用于车辆的驱动装置、车辆和用于制动驱动装置的方法
阅读说明：本技术 用于车辆的驱动装置、车辆和用于制动驱动装置的方法 (Drive device for a vehicle, vehicle and method for braking a drive device ) 是由 戈尔曼·席德洛斯基 菲利普·马特 罗兰·布尔 巴纳·西曼德尔 于 2020-02-26 设计创作，主要内容包括：一种用于车辆的驱动装置,包括：至少一个具有转子(R)和定子(S)的电机(1),特别是电动机、驱动轴(2)和主行车制动器(3),其中驱动装置配备有被配置为流体间隙制动器的附加行车制动器,该附加行车制动器包括被布置在转子(R)与定子(S)之间的流体间隙(6),其中为了获得制动效果,能够用流体注满流体间隙；一种车辆,包括具有流体间隙制动器的驱动装置；以及一种用于借助于流体间隙制动器制动驱动装置的方法,其特征在于以下方法步骤：-借助于溢流装置,用来自贮存器的流体注满流体间隙；-借助于泄流装置,将流体间隙的流体清空到贮存器中。(A drive device for a vehicle, comprising: at least one electric machine (1) having a rotor (R) and a stator (S), in particular an electric motor, a drive shaft (2) and a main service brake (3), wherein the drive device is equipped with an additional service brake configured as a fluid gap brake comprising a fluid gap (6) arranged between the rotor (R) and the stator (S), wherein the fluid gap can be filled with a fluid in order to obtain a braking effect; a vehicle includes a drive device having a fluid gap brake; and a method for braking a drive by means of a fluid gap brake, characterized by the following method steps: -filling the fluid gap with fluid from the reservoir by means of an overflow device; -emptying the fluid of the fluid gap into the reservoir by means of a draining device.)
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的一种用于车辆的驱动装置、根据权利要求16所述的一种车辆以及根据权利要求17所述的一种用于制动驱动装置的方法。
背景技术
用于车辆的驱动装置主要包括电机(特别是电动机)、驱动轴和主行车制动器。如有必要，通过变速器，将电机的驱动力传输至驱动轴，而该驱动轴又驱动车轮。主行车制动器(溢流装置，Flutungseinrichtung)是一种可以在行驶运行中确保所驱动的车辆的减速(负向加速度)的制动器。为此，通常使用所谓的摩擦制动器。
法律规定，用于车辆的行车制动器必须是磨擦制动器。对于极端情形，制动系统通常按高于法定标准的负向加速度设计。因此，对于这一范围，也允许其它(非摩擦)制动系统来补充主行车制动器。
对此，DE102009027478A1例如提出了将常规的外侧制动系统与另一制动系统相组合。明确提出了使用磁制动器以及远离车轮安装的摩擦制动器(内侧制动器)。也可以机电地实施内侧制动器。靠近车轮且远离驱动器地定位的制动器通常被称为外侧制动系统。相反，远离车轮且靠近驱动器的制动器被称为内侧制动系统。
然而，制动器的这种组合会造成不能忽视的重量。而且，对于电磁制动器，必须协调大量参数，例如制动盘的传导能力、磁场方向、盘的形状等，以实现充分的制动效果。
发明内容
本发明从这里开始，并且其目的在于，提供一种改进的驱动单元，特别地提供一种包括主行车制动器和附加制动器的驱动单元，其构造简单并且额外费用少。
根据本发明，该目的通过一种具有权利要求1的表征特征的驱动装置得以实现。由于驱动装置配备有被配置为流体间隙制动器的附加行车制动器，其包括被布置在转子与定子之间的流体间隙，其中为了获得制动效果，可以用流体注满该流体间隙，由此提供了构造简单且可用少量附加花费实现的附加制动器，以辅助主行车制动器。根据控制，流体间隙制动器可以用作极端情况(紧急制动、高山山路行车等)的制动器，或者用作辅助性行车制动器。在两种情况下，这都有助于减少主行车制动器的制动衬片磨损和制动颗粒排放。特别地，可以放弃常规的外侧制动器。
在此，“用流体注满流体间隙”主要应理解为用诸如油等液体注满，其取代可能事先存在于流体间隙中的、优选气态的流体，诸如空气。该流体也可以被称为制动流体。同样可能的是，在注满前，流体间隙是无流体的或者(在技术意义上)排空的。
特别地，根据从属权利要求的特征，得出所提出的发明的其它有利设计方案。不同权利要求的主题或者说特征原则上可以任意相互组合。
在本发明的一种有利设计方案中，可以预设，在电机之后连接有变速器。除了变速器的常见功能，特别是电机方面带来的转速或者说转矩的分配、传动比、减速比等，一般存在于变速器中的齿轮油(变速器油)可以被用作流体间隙制动器的流体。在一定程度上，变速器可以用作流体的贮存器，并且可以从其中取出且特别地也可以再次复原。大多情况下本来就存在的齿轮油循环泵也可以用于流体间隙制动器，特别地用作溢流装置。
在本发明的另一有利设计方案中，可以预设，驱动装置具有第一驱动轴和第二驱动轴，其中变速器被布置在驱动轴之间，并且电机与变速器耦接，其中预设有作用于第一驱动轴的第一主行车制动器，其中预设有作用于第二驱动轴的第二主行车制动器。
第一驱动轴和第二驱动轴特别地是经由差速器彼此相连的半轴，其中电机被设计用于驱动两个半轴。然而，也可以考虑并且同样可能的是，每个半轴都具有各自的驱动装置，其分别包括电机，并且优选地分别包括变速器。
在本发明的另一有利设计方案中，可以预设，主行车制动器被配置为内侧制动器。特别地，为了减轻簧上质量，有利的是远离车轮地并且尽可能靠近驱动器地定位制动器。
在本发明的另一有利设计方案中，可以预设，电机、变速器、主行车制动器和被配置为流体间隙制动器的附加行车制动器被安置或者说安放到共同的壳体上或者其内。借此可以提供紧凑型驱动装置，该驱动装置可以特别地被构建为车辆中的紧凑单元。
流体间隙制动器的基本原理在于，为了将电机的转动中的转子制动而将流体引入到转子与定子之间的区域。溢流装置用于此目的。在溢流情况下，能量在定子S与转子R之间的流体间隙中由于粘滞摩擦被转换成热量。通过经由泄流装置从转子与定子之间的区域中排净所引入的该流体，解除该制动效果。在下文中，待由流体填充或者说要清空流体的区域应称作流体间隙。流体间隙制动器通常具有贮存器，其中可以为了向流体间隙上输出而将流体储存到该贮存器中和/或为了从流体间隙中再循环而将流体容纳在该贮存器中。
就这一点而言，优选地预设了，流体间隙制动器配备有用于用流体注满流体间隙的溢流装置，并且特别地配备有用于将流体间隙泄流或者说清空的泄流装置，和/或用于储存流体的贮存器。
对于溢流装置、泄流装置和/或贮存器的设计方案，可以考虑各种可能性。
因此，例如可以预设，溢流装置包括泵、压力室、处于负压的电机、特别是处于负压的流体间隙或者具有带推进剂的舱的预燃室。
进一步地，优选地，可以预设，泄流装置包括泵、处于负压的抽吸室、自排空的流体间隙和/或由转子驱动的叶轮。
进一步地，优选地，还可以预设，贮存器包括变速器、压力室和/或预燃室。借此，还将已经存在的部件用于流体间隙制动器，由此可以特别地减轻重量。
在驱动装置的一种优选设计方案中，可以预设，溢流装置包括第一泵，并且泄流装置包括第二泵，其中贮存器包括变速器。通过泵的使用，可以准确控制流体流，并且由此准确定量待实现的附加制动效果。
在驱动装置以及特别是前述驱动装置的一种优选改进方案中，可以预设，泄流装置包括自排空的流体间隙和/或由转子驱动的叶轮。特别是自排空的流体间隙和/或由转子驱动的叶轮可以优选地起辅助作用地用于被配置为泵的泄流装置。特别地，可以由此加速泄流，由此特别是在用在车辆中时，得到更好的适用性，因为附加的制动效果可以用于更短的时间空档。与此同时，在流体间隙被注满或者说发动机内腔被注满时，叶轮也可以用作附加的阻流装置，以便由此提高制动效果。
在本发明的一种有利设计方案中，可以预设，溢流装置包括泵和压力室，其中泄流装置包括泵，其中贮存器包括变速器和压力室。通过压力室，可以在短时间内提供高溢流效率，其中可以在更长的时间段内以相对较低的效率提供压力。
在驱动装置的一种优选设计方案中，可以预设，溢流装置包括处于负压的电机，特别是处于负压的流体间隙，其中泄流装置包括处于负压的抽吸室，其中贮存器包括变速器。通过负压，可以缩短接通或者说关断流体间隙制动器时的反应时间，因为负压在短激活时间下(阀门开关)提供高效率。此外，有可能在较长的时间段内构建负压，从而可以选择效率非常低的设备产生负压。
在驱动装置的一种优选设计方案中，可以预设，溢流装置包括推进剂舱，特别是储气罐，其被安装在填充流体的预燃室中，其中泄流装置包括在重力方向上被布置在电机下方，特别是流体间隙下方的收集室，其中贮存器包括预燃室。可以非常廉价地构建这种驱动装置或者说流体间隙制动器，特别是因为不需要诸如泵等昂贵的部件。另一方面，该设计方案优选地被预设用于紧急制动，因为其并非能轻而易举地再次投入使用。
在本发明的另一有利设计方案中，可以预设，使用齿轮油，特别是存在于变速器中的齿轮油，作为流体。这种流体本来就包含在变速器中，并且可以有利地用作用于流体间隙制动器的流体。
在另一有利的实施方案中，流体间隙制动器可以设计有额外的阻流装置，特别是安置在转子轴上的、单独的桨轮或者转子端面侧安置的翼片。在流体间隙被注满或者说发动机内腔被注满时，阻流装置没入制动流体并且由此提高制动效果。
本发明的另一目的在于，提出一种改进的车辆，优选一种包括改进的驱动装置，特别是改进的流体间隙制动器的车辆。
根据本发明，该目的通过一种具有权利要求16的表征特征的车辆得以实现。通过使用根据本发明的驱动装置/流体间隙制动器，上文中概述的优点可以被用于机动车辆。
本发明的另一目的在于，提出一种用于借助于流体间隙制动器制动根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置的方法。
根据本发明，该目的通过以下方法步骤得以实现：
-借助于溢流装置，用来自贮存器的流体注满流体间隙；
-借助于泄流装置，将流体间隙的流体清空到贮存器中。
特别地，下文中概述的装置可以用作溢流装置或者说泄流装置。“注满流体间隙”可以理解为对于要实现的制动效果而言充分的溢流。“泄流”也可以理解为为了按需停止制动效果而进行的清空。不能排除流体间隙中留有残余流体，但无法再实现任何制动效果。
而且，流体不必强制性地被引回从其中将其移出的同一贮存器。然而，这在闭合的回路时是可取的。
附图说明
根据以下参考随附的图示对优选实施方案进行的描述，本发明的其它特征和优点将变得清晰明了。在附图中：
图1以示意图示出了根据本发明的驱动装置；
图2以示意图示出了根据本发明的驱动装置；
图3以示意图示出了根据本发明的驱动装置；
图4以示意图示出了根据本发明的驱动装置；
图5以示意图示出了根据本发明的驱动装置；
图6示出了来自附加制动器被激活的试验的测量曲线；
图7示出了来自附加制动器被激活的试验的测量曲线。
在图示中使用了以下附图标记：
R 转子
S 定子
1 电机
2 (a、b)驱动轴
3 (a、b)主行车制动器
4 变速器
5 (a、b)驱动轮
6 流体间隙
7 (a-d)溢流装置
8 (a-e)泄流装置
9 贮存器
7a 泵
7b 压力室
7c 推进剂舱
7d 预燃室
8a 泵
8b 叶轮
8c 自排空的流体间隙
8d 抽吸室
8e 收集室
9a 变速器内的贮存器
9b 压力室内的贮存器
9c 预燃室内的贮存器
10 壳体
11 制动控制元件
12 阀门
13 阀门
14 阀门
15 阀门
16 泵
17 薄膜。
具体实施方式
用于车辆(特别是机动车辆)的驱动装置包括至少一个电机1、驱动轴2a、主行车制动器3a和根据本发明被配置为流体间隙制动器的附加行车制动器。附加的制动器或者说附加行车制动器是指辅助主行车制动器的制动器，而不是指例如驻车制动器。更确切地说，附加制动器应该用于辅助主行车制动器，也就是最终应使得在车辆或者说驱动装置移动时能让驱动轮额外减速。
优选地，驱动装置具有变速器4、第一驱动轴2a连同第一驱动轮5a和第二驱动轴2b连同第二驱动轮5b。第一驱动轴2a优选地被安置在变速器4与第一驱动轮5a之间，而第二驱动轴2b优选地被安置在变速器4与第二驱动轮5b之间。
优选地，预设有第一主行车制动器3a和第二主行车制动器3b。第一主行车制动器3a作用于第一驱动轴2a，而第二主行车制动器3b作用于第二驱动轴2b。
电机1、变速器4和主行车制动器3a、3b优选地形成紧凑的单元，并且进一步地，优选地容纳在共同的壳体10中。
由于其远离驱动轮、靠近壳体或者在壳体内布置，主行车制动器3a、3b可被称为内侧制动器。关于作用原理，主行车制动器3a、3b优选是所谓的磨擦制动器，具体指的是盘式制动器或者鼓式制动器。控制可以用机电方式实现。
如已经阐述的，根据本发明预设了，驱动装置配备有至少一个流体间隙制动器形式的附加行车制动器。
流体间隙制动器的基本原理在于，为了将电机1的转动中的转子R制动而将流体引入到转子R与定子S之间的区域。在图示中，流体被标记为波浪状的阴影线。溢流装置用于此目的。在溢流情况下，能量在定子S与转子R之间的流体间隙中由于粘滞摩擦被转换成热量。通过经由泄流装置从转子R与定子S之间的区域中排净所引入的该流体，解除该制动效果。在下文中，待由流体填充或者说要清空流体的区域应称作流体间隙。流体间隙制动器通常具有贮存器，其中可以为了向流体间隙输出而将流体储存到该贮存器中和/或为了从流体间隙中再循环而将流体容纳在该贮存器中。当流体间隙制动器未激活且不需要制动效果时，用于注满流体间隙的流体(制动流体)不同于可能存在于流体间隙中的另一流体。特别是当流体间隙在流体间隙制动器未被激活的情况下是无流体的或者说(在技术意义上)排空的时，制动流体可以是气体。制动流体也可以是一种液体，其在用制动流体注满流体间隙时取代可能存在于流体间隙中的流体，诸如空气。
对于驱动装置，特别是其流体间隙制动器，可以考虑不同的实施方案，特别是关于溢流装置、泄流装置和/或贮存器的设计。还可以将多个装置中的功能加以组合，或者说一个装置可以执行多个功能。在下文中，应介绍非详尽列举的若干变体。
溢流装置可以包括例如泵7a、压力室7b、处于负压的电机1、特别是处于负压的流体间隙6和/或预燃室7d中的推进剂舱7c。
泄流装置可以包括泵8a、与转子R相连的叶轮8b、自排空的流体间隙8c、处于负压的抽吸室8d和/或在重力方向上被布置在电机1下方(特别是流体间隙6下方)的收集室8e。
贮存器9b或者说9c可以由压力室7b或者说预燃室7d本身形成，也可以由变速器4形成。但是，原则上，任意容器都可以用作用于注满流体间隙6的流体的贮存器。特别是当变速器4被用作贮存器9a时，可以考虑齿轮油作为流体。但是，原则上，也可以考虑其它合适的流体。
前述变体原则上可以任意地相互组合。进一步地，本领域技术人员清楚，必要时通过诸如阀门、控制技术、特别是制动控制单元11、管线等另外的部件，补充上文中概述的装置。
在下文中，应详细地描述上文中提及的溢流装置和泄流装置或者说贮存器的若干(但并非全部)组合。
在图1中显示了一种驱动装置，其中溢流装置包括第一泵7a，而泄流装置包括第二泵8a。贮存器9a由变速器4形成。对应地，使用本来就预设在变速器4中的齿轮油作为流体。作为用于注满流体间隙6的泵7a，可以使用本来就为了齿轮油的循环而预设的齿轮油循环泵，但如有必要也可以使用单独的泵。
如下概述该驱动装置(特别是流体间隙制动器)的功能。在制动情况下，制动控制单元11开启变速器4与电机1(特别是流体间隙6)之间的阀门12。流体间隙6被泵7a主动地注满。为了泵出，泵8a被激活，其将流体从流体间隙6中泵回到变速器4或者说齿轮油回路中。在泵8a和变速器4之间，可以预设有阀门13，在泵出之前开启该阀门。
在下文中的实施方案中，也通过制动控制单元11控制溢流装置7或者说泄流装置8。
图2示出了根据图1的实施方案的一种变型，其中泄流装置额外地包括叶轮8b。叶轮例如由从端面侧安置在转子R上的桨轮形成。
叶轮8b被设置用于在阀门13开启时，从流体间隙6中移除流体。额外地或者替代地，泄流装置也可以包括自排空的流体间隙8c。为此，转子R例如可以在流体间隙6中配置有对应的桨叶。叶轮8b和自排空的流体间隙8c也都替代地用作泄流装置。与此同时，在阀门13闭合时，叶轮8b起阻流装置的作用，并且提高流体间隙制动器的制动效果。
图3示出了一种实施变体，其中溢流装置包括泵7a和可能包括压力囊的压力室7b。作为泄流装置，在此也可以考虑使用泵8a。贮存器9在此既由变速器4形成，也由压力室7b形成。
如下概述该驱动装置(特别是流体间隙制动器)的功能。在变速器4与压力室7b之间预设有阀门12。阀门12被开启，并且通过泵12，预先填充压力室7b，其中通过压力囊，也可以预先加压几乎不可压缩的流体，诸如油。泵12可以是本来就存在的齿轮油循环泵。
在制动情况下，压力室7b和电机1(特别是流体间隙6)之间的阀门13开启，使得受压的流体从压力室7b流入到流体间隙6中。阀门12被闭锁，以防止制动流体回流到贮存器9a中。类似于根据图1的实施方案，为了泄流而激活泵8a，其将流体再次泵回变速器4或者说变速器回路。在泵8a和变速器4之间可以预设有阀门14。
图4示出了一种实施变体，其中溢流装置包括处于负压的电机1，特别地包括处于负压的流体间隙6。泄流装置包括处于负压的抽吸室8d。贮存器9由变速器4形成。
如下概述该驱动装置(特别是流体间隙制动器)的功能。
在电机1(特别是流体间隙)与变速器4之间预设有阀门12。在电机1上，特别是在流体间隙上连接有抽吸室8d和泵16。进一步地，在抽吸室8d和电机1(特别是流体间隙)之间预设有阀门13，并且在抽吸室8d与泵16之间预设有阀门14。优选地，在泵16与变速器4之间预设有阀门15。
首先，关闭阀门12并且开启阀门13和14。通过泵16，排空电机1(特别是流体间隙6)以及抽吸室8d，或者说产生负压。由此，降低电机1的非必要摩擦损失。在达到技术上必需的负压后，关闭阀门13和14，并且关掉泵16。阀门12保持关闭状态。
在制动情况下，变速器4与电机1(特别是流体间隙6)之间的阀门12被开启，使得变速器4中，特别是齿轮油回路中的流体被吸入到电机1中，特别地吸入到流体间隙6中。为了泄流，阀门12被关闭，而阀门13被开启，使得流体从电机1中，特别地从流体间隙6中流入到抽吸室8d中。通过开启阀门14和阀门15并且激活泵16，抽吸室8d向变速器4泄流。
图5示出了一种实施变体，其中溢流装置包括推进剂舱7c，特别是储气罐，其被安装在填充流体的预燃室7d中。泄流装置包括在重力方向上被布置在电机1下方，特别是流体间隙6下方的收集室8e。进一步地，涉及一种顺应于不将变速器4作为贮存器的实施变体。就这一点而言，预燃室代表了用于提供流体的贮存器9c。
如下概述该驱动装置(特别是流体间隙制动器)的功能。在制动情况下，储气罐7c被点燃，并且流体被从预燃室7d压入到电机1中，特别地压入到流体间隙6中。可以在预燃室7d和电机1(特别是流体间隙6)之间预设有薄膜17，该薄膜被储气罐的压力破坏并且开放通道。在施加制动效果后，电机1，特别是流体间隙6之间的阀门13开启，并且流体(优选地受重力制约)流出到收集室8e中。该变体优选是一次性的并且被设计用于紧急制动。通过泄流装置，驱动装置保持可运行状态；特别地，其可以通过对应的维修或者说检修再次恢复初始状态。
图6/7示出了来自发动机间隙被注满流体的试验的实际测量曲线。制动功率取决于速度。因此，根据本发明的构思特别适合于高速下的紧急制动。
结合方法描述的特征和细节当然也和根据本发明的设备有关，反之亦然，从而就发明各方面的公开而言，始终相互参考或者说可以相互参考。除此之外，可以通过根据本发明的设备，执行必要时所描述的根据本发明的方法。
用于根据本发明的驱动装置的主要应用情况是在车辆中的使用。而且，电机优选是电动机。然而，也可以考虑发电机或者说用作发电机的电动机。
制动可以被实施为“联合制动”，使得制动功率由主行车制动器、流体间隙制动器和可能的附加的再生制动器，特别是电机的再生制动器提供。