CN112918240B - 混合动力汽车的电驱动总成 - Google Patents

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Abstract

一种混合动力汽车的电驱动总成，包括驱动电机、减速器总成，减速器总成包括差速器组件，差速器壳体由左壳体和右壳体构成，差速器壳体内间隙配合一可旋转的行星架，行星架设置端面齿，左壳体内套置一齿轮环，齿轮环设有端面齿与行星架的端面齿对应，齿轮环设有轴向安装柱，轴向安装柱延伸出左壳体轴向定位一信号盘，信号盘与差速器壳体之间设置回位弹簧，减速器总成还包括一电磁驱动器，电磁驱动器包括一驱动器外壳、一导磁环、一推环、一螺线管、一端盖，驱动器外壳设有一导向圆筒，螺线管内部设有螺旋线圈，推环套在导向圆筒上，推环可沿导向圆筒轴向移动，导磁环与推环固定连接；电磁驱动器套在左壳体上；减速器内设置位置传感器。

Description

混合动力汽车的电驱动总成
技术领域
本发明涉及变速器技术领域，特别涉及一种混合动力汽车的电驱动总成。
背景技术
随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧，人们越来越关注于新能源汽车。其中混合动力汽车具有节油明显，无续航里程限制，可纯电行驶，动力性好等优点，加之技术日臻成熟，已经成为市场上的主流，但是，由于混合动力车辆前舱空间有限，将电机放置在前舱会导致车辆改动大，成本增加，开发周期长；并且将电机布置在发动机前舱，电机的输出功率必须经过传动机构才能到达后轮，进过传动机构导致功率损耗严重。常规的混合动力汽车，当只需进行内燃机驱动时，整车的传动结构会对不参与动力输出的电机反拖，导致电驱动总成发生搅油和摩擦等能量损失，从而浪费了一部分内燃机输出的功率，造成电机转速超速和车辆速度受限的问题。目前也有不把电机布置在发动机前舱的方案，而是把电机设置在车辆前舱外的后轮减速器附近，并且通过驱动装置和回位弹簧来控制电机动力的传递和断开，然而，驱动装置采用的是至少三个驱动装置同时对信号盘进行推动，由于制造精度因素，无法确保每次推信号盘时三个驱动装置的推头处在同一个平面，推动信号盘时容易发生推歪、卡住的现象，运行不稳定。另一方面，现在的位置传感器普遍采用霍尔式位置传感器，但在工作过程中，驱动装置通电后会产生磁场，其与霍尔传感器内部的永磁体磁场相互叠加，使得传感器周围磁场强度增强或减弱，进而会导致传感器输出信号发生偏移，无法精确显示信号盘的实际位置。
发明内容
本发明为了解决以上现有技术存在的问题，提供一种混合动力汽车的电驱动总成，可以实现驱动电机动力的传递和断开，运行稳定，本发明的技术方案如下：
一种混合动力汽车的电驱动总成，包括驱动电机、减速器总成，所述减速器总成包括通过轴承安装在减速器箱体内的差速器组件，所述差速器组件的差速器壳体由左壳体和右壳体合拢固定连接构成，所述差速器壳体上固联一外齿轮，用于接受驱动电机输出的扭矩，所述差速器壳体内间隙配合一可旋转的行星架，所述行星架内设有行星齿轮轴，所述行星齿轮轴上空套有行星齿轮，所述左壳体和右壳体内各支承一个与行星齿轮啮合的半轴齿轮，所述行星架的一轴端面设置端面齿，所述左壳体内套置一可轴向移动的齿轮环，所述齿轮环一端的轴端面设有端面齿与行星架的端面齿对应，所述齿轮环的另一端设有多个轴向安装柱，用于与左壳体上的安装孔配合形成周向定位，所述轴向安装柱延伸出左壳体共同轴向定位一信号盘，所述信号盘与差速器壳体之间设置回位弹簧，所述减速器总成还包括一电磁驱动器，所述电磁驱动器包括一驱动器外壳、一导磁环、一推环、一螺线管、一端盖，所述端盖为环形，所述驱动器外壳中心设有一导向圆筒，使驱动器外壳与端盖外周合拢形成环形内腔，用于放置螺线管、推环、导磁环，所述导向圆筒与端盖内孔之间留有给推环让位的间距，所述螺线管内部设有螺旋线圈，螺线管上设有接插件，螺旋线圈通过接插件与电子控制系统电连接，所述推环套在导向圆筒上，推环可沿导向圆筒轴向移动，所述导磁环套在推环上并与推环固定连接，所述推环不导磁，驱动器外壳、端盖导磁；所述电磁驱动器通过导向圆筒套在左壳体上，导向圆筒与左壳体可相对转动，所述端盖与信号盘相邻，所述推环的推出端与齿轮环的轴向安装柱之间设有一推力垫圈，所述驱动器外壳由减速器箱体轴向限位并周向限位；所述减速器内设置用于判断信号盘的轴向位置的电涡流式位置传感器，所述电涡流式位置传感器与电子控制系统电连接。
所述端盖的内孔为阶梯孔，该阶梯孔的大端朝电磁驱动器内部，该阶梯孔的轴肩用于给导磁环的运动限位。
所述导磁环朝向推出的一端设有外锥面。
所述导磁环推出端的端面上设有一圈环形凸台。
所述驱动器外壳的环形内腔设有轴向延伸的环形的限位凸台，用于给螺线管限位。
所述导向圆筒内壁涂有耐磨材料。
所述信号盘通过一卡圈轴向定位在齿轮环的轴向安装柱上。
采用上述技术方案：包括驱动电机、减速器总成，所述减速器总成包括通过轴承安装在减速器箱体内的差速器组件，所述差速器组件的差速器壳体由左壳体和右壳体合拢固定连接构成，所述差速器壳体上固联一外齿轮，用于接受驱动电机输出的扭矩，所述差速器壳体内间隙配合一可旋转的行星架，所述行星架内设有行星齿轮轴，所述行星齿轮轴上空套有行星齿轮，所述左壳体和右壳体内各支承一个与行星齿轮啮合的半轴齿轮，所述行星架的一轴端面设置端面齿，所述左壳体内套置一可轴向移动的齿轮环，所述齿轮环一端的轴端面设有端面齿与行星架的端面齿对应，所述齿轮环的另一端设有多个轴向安装柱，用于与左壳体上的安装孔配合形成周向定位，所述轴向安装柱延伸出左壳体共同轴向定位一信号盘，所述信号盘与差速器壳体之间设置回位弹簧，所述减速器总成还包括一电磁驱动器，所述电磁驱动器包括一驱动器外壳、一导磁环、一推环、一螺线管、一端盖，所述端盖为环形，所述驱动器外壳中心设有一导向圆筒，使驱动器外壳与端盖外周合拢形成环形内腔，用于放置螺线管、推环、导磁环，所述导向圆筒与端盖内孔之间留有给推环让位的间距，所述螺线管内部设有螺旋线圈，螺线管上设有接插件，螺旋线圈通过接插件与电子控制系统电连接，所述推环套在导向圆筒上，推环可沿导向圆筒轴向移动，所述导磁环套在推环上并与推环固定连接，所述推环不导磁，驱动器外壳、端盖导磁；所述电磁驱动器通过导向圆筒套在左壳体上，导向圆筒与左壳体可相对转动，所述端盖与信号盘相邻，所述推环的推出端与齿轮环的轴向安装柱之间设有一推力垫圈，所述驱动器外壳由减速器箱体轴向限位并周向限位；所述减速器内设置用于判断信号盘的轴向位置的电涡流式位置传感器，所述电涡流式位置传感器与电子控制系统电连接。这种混合动力汽车的电驱动总成，可以将驱动电机布置在车辆前舱外的后轮减速器附近，可以实现驱动电机动力的传递和断开，当只需进行内燃机驱动时，就分开齿轮环与行星架，使齿轮环与行星架的端面齿不再啮合，避免了整车的传动结构对不参与动力输出的电机产生反拖，提高了整车效率，节约了能源；并且，电磁驱动器采用一个推环进行推出动作，推动平稳，运行稳定，解决了现有技术中使用多个推头推动时容易出现推歪、卡住的问题。另一方面，本发明采用的是电涡流式位置传感器，其输出信号不受电磁驱动器所产生磁场的影响，即输出信号稳定准确，可直接反应信号盘的实际位置，电子控制系统可直接利用电涡流式位置传感器的信号进行实际位置的判断，不需要外加其它条件进行综合判断。
所述端盖的内孔为阶梯孔，该阶梯孔的大端朝电磁驱动器内部，该阶梯孔的轴肩用于给导磁环的运动限位。
所述导磁环朝向推出的一端设有外锥面。电磁驱动器断电后，导磁环、端盖和驱动器外壳无法完全消磁，会留有一定的剩磁，此时导磁环与端盖会相互吸引，若吸力大于回位弹簧的弹力，将导致推环无法回位，即无法退挡，退挡功能失效。为了减小由剩磁产生的吸力，因此在导磁环朝向推出的一端设置外锥面，以便减小导磁环推出端的端面与端盖的接触面积，达到减小吸力的目的。或者，也可以在导磁环推出端的端面上设置一圈环形凸台，以此减小导磁环推出端与端盖的接触面积，达到在退挡过程中减小吸力的目的。
所述驱动器外壳的环形内腔设有轴向延伸的环形的限位凸台，用于给螺线管限位。
所述导向圆筒内壁涂有耐磨材料，以减少左壳体与导向圆筒之间的摩擦，防止因产生热量过多而发生烧蚀现象。
所述信号盘通过一卡圈轴向定位在齿轮环的轴向安装柱上。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为差速器组件、电磁驱动器、位置传感器的装配示意图；
图3为图2的剖面图；
图4为图2的拆分结构示意图；
图5为推环未推出时电磁驱动器的结构示意图；
图6为电磁驱动器通电时的磁场分布示意图；
图7为导磁环朝向推出的一端设有外锥面的结构示意图；
图8为导磁环推出端的端面上设有一圈环形凸台的结构示意图；
图9为电磁驱动器的拆分结构示意图。
具体实施方式
本发明混合动力汽车的电驱动总成，以四驱混合动力汽车作为一个实施例：
参见图1-图9，一种混合动力汽车的电驱动总成，包括驱动电机1、减速器总成7，所述减速器总成7包括通过轴承安装在减速器箱体内的差速器组件4，所述差速器组件4的差速器壳体由左壳体4-2和右壳体4-11合拢固定连接构成，所述左壳体4-2的左端通过差速器左轴承4-1支承在减速器箱体上，所述右壳体4-11的右端通过差速器右轴承4-12支承在减速器箱体上。所述差速器壳体上固联一外齿轮4-10，用于接受驱动电机1输出的扭矩，所述差速器壳体内间隙配合一可旋转的行星架4-9，所述行星架4-9内设有一行星齿轮轴4-7，所述行星齿轮轴4-7上空套有行星齿轮4-13，本实施例中行星齿轮轴4-7上空套有两个行星齿轮4-13，所述左壳体4-2和右壳体4-11内各支承一个与行星齿轮4-13啮合的半轴齿轮4-6，所述行星架4-9的一轴端面设置端面齿，所述左壳体4-2内套置一可轴向移动的齿轮环4-5，所述齿轮环4-5一端的轴端面设有端面齿与行星架4-9的端面齿对应，所述齿轮环4-5的另一端设有多个轴向安装柱11，用于与左壳体4-2上的安装孔12配合形成周向定位，所述轴向安装柱11延伸出左壳体4-2共同轴向定位一信号盘4-3，所述信号盘4-3通过一卡圈13轴向定位在齿轮环4-5的轴向安装柱11上。所述轴向安装柱11的外柱面均设置用于安装信号盘4-3的安装轴肩，与卡圈13共同对信号盘4-3轴向限位。所述信号盘4-3与差速器壳体之间设置回位弹簧4-4，所述减速器总成7还包括一电磁驱动器6，所述电磁驱动器6包括一驱动器外壳6-4、一导磁环6-2、一推环6-1、一螺线管6-5、一端盖6-3，所述端盖6-3为环形，所述驱动器外壳6-4中心设有一导向圆筒6-6，使驱动器外壳6-4与端盖6-3外周合拢形成环形内腔，用于放置螺线管6-5、推环6-1、导磁环6-2，所述导向圆筒6-6与端盖6-3内孔之间留有给推环6-1让位的间距，所述螺线管6-5内部设有螺旋线圈6-5b，螺线管6-5上设有接插件6-5a，螺旋线圈6-5b通过接插件6-5a与电子控制系统电连接，所述推环6-1套在导向圆筒6-6上，推环6-1可沿导向圆筒6-6轴向移动，所述导磁环6-2套在推环6-1上并与推环6-1固定连接，本实施例中导磁环6-2通过焊接与推环6-1固定连接，推环6-1外周设有限位台阶，用于给导磁环6-2轴向限位，所述推环6-1不导磁，驱动器外壳6-4、端盖6-3导磁, 所述端盖6-3的内孔为阶梯孔，该阶梯孔的大端朝电磁驱动器6内部，该阶梯孔的轴肩用于给导磁环6-2的运动限位；所述驱动器外壳6-4的环形内腔设有轴向延伸的环形的限位凸台6-7，用于给螺线管6-5限位；电磁驱动器6断电后，导磁环6-2、端盖6-3和驱动器外壳6-4无法完全消磁，会留有一定的剩磁，此时导磁环6-2与端盖6-3会相互吸引，若吸力大于回位弹簧4-4的弹力，将导致推环6-1无法回位，即无法退挡，退挡功能失效。为了减小由剩磁产生的吸力，因此可以在导磁环6-2朝向推出的一端设置外锥面s，以便减小导磁环6-2推出端的端面与端盖6-3的接触面积，达到减小吸力的目的。或者，也可以在导磁环6-2推出端的端面上设置一圈环形凸台6-9，以此减小导磁环6-2推出端与端盖6-3的接触面积，达到在退挡过程中减小吸力的目的。所述电磁驱动器6通过导向圆筒6-6套在左壳体4-2上，导向圆筒6-6与左壳体4-2可相对转动，导向圆筒6-6内壁涂有耐磨材料，以减少左壳体4-2与导向圆筒6-6之间的摩擦，防止因产生热量过多而发生烧蚀现象。所述端盖6-3内孔上设有多个排油槽6-8，本实施例中设有四个排油槽6-8。所述端盖6-3与信号盘4-3相邻，所述推环6-1的推出端与齿轮环4-5的轴向安装柱11之间设有一推力垫圈4-8，所述驱动器外壳6-4由减速器箱体轴向限位并周向限位，驱动器外壳6-4上设有用于与减速器箱体配合形成周向限位的防转孔6-9，防止驱动器外壳6-4转动；所述减速器内设置用于判断信号盘4-3的轴向位置的电涡流式位置传感器5，所述电涡流式位置传感器5与电子控制系统电连接。电涡流式位置传感器的驱动信号为高频电信号，不受周围低频信号磁场和永磁体磁场的影响，因此其输出信号不受电磁驱动器6所产生磁场的影响，即输出信号稳定准确，可直接反应信号盘4-3的实际位置，电子控制系统可直接利用电涡流式位置传感器5的信号进行实际位置的判断，不需要外加其它条件进行综合判断。所述驱动电机1与差速器之间设置减速机构，所述减速机构包括中间轴组件3，所述中间轴组件3包括中间轴3-2、中间轴左轴承3-1和中间轴右轴承3-4，所述中间轴3-2上固联一中间轴齿轮3-3、二级主动齿轮3-5，所述中间轴3-2两端分别通过中间轴左轴承3-1和中间轴右轴承3-4支承在减速器箱体上，所述中间轴齿轮3-3与驱动电机1的输出齿轮1-4啮合，所述二级主动齿轮3-5与差速器壳体上的外齿轮4-10啮合。设置减速机构既能够减速增扭，又能够保证驱动电机在高效区间运转保证驱动电机效率。所述导磁环6-2为衔铁。所述回位弹簧4-4优选为对顶波形弹簧，也可以是蝶形弹簧、波形弹簧或螺旋弹簧，对顶波形弹簧安装空间很小，具有降低噪音，减小振动性能；蝶形弹簧具有行程短、负荷重，所需空间小，组合使用方便，维修换装容易，经济、安全性高，使用寿命长的特性；螺旋弹簧具有制造比较容易，结构比较紧凑，能量利率高的特性。所述回位弹簧4-4通过一弹簧座10安装在左壳体4-2上。所述电涡流式位置传感器5的位置与信号盘4-3相对。这种混合动力汽车的电驱动总成，可以将驱动电机布置在车辆前舱外的后轮减速器附近，可以实现驱动电机动力的传递和断开，当只需进行内燃机驱动时，就分开齿轮环4-5与行星架4-9，使齿轮环4-5与行星架4-9的端面齿不再啮合，避免了整车的传动结构对不参与动力输出的电机产生反拖，提高了整车效率，节约了能源；并且，电磁驱动器6采用一个推环6-1进行推出动作，推动平稳，运行稳定，解决了现有技术中使用多个推头推动时容易出现推歪、卡住的问题。另一方面，本发明采用的是电涡流式位置传感器，其输出信号不受电磁驱动器6所产生磁场的影响，即输出信号稳定准确，可直接反应信号盘4-3的实际位置，电子控制系统可直接利用电涡流式位置传感器5的信号进行实际位置的判断，不需要外加其它条件进行综合判断。
当需要驱动电机1参与车辆驱动时，车辆的电子控制系统对电磁驱动器6进行控制，使螺线管6-5中有直流电流流过，在导磁环6-2、端盖6-3和驱动器外壳6-4之间产生如图6所示的磁场，在磁场K作用下，端盖6-3与导磁环6-2推出端的端面产生吸力作用，吸力大于大于回位弹簧4-4的弹力，导致导磁环6-2朝向端盖6-3进行轴向移动，进而带动推环6-1移动，推环6-1再推动推力垫圈4-8，推力垫圈4-8推动齿轮环4-5轴向移动，使齿轮环4-5与行星架4-9的端面齿啮合，齿轮环4-5和行星架4-9之间实现扭矩传递，此时驱动电机1工作，可以将来自驱动电机1的动力传递到外齿轮4-10，进而将动力通过差速器壳体传递到齿轮环4-5，并通过端面齿结构带动行星架4-9，再传递到半轴齿轮4-6，从而传递到传动半轴和车轮，实现对车辆的驱动，即电驱动总成可以参与车辆的驱动和能量回收等工况。
当不需要驱动电机1参与动力输出或者能量回收时，驱动电机1无动力输出，电磁驱动器6断电，螺线管6-5中无电流流过，此时无磁场产生，信号盘4-3受到来自回位弹簧4-4的弹力作用向电磁驱动器6方向轴向移动，使齿轮环4-5和行星架4-9端面齿分离不再啮合，此时，行星架4-9和齿轮环4-5的运动互相不受影响，行星架4-9不会反拖齿轮环4-5，此时车辆前轮的动力系统可以单独对车辆进行驱动。

Claims (6)

1.一种混合动力汽车的电驱动总成，包括驱动电机（1）、减速器总成（7），所述减速器总成（7）包括通过轴承安装在减速器箱体内的差速器组件（4），所述差速器组件（4）的差速器壳体由左壳体（4-2）和右壳体（4-11）合拢固定连接构成，所述差速器壳体上固联一外齿轮（4-10），用于接受驱动电机（1）输出的扭矩，所述差速器壳体内间隙配合一可旋转的行星架（4-9），所述行星架（4-9）内设有行星齿轮轴（4-7），所述行星齿轮轴（4-7）上空套有行星齿轮（4-13），所述左壳体（4-2）和右壳体（4-11）内各支承一个与行星齿轮（4-13）啮合的半轴齿轮（4-6），所述行星架（4-9）的一轴端面设置端面齿，所述左壳体（4-2）内套置一可轴向移动的齿轮环（4-5），所述齿轮环（4-5）一端的轴端面设有端面齿与行星架（4-9）的端面齿对应，所述齿轮环（4-5）的另一端设有多个轴向安装柱（11），用于与左壳体（4-2）上的安装孔（12）配合形成周向定位，所述轴向安装柱（11）延伸出左壳体（4-2）共同轴向定位一信号盘（4-3），所述信号盘（4-3）与差速器壳体之间设置回位弹簧（4-4），其特征在于：所述减速器总成（7）还包括一电磁驱动器（6），所述电磁驱动器（6）包括一驱动器外壳（6-4）、一导磁环（6-2）、一推环（6-1）、一螺线管（6-5）、一端盖（6-3），所述端盖（6-3）为环形，所述驱动器外壳（6-4）中心设有一导向圆筒（6-6），使驱动器外壳（6-4）与端盖（6-3）外周合拢形成环形内腔，用于放置螺线管（6-5）、推环（6-1）、导磁环（6-2），所述导向圆筒（6-6）与端盖（6-3）内孔之间留有给推环（6-1）让位的间距，所述螺线管（6-5）内部设有螺旋线圈（6-5b），螺线管（6-5）上设有接插件（6-5a），螺旋线圈（6-5b）通过接插件（6-5a）与电子控制系统电连接，所述推环（6-1）套在导向圆筒（6-6）上，推环（6-1）可沿导向圆筒（6-6）轴向移动，所述导磁环（6-2）套在推环（6-1）上并与推环（6-1）固定连接，所述导磁环（6-2）推出端的端面上设有一圈环形凸台（6-9），所述推环（6-1）不导磁，驱动器外壳（6-4）、端盖（6-3）导磁；所述电磁驱动器（6）通过导向圆筒（6-6）套在左壳体（4-2）上，导向圆筒（6-6）与左壳体（4-2）可相对转动，所述端盖（6-3）与信号盘（4-3）相邻，所述推环（6-1）的推出端与齿轮环（4-5）的轴向安装柱（11）之间设有一推力垫圈（4-8），所述驱动器外壳（6-4）由减速器箱体轴向限位并周向限位；所述减速器内设置用于判断信号盘（4-3）的轴向位置的电涡流式位置传感器（5），所述电涡流式位置传感器（5）与电子控制系统电连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车的电驱动总成，其特征在于：所述端盖（6-3）的内孔为阶梯孔，该阶梯孔的大端朝电磁驱动器（6）内部，该阶梯孔的轴肩用于给导磁环（6-2）的运动限位。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车的电驱动总成，其特征在于：所述导磁环（6-2）朝向推出的一端设有外锥面（s）。
4.根据权利要求1所述的混合动力汽车的电驱动总成，其特征在于：所述驱动器外壳（6-4）的环形内腔设有轴向延伸的环形的限位凸台（6-7），用于给螺线管（6-5）限位。
5.根据权利要求1所述的混合动力汽车的电驱动总成，其特征在于：所述导向圆筒（6-6）内壁涂有耐磨材料。
6.根据权利要求1所述的混合动力汽车的电驱动总成，其特征在于：所述信号盘（4-3）通过一卡圈（13）轴向定位在齿轮环（4-5）的轴向安装柱（11）上。
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