CN114312144B - 双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，包括主电机、双转子电机、左半轴、右半轴、主减速器、圆柱齿轮差速器、双级行星排、执行机构、主壳体、副壳体等，其中圆柱齿轮差速器与双级行星排为特征参数等于2的单排双行星圆柱齿轮机构；主电机与主减速器的输入端连接；主减速器的输出端与圆柱齿轮差速器连接；双转子电机的内外转子分别与圆柱齿轮差速器的第二行星架、双级行星排的第三行星架连接，执行机构可实现双级行星排的闭锁或第三齿圈与壳体的固连。本发明通过控制执行机构、主电机与双转子电机的工作状态，即可实现主电机单独驱动、双转子电机单独驱动、双电机转矩耦合驱动以及转矩定向分配四种驱动模式。

Description

双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥

技术领域

本发明属于电动汽车传动领域，特别涉及一种高集成的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥。

背景技术

近年来，随着社会的发展与进步，以零油耗、高集成、动力响应快、驾驶性能高等为特色的电动汽车获得了大力的发展，逐渐得到市场认可。随着市场的发展与普及，电动汽车未来也将向高端高性能、多样个性化方向发展，因此对于能够改善底盘性能的先进驱动技术的需求在增加。而电动转矩定向分配技术就是其中之一。

转矩定向分配(TV)技术是一种将动力源产生的驱动转矩在左右两侧车轮之间、或者前后两轴之间进行任意分配的先进驱动技术。该技术既可以使驱动转矩从低速侧车轮(或车轴)向高速侧车轮(或车轴)转移、亦可以从高速侧向低速侧转移。因此该技术可以克服传统开放式差速器“差速不差扭”的缺陷，提高控制的灵活性与转弯的机动性，均衡了各轮胎的路面附着利用率，增加了车辆稳定性裕度，有效增加车辆行驶的操纵稳定性，还可以根据控制目标的不同，以节能为目标来分配全轮驱动转矩。

该技术目前主要分为两类：一类是应用于以轮毂电机驱动汽车为代表的分布式驱动汽车的转矩定向分配控制技术，其可以通过对各车轮轮毂电机的驱动力矩的直接控制，实现转矩在各车轮之间的定向分配；但目前受制于轮毂电机功率密度低、簧下质量增加等问题，转矩定向分配控制技术并未在汽车上获得大规模应用。另一类是应用在集中式驱动的转矩定向分配差速器(驱动桥)，其目前已应用于部分高端运动型轿车和高档SUV中，如本田的超级四驱系统(SH-AWD)、三菱的超级主动横摆控制系统(SAYC)和奥迪的运动差速器等。但是这些转矩定向分配差速器主要应用于传统燃油车型上，而且一般采用多片离合器等机械摩擦式转矩定向分配机构，导致系统力矩转移能力受限、机械传递效率不高、可靠性低、结构复杂成本高。

另外，在车用动力电池技术尚未突破的今天，提高电动汽车传动效率，减少电池能量的损耗，是保证电动汽车续航里程的重要途径。而传统的单电机驱动桥为保证汽车的动力性，只能选用大功率的电机来满足极限工况的功率需求，造成了电机的“大马拉小车”的现象，使得电机高效区间利用率小。而双电机耦合驱动技术，可使得汽车在所需驱动力矩较小时，切换至主电机单独驱动；在所需驱动力矩较大时，切换至双电机转矩耦合模式。从而提高驱动电机的负载荷率，提高驱动电机的高效区间利用率，使得汽车在原有电池容量的基础上获得更大的续驶里程。

现阶段，无论是出于高效驱动节能考虑的双电机并联耦合驱动，还是出于改善车辆过弯机动性和操纵稳定性的转矩定向分配驱动桥，在电动汽车上的应用都鲜有报道。目前仅有申请人在2017年申请的两项发明专利“一种带有转矩定向分配功能的双电机耦合驱动桥”(CN106965659A)和“一种带有转矩定向分配功能的双电机耦合驱动桥”(CN106965662A)涉及本领域技术内容。上述专利也可以在实现转矩定向分配功能的基础上，通过控制四组离合器的切换，使平时直线行驶闲置的TV控制电机转化为可以参与驱动的助力电机，实现两个电机的转矩耦合模式驱动，共同驱动汽车行驶，在汽车爬坡，急加速等转矩需求较大的工况改善车辆动力性；另外，通过对两个电机耦合功率的分配和调节，充分发挥各自高效率区间，实现更为节能高效的驱动行驶。但是该技术方案需要共计采用四组离合器、七个行星排，存在结构复杂、轴向长度大、控制难度高的技术问题。

本发明针对上述背景内容和已有技术缺陷，提出一种应用于集中式驱动电动汽车的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，其仅使用一个执行器，配合双转子电机与双级行星齿轮机构的使用，便可实现四种工作模式：主电机单独驱动模式、双转子电机单独驱动模式、双电机转矩耦合模式以及转矩定向分配模式四种驱动模式。结构上，该驱动桥仅仅使用一个执行器，有效降低了生产制造成本与控制难度，另外，该驱动桥使用了双行星圆柱齿轮差速器，在双转子电机最大输出转矩不变的前提下，可以将该驱动桥转矩定向分配模式下的转矩定向分配数值提高一倍；功用上，该驱动桥通过切换不同工作模式，能够有效的提高电动汽车的操纵稳定性、通过性、动力性与经济性，具有重要的工程应用价值和社会意义。

发明内容

本发明的目的在于提出一种应用于集中式驱动电动汽车的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥双转子电机，其结构紧凑，可实现四种工作模式：主电机单独驱动模式、双转子电机单独驱动、双电机转矩耦合模式以及转矩定向分配模式四种驱动模式。通过控制单个执行机构与两个电机的工作状态，所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥能在上述四种工作模式间切换。

在主电机单独驱动模式下，仅主电机输出转矩，主要应用于汽车行驶需求转矩中等或较小的工况，以提高主电机的负载率，使主电机工作在高效区间，减少电机的效率损失。

在双转子电机单独驱动模式下，仅双转子电机输出转矩，主要应用于汽车行驶需求转矩很小的工况，例如堵车时的跟车行驶、倒车行驶等工况，以提高双转子电机的负载率，使双转子电机工作在高效区间，减少电机的效率损失。

在双电机转矩耦合模式下，双转子电机起到助力电机的作用，与主电机转矩耦合，共同驱动汽车行驶，提高汽车的动力性，主要用于汽车爬坡，急加速等转矩需求较大的工况。另外，通过对两个电机耦合功率的分配和调节，充分发挥各自高效率区间，实现更为节能高效的驱动行驶。

在转矩定向分配模式下，所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥输出的驱动转矩能在两侧半轴间任意分配，克服了传统开放式差速器“差速不差扭”的缺陷，能有效提高汽车的操纵稳定性，提高驾驶员的驾驶乐趣，并能使汽车具有更好的经济性、通过性。

为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，包括：

主电机，用于输出驱动转矩，驱动汽车行驶；

双转子电机，其输出的转矩可用于实现转矩定向分配功能，或单独驱动汽车行驶，或用于与所述主电机转矩耦合共同驱动汽车行驶，

左法兰；

右法兰；

左半轴，其左侧、中部、右侧各加工有一花键，且最左端加工有外螺纹；

右半轴，其左侧、右侧各加工有一花键，且最右端加工有外螺纹；

主减速器，用于将所述主电机传递至其上转矩减速增扭后输出；

圆柱齿轮差速器，用于将所述主减速器传递至其上的转矩平均分配至所述左半轴与所述右半轴，并使所述左半轴、所述右半轴可以以不同角速度旋转，或将所述双转子电机传递至其上的转矩直接传递至所述右半轴上；

双级行星排，用于将所述双转子电机传递至其上的转矩改变方向后传递至所述左半轴上，或通过行星排闭锁将所述双转子电机传递至其上的转矩直接传递至所述左半轴上；

执行机构，用于控制所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥切换至双转子电机单独驱动、双电机转矩耦合或转矩定向分配模式；

主壳体，用于容置所述主减速器、所述圆柱齿轮差速器等；

副壳体，用于容置所述双转子电机、所述双级行星排、所述执行机构等，并与所述主壳体同轴固定连接。

所述主电机，是一个空心轴内转子电机，其包括：主电机转子输出轴、主电机定子、主电机壳体；所述主电机与所述右法兰、所述右半轴一同布置在所述圆柱齿轮差速器一侧；所述主电机产生的转矩通过所述主电机转子输出轴输出；所述主电机壳体通过螺栓固定在所述主壳体右侧，其形成的内部空腔用于容置所述主电机定子和所述主电机转子输出轴；所述右半轴从所述主电机中心空套穿出。

所述双转子电机，是一个空心轴对转式双转子电机，其包括：内转子、外转子；所述内转子旋转支撑在所述左半轴上，所述外转子旋转支撑在所述内转子外侧，且与所述内转子径向保持一定气隙；所述左半轴从所述内转子中心空套穿出。

所述主减速器，其主体是一个单排单级行星齿轮机构，包括：第一太阳轮，其与所述主电机转子输出轴花键连接；第一齿圈，其与所述主壳体固定连接并输出动力；第一行星轮，其与所述第一太阳轮、所述第一齿圈同时啮合传动；第一行星齿轮轴，用于旋转支撑所述第一行星轮；第一行星架，用于支撑所述第一行星齿轮轴，并输出减速增扭后的动力。

优选的是，所述第一齿圈与所述主壳体通过花键固定连接。

所述圆柱齿轮差速器，其主体是一个行星排特征参数为2的单排双行星圆柱齿轮机构，包括：第二太阳轮，其中间通孔加工有内花键，与所述左半轴右侧外花键连接；第二内行星轮，其与所述第二太阳轮啮合传动；第二内行星齿轮轴，用于旋转支承所述第二内行星轮；第二外行星轮，其与所述第二内行星轮啮合传动；第二外行星齿轮轴，用于旋转支承所述第二外行星轮；第二齿圈，其与所述第二外行星轮内啮合传动，右侧与所述第一行星架固定连接；第二行星架，用于支承所述第二内行星齿轮轴和所述第二外行星齿轮轴，其右侧架体加工有内花键，与所述右半轴左侧外花键连接，其左侧架体与所述双转子电机的内转子固定连接。

优选的是，所述第二齿圈与所述第一行星架制成一体。

所述双级行星排，其主体是一个行星排特征参数为2单排双行星圆柱齿轮机构，包括：第三太阳轮，其中间通孔加工有内花键，与所述左半轴中部外花键连接；第三内行星轮，其与所述第三太阳轮啮合传动；第三内行星齿轮轴，用于旋转支承所述第三内行星轮；第三外行星轮，其与所述第三内行星轮啮合传动；第三外行星齿轮轴，用于旋转支承所述第三外行星轮；第三齿圈，其与所述第三外行星轮内啮合传动，且其左侧小径部分内圈加工有内花键；第三行星架，用于支承所述第三内行星齿轮轴和所述第三外行星齿轮轴，其右侧架体与所述双转子电机的外转子固定连接。

所述执行机构，包括：

丝杠螺母装置，其包括螺母与丝杠，用于将所述丝杠旋转运动转换为所述螺母的平动，所述螺母与所述丝杠可实现逆向传动自锁；

拨叉，其叉头加工为半环状，其尾部与所述螺母固定连接；

执行电机，其动力输出端与所述丝杠固定连接；

同步器，其包括：花键毂，其外圈加工有花键，内圈旋转支撑在所述左半轴上；结合套，其为一圆筒状零件，其内圈加工内花键，并与所述花键毂外花键滑动连接，其外圈左侧加工有矩形凹槽，用于与所述拨叉叉头连接，可在所述拨叉叉头带动下在左、中、右三个工作相位间平动，其外圈右侧加工有外花键与所述第三齿圈小径处内花键滑动连接；左同步环，其安装在所述花键毂左侧，其内孔加工有内摩擦锥面，其外圈左侧部分加工有花键齿，可在所述拨叉带动所述结合套向左移动时与结合套内花键连接；右同步环，其安装在所述花键毂右侧，其内孔加工内摩擦锥面，其外圈右侧部分加工有花键齿，可在所述拨叉带动所述结合套向右移动时与所述结合套内花键连接；左结合齿圈，布置在所述左同步环左侧，并与所述副壳体固连为一体，其外圈右侧部分加工有花键齿，可在所述拨叉带动所述结合套向左移动时与所述结合套内花键连接，其右侧加工有外摩擦锥面，与所述左同步环的内摩擦锥面相对，其左侧与所述副壳体固定连接；右结合齿圈，布置在所述右同步环右侧，其内圈通过花键与所述左半轴中部外花键配合连接，其外圈左侧部分加工有花键齿，可在所述拨叉带动所述结合套向右移动时与所述结合套内花键连接，其左侧加工有外摩擦锥面，与所述右同步环的内摩擦锥面相对，其内圈加工有花键，与所述左半轴中部花键连接。

所述左法兰，与所述左半轴左端花键连接，并通过锁止螺母与所述左半轴外端部螺纹连接将所述左法兰固定在所述左半轴上，其可将所述左半轴的转矩输出至汽车左侧车轮。

所述右法兰，与所述右半轴右端花键连接，并通过锁止螺母与所述右半轴外端部螺纹连接将所述右法兰固定在所述右半轴上，其可将所述右半轴的转矩输出至汽车右侧车轮。

一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，可实现四种工作模式：主电机单独驱动模式、双转子电机单独驱动模式、双电机转矩耦合模式以及转矩定向分配模式四种驱动模式。通过控制所述执行机构、所述主电机与所述双转子电机的工作状态，所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥能在上述四种工作模式间切换。其工作原理如下：

当所述执行电机工作，带动所述丝杠转动，从而使得所述螺母带动所述拨叉平移，与所述拨叉连接的所述结合套也会沿着半轴轴向方向平移。而所述结合套在所述同步器的“同步”作用下，可向左或向右移动，分别与所述左接合齿圈或所述右接合齿圈结合，或所述接合套保持在中位，不与所述左接合齿圈或所述右接合齿圈结合。

当所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥工作在主电机单独驱动模式时，此时所述结合套保持在中位，不与所述左接合齿圈或所述右接合齿圈结合；所述主电机输出转矩，而所述双转子电机不输出转矩；在该模式下所述主电机输出的转矩经所述主减速器减速增扭后传递至所述第二齿圈上，并经所述圆柱齿轮差速器平均分配给所述左半轴、所述右半轴。此时，所述左半轴与所述右半轴输出的转矩为其中，T_l为所述左半轴输出的转矩，T_r为所述右半轴输出的转矩，k₁为所述主减速器行星排特征参数，T_m1为所述主电机输出的转矩。

当所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥工作在双转子电机单独驱动模式时，此时所述结合套向左平移，与所述左结合齿圈结合，则所述第三齿圈与所述副壳体固定连接；所述主电机不输出转矩；而所述双转子电机工作，所述外转子、所述内转子输出一对等大反向的力矩，其中所述内转子输出的转矩经所述第二行星架传递至所述右半轴上，所述外转子输出的转矩经所述双级行星排改变方向(不改变大小)后，传递至所述左半轴上。该模式充分利用了双转子电机差速不差扭的作用，替代了原本差速器的作用，使得双转子电机的内外转子在改变方向不改变大小的换向装置作用下，不经差速器直接与左右半轴连接，从而驱动汽车行驶。此时，所述左半轴与所述右半轴输出的转矩为T_l＝T_r＝T_m2，其中T_m2为所述外转子或所述内转子输出的转矩。

当所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥工作在双电机转矩耦合模式时，此时所述结合套向左平移，与所述左结合齿圈结合，则所述第三齿圈与所述副壳体固定连接；所述双转子电机工作，输出一对等大反向的力矩，经所述双级行星排和所述圆柱齿轮差速器转化为大小相等方向相同的转矩，并分别施加到所述左半轴、所述右半轴上；所述主电机工作，其输出的转矩经主减速器减速增扭后传递至所述第二齿圈上，并经所述圆柱齿轮差速器平均分配给所述左半轴、所述右半轴。此时，所述左半轴与所述右半轴输出的转矩为

当所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥工作在转矩定向分配模式时，此时所述结合套向右平移，与所述右结合齿圈结合，则所述双级行星排闭锁。在该模式下，所述主电机输出的转矩经所述主减速器减速增扭后传递到所述圆柱齿轮差速器上，并平均分配给左右半轴；所述双转子电机的内外转子输出一对等大反向的力矩，经闭锁的所述双级行星排和所述圆柱齿轮差速器转化为大小相等方向相反的转矩，并施加到所述右半轴与所述左半轴上。此时，所述左半轴与所述右半轴输出的转矩分别为 从而实现转矩定向分配，而转矩定向分配的方向取决于所述双转子电机的内外转子的转矩输出方向。

本发明的有益效果是：

1.本发明所述的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，能通过控制双转子电机的输出转矩，实现在集中式驱动的电动汽车上左右轮转矩的定向分配功能，使集中式驱动电动汽车具有与分布式驱动电动汽车相同的优良底盘动力学控制特性；另外相比传统的电子稳定性控制(ESP)技术，避免了动力损失，能有效提高汽车的动力性、经济性、操纵稳定性、主动安全性和驾驶乐趣。

2.本发明所述的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，还能实现主电机单独驱动模式、双转子电机单独驱动模式、双电机转矩耦合模式三种工作模式。在汽车所需驱动力矩很小的工况下(例如倒车、堵车时跟车行驶等工况)，所述驱动桥切换至双转子电机单独驱动模式，双转子电机单独驱动汽车行驶；在汽车所需驱动力矩持续平稳中等需求的工况下，所述驱动桥切换至主电机单独驱动模式，主电机单独驱动汽车行驶；在汽车所需驱动力矩较大的工况下，所述驱动桥切换至双电机转矩耦合模式，主电机与副电机转矩耦合，共同驱动汽车行驶。三种工作模式的相互配合，可充分提高电机的负荷率，使得电机尽可能的工作在高效区间，提高汽车的经济型，并可使得汽车具有更好的加速能力和爬坡能力，动力性更好；另外，通过对两个电机耦合功率的分配和调节，可

3.进一步充分发挥各自高效率区间，实现更为节能高效的驱动行驶。

4.本发明所述的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，充分利用了双转子电机的内外转子输出一对等大反向转矩的特性，实现多种驱动模式，并且大大简化整个装置的结构复杂度，减小了驱动桥的质量尺寸。

5.本发明所述的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，使用了双行星轮圆柱齿轮差速器，其轴向尺寸较小，且可使转矩定向分配的电机(即双转子电机)输出的转矩可不经差速器壳体，直接施加到驱动桥的左右半轴上；相比于经过差速器壳体的驱动桥，其在双转子电机最大输出转矩不变的前提下，其转矩定向分配的数值可提高一倍。

附图说明

图1为本发明所述的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥的结构简图。

图2为本发明所述的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥的结构图。

图3为本发明所述的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥在主电机单独驱动模式下的转矩流示意图。

图4为本发明所述的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥在双转子电机单独驱动模式下的转矩流示意图。

图5为本发明所述的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥在双电机转矩耦合模式下的转矩流示意图。

图6为本发明所述的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥实在转矩定向分配模式下向左侧车轮增大转矩时的转矩流示意图。

图7为本发明所述的双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥实在转矩定向分配模式下向右侧车轮增大转矩时的转矩流示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、图2所示，一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，包括：主电机100、双转子电机200、左法兰703、右法兰704、左半轴701、右半轴702、主减速器300、圆柱齿轮差速器600、双级行星排400、执行机构500、主壳体802、副壳体801。

主电机100，是一个空心轴内转子交流感应电机，其包括：主电机转子输出轴103、主电机定子102、主电机壳体101；主电机100与右法兰704、右半轴702一同布置在圆柱齿轮差速器600一侧；主电机100产生的转矩通过主电机转子输出轴103输出；主电机壳体101通过螺栓二805固定在主壳体802右侧，其形成的内部空腔用于容置主电机定子102和主电机转子输出轴101；右半轴702从主电机100中心空套穿出。

双转子电机200，是一个空心轴对转式双转子电机，其包括：内转子201、外转子202；内转子201通过滚针轴承一204与滚针轴承二205旋转支撑在左半轴701上，内转子201右侧输出轴端加工有外花键，且输出轴端外圈通过对角球轴承203旋转支撑在主壳体802左侧小径圆孔中；外转子202旋转支撑在内转子201外侧，左半轴701从内转子201中心空套穿出。

左半轴701，为一阶梯轴，其左侧、中部、右侧各加工有一外花键，而最左侧加工有一外螺纹；右半轴702，为一阶梯轴，其左侧、右侧各加工有一外花键，而最右侧加工有一外螺纹。

主减速器300，其主体是一个单排单级行星齿轮机构，包括：第一太阳轮301，其中心通孔加工有内花键，与主电机转子输出轴103外花键连接；第一齿圈303，其与主壳体802通过花键固定连接；第一行星轮302，其与第一太阳轮301、第一齿圈303同时啮合传动；第一行星齿轮轴304，用于旋转支撑第一行星轮302；第一行星架305，用于支撑所述第一行星齿轮轴304，其右侧旋转支撑在主电机壳体101上，其左侧旋转支撑在右半轴702上。

圆柱齿轮差速器600，其主体是一个行星排特征参数为2的单排双行星圆柱齿轮机构，包括：第二太阳轮601，其中间通孔加工有内花键，与左半轴701右侧外花键连接；第二内行星轮602，其与第二太阳轮601啮合传动；第二内行星齿轮轴605，用于旋转支承第二内行星轮602；第二外行星轮603，其与第二内行星轮602啮合传动；第二外行星齿轮轴606，用于旋转支承第二外行星轮603；第二齿圈604，其与第二外行星轮603内啮合传动，其右侧与第一行星架305制为一体；第二行星架607，用于支承第二内行星齿轮轴605和第二外行星齿轮轴606，其右侧架体加工有内花键与右半轴702左侧外花键连接，且其通过轴向推力滚针轴承608轴向固定在第二太阳轮601右侧，其左侧架体加工有内花键，与内转子201外花键连接。

双级行星排400，其主体是一个行星排特征参数为2单排双行星圆柱齿轮机构，包括：第三太阳轮401，其中间通孔加工有内花键，与左半轴701外花键连接；第三内行星轮402，其与第三太阳轮401啮合传动；第三内行星齿轮轴405，用于旋转支承第三内行星轮402；第三外行星轮403，其与第三内行星轮402啮合传动；第三外行星齿轮轴406，用于旋转支承第三外行星轮403；第三齿圈404，与第三外行星轮403内啮合传动，且其左侧小径圆柱部分内圈加工有内花键；第三行星架407，用于支承第三内行星齿轮轴405和第三外行星齿轮轴406，其右侧架体加工为一圆筒状物体，圆筒内部与外转子202固定连接。

执行机构500，包括：

丝杠螺母装置，其包括螺母509与丝杠510，用于将丝杠510旋转运动转换为螺母509的平动，螺母509与丝杠510可实现逆向传动自锁；

拨叉508，其叉头加工为半环状，其尾部与螺母509固定连接；

执行电机511，其动力输出端与丝杠510固定连接；

同步器，其包括：花键毂506，其外圈加工有花键，内圈通过滚针轴承三505旋转支撑在左半轴701上；结合套507，其为一圆筒状零件，其内圈加工内花键，并与花键毂506外花键滑动连接，其外圈左侧加工有矩形凹槽，用于与拨叉508叉头连接，可在拨叉508叉头带动下在左、中、右三个工作相位间平动，其外圈右侧加工有外花键与第三齿圈404小径处内花键滑动连接；左同步环503，其安装在所述花键毂左侧，其内孔加工有内摩擦锥面，其外圈左侧部分加工有花键齿，可在拨叉508带动结合套507向左移动时与结合套507内花键连接；右同步环504，其安装在花键毂506右侧，其内孔加工内摩擦锥面，其外圈右侧部分加工有花键齿，可在拨叉508带动接合507向右移动时与结合套507内花键连接；左结合齿圈501，布置在左同步环503左侧，并与所述副壳体801固连为一体，其外圈右侧部分加工有花键齿，可在拨叉508带动结合套507向左移动时与结合套507内花键连接，其右侧加工有外摩擦锥面，与左同步环503的内摩擦锥面相对，其左侧与副壳体801固定连接；右结合齿圈502，布置在右同步环504右侧，其内圈通过花键与左半轴701中部外花键配合连接，其外圈左侧部分加工有花键齿，可在拨叉508带动结合套507向右移动时与结合套507内花键连接，其左侧加工有外摩擦锥面，与右同步环504的内摩擦锥面相对，其内圈加工有花键，与左半轴701中部花键连接。

左法兰703，与左半轴701左侧花键连接，将左半轴701的转矩输出至汽车左侧车轮；锁止螺母705在左法兰703外侧中心与左半轴701螺纹连接，使左法兰703轴向固定。

右法兰704，与右半轴702右侧花键连接，将右半轴702的转矩输出至汽车右侧车轮；锁止螺母706在右法兰704外侧中心与右半轴702螺纹连接，使右法兰704轴向固定。

下面结合附图对本发明所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥的工作原理做进一步的详细说明。

如图2所示，当执行电机511工作，带动丝杠510转动，从而使得螺母509带动拨叉508平移，与拨叉508连接的结合套507也会沿着半轴轴向方向平移。而结合套507在同步器的“同步”作用下，可向左或向右移动，分别与左接合齿圈501或右接合齿圈502结合，或保持在中位，不与左接合齿圈501或右接合齿圈502结合。

如图3所示，当所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥工作在主电机单独驱动模式时，此时结合套507保持在中位，不与左接合齿圈501或右接合齿圈502结合；主电机100输出转矩；而双转子电机200不输出转矩。在该模式下主电机100输出的转矩经主减速器300减速增扭后传递至第二齿圈604上，并经圆柱齿轮差速器600平均分配给左半轴701、右半轴702。此时，左半轴701与右半轴702输出的转矩为其中，T_l为左半轴701输出的转矩，T_r为右半轴702输出的转矩，k₁为主减速器300行星排特征参数，T_m1为主电机100输出的转矩。

如图4所示，当所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥工作在双转子电机单独驱动模式时，此时结合套507向左平移，与左结合齿圈501结合，则第三齿圈404与副壳体801固定连接；主电机100不输出转矩；而双转子电机200工作，外转子202、内转子201输出一对等大反向的力矩，其中内转子201输出的转矩经第二行星架607传递至右半轴702上，外转子202输出的转矩经双级行星排400改变方向(不改变大小)后，传递至左半轴701上。该模式充分利用了双转子电机200差速不差扭的作用，替代了原本差速器的作用，使得双转子电机200的内外转子在改变方向不改变大小的换向装置作用下，不经差速器直接与左右半轴连接，从而驱动汽车行驶。此时，左半轴701与右半轴702输出的转矩为T_l＝T_r＝T_m2，其中T_m2为双转子电机200的外转子202或内转子201输出的转矩。

如图5所示，当所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥工作在双电机转矩耦合模式时，此时结合套507向左平移，第三齿圈404与副壳体801固定连接；双转子电机200工作，输出一对等大反向的力矩，经双级行星排400变向后，变为一对等大同向的力矩，并分别施加到左半轴701、右半轴702上；主电机100工作，其输出的转矩经主减速器300减速增扭后传递至第二齿圈604上，并经所述圆柱齿轮差速器600平均分配给左半轴701、右半轴702。此时，左半轴701与右半轴702输出的转矩为

如图6、图7所示，当所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥工作在转矩定向分配模式时，此时结合套507向右平移，与右结合齿圈502结合，则双级行星排400闭锁。在该模式下，主电机100输出的转矩经主减速器300减速增扭后传递至第二齿圈604上，并经所述圆柱齿轮差速器600平均分配给左半轴701、右半轴702；双转子电机200的内外转子输出一对等大反向的力矩并分别经第二行星架607、双级行星排400施加到右半轴702与左半轴701上。此时，左半轴701与右半轴702输出的转矩分别为从而实现转矩定向分配，而转矩定向分配的方向取决于双转子电机200的内外转子的转矩输出方向。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外地修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定地一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，其特征在于，包括：

主电机，用于输出驱动转矩，驱动汽车行驶；

双转子电机，其输出的转矩可用于实现转矩定向分配功能，或单独驱动汽车行驶，或用于与所述主电机转矩耦合共同驱动汽车行驶，

左法兰；

右法兰；

左半轴，其左侧、中部、右侧各加工有一外花键，且最左端加工有外螺纹；

右半轴，其左侧、右侧各加工有一外花键，且最右端加工有外螺纹；

主减速器，用于将所述主电机传递至其上转矩减速增扭后输出；

圆柱齿轮差速器，用于将所述主减速器传递至其上的转矩平均分配至所述左半轴与所述右半轴，并使所述左半轴、所述右半轴可以以不同角速度旋转，或将所述双转子电机传递至其上的转矩直接传递至所述右半轴上；

双级行星排，用于将所述双转子电机传递至其上的转矩改变方向后传递至所述左半轴上，或通过行星排闭锁将所述双转子电机传递至其上的转矩直接传递至所述左半轴上；

执行机构，用于控制所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥切换至双转子电机单独驱动、双电机转矩耦合或转矩定向分配模式；

主壳体，用于容置所述主减速器、所述圆柱齿轮差速器；

副壳体，用于容置所述双转子电机、所述双级行星排、所述执行机构，并与所述主壳体同轴固定连接。

2.如权利要求1所述一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，其特征在于，所述主电机，是一个空心轴内转子电机，其包括：主电机转子输出轴、主电机定子、主电机壳体；所述主电机与所述右法兰、所述右半轴一同布置在所述圆柱齿轮差速器一侧；所述主电机产生的转矩通过所述主电机转子输出轴输出；所述主电机壳体通过螺栓固定在所述主壳体右侧，其形成的内部空腔用于容置所述主电机定子和所述主电机转子输出轴；所述右半轴从所述主电机中心空套穿出。

3.如权利要求1所述一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，其特征在于，所述双转子电机，是一个空心轴对转式双转子电机，其包括：内转子、外转子；所述内转子旋转支撑在所述左半轴上，所述外转子旋转支撑在所述内转子外侧，且与所述内转子径向保持一定气隙；所述左半轴从所述内转子中心空套穿出。

4.如权利要求1所述一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，其特征在于，所述主减速器，其主体是一个单排单级行星齿轮机构，包括：第一太阳轮，其与所述主电机转子输出轴花键连接并输入动力；第一齿圈，其与所述主壳体固定连接；第一行星轮，其与所述第一太阳轮、所述第一齿圈同时啮合传动；第一行星齿轮轴，用于旋转支撑所述第一行星轮；第一行星架，用于支撑所述第一行星齿轮轴，并输出减速增扭后的动力。

5.如权利要求4所述一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，其特征在于，所述圆柱齿轮差速器，其主体是一个行星排特征参数为2的单排双行星圆柱齿轮机构，包括：第二太阳轮，其中间通孔加工有内花键，与所述左半轴右侧外花键连接；第二内行星轮，其与所述第二太阳轮啮合传动；第二内行星齿轮轴，用于旋转支承所述第二内行星轮；第二外行星轮，其与所述第二内行星轮啮合传动；第二外行星齿轮轴，用于旋转支承所述第二外行星轮；第二齿圈，其与所述第二外行星轮内啮合传动，右侧与所述第一行星架固定连接；第二行星架，用于支承所述第二内行星齿轮轴和所述第二外行星齿轮轴，其右侧架体加工有内花键，与所述右半轴左侧外花键连接，其左侧架体与所述双转子电机的内转子固定连接。

6.如权利要求1所述一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，其特征在于，所述双级行星排，其主体是一个行星排特征参数为2单排双行星圆柱齿轮机构，包括：第三太阳轮，其中间通孔加工有内花键，与所述左半轴中部外花键连接；第三内行星轮，其与所述第三太阳轮啮合传动；第三内行星齿轮轴，用于旋转支承所述第三内行星轮；第三外行星轮，其与所述第三内行星轮啮合传动；第三外行星齿轮轴，用于旋转支承所述第三外行星轮；第三齿圈，其与所述第三外行星轮内啮合传动，且其左侧小径部分加工有内滑动花键；第三行星架，用于支承所述第三内行星齿轮轴和所述第三外行星齿轮轴，其右侧架体与所述双转子电机的外转子固定连接。

7.如权利要求6所述一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，其特征在于，所述执行机构，包括：

丝杠螺母装置，其包括螺母与丝杠，用于将所述丝杠旋转运动转换为所述螺母的平动，所述螺母与所述丝杠可实现逆向传动自锁；

拨叉，其叉头加工为半环状，其尾部与所述螺母固定连接；

执行电机，其动力输出端与所述丝杠固定连接；

同步器。

8.如权利要求7所述一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，其特征在于，所述同步器，其包括：花键毂，其外圈加工有花键，内圈旋转支撑在所述左半轴上；结合套，其为一圆筒状零件，其内圈加工内花键，并与所述花键毂外花键滑动连接，其外圈左侧加工有矩形凹槽，用于与所述拨叉叉头连接，可在所述拨叉叉头带动下在左、中、右三个工作相位间平动，其外圈右侧加工有外花键与所述第三齿圈小径处内花键滑动连接；左同步环，其安装在所述花键毂左侧，其内孔加工有内摩擦锥面，其外圈左侧部分加工有花键齿，可在所述拨叉带动所述结合套向左移动时与所述结合套内花键连接；右同步环，其安装在所述花键毂右侧，其内孔加工内摩擦锥面，其外圈右侧部分加工有花键齿，可在所述拨叉带动所述结合套向右移动时与所述结合套内花键连接；左结合齿圈，布置在所述左同步环左侧，并与所述副壳体固连为一体，其外圈右侧部分加工有花键齿，可在所述拨叉带动所述结合套向左移动时与所述结合套内花键连接，其右侧加工有外摩擦锥面，与所述左同步环的内摩擦锥面相对；右结合齿圈，布置在所述右同步环右侧，其内圈通过花键与所述左半轴中部外花键配合连接，其外圈左侧部分加工有花键齿，可在所述拨叉带动所述结合套向右移动时与所述结合套内花键连接，其左侧加工有外摩擦锥面，与所述右同步环的内摩擦锥面相对。

9.如权利要求1所述一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，其特征在于，所述左法兰，与所述左半轴左端花键连接，并通过锁止螺母与所述左半轴外端部螺纹连接将所述左法兰固定在所述左半轴上，其可将所述左半轴的转矩输出至汽车左侧车轮；所述右法兰，与所述右半轴右端花键连接，并通过锁止螺母与所述右半轴外端部螺纹连接将所述右法兰固定在所述右半轴上，其可将所述右半轴的转矩输出至汽车右侧车轮。

10.如权利要求8所述一种双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥，其特征在于，

当所述结合套保持在中位，即所述结合套通过花键只与所述花键毂连接，不与左结合齿圈或右结合齿圈结合，此时所述主电机输出转矩，而所述双转子电机不输出转矩，则此时所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥工作在主电机单独驱动模式；

当所述结合套向左平移，与左结合齿圈结合，所述主电机不工作，而所述双转子电机工作，所述双转子电机内外转子输出大小相等方向相反的转矩经所述双级行星排和所述圆柱齿轮差速器转化为大小相等方向相同的转矩，并直接驱动所述右半轴和所述左半轴驱动汽车行驶，则此时所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥工作在双转子电机单独驱动模式；

当所述结合套向左平移，与左结合齿圈结合，所述双转子电机工作，所述主电机工作，此时所述双转子电机的内外转子输出大小相等方向相反的转矩经所述双级行星排和所述圆柱齿轮差速器转化为大小相等方向相同的转矩，与所述主电机经所述主减速器输出至所述圆柱齿轮差速器的转矩并联耦合后，驱动所述右半轴和所述左半轴驱动汽车行驶，则此时所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥工作在双电机转矩耦合模式；

当所述结合套向右平移，与右结合齿圈结合，所述双转子电机工作，所述主电机工作，此时所述双转子电机的内外转子输出大小相等方向相反的转矩经闭锁的所述双级行星排和所述圆柱齿轮差速器转化为大小相等方向相反的转矩，使所述主电机经所述主减速器输出至所述圆柱齿轮差速器的转矩一增一减调节后，驱动汽车行驶，增减的方向取决于所述双转子电机的内外转子的转矩的方向，则此时所述双转子电机耦合圆柱差速器左右半轴的多模式电动驱动桥工作在转矩定向分配模式。