CN114771242A - 一种同轴电驱桥和汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同轴电驱桥和汽车，包括电机、至少一个传动组件、主轴以及通过差速器连接的第一半轴与第二半轴；每个所述传动组件包括至少两个滑套换挡机构，至少一个所述滑套换挡机构设在所述差速器的壳体，以及至少一个所述滑套换挡机构设在所述主轴上；所述电机、所述主轴以及所述第一半轴与第二半轴具有相同的轴线，三个模块中心同轴布置，结构布局新颖、紧凑，动力传递链简短，传递效率高。

Description

一种同轴电驱桥和汽车
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种同轴电驱桥和汽车。
背景技术
电机三档变速电驱桥是一种进行电机三档变速的支撑结构，变速系统是电驱桥的重要组成部分，可以进行变速换档动力输出，驱动车辆或其它运输机械的运动和作业，为了保证各种工况下车辆运营能力和运营效率，必须保证不同工况下输出给车辆的动力也要多样化，使得车辆获得一定的速度，又能提供足够的牵引力，又有较高的效率，随着科技的不断发展，人们对于电机三档变速电驱桥的制造工艺要求也越来越高。
现有的电机三档变速电驱桥在使用时存在一定的弊端，首先，现在市场上大多数电驱桥系统都是单一速比，只能提供单一动力流模式，不能同时兼顾速度和牵引力；只有一个速比，只能有一个动力流，不利于人们的使用，还有，市场上的电驱桥大多都是结构庞大，簧下质量大，影响车辆的可靠性和驾驶舒适性，给人们的使用过程带来了一定的不利影响，为此，我们提出一种用于新能源商用车的同轴单电机三档变速电驱桥。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种同轴电驱桥和汽车，最大限度地降低车辆运行的能源消耗，电驱桥可以实现多种动力输出模式，可以灵活应对车辆的各种应用工况，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种同轴电驱桥，包括电机、至少一个传动组件、主轴以及通过差速器连接的第一半轴与第二半轴；
所述主轴与所述差速器的壳体固定连接，所述主轴套设在所述第一半轴与第二半轴的至少一部分；
所述电机与相应所述传动组件传动连接；
当所述同轴电驱桥处在传动模式，每个所述传动组件与所述主轴或所述差速器的壳体传动连接；
每个所述传动组件包括至少两个滑套换挡机构，至少一个所述滑套换挡机构设在所述差速器的壳体，以及至少一个所述滑套换挡机构设在所述主轴上；
所述电机、所述主轴以及所述第一半轴与第二半轴具有相同的轴线。
优选的，所述电机的转子具有供所述主轴穿过的通孔。
优选的，每个所述传动组件包括至少三个齿轮副，当所述同轴电驱桥处在第一传动模式，设在所述差速器的壳体上的滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动连接；
当所述同轴电驱桥处在第二传动模式，设在所述主轴上的所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动连接；
当所述同轴电驱桥处在离合模式，每个所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动断开。
优选的，所述传动组件为两个，两个所述传动组件对称设在所述主轴的两侧。
优选的，每个所述传动组件包括中间轴、至少三个齿轮副，所述中间轴包括第一中间轴与第二中间轴，至少一个所述齿轮副用于所述电机与所述中间轴传动连接；
当所述同轴电驱桥处于第一传动模式，至少两个齿轮副用于所述中间轴与所述差速器的壳体传动连接；
当所述同轴电驱桥处于第二传动模式，至少一个齿轮副用于所述中间轴与所述主轴传动连接。
优选的，每个所述齿轮副包括设在中间轴上的第一齿轮、以及设在所述主轴或所述差速器壳体的第二齿轮，每个所述第一齿轮与相应所述第二齿轮啮合。
优选的，每个所述第二齿轮通过轴承设在所述差速器壳体或所述主轴上。
优选的，所述同轴电驱桥还包括与所述滑套换挡机构电连接的控制单元，所述控制单元用于在所述第一传动模式，控制设在所述差速器的壳体上的所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动连接，在所述第二传动模式，控制设在所述主轴上的所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动连接；
在离合模式，控制每个所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动断开。
针对现有技术的不足，本发明还提供了一种汽车，包括上述任一所述的同轴电驱桥。
与现有技术相比，本发明提供了一种同轴电驱桥和汽车，具备以下有益效果：电机通过传动组件将动力传输到第一半轴和第二半轴上，同时，电机、主轴以及两个半轴同轴布置，结构布局新颖、紧凑，动力传递链简短，传递效率高，并且三个档位都只通过两级动力传递，传递效率达到95％以上，最大限度地降低车辆运行的能源消耗，可实现3个变速档位，使得电驱桥可以实现多种动力输出模式，可以灵活应对车辆的各种应用工况。
附图说明
图1为本发明实施例中同轴电驱桥的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中同轴电驱桥中传动组件的结构示意图；
图3为本发明实施例中同轴电驱桥中一档动力传递的结构示意图；
图4为本发明实施例中同轴电驱桥中二档动力传递的结构示意图；
图5为本发明实施例中同轴电驱桥中三档动力传递的结构示意图；
图6为本发明实施例中同轴电驱桥中第一滑套式换档机构的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-6所示，一种同轴电驱桥，包括电机1、至少一个传动组件2、主轴3以及通过差速器15连接的第一半轴16与第二半轴17；
主轴3与差速器15的壳体固定连接，主轴3套设在第一半轴16与第二半轴17的至少一部分；
电机1与相应传动组件2传动连接；
当同轴电驱桥处在传动模式，每个传动组件2与主轴3或差速器15的壳体传动连接；
每个传动组件2包括至少两个滑套换挡机构，包括第一滑套式换档机构13与第二滑套式换档机构14，至少一个滑套换挡机构设在差速器15的壳体，以及至少一个滑套换挡机构设在主轴3上；
电机1、主轴3以及第一半轴16与第二半轴17具有相同的轴线。
当同轴电驱桥处在传动模式时，电机1驱动主轴3旋转，传动组件2通过主轴3或差速器15实现动力传输，传动组件2的滑套换挡机构实现各档动力传递，最终电机1通过传动组件2将动力传输到第一半轴16与第二半轴17上，最终传递到车轮上，电机1、主轴3以及第一半轴16与第二半轴17具有相同的轴线，使得结构紧凑，动力传递链短，传递效率高。
进一步的，电机1的转子具有供主轴3穿过的通孔，对主轴3进行驱动，每个传动组件2包括至少三个齿轮副，当同轴电驱桥处在第一传动模式，设在差速器15的壳体上的滑套换挡机构与相应齿轮副传动连接；当同轴电驱桥处在第二传动模式，设在主轴3上的滑套换挡机构与相应齿轮副传动连接；当同轴电驱桥处在离合模式，每个滑套换挡机构与相应齿轮副传动断开，传动组件2为两个，两个传动组件2对称设在主轴3的两侧，每个传动组件2包括中间轴、至少三个齿轮副，中间轴包括第一中间轴11与第二中间轴12，至少一个齿轮副用于电机1与中间轴传动连接；当同轴电驱桥处在第一传动模式，至少两个齿轮副用于中间轴与差速器15的壳体传动连接；当同轴电驱桥处在第二传动模式，至少一个齿轮副用于中间轴与主轴3传动连接，每个齿轮副包括设在中间轴上的第一齿轮、以及设在主轴3或差速器15壳体的第二齿轮，每个第一齿轮与相应第二齿轮啮合，每个第二齿轮通过轴承设在差速器15壳体或主轴3上，结构布局新颖、紧凑，动力传递链简短，传递效率高；三个档位都只通过两级动力传递，传递效率达到95％以上，最大限度地降低车辆运行的能源消耗，可实现3个变速档位，使得电驱桥可以实现多种动力输出模式，可以灵活应对车辆的各种应用工况，尤其适合载荷变动范围大、工况多样复杂的商用车。
进一步的，同轴电驱桥还包括与滑套换挡机构电连接的控制单元，控制单元用于在第一传动模式，控制设在差速器15的壳体上的滑套换挡机构与相应齿轮副传动连接，在第二传动模式，控制设在主轴3上的滑套换挡机构与相应齿轮副传动连接；在离合模式，控制每个滑套换挡机构与相应齿轮副传动断开。
具体到本实施例中：
如图1-2所示，同轴电驱桥包括电机1、一个传动组件2、主轴3以及通过差速器15连接的第一半轴16与第二半轴17；主轴3与差速器15的壳体固定连接，主轴3的两端分别套设在第一半轴16与第二半轴17上；电机1与相应传动组件2传动连接；
传动组件2包括两个滑套换挡机构，分别为第一滑套式换档机构13与第二滑套式换档机构14，第一滑套式换档机构13设在差速器15的壳体，第二滑套式换档机构14设在主轴3；
电机1、主轴3以及第一半轴16与第二半轴17具有相同的轴线，电机1的转子具有供主轴3穿过的通孔，对主轴3进行驱动，每个传动组件2包括三个齿轮副；三个齿轮副分别为：第一齿轮副包括齿轮一Z1和齿轮二Z2，第二齿轮副包括齿轮三Z3和齿轮四Z4，第三齿轮副包括齿轮五Z5和齿轮六Z6。
如图1-5所示，电机I的动力通过转子轴传递到齿轮八Z8，通过齿轮七Z7，分别传递到第一中间轴11和第二中间轴12，再传递给设置在两根轴上的齿轮一Z1、齿轮三Z3、齿轮五Z5；第一滑套式换档机构13和第二滑套式换档机构14都不滑动时，没有动力传递输出；第二滑套式换档机构14在中位，而第一滑套式换档机构13滑动到齿轮二Z2，动力通过齿轮一Z1与齿轮二Z2形成变速1档动力输出；第二滑套式换档机构14在空位不动，而第一滑套式换档机构13滑动到齿轮四Z4，动力通过齿轮三Z3与齿轮四Z4形成变速2档动力输出；第一滑套式换档机构套13在中位不动，而第二滑套式换档机构14滑动到齿轮六Z6，动力通过齿轮五Z5与齿轮六Z6形成变速3档动力输出，各档动力传递路线的动力都会传递到第一半轴16和第二半轴17上，最终传递到车轮上，实现电机动力驱动。
具体的，参见图3所示的1档动力传动路线图，在该档位，电机1输入的动力通过传动组件2的齿轮八Z8、齿轮七Z7、第一中间轴11和第二中间轴12、齿轮一Z1、齿轮二Z2、组成变速1档，再通过第一滑套换挡机构13将动力传入差速器15，再通过第一半轴16和第二半轴17将动力输出到车轮；
参见图4所示的2档动力传动路线图，在该档位，电机1输入的动力通过传动组件2的齿轮八Z8、齿轮七Z7、第一中间轴11和第二中间轴12、齿轮三Z3、齿轮四Z4、组成变速2档，再通过第一滑套换挡机构13将动力传入差速器15，再通过第一半轴16和第二半轴17将动力输出到车轮；
参见图5所示的3档动力传动路线图，在该档位，电机1输入的动力通过传动组件2的齿轮八Z8、齿轮七Z7、第一中间轴11和第二中间轴12、齿轮五Z5、齿轮六Z6、组成变速3档，再通过第二滑套换挡机构14将动力传入差速器15，再通过第一半轴16和第二半轴17将动力输出到车轮。
当同轴电驱桥处在离合模式，每个滑套换挡机构与相应齿轮副传动断开。
具体的，参见图6所示的第一滑套式换档机构13的一种示例性结构示意图；第一滑套式换档机构13包括滑套19，滑套19通过花键套设在轴7上，使所述滑套19在第三齿轮20的接合齿和第四齿轮21的接合齿之间滑动。滑套19的外部表面设有外齿，第三齿轮20和第四齿轮21的内表面设有内齿；当滑套19滑动到需要传动的位置时，滑套19的外齿可以与第三齿轮20和第四齿轮21的接合齿啮合进行动力传动。
为满足行程和驻车制动的功能，车桥桥壳还应具有安装制动器、制动气室、安装支架以及ABS传感器组件的结构及接口；
为满足承载的功能，电驱桥需要与车架连接，电驱桥桥壳应具有车辆悬架系统安装结构和接口。
由上可知，本公开的同轴单电机三档变速商用车电驱桥的变速系统采用三档设计，各功能模块可以相互独立，也可以高度集成。三档变速传动设置，最大可能地优化满足电动商用车电驱桥对速比、动力流模式的需求，最大限度地满足商用车对牵引力、车速、运行高效率的均衡需求，尤其有利于对长途牵引车辆。
在本公开的一个实施方式中，输入动力可以是为永磁同步电机或开关磁阻电机或感应式电机。
本发明还提供一种汽车，包括上述的同轴电驱桥。需要说明的是，本公开的同轴单电机三档变速系统可以应用在商用车电驱桥总成，也可以应用在其他与电动商用车功能类似的运输车辆的电驱桥。
综上，本公开的同轴单电机三档变速商用车电驱桥可以根据不同的车辆、不同的工况和载荷，可以选择设置不同的具体速比，以实现车辆最优化的功率、扭矩传递，满足车辆对牵引力、速度及效率的要求，实现最低的车辆能量消耗要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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。

Claims (9)

1.一种同轴电驱桥，其特征在于：包括电机、至少一个传动组件、主轴以及通过差速器连接的第一半轴与第二半轴；
所述主轴与所述差速器的壳体固定连接，所述主轴套设在所述第一半轴与第二半轴的至少一部分；
所述电机与相应所述传动组件传动连接；
当所述同轴电驱桥处在传动模式，每个所述传动组件与所述主轴或所述差速器的壳体传动连接；
每个所述传动组件包括至少两个滑套换挡机构，至少一个所述滑套换挡机构设在所述差速器的壳体，以及至少一个所述滑套换挡机构设在所述主轴上；
所述电机、所述主轴以及所述第一半轴与第二半轴具有相同的轴线。
2.根据权利要求1所述的一种同轴电驱桥，其特征在于：所述电机的转子具有供所述主轴穿过的通孔。
3.根据权利要求1所述的一种同轴电驱桥，其特征在于：每个所述传动组件包括至少三个齿轮副，当所述同轴电驱桥处在第一传动模式，设在所述差速器的壳体上的滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动连接；
当所述同轴电驱桥处在第二传动模式，设在所述主轴上的所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动连接；
当所述同轴电驱桥处在离合模式，每个所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动断开。
4.根据权利要求1所述的一种同轴电驱桥，其特征在于：所述传动组件为两个，两个所述传动组件对称设在所述主轴的两侧。
5.根据权利要求1所述的一种同轴电驱桥，其特征在于：每个所述传动组件包括中间轴、至少三个齿轮副，所述中间轴包括第一中间轴与第二中间轴，至少一个所述齿轮副用于所述电机与所述中间轴传动连接；
当所述同轴电驱桥处于第一传动模式，至少两个齿轮副用于所述中间轴与所述差速器的壳体传动连接；
当所述同轴电驱桥处于第二传动模式，至少一个齿轮副用于所述中间轴与所述主轴传动连接。
6.根据权利要求5所述的一种同轴电驱桥，其特征在于：每个所述齿轮副包括设在中间轴上的第一齿轮、以及设在所述主轴或所述差速器壳体的第二齿轮，每个所述第一齿轮与相应所述第二齿轮啮合。
7.根据权利要求6所述的一种同轴电驱桥，其特征在于：每个所述第二齿轮通过轴承设在所述差速器壳体或所述主轴上。
8.根据权利要求5所述的一种同轴电驱桥，其特征在于：所述同轴电驱桥还包括与所述滑套换挡机构电连接的控制单元，所述控制单元用于在所述第一传动模式，控制设在所述差速器的壳体上的所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动连接，在所述第二传动模式，控制设在所述主轴上的所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动连接；
在离合模式，控制每个所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动断开。
9.一种汽车，其特征在于：包括权利要求1-8任一所述的同轴电驱桥。
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