿轮架共同的行星轴与第一行星齿轮架或与第二行星齿轮架构造为一体。通过这种方式,可进一步提高行星齿轮的支承结构的刚度,这可以降低制造成本和安装成本,此外还能使传动单元的轴向空间需求最小化。只要两个行星齿轮架的支承结构与驱动轴或输出轴同轴,就可实现本发明而与两个行星齿轮架的支承结构在结构上如何构成无关。然而,根据一种特别优选的实施方式,第一行星齿轮架直接支承在驱动轴上,而第二行星齿轮架在齿圈内直接支承在输出轴上。这种布置的优点在于,通过几乎整个传动单元可以设置在齿圈的内腔中使得特别是轴向的空间需求最小。原理上,只要确保齿轮啮合,就能够实现本发明,而在很大程度上与驱动小齿轮、 行星齿轮和从动齿圈之间的尺寸及齿数比无关。然而,根据本发明的一种特别优选的实施方式,第一行星齿轮架和第二行星齿轮架具有相同的有效半径。换句话说,这意味着驱动轴与行星齿轮的轴之间的径向距离和在输出轴与行星齿轮的轴之间的径向距离一致,因此也就是说行星齿轮的轴距驱动轴的间距与距输出轴的间距一样。这种实施方式有利之处在于,通过这种方式可实现驱动轴与输出轴之间的最大轴向偏移或者说最大的平移运动自由。此外,其它优点还在于,通过驱动轴与输出轴之间在根据本发明的传动单元的运动自由范围内的任意平移运动由于几何结构的原因不会引起驱动轴与输出轴之间的转速误差。这与如下情况有关传动单元的在这种情况下具有相同有效半径的行星齿轮架在各横向运动中基本上摆动相同的角度量,由此引起的旋转角度或转速误差仅在传动单元内部出现,而向外完全抵消。根据本发明的另一种特别优选的实施方式,行星齿轮架仅被构造为分别包括两个支承部位的摇杆。此实施方式也有助于特别紧凑地实施根据本发明的传动单元。因此,在这种实施方式中,根据功能将行星齿轮架的任务缩减至下列用途将传动单元的行星齿轮与驱动轴及输出轴连接,以及相对于驱动轴及输出轴可摆动地支承,并且同时确保行星齿轮与驱动小齿轮之间及行星齿轮与从动齿圈之间的正确的间距,进而确保在横向运动时齿也啮合。根据本发明的一种特别优选的实施方式,传动单元包括两个行星齿轮和四个行星齿轮架。在此处,给每个行星齿轮分配由第一行星齿轮架和第二行星齿轮架构成的一对行星齿轮架。在这种实施方式中借助于两个行星齿轮可得到进一步增强的功率传递和扭矩传递,其中两个行星齿轮架在传动单元相对于驱动轴的中间位置优选地被彼此相对设置。由于由此引起的作用于两个行星齿轮架的径向啮合力至少部分抵消,在这种实施方式中还可实现在驱动小齿轮与齿圈之间的两个行星齿轮相互支撑,进而整体上实现传动单元的齿轮装置的更好的刚度。在此处,优选的是,给第二行星齿轮分配的两个行星齿轮架分别同轴地支承在给
7第一行星齿轮分配的两个行星齿轮架上。通过给第二行星齿轮分配的行星齿轮架同轴地支承在给第一行星齿轮分配的行星齿轮架上,节省了轴向的结构空间,此外对于在此处由四个行星齿轮架构成的行星齿轮架装置还得到了整体刚度很高的支承结构。根据另一种优选的实施方式,本发明规定,传动单元被构造为车轮驱动装置并且被集成到轮辋中,其中从动齿圈同时与轮毂直接连接。此外,在此处优选的是,传动单元被构造为轮毂驱动装置并且与驱动马达直接连接。通过这种方式能够得到最紧凑的轮毂驱动装置,该轮毂驱动装置首先具有十分重要的优点即允许被驱动的车轮完全不受干扰地做垂直弹性压缩运动,而为此不需要常见的驱动件,例如半轴或链传动装置。此外,在此实施方式中,根据本发明的传动单元实现了被驱动的车轮的自由的(特别是垂直的)弹性压缩运动,其中车轮的在轮毂中弹起的驱动轴不会同时跟随车轮的垂直运动,而是可以沿垂直方向相对于车辆固定。因此,车轮的驱动轴可以在没有中间连接半轴的情况下例如直接支承在车辆底盘上或直接与车轴驱动装置或车轮驱动装置连接。此外,在根据本发明的传动单元被实施为具有直接紧接着的驱动马达的轮毂驱动装置的情况下,可得到十分重要的优点即驱动马达(即使例如直接设置在轮毂上)不必与轮毂或轮架固定连接,而是可以在车轮的弹性压缩运动方面与轮毂或轮架完全分离。换句话说,这意味着包括根据本发明的传动单元的轮毂驱动装置的驱动马达可以特别地被设置为与车身固定或与底盘固定,而被驱动的车轮可以不受驱动装置影响地执行其弹性压缩运动。通过这种方式,消除了在从现有技术已知的下述缺陷,即在轮毂驱动装置中驱动马达增加了车轮悬架装置的未支撑在弹簧上的质量。因此,通过本发明可以提供扭矩稳定的轮毂驱动装置,该轮毂驱动装置提供了可与通常的车轮悬架相比拟的悬挂舒适性。原则上,轮毂驱动装置的驱动马达可以为任意的马达。在此处也可考虑的是液压马达。然而,特别是在根据本发明的传动单元用于具有电力驱动装置或混合动力驱动装置的轿车领域中的背景下,根据本发明的一种特别优选的实施方式规定,轮毂驱动装置的驱动马达是电动机。以此方式可得到最紧凑的电力轮毂驱动装置,该电力轮毂驱动装置可以例如通过由电池或由具有发电机的内燃机产生的电流供电。在此处,驱动马达的马达轴优选直接构成驱动轴,而传动单元的驱动小齿轮直接设置在马达轴上。以此方式,驱动马达可以直接被设置在被驱动的车轮上,或根据驱动马达和轮辋的形状及尺寸甚至被设置在轮辋内部。根据本发明的另一种特别优选的实施方式,传动单元设置在轮架中,该轮架同时被构造为传动装置壳体。由此,通过传动单元的齿轮可以设置在被构造为传动装置壳体的车架的内腔中,可实现被构造为轮毂驱动装置的传动单元的特别紧凑且耐用的实施方案。特别是在驱动马达直接用法兰连接在根据本发明的传动单元上的背景下,优选地在驱动马达的轴侧与传动单元之间设有具有径向或横向运动自由度的弹性波纹管。通过这种方式,可以对在车轮弹性压缩时产生的车轮与传动单元(一方面)以及设置在车辆底盘上的驱动马达之间的相对运动进行补偿,其中马达的驱动轴和传动单元同时被保护免受外界环境影响。本发明的实现首先与驱动轴与输出轴之间的横向相对运动性的在结构上的表现无关。例如在用于车轮悬架装置的情况下,传动单元的横向相对运动性可以例如通过自身已知的拉杆装置实现然而,根据本发明的一种可选实施方式,传动单元具有线性导向装置,或者与线性导向装置连接。借助线性导向装置可确保驱动轴与输出轴之间的仅为线性的平移或横向的相对运动,驱动轴与输出轴之间的运动自由度由此相应地被限制为所期望的平移运动。这种线性导向装置与拉杆装置相比仅需要最小的(轴向)安装空间,就此来说该线性导向装置是有利的,这特别是在车轮悬架装置中特别有意义,在该车轮悬架装置中,传动单元的线性导向装置由此一方面确保驱动轴与输出轴之间线性的横向运动性,而另一方面本身构成车轮悬架。在此处,用于线性导向装置的衬套的支承壳体例如与轮架一体地构造或与轮架直接连接。通过这种方式,轮架不仅能承担对车轮以及根据本发明的传动单元的外壳进行导向和支承的任务,而且还构成车轮悬架装置的可运动的部分。换句话说,这意味着线性导向装置的支承壳体可以与轮架被构造为一体或者与轮架直接连接,这实现了车轮悬架装置的抗扭转的且轻的结构,例如线性导向装置的滑动面或衬套被设置在在所述支承壳体中。因此,特别是对于传动单元被构造为紧凑的轮毂驱动装置的情况,所述轮毂驱动装置同时也包括所描述的用于车轮悬架装置的线性导向装置,能够在很大程度上减小机动车辆的被驱动的车轮、包括其驱动装置和悬架装置的结构空间需求,必要时可以减小至在传统的传动系和车轮悬架装置中所需的结构空间的一小部分。然而在对于车轮悬架装置的运动学需求更高时,例如在运动型车辆中,根据本发明的、作为轮架和部分轮毂驱动装置的传动单元也可以通过拉杆装置设置在车辆底盘上。 在此背景下,本发明的另一种实施方式规定,在传动单元的驱动小齿轮与轮毂驱动装置的驱动马达之间设置至少一个轴补偿接头。通过所述补偿接头可以补偿微小的轴向长度变化和微小的角度差,当车轮不是通过线性导向装置而是通过由车轮导向拉杆构成的装置与车辆底盘连接时,在车轮的弹性压缩时会出现所述微小的轴向长度变化和微小的角度差。为了确保在传动单元所有的工作状态下可靠的扭矩传递,根据本发明的另一种实施方式规定,在行星齿轮架中的至少一个行星齿轮架上设置扭转止动件。在此处,扭转止动件的构造使得在传动单元的中间位置,即在驱动轴和输出轴沿轴向重叠时,防止行星齿轮架的进而防止行星齿轮的在其他情况下可能的围绕驱动轴和输出轴的在这种情况下重叠的轴线的旋转,由此防止扭矩传递的中断。对于本领域技术人员而言,如上所述可见,本发明的运动学原理并非局制于齿轮传动。在此背景下,根据本发明的一种替代的实施方式规定,传动单元不是具有齿轮而是具有多个摩擦轮,这些摩擦轮的直径比可以特别地被选择为与传动单元齿轮的齿数比成比例。


以下参照仅示出实施例的附图详细描述本发明。在附图中图1以等轴图示出了根据本发明的、在此处集成在具有线性导向装置的轮毂驱动装置中的传动单元的一种实施方式;图2示出了在拆下了驱动马达的情况下根据图1的具有传动单元的轮毂驱动装置;图3以对应于图1和图2的视图示出了根据本发明的传动单元作为轮毂驱动装置的一种实施方式,该轮毂驱动装置具有用于车轮导向的拉杆装置;图4以对应于图1和图3的视图示出了取下传动装置壳体盖的根据图3的具有传动单元的轮毂驱动装置;图5以局部放大图示出了根据图3和图4的轮毂驱动装置的传动单元;图6以轴向剖视图示出了根据图3至图5的具有传动单元的轮毂驱动装置;图7以示意性侧视图示出了根据图3至图6的具有传动单元的轮毂驱动装置,其中车轮处于完全弹起的状态;图8以对应于图7的视图示出了根据图3至图7的具有传动单元的轮毂驱动装置, 其中车轮处于中间的弹动状态;以及图9以对应于图7和图8的视图示出了根据图3至图8的具有传动单元的轮毂驱动装置,其中车轮处于完全压缩的状态。
具体实施例方式图1以等轴图示出了根据本发明的传动单元的一种实施例,所述传动单元在此处被构造为轮毂驱动装置或被集成在轮毂驱动装置中。首先,可见具有轮胎2和轮辋3的车轮1,以及具有传动单元5和驱动马达6的轮毂驱动装置4。此外,示出的轮毂驱动装置4配备有作为车轮悬架装置的、在此处仅示意性示出的线性导向装置7、8,所述线性导向装置在示出的实施例中具有两个导向杆7和两个支承壳体8。支承壳体8起导向衬套的作用或包含导向衬套,因此可以沿垂直方向在与底盘固定的导向杆7上上下滑动。为了更佳的可视性,同样属于车轮悬架装置的弹簧/减振器单元未在图中示出。由于驱动马达6(与导向杆7—样)与(未示出的)车辆底盘固定连接,而车轮1 可以通过根据本发明的传动单元5执行垂直的弹性压缩运动9,在驱动马达6与传动单元5 之间设置有在径向或横向具有弹性的波纹管10,该波纹管在车轮1与驱动马达6之间相对运动时保护驱动轴11免受污染。图2示出了根据图1的轮毂驱动装置,为了更好地看到传动单元5而拆下了驱动马达6。除了在图1中已经示出的元件之外,图2中特别地可以看到传动单元5的驱动轴 11。借助于在传动单元5壳体中的缝状的长形孔12,在图2中示出了驱动轴11相对于传动单元5的壳体或者说相对于被驱动的车轮1的横向运动性9,见图2中的虚线双箭头9。这意味着,驱动轴11(以及驱动马达6,该驱动马达的轴在此与驱动轴11相同)同样如线性导向装置7、8的导向杆7 —样与底盘固定地定位,而传动单元5的其它组成部件、 传动单元的壳体以及被驱动的车轮1可以执行垂直的弹性压缩运动9。图3示出了根据本发明的传动单元5的另一种实施方式。在图3中,传动单元5 同样地集成在轮毂驱动装置中,其中与根据图1和图2的实施例的区别在于,该车轮悬架装置不是通过线性导向装置而是通过由车轮导向拉杆13、14、15构成的装置来实现的。车轮导向拉杆13、14、15各自分别以已知的方式在一端与(未示出的)机动车辆底盘弹性地或铰接地连接,而它们以车轮侧的端部同样弹性或铰接地与在此处同时构成轮架的传动单元5连接。车轮1借助于拉杆装置13、14、15的悬挂使得,在车轮1弹性压缩时,除了车轮1 的垂直运动和相对于驱动轴横向的运动之外,车轮1还进行微小的侧向运动或者说相对于驱动轴11的轴向运动。此外,在弹性压缩中车轮外倾还根据车轮导向拉杆13、14、15的准确的几何结构发生微小的变化。这意味着,在此处示出的带有车轮导向拉杆13、14、15的实施方式中,车轮1的弹性压缩运动并非仅是垂直的或直线的。由于这个原因,在此实施方式中,在传动单元5的驱动轴11与驱动马达(此处未示出,但可参见图1)之间设置有补偿接头16,该补偿接头吸收或补偿在车轮弹性压缩时由车轮导向拉杆13、14、15引起的微小轴向偏移以及可能的微小倾角偏差。然而在此,依据本发明,弹性压缩运动的纯垂直分量9也可以完全在传动单元5内被吸收和被补偿。图4示出了取下传动装置壳体盖时根据图3的轮毂驱动装置的传动单元5。已经可以看到传动单元5的多个重要组成部件,即两个行星齿轮17、18和与轮毂拧紧的从动齿圈19。该从动齿圈19被同时被构造为传动装置壳体20的轮架包围,该轮架同时构成或支撑用于接合车轮导向拉杆13、14、15的接头容纳件。为了更佳的可视性,在图5中以局部放大图示出了图4的传动单元5。首先又可见的是两个行星齿轮17、18和从动齿圈19。传动单元5的位于驱动轴上的驱动小齿轮21在图5中部分可见。此外在图5中还很清楚的是,总共四个行星齿轮架22、23和对、25,两个行星齿轮17、18通过所述行星齿轮架被导向,使得即使当驱动轴11与驱动小齿轮21并且车轮1与从动齿圈19在弹性压缩的情况下相对于彼此执行垂直的相对运动9时,行星齿轮 17、18始终既与驱动小齿轮21又与从动齿圈19啮合,如在图7至图9详细示出的。根据图5的行星齿轮架22、23和M、25在示出的实施方式中基本上被构造为分别具有两个支承部位的摇杆。如特别地综合观察图5和图6可知,两个参照附图在前方的行星齿轮架22、23在此处同轴地支承在驱动轴11上,而两个参照附图在后方的行星齿轮架24、 25在从动齿圈19的内腔中同轴地支承在与从动齿圈19连接的轴颈沈上,该轴颈又与轮毂 27构造为一体。两个行星齿轮17、18各自的轴线观、四在此处同时分别构成用于(分别被分配给行星齿轮17或18的)两个行星齿轮架22、23或M、25的两个共同的行星轴线观、29。因此,被分配给行星齿轮17、18的第一行星齿轮架22或M分别确保驱动小齿轮21与行星齿轮17或18之间的恒定的间距和齿啮合,而被分配给相同行星齿轮17、18的第二行星齿轮架23或25确保在行星齿轮17或18与从动齿圈19之间的恒定的间距和齿啮合。因此,这意味着,根据图5,驱动轴11和车轮轴线或从动齿圈19可以相对彼此沿参照附图的垂直方向做横向运动9(参见双箭头9),其中始终保持所有四个齿轮21、17、18、19 的齿啮合并进而保持驱动轴11与从动齿圈19之间完全的扭矩传递。因此,具有轮架或者说传动装置壳体20的车轮1又可以执行垂直的弹性压缩运动9,而驱动轴11可以与车辆底盘基本上刚性地连接,进而驱动马达6 (参见图1)可以与车辆底盘基本上刚性地连接,因此驱动轴11和驱动马达6有利地属于机动车辆的支撑在弹簧上的质量。因此,在传动单元中,驱动扭矩的力流从驱动轴11开始通过与驱动轴11固定连接的驱动小齿轮21,从那里到达两个行星齿轮17、18 ;并且又从行星齿轮17、18到达与车轮1 固定连接的从动齿圈19。该从动齿圈特别是由综合观察图5与图6中的剖视图得到,其中力流在图6的视图中借助于虚线30表示。该力流30在此处如所描述的一样保持不变,而与带有驱动小齿轮21的驱动轴11如何沿垂直方向相对于车轮1相对运动(参见图5中的虚线双箭头9,或图7至图9中车轮1与驱动轴11或驱动小齿轮21之间的相对运动的图不)无关°图6以沿车轮轴线或轮毂27的纵向剖视图示出了根据图4和图5的具有驱动单元5的轮毂驱动装置。轮毂27在此处同时构成传动单元5的输出轴,并且在根据图4至图 6和图9的传动位置中位于与传动单元5的驱动轴11同轴的相对位置。此外,在图6的剖视图中又可以清楚地看到传动单元5的壳体20,该壳体同时为轮架并因此也支撑用于根据图3和图4的车轮导向拉杆13、14、15的接合点。在图6中,紧靠传动单元5的壳体壁20内部可以看到从动齿圈19,该从动齿圈与被驱动的车轮1的轮毂27不可扭转地连接。在齿圈19的内部可以看到被剖切示出的行星齿轮17、18。两个行星齿轮17、18借助于由行星齿轮架22、M组成的第一对行星齿轮架被保持为与驱动小齿轮21处于齿啮合,并且同时借助由行星齿轮架23、25组成的第二对行星齿轮架被保持在可摆动的行星位置33 (参见图7至图9中的弧形区段3 上以及被保持为与从动齿圈19处于齿啮合。综合观察图5和图6,还可见四个行星齿轮架22、23、24,25的结构形式,为了更佳的可视性,这四个行星齿轮架在图6中以边界加粗的方式示出。特别是在图6中可见,两个行星齿轮17、18的轴观、四分别由车轮侧的两个行星齿轮架23、25的突起部构成,其中轴或者说突起部分别与相应的行星齿轮架23、25 —体地形成。由此特别地实现了传动单元1 的沿轴向特别紧凑的结构形式以及高的抗扭强度。此外,特别地,在图6的剖视图中可以看到,引导参照附图在左侧的行星齿轮17的两个行星齿轮架22、23分别直接支承在驱动轴11上或在从动齿圈19的轴颈沈上,而引导参照附图在右侧的行星齿轮18的另两个行星齿轮架24、25在它们那方面分别支承在头两个行星齿轮架22、23的支承位置上。由此,又可以实现沿轴向特别紧凑的结构方式并且提高了由行星齿轮架22、23和M、25构成的整个装置的刚度。在四个齿轮21、17、18、19处于示出的相对位置的情况下,即当例如在弹性压缩运动9的过程中驱动轴11和输出轴27恰好相对于彼此同轴地定位时,可能会出现行星齿轮 17、18的位置在运动学上限定不足的情况。在这种情况下,两个行星齿轮17、18以及四个在那时成对地平行定位的行星齿轮架22J4和23、25 (与在行星齿轮传动机构中相似地)可以围绕驱动轴11和从动齿圈19的在那时同轴的轴线11、27旋转,这在当前是不期望的,因为在这种情况下会中断扭矩传递并且传动单元5会因此陷于不确定的状态中。为了防止行星齿轮17、18在其图5中示出的相对位置处的这种运动学上的限定不足,在示出的实施方式中在参照附图位于前方的两个行星齿轮架22、M上设置有两个锁定销31。锁定销31在图5、图6和图8中示出的驱动轴11的弹性压缩中间位置的邻近区域中分别接合到适当成形的锁定滑槽中,该锁定滑槽出于可视性的目的在图5中未示出。然而,在图8中示出了锁定滑槽的大致走向,参见图8中的附图标记34。通过锁定销31接合到(例如设置在传动装置壳体20的壳体盖32中的)锁定滑槽 34中,能够确保行星齿轮架22、对在驱动轴11的所示出的中间位置的区域中(参见图8) 可以执行其仅围绕作为瞬时轴线的行星轴线观、四的摆动运动(如在车轮的弹性压缩运动中规定的),而不是(根据行星齿轮传动机构的类型)执行围绕驱动轴11的旋转。因此,由于锁定销31以及其接合到壳体盖32中相应的锁定滑槽34内,消除了行星齿轮17、18 (在示出的驱动轴11与输出轴27的同轴位置处)围绕驱动轴11的旋转位置在运动学上的限定不足,并且确保了在驱动轴11与输出轴27所有的相对位置处都能完全地传递扭矩。在图7至图9中示出了被驱动的车轮1的弹性压缩运动9在完全弹起(图7)、中间位置(图8)和完全压缩(图9)之间的变化。在此处,在图7至图9中可见的三角拉杆 13,15以及额外的方向控制拉杆14的车辆侧端部分别是与底盘固定的,而车轮导向拉杆 13、14、15的车轮侧的端部分别铰接在根据本发明的传动单元的壳体20上。在图7至图9中可良好地看到由驱动小齿轮21、行星齿轮17、18和从动齿圈19构成的传动单元5的原理上的工作方式。在此处,从动齿圈19又与轮毂固定连接,而(在此处被参照附图位于前方的两个行星齿轮架22、M遮盖的)驱动小齿轮21直接设置在驱动轴11上,该驱动轴在此处示出的具有车轮导向拉杆13、14、15的实施方式中通过补偿接头 16与驱动马达连接(参见图幻。明显可见的是,驱动轴11始终保持其相对于车辆底盘固定的垂直相对位置而与车轮1的弹性压缩运动9无关,而与此同时,在驱动轴11/驱动小齿轮21与齿圈19之间持久的扭矩传递和齿啮合借助于分别执行围绕车轮轴线16的摆动运动33的行星齿轮17、18来实现。行星齿轮17、18的摆动运动的区域在图7至图9中由虚线的弧形区段33表示。因此,结果显然是,通过本发明提供一种传动单元,该传动单元能够在结构空间需求最小的情况下确保完全消除驱动装置与从动装置之间平移的相互影响,其中可以同时确保高扭矩以及高功率的持久的传递性。通过本发明,特别的是也可以使有效率的轮毂马达在被驱动的车轮的弹性压缩运动方面与车轮悬架装置完全分离,由此可以在很大程度上减小车轮悬架装置的未支撑在弹簧上的质量。此外,通过本发明,能够为所有类型的机动车辆实现极其节省结构空间的轮毂驱动装置以及车轮悬架装置。因此,本发明特别是能够大幅减小机动车辆驱动装置在传动系中的结构空间,能够扩展应用可能性并改善轮毂驱动装置的行驶舒适性,特别是应用于电驱动或混合驱动领
域中时。
附图标记列表
1车轮
2轮胎
3轮辋
4轮毂驱动装置
5传动单元
6驱动马达
7导向杆
8导向衬套
9弹性压缩运动
10弹性波纹管
11驱动轴、马达轴0097]12长形孔
0098]13横拉杆
0099]14方向控制拉杆
0100]15横拉杆,三角拉杆
0101]16轴补偿接头
0102]17、18行星齿轮
0103]19齿圈
0104]20传动装置壳体
0105]21驱动小齿轮
0106]22-25行星齿轮架
0107]26轴颈
0108]27输出轴、轮毂
0109]28,29行星轴线
0110]30力流
0111]31锁定销
0112]32传动装置壳体盖
0113]33锁定滑槽
1权利要求
1.一种特别是用于车轮的传动单元(5),该传动单元包括带有驱动小齿轮的驱动轴(11)和带有从动齿圈(19)的输出轴(27),其中,所述驱动轴(11)和所述输出轴(Xi)的轴线平行地延伸,并且所述驱动轴(11)和所述输出轴(XT)能够沿相对于所述驱动轴(11) 和所述输出轴(XT)的旋转轴线垂直的方向(9)彼此相对地沿横向运动,所述传动单元(5) 具有行星齿轮(17),该行星齿轮与所述驱动小齿轮啮合以及与所述从动齿圈(19)啮合,并且支承在行星齿轮架0 的行星轴08)上,其中所述行星齿轮架0 相对于所述驱动小齿轮同轴地被支承,其特征在于,所述行星轴08)此外被分配给相对于所述从动齿圈(19)同轴地被支承的第二行星齿轮架(23),其中所述行星齿轮(17)沿轴向设置在所述第一行星齿轮架(2 与所述第二行星齿轮架之间。
2.按照权利要求1所述的传动单元,其特征在于,所述两个行星齿轮架(22,23)共同的行星轴08)与所述第一行星齿轮架0 或所述第二行星齿轮架—体式地构成。
3.按照权利要求1或2所述的传动单元,其特征在于,所述第一行星齿轮架0 支承在所述驱动轴(11)上,以及所述第二行星齿轮架在所述齿圈(19)内支承在所述输出轴(27)上。
4.按照前述权利要求1至3中任一项所述的传动单元,其特征在于,所述第一行星齿轮架0 和所述第二行星齿轮架具有相同的有效半径。
5.按照前述权利要求1至4中任一项所述的传动单元,其特征在于,所述行星齿轮架 (22,23)为分别具有两个支承部位的摇杆。
6.按照前述权利要求1至5中任一项所述的传动单元,其特征在于,设有两个行星齿轮 (17,18)和四个行星齿轮架02、23、24、25),其中给每个所述行星齿轮(17、18)分配由第一行星齿轮架(22、24)和第二行星齿轮架(对、2幻组成的一对行星齿轮架。
7.按照权利要求6所述的传动单元,其特征在于,被分配给所述第二行星齿轮(18)的行星齿轮架(对、2幻分别同轴地支承在被分配给所述第一行星齿轮(17)的行星齿轮架 (22,23)上。
8.按照前述权利要求1至7中任一项所述的传动单元,其特征在于,所述传动单元(5) 为车轮驱动装置并且集成到轮辋中,其中所述从动齿圈(19)与所述轮毂(XT)直接连接。
9.按照权利要求8所述的传动单元,其特征在于,所述传动单元(5)为轮毂驱动装置(4)并且与驱动马达(6)直接连接。
10.按照权利要求9所述的传动单元,其特征在于,所述驱动马达(6)是电动机。
11.按照权利要求9或10所述的传动单元,其特征在于,所述马达轴构成所述传动单元(5)的驱动轴(11),其中所述驱动小齿轮被设置在所述马达轴(11)上。
12.按照前述权利要求8至11中任一项所述的传动单元,其特征在于,所述传动单元 (5)被设置在被构造为传动装置壳体的轮架00)中。
13.按照前述权利要求9至12中任一项所述的传动单元,其特征在于,在马达壳体(6) 与传动单元( 之间设置具有横向运动自由度的波纹管(10)。
14.按照前述权利要求1至13中任一项所述的传动单元,其特征在于,设有用于驱动轴 (11)和输出轴(27)的横向相对运动性的线性导向装置(7,8) 0
15.按照前述权利要求1至13中任一项所述的传动单元,其特征在于,所述传动单元 (5)借助于车轮导向拉杆装置(13、14、15)与车辆底盘连接。
16.按照权利要求15所述的传动单元,其特征在于,在所述传动单元( 的驱动小齿轮 (21)与驱动马达(6)之间设置至少一个轴补偿接头(16)。
17.按照前述权利要求1至16中任一项所述的传动单元,其特征在于,在所述行星齿轮架(22、24)中的至少一个行星齿轮架上设置用于防止所述行星齿轮架(22、24)绕所述驱动轴(11)旋转的扭转止动件(31,34) 0
18.按照前述权利要求1至17中任一项所述的传动单元,其特征在于,所述传动单元 (5)具有相应的摩擦轮以代替齿轮(17、18、19、21)。
全文摘要
本发明涉及一种特别是用于被驱动的车轮(1)的传动单元(5)。该传动单元(5)包括带有驱动小齿轮(21)的驱动轴(11)和与该驱动轴平行的带有从动齿圈(19)的输出轴(27),其中驱动轴(11)和输出轴(27)能够彼此相对地横向(9)运动。传动单元(5)还具有至少一个行星齿轮(17、18),该行星齿轮与驱动小齿轮(21)及从动齿圈(19)啮合并且支承在行星齿轮架(22、24)的行星轴(28、29)上,其中行星齿轮架(22、24)又与驱动小齿轮(21)被同轴地支承。该传动单元(5)的特征在于,设有相对于从动齿圈(19)被同轴地支承的至少一个第二行星齿轮架(23、25),其中行星齿轮(17、18)沿轴向设置在第一行星齿轮架(22、23)与第二行星齿轮架(24、25)之间。这种传动单元在结构空间需求最小的情况下实现了解除驱动装置与输出装置之间横向的相互影响,其中同时可传递高扭矩。例如可以使轮毂马达在被驱动的车轮的弹性压缩运动方面与车轮悬架装置完全分离,由此可以在很大程度上减小轮毂驱动装置的未支撑在弹簧上的质量。
文档编号B60K17/04GK102361773SQ201080012928
公开日2012年2月22日 申请日期2010年3月15日 优先权日2009年4月1日
发明者F·霍伊斯勒 申请人:Zf腓特烈斯哈芬股份公司
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