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CN111717024B - 一种带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成 - Google Patents

一种带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成，包括电机、太阳轮、固定外齿圈、行星齿轮、差速器壳体、差动齿轮系和动力断开机构，所述太阳轮安装在所述电机的转子轴上，所述行星齿轮以可自转的方式安装在所述差速器壳体上，并且所述行星齿轮能够带动所述差速器壳体以所述太阳轮的旋转轴为中心同步转动，所述太阳轮、所述行星齿轮、所述差速器壳体和所述固定外齿圈组成行星轮系，所述电机提供的动力经所述太阳轮输入所述行星轮系，并由所述差速器壳体输出；所述动力断开机构的动力输入端与所述差速器壳体连接，动力断开机构的动力输出端与差动齿轮系连接，动力断开机构能够切断或者接合差速器壳体与差动齿轮系之间的动力传递。

Description

一种带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成
技术领域
本发明涉及汽车驱动器动力总成技术领域，具体涉及一种带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成。
背景技术
随着石油供应紧张和环境污染日益加剧，新能源汽车的发展逐步被重视，新能源汽车未来会成为市场的主流，新能源汽车包括纯电动前驱、纯电动后驱、纯电动前后驱、纯电动四驱和混合动力等多种形式。在纯电动前后驱、纯电动四驱和混合动力的驱动系统中，可以使用电动驱动桥动力总成进行辅助驱动。电动驱动桥动力总成通常采用电机提供动力，并经过减速用行星轮系后将动力输入至差速齿轮系，最后经过差速齿轮系将动力输出至车轮，但是在电动驱动桥动力总成作为辅助驱动时，当整车不需要动力补偿，电动驱动桥动力总成将停止工作，这是由于车轮会带动电机的转子轴转动，导致整车的传动效率降低，拖曳扭矩增大，整车能耗也随之升高。并且，现有的电动驱动桥动力总成体积较大，结构不紧凑，不利于整车轻量化，影响整车续航能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成，能够在整车不需要动力补偿时切断动力传递，避免车轮带动电机的转子轴转动，提高传动效率，减少拖曳扭矩，同时能够减小同轴式电动驱动桥动力总成的体积，使结构更加紧凑，利于整车轻量化，从而降低整车能耗，提高整车续航能力。
本发明的带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成，包括电机、太阳轮、固定外齿圈、行星齿轮、差速器壳体、差动齿轮系和动力断开机构，所述太阳轮安装在所述电机的转子轴上，所述行星齿轮以可自转的方式安装在所述差速器壳体上，并且所述行星齿轮能够带动所述差速器壳体以所述太阳轮的旋转轴为中心同步转动，所述太阳轮、所述行星齿轮、所述差速器壳体和所述固定外齿圈组成行星轮系，所述电机提供的动力经所述太阳轮输入所述行星轮系，并由所述差速器壳体输出；所述动力断开机构的动力输入端与所述差速器壳体连接，所述动力断开机构的动力输出端与所述差动齿轮系连接，所述动力断开机构能够切断或者接合所述差速器壳体与所述差动齿轮系之间的动力传递。
进一步，所述动力断开机构包括换挡器、可移动换挡齿圈和能够与所述可移动换挡齿圈啮合的固定换挡齿圈，所述固定换挡齿圈设置在所述差动齿轮系的动力输入端上，所述可移动换挡齿圈与所述差速器壳体连接，所述换挡器能够使所述可移动换挡齿圈与所述固定换挡齿圈的啮合或者分离。
进一步，所述可移动换挡齿圈设置在所述差速器壳体的内部，并且所述可移动换挡齿圈以可沿所述太阳轮的旋转轴的轴线方向运动的方式与所述差速器壳体连接，所述可移动换挡齿圈与所述差速器壳体不可相对转动；所述可移动换挡齿圈与所述固定换挡齿圈沿所述太阳轮的旋转轴的轴线方向依次设置，所述换挡器能够带动所述可移动换挡齿圈沿所述太阳轮的旋转轴的轴线方向运动，从而实现所述可移动换挡齿圈与所述固定换挡齿圈的啮合与分离。
进一步，所述换挡器和所述可移动换挡齿圈通电后均会产生磁场，所述换挡器产生的磁场与所述可移动换挡齿圈产生的磁场互相排斥，所述可移动换挡齿圈与所述换挡器之间还设置有复位弹簧。
进一步，还包括车轮，所述差动齿轮系的动力输出端与所述车轮传动连接。
进一步，还包括内置于整车控制系统中的换挡控制程序，当所述换挡器将要使所述可移动换挡齿圈与所述固定换挡齿圈的啮合时，所述换挡控制程序能够根据所述车轮的转速计算出所述电机的转子轴的实时换挡输出转速，并调节所述电机的转子轴的转速符合所述实时换挡输出转速。
进一步，所述行星齿轮为双联齿轮，所述双联齿轮包括沿轴向依次设置并连接为一体的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述固定外齿圈啮合，所述第二齿轮与所述太阳轮啮合。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成，在整车不需要动力补偿时，能够通过动力断开机构切断差速器壳体与差动齿轮系之间的动力传递，避免车轮带动电机的转子轴转动，提高传动效率，减少拖曳扭矩；当整车处于全力加速、超车、高速巡航工况时，本发明将启动电机并通过动力断开机构接合差速器壳体与差动齿轮系之间的动力传递，进行辅助驱动，电机的转子轴带动太阳轮转动，太阳轮和固定外齿圈使行星齿轮自转的同时以太阳轮的旋转轴为中心公转，行星齿轮带动差速器壳体以太阳轮的旋转轴为中心转动，最后差速器壳体通过动力断开机构将动力输入至差动齿轮系；由于差速器壳体同时兼具行星架的作用，因此能够减小同轴式电动驱动桥动力总成的体积，使结构更加紧凑，利于整车轻量化，从而降低整车能耗，提高整车续航能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明：1-电机，101-转子轴，2-太阳轮，3-固定外齿圈，4-行星齿轮，401-第一齿轮，402-第二齿轮，5-差速器壳体，6-差动齿轮系，7-换挡器，8-可移动换挡齿圈，9-固定换挡齿圈，10-车轮。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，如图所示，本实施例中的一种带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成，包括电机1、太阳轮2、固定外齿圈3、行星齿轮4、差速器壳体5、差动齿轮系6和动力断开机构，所述太阳轮2安装在所述电机1的转子轴101上，所述行星齿轮4以可自转的方式安装在所述差速器壳体5上，并且所述行星齿轮4能够带动所述差速器壳体5以所述太阳轮2的旋转轴为中心同步转动，所述太阳轮2、所述行星齿轮4、所述差速器壳体5和所述固定外齿圈3组成行星轮系，所述电机1提供的动力经所述太阳轮2输入所述行星轮系，并由所述差速器壳体5输出；所述动力断开机构的动力输入端与所述差速器壳体5连接，所述动力断开机构的动力输出端与所述差动齿轮系6连接，所述动力断开机构能够切断或者接合所述差速器壳体5与所述差动齿轮系6之间的动力传递。本发明适用于在纯电动前后驱、纯电动四驱和混合动力的驱动系统中作为辅助驱动。在整车不需要动力补偿时，能够通过动力断开机构切断差速器壳体5与差动齿轮系6之间的动力传递，避免车轮10带动电机1的转子轴101转动，提高传动效率，减少拖曳扭矩；当整车处于全力加速、超车、高速巡航工况时，本发明将启动电机1并通过动力断开机构接合差速器壳体5与差动齿轮系6之间的动力传递，进行辅助驱动，电机1的转子轴101带动太阳轮2转动，太阳轮2和固定外齿圈3使行星齿轮4自转的同时以太阳轮2的旋转轴为中心公转，行星齿轮4带动差速器壳体5以太阳轮2的旋转轴为中心转动，最后差速器壳体5通过动力断开机构将动力输入至差动齿轮系6；由于差速器壳体5同时兼具行星架的作用，因此能够减小同轴式电动驱动桥动力总成的体积，使结构更加紧凑，利于整车轻量化，从而降低整车能耗，提高整车续航能力。
本实施例中，所述动力断开机构包括换挡器7、可移动换挡齿圈8和能够与所述可移动换挡齿圈8啮合的固定换挡齿圈9，所述固定换挡齿圈9设置在所述差动齿轮系6的动力输入端上，所述可移动换挡齿圈8与所述差速器壳体5连接，所述换挡器7能够使所述可移动换挡齿圈8与所述固定换挡齿圈9的啮合或者分离。可移动换挡齿圈8和固定换挡齿圈9之间为齿轮传动，传动过程中所产生的热量低，传动比准确，传动效率高，结构紧凑。
本实施例中，所述可移动换挡齿圈8设置在所述差速器壳体5的内部，并且所述可移动换挡齿圈8以可沿所述太阳轮2的旋转轴的轴线方向运动的方式与所述差速器壳体5连接，所述可移动换挡齿圈8与所述差速器壳体5不可相对转动；所述可移动换挡齿圈8与所述固定换挡齿圈9沿所述太阳轮2的旋转轴的轴线方向依次设置，所述换挡器7能够带动所述可移动换挡齿圈8沿所述太阳轮2的旋转轴的轴线方向运动，从而实现所述可移动换挡齿圈8与所述固定换挡齿圈9的啮合与分离。
本实施例中，所述换挡器7和所述可移动换挡齿圈8通电后均会产生磁场，所述换挡器7产生的磁场与所述可移动换挡齿圈8产生的磁场互相排斥，所述可移动换挡齿圈8与所述换挡器7之间还设置有复位弹簧。换挡器7和可移动换挡齿圈8通电后，换挡器7使可移动换挡齿圈8朝向固定换挡齿圈9移动，复位弹簧被拉伸，可移动换挡齿圈8与固定换挡齿圈9相啮合；停止向换挡器7和可移动换挡齿圈8通电后，复位弹簧收缩，带动可移动换挡齿圈8与固定换挡齿圈9分离。
本实施例中，还包括车轮10，所述差动齿轮系6的动力输出端与所述车轮10传动连接。
本实施例中，还包括内置于整车控制系统中的换挡控制程序，当所述换挡器7将要使所述可移动换挡齿圈8与所述固定换挡齿圈9的啮合时，所述换挡控制程序能够根据所述车轮10的转速计算出所述电机1的转子轴101的实时换挡输出转速，并调节所述电机1的转子轴101的转速符合所述实时换挡输出转速。由于本发明用于在纯电动前后驱、纯电动四驱和混合动力的驱动系统中的辅助驱动，所以在换挡时由于车辆处于运动状态，车轮10的转动会带动差动齿轮系6运动，从而导致换挡时固定换挡齿圈9是转动的，此时换挡控制程序会根据车轮10的转速和差动轮系的传动比计算出固定换挡齿圈9的转速，可移动换挡齿圈8与固定换挡齿圈9啮合时两者的转速应当相同，因此计算出的固定换挡齿圈9的转速即为可移动换挡齿圈8的目标转速，再根据可移动换挡齿圈8的目标转速和行星轮系的传动比计算出太阳轮2的转速，太阳轮2的转速即为电机1的转子轴101的实时换挡输出转速，最后换挡控制程序使电机1的转子轴101的转速符合该实时换挡输出转速，从而使可移动换挡齿圈8的转速与固定换挡齿圈9的转速相同。
本实施例中，所述行星齿轮4为双联齿轮，所述双联齿轮包括沿轴向依次设置并连接为一体的第一齿轮401和第二齿轮402，所述第一齿轮401与所述固定外齿圈3啮合，所述第二齿轮402与所述太阳轮2啮合。双联齿轮能够匹配速比，还能够使各部件的分布更加紧凑。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成，其特征在于：适用于在纯电动前后驱、纯电动四驱和混合动力的驱动系统中作为辅助驱动，包括电机（1）、太阳轮（2）、固定外齿圈（3）、行星齿轮（4）、差速器壳体（5）、差动齿轮系（6）和动力断开机构，所述太阳轮（2）安装在所述电机（1）的转子轴（101）上，所述行星齿轮（4）以可自转的方式安装在所述差速器壳体（5）上，并且所述行星齿轮（4）能够带动所述差速器壳体（5）以所述太阳轮（2）的旋转轴为中心同步转动，所述太阳轮（2）、所述行星齿轮（4）、所述差速器壳体（5）和所述固定外齿圈（3）组成行星轮系，所述电机（1）提供的动力经所述太阳轮（2）输入所述行星轮系，并由所述差速器壳体（5）输出；所述动力断开机构的动力输入端与所述差速器壳体（5）连接，所述动力断开机构的动力输出端与所述差动齿轮系（6）连接，所述动力断开机构能够切断或者接合所述差速器壳体（5）与所述差动齿轮系（6）之间的动力传递；在整车不需要辅助驱动的动力补偿时，能够通过所述动力断开机构切断所述差速器壳体（5）与差动齿轮系（6）之间的动力传递；
所述动力断开机构包括换挡器（7）、可移动换挡齿圈（8）和能够与所述可移动换挡齿圈（8）啮合的固定换挡齿圈（9），所述固定换挡齿圈（9）设置在所述差动齿轮系（6）的动力输入端上，所述可移动换挡齿圈（8）与所述差速器壳体（5）连接，所述换挡器（7）能够使所述可移动换挡齿圈（8）与所述固定换挡齿圈（9）的啮合或者分离；所述换挡器（7）和所述可移动换挡齿圈（8）通电后均会产生磁场，所述换挡器（7）产生的磁场与所述可移动换挡齿圈（8）产生的磁场互相排斥，所述可移动换挡齿圈（8）与所述换挡器（7）之间还设置有复位弹簧。
2.根据权利要求1所述的带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成，其特征在于：所述可移动换挡齿圈（8）设置在所述差速器壳体（5）的内部，并且所述可移动换挡齿圈（8）以可沿所述太阳轮（2）的旋转轴的轴线方向运动的方式与所述差速器壳体（5）连接，所述可移动换挡齿圈（8）与所述差速器壳体（5）不可相对转动；所述可移动换挡齿圈（8）与所述固定换挡齿圈（9）沿所述太阳轮（2）的旋转轴的轴线方向依次设置，所述换挡器（7）能够带动所述可移动换挡齿圈（8）沿所述太阳轮（2）的旋转轴的轴线方向运动，从而实现所述可移动换挡齿圈（8）与所述固定换挡齿圈（9）的啮合与分离。
3.根据权利要求1所述的带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成，其特征在于：还包括车轮（10），所述差动齿轮系（6）的动力输出端与所述车轮（10）传动连接。
4.根据权利要求3所述的带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成，其特征在于：还包括内置于整车控制系统中的换挡控制程序，当所述换挡器（7）将要使所述可移动换挡齿圈（8）与所述固定换挡齿圈（9）的啮合时，所述换挡控制程序能够根据所述车轮（10）的转速计算出所述电机（1）的转子轴（101）的实时换挡输出转速，并调节所述电机（1）的转子轴（101）的转速符合所述实时换挡输出转速。
5.根据权利要求1所述的带断开机构的同轴式电动驱动桥动力总成，其特征在于：所述行星齿轮（4）为双联齿轮，所述双联齿轮包括沿轴向依次设置并连接为一体的第一齿轮（401）和第二齿轮（402），所述第一齿轮（401）与所述固定外齿圈（3）啮合，所述第二齿轮（402）与所述太阳轮（2）啮合。
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