CN112757896A - 车桥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车桥系统。该车桥系统包括行星齿轮组，行星齿轮组包括：第一太阳轮；与第一太阳轮啮合的第一行星轮；与第一行星轮同旋转轴线地抗扭连接的第二行星轮；与第一太阳轮同旋转轴线地布置的齿圈；安装在第二行星轮上并与第一太阳轮同旋转轴线地布置的行星架；和与第二行星轮啮合并与第一太阳轮同旋转轴线地布置的第二太阳轮；其中，车桥系统的扭矩能够从第一太阳轮输入行星齿轮组，并能够选择性地通过行星架或第二太阳轮输出。本发明的车桥系统能够以简单紧凑的布局实现具有较大传动比的二级变速功能。

Description

车桥系统

技术领域

本发明涉及车辆技术领域。具体地，本发明涉及一种用于机动车辆的车桥系统。

背景技术

车桥系统是现代汽车中重要的组成部分。车桥系统将内燃机或电机产生的扭矩传递到车轮，从而驱动车轮转动，进而推动车辆前进。发动机、变速器和差速器都可以集成在车桥系统中。通常，发动机、特别是电机式发动机的输出转速非常高，因此需要在车桥系统中通过变速器等结构进行减速增扭，以便在车轮处获得适合的输出转速。

为了获得较大的传动比和多级变速，车桥系统常常具有由多根传动轴、大量齿轮对以及同步器等组成的复杂布局。例如，CN 104057821B公开了一种两挡电动汽车的动力系统总成，其通过电机来驱动。同步器选择性地将差速器壳体与行星齿轮组的太阳轮或电机的输出轴连接，从而实现变速。在这种布局中，由于电机的输出扭矩在传动路径上经过的齿轮组数量有限，因此获得的传动比不足，而增加齿轮组则需要增加更多平行的传动轴，进而增加系统所占用的空间。电机的输出轴与差速器的半轴平行，这也进一步降低了结构的紧凑性和集成度。此外，用于选择传动路径的同步器结构复杂，占用空间大，并且成本高昂。

发明内容

因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种能够以简单紧凑的布局实现具有较大传动比的变速功能的车桥系统。

上述技术问题通过根据本发明的一种车桥系统而得到解决。该车桥系统包括用于传递扭矩的行星齿轮组，该行星齿轮组包括：第一太阳轮；与第一太阳轮啮合的第一行星轮；与第一行星轮同旋转轴线地抗扭连接的第二行星轮；与第一太阳轮同旋转轴线地布置的固定的齿圈；安装在第二行星轮上并与第一太阳轮同旋转轴线地布置的行星架；以及与第二行星轮啮合并与第一太阳轮同旋转轴线地布置的第二太阳轮。其中，根据传动比和空间布局的具体需要，齿圈可以例如固定在车桥系统的变速器壳体上，并且可以与两个行星轮中的任一者啮合。在上述车桥系统的结构体系中，形成了一种独特的双重行星齿轮组，其具有同轴布置的两个太阳轮以及抗扭连接的成对的行星轮。车桥系统的扭矩从第一太阳轮输入行星齿轮组中，第一太阳轮带动第一行星轮连同第二行星轮一起转动，第二行星轮继而带动行星架并将扭矩传递到第二太阳轮。最终，可以选择行星架或第二太阳轮中的任一者作为行星齿轮组的输出端，进而获得不同的传动比。

在上述传动布局中，行星齿轮组的输入端与输出端的传动比由整个传动路径上的多个传动比共同决定：当从第二太阳轮输出扭矩时，由第一太阳轮与第一行星轮之间的传动比以及第二行星轮与第二太阳轮之间的传动比决定；当从行星架输出扭矩时，由第一太阳轮与第一行星轮之间的传动比以及第二行星轮与行星架之间的传动比决定。这能够提供远大于常规的行星齿轮组的传动比，并且其结构整体中心对称，不需要增加传动轴，从而大大节省径向的布局空间，同时成对的两个行星轮直接抗扭连接在一起，也可以使轴向布局相当紧凑。其中，优选地，第一行星轮与第二行星轮可以一体形成，以简化安装程序、减少部件数量并提高系统的集成度，但也可以根据实际需要采用花键连接、焊接等替代的抗扭连接方式。

根据本发明的一个优选实施例，该车桥系统还可以包括与第二太阳轮同旋转轴线地布置的双离合器，该双离合器包括外接合毂以及能够选择性地与外接合毂抗扭接合的第一内接合毂和第二内接合毂，其中，第一内接合毂与第二太阳轮抗扭连接，第二内接合毂与行星架抗扭连接。外接合毂与两个内接合毂共同构成了双离合器式同步机构，能够选择性地从行星架或第二太阳轮中的一者输出扭矩。这种双离合器例如可以采用常见的湿式离合器或其他离合器的形式。相较于常规的同步器，双离合器式同步机构与行星齿轮组同轴布置，并且结构简单，因此能够节省布局空间和成本。

根据本发明的另一优选实施例，该车桥系统还可以包括与外接合毂传动连接的差速器，用于将扭矩输出到车轮上并可以在两侧车轮上获得不同的转速。优选地，差速器可以与双离合器同旋转轴线地布置，从而减少传动轴，优化径向布局空间。在这种情况下，由于采用双离合器式同步机构，外接合毂可以优选地直接固定在差速器的壳体上，并且也可以进一步优选地与差速器的壳体一体形成。如此可以大大节省车桥系统的轴向布置空间。此外，差速器的一个半轴可以同旋转轴线地从第一太阳轮和第二太阳轮的空腔中穿过，而不接触第一太阳轮和第二太阳轮，从而将差速后的扭矩传递到一侧的车轮。

根据本发明的另一优选实施例，差速器也可以布置在平行于两个太阳轮的旋转轴线的另一轴线上，此时外接合毂可以通过齿轮组与差速器传动连接，从而通过该齿轮组获得附加的传动比。

根据本发明的另一优选实施例，行星齿轮组的齿圈可以与第二行星轮啮合，第一行星轮的直径大于第二行星轮的直径。此时，第一行星轮与齿圈不接合。由于从车辆发动机直接输出的转速一般较高，通常希望通过车桥系统的传动路径实现减速增扭的效果。为此，在第一太阳轮与第一行星轮组成的齿轮组中，作为输出端的第一行星轮的直径一般较大，而在第二行星轮与第二太阳轮组成的齿轮组中，作为输入端的第二行星轮的直径一般较小。因此，在同轴布置的一对行星轮中，第二行星轮径向外侧的空间相对较大，齿圈与第二行星轮接合有利于节省径向布局空间。

根据本发明的另一优选实施例，该车桥系统还可以包括电机，电机作为车桥系统的动力输入机构，其输出端与第一太阳轮同旋转轴线地抗扭连接。由于本发明的车桥系统为两挡变速系统，因此特别适合电动车辆。

附图说明

以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来代表功能相同的元件。其中：

图1是根据本发明的一个实施例的车桥系统的结构示意图；

图2a和图2b分别是图1中车桥系统在不同挡位下的扭矩传递路径示意图；和

图3是根据本发明的另一实施例的车桥系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的车桥系统的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。

根据本发明的实施例，提供了一种用于两挡变速车辆的车桥系统。这种车桥系统可以应用于各种机动车辆，并且尤其适用于电动车辆。

图1示出了根据本发明的一个实施例的车桥系统的结构示意图。如图所示，该车桥系统包括作为动力机构的电机、作为变速箱的行星齿轮组和双离合器以及差速器11。电机包括定子1、转子2和电机输出轴3，定子1例如固定在电机壳体(未示出)上，转子2及电机输出轴3同旋转轴线地布置在定子1的径向内侧，并且能够一体地相对于定子1转动。电机输出轴3的一端伸出电机壳体。

该车桥系统的行星齿轮组为双重行星齿轮组，其包括同旋转轴线布置的第一太阳轮14、第二太阳轮9、齿圈5和行星架7，并且还包括一对或多对成对布置的第一行星轮4和第二行星轮6。第一太阳轮14与电机输出轴3伸出电机壳体的一端同旋转轴线地抗扭连接，优选地，二者可以一体形成。一个或多个第一行星轮4沿周向分布在第一太阳轮14的径向外侧，并分别与第一太阳轮14啮合。每个第一行星轮4分别与一个相应的第二行星轮6同旋转轴线地抗扭连接，优选地，每对第一行星轮4和第二行星轮6可以一体形成。第二行星轮6在轴向上位于第一行星轮4背离电机的一侧。每对第一行星轮4和第二行星轮6共同可转动地支撑在行星架7上。环形的齿圈5在第二行星轮6的径向外侧固定在例如变速器壳体(未示出)上，并与每个第二行星轮6相啮合。第二太阳轮9位于第一太阳轮14背向电机的一侧，并且在各个第二行星轮6的径向内侧与这些第二行星轮6分别啮合。其中，为了获得减速增扭的较大传动比，在第一太阳轮14与第一行星轮4组成的齿轮组中，作为输出端的第一行星轮4的直径更大，而在第二行星轮6与第二太阳轮9组成的齿轮组中，作为输入端的第二行星轮6的直径更小。因此，在同轴布置的一对行星轮中，将第二行星轮6的直径设计得比第一行星轮4小，而齿圈5与第二行星轮6啮合，这有利于节省径向布局空间。

该车桥系统的双离合器包括与行星齿轮组同旋转轴线地布置(即与两个太阳轮并进而与电机输出轴3同旋转轴线地布置)的第一内接合毂12、第二内接合毂13以及外接合毂8。在驱动机构(未示出)的驱动下，两个内接合毂可以各自沿轴向运动，从而选择性地与外接合毂8抗扭接合或脱离接合。其中，第一内接合毂12与第二太阳轮9抗扭连接，第二内接合毂13与行星架7抗扭连接，而外接合毂8与差速器11的壳体抗扭连接。在这种情况下，差速器11也与电机及行星齿轮组同旋转轴线地布置。优选地，第一内接合毂12与第二太阳轮9、第二内接合毂13与行星架7以及外接合毂8与差速器11的壳体可以分别一体形成。

差速器11包括两个半轴10和15，从而能够通过两个半轴将扭矩分别以不同的转速传递到左右两侧的车轮上。其中，半轴15沿着车桥系统的轴线方向依次穿过行星齿轮组的第二太阳轮9和第一太阳轮14以及电机输出轴3中的空腔，而不与上述结构发生接触，从而能够以与其相同的旋转轴线将扭矩输出到该侧的车轮上。

图2a和图2b分别以箭头示出了上述车桥系统在两个不同挡位下的扭矩传递路径。如图2a所示，当第二内接合毂13与外接合毂8抗扭接合时，第一内接合毂12从外接合毂8脱离，电机输出的扭矩首先通过第一太阳轮14传递到第一行星轮4，再通过第二行星轮6传递到行星架7，并最终通过第二内接合毂13和外接合毂8输入差速器11。如图2b所示，当第一内接合毂12与外接合毂8抗扭接合时，第二内接合毂13从外接合毂8脱离，电机输出的扭矩首先通过第一太阳轮14传递到第一行星轮4，再通过第二行星轮6传递到第二太阳轮9，并最终通过第一内接合毂12和外接合毂8输入差速器11。这种设计在同一行星齿轮组内集成了两套行星轮和两个太阳轮，增加了传动的级数，在获得更大传动比的同时还大大缩短了系统的轴向长度。同时，该系统的电机、行星齿轮组和差速器同轴布置，减少了支撑轴的数量，并缩短了系统的径向尺寸。此外，由于采用了双离合器式同步机构，可以进一步简化系统的结构、降低成本，还可以避免换挡时的扭矩传输中断。

图3示出了根据本发明的另一实施例。该实施例与图1所示的实施例的差别仅在于差速器11的布置方式。如图3所示，差速器11布置在与电机、行星齿轮组及双离合器平行的另一轴线上，在外接合毂8背向行星齿轮组的一侧同旋转轴线地抗扭连接第一齿轮16，在差速器11的壳体上同旋转轴线地固定第二齿轮17。第一齿轮16与第二齿轮17相互啮合，从而将外接合毂8的输出扭矩传递到差速器11的壳体。第一齿轮16与第二齿轮17可以进一步提供附加的传动比，从而获得更灵活的传动比设计。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记表

1 定子

2 转子

3 电机输出轴

4 第一行星轮

5 齿圈

6 第二行星轮

7 行星架

8 外接合毂

9 第二太阳轮

10 半轴

11 差速器

12 第一内接合毂

13 第二内接合毂

14 第一太阳轮

15 半轴

16 第一齿轮

17 第二齿轮

Claims (10)

1.一种车桥系统，包括行星齿轮组，其特征在于，

所述行星齿轮组包括：

第一太阳轮(14)；

第一行星轮(4)，所述第一行星轮(4)与所述第一太阳轮(14)啮合；

第二行星轮(6)，所述第二行星轮(6)与所述第一行星轮(4)同旋转轴线地抗扭连接；

齿圈(5)，所述齿圈(5)是固定的并与所述第一太阳轮(14)同旋转轴线地布置，所述齿圈(5)与所述第一行星轮(4)和所述第二行星轮(6)中的一者啮合；

行星架(7)，所述行星架(7)安装在所述第二行星轮(6)上并与所述第一太阳轮(14)同旋转轴线地布置；和

第二太阳轮(9)，所述第二太阳轮(9)与所述第二行星轮(6)啮合并与所述第一太阳轮(14)同旋转轴线地布置；

其中，所述车桥系统的扭矩能够从所述第一太阳轮(14)输入所述行星齿轮组，并能够选择性地通过所述行星架(7)或所述第二太阳轮(9)输出。

2.根据权利要求1所述的车桥系统，其特征在于，所述车桥系统还包括与所述第二太阳轮(9)同旋转轴线地布置的双离合器，所述双离合器包括外接合毂(8)以及能够选择性地与所述外接合毂(8)抗扭接合的第一内接合毂(12)和第二内接合毂(13)，其中，所述第一内接合毂(12)与所述第二太阳轮(9)抗扭连接，所述第二内接合毂(13)与所述行星架(7)抗扭连接。

3.根据权利要求2所述的车桥系统，其特征在于，所述车桥系统还包括与所述外接合毂(8)传动连接的差速器(11)。

4.根据权利要求3所述的车桥系统，其特征在于，所述差速器(11)与所述双离合器同旋转轴线地布置。

5.根据权利要求4所述的车桥系统，其特征在于，所述外接合毂(8)固定在所述差速器(11)的壳体上。

6.根据权利要求4所述的车桥系统，其特征在于，所述差速器(11)的一个半轴(15)同旋转轴线地从所述第一太阳轮(14)和所述第二太阳轮(9)的空腔中穿过。

7.根据权利要求2所述的车桥系统，其特征在于，所述外接合毂(8)通过齿轮组与所述差速器(11)传动连接。

8.根据权利要求1所述的车桥系统，其特征在于，所述齿圈(5)与所述第二行星轮(6)啮合，所述第一行星轮(4)的直径大于所述第二行星轮(6)的直径。

9.根据权利要求1所述的车桥系统，其特征在于，所述第一行星轮(4)与所述第二行星轮(6)一体形成。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的车桥系统，其特征在于，所述车桥系统还包括电机(1)，所述电机(1)的输出端与所述第一太阳轮(14)同旋转轴线地抗扭连接。

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