专利名称：电动轮轴组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机动车辆的电动轮轴组件，其包括可转动地固定到第一输入
轴上的第一电机、可转动地固定到第二输入轴上的第二电机、能够连接到第一驱动轮的第 一输出轴，和能够连接到第二驱动轮的第二输出轴，第一输入轴和第二输入轴沿着输入轮 轴同轴地布置，第一输出轴和第二输出轴沿着输出轮轴同轴地布置并且均经由至少一个传 动级连接到相关联的输入轴，使得驱动轮能够由电机彼此独立地驱动。
背景技术：
用于机动车辆的电动轮轴组件在近些年变得越来越重要。 一种方法是将电机与内 燃机结合以便将驱动动力传递到动力轮。包括电动机和横联差动装置的纯电动驱动器用于 将电驱动输出分配到两个驱动轮也是已知的。 通过术语"级联电动机"还可以得知有关驱动的构思，其中，指定两个电机用于车 辆的一个动力轮轴，这些电机彼此独立地驱动该轮轴的两个驱动轮。在这里不需要机械差 动装置。上述类型的电动轮轴组件通常具有围绕车辆的纵向轴线对称的结构。有时，电机 沿着横向居中设置并且经由适当的驱动轴连接到驱动轮。但是，在相应的驱动轮中结合有 电机构成的所谓的轮毂马达也是已知的。
发明内容
基于上述背景技术，本发明的目的是提供一种总体尺寸紧凑并且生产费用低廉的 机动车辆用电动轮轴组件。 在前述电动轮轴组件的情况下，通过使至少一个轴包括支承轴颈，该支承轴颈被
径向地支撑在与所述至少一个轴同轴的轴的轴向轴承腔中，实现本发明的上述目的。 通过使两个同轴的轴经由支承轴颈和轴承腔连接到轴装置，而不是将它们并排独
立设置，就总体空间和成本降低、特别是轴承支撑而言，带来了显著优点。 将同轴的轴结合到一个轴装置中还能够简化电动轮轴组件的壳体。 在这里，术语轴承腔是指轴向凹部的任意通用形式，轴向凹部在轴向长度上可能
具有不同的直径。 电动轮轴组件在这种情况下能够用于机动车辆的轮轴，例如后轮轴、前轮轴或这
两个轮轴。 一个单独的这种电动轮轴组件足以驱动机动车辆。然而，该轮轴组件还可以结
合另一个车辆轮轴上的另外的驱动装置，以便形成全轮驱动链。在这里，另一个驱动单元可
以包括传统的内燃机。 由此，可以充分实现上述目的。 根据一种优选的示例性实施方式，支承轴颈通过至少一个滚针轴承支撑在轴承腔 中。 概括地说，该轴承可以是被设计用于支承轴颈轴和轴承腔轴之间的相对较低速差 的任何其它轴承。这是因为在车辆运行时，这两个轴通常同步旋转并且在移动操作中例如当转弯时产生速差的可能性相对很小。因此，在支承轴颈轴和轴承腔轴之间的相对轴承支 撑不需要精密制造的轴承。 支承轴颈优选通过两个轴承、特别是由彼此分隔开一定轴向间隔的滚针轴承支撑 在轴承腔中。 根据另一种优选的实施方式，支承轴颈轴具有肩部，在肩部和轴承腔轴之间设置 有轴向轴承。 换句话说，支承轴颈轴和轴承腔轴经由例如轴向滚针轴承或滚柱轴承等轴向轴承 沿轴向相互支撑。 轴向轴承被设计成吸收两个同轴的轴之间的轴向力。单一一个这种轴向轴承在这 里足以用于轴装置。 根据另一种优选的实施方式，包括支承轴颈轴和轴承腔轴的轴装置通过两个轴承 支撑在壳体上。 虽然该轴装置的两个轴通常用于彼此独立地驱动不同的驱动轮，但通过支承轴颈 /轴承腔布置的这些轴形成共同的轴装置，该共同的轴装置能够经由仅仅两个轴承支撑在 壳体上。这由此不再需要通过它们自身的两个轴承来支撑每个轴。因此，用于该轴装置的 相对昂贵的轴承的数量能够保持为最少。在滚针轴承用于支承轴颈轴和轴承腔轴之间的相 对轴承支撑的情况下，这些是相对廉价的，因为首先它们传递较小的负载，其次它们仅仅传 递较低的速差。 上述轴承特别地用于吸收径向力，并且通常也吸收轴向力。 另外有利的是，输入轴均经由齿轮组连接到输出轴，齿轮组围绕纵向轴线对称布置。 还有利的是，支承轴颈延伸到轴承腔中且至少到达位于轴承腔轴上的齿轮组。
因此，在支承轴颈和轴承腔之间具有大的轴向重叠，使得轴承腔轴和支承轴颈轴 一起用作联合的轴装置。 因此，还优选的是，支承轴颈延伸到轴承腔中且至少到达用于将轴承腔轴支撑在 壳体上的轴承。 通过上述方式，支承轴颈在该区域中施加在轴承腔轴上的力能够沿径向直接传递 到轴承中。如果支承轴颈的自由端经由相对于外部轴承基本上沿径向定向的滚针轴承或一 些其它轴承支撑在轴承腔内，上述情况显然会更适合。 根据另一种优选实施方式，同轴的轴中的每个上固定有驻车位置齿轮。 特别是在作为共同的轴装置的同轴的轴仅经由两个轴承支撑在壳体上的情况下，
在轴向上有足够的可用空间，用于将这种驻车位置齿轮设置在轴上。此外，输入轴的布置为
容纳驻车机构提供有利的范围。 在该情况下特别有利的是，驻车位置齿轮始终设置在用于将输入轴支撑在壳体上 的轴承和连接到输出轴的齿轮之间。 该实施方式特别地在每个输入轴都经由中间轴连接到输出轴上时得以体现。
每个输入轴经由单个传动级连接到输出轴上通常是可行的。 然而，特别有利的是，输入轴始终经由第一传动级连接到第一中间轴和第二中间 轴中的相应的一个上，第一中间轴和第二中间轴始终经由第二传动级连接到相应的输出轴。 在该实施方式中，可以在两个传动级上分配必需的总的传动比。因此，齿轮、特别 是设置在输出轴上的这些齿轮可以具有相对小的直径，从而能够适应通常存在于该区域中 的对总的空间的限制。 总体上进一步有利的是，输入轴经由至少第一齿轮组和第二齿轮组连接到输出 轴，第一齿轮组和第二齿轮组围绕纵向轴线对称设计，使得由于齿接合而产生的轴向力彼 此抵消。 还相应地使齿轮组对称布置，这意味着齿轮的任何螺旋齿系统都是对称的，类似 于人字形齿轮中的那样，并且由于螺旋齿接合引起的轴向力至少在相同的转矩传递到两个 驱动轮上时彼此抵消。 总体上还有利的是，电动轮轴组件具有两部分式壳体，该两部分式壳体的两个壳 体部分围绕纵向轴线基本上对称。 这种严格的两部分式结构是可行的，特别是如果电动轮轴组件的同轴的轴中的每 个始终都通过支承轴颈/轴承腔一个套在另一个内，使得因此所形成的轴组件始终都通过 仅仅两个轴承支撑在壳体上。如果每个同轴的轴都由其自身的两个轴承支撑，那么中间壳 体支撑板必须提供用于两个同轴的轴的相邻轴承，使得壳体必须是至少三部分式结构。
总体上还有利的是，支承轴颈和轴承腔是锥形变细设计。 这允许轴的负载压力最佳，特别是在轴向上。换句话说，其用于阻止由于在特定位 置处的挠性负载而引起的过大应力出现。 此处特别有利的是，支承轴颈在其原点区域中的外径等于轴承腔轴在经由轴承支 撑在壳体上的位置处的外径。 因此，不仅在轴向上也在径向上形成包括支承轴颈轴和轴承腔轴的紧凑的总的轴装置。 根据另一种优选实施方式，轴承腔在支承轴颈的自由端的区域中具有供油孔。
油能够通过供油孔输送到轴承腔和支承轴颈之间的空间中，供给位于该空间中的 轴承、特别是设置在该空间中的滚针轴承。如果轴承腔和支承轴颈是朝着支承轴颈的自由 端变窄的锥形设计，那么可以利用作用在中间空间中的离心力来润滑用于轴承腔轴和支承 轴颈轴相对支撑的所有轴承，即，不仅是用作径向轴承的滚针轴承，还有在轴承腔轴和支承 轴颈轴之间的任何轴向轴承。 总的来说，电动轮轴组件具有以下优点中的至少一项 其具有紧凑的尺寸，特别是较小的轴向间隔和齿轮直径。因此，电动轮轴组件能够 用于前轮轴和后轮轴上的许多应用。 不设置中间壳体部件意味着壳体可以包括仅仅两个壳体部件。 关于结构，经由轴承对轴的主要的轴承支撑对应于单个驱动器。这减少了 (昂贵 的)轴承的数量。 用于相对支撑支承轴颈轴和轴承腔轴的轴承仅承受两个驱动器之间的速差(例 如当转弯时)。这施加于径向轴承和轴向轴承。因此，这些轴承可以体现为相对简单的滚针 轴承。这总的导致结构简单且易于组装。此外，存在更大的可用于驻车机构部件的总的空 间。
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很明显，前述特征和以下将要说明的特征不仅可以用于指出的特别的组合中，也 可以用于其它组合中，或者单独地应用，而不脱离本发明的范围。
通过附图示出了本发明的示例性的实施方式，下面将对这些示例性的实施方式进 行更加详细的说明。在附图中 图1示出了根据本发明的包括电动轮轴组件的第一实施方式的机动车辆的示意 性布置； 图2示出了根据本发明的电动轮轴组件的另一种实施方式的剖视图；以及
图3示出了根据本发明的电动轮轴组件的另一种实施方式的剖视图。
具体实施例方式
在图1中，以示意性的平面图的形式并且用附图标记IO表示诸如客车等机动车 辆。机动车辆10具有带前轮14A、14B的前轮轴12和带后轮18A、18B的后轮轴16。
在该例子中，机动车辆10单由电力驱动。在这里，指定能够使前轮14A、14B被彼 此独立地驱动的电动轮轴组件用于前轮轴12。在该例子中，后轮轴16装配有相同的轮轴组 件20，图1中仅示意性地示出了该轮轴组件20。但是，毫无疑问可供选择的机动车辆可以 仅具有单个传动轮轴，从而不用向前轮轴或后轮轴提供动力。作为替代方案，也可以将电动 轮轴组件20与位于具有内燃机的另一个轮轴上的轮轴驱动器结合使用。
电动轮轴组件20包括第一电机22A和第二电机22B，第一电机和第二电机分别连 接到电动轮轴组件20的相应的输入轴24A、24B上。电动轮轴组件20还包括经由传动级28 连接到输入轴24A、24B的两个输出轴26A、26B。传动级28包括将第一输入轴24A连接到 第一输出轴26A的第一齿轮组30A。第二齿轮组30B将第二输入轴24B连接到第二输出轴 26B。每个齿轮组30均包括固定到相应的输入轴24的第一齿轮32和固定到相应的输出轴 26的第二齿轮34。 机动车辆的纵向轴线由附图标记36表示。电动轮轴组件20通常被设计成围绕该 纵向轴线36对称。特别地，电机22垂直于纵向轴线36对准并且面向彼此。输入轴24A、 24B彼此同心地设置并且接近于与纵向轴线36垂直地对准。输出轴26A、26B也如此设置。
为各个轴24A、24B、26A、26B中的每一个可以提供两个支撑用的轴承，从而将这些 轴支撑在壳体上就需要提供总数为8个轴承。然而，在该例子中，由于彼此同轴的轴一个套 入另一个中，因此它们在每种情况下都能仅通过两个轴承共同地支撑。
出于此目的，第一输入轴24A包括支承轴颈40，该支承轴颈40被支撑在第二输入 轴24B的轴承腔42内。两个输入轴24A、24B在轴承腔42内的相对支撑在这里优选地通 过轴承得以实现，这将不必适应高速差。这是因为当机动车辆10沿直线行驶时，两个电机 22A、22B被以相同的速度驱动，使得速差为零。速差主要在转弯等情况下产生。因此，在该 例子中，支承轴颈40通过第一滚针轴承44和第二滚针轴承46支撑在轴承腔42内。两个 滚针轴承44、46具体化为径向轴承，并且基本上不会吸收任何轴向力。
为了吸收第一输入轴24A和第二输入轴24B之间的轴向力，可以提供第三滚针轴 承48形式的轴向轴承。该轴向轴承48在这里设置在支承轴颈轴24A的肩部47和轴承腔轴24B的肩部49之间。 通过所描述的布置，第一输入轴24A和第二输入轴24B形成轴装置50，该轴装置 50在其外周处能够通过两个轴承52、54支撑在壳体60上。 轴承52、54均比分别与它们相邻的齿轮组30A、30B距离纵向轴线36更远。
在该例子中，壳体60是两部分式设计的并且包括第一壳体部分62和第二壳体部 分64。两个壳体部分62、64中的每个均包括凸缘部分并且在接近纵向轴线的区域中彼此连 接。 图1还示出了输出轴26A、26B类似于输入轴24A、24B—个套入另一个中。因此， 输出轴26A、26B的相应元件的附图标记与输入轴24A、24B上的相应元件的附图标记40至 54相同，只是输出轴26A、26B上的附图标记都添加有撇号。此外，在输出轴装置50'上，支 承轴颈轴26B和轴承腔轴26A从左调换至右。但是，这仅仅是一种可选方案，轴装置50'还 可以是与输入轴24A、24B的轴装置50相同的结构。 在每种情况下，支承轴颈40、40'至少延伸到轴承腔42、42'内，支承轴颈沿径向 位于各个轴承腔轴24B或26A的齿轮32B或34A内。因此，由这些齿轮引入轴装置50、50' 的力能够被有效地支撑。 图2示出了根据本发明的电动轮轴组件20的另一种实施方式。其在结构和工作 原理上大体上对应于图1中的轮轴组件20。因此，相同的元件用相同的附图标记表示。以 下仅仅对不同之处进行说明。 首先，图2中的轮轴组件20具有以下特征输入轴24A、24B通过第一传动级28_1 和第二传动级28-2连接到输出轴26A、26B。为此，在输入轴24A、24B和输出轴26A、26B之 间设有一对中间轴70A、70B。在这里，第一中间轴70A具有第一中间齿轮72A，该第一中间齿 轮72A与第二输入轴24B的齿轮32B啮合。此外，第一中间轴70A具有第二中间齿轮74A， 该第二中间齿轮74A与第一输出轴26A的齿轮34A啮合。第二中间轴70B相应地具有第一 中间齿轮72B，该第一中间齿轮72B与第一输入轴24A的齿轮32A啮合。另外，第二中间轴 70B具有第二中间齿轮74B，该第二中间齿轮74B与第二输出轴26B的齿轮34B啮合。
在这里，第一中间齿轮72A、72B紧挨纵向轴线36设置，而第二中间齿轮74A、74B 与纵向轴线36相距一定距离设置。在第一输入轴24A上，与第二中间齿轮74B轴向对准地， 齿轮32A和第二轴承54之间相应地存在可利用的总的轴向空间。在轮轴组件20中，驻车 位置齿轮76A设置在该空间中。类似地，第二驻车位置齿轮76B设置在第二输入轴24B上 的第一轴承52和齿轮32B之间。 两个中间轴70A、70B类似地形成轴装置50"，该轴装置50"通过第一轴承52"和 第二轴承54〃支撑在壳体(图2中未示出)上。 在各种情况中，每个轴装置50、50' 、50〃还具有支承轴颈40和轴承腔42。在这里
的各种情况中，支承轴颈40被指定用于右侧轴(相对于纵向轴线36)，即，用于输入轴24A、
第二中间轴70B和第二输出轴26B。轴承腔相应地设置在轴24B、70A、26A中。 在这里的各种情况中，支承轴颈40都是锥形变细设计并且支撑在锥形变细的轴
承腔42内。支承轴颈40和轴承腔42每个在由轴承44、46轴承支撑的区域中具有轴向对
准的部分，如图2所示。 在各种情况中，支承轴颈40延伸到其端部在径向上位于第一轴承52、52' 、52〃
8的区域中。因此，与图1中的轴装置50、50'的情况相比，挠曲力能够被更好地吸收。轴承52' 、54'以X形布置的方式设置并且轴承52' 、54'中的每个被沿轴向预压。轴承52〃 、54〃与轴承52' 、54'的情况相同。轴承52、54也可以不必设置成X形。
特别地与图1的实施方式中的单级传动装置相比，电机22A、22B的速度经由两个传动级28-1、28-2减速到输出轴26A、26B的速度的事实，意味着输出轴26A、26B上的齿轮34A、34B的直径可以相对较小。 均为锥形设计的支承轴颈40太厚或者在其原点区域中的直径基本等于相关联的
轴承腔轴的外径和/或支承轴颈轴在相应的轴承52和54的区域中的外径。 图3示出了根据本发明的电动轮轴组件20的另一种实施方式。更精确地说，图3
表示具有轴承腔轴70A和支承轴颈轴70B的中间轴装置的一种替代的实施方式。 中间轴装置大体上对应于图2中的中间轴装置。因此，相同的元件用相同的附图
标记来表示。以下将主要对不同之处进行说明。 例如，可以看出支承轴颈40〃和轴承腔42〃之间的中间空间经由供油孔80来润滑，该供油孔80设置在支承轴颈40"的自由端的区域中。进入那里的润滑油首先用于润滑滚针轴承46"，该滚针轴承46"支撑支承轴颈40"的自由端。然后，油在离心力的作用下被沿着径向向外输送到另一个滚针轴承44"，该滚针轴承44"支撑支承轴颈40"的原点。然后，油被进一步通过轴向轴承48 〃供应并且也由此对轴向轴承48 〃进行润滑。
接着，能够对从轴向轴承48"出来的油再次进行收集并且输送到油箱。
在这里，优选经由带支承轴颈的轴70B中的中心腔82输送油，如84所示。输送到支承轴颈轴70B的一个轴向端部的油在这里不仅可以用于对相互支撑支承轴颈轴70B和轴承腔轴70A的轴承进行润滑，输送的油还能够用于润滑轴承52" 、54〃 ，如图3所示。因此，可以执行一种简单的润滑构思，其中，油从中间(例如通过油泵或油收集肋)供应到相应的轴装置。每个轴装置进行一次供油84在这里足以润滑用于支撑轴装置的所有轴承，特别地是因为轴承分级使得依赖于离心力或重力成为可能。 虽然图3中表示的润滑构思是针对包括支承轴颈轴70B和轴承腔轴70A的中间轴装置50"示出的，但可以理解的是，相同的润滑构思也可以相应地用于电动轮轴组件的另外的一个或多个轴装置50、50'。
权利要求
一种用于机动车辆(10)的电动轮轴组件(20)，包括可转动地固定到第一输入轴(24A)的第一电机(22A)、可转动地固定到第二输入轴(24B)的第二电机(22B)、能够连接到第一驱动轮(14A)的第一输出轴(26A)和能够连接到第二驱动轮(14B)的第二输出轴(26B)，所述第一输入轴(24A)和第二输入轴(24B)沿着输入轮轴(38)同轴地布置，所述第一输出轴(26A)和第二输出轴(26B)沿着输出轮轴(12)同轴地布置并且均经由至少一个传动级(28)连接到相关联的输入轴(24A，24B)，使得所述驱动轮(14A，14B)能够通过所述电机(22A，22B)被彼此独立地驱动，其特征在于上述轴(24A，26B，70B)中的至少一个具有支承轴颈(40)，该支承轴颈(40)被沿径向支撑在与上述轴中的至少一个同轴的轴(24B，26A，70A)的轴向轴承腔(42)中。
2. 根据权利要求l所述的电动轮轴组件，其特征在于，所述支承轴颈(40)通过至少一 个滚针轴承(44， 46)支撑在所述轴承腔(42)中。
3. 根据权利要求1或2所述的电动轮轴组件，其特征在于，支承轴颈轴(24A，26B，70B) 具有肩部(47)，在所述肩部(47)和轴承腔轴(24B，26A，70A)之间设置有轴向轴承(48)。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的电动轮轴组件，其特征在于，包括所述支承轴 颈轴(24A，26B，70B)和所述轴承腔轴(24B， 26A， 70A)的轴装置(50)通过两个轴承(52,54) 支撑在壳体(60)上。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的电动轮轴组件，其特征在于，所述输入轴(24A， 24B)均经由齿轮组(30A，30B)连接到所述输出轴(26A， 26B)，所述齿轮组(30A，30B)围绕 纵向轴线(36)对称布置。
6. 根据权利要求5所述的电动轮轴组件，其特征在于，所述支承轴颈(40)延伸到所述 轴承腔(42)中且至少到达位于所述轴承腔轴(24B，26A，70A)上的所述齿轮组(30)。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的电动轮轴组件，其特征在于，所述支承轴颈 (40)延伸到所述轴承腔(42)中且至少到达轴承(54)，该轴承(54)用于将所述轴承腔轴 (24B，26A，70A)支撑在壳体(60)上。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的电动轮轴组件，其特征在于，所述输入轴(24A， 24B)中的每个上固定有驻车位置齿轮(76A，76B)。
9. 根据权利要求8所述的电动轮轴组件，其特征在于，所述驻车位置齿轮(76A，76B)始 终设置在用于将所述输入轴(24A，24B)支撑在壳体(60)上的轴承(52,54)和连接到所述 输出轴(26A，26B)的齿轮(32A，32B)之间。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的电动轮轴组件，其特征在于，所述输入轴 (24A，24B)始终经由第一传动级(28-1)连接到第一中间轴(70A)和第二中间轴(70B)中的 相应的一个上，所述第一中间轴(70A)和第二中间轴(70B)始终经由第二传动级(28-2)连 接到相应的输出轴(26A，26B)。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的电动轮轴组件，其特征在于，所述输入轴 (24A，24B)经由第一齿轮组(30A)和第二齿轮组(30B)中的至少相应的一个连接到相应的 输出轴(26A，26B)，所述第一齿轮组(30A)和第二齿轮组(30B)围绕纵向轴线(36)对称设 计，使得由于齿接合而产生的轴向力彼此抵消。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的电动轮轴组件，其特征在于，所述电动轮轴组 件(20)具有两部分式壳体(60)，该两部分式壳体(60)的两个壳体部分(62，64)围绕纵向轴线(36)基本上对称。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的电动轮轴组件，其特征在于，所述支承轴颈 (40)和轴承腔(42)是锥形变细设计。
14. 根据权利要求13所述的电动轮轴组件，其特征在于，所述支承轴颈(40)在其原点 区域中的外径等于所述轴承腔轴(24B，26A，70A)和/或所述支承轴颈轴(24A， 26B， 70B)在 经由轴承(52或54)支撑在壳体(60)上的位置处的外径。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的电动轮轴组件，其特征在于，所述轴承腔 (42)在所述支承轴颈(40)的自由端的区域中具有供油孔(80)。
全文摘要
本发明公开了一种用于机动车辆的电轮轴组件，其包括可转动地固定到第一输入轴的第一电机、可转动地固定到第二输入轴的第二电机、能够连接到第一驱动轮的第一输出轴和能够连接到第二驱动轮的第二输出轴，第一输入轴和第二输入轴沿着输入轮轴同轴地布置，第一输出轴和第二输出轴沿着输出轮轴同轴地布置并且均经由至少一个传动级连接到相关联的输入轴，使得驱动轮能够通过电机被彼此独立地驱动。上述轴中的至少一个具有支承轴颈，该支承轴颈被沿径向支撑在与该上述轴中的至少一个同轴的轴的轴向轴承腔中。
文档编号B60K7/00GK101786409SQ20101010438
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月27日 优先权日2009年1月28日
发明者D·克诺布劳赫 申请人:格特拉格创新有限公司