CN113280053A - 具有自分度离合器的电驱动桥系统和操作该离合器的方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于车辆的电驱动桥中的离合器组件的方法和系统。在一个示例中，提供了一种齿轮系中的离合器组件，其包括锁定离合器。该锁定离合器包括：齿轮，该齿轮包括多个齿，多个齿具有至少一个带有倾斜端部的齿；分度轴，该分度轴旋转地联接至输出轴；换挡套环，该换挡套环安装在分度轴上，该换挡套环构造成在分度轴上过渡到啮合和脱离构造，并且在一个面上包括多个齿，其中换挡套环中的多个齿中的至少一个齿包括倾斜端部；以及分度机构，该分度机构联接至换挡套环和分度轴，并且构造成在换挡套环啮合期间适应分度轴和换挡套环之间的分度。

Description

具有自分度离合器的电驱动桥系统和操作该离合器的方法

技术领域

本发明涉及车辆中的电驱动桥系统，并且更具体地，涉及电驱动桥系统中的自分度(self-indexing)离合器以及用于操作该自分度离合器的方法。

背景技术

电动车桥已被纳入电动汽车以及混合动力汽车，以提供或者增强车辆推进力。电动车桥已经包括带离合器的变速箱，允许变速箱中的传动比基于各种运行条件调节。齿式离合器已经布置在变速箱、电动驱动桥，以及内燃发动机变速器中。同步机构，通常称为同步啮合装置，其用在自动变速器中，以有利于平滑齿式离合器接合，并且避免在离合器接合期间当离合器齿处于阻塞位置时出现噪音、振动和不平顺性(NVH)。某些电动车桥变速箱还采用齿式离合器，以接合和脱离诸如行星齿轮的变速箱部件。

然而，发明人已经认识到先前的电驱动桥和离合器有几个缺点。例如，先前的电驱动桥没有达到理想的挡位选择能力。此外，对齿式离合器而言，当与其它变速箱离合器配对时，由于其它离合器对齿式离合器的约束，可能没有能力平滑地接合。因此，在某些情况下，齿式离合器中可能出现换挡受阻情况，导致增加的变速箱的NVH和换挡延迟。由于NVH水平升高和换挡延迟，可能会降低客户满意度。

发明内容

为了克服上述缺点中的至少一些，提供了一种离合器组件。在一个示例中，该离合器组件包括锁定离合器，其齿轮包括多个齿，多个齿具有至少一个带有倾斜端部的齿。锁定离合器还包括旋转地联接至输出轴的分度轴和安装在分度轴上的换挡套环。锁定离合器还构造成在分度轴上过渡到啮合构造和分离构造，并且在一个面上包括多个齿。换挡套环中的多个齿中的至少一个齿包括倾斜端部。锁定离合器还包括联接至换挡套环和分度轴的分度机构。分度机构允许在换挡套环接合期间在分度轴和换挡套环之间的分度。以这种方式，离合器齿的轮廓和分度机构协同工作，以降低离合器中出现阻塞情况的可能性。因此，使离合器组件发出的噪音、振动和不平顺性(NVH)，以及离合器换挡延迟和故障的可能性降低。

在另一个示例中，分度机构可以构造成在齿轮系运行期间阻止由惯性载荷引起的分度轴和换挡套环之间的分度。以这种方式，分度机构允许在离合器接合期间的换挡套环分度，但是可防止在其它齿轮系运行模式期间的不希望的分度，进一步降低齿轮系中的NVH。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1是包括电驱动桥系统的车辆的示意图。

图2示出了带有具有多个可选择的齿轮组的齿轮系的电驱动桥系统的示例的立体图。

图3示出了图2中描绘的电驱动桥系统的俯视图。

图4示出了图2中描绘的电驱动桥系统的侧视图。

图5示出了图2中描绘的电驱动桥系统中的电动马达-发电机和输入轴的截面图。

图6示出了图2中描绘的电驱动桥系统的齿轮系中的中间轴的截面图。

图7示出了图2中描绘的电驱动桥系统的齿轮系中的输出轴、行星齿轮组件和差速器的截面图。

图8示出了图2中描绘的电驱动桥系统的齿轮系中的输出轴、行星齿轮组件和差速器的详细的视图。

图9示出了图2中描绘的电驱动桥系统的齿轮系中的离合器组件的详细的视图。

图10至12示出了锁定离合器的示例中的接合顺序。

图13示出了锁定离合器中的分度轴和换挡套环的一个面的侧视图。

图14示出了图10中描绘的分度轴的俯视图。

图15至16示出了分度轴中的分度机构和换挡套环的示例的不同截面图。

图17示出了锁定离合器中的分度轴和换挡套环的另一示例。

图18示出了图17中描绘的锁定离合器中的分度机构的示例。

图19示出了用于操作电驱动桥系统中的离合器组件的方法。

图20至22示出了用于图2中示出的电驱动桥系统的不同运行模态的动力路径。

图23示出了单向离合器的示例。

图2至18和图20至23大致按比例绘制。然而，在其它实施例中，可以使用部件的其它相对尺寸。

具体实施方式

本文描述了一种在电驱动桥的齿轮系中的、具有自分度功能的锁定离合器，该锁定离合器允许离合器齿在啮合期间平滑地落在配合位置。为实现平滑的齿啮合，锁紧离合器包括带有倾斜端部的齿和分度机构，分度机构允许离合器中的换挡套环与分度轴之间的旋转“顺应性”。因此，当齿相对于彼此处在阻塞位置时，在换挡套环齿被推向齿轮齿的时候，换挡套环被允许分度(index)，并且换挡套环齿滑动到与齿轮齿啮合的位置。因此，离合器噪音、振动和不平顺性(NVH)可以降低，并且离合器换挡延迟和某些情况下出现故障的可能性降低。此外，在一个示例中，分度机构可以构造成在齿轮系操作期间基本阻止由惯性载荷引起的换挡套环和分度轴之间的分度。以这种方式，在离合器接合之外的齿轮系操作模式期间，可以避免离合器中的分度，进一步降低从锁定离合器发出的NVH。

图1示意性地示出了具有设计成带有多个传动比的电驱动桥系统的车辆。图2至4示出了电驱动桥系统的示例的不同视图。图5示出了包括在图4中所示的电驱动桥系统中的电动马达-发电机的截面图。图6示出了包括在图4中所示的电驱动桥系统中的齿轮系中的输入轴和中间轴的截面图。图7示出了图4中所示的电驱动桥系统中的齿轮系中的中间轴和输出轴的截面图。图8示出了包括在图4中所示的电驱动桥系统中的齿轮系中的输出轴的截面图。图9示出了在图4中所示的电驱动桥系统中的离合器组件的详细视图。图10至12示出了锁定离合器的交接部中的接合顺序。图13至14示出了锁定离合器中的分度轴和换挡套环的一个面的侧视图。图15至16示出了分度轴中的分度机构和换挡套环的示例的不同截面图。图17示出了锁定离合器中的分度轴和换挡套环的另一示例。图18示出了包括在图17中描绘的锁定离合器中的分度机构。图19示出了用于操作电驱动桥系统中的离合器组件的方法。图20至22示出了在系统操作的不同模式期间出现的示范性齿轮系动力路径。图23示出了单向离合器的示范实施例。本文所表达的示范性并不给出任何种类的优先指示，而是表示系统的潜在方面。

图1示出了具有电驱动桥系统102的车辆100的示意图，该电驱动桥系统带有齿轮系104和电动马达-发电机106。图1的示意图提供了车辆、齿轮系和对应部件的高级拓扑结构。然而，应当理解，车辆、齿轮系和对应部件具有比图1中所示(captured)的更大的结构复杂性。齿轮系104的各个面的结构细节通过示例在本文中根据图2至18和20至23更详细地示出。

电动马达-发电机106电联接至能量储存装置108(例如，电池、电容器等)。箭头109表示在系统操作的不同模式期间可能发生的、电动马达-发电机106与能量储存装置108之间的能量传递。电动马达-发电机106可以包括用于产生旋转输出(例如，前向和反向的驱动旋转输出)和/或电能的常规部件，该电能用于对能量储存装置108充电，常规部件诸如是与定子电磁交互以提供前述能量传递功能的转子。电动马达-发电机106被示出为包括转子轴180，该转子轴具有联接至其的第一轴承181和第二轴承182。第一轴承181可以是固定轴承，并且第二轴承182可以是浮动轴承。尽管第二轴承182被示出为定位在电动马达-发电机内，但是应当理解，在一些实施例中，轴承182可以联接至输入轴以有利于其旋转。已经考虑了根据电动马达-发电机的其它轴承布置，诸如具有替代数量和/或类型的轴承的布置。

在不同的实施例中，车辆可以采取多种形式。例如，车辆100可以是混合动力车辆，其中电动马达-发电机106和内燃发动机(未示出)两者都用于动力发电。例如，在混合动力车辆构造的一个用例中，在特定条件下，内燃发动机可以有助于对能量储存装置108再充电。在混合动力车辆构造的另一个用例中，内燃发动机可以构造成对差速器110或齿轮系104中的其它适当位置提供旋转能量。在混合动力车辆构造的又一个用例中，发动机可以对另一驱动桥(未显示)提供旋转输入。此外，在其它示例中，车辆可以是其中省去内燃发动机的纯电动车辆(BEV)。

电动马达-发电机106的转子轴180联接至输入轴112。例如，转子轴180可以与输入轴112的一端过渡配合、滑动配合、机械附接、花键啮合、它们的组合等。第一齿轮114定位或形成在输入轴112上。轴承183被示出为联接至输入轴112。在一个示例中，轴承183可以是固定轴承。然而，在其它示例中，轴承183可以是另一合适类型的轴承，或者在某些情况下可以从系统省去。

第二齿轮116旋转地联接至第一齿轮114并且驻留在中间轴118上。如本文所述，齿轮或者其它部件之间的旋转联接可以包括齿轮之间的交接部(interface)，其中齿轮的齿啮合以有利于它们之间的旋转能量传递。因此，部件的旋转联接允许对应部件之间的旋转能量传递。相反地，解除旋转联接可以包括当旋转能量在两个部件之间被实质性地阻止传递时两个部件之间的状态。

第三齿轮120和第四齿轮122附加地包括在中间轴118上，但也可设想其它齿轮布置。轴承184(例如，圆锥滚子轴承)联接至中间轴118的任一轴向端，以支承该轴并且有利于其旋转。与其它类型的轴承(诸如滚珠轴承)相比，圆锥滚子轴承可以减小车桥封装(axlepackage)宽度。然而，已经设想了其它合适的中间轴轴承类型和/或布置。中间轴上的轴承布置以及本文所述的其它轴承布置可以基于预期的轴载荷(例如，径向载荷和推力载荷)、齿轮尺寸、轴尺寸等来选择。

现继续对齿轮系的说明，第四齿轮122旋转地联接至第五齿轮124，并且第三齿轮120旋转地联接至第六齿轮126。在图示实施例中，第一齿轮114、第二齿轮116、第三齿轮120、第四齿轮122、第五齿轮124和第六齿轮126被包括在齿轮组件130中。然而，在其它实施例中，该齿轮组件可以包括变化数量的齿轮和/或具有不同的布局。该组件中的齿轮数量和组件布局可以基于例如与期望的变挡范围和封装相关联的最终用途设计目标来选择。

第一齿轮114、第二齿轮116、第四齿轮122和第五齿轮124可以被包括在第一齿轮组127中。此外，第一齿轮114、第二齿轮116、第三齿轮120和第六齿轮126可以被包括在第二齿轮组129中。在一个示例中，第一齿轮组127可以具有比第二齿轮组129更高的传动比。然而，在其它示例中，可以使用不同齿轮组中的其它齿轮布置。系统102中的离合器组件允许第一齿轮组127或者第二齿轮组129安置成处在工作状态。更详细地，离合器组件允许借助于齿轮组件130、行星齿轮组件138和差速器110来调节被递送至在驱动表面133上的驱动轮128的传动比。例如，在某些条件下(例如牵引、低速车辆运行等)，离合器组件可以操作以接合第一齿轮组127，并在其它条件下(例如，高速车辆运行)接合第二齿轮组129。因此，该系统可以基于车辆运行条件、驾驶员输入等在不同的齿轮组之间转换。以这种方式，齿轮系具有不同的可选择传动比，允许齿轮系根据需要适应不同的驱动条件。应当理解，在某些情况下，还可利用传动比的可调节性来提高电动马达的效率。

系统102可以具体地包括第一离合器组件132和第二离合器组件134。第一离合器组件132构造成将第五齿轮124与输出轴136旋转地联接和解除联接。同样，第二离合器组件134用于将第六齿轮126与输出轴136旋转地联接和解除联接。第一离合器组件132可以包括单向离合器185(例如，楔块(sprag)离合器)和锁定离合器186，它们以紧凑的布置协同工作以实现联接/解除联接功能。单向离合器和锁定离合器的结构和功能在本文中更详细地描述。在一个实施例中，第二离合器组件134可以是提供平滑接合/分离的湿式摩擦离合器。然而，在其它示例中，第二离合器组件134可以包括附加或替代类型的适合离合器(例如，液压、电磁等)。

在图示实施例中，输出轴136旋转地联接至行星齿轮组件138。行星齿轮组件138可以包括环形件187(也称为齿圈)、在其上安装有行星齿轮189的行星架188、以及提供空间效率设计的太阳齿轮190，与非行星布置相比能够提供相对较高的传动比。在所示的实施例中，太阳齿轮190旋转地联接至输出轴136，并且行星架188旋转地联接至差速器110(例如，差速器壳)。然而，在替代示例中，行星齿轮组件中的不同齿轮可以旋转地联接至输出轴和差速器。此外，在一个示例中，行星齿轮组件138的部件保持静止并允许旋转的部件可以是不可调节的。因此，在一个用例示例中，环形件187可以保持基本静止，并且在齿轮系操作期间，行星架188、行星齿轮189、太阳齿轮190和齿轮静止/旋转状态可以保持不变。在所示的实施例中，环形件187固定地联接至电动马达-发电机壳体，以提高系统空间效率。然而，在其它情况下，该环形件可以固定地联接至其它车辆结构。通过使用不可调节的行星齿轮组件，与带有具有旋转状态可调节性的齿轮的行星布置相比，可以简化齿轮系的操作。然而，在其它实施例中，在系统中可以使用可调节的行星布置。

各种轴承可以联接至输出轴136和行星齿轮组件138，以使联接至轴和组件的部件能够旋转，并且在某些情况下相对于径向载荷和/或推力载荷来支承这些部件。轴承191(例如，滚针滚子轴承)被示出为联接至输出轴136和第二离合器组件134。此外，轴承192(例如，圆锥滚子轴承)被示出为联接至第二离合器组件134。轴承193(例如，浮动轴承)也被示出为联接至第二离合器组件134和输出轴136。轴承194(例如，推力轴承)也可以轴向地定位在并且联接在第六齿轮126与第一离合器组件132之间。轴承196(例如，固定轴承)也可以联接至单向离合器185。此外，轴承197(例如，滚珠轴承)被示出为联接至行星齿轮组件138，并且轴承198(例如，滚珠轴承)被示出为联接至差速器壳142。然而，已经考虑了其它合适的轴承布置，诸如其中轴承的数量和/或构造变化的布置。

此外，图1描绘了直接旋转地联接至差速器110的行星齿轮组件138。将行星齿轮组件直接联接至差速器可增加系统紧凑性并且简化系统架构。然而，在其它示例中，可以在行星齿轮组件与差速器之间设置中间齿轮装置。继而，差速器110设计成旋转地驱动联接至驱动轮128的车桥140。车桥140被示出为包括联接至不同驱动轮128的第一轴部段141和第二轴部段143。此外，车桥140被示出为布置在输出轴136内(例如，与输出轴136同轴)，这允许实现更具空间效率的设计。然而，在其它示例中，可以使用偏置的车桥-输出轴布置。

在又一个示例中，车桥140可以是梁轴(beam axle)。梁轴，在本领域中也称为实心车桥或刚性车桥，可以是具有这样的机械部件的车桥，这些机械部件在结构上相互支承，并且在联接至车桥的驱动轮之间延伸。因此，在例如车辆在不平整的路面上行驶期间，当铰接时，联接至车桥的车轮可以一致地移动。例如，在一个实施例中，梁轴可以是在横向轴线上跨接驱动轮的、结构连续的车桥。在另一实施例中，梁轴可以包括接收来自差速器中的不同齿轮的旋转输入并且在结构上由差速器支承的同轴的轴。

差速器110可以包括容纳齿轮装置的壳142，齿轮装置诸如是小齿轮、侧齿轮等，以实现上述能量传递功能。为了详细说明，在一个示例中，差速器110可以是电子锁定差速器。在另一示例中，差速器110可以是电子限滑差速器或者扭矩矢量双离合器。在又一些示例中，可以使用开式差速器(open differential)。关于锁定差速器示例，当解锁时，该锁定差速器可以允许两个驱动轮以不同的速度旋转，并且反之，当锁定时，该锁定差速器可以迫使驱动轮以相同的速度旋转。以这种方式，在某些行驶条件下，齿轮系构造可以适于增加牵引力。在限滑差速器的情况下，该差速器允许联接至驱动轮128的轴144之间的速度的偏差被限制。因此，在某些道路条件下的牵引力(例如，低牵引力条件，诸如结冰条件、潮湿条件、泥泞条件等)可能由于车轮速度偏差限制而增加。此外，在扭矩矢量控制双离合器的示例中，该差速器可以允许递送到驱动轮的扭矩被独立且更精确地调节，以在特定行驶条件下再次增加牵引力。因此，扭矩矢量控制双离合器可以提供更大的车轮转速/扭矩控制，但是在某些情况下可能比锁定差速器或者限滑差速器更复杂。

车辆100还可以包括具有控制器152的控制系统150。控制器152包括处理器154和存储器156。存储器156可以保持储存在其中的指令，当由处理器执行时，这些指令使控制器152执行在本文中描述的各种方法、控制技术等。处理器154可以包括微处理器单元和/或其它类型的电路。存储器156可以包括已知的数据储存介质，诸如随机存取存储器、只读存储器、保持活动存储器、其组合等。此外，还应当理解，存储器156可以包括非暂时存储器。

控制器152可以从联接车辆100以及电驱动桥系统102中的各个位置的传感器158接收各种信号。这些传感器可以包括电动马达-发电机速度传感器160、能量储存装置温度传感器162、能量储存装置充电状态传感器164、轮速传感器166、离合器位置传感器168等。控制器152还可以将控制信号发送到联接在车辆100和电驱动桥系统102中的不同位置处的各种致动器170。例如，控制器152可以将信号发送到电动马达-发电机106和能量储存装置108，以调节电动马达-发电机的转速和/或方向(例如，前向驱动旋转方向和反向驱动旋转方向)。控制器152还可以将信号发送到第一离合器组件132和第二离合器组件134，以调节齿轮系104中的工作传动比。例如，第一离合器组件132可以脱离，并且第二离合器组件134可以接合，以使第二齿轮组129处在工作状态(在电动马达-发电机106与输出轴136之间传递旋转能量)或相反。具体地，在一个示例中，控制器可以包括储存在存储器中的指令，使控制器例如响应于接收的启动反向模式或再生模式的请求将第一离合器组件中的锁定离合器过渡到接合状态中。车辆和齿轮系统中的其它可控部件根据命令信号和致动器调节以的类似方式起作用。例如，差速器110可以接收来自控制器152的命令信号。

车辆100还可以包括输入装置172(例如，诸如排挡杆、换挡杆等的挡位选择器、刹车踏板、加速踏板、控制台仪表板、触摸界面、触摸面板、键盘、它们的组合等)。响应于驾驶员输入的输入装置172可以产生指示针对齿轮系的期望操作模式的模式请求。例如，在用例示例中，驾驶员可以将挡位选择器切换到一个挡位模式(例如，第一挡位模式或者第二挡位模式)以在控制器处产生挡位设定模式转换请求。作为响应，控制器命令齿轮系部件(例如，第一离合器组件132和第二离合器组件134)从第二挡位模式开始转换到第一挡位模式或者反之亦然，在第一挡位模式中，第一齿轮组127可操作，在第二挡位模式中，第二齿轮组129可操作。还考虑了其它模态(modality)转换，诸如响应于从输入装置172接收到的驱动器输入而从反向驱动模式到前向驱动模式或者反之亦然的模式转换。然而，在其它示例中，可以实现更自动化的齿轮系模式转换。例如，控制器可以例如基于车辆速度和/或载荷而将齿轮系自动地置于第一挡位模式或者第二挡位模式。控制器152还可以构造成将电驱动桥系统102转换到再生模式。在再生模式中，利用电动马达-发电机106从齿轮系提取能量并且将其传递到能量储存装置108。例如，电动马达-发电机106可以安置成发电机模式，其中借助于齿轮系从驱动轮传递至发电机的至少一部分旋转能量被转换成电能。已经考虑了各种不同的模式控制策略。本文根据图20至22更详细地讨论在不同系统模式期间展开的动力路径。在一个示例中，控制器响应于接收的反向模式或再生模式过渡的请求，使第一离合器组件132中的锁定离合器接合。

图2示出了电驱动桥系统200。应当理解，图2中所示的电驱动桥系统200用作图1中所示的电驱动桥系统102的示例。因此，在某些示例中，图1所示的电驱动桥系统102的功能和结构特征的至少一部分可以实施在图2所示的电驱动桥系统200中，或者反之亦然。

电驱动桥系统200还是包括电动马达-发电机202和齿轮系204。电动马达-发电机202具有电接口206，其在图2中被图示为汇流条。然而，在其它示例中，可以使用其它合适的电接口。电动马达-发电机202还包括壳体208。齿轮系204可以包括输入轴210、中间轴212和输出轴214。当系统在前向和反向的驱动模式下操作的同时，输入轴210接收来自电动马达-发电机202的旋转输入(前向或反向的驱动旋转)。齿轮系204中的不同齿轮联接至不同的轴，这根据图3更详细地展开。输入轴210、中间轴212和输出轴214的旋转轴线216、218和220在图2和图3至18以及图20至23(当适用的时候)中提供以供参考。图2附加地示出了行星齿轮组件222，该行星齿轮组件旋转地联接至齿轮系204中的差速器224。应当理解，将行星齿轮组件222安置靠近差速器224可允许较小的扭矩通过齿轮系204承载，如果需要的话，使传动系具有较少和/或更小的部件。

行星齿轮组件222可以在相对于非行星齿轮布置而言更紧凑的布置中实现目标传动比(例如，相对较高的传动比，诸如为大于20:1的传动比)。因此，如果需要的话，行星齿轮组件可以用比非行星齿轮组件更少的部件(例如，齿轮和轴)实现所需的传动比。此外，在行星齿轮组件表现出相对高的扭矩输出的实施例中，如果需要的话，行星齿轮组件可以由于行星齿轮之间的载荷共享(sharing)而获得更紧凑的封装。轴线系统250在适当时如图2以及图3至18以及图20至23所示，以供参考。在一个示例中，z轴可以是垂直轴线，x轴可以是横向轴线，和/或y轴可以是纵向轴线。然而，在其它示例中，轴线可以具有其它定向。

图3示出了带有电动马达-发电机202、输入轴210、中间轴212、输出轴214和齿轮系204的电驱动桥系统200。齿轮系204可以包括联接至输入轴210的第一齿轮300。如本文所述，描述用语“联接至”可以指示一个部件在结构上联接至另一部件或者与另一部件一起形成。例如，在一个示例中，第一齿轮300可以自输入轴210上的凸缘机械加工而成，或者分开制造并且随后机械地附接(例如，焊接、螺栓连接、压配等)至输入轴210。

第二齿轮302联接至中间轴212。第三齿轮304和第四齿轮306也联接至中间轴212。此外，第五齿轮308和第六齿轮310联接至输出轴214。应当理解，在系统运行的不同模式期间，可以操作不同的齿轮组。为了详细说明，第一齿轮300、第二齿轮302、第四齿轮306和第五齿轮308可以被包括在第一齿轮组312中。另一方面，第一齿轮300、第二齿轮302、第三齿轮304和第六齿轮310可以被包括在第二齿轮组314中。在一些示例中，驻车齿轮311也可以被包括在齿轮系204中。然而，在其它示例中，这些齿轮组可以包括不同的齿轮组合。应当理解，第一齿轮组312和第二齿轮组314具有不同的传动比。以这种方式，齿轮系可以包括多个传动比以增加齿轮系的适应性。此外，这些齿轮组可以共用一些共用齿轮(即，在所示实施例中的第一齿轮和第二齿轮)。将齿轮系中的第一传动比(即，第一齿轮和第二齿轮)固定可以允许齿轮的精度提高，如果需要的话，由此降低车桥系统中的NVH。然而，已经设想了其中齿轮组不包括重叠齿轮的实施例。本文中更详细地描述的离合器被包括在齿轮系204中，以使第一齿轮组312和第二齿轮组314能够与输出轴214联接/解除联接。以这种方式，可以操作地选择不同的齿轮组，以例如更适合于驱动环境和/或提高电动马达效率。因此，第一齿轮组312和第二齿轮组314可以在概念上包括在可选择的齿轮组件316中。图3中提供了表示图8的截面视图的剖切面A-A’。

行星齿轮组件222在图3中示出，其旋转地联接至输出轴214。图3另外示出了旋转地联接至行星齿轮组件222的、齿轮系204中的差速器224。然而，已经设想带有定位在行星组件与差速器之间的齿轮的齿轮系。应当理解，在一些实施例中，对应于行星齿轮组件222的传动比可以大于对应于第一齿轮组312或第二齿轮组314的传动比。行星齿轮组件222允许在紧凑布置中实现所需的传动比。例如，如果需要的话，行星齿轮组件222可以实现相对较高的传动比和空间效率。然而，在其它示例中，可以使用非行星齿轮布置。此外，行星齿轮组件222和差速器224被示出为定位在电动马达-发电机202的壳体208的横向侧322上。提供电动马达-发电机的横向轴线324以供参考。将输出轴214和中间轴212从输入轴210偏移允许行星齿轮组件222定位在电动马达-发电机的侧部322上。应当理解，如果需要的话，行星齿轮组件可以定位邻近电动机的横向侧322，这是由于行星齿轮组件能够集成到齿轮系中，而无需与其平行的配合齿轮。以这种方式，该行星齿轮组件可以安置在某些电动变速箱中保留未使用的空间中。因此，将行星齿轮组件定位在电动机的侧部允许提高车桥系统的紧凑性。结果，在车桥安装在车辆中清洁产生的封装约束可能不造成太大问题。然而，在其它示例中，行星齿轮组件222可以定位在其它适当位置。例如，行星齿轮组件可以联接至输出轴从电动马达-发电机延伸离开的部段。

图4示出了带有输入轴210、中间轴212和输出轴214的电驱动桥系统200的侧视图。图4示出了表示图5的截面图的剖切面B-B’，表示图6的截面图的剖切面C-C’，以及表示图7的截面图的剖切面D-D’。

图5示出了电驱动桥系统200中的电动马达-发电机202和输入轴210的截面图。输入轴210被示出为与转子轴500转换配合。然而，已经考虑了其它合适的联接技术，诸如压配、焊接、花键啮合等。转子轴500联接至转子501，该转子设计成与定子503电磁交互以产生前向驱动旋转输出、反向驱动旋转输出和/或在再生模式期间产生电能。

第一轴承502和第二轴承504被示出为联接至输入轴210，该输入轴在其上带有第一齿轮300。轴承502和504定位在第一齿轮300的相对轴向两侧，以例如减小轴弯矩。然而，已经设想了其它轴承布置，诸如在第一齿轮300的外侧上带有一个或两个轴承的轴承布置。如本文中所述，轴承是设计成用于使其附接至的部件能够旋转的部件，并且因此可以包括滚动元件(滚珠、圆柱滚子、锥形圆柱滚子等)、座圈(例如，内座圈和外座圈)等，以实现旋转功能。在一个具体示例中，第一轴承502可以是浮动轴承和/或可以经由滑动配合花键506联接至输入轴210。在另一特定示例中，第二轴承504可以是固定轴承。然而，在其它示例中，例如，在两个轴承都是固定轴承的布置中，可以使用其它合适的轴承构造。

转到图6，其中输入轴210和第一齿轮300被示出为旋转地附接至电驱动桥系统200的齿轮系204的中间轴212中的第二齿轮302。因此，在齿轮系运行期间，扭矩在第一齿轮300与第二齿轮302之间传递。图6中还描绘了附接至中间轴212的第三齿轮304和第四齿轮306。然而，在其它示例中，可以使用其它齿轮装置布置。轴承600被示出为定位在中间轴212的相对的轴向侧602上。轴承600具体地图示为锥形滚子轴承。然而，在其它示例中，其它类型的轴承和/或轴承布置可以用于中间轴。

图7示出了包括在电驱动桥系统200中的中间轴212和输出轴214的详细截面图。第六齿轮310被示出为联接至输出轴214。第五齿轮308布置在输出轴214上的轴承700上。行星齿轮组件222和差速器224也在图7中示出。差速器224在图7中被描绘为锥齿轮差速器，在本文中更详细讨论。然而，在其它实施例中，可以使用行星齿轮、正齿轮或斜齿轮差速器。

参考图8，示出了输出轴214和电驱动桥系统200的齿轮系204中的对应部件的更详细的视图。具体地，再次描绘了第五齿轮308、第六齿轮310、行星齿轮组件222和差速器224。电驱动桥系统200包括离合器，这些离合器允许调节递送到行星齿轮组件222的齿轮系204中的传动比。具体地，第一离合器组件800构造成将第五齿轮308与输出轴214旋转地联接和解除联接，并且第二离合器组件802构造成将第六齿轮310与输出轴旋转地联接和解除联接。

图9示出了第一离合器组件800的详细视图，该第一离合器组件构造成将第五齿轮308与输出轴214旋转地联接/解除联接。为了详细说明，在所示示例中，第一离合器组件800包括锁定离合器900和单向离合器902。单向离合器902设计成当从第五齿轮308接收第一方向(反向驱动旋转方向)的旋转输入时或者当其经由输出轴超越(overrun，或称“超速”、“超限”)时围绕输出轴214自由旋转。单向离合器902还构造成当接收第二方向(例如，前驱动旋转方向)时将扭矩传递到输出轴214。在一个示例中，单向离合器902可以是楔块离合器。然而，其它合适类型的单向离合器，诸如棘轮离合器，可以用在其它示例中。此外，在一个示例中，由于轴沿单向离合器的接触应力和挠曲，处在单向离合器902下方的输出轴214的部段903可以局部变粗。此外，在一些示例中，卡环905可以用于轴向地保持单向离合器902和/或轴承700。

单向离合器的实施例如图23所示。楔块离合器2300包括安装在行星架环(carrierring)2302上的多个楔块机构2304。楔块机构2302可以是弹簧加载的并且围绕轴线2306旋转。楔块机构2302包括具有不对称轮廓的弯曲表面2308。当附接至楔块离合器的第五齿轮(例如，图9所示的第五齿轮308)以大于输出轴(例如，图9所示的输出轴214)的速度沿向前驱动方向旋转时，弯曲表面2308摩擦地接合输出轴的外表面和第五齿轮的内表面，以允许第五齿轮与输出轴同步旋转。相反，当第五齿轮沿反向驱动方向旋转，或者输出轴速度超过齿轮速度时，楔块机构2302中的弯曲表面2308脱离并且允许第五齿轮308(图9所示)相对于输出轴214自由转动，如图9所示，本文称为自由转动构造。当从自由转动构造过渡到接合构造时，楔块离合器允许离合器和轴之间快速且牢固的接合。与其它类型的单向离合器(诸如包括棘轮机构的单向离合器)相比，楔块离合器在自由转动构造中可以具有更小的阻力。

图9中所示的锁定离合器900设计成将第五齿轮308与输出轴214旋转地联接和解除联接。为了详细说明，锁定离合器900可以是齿式离合器(dog clutch)，其中齿904处在轴向可调节的换挡套环906上，设计成当接合时与第五齿轮308中的齿908配合。相反，当齿式离合器脱离时，换挡套环906上的齿904可以与第五齿轮308上的齿908间隔开。齿908被示出为定位成从第五齿轮308上的轮齿909径向向内。然而，在其它示例中，可以使用第五齿轮离合器齿的其它布置。图9中还示出了联接至第五齿轮308的轴承700(例如滚针滚子轴承)。应当理解，轴承700可以引导单向离合器902。

换挡套环906可以通过分度轴910旋转地附接至输出轴214。此外，分度轴910可以经由压配、花键接口、其组合等附接至输出轴。因此，分度轴910可以固定地联接至输出轴214，并且在齿轮系运行期间与之共同旋转。尽管在所示的实施例中，换挡套环906被设计成在锁定离合器接合和脱离期间沿分度轴910轴向平移，但是应当理解，已经设想了这样的锁定离合器(例如，齿式离合器)的实施例，其中该离合器构造成在驱动期间径向平移。在这样的示例中，离合器的套筒可以是具有渐开线齿或直齿的径向平移套筒。

图9所示的致动器911(例如，换挡拨叉)联接至锁定离合器900。已经设想了各种类型的致动器，诸如电磁致动器(例如，电磁铁)、液压致动器、气动致动器、这些的组合等。因此，致动器911可以设计成将换挡套环906安置在啮合构造中，其中齿904与第五齿轮308中的齿908配合。此外，锁定离合器900设计有自分度功能，以提供更平滑的离合器接合。为了详细说明，离合器可以设计成具有用于减少(例如，避免)离合器齿错位的机会的特征。因此，由离合器齿错位引起的离合器NVH得以降低，并且阻碍离合器接合的阻塞情况的可能性也显著降低(例如，避免)。为了实现自分度离合器接合，该离合器包括锥形齿和分度机构，当过渡成接合(例如，“锁定”)构造时，该分度机构允许齿落入所需的配合位置。这些特征在本文中根据图10至18更详细地讨论。

推力轴承912(例如，滚针滚子推力轴承)也被示出为定位在分度轴910和第五齿轮308之间的交接部，以能够使部件之间维持期望的间隔，同时允许部件之间的旋转。此外，推力轴承912可以经由弹簧914(例如，波形弹簧、螺旋弹簧、弹性体弹簧等)预加载。然而，其它合适的齿轮系布置可以用在其它示例中，诸如其中省去弹簧914和/或推力轴承912的齿轮系。轴承916(例如，固定轴承)也被示出为附接至与单向离合器902交接的第五齿轮308的延伸部918(例如，轴向延伸部)。然而，在其它示例中，轴承916可以从齿轮系中省去。轴承916被具体描绘为滚珠轴承。滚珠轴承可以用在系统中，这是由于成本和封装的缘故。然而，在其它实施例中，轴承916可以是球面滚子轴承、圆锥滚子轴承、四点接触轴承等。在一个示例中，轴承916可以固定在两侧上，以允许弹簧914对推力轴承912和第六齿轮310施加预载。单向离合器902也被示出为定位在第五齿轮308的延伸部918与输出轴214的外表面919之间。然而，已经设想了单向离合器的替代位置。

第二离合器组件802在图9中描绘为湿式摩擦离合器。在某些情况下，使用湿式摩擦离合器能够使前向和反向方向上的载荷传递，允许传动系统在第二离合器组件中松开锁定离合器。然而，在其它布置中，可以布置替代类型的离合器，诸如液压离合器、电磁离合器等。湿式摩擦离合器包括摩擦板920，摩擦板在离合器被致动时彼此啮合，以将扭矩从第六齿轮310传递到输出轴214。同样，当湿式摩擦离合器脱离时，摩擦板920摩擦地解除联接，并且从第六齿轮310到输出轴214的扭矩传递被阻止。为了详细说明，第一组摩擦板921联接至第六齿轮310并且第二组摩擦板923联接至输出轴214，以使离合器中的联接/解除联接动作成为可能。

各种轴承可以使湿式摩擦离合器能够旋转，并且为离合器提供轴向和径向支承。对应于湿式摩擦离合器的轴承可以包括例如引导轴承922(例如浮动引导轴承)、滚子轴承924(例如，滚针圆锥滚子轴承)、推力轴承926(例如，滚针滚子推力轴承)和滚子轴承928。然而，已经考虑到为湿式摩擦离合器和湿式摩擦离合器的输出轴提供所需大小的径向和轴向支承的其它合适的轴承布置。

第二离合器组件802(例如摩擦离合器)和锁定离合器900可以经由来自控制器(诸如图1所示的控制器152的命令)来调节，以引起每个离合器的接合或脱离。因此，齿轮系的传动比可以基于车辆运行条件、驾驶员输入等，根据需要来调节。

再次参考图8，其示出旋转地联接至输出轴214的行星齿轮组件222。图8还示出了行星齿轮组件222，其太阳齿轮810旋转地联接至输出轴214。太阳齿轮810旋转地联接至行星齿轮812，各行星齿轮驻留在行星架816上的行星销814上。继而，行星架816被示出为联接至差速器224。然而，已经设想了带有联接至输出轴214的其它部件(例如，行星架或环形件)和联接至差速器224的其它部件(例如，太阳齿轮或环形件)的行星布置。行星齿轮组件222还包括与行星齿轮812旋转地交互作用的环形件818。布置在行星销814与行星齿轮812之间的轴承820(例如滚针滚子轴承)可以允许行星齿轮旋转。推力轴承822(例如，滚针滚子推力轴承)也可以联接至太阳齿轮810以使其能够旋转并且向其提供轴向支承。

环形件818可以保持固定，以使行星齿轮组件222能够获得相对较高的传动比。因此，环形件818可以包括诸如花键828的结构特征，以使环形件的位置能够固定。然而，在其它示例中，可以使用其中替代部件保持固定并且替代部件允许旋转的行星齿轮布置。例如，在一个示例中，环形件可以允许自由旋转并且行星架可以保持静止，或者在其它示例中，太阳齿轮可以保持静止并且行星架和环形件可以允许旋转。在一个实施例中，行星齿轮组件中的允许旋转的以及保持基本静止的部件可能不可调节。为了详细说明，在一些实施例中，行星齿轮组件中允许旋转并且保持基本静止的部件可以在齿轮系运行期间保持相同的状态(基本固定状态或旋转状态)。因此，在这样的实施例中，行星齿轮组件可以实现更大的空间效率。在其它实施例中，还考虑了其固定/旋转状态在齿轮系操作期间可以调节的行星部件。推力垫圈和/或衬套830也可以定位在行星齿轮812的相对的轴向侧上，以对行星齿轮提供间隔和支承功能。

构造成锁定和解锁差速器224的离合器组件832也可以被包括在齿轮系204中。在一个示例中，离合器组件832可以包括构造成在锁定构造和解锁构造中操作的锁定离合器834(例如，齿式离合器)。在锁定构造中，锁定离合器834使侧齿轮836同步旋转。相反，在解锁构造中，锁定离合器834允许侧齿轮836具有转速变化。因此，齿轮836之一可以包括与锁定离合器834中的齿839配合/脱离的齿837。离合器组件832还可以包括电子致动器835(例如，电磁阀)，用于引起离合器组件832的接合和脱离。

图8还示出了与车桥838旋转联接的差速器224。具体地，侧齿轮836可以旋转地附接至车桥838车桥838被示出为包括可以联接至第一驱动轮的第一轴部段840和可以联接至第二驱动轮的第二轴部段842。然而，在其它示例中，连续轴可以延伸穿过差速器，或者轴可以分成附加的部段。车桥838可以是梁轴，如果需要的话，能够增加车桥的承载能力和耐久性。然而，在其它情况下，可以使用非刚性车桥设计。另外，车桥838定位在输出轴214的内部开口841内并且定位成与之同轴，以增加系统紧凑性。然而，在某些情况下，可以使用偏置的车桥-输出轴布局。轴承846也被示出为联接至差速器224的壳848。此外，轴承849被示出为联接至行星齿轮组件222(例如，行星架816)。然而，在其它实施例中，轴承849可以省去或者安置在另一适合的位置。

壳848旋转地联接至行星架816。继而，壳848旋转地联接至内部差速器齿轮。图8具体示出了实施为锁定型差速器(例如，电子锁定差速器)的差速器224。然而，如前所述，已经考虑了替代类型的差速器，诸如限滑差速器(例如，电子限滑差速器)、具有扭矩矢量控制双离合器的差速器、开式差速器等。在开式差速器的情况下，差速器可以与行星齿轮组件共用共同的壳，并且该壳的尺寸和外轮廓使差速器齿轮能够安装。此外，图8中描绘的差速器224包括经由锥齿轮轴862附接的锥齿轮860。此外，在所示的实施例中，锥齿轮860旋转地联接至侧齿轮836。然而，在其它示例中，可以使用行星齿轮、正齿轮和斜齿轮型差速器。

图10至12示出了锁定离合器1000中的接合顺序。锁定离合器1000是图9中示出的锁定离合器900的示例。因此，锁定离合器1000可以被包括在图2至9中示出的电驱动桥系统200中，并且在系统中包括各种部件的先前描述的结构和/或功能特征。

锁定离合器1000包括齿轮1004(例如，图2至9中示出的第五齿轮308)上的齿面1002和换挡套环1008上的齿面1006。为了详细说明，齿面1002从齿轮体1010延伸(例如，轴向延伸)，并且齿面1006从套筒体1012延伸(例如，轴向延伸)。在一个实施例中，换挡套环1008可以设计成在离合器致动期间沿分度轴(例如，图9中示出的分度轴910)轴向平移。然而，在其它实施例中，换挡套环1008可以构造成在接合/脱离动作期间相对于分度轴径向平移。花键或者其它合适的几何特征可以被包括在换挡套环和齿轮中，以允许它们之间的平移(例如，径向或轴向平移)。如先前所讨论的，分度轴可以联接至输出轴(例如，输出轴214)，使得它们共同旋转。

齿轮的齿面1006包括多个齿1014。多个齿1014中的每一个在端部1016(例如，远端)处倾斜。对应地，换挡套环的齿面1006包括多个齿1018，其中每个齿在端部1020(例如，远端)处倾斜。尽管齿面1002和1006中的每个齿都被示出为具有倾斜端部，但是应当理解，在其它实施例中，多个齿中可以仅一部分是倾斜的。例如，在一个用例场景中，齿轮中的一个齿和换挡套环中的一个齿可以是倾斜的。在离合器接合期间，使离合器中的齿倾斜可引起换挡套环1008与分度轴之间的相对运动(例如，旋转运动)，这是致动运动的结果(例如，换挡套环和分度机构的轴向运动，在本文中根据图13至15进行更详细的讨论)。

齿轮1004中的齿1014的端部1016以角度1022倾斜，并且换挡套环1008中的齿1018的端部1020以角度1024倾斜。角度1022可以从齿1014的端部1016的表面1026和相关于齿轮1004的旋转轴线(例如，图9中所示出的轴线220)的径向对齐的平面来测量。同样，角度1024可以从齿1018的端部1020的表面1028和相关于换挡套环1008的旋转轴线径向对齐的平面来测量。因此，在一个示例中，齿1014和1018的表面1026和1028可以是平面的。然而，在其它示例中，至少一部分齿的表面可以是弯曲的。

角度1022和1024可以基于各种参数来选择，例如，经由锁定离合器致动器(例如，换挡拨叉)施加至换挡套环的致动器力，和/或锁定离合器中的分度机构的弹簧力。在一个用例示例中，角度1022和/或角度1024可以大于5°。在另一用例示例中，角度1022和/或角度1024可以在20°和40°之间。然而，已经考虑了许多合适的角度和角度范围。还应当理解，在一些实施例中，角度1022和角度1024可以基本相等，以允许齿平滑地啮合并且引起换挡套环分度。然而，在其它示例中，角度1022可以不基本等同于角度1024。

图10具体地描绘了齿轮1004中的齿面1002和换挡套环1008中的齿面1006处于阻塞状态，其中齿轮和换挡套环中的齿的端部对齐(例如，基本沿轴线1025对齐)，使得它们阻碍齿轮和换挡套环的啮合。应当理解，当联接至输出轴(例如，图9中示出的输出轴214)的单向离合器(例如，图9中示出的单向离合器902)接合时，分度轴与齿轮1004之间可以没有相对运动。因此，如果单向离合器在锁定离合器的齿(齿面1002和齿面1006)处于图10中示出的阻塞状态时接合，则可能需要使换挡套环分度来使离合器接合。因此，锁定离合器包括分度机构，该分度机构允许离合器接合期间换挡套环与分度轴之间的相对运动。分度机构在本文中根据图13至16和18更详细地描述。

然而，如图11所示，由于齿面1002和齿面1006中的齿的倾斜轮廓以及分度机构，换挡套环1008中的齿1018允许相对于齿轮1004中的齿1014移动(例如，旋转，使得它们的径向位置改变)。结果，换挡套环1008中的齿1018和齿轮1004中的齿1014滑向配合位置，在该处各齿处于目标啮合位置。具体地，齿1018的表面1028沿着齿1014的表面1026滑动。

图12示出了处于接合构造中的锁定离合器1000，其中齿轮1004中的齿1014和换挡套环1008中的齿1018啮合。当啮合时，齿1014的端部1016与换挡套环1008的离合器凹部1202中的面1200相邻(例如，邻抵)。相反，在啮合期间，齿1018的端部1020与齿轮1004中的离合器凹部1206中的面1204相邻(例如，邻抵)。以这种方式，锁定离合器1000中的齿允许平滑地落在所需的配合位置。因此，在离合器接合期间发生的NVH降低，并且在离合器接合期间发生齿错位的机会降低。应当理解，在一个示例中，齿轮1004和换挡套环1008可以由金属(诸如钢、铁、铝、这些的组合等)构成。

图13示出了锁定离合器1000中的分度轴1300的示例，以及换挡套环1008的另一部分。分度轴1300包括具有齿1304的花键1302，花键1302联接至换挡套环1008中的具有齿1308的花键1306。分度机构1310在图13中示出，包括弹簧加载珠(spring loaded ball)1312。弹簧加载珠1312与换挡套环1008的花键1306中的坡道1314交接。弹簧加载珠1312设计成在离合器接合期间缩回到分度轴1300中，以允许换挡套环1008相对于分度轴1300分度。继而，当换挡套环分度时，换挡套环1008中的齿1018可以落在所需的位置，以与齿轮1004中的齿1014无缝地配合，如图12中所示。

图14示出了带有具有齿1304的花键1302的分度轴1300的详细视图。再次示出分度机构1310。分度机构1310具体地示出为包括沿着轴而轴向地对齐的两个弹簧加载珠1312。然而，已经设想了具有替代数量和/或布置的弹簧加载珠的分度机构。例如，在另一个实施例中，球可以并排定位，使得它们具有相似的轴向位置但不同的径向位置。此外，在又一个实施例中，分度机构中可以包括额外的球，诸如布置在分度机构上的不同径向位置(例如，对称径向位置)的球。在一个示例中，可以选择珠的弹簧载荷，以防止在齿轮系运行期间由于惯性载荷而导致的自分度，但是允许在离合器接合期间的分度。以这种方式，分度机构允许换挡套环在需要时分度，并且在其它齿轮系允许条件下阻止分度。可以选择弹簧的材料构造、形状和/或尺寸以实现期望的弹簧系数。

图14还示出了布置在分度轴1300上的驻车齿轮1400。然而，应当理解，在其它实例中，可从分度轴中省去驻车齿轮。

图15示出了锁定离合器1000中的分度机构1310的截面图。再次示出了换挡套环1008和分度轴1300。此外，还示出了定位在分度轴1300的凹部1502中的珠1312和弹簧1500。应当理解，弹簧1500构造成在珠1312上施加向外的径向力。弹簧1500可以是螺旋弹簧、波形弹簧、弹性体弹簧、这些的组合等。应当理解，在分度期间，珠1312可以至少部分地缩回到凹部1502中。因此，凹部1502的直径1504可以大于珠1312的直径1506。此外，珠1312被示出为与换挡套环1008中的坡道1314相互作用，以维持换挡套环1008相对于分度轴1300处在非分度位置。

图15还示出了换挡套环1008中的花键1306，该花键1306经由齿1304和1308与分度轴1300中的花键1302(例如，扭矩承载构件)配合。然而，分度轴中的花键1302(例如，扭矩承载构件)的特定轮廓可以采用各种形式。例如，花键1302可以具有渐开线形状、凸耳形状、销形状、舌部和沟槽形状等。不管花键的具体形状如何，花键1302和1306的轮廓设计成使它们之间具有齿隙1508。齿隙是指交接部中连续齿之间的间隙。以这种方式，分度轴1300和换挡套环1008的相对径向位置在特定条件下可以改变。换言之，花键可以被轮廓设计成可实现旋转顺应性并且允许分度轴1300和换挡套环1008之间进行分度。可以选择花键的齿之间的齿隙的量，以使离合器中的换挡套环齿能够旋转所需的度数而使齿在离合器接合期间从阻塞位置切换到配合位置。

珠1312被示出为与坡道1314配合，其中齿隙1508处于或接近一较大的值(例如，最大值)。然而，当经由诸如拨叉之类的致动器(例如，图9中示出的致动器911)施加在图10中示出的离合器齿1014和1018上的轴向载荷超过联接至珠1312的弹簧1500的弹簧力时，换挡套环1008相对于分度轴1300分度。图15还示出了内部花键1510，其可以构造成与输出轴(例如，图9中示出的输出轴214)上的花键配合。因此，分度轴1300与输出轴共同旋转。

图16示出了锁定离合器1000中的分度轴1300和换挡套环1008的另一个截面图。应当理解，与图15中示出的截面图相比，图16中示出的截面图是从轴和套环布置的相对的轴向侧观察的。

继续图16，示出了分度轴1300和换挡套环1008之间的布置，其中齿隙1508减小，以允许图10中示出的锁定离合器1000中的齿1014和1018落在配合位置。换言之，顺序配合花键表面之间的距离减小，以使分度轴和换挡套环布置获得使离合器中的面之间平滑落入的柔顺性。为了获得柔顺性，分度机构1310中的坡道1314将珠1312至少部分地推入凹部1502中，由此压缩弹簧1500。

图17示出了锁定离合器1704中的齿轮1700和换挡套环1702的另一示例。应当理解，齿轮1700和换挡套环1702可以是图9中示出的第五齿轮308和换挡套环906的示例，并且因此，可以被包括在图2至9中示出的齿轮系204中。同样，齿轮1700包括主体1706，主体1706具有从其延伸的多个齿1708，并且换挡套环1702包括主体1710，主体1710具有从其延伸的多个齿1712。齿轮1700中的齿1708在其端部1714(例如，远端)处也是倾斜的。同样地，换挡套环1702中的齿1712在它们的端部1716处也是倾斜的。然而，齿1708包括两个倾斜表面1718和1720。为了详细说明，每个齿的倾斜表面示出为在顶点1722处汇合。然而，在其它示例中，齿的端部在其汇合处可以具有平坦(例如，钝的表面)或弯曲表面。另外，倾斜表面1718和1720示出为相对于径向平面以相似的角度1724布置。然而，已经考虑了其中表面具有不同角度的实施例。齿1712还包括在顶点1732处汇合的两个倾斜表面1728和1730。倾斜表面1728和1730的角度1734可以与角度1724相似(例如，基本等同)。此外，图17中示出的齿轮和换挡套环中的齿处于阻塞状态，其中齿的顶点1722和1732彼此轴向对齐。

图18示出了被包括在换挡套环1702中的分度机构1800和锁定离合器1704的分度轴1802。图18中示出的分度机构1800同样包括容纳在凹部1808中的珠1804和弹簧1806。分度机构1800还包括具有在顶点1814处汇合的两个成角度的表面1812的双向坡道1810。珠1804示出为与图18中的顶点1814对齐。然而，在离合器接合期间，当换挡套环1702承受轴向载荷，并且源自倾斜齿的径向载荷超过珠1804上的弹簧力时，换挡套环1702在方向1816或方向1818上分度。以这种方式，分度机构1800可以用作偏离中心(over－center)装置。

图19示出了用于操作电驱动桥系统的方法1900。在一个实施例中，方法1900可以通过上文根据图1至18所述的一个或多个电驱动桥、各部件等来实施，或者在其它实施例中，方法1900可以通过另一合适的电驱动桥来实施。此外，如先前所讨论的，方法1900可以由包括处理器和存储器的控制器来实现。

在1902处，该方法包括：确定运行条件。运行条件可以包括锁定离合器位置、摩擦离合器位置、制动踏板位置、油门踏板位置、单向离合器状态、车辆速度、车辆载荷、电动马达-发电机温度、电动马达-发电机输出速度、电池充电状态等。

接下来在1904处，该方法包括：确定是否接合锁定离合器。这种确定可以考虑运行条件。例如，在一个用例示例中，可以确定的是，期望的锁定离合器接合可响应于经由挡位选择器或其它合适的输入设备产生的反向换挡请求来进行。在其它示例中，例如，车辆控制器可以确定车辆规划成在响应于制动踏板驱动或加速器踏板释放的再生模式下操作。

如果确定锁定离合器不应接合(1904处为“否”)，则该方法进入1906，其中该方法包括：维持锁定离合器脱离。

相反，如果确定锁定离合器应当接合(1904处为“是”)，则该方法进入1908，其中该方法包括：将锁定离合器过渡到接合状态。应当理解，在一个示例中，当锁定离合器过渡到接合状态时，单向离合器可以接合。在这个示例中，分度轴和第五齿轮之间的相对位置可以保持基本固定。因此，如果单向离合器接合后，换挡套环和齿轮中的倾斜离合器齿处在阻塞或部分阻塞位置，则它们可以保持阻塞，直到锁定离合器过渡到锁定状态。因此，在锁定离合器接合期间，如果离合器齿处于锁定或部分锁定状态，则齿的倾斜端部和锁定离合器中的分度机构协同工作，以将齿轮齿平滑地过渡到锁定状态。

图20至22示出了运行在不同模式下的齿轮系204。因此，齿轮系204可以经由控制器，诸如图1中所示的控制器152，安置成不同的操作模式。这些模式可以包括第一挡位模式，其中图3中示出的第一齿轮组312在电动马达-发电机202与行星齿轮组件222之间传递旋转能量。这些模式还可以包括第二挡位模式，其中图3中示出的第二齿轮组314在电动马达-发电机202与行星齿轮组件222之间传递旋转能量。这些模态(modality)也可以基于反向和前向驱动马达布置来划分。为了详细说明，电动马达-发电机202可以在对应于前向驱动的第一方向上产生旋转输出，并且可以在与第一方向相反的、对应于反向驱动的第二方向上产生旋转输出。因此，齿轮系模态可以包括前向驱动第一挡位模式、反向驱动第一挡位模式、前向驱动第二挡位模式和/或反向驱动第二挡位模式。还应当理解，齿轮系可以在再生模式下运行，其中来自驱动轮(诸如图1中所示的驱动轮128)的扭矩输入被传递到电动马达-发电机，并且电动马达-发电机将驱动系的旋转能量的至少一部分转换为电能。于是，在再生模式中，电能可以从电动马达-发电机传递到能量储存装置，诸如图1中所示的能量储存装置108。

转到图20，示出了以前向驱动第一挡位模式布置的电驱动桥系统200的齿轮系204，其中电动马达-发电机202产生前向驱动旋转输出，第二离合器组件802脱离，并且第一离合器组件800接合(例如，构造成将来自第五齿轮308的能量经由单向离合器902传递至输出轴214)。齿轮系204的前向驱动第一挡位模式下的动力路径经由箭头2000指示。因此，在前向驱动第一挡位模式中，旋转能量从电动马达-发电机202传递到第一齿轮300，从第一齿轮到第二齿轮302，从第四齿轮306到第五齿轮308，从第五齿轮通过第一离合器组件800(例如，通过单向离合器902)到输出轴214，从输出轴到行星齿轮组件222，从行星齿轮组件到差速器224，以及从差速器到车桥838。

图21示出了以前向驱动第二挡位模式布置的电驱动桥系统200的齿轮系204，其中电动马达-发电机202产生前向驱动旋转输出，第二离合器组件802接合，并且第一离合器组件800脱离(例如，锁定离合器900脱离并且单向离合器902超越)。应当理解，单向离合器902是超越的，这是由于第三齿轮304与第六齿轮310之间的啮合比率低于第四齿轮306与第五齿轮308之间的啮合比率，导致第四齿轮与第五齿轮之间没有载荷传递。齿轮系204的前向驱动第二挡位模式下的动力路径通过箭头2100指示。因此，在前向驱动第二挡位模式中，旋转能量从电动马达-发电机202传递到第一齿轮300，从第一齿轮到第二齿轮302，从第三齿轮304到第六齿轮310，从第六齿轮通过第二离合器组件802到输出轴214，从输出轴到行星齿轮组件222，从行星齿轮组件到差速器224，以及从差速器到车桥838。

图22示出了以再生第一挡位模式布置的电驱动桥系统200的齿轮系204，其中电动马达-发电机202由于通过齿轮系204传递到电动马达-发电机的驱动轮扭矩而产生电能。此外，在再生第一挡位模式下，第二离合器组件802脱离，并且第一离合器组件800接合(例如，构造成经由锁定离合器900将能量从第五齿轮308传递到输出轴214)。齿轮系204的再生第一挡位模式中下的动力路径经由箭头2200指示。因此，在再生第一挡位模式中，旋转能量从差速器224传递到行星齿轮组件222，从行星齿轮组件传递到输出轴214，从输出轴通过第一离合器组件800(例如，通过旁通过单向离合器902的锁定离合器900)传递到第五齿轮308，从第五齿轮到第四齿轮306，从第二齿轮302到第一齿轮300，并且随后到电动马达-发电机202。

应当理解，在反向第一挡位模式期间，通过齿轮系204的动力路径可以类似于图22所示的动力路径。例如，反向第一挡位模式下的动力路径可以与经由箭头2200表示的动力路径行进通过相似的部件。然而，在反向动力路径中，箭头是反向的。因此，在反向第一挡位模式下，第二离合器组件802可以脱离，并且第一离合器组件800可以接合(例如，构造成经由锁定离合器900将扭矩从第五齿轮308传递到输出轴214)。

图1至18和20至23示出了带有各种部件的相对定位的示例构造。如果示出为彼此直接接触或直接联接，则至少在一个示例中，这样的元件可以分别称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，示出为彼此连续或相邻的元件可以分别是彼此连续或彼此相邻的。作为示例，放置为彼此共面地接触的组件可以称为共面地接触。作为另一示例，在至少一个示例中，定位成彼此间隔开、其间仅具有间隔而没有其它部件的元件可以被如此称呼。作为又一示例，彼此上/下、彼此相对侧或彼此左/右地示出的元件可以相对于彼此如此称呼。此外，如附图中所示，在至少一个示例中，最顶上的元件或元件的位置可称为部件的“顶部”，而最底下的元件或元件的位置可称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于附图的竖直轴线并且用于描述附图中的元件相对于彼此的定位。这样，在一个示例中，在其它元件上方示出的元件垂直地位于其它元件上方。作为又一个示例，在附图中描绘的元件的形状可以被称为具有如此形状(例如，诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、圆滑的、倒角的、成角度的，等等)。此外，在一个示例中，彼此同轴的元件可以如此称呼。此外，在至少一个示例中，示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。更进一步，在一个示例中，示出为在另一个元件内或在另一个元件外的元件可以如此称呼。在其它示例中，彼此偏离的元件可以如此称呼。

在以下段落中将进一步描述本发明。在一个方面中，提供了一种齿轮系中的离合器组件，其包括锁定离合器，该锁定离合器包括：齿轮，该齿轮包括多个齿，多个齿具有至少一个带有倾斜端部的齿；分度轴，该分度轴旋转地连接至输出轴；换挡套环，该换挡套环安装在分度轴上，该换挡套环构造成在分度轴上过渡到啮合和脱离构造，并且在一个面上包括多个齿，其中换挡套环中的多个齿中的至少一个齿包括倾斜端部；以及分度机构，该分度机构联接至换挡套环和分度轴，分度机构构造成在换挡套环啮合期间适应分度轴和换挡套环之间的分度。

在另一方面，提供了一种用于操作齿轮系中的离合器组件的方法，该方法包括：将齿轮中具有倾斜端部的齿与换挡套环中的具有倾斜端部的齿啮合，其中离合器组件包括：齿轮，该齿轮包括多个齿，多个齿具有带有倾斜端部的齿；分度轴，该分度轴旋转地连接至输出轴；换挡套环，该换挡套环安装在分度轴上，构造成在分度轴上过渡到啮合构造和脱离构造，并且包括带有倾斜端部的齿；以及分度机构，该分度机构联接至换挡套环和分度轴，并且构造成在换挡套环啮合期间适应分度轴和换挡套环之间的分度。

在又一个方面中，提供了一种电驱动桥齿轮系中的离合器组件，其包括锁定离合器，该锁定离合器包括：齿轮，该齿轮包括多个齿，多个齿具有带有倾斜端部的至少一个齿；分度轴，该分度轴固定地连接至输出轴；换挡套环，该换挡套环与分度轴花键啮合，该换挡套环构造成在分度轴上过渡到啮合和脱离构造，并且在一个面上包括多个齿，其中换挡套环中的多个齿中的至少一个齿包括倾斜端部；以及分度机构包括弹簧加载珠，弹簧加载珠定位在分度轴的凹部中，并且构造成与换挡套环中的坡道配合，并且在锁定离合器接合期间允许换挡套环相对于分度轴分度。

在任意方面或这些方面的组合中，分度机构可以包括弹簧加载珠，弹簧加载珠定位在分度轴的凹部中，并且构造成与换挡套环中的坡道配合。

在任意方面或这些方面的组合中，分度机构可以构造成在齿轮系运行期间阻止由惯性载荷引起的分度轴和换挡套环之间的分度。

在任意方面或这些方面的组合中，换挡套环可以构造成沿分度轴轴向平移。

在任意方面或这些方面的组合中，齿轮中的齿的倾斜端部和换挡套环中的齿的倾斜端部可以各自包括两个成角度的表面。

在任意方面或这些方面的组合中，分度机构可以包括弹簧加载珠，弹簧加载珠定位在分度轴的凹部中，与换挡套环中的双向坡道相互作用。

在任意方面或这些方面的组合中，齿轮中的齿的倾斜端部的角度可以与换挡套环中的齿的倾斜端部的角度基本相同。

在任意方面或这些方面的组合中，倾斜的角度可以大于5度。

在任意方面或这些方面的组合中，该离合器组件还可以包括定位在输出轴和齿轮之间的单向离合器；其中，单向离合器可以构造成：当齿轮在第一方向上的转速超过输出轴在第一方向上的转速时，使齿轮和输出轴旋转地接合；以及其中，单向离合器可以构造成：当齿轮在与第一方向相反的第二方向上旋转或者输出轴在第一方向上的转速超过齿轮在第一方向上的转速时，使齿轮和输出轴旋转地脱离。

在任意方面或这些方面的组合中，使齿轮中带有倾斜端部的齿啮合的步骤可以响应于接收到过渡到反向驱动模式或再生模式的请求而实施。

在任意方面或这些方面的组合中，齿轮中的齿的倾斜端部和换挡套环中的齿的倾斜端部可以各自包括两个成角度的表面，并且其中分度机构可以包括弹簧加载珠，该弹簧加载珠定位在分度轴的凹部中，与换挡套环中的双向坡道相互作用。

在任意方面或这些方面的组合中，离合器组件还可以包括：在齿轮中带有倾斜端部的齿与换挡套环中带有倾斜端部的齿啮合期间，定位在输出轴和齿轮之间的单向离合器被接合。

在任意方面或这些方面的组合中，分度机构可以在换挡套环啮合期间使分度轴和换挡套环之间进行分度，并且阻止在齿轮系运行期间由惯性载荷引起的分度轴和换挡套环之间的分度。

在任意方面或这些方面的组合中，齿轮中的齿的倾斜端部和换挡套环中的齿的倾斜端部可以各自包括两个成角度的表面，并且其中换挡套环中的坡道可以是双向坡道。

在任意方面或这些方面的组合中，换挡套环可以构造成沿分度轴轴向或径向平移。

在任意方面或这些方面的组合中，该离合器组件还可以包括定位在输出轴和齿轮之间的单向离合器；其中，单向离合器可以构造成：当齿轮在第一方向上的转速超过输出轴在第一方向上的转速时，旋转地接合齿轮和输出轴；以及其中，单向离合器可以构造成：当齿轮在与第一方向相反的第二方向上旋转或者输出轴在第一方向上的转速超过齿轮在第一方向上的转速时，使齿轮和输出轴旋转地脱离。

在任意方面或这些方面的组合中，离合器组件还可以包括控制器，该控制器包括储存在非暂时性存储器中的可执行指令，该可执行指令响应于接收开始反向模式或再生模式过渡请求的请求，使控制器将离合器组件过渡到接合状态。

在另一种表示方式中，齿式离合器设置在电动车桥变速箱中，齿式离合器包括齿轮的表面和换挡套筒的表面上的对应的倾斜齿，并且分度机构构造成允许换挡套筒在从解锁状态过渡到锁定状态期间相对于分度轴分度，并且构造成当锁定离合器处在解锁状态并且齿轮旋转时，阻止换挡套筒和分度轴之间的分度。

尽管以上已经描述了各种实施例，但应当理解，它们以示例而非限制的方式提出。对相关领域技术人员而言显而易见的是，所公开的主题可以其它特定的形式实施而不脱离本主题的其精神。因此，以上所描述的实施例在所有方面被认为是示例性而非限制性的。

要注意的是，本文包括的示例控制和估计例程可以与各种动力系统和/或车辆系统构造一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其它车辆硬件结合的控制器的控制系统来执行。此外，方法的若干部分可以是在现实世界中采取的用以改变装置状态的物理动作。本文描述的特定例程可以代表任何数量的诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等的处理策略中的一个或多个。这样，所示出的各种动作、操作和/或功能可以以所示出的顺序、并行地来执行，或者在某些情况下被省略。同样，实现本文描述的示例性示例的特征和优点的处理顺序不是必要的，而是为了便于说明和描述而提供。取决于被使用的特定策略，可以重复地执行所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示待被编程到车辆控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过在包括各种车辆硬件部件并且与电子控制器结合在一起的系统中执行指令来执行。如果需要，可以省略本文所述的一个或多个方法步骤。

应当理解的是，本文公开的构造和例程本质上是示例性的，并且这些具体示例不应被认为是限制性的，因为可以进行多种变化。例如，以上技术可以应用于包括不同类型的推进源的动力系统，所述推进源包括不同类型的电机和变速器。本公开的主题包括本文公开的各种系统和构造以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

如本文所使用的，除非另外指明，否则术语“大约”和“基本上”被解释为表示该范围的正负百分之五。

所附权利要求特别指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及一个元件或第一元件或其等同物。应当将这样的权利要求理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不需要也不排除两个或多个这样的元件。在本申请或相关申请中，可以通过修改本权利要求或通过提出新权利要求来主张所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合。这样的权利要求，无论是在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相同或不同，都被认为包括在本公开的主题范围内。

Claims (10)

1.齿轮系中的离合器组件，所述离合器组件包括：

锁定离合器，所述锁定离合器包括：

齿轮，所述齿轮包括多个齿，所述多个齿具有至少一个带有倾斜端部的齿；

分度轴，所述分度轴旋转地连接至输出轴；

换挡套环，所述换挡套环安装在所述分度轴上，所述换挡套环构造成在所述分度轴上过渡到啮合构造和脱离构造，并且在一个面上包括多个齿，其中所述换挡套环中的多个齿中的至少一个齿包括倾斜端部；以及

分度机构，所述分度机构联接至所述换挡套环和所述分度轴，所述分度机构构造成在所述换挡套环啮合期间适应所述分度轴和所述换挡套环之间的分度。

2.根据权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述分度机构包括弹簧加载珠，所述弹簧加载珠定位在所述分度轴的凹部中，并且构造成与所述换挡套环中的坡道配合。

3.根据权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述分度机构构造成在所述齿轮系运行期间阻止由惯性载荷引起的所述分度轴和所述换挡套环之间的分度。

4.根据权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述换挡套环构造成沿所述分度轴轴向平移。

5.根据权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述齿轮中的齿的倾斜端部和所述换挡套环中的齿的倾斜端部各自包括两个成角度的表面，和/或其中所述分度机构包括弹簧加载珠，所述弹簧加载珠定位在所述分度轴的凹部中，与所述换挡套环中的双向坡道相互作用。

6.根据权利要求1所述的离合器组件，其特征在于，所述齿轮中的齿的倾斜端部具有与所述换挡套环中的齿的倾斜端部基本相同的角度，并且其中倾斜角度大于5度。

7.一种用于操作齿轮系中的离合器组件的方法，所述方法包括：

使齿轮中具有倾斜端部的齿与换挡套环中的具有倾斜端部的齿啮合，其中离合器组件包括：

所述齿轮包括多个齿，所述多个齿具有带有倾斜端部的齿；

分度轴，所述分度轴旋转地连接至输出轴；

所述换挡套环，所述换挡套环安装在所述分度轴上，构造成在所述分度轴上过渡到啮合构造和脱离构造，并且包括带有倾斜端部的齿；以及

分度机构，所述分度机构联接至所述换挡套环和所述分度轴，并且构造成在所述换挡套环啮合期间适应所述分度轴和所述换挡套环之间的分度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使齿轮中带有倾斜端部的齿啮合的步骤响应于接收到过渡到反向驱动模式或再生模式的请求而实施。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述齿轮中的齿的倾斜端部和所述换挡套环中的齿的倾斜端部各自包括两个成角度的表面，并且其中所述分度机构包括弹簧加载珠，所述弹簧加载珠定位在所述分度轴的凹部中，与所述换挡套环中的双向坡道相互作用。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述齿轮中带有倾斜端部的齿与所述换挡套环中带有倾斜端部的齿啮合期间，定位在输出轴和齿轮之间的单向离合器被接合。

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