CN117507808A - 一种电驱桥系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电驱桥系统及其工作方法，涉及电驱桥领域，采用的方案是：副轴与半轴一平行设置，沿半轴一到半轴二的方向，副轴上依次设置有离合器一、离合器二、离合器三和离合器四，半轴一上设置有换挡机构一，半轴二上设置有换挡机构二，电机一通过换挡机构一能够驱动半轴一转动，电机一还能驱动副轴转动，电机二通过换挡机构二能够驱动半轴二转动，电机二还能驱动副轴转动，副轴能够通过离合器一将电机一的动力传递至半轴一，副轴能够通过离合器二和离合器三将电机二的动力传递给差速器，副轴能够通过离合器四将电机二的动力传递至半轴二。本发明能够有效提高整车经济性同时，还能解决复杂路况下磨胎吃胎问题。

Description

一种电驱桥系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及电驱桥领域，尤其涉及一种电驱桥系统及其工作方法。

背景技术

机械差速器能够使左、右（或前、后）驱动轮实现以不同转速转动的机构，差速器由行星齿轮、行星轮架（差速器壳）、半轴齿轮等零件组成，发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮，当汽车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡工况，而在汽车转弯时三者平衡工况被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增加；但在电驱桥上使用机械差速器，增加了机械差速及挡位齿轮传动数量，降低了系统传递路径和传动效率，不能很好的兼顾整车经济性。

现有技术中，为了避免机械差速器大于传动效率的影响，采用轮边直接驱动的方式代替机械差速器，即通过两个电机直接驱动相应半轴，并通过电控形式控制两个电机的转速，进而实现两边半轴即车轮转速不同，此技术方案具有动力传递路径短，传动效率高。

但采用以上技术方案，由于没有机械差速，左右两个电机差速控制完全依靠电控，需要识别路面激励载荷谱，在路面不平、弯道坡道比较多等路况差的情况下，由于响应速度产生时间差以及识别激励载荷谱存在误差，导致两边轮胎转速难以满足驾驶要求，出现在路况差下的情况下车轮磨胎、吃胎现象，同时为适应扭矩需求，往往需要匹配更大功率和扭矩的电机，一方面造成成本增加，另一方面由于簧下质量的大幅增加，大大影响了整车操控性和舒适性。

发明内容

为了解决上述现有技术中电驱桥在复杂工况下车轮出现磨胎吃胎现象的技术问题，本发明提供了一种电驱桥系统及其工作方法，能够有效提高整车经济性同时，还能解决复杂路况下磨胎吃胎问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种电驱桥系统，包括差速器，所述差速器包括侧齿轮一和侧齿轮二，所述侧齿轮一和半轴一连接，所述侧齿轮二和半轴二连接，还包括副轴、电机一和电机二，所述副轴与所述半轴一平行设置，沿所述半轴一到所述半轴二的方向，所述副轴上依次设置有离合器一、离合器二、离合器三和离合器四，所述半轴一上设置有换挡机构一，所述半轴二上设置有换挡机构二，所述电机一通过换挡机构一能够驱动所述半轴一转动，所述电机一还能驱动副轴转动，所述电机二通过换挡机构二能够驱动所述半轴二转动，所述电机二还能驱动副轴转动，所述副轴能够通过所述离合器一将所述电机一的动力传递至所述半轴一，所述副轴能够通过所述离合器二和所述离合器三将所述电机二的动力传递给所述差速器，所述副轴能够通过所述离合器四将所述电机二的动力传递至所述半轴二。通过差速器、电机一、电机二、离合器一至四、换挡机构一和换挡机构二的配合，能够使驾驶人员根据工况和路况，选择由差速器驱动半轴一和半轴二，还是由电机一和电机二驱动半轴一和半轴二，充分利用轮边驱动和机械差速驱动各自的优势，有效提高整车经济性，并解决了复杂工况下磨胎吃胎问题。

进一步的，所述电机一包括电机轴一，所述电机轴一为空心结构，所述电机轴一可转动地套设在所述半轴一上，所述电机轴一通过所述换挡机构一能够带动所述半轴一转动，所述电机轴一还能带动所述副轴转动，所述电机二包括电机轴二，所述电机轴二为空心结构，所述电机轴二可转动地套设在所述半轴二上，所述电机轴二通过所述换挡机构二能够带动所述半轴二转动，所述电机轴二还能带动所述副轴转动。通过将电机一与半轴一、电机二与半轴二同轴设置，占用空间小，减少了本驱动桥系统的体积，同时简化了传动过程，传动效率较高。

进一步的，还包括桥壳，所述电机一的定子和所述电机二的定子均设置在所述桥壳内部。将定子设置在桥壳内，有利于冷却润滑油道实现一体化设计，最大限度实现了本电驱桥系统的集成化，进一步实现了轻量化。

进一步的，所述换挡机构一包括换挡执行机构一和第二齿轮，所述第二齿轮设置在电机轴一上，所述换挡执行机构一设置在所述半轴一上，所述换挡机构二包括换挡执行机构二和第四齿轮，所述第四齿轮设置在电机轴二上，所述换挡执行机构二设置在所述半轴二上。通过将第二齿轮设置在电机轴一上，换挡执行机构一设置在半轴一上，同时第四齿轮设置在电机轴二上换挡执行机构二设置在半轴二上，能够实现由电机直接驱动相应的半轴，能量损耗小，传动效率高，达到较高的运营速度。

进一步的，所述换挡执行机构一包括换挡齿轮一，所述换挡齿轮一设置在所述半轴一上，所述换挡齿轮一的外圆周上轴向移动地设置有滑套一，所述滑套一能够将所述换挡齿轮一与所述第二齿轮连接。

进一步的，所述换挡执行机构二包括换挡齿轮二，所述换挡齿轮二设置在所述半轴二上，所述换挡齿轮二的外圆周上轴向移动地设置有滑套二，所述滑套二能够将所述换挡齿轮二与所述第四齿轮连接。

进一步的，所述半轴一上设置有第一齿轮，所述半轴二上设置有第五齿轮，所述差速器的壳体外部设置有第三齿轮，所述副轴为分段式结构，所述副轴依次包括轴段一、轴段二、轴段三、轴段四和轴段五，所述轴段一上设置有第十齿轮，所述第十齿轮与所述第一齿轮啮合，所述轴段一通过所述离合器一所述轴段二连接，所述轴段二上设置有第九齿轮，所述第九齿轮与所述第二齿轮啮合，所述轴段二通过所述离合器二与所述轴段三连接，所述轴段三上设置有第八齿轮，所述第八齿轮与所述第三齿轮啮合，所述轴段三通过所述离合器三与所述轴段四连接，所述轴段四上设置有第七齿轮，所述第七齿轮与所述第四齿轮啮合，所述轴段四通过所述离合器四与所述轴段五连接，所述轴段五上设置有第六齿轮，所述第六齿轮与所述第五齿轮啮合。

进一步的，所述第十齿轮和所述第一齿轮的传动比大于所述第二齿轮与所述第九齿轮之间的传动比，所述第六齿轮和所述第五齿轮的传动比大于所述第七齿轮与所述第四齿轮之间的传动比。

进一步的，所述离合器一、所述离合器二、所述离合器三和所述离合器四均采用爪式离合器。

第二方面，本发明还提供了一种电驱桥工作方法，采用上述的电驱桥系统，

当整车在空载滑行的工况时，离合器一、离合器二、离合器三和离合器四均处于断开工况，换挡机构一和换挡机构二为空挡，当整车在驻车制动工况时，离合器一、离合器二、离合器三和离合器四均处于结合工况，换挡机构一和换挡机构二为带挡工况，当整车在满载起步、中低速爬坡并且路况好时，离合器二和离合器三均处于断开工况，离合器一和离合器四均处于结合工况，换挡机构一和换挡机构二为空挡状态，当整车在高速巡航并且路况好时，离合器一、离合器二、离合器三和离合器四均处于断开工况，换挡机构一和换挡机构二为带挡状态，当整车的路况差时，离合器一和离合器四均处于断开工况，离合器二和离合器三均处于结合工况，换挡机构一和换挡机构二为空挡状态。多种工作模式涵盖了整车对滑行、拖车、高效最佳经济巡航和应对复杂工况的所有需求，兼得经济性与高效传动。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种电驱桥系统及工作方法，通过差速器、电机一、电机二、离合器一至四、换挡机构一和换挡机构二的配合，能够使驾驶人员根据工况和路况，选择由差速器驱动半轴一和半轴二，还是由电机一和电机二驱动半轴一和半轴二，充分利用轮边驱动和机械差速驱动各自的优势，有效提高整车经济性，并解决了复杂工况下磨胎吃胎问题；通过将电机一与半轴一、电机二与半轴二同轴设置，占用空间小，减少了本驱动桥系统的体积，同时简化了传动过程，传动效率较高；将定子设置在桥壳内，有利于冷却润滑油道实现一体化设计，最大限度实现了本电驱桥系统的集成化，进一步实现了轻量化；通过将第二齿轮设置在电机轴一上，换挡执行机构一设置在半轴一上，同时第四齿轮设置在电机轴二上换挡执行机构二设置在半轴二上，能够实现由电机直接驱动相应的半轴，能量损耗小，传动效率高，达到较高的运营速度；通过多种工作模式涵盖了整车对滑行、拖车、高效最佳经济巡航和应对复杂工况的所有需求，兼得经济性与高效传动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式一的结构示意图。

图中，1、车轮总成一；2、半轴一；3、第一齿轮；4、换挡执行机构一；5、第二齿轮；6、电机一；7、第三齿轮；8、差速器；9、半轴二；10、电机二；11、第四齿轮；12、换挡执行机构二；13、车轮总成二；14、第五齿轮；15、第六齿轮；16、离合器四；17、第七齿轮；18、电机轴二；19、离合器三；20、副轴；21、第八齿轮；22、离合器二；23、电机轴一；24、第九齿轮；25、离合器一；26、第十齿轮。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，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它实施例，都属于本专利保护的范围。

具体实施方式一

如图1所示，本具体实施方式提供了一种电驱桥系统，包括桥壳、差速器8、半轴一2、半轴二9、电机一6、电机二10和副轴20，半轴一2的端部设置有车轮总成一1，半轴二9的端部设置有车轮总成二13；差速器8包括相对设置的侧齿轮一和侧齿轮二，侧齿轮一和半轴一2连接，侧齿轮二和半轴二9连接，在本具体实施方式中，侧置轮一与半轴一2为一体化结构，半轴二9与侧齿轮二为一体化结构，副轴20与半轴一2平行设置并且相对设置，沿半轴一2到半轴二9的方向，副轴20上依次设置有离合器一25、离合器二22、离合器三19和离合器四16，半轴一2上设置有换挡机构一，半轴二9上设置有换挡机构二，电机一6通过换挡机构一能够驱动半轴一2转动，电机一6还能驱动副轴20转动，电机二10通过换挡机构二能够驱动半轴二9转动，电机二10还能驱动副轴20转动，副轴20能够通过离合器一25将电机一6的动力传递至半轴一2，副轴20能够通过离合器二22和离合器三19将电机一6和电机二10的动力传递给差速器8，副轴20能够通过离合器四16将电机二10的动力传递至半轴二9。通过差速器8、电机一6、电机二10、离合器一25至四、换挡机构一和换挡机构二的配合，能够使驾驶人员根据工况和路况，选择由差速器8驱动半轴一2和半轴二9，还是由电机一6和电机二10驱动半轴一2和半轴二9，充分利用轮边驱动和机械差速驱动各自的优势，有效提高整车经济性，并解决了复杂工况下磨胎吃胎问题。

如图1所示，为了减少本电驱桥的体积进而减少空间占用，电机一6包括电机轴一23，电机轴一23为空心结构，电机轴一23通过内设的轴承可转动地套设在半轴一2上，电机轴一23通过换挡机构一能够带动半轴一2转动，电机轴一23还能带动副轴20转动，电机二10包括电机轴二18，电机轴二18为空心结构，电机轴二18通过内设的轴承可转动地套设在半轴二9上，电机轴二18通过换挡机构二能够带动半轴二9转动，电机轴二18还能带动副轴20转动；通过将电机一6与半轴一2、电机二10与半轴二9同轴设置，占用空间小的同时简化了动力传动的过程，传动效率较高；在此基础上，电机一6的定子和电机二10的定子均设置在桥壳内部，通过将定子设置在桥壳内，有利于冷却润滑油道实现一体化设计，最大限度实现了本电驱桥系统的集成化，进一步实现了轻量化和减少空间占用。

如图1所示，为了能够高效传动获得较高的运营速度，换挡机构一包括换挡执行机构一4和第二齿轮5，第二齿轮5设置在电机轴一23上，换挡执行机构一4设置在半轴一2上，换挡机构二包括换挡执行机构二12和第四齿轮11，第四齿轮11设置在电机轴二18上，换挡执行机构二12设置在半轴二9上；具体地，换挡执行机构一4包括换挡齿轮一，换挡齿轮一通过平键设置在半轴一2上，换挡齿轮一的外圆周上轴向移动地设置有滑套一，第二齿轮5和第四齿轮11端面上均设置有齿套，滑套一能够与齿套啮合，滑套一能够将换挡齿轮一与第二齿轮5连接，当换挡齿轮一与第二齿轮5连接，电机一6的动力能够直接传递至半轴一2，换挡执行机构二12包括换挡齿轮二，换挡齿轮二通过平键设置在半轴二9上，换挡齿轮二的外圆周上轴向移动地设置有滑套二，滑套二能够将换挡齿轮二与第四齿轮11连接，当换挡齿轮二与第四齿轮11连接，电机二10的动力能够直接传递至半轴二9。

如图1所示，在本具体实施方式中，半轴一2上设置有第一齿轮3，半轴二9上设置有第五齿轮14，差速器8的壳体外部设置有第三齿轮7，副轴20为分段式结构，副轴20依次包括轴段一、轴段二、轴段三、轴段四和轴段五，轴段一上设置有第十齿轮26，第十齿轮26与第一齿轮3啮合，轴段一通过离合器一25轴段二连接，轴段二上设置有第九齿轮24，第九齿轮24与第二齿轮5啮合，轴段二通过离合器二22与轴段三连接，轴段三上设置有第八齿轮21，第八齿轮21与第三齿轮7啮合，轴段三通过离合器三19与轴段四连接，轴段四上设置有第七齿轮17，第七齿轮17与第四齿轮11啮合，轴段四通过离合器四16与轴段五连接，轴段五上设置有第六齿轮15，第六齿轮15与第五齿轮14啮合；同时，第十齿轮26和第一齿轮3的传动比大于第二齿轮5与第九齿轮24之间的传动比，第六齿轮15和第五齿轮14的传动比大于第七齿轮17与第四齿轮11之间的传动比。

在本具体实施方式中离合器一25、离合器二22、离合器三19和离合器四16均采用爪式离合器。

具体实施方式二

本具体实施方式提供了一种电驱桥工作方法，采用具体实施方式一的电驱桥系统。当整车在空载滑行的工况时，离合器一25、离合器二22、离合器三19和离合器四16均处于断开工况，换挡机构一和换挡机构二为空挡，没有动力传递给半轴一2和半轴二9；当整车在驻车制动工况时，离合器一25、离合器二22、离合器三19和离合器四16均处于结合工况，换挡机构一和换挡机构二为带挡工况，半轴一2、半轴二9和差速器8实现机械互锁；当整车在满载起步、中低速爬坡并且路况好时，采用轮边驱动模式，即离合器二22和离合器三19均处于断开工况，离合器一25和离合器四16均处于结合工况，换挡机构一和换挡机构二为空挡状态，动力由电机一6经过第二齿轮5、第九齿轮24、离合器一25、第十齿轮26和第一齿轮3传递至半轴一2，动力由电机二10经过第四齿轮11、第七齿轮17、离合器四16、第六齿轮15和第五齿轮14传递至半轴二9；当整车在高速巡航并且路况好时，采用轮边驱动模式，离合器一25、离合器二22、离合器三19和离合器四16均处于断开工况，换挡机构一和换挡机构二为带挡状态，动力由电机一6经过第二齿轮5、换挡执行机构一4传递至半轴一2，动力由电机二10经过第四齿轮11、换挡执行机构二12传递至半轴二9，实现整车高速运营；当整车的路况差时，采用中央差速模式，离合器一25和离合器四16均处于断开工况，离合器二22和离合器三19均处于结合工况，换挡机构一和换挡机构二为空挡状态，动力由电机一6经过第二齿轮5、第九齿轮24、离合器二22、第八齿轮21传递至差速器8，动力由电机二10经过第四齿轮11、第七齿轮17、离合器三19、第八齿轮21传递至差速器8。多种工作模式涵盖了整车对滑行、拖车、高效最佳经济巡航和应对复杂工况的所有需求，兼得经济性与高效传动。

从以上具体实施方式中可以看出本发明具有以下有益效果：

1、通过差速器8、电机一6、电机二10、离合器一25至四、换挡机构一和换挡机构二的配合，能够使驾驶人员根据工况和路况，选择由差速器8驱动半轴一2和半轴二9，还是由电机一6和电机二10驱动半轴一2和半轴二9，充分利用轮边驱动和机械差速驱动各自的优势，有效提高整车经济性，并解决了复杂工况下磨胎吃胎问题；

2、通过将电机一6与半轴一2、电机二10与半轴二9同轴设置，占用空间小，减少了本驱动桥系统的体积，同时简化了传动过程，传动效率较高；

3、将定子设置在桥壳内，有利于冷却润滑油道实现一体化设计，最大限度实现了本电驱桥系统的集成化，进一步实现了轻量化；

4、通过将第二齿轮5设置在电机轴一23上，换挡执行机构一4设置在半轴一2上，同时第四齿轮11设置在电机轴二18上换挡执行机构二12设置在半轴二9上，能够实现由电机直接驱动相应的半轴，能量损耗小，传动效率高，达到较高的运营速度；

5、通过多种工作模式涵盖了整车对滑行、拖车、高效最佳经济巡航和应对复杂工况的所有需求，兼得经济性与高效传动。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电驱桥系统，包括差速器（8），差速器（8）包括侧齿轮一和侧齿轮二，侧齿轮一和半轴一（2）连接，侧齿轮二和半轴二（9）连接，其特征在于：还包括副轴（20）、电机一（6）和电机二（10），副轴（20）与半轴一（2）平行设置，沿半轴一（2）到半轴二（9）的方向，副轴（20）上依次设置有离合器一（25）、离合器二（22）、离合器三（19）和离合器四（16），半轴一（2）上设置有换挡机构一，半轴二（9）上设置有换挡机构二，电机一（6）通过换挡机构一能够驱动半轴一（2）转动，电机一（6）还能驱动副轴（20）转动，电机二（10）通过换挡机构二能够驱动半轴二（9）转动，电机二（10）还能驱动副轴（20）转动，副轴（20）能够通过离合器一（25）将电机一（6）的动力传递至半轴一（2），副轴（20）能够通过离合器二（22）和离合器三（19）将电机二（10）的动力传递给差速器（8），副轴（20）能够通过离合器四（16）将电机二（10）的动力传递至半轴二（9）。

2.如权利要求1所述的电驱桥系统，其特征在于：电机一（6）包括电机轴一（23），电机轴一（23）为空心结构，电机轴一（23）可转动地套设在半轴一（2）上，电机轴一（23）通过换挡机构一能够带动半轴一（2）转动，电机轴一（23）还能带动副轴（20）转动，电机二（10）包括电机轴二（18），电机轴二（18）为空心结构，电机轴二（18）可转动地套设在半轴二（9）上，电机轴二（18）通过换挡机构二能够带动半轴二（9）转动，电机轴二（18）还能带动副轴（20）转动。

3.如权利要求2所述的电驱桥系统，其特征在于：还包括桥壳，电机一（6）的定子和电机二（10）的定子均设置在桥壳内部。

4.如权利要求2所述的电驱桥系统，其特征在于：换挡机构一包括换挡执行机构一（4）和第二齿轮（5），第二齿轮（5）设置在电机轴一（23）上，换挡执行机构一（4）设置在半轴一（2）上，换挡机构二包括换挡执行机构二（12）和第四齿轮（11），第四齿轮（11）设置在电机轴二（18）上，换挡执行机构二（12）设置在半轴二（9）上。

5.如权利要求4所述的电驱桥系统，其特征在于：换挡执行机构一（4）包括换挡齿轮一，换挡齿轮一设置在半轴一（2）上，换挡齿轮一的外圆周上轴向移动地设置有滑套一，滑套一能够将换挡齿轮一与第二齿轮（5）连接。

6.如权利要求5所述的电驱桥系统，其特征在于：换挡执行机构二（12）包括换挡齿轮二，换挡齿轮二设置在半轴二（9）上，换挡齿轮二的外圆周上轴向移动地设置有滑套二，滑套二能够将换挡齿轮二与第四齿轮（11）连接。

7.如权利要求6所述的电驱桥系统，其特征在于：半轴一（2）上设置有第一齿轮（3），半轴二（9）上设置有第五齿轮（14），差速器（8）的壳体外部设置有第三齿轮（7），副轴（20）为分段式结构，副轴（20）依次包括轴段一、轴段二、轴段三、轴段四和轴段五，轴段一上设置有第十齿轮（26），第十齿轮（26）与第一齿轮（3）啮合，轴段一通过离合器一（25）轴段二连接，轴段二上设置有第九齿轮（24），第九齿轮（24）与第二齿轮（5）啮合，轴段二通过离合器二（22）与轴段三连接，轴段三上设置有第八齿轮（21），第八齿轮（21）与第三齿轮（7）啮合，轴段三通过离合器三（19）与轴段四连接，轴段四上设置有第七齿轮（17），第七齿轮（17）与第四齿轮（11）啮合，轴段四通过离合器四（16）与轴段五连接，轴段五上设置有第六齿轮（15），第六齿轮（15）与第五齿轮（14）啮合。

8.如权利要求7所述的电驱桥系统，其特征在于：第十齿轮（26）和第一齿轮（3）的传动比大于第二齿轮（5）与第九齿轮（24）之间的传动比，第六齿轮（15）和第五齿轮（14）的传动比大于第七齿轮（17）与第四齿轮（11）之间的传动比。

9.如权利要求1所述的电驱桥系统，其特征在于：离合器一（25）、离合器二（22）、离合器三（19）和离合器四（16）均采用爪式离合器。

10.一种电驱桥工作方法，其特征在于：采用如权利要求7-8任一项所述的电驱桥系统，当整车在空载滑行的工况时，离合器一、离合器二、离合器三和离合器四均处于断开工况，换挡机构一和换挡机构二为空挡，当整车在驻车制动工况时，离合器一、离合器二、离合器三和离合器四均处于结合工况，换挡机构一和换挡机构二为带挡工况，当整车在满载起步、中低速爬坡并且路况好时，离合器二和离合器三均处于断开工况，离合器一和离合器四均处于结合工况，换挡机构一和换挡机构二为空挡状态，当整车在高速巡航并且路况好时，离合器一、离合器二、离合器三和离合器四均处于断开工况，换挡机构一和换挡机构二为带挡状态，当整车的路况差时，离合器一和离合器四均处于断开工况，离合器二和离合器三均处于结合工况，换挡机构一和换挡机构二为空挡状态。