CN103596787A - 例如用于电动轴的变速装置以及带该变速装置的电动轴 - Google Patents

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Abstract

本发明任务在于建议一种变速装置或电动轴，其相对于已知的解决方案具有改进的运行特性。为此建议，变速装置1具有电动机3、行星齿轮变速器4、轴组件7、8，其中，电动机3具有转子6，其中，行星齿轮变速器4具有至少一个太阳轮9，其中，转子6通过轴组件7、8与太阳轮9抗相对转动地联接，建议了：其中，轴组件7、8具有至少一个补偿接口21，其能够实现转子6和太阳轮9之间的间距改变和/或倾斜。

Description

例如用于电动轴的变速装置以及带该变速装置的电动轴
技术领域
本发明涉及一种变速装置，其具有电动机、行星齿轮变速器、轴组件，其中，电动机具有转子，其中，行星齿轮变速器具有至少一个太阳轮，其中，转子通过轴组件与太阳轮抗相对转动地联接。本发明还涉及具有该变速装置的用于车辆的电动轴。
背景技术
变速装置经常是已知的，它们例如将驱动扭矩从电动机传递至从动件，必要时减速或加速。由于汽车工业的焦点集中在电动驱动，这种变速装置作为用于道路交通车辆驱动概念的部分是有吸引力的。在这种驱动概念中，电动机生成驱动扭矩或叠加扭矩并且通过转子将其输出。往往通过行星齿轮变速器传递至从动件上，行星齿轮变速器在常见结构方式中具有太阳轮，其中，已知的是，转子直接与太阳轮联接，以便将驱动扭矩从电动机导入行星齿轮变速器。
也许构成最近的现有技术的文献EP587389例如公开了一种差速齿轮装置，其具有在输出轴之间的支撑件。例如尤其由图中可见，差速齿轮装置包括中央设置的电动机，电动机通过转子输出其驱动扭矩。转子抗相对转动和抗相对移动地与太阳轴联接，太阳轴又抗相对转动地与太阳轮相连，从而驱动扭矩从电动机通过转子和太阳轴引导至太阳轮并被导入行星齿轮变速器。
发明内容
本发明任务在于建议一种变速装置或电动轴，其相对于已知解决方案具有改进的运行特性。
该任务通过具有权利要求1或3的特征的变速装置以及通过具有权利要求12的特征的电动轴来解决。本发明优选或有利的实施方式由从属权利要求、下述说明以及附图得到。
根据本发明建议一种变速装置，其包括至少一个电动机和至少一个行星齿轮变速器。变速装置尤其可以形成为电动轴，即，形成为为一个模块，其将电动机的驱动扭矩分配至车辆的车轮。替代或补充的是，变速装置可以形成为叠加变速器，其使得两个不同或两个相同电机的驱动扭矩重叠，并提供给从动件。尤其是所述变速装置适用于和/或形成为，给用于道路交通的车辆提供驱动扭矩。
行星齿轮变速器优选形成为圆柱齿轮行星齿轮变速器，尤其优选形成为圆柱齿轮差速器，其将电动机驱动扭矩以及必要时另一电动机扭矩传递至两个从动轴上。
行星齿轮变速器包括至少一个太阳轮，其形成为，将电动机驱动扭矩导入行星齿轮变速器。太阳轮和转子之间的联接通过轴组件获得，从而转子通过轴组件与太阳轮抗相对转动地联接。尤其是转子和太阳轮与轴组件同轴设置。
在本发明范围内建议，轴组件具有至少一个补偿接口，所述补偿接口形成为，能够实现转子和太阳轮之间的间距改变。当由于制造公差导致转子和太阳轮之间的间距变化时，例如可以在安装变速装置时利用转子和太阳轮之间的这种间距公差。
在运行时补偿接口也可以带来优点，这是因为基于驱动扭矩的传递和太阳轮的齿接合可以行星齿轮变速器中产生张力，这些张力迄今已从太阳轮通过轴组件作为轴向力传递至转子。通过补偿接口现在不再传递这种轴向力，这是因为补偿接口可以改变转子和太阳轮之间的间距。
因而本发明方法的优点基于变速装置内的被分开的扭矩流和力流。通过轴组件仅导入扭矩，尤其是驱动扭矩。相反，形成的轴向力没有通过补偿接口从太阳轮传递至转子或沿相反方向传递。
由于不能传递轴向力，补偿接口因而导致对于制造和安装公差的不敏感性，因而给电动机的通常高转速的转子轴承减负，并提高其使用寿命，通过降低变速装置中的摩擦改进效率，必要时减少噪音，另外还会降低成本，这是因为不需要极为紧凑的制造公差和安装公差。
本发明的一个可行具体实施方式，轴组件形成为，能够如此实现转子和太阳轮之间的轴向推移和/或轴向运动，即，在转子和太阳轮之间不传递或仅衰减地传递轴向力。轴向推移或运动也可以基于转子和/或太阳轮的倾斜或张力生成。
本发明改进方式或另一主题涉及具有权利要求3的特征的变速装置，其引用权利要求1的前序部分或前述权利要求。
根据该主题，轴组件包括转子轴和太阳轴，它们通过一个或多个补偿接口彼此抗相对转动地联接，其中，转子轴和太阳轴在补偿接口处形成为彼此沿轴向能够运动、能够移动和/或能够推移。
在该实施方式中，本发明考虑可行的结构变形，其中，补偿接口形成为转子轴和太阳轴之间的力学接口。然而本发明不局限于最常见的特征形式，这是因为这种补偿接口替代或补充地也可以设置在太阳轴和太阳轮之间或转子轴和转子之间。
通过根据权利要求3的优选实施方式实现，转子轴和太阳轴沿轴向不可张紧和/或彼此留有间隙，以这种方式通过轴组件将转子和太阳轮沿轴向解除联接。
在本发明可行结构实施方式中规定，转子轴和太阳轴在轴向上在补偿接口处能够优选可伸缩地沿轴向彼此移动超过1mm，优选超过3mm，尤其是超过5mm。这种推移和补偿路径足以补偿转子和太阳轮之间的由制造或安装导致的公差以及由负荷导致的位置变化。
在本发明一个特别优选的实施方式中，太阳轴抗相对转动且抗相对移动地与太阳轮联接。太阳轴和太阳轮在该设计方案中形成为一体式的并且形成能够简单安装结构单元。
此外优选是，转子轴和/或转子相对于变速装置的壳体和/或电动机的壳体抗相对推移地和/或沿轴向预张紧地容纳在轴承中。太阳轮和转子轴或者说转子之间的可能公差可以通过补偿接口补偿。
尤其优选的是，转子轴或者说转子的轴承具有至少两个轴承装置，它们例如形成为球轴承并且彼此保持间隔地以O形结构（Konfiguration）或X形结构设置。尤其优选的是作为O形结构的实施方式，使用O形结构是特别有利的，这是因为确保了，轴向力不再能够通过轴组件或者说转子轴导入轴承装置。
在本发明一个可行结构设计方案中，太阳轮具有楔齿，以便与行星齿轮变速器的行星齿轮啮合。所述楔齿在一侧尤其有利于传递或导入驱动扭矩，然而这种楔齿尤其当被形成为斜齿时通常会导致太阳轮张紧。然而这种张紧通过新实现的补偿接口不会传递至转子或者说转子轴，从而通过补偿接口弥补楔齿的该困难之处。
在本发明一个特别优选的结构实现方式中，补偿接口基于形状配合的、优选为可伸缩的连接，该连接形成用于传递扭矩并且尤其形成为插接齿、楔齿和/或多边形齿。
特别优选的是，补偿接口在轴向上观察设在两个轴承装置之间和/或至少在径向上与电动机和/或转子重叠。
通过补偿接口在电动机或者说转子轴方向上的非对称定位和推移，太阳轴形成为长形部件并且具有套筒部分，套筒部分尤其有利地实现为薄壁式，从而除了基于太阳轴的弹性在补偿接口中得到轴向自由度之外，还能够沿径向补偿电动机和行星齿轮变速器之间的同轴度误差。特别优选的是，太阳轴不受支撑和/或不受支承和/或悬空地在太阳轮和补偿接口之间形成。
在本发明一个优选结构实施方式中，太阳轮沿轴向通过运动的或通过固定的组件支撑在变速装置和/或电动机的一个壳体或所述壳体上。利用这种支撑实现了，将无法再通过轴组件导出的轴向力，现在通过其他力路径传导至壳体。轴向支撑例如在中间装有轴向滚动轴承情况下实现，该轴向滚动轴承沿轴向支撑在壳体固定的区域上或壳体可固定的区域上。在某些实施方式中，太阳轮可以沿轴向通过第一滚动轴承支撑在运动组件上，例如在内齿轮上，之后通过轴向滚动轴承支撑在壳体固定的或可固定的区域上。
本发明另一主题涉及用于车辆的电动轴，根据本发明其具有根据前述权利要求之一所述的或者如前面所述变速装置。
附图说明
本发明其他特征、优点和效果由本发明优选实施例的如下说明得到。附图中：
图1是作为本发明第一实施例的电动轴的示意性纵剖图；
图2是根据图1的细节放大图用以说明扭矩流和轴向力流。
具体实施方式
图1以示意性纵剖图示出电动轴1作为本发明一个实施例。电动轴1包括两个形成为半轴的从动件2a、2b，从动件2a、2b将由电动机3生成的驱动扭矩传递至车轮。此外，电动轴1还包括行星齿轮变速器4，行星齿轮变速器4生成由电动机3生成的驱动扭矩的转换，尤其是增速或减速，并将驱动扭矩通过差速器部分5导入从动件2a、b。电动机3、从动件2a、b、行星齿轮变速器4和和差速器部分5彼此同轴设置，从而电动轴1形成为非常紧凑的模块。
从电动机3出发，输出扭矩通过转子6传递至转子轴7，转子轴7抗相对转动地与太阳轴8联接。太阳轴8将驱动扭矩导入第一太阳轮9，第一太阳轮9与行星齿轮变速器4中的行星齿轮啮合。通过行星齿轮变速器4将驱动扭矩导入差速器部分5，差速器部分5将已转换的驱动扭矩通过第二和第三太阳轮10a、b传递至从动件2a、b。尤其要强调的是，转子轴7、太阳轴8和第一太阳轮9彼此同轴和/或同心地设置。为了完整起见，应注意，行星齿轮变速器4形成为两档变速器，两档变速器可以通过变速叉11和接合轴承12在两种转换状态之间换挡。换档通过促动马达13实施。
为了更准确说明参见图2，图2以相同视图示出电动轴1，然而放大细节，还示出局部图形抑制（unterdrückt）的组件。图2中相同部件仍以相同附图标记标识。
转子轴7通过一个轴承（其包括两个轴承装置14a、b）得到支承。轴承装置14a、b形成为O形结构的两个预张紧的径向推力球轴承，从而转子轴7无间隙地得到支承。转子轴7设在轴承装置14a、b的外圈上，相反，内圈壳体固定地设置。
第一太阳轮9通过球轴承15支撑在行星齿轮变速器4的内齿轮17的支架壁16上。内齿轮17或支架壁16通过滚针推力轴承18支撑在支架19上，支架19在所有方向上与电动轴1的变速箱壳体20相连。
此外，将第一太阳轮9以抗相对转动相连的方式置于太阳轴8上。太阳轮9-太阳轴8结构单元的可行的实施方式涉及单件式的变形方式，太阳轮9和太阳轴8的焊接或这两个部件之间的压配合。太阳轴8具有套筒部分，该套筒部分始于行星齿轮变速器5，延伸直至电动机3下方，尤其延伸直至电动机3中心。由于太阳轴8必须接纳作为半轴的从动件2a、b，所以套筒部分形成为薄壁的。
在电动机3的轴向区域内和/或在轴向上，在电动机3或转子轴7中部设有补偿接口21，太阳轴8通过补偿接口21抗相对转动地与转子轴7联接。补偿接口21转变为形状配合的连接，例如插接齿、楔齿或多边形齿。
因而扭矩流可以根据箭头22从电动机3流过转子轴7、补偿接口21、太阳轴8和第一太阳轮9。
尤其强调的是，太阳轴8和转子轴7在补偿接口21处可彼此沿轴向移动。这种轴向可移动性具有这样的技术效果，即，轴向力不能通过利用太阳轴8和转子轴7构成的轴组件在转子6和第一太阳轮9之间传递。相反，这种轴向力根据箭头23从第一太阳轮9通过球轴承15、支架壁16、滚针推力轴承18传递至壳体20。因而通过转子轴7与太阳轴8形状配合的连接仅引导扭矩。
另外，长的且结构受限的弹性太阳轴8可以实现沿径向平衡电动轴1的电动机3和行星齿轮变速器4之间的同轴度误差。可行的是，由行星齿轮变速器4的斜齿带来的轴向力通过球轴承15首先传导至内齿轮17，之后通过滚针推力轴承18从支架19传导至壳体20。因而除了运行预应力之外，轴承装置14a、b不会承受附加的运行力。此外，第一太阳轮9相对于行星齿轮变速器4的内齿轮17具有精确的定位。
附图标记列表
1  车轴
2a、b 半轴
3  电动机
4  行星齿轮变速器
5  差速器部分
6  转子
7  转子轴
8  太阳轴
9  第一太阳轮
10a、b 第二和第三太阳轮
11 变速叉
12 接合轴承
13 促动马达
14a、b 轴承装置
15 球轴承
16 支架壁
17 内齿轮
18 滚针推力轴承
19 支架
20 壳体
21 补偿接口
22 箭头
23 箭头

Claims (12)

1.一种变速装置（1），其具有电动机（3）、行星齿轮变速器（4）、轴组件（7、8），其中，所述电动机（3）具有转子（6），其中，所述行星齿轮变速器（4）具有至少一个太阳轮（9），其中，所述转子（6）通过所述轴组件（7、8）与所述太阳轮（9）抗相对转动地联接，其特征在于，所述轴组件（7、8）具有至少一个补偿接口（21），所述补偿接口形成为，能够实现所述转子（6）和所述太阳轮（9）之间的间距改变和/或倾斜。
2.根据权利要求1所述的变速装置（1），其特征在于，所述轴组件（7、8）被形成为能够实现所述转子（6）和所述太阳轮（9）之间的轴向移动、倾斜和/或轴向运动，使得在所述转子（6）和所述太阳轮（9）之间不传递或仅衰减地传递轴向力。
3.根据权利要求1或2或根据权利要求1的前序部分所述的变速装置（1），其特征在于，所述轴组件（7、8）包括转子轴（7）和太阳轴（8），它们通过一个或多个补偿接口（21）彼此抗相对转动地联接，其中，所述转子轴（7）和所述太阳轴（8）在所述补偿接口（21）处形成为，彼此沿能够轴向运动、能够活动和/或能够推移。
4.根据权利要求3所述的变速装置（1），其特征在于，所述转子轴（7）和所述太阳轴（8）在轴向上在所述补偿接口（21）处形成为，彼此沿轴向能够移动超过1mm，优选超过3mm，尤其是超过5mm。
5.根据前述权利要求3或4之一所述的变速装置（1），其特征在于，所述太阳轴（7）抗相对转动且抗相对移动地与所述太阳轮（9）联接。
6.根据前述权利要求之一所述的变速装置（1），其特征在于，所述转子轴（7）和/或所述转子（6）相对于所述变速装置（1）的壳体（20）抗相对推移地和/或沿轴向预张紧地容纳在轴承中。
7.根据权利要求6所述的变速装置（1），其特征在于，所述轴承具有至少两个轴承装置（14a、b），它们彼此保持间隔地以O形结构或X形结构设置。
8.根据前述权利要求之一，尤其是权利要求7所述的变速装置（1），其特征在于，所述补偿接口（21）设在两个轴承装置（14a、b）之间的轴向区域中和/或与所述电动机（3）径向重叠。
9.根据前述权利要求之一所述的变速装置（1），其特征在于，所述太阳轴（8）具有套筒部分，所述套筒部分能够沿径向弹性变形或偏转用以补偿所述转子（6）和所述太阳轮（9）之间的同轴度误差。
10.根据前述权利要求之一所述的变速装置（1），其特征在于，所述太阳轮（9）沿轴向通过运动的或通过固定的组件支撑在一个壳体或所述壳体（20）上。
11.根据前述权利要求之一所述的变速装置（1），其特征在于，所述太阳轮（9）通过至少一个滚动轴承（18）在轴向上得到支撑。
12.一种用于车辆的电动轴或混合动力变速器，其特征在于具有根据前述权利要求之一所述的变速装置（1）。
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