CN112455222A

CN112455222A - 紧凑型电桥驱动系统

Info

Publication number: CN112455222A
Application number: CN201910845475.3A
Authority: CN
Inventors: 刘磊; 钟虎; 黄超; 蒋信
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2021-03-09

Abstract

本发明提供一种紧凑型电桥驱动系统，其包括电机(M)、传动齿轮组和差速器(D)，所述传动齿轮组将所述电机(M)的输出扭矩传递到所述差速器(D)，其中，所述传动齿轮组包括三个齿轮组，每一个所述齿轮组均包括两个互相啮合的圆柱齿轮，所述三个齿轮组中有两个齿轮组在所述电机(M)的轴向(A)上至少部分地重合。根据本发明的电桥驱动系统结构简单紧凑，且能实现较大的传动比。

Description

紧凑型电桥驱动系统

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，更具体地涉及一种一档变速的紧凑型电桥驱动系统。

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轴(eAxle)或电桥驱动系统。

图1(a)至图1(d)示出了现有技术中四种常见的提供一档变速的电桥驱动系统的基本设置方式。

图1(a)和图1(b)所示的电桥驱动系统均包括两个传动轴、四个圆柱齿轮和两个半轴。两个传动轴分别为第一轴A1和第二轴A2。第一轴A1安装有第一齿轮G1，第二轴A2安装有第二齿轮G2和第三齿轮G3，第四齿轮G4安装到差速器D，两个半轴A3和A4从差速器D伸出以向车轮传递扭矩。电机M的输出扭矩传递给第一轴A1，第一齿轮G1与第二齿轮G2啮合，第三齿轮G3和第四齿轮G4啮合。系统通过两级齿轮组的传动实现变速。

在图1(a)所示的系统中，输入轴(第一轴A1)与差速器D/两个半轴A3、A4不同轴，这种布置方式的电桥驱动系统也被称为偏置结构的电桥驱动系统。

在图1(b)所示的系统中，第一轴A1套设于一个半轴A3的外周，输入轴(第一轴A1)与差速器D/两个半轴A3、A4同轴地设置，这种布置方式的电桥驱动系统也被称为副轴结构的电桥驱动系统。

上述两种电桥驱动系统布置方式简单、成本低，但是在有限的布置空间内所能获得的传动比较小。

图1(c)所示的电桥驱动系统是图1(a)所示的电桥驱动系统的改进，该改进方案在第一轴A1增设有行星齿轮组PG。图1(d)所示的电桥驱动系统是图1(b)所示的电桥驱动系统的改进，该改进方案在差速器D和第三齿轮之间增设有行星齿轮组PG。图1(c)和图1(d)所示的电桥驱动系统通过增设行星齿轮组，增加了系统的传动比。然而，行星齿轮组结构复杂、成本高，而且会占用一定的空间。

发明内容

本发明的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种结构简单、紧凑、成本低的电桥驱动系统。

本发明提供一种紧凑型电桥驱动系统，其包括电机、传动齿轮组和差速器，所述传动齿轮组将所述电机的输出扭矩传递到所述差速器，其中，

所述传动齿轮组包括三个齿轮组，每一个所述齿轮组均包括两个互相啮合的圆柱齿轮，

所述三个齿轮组中有两个齿轮组在所述电机的轴向上至少部分地重合。

在至少一个实施方式中，所述传动齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和第六齿轮，

所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合构成第一齿轮组，所述第三齿轮和所述第四齿轮啮合构成第二齿轮组，所述第五齿轮和所述第六齿轮啮合构成第三齿轮组，

所述电桥驱动系统还包括平行设置的第一轴、第二轴和第三轴，

所述第一轴不能相对转动地与所述电机的转子相连，所述第一齿轮不能相对转动地连接到所述第一轴，所述第二齿轮和所述第三齿轮不能相对转动地连接到所述第二轴，所述第四齿轮和所述第五齿轮不能相对转动地连接到所述第三轴，所述第六齿轮不能相对转动地连接到所述差速器的壳体。

在至少一个实施方式中，所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第五齿轮和所述第六齿轮在所述轴向上至少部分地重合。

在至少一个实施方式中，所述第二轴和所述第三轴在径向上分别位于所述第一轴的两侧。

在至少一个实施方式中，所述电桥驱动系统还包括壳体，所述壳体为所述第一轴、所述第二轴、所述第三轴提供支撑。

在至少一个实施方式中，所述壳体包括第一半壳和第二半壳，所述第一半壳和所述第二半壳能够在所述轴向上连接或分开，

所述电机设置于所述第一半壳内，

所述传动齿轮组和所述差速器在所述轴向上设置于所述第一半壳和所述第二半壳的连接区域。

在至少一个实施方式中，所述第一半壳包括隔挡，所述隔挡在所述轴向上将所述电机和所述传动齿轮组分隔开。

在至少一个实施方式中，所述第一轴穿过所述隔挡并在所述隔挡处得到支撑。

在至少一个实施方式中，所述第一轴穿过所述隔挡朝向所述第二半壳延伸并在所述第二半壳的端壁处得到支撑，或者

所述电桥驱动系统还包括第四轴，所述第四轴不能相对转动地连接到所述第一轴或所述第一齿轮，所述第四轴在所述第二半壳的端壁处得到支撑。

在至少一个实施方式中，沿所述轴向观察，所述第一齿轮和所述第六齿轮位于所述第二轴和所述第三轴的连线的两侧。

根据本发明的电桥驱动系统结构简单紧凑，且能实现较大的传动比。

附图说明

图1(a)至图1(d)是现有技术中的四个不同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电桥驱动系统的示意图。

图3是根据本发明的第一实施方式的电桥驱动系统的齿轮组的轴向示意图。

图4是根据本发明的第二实施方式的电桥驱动系统的示意图。

附图标记说明

PG行星齿轮组；M电机；D差速器；

A1、A01第一轴；A2、A02第二轴；A03第三轴；A04第四轴；A3、A4半轴；

G1、G01第一齿轮；G2、G02第二齿轮；G3、G03第三齿轮；G4、G04第四齿轮；G05第五齿轮；G06第六齿轮；

H1第一半壳；H2第二半壳；H3壳端盖。

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轴和齿轮的轴向一致；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轴和齿轮的径向一致。

(第一实施方式)

首先参照图2和图3介绍根据本发明的第一实施方式的电桥驱动系统。

在本实施方式中，电桥驱动系统包括壳体、电机M、三个轴(第一轴A01、第二轴A02和第三轴A03)、六个齿轮(第一齿轮G01、第二齿轮G02、第三齿轮G03、第四齿轮G04、第五齿轮G05和第六齿轮G06)、两个半轴(半轴A3和A4)和差速器D。

六个齿轮均为圆柱齿轮。六个齿轮构成三个齿轮组，分别为互相啮合的第一齿轮G01和第二齿轮G02、互相啮合的第三齿轮G03和第四齿轮G04以及互相啮合的第五齿轮G05和第六齿轮G06。

第一齿轮G01抗扭地(即不能相对转动地)连接到第一轴A01，第二齿轮G02和第三齿轮G03抗扭地连接到第二轴A02，第四齿轮G04和第五齿轮G05抗扭地连接到第三轴A03。两个半轴A3、A4从差速器D伸出。第六齿轮G06抗扭地连接到差速器D的壳体。

第一轴A01、第二轴A02、第三轴A03和两个半轴A3、A4互相平行地设置。

第一轴A01作为电机M的输出轴获得电机M的输出扭矩，即第一轴A01抗扭地与电机M的转子相连。扭转的传递路径依次为第一轴A01、第一齿轮G01、第二齿轮G02、第二轴A02、第三齿轮G03、第四齿轮G04、第三轴A03、第五齿轮G05、第六齿轮G06至差速器D，最终由两个半轴A3、A4输出至车轮。

设第一齿轮G01、第二齿轮G02、第三齿轮G03、第四齿轮G04、第五齿轮G05和第六齿轮G06的齿数分别为z1、z2、z3、z4、z5和z6，则该系统的传动比为(z6/z5)×(z4/z3)×(z2/z1)。

可以理解，在该实施方式中，z2>z1，z4>z3，z6>z5。优选地，z2>z3，z4>z5，或者，第二齿轮G02的直径大于第三齿轮G03的直径，第四齿轮G04的直径大于第五齿轮G05的直径。

第二轴A02和第三轴A03分别位于第一轴A01的径向R上的两侧。

优选地，第一齿轮G01、第二齿轮G02、第五齿轮G05和第六齿轮G06在轴向A上的位置大致相同，例如这四个齿轮在轴向A上至少部分地重合。上述设置能够节约轴向A上的空间。

参照图3，优选地，第一轴A01、第二轴A02、第三轴A03和半轴A3、A4在径向R上不位于同一直线。更优选地，沿轴向A观察，第一齿轮G01和第六齿轮G06位于第二轴A02和第三轴A03的连线的两侧。上述设置能够节约径向R上的空间。

壳体包括第一半壳H1、第二半壳H2和壳端盖H3。

第一半壳H1和第二半壳H2在轴向A上连接，例如使用螺栓连接。壳端盖H3连接于第一半壳H1的远离第二半壳H2的轴向端部，例如使用螺栓连接。第一半壳H1在轴向A上的靠近第二半壳H2的一端具有隔挡H1w，隔挡H1w在轴向A上将第一半壳H1分隔成两个腔室。

电机M设置于第一半壳H1内的在轴向A上位于壳端盖H3和隔挡H1w之间的腔室。六个齿轮、差速器D、第二轴A02、第三轴A03在轴向A上均位于隔挡H1w的远离电机M的一侧，即位于由第一半壳H1的另一个腔室和第二半壳H2所限定的空间内。

隔挡H1w为第一轴A01、第二轴A02和第三轴A03提供了连接位置。

第一轴A01穿过隔挡H1w而连接到第一齿轮G01。隔挡H1w处设置有连接第一轴A01的轴承，从而为第一轴A01提供了支撑。第一轴A01的远离第一齿轮G01的一端连接到设置于壳端盖H3的轴承。

连接第二轴A02的两端的轴承分别设置于隔挡H1w和第二半壳H2的端壁。连接第三轴A03的两端的轴承分别设置于隔挡H1w和第二半壳H2的端壁。

(第二实施方式)

第二实施方式是第一实施方式的变型。根据第二实施方式的电桥驱动系统还包括第四轴A04。

第四轴A04与第一轴A01抗扭地连接。或者，第四轴A04是第一轴A01的延伸，即第四轴A04和第一轴A01一体地制作，此时，第四轴A04与第一轴A01并不区分彼此。第一齿轮G01抗扭地连接到第四轴A04或者第一齿轮G01与第四轴A04一体成型地制作。

第四轴A04在轴向A上位于隔挡H1w和第二半壳H2的端壁之间。第四轴A04的两端分别连接到位于隔挡H1w和位于第二半壳H2的端壁的轴承。由于第四轴A04在第二半壳H2的端壁处得到支撑，这使得与第四轴A04相连的第一轴A01也得到更稳定的支撑。

本发明至少具有以下优点中的一个优点：

(i)根据本发明的电桥驱动系统中的用于实现变速的齿轮均为圆柱齿轮，圆柱齿轮的结构简单、制作成本低、润滑方式简单且在控制NVH(Noise、Vibration、Harshness，即噪声、振动与声振粗糙度)方面比较容易。

(ii)根据本发明的电桥驱动系统使用了三级齿轮变速，对于同样的传动比，三级相比于二级齿轮变速能够减小齿轮的外径，进而减小电桥驱动系统的径向尺寸。例如在本发明中，与差速器D相连的第六齿轮G06的外径较小，不容易与车架发生干涉。

(iii)第一齿轮G01、第二齿轮G02、第五齿轮G05和第六齿轮G06在轴向A上的位置大致相同，有效利用了轴向A上的空间，使电桥驱动系统的结构紧凑、轴向尺寸小。

(iv)电机M和变速用的齿轮共用壳体，这种一体化的设计简化了壳体和连接件的数量，减轻了系统的重量，减小了系统的轴向尺寸，提高了系统的可靠性。

(v)根据本发明的电桥驱动系统的总的传动比由三组圆柱齿轮组实现，每一个齿轮组的设计参数和中心距离不受其它两组齿轮组的影响，对于不同车型需要不同的传动比的需求，在本发明的整体构架下，可以灵活调整齿轮的参数以实现不同的传动比。

(vi)当根据本发明的电桥驱动系统还包括第四轴A04或第一轴A01延伸至第二半壳H2的端壁处时，第一轴A01具有稳定的支撑，此时更利于系统整体的NVH控制。

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。

Claims

1.一种紧凑型电桥驱动系统，其包括电机(M)、传动齿轮组和差速器(D)，所述传动齿轮组将所述电机(M)的输出扭矩传递到所述差速器(D)，其中，

所述三个齿轮组中有两个齿轮组在所述电机(M)的轴向(A)上至少部分地重合。

2.根据权利要求1所述的紧凑型电桥驱动系统，其特征在于，所述传动齿轮组包括第一齿轮(G01)、第二齿轮(G02)、第三齿轮(G03)、第四齿轮(G04)、第五齿轮(G05)和第六齿轮(G06)，

所述第一齿轮(G01)和所述第二齿轮(G02)啮合构成第一齿轮组，所述第三齿轮(G03)和所述第四齿轮(G04)啮合构成第二齿轮组，所述第五齿轮(G05)和所述第六齿轮(G06)啮合构成第三齿轮组，

所述电桥驱动系统还包括平行设置的第一轴(A01)、第二轴(A02)和第三轴(A03)，

所述第一轴(A01)不能相对转动地与所述电机(M)的转子相连，所述第一齿轮(G01)不能相对转动地连接到所述第一轴(A01)，所述第二齿轮(G02)和所述第三齿轮(G03)不能相对转动地连接到所述第二轴(A02)，所述第四齿轮(G04)和所述第五齿轮(G05)不能相对转动地连接到所述第三轴(A03)，所述第六齿轮(G06)不能相对转动地连接到所述差速器(D)的壳体。

3.根据权利要求2所述的紧凑型电桥驱动系统，其特征在于，所述第一齿轮(G01)、所述第二齿轮(G02)、所述第五齿轮(G05)和所述第六齿轮(G06)在所述轴向(A)上至少部分地重合。

4.根据权利要求2所述的紧凑型电桥驱动系统，其特征在于，所述第二轴(A02)和所述第三轴(A03)在径向上分别位于所述第一轴(A01)的两侧。

5.根据权利要求2所述的紧凑型电桥驱动系统，其特征在于，所述电桥驱动系统还包括壳体，所述壳体为所述第一轴(A01)、所述第二轴(A02)、所述第三轴(A03)提供支撑。

6.根据权利要求5所述的紧凑型电桥驱动系统，其特征在于，所述壳体包括第一半壳(H1)和第二半壳(H2)，所述第一半壳(H1)和所述第二半壳(H2)能够在所述轴向(A)上连接或分开，

所述电机(M)设置于所述第一半壳(H1)内，

所述传动齿轮组和所述差速器(D)在所述轴向(A)上设置于所述第一半壳(H1)和所述第二半壳(H2)的连接区域。

7.根据权利要求6所述的紧凑型电桥驱动系统，其特征在于，所述第一半壳(H1)包括隔挡(H1w)，所述隔挡(H1w)在所述轴向(A)上将所述电机(M)和所述传动齿轮组分隔开。

8.根据权利要求7所述的紧凑型电桥驱动系统，其特征在于，所述第一轴(A01)穿过所述隔挡(H1w)并在所述隔挡(H1w)处得到支撑。

9.根据权利要求8所述的紧凑型电桥驱动系统，其特征在于，所述第一轴(A01)穿过所述隔挡(H1w)朝向所述第二半壳(H2)延伸并在所述第二半壳(H2)的端壁处得到支撑，或者

所述电桥驱动系统还包括第四轴(A04)，所述第四轴(A04)不能相对转动地连接到所述第一轴(A01)或所述第一齿轮(G01)，所述第四轴(A04)在所述第二半壳(H2)的端壁处得到支撑。

10.根据权利要求2所述的紧凑型电桥驱动系统，其特征在于，沿所述轴向(A)观察，所述第一齿轮(G01)和所述第六齿轮(G06)位于所述第二轴(A02)和所述第三轴(A03)的连线的两侧。