CN105620259A - 一种具有变速功能的电轴驱动系统及机动车 - Google Patents

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一种具有变速功能的电轴驱动系统和机动车，该电轴驱动系统包括电机，行星齿轮组，输入轴，输出轴和差速器，所述差速器的主减齿轮与所述输出轴上的正齿轮齿轮啮合，所述电机和所述行星齿轮组的太阳轮依次沿所述输入轴设置，所述行星齿轮组的齿圈与壳体固定，所述输入轴和所述输出轴可扭转同轴设置，还包括同步器，所述同步器择一地将所述输入轴和所述行星齿轮组的行星架上的动力传递到所述输出轴或将所述输出轴从动力流中断开。该电轴驱动系统不但可以选择更高工作效率的速比使电机工作在高效区域，还可以在车辆速度过高的时候断开电机，以防止电机转动超速导致损坏。

Description

一种具有变速功能的电轴驱动系统及机动车
技术领域
本发明涉及一种电轴驱动系统，尤其涉及一种具有变速功能的电轴驱动系统，以及应用了这种电轴驱动系统的机动车。
背景技术
电动汽车的电力驱动方式基本上可分为中央电机驱动和轮毂电机驱动两种。由电动机、固定速比减速器和差速器等构成的中央电机驱动系统。在这种驱动系统中，由于没有离合器和变速器，因此可以减少机械传动装置的体积和质量。中央电机驱动系统也可以有另一种布置形式，它与前轮驱动、横向前置发动机的燃油汽车的布置形式相似，将电动机、固定速比减速器和差速器集成一体，两根半轴连接两个驱动车轮，这种布置形式称为电轴驱动系统(eAxle驱动系统)，这种布置形式在小型电动汽车上应用最普遍。
德国专利DE102011076523号揭示了一种电轴驱动系统，其包括电机，行星齿轮组和差速器，电机的输入作为行星齿轮组太阳轮的输入，外齿圈与壳体固定，并由行星架输出动力到差速器。由于该电轴驱动系统仅采用固定速比的行星齿轮组作为减速机构，整个驱动系统只能以单一的速比进行输出，电机的工作状态很难一直保持在高效区，因而工作效率难以提高，同时，由于电轴驱动系统只能以单一速比固定在差速器上，当车辆处于下坡滑行或发动机驱动并且速度高于电机可承受的转速时，电机可能损坏。
美国专利US7990004号揭示了另一种电轴驱动系统，其包括电机，行星齿轮组和差速器，电机的输入作为行星齿轮组太阳轮的输入，并由行星架输出动力到差速器，其行星齿轮组的外齿圈与壳体可以通过耦合机构固定，也可以相对不固定。因此，在外齿圈与壳体不通过耦合机构固定的时候，电机的动力不能传递到差速器上，相当于电机处于空档位置，虽然电机可以通过脱开差速器避免速度过高导致损坏，但是依然只能以单一的速比进行动力输出，难以保持在电机工作的高效区域。
不论上述哪种设计，现有技术中的电轴驱动系统都是单一速比进行动力输出的，所以电机的工作状态很难一直保持在高效区，因而工作效率难以提高。
因此，需要提供具有不同输出速比的电轴驱动系统以解决上述问题。
发明内容
本发明解决的问题是提升电驱动或混合动力驱动的车辆中电机的工作效率。
为解决上述问题，本发明提供一种具有变速功能的电轴驱动系统，包括电机，行星齿轮组，输入轴，输出轴和差速器，所述差速器的主减齿轮与所述输出轴上的正齿轮齿轮啮合，所述电机和所述行星齿轮组的太阳轮依次沿所述输入轴设置，所述行星齿轮组的齿圈与壳体固定，所述输入轴和所述输出轴可扭转同轴设置，还包括同步器，所述同步器择一地将所述输入轴和所述行星齿轮组的行星架上的动力传递到所述输出轴或将所述输出轴从动力流中断开。
可选的，所述电机、所述太阳轮和所述同步器依次同轴设置在有输入轴和输出轴构成的轴线上。
可选的，所述同步器包括第一齿盘、第二齿盘、套筒和齿毂，所述第一齿盘与所述行星架固定连接，所述第二齿盘与所述输入轴固定连接，所述齿毂与所述输出轴固定连接，所述套筒与所述齿毂抗扭转地连接，并可以择一地与所述第一齿盘和第二齿盘抗扭转连接或与二者均断开。
可选的，所述输出轴上设有驻车齿轮，用于被驻车装置啮合以锁定所述输出轴。
可选的，所述电轴驱动系统还包括用于径向支撑所述输入轴的支撑盘。
可选的，所述支撑盘固定在所述壳体内表面，所述齿圈固定在所述支撑盘上。
同时，本发明还提供了一种应用了上述任一电轴驱动系统的机动车。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过同步器的不同连接位置，所述电轴驱动系统可以选择两档不同的速比进行动力输出，也可以断开电机和差速器的动力连接，不但可以选择更高工作效率的速比使电机工作在高效区域，还可以在车辆速度过高的时候断开电机，以防止电机转动超速导致损坏。
附图说明
图1是本发明2速电轴驱动系统的结构示意图；
图2是图1所示电轴驱动系统剖面图；
图3是图2所示电轴驱动系统第一档位状态的示意图；
图4是图2所示电轴驱动系统第二档位状态的示意图；
图5是图2所示电轴驱动系统空档状态的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的电轴驱动系统包括依次在轴A上同轴布置的电机1、行星齿轮组2和同步器3(三个部件在图1中仅显示轴A上方部分)以及在轴B上布置的差速器4。所述行星齿轮组2的太阳轮21设置在输入轴51上，以连接所述电机1的输出动力，外齿圈22锁定在外部壳体上，所述同步器3的输入端两个同步位置分别连接所述行星齿轮组2的太阳轮21和行星架23，其输出端通过输出轴52和正齿轮6耦合到所述差速器4的输入端。所述输出轴52上还设有驻车齿轮7，所述驻车齿轮7可以设置于所述正齿轮6和所述同步器3的输出端之间，也可以设置在所述正齿轮6与壳体之间(图1中以前一种位置为例)。
如图2所示，本发明的电轴驱动系统包括依次同轴布置的电机1、行星齿轮组2、同步器3、驻车齿轮7和正齿轮6，其中所述电机1和所述行星齿轮组2设置在输入轴51上，所述电机1设置在所述输入轴51的输入端，所述行星齿轮组2的太阳轮21抗扭转地固定在所述输入轴51上，外齿圈22相对于壳体被固定；所述驻车齿轮7和所述正齿轮6设置在输出轴52上，所述驻车齿轮7可用被驻车装置(图中未示出)固定，以锁定输出轴52，所述正齿轮6与所述差速器4的主减齿轮41啮合；所述同步器3包括位于图中左侧的第一齿盘31，位于图中右侧的第二齿盘32，能与所述两个齿盘择一地耦合的套筒33以及与所述套筒33抗扭转固定的齿毂34，所述第一齿盘31与所述行星齿轮组2的行星架23固定连接，所述第二齿盘32与输入轴51抗扭转连接，所述套筒33可以在执行机构(图中未示出)控制下沿轴向在一定范围内滑动，从而根据所处的位置择一地与两个所述齿盘啮合或处于不与齿盘啮合的空档位置，以择一地将来自所述行星架23和输入轴51的动力传递到输出轴52上，或将所述输出轴52与所述电机1的动力断开。所述输入轴51与所述输出轴52沿同轴可扭转地布置。本发明的电轴驱动系统还包括一个支撑盘24，沿轴向固定在壳体内表面，所述外齿圈22固定在所述支撑盘24的内表面以实现相对壳体的固定，所述支撑盘24还包括一个沿轴向的通孔，通孔内借助轴承对所述输入轴51提供径向支撑。
如图3所示，本发明的电轴驱动系统处于一档状态，同步器3位于图中左侧位置，即同步器的输入端连接在行星齿轮组2的行星架23上，所述电机1的输出动力从所述行星齿轮组2的太阳轮输入，并从行星架23输出，经过行星齿轮组2变速后的动力流经过输出轴52以及正齿轮6传递到所述差速器4上。
如图4所示，本发明的电轴驱动系统处于二档状态，同步器3位于图中右侧位置，即同步器的输入端连接在行星齿轮组2的太阳轮21上，所述电机1的输出动力从所述行星齿轮组2的太阳轮输入，并直接从太阳轮21输出，未经过行星齿轮组2变速后的动力流经过输出轴52以及正齿轮6传递到所述差速器4上。
如图5所示，本发明的电轴驱动系统处于空档状态，同步器3位于图中中间位置，即同步器的输入端与所述行星齿轮组脱离，从而使所述电机1不作为动力源进行输出。
虽然本发明仅就某些示范性实施方式进行描述，这些描述应该仅作为示例而不构成限制。在所附权利要求书记载的范围内，在不脱离本发明精神和范围情况下，各种变化均是可能的。

Claims (7)

1.一种具有变速功能的电轴驱动系统，包括电机(1)，行星齿轮组(2)，输入轴(51)，输出轴(52)和差速器(4)，所述差速器(4)的主减齿轮(41)与所述输出轴(52)上的正齿轮(6)齿轮啮合，其特征在于，所述电机(1)和所述行星齿轮组(2)的太阳轮(21)依次沿所述输入轴(51)设置，所述行星齿轮组(2)的齿圈(22)与壳体固定，所述输入轴(51)和所述输出轴(52)可扭转同轴设置，还包括同步器(3)，所述同步器3择一地将所述输入轴(51)和所述行星齿轮组(2)的行星架(23)上的动力传递到所述输出轴(52)或将所述输出轴(52)从动力流中断开。
2.如权利要求1所述的具有变速功能的电轴驱动系统，其特征在于：所述电机(1)、所述太阳轮(21)和所述同步器(3)依次同轴设置在有输入轴(51)和输出轴(52)构成的轴线上。
3.如权利要求2所述的具有变速功能的电轴驱动系统，其特征在于：所述同步器(3)包括第一齿盘(31)、第二齿盘(32)、套筒(33)和齿毂(34)，所述第一齿盘(31)与所述行星架(23)固定连接，所述第二齿盘(32)与所述输入轴(51)固定连接，所述齿毂(34)与所述输出轴(52)固定连接，所述套筒(33)与所述齿毂(34)抗扭转地连接，并可以择一地与所述第一齿盘(31)和第二齿盘(32)抗扭转连接或与二者均断开。
4.如权利要求1至3之一所述的具有变速功能的电轴驱动系统，其特征在于：所述输出轴(52)上设有驻车齿轮(7)，用于被驻车装置啮合以锁定所述输出轴(52)。
5.如权利要求1至3之一所述的具有变速功能的电轴驱动系统，其特征在于：还包括用于径向支撑所述输入轴(51)的支撑盘(24)。
6.如权利要求5所述的具有变速功能的电轴驱动系统，其特征在于：所述支撑盘(24)固定在所述壳体内表面，所述齿圈(22)固定在所述支撑盘(24)上。
7.一种机动车，其特征在于应用了上述任一权利要求所述的电轴驱动系统。
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