CN101067438B - 一种用于机动车辆的驱动单元 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的电驱动单元，包括电动机、两个输出轴、由电动机驱动的第一减速行星齿轮组、由第一齿轮组输出端驱动的第二减速齿轮组以及复合行星差速器齿轮组，其中该复合行星差速器齿轮组包括可驱动地连接至第二齿轮组输出端的输入端、可驱动地连接至第一输出轴的第一差速器输出端、以及可驱动地连接至第二输出轴的第二差速器输出端。

Description

一种用于机动车辆的驱动单元
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的驱动系统。更具体地说，本发明涉及一种用于混合电动机车辆的电动机驱动单元。
背景技术
为了减少专由内燃机驱动的汽车动力传动系统排放到大气中的污染物的排放量，已经开发了独立或联合运行的包括电动机和内燃机的混合动力传动系统。
用于四轮驱动车辆、使电动机和发动机可以将动力传输到前驱动轮和后驱动轮的混合电动力传动系统正在开发之中。然而，混合四轮驱动系统对机车设计师来说存在安装难度。安装用于前轴或后轴的电动机驱动单元时，最好将电动机驱动单元置于轴中心线上，以取得最佳安装效率。
将电动机安装于轴上并消除对90度锥齿轮差速器的需求给电力混合动力传动系统提供了安装效率的实质改进。伴随安装效率而来的是性能的改进和燃料的更加节约。
需要适用于四轮驱动车辆的混合电动动力传动系统，其使用传统动力传动系统组件，将安装空间减至最小，并减少制造和组装成本。
发明内容
这里说明的电动机驱动单元提供电动机、紧凑的齿轮组和轮间差速机构，其便于将牵引电动机和齿轮传动装置安装在轴中心线上。电动机速度可以通过两个简单行星齿轮组的运行减少大约8-10∶1。车辆的最高速度和轮胎尺寸有助于确立最大电动机速度和传动装置的最大速度。
通过使用贝他比率(Beta ratios)，即，太阳轮的节圆直径和内齿圈节圆直径的比率，约为2.0-2.5，将电动机驱动单元的直径保持较小，从而可使齿轮组嵌套在电动机转子的内部。这种安排与那些可比较的安排相比，产生更低的小齿轮速度，而需要的安装空间相差无几。
较佳实施例提供了一种用于四轮驱动车辆的混合动力传动系统。该设计消除了对90度锥齿轮差速器的需求并提供了尽可能的安装效率、性能和燃料节约。
一种用于车辆的电驱动单元，包括电动机、两个输出轴、由电动机驱动的第一减速行星齿轮组、由第一齿轮组输出端驱动的第二减速齿轮组以及复合行星差速器齿轮组，其中该复合行星差速器齿轮组包括可驱动地连接至第二齿轮组输出端的输入端、可驱动地连接至第一输出轴的第一差速器输出端、以及可驱动地连接至第二输出轴的第二差速器输出端。
较佳实施例的应用范围可从以下详细说明、权利要求和附图中变得显而易见。应该理解，尽管说明和具体的实例对本发明的较佳实施例进行了说明，但其仅以说明性的方式给出。对所属技术领域的技术人员来说，各种对所述实施例和所举实例的变化和修改都是显而易见的。
附图说明
本发明的其他优点对所属技术领域的技术人员来说，当考虑所附附图时，可以从以下对较佳实施例的详细说明中很容易变得显而易见，其中：
图1为用于混合电动车辆的动力传动系统的示意图，其中该车辆的前半轴由电动机驱动单元驱动；
图2为用于混合电动车辆的动力传动系统的示意图，其中该车辆的后轮轴或后半轴由电动机驱动单元驱动；
图3为电动机驱动单元的截面图，表示齿轮单元的第一实施例；
图4为电动机驱动单元的截面图，表示齿轮单元的第二实施例；
图5为电动机驱动单元的截面图，表示齿轮单元的第三实施例；以及
图6为电动机驱动单元的截面图，表示齿轮单元的第四实施例。
具体实施方式
首先参照图1，用于混合电动车辆的动力传动系统10包括前轮驱动系统，其包括分别可驱动地连接至前轮16、18的前半轴12、14，轮轴由电动机驱动单元20驱动。动力传动系统10还包括后轮驱动系统22，其包括分别可驱动地连接至后轮28、30的后轮轴24、26。后轮轴可以用半轴替换。内燃机32通过变速器34、驱动轴36和轮间差速机构38驱动后轮轴24、26，其中差速机构将动力差速传输至后轮28、30。
图2表示具有前驱动系统和后驱动系统的一个可选实施例，其中前驱动系统中前轮16、18由发动机32驱动，后驱动系统中后轮28、20由电动机驱动单元20驱动。在图2的实施例中，前轮驱动系统40包括可驱动地连接在发动机32和右侧和左侧前半轴12、14之间的变速驱动桥42。变速驱动桥42包括变速器和轮间差速机构，可以是任何自动、手动或自动化手动分步改变的变速器、或皮带驱动、链条驱动或牵引驱动连续可变变速器。后轮驱动系统包括驱动后轮轴24、26和后轮28、30的电动机驱动单元20。后轮轴可以用半轴替换。
混合动力传动系统包括IC发动机32和电动机46两个动力源。电动机46可驱动地连接至齿轮单元48，位于具有齿轮单元的电动驱动单元20内。连接至蓄电池50的电动机46可以在驱动状态、充电状态和关闭状态下运行。当电动机在驱动状态下运行时，电动机驱动单元20发挥电动机驱动单元的作用，其电源为蓄电池50。当电动机在充电状态下运行时，电动机驱动单元20发挥发电机的作用，并将电能储存在电池50中。当电动机在关闭状态下运行时，电动机46不起作用，其电动机轴自由旋转。
图3表示电动机驱动单元20，其与电动机46及齿轮单元48结合在其壳体60内。图3表示具有相对较大直径安装空间的齿轮单元48，其具有径向位于发动机定子62和转子64内的传动装置。电动机驱动单元20参照图1的实施例进行说明，但其也可以应用于图2的实施例。
电动机定子62固定至壳体60，电动机转子64被支承用于绕纵轴66旋转，该纵轴与右半轴12和左半轴14共轴。第一行星齿轮组68包括固定到转子64上的太阳轮70、内齿圈72、固定在壳体60上不能旋转的行星小齿轮行星架74、以及一组支承在行星架上用于旋转并与内齿圈和太阳轮啮合的行星小齿轮76。
第二行星齿轮组78包括固定到行星架74上的太阳轮80、固定在壳体60上不能旋转的内齿圈82、行星小齿轮行星架、以及一组支承在行星架84上用于旋转并与内齿圈82和太阳轮80啮合的行星小齿轮86。
双行星差速器齿轮组包括可驱动地连接至左半轴14的太阳轮90、固定到行星架84上的内齿圈92、可驱动地连接至右半轴12的行星小齿轮行星架94、第一组被支承用于在行星架94上旋转并与内齿圈92啮合的行星小齿轮96、以及第二组支承在行星架94上用于旋转并与太阳轮90和小齿轮96啮合的行星小齿轮98。
转子64驱动太阳轮70，第一齿轮组68的行星架74相对于转子速度受低速传动。类似地，行星架74驱动太阳轮80，第二轮组78的行星架84相对于行星架74和太阳轮80的速度受低速传动。差速器齿轮组88的内齿圈92由行星架84驱动。第一输出端为行星架94及其半轴12；第二输出端为太阳轮90及其半轴14。
图4表示齿轮单元48，其安排成通过轴向对齐齿轮组68、78并将齿轮组78置于齿轮组68径向外侧而最小化其轴向长度。齿轮组68、78、88的组件间的互相连接及齿轮组的运行参照图3进行说明。在图4的实施例中，齿轮组78可以径向位于齿轮组68内。
图5表示齿轮单元48，其安排成通过将齿轮组68、78、88轴向连续排列、将定子62和转子64轴向对齐、将定子和转子轴向紧邻齿轮组放置、以及将转子径向置于定子内而最小化其径向长度。齿轮组68、78、88的组件间的互相连接及齿轮组的运行参照图3进行说明。
图6表示齿轮单元48，其安排成通过将齿轮组68、78、88轴向连续排列、将转子64和定子62轴向对齐、以及将齿轮组径向置于定子和转子内而最减小其轴向尺寸。除了内齿圈72、82固定在定子62上，定子固定防止旋转，最好固定在壳体60上，转子64径向位于定子62外侧，齿轮组68、78、88的组件间的互相连接及齿轮组的运行如参照图3进行的说明。
将电动机46和齿轮单元48置于单独的壳体60内有利于更换具有电动机驱动单元20的传统轮轴组件。通过此方式，传统的后轮驱动和前轮驱动动力传动系统可以用于与电动机驱动单元结合，以生产用于四轮驱动车辆的混合电动驱动系统。
根据专利法规的规定，对较佳实施例已进行了说明。然而，应该注意，可选实施例可以以不同于已具体说明和描述的其它方式实施。

Claims (17)

1.一种用于机动车辆的驱动单元，包含：
电动机；
第一和第二输出轴；
齿轮单元，包括第一和第二简单行星齿轮组，每个齿轮组包括太阳轮、内齿圈、行星架以及一组支承在行星架上并与相应齿轮组的太阳轮和内齿圈啮合的行星小齿轮，第一和第二齿轮组的内齿圈被固定，不能旋转，每个齿轮组各包括输出端和输入端，第一齿轮组的输入端可驱动地连接至电动机，第一齿轮组的输出端可驱动地连接至第二齿轮组的输入端；以及
复合行星差速器齿轮组，其包括可驱动地连接至第二齿轮组输出端的输入端、可驱动地连接至第一输出轴的第一差速器输出端、以及可驱动地连接至第二输出轴的第二差速器输出端。
2.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于：
第一齿轮组的太阳轮可驱动地连接至电动机；以及
第一齿轮组的行星架可驱动地连接至第二齿轮组的太阳轮。
3.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，复合行星差速器齿轮组包括：
太阳轮；
可驱动地连接至第二齿轮组行星架的内齿圈；
行星架；
支承在行星架上并与太阳轮啮合的第一组行星小齿轮；以及
支承在行星架上并与内齿圈和第一组行星小齿轮的小齿轮啮合的第二组行星小齿轮。
4.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，复合行星差速器齿轮组包括：
太阳轮；
可驱动地连接至第二齿轮组行星架的内齿圈；
行星架；
支承在行星架上并与太阳轮啮合的第一组行星小齿轮；
支承在行星架上并与内齿圈和第一组行星小齿轮的小齿轮啮合的第二组行星小齿轮，行星架可驱动地连接至第一输出轴，太阳轮可驱动地连接至第二输出轴。
5.一种用于机动车辆的驱动单元，包含：
电动机，其包括被固定不能旋转的定子及与定子对齐以使定子和转子之一径向位于其他定子和转子内侧的转子；
第一和第二输出轴；
齿轮单元，其径向位于转子和定子的内侧，该齿轮单元包括第一和第二简单行星齿轮组，每个齿轮组包括太阳轮、内齿圈、行星架、以及一组支承在行星架上并与相应齿轮组的太阳轮和内齿圈啮合的行星小齿轮，第一和第二齿轮组的内齿圈被固定不能旋转，每个齿轮组各包括输出端和输入端，第一齿轮组的输入端可驱动地连接至转子，第一齿轮组的输出端可驱动地连接至第二齿轮组的输入端；以及
复合行星差速器齿轮组，其包括可驱动地连接至第二齿轮组输出端的输入端、可驱动地连接至第一输出轴的第一差速器输出端、以及可驱动地连接至第二输出轴的第二差速器输出端。
6.根据权利要求5所述的驱动单元，其特征在于，第一齿轮组与第二齿轮组轴向分隔，差速器齿轮组与第二齿轮组轴向分隔。
7.根据权利要求5所述的驱动单元，其特征在于：
第一齿轮组的太阳轮可驱动地连接至转子；以及
第一齿轮组的行星架可驱动地连接至第二齿轮组的太阳轮。
8.根据权利要求5所述的驱动单元，其特征在于：
第一齿轮组的内齿圈和第二齿轮组的内齿圈固定到定子上。
9.根据权利要求5所述的驱动单元，其特征在于，复合行星差速器齿轮组包括：
太阳轮；
可驱动地连接至第二齿轮组行星架的内齿圈；
行星架；
支承在行星架上并与太阳轮啮合的第一组行星小齿轮；以及
支承在行星架上并与内齿圈和第一组行星小齿轮的小齿轮啮合的第二组行星小齿轮。
10.根据权利要求5所述的驱动单元，其特征在于，复合行星差速器齿轮组包括：
太阳轮；
可驱动地连接至第二齿轮组行星架的内齿圈；
行星架；
支承在行星架上并与太阳轮啮合的第一组行星小齿轮；
支承在行星架上并与内齿圈和第一组行星小齿轮的小齿轮啮合的第二组行星小齿轮，行星架可驱动地连接至第一输出轴，太阳轮可驱动地连接至第二输出轴。
11.一种用于机动车辆的驱动单元，包含：
电动机，其包括被固定不能旋转的定子，以及与定子对齐以使定子和转子之一径向位于其他定子和转子的内侧的转子；
第一和第二输出轴；
齿轮单元，其与转子和定子轴向分离，该齿轮单元包括第一和第二简单行星齿轮组，每个齿轮组包括太阳轮、内齿圈、行星架、以及一组支承在行星架上并与相应齿轮组的太阳轮和内齿圈啮合的行星小齿轮，第一和第二齿轮组的内齿圈被固定不能旋转，每个齿轮组包括输出端和输入端，第一齿轮组的输入端可驱动地连接至转子，第一齿轮组的输出端可驱动地连接至第二齿轮组的输入端；以及
复合行星差速器齿轮组，其包括可驱动地连接至第二齿轮组输出端的输入端、可驱动地连接至第一输出轴的第一差速器输出端、以及可驱动地连接至第二输出轴的第二差速器输出端。
12.根据权利要求11所述的驱动单元，其特征在于，第一齿轮组与第二齿轮组轴向对齐，差速器齿轮组与第一和第二齿轮组轴向分隔。
13.根据权利要求11所述的驱动单元，其特征在于，第一齿轮组与第二齿轮组轴向分隔，差速器齿轮组与第一和第二齿轮组轴向分隔。
14.根据权利要求11所述的驱动单元，其特征在于：
第一齿轮组的太阳轮可驱动地连接至转子；以及
第一齿轮组的行星架可驱动地连接至第二齿轮组的太阳轮。
15.根据权利要求11所述的驱动单元，其特征在于：
第一齿轮组的内齿圈和第二齿轮组的内齿圈固定到定子上。
16.根据权利要求11所述的驱动单元，其特征在于，复合行星差速器齿轮组包括：
太阳轮；
可驱动地连接至第二齿轮组行星架的内齿圈；
行星架；
支承在行星架上并与太阳轮啮合的第一组行星小齿轮；以及
支承在行星架上并与内齿圈和第一组行星小齿轮的小齿轮啮合的第二组行星小齿轮。
17.根据权利要求11所述的驱动单元，其特征在于，复合行星差速器齿轮组包括：
太阳轮；
可驱动地连接至第二齿轮组行星架的内齿圈；
行星架；
支承在行星架上并与太阳轮啮合的第一组行星小齿轮；
支承在行星架上并与内齿圈和第一组行星小齿轮的小齿轮啮合的第二组行星小齿轮，行星架可驱动地连接至第一输出轴，太阳轮可驱动地连接至第二输出轴。
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