以纯电动方式驱动的机动车辆传动系的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种以纯电动方式驱动的机动车辆的传动系（6）。一个齿轮机构（7，15）具有一个标准化壳体（8），以用于容纳一个电动机器（16）或两个电动机器（10，11）以及用于容纳与一个车桥（2，4）相关联的两个齿轮机构输出轴（9）。通过以这种方式对该传动系进行配置能形成带有纯电动传动装置用于不同车辆级别的大量的传动装置拓扑结构。
【专利说明】以纯电动方式驱动的机动车辆传动系
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能以纯电动方式驱动的车辆传动系。
【背景技术】
[0002]机动车辆、尤其是乘用车是按不同的级别来使用的。在乘用车的情况下，所述级别具体是小型车级别、中等级别和豪华级别。跑车具体是以中等级别和豪华级别来呈现的。
[0003]不同构形的传动系(尤其是从该传动系的齿轮机构的不同构形的角度来看)被用于不同的级别，其中，就本发明而言，中等级别和豪华级别是尤其重要的。针对这个背景能看出的是必须考虑各自使用的电动机器的或者使用的多个电动机器的不同的连接尺寸。这些连接尺寸就电动机器/齿轮机构的界面而言是要注意的。由于为了功率和功能调整而使用不同大小的电动机器以及不同类型的电动机器，所以需要不同的连接尺寸。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种传动系，该传动系允许用于不同车辆级别、带有纯电动传动装置的大量的传动装置拓扑结构。
[0005]1.一种以纯电动方式驱动的机动车辆的传动系,该传动系具有一个齿轮机构,其中，该齿轮机构具有一个标准化壳体，以用于容纳一个电动机器或两个电动机器以及用于容纳与一个车桥相关联的两个齿轮机构输出轴。
[0006]2.如上述I所述的传动系，其中，该齿轮机构是一种累加式齿轮机构形式。
[0007]3.如上述I或2所述的传动系，其中，一个高功率电动机器、或者两个低功率电动机器、或者一个高功率电动机器和一个低功率电动机器被连接到该齿轮机构。
[0008]4.如上述I所述的传动系，其中，该齿轮机构具有两个分开的齿轮机构单元，这两个单元具有两个齿轮机构输出轴以用于车轮的一种单轮传动。
[0009]5.如上述4所述的传动系，其中，相同的电动机器在各自情况下被连接到所述齿轮机构单元。
[0010]6.如上述I至5之一所述的传动系，其中，对应的电动机器的一个转子轴被安排成横向于该机动车辆的向前行进方向。
[0011]7.如上述I至6之一所述的传动系，其中，对应的齿轮机构输出轴被安排成横向于该机动车辆的向前行进方向。
[0012]8.如上述I至7之一所述的传动系，其中，该齿轮机构被安排在该机动车辆相对于该机动车辆的宽度范围的中央区域中。
[0013]9.如上述I至8之一所述的传动系，其中，在该传动系形成有两个电动机器时，该齿轮机构被安排在所述电动机器之间。
[0014]10.如上述I至9之一所述的传动系，其中，对应的电动机器是一种异步机器形式或者是一种永磁铁同步机器形式。
[0015]11.如上述I至10之一所述的传动系,其中，在该传动系形成有两个电动机器时，一个电动机器是一种异步机器形式并且另一个电动机器是一种永磁铁同步机器形式。
[0016]12.如上述I至11之一所述的传动系，其中，该齿轮机构是一种两级齿轮机构。
[0017]13.如上述12所述的传动系，其中，该齿轮机构具有带一个中间轴的三轴设计，或者该齿轮机构被设计成具有一个行星齿轮设计的第一级和一个直齿圆柱齿轮设计的第二级。
[0018]14.如上述I至13之一所述的传动系，其中，该齿轮机构具有用于使所述两个电动机器中的至少一个解耦的一个解耦装置。
[0019]在能以纯电动方式驱动的机动车辆的一种传动系中，本发明提出的是该传动系的一个齿轮机构具有一个标准化壳体，以用于容纳一个电动机器或两个电动机器以及用于容纳与一个车桥相关联的两个齿轮机构输出轴。
[0020]有必要的是，所使用的齿轮机构具有一个标准化壳体。因此，这种壳体对于能以纯电动方式驱动的机动车辆传动系的大量不同变体而言可通过一种不变的方式来配置。该齿轮机构壳体尤其用于中等级别和豪华级别的机动车辆，包括用于跑车。
[0021]该齿轮机构的壳体具有用于这些电动机器的两个接收座，其中一个电动机器根据该传动系的构形被安排在各自接收座的区域中，并且因此两个电动机器被提供在该传动系中，或者这两个接收座中的仅一者与一个电动机器相互作用，并且因此该传动系仅具有一个电动机器。在此情况下，该齿轮机构的壳体在保持空置的那个接收座区域中通过使用适合的装置(尤其是一个齿轮机构盖件)、以紧固该电动机器的方式被关闭。
[0022]在该壳体中的这些接收座特别具有相同的设计，其结果是，给定对应的电动机器的一种匹配的连接构形，任何希望的电动机器都能在这个接收座的区域被连接到该壳体。以最简单的方式，该壳体具有两个相同的容纳凸缘，这些凸缘用于连接到该电动机器的多个支承凸缘或者用于连接到该齿轮机构盖件。
[0023]该齿轮机构的壳体进一步容纳了与该机动车辆的一个车桥相关联的两个齿轮机构输出轴。这个车桥是该机动车辆的后桥或前桥。
[0024]如此，该齿轮机构就扭矩传动的功能性而言能具有不同的构形。
[0025]认为有利的是该齿轮机构是一种累加式齿轮机构形式。因此，在两个电动机器与该齿轮机构相关联时，适合于使通过该电动机器引入该齿轮机构中的两个扭矩以累加的形式传递到这两个齿轮机构输出轴。
[0026]作为一个替代方案，该齿轮机构能具有两个分开的齿轮机构单元，这些单元具有两个齿轮机构输出以用于该车桥的车轮的一种单轮传动。该齿轮机构由两个分开的齿轮机构单元形成。所述齿轮机构单元是独立作用的。由于这种单轮传动，扭矩从一个电动机器经过一个齿轮机构单元流动到这种单轮传动的一个轮上，而另一个力从第二电动机器经过第二齿轮机构单元流动到这个车桥的另一个轮上。在这种构形中，特别做出的安排是使各自情况下相同的电动机器连接到这些齿轮机构单元。
[0027]在原理上，特别是将该齿轮机构设计成一种累加式齿轮机构，做出的安排是使一个高功率的电动机器、或者两个低功率的电动机器、或者一个高功率的电动机器和一个低功率的电动机器连接到该齿轮机构。
[0028]由于根据本发明的传动系构形，用于具有电力传动装置的不同车辆级别的大量的传动装置拓扑结构能通过有目标的使用具有相对小数目的传动部件的一种模块化途径来形成。在此情况下，有可能根据该车辆的级别来提供功率和功能性两者。
[0029]优选地使用一种相同的基础齿轮机构，尤其是用于带有一个大型电动机器的一个单电动机驱动单元的或者用于带有多个小型电动机器的一个双电动机驱动单元的累加式齿轮机构。相同的机器连接尺寸、并因此一个相同的机器/齿轮机构界面允许使用不同大小的电动机器以及不同类型的电动机器以便功率和功能的调整。可改变机器的数目以及这些机器在该车辆中的分布以用于功率调整、功率分布、功能扩展、以及通过特征图谱优化操作提高效率。
[0030]此外，有可能修改机器类型。例如，使用一种异步机器形式的电动机器、或者一种永磁铁同步机器形式的电动机器。这种在机器类型上的改变就成本调整、通过机器类型优化操作提高效率以及功率调整而言对于传动装置的拓扑结构是有利的。
[0031]从一种结构观点，认为有利的是对应的电动机器的一个转子轴被安排成横向于该机动车辆的向前行进的方向。对于这个对应的齿轮机构输出轴而言一种相对应的定向也被认为是有利的。
[0032]就优化该传动系的安装空间而言，认为特别有利的是该齿轮机构被安排在该机动车辆的相对于该机动车辆的宽度范围的中央区域中。其结果是，在该齿轮机构与对应的车桥的车轮之间的多个轴(尤其是铰接轴)能被设计成是相对长的、具有对于弯曲角而言的一个相对应的优点。在该传动系形成有两个电动机器时，该齿轮机构相应地被安排在这两个电动机器之间。
[0033]在该传动系形成有两个电动机器时，认为特别有利的是一个电动机器是一种异步机器形式而另一个电动机器是一种永磁铁同步机器形式。对这些不同类型的电动机器进行组合而产生了就效率度而言的多个优点。例如，根据速度或负荷等级能在这两种类型的电动机器之间做出一种转换。可关闭该机器或使该机器解耦。
[0034]该齿轮机构优选是一种两级齿轮机构形式。在此情况下，该齿轮机构例如具有带一个中间轴的三轴设计、或者被设计成具有一个行星齿轮设计的第一级和一个直齿圆柱齿轮设计的第二级的一个齿轮机构。这种类型的一个两级齿轮机构具有高的效率度同时具有低成本。特别是在该车辆的中心能形成一种紧凑的齿轮机构。能从该车辆的中心区域进行输出传动，其结果是能形成带有小的弯曲角的长的传动轴。通过两个齿轮级能创造一个有效的齿系。在原理上，有可能以一个电动机器来运行。此外，能做出的安排是使至少一个电动机器通过一个解耦装置而被任选地解耦。在该齿轮机构中优选地提供浸入润滑，并且因此不需要油泵。该齿轮机构输出除单轮传动的情况外特别具有一个相关联的机械差速器。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]本发明的进一步的特征能在上述2-14、附图以及在附图中示出的优选示例性实施例的说明中找到，而不受限于所述示例性实施例。在附图中:
[0036]图1至图7不出了用于一台机动车辆的一个前桥和一个后桥的、用于多种传动装置拓扑结构而展示的多种传动系，
[0037]图8以一个扭矩/转速曲线图示出了在该传动系中使用的不同大小的电动机器的影响，
[0038]图9以一个扭矩/转速曲线图示出了在该传动系中使用的不同类型电动机器的影响，
[0039]图10示出了该传动系在该齿轮机构是一种累加式齿轮机构形式时的一个实施例，如基本上是俯视的，并且
[0040]图11示出了如在该车桥的方向上看到的在图10中展示的传动系。
【具体实施方式】
[0041]图1在以乘用车形式的机动车辆的一个平面图中示出了所述机动车辆的外拐角轮廓，该外部拐角轮廓是通过四条曲线线段I展示的。两个前轮与该机动车辆的一个前桥2相关联，并且两个后轮5与该机动车辆的一个后桥4相关联。前桥2形成了一个独立的传动系6的一个构成部分；后桥4形成了一个独立的传动系6的一个构成部分。这些传动系6具有不同的构形，并且在以下对其设计予以更详细地描述。
[0042]一个齿轮机构7与后桥4相关联，该齿轮机构具有一个齿轮机构壳体8。所述齿轮机构壳体8是一个标准化壳体。因此，对于以下讨论的所有传动装置拓扑结构而言，该齿轮机构壳体具有相同的设计。壳体8用于容纳一个电动机器或两个电动机器以及用于容纳两个齿轮机构输出轴9,这两个齿轮机构输出轴与后桥4相关联,因此与这些后轮5相关联。确切地说，壳体8容纳两个电动机器10和11。所述电动机器是凸缘连接到壳体8的，确切地说是连接在壳体8的彼此避开的多个侧上，其结果是该齿轮机构7被安排在这两个电动机器10与11之间。电动机器10和11的输出轴12具有与齿轮机构7的一个齿轮14相啮合的小齿轮13。这个齿轮机构7因此是一种累加式齿轮机构形式。作为一个替代方案,这些电动机器10和11的输出轴12被固定到一个齿轮机构输入轴上,该输入轴具有与该齿轮机构7的齿轮14相啮合的一个小齿轮13。此外，在两种情况下都有可能在小齿轮13与齿轮14之间还安排一个中间轴以便形成一个需要的传动比。
[0043]该机动车辆的前桥2的传动系6具有一个相关联的齿轮机构15,该相关联的齿轮机构具有对应于齿轮机构7的壳体8的一个壳体8，其中修改了这个齿轮机构15的运动学特征。例如，只有一个电动机器16被连接到该壳体8的为此目的而提供的支承凸缘，并且位于该壳体8的另一侧的支承凸缘保持空置以用于另一个电动机器，其中该壳体8在此区域中是通过一个盖件关闭的。电动机器16的输出轴12被连接到一个小齿轮13，该小齿轮与一个齿轮14相啮合且该小齿轮与被提供用于后桥4的齿轮14相比可以更窄。
[0044]后桥4的这两个电动机器10和11可以是相同的或是不同的。前桥2的电动机器16可与后桥4的这些电动机器10、11相同或者不同。
[0045]关于图1所描述的这种传动概念优选地是在中等级别(Mittelklassesegment)、尤其是在跑车中使用的。
[0046]在以下的附图的描述中，对应的传动系6中的多个部件(这些部件就结构或功能性而言与根据图1的那些部件相对应)出于简明性的缘故而配备有相同的参考数字。
[0047]对同样在中等级别和/或跑车中使用并且在图2中示出的机动车辆的修改与根据图1的机动车辆的区别仅在于根据图1的传动系6不仅被实施用于后桥4而且还被实施用于前桥2。在这个方面，前桥2是由这两个电动机器10和11驱动的。
[0048]根据图3的在豪华级别和/或尤其在所述级别中的跑车中使用的传动概念与根据图1的不同之处在于对后桥4而言使用了带有一个壳体8的一个齿轮机构18,该齿轮机构允许一种单轮驱动。因此，在根据图3的实施例中就后桥4而言，电动机器10和11的这两个小齿轮13不是与一个共同的齿轮接合，而是与两个分开的齿轮16、17接合，其中这个对应的齿轮17被连接到一个齿轮机构输出轴9。该齿轮机构18因此具有两个组成部分的齿轮机构。
[0049]根据图4的传动系的优化也是特别地使用在豪华级别中、使用在所述级别的跑车中。在此情况下，前桥2和后桥4均具有带图3中描述的齿轮机构18的单轮传动。因此，在这种车辆中提供了四个电动机器10、11。
[0050]在根据图3和图4的实施例中，再次使用相同的壳体8。基于根据图1的变体到根据图4的变体，能用纯电动方式驱动的对应的机动车辆的传动概念中的功能性和/或功率的提高因此能通过选择电动机器的数目以及机器的类型来实现。
[0051]根据在图5中的图示的传动系相对于根据图1的传动系的修改在于，给定一个前桥2的传动系6的相同设计，后桥4的传动系6也只具有一个连接到齿轮机构15的壳体8上的电动机器16。然而，在此实施例中，在前桥2的区域中该电动机器16被安排在左手侧并且齿轮机构15被安排在右手侧，而在后桥4的区域中该电动机器16被安排在右手侧并且齿轮机构15被安排在左手侧。这两个电动机器16被安排在车桥2与车桥4之间。还在这个实施例中，再次使用同样的壳体8，然而多个不同的电动机器16能被凸缘连接到所述壳体。因此，在电动机器/齿轮机构界面的区域中机器连接尺寸是相同的，其结果是能使用不同大小的机器以及不同类型的机器以用于功率和功能的调整。例如，因此有可能选择例如异步机器或永磁铁同步机器类型的电动机。
[0052]图6不出了该机动车辆在使用相同的壳体8时用于实现对称的功率分布的两个传动系的构形；图7示出了产生不对称功率分布效果的修改。
[0053]根据图8的曲线图示出了所使用的电动机器的大小对于由所述电动机器输出的扭矩作为该机器转速的函数的影响。所述曲线图示出了在用于大型电动机器和小型电动机器的效率度的特征图谱中的一个高的效率度的区域，在当前情况中用于大型永磁铁同步机器的效率度的特征图谱19与用于小型永磁铁同步机器效率的特征图谱20重叠。由于一个相对小的电动机器具有关闭该机器或者使该机器解耦的选择，因此在循环运行中产生了就效率度而言的多个优点。
[0054]在一个相对应的曲线图中，图9示出了这种类型机器的影响。所述的图形示出了用于永磁铁同步机器的效率度的特征图谱19以及用于异步机器的效率度的特征图谱21。在循环运行中，通过对这些不同类型的电动机器进行组合以及通过根据速度或负荷等级在这些类型的电动机器之间的转换而产生了就效率度而言的多个优点。还有可能关闭一个机器或者使一个机器解耦。
[0055]图10和图11示出了以一种累加式齿轮机构形式的齿轮机构7的一种可能的构形。该齿轮机构7是一种两级齿轮机构。齿轮机构7具有带一个中间轴的三轴设计。这两个电动机器10和11与齿轮机构7相互作用。一个机械差速器22与齿轮机构7的输出传动相关联。所述图形没有展示出用于使这两个电动机器10、11中的一者解耦的一个解耦装置，该解耦装置与该齿轮机构7相关联。参考数字23指示了与一个电动机器10或11相关联的对应的功率电子器件。
[0056]在图10和图11中展示的传动系6的构形允许在该车辆的中心、相对横向于该机动车辆的由箭头展示的向前行进方向24的一个方向形成一种紧凑的齿轮机构7。一个有效的齿系有可能具有两个齿轮级。该传动系还可能通过一个机器来运行。至此，如果所述机器是一种异步机器形式的话，所述机器就通过该解耦装置而被解耦；如果所述机器是一种永磁铁同步机器形式的话，就不需要该解耦装置。在齿轮机构7中优选地使用浸入润滑，并且因此不需要油泵。
【权利要求】
1.一种以纯电动方式驱动的机动车辆的传动系(6),该传动系具有一个齿轮机构(7,15,18),其中，该齿轮机构(7,15,18)具有一个标准化壳体(8),以用于容纳一个电动机器(16)或两个电动机器(10，11)以及用于容纳与一个车桥(2，4)相关联的两个齿轮机构输出轴(9)。
2.如权利要求1所述的传动系，其中，该齿轮机构是一种累加式齿轮机构(7)形式。
3.如权利要求1或2所述的传动系，其中，一个高功率电动机器、或者两个低功率电动机器、或者一个高功率电动机器和一个低功率电动机器被连接到该齿轮机构(7，15，18)。
4.如权利要求1所述的传动系，其中，该齿轮机构(18)具有两个分开的齿轮机构单元，这两个单元具有两个齿轮机构输出轴(9)以用于车轮(3，5)的一种单轮传动。
5.如权利要求4所述的传动系，其中，相同的电动机器(10，11)在各自情况下被连接到所述齿轮机构单元。
6.如权利要求1或2所述的传动系，其中，对应的电动机器(10，11，16)的一个转子轴被安排成横向于该机动车辆的向前行进方向(24)。
7.如权利要求1或2所述的传动系,其中,对应的齿轮机构输出轴(9)被安排成横向于该机动车辆的向前行进方向(24)。
8.如权利要求1或2所述的传动系，其中，该齿轮机构(7，15，18)被安排在该机动车辆相对于该机动车辆的宽度范围的中央区域中。
9.如权利要求1或2所述的传动系，其中，在该传动系形成有两个电动机器(10，11)时，该齿轮机构(7，15，18 )被安排在所述电动机器(10，11)之间。
10.如权利要求1或2所述的传动系，其中，对应的电动机器(10，11，16)是一种异步机器形式或者是一种永磁铁同步机器形式。
11.如权利要求1或2所述的传动系,其中，在该传动系(6)形成有两个电动机器时,一个电动机器是一种异步机器形式并且另一个电动机器是一种永磁铁同步机器形式。
12.如权利要求1或2所述的传动系，其中，该齿轮机构(7，15，18)是一种两级齿轮机构。
13.如权利要求12所述的传动系，其中，该齿轮机构(7，15，18)具有带一个中间轴的三轴设计，或者该齿轮机构被设计成具有一个行星齿轮设计的第一级和一个直齿圆柱齿轮设计的第二级。
14.如权利要求1或2所述的传动系，其中，该齿轮机构(7，15，18)具有用于使所述两个电动机器(10，11)中的至少一个解耦的一个解耦装置。
【文档编号】B60K17/04GK103786568SQ201310499187
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2012年10月26日
【发明者】L·施皮格尔, D·克诺布劳赫, J·朗格 申请人:F·波尔希名誉工学博士公司