用于机动车辆的车轴的制作方法

1.本发明涉及一种用于优选为商用车辆的机动车辆的车轴。


背景技术：

2.在用于机动车辆的传动系统的电气化中，可以提出一种用于布置电驱动单元的新概念。例如，一个或多个电驱动单元可以直接集成到机动车辆的车轴中。
3.de 10 2010 010 438 a1公开了一种用于机动车辆的底盘，其包括具有两个电动机的电动车轴。在电动车轴的端部区域中分别可旋转地安装有车轮。每个车轮都可以通过分配给它的电动机和中间的减速器来驱动。各个减速器通过万向轴连接到分配给该减速器的车轮上。两个电动机的相应旋转轴线彼此平行地布置。电动机可以重叠。
4.us 5,743,347 a公开了一种草坪拖拉机，其具有用于两个驱动轮的两个独立的电动马达。马达与减速器结合，并且相应驱动轮被安装在传动机构的输出轴上。两个电动马达并排地安装在底盘上，其中，在从草坪拖拉机的纵向方向看时，电动马达可以重叠地安装。
5.因此，在现有技术中，原则上已知了设置有平行且重叠布置的驱动机的车轴。因此，需要一个概念来实际和灵活地实施该概念。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种替代和/或改进的具有两个驱动单元的车轴。
7.该目的通过独立权利要求1的特征来实现。有利的改进示例在从属权利要求和说明书中给出。
8.本发明提供了一种用于机动车辆、优选为商用车辆的车轴(例如，刚性车轴)。车轴包括具有(几何)纵向轴线的轴体。车轴包括第一伸出臂，该第一伸出臂(例如直接)连接到轴体(例如，可拆卸地或不可拆卸地)，并以与轴体的纵向轴线成一定角度的方式，优选地以横向于该纵向轴线的方式(例如，以90
°
角)，相对于轴体远离地延伸。车轴包括第二伸出臂，该第二伸出臂(例如直接)连接到轴体(例如，可拆卸地或不可拆卸地)，并以与轴体的纵向轴线成一定角度的方式，优选地以横向于该纵向轴线的方式(例如，以90
°
角)，相对于轴体远离地延伸(例如，与第一伸出臂相反地延伸)。车轴包括第一驱动单元，优选为电驱动单元，其安装在第一伸出臂的端面上。车轴包括第二驱动单元，优选为电驱动单元，其安装在第二伸出臂的端面上。第一驱动单元和第二驱动单元关于轴体的纵向轴线重叠(至少部分重叠)，并且相对于彼此以及相对于轴体的纵向轴线至少大致在轴向上平行地布置。
9.有利地，根据本发明的车轴提供了一个用于实际且灵活地实施优选为电驱动车轴的概念。驱动单元在伸出臂端面上的安装使得可以灵活地使用不同长度和功率级的驱动单元。此外，根据需要，还可以将伸出臂以可拆卸的方式(例如，通过螺栓连接)或以不可拆卸的方式(例如，通过焊接或粘合)连接到轴体。这又可以使得驱动单元能够相对于轴体布置在期望的高度上。例如，伸出臂可以布置为使得两个伸出臂和两个驱动单元都向上突出超过轴体，以便例如实现更大的离地距离。伸出臂也可以布置为使得两个伸出臂和驱动单元
都向下突出超过轴体，以便例如实现低地板机动车辆。根据需求，具有分配的驱动单元的伸出臂也可向上突出超过轴体，且具有分配的驱动单元的伸出臂也可向下突出超过轴体。此外，车轴也可以采用模块化结构，因此它特别可以与车辆底盘上的不同连接系统、不同的制动系统和不同的轮毂一起使用。
10.第一伸出臂和/或第二伸出臂可以关于轴体偏心地布置。第一伸出臂和第二伸出臂可以关于轴体的纵向轴线彼此间隔开地布置。第一伸出臂和第二伸出臂可以关于围绕轴体的纵向轴线的周向方向彼此间隔开地布置。第一伸出臂和第二伸出臂可以关于轴体布置在相对侧上。
11.在一示例性实施例中，第一驱动单元仅或基本上仅由第一伸出臂支撑。替代地或补充地，第二驱动单元仅由或基本上仅由第二伸出臂支撑。这特别可以实现的是，在驱动单元的与相应伸出臂相对的一侧上不必布置有驱动体的固定支撑结构。这可以进一步提高关于具有不同功率级的不同长度的驱动单元的设计自由度。
12.在另一示例性实施例中，车轴还包括第一齿轮单元，优选为刚性的或可在多个(例如，两个)档位中切换的齿轮单元(例如，减速齿轮单元)。第一齿轮单元可传动地连接到第一驱动单元，其安装在第一伸出臂的与第一驱动单元相对的端面上和/或具有与轴体的纵向轴线同轴的输出端。优选地，第一齿轮单元仅由或基本上仅由第一伸出臂支撑。车轴还可以包括第二齿轮单元，优选为刚性的或可在多个(例如，两个)档位中切换的齿轮单元(例如，减速齿轮单元)。第二齿轮单元可传动地连接到第二驱动单元，其安装在第二伸出臂的与第二驱动单元相对的端面上和/或具有与轴体的纵向轴线同轴的输出端。优选地，第二齿轮单元仅由或基本上仅由第二伸出臂支撑。因此，类似于第一和第二驱动单元的选择的灵活性，第一和第二齿轮单元的选择也可以具有一定的灵活性，特别是在尺寸、可换档性和齿轮单元期望的传动比方面。
13.有利地，第一齿轮单元和/或第二齿轮单元可被构造为正齿轮。
14.在另一示例性实施例中，第一齿轮单元和/或第二齿轮单元包括可切换的离合器。可切换离合器可布置为切换相应齿轮单元的档位和/或选择性地将驱动单元与车轴的轮轴传动地连接。
15.在一实施例中，第一伸出臂和/或第二伸出臂包括允许分别支撑的驱动单元的输出轴穿过的通孔。因此，驱动单元的输出端可以受保护地且以简单的方式直接穿过伸出臂。
16.在另一实施例中，第一伸出臂和/或第二伸出臂基本上是板形设计的，其优选地具有适合于分别支撑的驱动单元的外轮廓的外轮廓，特别优选地具有圆形和/或圆弧形的外轮廓。因此，相应伸出臂可以适合于分配的驱动单元的空间尺寸，以便例如实现安全安装和保护功能。此外，伸出臂因此能够以简单的方式用作(多个)驱动单元的保护罩的安装点。
17.在另一实施例中，轴体包括中心部件，第一伸出臂和第二伸出臂(例如直接)连接到该中心部件(例如，可拆卸地或不可拆卸地)。优选地，中心部件可以是基本框架形，优选为矩形框架形。中心部件可以被设计为开放式框架。中心部件可以被构造为铸造结构、锻造结构、粘合结构、焊接结构或通过增材制造工艺生产的结构。因此，中心部件可以具有必要的刚度和承载能力，以支撑驱动单元并将车轴安装到车辆底盘上。此外，框架形状可以在中心部件内提供安装空间，以便还可以灵活地使用不同尺寸的驱动单元和齿轮单元。
18.在一改进示例中，中心部件包括优选为基本板形的上梁和/或优选为基本板形的
下梁。替代地或补充地，中心部件包括将上梁和下梁相互连接的优选为基本板形的第一连接梁，和/或将上梁和下梁相互连接的优选为基本板形的第二连接梁。上梁和下梁相互连接。优选地，上梁和下梁布置在第一连接梁和第二连接梁之间。
19.上梁可布置在下梁的上方(例如，正上方)并与下梁间隔开。
20.有利地，上梁和下梁可以以平行于轴体的纵向轴线的方式延伸。
21.优选地，第一连接梁和第二连接梁均可以在竖直平面对齐。
22.在一改进示例中，第一伸出臂和第二伸出臂(例如直接)连接到上梁和下梁(例如，可拆卸地或不可拆卸地)。因此，伸出臂可以稳固地支撑在中心部件上。
23.在一变形实施例中，第一伸出臂和第二伸出臂与第一连接梁和第二连接梁间隔开地布置。优选地，对于第一连接梁和第二连接梁，第一伸出臂布置为更靠近第一连接梁，且/或对于第一连接梁和第二连接梁，第二伸出臂布置为更靠近第二连接梁。因此，特别可以为驱动单元提供特别大的安装空间。
24.在另一变形实施例中，上梁被设计为安装到用于支撑车轴的连杆结构(lenkerkonstruktion)，例如，通过用于上梁的螺栓连接。优选地，上梁被设计为安装到三角形连杆(dreieckslenker)和/或安装到四点连杆(vierpunktlenker)。因此，车轴可以通过中心部件的上梁铰接到车辆底盘。
25.在一示例性实施例中，第一连接梁包括部分地布置有第一齿轮单元的凹部和/或c形轮廓形状。替代地或补充地，第二连接梁包括部分地布置有第二齿轮单元的凹部和/或c形轮廓形状。因此，凹部可以为齿轮单元提供额外的安装空间。
26.在另一示例性实施例中，轴体还包括第一空心型材(例如管状)体和第二空心型材(例如管状)体，它们有利地在相对两侧(例如直接)连接到中心部件(例如，可拆卸地或不可拆卸地)，且/或分别被设计为连接到优选为弹簧悬架或空气悬架的悬架，且/或分别包括制动法兰。优选地，轴体还包括第一空心轴头，该第一空心轴头被设计为可旋转地安装车轮并优选地通过收缩配合(einschrumpfen)(例如直接)连接到第一空心型材体。轴体也可包括第二空心轴头，该第二空心轴头被设计为可旋转地安装车轮并优选地通过收缩配合(例如直接)连接到第二空心型材体。
27.有利地，车轴包括有利为刚性的第一轮轴，该第一轮轴传动地连接到第一齿轮单元的输出端并延伸穿过第一空心型材体和第一轴头。车轴还可以包括有利为刚性的第二轮轴，该第二轮轴传动地连接到第二齿轮单元的输出端并延伸穿过第二空心型材体和第二轴头。
28.在一示例性实施例中，中心部件、第一空心型材体和第二空心型材体一体地制造，并优选为铸造结构、锻造结构、粘合结构、焊接结构或通过增材制造工艺生产的结构。例如，由中心部件、第一空心型材体和第二空心型材体组成的有利为一体的铸造结构、锻造结构或通过增材制造工艺生产的结构能够可靠地转换为批量生产，该结构集成了多个功能并仍具有在机动车辆的组装中可操作的质量。例如在铸件制造完成后，伸出臂可以例如通过焊接或粘合不可拆卸地或通过螺栓连接可拆卸地连接到中心部件。
29.在另一示例性实施例中，第一伸出臂、第二伸出臂、中心部件、第一空心型材体、第二空心型材体、第一空心轴头和/或第二空心轴头优选地通过焊接、粘合、铸造、锻造和/或增材制造工艺彼此至少部分地一体连接，且/或优选地通过螺栓连接彼此至少部分地可拆
卸地安装。因此，可以根据需要选择期望的构造方式。
30.在一实施例中，车轴还包括保护罩，该保护罩优选地安装在第一伸出臂和/或第二伸出臂处。有利地，保护罩可以至少部分地或完全地包围第一驱动单元、第二驱动单元、第一齿轮单元和/或第二齿轮单元。
31.在另一实施例中，第一驱动单元和第二驱动单元可由公共的冷却系统冷却，该冷却系统优选地穿过轴体(例如，穿过轴体的框架形中心部件)而将第一驱动单元和第二驱动单元彼此流体连接。
32.替代地，第一驱动单元和第二驱动单元可以包括例如单独的冷却系统。
33.在一示例性实施例中，轴体(例如，轴体的中心部件)被设计为使得第一齿轮单元的输出端和第二齿轮单元的输出端能够以传动的方式彼此连接。第一齿轮单元的输出端和第二齿轮单元的输出端可以优选地通过轴体中(例如，在轴体的中心部件中)的可切换离合器以传动的方式彼此连接。
34.本发明还涉及一种优选为商用车辆(例如，载重汽车或公共汽车)的机动车辆，其具有如本文所公开的车轴。
附图说明
35.本发明的上述优选实施例和特征可以相互组合。下面将参照附图说明本发明的其他细节和优点。
36.图1示出了根据本发明的示例性车轴的立体图。
37.图2示出了示例性车轴的(横向)侧视图。
38.图3示出了示例性车轴的(纵向)侧视图。
39.图4示出了具有示意性补充的其他部件(驱动单元、齿轮单元、离合器、冷却系统、保护壳体)的示例性车轴的俯视图。
具体实施方式
40.附图所示的实施例至少部分一致，因此相似或相同的部分具有相同的附图标记，并且对这些部分的说明也将参考其他实施例或附图的说明，以避免重复。
41.图1至图4示出了用于轻型到重型机动车辆的车轴10，其中，为了更清楚，未示出诸如悬架、车轮、制动器等一些部件。车轴10可以优选地用于商用车辆，例如载重车辆或公共汽车。有利地，车轴10可以作为用电驱动器驱动的车轴被包括在电动或混合动力车辆中。车轴10有利地被设计为刚性车轴。
42.下面将参照图1至图4更详细地说明车轴10。
43.车轴10具有轴体12、伸出臂14、16和驱动单元18、20(参见图4)。
44.轴体12可包括中心部件22、空心的型材型材体或轴桥管24、26和轴头(achsstummel)28、30。中心部件22关于轴体12居中地布置。空心型材体24、26的一者布置成在两侧邻近中心部件22。中心部件22和型材体24、26一起形成轴桥型材体24和26在它们各自的外侧上分别连接到轴头28或30。中心部件22、型材体24、26和轴头28、30可沿轴体12的几何纵向轴线对齐。轴体12的纵向轴线
是机动车辆的横轴。
45.中心部件22例如可以是框架形(箱形)，优选为(具有或不具有倒角的)矩形框架形。由于其形状，中心部件22为车轴10提供了足够的固有刚度。因此，特别是附接到中心部件22的部件(例如，驱动单元18、20)不需要为车轴10承担额外的支撑功能。然而，为了进一步提高车轴10的刚度，例如附接到中心部件22的部件也可以为车轴10承担额外的支撑功能，即使这在此处未单独示出。也就是说，根据需要，例如驱动单元和/或齿轮单元不能仅在部分功能上或整体上集成到中心部件22和/或轴体12的支撑结构中。
46.详细地，中心部件22可以例如包括上梁32、下梁34、第一连接梁36和第二连接梁38。上梁32布置在下梁34的上方。梁32和34以平行于轴体12的纵向轴线的方式延伸。梁32和34布置在连接梁36、38之间。梁32和34沿轴体12的垂直轴线彼此间隔开。连接梁36和38沿轴体12的纵向轴线彼此间隔开。有利地，轴体12的纵向轴线可以作为连接梁36和38的法线延伸。连接梁36、38可以垂直地定向。梁32、34、36和38形成开放式框架。因此，中心部件22提供了大量安装空间，以便根据对车轴10的要求灵活地将驱动单元、齿轮单元和/或离合器的不同变体安装在中心部件22中或上。
47.中心部件22的梁32、34、36和38可以彼此一体地连接，例如通过焊接、粘合、共同铸造工艺、共同锻造工艺或共同的增材制造工艺。然而，梁32、34、36和38也可以彼此可拆卸地安装，例如通过螺栓连接。
48.有利地，第一伸出臂14和第二伸出臂16直接连接到中心部件22。该连接可以是可拆卸的(例如，通过螺栓连接)，或不可拆卸的(例如，通过焊接或粘合)。第一伸出臂14和第二伸出臂16也可以例如通过铸造、锻造或增材制造工艺与中心部件22一体地形成。
49.第一伸出臂14以与轴体12的纵向轴线成一定角度的方式，优选以横向于该纵向轴线的方式，相对于中心部件22远离地延伸。第二伸出臂16以与轴体12的纵向轴线成一定角度的方式，优选以横向于该纵向轴线的方式，相对于中心部件22远离地延伸。例如，第一伸出臂14和第二伸出臂16可以定向在机动车辆的纵向方向上。第一伸出臂14和第二伸出臂16布置在中心部件22的相对侧。第一伸出臂14和第二伸出臂16可以布置在相同的高度处或不同的高度处。如图所示，第一伸出臂14和/或第二伸出臂16可以布置在与中心部件22相同的高度处。然而，第一伸出臂14和/或第二伸出臂16在垂直方向上以超过中心部件22的方式向上突出(例如，为了增大机动车辆的离地距离)，或在垂直方向上以超过中心部件22的方式向下突出(例如，为了实现低地板车辆)。
50.第一伸出臂14和第二伸出臂16关于轴体12和中心部件22偏心地布置。对于第一连接梁36和第二连接梁38，第一伸出臂14布置为更靠近第一连接梁36。对于第一连接梁36和第二连接梁38，第二伸出臂16布置为更靠近第二连接梁38。第一伸出臂14和第二伸出臂16关于轴体12的纵向轴线彼此间隔开地布置。
51.第一伸出臂14在第一驱动单元18的前侧(正面)上支撑第一驱动单元18(参见图4)。第二伸出臂16在第二驱动单元20的前侧上支撑第二驱动单元20(参见图4)。第一驱动单元18和第二驱动单元20关于轴体12的纵向轴线彼此重叠地布置。驱动单元18、20和轴体12至少大致彼此轴向平行地布置。
52.有利地，驱动单元18、20可以是电驱动单元。基本上，驱动单元18、20可以分别仅由各自的伸出臂14或16支撑。有利地，在相应驱动单元18、20的后侧上可以不存在轴体12的固
定结构，使得不同长度的驱动单元可以分别安装到伸出臂14、16的端面。第一驱动单元18的输出轴(未单独示出)可以延伸穿过第一伸出臂14的优选中心的通孔40。同样地，第二驱动单元20的输出轴(未单独示出)可以延伸穿过第二伸出臂16的优选中心的通孔42。
53.第一驱动单元18和第二驱动单元20共享公共的冷却系统48(参见图4)。如图所示，驱动单元18、20经由冷却系统48例如通过软管连接彼此流体连接。该连接可以受保护的延伸穿过上梁32和下梁34之间的中心部件22。相应的软管连接件可以例如布置在驱动单元18、20的前侧(后侧)上(如图所示)，或例如布置在驱动单元18、20的侧表面上。冷却系统48可被设计为仅冷却驱动单元18、20或还冷却机动车辆的至少一个其他部件，例如用于驱动单元18、20的至少一个逆变器。然而，驱动单元18、20也可以包括单独的冷却系统。
54.第一伸出臂14在第一齿轮单元44的前侧上支撑第一齿轮单元44(参见图4)。第二伸出臂16在第二齿轮单元46的前侧上支撑第二齿轮单元46(参见图4)。
55.第一驱动单元18和第一齿轮单元44布置在第一伸出臂14的相反两侧上。第二驱动单元20和第二齿轮单元46布置在第二伸出臂16的相反两侧上。第一驱动单元18有利地通过第一驱动单元18的延伸穿过通孔40的输出轴而传动地连接到第一齿轮单元44。第二驱动单元20有利地通过第二驱动单元20的延伸穿过通孔42的输出轴而传动地连接到第二齿轮单元46。有利地，第一齿轮单元44可以基本上仅由第一伸出臂14支撑，并且第二齿轮单元46可以基本上仅由第二伸出臂16支撑。有利地，在第一齿轮单元44的与第一伸出臂14相对的(前)侧上不存在轴体12的固定结构，使得具有不同长度和不同传动比的齿轮单元可以分别安装在第一伸出臂14的前侧上。这同样适用于第二齿轮单元46在第二伸出臂16上的布置。
56.第一齿轮单元44包括与第一驱动单元18同轴的驱动元件和与轴体12的纵向轴线同轴的输出元件。第二齿轮单元46包括与第二驱动单元20同轴的驱动元件和与轴体12的纵向轴线同轴的输出元件。作为齿轮单元44、46的驱动元件和输出元件，可以例如包括轴或齿轮。例如，齿轮单元44、46可被构造为正齿轮传动装置。
57.齿轮单元44、46的输出元件可以例如通过插入可切换的离合器(未示出)相互传动地连接。因此，例如，在低载荷的情况下或在其中一个驱动单元18、20发生故障的情况下，由车轴10驱动的两个车轮的驱动力可以仅由其中一个驱动单元18、20提供。为了能够在齿轮单元44、46之间布置操作性连接，中心部件22可以被相应地构造为例如框架的形状。
58.第一齿轮单元44和/或第二齿轮单元46可以是刚性的或可切换的齿轮单元，例如每个齿轮单元具有两个档位。如有需要，齿轮单元44、46还可以包括可切换的离合器50、52(参见图4)。有利地，齿轮装置44、46可以具有i≠1的传动比。齿轮单元44、46优选地被设计为减速齿轮单元。然而，齿轮单元44、46也可以具有i＝1的传动比。
59.伸出臂14、16还可被设计为支撑一个或多个保护罩54(参见图4)。保护罩54可由一个或多个部件组成。保护罩54可以保护性地至少部分包围第一驱动单元18、第二驱动单元20、第一齿轮单元44和/或第二齿轮单元46。
60.伸出臂14、16的外轮廓可以适配于驱动单元18、20的外轮廓和/或齿轮单元44、46的外轮廓。例如，外轮廓可以是圆形，优选为圆弧形。
61.为了给第一和第二齿轮单元44、46提供额外的安装空间，连接梁36、38可以具有凹部56、58。齿轮单元44、46可以部分地布置在凹部56、58中。连接梁36、38可以例如具有开放的c形轮廓形状。齿轮单元44、46可以通过开放轮廓侧朝向轴体12的纵向轴线向内延伸。
62.轴体12可适配于各种悬架。有利地，上梁32被设计为连接到用于支撑车轴10的连杆结构，以便将车轴10连接到底盘。例如，连杆结构可以是三角形连杆(例如，y形或v形)或四点连杆(例如，h形)。上梁32可包括(例如用于轴承支承架的)螺栓连接点60，螺栓连接点布置为使得三角形连杆、四点连杆或两者可连接到上梁32。例如，还可以将转接器(未示出)紧固到螺栓连接点60。根据选择的转接器，可以将用于支撑车轴10的不同连杆结构连接到上梁32。通过轴联动的概念可以实现在不同底盘上的安装。
63.在空心型材体24、26上，例如可以安装悬架(例如，弹簧悬架或空气悬架)和/或连杆结构，以便将车轴10连接到底盘。替代地或补充地，空心型材体24、26可分别包括用于为相应分配的车轮安装制动装置的制动法兰62、64。有利地，制动法兰62、64可以被构造为环形。制动法兰62、64可以布置在空心型材体24、26的外侧(与连接梁36或38相对的侧面)上。空心型材体24、26例如通过焊接或粘合可以与中心部件22一体地连接。例如，空心型材体24、26可以或也可以与中心部件22一起铸造、锻造或在增材制造工艺中制造。空心型材体24、26也可以例如通过螺栓连接可拆卸地安装在中心部件22上。
64.车轴10的轮毂(未示出)能够可旋转地安装在轴头28、30上。为了驱动轮毂，刚性轮轴可以有利地分别延伸穿过空心型材体24、26和轴头28、30。轴头28、30可以例如通过在空心型材体24、26中的收缩配合而永久地连接到空心型材体24、26。轴头28、30例如也能够可拆卸地安装到空心型材体24、26。如有需要，轴头28、30还可以承载车轮
‑
外行星轮以实现(另一)传动比/(进一步)减速。
65.本发明不限于上述优选的示例性实施例。相反地，大量变体和变型也是可能的，这些变体和变型也利用了本发明的概念并因此落入到保护范围内。特别地，本发明还要求保护独立于所引用的权利要求的从属权利要求的主题和特征。特别地，独立权利要求1的各个特征彼此独立地公开。此外，从属权利要求的特征也独立于独立权利要求1的所有特征而公开，例如独立于与独立权利要求1的轴体、第一伸出臂、第二伸出臂、第一驱动单元和/或第二驱动单元的存在和构造相关的特征而公开。本文中的所有范围指示都应被理解为按以下方式公开，即，所有落入相应范围中的值都被单独公开，例如也分别作为相应范围的优选更窄外限。
66.附图标记列表
67.10 车轴
68.12 轴体
69.14 第一伸出臂
70.16 第二伸出臂
71.18 第一驱动单元
72.20 第二驱动单元
73.22 中心部件
74.24 第一空心型材体(第一轴桥管)
75.26 第二空心型材体(第一轴桥管)
76.28 第一轴头
77.30 第二轴头
78.32 上梁
79.34 下梁
80.36 第一连接梁
81.38 第二连接梁
82.40 通孔
83.42 通孔
84.44 第一齿轮单元
85.46 第二齿轮单元
86.48 冷却系统
87.50 第一离合器
88.52 第二离合器
89.54 保护罩
90.56 凹部
91.58 凹部
92.60 螺栓连接点
93.62 制动法兰
94.64 制动法兰