CN112918236A - 一种集成式双电机两档电驱桥总成机构及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集成式双电机两档电驱桥总成机构及驱动方法，包括：桥壳总成、前后减速总成、制动器总成以及设置在桥壳总成上的两个驱动电机；桥壳总成包括：桥壳、轴头和制动法兰；轴头设置在桥壳的两端；轴头上安装有轮毂；前后减速总成和制动法兰连接在桥壳上；制动器总成安装在制动法兰上；制动器总成的安装位置靠近轮毂位置设置。通过匹配两套电机，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合；双电机共用两档换档，保证换档可靠性的同时可进一步提高电机输出扭矩和电机工作在高效率区间，提高动力性经济性。

Description

一种集成式双电机两档电驱桥总成机构及驱动方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种集成式双电机两档电驱桥总成机构及驱动方法。

背景技术

目前从新能源汽车电驱动系统技术发展趋势来看，行业向着动力系统集成化、一体化方向发展。

目前为了满足新能源汽车的使用需要，提升新能源汽车续航能力，因此提升新能源汽车的车动力性能和经济性能是当前亟待解决的问题。

而目前的新能源汽车单一电机驱动，动力较弱，无法满足不同负载下的驱动力。如果采用两个电机驱动，容易导致两个电机无法有效的将动力进行耦合，达不到提升动力的作用。而且如果仅仅是单一挡位来驱动新能源汽车导致驾驶体验大打折扣。

发明内容

本发明提供一种实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合；基于双电机共用两档换档，保证换档可靠性的，并提升动力作用的集成式双电机两档电驱桥总成机构；

具体包括：桥壳总成、前后减速总成、制动器总成以及设置在桥壳总成上的两个驱动电机；

桥壳总成包括：桥壳、轴头和制动法兰；

轴头设置在桥壳的两端；

轴头上安装有轮毂；

前后减速总成和制动法兰连接在桥壳上；

制动器总成安装在制动法兰上；

制动器总成的安装位置靠近轮毂位置设置。

进一步需要说明的是，前后减速总成包括：减速器壳体、一轴总成、二轴总成、行星减速机构、差速器机构和换档机构；

左、右半轴伸入到差速器机构的半轴齿轮内部；

左、右半轴和半轴齿轮通过花键连接；

半轴齿轮、十字轴安装在差速器壳内部；

行星齿轮、太阳轮安装在行星架内部；

差速器壳和行星架通过螺栓连接；

行星架和行星架端盖通过螺栓连接；

差速器机构和行星机构通过轴承安装在减速器壳体上；

内齿圈和齿圈支架通过花键连接，并用卡簧轴向定位；

齿圈支架和减速器壳体通过螺栓连接；

三轴总成上套设有三轴低档被动齿轮、啮合套和三轴高档被动齿轮；

三轴总成上设有凸台，啮合套卡合在凸台上；啮合套上安装有拨叉；三轴低档被动齿轮和三轴高档被动齿轮分别设置在啮合套的两侧。

进一步需要说明的是，减速器壳体上安装有前一轴和前二轴；前一轴上安装有前一轴主动圆柱齿轮；

前二轴套设有前二轴惰轮和前二轴主动圆柱齿轮；

前一轴主动圆柱齿轮与前二轴惰轮啮合连接；前二轴惰轮还与三轴高档被动齿轮啮合连接；

前二轴主动圆柱齿轮与三轴低档被动齿轮啮合连接。

进一步需要说明的是，前后减速总成还设有后主减壳，后主减壳与桥壳连接；

后主减壳上安装有后二轴和后一轴；

后一轴套设有后一轴主动圆柱齿轮；

后二轴套设有后二轴惰轮；

后一轴主动圆柱齿轮通过后二轴惰轮与三轴高档被动齿轮啮合连接；

后二轴的一端盖设有后主减壳盖。

进一步需要说明的是，拨叉连接有两档换档总成；

两档换档总成设有拨叉轴，拨叉与拨叉轴连接；

拨叉轴的一端连接有回位弹簧缸；

拨叉轴的另一端连接有气缸。

壳体上安装有车速传感器。

本发明还提供一种双电机电驱桥驱动方法，方法包括：

挂高档时，第一驱动电机将动力输出到前一轴；前一轴将动力依次通过前一轴主动圆柱齿轮、前二轴、前二轴惰轮传递到三轴高档被动齿轮上；

第二驱动电机将动力输出到后一轴；后一轴将动力依次通过后一轴主动圆柱齿轮、后二轴、后二轴惰轮传递到三轴高档被动齿轮上；

三轴高档被动齿轮通过啮合套将动力传递至三轴总成上；三轴总成继续传递至太阳轮，再由行星架将动力传递到差速器壳，差速器壳将动力分配到左半轴和右半轴上，最终传递到车轮上。

挂低档时，第一驱动电机将动力依次通过前一轴、前一轴主动圆柱齿轮、前二轴、前二轴主动圆柱齿轮传递到三轴低档被动齿轮上；

第二驱动电机将动力输出到后一轴；后一轴将动力依次通过后一轴主动圆柱齿轮、后二轴、后二轴惰轮、三轴高档被动齿轮、前二轴惰、前二轴、前二轴主动圆柱齿轮、传递到三轴低档被动齿轮上；

三轴低档被动齿轮通过啮合套将动力传递至三轴总成上；三轴总成继续传递至太阳轮，再由行星架将动力传递到差速器壳，差速器壳将动力分配到左半轴和右半轴上，最终传递到车轮上。

两档换档总成中，回位弹簧缸使啮合套保持在空档位置，操纵回位弹簧缸提供左右两侧的操纵力，使拨叉轴及拨叉向左或向右拨动啮合套，从而使三轴低档被动齿轮或三轴高档被动齿轮与三轴总成接合。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供的集成式双电机两档电驱桥总成机构将两个驱动电机动力传递至半轴及轮边。可以理解的是，前后减速总成具有减速器壳体、圆柱齿轮、行星减速机构、差速器机构和换档机构。差速器机构包括差速器和车速传感器齿圈；所述换档机构，可实现两档减速换档操作；通过匹配两套电机，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合；双电机共用两档换档，保证换档可靠性的同时可进一步提高电机输出扭矩和电机工作在高效率区间，提高动力性经济性。

本发明提供的集成式双电机两档电驱桥总成机构，集成式双电机两档电驱桥，匹配两套驱动电机系统共用一套动力传动系统，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合以及动力实时分配。

本发明通过采用前后双电机分布驱动，通过齿轮减速传动实现动力传递耦合，结构紧凑，电机运行效率高，降低动力总成重量，降低整车能耗水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为集成式双电机两档电驱桥总成机构示意图；

图2为集成式双电机两档电驱桥总成机构剖视图；

图3为前后减速总成结构示意图；

图4为两档换档总成结构示意图；

图5为两档换档总成实施例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明提供一种集成式双电机两档电驱桥总成机构，如图1至5所示，包括：桥壳总成、前后减速总成、制动器总成52以及设置在桥壳总成上的两个驱动电机；

桥壳总成包括：桥壳51、轴头53和制动法兰；轴头53设置在桥壳51的两端；轴头53上安装有轮毂；前后减速总成和制动法兰连接在桥壳上；制动器总成52安装在制动法兰上；制动器总成52的安装位置靠近轮毂位置设置。

也就是说，前后减速总成将两个驱动电机动力传递至半轴及轮边。可以理解的是，前后减速总成具有减速器壳体、圆柱齿轮、行星减速机构、差速器机构和换档机构。差速器机构包括差速器和车速传感器齿圈；所述换档机构，可实现两档减速换档操作；

本发明提供的集成式双电机两档电驱桥总成机构，集成式双电机两档电驱桥，匹配两套驱动电机系统共用一套动力传动系统，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合以及动力实时分配。

本发明提供的集成式双电机两档电驱桥总成机构中，在称某一元件或层在另一元件或层“上”，被“连接”或“耦合”至另一元件或层时，其可能直接在另一元件或层上，被直接连接或耦合至所述另一元件或层，也可能存在中间元件或层。相反，在称某一元件被“直接在”另一元件或层“上”，“直接连接”或“直接耦合”至另一元件或层时，则不存在中间元件或层。所有附图中类似的数字指示类似元件。如这里所用的，术语“和/或”包括相关所列项的一个或多个的任何和所有组合。

本发明提供的集成式双电机两档电驱桥总成机构中会使用便于描述的空间相对性术语，例如“在…下”、“下方”、“下部”、“以上”、“上方”等来描述如图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。应当理解，空间相对性术语意在包括图中所示取向之外的使用或工作中的器件不同取向。例如，如果将图中的器件翻转过来，被描述为在其他元件或特征“下”或“下方”的元件将会朝向其他元件或特征的“上方”。于是，示范性术语“下方”可以包括上方和下方两种取向。可以使器件采取其他取向(旋转90度或其他取向)，这里所用的空间相对术语作相应解释。

本发明提供的集成式双电机两档电驱桥总成机构中采用的术语仅做描述具体实施例的用途，并非意在限制本文件内的表述。如这里所用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还要理解的是，当用于本说明书时，术语“包括”指所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。

作为本发明的一种实施例，前后减速总成包括：减速器壳体、半轴总成、三轴总成、行星减速机构、差速器机构和换档机构；

半轴总成伸入到差速器机构的半轴齿轮6内部；半轴总成和半轴齿轮6通过花键连接；半轴齿轮6和十字轴9分别安装在差速器壳7内部；行星齿轮2和太阳轮3分别安装在行星架10上；差速器壳7和行星架10通过螺栓连接；行星架10和行星架端盖1通过螺栓连接；差速器机构和行星机构通过轴承安装在减速器壳体上；内齿圈11和齿圈支架24通过花键连接，并用卡簧轴向定位；齿圈支架24和减速器壳体通过螺栓连接；三轴总成21上套设有三轴低档被动齿轮、啮合套和三轴高档被动齿轮；三轴总成21上设有凸台，啮合套卡合在凸台上；啮合套上安装有拨叉；三轴低档被动齿轮和三轴高档被动齿轮分别设置在啮合套的两侧；三轴总成21上套设有三轴低档被动齿轮12、啮合套19和三轴高档被动齿轮20；三轴总成21上设有凸台，啮合套19卡合在凸台上；啮合套19上安装有拨叉23；三轴低档被动齿轮12和三轴高档被动齿轮20分别设置在啮合套19的两端。

其中，减速器壳体30上安装有前一轴29和前二轴25；前一轴29上安装有前一轴主动圆柱齿轮28；前二轴25套设有前二轴惰轮26和前二轴主动圆柱齿轮27；前一轴主动圆柱齿轮28与前二轴惰轮26啮合连接；前二轴惰轮26还与三轴高档被动齿轮20啮合连接；前二轴主动圆柱齿轮27与三轴低档被动齿轮12啮合连接。

其中，前后减速总成还设有后主减壳15，后主减壳15与桥壳4连接；后主减壳15上安装有后二轴13和后一轴14；后一轴14套设有后一轴主动圆柱齿轮16；后二轴13套设有后二轴惰轮17；后一轴主动圆柱齿轮16通过后二轴惰轮17与三轴高档被动齿轮20啮合连接；后二轴13的一端盖设有后主减壳盖18。

这样，本发明通过采用前后双电机分布驱动，通过齿轮减速传动实现动力传递耦合，结构紧凑，电机运行效率高，降低动力总成重量，降低整车能耗水平。

作为本发明的一种实施例，拨叉23连接有两档换档总成；两档换档总成设有拨叉轴34，拨叉23与拨叉轴34连接；拨叉轴34的一端连接有回位弹簧缸32；拨叉轴34的另一端连接有气缸33。减速器壳体30上安装有车速传感器31。

本发明中的双电机两档圆柱齿轮减速结构可以根据高低档的选择，其中可以根据需要将两个电机配置成一个为主一个为辅。将主、副驱动电机在不同的齿轮副实现扭矩耦合，输出动力至行星减速机构，实现降速增扭。

优选地，在差速器上有车速齿圈以及根据需要可以布置差速锁结构。具体的可以采用本领域常用结构方式。

对于本发明涉及的集成式双电机两档电驱桥总成机构中，电驱桥通过将电机与车桥集成为一体，大幅减轻了桥总成的重量，降低整车的能源消耗；提升整车空间。电动车桥的集成化设计不仅是结构的创新，其自成动力总成系统简化了整车底盘设计，节省了底盘空间，降低噪音。另外双电机有利于降低大功率大扭矩电机开发难度，减少电机种类，便于实现不同吨位车桥系列化拓展。

基于上述集成式双电机两档电驱桥总成机构，本发明还提供一种双电机电驱桥驱动方法，方法包括：

挂高档时，第一驱动电机将动力输出到前一轴29；前一轴29将动力依次通过前一轴主动圆柱齿轮28、前二轴25、前二轴惰轮26传递到三轴高档被动齿轮20上；

第二驱动电机将动力输出到后一轴14；后一轴14将动力依次通过后一轴主动圆柱齿轮16、后二轴13、后二轴惰轮17传递到三轴高档被动齿轮20上；

三轴高档被动齿轮20通过啮合套19将动力传递至三轴总成21上；三轴总成21继续传递至太阳轮3，再由行星架10将动力传递到差速器壳7，差速器壳7将动力分配到左半轴4和右半轴22上，最终传递到车轮上；

挂低档时，第一驱动电机将动力依次通过前一轴29、前一轴主动圆柱齿轮28、前二轴25、前二轴主动圆柱齿轮27传递到三轴低档被动齿轮12上；

第二驱动电机将动力输出到后一轴14；后一轴14将动力依次通过后一轴主动圆柱齿轮16、后二轴13、后二轴惰轮17、三轴高档被动齿轮20、前二轴惰26、前二轴25、前二轴主动圆柱齿轮27、传递到三轴低档被动齿轮12上；

三轴低档被动齿轮12通过啮合套19将动力传递至三轴总成21上；三轴总成21继续传递至太阳轮3，再由行星架10将动力传递到差速器壳7，差速器壳7将动力分配到左半轴4和右半轴22上，最终传递到车轮上。

两档换档总成中，回位弹簧缸32使啮合套19保持在空档位置，操纵回位弹簧缸32提供左右两侧的操纵力，使拨叉轴34及拨叉23向左或向右拨动啮合套19，从而使三轴低档被动齿轮12或三轴高档被动齿轮20与三轴总成21接合。

本发明中为采集其转速，在差速器壳上还装有齿圈，车速传感器固定在减速器壳体30上采集齿圈转速，用于为整车提供车速信号和为换档控制策略提供转速参考。

为满足行车和驻车制动，车桥桥壳还具有相应制动器、气室、制动器安装板以及所需的ABS传感器组件相关安装结构与接口；为满足承载及与车架连接，车桥桥壳还具有相关板簧、推力杆、稳定杆、轮毂等安装结构与接口。

本发明通过匹配两套电机，实现在不同车速、不同负载下的驱动力不同耦合；双电机共用两档换档，保证换档可靠性的同时可进一步提高电机输出扭矩和电机工作在高效率区间，提高动力性经济性。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等如果存在是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种集成式双电机两档电驱桥总成机构，其特征在于，包括：桥壳总成、前后减速总成、制动器总成(52)以及设置在桥壳总成上的两个驱动电机；

桥壳总成包括：桥壳(51)、轴头(53)和制动法兰；

轴头(53)设置在桥壳(51)的两端；

轴头(53)上安装有轮毂；

前后减速总成和制动法兰连接在桥壳上；

制动器总成(52)安装在制动法兰上；

制动器总成(52)的安装位置靠近轮毂位置设置。

2.根据权利要求1所述的集成式双电机两档电驱桥总成机构，其特征在于，

前后减速总成包括：减速器壳体、半轴总成、三轴总成、行星减速机构、差速器机构和换档机构；

半轴总成伸入到差速器机构的半轴齿轮(6)内部；

半轴总成和半轴齿轮(6)通过花键连接；

半轴齿轮(6)和十字轴(9)分别安装在差速器壳(7)内部；

行星齿轮(2)和太阳轮(3)分别安装在行星架(10)上；

差速器壳(7)和行星架(10)通过螺栓连接；

行星架(10)和行星架端盖(1)通过螺栓连接；

差速器机构和行星机构通过轴承安装在减速器壳体上；

差速器机构的内齿圈(11)和齿圈支架(24)通过花键连接，并用卡簧轴向定位；

齿圈支架(24)和减速器壳体通过螺栓连接；

三轴总成(21)上套设有三轴低档被动齿轮、啮合套和三轴高档被动齿轮；

三轴总成(21)上设有凸台，啮合套卡合在凸台上；啮合套上安装有拨叉；三轴低档被动齿轮和三轴高档被动齿轮分别设置在啮合套的两侧；

三轴总成(21)上套设有三轴低档被动齿轮(12)、啮合套(19)和三轴高档被动齿轮(20)；

三轴总成(21)上设有凸台，啮合套(19)卡合在凸台上；啮合套(19)上安装有拨叉(23)；三轴低档被动齿轮(12)和三轴高档被动齿轮(20)分别设置在啮合套(19)的两端。

3.根据权利要求2所述的集成式双电机两档电驱桥总成机构，其特征在于，

减速器壳体(30)上安装有前一轴(29)和前二轴(25)；前一轴(29)上安装有前一轴主动圆柱齿轮(28)；

前二轴(25)套设有前二轴惰轮(26)和前二轴主动圆柱齿轮(27)；

前一轴主动圆柱齿轮(28)与前二轴惰轮(26)啮合连接；前二轴惰轮(26)还与三轴高档被动齿轮(20)啮合连接；

前二轴主动圆柱齿轮(27)与三轴低档被动齿轮(12)啮合连接。

4.根据权利要求2所述的集成式双电机两档电驱桥总成机构，其特征在于，

前后减速总成还设有后主减壳(15)，后主减壳(15)与桥壳(4)连接；

后主减壳(15)上安装有后二轴(13)和后一轴(14)；

后一轴(14)套设有后一轴主动圆柱齿轮(16)；

后二轴(13)套设有后二轴惰轮(17)；

后一轴主动圆柱齿轮(16)通过后二轴惰轮(17)与三轴高档被动齿轮(20)啮合连接；

后二轴(13)的一端盖设有后主减壳盖(18)。

5.根据权利要求2所述的集成式双电机两档电驱桥总成机构，其特征在于，

拨叉(23)连接有两档换档总成；

两档换档总成设有拨叉轴(34)，拨叉(23)与拨叉轴(34)连接；

拨叉轴(34)的一端连接有回位弹簧缸(32)；

拨叉轴(34)的另一端连接有气缸(33)。

6.根据权利要求2所述的集成式双电机两档电驱桥总成机构，其特征在于，

减速器壳体(30)上安装有车速传感器(31)。

7.一种双电机电驱桥驱动方法，其特征在于，方法包括：

挂高档时，第一驱动电机将动力输出到前一轴；前一轴将动力依次通过前一轴主动圆柱齿轮、前二轴、前二轴惰轮传递到三轴高档被动齿轮上；

第二驱动电机将动力输出到后一轴；后一轴将动力依次通过后一轴主动圆柱齿轮、后二轴、后二轴惰轮传递到三轴高档被动齿轮上；

三轴高档被动齿轮通过啮合套将动力传递至三轴总成上；三轴总成继续传递至太阳轮，再由行星架将动力传递到差速器壳，差速器壳将动力分配到左半轴和右半轴上，最终传递到车轮上。

8.根据权利要求7所述的双电机电驱桥驱动方法，其特征在于，

挂低档时，第一驱动电机将动力依次通过前一轴、前一轴主动圆柱齿轮、前二轴、前二轴主动圆柱齿轮传递到三轴低档被动齿轮上；

第二驱动电机将动力输出到后一轴；后一轴将动力依次通过后一轴主动圆柱齿轮、后二轴、后二轴惰轮、三轴高档被动齿轮、前二轴惰、前二轴、前二轴主动圆柱齿轮、传递到三轴低档被动齿轮上；

三轴低档被动齿轮通过啮合套将动力传递至三轴总成上；三轴总成继续传递至太阳轮，再由行星架将动力传递到差速器壳，差速器壳将动力分配到左半轴和右半轴上，最终传递到车轮上。

9.根据权利要求7所述的双电机电驱桥驱动方法，其特征在于，

两档换档总成中，回位弹簧缸使啮合套保持在空档位置，操纵回位弹簧缸提供左右两侧的操纵力，使拨叉轴及拨叉向左或向右拨动啮合套，从而使三轴低档被动齿轮或三轴高档被动齿轮与三轴总成接合。

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