用于电驱动的车辆的驱动设备的制作方法

1.本发明涉及一种用于至少部分电驱动的车辆的驱动设备。此外，本发明还涉及一种至少部分电驱动的具有这种驱动设备的车辆。


背景技术：

2.de 10 2018 210 329 a1公开一种用于车辆的驱动机组，其中该驱动机组具有作为牵引机的第一电机和作为牵引机的第二电机，其产生的转矩通过叠加变速器相加并且被传导到叠加变速器的公共的从动轴上。此外，设置有用于给第一电机通电的第一逆变器和用于给第二电机通电的、与第一逆变器分离的第二逆变器。叠加变速器具有中间轴，该中间轴与两个子变速器耦联。这个中间轴通过另一子变速器与叠加变速器的从动轴在驱动技术上耦联。


技术实现要素：

3.本发明的目的是，提出一种用于车辆的节省空间的驱动设备。这个目的通过驱动设备来实现。
4.根据本发明的用于至少部分电驱动的车辆的驱动设备包括电机，该电机具有布置在驱动轴线上的转子轴，其中该转子轴通过传动级与平行于该转子轴布置在从动轴线上的至少一个第一从动轴在驱动技术上连接，其中该传动级具有抗扭转地与该转子轴连接的第一齿轮和与该第一齿轮啮合且与相应的从动轴在驱动技术上连接的第二齿轮，其中相应的从动轴和该电机彼此并排平行地布置在该驱动设备的壳体的共用的壳体空间中，并且其中在该电机与相应的从动轴之间径向地形成空的间隙。换言之，在壳体空间中在电机与相应的从动轴之间在径向上没有布置另外的构件、例如壳体构件或壳体区段。相反，在电机、尤其电机的定子壳体与相应的从动轴之间，在空间上形成气隙，在该气隙中没有布置另外的构件。因此，从动轴至少在电机的整个轴向延伸上与驱动设备的其他构件一起整合在壳体的壳体空间中，其中电机和从动轴在轴向方向上彼此并排平行地延伸通过壳体空间。因此，壳体壁不是径向地布置在从动轴与电机之间，而是在径向方向上包围电机以及相应的从动轴。通过省去相应的从动轴与电机之间的壳体壁，或者通过径向向外移动壳体壁并且同时将从动轴整合到壳体空间中，可以将驱动轴线或相应的从动轴布置成在径向上更靠近电机，从而减小驱动轴线与从动轴线之间的轴线距离，并且因此可以节省驱动设备的径向结构空间。这具有以下优点，即可以在差速器直径恒定的情况下增加传动级的传动比。换言之，在差速器直径恒定或第二齿轮的直径恒定情况下并且在轴线彼此接近的情况下可以减小第一齿轮、即传动级的小齿轮的直径。这减小了齿数和节圆直径，由此相反地增大了利用传动级可以实现的传动比。随着传动比的增大，可以省去本来被设置用于增大传动比的第二传动级，其中尤其可以节省驱动设备的轴向结构空间，并且可以使驱动设备总体上更廉价地并且更简单地形成。第一齿轮的直径优选小于第二齿轮的直径。
5.驱动轴线与从动轴线或者转子轴与相应的从动轴的平行的布置可理解为基本上
轴平行的布置，其中驱动设备的构件或轴线的精确平行的布置的微小偏差也是平行的布置，并且因此落入本发明的保护范围内。换言之，转子轴和相应的从动轴也可以彼此略微倾斜地布置。
6.传动级的第一齿轮抗扭转地与转子轴连接并且因此抗扭转地与电机的相对于定子可转动地布置的转子连接。在转子运行方式中，转子轴用作电机的输出轴。在电机的转子运行方式中，带有抗扭转地布置在转子轴上的第一齿轮的转子轴是传动级的输入轴。在电机的转子运行方式中，电能例如从能量存储器、尤其是电池馈入电机，这造成转子或转子轴的旋转，以产生驱动功率，其中驱动功率被设置为用于驱动第一齿轮的转动。驱动设备的相应的从动轴用作传动级的输出轴并且至少间接与传动级的第二齿轮驱动有效地连接。相应的从动轴将驱动功率传输到车辆的至少间接与相应的从动轴在驱动技术上连接的车轮。
7.在电机的发电机运行方式中，相应的从动轴至少间接用作传动级的输入轴，相反地，电机的转子轴相应地形成为传动级的输出轴。车辆的驱动功率通过传动级传导至电机中，从而利用电机产生电能，电能可以馈入电池中用以进行存储。在发电机运行方式中，功率例如从车辆的一个或多个转动的车轮通过传动级引入电机中。
8.术语“至少间接”应理解为，两个构件经由布置在这两个构件之间的至少一个另外的构件彼此连接，或者直接并且因此无中介地相互连接。因此，仍另外的构件可以布置在轴或齿轮之间，该另外的构件与轴或齿轮有效连接。
9.在本发明的意义上，轴(无论是转子轴、从动轴还是类似物)可理解为驱动设备的用于传输转矩的可旋转构件，驱动设备的所属的部件通过该可旋转构件抗扭转地相互连接。
10.传动级优选形成为单级的并且形成为减速器。齿轮级具有大于1或i》1的传动比。通过减速器降低电机的输入转速。换言之，转子轴的速度大于相应的与转子轴有效连接的从动轴的转速。传动级尤其形成为正齿轮级，从而第一齿轮和第二齿轮分别形成为正齿轮，由此传动级的所需的轴向结构空间被最小化。由于单级形成传动级，此外可以省去中间轴和与之相关的支承件以及密封件，由此附加地节省了轴向结构空间。
11.转子轴、传动级的齿轮和相应的从动轴通过支承元件可转动地支承在壳体中。根据作用的力的大小和其作用方向，支承元件可以形成为纯径向轴承、纯轴向轴承和/或既可传输径向力又可传输轴向力的轴承。
12.转子轴优选通过传动级与差速器在驱动技术上连接，其中差速器将驱动功率分配到第一从动轴和第二从动轴上。换句话说，代替于至少一个从动轴，在驱动设备中设置两个从动轴。差速器与电机和传动级一起布置在壳体的公用的壳体空间中。优选地，差速器形成为锥齿轮差速器。此外，差速器的其他的替代的形成方式也是可设想的，例如形成为正齿轮差速器或行星差速器。
13.这两个从动轴优选与从动轴线同轴地布置。通过相应的从动轴，通过利用与车辆在驱动技术上连接的电机产生且通过利用传动级转换的驱动功率至少间接来驱动车辆的至少一个车轮转动。这些驱动轴之一以上述方式从传动级出发平行于电机延伸并且因此与电机径向彼此并排地布置。相应另一个从动轴从差速器或传动级出发在相反的方向上延伸。
14.传动级的第二齿轮优选形成为差速器的差动齿轮。因此，第二齿轮整合了传动级
的功能和差速器的功能。传动级的第二齿轮因此将驱动功率从第一齿轮传输到差速器中，其中第二齿轮同时与另外的齿轮和/或差速器的轴共同作用，例如与差速器的补偿齿轮共同作用，以便将驱动功率对应地分配到从动轴。
15.根据本发明的一个实施例，第一从动轴在穿过壳体的套管的区域中借助第一支承元件相对于壳体可转动地支承。换言之，第一支承元件布置在驱动设备的主壳体上，以便将第一从动轴、即径向布置在电机旁边的从动轴可转动地支承在壳体处。在这种情况下，驱动设备的构件在壳体空间中的安装例如通过在壳体处的形成在轴向对置的侧面上的壳体开口或通过壳体处的关于从动轴线在侧向的至少一个壳体开口实现。相应的壳体开口尤其用作安装开口，通过该安装开口可以安装、拆卸或维护驱动设备的构件、尤其电机、最终布置在壳体空间中的功率电子器件、传动级和相应的从动轴。
16.替代地，壳体空间通过壳体盖在空间上被限界，其中第一支承元件布置在壳体盖处。换言之，第一支承元件整合在壳体盖处，其中壳体盖在轴向方向上在电机的侧面上在空间上限界壳体空间。除了这个壳体盖以外，还可以设置另外的壳体盖，该另外的壳体盖在空间上径向和/或轴向地限界壳体空间，并且简化驱动设备的安装和/或维护。此外，壳体盖还可以具有轴向的穿口，例如转子轴或相应的从动轴轴向穿过该穿口。
17.该壳体盖或这些壳体盖形成为可以尤其形状配合地与壳体连接。形状配合的连接可以包括定位器件、例如互补形成的隆起部和凹陷部，用于壳体的预先定位和简化的安装。此外，壳体部件可以可拆卸地相互连接、尤其是拧接。壳体此外可以由形成主壳体的一个或多个壳体部段构成，这些壳体部段进而可以形状配合地相互连接。该壳体盖或这些壳体盖可以形状配合地与壳体或壳体的一个或多个壳体部段连接、尤其拧接。通过驱动设备的构件相对彼此以及在壳体空间中的适当的布置可以减少所需的壳体零件数量。
18.可以以不同方式冷却和/或润滑驱动设备。例如可设想的是，设置电机的空气冷却器和/或油冷却器和/或水冷却器，其中容纳电机的定子的定子壳体尤其具有对应的空气引导通道或油通道或水管，以便冷却定子。此外，传动级和/或电机可以通过润滑剂或冷却剂来润滑和/或冷却。
19.根据本发明的一个实施例，设置有用于冷却剂和/或润滑剂的收集空间，该收集空间与壳体空间流体连接。收集空间可以直接或间接(例如通过流体线路)与壳体空间连接，其中驱动设备的电机、传动级、差速器或另外的待冷却的和/或待润滑的构件的被动的和/或主动的润滑和/或冷却通过收集空间进行。收集空间例如与油底壳直接连接或形成为油底壳，传动级的第二齿轮伸入油底壳中以浸入润滑剂中。
20.优选地，泵布置在收集空间中并且形成为用于运输冷却剂和/或润滑剂。驱动设备的主动的润滑和/或冷却尤其可以通过泵来实现，其中泵能够将润滑剂和/或冷却剂运输到壳体空间的任意点。泵尤其可以至少间接通过对应的引导通道与定子壳体、尤其电机的形成在定子壳体中的冷却系统、与转子轴、与传动级的齿轮、与相应的从动轴和/或与驱动设备的支承元件、尤其转子轴、齿轮、差速器和/或相应的从动轴的支承元件流体连接。泵例如形成为用于运输润滑油的油泵。
21.收集空间优选与形成在壳体处的至少一个引导通道流体连接。引导通道例如可以与泵流体连接并且因此运输用于润滑或冷却的冷却剂和/或润滑剂。泵可以通过相应的引导通道将润滑剂和/或冷却剂运输到壳体空间的对应点处。替代地，引导通道可以形成为用
于将收集的或合并的冷却剂或润滑剂运输到收集空间。多个引导通道可以被组合为通道系统，该通道系统通过引导通道以合适的方式分配或合并冷却剂和/或润滑剂。此外可设想的是，相应的引导通道延伸穿过壳体的多个部段，其中例如可以将壳体盖中的引导通道明确地指配给壳体部段或主壳体中的引导通道。在这种意义上，引导通道此外可以布置在壳体盖中或壳体盖处。
22.此外，引导通道优选在第一从动轴的区域中形成在壳体的内套处。相应的引导通道可以形成在壳体的内套处或在面向壳体空间的内表面处，尤其作为槽、沟槽或狭长延伸的凹陷部，使得润滑剂和/或冷却剂被如上描述的引导通道收集并且对应地被引导到收集空间。
23.根据本发明的驱动设备可以用于纯电力驱动的车辆，并且同样可用于混合驱动的车辆，混合驱动的车辆可部分被电力驱动并且部分通过分开的内燃机驱动。优选地，驱动设备横向于车辆纵向轴线布置。根据被驱动的桥的形成和数量，车辆还可以包括两个或更多个这样的驱动设备，其中车辆的一个桥、多个桥或所有桥可以配备有相应的本发明驱动设备并且由此可以实施为可驱动的。车辆优选为机动车辆、尤其汽车(例如重量小于3.5吨的乘用机动车辆)、公共汽车或载重汽车(例如重量超过3.5吨的公共汽车和载重汽车)。
24.关于本发明驱动设备的技术效果、优点和有利的实施方式的上述定义和实施方案有意义地同样适用于根据本发明的至少部分电力驱动的车辆。
25.要理解的是，在必要时还可以将上述的或在权利要求书和/或附图中描述的解决方案的特征组合，以便能够累积地实现当前可获得的优点和效果。
附图说明
26.下面将借助示意性的附图更详细地阐述本发明的实施例，其中相同或相似的元件设有相同的附图标记。在附图中：
27.图1示出了具有根据第一实施方式的本发明驱动设备的车辆的示意性俯视图，
28.图2示出了根据图1的本发明驱动设备的示意图，并且
29.图3示出了根据第二实施方式的本发明驱动设备的示意图。
具体实施方式
30.图1示出了具有根据第一实施方式的本发明驱动设备2的电驱动的车辆1。驱动设备2包括电机3，电机产生驱动功率并且通过传动级5将其传输到差速器13。差速器13在第一从动轴6a和第二6b上分配驱动功率。每个从动轴6a、6b与车辆1的车轮20a、20b驱动有效地连接。
31.电机3在电力和控制技术上与在此未示出的功率电子装置连接，其中功率电子装置以及电机3与在此同样未示出的能量存储器连接。在反向的功率流动中或在电机3的发电机运行方式中，可以向能量存储器馈送电能。能量存储器例如可以是电池等。在发电机运行方式中，电能可以借助电机3被产生、存储并且预留以重新馈送给电机3。
32.在图2中详细示出驱动设备2。当前示出，电机3具有布置在驱动轴线4上的定子22和布置在定子22径向内部且可被驱动以转动的转子轴8。转子轴8与传动级5的第一齿轮9一体式地连接，该传动级同样与驱动轴线4同轴地布置。第一齿轮9用作传动级5的小齿轮并且
与布置在从动轴线7上的第二齿轮10啮合。第一齿轮9具有的直径小于第二齿轮10的直径。第二齿轮10同时形成在功率流中布置在传动级5之后的差速器13的差速齿轮，该差速器将电机3的驱动功率分配到两个从动轴6a、6b上，该驱动功率通过具有大于1或i》1的传动比的传动级5被转换并且被传导至差速器13中。
33.当前没有详细示出差速器13。在任何情况下，驱动功率通过当前形成为差速齿轮的第二齿轮10以适当的方式分配到两个从动轴6a、6b上并且对应地传输转矩以及转速。这两个从动轴6a、6b与差速器13一起相互同轴地布置在平行于驱动轴线4延伸的从动轴线7上。
34.电机3、传动级5以及从动轴6a、6b的一部分布置在驱动设备2的壳体11的公用的壳体空间12中。当前情况下，壳体11包括三个单独零件，它们以未更详细示出的方式至少彼此形状配合地连接、尤其彼此拧接。当前情况下，壳体11一方面具有用于容纳电机3和第一从动轴6a的一部分的第一壳体部段11b和用于容纳具有齿轮9、10的传动级5的第二壳体部段11c。第一壳体部段11b一方面在轴向上被壳体盖11a封闭，该壳体盖轴向贴靠第一壳体部段11b处的第一分离平面23a并且密封地紧固在其上。在第一壳体部段11b的对置的侧面上，第二壳体部段11c轴向地贴靠第二分离平面23b，该第二壳体部段类似于壳体盖11a地紧固在第一壳体部段11b处。因此，第一壳体部段11b轴向地布置在壳体盖11a与第二壳体部段11c之间并且密封地紧固在其上。
35.第一从动轴6a和电机3彼此并排平行地布置在驱动设备2的壳体11的公用的壳体空间12中，其中在电机3与第一从动轴6a之间径向形成空的间隙18。换句话说，在壳体空间12中在电机3与第一从动轴6a之间在径向上没有布置另外的构件、例如另外的壳体部件或另外的壳体区段。第一壳体部段11b因此在径向上不仅容纳电机3(包括定子22和转子轴8)而且还容纳第一从动轴6a。因此，间隙18理解为在径向上存在于定子22与第一从动轴6a之间的气隙。在考虑到电机3和第一从动轴6a的构件尺寸的情况下，气隙或径向的间隙18形成得越小，从动轴线7和驱动轴线4在径向方向上彼此定位得越近。由此，第一齿轮9可以更小地形成，尤其可以具有更小的节圆直径和更少的齿数，从而与第二齿轮10的节圆直径和齿数相比，可以利用传动级5实现的更大的传动比。
36.第一从动轴6a经由第一支承元件14和第二支承元件24相对于壳体11可转动地支承。当前，第一支承元件14布置在穿过壳体11的壳体盖11a的套管15的区域中，第一从动轴6a通过该套管从壳体11中导出。因此，第一支承元件14布置在第一壳体盖11a中。替代地可设想的是，如果不设置壳体盖11a，则第一支承元件14直接布置在第一壳体部段11b处或驱动设备2的主壳体处。
37.当前情况下，第二从动轴6b通过第三支承元件25a可转动地支承在第二壳体部段11c中并且在壳体11的与套管15轴向对置的侧面上被引导出壳体11。当前情况下，转子轴8可以通过同样布置在壳体盖11a中的第四支承元件25b、布置在第一壳体部段11b中的第五支承元件25c以及布置在第二壳体部段11c中的第六支承元件25d相对于壳体11可转动地支承。支承元件14、24、25a-25d当前显示为传输径向力和轴向力的深沟球轴承。支承元件14、24、25a-25d的选择和尺寸设计根据在驱动设备2中出现的负荷及其作用方向来进行。
38.驱动设备2此外在重力方向上在第一壳体部段11b下方还具有收集空间17，该收集空间与壳体空间12流体连接并且被设置为用于收集和预留润滑剂21。因此，收集空间17被
形成为油底壳或承油盘。润滑剂21例如可以是润滑油。收集空间17与壳体空间12流体连接，以便实现传动级5的被动的润滑和冷却。为此，传动级5的第二齿轮10浸入润滑剂21中，并且由此润滑第二齿轮10与第一齿轮9的啮合并且以通过离心力促进的方式同时润滑周围的支承元件14、24、25a-25d、定子22内的转子轴8。因为在第一从动6a与电机3之间在径向上没有布置另外的构件，所以附加地改进了润滑效果，其中能够省去例如支承元件14、24、25a-25d的附加的润滑器。为了将润滑剂21导回到收集空间，收集空间17通过引导通道19与容纳空间12流体连接。当前情况下，引导通道19形成为径向的缺口。
39.根据图3示出了驱动设备2的第二实施例，其中与图1和图2不同地驱动设备2被设置为用于驱动车辆1的单个车轮20a。对应地，第二齿轮10与仅一个第一从动轴6a抗扭转地连接。在该实施例中没有设置第二从动轴6b和差速器13。在其他方面，电机3、转子轴8、传动级5以及第一从动轴6a基本上类似于图1和2地形成。
40.电机3、传动级5以及第一传动轴6a的一部分布置在驱动设备2的壳体11的公用的壳体空间12中。当前情况下，壳体11包括三个单独零件，它们以未更详细示出的方式至少彼此形状配合地连接、尤其彼此拧接。当前情况下，壳体11一方面具有用于容纳电机3和第一从动轴6a的第一壳体部段11b。第一壳体部段11b一方面在轴向上被壳体盖11a封闭，该壳体盖轴向贴靠第一壳体部段11b处的第一分离平面23a并且密封地紧固在其上。在第二分离平面23b的区域中，形成为壳体盖的第二壳体部段11c轴向地贴靠第一壳体部段11b的对置的侧面，该第二壳体部段类似于壳体盖11a被紧固。第二壳体部段11c形成为用于容纳传动级5。因此，第一壳体部段11b轴向地布置在壳体盖11a与第二壳体部段11c之间并且密封地紧固在其上。
41.第一从动轴6a和电机3彼此并排平行地布置在驱动设备2的壳体11的公用的壳体空间12中，其中在电机3与第一从动轴6a之间径向形成空的间隙18。关于径向地在第一从动轴6a与电机3之间的间隙18或气隙，参考图2的描述。
42.第一从动轴6a经由第一支承元件14和第二支承元件24相对于壳体11可转动地支承。当前情况下，第一支承元件14布置在穿过壳体11的壳体盖11a的套管15的区域中，第一从动轴6a通过该套管从壳体11中导出。因此，第一支承元件14布置在壳体盖11a中。
43.当前情况下，转子轴8经由同样布置在壳体盖11a中的第三支承元件25a和布置在第一壳体部段11b中的第四支承元件25b相对于壳体11可转动地支承。支承元件14、24、25a、25b当前显示为传输径向力和轴向力的深沟球轴承。支承元件14、24、25a、25b的选择和尺寸设计根据在驱动设备2中出现的负荷及其作用方向来进行。
44.收集空间17与根据图2的收集空间17基本上相同地形成。当前情况下，主要的差异在于，形成为油泵的泵16布置在收集空间17中，该泵将收集在收集空间17中的润滑剂21运输到壳体11内的合适的位置处。在其他方面，驱动设备2的润滑或冷却类似于图2来进行。在驱动设备2的特定的元件或构件没有通过被动润滑而被充分供应润滑剂21的情况下，可以在壳体11中形成另外的引导通道19。
45.在此应明确提及，必要时可以在壳体11上设置对应的密封元件，该密封元件将壳体空间12相对于外部大气密封。通过在此未示出的密封元件尤其防止湿气和/或污物进入壳体空间12中，由此改进支承元件和/或旋转的构件的使用寿命。
46.附图标记清单
47.1车辆
48.2驱动设备
49.3电机
50.4驱动轴线
51.5传动级
52.6a第一从动轴
53.6b第二从动轴
54.7从动轴线
55.8转子轴
56.9传动级的第一齿轮
57.10传动级的第二齿轮
58.11壳体
59.11a壳体盖
60.11b第一壳体部段
61.11c第二壳体部段
62.12壳体空间
63.13差速器
64.14第一支承元件
65.15套管
66.16泵
67.17用于冷却剂和/或润滑剂的收集空间
68.18间隙
69.19引导通道
70.20a第一车轮
71.20b第二车轮
72.21润滑剂
73.22定子
74.23a第一分离平面
75.23b第二分离平面
76.23c第三分离平面
77.24第二支承元件
78.25a第三支承元件
79.25b第四支承元件
80.25c第五支承元件
81.25d第六支承元件。