CN117242280A - 断开式电驱动单元 - Google Patents

Abstract

一种电驱动单元具有差速器总成和致动器。差速器总成具有差速器箱、差速器齿轮组以及第一差速器输出构件和第二差速器输出构件，其中第二差速器输出构件被配置以在第一位置和第二位置之间移动。致动器具有接合致动凸缘的致动叉，其中致动凸缘通过致动器移动。

Description

断开式电驱动单元

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年3月16日提交的美国临时专利申请第63/161，608号的权益，本申请的公开内容通过引用并入，如同在本文中全面详细阐述。

技术领域

本公开涉及断开式电驱动单元。

背景技术

本部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定为现有技术。

虽然人们对车辆传动系统的电气化越来越感兴趣，但在车辆以电气化传动系统基本上取代仅由内燃机供以动力的车辆传动系统之前，必须克服一些重大问题。这些问题中的一些包括电气化传动系统的成本、电气化传动系统的体积及其被封装到车辆内可用空间中的能力，以及用于操作和控制电气化传动系统的电子设备的稳健性。

发明内容

本部分提供本公开的总体概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

在一种形式中，本公开提供一种电驱动单元，其包括壳体、电动马达、变速器、差速器总成、多个销、第一半轴和第二半轴、致动凸缘以及致动器。电动马达被接收在壳体中并且包括马达输出轴。变速器被接收在壳体中，并且包括联接到马达输出轴以与随其旋转的变速器输入齿轮和能围绕输出轴线旋转的变速器输出齿轮。差速器总成被接收在壳体中，并且包括差速器箱、差速器齿轮组以及第一差速器输出构件和第二差速器输出构件。差速器箱联接到变速器输出齿轮，以随其围绕输出轴线旋转。差速器箱限定环形肩部，多个周向间隔开的孔穿过该环形肩部形成。差速器齿轮组具有多个差速器小齿轮以及第一侧齿轮和第二侧齿轮，该多个差速器小齿轮联接到差速器箱以随其旋转，并且该第一侧齿轮和第二侧齿轮与差速器小齿轮驱动地接合并且能相对于差速器箱围绕输出轴线旋转。第一差速器输出构件联接到第一侧齿轮以随其旋转。第二差速器输出构件能相对于第二侧齿轮围绕输出轴线旋转。第二差速器输出构件能沿着输出轴线在第一位置和第二位置之间移动，在该第一位置，第二差速器输出构件与第二侧齿轮旋转地脱离，在该第二位置，第二差速器输出构件旋转地联接到第二侧齿轮。销中的每一个被接收在销孔中的相关联的一个销孔中，使得销中的每一个的第一轴向端邻接第二差速器输出构件，并且销中的每一个的相对的第二轴向端从环形肩部向外延伸出差速器箱。第一半轴被联接以随第一差速器输出构件旋转。第二半轴被联接以随第二差速器输出构件旋转。致动凸缘被接收在差速器箱上并且具有邻接销的第二轴向端的第一环形凸缘构件。致动器被配置以沿着输出轴线移动致动凸缘，并且包括接合致动凸缘的致动叉。

从本文中提供的描述，进一步的适用性领域将变得明显。本公开内容中的描述和具体示例旨在仅用于说明的目的，并非旨在限制本公开的范围。

附图说明

在本文中描述的附图仅用于所选实施例而非所有可能的实施方式的例示目的，并非旨在限制本公开的范围。

图1为根据本公开的教导构造的示例性电驱动单元的截面图；

图2为图1的放大部分，更详细地例示断开机构和差速器总成的一部分；

图3为图1的电驱动单元的一部分的透视截面图，更详细地例示断开机构和差速器的一部分；

图4为图1的电驱动单元的一部分的透视图，更详细地例示断开致动器和断开机构的一部分；

图5为例示差速器总成、断开机构和断开致动器的部分的透视截面图；

图6、图7和图8为断开致动器的一部分的透视图，更详细地例示凸轮；

图9为图1的电驱动单元的一部分的透视图，例示将断开致动器的一部分安装到壳体总成；

图10为图1的电驱动单元的一部分的透视图，更详细地例示壳体总成；

图11和图12为断开致动器的各个部分的透视图；

图13为根据本公开的教导构造的另一电驱动单元的一部分的截面图；

图14为图13中示出的电驱动单元的一部分的透视截面图；以及

图15为图13中示出的电驱动单元的一部分的透视图。

在遍及附图的若干视图中，相应的附图标记表示相应的部件。

具体实施方式

参考图1，根据本公开的教导构造的示例性电驱动单元总体由附图标记10表示。电驱动单元10包括壳体12、电动马达14、变速器16、差速器总成18、一对半轴20(仅示出一个)、断开机构22和断开致动器24。

壳体12可以限定内腔30，变速器16、差速器总成18、断开机构22和断开致动器24可以容纳在该内腔30中。在提供的示例中，壳体12由若干壳体构件形成，包括彼此组装的第一壳体构件32和第二壳体构件34。电动马达14可以安装到壳体12并且可以具有可以延伸到内腔30中的马达输出轴36。在提供的示例中，马达输出轴36围绕马达轴线38被驱动，马达轴线38偏离并且平行于差速器总成18可围绕其旋转的输出轴线40。然而，将理解，马达轴线38可以不同于这里示出的定向被定向。例如，马达轴线38可以横向于输出轴线40或者与输出轴线40同轴。

变速器16可以被配置以在马达输出轴36和差速器总成18之间提供一个或多个齿轮减速器。在提供的特定示例中，变速器16包括在变速器输入齿轮44和变速器输出齿轮48之间的一对固定齿轮减速器(未具体示出)，变速器输入齿轮44联接到马达输出轴36以随其旋转。然而，将理解，变速器16可以被配置为多级变速器或无级变速器。

在图2中，差速器总成18可以包括差速器输入构件50、第一差速器输出构件52和第二差速器输出构件54以及用于允许第一差速器输出构件52和第二差速器输出构件54之间的速度差的装置。可以采用任何期望的差速装置，诸如一个或多个摩擦离合器，和/或一种类型的差速器齿轮组。在提供的示例中，差速器输入构件50为联接到变速器输出齿轮48以随其旋转的差速器箱，并且用于允许速度差的装置包括具有插销60的差速器齿轮组56、多个差速器小齿轮62、第一侧齿轮64和第二侧齿轮66。插销60安装到差速器输入构件50以随其围绕输出轴线40旋转。插销60设置为垂直于输出轴线40。差速器小齿轮62可旋转地设置在插销60上。第一侧齿轮64和第二侧齿轮66中的每一个围绕输出轴线40可旋转，并且与差速器小齿轮62接合。第一差速器输出构件52和第二差速器输出构件54被配置以将旋转动力传递到半轴20中的相应一个。在提供的示例中，第一差速器输出构件52和第二差速器输出构件54中的每一个包括内花键段70，该内花键段70不可旋转地接合相关联的一个半轴20上的外花键段72。第一差速器输出构件52可旋转地联接到第一侧齿轮64。在示出的示例中，第一差速器输出构件52和第一侧齿轮64整体地且一体地形成。

参考图3，第二输出构件54具有环形凸缘80，该环形凸缘80被接收在形成在差速器输入构件50中的第一孔82中。第二侧齿轮66具有环形凸缘84，该环形凸缘84被接收在形成在差速器输入构件50中的第二孔86中。第一环形推力构件88可以在第二差速器输出构件54上的环形凸缘80的轴向端和形成在差速器输入构件50上的第一肩部90之间被接收在第一孔82中。第二环形推力构件92可以在第二侧齿轮66上的环形凸缘84的轴向端和形成在差速器输入构件50上的第二肩部94之间被接收在第二孔86中。

回到图2，半轴20中的每一个具有外花键段72，该外花键段72不可旋转地接合到形成在第一差速器输出构件52和第二差速器输出构件54中的相关联的一个差速器输出构件中的内花键段70。夹子(未具体示出)可以在第一侧齿轮64和第二侧齿轮66中的相应一个侧齿轮的面向内侧或中间的轴向端上接合到半轴20中的每一个。不可旋转地联接到第二差速器输出构件54的半轴20的内侧轴向推力可以通过半轴20的轴向端和插销60之间的接触来抑制或限制，而不可旋转地联接到第二差速器输出构件54的半轴20的外侧轴向推力可以通过卡环100来抑制或限制，卡环100可以安装到半轴20，并且当半轴20在外侧轴向方向上被推动时，卡环100可以接触相对于壳体12支撑半轴20的合适的轴承100。

回到图3，断开机构22可以包括用于选择性地将第二差速器输出构件54联接到第二侧齿轮66以围绕输出轴线40共同旋转的任何装置。在提供的示例中，断开机构22为具有第一卡爪构件110、第二卡爪构件112和偏置弹簧120的爪式离合器。第一卡爪构件110和第二卡爪构件112可彼此接合以抑制它们之间的相对旋转。在提供的示例中，第一卡爪构件110限定多个周向间隔开的窗口或孔114，窗口或孔114穿过第二差速器输出构件54上的第一环形凸缘80形成，而第二卡爪构件112限定多个周向间隔开的齿116，齿116形成在第二侧齿轮66上并且平行于输出轴线40延伸远离第二环形凸缘84。第二卡爪构件112(和第二差速器输出构件54)可沿着输出轴线40在第一位置和第二位置之间移动。第一卡爪构件110在第一位置中的放置将第二卡爪构件112上的齿116定位在第一卡爪构件110中的孔114中，从而将第一卡爪构件110和第二卡爪构件112彼此不可旋转地联接。第二卡爪构件112在第二位置中的放置使第一卡爪构件110上的齿与第二卡爪构件112分离，使得第一卡爪构件110和第二卡爪构件112彼此旋转地脱离。相应地，将理解，当第一卡爪构件110处于其第一位置时，第二差速器输出构件54可旋转地联接到第二侧齿轮66，并且当第一卡爪构件110处于其第二位置时，第二卡爪构件112与第二侧齿轮66旋转地脱离。偏置弹簧120可以被配置为将第一卡爪构件110朝其第一位置和第二位置中的期望的一个位置推动。在提供的示例中，偏置弹簧120为波形弹簧并且设置在第二差速器输出构件54和第二侧齿轮66之间，并且偏置弹簧120将第二差速器输出构件54沿着输出轴线40远离第二侧齿轮66偏置，从而使第一卡爪构件110朝其第二位置偏置。

参考图3和图4，断开致动器24被配置以将第一卡爪构件110从其第二位置选择性地移动到其第一位置。在示出的特定示例中，断开致动器包括多个销130、致动凸缘132、致动轴134、凸轮136、致动器马达138、致动叉140、凸轮从动件142和顺应弹簧144。

参考图5，销130被接收在穿过差速器输入构件50形成的销孔150中。销孔穿过差速器输入构件50上的第一肩部90形成并且与第一肩部90相交。销130可以邻接第一环形推力构件88并且从差速器输入构件50向外延伸。可选地，销130可以固定地联接到第一环形推力构件88(例如，与第一环形推力构件88整体地且一体地形成)。

致动凸缘132可以包括管状段160、第一环形凸缘构件162和第二环形凸缘构件164。管状段可以围绕差速器输入构件50同心地设置。第一环形凸缘构件162可以固定地联接到管状段160的第一轴向端并且可以从其径向向内延伸，以便与从差速器输入构件50向外延伸的销130的端部轴向对齐。第二环形凸缘构件164可以固定地联接到管状段160的相对的第二轴向端并且可以从其径向向外延伸。外部保持环166可以安装到差速器输入构件50并且可以限制致动凸缘132沿着输出轴线40(图2)在远离第二侧齿轮66的方向上的轴向移动。

回到图4，致动轴134可以固定地联接到壳体12并且可以设置为平行于输出轴线40(图2)。凸轮136可绕平行于致动轴134的凸轮轴线170旋转。

参考图6至图8，凸轮136可以为桶状结构，其限定围绕凸轮136的圆周延伸的凸轮路径174。凸轮路径174可以具有第一停留部分176、第二停留部分178、第一连接部分180和第二连接部分182。第一停留部分176围绕凸轮136的圆周的一部分延伸并且垂直于凸轮轴线170。第二停留部分178也围绕凸轮136的圆周的一部分延伸并且垂直于凸轮轴线170且沿着凸轮轴线170与第一停留部分176间隔开。第一连接部分180围绕凸轮136周向延伸并且沿着凸轮136轴向延伸，以将第一停留部分176的第一端联接到第二停留部分178的第二端。第二连接部分182沿着凸轮136轴向延伸以将第一停留部分176的第二端联接到第二停留部分178的第一端。

回到图4，凸轮136可以联接到致动器马达138的输出部184。致动器马达138被配置以使凸轮136围绕凸轮轴线170旋转。可选地，致动器马达138可以包括旋转位置传感器(未示出)，该旋转位置传感器被配置以感测致动器马达138的元件的旋转位置并且响应地生成用于确定凸轮136的旋转位置的旋转位置信号。

参考图4、图9和图10，在提供的示例中采用托架190将致动轴134和凸轮136安装到壳体12。更具体地，致动轴134的第一端固定地联接到托架190，而凸轮136的第一端可旋转地被接收到托架190中，并且托架190用螺纹紧固件194安装到形成在第二壳体构件34上的多个凸台196。凸台196靠近第一壳体构件32(图1)与第二壳体构件34配合的位置。致动轴134的第二端被接收在第二壳体构件34的孔(未示出)中。相应地，托架190和第二壳体构件34协作以将致动轴134定位在壳体12内，使得致动轴134平行于输出轴线40。

参考图4、图11和图12，致动器马达138安装到第二壳体构件34。致动器马达138的输出部184接合凸轮136的与托架190相对的端部。凸轮136和输出部184可以具有配合的驱动元件，诸如形成在凸轮136中的外六角承窝200和形成在输出部184上的配合六角轴202。配合的驱动元件可以轴向可滑动地但不可旋转地将凸轮136联接到输出部184。

回到图4和图5，致动叉140包括可滑动地安装在致动轴134上的毂220，以及围绕致动凸缘132的管状段160设置的叉构件222。叉构件222是大致U形的，具有抵靠致动凸缘132的第二环形凸缘构件164的一对尖齿224。

顺应弹簧144可以包括螺旋压缩弹簧，该螺旋压缩弹簧可以围绕致动轴134被同轴地接收并且设置在第二壳体构件34(图10)的内表面250(图10)和毂220的轴向端之间。顺应弹簧144被配置以沿着致动轴134推动致动叉140，以使第一卡爪构件110沿着输出轴线40相应地运动到其第一位置。

参考图4和图6，凸轮从动件142固定地联接到毂220并且可以从毂220径向向外延伸。凸轮从动件142被接收到凸轮路径174中。相应地，致动叉140沿着致动轴134的轴向移动可以通过凸轮136的旋转来控制。

参考图4至图8，如图6中所示的凸轮从动件142在第一停留部分176上的定位允许顺应弹簧144沿着致动轴134推动致动叉140，使得第一卡爪构件110被移动到其第一位置。凸轮136可以旋转以将凸轮从动件142从第一停留部分176驱动通过如图7中所示的第一连接部分180并到达如图8中所示的第二停留部分178，以沿着致动轴134移动致动叉140，使得叉构件222与第二侧齿轮66间隔开足以允许偏置弹簧120迫使第一卡爪构件110进入其第二位置的距离。将理解，第一卡爪构件110以这种方式的移动将引起第一环形推力构件88、销130和致动凸缘132的相应移动。

凸轮136从第二停留部分178到第二连接部分182的旋转允许顺应弹簧144沿着致动轴134推动致动叉140，以将第一卡爪构件110朝其第一位置驱动。在第二卡爪构件112上的齿116未与第一卡爪构件110中的孔114对准的情况下，顺应弹簧144驱动第一卡爪构件110基本上抵靠第二卡爪构件112上的齿116的轴向端。顺应弹簧144进一步沿着致动轴134驱动致动叉140，以及沿着输出轴线40驱动致动凸缘132、销130、第一环形推力构件88和第一卡爪构件110，以在第一爪构件110相对于第二爪构件112稍微旋转足以允许齿116被接收到孔114中的量时将第一卡爪构件110定位到其第一位置中。还将理解，在当凸轮136旋转以将凸轮从动件142从第二停留部分178移动到第二连接部分182时齿116与孔114对准的情况下，顺应弹簧144将沿着致动轴134驱动致动叉140以相应地将第一卡爪构件110驱动到其第一位置，在该第一位置，第二卡爪构件112上的齿116被接收在第一卡爪构件110中的孔114中。

在图13中，例示根据本公开的教导构造的另一电驱动单元的一部分。参考图13至图15，除了将半轴20’安装到第二侧齿轮66’之外，电驱动单元可以与上面描述的相同。更具体地，沉孔CB形成在与第二差速器输出构件54相对的一侧上的第二侧齿轮66’中，套筒S被接收在沉孔CB中，半轴20’上的外花键段ES接合到形成在第二差速器输出构件54中的内花键IS-1和形成在套筒S中的内花键IS-2，并且保持环RR被接收在分别形成在套筒S和半轴20’中的保持环槽RRG-1和RRG-2中。所示的配置允许半轴20’经由保持环RR和保持环凹槽RRG-1和RRG-2卡扣配合到套筒S中，使得半轴20’轴向保持到第二侧齿轮66’，但是当需要维修电传动模块时可以容易地从套筒S中抽出。明显地，保持环RR在半轴20’和套筒S之间不经历相对旋转，因为半轴20’和套筒S上的配合的外花键和内花键将半轴20’可旋转地联接到套筒S。将理解，允许套筒S和第二侧齿轮66’之间的相对旋转。套筒S可以形成有中空体B和凸缘F，凸缘F可以从中空体B的第一轴向端径向向外延伸。多个油槽OG可以形成在套筒S中。在提供的示例中，油槽OG径向延伸穿过凸缘F、中空体B的圆周表面，以及中空体B的与凸缘F相对的轴向端E。差速器总成18’内的飞溅润滑剂可以飞溅、落入或排出到油槽中并且可以在油槽OG中行进到第二侧齿轮66’中的沉孔CB中，并且在中空体B的轴向端E和第二侧齿轮66’上的由沉孔CB形成的肩部之间行进。

出于例示和描述的目的，已经提供实施例的前述描述。它不旨在穷举或限制本公开。特定实施例的单个元件或特征通常不限于该特定实施例，而是在适用的情况下是可互换的并且可以在所选的实施例中使用，即使没有具体示出或描述。其也可以多种方式变化。这样的变化不应被视为脱离本公开，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (13)

1.一种电驱动单元，包括：

壳体；

电动马达，被接收在所述壳体中，所述电动马达具有马达输出轴；

变速器，被接收在所述壳体中，所述变速器包括联接到所述马达输出轴以随所述马达输出轴旋转的变速器输入齿轮和能围绕输出轴线旋转的变速器输出齿轮；

差速器总成，被接收在所述壳体中，所述差速器总成包括差速器箱、差速器齿轮组以及第一差速器输出构件和第二差速器输出构件，所述差速器箱联接到所述变速器输出齿轮以随所述变速器输出齿轮围绕所述输出轴线旋转，所述差速器箱限定环形肩部，多个周向间隔开的孔穿过所述环形肩部形成，所述差速器齿轮组具有多个差速器小齿轮以及第一侧齿轮和第二侧齿轮，所述多个差速器小齿轮联接到所述差速器箱以随所述差速器箱旋转，并且所述第一侧齿轮和所述第二侧齿轮与所述差速器小齿轮驱动接合并且能围绕所述输出轴线相对于所述差速器箱旋转，所述第一差速器输出构件联接到所述第一侧齿轮以随所述第一侧齿轮旋转，所述第二差速器输出构件能围绕所述输出轴线相对于所述第二侧齿轮旋转，所述第二差速器输出构件能沿着所述输出轴线在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，所述第二差速器输出构件与所述第二侧齿轮旋转地脱离，在所述第二位置，所述第二差速器输出构件旋转地联接到所述第二侧齿轮；

多个销，每个所述销被接收在相关联的一个所述销孔中，使得每个所述销的第一轴向端邻接所述第二差速器输出构件，并且每个所述销的相对的第二轴向端从所述环形肩部向外延伸出所述差速器箱；

第一半轴，被联接以随所述第一差速器输出构件旋转；

第二半轴，被联接以随所述第二差速器输出构件旋转；

致动凸缘，被接收在所述差速器箱上，所述致动凸缘具有邻接所述销的所述第二轴向端的第一环形凸缘构件；以及

致动器，被配置以沿着所述输出轴线移动所述致动凸缘，所述致动器具有接合所述致动凸缘的致动叉。

2.根据权利要求1所述的电驱动单元，其中偏置弹簧沿着所述输出轴线在预定方向上推动所述第二差速器输出构件。

3.根据权利要求2所述的电驱动单元，其中所述偏置弹簧将所述第二差速器输出构件朝所述第一位置偏置。

4.根据权利要求1所述的电驱动单元，其中第一卡爪构件固定地联接到所述第二侧齿轮，其中第二卡爪构件固定地联接到所述第二差速器输出构件，并且其中所述第一卡爪构件和所述第二卡爪构件形成爪式离合器。

5.根据权利要求1所述的电驱动单元，其中所述驱动叉能滑动地安装在平行于所述输出轴线的致动轴上。

6.根据权利要求5所述的电驱动单元，其中所述致动器进一步包括能旋转的凸轮，其中所述凸轮限定围绕所述凸轮的圆周形成的凸轮路径，并且其中凸轮从动件安装到所述致动叉并且被接收在所述凸轮路径中，使得所述凸轮的旋转引起所述致动叉的相应轴向移动。

7.根据权利要求6所述的电驱动单元，其中所述凸轮路径包括第一停留部分、第二停留部分和在所述第一停留部分和所述第二停留部分之间延伸的第一连接部分，其中当所述凸轮从动件设置在所述第一停留部分和所述第二停留部分中的一个中时，所述第二差速器输出构件设置在所述第一位置，并且其中当所述凸轮从动件设置在所述第一停留部分和所述第二停留部分中的另一个中时，所述第二差速器输出构件设置在所述第二位置。

8.根据权利要求7所述的电驱动单元，其中所述凸轮路径包括第二连接部分，所述第二连接部分在所述第一停留部分和所述第二停留部分的与所述第一连接部分连接所述第一停留部分和所述第二停留部分所在的侧部相对的侧部上将所述第一停留部分和所述第二停留部分彼此连接。

9.根据权利要求6所述的电驱动单元，其中所述致动器进一步包括驱动地联接到所述凸轮的旋转马达。

10.根据权利要求9所述的电驱动单元，进一步包括能移除地联接到所述壳体的托架，其中所述托架支撑所述致动轴和所述凸轮以相对于所述壳体旋转。

11.根据权利要求1所述的电驱动单元，进一步包括套筒和保持环，所述套筒能相对于所述第二侧齿轮旋转并且联接到所述第二半轴以随所述第二半轴旋转，所述保持环设置在所述套筒和所述第二半轴之间并且被配置以抑制所述第二半轴相对于所述套筒的轴向移动。

12.根据权利要求11所述的电驱动单元，其中所述套筒被接收到形成在所述第二侧齿轮中的沉孔中。

13.根据权利要求11所述的电驱动单元，其中多个油槽形成在所述套筒中，所述油槽被配置为将所述套筒上的润滑剂朝所述套筒接触所述第二侧齿轮的区域引导。