CN114174100B - 用于机动车的电驱动单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的电驱动单元，所述电驱动单元具有电驱动装置、连接在所述电驱动装置下游的多级的传动装置(6)，所述传动装置单独地或与电驱动装置共同地设置在驱动壳体(4)中，所述驱动壳体由壳体外壳(11)以及与所述壳体外壳(11)一件式构造的端壁(12)组装而成，所述壳体外壳以其内侧(11a)环形包围所述传动装置(6)。所述端壁在中心设有用于所述传动装置(6)的传动装置输出轴(18)的传动装置开口(17)，为了对所述传动装置的构件进行冷却，将冷却液引导通过所述驱动壳体。为了在充分利用所述电驱动单元的由结构型式决定的特别之处的情况下改进冷却效率，在所述端壁(12)外部上设置有围绕所述传动装置开口(17)设置的环形腔(33)，在所述驱动壳体(4)中构造有冷却剂通道(35)，所述冷却剂通道从所述壳体外壳(11)的内侧(11a)出发引导到所述环形腔(33)中。

Description

用于机动车的电驱动单元
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的电驱动单元，所述电驱动单元具有电驱动装置、连接在所述电驱动装置下游的多级的传动装置，所述传动装置单独或与所述电驱动装置共同地设置在驱动壳体中，所述驱动壳体由壳体外壳以及与所述壳体外壳一件式构造的端壁组装而成，所述壳体外壳以其内侧环形包围所述传动装置，所述端壁在中心设有用于所述传动装置的传动装置输出轴的传动装置开口，为了对所述传动装置的构件进行冷却，将冷却液引导穿过所述驱动壳体。
背景技术
这样的电驱动单元用作车辆的行驶驱动装置。所述电驱动单元用作用于商用车的电驱动轴的组成部分。在车轴的这种结构型式中，在对重量有益地设置在车辆中心附近的电驱动装置下游连接有多级的传动装置。所述传动装置单独地或与电驱动装置共同地设置在驱动壳体中，该驱动壳体可以由基本上柱形的壳体外壳以及与该壳体外壳一件式构造的端壁组装而成。驱动壳体的壳体外壳以其内侧环形包围支承在其中的传动装置元件，并且所述驱动壳体的端壁在中心设有传动装置开口，传动装置输出轴通过该传动装置开口从传动装置引导出来。传动装置输出轴同时是朝相应车轮引导的驱动轴，或者与单独的驱动轴无相对转动地连接。传动装置输出轴或者说驱动轴在电驱动轴的主要管形的轴壳体中转动。轴壳体以其面对传动装置的端部刚性地固定在驱动壳体的端侧上并且在其另一端部上具有轴颈，在该轴颈上可转动地支承有所驱动的车轮。
为了对传动装置元件进行冷却，将冷却液引导通过用作传动装置壳体的驱动壳体，这以环流的形式进行，在该环流中，冷却液尽可能流过传动装置的包括存在的滚动支承件的所有机械负荷的区域，为此，使冷却液在传动装置壳体内部循环。
冷却液在驱动壳体内部的循环在传动装置受到高机械载荷时碰到边界，因为传动装置通常具有非常紧凑的结构型式并且存在较小的备用结构空间，以便将对于再次改进的冷却效率必需的结构组件安置在存在的壳体中。
发明内容
因此，本发明的目的在于，在电驱动单元中在充分利用该电驱动单元的由结构型式决定的特别之处的情况下改进冷却效率，所述电驱动单元的组成部分是驱动壳体以及设置在其中的、被液冷的传动装置。
为了实现所述目的，在文首提及类型的电驱动单元中提出一种环形腔，所述环形腔在所述端壁的外部上围绕所述传动装置开口设置，在所述驱动壳体中构造有冷却剂通道，所述冷却剂通道从所述壳体外壳的内侧出发引导到所述环形腔中。
因此，根据本发明，冷却剂循环***的组成部分是环形腔，该环形腔然而不是设置在驱动壳体的内部中，而是在驱动壳体的端壁的外部上围绕传动装置开口设置。为了使冷却液到达这个环形腔中，在驱动壳体中构造有冷却剂通道，所述冷却剂通道从壳体外壳的内侧出发引导到环形腔中。
环形腔在驱动壳体的端壁的外部上的布置结构是有利的，因为驱动壳体在其内部中提供较小的储备结构空间，并且因为电驱动轴的组成部分由结构型式决定本来就是轴壳体，该轴壳体固定在根据本发明具有环形腔的那个端壁上。
因此，由于电驱动轴的由结构型式决定的特别之处，为冷却液的循环实现环形腔。所述环形腔一部分地由驱动壳体的端壁界定，并且另一部分地通过构造在轴壳体上的环形区域界定。环形腔则不是仅由驱动壳体构造，而是通过由结构型式决定的由驱动壳体和在端侧固定在该驱动壳体上的包围传动装置输出轴的轴壳体构成的组合来构造。
一种设计方案是优选的，在该设计方案中，所述环形腔局部地、即在驱动壳体方面通过所述端壁的外侧中的沟槽构造，并且在该设计方案中，所述轴壳体面对所述驱动壳体地设有凸缘。所述轴壳体的凸缘固定在所述端壁上，并且在所述凸缘上具有环形区域，所述环形区域与构造在所述端壁上的沟槽共同构造所述环形腔，即，界定或者说包围这个环形腔。
所述轴壳体是所述电驱动轴的组成部分并且在其背离所述凸缘的端部上设有用于支承车轮的轴颈。
根据所述驱动单元的一种设计方案，在所述凸缘上设置有冷却剂连接接管，并且冷却剂通道从所述冷却剂连接接管起引导到所述环形腔中，以便对这个环形腔例如以新鲜的冷却剂填充或者在主动的循环冷却的情况下持续地泵入冷却剂。
还优选的是在所述凸缘与所述端壁之间的第一密封件和第二密封件。优选地，所述第一密封件是设置在所述环形腔与中心的传动装置开口之间的环形密封件，并且所述第二密封件是围绕所述环形腔设置的环形密封件。优选地，所述环形密封件放置在朝向所述端壁的外侧敞开的环形槽中，所述环形槽构造在所述端壁中。
根据另一种设计方案，两个密封件沿所述传动装置输出轴的纵向方向沿轴向相对于彼此错开地设置，所述第二密封件是较靠近驱动侧的密封件。
根据另一种设计方案，在所述驱动壳体中设置有另外的冷却剂通道，所述另外的冷却剂通道从所述环形腔起穿过所述端壁引导直到所述环形腔的内侧。因此，冷却剂经由这些另外的冷却剂通道可以离开环形腔并且又流到驱动壳体的内部中。优选地，所述另外的冷却剂通道是孔，所述孔相对于中心轴线设置在比设置有冷却剂通道的直径小的直径上。
制造技术上有利的是：所述另外的冷却剂通道的轴线平行于中心轴线定向。
在对环形腔的有益流过方面有利的是：所述另外的冷却剂通道通到构造为沟槽的环形腔的底部上，并且所述冷却剂通道通到所述环形腔的侧壁中。
还提出：所述轴壳体的凸缘借助于设置在一个共同节圆上的多个螺栓固定在所述驱动壳体的端壁上。优选地，所述节圆的直径大于所述环形腔的最大直径并且优选大于所述第二密封件的直径。
优选地，所述螺栓以其螺纹嵌接到螺纹盲孔中，所述螺纹盲孔构造在所述端壁中。
对于驱动壳体的紧凑结构型式和轴壳体在其中的固定有利的是：所述冷却剂通道在如下周向区段上引导到所述环形腔中，在所述周向区段上在所述端壁中没有构造螺纹盲孔。
还提出：所述端壁和所述凸缘通过构造在其上的并且处于相互接触中的定心面沿轴向相对于彼此定向。
优选地，所述定心面设置在比所述环形腔的最小直径小的并且比所述第一密封件的直径大的直径上。
附图说明
用于商用车的电驱动轴的其他优点和细节由以下描述对在附图中描绘的实施例的描述获得。详细示出：
图1示出用于商用车的电驱动轴的零件的透视图，即结构型式为二级行星齿轮传动装置的多级传动装置、容纳该传动装置的驱动壳体的部分剖视图以及在端侧能固定到驱动壳体上的轴壳体，为了一目了然分开地示出所提及的组成部分；
图2示出驱动壳体的沿在图1中描绘的观察方向II的端侧视图；
图3示出电驱动轴的一个半部的沿在图2中以“III-III”标记的、错开的剖切面的纵剖视图；
图4示出图3的局部放大图。
具体实施方式
图3以部分纵剖视图示出，该部分纵剖视图在这里用作概览图，该概览图示出用于机动车的电驱动轴的一个半部。驱动轴的所示出的半部用于能转动地支承在轴颈1上的、在图3中在左边缘上用虚线示出的车轮2的驱动装置。驱动轴的同样设计的第二半部对称地处于在图3中画出的车辆中心平面M的另一侧上并且承载另一车辆侧的相应车轮。电驱动轴整体是从一个车辆侧直到另一车辆侧上连贯的刚性轴。
为每个车辆侧并且因此为了驱动相应的车轮2在车辆中心平面M附近设置有电驱动装置5、特别是电动马达。在每个电动马达下游靠近车辆外部分别连接有传动装置6、在这里为二级行星齿轮传动装置的结构型式。
电驱动单元的两个电驱动装置5和两个传动装置6处于一个驱动壳体4中，该驱动壳体可以是一件式的或多件式的。在这里描述的实施方式中，驱动壳体4包括三个部分或者说区段，两个电驱动装置5处于一个共同的驱动壳体部分中，并且两个传动装置6中的每个传动装置处于另一个自身的驱动壳体部分中。备选地，对于每个车辆侧，电驱动装置5和其传动装置6可以共同地设置在一个共同的驱动壳体4中。
驱动壳体4同时是驱动单元的传动装置壳体并且由基本上柱形的壳体外壳11以及与该壳体外壳11一件式构造的端壁12组装而成，所述壳体外壳以其内侧11a环形包围传动装置6的传动装置元件。端壁12大部分是封闭的，然而在其中心中留出传动装置开口17，传动装置6的在中心转动轴线A上旋转的传动装置输出轴18引导穿过该传动装置开口。
传动装置输出轴18可以优选经由楔形齿部与驱动轴无相对转动地连接，该驱动轴引导到车轮2并且驱动该车轮。与传动装置输出轴18不同，驱动轴没有在图中示出。所述驱动轴在驱动单元的管形的轴壳体15中旋转，该轴壳体在中心轴线A上延伸。轴壳体15固定在驱动壳体4的端侧上。
驱动单元的轴壳体15在其车辆外部的端部上设有轴颈1。此外，在轴壳体15上固定有车辆制动器的制动器支架、优选盘式制动器的制动器支架。同样地，在轴壳体15上固定有车轴的纵拉杆并且必要时固定有横拉杆。
为了将轴壳体15固定在驱动壳体4上，轴壳体15在其车辆内部的端部上设有径向加宽的凸缘16。凸缘16借助于多个螺栓19刚性地螺纹连接到驱动壳体4的端壁12上。螺栓19以其螺栓头支撑在凸缘16上并且以其螺纹嵌接到螺纹盲孔20中，所述螺纹盲孔构造在端壁12中。
驱动壳体部分的连接、即一方面容纳电驱动装置5的驱动壳体部分和另一方面容纳传动装置6的驱动壳体部分的连接也借助于螺纹连接件29进行，为此，这些驱动壳体部分的相应端部设计为凸缘，所述凸缘经由螺纹连接件29牢固地并且液密地相互连接。如果在下面一般述及到驱动壳体4，那么因此分别意味着具有传动装置6和优选二级行星齿轮传动装置的那个驱动壳体部分。
驱动壳体不仅具有壳体功能，而且本身也是行星齿轮传动装置的组成部分，其方式是，根据图1，壳体外壳11的内侧11a具有第一传动级的围绕转动轴线A设置的斜齿部17a，并且沿轴向错开地具有第二传动级的围绕转动轴线A设置的斜齿部17b。对斜齿部17b的齿的定向或者说斜置与第一斜齿部17a的齿相反。
利用在壳体外壳11的内部上构造的斜齿部17a、17b，行星齿轮传动装置的两个传动级的行星齿轮啮合。所述行星齿轮传动装置的剩余的传动装置元件设置在传动装置支架17c中，该传动装置支架能在轴线A上转动，该传动装置支架按照预装配的结构单元的型式嵌入到驱动壳体4中。
传动装置6是行星齿轮传动装置的结构型式。行星齿轮传动装置的行星齿轮和空心轮具有齿倾角，该齿倾角对冷却剂产生远离端壁12指向的叶片作用，并且在被动的池冷却的情况下对冷却剂产生朝向端壁12的叶片作用。
传动装置支架17c的中心部分是在轴线A上转动的传动装置输出轴18，该传动装置输出轴从驱动壳体4的同样设置在中心的传动装置开口17伸出并且延伸进入到轴壳体15中。
对传动装置6及其部件：负荷重的齿、小齿轮和轴承的冷却在主动的循环冷却的情况下借助于通过外部的泵循环的冷却液进行。泵将液体从驱动壳体4抽出、将所述液体引导通过外部的热交换器并且然后将所述冷却液输送到连接接管21，冷却液经由该连接接管在短路径上进入到环形腔33中并且由此返回到环流中。连接接管21处于轴壳体15的凸缘16上。
反之，在被动的池冷却的情况下，液体仅在驱动壳体4的包括环形腔33的内部循环，而省去外部的泵。
与循环的型式无关，冷却液优选是传动装置油，从而液体不仅润滑传动装置元件、而且承担排热。
由于作为行星齿轮传动装置的结构型式，冷却和润滑液由于离心力而从行星齿轮向外被甩到斜齿部17a、17b上。因此，冷却液积聚在壳体外壳11的内侧11a上。下面详细描述的措施用于：将如此积聚在壳体外壳11的内侧11a上的液体运输回到传动装置6的中心区域中以及运输到滚动轴承的区域中、例如运输到传动装置输出轴18的滚动轴承31。
为了改进冷却剂运输和冷却效率，在端壁12的外部上设置有以完整的环的设计包围中心转动轴线A和传动装置开口17的环形腔33，出于进一步循环的目的，冷却剂可以积聚在该环形腔中。同时，在驱动壳体的壳体外壳11与端壁12之间的过渡区域中构造有多个冷却剂通道35，所述冷却剂通道从壳体外壳11的内侧11a出发引导到环形腔33中。因此，在内部积聚在壳体外壳11的上的并且特别是积聚在斜齿部17a、17b上的液体在第一个步骤中通过冷却剂通道35到达环形腔33中，该环形腔由此构成用于冷却液的收集器。
环形腔需要空间，该空间在设计得非常紧凑的驱动壳体4中不提供。因此，环形腔33处于驱动壳体4的面对车轮2的端侧的外部上。主要是环形腔33不是仅通过驱动壳体4本身构成，而是另一部分通过轴壳体15构成。这通过以下方式实现，即，环形腔33一部分通过构造在端壁12的外侧中的环形沟槽构成，并且另一部分通过在凸缘16的面对端侧12的端侧上的环形区域构成。凸缘16的端侧上的环形区域与构造在端壁12中的沟槽共同地构成环形腔33，使得不仅传动装置的构件参与冷却剂引导和循环，而且驱动单元的其他构件、即轴壳体15的设计为圆盘的凸缘16也参与冷却剂引导和循环。
以这种方式在充分利用电驱动单元的由结构型式决定的特别之处的情况下实现对冷却剂的循环和冷却效率的改进，因为轴壳体15也是这个驱动单元的组成部分。
为了能够将环形腔33用作收集器，存在多个所提及的冷却剂通道35，所述冷却剂通道35优选均匀分布地设置在圆形的驱动壳体4的圆周上。
积聚在环形腔33中的冷却液经由另外的冷却剂通道41返回到驱动壳体4的内部中。所述另外的冷却剂通道41同样存在多个并且均匀分布在圆形驱动壳体4的圆周上地设置。所述另外的冷却剂通道从环形腔33起引导穿过端壁12并且分别引导到端壁12的内侧12a上。
在这里描述的实施例中，所述另外的冷却剂通道41分别是通孔，所述通孔平行于传动装置输出轴18的转动轴线A地延伸。所述另外的冷却剂通道41相对于转动轴线A设置在比设置有冷却剂通道35的直径小的直径上。
为了将积聚在内侧11a的区域中的冷却介质运输到环形腔33中，冷却剂通道35在相对于驱动单元的中心轴线A倾斜的情况下延伸。每个冷却剂通道35向驱动壳体4的内部中的通入口沿径向处于比每个冷却剂通道35向环形腔33中的通入口更外部。
根据图2，一方面冷却剂通道35和另一方面另外的冷却剂通道41向沟槽形的环形腔33中的通入口具有如下的设计，即，所述另外的冷却剂通道41通到环形腔33的底部42上，并且冷却剂通道45通到环形腔33的相对于底部42倾斜地设置的侧壁43中。在所述实施例中，沟槽的侧壁43相对于沟槽的底部42倾斜地设置，冷却剂通道35通到所述侧壁中，而另外的侧壁基本上垂直于沟槽的底部42地设置。通过这种设计方案实现对环形腔33内部的均匀的冷却剂分布。
环形腔33经由第一密封件51径向向内密封并且经由第二密封件52径向向外密封，从而液体既不能向内、也不能向外流出。优选地，两个密封件51、52是围绕中心轴线A设置的环形密封件。用于容纳相应的环形密封件的凹槽构造在端壁12的端侧中。
端壁12和凸缘16通过构造在其上的并且相互接触的定心面55沿轴向相对于彼此定向。设计为以环形形状绕中心轴线A延伸的阶梯的定心面设置在比环形腔33的最小直径小的直径上。环形的定心面55沿径向处于环形腔33与内部的第一密封件51之间。
将凸缘16固定在端壁12上的、设置在同一节圆上的螺栓19分别以其螺纹嵌接到螺纹盲孔20中，该螺纹盲孔构造在端壁12中。
为了总体上紧凑的结构方式，一方面螺纹盲孔20和冷却剂通道35设置在不同的周向区段上(图2)。例如，各一个螺纹19或者说其螺纹盲孔20与所述冷却剂通道35中的一个冷却剂通道可以沿周向方向交替。然而，按照图2的设计方案是优选的，在该设计方案中，冷却剂通道35的数量是螺栓19或者说螺纹盲孔20的数量的一半。
根据图4，所述另外的冷却剂通道41如此定向，使得从其流出的冷却剂几乎直接到达将传动装置输出轴18支承在壳体外壳11中的那个滚动轴承31。这改进了对恰好这个负荷重的滚动轴承31的冷却以及润滑。
传动装置输出轴18相对于所包围的传动装置开口17的径向密封借助于设置在这些构件之间的径向轴密封件58进行。
附图标记列表
1 轴颈
2 车轮
4 驱动壳体
5 电驱动装置
6 传动装置
11 壳体外壳
11a 壳体外壳的内侧
12 端壁
12a 端壁的内侧
15 轴壳体
16 凸缘
17 传动装置开口
17a 斜齿部
17b 斜齿部
17c 传动装置支架
18 传动装置输出轴
19 螺栓
20 螺纹盲孔
21 连接接管
29 螺纹连接件
31 滚动轴承
33 环形腔
35 冷却剂通道
41 冷却剂通道
42 底部
43 侧壁
51 第一密封件，环形密封件
52 第二密封件，环形密封件
55 定心面
58 径向轴密封件
A 中心轴线，转动轴线
M 车辆中心平面

Claims (18)

1.用于机动车的电驱动单元，该电驱动单元具有电驱动装置(5)、连接在所述电驱动装置(5)下游的多级的传动装置(6)，所述传动装置单独地或与所述电驱动装置(5)共同地设置在驱动壳体(4)中，所述驱动壳体由壳体外壳(11)以及与所述壳体外壳(11)一件式构造的端壁(12)组装而成，所述壳体外壳以其内侧(11a)环形包围所述传动装置(6)，所述端壁在中心设有用于所述传动装置(6)的传动装置输出轴(18)的传动装置开口(17)，为了对所述传动装置(6)的构件进行冷却，将冷却液引导通过所述驱动壳体(4)，所述电驱动单元具有在所述端壁(12)的外部上围绕所述传动装置开口(17)设置的环形腔(33)，在所述驱动壳体(4)中构造有冷却剂通道(35)，所述冷却剂通道从所述壳体外壳(11)的内侧(11a)出发引导到所述环形腔(33)中，其特征在于，所述电驱动单元具有包围所述传动装置输出轴(18)的轴壳体(15)，所述轴壳体面对所述驱动壳体(4)设有凸缘(16)，所述凸缘固定在所述端壁(12)上，并且所述凸缘(16)的环形区域与所述端壁(12)共同构造所述环形腔(33)。
2.按照权利要求1所述的电驱动单元，其特征在于，所述环形腔(33)部分地通过所述端壁(12)的外侧中的沟槽构造。
3.按照权利要求1或2所述的电驱动单元，其特征在于，所述轴壳体(15)在其背离所述凸缘(16)的端部上设有用于支承车轮(2)的轴颈(1)。
4.按照权利要求1或2所述的电驱动单元，其特征在于，在所述凸缘(16)上设置有冷却剂连接接管，并且冷却剂通道从所述冷却剂连接接管起引导到所述环形腔(33)中。
5.按照权利要求1或2所述的电驱动单元，其特征在于，所述电驱动单元具有在所述凸缘与所述端壁(12)之间的第一密封件和第二密封件，所述第一密封件是设置在所述环形腔(33)与所述传动装置开口(17)之间的环形密封件，并且所述第二密封件是围绕所述环形腔(33)设置的环形密封件。
6.按照权利要求5所述的电驱动单元，其特征在于，所述环形密封件放置在所述端壁(12)中的朝向所述端壁(12)的外侧敞开的环形槽中。
7.按照权利要求5所述的电驱动单元，其特征在于，两个密封件沿所述传动装置输出轴(18)的纵向方向沿轴向相对于彼此错开地设置，所述第二密封件是较靠近驱动侧的密封件。
8.按照权利要求1或2所述的电驱动单元，其特征在于，在所述驱动壳体(4)中构造有另外的冷却剂通道(41)，并且所述另外的冷却剂通道(41)从所述环形腔(33)起穿过所述端壁(12)引导直到所述环形腔的内侧(12a)。
9.按照权利要求8所述的电驱动单元，其特征在于，所述另外的冷却剂通道(41)是孔，所述孔相对于中心轴线(A)设置在比设置有所述冷却剂通道(35)的直径小的直径上。
10.按照权利要求8所述的电驱动单元，其特征在于，所述另外的冷却剂通道(41)的轴线平行于中心轴线(A)定向。
11.按照权利要求8所述的电驱动单元，其特征在于，所述另外的冷却剂通道(41)通到构造为沟槽的环形腔(33)的底部(42)上，并且所述冷却剂通道(35)通到构造为沟槽的环形腔(33)的环形腔的侧壁(43)中。
12.按照权利要求5所述的电驱动单元，其特征在于，所述轴壳体(15)的凸缘(16)借助于设置在一个共同的节圆上的多个螺栓(19)固定在所述端壁(12)上。
13.按照权利要求12所述的电驱动单元，其特征在于，所述节圆的直径大于所述环形腔(33)的最大直径。
14.按照权利要求12所述的电驱动单元，其特征在于，所述节圆的直径大于所述第二密封件的直径。
15.按照权利要求12所述的电驱动单元，其特征在于，所述螺栓(19)以其螺纹嵌接到螺纹盲孔(20)中，所述螺纹盲孔构造在所述端壁(12)中。
16.按照权利要求15所述的电驱动单元，其特征在于，所述冷却剂通道(35)在如下周向区段上引导到所述环形腔(33)中，在所述周向区段上在所述端壁(12)中没有构造螺纹盲孔(20)。
17.按照权利要求12所述的电驱动单元，其特征在于，所述端壁(12)和所述凸缘(16)通过构造在其上的并且处于相互接触中的定心面(55)沿轴向相对于彼此定向。
18.按照权利要求17所述的电驱动单元，其特征在于，所述定心面(55)设置在比所述环形腔(33)的最小直径小的直径上。
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