CN106985614B - 干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥，包括壳体、电机、双速行星传动装置、双行星排差速器、左半轴、右半轴、I挡换挡装置、II挡换挡装置；所述电机、双速行星传动装置、双行星排差速器依次同轴安装在壳体内，所述电机的电机传动轴为空心轴，所述电机传动轴穿过前侧端盖与双速行星传动装置的主太阳轮连接；所述左半轴依次穿过壳体左端盖、电机传动轴与双行星排差速器的第一差速太阳轮连接；所述右半轴穿过壳体右端盖与双行星排差速器的第二差速太阳轮连接；所述I挡换挡装置、II挡换挡装置分别与双速行星传动装置连接。本发明体积小、效率和可靠性高、使用寿命长，实现了无动力间断换挡，使用范围广，经济效益更高。

Description

干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥

技术领域

本发明涉及车辆用动力领域，特别涉及干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥。

背景技术

汽车排放和能源消耗已经成为了世界性问题，因此，低排放和低能源消耗的纯电动汽车和混合动力汽车成为当前汽车产业发展的主流之一，尤其是随着纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业的不断发展，更紧凑、更集成、更高效的动力总成成为该类汽车产业的研发核心之一。因而，更简洁的动力系统设计、更可靠的模式切换方式和更高速轻量化电机的使用，成为解决纯电动汽车和插电式混合动力汽车用动力系统的最佳方案。

就电动汽车用驱动桥而言，目前主要存在以下几种纯电动驱动桥：电机+固定速比两级或三级平行轴齿轮传动+传统差速器方案、电机+固定速比行星装置+传统差速器方案和电机+AMT两速平行轴齿轮变速装置+传统差速器方案。就电机+固定速比两级或三级平行轴齿轮传动+传统差速器方案而言，由于电机输入转速极高，对初级齿轮副的动态载荷、振动噪音和搅油损耗非常大，实际当量电机高效运行区窄，导致总成传递效率低、耗电大；另外，由于电机与输出半轴为旁置平行结构，导致动力总成实际占据设备舱空间体积极大。对于电机+固定速比行星装置+传统差速器方案，主要是解决上述方案中初级齿轮副线速度高、搅油损耗大和占据设备舱空间体积大的问题，然而，在实际当量电机高效运行区改善方面毫无帮助。对于电机+AMT两速平行轴齿轮变速装置+传统差速器方案，主要目的是改善实际当量电机高效运行区，进而提升动力总成的综合运行效率，然而，在初级齿轮副高线速度、搅油损耗和占据设备舱容积方面毫无改善，而且还在很大程度上增加了系统控制复杂度和总成成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有效降低初级齿轮副高线速和搅油损耗，减小变速装置轴向尺寸和径向尺寸，实现无动力间断换挡，优化和改善变速装置内部运行环境和质量，提高产品使用范围的干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥，包括壳体、电机、双速行星传动装置、双行星排差速器、左半轴、右半轴、I挡换挡装置、II挡换挡装置；

所述电机、双速行星传动装置、双行星排差速器依次同轴安装在壳体内，其中，所述双速行星传动装置与双行星排差速器连接并共同安装在同一腔体内，所述电机安装在双速行星传动装置的前侧端盖的外侧；

所述电机的电机传动轴为空心轴，所述电机传动轴穿过前侧端盖与双速行星传动装置的主太阳轮连接；

所述左半轴依次穿过壳体左端盖、电机传动轴与双行星排差速器的第一差速太阳轮连接；

所述右半轴穿过壳体右端盖与双行星排差速器第二差速太阳轮连接；

所述I挡换挡装置、II挡换挡装置分别与双速行星传动装置连接。

进一步地，所述双速行星传动装置包括主太阳轮、主行星轮轴、第一行星轮、第二行星轮、第三行星轮、第一内齿圈、第二内齿圈、第三内齿圈、主转臂，

所述第一行星轮、第二行星轮、第三行星轮分别依次与主行星轮轴连接，所述主行星轮轴与主转臂连接；

所述主太阳轮与第二行星轮外啮合连接；所述第二行星轮与第二内齿圈内啮合连接；所述第一行星轮与第一内齿圈内啮合连接；所述第三行星轮与第三内齿圈内啮合连接。

进一步地，所述双行星排差速器包括第一差速行星轮、第二差速行星轮、差速中间轮、差速中间轮轴、第一差速太阳轮、第二差速太阳轮、差速转臂、差速行星轮轴；

所述第一差速行星轮、第二差速行星轮依次与差速行星轮轴连接；所述差速中间轮与差速中间轮轴连接；所述差速行星轮轴、差速中间轮轴分别与差速转臂连接；

所述第一差速太阳轮与差速中间轮外啮合连接，所述差速中间轮与第一差速行星轮外啮合连接；所述第二差速太阳轮与第二差速行星轮外啮合连接。

进一步地，所述主转臂的一端通过主转臂轴承与电机传动轴的外侧连接，主转臂的另一端通过转臂轴承与差速转臂的一端连接；所述差速转臂的另一端通过差速转臂轴承与壳体连接；所述第三内齿圈与差速转臂固定连接。

进一步地，所述I挡换挡装置包括制动器、I挡换挡行星轮、I挡换挡轴；所述I挡换挡轴的一端与安装在壳体外侧的制动器连接，I挡换挡轴的另一端与I挡换挡行星轮连接。

进一步地，所述II挡换挡装置包括制动器、II挡换挡行星轮、II挡换挡轴；所述II挡换挡轴的一端与安装在壳体外侧的制动器连接，II挡换挡轴的另一端与II挡换挡行星轮连接。

进一步地，所述第二内齿圈的外侧设置有外齿圈，所述第二内齿圈的外齿圈与多个I挡换挡行星轮外啮合连接，多个I挡换挡行星轮均匀分布在第二内齿圈的外圆周上。

进一步地，所述第一内齿圈的外侧设置有外齿圈，所述第一内齿圈的外齿圈与多个II挡换挡行星轮外啮合连接，多个II挡换挡行星轮均匀分布在第一内齿圈的外圆周上。

进一步地，所述制动器包括制动盘、液压管路、外侧油缸、外侧钳体、外侧摩擦块、内侧油缸、内侧钳体、内侧摩擦块；

所述外侧钳体、内侧钳体与壳体固定连接，所述内侧油缸与内侧钳体固定连接，所述内侧摩擦块通过滑动副安装在内侧钳体内、并与内侧油缸的活塞杆连接；

所述外侧油缸与外侧钳体固定连接，所述外侧摩擦块通过滑动副安装在外侧钳体内、并与外侧油缸的活塞杆连接；

所述外侧油缸、内侧油缸均通过液压管路连接；

所述制动盘位于外侧摩擦块与内侧摩擦块之间形成间隙配合连接，所述制动盘与II挡换挡轴或I挡换挡轴连接。

采用上述技术方案，由于壳体、电机、双速行星传动装置、双行星排差速器、左半轴、右半轴、I挡换挡装置、II挡换挡装置等技术特征。本发明极大地降低了初级齿轮副高线速度和搅油损耗问题，同时有效缩短了电机及变速器的轴向尺寸和径向尺寸；所采用的新型双排行星差速器装置有效地缩短了变速器轴向尺寸；外置的干摩擦制动换挡装置实现了无障碍和无动力间断换挡、换挡过程产热产尘外散、空挡带排阻力极小、成本低等特性。所采用的大速比两速变速传动结构在很大程度上扩大了实际当量电机高效运行区间。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥，包括壳体1、电机2、双速行星传动装置3、双行星排差速器4、左半轴5、右半轴6、I挡换挡装置7、II挡换挡装置8。具体实施中将电机2、双速行星传动装置3、双行星排差速器4依次同轴安装在壳体内1，其中，双速行星传动装置3与双行星排差速器4连接并共同安装在同一腔体内，电机2安装在双速行星传动装置4的前侧端盖9的外侧。电机1的电机传动轴10为空心轴，电机传动轴10穿过前侧端盖9与双速行星传动装置3的主太阳轮11连接。左半轴5依次穿过壳体1的左端盖、电机传动轴10与双行星排差速器4的第一差速太阳轮12连接。右半轴6穿过壳体1的右端盖与双行星排差速器4的第二差速太阳轮13连接。I挡换挡装置7、II挡换挡装置8分别与双速行星传动装置3连接。

更为优化地，双速行星传动装置3包括主太阳轮11、主行星轮轴14、第一行星轮15、第二行星轮16、第三行星轮17、第一内齿圈18、第二内齿圈19、第三内齿圈20、主转臂21。第一行星轮15、第二行星轮16、第三行星轮17分别依次与主行星轮轴14连接，主行星轮轴14与主转臂21连接。主太阳轮11与第二行星轮16外啮合连接；第二行星轮16与第二内齿圈19内啮合连接；第一行星轮15与第一内齿圈18内啮合连接；第三行星轮17与第三内齿圈20内啮合连接。

双行星排差速器4包括第一差速行星轮22、第二差速行星轮23、差速中间轮24、差速中间轮轴25、第一差速太阳轮12、第二差速太阳轮13、差速转臂26、差速行星轮轴27。第一差速行星轮22、第二差速行星轮23依次与差速行星轮轴27连接；差速中间轮24与差速中间轮轴25连接；差速行星轮轴27、差速中间轮轴25分别与差速转臂26连接。第一差速太阳轮12与差速中间轮24外啮合连接，差速中间轮24与第一差速行星轮外啮合连接；第二差速太阳轮13与第二差速行星轮23外啮合连接。主转臂21的一端通过主转臂轴承28与电机传动轴10的外侧连接，主转臂21的另一端通过转臂轴承29与差速转臂26的一端连接；差速转臂26的另一端通过差速转臂轴承30与壳体1连接；第三内齿圈20与差速转臂26固定连接。

I挡换挡装置7包括制动器30、I挡换挡行星轮31、I挡换挡轴32；I挡换挡轴32的一端与安装在壳体外侧的制动器30连接，I挡换挡轴32的另一端与I挡换挡行星轮31连接。II挡换挡装置8包括制动器30、II挡换挡行星轮33、II挡换挡轴34。II挡换挡轴34的一端与安装在壳体外侧的制动器30连接，II挡换挡轴34的另一端与II挡换挡行星轮33连接。

第二内齿圈19的外侧设置有外齿圈，第二内齿圈19的外齿圈与多个I挡换挡行星轮31外啮合连接，多个I挡换挡行星轮31均匀分布在第二内齿圈19的外圆周上。第一内齿圈18的外侧设置有外齿圈，第一内齿圈18的外齿圈与多个II挡换挡行星轮33外啮合连接，多个II挡换挡行星轮33均匀分布在第一内齿圈18的外圆周上。

制动器30包括制动盘35、液压管路36、外侧油缸37、外侧钳体38、外侧摩擦块39、内侧油缸40、内侧钳体41、内侧摩擦块42。外侧钳体38、内侧钳体41与壳体1固定连接，内侧油缸40与内侧钳体41固定连接，内侧摩擦块42通过滑动副安装在内侧钳体41内、并与内侧油缸40的活塞杆连接。外侧油缸37与外侧钳体38固定连接，外侧摩擦块39通过滑动副安装在外侧钳体38内、并与外侧油缸37的活塞杆连接。外侧油缸38、内侧油缸40均通过液压管路43连接；制动盘35位于外侧摩擦块39与内侧摩擦块42之间形成间隙配合连接，制动盘35与II挡换挡轴34或I挡换挡轴32连接。

本发明主要控制策略和工作模式如下：

一、II挡模式

当整车需求较高车速较低转矩时，干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥的II挡换挡装置8的制动器30接受整车液压系统的高压油液，制动器30的内侧制动油缸40、外侧制动油缸37分别推动内侧摩擦块42与外侧摩擦块39夹紧II挡换挡装置8的制动盘35，进而挡盘35被制动。I挡换挡装置7的制动器30处于油液卸荷状态，I挡换挡装置7的制动器30的外侧摩擦块39、内侧摩擦块42保持一定间隙，即I挡换挡装置7的制动盘35处于自由转动状态。II挡换挡装置8的制动盘35与II挡换挡轴34固定连接，进而II挡换挡轴34处于制动状态，II挡换挡行星轮33处于制动状态。由于II挡换挡行星轮33与第一内齿圈18外啮合，进而第一内齿圈18被制动；电机2的定子接受外部电动力驱动转子转动，转子通过电机传动轴10将动力传递给主太阳轮11，主太阳轮11通过外啮合将动力传递给第二行星轮16，第二行星轮16将动力同时传递给第一行星轮15和第三行星轮17。I挡换挡轴32处于自由转动状态，进而I挡换挡行星轮31处于自由转动状态，第二内齿圈19处于自由转动状态。由于第一内齿圈18处于制动状态，进而来自电机2的动力经行星变速传动后传递给第三内齿圈20，第三内齿圈20将动力传递给差速转臂26；差速转臂26通过第一差速行星轮22、第二差速行星轮23、差速中间轮24、第一差速太阳轮12和第二差速太阳轮13将动力传递给左半轴5和右半轴6，进而驱动车轮带动车辆行驶。

II挡模式下，干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥的电机传动轴10与差速转臂26的转速关系：

其中：Z1表示主太阳轮11的齿数，Z2表示第一内齿圈18的内齿齿数，Z3表示第二内齿圈19的内齿齿数，Z4表示第三内齿圈20的内齿齿数，Z5表示第一行星轮15的齿数，Z6表示第二行星轮16的齿数，Z7表示第三行星轮17的齿数，n1表示电机传动轴10的转速，n2表示差速转臂26的转速。

二、I挡模式

当整车需求较低车速较高转矩时，干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥的I挡换挡装置7的制动器30接受整车液压系统的高压油液，I挡换挡装置7的制动器30的制动油缸推动外侧摩擦块39、内侧摩擦块42夹紧I挡换挡装置7的制动盘35，进而I挡换挡装置7的制动盘35被制动。II挡换挡装置8的制动器30处于油液卸荷状态，II挡换挡装置8的制动器30的外侧摩擦块39、内侧摩擦块42与挡盘35保持一定间隙，即II挡换挡装置8的挡盘35处于自由转动状态。

I挡换挡装置7的制动盘35与I挡换挡轴32固定连接，进而I挡换挡轴32处于制动状态，I挡换挡行星轮31处于制动状态；由于I挡换挡行星轮31与第二内齿圈19外啮合，进而第二内齿圈19被制动；定子接受外部电动力驱动转子转动，转子通过电机传动轴10将动力传递给主太阳轮11，主太阳轮11通过外啮合将动力传递给第二行星轮16，第二行星轮16将动力同时传递给第一行星轮15和第三行星轮17；由于II挡换挡轴34处于自由转动状态，进而II挡换挡行星轮33处于自由转动状态，第一内齿圈18处于自由转动状态；由于第二内齿圈19处于制动状态，进而来自电机的动力经行星变速传动后传递给第三内齿圈20，第三内齿圈20将动力传递给差速转臂26；差速转臂26通过第一差速行星轮22、第二差速行星轮23、差速中间轮24、第一差速太阳轮12和第二差速太阳轮13将动力传递给左半轴5和右半轴6，进而驱动车轮带动车辆行驶。

I挡模式下，干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥的电机传动轴10与差速转臂26的转速关系：

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥，其特征在于，包括壳体、电机、双速行星传动装置、双行星排差速器、左半轴、右半轴、I挡换挡装置、II挡换挡装置；

所述电机、双速行星传动装置、双行星排差速器依次同轴安装在壳体内，其中，所述双速行星传动装置与双行星排差速器连接并共同安装在同一腔体内，所述电机安装在双速行星传动装置的前侧端盖的外侧；

所述电机的电机传动轴为空心轴，所述电机传动轴穿过前侧端盖与双速行星传动装置的主太阳轮连接；

所述左半轴依次穿过壳体左端盖、电机传动轴与双行星排差速器的第一差速太阳轮连接；

所述右半轴穿过壳体右端盖与双行星排差速器的第二差速太阳轮连接；

所述I挡换挡装置、II挡换挡装置分别与双速行星传动装置连接。

2.根据权利要求1所述的干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥，其特征在于，所述双速行星传动装置包括主太阳轮、主行星轮轴、第一行星轮、第二行星轮、第三行星轮、第一内齿圈、第二内齿圈、第三内齿圈、主转臂，

所述第一行星轮、第二行星轮、第三行星轮分别依次与主行星轮轴连接，所述主行星轮轴与主转臂连接；

所述主太阳轮与第二行星轮外啮合连接；所述第二行星轮与第二内齿圈内啮合连接；所述第一行星轮与第一内齿圈内啮合连接；所述第三行星轮与第三内齿圈内啮合连接。

3.根据权利要求2所述的干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥，其特征在于，所述双行星排差速器包括第一差速行星轮、第二差速行星轮、差速中间轮、差速中间轮轴、第一差速太阳轮、第二差速太阳轮、差速转臂、差速行星轮轴；

所述第一差速行星轮、第二差速行星轮依次与差速行星轮轴连接；所述差速中间轮与差速中间轮轴连接；所述差速行星轮轴、差速中间轮轴分别与差速转臂连接；

所述第一差速太阳轮与差速中间轮外啮合连接，所述差速中间轮与第一差速行星轮外啮合连接；所述第二差速太阳轮与第二差速行星轮外啮合连接。

4.根据权利要求3所述的干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥，其特征在于，所述主转臂的一端通过主转臂轴承与电机传动轴的外侧连接，主转臂的另一端通过转臂轴承与差速转臂的一端连接；所述差速转臂的另一端通过差速转臂轴承与壳体连接；所述第三内齿圈与差速转臂固定连接。

5.根据权利要求4所述的干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥，其特征在于，所述I挡换挡装置包括制动器、I挡换挡行星轮、I挡换挡轴；所述I挡换挡轴的一端与安装在壳体外侧的制动器连接，I挡换挡轴的另一端与I挡换挡行星轮连接。

6.根据权利要求5所述的干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥，其特征在于，所述II挡换挡装置包括制动器、II挡换挡行星轮、II挡换挡轴；所述II挡换挡轴的一端与安装在壳体外侧的制动器连接，II挡换挡轴的另一端与II挡换挡行星轮连接。

7.根据权利要求6所述的干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥，其特征在于，所述第二内齿圈的外侧设置有外齿圈，所述第二内齿圈的外齿圈与多个I挡换挡行星轮外啮合连接，多个I挡换挡行星轮均匀分布在第二内齿圈的外圆周上。

8.根据权利要求7所述的干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥，其特征在于，所述第一内齿圈的外侧设置有外齿圈，所述第一内齿圈的外齿圈与多个II挡换挡行星轮外啮合连接，多个II挡换挡行星轮均匀分布在第一内齿圈的外圆周上。

9.根据权利要求8所述的干盘式同轴一体化双速纯电动驱动桥，其特征在于，所述制动器包括制动盘、液压管路、外侧油缸、外侧钳体、外侧摩擦块、内侧油缸、内侧钳体、内侧摩擦块；

所述外侧钳体、内侧钳体与壳体固定连接，所述内侧油缸与内侧钳体固定连接，所述内侧摩擦块通过滑动副安装在内侧钳体内、并与内侧油缸的活塞杆连接；

所述外侧油缸与外侧钳体固定连接，所述外侧摩擦块通过滑动副安装在外侧钳体内、并与外侧油缸的活塞杆连接；

所述外侧油缸、内侧油缸均通过液压管路连接；

所述制动盘位于外侧摩擦块与内侧摩擦块之间形成间隙配合连接，所述制动盘与II挡换挡轴或I挡换挡轴连接。