CN112208328A

CN112208328A - 车辆用电桥驱动系统及车辆

Info

Publication number: CN112208328A
Application number: CN201910618010.4A
Authority: CN
Inventors: 栗娜
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2021-01-12

Abstract

本发明提供了一种车辆用电桥驱动系统及包括上述电桥驱动系统的车辆，该电桥驱动系统包括集成有电机和离合器的电机模块，电机的转子通过离合器与变速器的输入轴选择性地传动联接。这样，当电桥驱动系统的变速器进行换挡时控制离合器分离使得电机与变速器的传动联接断开，因此在换挡过程中电机不会对变速器造成冲击。

Description

车辆用电桥驱动系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆领域，更具体地涉及一种车辆用电桥驱动系统及包括该车辆用电桥驱动系统的车辆。

背景技术

图1是示出了根据现有技术的车辆用电桥驱动系统的连接结构的示意图，该电桥驱动系统可以用于纯电动车辆、混合动力车辆等。如图1所示，该车辆用电桥驱动系统包括一个电机EM和变速器TM，变速器TM的输入轴S1的一端与电机EM的转子例如通过花键传动联接并且由电机EM和变速器TM的壳体支撑，变速器TM的输入轴S1的另一端与变速器TM的行星齿轮机构K的太阳轮固定连接，该行星齿轮机构K的太阳轮轴和行星轮架经由换挡机构与变速器TM的差速器DM选择性地传动联接。进一步地，整个电桥驱动系统的壳体包括彼此可拆卸地连接的四个部分，从图1的左侧向右侧依次排列的是第一壳体部分H11、第二壳体部分H12、第三壳体部分H13和第四壳体部分H14，其中第一壳体部分H11、第二壳体部分H12和第三壳体部分H13包围变速器TM，第四壳体部分H14包围电机EM。以上各部分通过例如螺栓等的连接件可拆卸地连接在一起，这些连接件均位于壳体的外部以方便壳体的拆装。

该车辆用电桥驱动系统存在如下两个明显的缺陷：

i.由于变速器TM的输入轴S1与电机EM的转子没有离合机构，因此电机EM与变速器TM的传动联接无法断开，在变速器TM进行换挡的过程中电机EM对变速器TM的冲击很大使得换挡过程并不平稳；以及

ii.由于电机EM与变速器TM分体设置，不仅导致车辆用电桥驱动系统的壳体结构过于复杂，而且还增大了整个电桥驱动系统的轴向尺寸。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷而做出了本发明。本发明的一个目的在于提供一种新型的车辆用电桥驱动系统，使得该车辆用电桥驱动系统在换挡的过程中电机不会对变速器造成冲击。本发明的另一个目的在于提供一种包括上述车辆用电桥驱动系统的车辆。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案。

本发明提供了一种如下的车辆用电桥驱动系统，所述车辆用电桥驱动系统包括：

变速器，所述变速器包括输入轴；以及

电机模块，所述电机模块包括集成在一起的电机和离合器，所述电机包括定子和能够相对于所述定子转动的转子，所述离合器集成于所述转子，所述转子经由所述离合器与所述输入轴选择性地传动联接，使得当所述离合器接合时所述转子与所述输入轴实现传动联接并且当所述离合器分离时所述转子与所述输入轴断开传动联接。

优选地，所述转子的内部形成有安装空间，并且所述离合器安装于所述安装空间。

更优选地，所述离合器为干式摩擦离合器。

更优选地，所述离合器包括：

多个摩擦盘，所述多个摩擦盘中的一个摩擦盘固定于所述转子，所述多个摩擦盘中的所述一个摩擦盘之外的另一个摩擦盘与所述输入轴传动联接；

压盘，所述压盘在所述转子的轴向上与所述摩擦盘相对并能够压抵于所述多个摩擦盘；

膜片弹簧，所述膜片弹簧的径向外侧端部连接于所述压盘，所述膜片弹簧的径向中间部固定于所述转子，所述膜片弹簧能够对所述压盘施加朝向所述多个摩擦盘的压力；以及

分离轴承，所述分离轴承压抵于所述膜片弹簧的径向内侧端部，通过所述分离轴承能够对所述膜片弹簧施加分离力，以使所述压盘与所述多个摩擦盘分离。

更优选地，所述转子包括朝向径向内侧凸出的凸起部，所述膜片弹簧经由多个固定件固定于所述凸起部。

更优选地，所述车辆用电桥驱动系统还包括壳体，

所述壳体包括用于包围所述变速器的第一壳体部分、用于与所述第一壳体部分可拆卸地连接且部分地包围所述电机模块和所述变速器的第二壳体部分以及与所述第二壳体部分可拆卸地连接且部分地包围所述电机模块的第三壳体部分，并且

所述第一壳体部分和所述第三壳体部分从所述第二壳体部分的两侧与所述第二壳体部分可拆卸地连接。

更优选地，所述第一壳体部分、所述第二壳体部分和所述第三壳体部分经由位于所述壳体的外部的多个连接件彼此连接。

更优选地，所述变速器包括行星齿轮机构，所述行星齿轮机构的太阳轮与所述输入轴固定连接，所述行星齿轮机构的太阳轮轴和行星轮架能够选择性地用于输出驱动力/扭矩。

更优选地，所述变速器还包括差速器，所述差速器的差速器输入齿轮与所述行星齿轮机构的太阳轮轴和行星轮架选择性地传动联接。

本发明还提供了一种如下的车辆，所述车辆包括以上技术方案中任意一项技术方案所述的车辆用电桥驱动系统。

通过采用上述技术方案，本发明提供了一种如下的车辆用电桥驱动系统及包括上述电桥驱动系统的车辆，该电桥驱动系统包括集成有电机和离合器的电机模块，电机的转子通过离合器与变速器的输入轴选择性地传动联接。这样，当电桥驱动系统的变速器进行换挡时控制离合器分离使得电机与变速器的传动联接断开，因此在换挡过程中电机不会对变速器造成冲击。

附图说明

图1是示出了根据现有技术的车辆用电桥驱动系统的连接结构的示意图。

图2是示出了根据本发明的一实施方式的车辆用电桥驱动系统的连接结构的示意图。

附图标记说明

EM电机 EM1定子 EM2转子 PR凸起部

C离合器 C1摩擦盘 C2压盘 C3膜片弹簧 C4分离轴承

TM变速器 S1输入轴 K行星齿轮机构 SU太阳轮 S2太阳轮轴 PG行星轮 P行星轮架 R齿圈 SH换挡机构 G1第一齿轮 G2第二齿轮 G3第三齿轮 S3输出轴 DM差速器 SH半轴

H11第一壳体部分 H12第二壳体部分 H13第三壳体部分 H14第四壳体部分

H21第一壳体部分 H22第二壳体部分 H23第三壳体部分

B1固定件B2连接件。

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。

在本发明中，“传动联接”是指两个部件能够传递驱动力/扭矩地连接，如无特殊说明，可以表示这两个部件直接连接或者经由齿轮机构等连接以能够在这两个部件之间传递驱动力/扭矩。

如图2所示，根据本发明的一实施方式的车辆用电桥驱动系统包括电机模块(包括集成在一起的一个电机EM和一个离合器C)、变速器TM以及包围电机模块和变速器TM的壳体。

在本实施方式中，电机EM包括定子EM1和位于定子EM1的径向内侧的转子EM2，转子EM2能够相对于定子EM1转动以输出驱动力/扭矩。该转子EM2形成为带底的圆筒状结构，并且转子EM2的内部形成有供离合器C安装的安装空间。

在本实施方式中，离合器C是传统的仅具有一个离合单元的干式摩擦离合器。该离合器C集成到电机EM的转子EM2的安装空间内且在轴向(图2中的左右方向)上与电机EM完全重叠，使得能够缩短整个车辆用电桥驱动系统的轴向尺寸。该离合器C包括彼此组装在一起的多个摩擦盘C1、压盘C2、膜片弹簧C3和分离轴承C4。

具体地，多个摩擦盘C1中的一个摩擦盘C1固定于转子EM2的底部，多个摩擦盘C1中的上述一个摩擦盘C1之外的另一个摩擦盘C1与变速器TM的输入轴S1传动联接。上述多个摩擦盘C1在压盘C2的作用下能够接合在一起从而使得转子EM2带动变速器TM的输入轴S1进行转动，进而将驱动力/扭矩传递到变速器TM。

压盘C2在转子EM2的轴向上与多个摩擦盘C1相对并压抵于多个摩擦盘C1以使得多个摩擦盘C1接合在一起。

膜片弹簧C3可以包括碟簧部分和连接在碟簧部分的径向内侧的在周向上均匀排列的多个弹簧指(或称分离指)。膜片弹簧C3的径向外侧端部(即，碟簧部分)连接于压盘C2，分离轴承C4压抵于膜片弹簧C3的径向内侧端部(即，分离指)。膜片弹簧C3的在径向外侧端部和径向内侧端部之间的径向中间部固定于转子EM2，例如，转子EM2形成有朝向径向内侧凸出的凸起部PR，膜片弹簧C3经由多个例如铆钉或螺栓的固定件B1固定于凸起部PR。这样，在未通过分离轴承C4对膜片弹簧C3施加分离力的情况下，膜片弹簧C3始终对压盘C2施加朝向多个摩擦盘C1的压力，使得压盘C2压抵于多个摩擦盘C1以使多个摩擦盘C1彼此接合在一起。一旦通过分离轴承C4对膜片弹簧C3施加足够的分离力，则压盘C2在膜片弹簧C3的带动下与摩擦盘C1脱离接触，使得多个摩擦盘C1彼此分离。

分离轴承C4用于与离合器操作机构连接，使得可以通过离合器操作机构来对分离轴承C4施加分离力。

通过采用上述结构，使得电机模块包括集成在一起的电机EM和离合器C，离合器C集成于转子EM2，转子EM2经由离合器C能够与变速器TM的输入轴S1选择性地传动联接，使得当离合器C接合时转子EM2与输入轴S1实现传动联接并且当离合器C分离时转子EM2与输入轴S1断开传动联接。这样，能够在变速器TM进行换挡时使得电机EM与变速器TM断开传动联接，在换挡时电机EM不会对变速器TM造成冲击，保证换挡的顺利进行；另外，还能够使得在电机EM转速过高时避免电机EM造成变速器TM中的各部件过载。

在本实施方式中，变速器TM包括行星齿轮机构K、换挡机构SH、多个齿轮G1至G3和差速器DM以及多个轴(输入轴S1、太阳轮轴S2和输出轴S3)。

具体地，行星齿轮机构K包括彼此啮合的太阳轮SU、多个行星轮PG、齿圈R以及用于保持多个行星轮PG的行星轮架P。变速器TM的输入轴S1与太阳轮SU固定连接且从太阳轮SU朝向电机模块(图2中的右侧)延伸，太阳轮SU的太阳轮轴S2与太阳轮SU固定连接且从太阳轮SU朝向换挡机构SH(图2中的左侧)延伸。行星轮架P也朝向换挡机构SH延伸。齿圈R固定于电桥驱动系统的壳体的下述第一壳体部分H21。

换挡机构SH与行星轮架P和太阳轮轴S2对应并且能够在与行星轮架P传动联接和与太阳轮轴S2传动联接之间切换，从而实现换挡。当需要变速器TM进行换挡时，换挡机构SH进行动作来实现与太阳轮轴S2或行星轮架P的传动联接。换挡机构SH还与一组齿轮副传动联接，该齿轮副优选为减速齿轮副且包括彼此始终啮合在一起的第一齿轮G1和第二齿轮G2，第一齿轮G1与换挡机构SH一起转动。进一步地，第二齿轮G2与第三齿轮G3均固定于输出轴S3，使得第二齿轮G2和第三齿轮G3能够同步地转动。

差速器DM的差速器输入齿轮与第三齿轮G3始终处于啮合状态，使得差速器DM与变速器TM的输出轴S3始终处于传动联接状态。在本实施方式中，差速器DM包括在变速器TM中，但是根据需要也可以将差速器DM设置到变速器TM的外部。

这样，来自电机EM的驱动力/扭矩能够经由变速器TM传递到车辆的半轴SH，进而传递到车轮。

在本实施方式中，车辆用电桥驱动系统的壳体包括用于包围变速器TM的第一壳体部分H21、与第一壳体部分H21可拆卸地连接且部分地包围电机模块和变速器TM的第二壳体部分H22以及与第二壳体部分H22可拆卸地连接且部分地包围电机模块的第三壳体部分H23。第一壳体部分H21包围变速器TM的绝大部分，第二壳体部分H22仅包围变速器TM的未由第一壳体部分H21包围的部分以及电机模块的绝大部分，第三壳体部分H23包围电机模块的未由第二壳体部分H22包围的部分。

第一壳体部分H21和第三壳体部分H23从第二壳体部分H22的两侧与第二壳体部分H22可拆卸地连接，也就是说第二壳体部分H22位于第一壳体部分H21和第三壳体部分H23之间。进一步地，第一壳体部分H21、第二壳体部分H22和第三壳体部分H23经由位于壳体的外部的多个例如螺栓的连接件B2彼此连接，使得各部分之间容易拆卸。

此外，本发明还提供了包括以上结构的车辆用电桥驱动系统的车辆。

虽然在以上的具体实施方式中对本发明的技术方案进行了详细地阐述，但是还需要说明以下内容。

i.虽然在以上的具体实施方式中说明了转子EM2经由离合器C与变速器TM的输入轴S1选择性地传动联接，但是本发明不限于此。例如，电机EM可以包括与转子EM2固定连接的输入/输出轴，该输入/输出轴可以经由离合器C与变速器TM的输入轴S1传动联接。

ii.虽然在以上的具体实施方式中没有说明，但是离合器C的压盘C2可以设置有自调整机构，该自调整机构能够补偿摩擦盘C1的磨损量。该自调整机构例如可以是设置于压盘C2的自调整弹簧。

进一步地，变速器TM的输入轴S1与摩擦盘C1之间还可以采用花键连接。

iii.虽然在以上的具体实施方式中采用了组件较少，成本较低且不需要在使用寿命内进行更换的干式摩擦离合器，但是本发明不限于此，还可以采用其它种类的离合器。

iv.根据本发明的车辆用电桥驱动系统与现有技术相比还提高了刚度，减小了变速器TM内的振动和噪声，提高了车辆的使用寿命。

v.虽然在以上的具体实施方式中没有说明，但是包括根据本发明的车辆用电桥驱动系统的车辆可以是纯电动车辆，也可以是混合动力车辆。

Claims

1.一种车辆用电桥驱动系统，其特征在于，所述车辆用电桥驱动系统包括：

变速器(TM)，所述变速器(TM)包括输入轴(S1)；以及

电机模块，所述电机模块包括集成在一起的电机(EM)和离合器(C)，所述电机(EM)包括定子(EM1)和能够相对于所述定子(EM1)转动的转子(EM2)，所述离合器(C)集成于所述转子(EM2)，所述转子(EM2)经由所述离合器(C)与所述输入轴(S1)选择性地传动联接，使得当所述离合器(C)接合时所述转子(EM2)与所述输入轴(S1)实现传动联接并且当所述离合器(C)分离时所述转子(EM2)与所述输入轴(S1)断开传动联接。

2.根据权利要求1所述的车辆用电桥驱动系统，其特征在于，所述转子(EM2)的内部形成有安装空间，并且所述离合器(C)安装于所述安装空间。

3.根据权利要求2所述的车辆用电桥驱动系统，其特征在于，所述离合器(C)为干式摩擦离合器。

4.根据权利要求3所述的车辆用电桥驱动系统，其特征在于，所述离合器(C)包括：

多个摩擦盘(C1)，所述多个摩擦盘(C1)中的一个摩擦盘(C1)固定于所述转子(EM2)，所述多个摩擦盘(C1)中的所述一个摩擦盘(C1)之外的另一个摩擦盘(C1)与所述输入轴(S1)传动联接；

压盘(C2)，所述压盘(C2)在所述转子(EM2)的轴向上与所述摩擦盘(C1)相对并能够压抵于所述多个摩擦盘(C1)；

膜片弹簧(C3)，所述膜片弹簧(C3)的径向外侧端部连接于所述压盘(C2)，所述膜片弹簧(C3)的径向中间部固定于所述转子(EM2)，所述膜片弹簧(C3)能够对所述压盘(C2)施加朝向所述多个摩擦盘(C1)的压力；以及

分离轴承(C4)，所述分离轴承(C4)压抵于所述膜片弹簧(C3)的径向内侧端部，通过所述分离轴承(C4)能够对所述膜片弹簧(C3)施加分离力，以使所述压盘(C2)与所述多个摩擦盘(C1)分离。

5.根据权利要求4所述的车辆用电桥驱动系统，其特征在于，所述转子(EM2)包括朝向径向内侧凸出的凸起部(PR)，所述膜片弹簧(C3)经由多个固定件(B1)固定于所述凸起部(PR)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆用电桥驱动系统，其特征在于，所述车辆用电桥驱动系统还包括壳体，

所述壳体包括用于包围所述变速器(TM)的第一壳体部分(H21)、用于与所述第一壳体部分(H21)可拆卸地连接且部分地包围所述电机模块和所述变速器(TM)的第二壳体部分(H22)以及与所述第二壳体部分(H22)可拆卸地连接且部分地包围所述电机模块的第三壳体部分(H23)，并且

所述第一壳体部分(H21)和所述第三壳体部分(H23)从所述第二壳体部分(H22)的两侧与所述第二壳体部分(H22)可拆卸地连接。

7.根据权利要求6所述的车辆用电桥驱动系统，其特征在于，所述第一壳体部分(H21)、所述第二壳体部分(H22)和所述第三壳体部分(H23)经由位于所述壳体的外部的多个连接件(B2)彼此连接。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆用电桥驱动系统，其特征在于，所述变速器(TM)包括行星齿轮机构(K)，所述行星齿轮机构(K)的太阳轮(SU)与所述输入轴(S1)固定连接，所述行星齿轮机构(K)的太阳轮轴(S2)和行星轮架(P)能够选择性地用于输出驱动力/扭矩。

9.根据权利要求8所述的车辆用电桥驱动系统，其特征在于，所述变速器(TM)还包括差速器(DM)，所述差速器(DM)的差速器输入齿轮与所述行星齿轮机构(K)的太阳轮轴(S2)和行星轮架(P)选择性地传动联接。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1至9中任一项所述的车辆用电桥驱动系统。