阅读说明：本技术 具有侧向扭矩控制的电动马达变速驱动桥 (Electric motor transaxle with lateral torque control ) 是由 A·G·霍姆斯 J·R·利特菲尔德 于 2019-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明题为“具有侧向扭矩控制的电动马达变速驱动桥”。具有用于车辆驱动轮轴的变速驱动桥外壳的电动马达变速驱动桥包括第一和第二车轴,该第一和第二车轴被构造成围绕共同第一轴线旋转。变速驱动桥包括操作地连接到第一车轴,被构造成围绕第一轴线旋转并具有第一、第二、第三和第四构件的第一行星齿轮组。变速驱动桥附加地包括操作地连接到第二车轴,被构造成围绕第一轴线旋转并具有第一、第二、第三和第四构件的第二行星齿轮组。变速驱动桥还包括被布置在第一轴线上并被构造成将直接电动马达扭矩输入提供到第一行星齿轮组和第二行星齿轮组中的每一者的电动马达。还公开一种用于安装在机动车辆中并采用此类电动马达变速驱动桥的车辆驱动轮轴。(The invention provides an electric motor transaxle with lateral torque control. An electric motor transaxle having a transaxle housing for a vehicle drive axle includes first and second axles configured to rotate about a common first axis. The transaxle includes a first planetary gear set operatively connected to the first axle, configured to rotate about a first axis, and having first, second, third, and fourth members. The transaxle additionally includes a second planetary gear set operatively connected to the second axle, configured to rotate about the first axis, and having first, second, third, and fourth members. The transaxle also includes an electric motor disposed on the first axis and configured to provide a direct electric motor torque input to each of the first and second planetary gear sets. A vehicle drive axle for installation in a motor vehicle and employing such an electric motor transaxle is also disclosed.)

具有侧向扭矩控制的电动马达变速驱动桥

背景技术

本公开涉及用于机动车辆的具有侧向扭矩控制的电动马达变速驱动桥和差速器。

现代机动车辆通常被构造为两轮驱动或全轮驱动。任一种类型的车辆可采用常规传动系(其中单个引擎用于推进车辆)、电传动系(其中电动马达用于推进车辆)或混合动力传动系(其中两个或更多个不同的电源(诸如内燃机和电动马达)用于实现相同的任务)。

全轮驱动混合动力车辆可被构造为分轴式车辆。在此类车辆中，独立的电源(诸如内燃机和电动马达)被设置为独立地为操作地连接到相应的电源的单独车辆轮轴供电，因此生成按需全轮驱动推进。在采用引擎和电动马达的此类分轴式混合动力车辆中，在引擎关掉的同时，电动马达可能能够经由相应的轮轴推进车辆。

每个驱动轮轴通常包括具有差速器的最终驱动组件，该差速器允许相对侧即左侧和右侧从动轮在车辆进行转弯时以不同的速度旋转。具体地，在将大约相等的扭矩施加到从动轮中的每个从动轮的同时，差速器准许围绕转弯曲线的外部行进的从动轮比围绕转弯曲线的内部行进的从动轮更远地且更快地滚动。一个从动轮的速度的增加通过另一个从动轮的速度的减小来平衡，而两个从动轮的平均速度等于将电源连接到差速器的驱动轴的输入旋转速度。

发明内容

一种电动马达变速驱动桥，该电动马达变速驱动桥具有用于车辆驱动轮轴的变速驱动桥外壳，包括第一车轴和第二车轴，该第一车轴和该第二车轴被构造成围绕共同第一轴线旋转。电动马达变速驱动桥包括第一行星齿轮组，该第一行星齿轮组操作地连接到第一车轴，被构造成围绕第一轴线旋转，并且具有第一构件、第二构件、第三构件和第四构件。电动马达变速驱动桥附加地包括第二行星齿轮组，该第二行星齿轮组操作地连接到第二车轴，被构造成围绕第一轴线旋转，并且具有第一构件、第二构件、第三构件和第四构件。电动马达变速驱动桥还包括电动马达，该电动马达被布置在第一轴线上并且被构造成将直接电动马达扭矩输入提供到第一行星齿轮组和第二行星齿轮组中的每一者。

电动马达可包括定子和转子。在此类实施方案中，定子可固定到变速驱动桥外壳，并且转子可操作地连接到第一行星齿轮组和第二行星齿轮组中的每一者。

第一行星齿轮组的第四构件和第二行星齿轮组的第四构件中的每一者可直接连接到电动马达的转子。

电动马达变速驱动桥可附加地包括传递轴，该传递轴被布置在平行于第一轴线的第二轴线上并且被构造成将第一行星齿轮组操作地连接到第二行星齿轮组。

电动马达变速驱动桥也可包括空转齿轮，该空转齿轮被布置在传递轴和第二行星齿轮组之间。空转齿轮可被构造成相对于第二行星齿轮组的旋转方向反转第一行星齿轮组的旋转方向。

电动马达变速驱动桥可附加地包括离合器，该离合器被布置在传递轴上并且被构造成使第一行星齿轮组与第二行星齿轮组选择性地断开连接。此类离合器的具体实施方案可为可选择的单向离合器。

在第一行星齿轮组和第二行星齿轮组中的每一者中，相应的第一构件可为相对较小直径环形齿轮，并且相应的第二构件可为相对较大直径环形齿轮，相应的第三构件可为行星齿轮架，并且相应的第四构件可为太阳齿轮。

第一行星齿轮组可包括第一组阶梯形直径小齿轮，并且第二行星齿轮组可包括第二组阶梯形直径小齿轮。在此类实施方案中，第一组阶梯形直径小齿轮和第二组阶梯形直径小齿轮中的每个阶梯形直径小齿轮可包括相对较小直径小齿轮部分和相对较大直径小齿轮部分。附加地，在第一行星齿轮组和第二行星齿轮组中的每一者中，相对较小直径小齿轮部分可与相对较小直径环形齿轮啮合，并且相对较大直径小齿轮部分可与相对较大直径环形齿轮啮合。

电动马达变速驱动桥也可包括第一制动器和附加的第二制动器，该第一制动器被构造成将第一行星齿轮组的相对较大直径环形齿轮和相对较小环形齿轮中的一者固接到变速驱动桥外壳，该第二制动器被构造成将第二行星齿轮组的相对较大直径环形齿轮和相对较小环形齿轮中的一者固接到变速驱动桥外壳。

第一行星齿轮组的行星齿轮架可连续地连接到第一车轴，并且第二行星齿轮组的行星齿轮架可连续地连接到第二车轴。

本发明还公开了一种用于安装在机动车辆中并采用此类电动马达变速驱动桥的车辆驱动轮轴。

从当结合附图和所附权利要求书用于完成所描述的公开内容的一个或多个实施方案和一个或多个最佳模式的以下详细描述，上面的特征和优点以及本公开的其他特征和优点将易于显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的采用混合动力电传动系的车辆的示意图，该车辆包括内燃机，该内燃机采用结合有电动马达的电动马达变速驱动桥操作地连接到第一轮轴和第二轮轴。

图2为图1中所示的电动马达变速驱动桥的一个实施方案的示意性特写横截面平面图。

图3为图1中所示的电动马达变速驱动桥的另一实施方案的示意性特写横截面平面图。

具体实施方式

参考附图，在附图中，在整个附图中用相同的数字识别类似的元件，图1示出了车辆10，该车辆使用将在下面更详细讨论的电动马达以驱动一对相对的左侧和右侧车轮。如图所示，车辆10为混合动力车辆，该混合动力车辆具有独立的第一电源和第二电源，该第一电源和该第二电源操作地连接到相应的成组的从动轮，以便提供按需全轮驱动推进。车辆10可为但不限于商用车辆、工业车辆、乘用车辆、火车等。如图所示，车辆10通常沿纵向车辆轴线X布置。车辆10包括被示出为内燃机12的第一电源，该内燃机被构造成经由包括第一或左侧车轮14-1和第二或右侧车轮14-2的第一组车轮来驱动车辆，用于通过变速器组件16和第一轮轴18将引擎输出或驱动扭矩T1传输到道路表面13。

车辆10附加地包括第二轮轴20。如图所示，第二轮轴20操作地独立于引擎12和变速器16。第二轮轴20包括电动发电机22，该电动发电机被构造成经由第二组车轮来驱动车辆10，该第二组车轮包括第一行走轮或左侧行走轮24-1和第二行走轮或右侧行走轮24-2。电动发电机22从储能设备26接收该储能设备的电能。如本领域的技术人员理解的，电动发电机22包括定子22-1和转子22-2，该定子和该转子被构造成赋予电动发电机输出或驱动扭矩T2。根据本公开，电动发电机22被构造成独立于引擎12经由驱动扭矩T2驱动车辆10，并且为车辆10提供按需电动轮轴驱动。车辆10可仅仅经由电动发电机22驱动(即，在纯粹电动车辆或“EV”模式下)。另一方面，当第一轮轴18和第二轮轴20由相应的引擎12和电动发电机22驱动时，车辆10被赋予全轮驱动。虽然剩余的公开内容将主要集中于第二轮轴20的描述，然而应当注意，没有什么阻止车辆10包括第二电动发电机。此类附加的电动发电机可基本上相似于电动发电机22，并且被包括作为第一轮轴18的一部分，用于将驱动扭矩T1供应到前轮14-1、14-2，无论是除了内燃机12之外还是在该内燃机不存在时。于是，在不包括内燃机12的车辆10的实施方案中，车辆10是电动推进车辆。

第二轮轴20包括第一车轴28-1和第二车轴28-2，该第一车轴操作地连接到左侧行走轮24-1，该第二车轴操作地连接到左侧行走轮24-2。第一车轴28-1和第二车轴28-2中的每一者被构造成围绕共同第一轴线Y1旋转。如可看到的，第一轴线Y1被布置成大致垂直于纵向车辆轴线X。第二轮轴20也包括电动马达变速驱动桥30，该电动马达变速驱动桥被构造成将驱动扭矩T2传输到第一车轴28-1和第二车轴28-2。如图2所示，电动马达变速驱动桥30包括操作地连接到第一车轴28-1的第一齿轮组32-1。电动马达变速驱动桥30附加地包括操作地连接到第二车轴28-2的第二齿轮组32-2。如图所示，第一行星齿轮组32-1是被构造成围绕第一轴线Y1旋转的行星齿轮组或周转齿轮组，并且具有第一构件34-1、第二构件36-1、第三构件38-1和第四构件40-1。第二行星齿轮组32-21是相似地被构造成围绕第一轴线Y1旋转的行星齿轮组，并且具有第一构件34-2、第二构件36-2、第三构件38-2和第四构件40-2。

电动发电机22被布置在第一轴线Y1上在第一齿轮组32-1和第二齿轮组32-2之间。为电动马达变速驱动桥30的一部分的电动发电机22被构造成直接将驱动扭矩T2输入施加到(即，将直接扭矩输入提供到)第一齿轮组32-1和第二齿轮组32-2中的每一者。如图所示，电动马达变速驱动桥30通常包括变速驱动桥壳体或外壳41，该变速驱动桥壳体或外壳被构造成包封本文所公开和所描述的各种部件。电动发电机22的定子22-1可固定到变速驱动桥外壳41。电动发电机22的转子22-2操作地连接到第一行星齿轮组32-1和第二行星齿轮组32-2中的每一者。具体地，第一行星齿轮组32-1的第四构件40-1和第二行星齿轮组32-2的第四构件40-2中的每一者可直接连接到转子22-2。此外，第一行星齿轮组32-1的第三构件38-1可连续地连接到第一车轴28-1(即，用于同时旋转而不中断连接或由此导致的扭矩传输)，而第二行星齿轮组32-2的第三构件38-2可连续地连接到第二车轴28-2。

继续参考图2，电动马达变速驱动桥30也可包括传递轴42，该传递轴被布置在平行于第一轴线Y1的第二轴线Y2上。传递轴42被构造成将第一行星齿轮组32-1操作地(即，旋转地)连接到第二行星齿轮组32-2。电动马达变速驱动桥30可附加地包括空转齿轮44，该空转齿轮被布置在传递轴42和第二行星齿轮组32-2之间。空转齿轮44被构造成围绕平行于第一轴线Y1和第二轴线Y2中的每一者的第三轴线Y3旋转。如图2所示，空转齿轮44与第二行星齿轮组32-2的第一构件34-2连续啮合接合。空转齿轮44被构造成相对于第一行星齿轮组32-1的第一构件34-1的旋转方向反转第二行星齿轮组32-2的第一构件34-2的旋转方向。如图所示，传递轴42具体地包括第一花键端42-1和第二花键端42-2，该第一花键端与第一行星齿轮组32-1的第一构件34-1啮合，该第二花键端经由空转齿轮44操作地连接到第二行星齿轮组32-2的第一构件34-2。

电动马达变速驱动桥30还可包括离合器46，该离合器布置在传递轴42上且结合到该传递轴中(图2中所示)并且被构造成使第一行星齿轮组32-1与第二行星齿轮组32-2选择性地断开连接。离合器46可被构造为可选的单向离合器(OWC)。具体地，离合器46可使第一花键端42-1与第二花键端42-2断开连接，并且准许两个相应的花键端彼此独立地旋转。继续参考图2，在第一行星齿轮组32-1中，相应的第一构件34-1可为相对较小直径环形齿轮，并且第二构件36-1可为相对较大直径环形齿轮。相似地，在第二行星齿轮组32-2中，相应的第一构件34-2可为相对较小直径环形齿轮，并且第二构件36-2可为相对较大直径环形齿轮。相应的第三构件38-1、第三构件38-2中的每一者可为行星齿轮架，而相应的第四构件40-1、40-2中的每一者可为太阳齿轮。第三构件38-1、38-2的每个相应的行星齿轮架实施方案旨在分别支撑多个小齿轮48-1、48-2。如图所示，小齿轮48-1与相应的第一构件34-1、第二构件36-1和第四构件40-1啮合。相似地，小齿轮48-2与相应的第一构件34-2、第二构件36-2和第四构件40-2啮合。

如图2和图3所示，多个小齿轮48-1可被构造为可旋转地安装在第一行星齿轮组32-1的行星齿轮架38-1上的相应的第一组阶梯形直径小齿轮。相似地，多个小齿轮48-2可被构造为可旋转地安装在第二行星齿轮组32-2的行星齿轮架38-2上的相应的第二组阶梯形直径小齿轮。每个第一行星齿轮组32-1和第二行星齿轮组32-2可包括至少三个相应的阶梯形直径小齿轮48-1、48-2。每个阶梯形直径小齿轮48-1可包括相对较小直径小齿轮部分48-1A和相对较大直径小齿轮部分48-1B。相似地，每个阶梯形直径小齿轮48-2可包括相对较小直径小齿轮部分48-2A和相对较大直径小齿轮部分48-2B。在所描述的实施方案中，每个相对较小直径小齿轮部分48-1A、48-2A与相应的相对较小直径环形齿轮34-1、34-2啮合。此外，每个相对较大直径小齿轮部分48-1B、48-2B与相应的相对较大直径环形齿轮36-1、36-2啮合。

电动马达变速驱动桥30也可包括第一制动器50-1和第二制动器50-2。在图2所示的实施方案中，第一制动器50-1被构造成将第一行星齿轮组32-1的相对较大直径环形齿轮36-1固接到变速驱动桥外壳41。此外，如图2的实施方案中所示，第二制动器50-2被构造成将第二行星齿轮组32-2的相对较大直径环形齿轮36-2固接到变速驱动桥外壳41。在图3所示的另选的实施方案中，第一制动器50-1被构造成将第一行星齿轮组32-1的相对较小环形齿轮34-1固接到变速驱动桥外壳41。在相同的实施方案中，第二制动器50-2被构造成将第二行星齿轮组32-2的相对较小直径环形齿轮34-2固接到变速驱动桥外壳41。在图2和图3所示的实施方案中的任一个实施方案中，电动马达变速驱动桥30利用如由第一制动器50-1和第二制动器50-2的受控应用所调节的第一齿轮组32-1和第二齿轮组32-2中的每一者的构件的差速旋转。总的说来，第一制动器50-1和第二制动器50-2的此类受控应用旨在准许第一车轴28-1和第二车轴28-2以不同速度旋转，而当车辆横穿道路表面13时，第一齿轮组和第二齿轮组中的每一者接收驱动扭矩T2。

如图1所示，车辆10也包括可编程控制器60，该可编程控制器被构造成响应于来自对象车辆的操作者的一个或多个命令，实现车辆10的期望的推进。具体地，控制器60可被编程用于调节和协调第一电源(诸如内燃机12)和电动马达变速驱动桥30的操作。于是，控制器60可控制电动发电机22以及第一制动器50-1和第二制动器50-2的操作。第一制动器50-1和第二制动器50-2可通过调整施加到相应的制动器的压力的量来调节，并且因此准许相应的行走轮24-1、24-2的受控制动滑动和非同步旋转，同时将驱动扭矩T2适当地传输到第一行走轮24-1和第二行走轮24-2。控制器60也可被编程用于控制离合器46的操作，以使齿轮组32-1与第二齿轮组32-2选择性地断开连接，并且准许相应的第一车轴28-1和第二车轴28-2彻底彼此独立地旋转。在此类情况下，虽然第一车轴28-1和第二车轴28-2将独立地旋转，但是第一车轴和第二车轴中的每一者将将驱动扭矩T2单独地传输到相应的第一行走轮24-1和第二行走轮24-2。为了实现上面的，控制器60可包括处理器和有形的非暂态存储器，该有形的非暂态存储器包括在其中编程的用于操作电动马达变速驱动桥30的指令。存储器可为任何可记录介质，该任何可记录介质参与提供计算机可读数据或过程指令。此类可记录介质可采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。

控制器60的非易失性介质可包括例如光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质可包括例如可构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。此类指令可由一个或多个传输介质传输，该一个或多个传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括导线，该导线包括耦接到计算机的处理器的系统总线。控制器60的存储器也可包括软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质等。控制器60可被构造或配备有其他所需的计算机硬件，诸如高速时钟、必备的模数(A/D)电路和/或数模(D/A)电路、任何必要的输入/输出电路和设备(I/O)、以及适当的信号调节和/或缓冲电路。控制器60所需的或从而可访问的任何算法可存储在存储器中且自动执行，以提供电动马达变速驱动桥30的所需的功能。

在操作中，控制器60可完全接合或闭合第一制动器50-1，并且因此引起第一行走轮24-1比第二行走轮24-2更快地旋转，或者另选地闭合第二制动器50-2，并且因此引起第二行走轮24-2比第一行走轮24-1更快地旋转。此外，控制器60可被编程用于部分接合或滑动第一制动器50-1和第二制动器50-2中的一者以迫使第一行走轮24-1和第二行走轮24-2中的一者比另一者更快地旋转。第一行走轮24-1和第二行走轮24-2的此类迥然不同的旋转速度将有利于电动马达变速驱动桥30的差速作用，例如，用于进行转弯。附加地，电动马达变速驱动桥30的此类能力(即，使到每个轮24-1、24-2的输入扭矩发生变化以用于影响车辆10的转弯和操纵的能力)可用于有利于车辆中的扭矩矢量分配或偏航控制功能。

在图3的实施方案中，控制器60可接合离合器46以影响电动马达变速驱动桥30中的数值较低的齿轮比。附加地，经由控制器60部分接合第一制动器50-1和第二制动器50-2以准许相应的第一制动器和第二制动器之间的相对滑动同时使离合器46脱离可用于影响电动马达变速驱动桥30中的数值较高的齿轮比。在图2的另选的实施方案中，控制器60可被构造成部分接合第一制动器50-1和第二制动器50-2以准许相应的第一制动器和第二制动器之间的相对滑动同时使离合器46脱离，以影响电动马达变速驱动桥30中的数值较低的齿轮比。附加地，完全接合离合器46可用于影响电动马达变速驱动桥30中的数值较高的齿轮比。在两个上述实施方案中的任一个实施方案中，电动马达变速驱动桥30被构造成实现第一车轴28-1和第二车轴28-2之间的差速作用，同时在电动发电机22和行走轮24-1、24-2之间选择性地提供两个不同的齿轮比。

详细描述和附图或图是对本公开的支持和描述，但是本公开的范围仅仅由权利要求书限定。虽然已经详细描述了用于完成所要求保护的本公开的最佳模式和其他实施方案中的一些，但是存在用于实践所附权利要求书中限定的本公开的各种另选设计和实施方案。此外，附图所示的实施方案或本说明书中提及的各种实施方案的特性不一定被理解为彼此无关的实施方案。相反，可能的是，实施方案的示例中的一个示例中所描述的特性中的每个特性可与来自其他实施方案的一个或多个其他期望的特性组合，从而导致没有以字词或通过参考附图描述的其他实施方案。于是，此类其他实施方案落入所附权利要求书的范围的框架内。