CN113898704A - 两挡电桥驱动系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种两挡电桥驱动系统及车辆。该两挡电桥驱动系统的变速器包括两个同轴的行星齿轮机构。一方面,第一行星齿轮机构的太阳轮轴与第二行星齿轮机构的太阳轮轴不能相对转动地连接在一起,并且经由一个离合器与变速器的壳体相连,第二行星齿轮机构的行星轮架经由另一个离合器与变速器的壳体相连;另一方面,第一行星齿轮机构的齿圈与变速器的输入轴相连且行星轮架与变速器的输出轴直接相连,第二行星齿轮机构的齿圈与变速器的输出轴直接相连。这样,利用两个离合器的接合/断开,该变速器能够将动力源的扭矩通过两个驱动挡位传递到差速器,而在换挡过程中换挡平稳而且不会产生动力中断的现象,从而避免了额外的能量消耗。

Description

两挡电桥驱动系统及车辆
技术领域
本发明涉及车辆领域,更具体地涉及一种两挡电桥驱动系统及包括该两挡电桥驱动系统的车辆。
背景技术
图1是示出了一种两挡电桥驱动系统的拓扑结构示意图,该两挡电桥驱动系统可以用于纯电动车辆、混合动力车辆等。如图1所示,该两挡电桥驱动系统包括一个电机EM和变速器TM。变速器TM的输入轴的一端与电机EM的转子例如通过花键传动联接,变速器TM的输入轴的另一端与变速器TM的行星齿轮机构PG的太阳轮固定连接,该输入轴和行星齿轮机构PG的行星轮架经由同步器SN能够与变速器TM的差速器DM选择性地传动联接。
虽然以上的两挡电桥驱动系统能够实现两挡驱动,但是该两挡电桥驱动系统存在如下的缺陷:
i.在变速器TM经由同步器SN进行换挡的过程中,电机EM对变速器TM的冲击很大使得换挡过程并不平稳,从而使得驾驶性能劣化;以及
ii.在变速器TM经由同步器SN进行换挡的过程中,会产生动力中断的现象,从而导致额外的能量损耗和电池电量消耗增加。
发明内容
鉴于上述两挡电桥驱动系统的缺陷而做出了本发明。本发明的一个目的在于提供一种新型的两挡电桥驱动系统,该两挡电桥驱动系统能够避免由于利用同步器进行换挡而造成的换挡过程不平稳以及动力中断的现象。本发明的另一个目的在于提供一种包括该两挡电桥驱动系统的车辆。
为了实现上述目的,本发明采用如下的技术方案。
本发明提供了一种如下的两挡电桥驱动系统,其包括变速器,所述变速器包括:
壳体;
输入轴和输出轴;
第一行星齿轮机构,其包括第一太阳轮、多个第一行星轮、第一行星轮架以及第一齿圈,所述第一行星轮架以相对于所述输出轴不能转动的方式设置于所述输出轴,所述第一齿圈以相对于所述输入轴不能转动的方式设置于所述输入轴;
第二行星齿轮机构,其包括第二太阳轮、多个第二行星轮、第二行星轮架以及第二齿圈,所述第二太阳轮的第二太阳轮轴与所述第一太阳轮的第一太阳轮轴以同轴且不能相对转动的方式连接在一起,所述第二齿圈以相对于所述输出轴不能转动的方式设置于所述输出轴;
第一离合器,其设置在所述第一太阳轮轴或所述第二太阳轮轴与所述壳体之间,使得当所述第一离合器接合时所述第一太阳轮轴和所述第二太阳轮轴相对于所述壳体固定,当所述第一离合器分离时所述第一太阳轮轴和所述第二太阳轮轴能够相对于所述壳体转动;以及
第二离合器,其设置于所述第二行星轮架与所述壳体之间,使得当所述第二离合器接合时所述第二行星轮架相对于所述壳体固定,当所述第二离合器分离时所述第二行星轮架能够相对于所述壳体转动。
优选地,所述第一太阳轮轴和所述第二太阳轮轴为同一轴。
更优选地,所述第一太阳轮轴和所述第二太阳轮轴均为空心轴,所述输出轴以与所述第一太阳轮轴和所述第二太阳轮轴同轴的方式穿过所述第一太阳轮轴和所述第二太阳轮轴。
更优选地,所述两挡电桥驱动系统还包括电机和差速器,所述电机与所述输入轴传动联接,所述差速器与所述输出轴传动联接。
更优选地,当所述第一离合器接合且所述第二离合器分离时,来自所述电机的扭矩按照如下的扭矩传递路径传递:所述输入轴→所述第一齿圈→所述多个第一行星轮→所述第一行星轮架→所述输出轴→所述差速器。
更优选地,当所述第一离合器分离且所述第二离合器接合时,
来自所述电机的一部分扭矩按照如下的扭矩传递路径传递:所述输入轴→所述第一齿圈→所述多个第一行星轮→所述第一行星轮架→所述输出轴→所述差速器;并且
来自所述电机的另一部分扭矩按照如下的扭矩传递路径传递:所述输入轴→所述第一齿圈→所述多个第一行星轮→所述第一太阳轮→所述第二太阳轮→所述多个第二行星轮→所述第二齿圈→所述输出轴→所述差速器。
更优选地,所述电机的转子以同轴的方式设置于所述输入轴,使得所述输入轴始终随着所述转子转动。
更优选地,所述变速器还包括以相对于所述输出轴不能相对转动的方式设置于所述输出轴的输出齿轮,所述差速器包括差速器输入齿轮,
所述输出齿轮与所述差速器输入齿轮始终处于啮合状态。
更优选地,所述差速器为锥齿轮差速器。
本发明还提供了一种如下的车辆,所述车辆包括以上技术方案中任意一项技术方案所述的两挡电桥驱动系统。
通过采用上述技术方案,本发明提供了一种如下的两挡电桥驱动系统及包括该两挡电桥驱动系统的车辆,该两挡电桥驱动系统的变速器包括两个同轴的行星齿轮机构。一方面,第一行星齿轮机构的太阳轮轴与第二行星齿轮机构的太阳轮轴不能相对转动地连接在一起,并且经由一个离合器与变速器的壳体相连,第二行星齿轮机构的行星轮架经由另一个离合器与变速器的壳体相连;另一方面,第一行星齿轮机构的齿圈与变速器的输入轴直接相连且行星轮架与变速器的输出轴直接相连,第二行星齿轮机构的齿圈与变速器的输出轴相连。
这样,利用两个离合器的接合/断开,该变速器能够将动力源(电机)的扭矩通过两个驱动挡位传递到差速器,而在该变速器经由两个离合器进行换挡的过程中换挡平稳而且不会产生动力中断的现象,从而避免了由于换挡过程中出现动力中断而导致的额外的能量消耗。
附图说明
图1是示出了一种两挡电桥驱动系统的拓扑结构示意图。
图2是示出了根据本发明的一实施方式的两挡电桥驱动系统的拓扑结构示意图。
附图标记说明
EM电机 TM变速器 PG行星齿轮机构 SN同步器
S1输入轴 S2输出轴 S3太阳轮轴 SU1第一太阳轮 PL1第一行星轮 P1第一行星轮架 R1第一齿圈 SU2第二太阳轮 PL2第二行星轮 P2第二行星轮架 R2第二齿圈 G1输出齿轮 C1第一离合器 C2第二离合器
DM差速器 G2差速器输入齿轮。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解,这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明,而不用于穷举本发明的所有可行的方式,也不用于限制本发明的范围。
在本发明中,“传动联接”是指两个部件能够传递驱动力/扭矩地连接,如无特殊说明,可以表示这两个部件直接连接或者经由齿轮机构等连接以能够在这两个部件之间传递驱动力/扭矩。
图2是示出了根据本发明的一实施方式的两挡电桥驱动系统的拓扑结构示意图。如图2所示,根据本发明的一实施方式的两挡电桥驱动系统包括电机EM、变速器和差速器DM。
在本实施方式中,电机EM包括定子和位于定子的径向内侧且能够相对于定子转动的转子。
在本实施方式中,变速器包括输入轴S1、输出轴S2、两个行星齿轮机构(同轴的第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构)和两个离合器(第一离合器C1和第二离合器C2)。
具体地,变速器的输入轴S1与电机EM的转子同轴地传动联接,使得输入轴S1能够始终随着转子转动并且来自电机EM的转子的扭矩能够经由输入轴S1传递到变速器中。变速器的输出轴S2与差速器DM经由一组齿轮副传动联接,使得变速器中的扭矩经由输出轴S2传递到差速器DM中。
进一步地,第一行星齿轮机构包括第一太阳轮SU1、多个第一行星轮PL1、第一行星轮架P1以及第一齿圈R1。第一太阳轮SU1与位于其径向外侧的多个第一行星轮PL1始终处于啮合状态。多个第一行星轮PL1与位于其径向外侧的第一齿圈R1始终处于啮合状态。多个第一行星轮PL1安装于第一行星轮架P1。另外,第一行星轮架P1以相对于输出轴S2不能转动的方式设置于输出轴S2,使得第一行星轮架P1能够始终随着输出轴S2一起转动。第一齿圈R1以相对于输入轴S1不能转动的方式设置于输入轴S1,使得第一齿圈R1能够始终随着输入轴S1一起转动。
第二行星齿轮机构与第一行星齿轮机构同轴地配置,第二行星齿轮机构包括第二太阳轮SU2、多个第二行星轮PL2、第二行星轮架P2以及第二齿圈R2。第二太阳轮SU2与位于其径向外侧的多个第二行星轮PL2始终处于啮合状态。多个第二行星轮PL2与位于其径向外侧的第二齿圈R2始终处于啮合状态。多个第二行星轮PL2安装于第二行星轮架P2。另外,第二太阳轮SU2与第一太阳轮SU1共用一个太阳轮轴S3。第二齿圈R2以相对于输出轴S2不能转动的方式设置于输出轴S2,使得第二齿圈R2能够始终随着输出轴S2一起转动。
进一步地,变速器为了实现两挡驱动而设置了第一离合器C1和第二离合器C2。第一离合器C1设置于太阳轮轴S3与变速器的壳体之间,使得当第一离合器C1接合时太阳轮轴S3相对于变速器的壳体固定,当第一离合器C1分离时太阳轮轴S3能够相对于变速器的壳体转动。第二离合器C2设置于第二行星轮架P2和变速器的壳体之间,使得当第二离合器C2接合时第二行星轮架P2相对于变速器的壳体固定,当第二离合器C2分离时第二行星轮架P2能够相对于变速器的壳体转动。
在本实施方式中,差速器DM为例如锥齿轮差速器。该锥齿轮差速器具有差速器输入齿轮G2,变速器还包括以相对于变速器的输出轴S2不能转动的方式设置于该输出轴S2的输出齿轮G1,该差速器输入齿轮G2与输出齿轮G1始终处于啮合状态。这样,经由这组齿轮副(齿轮G1、G2),变速器能够将扭矩传递到差速器DM。
当根据本发明的一实施方式的两挡电桥驱动系统采用如上所述的结构时,扭矩能够以如下路径传递。
具体地,当第一离合器C1接合且第二离合器C2分离时,来自电机的扭矩按照如下的扭矩传递路径传递:输入轴S1→第一齿圈R1→多个第一行星轮PL1→第一行星轮架P1→输出轴S2→差速器DM。
当第一离合器C1分离且第二离合器C2接合时,来自电机的一部分扭矩按照如下的扭矩传递路径传递:输入轴S1→第一齿圈R1→多个第一行星轮PL1→第一行星轮架P1→输出轴S2→差速器DM;并且来自电机的另一部分扭矩按照如下扭矩传递路径传递:输入轴S1→第一齿圈R1→多个第一行星轮PL1→第一太阳轮SU1→第二太阳轮SU2→多个第二行星轮PL2→第二齿圈R2→输出轴S2→差速器DM。
此外,本发明还提供了包括具有以上结构的两挡电桥驱动系统的车辆。该车辆可以是纯电动车辆,也可以是混合动力车辆。
在以上的具体实施方式中对本发明的技术方案进行了详细地阐述,以下进行补充说明。
i.在本发明的两挡电桥驱动系统中,一个单独的离合器C1、C2能够实现一个挡位,因而实现了两挡电桥驱动系统,因而与图1中的两挡电桥驱动系统相比省略了同步器且利用较小的空间实现了较高的传动比。
进一步地,在本发明的两挡电桥驱动系统中,由于通过离合器C1、C2而非同步器进行换挡,因而实现了平稳换挡,改善了驾驶性能。
进一步地,由于离合器C1、C2在系统过载时能够实现滑摩接合,因而在系统出现过载时避免了系统的其它各部件受到过大冲击。
进一步地,在本发明的两挡电桥驱动系统中,改善了变速器的NVH性能,提高了车辆的使用寿命。
ii.虽然在以上的具体实施方式中没有说明,但是如图2所示,太阳轮轴S3可以为空心轴,输出轴S2以与太阳轮轴S3同轴的方式穿过太阳轮轴S3。
iii.在以上的具体实施方式中没有说明离合器C1、C2的具体结构,优选地,离合器C1、C2可以采用成本较低且不需要在使用寿命内进行更换的干式摩擦离合器。然而本发明不限于此,离合器C1、C2还可以采用其它种类的离合器。

Claims (10)

1.一种两挡电桥驱动系统,其包括变速器,所述变速器包括:
壳体;
输入轴(S1)和输出轴(S2);
第一行星齿轮机构,其包括第一太阳轮(SU1)、多个第一行星轮(PL1)、第一行星轮架(P1)以及第一齿圈(R1),所述第一行星轮架(P1)以相对于所述输出轴(S2)不能转动的方式设置于所述输出轴(S2),所述第一齿圈(R1)以相对于所述输入轴(S1)不能转动的方式设置于所述输入轴(S1);
第二行星齿轮机构,其包括第二太阳轮(SU2)、多个第二行星轮(PL2)、第二行星轮架(P2)以及第二齿圈(R2),所述第二太阳轮(SU2)的第二太阳轮轴与所述第一太阳轮(SU1)的第一太阳轮轴以同轴且不能相对转动的方式连接在一起,所述第二齿圈(R2)以相对于所述输出轴(S2)不能转动的方式设置于所述输出轴(S2);
第一离合器(C1),其设置在所述第一太阳轮轴或所述第二太阳轮轴与所述壳体之间,使得当所述第一离合器(C1)接合时所述第一太阳轮轴和所述第二太阳轮轴相对于所述壳体固定,当所述第一离合器(C1)分离时所述第一太阳轮轴和所述第二太阳轮轴能够相对于所述壳体转动;以及
第二离合器(C2),其设置于所述第二行星轮架(P2)与所述壳体之间,使得当所述第二离合器(C2)接合时所述第二行星轮架(P2)相对于所述壳体固定,当所述第二离合器(C2)分离时所述第二行星轮架(P2)能够相对于所述壳体转动。
2.根据权利要求1所述的两挡电桥驱动系统,其特征在于,所述第一太阳轮轴和所述第二太阳轮轴为同一轴(S3)。
3.根据权利要求1所述的两挡电桥驱动系统,其特征在于,
所述第一太阳轮轴和所述第二太阳轮轴均为空心轴,所述输出轴(S2)以与所述第一太阳轮轴和所述第二太阳轮轴同轴的方式穿过所述第一太阳轮轴和所述第二太阳轮轴。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的两挡电桥驱动系统,其特征在于,所述两挡电桥驱动系统还包括电机(EM)和差速器(DM),所述电机(EM)与所述输入轴(S1)传动联接,所述差速器(DM)与所述输出轴(S2)传动联接。
5.根据权利要求4所述的两挡电桥驱动系统,其特征在于,当所述第一离合器(C1)接合且所述第二离合器(C2)分离时,来自所述电机(EM)的扭矩按照如下的扭矩传递路径传递:所述输入轴(S1)→所述第一齿圈(R1)→所述多个第一行星轮(PL1)→所述第一行星轮架(P1)→所述输出轴(S2)→所述差速器(DM)。
6.根据权利要求4所述的两挡电桥驱动系统,其特征在于,当所述第一离合器(C1)分离且所述第二离合器(C2)接合时,
来自所述电机(EM)的一部分扭矩按照如下的扭矩传递路径传递:所述输入轴(S1)→所述第一齿圈(R1)→所述多个第一行星轮(PL1)→所述第一行星轮架(P1)→所述输出轴(S2)→所述差速器(DM);并且
来自所述电机(EM)的另一部分扭矩按照如下的扭矩传递路径传递:所述输入轴(S1)→所述第一齿圈(R1)→所述多个第一行星轮(PL1)→所述第一太阳轮(SU1)→所述第二太阳轮(SU2)→所述多个第二行星轮(PL2)→所述第二齿圈(R2)→所述输出轴(S2)→所述差速器(DM)。
7.根据权利要求4所述的两挡电桥驱动系统,其特征在于,所述电机(EM)的转子以同轴的方式设置于所述输入轴(S1),使得所述输入轴(S1)始终随着所述转子转动。
8.根据权利要求4所述的两挡电桥驱动系统,其特征在于,所述变速器还包括以相对于所述输出轴(S2)不能相对转动的方式设置于所述输出轴(S2)的输出齿轮(G1),所述差速器(DM)包括差速器输入齿轮(G2),所述输出齿轮(G1)与所述差速器输入齿轮(G2)始终处于啮合状态。
9.根据权利要求8所述的两挡电桥驱动系统,其特征在于,所述差速器(DM)为锥齿轮差速器。
10.一种车辆,其特征在于,所述车辆包括权利要求1至9中任一项所述的两挡电桥驱动系统。
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