CN108327497A - 电驱动桥系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电驱动桥系统，该系统包括：第一驱动电机，用于驱动车辆轮毂的转动；行星齿轮机构，其输入轴与所述第一驱动电机的输出轴相连接，用于带动所述轮毂转动；驱动机构，其与所述行星齿轮机构相连接，用于选择性地驱动所述行星齿轮机构转动以实现所述轮毂转速的调节。本发明通过第一驱动电机与行星齿轮机构配合，实现动力的传动；通过驱动机构选择性地驱动行星齿轮机构转动，以便选择性地提高行星齿轮机构输出的转速；采用第一驱动电机和驱动机构与行星齿轮机构配合，实现在固定齿比下调节行星齿轮机构输出的转速，进而实现车辆速度调节，从而降低对电机的最高转速的要求。

Description

电驱动桥系统

技术领域

本发明涉及驱动技术领域，具体而言，涉及一种电驱动桥系统。

背景技术

新能源汽车的驱动系统一般由电机和减速器构成的电驱动桥组成。电机将电能转化为机械能为车辆提供动力，再通过减速器将电机的转速降低，同时将电机的输出扭矩放大，实现减速增扭的作用，使车辆能够在一定转速范围内和一定驱动力下运行。目前，新能源汽车中的电驱动系统一般采用电机和固定齿比的减速器构成，为满足整车的最高车速，电机转速需要在较大范围内调节，为满足车辆的动力性，需要选用较大功率的电机进行整车匹配。

然而，现有汽车车速的调节完全通过电机的转速变化实现，在较高车速时，需要电机的转速很高，带来了噪声、振动与声振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness，NVH）、密封、耐久性等问题，同时车辆的最高车速受到电机最高转速和减速器速比的限制；即速比设计小，可以使车辆最高车速提高，但致使车辆的动力性低，往往导致起步动力不足、爬坡角度小等问题；速比设计大，虽然可以提升车辆的动力性，满足起步时的动力和爬坡动力，但车辆的最高车速受限，故两者不能兼得。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种电驱动桥系统，旨在解决现有车辆最高车速受电机最高转速和减速器速比限制的问题。

本发明提出了一种电驱动桥系统，该系统包括：第一驱动电机，用于驱动车辆轮毂的转动；行星齿轮机构，其输入轴与所述第一驱动电机的输出轴相连接，用于带动所述轮毂转动；驱动机构，其与所述行星齿轮机构相连接，用于选择性地驱动所述行星齿轮机构转动以实现所述轮毂转速的调节。

进一步地，上述电驱动桥系统，所述驱动机构包括：第二驱动电机，用于驱动所述行星齿轮机构的转动；离合器，其设置于所述行星齿轮机构的行星架和所述第二驱动电机的输出轴之间，用于使所述行星架和所述第二驱动电机的输出轴结合或分离以调节所述行星齿轮机构的输出转速。

进一步地，上述电驱动桥系统，所述离合器的离合器内毂与所述第二驱动电机的第二电极转子相连接，所述离合器的离合器外毂与所述行星架相连接。

进一步地，上述电驱动桥系统，所述驱动机构还包括：制动器，其设置于所述行星齿轮机构的行星架上，用于使所述行星架制动。

进一步地，上述电驱动桥系统，所述制动器的制动器内毂与所述行星架相连接，所述制动器的制动器外毂与所述电驱动桥系统的壳体相连接。

进一步地，上述电驱动桥系统，该系统还包括：差速机构，其输入轴与所述行星齿轮机构的输出轴相连接，用于调整所述轮毂之间的转速差。

进一步地，上述电驱动桥系统，所述差速机构通过减速机构与所述行星齿轮机构相连接，用于对所述行星齿轮机构输出的转速进行减速。

进一步地，上述电驱动桥系统，所述差速机构包括：设置于所述减速机构从动齿轮上的差速壳体；设置于所述差速壳体内的行星轴，用于带动所述行星轴上的两个行星齿轮转动；与所述行星齿轮相啮合的至少两个半轴齿轮，用于分别驱动与其对应的所述轮毂转动。

进一步地，上述电驱动桥系统，各所述半轴齿轮均通过传动轴与其对应的所述轮毂相连接。

进一步地，上述电驱动桥系统，所述行星齿轮机构的太阳轮与所述第一驱动电机的输出轴相连接；所述减速机构的输入轴与所述行星齿轮机构的齿圈相连接。

本发明提供的电驱动桥系统，通过第一驱动电机与行星齿轮机构配合，实现动力的传动；通过驱动机构选择性地驱动行星齿轮机构转动，以便选择性地提高行星齿轮机构输出的转速，进而实现轮毂转速的调节；在低速时通过第一驱动电机驱动行星齿轮机构转动，以便实现车辆轮毂低速的运行；在高速时通过第一驱动电机和驱动机构驱动行星齿轮机构转动，通过行星齿轮机构实现动力的有机结合，进而提高车辆轮毂输出的高速转速。

尤其是，根据车辆动力性及经济性需求，确定齿轮的齿数比，在第一驱动电机达到极限转速后，通过调节驱动机构来调节行星齿轮机构输出的转速，即采用第一驱动电机和驱动机构与行星齿轮机构配合，实现在固定齿比下调节行星齿轮机构输出的转速，进而实现车辆速度调节，从而降低对电机的最高转速的要求，解决了现有技术中车辆最高转速受电极转速和减速器速比限制的问题以满足车辆最高车速及动力性的要求，同时避免了因电机高速运转带来的NVH、密封性、耐久性的问题。

进一步地，通过制动器控制行星架以及离合器控制行星架与第二驱动电机之间的分离和结合，实现行星架运动状态的控制，以便更改行星齿轮机构的齿速比同时通过行星架输入进一步提高齿圈的输出转速，进而实现车辆轮毂转速的调节；另外，第二驱动电机通过行星架输入与通过太阳轮输入的第一驱动电机不干涉，同时第二驱动电机和第一驱动电机通过行星齿轮机构将输入的动力有机结合后通过太阳轮输出，以便实现车辆轮毂的高速运转，进而解决现有技术中车辆最高转速受电极转速和减速器速比限制的问题以满足车辆最高车速及动力性的要求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的电驱动桥系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电驱动桥系统低速运行和倒挡时的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电驱动桥系统低速运行时动力传递的原理杠杆图；

图4为本发明实施例提供的电驱动桥系统倒挡时动力传递的原理杠杆图；

图5为本发明实施例提供的电驱动桥系统高速运行的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的电驱动桥系统高速运行时动力传递的原理杠杆图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1，其为本发明实施例提供的电驱动桥系统的结构示意图，该电驱动桥系统包括：第一驱动电机1、行星齿轮机构2、驱动机构5、减速机构3和差速机构4；其中，第一驱动电机1，用于驱动车辆的轮毂7转动。

具体而言，本领域技术人员容易想到的是，该电驱动桥设置有壳体（图中未示出），壳体的形状和大小可以根据实际情况进行选择；本领域技术人员所熟知的是，第一驱动电机1包括：第一电机定子11和第一电机转子12，第一电机定子11与壳体相连接，以便确保第一电机转子12转动的稳定性；第一驱动电机1通过第一电机转子12的输出轴输送动力。

继续参见图1，行星齿轮机构2的输入轴与第一驱动电机1的输出轴相连接，用于带动轮毂7转动。

具体而言，本领域技术人员所公知的是，行星齿轮机构2包括：太阳轮21、安装有行星轮22的行星架24以及齿圈23；太阳轮21与第一驱动电机1的输出轴即第一电机转子12的输出轴的连接方式可为两种方式：一、为提高行星齿轮机构2转动的稳定性且便于加工，太阳轮21与第一电机转子12的输出轴通过花键相连接，以便便于两者之间的加工和装配，降低成本；二、太阳轮21与第一电机转子12的输出轴为一体结构，即第一电机转子12的输出轴既作为第一驱动电机1的输出轴又作为行星齿轮机构2的输入轴，利于降低装配难度，减少零部件数量，并利于提高传动刚度，保证传动精度和传动稳定性，并增大了动力输出轴的承载能力提高其强度，使得输出动力结构更加稳固，并可减小传出动力运行噪声，同时使得该系统结构紧凑；故优选地，太阳轮21与第一驱动电机1的输出轴为一体结构；进一步优选地，太阳轮固定于电机轴13的端部（如图1所示的右端）；行星轮22与太阳轮21相啮合，齿圈23与行星轮22相啮合，以便通过太阳轮21带动行星轮22及齿圈23上的行星架24的转动，进而实现动力的传输并可通过行星齿轮机构2上。

继续参见图1，驱动机构5与行星齿轮机构2相连接，用于通过选择性地驱动行星齿轮机构2转动以实现轮毂7转速的调节。

具体而言，驱动机构5可连接于行星齿轮机构2上的元件上，以便选择性地驱动行星齿轮机构2的转动，进而选择性地调整行星齿轮机构2输出的转速例如在行星齿轮机构2的输出轴转速达到预设转速时驱动行星齿轮机构2的一个元件转动，即第一驱动电机1和驱动机构5同时工作以驱动行星齿轮机构2的转动，进而提高行星齿轮机构2输出的最高转速；预设转速可根据实际情况确定，本实施例对其不作任何限定。

继续参见图1，差速机构4通过减速机构3与行星齿轮机构2相连接，用于对行星齿轮机构2输出的转速进行减速。

具体而言，减速机构3为齿轮减速机构；优选地，减速机构3的主动轮31与行星齿轮机构2的行星架34相连接，优选地，两者通过花键相连接或为一体结构；减速机构3的从动轮32与主动轮31相啮合，以便实现从动轮32与主动轮31之间动力的传输进而对行星齿轮机构2输出的转速进行减速；差速机构4设置于从动轮32上，以便带动差速机构4转动；差速机构4的各个半轴齿轮44通过传动轴6与和半轴齿轮44相对应的轮毂7相连接，以便通过差速机构4在车辆转弯时调整车辆不同轮毂7之间的转速差。

显然可以理解的是，本实施例提供的电驱动桥系统，通过第一驱动电机1与行星齿轮机构2配合，实现动力的传动；通过驱动机构5选择性地驱动行星齿轮机构2转动，以便选择性地提高行星齿轮机构2输出的转速，进而实现轮毂转速的调节；根据车辆动力性及经济性需求，确定齿轮的齿数比，在第一驱动电机1达到极限转速后，通过调节驱动机构来调节行星齿轮机构2输出的转速，即采用第一驱动电机1和驱动机构5与行星齿轮机构2配合，实现在固定齿比下调节行星齿轮机构2输出的转速，进而实现车辆速度调节，从而降低对电机的最高转速的要求，解决了现有技术中车辆最高转速受电极转速和减速器速比限制的问题以满足车辆最高车速及动力性的要求，同时避免了因电机高速运转带来的NVH、密封性、耐久性的问题。

继续参见图1，驱动机构5包括：第二驱动电机51、离合器52和制动器53；其中，第二驱动电机51用于驱动行星齿轮机构的转动。

具体而言，第二驱动电机51和第一驱动电机1并列设置于行星齿轮机构2的左右两侧；本领域技术人员所熟知的是，第二驱动电机51包括：第二电极定子511和第二电机转子512，电机定子11与该电驱动桥系统的壳体相连接，以便确保第二电机转子512转动的稳定性。

继续参见图1，离合器52设置于行星齿轮机构2的行星架24和第二驱动电机51的输出轴即第二电机转子512的输出轴之间，用于使行星架24和第二驱动电机51的输出轴结合或分离以调节行星齿轮机构2的输出转速。

具体而言，离合器52的离合器内毂521与第二驱动电机51的第二电极转子512相连接，离合器52的离合器外毂522与行星架24相连接，并通过离合器52的分离和结合实现行星架24与第二驱动电机51中第二电极转子512的分离和结合，以切断或传递第二驱动电机51与行星架24之间传输的动力。

继续参见图1，制动器53设置于行星齿轮机构2的行星架24上，用于使行星架24制动。

具体而言，制动器53的制动器内毂531与行星架24相连接，制动器53的制动器外毂532与电驱动桥系统的壳体相连接，并通过制动器53的分离和结合实现行星架24与电驱动桥系统的壳体之间的分离和结合，进而实现行星架24与电驱动桥系统的壳体之间相对关系的变更，以便实现通过行星架24锁死或解锁，进而实现行星齿轮机构2输出转速即齿圈224输出转速的调节。

显然可以理解的是，本实施例中提供的驱动机构5，通过离合器52实现行星架24与第二驱动电机51的分离和结合，进而实现第二驱动电机51选择性地驱动行星架24的转动，以便实现两股动力分别从行星架24和太阳轮21输入合成后从齿圈23输出以及动力从太阳轮21输入合成后从齿圈23输出中两种驱动方式的转换，以便调节行星齿轮机构2即齿圈23输出的转速，进而实现车辆的轮毂7转速的调节，尤其是，在高速挡时通过第一驱动电机1和第二驱动电机51配合分别驱动行星架24和太阳轮21转动并合成后从齿圈23输出，以提高齿圈23输出的转速，进而慢速高速运行时车辆的最高转速的要求；进一步地，通过制动器53实现行星架24与电驱动桥系统的壳体之间相对运动关系的变更，以便实现在低速运行时通过行星架24锁死动力从太阳轮21输入从齿圈24输出即行星架24固定不动齿圈24被动太阳轮21主动，即行星齿轮机构3为一级减速齿轮机构，进而实现对驱动电机1输出的转速进行减速，以便车辆低速或倒挡时低速的运行。

继续参见图1，差速机构4包括：差速壳体41、行星轴42、行星齿轮43和至少两个半轴齿轮44；其中，差速壳体41设置于减速机构3的从动齿轮即从动轮32上；行星轴42设置于差速壳体41内，用于带动行星轴42上的两个行星齿轮43转动。

具体而言，差速壳体41包括差壳本体和与差壳本体固定连接的差壳盖；优选地，差壳本体和差壳盖之间为分体结构，避免在差壳盖设置过大的转动齿轮组安装开口，有效提高了差速壳体41的强度，也便于其内部齿轮组的安装；优选地，差壳本体和差壳盖沿行星轴42的轴线方向排列；差速壳体41上设置有用于安装行星轴42的行星孔，以便通过差速壳体41上带动行星轴42的转动；行星轴42沿其的轴线方向上并列设置有两个行星齿轮43，行星齿轮43随行星轴42的转动而转动；优选地，行星轴42为两个，行星齿轮44为四个，两个行星轴42可呈“十”字型排布，以便行星齿轮44对称设置于行星轴42上，进而分别带动轮毂7的转动；进一步优选地，在行星轴42中间部位设置凹槽，凹槽的深度及宽度均大于或等于长轮轴的半径，通过将两个长轮轴的凹槽部位互相配合，形成“十”字行星轴总成；为了便于行星齿轮43的润滑，行星轴42上设置有油道扁位，通过油道扁位，使得润滑油沿行星轴42上的油道扁位对行星轴42上的行星齿轮43进行润滑。

继续参见图2和图3，半轴齿轮44与行星齿轮43相啮合，用于分别驱动轮毂转动。

具体而言，行星齿轮43随行星轴42转动，以便带动半轴齿轮44转动，有效提高了半轴齿轮43与行星齿轮44啮合后转动的稳定性，进而降低运转噪音；半轴齿轮44均通过传动轴6与轮毂7相连接，进而带动轮毂7转动，同时调节各轮毂7之间的转速差。

显然可以得到的是，本实施例提供的差速机构4，通过设置于减速机构3上的差速壳体41带动差速壳体41内的行星轴42上的行星齿轮43转动，进而带动半轴齿轮44转动，以便实现半轴齿轮44之间的不同转速，从而实现轮毂7之间转速差的调节，以便满足车辆转弯的需求。

本实施例提供的驱动桥变速系统的工作过程：

参见图2，低速前进时即低速挡动力传递路线，制动器53结合且离合器52分离，将行星架24与电驱动桥系统的壳体结合即将行星架24固定；首先，第一驱动电机1从第一电机转子12输出驱动力后，将驱动力传递至太阳轮21以便将动力传递给行星齿轮机构2，由于行星架24固定即行星齿轮机构2中行星架24锁死，动力从太阳轮21输入通过齿圈23输出，动力传递原理杠杆图如图3所示即行星齿轮机构2为一级减速机构，齿圈23将动力传递给主动轮31上，经减速机构3减速后通过从动轮32输出，带动差速壳体41转动以便带动设置于差速壳体41上的行星轴42转动，进而带动设置于行星轴42上的行星齿轮43，从而带动半轴齿轮44转动即通过差速机构4将动力分配给两侧半轴齿轮44，最终通过传动轴6带动轮毂7转动，实现低速时动力的传递。

继续参见图2，倒挡时动力传递路线与低速前进挡动力传递路线相同，采用控制电机反转实现车辆倒挡功能，动力从太阳轮21输入通过齿圈23输出，行星齿轮机构2中太阳轮21和齿圈23的转动方向与其在低速挡相反，动力传递原理杠杆图如图4所示。

参见图5，高速挡时动力传递路线，离合器52结合且制动53分离，将行星架24与第二驱动电机51的第二电机转子512固定连接，则第一驱动电机1与第二驱动电机51同时工作，第一驱动电机1的驱动功率从第一电机转子12输出传递至太阳轮21，同时第二驱动电机51的驱动功率从第二电机转子512输出传递至行星架24，行星齿轮机构3的运动为复合运动，即两股动力分别从行星架24和太阳轮21输入合成后从齿圈23输出以及动力从太阳轮21输入合成后从齿圈23输出，动力传递原理杠杆图如图6所示；最终通过齿圈23将动力传递给主动轮31上，经减速机构3减速后通过从动轮32输出，带动差速壳体41转动以便带动设置于差速壳体41上的行星轴42转动，进而带动设置于行星轴42上的行星齿轮43，从而带动半轴齿轮44转动即通过差速机构4将动力分配给两侧半轴齿轮44，最终通过传动轴6带动轮毂7转动，实现低速时动力的传递。

综上，本实施例提供的电驱动桥系统，通过第一驱动电机1与行星齿轮机构2配合，实现动力的传动；通过驱动机构5选择性地驱动行星齿轮机构2转动，以便选择性地提高行星齿轮机构2输出的转速，进而实现轮毂转速的调节；在低速时通过第一驱动电机1驱动行星齿轮机构2转动，以便实现车辆轮毂低速的运行；在高速时通过第一驱动电机1和驱动机构5驱动行星齿轮机构2转动，通过行星齿轮机构2实现动力的有机结合，进而提高车辆轮毂输出的高速转速。

尤其是，根据车辆动力性及经济性需求，确定齿轮的齿数比，在第一驱动电机1达到极限转速后，通过调节驱动机构来调节行星齿轮机构2输出的转速，即采用第一驱动电机1和驱动机构5与行星齿轮机构2配合，实现在固定齿比下调节行星齿轮机构2输出的转速，进而实现车辆速度调节，从而降低对电机的最高转速的要求，解决了现有技术中车辆最高转速受电极转速和减速器速比限制的问题以满足车辆最高车速及动力性的要求，同时避免了因电机高速运转带来的NVH、密封性、耐久性的问题。

进一步地，通过制动器53控制行星架24以及离合器52控制行星架24与第二驱动电机51之间的分离和结合，实现行星架24运动状态即固定和运动的控制，以便更改行星齿轮机构2的齿速比同时通过行星架24输入进一步提高齿圈的输出转速，进而实现车辆轮毂转速的调节；另外，第二驱动电机51通过行星架24输入与通过太阳轮21输入的第一驱动电机1不干涉，同时第二驱动电机51和第一驱动电机1通过行星齿轮机构2将输入的动力有机结合后通过太阳轮21输出，以便实现车辆轮毂的高速运转，进而解决现有技术中车辆最高转速受电极转速和减速器速比限制的问题以满足车辆最高车速及动力性的要求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种电驱动桥系统，其特征在于，包括：

第一驱动电机（1），用于驱动车辆轮毂（7）的转动；

行星齿轮机构（2），其输入轴与所述第一驱动电机（1）的输出轴相连接，用于带动所述轮毂（7）转动；

驱动机构（5），其与所述行星齿轮机构（2）相连接，用于选择性地驱动所述行星齿轮机构（2）转动以实现所述轮毂（7）转速的调节。

2.根据权利要求1所述的电驱动桥系统，其特征在于，所述驱动机构（5）包括：

第二驱动电机（51），用于驱动所述行星齿轮机构（2）的转动；

离合器（52），其设置于所述行星齿轮机构（2）的行星架（24）和所述第二驱动电机（51）的输出轴之间，用于使所述行星架（24）和所述第二驱动电机（51）的输出轴结合或分离以调节所述行星齿轮机构（2）的输出转速。

3.根据权利要求2所述的电驱动桥系统，其特征在于，

所述离合器（52）的离合器内毂（521）与所述第二驱动电机（51）的第二电极转子（512）相连接，所述离合器（52）的离合器外毂(522)与所述行星架（24）相连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电驱动桥系统，其特征在于，所述驱动机构（5）还包括：

制动器（53），其设置于所述行星齿轮机构（2）的行星架（24）上，用于使所述行星架（24）制动。

5.根据权利要求4所述的电驱动桥系统，其特征在于，

所述制动器（53）的制动器内毂（531）与所述行星架（24）相连接，所述制动器（53）的制动器外毂（532）与所述电驱动桥系统的壳体相连接。

6.根据权利要求1至3任一项所述的电驱动桥系统，其特征在于，所述系统还包括：

差速机构（4），其输入轴与所述行星齿轮机构（2）的输出轴相连接，用于调整所述轮毂（7）之间的转速差。

7.根据权利要求6所述的电驱动桥系统，其特征在于，

所述差速机构（4）通过减速机构（3）与所述行星齿轮机构（2）相连接，用于对所述行星齿轮机构（2）输出的转速进行减速。

8.根据权利要求7所述的电驱动桥系统，其特征在于，所述差速机构（4）包括：

设置于所述减速机构（3）的从动轮（32）上的差速壳体（41）；

设置于所述差速壳体（41）内的行星轴（42），用于带动所述行星轴（42）上的两个行星齿轮（43）转动；

与所述行星齿轮（43）相啮合的至少两个半轴齿轮（44），用于分别驱动与其对应的所述轮毂（7）转动。

9.根据权利要求8所述的电驱动桥系统，其特征在于，

各所述半轴齿轮（44）均通过传动轴（6）与其对应的所述轮毂（7）相连接。

10.根据权利要求7所述的电驱动桥系统，其特征在于，

所述行星齿轮机构（2）的太阳轮（21）与所述第一驱动电机（1）的输出轴相连接；

所述减速机构（3）的输入轴与所述行星齿轮机构（2）的齿圈（23）相连接。