CN107152507A - 电动全轮驱动双速分离式双级减速行星齿轮 - Google Patents

电动全轮驱动双速分离式双级减速行星齿轮 Download PDF

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T·R·柯普
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Abstract

许多变型可以包括一种产品，该产品包括操作地连接至传动系模块的电机，该传动系模块包括具有固定齿轮比的齿轮系、具有多个齿轮比且操作地连接至该齿轮系的第一行星齿轮组、具有固定齿轮比且操作地连接至该第一行星齿轮组的第二行星齿轮组，以及同步器，其中该同步器操作地连接至该第一行星齿轮组并且定位在该第一行星齿轮组与该第二行星齿轮组之间；差速器，该差速器操作地连接至该第二行星齿轮组；其中该电机选择性地通过该齿轮系、该第一行星齿轮组、该同步器和该第二行星齿轮组将动力传输至该差速器，且其中该同步器构造并且设置成将该传动系模块换档为高档模式、低档模式和空档模式。

Description

电动全轮驱动双速分离式双级减速行星齿轮
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年3月3日提交的美国临时申请第62/303,031号的权益。
技术领域
本公开所属领域总体涉及包括车辆动力系。
背景技术
车辆动力系可以包括可以驱动车辆的至少一个传动系。
发明内容
许多变型可以包括一种产品，该产品包括操作地连接至传动系模块的电机，该传动系模块包括具有固定齿轮比的齿轮系、具有多个齿轮比且操作地连接至该齿轮系的第一行星齿轮组、具有固定齿轮比且操作地连接至该第一行星齿轮组的第二行星齿轮组，以及同步器，其中该同步器操作地连接至该第一行星齿轮组并且定位在该第一行星齿轮组与该第二行星齿轮组之间；差速器，该差速器操作地连接至该第二行星齿轮组；其中该电机选择性地通过该齿轮系、该第一行星齿轮组、该同步器和该第二行星齿轮组将动力传输至该差速器，且其中该同步器构造并且设置成将该传动系模块换档为高档模式、低档模式和空档模式。
许多变型可以包括一种产品，该产品包括操作地连接至传动系模块的电机以及操作地连接至传动系模块的车轴组件，其中该传动系模块包括螺旋齿轮系、操作地连接至螺旋齿轮系的第一螺旋行星齿轮组、操作地连接至该第一螺旋行星齿轮组的同步器，以及第二螺旋行星齿轮组，该第二螺旋行星齿轮组邻近于该同步器并且操作地连接至该第一螺旋行星齿轮组和该车轴组件；且其中该同步器构造并且设置成将该传动系模块换档为高档模式、空档模式和低档模式。
许多变型可以包括一种驱动车轴差速器的方法，该方法包括：选择性地驱动具有可旋转轴的电机；使用该电机驱动操作地连接至该可旋转轴的螺旋齿轮系；将来自于该螺旋齿轮系的输出提供至第一螺旋行星齿轮组；使用同步器以将该第一螺旋齿轮组的齿轮比在高档与低档之间换档；利用来自于该第一行星齿轮组和该同步器的输出驱动第二螺旋行星齿轮组；以及利用来自于该第二螺旋行星齿轮组的输出驱动该差速器。
根据下文提供的详细描述，本发明的范围内的其它说明性变型将变得显而易见。应当理解的是，该详细描述和具体实例在公开本发明的范围内的变型时旨在仅用于说明目的且不旨在限制本发明的范围。
附图说明
根据详细描述和附图，将更透彻地理解本发明的范围内的变型的选择实例，其中：
图1说明根据许多变型的传动系模块的横截面。
具体实施方式
变型的以下描述仅仅具有说明本质且决不旨在限制本发明的范围、其应用或用途。
在许多变型中，车辆可以包括可以将动力传递至差速器12的传动系模块10。参考图1，在许多变型中，传动系模块10可以通过齿轮系36、第一行星齿轮组44、同步器60和第二行星齿轮组64将动力传递至差速器12。在许多变型中，齿轮系36可以提供固定齿轮比，而第一行星齿轮组44可以提供多个齿轮比使得传动系模块10可在电机80与车轴组件94之间提供低档、空档和高档。在许多变型中，可以通过传动系模块10传递动力使得电机80诸如为了推进而驱动车轴组件94。也可以通过传动系模块10传递动力使得车轴组件94诸如为了再生制动而驱动电机80。
在许多变型中，车轴组件94可以延伸穿过传动系模块10并且可以附接至第一车轮112和第二车轮114。可以使用任何数量的车轴组件配置，包括(但不限于)具有等速万向节和本领域技术人员已知的其它常见部件的车轴组件。在许多变型中，车轴组件94可以包括第一车轴96或输出轴、第二车轴102和差速器12。第一车轴96可以为空心的并且可以包括第一端98和第二端100。在许多变型中，第一端98可以支撑在第一轴承108中。在许多变型中，第二车轴102可以为空心的并且可以包括第一端104和第二端106。
在许多变型中，差速器12可以操作地附接至第一车轴96和第二车轴102，并且可以包括保持架14和小齿车轴16，该小齿车轴可以延伸在保持架14的第一端18与保持架14的第二端20之间。在许多变型中，第一小齿轮22和第二小齿轮24可以可旋转地附接至小齿车轴16。第一侧齿轮26可以接合第一小齿轮22，且第二侧齿轮28可以接合第二小齿轮24。在许多变型中，保持架14可以由第一轴承30和第二轴承32承载并且可能是可旋转的。在许多变型中，第二行星齿轮组64可以定位在保持架14内。保持架14的第一侧34可以连接至第二行星齿轮组64的行星架74或可以与该行星架成一体，并且可以随着行星架74旋转。
在许多变型中，保持架14可以旋转，从而可以使得第一小齿轮22和第二小齿轮24以及第一侧齿轮26和第二侧齿轮28旋转，这可以使得第一车轴96和第二车轴102分别驱动第一车轮112和第二车轮114。在许多变型中，诸如为了再生制动，可以提供来自于第一车轮112和第二车轮114的输入，从而可以使得第一车轴96和第二车轴102将第一侧齿轮26和第二侧齿轮28旋转，这可以使得第一小齿轮22和第二小齿轮24旋转，进而可以使保持架14旋转。
在许多变型中，电机80可以操作地连接至传动系模块10，并且可以通过传动系模块10和差速器12向车轴组件94提供动力。可以使用任何数量的电机80，包括(但不限于)马达、马达发电机或另一种类型的电机。在许多变型中，轴82(包括(但不限于)转子轴)可以从电机80延伸并且可以由第一轴承84和第二轴承86支撑。在许多变型中，壳体88可以包围电机80、传动系模块10和差速器12的至少一部分。壳体88可以包括单个连续部件或可以包括两个或两个以上单独部件。在许多变型中，壳体88可以构造并且设置成容纳润滑剂，包括(但不限于)油。
在许多变型中，来自于电机80的轴82可以操作地连接至齿轮系36。在许多变型中，齿轮系36可以包括螺旋齿轮。齿轮系36可以用于向电机80提供输入和从电机80提供输出。在许多变型中，齿轮系36可以包括第一齿轮38，其可以操作地附接至轴82并且可以随着轴82旋转。第一齿轮38可以接合第二齿轮40并且可以随着该第二齿轮旋转。第二齿轮40可以包括大于第一齿轮38的直径，从而可以从轴82在其间提供减速。第二齿轮40可以接合第三齿轮42并且可以随着该第三齿轮旋转。在许多变型中，第二齿轮40可以是空转齿轮，其可以接合在第一齿轮38与第三齿轮42之间并且可以围绕可偏离图1中的视图平面背侧的中心旋转。这可以允许轴82定位成靠近第一车轴96，从而可以将第一齿轮38与第三齿轮42之间的空间最小化，减小封装空间。在许多变型中，螺旋齿轮系的使用可以在高速下提供润滑的方便性，因为齿轮38、40、42比其它齿轮类型大且更开放。
在许多变型中，第一齿轮38、第二齿轮40和第三齿轮42可以围绕平行轴线旋转。在许多变型中，电机80可以驱动齿轮系36使得第一齿轮38可以是输入齿轮、第二齿轮40可以是中间齿轮，且第三齿轮42可以是输出齿轮。在许多变型中，电机80可以由车轴组件94驱动使得第三齿轮42因而可以是输入齿轮，第二齿轮40可以是中间齿轮，且第一齿轮38可以是输出齿轮。
在许多变型中，第三齿轮42可以操作地连接至第一行星齿轮组44的太阳齿轮48。第三齿轮42和太阳齿轮48可以操作地附接使得第三齿轮42和太阳齿轮48可以一起旋转。在许多变型中，太阳齿轮48可以在第一车轴96上自由地旋转。在许多变型中，太阳齿轮48可以可旋转地连接至第一行星齿轮50和第二行星齿轮52。第一行星齿轮50可以在可以固定至行星架46的第一销54上旋转，且第二行星齿轮52可以在也可以固定至行星架46的第二销56上旋转。第一行星齿轮50和第二行星齿轮52可以接合可包括内齿的环状或环形齿轮58并且在其内旋转。应注意，取决于设计需要可以使用两个以上行星齿轮。在许多变型中，环形齿轮58可以在延伸环状壁90处接地至壳体88使得其可以固定而不能旋转。第一行星齿轮组44可以包括任何数量的类型的齿轮，包括(但不限于)螺旋齿轮。在许多变型中，太阳齿轮48可以旋转，从而可以使得第一行星齿轮50和第二行星齿轮52在环形齿轮58内侧旋转，进而可以使得行星架46旋转。
传动系模块10中可以使用任何数量的类型的同步器60，从而可以允许传动系模块10换档。在许多变型中，同步器60可以包括同步器齿毂62。同步器齿毂62可以构造并且设置成通过花键连接件接合第一车轴96。在许多变型中，档位选择可以由致动器(未说明)执行，该致动器可以将同步器齿毂62在第一车轴96上轴向地移动。同步器60可以选择性地将差速器12与电机80断开以提供空档模式，并且可以将电机80与差速器12连接以提供两种操作模式的动力传输。
在许多变型中，同步器齿毂62可以选择性地换档至(图1的透视图中的)左侧，从而可以使得第一行星齿轮组44的太阳齿轮48操作地连接至第一车轴96。在许多变型中，来自于第一行星齿轮组44的输出可以传递至第二行星齿轮组64，从而可以驱动差速器12。第二行星齿轮组64可以包括太阳齿轮66、第一行星齿轮68和第二行星齿轮70(其可以各自分别通过第一销76和第二销78附接至行星架74)以及可包括内齿的环形齿轮72。应注意，取决于设计需要可以使用两个以上行星齿轮。在许多变型中，环形齿轮72可以在延伸环状壁92处接地至壳体88使得其可以固定而不能旋转。第二行星齿轮组64可以包括任何数量的类型的齿轮，包括(但不限于)螺旋齿轮。当可以将来自于第一行星齿轮组44的太阳齿轮48的输入提供至差速器12时，可以维持太阳齿轮48的转速使得传动系模块10可以处于高档操作模式中。同步器齿毂62还可以选择性地换档至(图1的透视图中的)右侧，从而可以使得第一行星齿轮组44的行星架46与第一车轴96接合并连接。在许多变型中，来自于第一行星齿轮组44的输出可以传递至第二行星齿轮组64，从而可以驱动差速器12。当可以将来自于第一行星齿轮组44的行星架46的输入提供至差速器12时，可以减小来自于太阳齿轮48的转速并且可以增大转矩使得传动系模块10可以处于低档操作模式中。
在许多变型中，同步器齿毂62可以由本领域中已知的任何数量的致动器(包括(但不限于)机电、电磁和/或液压致动器)致动。在许多变型中，第一行星齿轮组44与第二行星齿轮组64之间的同步器60的位置可以降低同步器60处的反射惯性。
在许多变型中，一个或多个特征可以结合至传动系模块10中，该传动系模块10可以管理储槽水位并且减小剪切损耗，诸如以引用方式结合在本文的专利申请14/824,724中所公开。
根据上述变型，车辆可以设置有车轴组件94，其可以由可以提供电动全轮驱动的电机80驱动。在许多变型中，车辆可以设置有第二车轴组件，其可以由常规的发电厂驱动以实现全轮驱动。第一车轴组件94可以驱动电机80，从而可以允许再生制动以对车辆电池充电。在许多变型中，第一车轴组件94可以由电机80驱动，从而可以改进牵引和车辆动力。第一车轴组件94可以在包括(但不限于)48伏系统的低电压系统中提供改进转矩的电驱动。第一车轴组件94可以在车辆中的任何数量的位置中，该位置包括(但不限于)前轮驱动车辆中的后车轴或后轮驱动车辆中的前车轴。
变体的以下描述仅仅说明被视为在本发明的范围内的部件、元件、动作、产品和方法，并且决不不旨在限制具体公开或未明确陈述的这种范围。如本文所述的部件、元件、动作、产品和方法可以按照除如本文明确所述的方式之外的方式结合和重新设置，并且仍然被视为在本发明的范围内。
变型1可以包括一种产品，该产品包括操作地连接至传动系模块的电机，该传动系模块包括具有固定齿轮比的齿轮系、具有多个齿轮比且操作地连接至该齿轮系的第一行星齿轮组、具有固定齿轮比且操作地连接至该第一行星齿轮组的第二行星齿轮组，以及同步器，其中该同步器操作地连接至该第一行星齿轮组并且定位在该第一行星齿轮组与该第二行星齿轮组之间；差速器，该差速器操作地连接至该第二行星齿轮组；其中该电机选择性地通过该齿轮系、该第一行星齿轮组、该同步器和该第二行星齿轮组将动力传输至该差速器，且其中该同步器构造并且设置成将该传动系模块换档为高档模式、低档模式和空档模式。
变型2可以包括如变型1中陈述的产品，其中该同步器将同步器齿毂在第一方向上换档以针对高档模式将车轴与第一行星齿轮组的太阳齿轮连接，其中该同步器将同步器齿毂在第二方向上换档以针对低档模式将车轴与第一行星齿轮组的行星架连接，且其中该同步器针对空档模式将该差速器与该电机断开。
变型3可以包括如变型1至2中任一项中陈述的产品，其中该齿轮系包括操作地连接至电机的第一齿轮、操作地连接至第一齿轮的第二齿轮以及第三齿轮，该第三齿轮操作地连接至第二齿轮以及第一行星齿轮组的太阳齿轮。
变型4可以包括如变型1至3中任一项中陈述的产品，其中该齿轮系包括螺旋齿轮。
变型5可以包括如变型1至4中任一项中陈述的产品，其中该第一行星齿轮组和该第二行星齿轮组包括螺旋齿轮。
变型6可以包括如变型1至5中任一项中陈述的产品，其中车轴组件延伸穿过该齿轮系、该第一行星齿轮组、该同步器、该第二行星齿轮组和该差速器。
变型7可以包括一种产品，该产品包括操作地连接至传动系模块的电机以及操作地连接至传动系模块的车轴组件，其中该传动系模块包括螺旋齿轮系、操作地连接至螺旋齿轮系的第一螺旋行星齿轮组、操作地连接至该第一螺旋行星齿轮组的同步器，以及第二螺旋行星齿轮组，该第二螺旋行星齿轮组邻近于该同步器并且操作地连接至该第一螺旋行星齿轮组和该车轴组件；且其中该同步器构造并且设置成将该传动系模块换档为高档模式、空档模式和低档模式。
变型8可以包括如变型7中陈述的产品，其中该同步器进一步包括同步器齿毂，且其中在高档模式中，该同步器齿毂将该第一螺旋行星齿轮组的太阳齿轮连接至该车轴组件，且在低档模式中，该同步器齿毂将该第一螺旋行星齿轮组的行星架连接至该车轴组件。
变型9可以包括如变型8中陈述的产品，其中该同步器齿毂和该车轴组件是利用花键连接件附接在一起。
变型10可以包括如变型7至9中任一项中陈述的产品，其中该车轴组件包括第一轴组件、第二轴组件和该第一轴组件与该第二轴组件之间的差速器，且其中该第二螺旋行星齿轮组操作地连接至该差速器。
变型11可以包括如变型7至10中任一项中陈述的产品，其进一步包括壳体，其中该壳体包围该电机、该传动系模块和该车轴组件的至少一部分。
变型12可以包括如变型11中陈述的产品，其中该壳体构造并且设置成容纳润滑剂。
变型13可以包括如变型7至12中任一项中陈述的产品，其中该第一螺旋行星齿轮组和该第二螺旋行星齿轮组各自包括太阳齿轮、至少两个行星齿轮(其可旋转地附接至行星架并且与太阳齿轮接合且由太阳齿轮旋转)以及环形齿轮，其中该至少两个行星齿轮在该环形齿轮内旋转。
变型14可以包括如变型13中陈述的产品，其中该环形齿轮各自接地。
变型15可以包括一种驱动车轴差速器的方法，该方法包括：选择性地驱动具有可旋转轴的电机；使用该电机驱动操作地连接至该可旋转轴的螺旋齿轮系；将来自于该螺旋齿轮系的输出提供至第一螺旋行星齿轮组；使用同步器以将该第一螺旋齿轮组的齿轮比在高档与低档之间换档；利用来自于该第一行星齿轮组和该同步器的输出驱动第二螺旋行星齿轮组；以及利用来自于该第二螺旋行星齿轮组的输出驱动该差速器。
本发明的范围内的选择变型的以上描述仅仅具有说明本质，且因此其变型或变体不应被视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种产品，其包括操作地连接至传动系模块的电机，所述传动系模块包括具有固定齿轮比的齿轮系、具有多个齿轮比且操作地连接至所述齿轮系的第一行星齿轮组、具有固定齿轮比且操作地连接至所述第一行星齿轮组的第二行星齿轮组，以及同步器，其中所述同步器操作地连接至所述第一行星齿轮组并且定位在所述第一行星齿轮组与所述第二行星齿轮组之间；差速器，所述差速器操作地连接至所述第二行星齿轮组；其中所述电机选择性地通过所述齿轮系、所述第一行星齿轮组、所述同步器和所述第二行星齿轮组将动力传输至所述差速器，且其中所述同步器构造并且设置成将所述传动系模块换档为高档模式、低档模式和空档模式。
2.根据权利要求1所述的产品，其中所述同步器将同步器齿毂在第一方向上换档以针对所述高档模式将车轴与所述第一行星齿轮组的太阳齿轮连接，其中所述同步器将所述同步器齿毂在第二方向上换档以针对所述低档模式将所述车轴与所述第一行星齿轮组的行星架连接，且其中所述同步器针对所述空档模式将所述差速器与所述电机断开。
3.根据权利要求1所述的产品，其中所述齿轮系包括操作地连接至所述电机的第一齿轮、操作地连接至所述第一齿轮的第二齿轮、以及第三齿轮，所述第三齿轮操作地连接至所述第二齿轮以及所述第一行星齿轮组的太阳齿轮。
4.根据权利要求1所述的产品，其中所述齿轮系包括螺旋齿轮。
5.根据权利要求1所述的产品，其中所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组包括螺旋齿轮。
6.根据权利要求1所述的产品，其中车轴组件延伸穿过所述齿轮系、所述第一行星齿轮组、所述同步器、所述第二行星齿轮组和所述差速器。
7.一种产品，其包括操作地连接至传动系模块的电机以及操作地连接至所述传动系模块的车轴组件，其中所述传动系模块包括螺旋齿轮系、操作地连接至所述螺旋齿轮系的第一螺旋行星齿轮组、操作地连接至所述第一螺旋行星齿轮组的同步器，以及第二螺旋行星齿轮组，所述第二螺旋行星齿轮组邻近于所述同步器并且操作地连接至所述第一螺旋行星齿轮组和所述车轴组件；且其中所述同步器构造并且设置成将所述传动系模块换档为高档模式、空档模式和低档模式。
8.根据权利要求7所述的产品，其中所述同步器进一步包括同步器齿毂，且其中在所述高档模式中，所述同步器齿毂将所述第一螺旋行星齿轮组的太阳齿轮连接至所述车轴组件，且在所述低档模式中，所述同步器齿毂将所述第一螺旋行星齿轮组的行星架连接至所述车轴组件。
9.根据权利要求8所述的产品，其中所述同步器齿毂和所述车轴组件是利用花键连接件附接在一起。
10.根据权利要求7所述的产品，其中所述车轴组件包括第一轴组件、第二轴组件和所述第一轴组件与所述第二轴组件之间的差速器，且其中所述第二螺旋行星齿轮组操作地连接至所述差速器。
11.根据权利要求7所述的产品，其进一步包括壳体，其中所述壳体包围所述电机、所述传动系模块和所述车轴组件的至少一部分。
12.根据权利要求11所述的产品，其中所述壳体构造并且设置成容纳润滑剂。
13.根据权利要求7所述的产品，其中所述第一螺旋行星齿轮组和所述第二螺旋行星齿轮组各自包括太阳齿轮、可旋转地附接至行星架并且与所述太阳齿轮接合且由所述太阳齿轮旋转的至少两个行星齿轮、以及环形齿轮，其中所述至少两个行星齿轮在所述环形齿轮内旋转。
14.根据权利要求13所述的产品，其中所述环形齿轮各自接地。
15.一种驱动车轴差速器的方法，其包括：
选择性地驱动具有可旋转轴的电机；
使用所述电机驱动操作地连接至所述可旋转轴的螺旋齿轮系；
将来自于所述螺旋齿轮系的输出提供至第一螺旋行星齿轮组；
使用同步器以将所述第一螺旋齿轮组的所述齿轮比在高档与低档之间换档；
利用来自于所述第一行星齿轮组和所述同步器的输出驱动第二螺旋行星齿轮组；以及
利用来自于所述第二螺旋行星齿轮组的输出驱动所述差速器。
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