CN103378687A - 用于汽车的驱动设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车的驱动设备（10），具有：至少一个、包括至少一个转子部件（16）的电机（12）；和至少一个传动装置（24），该传动装置能通过转子部件（16）由电机（12）驱动且其至少部分地布置在通过转子部件（16）在径向方向上划定边界的容纳区域（70）中，其中，转子部件（16）的、至少部分地为容纳区域划定边界的且基本上为套管状的转子支架（20）设计为一体式。

Description

用于汽车的驱动设备

技术领域

本发明涉及一种用于汽车的驱动设备。

背景技术

由普遍的现有技术中以及由汽车的、特别是轿车的批量生产中已知了用于汽车的驱动设备。这种驱动设备包括至少一个动力装置，借助于该动力装置可驱动汽车。该动力装置例如是内燃机或电动机。

此外，驱动设备可以包括传动装置，借助于该传动装置可传递和/或转换由动力装置提供的转矩。通过传动装置驱动汽车的车轮。

已经表明，传统的驱动设备具有非常高的结构空间需求，由此会导致包装问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于汽车的驱动设备，该驱动设备具有特别低的结构空间需求。

该目的通过具有权利要求1所述的特征的用于汽车的驱动设备实现。在其余的权利要求中给出本发明的具有合适且重要的改进的有利的设计方案。

根据本发明的用于汽车的、特别是轿车的驱动设备包括至少一个、具有至少一个转子部件的电机。该驱动设备也包括至少一个传动装置，该传动装置能通过转子部件由电机驱动。换句话说，电机例如在发动机运行方式中可以提供转矩，该转矩通过转子部件引导至传动装置中以用于转换和/或传递所提供的转矩。

通过转子部件在径向方向上为容纳区域划定边界，传动装置至少部分地布置在该容纳区域中。因此传动装置至少部分地集成在转子部件中，由此驱动设备特别在电机的轴向方向上具有特别低的结构空间需求。通过将传动装置布置在容纳区域中且在轴向方向上并未连接在转子部件上或电机上，可以避免由于传动装置在轴向方向上在转子部件旁边的布置而会产生的轴向的结构空间损失。

此外，实现了对力流和/或转矩流从转子部件通过传动装置至汽车的被驱动的车轮的特别有利的引导，因为力和/或力矩可以直接特别至少基本上从转子部件的中心开始被朝着电机的相应的轴向侧面引导且例如不必首先被朝着轴向侧面且随后朝着另一个轴向侧面引导。

转子部件包括转子支架，通过该转子支架至少部分地为容纳区域划定边界且转子支架基本上设计为套管状且设计为一体式。由于转子支架的一件式设计可以避免用于连接多个转子支架部件的耗费结构空间的连接位置。例如，这种连接位置是连接法兰，该连接法兰在驱动设备中没有设置且不是必要的。这样使转子支架的且进而使驱动设备的径向结构空间需求保持为特别低。

此外，转子支架由于其套管状的设计而具有薄壁的且金丝编织的结构，这同样导致低的结构空间需求以及驱动设备的小的重量。

转子支架的这种设计方案的另一个优点在于，在制造方法的范畴中，可以至少基本上在没有材料损失的情况下制造转子支架。相应地设计的转子支架可以用在电机的各种设计方案中。例如，电机设计为同步电机、例如永久磁铁励磁的电机，或者设计为异步电机。

例如，电机的转子部件包括至少一个所谓的转子有源部件（Rotoraktivteil），转子有源部件保持在转子支架上。转子有源部件理解为电机的转子，也就是说电动机或发电机的转子。此外，概念转子有源部件例如也包括直线电动机的次级部件。例如，对转子有源部件来说一般普遍的是，转子有源部件可通过钢片的堆叠形成。转子有源部件在此用于引导电机的磁通量且例如包括钢片板叠以及线圈。可替换地，为此也可以设想软磁性材料，例如该软磁性材料可以像塑料一样喷射，或者可以设想不具有铁芯的空心线圈。

电机在发动机运行方式中可提供转矩，该转矩通过转子支架引导至传动装置中。此外可以设计为，电机可在发电机运行方式中驱动，从而由汽车的被驱动的车轮提供的转矩可通过传动装置引导至电机中。由此电机在发电机运行方式中可以将机械能至少部分地转换为电能并因此例如为电存储装置充电和/或为至少一个另外的电负载供电。

转子支架的套管状的和特别是薄壁的设计也是有利地，因为由此在其内部有特别大的结构空间供使用，以便在其中在容纳区域中布置传动装置。

在本发明的一个特别有利的实施方式中，转子支架通过冲挤工艺制造。冲挤工艺能实现转子支架的时间有利且成本有利的制造以及转子支架的特别小的壁厚。转子支架也可以通过其它方式制造，必要时例如在管件中通过烟火技术变型方式借助于具有***的引爆装置制造。

在本发明的另一个有利的设计方案中，转子部件和传动装置至少部分地相对彼此共轴布置。换句话说，传动装置的可旋转的传动部件的至少一部分与转子部件共轴布置。因此，传动装置和转子部件特别结构空间有利地布置，这导致了驱动设备的低的结构空间需求。

在本发明的另一个有利的设计方案中，传动装置包括差动机构。通过该差动机构可以特别有利地驱动汽车的车轮，因为差动机构允许车轮之间的转速差以及进而允许与车轮耦合的驱动轴之间的转速差，该驱动轴与差动机构耦合，同时不出现驱动设备的张力。对这种转速差来说例如出现在汽车的转弯行驶中，其中转弯外侧的车轮比转弯内侧的车轮转速快。

在本发明的另一个有利的实施方式中，传动装置包括至少一个传动级，该传动级能由电机驱动。换句话说，由电机提供的转矩通过转子支架引导至传动级中。在此，差动机构能通过传动级和转子部件由电机驱动。这表示，传动级和差动机构相对彼此串联地（成一列）连接。通过这种布置能展现特别有利的传动比，从而可借助于驱动设备特别有利地驱动汽车。

在此，传动级和差动机构至少部分地、特别是完全地布置在容纳区域中。因此驱动设备具有非常低的结构空间需求。对低的结构空间需求有利也在于，转子部件、传动级相对彼此共轴布置。

在本发明的另一个有利的实施方式中，为了实现传动装置的有利的传动比而设计为，传动装置包括多个传动级，该传动级都至少部分地、特别是完全地布置在容纳区域中。

如果传动装置包括多个传动级且设有差动机构，则差动机构有利地能通过相对彼此串联连接的传动级中的最后一个传动级驱动，其中，差动机构相对于传动级串联连接或布置。由电机通过其转子部件和特别是其转子支架提供的转矩由此也可以特别有利地传递和转换。

已表明为特别有利的是，传动级中的第一个传动级是第一行星齿轮传动装置，且传动级中的第二个传动级是第二行星齿轮传动装置。在此，第二行星齿轮传动装置能由第一行星齿轮传动装置驱动。差动机构能通过第二行星齿轮传动装置驱动。这表示，由电机提供的转矩首先通过转子支架被引导至第一行星齿轮传动装置中。随后转矩被从第一行星齿轮传动装置输出并被引导至第二行星齿轮传动装置中，因此转矩从第二行星齿轮传动装置输出并被引导至差动机构中。

随后，转矩特别通过相应的、与差动机构耦合的驱动轴被引导至汽车的车轮。行星齿轮传动装置和差动机构的这种连接实现了特别有利的传动比。同时可以保持驱动设备的特别低的结构空间需求。

如果转子部件的转子支架与第一行星齿轮传动装置的第一太阳轮连接，则实现行星齿轮传动装置和差动机构的特别有利的连接。此外，第一行星齿轮传动装置的第一行星齿轮架与第二行星齿轮传动装置的第二太阳轮连接。此外，第二行星齿轮传动装置的第二行星齿轮架与差动机构连接。因此，转子支架起到电机的输出部件的作用，通过输出部件来输出电机的转矩。第一太阳轮起到第一行星齿轮传动装置的引入部件的作用，通过该引入部件把转矩引导至第一行星齿轮传动装置中。第一行星齿轮传动装置的第一行星齿轮架展现为第一行星齿轮传动装置的输出部件，通过输出部件把第一行星齿轮传动装置的转矩输出并引导至第二行星齿轮传动装置。第二行星齿轮传动装置的第二太阳轮是配属于第二行星齿轮传动装置的引入部件，而第二行星齿轮架是第二行星齿轮传动装置的输出部件。

由对优选实施例的如下描述以及根据附图得到本发明的其它优点、特征和细节。在不脱离本发明的范畴的情况下，前述在说明中提到的特征和特征组合以及下文在附图描述中提到的和/或仅在附图中示出的特征和特征组合部件能以相应的给出的组合的方式使用，而且还能以其它组合或单独地使用。

附图说明

附图示出：

图1是用于例如设计为混合动力车或电动车的汽车的驱动设备的示意性纵向剖视图，该驱动设备具有包括转子部件的电机，具有两个传动级的传动装置集成在转子部件中，该传动装置具有串联地连接在传动级之后的差动机构；以及

图2是根据图1的驱动设备的转子部件的另一个实施方式的示意性和透视性纵向剖视图。

具体实施方式

图1示出用于汽车的驱动设备10，该汽车例如设计为轿车。汽车也可以设计为特别具有增程发动机（Range-Extender）的混合动力车或电动车。

驱动设备10包括电机12，该电机具有非常示意性地示出的定子14以及具有非常示意性地示出的转子部件16。转子部件16包括具有磁路的所谓的转子有源部件18，该磁路由线圈和/或磁体组成，以及转子部件包括转子支架20，转子有源部件18固定在转子支架上。转子部件16可围绕旋转轴线22旋转。

此外，驱动设备10包括传动装置24，该传动装置包括作为第一传动级的第一行星齿轮传动装置26以及作为第二传动级的第二行星齿轮传动装置28。然而，在此要注意，至少一个传动级也可以具有其它实施方式。

第一行星齿轮传动装置26包括可围绕旋转轴线22旋转且与转子支架20耦合的第一太阳轮30。这表示，例如在发动机运行方式中由电机12提供的转矩通过转子支架20引导至第一太阳轮30中，从而第一太阳轮30由转子支架20驱动。

第一行星齿轮传动装置26包括多个第一行星齿轮部件32，第一行星齿轮部件通过相应的齿部与第一太阳轮30啮合。

第一行星齿轮部件32围绕相应的旋转轴线36可旋转地支承在相应的第一行星齿轮销34上以及通过第一行星齿轮销34支承在第一行星齿轮传动装置26的第一行星齿轮架38上。第一行星齿轮部件32也可以围绕旋转轴线22旋转。

此外，第一行星齿轮传动装置26包括第一固定的内齿轮40，该内齿轮集成在传动装置24的传动装置壳体42中。这表示，传动装置壳体42和第一内齿轮40彼此设计为一体，其中第一内齿轮40在驱动设备10的工作中不围绕旋转轴线22旋转。在此，第一行星齿轮部件32通过相应的齿部与第一内齿轮40啮合。

然而，必要时同样也可以设想旋转的内齿轮。此外，转子支架20可以直接地支承在内齿轮外直径上，例如借助于滑动轴承，像在涡轮增压器中或者借助于滚针轴承。

第二行星齿轮传动装置28包括可围绕旋转轴线22旋转且与第一行星齿轮架38耦合或连接的第二太阳轮44。由此，第二太阳轮44在驱动设备10的工作中通过与第一行星齿轮架38驱动。第二行星齿轮传动装置28也包括多个第二行星齿轮部件46，该第二行星齿轮部件通过相应的齿部与第二太阳轮44啮合。

第二行星齿轮部件46围绕相应的旋转轴线50可旋转地支承在相应的第二行星齿轮销48上以及也可以围绕旋转轴线22旋转。

第二行星齿轮传动装置28包括固定的第二内齿轮52，该内齿轮通过相应的齿部与第二行星齿轮部件46啮合并同样集成在传动装置壳体42中。必要时同样也可以设想旋转的第二内齿轮52。此外，转子支架20可以直接地支承在内齿轮外直径上，例如借助于滑动轴承，像在涡轮增压器中或者借助于滚针轴承。

第二行星齿轮部件46通过其第二行星齿轮销48支承在或安置在第二行星齿轮架54上。

此外，传动装置24包括具有所谓的差动器壳58的差动机构56。差动机构56也包括多个平衡轮60，该平衡轮通过相应的平衡螺栓62围绕旋转轴线65可旋转地支承在差动器壳58上。

此外，差动机构56包括轴轮64，该轴轮通过相应的齿部与驱动轴66抗扭地连接。

驱动轴66具有相应的连接件68，汽车的被驱动的车轮通过该连接件可与驱动轴66抗扭地连接。

像从图1中可看出的，差动机构56设计为锥齿轮差动结构，其中，平衡轮60和轴轮64设计为锥齿轮并通过相应的齿部彼此啮合。差动机构56例如包括四个平衡轮60。

像从图1中还可看出的，传动装置24并未大致轴向地以法兰连接在转子部件16上，而是与此相反地集成在转子部件16中。

为此，转子部件16在径向方向上为容纳区域70划定边界，在该容纳区域中容纳了具有差动机构56的两级式传动装置24。在此可以设计为，虽然差动机构56和/或第一行星齿轮传动装置26在轴向方向上从转子有源部件18中突出；然而差动机构56和第一行星齿轮传动装置26都不在轴向方向上从转子支架20中突出，从而行星齿轮传动装置26，28和差动机构56完全容纳在容纳区域70中并在径向方向上完全通过转子部件16、特别是转子支架20包围和覆盖。

然而，在转子长度/直径/转速/转矩的其它比例的情况下，可以避免差动机构56和/或第一行星齿轮传动装置26在轴向方向上从转子有源部件18上突出。

由此避免了在轴向方向上的结构空间损失，因为差动机构56和行星齿轮传动装置26，28都不在轴向方向上以法兰连接在转子部件16上。此外，像在图1中通过走向72指示的，由电机12在其发动机运行方式中通过其转子部件16提供的转矩至少基本上由转子部件16的轴向中心在两个驱动轴66上至少基本上理想地和直接地分布。

走向72描述了由电机12在其发动机运行方式中通过其转子部件16和特别是其转子支架20通过行星齿轮传动装置26，28和差动机构56至驱动轴66的力流和/转矩流的特征。在此，转子部件16、行星齿轮传动装置26，28和差动机构56相关于力流和/或转矩流（走向72）彼此串联连接。

第一太阳轮30用作第一行星齿轮传动装置26的第一输入部件，因为通过第一太阳轮30将转矩引导至第一行星齿轮传动装置26中。

第一行星齿轮架38用作第一行星齿轮传动装置26的第一输出部件，因为通过第一行星齿轮架将转矩从第一行星齿轮传动装置26导出。

与第一行星齿轮架38连接的第二太阳轮44用作第二行星齿轮传动装置28的第二输入部件，而第二行星齿轮传动装置28的第二行星齿轮架54用作第二行星齿轮传动装置28的第二输出部件且与差动机构56、特别是其差动器壳58连接。换句话说，差动机构56的差动器壳58通过第二行星齿轮架54驱动，从而通过差动器壳58使得平衡轮60、且通过它们使得轴轮64围绕旋转轴线22旋转。因此，驱动轴66被驱动，从而驱动轴也围绕旋转轴线22旋转。

为了支承转子部件16，设有滚动轴承43，45。此外，设有用于支承差动器壳58的另一个滚动轴承47。借助于滚动轴承49，51支承了驱动轴66。

通过齿轮传动装置26，28和差动机构56集成在转子部件16中以及作为齿轮传动装置26，28的传动级的相应的设计，驱动设备10具有特别低的结构空间需求并且实现了由电机12提供的转矩朝着驱动轴66的有效且高效的传递和转换。

图2示出电机12的转子部件16的另一个实施方式。像从图2可看到的，非常示意性地示出的转子有源部件18保持在转子支架20上。

此外可以看出，转子支架20基本上设计为套管状且设计为一体式。换句话说，转子支架设计为一件式且基本上为薄壁的管件。

为了展现转子支架20的特别成本有利的以及薄壁的制造，该转子支架借助于冲挤工艺制造。由于转子支架20的这种相应的设计方案，可以避免用于连接多个转子支架部件的连接位置。这导致了特别是在转子支架20的轴向方向上且进而在驱动设备10的轴向方向上的特别低的结构空间需求。特别可以避免用于连接多个转子支架部件的径向伸出的连接法兰。

因此，转子支架20具有金丝编织式的结构以及小的重量且可以在没有材料损失的情况下制造。在此，转子支架可以与电机12的工作原理无关地应用。换句话说，电机12例如可以设计为同步电机、特别是永久磁铁励磁的电机，设计为异步电机或者设计为其它形式的电机。

Claims (9)

1.一种用于汽车的驱动设备(10)，具有:至少一个、包括至少一个转子部件(16)的电机(12);和至少一个传动装置(24)，所述传动装置能通过所述转子部件(16)由所述电机(12)驱动且所述传动装置至少部分地布置在通过所述转子部件(16)在径向方向上划定边界的容纳区域(70)中，其中，所述转子部件(16)的、至少部分地为容纳区域(70)划定边界的且基本上为套管状的转子支架(20)设计为一体式。

2.根据权利要求1所述的驱动设备(10)，其特征在于，所述转子支架(20)通过冲挤工艺制造。

3.根据权利要求1或2所述的驱动设备(10)，其特征在于，所述转子部件(16)和所述传动装置(24)至少部分地相对彼此共轴布置。

4.根据前述权利要求中任一项所述的驱动设备(10)，其特征在于，所述传动装置(24)包括差动机构(56)。

5.根据权利要求4所述的驱动设备(10)，其特征在于，所述传动装置(24)包括至少一个传动级(26)，所述传动级能由所述电机(12)驱动，其中，所述差动机构(56)能通过所述传动级(26)和所述转子部件(16)由所述电机(12)驱动。

6.根据前述权利要求中任一项所述的驱动设备(10)，其特征在于，所述传动装置(24)包括多个传动级(26，28)，所述传动级都至少部分地、特别是完全地布置在所述容纳区域(70)中。

7.根据权利要求5和6所述的驱动设备(10)，其特征在于，所述羌动机构(56)能通过相对彼此串联连接的所述传动级(26，28)中的最后一个传动级驱动。

8.根据权利要求7或根据引用权利要求5的权利要求6所述的驱动设备(10)，其特征在于，所述传动级(26，28)中的第一传动级是第一行星齿轮传动装置(26)，而所述传动级(26，28)中的第二传动级是第二行星齿轮传动装置(28)，所述第二行星齿轮传动装置能由所述第一行星齿轮传动装置(26)驱动，且所述差动机构(56)能通过所述第二行星齿轮传动装置驱动。

9.根据权利要求8所述的驱动设备(10)，其特征在于，所述转子部件(16)的所述转子支架(20)与所述第一行星齿轮传动装置(26)的第一太阳轮(30)连接，其中，所述第一行星齿轮传动装置(26)的第一行星齿轮架(38)与所述第二行星齿轮传动装置(28)的第二太阳轮(44)连接，且其中所述第二行星齿轮传动装置(28)的第二行星齿轮架(54)与所述差动机构(56)连接。

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