CN110949105A - 两挡变速的电桥驱动系统和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种两挡变速的电桥驱动系统和车辆。电桥驱动系统包括双离合器(DC)和行星齿轮组(PG)，双离合器(DC)的主动部分通过电机轴(A1)与电机(E)的转子连接，其中，输出轴(A2)与电机轴(A1)同转动轴线地设置，输出轴(A2)与第一从动盘(C1)、行星齿轮组(PG)的行星架和第一齿轮组主动轮(G11)不能相对转动地连接，第二从动盘(C2)与行星齿轮组(PG)的太阳轮不能相对转动地连接，太阳轮能相对于输出轴(A2)转动地套设在输出轴(A2)的外周，行星齿轮组(PG)的齿圈固定于齿轮箱的壳体，第一齿轮组从动轮(G12)的扭矩传递给差速器(D)。根据本发明的两挡变速的电桥驱动系统，换挡过程中传动平稳、传动系统可以没有动力中断。

Description

两挡变速的电桥驱动系统和车辆
技术领域
本发明涉及机动车辆领域，尤其涉及车辆的变速器领域，特别是纯电动车或是混合动力车中的电桥驱动系统，更具体地涉及一种两挡变速的电桥驱动系统和包括该电桥驱动系统的车辆。
背景技术
对于电动车辆，包括纯电动车和混合动力(油电混动)车，其电力驱动方式包括中央电机驱动和轮毂电机驱动两种。中央电机驱动系统的一种常见的布置形式也被称为电桥(eAxle)驱动系统。
对于可以提供两个速度挡位的电动车辆的变速器，一种换挡方式为使用同步器进行换挡。
图1是一种使用同步器S进行换挡的电桥驱动系统的示意图。电机E的转子与电机轴A1抗扭地连接(不能相对转动地连接)，电机轴A1还与行星齿轮组PG的太阳轮和齿轮Gt抗扭地连接。行星齿轮组PG的齿圈固定于齿轮箱的壳体。齿轮Gt与行星齿轮组PG在电机轴A1的轴向上并列地设置。同步器S的接合套能够选择性地连接到齿轮Gt或行星齿轮组PG的行星架，从而获得两个不同的传动比。同步器S的接合套的输出扭矩传递到输出轴A2，并进一步通过齿轮传动传递给差速器D。
这种换挡方式的缺点包括：
(i)换挡过程中电机轴A1始终与太阳轮和齿轮Gt相连，电机E的转动使得换挡过程不够平顺，且电机E的振动会影响传动系统的性能；
(ii)同步器S执行换挡的过程需要先挂到空挡使动力传递中断，之后才能挂入新挡位，换挡过程中传动系统存在动力中断；
(iii)换挡过程的动力中断造成了电池电量的浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服或至少减轻上述背景技术中描述的技术存在的不足，提供一种传动平稳的能提供两挡变速的电桥驱动系统和包括该电桥驱动系统的车辆。
根据本发明的第一方面，提供一种两挡变速的电桥驱动系统，其包括电机、双离合器、行星齿轮组、第一齿轮组主动轮、第一齿轮组从动轮、差速器、电机轴和输出轴，
所述双离合器包括主动部分、第一从动盘和第二从动盘，所述主动部分通过所述电机轴与所述电机的转子不能相对转动地连接，其中，
所述输出轴与所述电机轴同转动轴线地设置，所述输出轴与所述第一从动盘、所述行星齿轮组的行星架和所述第一齿轮组主动轮不能相对转动地连接，
所述第二从动盘与所述行星齿轮组的太阳轮不能相对转动地连接，
所述太阳轮能相对于所述输出轴转动地套设在所述输出轴的外周，
所述行星齿轮组的齿圈固定于齿轮箱的壳体，
所述第一齿轮组主动轮和所述第一齿轮组从动轮互相啮合，
所述第一齿轮组从动轮的扭矩传递给所述差速器。
在至少一个实施方式中，当所述第一从动盘与所述主动部分接合、所述第二从动盘与所述主动部分分离时，所述电桥驱动系统处于一个挡位；当所述第一从动盘与所述主动部分分离、所述第二从动盘与所述主动部分接合时，所述电桥驱动系统处于另一个挡位。
在至少一个实施方式中，所述电桥驱动系统还包括中空的外轴，所述外轴能相对于所述输出轴转动地套设于所述输出轴的外周，所述第二从动盘和所述太阳轮均与所述外轴不能相对转动地连接。
在至少一个实施方式中，所述系统还包括中间轴以及互相啮合的第二齿轮组主动轮和第二齿轮组从动轮，
所述第二齿轮组主动轮和所述第一齿轮组从动轮均与所述中间轴不能相对转动地连接，所述第二齿轮组从动轮和所述差速器的壳体不能相对转动地连接。
在至少一个实施方式中，所述输出轴、所述中间轴和所述差速器的输出半轴平行地设置。
在至少一个实施方式中，所述输出轴、所述中间轴和所述差速器在所述输出轴的径向上错开。
在至少一个实施方式中，所述第一齿轮组主动轮和所述第一齿轮组从动轮均为直齿轮，和/或
所述第二齿轮组主动轮和所述第二齿轮组从动轮均为直齿轮。
在至少一个实施方式中，所述第一齿轮组主动轮的齿数小于所述第一齿轮组从动轮的齿数，所述第二齿轮组主动轮的齿数小于所述第二齿轮组从动轮的齿数。
在至少一个实施方式中，所述第二齿轮组主动轮的直径小于所述第一齿轮组从动轮的直径。
根据本发明的第二方面，提供一种车辆，其包括：电池；以及
根据本发明的两挡变速的电桥驱动系统，
其中，所述电池用于驱动所述电桥驱动系统的所述电机的转子转动。
根据本发明的两挡变速的电桥驱动系统，换挡过程中传动平稳，传动系统可以没有动力中断。
附图说明
图1是一种两挡变速的电桥驱动系统的示意图。
图2是根据本发明的一个实施方式的两挡变速的电桥驱动系统的示意图。
图3和图4是图2所示的电桥驱动系统在两个不同挡位下的动力传递路径的示意图。
附图标记说明
E 电机；A1 电机轴；A2 输出轴；A3 中间轴；A20 外轴；
S 同步器；Gt 齿轮；D 差速器；
PG 行星齿轮组；G1 第一齿轮组；G2 第二齿轮组；G11 第一齿轮组主动轮；G12 第一齿轮组从动轮；G21 第二齿轮组主动轮；G22 第二齿轮组从动轮；
DC 双离合器；C1 第一从动盘；C2 第二从动盘；
A 轴向；R 径向。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。
除非特别说明，参照图2，A表示电桥驱动系统的轴向，该轴向A与电桥驱动系统中的电机E、双离合器DC和行星齿轮组PG的轴向一致；R表示电桥驱动系统的径向，该径向R与电桥驱动系统中的电机E、双离合器DC和行星齿轮组PG的径向一致。
参照图1，根据本发明的电桥驱动系统包括电机E、双离合器DC、行星齿轮组PG、第一齿轮组G1、第二齿轮组G2、差速器D、电机轴A1、输出轴A2、外轴A20和中间轴A3。
第一齿轮组G1包括互相啮合的两个直齿轮，分别为第一齿轮组主动轮G11和第一齿轮组从动轮G12，且第一齿轮组主动轮G11的齿数小于第一齿轮组从动轮G12的齿数(第一齿轮组主动轮G11的半径小于第一齿轮组从动轮G12的半径)。第二齿轮组G2包括互相啮合的两个直齿轮，分别为第二齿轮组主动轮G21和第二齿轮组从动轮G22，且第二齿轮组主动轮G21的齿数小于第二齿轮组从动轮G22的齿数(第二齿轮组主动轮G21的半径小于第二齿轮组从动轮G22的半径)。
优选地，第二齿轮组主动轮G21的半径小于第一齿轮组从动轮G12的半径，这样可以获得较大的减速比。
电机E、电机轴A1、输出轴A2、双离合器DC、行星齿轮组PG的太阳轮和第一齿轮组主动轮G11同转动轴线地设置。
第一齿轮组从动轮G12和第二齿轮组主动轮G21同转动轴线地设置。
第二齿轮组从动轮G22和差速器D的壳体同转动轴线地设置。
电机E的转子通过电机轴A1抗扭地(不能相对转动地)连接到双离合器DC的主动部分。
双离合器DC包括两个从动盘。第一从动盘C1抗扭地连接到输出轴A2，第二从动盘C2抗扭地连接到外轴A20。第一从动盘C1和第二从动盘C2在轴向A上并列地设置。外轴A20是套设于输出轴A2的空心轴。
行星齿轮组PG套设于输出轴A2的外周。行星齿轮组PG的太阳轮抗扭地连接到外轴A20。行星齿轮组PG的齿圈固定于齿轮箱的壳体。行星齿轮组PG的行星架抗扭地连接到输出轴A2。
输出轴A2还抗扭地连接到第一齿轮组主动轮G11。
应当理解，外轴A20可以与行星齿轮组PG的太阳轮一体形成，或者可以是太阳轮的一部分。输出轴A2可以与行星齿轮组PG的行星架或第一齿轮组主动轮G11一体形成，或者可以是行星架或第一齿轮组主动轮G11的一部分。
第一齿轮组G1和第二齿轮组G2在轴向A上并列地设置。第一齿轮组从动轮G12和第二齿轮组主动轮G21均抗扭地连接到中间轴A3。中间轴A3在径向R上与输出轴A2错开地、平行地设置。
第二齿轮组从动轮G22抗扭地连接到差速器D的壳体。
优选地，差速器D的输出半轴与电机轴A1平行。
接下来参照图3和图4介绍根据本实施方式的电桥驱动系统实现两挡变速的工作方式。
(i)第一从动盘C1接合，第二从动盘C2分离
参照图3，第一从动盘C1与双离合器DC的主动部分接合，第二从动盘C2与双离合器DC的主动部分分离。
此时第一从动盘C1能够跟随双离合器DC的主动部分转动，而第二从动盘C2不固定。行星齿轮组PG的太阳轮、行星轮和齿圈之间没有有效的扭矩传递。来自电机E的扭矩经过输出轴A2传递给第一齿轮组G1。
扭矩传递路径依次为：电机E、电机轴A1、双离合器DC的主动部分、第一从动盘C1、输出轴A2、第一齿轮组主动轮G11、第一齿轮组从动轮G12、中间轴A3、第二齿轮组主动轮G21、第二齿轮组从动轮G22至差速器D。
(ii)第一从动盘C1分离，第二从动盘C2接合
参照图4，第一从动盘C1与双离合器DC的主动部分分离，第二从动盘C2与双离合器DC的主动部分接合。
此时第一从动盘C1不随双离合器DC的主动部分转动，而第二从动盘C2能够跟随双离合器DC的主动部分转动。行星齿轮组PG的太阳轮输入扭矩，行星齿轮组PG的行星架输出扭矩。
扭矩传递路径依次为：电机E、电机轴A1、双离合器DC的主动部分、第二从动盘C2、外轴A20、行星齿轮组PG的太阳轮、行星轮、行星架、输出轴A2、第一齿轮组主动轮G11、第一齿轮组从动轮G12、中间轴A3、第二齿轮组主动轮G21、第二齿轮组从动轮G22至差速器D。
本发明至少具有以下优点中的一个优点：
(i)使用双离合器DC实现两挡变速的功能，不需要使用同步器，换挡过程中传动系统可以没有动力中断，例如在一个从动盘分离的同时，另一个从动盘可以缓慢接合。且双离合器的两个从动盘集成在一个壳体内，不需要单独设置两个独立的离合器主动部分。
(ii)离合器从动盘的分离和接合过程相对平稳，这使得电机E和传动系统之间在换挡过程中的动力传递更顺畅。
(iii)离合器具有过载保护的功能，当所传递的扭矩过大时，离合器的主动部分和从动盘之间会发生打滑，从而保护传动系统不至于过载。
(iv)根据本发明的电桥驱动系统的传动部分在NVH(Noise、Vibration、Harshness，即噪声、振动与声振粗糙度)方面具有较好的性能，能延长车辆的使用寿命。
当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本发明的范围。例如：
在第一齿轮组G1提供的传动比足够的情况下和/或在变速箱内部空间足够的情况下，也可以不设置第二齿轮组G2，而使第一齿轮组从动轮G12的输出扭矩直接传递给差速器D的壳体。
又或者，在第一齿轮组G1和第二齿轮组G2提供的传动比不够的情况下，还可以在差速器D和第一齿轮组G1的扭矩传递路径中间设置更多的齿轮组。

Claims (10)

1.一种两挡变速的电桥驱动系统，其包括电机(E)、双离合器(DC)、行星齿轮组(PG)、第一齿轮组主动轮(G11)、第一齿轮组从动轮(G12)、差速器(D)、电机轴(A1)和输出轴(A2)，
所述双离合器(DC)包括主动部分、第一从动盘(C1)和第二从动盘(C2)，所述主动部分通过所述电机轴(A1)与所述电机(E)的转子不能相对转动地连接，其中，
所述输出轴(A2)与所述电机轴(A1)同转动轴线地设置，所述输出轴(A2)与所述第一从动盘(C1)、所述行星齿轮组(PG)的行星架和所述第一齿轮组主动轮(G11)不能相对转动地连接，
所述第二从动盘(C2)与所述行星齿轮组(PG)的太阳轮不能相对转动地连接，
所述太阳轮能相对于所述输出轴(A2)转动地套设在所述输出轴(A2)的外周，
所述行星齿轮组(PG)的齿圈固定于齿轮箱的壳体，
所述第一齿轮组主动轮(G11)和所述第一齿轮组从动轮(G12)互相啮合，
所述第一齿轮组从动轮(G12)的扭矩传递给所述差速器(D)。
2.根据权利要求1所述的电桥驱动系统，其特征在于，当所述第一从动盘(C1)与所述主动部分接合、所述第二从动盘(C2)与所述主动部分分离时，所述电桥驱动系统处于一个挡位；当所述第一从动盘(C1)与所述主动部分分离、所述第二从动盘(C2)与所述主动部分接合时，所述电桥驱动系统处于另一个挡位。
3.根据权利要求1所述的电桥驱动系统，其特征在于，所述电桥驱动系统还包括中空的外轴(A20)，所述外轴(A20)能相对于所述输出轴(A2)转动地套设于所述输出轴(A2)的外周，所述第二从动盘(C2)和所述太阳轮均与所述外轴(A20)不能相对转动地连接。
4.根据权利要求1所述的电桥驱动系统，其特征在于，所述系统还包括中间轴(A3)以及互相啮合的第二齿轮组主动轮(G21)和第二齿轮组从动轮(G22)，
所述第二齿轮组主动轮(G21)和所述第一齿轮组从动轮(G12)均与所述中间轴(A3)不能相对转动地连接，所述第二齿轮组从动轮(G22)和所述差速器(D)的壳体不能相对转动地连接。
5.根据权利要求4所述的电桥驱动系统，其特征在于，所述输出轴(A2)、所述中间轴(A3)和所述差速器(D)的输出半轴平行地设置。
6.根据权利要求5所述的电桥驱动系统，其特征在于，所述输出轴(A2)、所述中间轴(A3)和所述差速器(D)在所述输出轴(A2)的径向(R)上错开。
7.根据权利要求4所述的电桥驱动系统，其特征在于，所述第一齿轮组主动轮(G11)和所述第一齿轮组从动轮(G12)均为直齿轮，和/或
所述第二齿轮组主动轮(G21)和所述第二齿轮组从动轮(G22)均为直齿轮。
8.根据权利要求4所述的电桥驱动系统，其特征在于，所述第一齿轮组主动轮(G11)的齿数小于所述第一齿轮组从动轮(G12)的齿数，所述第二齿轮组主动轮(G21)的齿数小于所述第二齿轮组从动轮(G22)的齿数。
9.根据权利要求4所述的电桥驱动系统，其特征在于，所述第二齿轮组主动轮(G21)的直径小于所述第一齿轮组从动轮(G12)的直径。
10.一种车辆，其包括：电池；以及
根据权利要求1至9中任一项所述的两挡变速的电桥驱动系统，
其中，所述电池用于驱动所述电桥驱动系统的所述电机(E)的转子转动。
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