电动车的动力总成和电动车的制作方法

本发明涉及一种电动车的动力总成，其具有摩擦锁合的离合器，本发明还涉及一种具有这样的动力总成的电动车。

背景技术：

从现有技术已知电动车。这种电动车具有设置用于使车辆移动的电驱动装置或者电动机并且通常具有牵引用电池，该牵引用电池为驱动装置提供能量。

此外，用于这样的车辆的动力总成在现有技术中是众所周知的。

由于可在车辆中使用的牵引用电池的、受成本和结构空间限制的容量之故，在电动交通中系统效率更为重要，以便能够在电动车中提供大的续驶里程。在这种情况下，这种车辆的动力总成比在具有内燃机和传统动力总成的车辆中更重要。

为了尽可能有效地使用现存容量，使用具有多挡位传动机构的动力总成。电动机通过所述多挡位传动机构能够在尽可能高效的运转点中运行。切换和摩擦锁合地保持挡位(ganghalten)所需的必要能量产生不利影响。

技术实现要素：

因此本发明的目的是：提供一种用于电动车的优化的、能效特别高的动力总成。此外，本发明的目的是：提供一种具有高续驶里程的电动车。

为了实现所述目的，设置有电动车的动力总成，其具有至少一个离合器。该离合器在这种情况下是常闭式离合器，其具有多个锥形摩擦元件，这些锥形摩擦元件在闭合位置中成对地相互紧靠并传递扭矩。常闭式离合器是在基态中闭合的离合器，该离合器为了断开必须被操作。为了将离合器保持在闭合状态中，只须施加小力、特别是不必施加力，由此，动力总成的能效特别高。锥形摩擦元件构成机械式力增强通过该力增强能够减小摩擦面的数量和尺寸。与没有锥形摩擦元件的可比的离合器相比，通过这种方式例如可以使总摩擦面下降80％以上。相应地，不仅离合器的拖曳扭矩降低，而且操作离合器所需的闭合力或者保持力也下降。与没有锥形摩擦元件的可比的离合器相比，例如操作力可下降60％。所述动力总成特别适于电动车，这是因为这种电动车通常只具有少量的行驶挡。由此在行驶期间仅仅较少地在挡位之间切换，使得离合器的闭合时段较长并且是可预见的。因此常闭式离合器的应用导致能效特别高的动力总成，该动力总成能够提高电动车的续驶里程。

优选地，所述离合器包括至少一个弹簧元件，所述弹簧元件将离合器保持在常闭位置中。由于通过弹簧元件实现离合器的闭合状态，所以能够通过这个机械式力增强将保持力保持得低且恒定不变。特别是为了闭合状态可以不需要外能，也就是说，为了将离合器保持闭合，不必耗费能量。因此为移动提供更多的能量，使得车辆的续驶里程得以提高。

摩擦力矩通过以下公式定义：

其中，

mr：摩擦力矩

fs：切换力

μ：摩擦系数

dm：平均摩擦直径

i：摩擦面数量

α：锥角。

由此能够经由摩擦元件的锥角使机械式增力器的传动比变化。

因此有益的是：摩擦元件的锥角小于30°并且优选在3°至15°的范围内，以便将必要的保持力保持得特别低。

可以规定：锥形摩擦元件中的至少一个、特别是全部具有有机的摩擦衬垫，该摩擦衬垫具有特别高的摩擦系数。

作为补充方案或者备选方案可以规定：所述锥形摩擦元件中的至少一个、特别是全部具有金属的摩擦衬垫，该摩擦衬垫特别牢固。

根据一种实施方式，所述离合器是湿式离合器，该离合器磨损特别低并且可以相应地通过油冷却。

根据另一种实施方式，所述动力总成包括传动机构，离合器机械地组装到该传动机构中，以便在不同的运行状态之间切换。

所述传动机构可以是多挡位传动机构，其中，所述离合器设置用于操作至少一个行驶挡。多挡位传动机构具有的优点是：能够提供不同的行驶挡，这些行驶挡与一定行驶状况的不同要求相匹配。通过这种方式能够提高行驶动力以及行驶舒适性。

在一种实施方式中，传动机构具有主行驶挡和至少一个辅助行驶挡，其中，常闭式离合器设置用于操作所述主行驶挡，并且至少一个常开式离合器设置用于操作所述至少一个辅助行驶挡。常开式离合器是在基态中断开的而为了闭合必须被操作的离合器。主行驶挡在此是如下的挡位，在正常或者通常行驶方式中驱动时间中的大部分时间、优选50％以上、特别是80％以上挂入该主行驶挡。这可以根据相应车辆等级的行驶工况变化。在城市车型的情况中，这例如是设置用于底级的(untereren)速度范围内、如在0与60km/h之间的行驶速度的挡位。在行驶工况以长途行驶部分和/或高速公路部分为主的车辆的情况中，主行驶挡例如是设置用于上级的速度范围内如从60km/h起的行驶速度的挡位。通过在常闭式离合器的闭合位置中挂入主行驶挡，可以在这种运行模式中能效非常高地驱动车辆。因为这种运行模式主要用于驱动车辆，所以通过这种方式能够实现特别高地提高车辆续驶里程。

在一种备选的实施方式中，传动机构是单挡位传动机构，其中，借助常闭位置中的离合器将行驶挡保持在挂入的位置中。这种动力总成具有的优点是：它能够构造得特别简单且紧凑，由此它能够经济而重量轻地制造。

常闭式离合器在这种情况下可以设置为用于保护动力总成免受损坏的滑动离合器。

作为补充方案或者备选方案，可以断开电动机的联接，以避免在滑行(segelbetrieb)期间psm(永磁同步机)的拖曳扭矩。

为了实现上述目的，根据本发明还设置有具有根据本发明的动力总成的电动车。由于能效非常高的动力总成之故，这样的车辆具有高续驶里程。

此外，所述目的通过一种电动车得以实现，其具有根据本发明的动力总成，该电动车包括电控系统和电动机。所述电动机和传动机构在此设计为：主行驶挡设置用于最高90km/h、优选最高100km/h、特别是最高110km/h的行驶速度，并且传动机构在较高行驶速度的情况下被切换到辅助行驶挡。能效特别高的运行模式-在该运行模式中挂入主行驶挡–由此既包括市内行驶也包括长途行驶，其通常构成车辆使用的大部分。通过这种方式能够实现特别高的续驶里程。

附图说明

由下面结合附图的说明获得另外的优点和特征。附图中：

图1是根据本发明的电动车的示意图，其具有根据本发明的动力总成，该动力总成包括具有常闭式离合器的传动机构；

图2是图1所示的常闭式离合器在闭合位置中的示意性剖视图；

图3是图1所示的常闭式离合器在断开位置中的示意性剖视图。

具体实施方式

图1示出了电动车10，其具有动力总成12、电控系统14和牵引用电池16，该牵引用电池提供用于驱动车辆10的电能。

动力总成12包括构成车辆10驱动装置的电动机1以及与所述电动机18联接的传动机构20。

传动机构20是双挡位传动机构，其具有常闭式离合器22，该常闭式离合器设置用于主行驶挡，所述传动机构还具有常开式离合器24，该常开式离合器设置用于辅助行驶挡。

当然传动机构20也可以具有仅仅一个挡位或两个以上的挡位。在所有实施方式中通过常闭式离合器22提供主行驶挡，该主行驶挡在单挡位的传动机构中构成唯一的挡位。在多挡位传动机构中，所有另外的挡位经由相应的常开式离合器24得以实现并且构成相应的辅助行驶挡。

在任何情况下，都可以通过逆转电动机18的旋转方向来提供倒车模式(传统说法也称为倒车挡)，因而为此不需要单独的离合器。

作为对主行驶挡以及可能的辅助行驶挡的补充设置有这样的倒车模式。这意味着：“单挡位”或“多挡位”特别是仅仅针对行驶挡，这些行驶挡设置用于沿着前向v驱动车辆10。

下面借助图2和3对常闭式离合器22的构造和工作原理进行说明，该常闭式离合器设置用于将第一轴与第二轴(未示出)传递扭矩地联接并且构成为与共同的旋转轴线r同轴。

根据电动机18的驱动方向，第一轴是驱动轴而第二轴是从动轴或者反过来。

常闭式离合器22是湿式离合器并且包括：外支架26，该外支架具有第一锥形摩擦元件28；以及内支架30，该内支架具有相对保持架32、轴向止挡34和压紧元件36，该压紧元件沿着轴向方向a可滑移地支承。

在一种可选的实施方式中，常闭式离合器22可构成为非湿式的。

所述相对保持架32具有第二锥形摩擦元件38，并且压紧元件36具有第三锥形摩擦元件40。

位于内侧的第一锥形摩擦元件28经由外支架26与第一轴传递扭矩地连接，并且位于外侧的第二和第三锥形摩擦元件38、40经由内支架30与第二轴传递扭矩地连接。

此外，第一锥形摩擦元件28具有位于外侧的第一锥形摩擦面42和相反设置的、位于内侧的第二锥形摩擦面44，这些摩擦面分别通过有机的摩擦衬垫46构成。

作为补充方案或者备选方案，锥形摩擦面42、44可以至少局部通过其它材料构成、特别是通过金属的摩擦衬垫构成。

第二锥形摩擦元件38具有内侧的锥形摩擦面48，而第三锥形摩擦元件40则具有外侧的锥形摩擦面50，这些摩擦面分别通过金属的摩擦衬垫52构成。

作为补充方案或者备选方案，锥形摩擦面48、50可以至少局部通过其它材料构成、特别是通过有机的摩擦衬垫构成。

锥形摩擦元件28、38、40以及锥形摩擦面42、44、48、50具有相同的锥角α(参见图2)并且彼此同轴设置，使得锥形摩擦面42、44、48、50分别成对地在所有点中相对彼此具有相同的间距。这意味着：锥形摩擦面42、44、48、50在轴向横截面中的剖切线段(schnittsstrecke)如在图2和3中示出的那样彼此平行地延伸。

此外，第一锥形摩擦元件28设置在第二锥形摩擦元件38与第三锥形摩擦元件40之间，使得内侧的锥形摩擦面48与第一锥形摩擦面42对置地设置，而外侧的锥形摩擦面50与第二锥形摩擦面44对置地设置。

原则上离合器22可具有任意数量的锥形摩擦元件28、38、40，其锥形摩擦面42、44、48、50分别成对地彼此对置。

锥角α小于30°。作为备选方案，锥角α可以具有0°与90°之间的任意值，然而优选其在3°至15°的范围中，这是因为在这个范围中实现了特别有利的机械式力增强。

常闭式离合器22此外具有弹簧元件54，该弹簧元件沿着轴向方向a设置在轴向止挡34与压紧元件36之间并且沿着轴向方向a为压紧元件36加载弹簧力。

弹簧力f在此大到使得压紧元件36沿着轴向方向a将锥形摩擦元件28、38、40彼此挤压，并且使得分别彼此成对对置的锥形摩擦面42、44、48、50传递扭矩地相互紧靠。

第一轴通过这种方式与第二轴传递扭矩地联接，并且常闭式离合器22由此闭合(参见图2)。

为了将常闭式离合器22调整到断开位置中(参见图3)，反向于轴向方向a为压紧元件36加载大于弹簧力f的操作力b。

由此反向于轴向方向a将压紧元件36压离相对保持架32，使得锥形摩擦元件28、38、40不再被彼此挤压，并且分别成对相互对置的锥形摩擦面42、44、48、50不再传递扭矩地相互紧靠。

第一轴由此不再与第二轴传递扭矩地联接并且常闭式离合器22断开。

常开式离合器24构成为与常闭式离合器22类似，所述常开式离合器24由相应的弹簧元件保持在断开位置中并且能够经由相应的操作力闭合。

当然，作为备选方案可以设置有任意的常开式离合器24、特别是没有锥形摩擦元件。

在这种情况下，动力总成12设计为：车辆10在主行驶挡中、也就是说常闭式离合器22闭合而常开式离合器24断开时的行驶速度最高100km/h，并且控制系统14在较高行驶速度的情况下挂入辅助行驶挡，在该辅助行驶挡中常开式离合器24闭合而常闭式离合器22则断开。

在一种备选的实施方式中，主行驶挡可设置用于其它行驶速度，例如用于最大90km/h或者最大110km/h的行驶速度。

由于弹簧力f大得足以将常闭式离合器22保持在闭合位置中，所以不必为主行驶挡施加外力，因而这个主行驶挡能效特别高。

此外，锥形摩擦元件28、38、40导致机械式力增强，因而为了切换只需要比较小的力。因此能够将弹簧力f进而操作力b保持得小，由此进一步提高能量效率。

通过在常闭式离合器22中经由弹簧元件54建立闭合状态，这个弹簧元件54的预紧同时决定最大可传递的扭矩。通过这种方式，常闭式离合器22构成为滑动离合器，该滑动离合器能够保护常闭式离合器22防止高负荷并且由此免受损伤。

此外可以设置有滑行功能，在该滑行功能中控制系统14在不需要驱动的行驶状况中将离合器22、24断开，使得电动机18断开联接。通过脱离联接避免了车辆10由于电动机18的拖曳扭矩被不必要地减速。

通过这种方式，动力总成12能效特别高并且电动车10具有特别大的续驶里程。

本发明并不局限于所示出的实施方式。特别是一种实施方式的各个特征能够独立于相应实施方式的其它特征被包含在未示出的、另外的根据本发明的实施方式中，也就是说，所描述的特征可自由组合。