CN112895808A - 一种同轴电驱系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆技术领域，公开一种同轴电驱系统及车辆。其中同轴电驱系统包括电机、减速装置、差速器和断开装置，其中电机包括同轴设置的第一半轴和第二半轴；减速装置设置于减速装置壳内，减速装置包括太阳轮、第一行星轮、第二行星轮以及齿圈，齿圈设置于减速装置壳上，第一行星轮和第二行星轮转动设置于差速器壳上；差速器至少部分位于第二行星轮与第一半轴之间；第一半轴远离第二半轴的一端设置有断开装置，断开装置能选择性连接或断开第一半轴与轮毂。本发明减速装置的行星轮轴转动设置于差速器壳上，并使差速器的部分位于第二行星轮与第一半轴之间，结构紧凑，集成度高，断开装置能实现车辆四驱或混动的切换，更加节能减排。

Description

一种同轴电驱系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种同轴电驱系统及车辆。

背景技术

现有电动汽车的电驱桥一般分为平行轴式和同轴式两种。其中同轴电驱桥，多采用平行轴轮系，即电机轴与轮毂轴同心。

目前，为实现电驱桥的减速和差速的功能，电驱桥上通常相应设置有减速装置和差速器，导致同轴电驱桥径向占据的空间进一步增大，进而导致整车布置更加困难；同时，部分电驱桥为减少轴向尺寸，而不设置断开装置，使电驱桥一直工作，导致车辆无法实现四驱或混动的切换，导致能源消耗较大，降低车辆的经济性。

所以，亟需一种同轴电驱系统，以解决上述问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种同轴电驱系统及车辆，结构紧凑，集成度高，更加节能减排。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种同轴电驱系统，包括：

电机，置于电机壳内，包括相对转动的转子和定子，所述转子设置于电机轴上，所述电机轴包括同轴设置的第一半轴和第二半轴；

减速装置，设置于减速装置壳内，所述减速装置包括设置于所述第一半轴上的太阳轮、与所述太阳轮啮合的第一行星轮、与所述第一行星轮同轴且固定设置的第二行星轮、以及与所述第二行星轮啮合的齿圈，所述齿圈设置于所述减速装置壳上，所述第一行星轮和所述第二行星轮转动设置于差速器壳上；

差速器，设置于所述差速器壳内，所述差速器设置于所述第一半轴与所述第二半轴之间，所述差速器至少部分位于所述第二行星轮与所述第一半轴之间；

断开装置，所述第一半轴远离所述第二半轴的一端设置有所述断开装置，所述断开装置能选择性连接或断开所述第一半轴与轮毂。

作为一种同轴电驱系统的优选方案，所述减速装置还包括行星轮轴，所述第一行星轮和所述第二行星轮均转动设置于所述行星轮轴上，所述行星轮轴设置于所述差速器壳上。

作为一种同轴电驱系统的优选方案，所述第一行星轮和/或所述第二行星轮与所述行星轮轴之间设置有滚针轴承。

作为一种同轴电驱系统的优选方案，置于所述第二行星轮与所述第一半轴之间的所述差速器与所述第一半轴之间设置有第一轴承。

作为一种同轴电驱系统的优选方案，所述第一半轴与所述电机壳之间设置有第二轴承，所述太阳轮设置于所述第一轴承和所述第二轴承之间。

作为一种同轴电驱系统的优选方案，所述第二半轴远离所述第一半轴的一端也设置有所述断开装置。

作为一种同轴电驱系统的优选方案，所述断开装置包括：

联轴器，与所述轮毂连接；

齿套，与所述联轴器滑动连接，所述齿套与驱动件连接，所述齿套能被所述驱动件驱动沿所述电机轴的轴向运动；

齿毂，与所述联轴器抵接，所述齿套能驱动所述齿毂与所述电机轴选择性连接。

作为一种同轴电驱系统的优选方案，所述齿毂与弹性件连接，所述弹性件能向所述齿毂施加朝向所述联轴器方向的弹性力。

作为一种同轴电驱系统的优选方案，还包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖、所述电机壳、所述减速装置壳、所述差速器壳和所述第二端盖依次连接。

一种车辆，包括以上任一方案所述的同轴电驱系统。

本发明的有益效果为：

本发明通过设置减速装置和差速器，实现对电机的减速和两车轮之间的差速功能；通过将减速装置的第一行星轮和第二行星轮转动设置于差速器壳上，并使差速器的部分位于第二行星轮与第一半轴之间，减小了同轴电驱系统的轴线尺寸，便于整车的布置；同时，通过设置断开装置实现电机轴与轮毂之间的选择性连接或断开，当电机轴与轮毂连接时，电机能用于驱动轮毂，当电机轴与轮毂断开时，电机不用于驱动轮毂，与电机轴对应的轮毂则作为从动轮，实现车辆四驱或混动的切换；另外，太阳轮、第一行星轮、第二行星轮和齿圈的设置能实现二级减速，减速效果更好，结构更加紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式提供的同轴电驱系统的示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的断开装置(隐藏齿套的套本体)处于断开位的示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的断开装置(隐藏齿套的套本体)处于连接位的示意图；

图4是本发明具体实施方式提供的断开装置的第一半轴的示意图；

图5是本发明具体实施方式提供的断开装置的齿毂的示意图；

图6是本发明具体实施方式提供的断开装置的联轴器的示意图；

图7是本发明具体实施方式提供的断开装置的齿套的示意图。

图中：

11、电机壳；111、前壳；112、后壳；12、减速装置壳；13、差速器壳；14、第一端盖；15、第二端盖；

21、转子；22、定子；23、电机轴；231、第一半轴；2311、第二啮合齿；232、第二半轴；

31、太阳轮；32、第一行星轮；33、第二行星轮；34、齿圈；35、行星轮轴；36、滚针轴承；37、轴销；

4、差速器；41、第一轴承；42、第二轴承；

5、断开装置；

51、联轴器；511、限位槽；5111、深槽；5112、浅槽；512、导向凹槽；513、第二导向面；

52、齿套；521、套本体；522、导向齿；5221、第一斜面；5222、第一抵接面；523、环槽；

53、齿毂；531、第一啮合齿；532、限位凸起；5321、高凸起；5322、低凸起；533、顶柱；5331、第二斜面；5332、第二抵接面；534、第一导向面；

54、驱动件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施方式提供一种用于车辆的同轴电驱系统，该装置包括电机、减速装置、差速器4和断开装置5，其中电机置于电机壳11内，包括相对转动的转子21和定子22，转子21设置于电机轴23上，电机轴23包括同轴设置的第一半轴231和第二半轴232；减速装置设置于减速装置壳12内，减速装置包括设置于第一半轴231上的太阳轮31、与太阳轮31啮合的第一行星轮32、与第一行星轮32同轴且固定设置的第二行星轮33、以及与第二行星轮33啮合的齿圈34，齿圈34设置于减速装置壳12上，第一行星轮32和第二行星轮33转动设置于差速器壳13上；差速器4设置于差速器壳13内，差速器4设置于第一半轴231与第二半轴232之间，差速器4至少部分位于第二行星轮33与第一半轴231之间；第一半轴231远离第二半轴232的一端设置有断开装置5，断开装置5能选择性连接或断开第一半轴231与轮毂。

通过设置减速装置和差速器4，实现对电机的减速和两车轮之间的差速功能；通过将减速装置的第一行星轮32和第二行星轮33动设置于差速器壳13上，并使差速器4的部分位于第二行星轮33与第一半轴231之间，减小了同轴电驱系统的轴线尺寸，便于整车的布置；同时，通过设置断开装置5实现电机轴23与轮毂之间的选择性连接或断开，当电机轴23与轮毂连接时，电机能用于驱动轮毂，当电机轴23与轮毂断开时，电机不用于驱动轮毂，与电机轴23对应的轮毂则作为从动轮，实现车辆四驱或混动的切换；另外，太阳轮31、第一行星轮32、第二行星轮33和齿圈34的设置能实现二级减速，减速效果更好，结构更加紧凑。

具体地，为实现第一行星轮32和第二行星轮33的固定连接，可以将第一行星轮32与第二行星轮33焊接或将第一行星轮32和第二行星轮33一体成型。另外，为保证减速装置运行的稳定性，第一行星轮32和第二行星轮33均设置有至少两个，第一行星轮32和第二行星轮33一一对应设置。

进一步地，减速装置还包括行星轮轴35，固定连接的第一行星轮32和第二行星轮33均转动设置于行星轮轴35上，行星轮轴35设置于差速器壳13上，可选地，行星轮轴35通过轴销37与差速器壳13连接。动力经由电机轴23经由太阳轮31和第一行星轮32实现一级减速，然后再经由第二行星轮33和齿圈34实现二级减速。

为保证第一行星轮32和/或第二行星轮33与行星轮轴35之间的转动更加平稳，第一行星轮32和/或第二行星轮33与行星轮轴35之间设置有滚针轴承36，滚针轴承36的设置还有利于减小减速装置的径向尺寸；为适应第一行星轮32和第二行星轮33的宽度，还可以设置双排或三排轴承。可选地，太阳轮31通过花键安装于第一半轴231，并通过卡环固定；齿圈34通过花键固定于减速装置壳12，并通过卡环固定，花键的设置能传递更大的扭矩。

具体地，为减小同轴电驱系统的轴向齿轮，差速器4至少部分位于第二行星轮33与第一半轴231之间，为实现该部分的差速器4的支撑，置于第二行星轮33与第一半轴231之间的差速器4与第一半轴231之间设置有第一轴承41。

进一步地，第一半轴231与电机壳11之间设置有第二轴承42，以实现第一半轴231与电机壳11之间的支撑；为使得太阳轮31在第一半轴231上的支撑和转动更加可靠，太阳轮31设置于第一轴承41和第二轴承42之间。

本实施例还中，第二半轴232远离第一半轴231的一端也设置有断开装置5，并与第一半轴231远离第二半轴232一端的断开装置5能同时处于连接位或断开位，有效地避免了仅在第一半轴231端设置断开装置5时，断开后第二半轴232反向拖动差速器4，导致拖拽扭矩大的问题，有利于降低燃油消耗，减小排放量。

断开装置5包括联轴器51、齿套52和齿毂53，联轴器51与轮毂连接，齿套52与联轴器51滑动连接，齿套52与驱动件54连接，齿套52能被驱动件54驱动沿电机轴23的轴向运动；齿毂53与联轴器51抵接，齿套52能驱动齿毂53与电机轴23选择性连接。

通过在电机轴23和轮毂之间设置联轴器51、齿套52和齿毂53，并通过驱动件54驱动齿套52，使齿套52沿电机轴23的轴向运动，进而驱动齿毂53与电机轴23选择性连接，当齿毂53与电机轴23连接时，电机的转子21的驱动力能依次带动电机轴23、齿毂53、齿套52、联轴器51和轮毂转动，实现车辆的四驱及油电混和驱动，当齿毂53与电机轴23断开连接时，车辆为两驱，该断开装置5结构简单，空间占用率低，断开时具有较小的拖拽扭矩，能降低燃油消耗，减小排放量。

如图2-图7所示，以第一半轴231为例，为实现齿毂53和电机轴23的连接，齿毂53靠近第一半轴231的一端设置有第一啮合齿531，第一半轴231靠近齿毂53的一端设置有与第一啮合齿531啮合的第二啮合齿2311；当驱动件54驱动齿套52沿电机轴23的轴向移动时，第一啮合齿531能与第二啮合齿2311啮合，此时断开装置5处于连接位，电机的转子21能带动电机轴23、齿毂53、齿套52、联轴器51和轮毂转动；当驱动件54驱动齿套52沿电机轴23的轴向移动至第一啮合齿531与第二啮合齿2311脱离啮合时，断开装置5处于断开位，此时齿毂53、齿套52、联轴器51和轮毂通过发动机提供的动力转动。

具体地，联轴器51靠近齿毂53的一端设置有限位槽511，限位槽511包括依次交替设置的深槽5111和浅槽5112；齿毂53靠近联轴器51的一端设置有限位凸起532，限位凸起532包括依次交替设置的高凸起5321和低凸起5322；当驱动齿套52时，高凸起5321能依次与深槽5111和浅槽5112配合；当高凸起5321与深槽5111配合时，第一啮合齿531与第二啮合齿2311啮合，高凸起5321、浅槽5112、第一啮合齿531和第二啮合齿2311共同传递电机转子21的动力；当高凸起5321与浅槽5112配合时，第一啮合齿531与第二啮合齿2311脱离啮合，由于高凸起5321与浅槽5112配合，所以仅齿毂53跟随齿套52和联轴器51一起随轮毂转动。

进一步地，联轴器51的外周壁设置有导向凹槽512，齿套52的套本体521的内壁上设置有能在导向凹槽512内滑动的导向齿522。当驱动件54驱动齿套52移动时，导向齿522在导向凹槽512内滑动，以为齿套52的运动提供方向，使齿套52仅沿电机轴23的轴向移动。

本实施例中，导向齿522靠近齿毂53的一端设置有第一斜面5221，齿毂53的外周壁上设置有顶柱533，顶柱533靠近齿套52的一端设置有与第一斜面5221配合的第二斜面5331。第一斜面5221和第二斜面5331的设置用于实现高凸起5321与深槽5111和浅槽5112之间的一次配合。相应地，导向齿522上沿电机轴23的轴向与第一斜面5221对应的一面为第一抵接面5222，顶柱533上沿电机轴23的轴向与第二斜面5331对应的一面为第二抵接面5332。

优选地，齿毂53与弹性件连接，弹性件能向齿毂53施加朝向联轴器51方向的弹性力，使得齿毂53在没有齿套52的驱动时能时刻与联轴器51抵接。

断开装置5由断开位变化为连接位的过程如下：齿套52被驱动件54驱动沿电机轴23的轴向靠近电机轴23移动，第一斜面5221首先与第二斜面5331抵接配合，由于此时高凸起5321与深槽5111配合，所以在齿套52驱动齿毂53移动的初期，齿毂53仅沿电机轴23的周向方向移动，使第一啮合齿531与第二啮合齿2311啮合；由于齿套52在沿电机轴23轴向驱动齿毂53过程中，第一斜面5221不仅对第二斜面5331施加沿电机轴23轴向的力，还会对第二斜面5331施加沿齿毂53外周壁切线方向的力，所以当高凸起5321与深槽5111脱离配合时，齿毂53会旋转一定角度，直至第一抵接面5222与第二抵接面5332抵接，此时高凸起5321正对浅槽5112；随后驱动件54驱动齿套52沿电机轴23的轴向方向远离电机轴23，由于齿毂53连接有弹性件，且弹性件能向齿毂53施加沿电机轴23的轴向朝向联轴器51的力，所以齿毂53也同样会跟随齿套52沿电机轴23的轴向方向远离电机轴23，直至高凸起5321与浅槽5112抵接，实现断开装置5由断开位向连接位的变化。

值得说明的是，上述齿毂53转动的角度与齿毂53的外周壁设置的顶柱533以及齿套52的套本体521的内壁设置的导向齿522的数量有关，在此不做具体限定。另外断开装置5处于连接位时，第一啮合齿531虽然与第二啮合齿2311啮合连接，但第一啮合齿531的齿根和第二啮合齿2311的齿根之间存在间隙，以便于断开装置5由连接位到断开位变化时，高凸起5321与浅槽5112能脱离连接。

断开装置5由连接位变化为断开位的过程如下：齿套52被驱动件54驱动沿电机轴23的轴向靠近电机轴23移动，第一斜面5221与第二斜面5331抵接配合，由于此时高凸起5321与浅槽5112配合，所以在齿套52驱动齿毂53移动的初期，齿毂53仅沿电机轴23的周向方向移动，抵消第一啮合齿531的齿根与第二啮合齿2311的齿根之间的间隙；由于齿套52在沿电机轴23轴向驱动齿毂53过程中，第一斜面5221不仅对第二斜面5331施加沿电机轴23轴向的力，还会对第二斜面5331施加沿齿毂53外周壁切线方向的力，所以当高凸起5321与浅槽5112脱离配合时，齿毂53会旋转一定角度，直至第一抵接面5222与第二抵接面5332抵接，此时高凸起5321正对深槽5111；随后驱动件54驱动齿套52沿电机轴23的轴向方向远离电机轴23，由于齿毂53连接有弹性件，且弹性件能向齿毂53施加沿电机轴23的轴向朝向联轴器51的力，所以齿毂53同样会跟随齿套52沿电机轴23的轴向方向远离电机轴23，第一啮合齿531与第二啮合齿2311脱离抵接，同时高凸起5321与深槽5111抵接，实现断开装置5由连接位向断开位的变化。

可选地，高凸起5321的一侧边设置有第一导向面534，浅槽5112的一侧边设置有与第一导向面534配合的第二导向面513，为高凸起5321和浅槽5112之间的啮合连接提供导向作用，使高凸起5321和浅槽5112之间的啮合连接更加准确。

本实施例中，联轴器51的内部设置有花键，轮毂与花键连接，花键的设置能传递较大的动力，不易失效，有利于提高断开装置5的使用寿命。

进一步地，齿套52的套本体521的外壁上设置有环槽523，驱动件54与环槽523连接。其中驱动件54可以为拨叉或气缸等，只要能实现驱动齿套52沿电机轴23的轴向移动即可，在此不做具体限定。

具体地，同轴电驱系统还包括第一端盖14和第二端盖15，第一端盖14、电机壳11、减速装置壳12、差速器壳13和第二端盖15依次连接，以罩设断开装置5、电机、减速装置和差速器4。可选地，第一端盖14、电机壳11、减速装置壳12、差速器壳13和第二端盖15均可拆卸连接，便于安装及检修。

进一步地，电机壳11包括前壳111和后壳112，前壳111与第一端盖14连接，后壳112与减速装置壳12连接，驱动件54滑动设置于第一端盖14内。

本实施方式还公开一种车辆，包括如上所述的同轴电驱系统，结构紧凑，轴向尺寸小，设置有断开装置5，更加节能减排。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种同轴电驱系统，其特征在于，包括：

电机，置于电机壳(11)内，包括相对转动的转子(21)和定子(22)，所述转子(21)设置于电机轴(23)上，所述电机轴(23)包括同轴设置的第一半轴(231)和第二半轴(232)；

减速装置，设置于减速装置壳(12)内，所述减速装置包括设置于所述第一半轴(231)上的太阳轮(31)、与所述太阳轮(31)啮合的第一行星轮(32)、与所述第一行星轮(32)同轴且固定设置的第二行星轮(33)、以及与所述第二行星轮(33)啮合的齿圈(34)，所述齿圈(34)设置于所述减速装置壳(12)上，所述第一行星轮(32)和所述第二行星轮(33)转动设置于差速器壳(13)上；

差速器(4)，设置于所述差速器壳(13)内，所述差速器(4)设置于所述第一半轴(231)与所述第二半轴(232)之间，所述差速器(4)至少部分位于所述第二行星轮(33)与所述第一半轴(231)之间；

断开装置(5)，所述第一半轴(231)远离所述第二半轴(232)的一端设置有所述断开装置(5)，所述断开装置(5)能选择性连接或断开所述第一半轴(231)与轮毂。

2.根据权利要求1所述的同轴电驱系统，其特征在于，所述减速装置还包括行星轮轴(35)，所述第一行星轮(32)和所述第二行星轮(33)均转动设置于所述行星轮轴(35)上，所述行星轮轴(35)设置于所述差速器壳(13)上。

3.根据权利要求2所述的同轴电驱系统，其特征在于，所述第一行星轮(32)和/或所述第二行星轮(33)与所述行星轮轴(35)之间设置有滚针轴承(36)。

4.根据权利要求1所述的同轴电驱系统，其特征在于，置于所述第二行星轮(33)与所述第一半轴(231)之间的所述差速器(4)与所述第一半轴(231)之间设置有第一轴承(41)。

5.根据权利要求4所述的同轴电驱系统，其特征在于，所述第一半轴(231)与所述电机壳(11)之间设置有第二轴承(42)，所述太阳轮(31)设置于所述第一轴承(41)和所述第二轴承(42)之间。

6.根据权利要求1所述的同轴电驱系统，其特征在于，所述第二半轴(232)远离所述第一半轴(231)的一端也设置有所述断开装置(5)。

7.根据权利要求1所述的同轴电驱系统，其特征在于，所述断开装置(5)包括：

联轴器(51)，与所述轮毂连接；

齿套(52)，与所述联轴器(51)滑动连接，所述齿套(52)与驱动件(54)连接，所述齿套(52)能被所述驱动件(54)驱动沿所述电机轴(23)的轴向运动；

齿毂(53)，与所述联轴器(51)抵接，所述齿套(52)能驱动所述齿毂(53)与所述电机轴(23)选择性连接。

8.根据权利要求7所述的同轴电驱系统，其特征在于，所述齿毂(53)与弹性件连接，所述弹性件能向所述齿毂(53)施加朝向所述联轴器(51)方向的弹性力。

9.根据权利要求1-8任一项所述的同轴电驱系统，其特征在于，还包括第一端盖(14)和第二端盖(15)，所述第一端盖(14)、所述电机壳(11)、所述减速装置壳(12)、所述差速器壳(13)和所述第二端盖(15)依次连接。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的同轴电驱系统。

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