CN113910880A - 一种基于离合器耦合多模电驱动桥 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于离合器耦合多模电驱动桥，属于动力总成技术领域，包括左半轴、右半轴、驱动电机、第一传动齿轮、第一离合器、差速器、第二传动齿轮、第二离合器、行星传动机构、锁止离合器和第三传动齿轮；第一传动齿轮与电机转子、第一离合器连接，并与第二传动齿轮啮合；第二传动齿轮与太阳轮、第二离合器连接；锁止离合器与车体桥壳连接；行星架通过第三传动齿轮与差速器连接；左半轴贯穿电机转子、第一传动齿轮、第一离合器，与差速器连接；右半轴与差速器连接。第二离合器、第一离合器和锁止离合器的结合、分离，实现不同耦合形式，差速器分配动力，实现动力传递。集成度高，提升动力性、经济性，便于实现底盘专用化和动力总成系列化。
Description
技术领域
本发明属于动力总成技术领域，具体地说是一种基于离合器耦合多模电驱动桥。
背景技术
新能源汽车电驱动系统技术总体朝着动力系统集成化、一体化方向发展。通过一体化集成设计，一方面可以进一步降低总成的体积重量，提高系统的功率、体积和扭矩密度；另一方面通过集成化和精细化的匹配，提升电驱动总成的NVH水平，便于系列化和批量化生产，提高产品的通用性和降低开发及生产成本。
目前，新能源商用车电驱动桥多采用电机匹配AMT变速箱、电机匹配减速器方案，且多换挡执行机构实现动力的耦合与传递，其系统集成度较低，动力总成占用空间体积大、重量大，换挡执行机构可靠性较低且换挡控制逻辑难度较高，规模化无成本优势。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种基于离合器耦合多模电驱动桥，通过集成驱动电机、离合器和车桥，取消传动轴，使动力系统更紧凑，使空间、重量降低。
本发明是通过下述技术方案来实现的：
一种基于离合器耦合多模电驱动桥，包括左半轴、右半轴和集成安装于车体桥壳内的驱动电机、第一传动齿轮、第一离合器、差速器、第二传动齿轮、第二离合器、行星传动机构、锁止离合器和第三传动齿轮；
所述行星传动机构包括从中心到外侧依次啮合的太阳轮、行星架齿轮和齿圈；
所述第一传动齿轮与所述驱动电机的电机转子连接，并与所述第二传动齿轮啮合；
所述第一离合器与所述第一传动齿轮连接，并用于对所述差速器离合动作；
所述第二传动齿轮通过第一芯轴与所述太阳轮连接；
所述第二离合器安装于所述第一芯轴上，并用于对行星架离合动作；
所述锁止离合器安装于所述车体桥壳上，并用于对所述齿圈离合动作；
所述行星架通过第二芯轴与所述第三传动齿轮连接；
所述第三传动齿轮与所述差速器外部集成的输入齿轮啮合；
所述左半轴依次滑动贯穿所述电机转子中部、所述第一传动齿轮中部和所述第一离合器中部，并与所述差速器一侧连接；所述右半轴与所述差速器另一侧连接；且所述左半轴和所述右半轴上分别安装有左车轮和右车轮。
本发明的进一步改进还有，所述电机转子中部设有供所述左半轴滑动贯穿的套筒，所述套筒通过轴承与所述车体桥壳连接安装；所述第一传动齿轮和所述第一离合器套装于所述套筒上。
本发明的进一步改进还有，所述第二传动齿轮、所述第二离合器和所述太阳轮均通过花键共轴连接，并通过轴承转动安装于所述车体桥壳上。
本发明的进一步改进还有，所述差速器两输出齿轮上分别设有与所述车体桥壳连接安装的支撑轴承。
本发明的进一步改进还有，所述车体桥壳包括主桥壳和副桥壳；所述主桥壳安装于所述驱动电机、第一传动齿轮、左半轴、第一离合器、差速器和右半轴的外侧，所述副桥壳安装于所述第二传动齿轮、行星传动机构、锁止离合器、第二离合器和第三传动齿轮的外侧；所述主桥壳和所述副桥壳对应开设有传动连接通道，并通过螺栓连接安装。
本发明的进一步改进还有，所述主桥壳为一体冲焊件。
本发明的进一步改进还有，所述驱动电机的电机定子与所述车体桥壳为刚性一体连接。
本发明的进一步改进还有，所述车体桥壳内设有环绕所述电机定子的冷却水道，所述冷却水道连接有冷却循环驱动组件。
本发明的进一步改进还有，所述驱动电机为永磁同步电机。
从以上技术方案可以看出，本发明的有益效果是：
通过驱动电机的电机转子转动，动力通过第一传动齿轮和第二传动齿轮输出到行星传动机构的太阳轮上或通过第一离合器直接输送到差速器上，通过第二离合器、第一离合器和锁止离合器的结合和分离，可实现动力的不同耦合形式，实现不同的工作模式，最后通过集成有齿轮的差速器将动力分配到两个半轴上，最终传递到车轮上，实现动力的传递。整体结构简单，集成度高，通过集成驱动电机、离合器和车桥，取消传动轴，使动力系统更紧凑，使空间、重量降低；有效提升新能源商用车动力性、经济性，便于实现底盘专用化和动力总成系列化。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，节省底盘空间，降低噪音。电驱桥有利于实现驱动电机系统模块化，便于实现不同吨位车桥系列化的拓展。
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为本发明具体实施方式的传动原理示意图。
图2为本发明具体实施方式的驱动电机结构示意图。
图3为本发明具体实施方式的工作模式示意图。
附图中：1、驱动电机，1-1、电机定子，1-2、电机转子，2、第一传动齿轮，3、第一离合器，4、差速器，5、右车轮，6、右半轴，7、第三传动齿轮，8、行星架，9、齿圈，10、锁止离合器，11、太阳轮，12、第二离合器，13、第二传动齿轮，14、左半轴，15、左车轮。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，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它实施例，都属于本专利保护的范围。
如图1所示，本发明公开一种基于离合器耦合多模电驱动桥，包括左半轴14、右半轴6和集成安装于车体桥壳内的驱动电机1、第一传动齿轮2、第一离合器3、差速器4、第二传动齿轮13、第二离合器12、行星传动机构、锁止离合器10和第三传动齿轮7；
所述行星传动机构包括从中心到外侧依次啮合的太阳轮11、多个行星架齿轮和齿圈9，多个行星架齿轮通过行星架8连接；
所述第一传动齿轮2与所述驱动电机1的电机转子1-2连接，并与所述第二传动齿轮13啮合；
所述第一离合器3与所述第一传动齿轮2同轴连接，并用于对所述差速器4离合动作；
所述第二传动齿轮13通过第一芯轴与所述太阳轮11连接；
所述第二离合器12安装于所述第一芯轴上，并用于对行星架8离合动作；
所述锁止离合器10安装于所述车体桥壳上，并用于对所述齿圈9离合动作；
所述行星架8通过第二芯轴与所述第三传动齿轮7连接；
所述第三传动齿轮7与所述差速器4外部集成的输入齿轮啮合；
所述左半轴14依次滑动贯穿所述电机转子1-2中部、所述第一传动齿轮2中部和所述第一离合器3中部，并与所述差速器4一侧的输出齿轮连接；所述右半轴6与所述差速器4另一侧的输出齿轮连接；且所述左半轴14和所述右半轴6上分别安装有左车轮15和右车轮5。
通过驱动电机1的电机转子1-2转动，动力通过第一传动齿轮2和第二传动齿轮13输出到行星传动机构的太阳轮11上或直接通过第一离合器3输出到差速器4上，通过第二离合器12、第一离合器3和锁止离合器10的结合和分离，可实现动力的不同耦合形式，实现不同的工作模式，最后通过集成有齿轮的差速器4将动力分配到两个半轴上，最终传递到车轮上，实现动力的传递。整体结构简单，集成度高，通过集成驱动电机、离合器和车桥，取消传动轴，使动力系统更紧凑，使空间、重量降低；有效提升新能源商用车动力性、经济性，便于实现底盘专用化和动力总成系列化。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，节省底盘空间，降低噪音。电驱桥有利于实现驱动电机系统模块化，便于实现不同吨位车桥系列化的拓展。
如图3所示，通过第一离合器3、第二离合器12与锁止离合器10的结合和分离，可实现以下多种工作模式：
EV1模式：第一离合器3和第二离合器12同时分离，锁止离合器10结合，该模式实现电驱桥最大传动比，用于起步、急加速或爬较大坡。第一离合器3分离使电机转子1-2与差速器4不连接。动力经电机转子1-2经过到第一传动齿轮2，通过与第二传动齿轮13啮合传递至行星传动机构的太阳轮11，由于第二离合器12的分离，使得动力可以经过太阳轮11输入传递到行星架8进行输出，并经过第三传动齿轮7，通过与集成有齿轮的差速器4齿轮啮合，将动力通过两个半轴14、6分别输送到车轮15、5上。
EV2模式：锁止离合器10分离，第一离合器3分离，第二离合器12结合，该模式实现电驱桥中间挡位传动比，用于中速行驶和爬坡。第一离合器3分离使电机转子1-2与差速器4不连接。动力经电机转子1-2经过到第一传动齿轮2，通过与第二传动齿轮13啮合传递至行星传动机构的太阳轮11，由于第二离合器12的结合，太阳轮11与行星架8锁定，动力经过行星架8和第三传动齿轮7，通过与集成有齿轮的差速器4齿轮啮合，将动力通过两个半轴14、6分别输送到车轮15、5上。
EV3模式：第一离合器3结合，锁止离合器10分离，第二离合器12分离，该模式实现电驱桥电机直驱模式，用于高速行驶和巡航。第二离合器12与锁止离合器10的分离，使得太阳轮11动力无法传递到行星架8。第一离合器3结合使电机转子1-2与差速器4直接连接，实现动力直接传递到集成有齿轮的差速器4，差速器4将动力通过两个半轴14、6分别输送到车轮15、5上。
驻车模式：第一离合器3与锁止离合器10同时结合；第一离合器3结合使电机转子1-2与差速器4连接；锁止离合器10结合使太阳轮11动力能够传递到行星架8。由于两条传递路线速比不相同，可实现机械自锁，从而实现驻车模式。
空挡模式：第一离合器3、锁止离合器10和第二离合器12同时分离；该模式下，第一离合器3分离使电机转子1-2与差速器4不连接；第二离合器12与锁止离合器10同时分离，使得太阳轮11动力无法传递到行星架8，从而实现空挡模式。此时车辆进入空挡滑行模式，车辆滑行时不会带动电机旋转，这一点在多轴驱动车辆上尤为重要。
如图1-2所示，所述电机转子1-2中部设有供所述左半轴14滑动贯穿的套筒，所述套筒通过轴承与所述车体桥壳连接安装；所述第一传动齿轮2和所述第一离合器3套装于所述套筒上，并通过花键定位安装。第一传动齿轮2和第一离合器3通过套筒与电机转子1-2连接可靠，保证传动的精确性和可靠性。
其中，所述第二传动齿轮13、所述第二离合器12和所述太阳轮11均通过花键共轴连接，安装于第一芯轴上，第一芯轴通过轴承转动安装于所述车体桥壳上。结构简单，拆装便捷，保证传动的精确性和稳定性。
其中，所述差速器4两输出齿轮上分别设有与所述车体桥壳连接安装的支撑轴承。半轴对车体桥壳承载，保证车辆行驶的平稳性。
其中，所述车体桥壳包括主桥壳和副桥壳；所述主桥壳安装于驱动电机1、第一传动齿轮2、左半轴14、第一离合器3、差速器4和右半轴6的外侧，所述副桥壳安装于所述第二传动齿轮13、行星传动机构、锁止离合器10、第二离合器12和第三传动齿轮7的外侧；所述主桥壳和所述副桥壳对应开设有传动连接通道，并通过螺栓连接安装。主桥壳用于对驱动电机1、第一传动齿轮2、第一离合器3和差速器4进行包裹安装，并与两半轴通过支撑轴承支撑安装，与套筒通过轴承连接安装；副桥壳用于对第二传动齿轮13、行星传动机构、锁止离合器10、第二离合器12和第三传动齿轮7进行包裹安装，并与第一芯轴通过轴承连接安装，与齿圈9通过轴承连接安装，与锁止离合器10固定安装；实现高度的集成化设计，各轴承作为与车体桥壳连接安装的承载件，保证传动的可靠性；分体式设计，拆装便捷，检修容易。
其中，所述主桥壳为一体冲焊件。主桥壳作为主承载桥壳，保证其良好的承载能力，成型容易，易于实现。
其中，所述驱动电机1的电机定子1-1与所述主桥壳刚性一体连接。电机定子1-1与主桥壳一体化集成，降低驱动电机1的空间占用。将驱动电机1与车体桥壳深度集成为一体，大幅减轻了车桥总成的重量，降低整车的能源消耗，提升整车空间。
其中，所述车体桥壳内设有环绕所述电机定子1-1的冷却水道，所述冷却水道连接有冷却循环驱动组件。通过冷却循环驱动组件对冷却液在冷却水道内循环，实现对驱动电机1的冷却降温，保证驱动电机1运行的可靠性。结构简单，集成度高，节省空间占用。
其中，所述驱动电机1为永磁同步电机。永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。永磁同步电机具有以下优点：功率效率高、功率因数高，无齿轮箱，整个传动系统重量轻，发热小；采用全封闭结构，无传动齿轮磨损、无传动齿轮噪声，免润滑油、免维护；允许的过载电流大，可靠性高；磁能积高，可得到较高的气隙磁通密度，在容量相同时，电机的体积更小、重量更轻；转子没有铜损和铁损，也没有集电环和电刷的摩擦损耗，运行效率高；转动惯量小，允许的脉冲转矩大，可获得较高的加速度，动态性能好，结构紧凑，运行可靠。
本基于离合器耦合多模电驱动桥，通过驱动电机的电机转子转动，动力通过第一传动齿轮和第二传动齿轮输出到行星传动机构的太阳轮上或通过第一离合器直接输送到差速器上，通过第二离合器、第一离合器和锁止离合器的结合和分离，可实现动力的不同耦合形式，实现不同的工作模式，最后通过集成有齿轮的差速器将动力分配到两个半轴上，最终传递到车轮上，实现动力的传递。整体结构简单，集成度高，通过集成驱动电机、离合器和车桥，取消传动轴，使动力系统更紧凑，使空间、重量降低；有效提升新能源商用车动力性、经济性，便于实现底盘专用化和动力总成系列化。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，节省底盘空间，降低噪音。电驱桥有利于实现驱动电机系统模块化，便于实现不同吨位车桥系列化的拓展。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同、相似部分互相参见即可。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”“内侧”等如果存在是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。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)
1.一种基于离合器耦合多模电驱动桥，其特征在于，包括左半轴(14)、右半轴(6)和集成安装于车体桥壳内的驱动电机(1)、第一传动齿轮(2)、第一离合器(3)、差速器(4)、第二传动齿轮(13)、第二离合器(12)、行星传动机构、锁止离合器(10)和第三传动齿轮(7)；
所述行星传动机构包括从中心到外侧依次啮合的太阳轮(11)、行星架齿轮和齿圈(9)；所述第一传动齿轮(2)与所述驱动电机(1)的电机转子(1-2)连接，并与所述第二传动齿轮(13)啮合；
所述第一离合器(3)与所述第一传动齿轮(2)连接，并用于对所述差速器(4)离合动作；
所述第二传动齿轮(13)通过第一芯轴与所述太阳轮(11)连接；
所述第二离合器(12)安装于所述第一芯轴上，并用于对行星架(8)离合动作；
所述锁止离合器(10)安装于所述车体桥壳上，并用于对所述齿圈(9)离合动作；
所述行星架(8)通过第二芯轴与所述第三传动齿轮(7)连接；
所述第三传动齿轮(7)与所述差速器(4)外部集成的输入齿轮啮合；
所述左半轴(14)依次滑动贯穿所述电机转子(1-2)中部、所述第一传动齿轮(2)中部和所述第一离合器(3)中部，并与所述差速器(4)一侧连接；所述右半轴(6)与所述差速器(4)另一侧连接；且所述左半轴(14)和所述右半轴(6)上分别安装有左车轮(15)和右车轮(5)。
2.根据权利要求1所述的基于离合器耦合多模电驱动桥，其特征在于，所述电机转子(1-2)中部设有供所述左半轴(14)滑动贯穿的套筒，所述套筒通过轴承与所述车体桥壳连接安装；所述第一传动齿轮(2)和所述第一离合器(3)套装于所述套筒上。
3.根据权利要求1所述的基于离合器耦合多模电驱动桥，其特征在于，所述第二传动齿轮(13)、所述第二离合器(12)和所述太阳轮(11)均通过花键共轴连接，并通过轴承转动安装于所述车体桥壳上。
4.根据权利要求1所述的基于离合器耦合多模电驱动桥，其特征在于，所述差速器(4)两输出齿轮上分别设有与所述车体桥壳连接安装的支撑轴承。
5.根据权利要求1所述的基于离合器耦合多模电驱动桥，其特征在于，所述车体桥壳包括主桥壳和副桥壳；所述主桥壳安装于所述驱动电机(1)、第一传动齿轮(2)、左半轴(14)、第一离合器(3)、差速器(4)和右半轴(6)的外侧，所述副桥壳安装于所述第二传动齿轮(13)、行星传动机构、锁止离合器(10)、第二离合器(12)和第三传动齿轮(7)的外侧；所述主桥壳和所述副桥壳对应开设有传动连接通道，并通过螺栓连接安装。
6.根据权利要求5所述的基于离合器耦合多模电驱动桥，其特征在于，所述主桥壳为一体冲焊件。
7.根据权利要求1所述的基于离合器耦合多模电驱动桥，其特征在于，所述驱动电机(1)的电机定子(1-1)与所述车体桥壳为刚性一体连接。
8.根据权利要求7所述的基于离合器耦合多模电驱动桥，其特征在于，所述车体桥壳内设有环绕所述电机定子(1-1)的冷却水道，所述冷却水道连接有冷却循环驱动组件。
9.根据权利要求1所述的基于离合器耦合多模电驱动桥，其特征在于，所述驱动电机(1)为永磁同步电机。
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