CN113396072A - 车辆的驱动单元和用于调平车辆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于商用车辆的驱动单元(100)，所述驱动单元(100)包括至少一个电动机(111、112、113、114)；以及用于调平由所述至少一个电动机(111、112、113、114)驱动的车轴的机构。

Description

车辆的驱动单元和用于调平车辆的方法

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的驱动单元和一种用于调平车辆的方法、特别是涉及一种用于商用车辆的电子车轴的集成电调平，其中，车轴可以是刚性车轴或独立悬架的车轴。

背景技术

商用车辆通常需要调平。例如，需要补偿从动轴上的负载变化或降低牵引车以耦接拖车。同样，车辆高度应调整到与外部码头相适应或应降低入口高度(例如公交车)。传统的调平通常通过所谓的空气弹簧实现，空气弹簧使用商用车辆上可用的压缩空气移动弹簧以相对于车辆的底盘提升或降低相应的车轴。

传统商用车辆中的压缩空气可以使用诸如内燃机的推进发动机的至少一些功率来产生。压缩空气的优点是其可以很容易地传输到相应的车轴，即使相应的发动机与车轴分离。类似地，推进发动机的扭矩可以通过例如万向轴传递到车轴上的差速齿轮。然后轮毂轴可以驱动轮毂和轮辋。

未来，电动商用车辆将越来越普及，其中电驱动发动机甚至可以集成到从动轴中。如果仍然希望依靠传统的基础设施进行车辆调平，则需要基于电动发动机产生压缩空气。然而，功率足够的电动压缩机价格昂贵且效率较低。因此，需要替换传统的压缩空气系统，这也将显著降低这些系统的典型的噪音水平。

发明内容

因此，需要一种系统能够特别是在从动轴上实现调平功能，所述系统基于完全电气化的能源并且不需要任何压缩空气基础设施。

至少一些问题被权利要求1的驱动单元或根据权利要求11的方法克服。从属权利要求涉及独立权利要求的主题的其它有利实现。

本发明涉及一种用于商用车辆的驱动单元。所述驱动单元包括至少一个电动机和由所述至少一个电动机驱动或提供动力的用于调平车轴的机构。

可选地，用于调平的机构包括由电动机致动的至少一个自锁调平机构。自锁机构可以被配置为能够在电源故障的情况下防止任何调平。

可选地，驱动单元还包括车辆推进发动机，其中，电动机独立于车辆推进发动机。然而，电动机也可以被配置为能够有助于车辆推进。可选地，仅单个电动机可用于推进(通过差速齿轮箱)和调平功能，齿轮箱可以实现推进和调平之间的切换。

可选地，商用车辆包括轮毂并且齿轮箱可以布置在电动机与轮毂之间。齿轮箱可包括驱动轮毂的第一输出端和致动调平的第二输出端。此外，齿轮箱可以包括离合器，所述离合器被配置为能够激活/停用用于调平车轴的第二输出端。

可选地，包括至少一个车轮制动器和齿轮箱的车辆可被配置为仅能够在所述至少一个车轮制动器被接合时，才能激活用于调平的第二输出端。

可选地，驱动单元包括用于控制车辆的调平和推进发动机的单元。因此，可以有一个集成的控制单元来控制调平和推进发动机。该单元可以包括电源管理。

可选地，驱动单元包括用于单个车轮的支撑结构以实现独立悬架。驱动单元还可包括用于两个相对的车轮的支撑结构，以实现刚性车轴。

本发明还涉及一种具有前述驱动单元的车辆、特别是商用车辆，其中车轴是刚性车轴或独立悬架的车轴或所述刚性车轴或独立悬架的车轴的一部分。

本发明还涉及一种用于调平具有驱动单元的车辆的方法，所述驱动单元包括至少一个电动机，其中驱动单元可以是刚性车轴或独立悬架的车轴。所述方法包括：控制驱动单元的至少一个电动机以相对于车辆的底盘调平车轴。所述方法还可以包括使用与驱动车辆的电动发动机相同或不同的电动发动机来调平车辆。

本发明的实施例通过集成到电动商用车轴中的电致动调平解决了至少一些上述问题，所述电动商用车轴可以是刚性的或者可以是固定到车辆底盘的独立悬架的一部分。电力可以从驱动单元可用的电源中获取并用于车轴的调平。

该功能特别是在被驱动的车轴中实现，但实施例不应限于该应用。其它车轴可能包括附加的电源来驱动用于调平的电动机。因此，根据实施例，调平功能可以利用独立的致动电机或用推进电机来实现。这种共享可以通过安装在驱动电机与轮毂之间的示例性齿轮箱来实现。如果车轴上有不止一个电动机可用，也可以实施侧向水平控制。与传统空气弹簧的情况不同，根据实施例，悬架的调平和弹簧功能是明显分开的。因此，即使没有任何类型的弹簧，也可以进行调平。

这种车轴被称为电动车轴，其可能具有一个带有差速齿轮的电动机。对于每个车轮这种车轴也可能有两个独立的电机，在这种情况下不需要差速器。

附图说明

所述系统和/或方法的一些示例将在下文中仅通过示例的方式并参考附图进行描述，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的电驱动单元；

图2示出了根据另一实施例的具有双推进电动机和用于调平的独立电动机的电驱动单元；

图3示出了根据又一实施例的具有单个推进电动机和用于调平的独立致动电机的电驱动单元；

图4示出了根据又一实施例的具有共享用于调平的双推进电动机的电驱动单元；以及

图5示出了具有共享用于调平车辆的单个推进电动机的电驱动单元的又一实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施例的车辆驱动单元。驱动单元100包括一个电动机113和用于将车轴相对于车辆底盘200调平的机构120。电动机113耦接到齿轮箱131以将齿轮箱用于推进和调平。齿轮箱131可以包括两个输出端和切换器或离合器，以将一个输出端上的调平机构120或另一个输出端上的车轮301耦接到电动机113。用于调平的机构120经由弹簧210耦接到底盘200或另一个支撑结构。

此外，制动单元151可以被设置为车轴的一部分以制动车轮301。用于调平的机构120可以包括用于改变底盘200与车轮301之间的相对距离的机构。

驱动单元100可以是独立悬架或刚性车轴的一部分。所示出的驱动单元100可以特别是由电动机113驱动的电驱动轴。根据另外的实施例，可以设置独立的致动电机、即一个用于调平的电动机和一个用于推进的电动机。

图2示出了驱动单元100的一个实施例，所述驱动单元100包括第一、第二、第三和第四电动机111、112、113、114。此外，在商用车辆的每一侧分别可使用第一调平机构121和第二调平机构122。第一调平机构121连接到第一弹簧211，第一弹簧211将第一调平机构121连接到车辆底盘200。第二调平机构122连接到第二弹簧212，第二弹簧212又连接到车辆底盘200。

根据该实施例，第一电动机111驱动第一调平机构121，第二电动机112驱动第二调平机构122。致动电机(第一和第二电动机111、112)的旋转被传递到相应的调平机构121、122，相应的调平机构121、122将电机旋转位置转换为耦接到车轴的相应弹簧211、212的可变的轴支撑偏移。弹簧211、212的另一端悬挂到车辆底盘200。

此外，独立于第一和第二电动机111、112的第三电动机113和第四电动机114可用作与内燃机一样以驱动在车辆每一侧上的车轮301、302。在左侧，在第三电动机113与第一车轮301之间，第一齿轮箱131和第一制动器151沿传动系布置。类似地，在右侧，在第四电动机114与车辆的第二车轮302之间，第二齿轮箱132和第二制动器152沿传动系布置。因此，根据图2的实施例，驱动电动机113、114是与驱动用于调平的机构121、122的第一电动机111和第二电动机112分开的电动机。

应当理解，在图1的实施例中，独立电动机111、113也可如图2所示地用于推进和调平(例如用于驱动和调平车辆的左侧)。

根据本发明，调平机构121、122可以集成到电动商用车辆驱动单元100(所谓的电动车轴)中，图2示出了具有双电机驱动轴的示例性刚性车轴，所述双电机驱动轴具有用于在车辆的每一侧提供调平的独立的执行器111、112。另外两个推进电动机113、114通过适当的齿轮箱131、132独立于调平地驱动车辆。然而，齿轮箱131、132可以被配置为仅能够允许在停止时调平。

此外，致动电机111、112和驱动电机113、114中的所有或至少一些可以共享公共的控制和电力电子单元160。因此，控制可以集成到一个单元160中以在调平与推进之间切换。电子控制单元160不仅可以控制驱动电动机113、114，而且还可以控制用于致动调平机构121、122的致动电动机111、112。

图3示出了另一个实施例，其中，一个推进电动机113经由齿轮箱131连接到差速齿轮135，调平由如图2中的独立致动电机111、112实现。同样，第一和第二调平机构121、122由第一和第二致动电机111、112致动以相对于底盘200降低/提升车轴100。

图4示出了又一实施例，其中，双驱动电动机113、114同样用于致动调平机构121、122。为了实现该目的，图2的实施例的齿轮箱131、132分别被其它齿轮箱137、138代替，齿轮箱137、138在一侧由相应的驱动电动机113、114驱动，但在另一侧包括两个输出端：用于相应传动系147、148的第一输出端和用于驱动相应调平机构121、122的第二输出端。

因此，在该实施例中，双推进电机113、114被共享用于推进和调平功能。由于车辆在运动过程中通常不需要调平，因此可以在车辆停止时使用推进电机113、114进行调平，其中推进电机113、114可以将所需的动力传递给调平机构121、122。为了实现这一点，可以使用切换器将输出切换到从动轮301、302或调平机构121、122。这种切换功能可以通过单输入双输出分体齿轮箱来实现，并且可以使用车辆控制单元160来控制(如图2所示)。还可以包括离合器，并且可以通过电致动离合器实现齿轮箱137、138的两个输出端之间的选择。

根据其它的实施例并且为了确保提升仅在停止状态下进行，可以主动制动(例如通过驻车制动器)齿轮箱137、138朝向传动系147、148的第一输出端。因此可以使用车轮制动器的反作用扭矩来实现用于调平机构121、122的输出扭矩。换言之，仅当存在制动扭矩时，调平机构121、122才能被激活。

所有其它构件可以按照与图2的实施例中相同的方式布置。这里不需要重复。

图5示出了又一实施例，其代表了与图3的实施例类似的实现方式，其中，仅有单个驱动电机113可用，其同样通过齿轮箱131和差速齿轮135耦接到车轮301、302。然而，在该实施例中，单个驱动电动机113被附加地用于调平机构121、122。为此，另一个调平齿轮箱139将来自驱动电动机113的扭矩传递到第一调平机构121。第一调平机构121可以被配置为能够将扭矩传递到第二调平机构122(例如经由连接机构123)。从而，通过使用专用齿轮箱139将驱动动力从电动机113传递到调平机构121、122，可以将单推进电动机113用于调平致动。同样，可以包括切换器以仅当车辆处于停止状态或由车辆控制单元(图5中未示出)提供明确控制信号时实现调平。

这种提升机构可特别用于两侧以相同方式提升的情况(例如，将牵引机耦接到拖车时)。

此外，所有实施例中的提升机构121、122可以包括自锁结构以支撑车辆，即使提升致动被关闭也可支撑车辆。该自锁机构可以包括例如蜗轮齿轮箱或防止车辆意外下降的任何其它闩锁机构。特别是，如果电源出现故障，调平机构121、122可能会被阻止，以防止调平机构意外致动。

其它的有利实施例涉及以下至少一项：

一种配备有至少一个电动机的商用车辆驱动单元，其中电动机被配置为能够实现车轴的调平致动。

商用车辆驱动单元的特征还可在于，电动机致动至少一个调平机构。

商用车辆驱动单元的特征还可在于，调平机构是自锁的。

商用车辆驱动单元的特征还可在于，电动机独立于车辆推进。

商用车辆驱动单元的特征还可在于，推进电动机共享用于调平致动。

商用车辆驱动单元的特征还可在于，齿轮箱在推进电动机与轮毂之间位于车轴内，所述齿轮箱具有用于驱动车轮的第一输出端和用于致动调平的第二输出端。

商用车辆驱动单元的特征还可在于，可以通过离合器激活齿轮箱的用于调平的第二输出端。

商用车辆驱动单元的特征还可在于，仅当车轮制动器处于激活状态时，齿轮箱的用于调平的第二输出端才能被激活。

商用车辆驱动单元的特征还在于，用于推进和调平功能的控制和电力电子设备是共享的和/或集成的。

描述和附图仅说明本公开的原理。因此应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种布置方式，尽管在本文中没有明确描述或示出这些布置方式，但是只要这些布置实施了本公开的原理则应被包括在本公开范围内。

此外，虽然每个实施例可以独立作为单独的示例，但是应当注意，在其它实施例中，所限定的特征可以不同地组合，即在一个实施例中描述的特定特征也可以在其它实施例中实施。除非声明不旨在进行特定的组合，否则本文的公开内容涵盖了此类组合。

附图标记列表：

100 用于(商用)车辆的驱动单元

111、112 用于调平的电动机/致动电机

113、114 推进电动机

120 用于调平的机构

121、122 调平机构

131、132… 齿轮箱

151、152… 车轮制动器

160 电子控制单元

200 车辆底盘

211、212 弹簧

301、302 车轮

Claims (12)

1.一种用于商用车辆的驱动单元(100)，

其特征在于，所述驱动单元包括：

-至少一个电动机(111、112、113…)；以及

-用于调平由所述至少一个电动机(111、112、113、114)驱动的车轴的机构(120)。

2.根据权利要求1所述的驱动单元(100)，

其特征在于：

用于调平的机构(120)包括由所述至少一个电动机(111、112、113…)致动的至少一个自锁调平机构(121、122…)。

3.根据权利要求1或2所述的驱动单元(100)，其中，所述驱动单元(100)还包括车辆推进发动机(113、114)，

其特征在于：

所述至少一个电动机(111、112)独立于所述车辆推进发动机(113、114)。

4.根据权利要求1或2所述的驱动单元(100)，

其特征在于：

所述至少一个电动机(113、114)被配置为能够有助于车辆推进。

5.根据权利要求4所述的驱动单元(100)，所述商用车辆包括轮毂，

其特征在于：

所述商用车辆包括布置在电动机(113、114)与所述轮毂之间的齿轮箱(137、138)，其中，所述齿轮箱(137、138)包括驱动所述轮毂的第一输出端和致动调平的第二输出端。

6.根据权利要求5所述的驱动单元(100)，

其特征在于：

所述齿轮箱(137、138)包括配置为能够激活用于调平车轴(100)的第二输出端的离合器。

7.根据权利要求5或6所述的驱动单元(100)，所述车辆包括至少一个车轮制动器(151、152)，

其特征在于：

所述齿轮箱(137、138)被配置为仅能够在所述至少一个车轮制动器(151、152)被接合时，才能激活用于调平的第二输出端。

8.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(100)，

其特征在于：

所述驱动单元包括用于控制车辆的调平和推进的单元(160)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(100)，

其特征在于：

所述驱动单元包括用于单个车轮(301)以实现独立悬架或用于两个相对的车轮(301、302)以实现刚性车轴的支撑结构。

10.一种车辆、特别是一种商用车辆，

其特征在于：

所述车辆包括根据前述权利要求中任一项所述的驱动单元(100)，其中，所述驱动单元(100)是刚性车轴或独立悬架的车轴。

11.一种利用包括至少一个电动机(111、112、113、114)的驱动单元(100)进行车辆调平的方法，其中，所述驱动单元(100)被包括在刚性车轴或独立悬架的车轴中,

其特征在于：

所述方法包括控制所述驱动单元(100)的至少一个电动机(110)来调平所述车辆。

12.根据权利要求11所述的方法，车辆包括燃烧电动机(113、114)，

其特征在于：

所述方法包括使用所述燃烧电动机(113、114)或不同的电动发动机(111、112、113、114)来调平车辆。

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