CN104723794A - 混合动力一体化驱动桥结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合动力一体化驱动桥结构，包括驱动桥的壳体，该驱动桥的壳体内侧嵌入有定子线圈，且该驱动桥的壳体恰能容纳一减速器、一差速器、一轴向单向离合器、左半轴以及右半轴；本发明的驱动桥结构，结合了差速器、减速器、电机、轴向单向离合器等的功能，实现传统驱动力与电机驱动力对车轮转速(这里体现为半轴转速)的混合驱动，生产实现也比较容易，因此不需要复杂的控制部件、控制技术，电能对车轮的驱动效率更高，混合动力结构更加合理，可实现双动力的同时或单一的驱动传动、差速、半轴传动、能量回收、电能再利用，从而实现部件结构一体化。

Description

混合动力一体化驱动桥结构

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，特别涉及一种混合动力一体化驱动桥结构。

背景技术

汽车驱动桥是汽车的主要部件之一，其基本的功用是通过减速器增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，再通过差速器将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动所要求的差速功能。同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或承载车身之间的铅垂力、纵向力，横向力及其力矩。

但是，目前没有能实现针对混合动力的驱动桥一体化设计，即能将传统的驱动桥的差速、减速的驱动功能与电机驱动功能相结合，实现动力驱动、差速、半轴传动一体化。从而符合混合动力汽车轻量化、节能、高效等要求。

现有的驱动桥都是只起到传动系减速器、差速器、半轴传动的功能。如果应用于混合动力或纯电动汽车，电机驱动需要单独设计，并通过减速器的圆锥齿轮端输入。这样传动时机械损失大，部件多，并且还要设计减速器，对电机功率要求高，车身难以减重降耗。同时电机功率通过机械传动消耗较大，如果设置轮边驱动电机，技术上差速控制问题还是难以解决。

其中，对于术语的解释如下：

1、差速器：车辆转向等状态时，左右轮需要满足一定关系的不同转速才能实现车辆对应的行驶功能，这种情况称为差速。差速器就是利用齿轮机构实现这种功能的部件。

2、一体化驱动桥：本设计中将驱动电机和减速器、差速器、左右驱动半轴相结合，实现传统动力减速、传统动力或电机动力差速、驱动的整体驱动桥结构，称为一体化驱动桥。

3、混合动力：传统的内燃机驱动车轮、以电机利用电能驱动车轮的两种动力模式在车辆驱动结构中同时存在，两种驱动力可单一驱动或同时驱动。这种车辆的动力结构称为混合动力。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种混合动力一体化驱动桥结构，解决混合动力驱动传动、节能发电与驱动在车辆的驱动桥结构中的一体化。

本发明是这样实现的：一种混合动力一体化驱动桥结构，包括驱动桥的壳体，该驱动桥的壳体内侧嵌入有定子线圈，且该驱动桥的壳体恰能容纳一减速器、一差速器、一轴向单向离合器、左半轴以及右半轴；所述左半轴、右半轴上均设置有轴承；所述左半轴的一端露出驱动桥的壳体，左半轴的另一端与差速器的从动齿轮一花键联接；所述右半轴的一端露出驱动桥的壳体，右半轴的另一端与差速器的从动齿轮二花键联接；所述减速器的输入轴贯穿驱动桥的壳体，并设置轴承；减速器主动齿轮与输入轴固联，并与减速器从动齿轮相啮合；减速器的从动齿轮通过轴承空套在所述驱动桥的壳体内端，并且与轴向单向离合器的从动齿轮盘的一端固定联接；从动齿轮盘另一端作为轴向单向离合器的主动件，通过轴向单向离合器与差速器的壳体相关联。

进一步地，所述差速器包括：差速器的壳体、差速器中间轴、线圈转子、定子线圈、差速器的两主动齿轮、差速器的从动齿轮一以及差速器的从动齿轮二；所述差速器的壳体外表面嵌绕着电机转子永磁绕组，所述差速器的壳体一端作为轴向单向离合器的从动部分，通过轴向单向离合器与轴向单向离合器的从动齿轮盘相关联，另一端通过轴承空套在驱动桥的壳体内端；所述差速器中间轴、差速器的两主动齿轮、差速器的从动齿轮一以及差速器的从动齿轮二均设置于差速器的壳体内部；差速器中间轴贯穿差速器的壳体，差速器的两主动齿轮设置于所述差速器中间轴的上下两轴，所述差速器的从动齿轮一和差速器的从动齿轮二分别设置于差速器轴的左右两侧，且与所述差速器的两主动齿轮相啮合；所述线圈转子嵌套在差速器的壳体外侧，定子线圈嵌套在驱动桥壳体内侧，且定子线圈的位置与线圈转子相对应。

进一步地，所述轴向单向离合器由所述从动齿轮盘、离合器滚柱、单向楔形槽、以及回位弹簧构成；轴向单向离合器的主动件为从动齿轮盘，轴向单向离合器的从动件为差速器壳体；所述单向楔形槽分布于差速器壳体上，所述差速器壳体套设于从动齿轮盘内，且离合器滚柱设置于差速器壳体和从动齿轮盘之间，单向传动的作用是，当主动件的转速大于从动件转速时，轴向单向离合器锁死，实现正向传动；当主动件的转速小等于于从动件转速时，轴向单向离合器松脱，不实现倒向传动。

本发明的优点在于：本发明是基于传统的驱动桥结构，结合了后桥的差速器、减速器的功能，即能保持原有的传统驱动方式不变的同时，根据混合动力汽车轻量化、节能、高效等要求，设计了一体化驱动桥，实现动力驱动、差速、半轴传动一体化。这样本发明结构可以实现对原有车辆的升级改造，既可以保持原有的动力传动模式，也可利用电机传递的电能来驱动，而且降低机械传动损耗，实现高效混合驱动。由于是基于传统驱动桥的改进性设计，因此容易实现批量化、标准化生产。

附图说明

图1是本发明的一体化驱动桥结构示意图。

图2是本发明的一体化驱动桥结构的剖面图。

图3是本发明的轴向单向离合器的剖面图。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，一种混合动力一体化驱动桥结构，包括驱动桥的壳体1，该驱动桥的壳体1内侧嵌入有定子线圈(未图示)，且该驱动桥的壳体1恰能容纳一减速器2、一差速器3、一轴向单向离合器4、左半轴5以及右半轴6；所述左半轴5、右半轴6上均设置有轴承7；所述左半轴5的一端露出驱动桥的壳体1，左半轴的另一端与差速器3的从动齿轮一31花键联接；所述右半轴6的一端露出驱动桥的壳体1，右半轴6的另一端与差速器3的从动齿轮二32花键联接；所述减速器2的输入轴21贯穿驱动桥的壳体1，并设置轴承7；减速器主动齿轮22与输入轴21固联，并与减速器从动齿轮23相啮合；减速器的两从动齿轮23通过轴承7空套在驱动桥的壳体1内端上，并且与轴向单向离合器4的从动齿轮盘41的一端固定联接；从动齿轮盘41另—端作为轴向单向离合器4的主动件，通过轴向单向离合器4与差速器3的壳体33相关联。

其中，所述差速器3包括：差速器的壳体33、差速器中间轴34、线圈转子35、定子线圈36、差速器3的两主动齿轮37、差速器的从动齿轮一31以及差速器的从动齿轮二32；所述差速器3的壳体33外表面嵌绕着电机转子永磁绕组(未图示)，所述差速器3的壳体33一端作为轴向单向离合器4的从动部分，通过轴向单向离合器4与轴向单向离合器4的从动齿轮盘41相关联，另一端通过轴承7空套驱动桥的壳体1内端上；所述差速器中间轴34、差速器3的两主动齿轮37、差速器的从动齿轮一31以及差速器的从动齿轮二32均设置于差速器的壳体33内部；差速器中间轴34贯穿差速器3的壳体33，差速器3的两主动齿轮37设置于所述差速器中间轴34的上下两轴，所述差速器3的从动齿轮一31和差速器的从动齿轮二32分别设置于差速器轴的左右两侧，且与所述差速器的两主动齿轮37相啮合；所述线圈转子35嵌套在差速器的壳体33外侧(通过差速器中间轴上下的固定螺栓作用固定在差速器壳体外侧。)，定子线圈36嵌套在驱动桥壳体1内侧，且定子线圈36的位置与线圈转子35相对应。这样驱动桥壳体的定子线圈36通电(如三相交流电)，则通过电磁场作用带动永磁的电机转子旋转，电机转子即差速器壳体，差速器壳体33带动差速器中间轴34旋转。

所述轴向单向离合器4由所述从动齿轮盘41、离合器滚柱42、单向楔形槽43、以及回位弹簧(未图示)构成；轴向单向离合器4的主动件为从动齿轮盘41，轴向单向离合器4的从动件为差速器壳体33；所述单向楔形槽43分布于差速器壳体33上，所述差速器壳体33套设于从动齿轮盘41内，且离合器滚柱42设置于差速器壳体33和从动齿轮盘41之间，单向传动的作用是，当主动件的转速大于从动件转速时，轴向单向离合器4锁死，实现正向传动；当主动件的转速小等于于从动件转速时，轴向单向离合器4松脱，不实现倒向传动。

本发明针对汽车的驱动状态的实现方式如下：

1、当需要传统动力驱动时，即动力从减速器的输入轴输入，通过减速器减速增扭后，再通过轴向单向离合器带动差速器壳体转动，差速器壳体带动差速器中间轴旋转，差速器的中间轴带动差速器的主、从动齿轮(即从动齿轮一和从动齿轮二)转动，根据差速器原理对左右半轴实现驱动。这种结构作用，与现有的车辆驱动传递作用相同。

2、当需要电机输出电能驱动时，驱动桥壳体的定子线圈通电(如三相交流电)，则通过电磁场作用带动永磁的电机转子旋转，电机转子即差速器壳体，差速器壳体带动差速器中间轴旋转，差速器的中间轴带动差速器的主、从动齿轮转动，根据差速器原理对左右半轴实现驱动。这时由于轴向单向离合器作用，减速器的从动齿轮盘没有转动，这样就没有对电机的动力产生影响，就实现电机对车轮半轴驱动的有效性。

3、当需要两者同时作用驱动车轮时，比如进入助推工况，则减速器的从动盘的转速和由电机动力产生转子的转速，两者的关系由于结构上的轴向单向离合器作用，从而保证了电机动力和传统动力是一种并联关系，即两者动力关系是通过轴向单向离合器对差速器壳体产生相互助推的效果，从而提高了车辆动力性、能源利用率，即增强混合动力的效果。

4、当需要进入制动节能回收模式时，可利用电机的特性实现电机的发电功能，此时车轮通过左右半轴在惯性作用下带动差速器壳体转动，即转子转动，电机进入发电模式；并且通过轴向单向离合器的作用，没有对减速器的从动齿轮盘产生作用，这样就如同制动时车挂空档，制动能量可以在电机处通过电机转化，从而提高了制动能量回收的效率。

通过上述车辆的驱动工况分析，可以认为本设计是合理、可行的，符合混合动力需要，而且是一种并联式混合结构，更符合实际需求。

本发明能实现传统驱动力与电机驱动力对车轮转速(这里体现为半轴转速)的变化的自动合理匹配，生产实现也比较容易，因此不需要像很多复杂的控制部件、控制技术，电能对车轮的驱动效率更高，混合动力结构比较合理，完全可实现双动力的驱动传动、差速、半轴传动、能量回收、电能再利用，实现部件结构一体化。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效或根据结构进行的具体尺寸设计等修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (3)

1.一种混合动力一体化驱动桥结构，其特征在于：包括驱动桥的壳体，该驱动桥的壳体内侧嵌入有定子线圈，且该驱动桥的壳体恰能容纳一减速器、一差速器、一轴向单向离合器、左半轴以及右半轴；所述左半轴、右半轴上均设置有轴承；所述左半轴的一端露出驱动桥的壳体，左半轴的另一端与差速器的从动齿轮一花键联接；所述右半轴的一端露出驱动桥的壳体，右半轴的另一端与差速器的从动齿轮二花键联接；所述减速器的输入轴贯穿驱动桥的壳体，并设置轴承；减速器主动齿轮与输入轴固联，并与减速器从动齿轮相啮合；减速器的从动齿轮通过轴承空套在所述驱动桥的壳体内端，并且与轴向单向离合器的从动齿轮盘的一端固定联接；从动齿轮盘另一端作为轴向单向离合器的主动件，通过轴向单向离合器与差速器的壳体相关联。

2.根据权利要求1所述的混合动力一体化驱动桥结构，其特征在于：所述差速器包括：差速器的壳体、差速器中间轴、线圈转子、定子线圈、差速器的两主动齿轮、差速器的从动齿轮一以及差速器的从动齿轮二；所述差速器的壳体外表面嵌绕着电机转子永磁绕组，所述差速器的壳体一端作为轴向单向离合器的从动部分，通过轴向单向离合器与轴向单向离合器的从动齿轮盘相关联，另一端通过轴承空套在驱动桥的壳体内端；所述差速器中间轴、差速器的两主动齿轮、差速器的从动齿轮一以及差速器的从动齿轮二均设置于差速器的壳体内部；差速器中间轴贯穿差速器的壳体，差速器的两主动齿轮设置于所述差速器中间轴的上下两轴，所述差速器的从动齿轮一和差速器的从动齿轮二分别设置于差速器轴的左右两侧，且与所述差速器的两主动齿轮相啮合；所述线圈转子嵌套在差速器的壳体外侧，定子线圈嵌套在驱动桥壳体内侧，且定子线圈的位置与线圈转子相对应。

3.根据权利要求1所述的混合动力一体化驱动桥结构，其特征在于：所述轴向单向离合器由所述从动齿轮盘、离合器滚柱、单向楔形槽、以及回位弹簧构成；轴向单向离合器的主动件为从动齿轮盘，轴向单向离合器的从动件为差速器壳体；所述单向楔形槽分布于差速器壳体上，所述差速器壳体套设于从动齿轮盘内，且离合器滚柱设置于差速器壳体和从动齿轮盘之间，单向传动的作用是，当主动件的转速大于从动件转速时，轴向单向离合器锁死，实现正向传动；当主动件的转速小等于于从动件转速时，轴向单向离合器松脱，不实现倒向传动。