CN116278733A - 动力系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种动力系统及电动汽车，包括动力源、速度转换装置、差速器及换挡机构，动力源输出动力至速度转换装置，速度转换装置通过最终输出齿轮与差速器连接，差速器分别与左传动轴及右传动轴连接，换挡机构与最终输出齿轮、差速器及左传动轴连接。通过最终输出齿轮、差速器、传动轴与换挡机构的相互连接配合，动力系统能够同时具备常规差速、驱动脱开及差速锁止三种模式，整体结构简化并紧凑、集成度高，减少了布置空间，节约了成本。

Description

动力系统及电动汽车

技术领域

本申请涉及车辆驱动技术领域，特别是涉及一种动力系统及电动汽车。

背景技术

电动汽车的动力系统主要由动力源、差速器、减速器、控制机构等部分组成，用于将动力源的驱动转矩传递给汽车的驱动轴。常见的电动汽车的动力系统均具备常规的差速模式，即能够使左、右驱动轮以不同的转速转动。如果想让电动汽车同时具备特定工况下的驱动脱开模式与差速锁止模式，则需要增加两套额外的控制机构。目前电动汽车实现差速锁止模式常用的控制机构有机械差速锁、电子差速锁等；实现驱动脱开模式常用的控制机构有离合器组合等。

差速锁通常为安装在差速器上的一种锁止机构，当一个驱动轮打滑时，差速锁将差速器壳与半轴锁紧成一体，使差速器失去差速作用；离合器组合通过离合器的断开实现驱动力传递系统的分离。尽管差速锁与离合器组合可以使电动汽车同时实现常规差速、驱动脱开、差速锁止模式，但结构较复杂、故障风险较高、成本较高、效率较低。

因此，有必要提供一种改进的动力系统及电动汽车以解决上述问题。

发明内容

本申请提供一种结构简单、成本低且具有多种驱动模式的动力系统及电动汽车。

本申请公开了一种动力系统，包括动力源、速度转换装置、差速器及换挡机构，所述动力源输出动力至所述速度转换装置，所述速度转换装置通过最终输出齿轮与所述差速器连接，所述差速器分别与所述左传动轴及右传动轴连接，所述换挡机构与所述最终输出齿轮、所述差速器及所述左传动轴配合具有常规差速、驱动脱开及差速锁止三种模式。

进一步地，所述换挡机构沿传动轴的轴向在左侧位置、中间位置及右侧位置三个位置之间移动进行三种模式的切换。

进一步地，所述左传动轴设有第一外花键，所述差速器设有第二外花键，所述最终输出齿轮设有第三外花键，所述换挡机构包括与三个外花键啮合并传递旋转扭矩的第一内花键、第二内花键、第三内花键。

进一步地，在中间位置P2，所述第二外花键、第三外花键分别与第二内花键、第三内花键啮合，所述第一外花键与第一内花键脱开，所述换档机构处于常规差速。

进一步地，在右侧位置P3，所述第二外花键与第二内花键啮合，所述第一外花键、第三外花键分别与第一内花键、第三内花键脱开，所述换档机构处于驱动脱开模式。

进一步地，在左侧位置P1，所述第一外花键、第二外花键、第三外花键分别与第一内花键、第二内花键、第三内花键啮合，所述换档机构处于差速锁止模式。

进一步地，所述最终输出齿轮、差速器和左传动轴依次同轴空套，相互之间可相对转动。

进一步地，所述换档机构通过手动、液压或电机驱动实现移动；所述速度转换装置为减速器或变速器总成。

进一步地，所述动力源为电机。

本申请还公开了一种电动汽车，包括两套动力系统，至少其中一套为以上任一项所述的动力系统，所述两套动力系统分别安装于电动汽车的前桥及后桥，所述电动汽车具有常规差速、四驱转换二驱及差速锁止三种模式。

本申请的动力系统及电动汽车，通过最终输出齿轮、差速器、换挡机构与传动轴的相互连接配合，使电动汽车同时具备常规差速模式、驱动脱开模式、差速锁止模式，动力系统整体结构简单、成本低且能够提供至少三种驱动模式。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本说明书的实施例，并与说明书一起用于解释本说明书的原理。

图1是本申请动力系统的动力源及速度转换装置的连接结构示意图。

图2是本申请动力系统的差速器及传动轴的连接结构示意图。

图3是本申请换挡机构的结构示意图。

图4是本申请动力系统的整体结构示意图。

图5是是本申请动力系统另一实施方式的整体结构示意图。

图6是本申请动力系统处于常规差速模式时的结构示意图。

图7是本申请动力系统处于驱动脱开模式时的结构示意图。

图8是本申请动力系统处于差速锁止模式时的结构示意图。

附图标号说明：动力源、100；速度转换装置、200；最终输出齿轮、210；差速器、220；左传动轴、230；右传动轴、240；换挡机构、250；第一外花键、230A；第二外花键、220B；第三外花键、210C；第一内花键、250A；第二内花键、250B；第三内花键、250C；左侧位置、P1；中间位置、P2；右侧位置、P3。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本说明书使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本说明书可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

接下来对本说明书实施例进行详细说明。

如图1至图3所示，本申请提供了一种动力系统，包括动力源100、速度转换装置200、最终输出齿轮210、差速器220、左传动轴230、右传动轴240和换挡机构250。

最终输出齿轮210包括第三外花键210C，差速器220包括第二外花键220B，左传动轴230包括第一外花键230A。换挡机构250包括第一内花键250A、第二内花键250B、第三内花键250C。第一外花键230A、第二外花键220B、第三外花键210C分别与第一内花键250A、第二内花键250B、第三内花键250C对应设置。

动力源100向速度转换装置200输出动力，速度转换装置200将动力传递至最终输出齿轮210，从而使得最终输出齿轮210能够在第三外花键210C与第三内花键250C啮合的情况下向差速器220传递动力。速度转换装置200通过最终输出齿轮210与差速器220连接。最终输出齿轮210为速度转换装置200的最后一级输出齿轮。

最终输出齿轮210、差速器220和左传动轴230依次同轴空套，相互之间可以相对转动。左传动轴230、右传动轴240分别与差速器220连接，且分别与位于同一驱动桥上的左、右车轮连接。

换挡机构250能够沿着左传动轴230的轴向移动，通过第一内花键250A、第二内花键250B、第三内花键250C与第一外花键230A、第二外花键220B、第三外花键210C之间不同的啮合与脱开情况实现常规差速模式、驱动脱开模式、差速锁止模式以及三种模式的切换，其具有整体结构紧凑、占用空间小、布局合理的特点。

在本申请实施例中，动力源100是一种为汽车提供动力的装置。动力源100可以是电机或发动机。电机可以是永磁无刷电动机、异步电动机或开关磁阻电动机等。永磁无刷电动机体积小、效率高、结构简单牢固、维护成本低；异步电动机坚固耐用、运行可靠、维护方便；开关磁阻电动机能够在较宽的转速和转矩范围内高效运行，控制灵活、响应速度快。

汽车可以包括一套前述动力系统，安装在汽车的前桥或后桥。汽车也可以包括两套动力系统，其分别安装于汽车的前桥与后桥。具体地，当动力系统安装于电动汽车内，此时动力源100为电机；当动力系统安装于混合动力汽车内，此时动力源100可以为电机，也可以为发动机；当动力系统安装于燃油汽车内，此时动力源100为发动机。

如图4至图5所示，在本申请实施例中，速度转换装置200可以是不同形式的减速器总成或变速器总成。减速器总成可以是齿轮减速器、蜗杆减速器或行星齿轮减速器等，其能够降低动力源100的转速并且增大动力源100的输出扭矩；变速器总成可以是有级式变速器、无级式变速器或综合式变速器等，其能够改变来自动力源100的转速和转矩，固定或分档改变输出轴和输入轴传动比。

差速器220为一种常见的差速机构，包括差速器壳体、行星齿轮、半轴齿轮和行星销等。差速器220可以是齿轮式差速器或防滑差速器。

换挡机构250可以通过手动、液压或电机驱动进行模式切换选择。

如图6所示，当换挡机构250移动至中间位置P2，第二外花键220B、第三外花键210C分别与第二内花键250B、第三内花键250C啮合，第一外花键230A与第一内花键250A脱开，换档机构250切换至常规差速模式。此时最终输出齿轮210与差速器220结合，二者转速和扭矩一致；左传动轴230断开并可以与最终输出齿轮210、差速器220相对转动。此时动力源100将动力传递至差速器220；差速器220通过内部的行星齿轮带动左传动轴230、右传动轴240并驱动位于同一驱动桥上的左、右车轮。此时汽车同一驱动桥上的左、右车轮能够实现以不同转速滚动，即常规差速模式。

如图7所示，当换挡机构250移动至右侧位置P3，第二外花键220B与第二内花键250B啮合，第一外花键230A、第三外花键210C分别与第一内花键250A、第三内花键250C脱开，换档机构切换至驱动脱开模式。此时最终输出齿轮210、差速器220、左传动轴230互相断开，三者均可相对转动。此时差速器220、左驱动轴230及右驱动轴240均无动力输入。

如图8所示，当换挡机构250移动至左侧位置P1，第一外花键230A、第二外花键220B、第三外花键210C分别与第一内花键250A、第二内花键250B、第三内花键250C啮合，换档机构250处于差速锁止模式。此时最终输出齿轮210、差速器220、左传动轴230三者结合，转速和扭矩一致。差速器220不可差速。此时左传动轴230及右传动轴240实现以相同转速滚动。

本申请还提供了一种电动汽车，包括上述的动力系统。

电动汽车可以包括一套上述的动力系统。电动汽车可以是两轮驱动形式，此时动力系统可以安装于电动汽车的前桥或后桥，控制同一驱动桥上的左轮与右轮，实现前轮驱动或后轮驱动。当电动汽车切换至常规差速模式时，该动力系统对应的同一驱动桥上的左轮与右轮均可以以不同转速滚动；当电动汽车切换至驱动脱开模式时，此时电动汽车整体无动力输入；当电动汽车切换至差速锁止模式时，该动力系统对应的同一驱动桥上的左轮与右轮只能以相同转速滚动。

在另一种可选择地实施方式中，电动汽车也可以是四轮驱动形式。电动汽车可包括一套本发明提供的动力系统以及另外一套动力系统，两套动力系统可以分别安装于电动汽车的前桥或后桥，实现四轮驱动。

当电动汽车切换至常规差速模式时，该动力系统对应的同一驱动桥上的左轮与右轮均可以以不同转速滚动。当电动汽车切换至驱动脱开模式时，本发明动力系统对应的前桥或后桥失去驱动力，电动汽车由另一套动力系统仍能提供

驱动力，由四驱切换为两驱。当电动汽车切换至差速锁止模式时，该动力系统5对应的同一驱动桥上的左轮与右轮只能以相同转速滚动。

在第三种可选择地实施方式中，电动汽车可以包括两套本发明提供的动力系统，两套动力系统可以安装于电动汽车的前桥与后桥，实现四轮驱动。

当电动汽车切换至常规差速模式时，动力系统对应的同一驱动桥上的左轮

与右轮均可以不同转速滚动。当电动汽车切换至驱动脱开模式时，优先地可以0是一套动力系统切换至驱动脱开模式，另一套动力系统能提供驱动力，电动汽车实现四轮驱动形式向两轮驱动形式的转换。当电动汽车切换至差速锁止模式时，可以是一套动力系统切换至差速锁止模式，也可以是两套动力系统同时切换至差速锁止模式。

在前述实施方式中，两套本发明的动力系统也可同时切换至驱动脱开模式，5此时前桥与后桥同时失去驱动力，电动汽车整体无动力输入，从而应用于一些特定场景。

上述装置中各个模块的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

应当理解的是，本说明书并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精0确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本说明书的范围仅

由所附的权利要求来限制。

以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种动力系统，其特征在于，包括：动力源、速度转换装置、差速器及换挡机构，所述动力源输出动力至所述速度转换装置，所述速度转换装置通过最终输出齿轮与所述差速器连接，所述差速器分别与左传动轴及右传动轴连接，所述换挡机构与所述最终输出齿轮、所述差速器及所述左传动轴配合具有常规差速、驱动脱开及差速锁止三种模式。

2.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于：所述换挡机构沿传动轴的轴向在左侧位置P1、中间位置P2及右侧位置P3三个位置之间移动进行三种模式的切换。

3.根据权利要求2所述的动力系统，其特征在于：所述左传动轴设有第一外花键，所述差速器设有第二外花键，所述最终输出齿轮设有第三外花键，所述换挡机构包括与三个外花键啮合并传递旋转扭矩的第一内花键、第二内花键、第三内花键。

4.根据权利要求3所述的动力系统，其特征在于：在中间位置P2，所述第二外花键、第三外花键分别与第二内花键、第三内花键啮合，所述第一外花键与第一内花键脱开，所述换档机构处于常规差速模式。

5.根据权利要求3所述的动力系统，其特征在于：在右侧位置P3，所述第二外花键与第二内花键啮合，所述第一外花键、第三外花键分别与第一内花键、第三内花键脱开，所述换档机构处于驱动脱开模式。

6.根据权利要求3所述的动力系统，其特征在于：在左侧位置P1，所述第一外花键、第二外花键、第三外花键分别与第一内花键、第二内花键、第三内花键啮合，所述换档机构处于差速锁止模式。

7.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于：所述最终输出齿轮、差速器和左传动轴依次同轴空套，相互之间可相对转动。

8.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于：所述换档机构通过手动、液压或电机驱动实现移动；所述速度转换装置为减速器或变速器总成。

9.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于：所述动力源为电机。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括两套动力系统，至少其中一套为权利要求1至9中任一项所述的动力系统，所述两套动力系统分别安装于电动汽车的前桥及后桥，所述电动汽车具有常规差速、四驱转换二驱及差速锁止三种模式。

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