两挡变速的电桥驱动系统和车辆

文档序号:643193 发布日期:2021-05-14 浏览:58次 >En<

阅读说明:本技术 两挡变速的电桥驱动系统和车辆 (Two-gear speed change bridge driving system and vehicle ) 是由 栗娜 于 2019-11-13 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种两挡变速的电桥驱动系统和车辆。电桥驱动系统包括两个行星齿轮组和两个离合器,电机(E)与第一行星齿轮组(10)的太阳轮(11)和第二行星齿轮组(20)的太阳轮(21)连接,第一行星齿轮组(10)的行星架(14)与第二行星齿轮组(20)的齿圈(23)连接;第一离合器(C1)的外毂与变速器壳体相连,第一离合器(C1)的内毂与第一行星齿轮组(10)的齿圈(13)相连,第二离合器(C2)的外毂与变速器壳体相连,第二离合器(C2)的内毂与第二行星齿轮组(20)的齿圈(23)相连;第二行星齿轮组(20)的行星架(24)的扭矩传递给差速器(D)。根据本发明的两挡变速的电桥驱动系统,换挡过程中传动平稳、传动系统可以没有动力中断。(The invention provides a two-gear speed change electric bridge driving system and a vehicle. The electric bridge driving system comprises two planetary gear sets and two clutches, the motor (E) is connected with a sun gear (11) of the first planetary gear set (10) and a sun gear (21) of the second planetary gear set (20), and a planet carrier (14) of the first planetary gear set (10) is connected with a ring gear (23) of the second planetary gear set (20); the outer hub of the first clutch (C1) is connected with the transmission housing, the inner hub of the first clutch (C1) is connected with the ring gear (13) of the first planetary gear set (10), the outer hub of the second clutch (C2) is connected with the transmission housing, and the inner hub of the second clutch (C2) is connected with the ring gear (23) of the second planetary gear set (20); the torque of the planet carrier (24) of the second planetary gear set (20) is transmitted to the differential (D). According to the two-gear speed change electric bridge driving system, transmission is stable in the gear shifting process, and the transmission system can be free of power interruption.)

两挡变速的电桥驱动系统和车辆

技术领域

本发明涉及机动车辆领域,尤其涉及车辆的变速器领域,特别是纯电动车或是混合动力车中的电桥驱动系统,更具体地涉及一种两挡变速的电桥驱动系统和包括该电桥驱动系统的车辆。

背景技术

对于电动车辆,包括纯电动车和混合动力(油电混动)车,其电力驱动方式包括中央电机驱动和轮毂电机驱动两种。中央电机驱动系统的一种常见的布置形式也被称为电桥(eAxle)驱动系统。

对于可以提供两个速度挡位的电动车辆的变速器,一种换挡方式为使用同步器进行换挡。

图1是一种使用同步器S进行换挡的电桥驱动系统的示意图。电机E的转子与电机轴A1抗扭地连接(不能相对转动地连接),电机轴A1还与行星齿轮组PG的太阳轮和齿轮Gt抗扭地连接。行星齿轮组PG的齿圈固定于变速器壳体。齿轮Gt与行星齿轮组PG在电机轴A1的轴向上并列地设置。同步器S的接合套能够选择性地连接到齿轮Gt或行星齿轮组PG的行星架,从而获得两个不同的传动比。同步器S的接合套的输出扭矩传递到齿轮轴A2,并进一步通过齿轮传动传递给差速器D。

这种换挡方式的缺点包括:

(i)换挡过程中电机轴A1始终与太阳轮和齿轮Gt相连,电机E的转动使得换挡过程不够平顺,且电机E的振动会影响传动系统的性能;

(ii)同步器S执行换挡的过程需要先挂到空挡使动力传递中断,之后才能挂入新挡位,换挡过程中传动系统存在动力中断;

(iii)换挡过程的动力中断造成了电池电量的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服或至少减轻背景技术中描述的上述技术存在的不足,提供一种传动平稳的能提供两挡变速的电桥驱动系统和包括该电桥驱动系统的车辆。

根据本发明的第一方面,提供一种两挡变速的电桥驱动系统,其包括变速器壳体、电机、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第一离合器、第二离合器、电机轴和差速器,其中,

所述电机的转子通过所述电机轴不能相对转动地与所述第一行星齿轮组的太阳轮和所述第二行星齿轮组的太阳轮连接,

所述第一行星齿轮组的行星架与所述第二行星齿轮组的齿圈不能相对转动地连接;

所述第一离合器的外毂不能相对转动地与所述变速器壳体相连,所述第一离合器的内毂不能相对转动地与所述第一行星齿轮组的齿圈相连,

所述第二离合器的外毂不能相对转动地与所述变速器壳体相连,所述第二离合器的内毂不能相对转动地与所述第二行星齿轮组的齿圈相连;

所述第二行星齿轮组的行星架的扭矩传递给所述差速器。

在至少一个实施方式中,当所述第一离合器的内毂和外毂处于接合状态、所述第二离合器的内毂和外毂处于分离状态时,所述电桥驱动系统处于一个挡位;当所述第一离合器的内毂和外毂处于分离状态、所述第二离合器的内毂和外毂处于接合状态时,所述电桥驱动系统处于另一个挡位。

在至少一个实施方式中,所述系统还包括齿轮轴和减速齿轮组,

所述齿轮轴不能相对转动地分别连接所述第二行星齿轮组的行星架和所述减速齿轮组中的一个齿轮,

所述差速器的差速器壳体不能相对转动地连接所述减速齿轮组中的另一个齿轮。

在至少一个实施方式中,所述差速器的输出半轴与所述电机轴在所述电机的径向上平行且偏置。

在至少一个实施方式中,所述减速齿轮组为终端齿轮组,

所述终端齿轮组包括互相啮合的终端齿轮组主动轮和终端齿轮组从动轮,

所述减速齿轮组中的所述一个齿轮为所述终端齿轮组主动轮,所述减速齿轮组中的所述另一个齿轮为所述终端齿轮组从动轮。

在至少一个实施方式中,所述减速齿轮组包括第一齿轮组、第二齿轮组和中间轴,

所述第一齿轮组包括互相啮合的第一齿轮组主动轮和第一齿轮组从动轮,所述第二齿轮组包括互相啮合的第二齿轮组主动轮和第二齿轮组从动轮,

所述第一齿轮组从动轮和所述第二齿轮组主动轮均不能相对转动地设置于所述中间轴,

所述减速齿轮组中的所述一个齿轮为所述第一齿轮组主动轮,所述减速齿轮组中的所述另一个齿轮为所述第二齿轮组从动轮。

在至少一个实施方式中,所述差速器的差速器壳体不能相对转动地连接所述第二行星齿轮组的行星架。

在至少一个实施方式中,所述电机轴为空心轴,所述差速器的一个输出半轴沿所述电机轴的轴向穿过所述电机轴。

在至少一个实施方式中,所述电机设置于所述变速器壳体内部。

根据本发明的第二方面,提供一种车辆,其包括电池和根据本发明的两挡变速的电桥驱动系统,所述电池用于驱动所述电桥驱动系统的所述电机的转子转动。

根据本发明的两挡变速的电桥驱动系统,换挡过程中传动平稳,传动系统可以没有动力中断。

附图说明

图1是一种两挡变速的电桥驱动系统的示意图。

图2是根据本发明的第一实施方式的两挡变速的电桥驱动系统的示意图。

图3和图4是图2所示的电桥驱动系统在两个不同挡位下的动力传递路径的示意图。

图5是根据本发明的第二实施方式的两挡变速的电桥驱动系统的示意图。

图6是根据本发明的第三实施方式的两挡变速的电桥驱动系统的示意图。

附图标记说明

S同步器;Gt齿轮;PG行星齿轮组;E电机;D差速器;

A1电机轴;A2齿轮轴;A3中间轴;A0输出半轴;

10第一行星齿轮组;20第二行星齿轮组;

11、21太阳轮;12、22行星轮;13、23齿圈;14、24行星架;

G01终端齿轮组主动轮;G02终端齿轮组从动轮;

G11第一齿轮组主动轮;G12第一齿轮组从动轮;G21第二齿轮组主动轮;G22第二齿轮组从动轮;

A轴向;R径向。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解,这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明,而不用于穷举本发明的所有可行的方式,也不用于限制本发明的范围。

除非特别说明,参照图2,A表示电桥驱动系统的轴向,该轴向A与电桥驱动系统中的电机E、第一行星齿轮组10、第二行星齿轮组20、第一离合器C1和第二离合器C2的轴向一致;R表示电桥驱动系统的径向,该径向R与电桥驱动系统中的电机E、第一行星齿轮组10、第二行星齿轮组20、第一离合器C1和第二离合器C2的径向一致。

(第一实施方式)

首先参照图2,介绍根据本发明的第一实施方式的电桥驱动系统。

在该实施方式中,电桥驱动系统包括电机E和传动系统。传动系统包括第一行星齿轮组10、第二行星齿轮组20、第一离合器C1、第二离合器C2、电机轴A1、齿轮轴A2、终端齿轮组和差速器D。

优选地,电机E和传动系统均设置于变速器壳体(图未示)内。

终端齿轮组包括互相啮合的终端齿轮组主动轮G01和终端齿轮组从动轮G02,且终端齿轮组主动轮G01的齿数小于终端齿轮组主动轮G02的齿数(终端齿轮组主动轮G01的半径小于终端齿轮组从动轮G02的半径)。优选地,终端齿轮组主动轮G01和终端齿轮组从动轮G02均为正齿轮(包括斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮,优选为斜齿圆柱齿轮)。

电机E、电机轴A1、齿轮轴A2、第一离合器C1、第二离合器C2、第一行星齿轮组10的太阳轮11、第二行星齿轮组20的太阳轮21和终端齿轮组主动轮G01同转动轴线地设置。

终端齿轮组从动轮G02和差速器D的两个输出半轴同转动轴线地设置。

优选地,差速器D的两个输出半轴与电机轴A1平行地设置,且在径向R上,差速器D的两个输出半轴与电机轴A1偏置。

第一行星齿轮组10和第二行星齿轮组20在轴向A上并列地设置。电机E的转子通过电机轴A1抗扭地(不能相对转动地)与第一行星齿轮组10的太阳轮11和第二行星齿轮组20的太阳轮21连接。第一行星齿轮组10的行星架14与

第二行星齿轮组20的齿圈23抗扭地连接。应当理解,行星架14和齿圈23也可以是一体形成的,或者齿圈23是行星架14的一部分。

第一离合器C1的外毂和内毂(离合器的能够接合或分开的用于传递或切断动力的两个部分)分别抗扭地连接变速器壳体和第一行星齿轮组10的齿圈13。当第一离合器C1处于接合状态时,齿圈13与变速器壳体抗扭地连接;当

第一离合器C1处于分离状态时,齿圈13能够相对于变速器壳体转动。

第二离合器C2的外毂和内毂分别抗扭地连接变速器壳体和第二行星齿轮组20的齿圈23。当第二离合器C2处于接合状态时,齿圈23与变速器壳体抗扭地连接;当第二离合器C2处于分离状态时,齿圈23能够相对于变速器壳体转动。

第二行星齿轮组20的行星架24抗扭地连接齿轮轴A2。齿轮轴A2在轴向A上的远离第二行星齿轮组20的一端设有终端齿轮组主动轮G01。应当理解,行星架24可以与齿轮轴A2一体形成,或者齿轮轴A2可以是行星架24的一部分;终端齿轮组主动轮G01可以与齿轮轴A2一体形成,或者齿轮轴A2可以是终端齿轮组主动轮G01的一部分。

终端齿轮组从动轮G02抗扭地连接差速器D的差速器壳体。

接下来参照图3和图4介绍根据本实施方式的电桥驱动系统实现两挡变速的工作方式。

(i)第一离合器C1分离,第二离合器C2接合

参照图3,假设此时第一离合器C1的内毂与外毂分离,第二离合器C2的内毂与外毂接合。

此时齿圈23固定、齿圈13不固定。来自电机轴A1的动力经第二行星齿轮组20的太阳轮21输入,经行星架24输出;而第一行星齿轮组10的齿圈13空转。

动力传递路径依次为:电机E、电机轴A1、第二行星齿轮组20的太阳轮21、行星轮22、行星架24、齿轮轴A2、终端齿轮组主动轮G01、终端齿轮组从动轮G02至差速器D。

(ii)第一离合器C1接合,第二离合器C2分离

参照图4,假设此时第一离合器C1的内毂与外毂接合,第二离合器C2的内毂与外毂分离。

此时齿圈13固定,齿圈23相对于行星架14固定。第一行星齿轮组10的太阳轮11输入动力,行星架14输出动力;第二行星齿轮组20的太阳轮21和齿圈23同时输入动力,行星架24输出动力。

扭矩传递路径依次为:电机E、电机轴A1并分别传递至太阳轮11和太阳轮21;由太阳轮11输入的动力经行星轮12、行星架14输送至齿圈23,之后作为第一动力输入至行星轮22;由太阳轮21输入的动力作为第二动力进一步输送至行星轮22;第一动力和第二动力传递至行星轮22整合后由行星架24输出至齿轮轴A2、终端齿轮组主动轮G01、终端齿轮组从动轮G02进而至差速器D。

(第二实施方式)

接下来参照图5介绍根据本发明的第二实施方式的电桥驱动系统。

第二实施方式是第一实施方式的变型。第二实施方式与第一实施方式的区别主要在于,齿轮轴A2的下游还设有中间轴A3,由齿轮轴A2输出的动力经过两级减速齿轮组后传递至差速器D。通过提供多级减速齿轮组为系统提供更大的传动比。

两级减速齿轮组分别为第一齿轮组和第二齿轮组。第一齿轮组包括互相啮合的第一齿轮组主动轮G11和第一齿轮组从动轮G12,第二齿轮组包括互相啮合的第二齿轮组主动轮G21和第二齿轮组从动轮G22。第一齿轮组主动轮G11的齿数小于第一齿轮组从动轮G12的齿数(第一齿轮组主动轮G11的半径小于第一齿轮组从动轮G12的半径),第二齿轮组主动轮G21的齿数小于第二齿轮组从动轮G22的齿数(第二齿轮组主动轮G21的半径小于第二齿轮组从动轮G22的半径)。优选地,第一齿轮组和第二齿轮组均为正齿轮组。

齿轮轴A2与第一齿轮组主动轮G11抗扭地连接,第一齿轮组从动轮G12和第二齿轮组主动轮G21均抗扭地连接中间轴A3,第二齿轮组从动轮G22抗扭地连接差速器D的差速器壳体。

(第三实施方式)

接下来参照图6介绍根据本发明的第三实施方式的电桥驱动系统。

第三实施方式是第一实施方式的变型。第三实施方式与第一实施方式的区别主要在于,差速器D的输出半轴与电机轴A1在径向R上不偏置,行星架24直接连接差速器D的差速器壳体,而不在二者之间设置定轴的减速齿轮组。应当理解,行星架24可以与差速器D的差速器壳体一体形成,或者行星架24和差速器壳体可以通过例如花键等抗扭地连接。

在该实施方式中,电机E、电机轴A1、第一离合器C1、第二离合器C2、第一行星齿轮组10的太阳轮、第二行星齿轮组20的太阳轮以及差速器D的输出半轴的转动轴线均相同。

电机轴A1是空心的转轴。差速器D的一个输出半轴A0在轴向A上穿过电机轴A1。这种设置方式减小了电驱动系统的径向R上的尺寸。

本发明至少具有以下优点中的一个优点:

(i)使用两个离合器实现两挡变速的功能,不需要使用同步器,换挡过程中传动系统可以没有动力中断,例如在一个离合器分离的同时,另一个离合器可以缓慢接合。

(ii)离合器的分离和接合过程相对平稳,这使得电机E和传动系统之间在换挡过程中的动力传递更顺畅。

(iii)离合器具有过载保护的功能,当所传递的扭矩过大时,离合器的内毂和外毂之间会发生打滑,从而保护传动系统不至于过载。

(iv)根据本发明的电桥驱动系统的传动部分在NVH(Noise、Vibration、Harshness,即噪声、振动与声振粗糙度)方面具有较好的性能,能延长车辆的使用寿命。

当然,本发明不限于上述实施方式,本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种变型,而不脱离本发明的范围。

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