具有两挡传动装置的电动车桥的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有根据权利要求1的前序部分的特征的用于机动车的车桥驱 动系统。这类车桥驱动系统例如应用在电驱动的车辆中或混合动力车辆中。这种类型的车 桥驱动系统的特征在于，同轴布置用于电驱动而设置的电动驱动机、使转速降低的叠加传 动装置和用于将由驱动机产生的转矩分配到输出轴上的分动器。上述的三个组件在这种类 型的车桥驱动系统中具有共同的、横向于机动车行驶方向定向的旋转轴线。
【背景技术】
[0002] 由DE102010036884A1公知了一种具有根据权利要求1的前序部分的特征的用于 机动车的车桥驱动系统。车桥驱动系统的同轴结构形式和输出轴交错嵌套到构造为空心轴 的转子轴中可以实现的是，在很小的结构空间上实现电驱动。
【发明内容】
[0003] 因此，本发明的任务在于，能提供一种用于机动车的具有能换挡的两挡传动装置 的特别紧凑的车桥驱动系统。
[0004] 该任务通过具有根据权利要求1的特征的车桥驱动系统来解决。由从属权利要求 可获知本发明的有利的实施方案。
[0005] 首先，根据本发明的车桥驱动系统包括具有第一转子轴的电动驱动机，尤其是永 久激励的同步机，在该转子轴上提供为了驱动机动车所必需的转矩。具有第一和第二传动 装置级的能换挡的叠加传动装置在力矩流中联接在驱动机之后。能换挡的叠加传动装置尤 其用于降低驱动机的转速。按照有利方式可以设置转速降低，因为在相同功率下快速转动 的电机拥有比具有相应更高的转矩的低速转动的电机更小的车桥高度。
[0006] 此外，车桥驱动系统具有换挡执行机构，该换挡执行机构具有能轴向移动的、用于 切换两个挡的移动套筒。叠加传动装置具有传动装置输入轴，其与驱动机的第一转子轴抗 相对转动地连接并且可以借助上述的移动套筒可选地与第二传动装置级直接地作用连接 或通过第一传动装置级与第二传动装置级间接地作用连接。传动装置输入轴例如通过插接 齿部与第一转子轴连接，该插接齿部允许了两个轴彼此轴向指向的相对运动。由此，补偿了 公差。此外，插接齿部引起的是，传动装置中可能的振动激励与电动机的解耦。
[0007] 具有向第一输出轴输出的第一分动器轴和向第二输出轴输出的第二分动器轴的 分动器联接在叠加传动装置之后。利用上述的分动器或差速器可以实现在左输出侧上和右 输出侧上的不同转速
[0008] 根据本发明的车桥驱动系统的特征在于同轴的结构方式。即，分动器轴、输出轴和 第一转子轴以能绕着共同的、横向于机动车行驶方向定向的旋转轴线旋转的方式布置。
[0009] 根据本发明，车桥驱动系统通过如下方式特别紧凑地设计，即，换挡执行机构包括 用于使移动套筒移动的电机并且换挡执行机构布置在沿驱动系统的轴向方向在一侧上通 过第一传动装置级限定且在另一侧上通过第二传动装置级限定的结构空间中。因此，完整 的换挡执行机构从轴向上来看位于叠加传动装置的两个能换挡的传动装置级之间。用于调 节移动套筒的电机的延展从轴向方向上来看没有超出第一与第二传动装置级的轴向间距。 [0010] 在本发明的有利的设计方案中，在该构思的情况下第一与第二传动装置级之间的 间距通过如下方式保持得特别小，即，电机具有横向于共同的旋转轴线定向的第二转子轴， 并且换挡执行机构包括用于将第二转子轴的旋转转化为移动套筒的在轴向指向的平移的 器件。由垂直于旋转轴线定向的第二转子轴产生的转矩例如在使用适合的角传动机构的情 况下向具有与共同的旋转轴线平行地取向的轴传递，从这里出发转动运动最后必须转化为 移动套筒的平移。
[0011] 在本发明的有利的设计方案中，上述的器件包括具有滚珠丝杠传动机构的螺杆。 如果在本发明的另外的有利的设计方案中，现在第二转子轴构造为小齿轮轴并且螺杆包括 与小齿轮轴处于作用嵌接的冠状齿部，那么电机可以引起螺杆的轴向运动。
[0012] 在此，上述的器件还可以包括以能枢转的方式支承的等臂杆用于将螺杆的轴向运 动转化为移动套筒的轴向指向的平移。
[0013] 包括具有其齿轮轴的电机、具有冠状齿部的螺杆、等臂杆以及以此处于作用嵌接 的移动套筒的换挡执行机构的完整系统从轴向上来看位于在一侧上由第一传动装置级且 在另一侧上由第二传动装置级限定的结构空间中。
[0014] 在本发明的另一有利的构造方案中，通过如下方式进一步减少了针对车桥驱动系 统所必需的结构空间，即，第一传动装置级直接与电动机的转子的端侧邻接，并且以如下方 式布置在由驱动机的定子的绕组端部径向限定的结构空间中，即，该第一传动装置级在轴 向方向上不超出上述的绕组端部。以这种类型和方式，第一传动装置级的存在没有增加车 桥驱动系统的结构长度，因为由第一传动装置级在轴向上占据的结构空间终归不大于由定 子的绕组端部在轴向上占据的结构空间。
[0015] 按照有利方式，第一和第二传动装置级构造为行星齿轮组，其中，第二传动装置级 具有输出轴，该输出轴与分动器的输入轴抗相对转动地联接。
[0016] 在本发明的另外的有利设计方案中，可以通过如下方式进行叠加传动装置与驱动 机的分离，即，车桥驱动装置壳体之中的叠加传动装置的第一变速级通过支承盖与驱动机 分离，并且支承盖具有用于支承第一转子轴的支承部位和用于支承传动装置输入轴的另一 支承部位。在此，第一转子轴和传动装置输入轴在径向上彼此独立地支承，从而使传动装置 输入轴上存在的振动不会传递到第一转子轴上。
[0017] 按照有利方式，车桥驱动系统包括用于径向支承第一传动装置级的行星齿轮架的 第一向心推力球轴承，同时设置有用于径向支承第二传动装置级的太阳轮的第二向心推力 球轴承，其中，两个向心推力球轴承在轴向上预加应力。
[0018] 本发明的另一有利的设计方案的特征在于，车桥驱动系统具有转矩矢量单元 (Torque-Vectoring-Einheit)用于将由驱动机引入的转矩有针对性地分配到输出轴上，其 中，转矩矢量单元包括转矩矢量电机和具有两个行星齿轮组的行星齿轮传动机构。
[0019] 按照有利方式，分动器构造为行星齿轮差速器，其中，第一分动器轴是分动器的行 星齿轮架，第二分动器轴与行星齿轮差速器的太阳轮抗相对转动地连接，并且转矩矢量电 机通过圆柱齿轮级与行星齿轮传动机构的行星齿轮组的太阳轮处于作用嵌接，上述的行星 齿轮组的齿圈与分动器的行星齿轮架抗相对转动地连接。
[0020] 按照有利方式，转矩矢量电机在此具有平行于第一转子轴的轴线定向的第三转子 轴。
[0021] 借助圆柱齿轮级和行星齿轮传动机构来降低转矩矢量电机的转速，从而可以向分 配传动机构施加很高的调节力矩用于利用比较小的电机进行有针对性的转矩分配。
[0022] 在另外的有利设计方案中，包括叠加传动装置、分动器和转矩矢量单元的行星齿 轮传动机构的完整的传动装置单元在轴向上借助轴向轴承预加应力，其中，轴向轴承全部 具有相同分度圆，其中，上述的传动装置单元从轴向方向上来看夹持在驱动机与转矩矢量 电机之间。从左向右看，电动车桥驱动单元的结构以驱动机开始，接着是行星齿轮传动机构 的第一传动装置级，接着是换挡执行机构，接着是行星齿轮传动机构的第二传动装置级，接 着是分动器，接着是在其上最后联接有圆柱齿轮级的行星齿轮传动机构，该圆柱齿轮级与 转矩矢量电机的第三转子轴处于作用连接。
【附图说明】
[0023] 以下结合附图中示出的实施例详细阐述本发明。其中：
[0024] 图1示出在空挡位置中的根据本发明的车桥驱动系统的实施方案；
[0025] 图2示出在第一挡中的根据图1的实施方案并且；
[0026] 图3示出在第二挡中的根据图1的实施方案。
【具体实施方式】
[0027] 图1示出在空挡位置中的根据本发明的车桥驱动系统的实施方式。系统包括构造 为永久激励的同步机的具有定子20和转子19的驱动机1，该转子驱动构造为空心轴的第一 转子轴2。第一输出轴10在第一转子轴2之中延伸，该第一输出轴向要驱动的车桥的车轮 输出。第一转子轴2通过未示出的插接齿部与叠加传动装置的传动装置输入轴7连接，该 叠加传动装置包括第一和第二传动装置级3、4。两个传动装置级3、4构造为行星齿轮级。 第一行星齿轮级在轴向上通过轴向轴承36相对驱动机的支承盖37支承，而输出轴10在径 向上支承在对置的支承盖38上。此外，在上述的支承盖37上，第一转子轴2通过滚动轴承 39支撑在支承部位上。另外的支承部位从径向方向上来看大致对置地位于支承盖37的另 外的侧上，在该另外的支承部位上进行通过滚动轴承40、41对传动装置输入轴7的径向支 撑。
[0028] 第一传动装置级3的行星齿轮架26是该第一传动装置级的输出轴。换挡执行机 构5位于第一与第二传动装置级3、4之间，利用该换挡执行机构，行星齿轮架26可以与第 二传动装置级4的太阳轮27可选地联接。换挡执行机构5与第一和第二传动装置级3、4 一起形成能换挡的两挡传动装置。利用换挡执行机构5可以实现两个不同的变速比和空挡 位置。
[0029] 两挡传动装置的离合器系统由离合器齿部23、42、一个或多个同步环43以及移动 套筒6构成。移动套筒6的离合器本体通过能轴向移动的齿轴齿部或键轴齿部与第二传动 装置级4的太阳轮27形状锁合地（formschlilssig)连接。
[0030] 移动套筒6的轴向运动通过能以枢转方式支承的等臂杆18来导入。移动套筒6 的滑块嵌入移动套筒6的外直径处的环形凹槽中。通过具有螺杆16的滚珠丝杠传动机构 来引起等臂杆的枢转运动，其中，螺杆16借助冠状齿部17由构造为小齿轮轴的第二转子轴 15来驱动。电机14的第二转子轴15与第一转子轴2垂直地进而与机动车的行驶方向平行 地放置。沿着行驶方向安装电机14允许的是，以很小的轴向延展构造完整的换挡执行机构 5。完整的换挡执行机构5位于在左侧上通过第一传动装置级3且在右侧上通过第二传动 装置级4限定的结构空间中。车桥驱动系统的轴向结构空间通过如下方式进一步最小化， 即，第一传动装置级3的第一行星齿轮组布置在驱动机1的绕组端部之下空置的结构空间 中。因此，第一传动装置级3的行星齿轮架26的右侧与驱动机1的支承盖37齐平。
[0031] 此外，设置有向心推力球轴承24、25用于支承第一传动装置级3的行星齿轮架26 和第二传动装置级4的太阳轮27。上述的向心推力球轴承24、25在轴向上预加应力。
[0032] 图1中示出在空挡位置中的两挡传动装置。第二传动装置级4的太阳轮27在驱 动技术上不与驱动机1联接，因为移动套筒6既不与左离合器齿部23也不与右离合器齿部 42处于齿嵌接。按照有利方式，在该状态中，驱动机1和第一传动装置级3都不处于与两个