CN113389870A - 包括联接周转齿轮的具有扭矩定向的传动设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于电动车辆的传动设备(100)。所述传动设备包括差速器(102)，其被配置为经由相应的第一和第二驱动轴(106、108)将第一电机(104)连接到第一和第二车辆。所述传动设备还包括联接周转齿轮(110)，其被配置为经由所述联接周转齿轮将第二电机连接到所述第一驱动轴。所述传动设备包括使用单个行星齿轮(120)啮合不同大小的两个太阳齿轮(116、118)的联接周转齿轮，其可与使用包括两个不同大小的行星齿轮部分的阶梯式行星齿轮相比。

Description

包括联接周转齿轮的具有扭矩定向的传动设备
技术领域
本公开涉及一种用于电动车辆的传动设备(transmission arrangement)，所述传动设备包括联接周转齿轮(coupled epicyclic gear)和用于提供扭矩定向(torquevectoring)的差速器。
背景技术
扭矩定向是一种将差速器布置为将可变扭矩传递到车辆中的车轮从而提供对车辆的更好的操纵以及主动安全措施的传动技术。具体地，扭矩定向可以用于校正或减少车辆中的转向不足或过度转向滑动。由于电动车辆和混合动力车辆可能比具有内燃发动机的可比较车辆更重，因此变得更重并且更难以转向，因此还期望在电动车辆和混合动力车辆中提供扭矩定向以改善操纵和敏捷性。
包括扭矩定向差速器的各种类型的已知传动设备可以用在电动或混合动力传动系统中。但是，对于混合动力车辆或电动车辆，达到低能耗是特别重要的，并且因此现有传动设备存在改进空间。
发明内容
总体而言，所公开的主题涉及一种用于电动车辆的传动设备。所述传动设备包括差速器，所述差速器被配置为经由相应的第一驱动轴和第二驱动轴将第一电机连接到第一车轮和第二车轮。所述第一车轮和第二车轮例如可以是车辆的左后轮和右后轮。所述传动设备还包括联接周转齿轮，所述联接周转齿轮被配置为经由联接周转齿轮将第二电机连接到第一驱动轴。联接周转齿轮也可被称为周转齿轮系或行星齿轮。联接周转齿轮进一步联接到差速器。
所述联接周转齿轮包括：被配置为可操作地连接到第二电机的行星架；第一太阳齿轮，其包括具有第一轮廓的齿；第二太阳齿轮，其包括具有不同于所述第一轮廓的第二轮廓的齿，其中所述第一太阳齿轮的齿数不同于所述第二太阳齿轮的齿数；以及至少一个行星齿轮，其具有均匀的齿轮廓，其中所述行星齿轮被布置和配置为与所述第一太阳齿轮和所述第二太阳齿轮同时啮合。
本发明基于以下认识：通过使用与不同尺寸的两个太阳齿轮啮合的单个行星齿轮可实现改进的联接周转齿轮，这可与替代地使用包括不同尺寸的两个行星齿轮部分的阶梯式行星齿轮相比。使用单个行星齿轮存在几个优点，包括由于与阶梯式行星齿轮相比更容易制造而导致的更低的部件成本。此外，还将存在较少的共载误差(load sharing error)，并且单个行星在联接周转齿轮的组装期间不需要复杂的齿轮正时。联接周转齿轮可包括上述类型的多个行星齿轮。在联接周转齿轮中使用的行星齿轮的数量可基于联接周转齿轮的期望性能来选择。更具体地，更多数量的行星齿轮导致增加的扭矩传递能力。换句话说，在行星齿轮被称为单个行星齿轮的情况下，不涉及联接周转齿轮中的行星齿轮的数量，而是指，一个均匀的单个行星齿轮同时联接到第一太阳齿轮和第二太阳齿轮两者。
借助于所述的传动设备，可以为纯电动车辆和混合动力车辆两者有效地提供电动真扭矩定向(electric true torque vectoring)。
在本发明的一个实施例中，所述行星齿轮由单个均匀的齿轮元件组成，从而使其更容易和更便宜地制造。此外，第一太阳齿轮和第二太阳齿轮优选为具有相同螺旋角和相同螺旋方向的螺旋齿轮，从而有利于两个太阳齿轮与单个行星齿轮同时啮合。
根据本发明的一个实施例，所述第一太阳齿轮的齿数小于第二太阳齿轮的齿数。例如，第一太阳齿轮的齿数比第二太阳齿轮的齿数小等于行星齿轮的数量的倍数的数量。此外，第一太阳齿轮的齿可相对于第二太阳齿轮的齿轮廓移位。具体地，第一太阳齿轮的齿的齿顶可不同于第二太阳齿轮的齿的齿顶。此外，第一太阳齿轮的齿可具有比第二太阳齿轮的齿更深的轮廓。
附图说明
图1是包括根据本发明一个实施例的传动设备的驱动模块的示意图；
图2是根据本发明一个实施例的传动设备中的周转行星齿轮的各部件的示意图；和
图3是根据本发明一个实施例的传动设备中的周转行星齿轮的一部分的示意图。
具体实施方式
在本详细描述中，参照包括具有三个行星齿轮的联接周转齿轮的传动设备和被配置为连接两个电机以形成用于电动车辆或混合动力车辆的驱动模块的传动设备主要讨论根据本发明的传动设备的各种实施例。应注意，这绝不限制本发明的范围，本发明同样适用于在其它配置和实施方案中使用的传动设备。
图1是驱动模块101的示意图，驱动模块101包括根据本发明的实施例的用于电动车辆的传动设备100。传动设备包括差速器102，差速器102被配置为经由对应的第一驱动轴106和第二驱动轴108将第一电机104连接到第一车轮和第二车轮。驱动模块101可以例如布置在车辆的后轴上，使得第一车轮和第二车轮是车辆的左后轮和右后轮。
传动设备100的差速器102包括第一差速器输出130和第二差速器输出132。在所描述的示例中，差速器102包括差速齿轮组134，差速齿轮组134容纳在差速器壳体136中并且具有第一侧齿轮138、第二侧齿轮140、横销(cross-pin)142和多个小齿轮(pinion gears)144。第一侧齿轮138和第二侧齿轮140可围绕差速器壳体136的旋转轴线可旋转地布置并且可分别包括第一差速器输出130和第二差速器输出132。第一驱动轴106联接到第一差速器输出130，并且第二驱动轴108联接到第二差速器输出132。横销142可大致垂直于差速器壳体136的旋转轴线地安装到差速器壳体136。小齿轮144能被可旋转地安装在横销142上以与第一侧齿轮138和第二侧齿轮140啮合。差速器壳体136也可以被称为差速器的保持架或外壳。
尽管本文已经描述了一个特定的差速器，但是本领域技术人员认识到，传动设备同样可以使用具有其它构造的差速器来实现。
传动设备还包括联接周转齿轮110，联接周转齿轮110被配置为经由联接周转齿轮110将第二电机112连接到第一驱动轴106。在所描述的实施例中，第一电机104被配置为电推进动力的主要来源，而第二电机112主要在车辆的转向期间或在期望校正相应车轮的推进时使用。尽管所描述的实施例包括电机，但是传动设备同样与液压机良好地工作。
联接周转齿轮110包括：行星架114，其被配置为可操作地连接到第二电机；第一太阳齿轮116，其包括具有第一轮廓的齿；第二太阳齿轮118，其包括具有与第一轮廓不同的第二轮廓的齿，并且其中第一太阳齿轮116的齿数不同于第二太阳齿轮118的齿数；以及至少一个行星齿轮120，其具有均匀的齿廓，其中行星齿轮120被布置和配置成同时与第一和第二太阳齿轮116、118啮合。
此外，第一太阳齿轮116连接到第一驱动轴106，并且第二太阳齿轮118连接到差速器壳体136。
在图2中更详细地示出第一太阳齿轮116、第二太阳齿轮118、和行星齿轮120，示出了其中联接周转齿轮110包括三个行星齿轮120的示例性实施例。这里可以看出，第一太阳齿轮116和第二太阳齿轮118是具有相同螺旋角和相同螺旋方向的螺旋齿轮，即两个太阳齿轮116、118的螺旋都是相同的(右旋(right-hand)或左旋(left-hand))。还可以看出，每个行星齿轮120是由具有基本上等于第一太阳齿轮116和第二太阳齿轮118的组合宽度的单个均匀齿轮元件组成的螺旋行星齿轮。此外，行星齿轮120具有均匀的齿廓，这意味着对于行星齿轮120的整个宽度，齿具有相同的轮廓。
第一太阳齿轮116的齿数小于第二太阳齿轮的齿数。此外，具有较低齿数的齿轮具有较小的分度圆直径(reference diameter)以及较小的基圆直径(base diameter)。齿数的差是等于行星齿轮的数量的倍数的数字。因此，对于使用三个行星齿轮120(n＝3)的本示例，第一太阳齿轮116与第二太阳齿轮118之间的齿数差等于n×3，在所示示例中n＝1。更具体地，所示的第一太阳齿轮116具有60个齿，并且第二太阳齿轮118具有63个齿，而行星齿轮具有27个齿。但是，齿轮的齿数可以变化，只要行星齿轮足够大以容纳所需的轴即可。
当设计联接周转齿轮110时，当选择齿轮的齿数以及第一太阳齿轮与第二太阳齿轮之间的齿数关系时，齿轮传动比与机械可靠性之间存在折中；与更大的齿数差相比，更小的齿数差提供更高的齿轮传动比但更低的模数(module)，也即更低的机械可靠性。在本示例中，联接周转齿轮优选地被配置为具有在1：10至1：40的范围内的齿轮传动比，并且期望高传动比以便能实现物理上小型的第二机器。
此外，第一太阳齿轮116的齿相对于第二太阳齿轮118的齿有利地轮廓移位(profile shifted)，以能够与行星齿轮共同啮合。轮廓移位是指第一太阳齿轮116的齿的轮廓与第二太阳齿轮118的齿的轮廓不同。可以假定一个齿轮的所有齿具有相同的轮廓。轮廓移位可以例如是齿顶的移位，使得第一太阳齿轮116的齿的齿顶不同于第二太阳齿轮118的齿的齿顶，如图3所示。在图3中，第一太阳齿轮116的齿顶和齿根分别为大约2.5和0.5，而第二太阳齿轮118的齿顶和齿根分别为大约0.5和2.5。因此，在本示例中，与第一太阳齿轮116相比，第二太阳齿轮118的齿顶和齿根实际上相反。因此，轮廓移位可以指第一太阳齿轮116的齿与第二太阳齿轮118的齿相比具有更深的轮廓。但是，对于第一太阳齿轮116和第二太阳齿轮118，齿轮的模数和角度是相同的。
转到传动设备的总体功能，第二电机112优选小于第一电机104。第一电机104因此用作向车轮提供推进力的主马达，而第二电机可用于扭矩定向。
在示出的示例中，第二电机112轴向地偏移所述联接周转齿轮120并且也轴向地偏移所述第一电机104和差速器102。但是，驱动模块同样可以被良好地配置为使用同轴布置的第二电机，其中第二电机112可以具有中空轴并且布置在第一驱动轴106上。
尽管已经参考本发明的特定示例性实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说，许多不同的改型、变型等将变得显而易见。此外，应当注意的是，系统的部分可以被省略、互换或以各种方式布置，该传动设备还能够执行本发明的功能。
另外，根据对附图、本公开和所附权利要求的研究，本领域技术人员可以理解并实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定量词“一个”或“一种”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的仅有事实不表示不能利用这些措施的组合。

Claims (15)

1.一种用于电动车辆的传动设备(100)，包括：
差速器(102)，其被配置为经由相应的第一驱动轴和第二驱动轴(106，108)将第一电机(104)连接到第一车轮和第二车轮；
联接周转齿轮(110)，其被配置为经由所述联接周转齿轮将第二电机(112)连接到所述第一驱动轴，其中所述联接周转齿轮包括：
-行星架(114)，其被配置为可操作地连接到所述第二电机；
-第一太阳齿轮(116)，其包括具有第一轮廓的齿；
-第二太阳齿轮(118)，其包括具有不同于所述第一轮廓的第二轮廓的齿，并且其中所述第一太阳齿轮的齿数不同于所述第二太阳齿轮的齿数；和
-至少一个行星齿轮(120)，其具有均匀的齿轮廓，其中所述行星齿轮被布置和配置为与所述第一太阳齿轮和所述第二太阳齿轮同时啮合。
2.根据权利要求1所述的传动设备，其中，所述至少一个行星齿轮由单个均匀的齿轮元件构成。
3.根据前述权利要求中任一项所述的传动设备，其中，所述第一太阳齿轮和所述第二太阳齿轮是具有相同螺旋角和相同螺旋方向的螺旋齿轮。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传动设备，其中，所述第一太阳齿轮的齿数小于所述第二太阳齿轮的齿数。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传动设备，其中，所述第一太阳齿轮的齿数比所述第二太阳齿轮的齿数少的齿数等于所述行星齿轮的数量的倍数。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传动设备，其中，所述第一太阳齿轮的齿相对于所述第二太阳齿轮的齿是轮廓移位的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传动设备，其中，所述第一太阳齿轮的齿的齿顶与所述第二太阳齿轮的齿的齿顶不同。
8.根据前述权利要求中任一项所述的传动设备，其中，与所述第二太阳齿轮的齿相比，所述第一太阳齿轮的齿具有更深的轮廓。
9.根据前述权利要求中任一项所述的传动设备，其中，所述差速器包括：
第一差速器输出(130)；
第二差速器输出(132)；
差速器壳体(136)；和
布置在所述差速器壳体中的差速齿轮组(134)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的传动设备，其中，所述第一太阳齿轮连接到所述第一驱动轴，并且其中，所述第二太阳齿轮连接到所述差速器壳体。
11.根据前述权利要求中任一项所述的传动设备，其中，所述联接周转齿轮被配置为具有在1：10至1：40的范围内的齿轮传动比。
12.根据前述权利要求中任一项所述的传动设备，还包括：
连接到所述差速器的第一电机，和连接到所述联接周转齿轮的第二电机。
13.根据权利要求12所述的传动设备，其中，所述第二电机小于所述第一电机。
14.根据权利要求12或13所述的传动设备，其中，所述第二电机从所述周转齿轮轴向地偏移。
15.根据权利要求12或13所述的传动设备，其中，所述第二电机与所述周转齿轮同轴地布置。
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