两挡电桥驱动系统及车辆的制作方法

[0001]
本发明涉及车辆领域，更具体地涉及一种车辆用两挡电桥驱动系统及包括该两挡电桥驱动系统的车辆。


背景技术：

[0002]
当前，电桥驱动系统能够用于纯电动车辆和混合动力车辆，以用于车辆的驱动。
[0003]
图1是示出了根据现有技术的两挡电桥驱动系统的连接结构的示意图。如图1所示，该两挡电桥驱动系统包括整合在一起的电机em、变速器、差速器dm和两根半轴hs1、hs2。
[0004]
具体地，电机em具有空心的输出轴s1。
[0005]
进一步地，变速器为双离合变速器，该变速器包括壳体以及设置于壳体内的空心的第一输入轴s21、空心的第二输入轴s22、行星齿轮机构和具有两个离合单元k11、k12的双离合器。
[0006]
第一输入轴s21和第二输入轴s22均与输出轴s1以同轴的方式经由双离合器相连，这样通过第一离合单元k11的接合能够使第一输入轴s21与输出轴s1实现传动联接，而通过第二离合单元k12的接合能够使第二输入轴s22与输出轴s1实现传动联接。第二输入轴s22穿过第一输入轴s21且位于第一输入轴s21的径向内侧，并且第二输入轴s22能够独立于第一输入轴s21转动。
[0007]
行星齿轮机构包括第一太阳轮su1、第二太阳轮su2、多个第一行星轮pg1、多个第二行星轮pg2、多个第三行星轮pg3、第一齿圈r1以及行星轮架p。第一太阳轮su1固定于第一输入轴s21并且与多个第三行星轮pg3始终处于啮合状态，第二太阳轮su2固定于第二输入轴s22并且与多个第二行星轮pg2始终处于啮合状态。一个第一行星轮pg1、一个第二行星轮pg2和一个第三行星轮pg3为一组并且彼此固定。行星轮架p用于同时保持多个第一行星轮pg1、多个第二行星轮pg2和多个第三行星轮pg3，并且行星轮架p与差速器dm的壳体传动联接。第一齿圈r1与多个第一行星轮pg1始终处于啮合状态并且第一齿圈r1相对于变速器的壳体固定。
[0008]
双离合器是湿式离合器并且包括如上所述的能够彼此独立工作的第一离合单元k11和第二离合单元k12。
[0009]
进一步地，具有较复杂结构的小型化的差速器dm整合到变速器的壳体内。两根半轴hs1、hs2从差速器dm朝向两侧延伸，其中第一半轴hs1延伸穿过第二输入轴s22、双离合器和输出轴s1，第二半轴hs2以与第一半轴hs1的延伸方向相反的方向延伸出变速器的壳体。
[0010]
这样，当第一离合单元k11接合时，来自电机em的扭矩的传递路径如下：电机em
→
输出轴s1
→
第一输入轴s21
→
第一太阳轮su1
→
第三行星轮pg3
→
第一行星轮pg1
→
行星轮架p
→
差速器dm。当第二离合器k2接合时，来自电机em的扭矩的传递路径如下：电机em
→
输出轴s1
→
第二输入轴s22
→
第二太阳轮su2
→
第二行星轮pg2
→
第一行星轮pg1
→
行星轮架p
→
差速器dm。
[0011]
进一步地，变速器的壳体包括彼此可拆卸地固定在一起的第一壳体部分h11、第二
壳体部分h12和第三壳体部分h13。双离合器位于第三壳体部分h13内且变速器的其它组件和差速器dm位于第一壳体部分h11和第二壳体部分h12所包围的安装空间内。另外，该壳体还包括设置在第二壳体部分h12和第三壳体部分h13之间的分隔部。
[0012]
虽然图1中所示的电桥驱动系统能够实现两挡驱动，但是其具有如下的缺点：
[0013]
i.由于该两挡电桥驱动系统具有双离合器和对应的轴承支撑结构以及为了小型化而具有较复杂结构的差速器，因此整个系统的成本较高，而且通过轴承支撑变速器的壳体的分隔部，导致需要密封的面过多，因而成本较高；
[0014]
ii.由于该两挡电桥驱动系统具有多个彼此同轴的中空轴(第一输入轴s21和第二输入轴s22)，因此精确度要求较高且成本较高，而且中空轴会导致安装于其上的太阳轮su1、su2的直径不能足够小，这对变速器的传动比产生了不期望的限制；以及
[0015]
iii.两个太阳轮su1、su2与对应的两个输入轴s21、s22从轴承和双离合器伸出的部分形成悬臂结构，因而导致两个太阳轮su1、su2的支撑刚性差且不够稳定，因而难以实现良好的nvh控制。


技术实现要素：

[0016]
鉴于上述现有技术的缺陷而做出了本发明。本发明的一个目的在于提供一种新型的两挡电桥驱动系统，其与上述根据现有技术的两挡电桥驱动系统相比结构更简单、成本更低、轴向尺寸和重量都小，并且易于实现良好的nvh控制。本发明的另一个目的在于提供一种包括上述两挡电桥驱动系统的车辆。
[0017]
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案。
[0018]
本发明提供了一种如下的两挡电桥驱动系统，所述两挡电桥驱动系统包括：
[0019]
电机，所述电机具有输出轴；以及
[0020]
变速器，所述变速器包括用于与所述输出轴传动联接的输入轴、三联行星齿轮机构、第一离合器和第二离合器，
[0021]
所述三联行星齿轮机构包括一个太阳轮、多个第一行星轮、多个第二行星轮、多个第三行星轮、行星轮架以及第一齿圈和第二齿圈，所述太阳轮固定于所述输入轴并且与所述多个第三行星轮始终处于啮合状态，所述第一行星轮、所述第二行星轮和所述第三行星轮彼此固定，所述第一齿圈与所述第一行星轮始终处于啮合状态且所述第二齿圈与所述第二行星轮始终处于啮合状态，所述行星轮架用于向外部传递扭矩，并且
[0022]
所述第一离合器接合使所述第一齿圈能够与所述变速器的壳体相对固定，并且所述第一离合器分离允许所述第一齿圈能够相对于所述变速器的壳体转动，所述第二离合器接合使所述第二齿圈能够与所述变速器的壳体相对固定，并且所述第二离合器分离允许所述第二齿圈能够相对于所述变速器的壳体转动。
[0023]
优选地，所述变速器的输入轴与所述电机的输出轴以同轴的方式直接连接，所述第三行星轮比所述第一行星轮和所述第二行星轮靠所述电机所在侧。
[0024]
更优选地，所述两挡电桥驱动系统还包括差速器和从所述差速器伸出的两根半轴，所述行星轮架与所述差速器的差速器输入齿轮传动联接。
[0025]
更优选地，所述输出轴和所述输入轴均为空心轴，所述两根半轴与所述输出轴和所述输入轴同轴配置，并且所述两根半轴中的一根半轴延伸穿过所述输出轴和所述输入
轴。
[0026]
更优选地，所述差速器为伞齿轮差速器，所述行星轮架与所述伞齿轮差速器的壳体固定连接。
[0027]
更优选地，当所述第一离合器(k1)接合时，所述变速器能够实现如下的第一传动比：(1+z
r1
/z
su
)
×
(z
pg3
/z
pg1
)，其中z
r1
是所述第一齿圈(r1)的齿数，z
su
是所述太阳轮(su)的齿数，z
pg1
是所述第一行星轮(pg1)的齿数，z
pg3
是所述第三行星轮(pg3)的齿数。
[0028]
更优选地，当所述第二离合器(k2)接合时，所述变速器能够实现如下的第二传动比：(1+z
r2
/z
su
)
×
(z
pg3
/z
pg2
)，其中z
r2
是所述第二齿圈(r2)的齿数，z
su
是所述太阳轮(su)的齿数，z
pg2
是所述第二行星轮(pg2)的齿数，z
pg3
是所述第三行星轮(pg3)的齿数。
[0029]
更优选地，所述变速器的壳体包括在轴向上彼此相连的第一壳体部分和第二壳体部分，所述第二壳体部分的一部分还用于构成所述电机的壳体。
[0030]
更优选地，所述第一离合器和所述第二离合器均为湿式多片式离合器。
[0031]
本发明还提供了一种如下的车辆，所述车辆包括以上技术方案中任意一项技术方案所述的两挡电桥驱动系统。
[0032]
通过采用上述技术方案，本发明提供了一种新型的两挡电桥驱动系统及包括该两挡电桥驱动系统的车辆，该两挡电桥驱动系统的变速器包括三联行星齿轮机构以及彼此独立的第一离合器和第二离合器，该三联行星齿轮机构仅包括一个太阳轮以及彼此固定的三组行星轮，太阳轮与其中一组行星轮始终处于啮合状态，其余两组行星轮则分别与一个齿圈始终处于啮合状态，各齿圈经由第一离合器和第二离合器与变速器的壳体相连。因此，根据本发明的两挡电桥驱动系统与上述根据现有技术的两挡驱动电桥相比结构更简单、成本更低、轴向尺寸和重量都小，并且易于实现良好的nvh控制。
附图说明
[0033]
图1是示出了根据现有技术的两挡电桥驱动系统的连接结构的示意图。
[0034]
图2是示出了根据本发明的一实施方式的两挡电桥驱动系统的连接结构的示意图。
[0035]
附图标记说明
[0036]
em电机 s1输出轴
[0037]
s2输入轴 s21第一输入轴 s22第二输入轴 su太阳轮 su1第一太阳轮 su2第二太阳轮 pg1第一行星轮 pg2第二行星轮 pg3第三行星轮 p行星轮架 r1第一齿圈 r2第二齿圈 k1第一离合器 k2第二离合器 k11第一离合单元 k12第二离合单元
[0038]
h11第一壳体部分 h12第二壳体部分 h13第三壳体部分 h21第一壳体部分 h22第二壳体部分
[0039]
dm差速器 hs1第一半轴 hs2第二半轴。
具体实施方式
[0040]
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。
[0041]
在本发明中，“传动联接”是指两个部件能够传递驱动力/扭矩地连接，如无特殊说明，可以表示这两个部件直接连接或者经由齿轮机构等现有技术的传动结构实现联接以能够在这两个部件之间传递驱动力/扭矩。另外，在本发明中，“轴向”是指电机的输出轴和变速器的输入轴的轴向，“轴向一侧”是指图2中的右侧，“轴向另一侧”是指图2中的左侧。
[0042]
如图2所示，根据本发明的一实施方式的两挡电桥驱动系统包括实现传动联接的电机em、变速器、差速器dm和两根半轴hs1、hs2。
[0043]
具体地，在本实施方式中，电机em具有用于输出扭矩的空心的输出轴s1。在轴向上配置用于支撑输出轴s1的两个轴承，两个轴承用于支撑输出轴s1的轴向两侧端部。
[0044]
在本实施方式中，变速器整体位于电机em的轴向一侧并且包括空心的输入轴s2、三联行星齿轮机构和两个离合器k1、k2。
[0045]
变速器的输入轴s2与电机em的输出轴s1以同轴的方式直接连接，这样变速器能够接收来自电机em的扭矩。上述“以同轴的方式直接连接”表示变速器的输入轴s2与电机em的输出轴s1可以为同一个轴或者变速器的输入轴s2与电机em的输出轴s1两者之间以同轴的方式刚性连接，在本申请中的相同表述具有同样的含义。
[0046]
三联行星齿轮机构包括一个太阳轮su、多个第一行星轮pg1、多个第二行星轮pg2、多个第三行星轮pg3、第一齿圈r1、第二齿圈r2以及行星轮架p。太阳轮su固定于变速器的输入轴s2并且与多个第三行星轮pg3始终处于啮合状态，第三行星轮pg3比第一行星轮pg1和第二行星轮pg2靠电机所在侧、即靠轴向另一侧。需要说明的是，在本发明中，当说明“齿轮”固定于“轴”时，通常是指该齿轮和轴能够一起转动，但是允许该齿轮与轴沿着轴的轴向并非完全固定。多个第一行星轮pg1、多个第二行星轮pg2和多个第三行星轮pg3共用行星轮架p。每一个第一行星轮pg1与对应的一个第二行星轮pg2和对应的一个第三行星轮pg3构成一组以固定连接来构成三联齿轮。实际上，只要每一个第一行星轮pg1都与对应的一个第二行星轮pg2和一个第三行星轮pg3能够一起转动即可，并不需要第一行星轮pg1和对应的第二行星轮pg2和第三行星轮pg3刚性连接。第一齿圈r1与多个第一行星轮pg1始终处于啮合状态，第二齿圈r2与多个第二行星轮pg2始终处于啮合状态。行星轮架p用于向差速器dm传递扭矩。
[0047]
进一步地，第一齿圈r1经由第一离合器k1与变速器的壳体的第一壳体部分h21相连，这样通过第一离合器k1的接合能够使第一齿圈r1相对于变速器的壳体固定。第二齿圈r2经由第二离合器k2与变速器的壳体的第二壳体部分h22相连，这样通过第二离合器k2的接合能够使第二齿圈r2相对于变速器的壳体固定。在本实施方式中，第一离合器k1和第二离合器k2均为能够独立工作的湿式多片式离合器。
[0048]
进一步地，在本实施方式中，差速器dm是传统的伞齿轮差速器dm。该伞齿轮差速器的壳体与三联行星齿轮机构的行星轮架p固定连接。在该壳体内部设置彼此啮合的四个伞齿轮，其中彼此相对的两个伞齿轮安装于固定在壳体的行星轴上且能绕该行星轴转动，另外两个伞齿轮分别与两根半轴hs1、hs2固定连接。虽然在本实施方式中该差速器dm整合到变速器中，但是可选地可以使得该差速器dm独立于变速器。进一步地，在本实施方式中，两根半轴hs1、hs2从差速器dm朝向轴向两侧延伸出，其中第一半轴hs1从差速器dm朝向轴向另一侧延伸顺次穿过变速器的中空的输入轴s2和电机em的中空的输出轴s1，第一半轴hs1能够独立于输入轴s2转动，并且第二半轴hs2从差速器dm朝向轴向一侧延伸出变速器的壳体
的第一壳体部分h21。这样，来自电机em的扭矩能够经由变速器传递到差速器dm，进而传递到车辆的半轴hs1、hs2和车轮。
[0049]
由此，在本实施方式中，当第一离合器k1接合时，来自电机em的扭矩的传递路径如下：电机em
→
输出轴s1
→
输入轴s2
→
太阳轮su
→
第三行星轮pg3
→
第一行星轮pg1
→
行星轮架p
→
差速器dm；并且这时变速器能够实现如下的第一传动比：(1+z
r1
/z
su
)
×
(z
pg3
/z
pg1
)，其中z
r1
是第一齿圈r1的齿数，z
su
是太阳轮su的齿数，z
pg1
是第一行星轮pg1的齿数，z
pg3
是第三行星轮pg3的齿数。
[0050]
在本实施方式中，当第二离合器k2接合时，来自电机em的扭矩的传递路径如下：电机em
→
输出轴s1
→
输入轴s2
→
太阳轮su
→
第三行星轮pg3
→
第二行星轮pg2
→
行星轮架p
→
差速器dm；并且这时变速器能够实现如下的第二传动比：(1+z
r2
/z
su
)
×
(z
pg3
/z
pg2
)，其中z
r2
是第二齿圈r2的齿数，z
su
是太阳轮su的齿数，z
pg2
是第二行星轮pg2的齿数，z
pg3
是第三行星轮pg3的齿数。
[0051]
在正常工作状态下，第一离合器k1和第二离合器k2中仅一者实现接合，并不同时实现接合。
[0052]
另外，由于简化了变速器内部的结构，因此变速器的壳体可以仅包括能够彼此拆卸地连接在一起的第一壳体部分h21和第二壳体部分h22。变速器的其它组件均收纳安装于由第一壳体部分h21和第二壳体部分h22包围的安装空间。第二壳体部分h22的一部分还用于构成所述电机的壳体。
[0053]
此外，本发明还提供了包括以上结构的两挡用电桥驱动系统的车辆。
[0054]
虽然在以上的具体实施方式中对本发明的技术方案进行了详细地阐述，但是还需要说明以下内容。
[0055]
i.虽然在以上的具体实施方式中没有明确说明，但是应当理解，在以上的各实施方式中，电机em除了向变速器输出用于驱动的扭矩之外，电机em还能够接收来自变速器的扭矩以用于对电池进行充电。
[0056]
ii.虽然在以上的具体实施方式中没有明确说明，但是应当理解，电机的输出轴s1、变速器的输入轴s2以及行星轮架p均由对应的轴承支撑。
[0057]
iii.由于根据本发明的两挡驱动系统相对于上述根据现有技术的两挡驱动系统省略了双离合器并且简化了行星齿轮机构，使得避免了在背景技术中所说明的那些缺陷。
[0058]
iv.由于根据本发明的两挡驱动系统中的两个离合器k1、k2使用变速器中的(三联齿轮和齿圈)径向外侧的空间，使得整个变速器和两挡驱动系统的轴向尺寸较小，更加紧凑；并且由于根据本发明的两挡驱动系统中的离合器k1、k2是独立的模块化组件，因此与双离合器相比结构简单、成本低且易于控制；由于根据本发明的两挡驱动系统中的变速器的输入轴s2和太阳轮su的支撑结构简单且可靠，因此对于系统的可靠性和nvh控制获得了改善；由于根据本发明的两挡驱动系统使用了传统的差速器，因而节省了成本；由于根据本发明的两挡驱动系统中没有类似根据现有技术的两挡驱动系统中的中空轴外套中空轴的结构，因此节省了成本。
[0059]
v.虽然在在以上的具体实施方式中没有明确说明，但是优选地，z
pg3
>z
pg1
>z
pg2
>z
su
并且z
r1
>z
su
，z
r2
>z
su
；另外，在各实施方式中按照上述各式计算传动比时，各齿轮的模数可以是相同的。

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