CN114161878A - 双电机外置式电驱动桥结构 - Google Patents

双电机外置式电驱动桥结构 Download PDF

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Abstract

提供了一种双电机外置式电驱动桥结构，包括：第一驱动单元；中间轴；第二驱动单元，具有与第一驱动单元相同的结构；以及差速器，连接有第一输出半轴和第二输出半轴。该电驱动桥结构紧凑，节省布置空间，可实现多模式动力输出，且换挡时动力不中断。

Description

双电机外置式电驱动桥结构
技术领域
本发明涉及新能源商用汽车领域，尤其涉及一种双电机外置式电驱动桥结构。
背景技术
电驱动桥系统的难点在于在桥壳有限的空间里布置一个少档位的减速机构，使整车既能满足爬坡度要求，又能兼顾高速行驶的要求。目前市场上多采用单电机加一个两档位减速箱的布置形式，而对于商用车来说，由于需求的扭矩比较大，因此单个电机的尺寸比较大，且动力模式也相对较少，特别是对于采用单驱动桥的车辆来说，单电机多档位的驱动系统势必会造成换挡时的动力中断，这对车辆上坡时极为不利，容易造成司机心里压力和潜在事故。
因此，有必要研究一种双电机外置式电驱动桥结构来解决上述的一个或多个技术问题。
发明内容
为解决上述至少一个技术问题，根据本发明一方面，提供了一种双电机外置式电驱动桥结构，其采用外置双电机驱动，集成两档减速机构，结构紧凑简单，易于布置，并且可以实现大减速比传动，以降低对电机大扭矩的需求，并且可以实现换挡动力不中断的效果，满足车辆爬坡时换挡的可靠性需求。
具体地，提供了一种双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于包括：
第一驱动单元，包括：电机，具有输出轴；第一齿轮，连接于所述输出轴；第二齿轮，连接于平行轴且与所述第一齿轮啮合；第三齿轮和第四齿轮，可相对转动地套设于平行轴外；接合套，可在第一位置、中间位置和第二位置之间滑动切换，所述接合套定位于第一位置时锁定第三齿轮和平行轴以将所述电机的动力传递至第三齿轮，所述接合套定位于第二位置时锁定第四齿轮和平行轴以将所述电机的动力传递至第四齿轮；
中间轴，固定连接有第五齿轮、第六齿轮和行星排，所述中间轴为空心轴；
第二驱动单元，具有与第一驱动单元相同的结构，所述第五齿轮分别啮合于所述第一驱动单元和第二驱动单元的第三齿轮，所述第六齿轮分别啮合于所述第一驱动单元和第二驱动单元的第四齿轮；以及
差速器，连接有第一输出半轴和第二输出半轴，且与所述行星排的行星架连接，所述第一输出半轴可相对转动地套设于所述中间轴。
根据本发明又一方面，所述第三齿轮、第四齿轮和接合套形成为第一模块，所述第二驱动单元的第一模块替换为固定连接于所述平行轴且与第三齿轮啮合的齿轮。
根据本发明又一方面，所述第一驱动单元的电机和第二驱动单元的电机相对于第一输出半轴对称布置且分别外置于相对的第一侧和第二侧。
根据本发明又一方面，所述第三齿轮、第四齿轮和接合套形成为第一模块，所述第一模块布置于第一驱动单元的电机和第二驱动单元的电机之间。
根据本发明又一方面，所述第二齿轮、第三齿轮、接合套和第四齿轮沿着平行轴依次布置。
根据本发明又一方面，所述平行轴和中间轴平行布置。
根据本发明又一方面，所述第五齿轮、第六齿轮、行星排和差速器在第一方向上依次布置。
根据本发明又一方面，所述接合套定位于中间位置时与所述第三齿轮和第四齿轮分离以切断平行轴与所述第三齿轮和第四齿轮之间的动力传递。
根据本发明又一方面，所述第一驱动单元和第二驱动单元关于第一输出半轴具有对称结构。
根据本发明又一方面，所述第三齿轮和第五齿轮之间的传动比与第四齿轮和第六齿轮之间的传动比不同。
本发明可以获得以下一个或多个技术效果：
1.双平行轴复合传动，可传递大扭矩需求的同时减小对齿轮尺寸的要求。
2.双电机外置布置，电机输出轴上的第一齿轮与平行轴上的第二齿轮分别单独啮合，能实现大的减速比，降低对电机扭矩的需求。
3.定轴齿轮传动与行星齿轮传动串联工作，高速级是前两级定轴齿轮副传动，低速级为行星齿轮传动，此方式具有结构简单、体积小、装配方便、传动效率高等优点。
4.双电机双换挡结构，可实现多模式动力输出，且可实现换挡时动力不中断的效果。
5.采用一个少档位减速机构，可使电机在全工况下大部分时间处于高效率区间，传动链较短，且全为直齿轮传动，整体综合效率最高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为根据本发明的一种优选实施例的双电机外置式电驱动桥结构的示意图。
图2为根据本发明的另一种优选实施例的双电机外置式电驱动桥结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过优选实施例来描述本发明的最佳实施方式，这里的具体实施方式在于详细地说明本发明，而不应理解为对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
根据本发明一种优选实施方式，参见图1，提供了一种双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于包括：
第一驱动单元，包括：电机1，具有输出轴2；第一齿轮3，连接于所述输出轴2；第二齿轮4，连接于平行轴5且与所述第一齿轮3啮合；第三齿轮6和第四齿轮7，可相对转动地套设于平行轴5外；接合套11，可在第一位置、中间位置和第二位置之间滑动切换，所述接合套11定位于第一位置时锁定第三齿轮6和平行轴5以将所述电机的动力传递至第三齿轮6，所述接合套11定位于第二位置时锁定第四齿轮7和平行轴5以将所述电机1的动力传递至第四齿轮7；
中间轴20，固定连接有第五齿轮8、第六齿轮9和行星排，所述中间轴为空心轴；
第二驱动单元，具有与第一驱动单元相同的结构，所述第五齿轮8分别啮合于所述第一驱动单元和第二驱动单元的第三齿轮，所述第六齿轮9分别啮合于所述第一驱动单元和第二驱动单元的第四齿轮；以及
差速器17，连接有第一输出半轴18和第二输出半轴19，且与所述行星排的行星架16连接，所述第一输出半轴18可相对转动地套设于所述中间轴20。
优选地，行星排包括太阳轮13、行星轮14、齿圈15和行星架16，所述太阳轮13固定连接于所述中间轴20。
优选地，第三齿轮6连接有第一锁环10，第四齿轮7连接有第二锁环12。接合套11通过第一锁环10可与第三齿轮6锁定，或者，通过第二锁环12可与第四齿轮锁定。优选地，第三齿轮6和第一锁环10连接于第一中空轴的两端。第四齿轮7和第二锁环12连接于第二中空轴的两端。
根据本发明又一优选实施方式，参见图2，所述第三齿轮6、第四齿轮7和接合套11形成为第一模块，所述第二驱动单元的第一模块替换为固定连接于所述平行轴且与第三齿轮啮合的齿轮。
根据本发明又一优选实施方式，所述第一驱动单元的电机和第二驱动单元的电机相对于第一输出半轴对称布置且分别外置于相对的第一侧和第二侧。
根据本发明又一优选实施方式，所述第三齿轮、第四齿轮和接合套形成为第一模块，所述第一模块布置于第一驱动单元的电机和第二驱动单元的电机之间。
根据本发明又一优选实施方式，所述第二齿轮、第三齿轮、接合套和第四齿轮沿着平行轴依次布置。
根据本发明又一优选实施方式，所述平行轴和中间轴平行布置。
根据本发明又一优选实施方式，所述第五齿轮、第六齿轮、行星排和差速器在第一方向上依次布置。
根据本发明又一优选实施方式，所述接合套定位于中间位置时与所述第三齿轮和第四齿轮分离以切断平行轴与所述第三齿轮和第四齿轮之间的动力传递。
根据本发明又一优选实施方式，所述第一驱动单元和第二驱动单元关于第一输出半轴具有对称结构。
根据本发明又一优选实施方式，所述第三齿轮和第五齿轮之间的传动比与第四齿轮和第六齿轮之间的传动比不同。
根据本发明又一优选实施方式，参见图1，还提供了一种双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于：包括两个平行布置的电机1和21，两根平行布置的输出轴2和22，输出轴上一端连接上述的电机1和21，一端固连一个输出齿轮(第一齿轮)3和23；包括两根平行布置的平行轴5和25，每根平行轴上安装三个齿轮和一套换挡模块，左端齿轮4和24固定安装在平行轴上并与上述输出齿轮3和23啮合，中间齿轮6和26与右端齿轮7和27通过空心轴安装在平行轴上并分别与安装在中间轴20上的齿轮8和9啮合，在平行轴的中间齿轮和右端齿轮之间固定安装有一套换挡模块和31，换挡模块上的齿套可以左右移动，分别与上述中间齿轮上的左锁环10和30啮合或与右齿轮上的右锁环12和32啮合，从而实现动力的传递和档位的切换；包括一根中间轴20，中间轴为一根空心轴，左半轴18穿过中间轴与左轮边连接，中间轴上除了安装有上述两个齿轮8和9外，还固连有一个行星减速排的太阳轮13；包括一个行星减速模块，行星减速模块的太阳轮13与上述中间轴20固连，行星减速模块还包含行星齿轮14、齿圈15和行星架16；包括一个差速器模块17，差速器17可以采用本领域常用的型号和结构，具体型号和结构不做限定，其中上述行星减速模块中的行星架16与差速器17固连，将动力分配到左半轴(第一输出半轴)18和右半轴(第二输出半轴)19.
根据本发明又一优选实施方式，参见图1，还提供了一种双电机外置式电驱动桥结构，包括：两个平行布置的电机1和21，电机1的动力经输出轴2传递给输出齿轮3，输出齿轮3与平行轴左端齿轮4啮合，将动力传递给固连平行轴左端齿轮4的平行轴5；电机21的动力经输出轴22传递给输出齿轮23，输出齿轮23与平行轴左端齿轮24啮合，将动力传递给固连平行轴左端齿轮24的平行轴25；每根平行轴上分别安装三个齿轮和一套换挡模块，平行轴5从左至右分别是齿轮4、齿轮6、换挡模块和齿轮7，其中齿轮4和换挡模块是固定安装在平行轴5上的，而齿轮6和齿轮7是环套安装在平行轴5上的，动力经平行轴5传递至换挡模块，换挡模块上的齿套(接合套)可左右移动分别与安装在齿轮6上的左锁环10和安装在齿轮7上的右锁环12啮合；平行轴25从左至右分别是齿轮24、齿轮26、换挡模块和齿轮27，其中齿轮24和换挡模块是固定安装在平行轴25上的，而齿轮26和齿轮27是环套安装在平行轴25上的，动力经平行轴25传递至换挡模块，换挡模块上的齿套31可左右移动分别与安装在齿轮26上的左锁环30和安装在齿轮27上的右锁环32啮合；当齿套31向左移动分别与对应的左锁环10和30啮合时，动力由换挡模块和31经左锁环10和30传递给平行轴中间齿轮6和26并将两齿轮上的动力汇流至中间轴的齿轮8上，同时完成A挡的动力传递至中间轴20的过程；当换挡模块和31向右移动分别与对应的右锁环12和32啮合时，动力由齿套31经右锁环12和32传递给平行轴右端齿轮7和27并将两齿轮上的动力汇流至中间轴第二齿轮9上，同时完成B挡的动力传递至中间轴20的过程。
优选地，行星减速模块中的太阳轮13与中间轴20固连，齿圈15与箱体固连，故齿圈15固定不动，行星轮14与行星架16连接，同时与太阳轮13和齿圈15啮合，故中间轴20上的动力可通过太阳轮13经行星轮14传递至行星架16；行星架16与差速器17固定连接，差速器17可以采用本领域常用的型号和结构，具体型号和结构不做限定，因此行星架16上的动力可传递至差速器17，差速器17根据实际路况将动力分配给左半轴18和右半轴19。
根据本发明又一优选实施方式，参见图2，为简化图1中的结构，便于结构布置和降低成本，还提供了一种双电机外置式电驱动桥结构，可将图1中的一套换挡模块取消同时取消平行轴上的一个齿轮，具体实施如下：
两个平行布置的电机1和21，电机1的动力经输出轴2传递给输出齿轮3，输出齿轮3与平行轴左端齿轮4啮合，将动力传递给固连平行轴左端齿轮4的平行轴5；电机21的动力经输出轴22传递给输出齿轮23，输出齿轮23与平行轴左端齿轮24啮合，将动力传递给固连平行轴左端齿轮24的平行轴25；平行轴5上安装三个齿轮和一套换挡模块，从左至右分别是齿轮4、齿轮6、换挡模块和齿轮7，其中齿轮4和换挡模块是固定安装在平行轴5上的，而齿轮6和齿轮7是环套安装在平行轴5上的，动力经平行轴5传递至换挡模块，换挡模块上的齿套可左右移动分别与安装在齿轮6上的左锁环10和安装在齿轮7上的右锁环12啮合；平行轴25上安装两个齿轮，从左至右分别是齿轮24和齿轮26，由于齿轮26固定安装在平行轴25上且与固定安装在中间轴上的齿轮8啮合，故电机21上的动力经唯一途径齿轮23、齿轮24、齿轮26和齿轮8传递至中间轴；当换挡模块上的齿套向左移动与齿轮6上的左锁环10啮合时，电机1的动力经齿轮3、齿轮4、换挡模块、齿轮6和齿轮8路径传递给中间轴20，实现将电机1和电机21的动力汇流至中间轴20程，同时完成A挡的动力传递；当换挡模块上的齿套向右移动与齿轮7上的左锁环12啮合时，电机1的动力经齿轮3、齿轮4、换挡模块、齿轮7和齿轮9路径传递给中间轴20，实现将电机1和电机21的动力汇流至中间轴20，同时完成B挡的动力传递。
行星减速模块中的太阳轮13与中间轴20固连，齿圈15与箱体固连，故齿圈15固定不动，行星轮14与行星架16连接，同时与太阳轮13和齿圈15啮合，故中间轴20上的动力可通过太阳轮13经行星轮14传递至行星架16；行星架16与差速器17固定连接，差速器17可以采用本领域常用的型号和结构，具体型号和结构不做限定，因此行星架16上的动力可传递至差速器17，差速器17根据实际路况将动力分配给左半轴18和右半轴19。
本发明可以获得以下一个或多个技术效果：
1.双平行轴复合传动，可传递大扭矩需求的同时减小对齿轮尺寸的要求。
2.双电机外置布置，电机输出轴上的第一齿轮与平行轴上的第二齿轮分别单独啮合，能实现大的减速比，降低对电机扭矩的需求。
3.定轴齿轮传动与行星齿轮传动串联工作，高速级是前两级定轴齿轮副传动，低速级为行星齿轮传动，此方式具有结构简单、体积小、装配方便、传动效率高等优点。
4.双电机双换挡结构，可实现多模式动力输出，且可实现换挡时动力不中断的效果。
5.采用一个少档位减速机构，可使电机在全工况下大部分时间处于高效率区间，传动链较短，且全为直齿轮传动，整体综合效率最高。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于包括：
第一驱动单元，包括：电机，具有输出轴；第一齿轮，连接于所述输出轴；第二齿轮，连接于平行轴且与所述第一齿轮啮合；第三齿轮和第四齿轮，可相对转动地套设于平行轴外；接合套，可在第一位置、中间位置和第二位置之间滑动切换，所述接合套定位于第一位置时锁定第三齿轮和平行轴以将所述电机的动力传递至第三齿轮，所述接合套定位于第二位置时锁定第四齿轮和平行轴以将所述电机的动力传递至第四齿轮；
中间轴，固定连接有第五齿轮、第六齿轮和行星排，所述中间轴为空心轴；
第二驱动单元，具有与第一驱动单元相同的结构，所述第五齿轮分别啮合于所述第一驱动单元和第二驱动单元的第三齿轮，所述第六齿轮分别啮合于所述第一驱动单元和第二驱动单元的第四齿轮；以及
差速器，连接有第一输出半轴和第二输出半轴，且与所述行星排的行星架连接，所述第一输出半轴可相对转动地套设于所述中间轴。
2.根据权利要求1所述的双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于所述第三齿轮、第四齿轮和接合套形成为第一模块，所述第二驱动单元的第一模块替换为固定连接于所述平行轴且与第三齿轮啮合的齿轮。
3.根据权利要求1所述的双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于所述第一驱动单元的电机和第二驱动单元的电机相对于第一输出半轴对称布置且分别外置于相对的第一侧和第二侧。
4.根据权利要求3所述的双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于所述第三齿轮、第四齿轮和接合套形成为第一模块，所述第一模块布置于第一驱动单元的电机和第二驱动单元的电机之间。
5.根据权利要求3或4所述的双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于所述第二齿轮、第三齿轮、接合套和第四齿轮沿着平行轴依次布置。
6.根据权利要求5所述的双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于所述平行轴和中间轴平行布置。
7.根据权利要求6所述的双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于所述第五齿轮、第六齿轮、行星排和差速器在第一方向上依次布置。
8.根据权利要求1或2所述的双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于所述接合套定位于中间位置时与所述第三齿轮和第四齿轮分离以切断平行轴与所述第三齿轮和第四齿轮之间的动力传递。
9.根据权利要求5所述的双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于所述第一驱动单元和第二驱动单元关于第一输出半轴具有对称结构。
10.根据权利要求5所述的双电机外置式电驱动桥结构，其特征在于所述第三齿轮和第五齿轮之间的传动比与第四齿轮和第六齿轮之间的传动比不同。
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