特别是用于车辆的驱动设备的制作方法
【专利摘要】本发明的任务在于建议一种带有电动驱动部的驱动设备的新式设计方案。在此，提出一种驱动设备1，其具有：至少一个壳体15；至少一个电动驱动部，其中，电动驱动部具有带转子轴7的转子机构，该转子轴构造用于绕转动轴线17旋转；和用于支承转子机构的轴承机构14a、14b，其中，轴承机构14a、14b关于转动轴线17径向向内地支撑转子机构，其中，轴承机构14a、14b将转子轴相对于固定在壳体上的支座区段15、16支撑。
【专利说明】特别是用于车辆的驱动设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种驱动设备，该驱动设备具有至少一个壳体；具有至少一个电动驱动部，其中电动驱动部具有带转子轴的转子机构，该转子轴构造用于绕转动轴线旋转；和具有用于支承转子机构的轴承机构，其中，轴承机构关于转动轴线径向向内地支撑转子机构。
【背景技术】
[0002]在工业应用中并且特别是在车辆【技术领域】中大量的电动机被使用，以便产生所需的驱动转矩。在汽车业中有如下趋势，即由电动机取代内燃机，从而通过电动机产生用于车辆的驱动转矩。
[0003]通常，电动机包括转子机构，该转子机构借助电能供给相对定子绕转动轴线转动，并且以如上方式产生所需驱动转矩。
[0004]这种类型的驱动设计方案例如在出版物DE19841159C2中示出，其涉及用于车辆的驱动单元，该驱动单元包括带有定子和转子的电动机，其中，电动机同轴于至少一个驱动轴地布置。驱动单元包括转子轴，其通过两个球轴承径向向外地支撑在固定在壳体上的支座处。除了两个球轴承转子轴相对于可转动的差速器区段还通过滚针轴承支承，其中，转子轴通过滚针轴承径向向内地支撑。
【发明内容】
[0005]本发明的任务在于建议一种带有电动驱动部的驱动设备的新式设计方案。
[0006]该任务通过一种带有权利要求1的特征的驱动设备解决。本发明优选的或有利的实施方式由从属权利要求、下文描述以及附图而得到。
[0007]在本发明的范围中建议一种驱动设备，其也合适和/或构造用于固定的应用，例如工业应用，然而优选用于车辆，特别是用于产生车辆的驱动转矩。
[0008]该驱动设备包括至少一个壳体，该壳体通常构造为多个部分，并且必要时可以由多个、但也不连续的区段制成。该壳体在车辆中布置成固定的、必要时阻尼式的或装有弹簧的。
[0009]驱动设备包括至少一个电动驱动部，其中，特别是构造为电动机的电动驱动部合适和/或构造用于产生驱动转矩。除了定子，电动驱动部包括带有转子轴的转子机构。转子机构特别优选构造为内部动子，该内部动子径向向外由定子包围并且用于绕转动轴线旋转地构造。转子轴与转子抗相对转动地联接，例如将转子构造为板材包裹式(blechpaketiert)的转子。
[0010]此外，驱动设备包括轴承机构，该轴承机构合适和/构造用于支承转子机构，其中，轴承机构关于转动轴线径向向内地支撑转子机构。由此，由转子机构导入到轴承机构的力朝着径向内部朝向转动轴线方向地导出。
[0011]根据本发明提出了与公知的现有技术的分界，轴承机构将转子轴相对于固定在壳体上的支座区段支撑。支座区段相对于壳体被固定地布置，并且优选为与壳体相连接地构造。支座区段也可以形成为壳体的一体部分。
[0012]特别是，轴承机构构造为转子轴的主支承部。因此，如果把根据本发明的驱动设备与开头所述的DE19841159C2相比较，那么得到的是，基于主支承部存在有翻转了的运动，其中，与支座区段相比转子机构径向更外侧地固定在轴承机构上。与之相反，在DE19841159C2中所示的滚针轴承仅为定心轴承，并且特别是仅相对于同样旋转的差速器区段地支撑，并且因此，无法与根据本发明的轴承机构比较。
[0013]通过轴承机构的新式设计方案，在后续设计驱动设备时得到结构上的自由空间，所述自由空间在下文将以举例的方式并且不局限于与从属权利要求相关联地说明。
[0014]在本发明特别优选的实施方式中，轴承机构包括至少一个内圈装置、至少一个外圈装置，其中转子机构与外圈机构、并且支座区段与内圈机构联接，特别是抗相对转动地联接。该结构设计方案再次具体化了本发明的构思，即，转子机构通过轴承机构径向向内地支撑。
[0015]在本发明的优选改进方案中，轴承机构包括两个轴承装置，它们彼此间隔地布置。特别优选的是，外圈装置压入转子轴中。以如下方式构造这两个轴承装置，即，它们将转子轴径向向内相对于固定在壳体上的支座区段支撑。特别是，这两个轴承装置形成用于转子轴相对于壳体的主支承部。
[0016]在本发明优选的改进方案中，这两个轴承装置在轴向方向上布置在转子轴端侧。通过这种设计方案使得转子轴在整个的轴向延伸中得到撑托，特别是，不保留超过轴承装置而突出的自由轴区段。
[0017]在本发明的可能的改进方案中，轴承装置以在轴向投影中与转子轴重叠特别是完全重叠的方式布置。通过这种可能的设计方案得到转子轴的特别狭窄的径向的延伸。
[0018]在本发明的可能的改进方案中，转子轴具有多个通道区段，它们沿轴向方向延伸，并且在环绕方向上优选均匀地绕转动轴线分布，并且构造用于冷却转子轴、特别是轴承机构或轴承装置。对此，通道区段优选为在轴向方向上双侧地敞开，从而通道区段的开口朝向轴承装置。驱动设备以如下有利的方式构造，转子轴和/或轴承机构和/或轴承装置通过变速器油从驱动设备穿过通道区段的引导被冷却。特别有利的是，在冷却转子轴时以如下方式引导变速器油，即，轴承装置被变速器油接触式地冲淋或冲刷，从而轴承装置直接由润滑剂冷却。特别优选的是，在轴承装置与通道区段之间构造自由空间，变速器油被引导通过所述自由空间。这种布置和自由空间就结构性考虑通过轴承机构的根据本发明的设计方案而容易实现。
[0019]在本发明优选的改进方案中，轴承装置的内圈装置与马达壳体、或与驱动单元的马达壳体的马达护罩联接。马达壳体优选是用于如下封闭空间的壳体，定子和转子布置在其之中并且该空间通过马达护罩在轴向方向上封闭。因此马达壳体和马达护罩形成固定在壳体上的支座区段。
[0020]结构上特别有利的是，定子和/或转子轴在轴向方向上完全布置在或整合在壳体中。由此，可以有效地保护定子和转子免受变速器油或其他干扰流。对此，转子轴和马达壳体形成了易于操作的结构单元。
[0021]在本发明特别有利的设计方案中，马达护罩可以用铝制压铸件制作。那么优选的是，马达护罩作为板材成型件而实现。在这种设计方案中马达护罩可以具有加强筋或其他的加固件。可选的是，马达护罩要么是软的要么是已调质处理(无渗碳式硬化，blindgehSrtet)的。马达护罩有如下任务，实现转子轴相对马达壳体或相对驱动设备的其他壳体的精准定位，以及实现电动机与壳体的连接，保护电动机免遭外部介质、特别是变速器的变速器油以及驱动设备外部的交互介质损害。
[0022]特别有利的是，轴承装置构造为滚动轴承、优选为球轴承。在这种设计方案中也允许轴承装置在转子轴的高转速下来持续支承，例如大于每分钟5000转、特别是大于每分钟10000 转。
[0023]在本发明优选的改进方案中，滚动轴承优选分别在两侧用密封环密闭。该密封环分别与外圈机构、特别是与外圈抗相对转动地连接，从而该密封环在转子轴旋转时也同样旋转，并且该密封环密闭地和/或触碰地放在内圈机构中、特别在内圈中。
[0024]这种设计方案有如下优点，放在内圈装置中的密封环的密封唇依赖于转子轴转速地由于出现的离心力而使得搁放力变小。特别是能够以随转速抬起(drehzahlabhebend)的方式构造密封环。在低转速时或在转子机构是静止状态时，密封环密闭滚动体空间防止例如油脂的流出或变速器油的流入，而在内圈机构、特别是轴承内圈与密封唇之间的密封环的预紧力随着转子机构的转速的提高由于离心力作用而降低。这种技术效果也仅能通过轴承机构的根据本发明的设计方案实现。
[0025]在本发明优选的设计方案中，轴承装置、特别是滚动轴承的压力线以O型布置的方式排列。特别优选的是，轴承机构或轴承装置在轴向方向上预紧。
[0026]在本发明优选的改进方案中，转子轴构造为空心轴，其中在空心轴腔中布置至少一个轴，该轴与转子轴抗相对转动地联接。特别有利的是，轴经过至少一个补偿交接部与转子轴联接，其以如下方式构造，在轴与转子轴之间允许有在轴向方向上的间距变化。换句话说，轴和转子轴在轴向方向上彼此分离，从而允许在轴与转子轴之间的轴向滑移和/或轴向移动，其中不能传递或仅阻尼式地传递在轴与转子轴之间的轴向力。通过这种结构设计方案阻止了从轴到转子轴的轴向力的传递，从而可在技术上实现O型布置。
[0027]在本发明的优选改进方案中，驱动设备构造为用于车辆的混合变速器或电动车桥。为了产生用于车辆的驱动转矩，混合变速器具有至少两个、优选为不同的马达，比如电动机和内燃机。
[0028]在这种设计方案中，驱动设备包括变速器区段，其构造用于在驱动设备的从动轴上的驱动转矩的传递或必要时的放大或缩小。特别是，变速器区段可以包括行星齿轮变速器、优选为圆柱行星齿轮变速器(Stirnradplanetengetriebe)。该变速器区段也可以构造为差速器。特别优选的是，电动机、转子或转子轴以及必要时的变速器区段同轴地布置。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]本发明其他的特征、优点和功能从下文对本发明的优选实施例的描述中得到。其中:
[0030]图1示出作为本发明第一实施例的电动车桥的示意性纵剖图；
[0031]图2示出图1中细节放大图。
【具体实施方式】[0032]图1示出作为本发明的实施例的电动车桥I的示意性纵剖图。电动车桥I包括两个构造为半轴(Steckachse)的从动部2a、2b，它们把由电动机3产生的驱动转矩传递到车辆的车轮上。此外，电动车桥I包括行星齿轮变速器4，该行星齿轮变速器产生了由电动机3产生的驱动转矩的转变、特别是放大或缩小，并且通过差速器区段5该行星齿轮变速器把驱动转矩引导到从动部2a、2b处。电动机3、从动部2a、2b、行星齿轮变速器4以及差速器区段5彼此同轴地布置，从而电动车桥I构造为非常紧凑的模块。
[0033]从电动机3出发将驱动转矩通过转子6传递到转子轴7上，该转子轴与太阳轴8抗相对转动地联接。太阳轴8把驱动转矩引导到第一太阳轮9处，该第一太阳轮与在行星齿轮变速器4中的行星齿轮啮合。通过该行星齿轮变速器4将驱动转矩引导到差速器区段5处，该差速器区段5通过第二和第三太阳轮10a、10b将已转变的驱动转矩传递到从动部2a、2b上。特别需要强调的是，转子轴7、太阳轴8和第一太阳轮9彼此同轴和/或同心地布置。为完整起见需要注意的是，行星齿轮变速器4构造为两档变速器，其在两个转变状态之间可通过变挡拨叉11和接合轴承12换挡。该换挡通过执行器马达13实现。电动车桥I通过变速器油来润滑，该变速器油设置为浸油润滑。
[0034]对于更精确的描述参见附图2，该附图以相同的视角、以细节放大的方式并且对此借助部分图形省略的组件示出电动车桥I。在图2中相同部分用相同的附图标记表示。
[0035]转子轴7通过包括两个轴承装置14a、14b的轴承支承。轴承装置14a、14b构造为两个预紧的成O型布置的向心推力球轴承，从而转子轴7被无间隙地支承。转子轴7布置在轴承装置14a、14b的外圈A上，与之相应，轴承装置14a、14b的内圈I以固定在壳体上的方式布置。外圈A例如压入到转子轴7中。左边的轴承装置14a借助内圈I安置在壳体15的区段上，右边的轴承装置14b借助其内圈I支撑在马达护罩16上。马达护罩16特别是构造为板材成型件，其具有可选的加固结构。
[0036]在轴承装置14a、14b中分别在两侧放置密封环27，所述密封环抗相对转动地与外圈联接并且在运转时与外圈一起旋转。密封环27密封地和/或触碰地放在内圈I上，其中，密封环27以随转速抬起的方式实施，从而到内圈上的压紧力随着更大的转速而降低。有利之处在于，在转子轴7的静止状态下密封作用、也就是摩擦最大，当转速增大时密封作用也就是摩擦变小。
[0037]转子轴7相对它的转动轴线17同轴且同心地具有空心轴腔，和从前述附图中得知的一样，该空心轴腔构造用于容纳半轴2a、2b (用于输出的轴)以及用于容纳太阳轴8。
[0038]在所示纵剖图中转子轴7在径向方向上阶梯式地构造，其中，径向外部区域19容纳轴承装置14a、14b的外圈A或者抗相对转动地与其联接，并且作为冷却区域20的位于径向更内侧的区域在轴向上以轴承装置14a、14b的宽度来减小。将绕转动轴线17在环绕方向上均匀分布的冷却钻孔21引入冷却区域20内，所述冷却钻孔在轴向方向上平行于转动轴线17地延伸。冷却钻孔21以轴向的投影重叠于轴承装置14a、14b的方式布置。冷却钻孔21的自由直径与轴承装置14a、14b在径向上的宽度一样宽。
[0039]在转子轴7的冷却区段20与轴承装置14a、14b之间，在图示纵剖图中设置有缝隙，并且整体来看设置环形盘作为自由空间22a、22b，其朝向空心轴腔18的方向敞开。因此，借助自由空间22a、22b在空心轴腔18与冷却钻孔21之间建立了流动技术性的连接，从而变速器油可以通过自由空间22a、22b达到冷却钻孔21中。[0040]通过在转子轴7中使用冷却钻孔21，一方面使得转子轴7的重量变小，另一方面通过变速器油在转子轴7内部实现冷却。
[0041]在图1中通过箭头23、24示出变速器油的可能的流动。该变速器油从在半轴2a与转子轴7或壳体15之间的环形空隙25出来、通过自由空间22a (图2)进到冷却钻孔21中，横穿该冷却钻孔并且在此冷却转子轴7和轴承装置14a，并且然后，通过自由空间22b从轴承装置14b旁经过进入到布置在太阳轴8与马达护罩16之间的环形空隙26中，并且冷却轴承装置14b。在替选的实施方式中也可以颠倒流动方向。
[0042]在运转时，电动机3的定子借助未示出的水冷装置冷却到最大为55°C的温度。上述冷却的优点在于减小了在定子与转子轴7或轴承装置14a、14b之间的温度梯度。
[0043]以布置在电动机3的轴向区域和/或沿轴向观察布置在相对电动机3的中间位置或相对转子轴7的中间位置的方式存在有补偿交接部28，通过该补偿交接部太阳轴8与转子轴7抗相对转动地联接。补偿交接部28实现形状锁合连接，例如插接咬合、楔形咬合或多边形咬合。
[0044]因此，转矩流动可以从电动机3出发通过转子轴7、补偿交接部28、太阳轴8以及第一太阳轮9而实现。
[0045]特别值得注意的是，太阳轴8和转子轴7在补偿交接部28处可彼此轴向滑移地布置。该轴向可滑移性有如下技术性效果，即，通过结合太阳轴8和转子轴7形成的轴机构不会在转子6与第一太阳轮9之间传递轴向力。相反，这种类型的轴向力将从第一太阳轮9通过其他中间件和轴承导出到壳体15中。因此，通过转子轴7与太阳轴8的形状锁合连接仅导引转矩。
[0046]此外，长的、取决于结构地弹性式的太阳轴8实现了对在电动车桥I的行星齿轮变速器4与电动机3之间的不同心度的径向平衡。可能的是，由行星齿轮变速器4的斜齿咬合而引起的轴向力通过其他的力路径被引导。因此，轴承装置14a、14b除了运转预紧之外不承受其他附加的运转力。
`[0047]附图标记列表
[0048]
I车桥
2a、2 b半轴
3电动机
4行星齿轮变速器
5差速器区段
6转子
7转子轴
8太阳轴
9第一太阳轮
10a、IOb第二和第三太阳轮[0049]
11变挡拨叉
12接合轴承
13执行器马达14a、14b轴承装置
15壳体
16马达护罩
17转动轴线
18空心轴腔
19转子轴的径向外部区域
20冷却区域
21冷却钻孔22a、22b自由空间
23箭头
24箭头
25环形空隙
26环形空隙
27密封环
28补偿交接 部
【权利要求】
1.一种驱动设备(1)，所述驱动设备具有:至少一个壳体(15);至少一个电动驱动部，其中，所述电动驱动部具有带转子轴(7)的转子机构，所述转子轴构造用于绕转动轴线(17)旋转；和用于支承所述转子机构的轴承机构(14a、14b)，其中，所述轴承机构(14a、14b)关于所述转动轴线(17)径向向内地支撑所述转子机构，其特征在于，所述轴承机构(14a、14b)将所述转子轴相对于固定在壳体上的支座区段(15、16)支撑。
2.根据权利要求1所述的驱动设备(1)，其特征在于，所述轴承机构(14a、14b)具有至少一个内圈装置(I)和至少一个外圈装置(A)，其中，所述转子机构与所述外圈机构(A)、并且所述支座区段(15、16)与所述内圈机构(I)联接。
3.根据权利要求1或2所述的驱动设备(I)，其特征在于，所述轴承机构包括两个轴承装置(14a、14b)，所述轴承装置彼此间隔地布置，所述轴承装置分别将所述转子轴(7)径向向内相对于所述固定在壳体上的支座区段(15、16)支撑。
4.根据权利要求3所述的驱动设备(I)，其特征在于，所述两个轴承装置(14a、14b)在轴向方向上布置在所述转子轴(7)端侧。
5.根据权利要求3或4所述的驱动设备(1)，其特征在于，所述轴承装置(14a、14b)以在轴向投影中与所述转子轴(7 )重叠特别是完全重叠的方式布置。
6.根据上述权利要求3至5之一所述的驱动设备(I)，其特征在于，所述转子轴(7)具有多个轴向伸展的通道区段(21)，所述通道区段构造用于冷却所述轴承装置(14a、14b)。
7.根据权利要求2至6之一所述的驱动设备(1)，其特征在于马达壳体(15)，其中，所述内圈装置(I)与所述马达壳体(15)、或与所述马达壳体(15)的马达护罩(16)联接。
8.根据权利要求7所述的驱动设备(1)，其特征在于，所述转子轴(7)在轴向方向上完全布置在所述马达壳体(15)中。
9.根据上述权利要求3至8之一所述的驱动设备(1)，其特征在于，所述轴承装置(14a、14b)构造为滚动轴承、优选为球轴承。
10.根据上述权利要求3至9之一所述的驱动设备(1)，其特征在于，所述轴承装置(14a、14b)的压力线以O型布置的方式排列。
11.根据上述权利要求之一所述的驱动设备(I)，其特征在于，所述转子轴(7)构造为具有空心轴腔(18)的空心轴，其中，在所述空心轴腔(18)中布置有至少一个轴(8)，其中，所述轴(8)与所述转子轴(7)抗相对转动地、但能轴向滑移地联接。
12.根据上述权利要求之一所述的驱动设备(1)，构造为用于车辆的电动车桥、混合变速器或诸如此类。
【文档编号】F16H57/04GK103597716SQ201280028558
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年3月5日 优先权日:2011年4月13日
【发明者】托马斯·斯米塔那 申请人:谢夫勒科技股份两合公司