專利名稱：具有橫向自由度的傳動單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種特別是用于驅動車輪的傳動單元，其中該傳動單元的驅動軸和輸出軸可相對于彼此橫向運動。
背景技術：
已知用于傳遞驅動扭矩的傳動單元，在該傳動單元中驅動軸可相對于輸出軸沿橫向或平移地運動，換句話說驅動軸和輸出軸在同時傳遞扭矩時可以基本上平行地相對于彼此移動。這種傳動單元的例子有在車輪懸架裝置或萬向節軸上的半軸、或具有鏈條或皮帶的特定的傳動系統。然而，這種已知的具有平移運動自由度的傳動單元一方面十分昂貴，另一方面需要極大的結構空間大小(特別是沿軸向和縱向)以實現兩個軸相對于彼此的橫向運動性。 此外，如果不采取用于對力傳遞元件(皮帶、鏈條、萬向節頭)進行長度補償的措施(這些措施又意味著額外的結構成本)，則根據實施方式，這種已知的傳動單元還被限制為圍繞旋轉點的確定的、通常是旋轉的擺動運動，并且因此嚴格來說不能實現兩個軸的運動的純平移的運動學。此外，在將這種傳動單元用于驅動機動車輛車輪的示例情況下，將整個系統視為由傳動系和車輪懸架裝置/車輪導向裝置構成，其中對于車輪導向所需的車輪懸架裝置通常具有多個拉桿例如縱拉桿、傾斜拉桿、橫拉桿或組合拉桿。在機動車輛上，附屬的傳動系通常包括內燃機，該內燃機具有用法蘭連接的變速器或自動變速器；一個或兩個驅動軸；以及一個或多個差速器，該差速器具有附屬的引至車輪的半軸。特別是就這些組件包括車輪導向拉桿以及半軸，以及由此這些組件被分配給車輪懸架裝置而言，這些組件在機動車輛的車輪區域內占據極大的結構空間，該結構空間不可再用于其它目的，因此減小了可用于乘客、行李或技術上的組件的空間。在此處，包含在傳統的傳動系內的組件，特別是車輪導向拉桿和驅動軸不可任意地縮小或者說縮短，因為由此會在車輪彈性壓縮運動時出現不利的運動學情況。此外，對于傳動系或機動車輛驅動裝置的研究日益向混合動力概念的方向發展。 特別地，串聯混和動力也屬于此混合動力概念，在串聯混合動力車輛中內燃機與驅動輪之間不再有機械連接。替代地，在串聯混合動力車輛中內燃機可以例如驅動發電機，該發電機又給與驅動輪連接的電動機供電，必要時通過蓄電池進行緩沖。相似的構造也可以用在純電動車輛中，其中在此處能量不是由內燃機提供，而是由電力儲能裝置提供；也可考慮或已經存在的是串聯混合動力車輛與電動車輛間的多種混合變型。為了使對于傳動單元來說所必需的部件的數量盡可能得少以及使這些部件的結構空間要求和重量盡可能得小，在這些車輛概念中一部分進行了如下嘗試，即將牽引馬達直接分配給車輪并將其設置為盡可能靠近車輪或本身作為輪轂馬達設置在車輪中。通過此方式，傳統傳動系的大量部件可以被省去，或通過在機動車輛的能量發生器與輪轂馬達之間的易于靈活鋪設的電導線來代替。
還已努力嘗試過的是，將車輪懸架裝置本身與相應的彈簧/減振單元設置在輪輞的內腔中或設置在車輪緊挨著的附近，以通過這種方式贏得更多結構空間，不然該結構空間在傳統的車輪懸架裝置中對于已知的拉桿結構來說是必需的。由DE 698 06 444 T2已知一種可集成在車輪的輪輞中的車輪懸架裝置，在該車輪懸架裝置中附加地也可以將例如驅動馬達至少部分設置在輪輞的內腔中。然而，在這種已知的車輪懸架裝置中，電驅動馬達總是固定地用法蘭連接在輪架上，因此，驅動馬達的質量必然會增加車輪懸架裝置的未支撐在彈簧上的質量。因為可用于機動車輛的輪轂驅動裝置的電動機由于所需的有效功率而具有很大的質量，由此車輪懸架裝置的未支撐在彈簧上的質量顯著增大，行駛舒適性和懸架乘坐舒適性明顯受此不利影響，特別地，因為基于很大的未支撐在彈簧上的質量而必須安裝硬得多的減震器。由US 2，182，417已知一種用于車輛的傳動單元，其中曾嘗試通過如下方式解決輪轂驅動裝置的驅動軸和從動軸的所期望的橫向相對運動性的問題即通過在驅動小齒輪與設置在從動軸上的從動齒圈之間設置行星齒輪，其中行星齒輪分別通過一個支撐臂可擺動地與驅動軸連接。通過這種方式，即使在驅動小齒輪與齒圈之間同時(例如通過車輪的彈性跳動運動)進行橫向運動，仍可實現從驅動小齒輪經由行星齒輪至齒圈的持續的力傳遞。然而，由所述文獻已知的教導的缺陷在于，根據所述文獻的教導，行星齒輪的懸掛分別僅通過一個唯一的支撐臂實現，也就是說與傳動裝置殼體中用于相應的行星齒輪軸頸的弧形滑動導向裝置相結合。然而，由此僅得到行星齒輪的相對不穩定且在一些位置處運動學上限定不足的支承結構，其中行星齒輪還只在一側受到支承，而在另一側僅浮動地貼靠在從動齒圈的齒中。借助所述由現有技術已知的傳動單元，由此在任何情況下都能傳遞很小的扭矩， 因為否則的話在傳動裝置殼體中會出現行星齒輪僅在一側的懸掛裝置的過載以及行星齒輪滑動導向裝置的提前偏移。對于當前傳動裝置嚙合來說需要準確地保持齒輪的軸向間距，根據所述文獻的教導，通過行星齒輪的不穩定的懸掛裝置無法在較長的時間內準確保持齒輪的軸向間距。因此，根據所述文獻教導的傳動單元在任何情況下都不能用于在當前的機動車輛中每個車輪積累的扭矩或功率。
發明內容
在此背景下，本發明的目的在于，提供一種特別是用于車輪的傳動單元，通過該傳動單元能夠克服現有技術的上述缺陷。特別地，該傳動單元應在最小的空間內實現消除在驅動軸與輸出軸之間的橫向或平移的相互影響。通過此方式，特別地應實現輪轂馬達在車輪彈性壓縮運動方面與車輪懸架裝置相分離，并通過此方式大幅減小車輪懸架的未支撐在彈簧上的質量。因此，此外還可以實現高的扭矩和功率的持久且可靠的傳遞。所述目的通過具有權利要求1所述特征的傳動單元得以解決。優選的實施方式由從屬權利要求給出。根據本發明的傳動單元以首先本身已知的方式包括驅動軸和相對于驅動軸沿平行方向設置的輸出軸。在此處，在驅動軸上設置有驅動小齒輪，而在輸出軸上設置有從動齒圈。以同樣本身已知的方式，驅動軸與輸出軸彼此平行地，即沿垂直于它們各自的旋轉軸線的方向，可彼此相對地平移運動，以便能夠通過這種方式補償(在進行扭矩傳遞同時)在驅動軸與輸出軸之間的平移或橫向的移動。為此目的，傳動單元首先具有至少一個行星齒輪， 該行星齒輪既與驅動小齒輪又與從動齒圈嚙合，并且支承在行星齒輪架的行星軸上。行星齒輪架又與驅動小齒輪同軸或與驅動軸同軸地被支承。然而，根據本發明，傳動單元的特征在于一個同樣被分配給行星齒輪的第二行星齒輪架，該第二行星齒輪架如同第一行星齒輪架一樣被分配給支承行星齒輪的同一行星軸。在此處，行星齒輪沿軸向設置在第一行星齒輪架與第二行星齒輪架之間，并且第二行星齒輪架與從動齒圈被同軸地支承。換句話說，首先這意味著，根據本發明，行星齒輪的軸的兩個端部分別固定在一個獨自的行星齒輪架中。因此，行星齒輪并非如現有技術一樣僅浮動地支承在一側，而在現有技術中另一側根本不被支承或僅支承在位于傳動裝置殼體中的不穩定的滑動導向裝置中。也就是說，通過這種方式，行星齒輪根據本發明通過(借助于其共同的行星軸彼此可擺動運動地聯接的)兩個行星齒輪架始終被引導，使得行星齒輪既與驅動小齒輪又與從動齒圈處于永久嚙合。在此處，相對于驅動軸被同軸地支承的第一行星齒輪架確保行星齒輪與驅動小齒輪保持處于嚙合，而與從動齒圈同軸地被支承的第二行星齒輪架確保行星齒輪與從動齒圈永久保持處于嚙合。在此處，首先有利的是，傳動單元可以被構造得極為緊湊，因為該傳動單元原理上與例如傳統的行星齒輪傳動機構一樣需要很少的空間。因此，與其它從現有技術已知的具有平移自由度的傳動系(例如半軸或萬向節軸)相比，可大幅減小結構空間需求，該結構空間需求僅相當于分別具有可比較的扭矩負荷能力的其它已知解決方案的結構空間需求的一小部分。因此，根據本發明的傳動單元初看與行星齒輪傳動機構相近，其中驅動小齒輪對應于太陽輪，行星齒輪對應于行星齒輪傳動機構的行星齒輪，而從動齒圈對應于行星齒輪傳動機構的齒圈。與行星齒輪傳動機構不同的是(即與上述現有技術不同的是)，在根據本發明的傳動單元中，行星齒輪不是通過一個，而是通過兩個單獨的但彼此可擺動地聯接的行星齒輪架進行引導，其中第一行星齒輪架相對于驅動軸被同軸地支承而第二行星齒輪架相對于從動齒圈被同軸地支承，行星齒輪被沿軸向設置在兩個行星齒輪架之間，并且兩個行星齒輪架為了相互聯接而具有共同的行星軸線，該行星軸線與行星齒輪的軸線重合。例如與傳統行星齒輪傳動機構的區別還在于，在傳動單元中，行星齒輪架和行星齒輪不做圍繞中央懸架裝置(此處在太陽輪上)的環繞的旋轉。根據本發明的傳動單元的兩個行星齒輪架而是用于，確保(在行星齒輪既與驅動小齒輪又與從動齒圈同時永久嚙合的情況下)行星齒輪的既同時圍繞驅動軸的旋轉軸線又圍繞從動齒圈的旋轉軸線的協調的擺動運動。以此方式，根據本發明的優點在于，具有驅動小齒輪和從動齒圈的驅動軸和輸出軸可以平移地相對彼此平行移動，其中(與驅動軸和輸出軸的平行移動無關地)同時保持驅動小齒輪與從動齒圈之間高扭矩的傳遞性。因此，本發明主要基于如下認知特別是在齒圈用作從動齒圈時，第二行星齒輪架可以被設置在齒圈中并被相對于齒圈同軸地支承，使得行星齒輪可以設置在構成行星軸的兩個行星齒輪架的交點處、以及沿軸向設置在兩個行星齒輪架之間。通過這種方式，通過使行星齒輪的軸永久地在兩個端部上得以支撐，可得到具有特殊剛度的行星齒輪支承結構。 此外，可以取消行星齒輪的軸在傳動裝置殼體內位于從現有技術已知的弧形滑軌中的易受影響、效果差且負荷能力差的支承結構。因此，總體而言，與上述現有技術相反，通過根據本發明的傳動單元也能夠傳遞例如特別是在當前機動車輛的車輪上常見的功率或扭矩。此外，根據本發明的一種特別優選的實施方式，兩個行星齒輪架共同的行星軸與第一行星齒輪架或與第二行星齒輪架構造為一體。通過這種方式，可進一步提高行星齒輪的支承結構的剛度，這可以降低制造成本和安裝成本，此外還能使傳動單元的軸向空間需求最小化。只要兩個行星齒輪架的支承結構與驅動軸或輸出軸同軸，就可實現本發明而與兩個行星齒輪架的支承結構在結構上如何構成無關。然而，根據一種特別優選的實施方式，第一行星齒輪架直接支承在驅動軸上，而第二行星齒輪架在齒圈內直接支承在輸出軸上。這種布置的優點在于，通過幾乎整個傳動單元可以設置在齒圈的內腔中使得特別是軸向的空間需求最小。原理上，只要確保齒輪嚙合，就能夠實現本發明，而在很大程度上與驅動小齒輪、 行星齒輪和從動齒圈之間的尺寸及齒數比無關。然而，根據本發明的一種特別優選的實施方式，第一行星齒輪架和第二行星齒輪架具有相同的有效半徑。換句話說，這意味著驅動軸與行星齒輪的軸之間的徑向距離和在輸出軸與行星齒輪的軸之間的徑向距離一致，因此也就是說行星齒輪的軸距驅動軸的間距與距輸出軸的間距一樣。這種實施方式有利之處在于，通過這種方式可實現驅動軸與輸出軸之間的最大軸向偏移或者說最大的平移運動自由。此外，其它優點還在于，通過驅動軸與輸出軸之間在根據本發明的傳動單元的運動自由范圍內的任意平移運動由于幾何結構的原因不會引起驅動軸與輸出軸之間的轉速誤差。這與如下情況有關傳動單元的在這種情況下具有相同有效半徑的行星齒輪架在各橫向運動中基本上擺動相同的角度量，由此引起的旋轉角度或轉速誤差僅在傳動單元內部出現，而向外完全抵消。根據本發明的另一種特別優選的實施方式，行星齒輪架僅被構造為分別包括兩個支承部位的搖桿。此實施方式也有助于特別緊湊地實施根據本發明的傳動單元。因此，在這種實施方式中，根據功能將行星齒輪架的任務縮減至下列用途將傳動單元的行星齒輪與驅動軸及輸出軸連接，以及相對于驅動軸及輸出軸可擺動地支承，并且同時確保行星齒輪與驅動小齒輪之間及行星齒輪與從動齒圈之間的正確的間距，進而確保在橫向運動時齒也嚙合。根據本發明的一種特別優選的實施方式，傳動單元包括兩個行星齒輪和四個行星齒輪架。在此處，給每個行星齒輪分配由第一行星齒輪架和第二行星齒輪架構成的一對行星齒輪架。在這種實施方式中借助于兩個行星齒輪可得到進一步增強的功率傳遞和扭矩傳遞，其中兩個行星齒輪架在傳動單元相對于驅動軸的中間位置優選地被彼此相對設置。由于由此引起的作用于兩個行星齒輪架的徑向嚙合力至少部分抵消，在這種實施方式中還可實現在驅動小齒輪與齒圈之間的兩個行星齒輪相互支撐，進而整體上實現傳動單元的齒輪裝置的更好的剛度。在此處，優選的是，給第二行星齒輪分配的兩個行星齒輪架分別同軸地支承在給
7第一行星齒輪分配的兩個行星齒輪架上。通過給第二行星齒輪分配的行星齒輪架同軸地支承在給第一行星齒輪分配的行星齒輪架上，節省了軸向的結構空間，此外對于在此處由四個行星齒輪架構成的行星齒輪架裝置還得到了整體剛度很高的支承結構。根據另一種優選的實施方式，本發明規定，傳動單元被構造為車輪驅動裝置并且被集成到輪輞中，其中從動齒圈同時與輪轂直接連接。此外，在此處優選的是，傳動單元被構造為輪轂驅動裝置并且與驅動馬達直接連接。通過這種方式能夠得到最緊湊的輪轂驅動裝置，該輪轂驅動裝置首先具有十分重要的優點即允許被驅動的車輪完全不受干擾地做垂直彈性壓縮運動，而為此不需要常見的驅動件，例如半軸或鏈傳動裝置。此外，在此實施方式中，根據本發明的傳動單元實現了被驅動的車輪的自由的(特別是垂直的)彈性壓縮運動，其中車輪的在輪轂中彈起的驅動軸不會同時跟隨車輪的垂直運動，而是可以沿垂直方向相對于車輛固定。因此，車輪的驅動軸可以在沒有中間連接半軸的情況下例如直接支承在車輛底盤上或直接與車軸驅動裝置或車輪驅動裝置連接。此外，在根據本發明的傳動單元被實施為具有直接緊接著的驅動馬達的輪轂驅動裝置的情況下，可得到十分重要的優點即驅動馬達(即使例如直接設置在輪轂上)不必與輪轂或輪架固定連接，而是可以在車輪的彈性壓縮運動方面與輪轂或輪架完全分離。換句話說，這意味著包括根據本發明的傳動單元的輪轂驅動裝置的驅動馬達可以特別地被設置為與車身固定或與底盤固定，而被驅動的車輪可以不受驅動裝置影響地執行其彈性壓縮運動。通過這種方式，消除了在從現有技術已知的下述缺陷，即在輪轂驅動裝置中驅動馬達增加了車輪懸架裝置的未支撐在彈簧上的質量。因此，通過本發明可以提供扭矩穩定的輪轂驅動裝置，該輪轂驅動裝置提供了可與通常的車輪懸架相比擬的懸掛舒適性。原則上，輪轂驅動裝置的驅動馬達可以為任意的馬達。在此處也可考慮的是液壓馬達。然而，特別是在根據本發明的傳動單元用于具有電力驅動裝置或混合動力驅動裝置的轎車領域中的背景下，根據本發明的一種特別優選的實施方式規定，輪轂驅動裝置的驅動馬達是電動機。以此方式可得到最緊湊的電力輪轂驅動裝置，該電力輪轂驅動裝置可以例如通過由電池或由具有發電機的內燃機產生的電流供電。在此處，驅動馬達的馬達軸優選直接構成驅動軸，而傳動單元的驅動小齒輪直接設置在馬達軸上。以此方式，驅動馬達可以直接被設置在被驅動的車輪上，或根據驅動馬達和輪輞的形狀及尺寸甚至被設置在輪輞內部。根據本發明的另一種特別優選的實施方式，傳動單元設置在輪架中，該輪架同時被構造為傳動裝置殼體。由此，通過傳動單元的齒輪可以設置在被構造為傳動裝置殼體的車架的內腔中，可實現被構造為輪轂驅動裝置的傳動單元的特別緊湊且耐用的實施方案。特別是在驅動馬達直接用法蘭連接在根據本發明的傳動單元上的背景下，優選地在驅動馬達的軸側與傳動單元之間設有具有徑向或橫向運動自由度的彈性波紋管。通過這種方式，可以對在車輪彈性壓縮時產生的車輪與傳動單元(一方面)以及設置在車輛底盤上的驅動馬達之間的相對運動進行補償，其中馬達的驅動軸和傳動單元同時被保護免受外界環境影響。本發明的實現首先與驅動軸與輸出軸之間的橫向相對運動性的在結構上的表現無關。例如在用于車輪懸架裝置的情況下，傳動單元的橫向相對運動性可以例如通過自身已知的拉桿裝置實現然而，根據本發明的一種可選實施方式，傳動單元具有線性導向裝置，或者與線性導向裝置連接。借助線性導向裝置可確保驅動軸與輸出軸之間的僅為線性的平移或橫向的相對運動，驅動軸與輸出軸之間的運動自由度由此相應地被限制為所期望的平移運動。這種線性導向裝置與拉桿裝置相比僅需要最小的(軸向)安裝空間，就此來說該線性導向裝置是有利的，這特別是在車輪懸架裝置中特別有意義，在該車輪懸架裝置中，傳動單元的線性導向裝置由此一方面確保驅動軸與輸出軸之間線性的橫向運動性，而另一方面本身構成車輪懸架。在此處，用于線性導向裝置的襯套的支承殼體例如與輪架一體地構造或與輪架直接連接。通過這種方式，輪架不僅能承擔對車輪以及根據本發明的傳動單元的外殼進行導向和支承的任務，而且還構成車輪懸架裝置的可運動的部分。換句話說，這意味著線性導向裝置的支承殼體可以與輪架被構造為一體或者與輪架直接連接，這實現了車輪懸架裝置的抗扭轉的且輕的結構，例如線性導向裝置的滑動面或襯套被設置在在所述支承殼體中。因此，特別是對于傳動單元被構造為緊湊的輪轂驅動裝置的情況，所述輪轂驅動裝置同時也包括所描述的用于車輪懸架裝置的線性導向裝置，能夠在很大程度上減小機動車輛的被驅動的車輪、包括其驅動裝置和懸架裝置的結構空間需求，必要時可以減小至在傳統的傳動系和車輪懸架裝置中所需的結構空間的一小部分。然而在對于車輪懸架裝置的運動學需求更高時，例如在運動型車輛中，根據本發明的、作為輪架和部分輪轂驅動裝置的傳動單元也可以通過拉桿裝置設置在車輛底盤上。 在此背景下，本發明的另一種實施方式規定，在傳動單元的驅動小齒輪與輪轂驅動裝置的驅動馬達之間設置至少一個軸補償接頭。通過所述補償接頭可以補償微小的軸向長度變化和微小的角度差，當車輪不是通過線性導向裝置而是通過由車輪導向拉桿構成的裝置與車輛底盤連接時，在車輪的彈性壓縮時會出現所述微小的軸向長度變化和微小的角度差。為了確保在傳動單元所有的工作狀態下可靠的扭矩傳遞，根據本發明的另一種實施方式規定，在行星齒輪架中的至少一個行星齒輪架上設置扭轉止動件。在此處，扭轉止動件的構造使得在傳動單元的中間位置，即在驅動軸和輸出軸沿軸向重疊時，防止行星齒輪架的進而防止行星齒輪的在其他情況下可能的圍繞驅動軸和輸出軸的在這種情況下重疊的軸線的旋轉，由此防止扭矩傳遞的中斷。對于本領域技術人員而言，如上所述可見，本發明的運動學原理并非局制于齒輪傳動。在此背景下，根據本發明的一種替代的實施方式規定，傳動單元不是具有齒輪而是具有多個摩擦輪，這些摩擦輪的直徑比可以特別地被選擇為與傳動單元齒輪的齒數比成比例。
以下參照僅示出實施例的附圖詳細描述本發明。在附圖中圖1以等軸圖示出了根據本發明的、在此處集成在具有線性導向裝置的輪轂驅動裝置中的傳動單元的一種實施方式；圖2示出了在拆下了驅動馬達的情況下根據圖1的具有傳動單元的輪轂驅動裝置；圖3以對應于圖1和圖2的視圖示出了根據本發明的傳動單元作為輪轂驅動裝置的一種實施方式，該輪轂驅動裝置具有用于車輪導向的拉桿裝置；圖4以對應于圖1和圖3的視圖示出了取下傳動裝置殼體蓋的根據圖3的具有傳動單元的輪轂驅動裝置；圖5以局部放大圖示出了根據圖3和圖4的輪轂驅動裝置的傳動單元；圖6以軸向剖視圖示出了根據圖3至圖5的具有傳動單元的輪轂驅動裝置；圖7以示意性側視圖示出了根據圖3至圖6的具有傳動單元的輪轂驅動裝置，其中車輪處于完全彈起的狀態；圖8以對應于圖7的視圖示出了根據圖3至圖7的具有傳動單元的輪轂驅動裝置， 其中車輪處于中間的彈動狀態；以及圖9以對應于圖7和圖8的視圖示出了根據圖3至圖8的具有傳動單元的輪轂驅動裝置，其中車輪處于完全壓縮的狀態。
具體實施例方式圖1以等軸圖示出了根據本發明的傳動單元的一種實施例，所述傳動單元在此處被構造為輪轂驅動裝置或被集成在輪轂驅動裝置中。首先，可見具有輪胎2和輪輞3的車輪1，以及具有傳動單元5和驅動馬達6的輪轂驅動裝置4。此外，示出的輪轂驅動裝置4配備有作為車輪懸架裝置的、在此處僅示意性示出的線性導向裝置7、8，所述線性導向裝置在示出的實施例中具有兩個導向桿7和兩個支承殼體8。支承殼體8起導向襯套的作用或包含導向襯套，因此可以沿垂直方向在與底盤固定的導向桿7上上下滑動。為了更佳的可視性，同樣屬于車輪懸架裝置的彈簧/減振器單元未在圖中示出。由于驅動馬達6(與導向桿7—樣)與(未示出的)車輛底盤固定連接，而車輪1 可以通過根據本發明的傳動單元5執行垂直的彈性壓縮運動9，在驅動馬達6與傳動單元5 之間設置有在徑向或橫向具有彈性的波紋管10，該波紋管在車輪1與驅動馬達6之間相對運動時保護驅動軸11免受污染。圖2示出了根據圖1的輪轂驅動裝置，為了更好地看到傳動單元5而拆下了驅動馬達6。除了在圖1中已經示出的元件之外，圖2中特別地可以看到傳動單元5的驅動軸 11。借助于在傳動單元5殼體中的縫狀的長形孔12，在圖2中示出了驅動軸11相對于傳動單元5的殼體或者說相對于被驅動的車輪1的橫向運動性9，見圖2中的虛線雙箭頭9。這意味著，驅動軸11(以及驅動馬達6，該驅動馬達的軸在此與驅動軸11相同)同樣如線性導向裝置7、8的導向桿7 —樣與底盤固定地定位，而傳動單元5的其它組成部件、 傳動單元的殼體以及被驅動的車輪1可以執行垂直的彈性壓縮運動9。圖3示出了根據本發明的傳動單元5的另一種實施方式。在圖3中，傳動單元5 同樣地集成在輪轂驅動裝置中，其中與根據圖1和圖2的實施例的區別在于，該車輪懸架裝置不是通過線性導向裝置而是通過由車輪導向拉桿13、14、15構成的裝置來實現的。車輪導向拉桿13、14、15各自分別以已知的方式在一端與(未示出的)機動車輛底盤彈性地或鉸接地連接，而它們以車輪側的端部同樣彈性或鉸接地與在此處同時構成輪架的傳動單元5連接。車輪1借助于拉桿裝置13、14、15的懸掛使得，在車輪1彈性壓縮時，除了車輪1 的垂直運動和相對于驅動軸橫向的運動之外，車輪1還進行微小的側向運動或者說相對于驅動軸11的軸向運動。此外，在彈性壓縮中車輪外傾還根據車輪導向拉桿13、14、15的準確的幾何結構發生微小的變化。這意味著，在此處示出的帶有車輪導向拉桿13、14、15的實施方式中，車輪1的彈性壓縮運動并非僅是垂直的或直線的。由于這個原因，在此實施方式中，在傳動單元5的驅動軸11與驅動馬達(此處未示出，但可參見圖1)之間設置有補償接頭16，該補償接頭吸收或補償在車輪彈性壓縮時由車輪導向拉桿13、14、15引起的微小軸向偏移以及可能的微小傾角偏差。然而在此，依據本發明，彈性壓縮運動的純垂直分量9也可以完全在傳動單元5內被吸收和被補償。圖4示出了取下傳動裝置殼體蓋時根據圖3的輪轂驅動裝置的傳動單元5。已經可以看到傳動單元5的多個重要組成部件，即兩個行星齒輪17、18和與輪轂擰緊的從動齒圈19。該從動齒圈19被同時被構造為傳動裝置殼體20的輪架包圍，該輪架同時構成或支撐用于接合車輪導向拉桿13、14、15的接頭容納件。為了更佳的可視性，在圖5中以局部放大圖示出了圖4的傳動單元5。首先又可見的是兩個行星齒輪17、18和從動齒圈19。傳動單元5的位于驅動軸上的驅動小齒輪21在圖5中部分可見。此外在圖5中還很清楚的是，總共四個行星齒輪架22、23和對、25，兩個行星齒輪17、18通過所述行星齒輪架被導向，使得即使當驅動軸11與驅動小齒輪21并且車輪1與從動齒圈19在彈性壓縮的情況下相對于彼此執行垂直的相對運動9時，行星齒輪 17、18始終既與驅動小齒輪21又與從動齒圈19嚙合，如在圖7至圖9詳細示出的。根據圖5的行星齒輪架22、23和M、25在示出的實施方式中基本上被構造為分別具有兩個支承部位的搖桿。如特別地綜合觀察圖5和圖6可知，兩個參照附圖在前方的行星齒輪架22、23在此處同軸地支承在驅動軸11上，而兩個參照附圖在后方的行星齒輪架24、 25在從動齒圈19的內腔中同軸地支承在與從動齒圈19連接的軸頸沈上，該軸頸又與輪轂 27構造為一體。兩個行星齒輪17、18各自的軸線觀、四在此處同時分別構成用于(分別被分配給行星齒輪17或18的)兩個行星齒輪架22、23或M、25的兩個共同的行星軸線觀、29。因此，被分配給行星齒輪17、18的第一行星齒輪架22或M分別確保驅動小齒輪21與行星齒輪17或18之間的恒定的間距和齒嚙合，而被分配給相同行星齒輪17、18的第二行星齒輪架23或25確保在行星齒輪17或18與從動齒圈19之間的恒定的間距和齒嚙合。因此，這意味著，根據圖5，驅動軸11和車輪軸線或從動齒圈19可以相對彼此沿參照附圖的垂直方向做橫向運動9(參見雙箭頭9)，其中始終保持所有四個齒輪21、17、18、19 的齒嚙合并進而保持驅動軸11與從動齒圈19之間完全的扭矩傳遞。因此，具有輪架或者說傳動裝置殼體20的車輪1又可以執行垂直的彈性壓縮運動9，而驅動軸11可以與車輛底盤基本上剛性地連接，進而驅動馬達6 (參見圖1)可以與車輛底盤基本上剛性地連接，因此驅動軸11和驅動馬達6有利地屬于機動車輛的支撐在彈簧上的質量。因此，在傳動單元中，驅動扭矩的力流從驅動軸11開始通過與驅動軸11固定連接的驅動小齒輪21，從那里到達兩個行星齒輪17、18 ；并且又從行星齒輪17、18到達與車輪1 固定連接的從動齒圈19。該從動齒圈特別是由綜合觀察圖5與圖6中的剖視圖得到，其中力流在圖6的視圖中借助于虛線30表示。該力流30在此處如所描述的一樣保持不變，而與帶有驅動小齒輪21的驅動軸11如何沿垂直方向相對于車輪1相對運動(參見圖5中的虛線雙箭頭9，或圖7至圖9中車輪1與驅動軸11或驅動小齒輪21之間的相對運動的圖不)無關°圖6以沿車輪軸線或輪轂27的縱向剖視圖示出了根據圖4和圖5的具有驅動單元5的輪轂驅動裝置。輪轂27在此處同時構成傳動單元5的輸出軸，并且在根據圖4至圖 6和圖9的傳動位置中位于與傳動單元5的驅動軸11同軸的相對位置。此外，在圖6的剖視圖中又可以清楚地看到傳動單元5的殼體20，該殼體同時為輪架并因此也支撐用于根據圖3和圖4的車輪導向拉桿13、14、15的接合點。在圖6中，緊靠傳動單元5的殼體壁20內部可以看到從動齒圈19，該從動齒圈與被驅動的車輪1的輪轂27不可扭轉地連接。在齒圈19的內部可以看到被剖切示出的行星齒輪17、18。兩個行星齒輪17、18借助于由行星齒輪架22、M組成的第一對行星齒輪架被保持為與驅動小齒輪21處于齒嚙合，并且同時借助由行星齒輪架23、25組成的第二對行星齒輪架被保持在可擺動的行星位置33 (參見圖7至圖9中的弧形區段3 上以及被保持為與從動齒圈19處于齒嚙合。綜合觀察圖5和圖6，還可見四個行星齒輪架22、23、24,25的結構形式，為了更佳的可視性，這四個行星齒輪架在圖6中以邊界加粗的方式示出。特別是在圖6中可見，兩個行星齒輪17、18的軸觀、四分別由車輪側的兩個行星齒輪架23、25的突起部構成，其中軸或者說突起部分別與相應的行星齒輪架23、25 —體地形成。由此特別地實現了傳動單元1 的沿軸向特別緊湊的結構形式以及高的抗扭強度。此外，特別地，在圖6的剖視圖中可以看到，引導參照附圖在左側的行星齒輪17的兩個行星齒輪架22、23分別直接支承在驅動軸11上或在從動齒圈19的軸頸沈上，而引導參照附圖在右側的行星齒輪18的另兩個行星齒輪架24、25在它們那方面分別支承在頭兩個行星齒輪架22、23的支承位置上。由此，又可以實現沿軸向特別緊湊的結構方式并且提高了由行星齒輪架22、23和M、25構成的整個裝置的剛度。在四個齒輪21、17、18、19處于示出的相對位置的情況下，即當例如在彈性壓縮運動9的過程中驅動軸11和輸出軸27恰好相對于彼此同軸地定位時，可能會出現行星齒輪 17、18的位置在運動學上限定不足的情況。在這種情況下，兩個行星齒輪17、18以及四個在那時成對地平行定位的行星齒輪架22J4和23、25 (與在行星齒輪傳動機構中相似地)可以圍繞驅動軸11和從動齒圈19的在那時同軸的軸線11、27旋轉，這在當前是不期望的，因為在這種情況下會中斷扭矩傳遞并且傳動單元5會因此陷于不確定的狀態中。為了防止行星齒輪17、18在其圖5中示出的相對位置處的這種運動學上的限定不足，在示出的實施方式中在參照附圖位于前方的兩個行星齒輪架22、M上設置有兩個鎖定銷31。鎖定銷31在圖5、圖6和圖8中示出的驅動軸11的彈性壓縮中間位置的鄰近區域中分別接合到適當成形的鎖定滑槽中，該鎖定滑槽出于可視性的目的在圖5中未示出。然而，在圖8中示出了鎖定滑槽的大致走向，參見圖8中的附圖標記34。通過鎖定銷31接合到(例如設置在傳動裝置殼體20的殼體蓋32中的)鎖定滑槽 34中，能夠確保行星齒輪架22、對在驅動軸11的所示出的中間位置的區域中(參見圖8) 可以執行其僅圍繞作為瞬時軸線的行星軸線觀、四的擺動運動(如在車輪的彈性壓縮運動中規定的)，而不是(根據行星齒輪傳動機構的類型)執行圍繞驅動軸11的旋轉。因此，由于鎖定銷31以及其接合到殼體蓋32中相應的鎖定滑槽34內，消除了行星齒輪17、18 (在示出的驅動軸11與輸出軸27的同軸位置處)圍繞驅動軸11的旋轉位置在運動學上的限定不足，并且確保了在驅動軸11與輸出軸27所有的相對位置處都能完全地傳遞扭矩。在圖7至圖9中示出了被驅動的車輪1的彈性壓縮運動9在完全彈起(圖7)、中間位置(圖8)和完全壓縮(圖9)之間的變化。在此處，在圖7至圖9中可見的三角拉桿 13,15以及額外的方向控制拉桿14的車輛側端部分別是與底盤固定的，而車輪導向拉桿 13、14、15的車輪側的端部分別鉸接在根據本發明的傳動單元的殼體20上。在圖7至圖9中可良好地看到由驅動小齒輪21、行星齒輪17、18和從動齒圈19構成的傳動單元5的原理上的工作方式。在此處，從動齒圈19又與輪轂固定連接，而(在此處被參照附圖位于前方的兩個行星齒輪架22、M遮蓋的)驅動小齒輪21直接設置在驅動軸11上，該驅動軸在此處示出的具有車輪導向拉桿13、14、15的實施方式中通過補償接頭 16與驅動馬達連接(參見圖幻。明顯可見的是，驅動軸11始終保持其相對于車輛底盤固定的垂直相對位置而與車輪1的彈性壓縮運動9無關，而與此同時，在驅動軸11/驅動小齒輪21與齒圈19之間持久的扭矩傳遞和齒嚙合借助于分別執行圍繞車輪軸線16的擺動運動33的行星齒輪17、18來實現。行星齒輪17、18的擺動運動的區域在圖7至圖9中由虛線的弧形區段33表示。因此，結果顯然是，通過本發明提供一種傳動單元，該傳動單元能夠在結構空間需求最小的情況下確保完全消除驅動裝置與從動裝置之間平移的相互影響，其中可以同時確保高扭矩以及高功率的持久的傳遞性。通過本發明，特別的是也可以使有效率的輪轂馬達在被驅動的車輪的彈性壓縮運動方面與車輪懸架裝置完全分離，由此可以在很大程度上減小車輪懸架裝置的未支撐在彈簧上的質量。此外，通過本發明，能夠為所有類型的機動車輛實現極其節省結構空間的輪轂驅動裝置以及車輪懸架裝置。因此，本發明特別是能夠大幅減小機動車輛驅動裝置在傳動系中的結構空間，能夠擴展應用可能性并改善輪轂驅動裝置的行駛舒適性，特別是應用于電驅動或混合驅動領
域中時。
附圖標記列表
1車輪
2輪胎
3輪輞
4輪轂驅動裝置
5傳動單元
6驅動馬達
7導向桿
8導向襯套
9彈性壓縮運動
10彈性波紋管
11驅動軸、馬達軸0097]12長形孔
0098]13橫拉桿
0099]14方向控制拉桿
0100]15橫拉桿，三角拉桿
0101]16軸補償接頭
0102]17、18行星齒輪
0103]19齒圈
0104]20傳動裝置殼體
0105]21驅動小齒輪
0106]22-25行星齒輪架
0107]26軸頸
0108]27輸出軸、輪轂
0109]28,29行星軸線
0110]30力流
0111]31鎖定銷
0112]32傳動裝置殼體蓋
0113]33鎖定滑槽
1權利要求
1.一種特別是用于車輪的傳動單元(5)，該傳動單元包括帶有驅動小齒輪的驅動軸(11)和帶有從動齒圈(19)的輸出軸(27)，其中，所述驅動軸(11)和所述輸出軸(Xi)的軸線平行地延伸，并且所述驅動軸(11)和所述輸出軸(XT)能夠沿相對于所述驅動軸(11) 和所述輸出軸(XT)的旋轉軸線垂直的方向(9)彼此相對地沿橫向運動，所述傳動單元(5) 具有行星齒輪(17)，該行星齒輪與所述驅動小齒輪嚙合以及與所述從動齒圈(19)嚙合，并且支承在行星齒輪架0 的行星軸08)上，其中所述行星齒輪架0 相對于所述驅動小齒輪同軸地被支承，其特征在于，所述行星軸08)此外被分配給相對于所述從動齒圈(19)同軸地被支承的第二行星齒輪架(23)，其中所述行星齒輪(17)沿軸向設置在所述第一行星齒輪架(2 與所述第二行星齒輪架之間。
2.按照權利要求1所述的傳動單元，其特征在于，所述兩個行星齒輪架(22，23)共同的行星軸08)與所述第一行星齒輪架0 或所述第二行星齒輪架—體式地構成。
3.按照權利要求1或2所述的傳動單元，其特征在于，所述第一行星齒輪架0 支承在所述驅動軸(11)上，以及所述第二行星齒輪架在所述齒圈(19)內支承在所述輸出軸(27)上。
4.按照前述權利要求1至3中任一項所述的傳動單元，其特征在于，所述第一行星齒輪架0 和所述第二行星齒輪架具有相同的有效半徑。
5.按照前述權利要求1至4中任一項所述的傳動單元，其特征在于，所述行星齒輪架 (22,23)為分別具有兩個支承部位的搖桿。
6.按照前述權利要求1至5中任一項所述的傳動單元，其特征在于，設有兩個行星齒輪 (17,18)和四個行星齒輪架02、23、24、25)，其中給每個所述行星齒輪(17、18)分配由第一行星齒輪架(22、24)和第二行星齒輪架(對、2幻組成的一對行星齒輪架。
7.按照權利要求6所述的傳動單元，其特征在于，被分配給所述第二行星齒輪(18)的行星齒輪架(對、2幻分別同軸地支承在被分配給所述第一行星齒輪(17)的行星齒輪架 (22,23)上。
8.按照前述權利要求1至7中任一項所述的傳動單元，其特征在于，所述傳動單元(5) 為車輪驅動裝置并且集成到輪輞中，其中所述從動齒圈(19)與所述輪轂(XT)直接連接。
9.按照權利要求8所述的傳動單元，其特征在于，所述傳動單元(5)為輪轂驅動裝置(4)并且與驅動馬達(6)直接連接。
10.按照權利要求9所述的傳動單元，其特征在于，所述驅動馬達(6)是電動機。
11.按照權利要求9或10所述的傳動單元，其特征在于，所述馬達軸構成所述傳動單元(5)的驅動軸(11)，其中所述驅動小齒輪被設置在所述馬達軸(11)上。
12.按照前述權利要求8至11中任一項所述的傳動單元，其特征在于，所述傳動單元 (5)被設置在被構造為傳動裝置殼體的輪架00)中。
13.按照前述權利要求9至12中任一項所述的傳動單元，其特征在于，在馬達殼體(6) 與傳動單元( 之間設置具有橫向運動自由度的波紋管(10)。
14.按照前述權利要求1至13中任一項所述的傳動單元，其特征在于，設有用于驅動軸 (11)和輸出軸(27)的橫向相對運動性的線性導向裝置(7,8) 0
15.按照前述權利要求1至13中任一項所述的傳動單元，其特征在于，所述傳動單元 (5)借助于車輪導向拉桿裝置(13、14、15)與車輛底盤連接。
16.按照權利要求15所述的傳動單元，其特征在于，在所述傳動單元( 的驅動小齒輪 (21)與驅動馬達(6)之間設置至少一個軸補償接頭(16)。
17.按照前述權利要求1至16中任一項所述的傳動單元，其特征在于，在所述行星齒輪架(22、24)中的至少一個行星齒輪架上設置用于防止所述行星齒輪架(22、24)繞所述驅動軸(11)旋轉的扭轉止動件(31,34) 0
18.按照前述權利要求1至17中任一項所述的傳動單元，其特征在于，所述傳動單元 (5)具有相應的摩擦輪以代替齒輪(17、18、19、21)。
全文摘要
本發明涉及一種特別是用于被驅動的車輪(1)的傳動單元(5)。該傳動單元(5)包括帶有驅動小齒輪(21)的驅動軸(11)和與該驅動軸平行的帶有從動齒圈(19)的輸出軸(27)，其中驅動軸(11)和輸出軸(27)能夠彼此相對地橫向(9)運動。傳動單元(5)還具有至少一個行星齒輪(17、18)，該行星齒輪與驅動小齒輪(21)及從動齒圈(19)嚙合并且支承在行星齒輪架(22、24)的行星軸(28、29)上，其中行星齒輪架(22、24)又與驅動小齒輪(21)被同軸地支承。該傳動單元(5)的特征在于，設有相對于從動齒圈(19)被同軸地支承的至少一個第二行星齒輪架(23、25)，其中行星齒輪(17、18)沿軸向設置在第一行星齒輪架(22、23)與第二行星齒輪架(24、25)之間。這種傳動單元在結構空間需求最小的情況下實現了解除驅動裝置與輸出裝置之間橫向的相互影響，其中同時可傳遞高扭矩。例如可以使輪轂馬達在被驅動的車輪的彈性壓縮運動方面與車輪懸架裝置完全分離，由此可以在很大程度上減小輪轂驅動裝置的未支撐在彈簧上的質量。
文檔編號B60K17/04GK102361773SQ201080012928
公開日2012年2月22日 申請日期2010年3月15日 優先權日2009年4月1日
發明者F·霍伊斯勒 申請人:Zf腓特烈斯哈芬股份公司