CN205631969U - 车辆的驱动车桥及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及车辆领域，提供一种车辆的驱动车桥及车辆，驱动车桥包括电机和差速器，电机通过第一行星齿轮系传动连接于差速器，其中：第一行星齿轮系包括第一太阳轮、由第一行星架可转动地支撑的第一行星轮以及第一齿圈，电机可选择地传动连接于第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈中的任意第一者，第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈中的第二者锁止不动，第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈中的第三者传动连接于差速器的动力输入端。本实用新型的本实用新型提供的车辆的驱动车桥，通过采用第一行星齿轮系减速，并实现减速增扭的作用，并将电机与第一行星齿轮系结合，从而实现较大范围的传动比，并使驱动车桥的结构具有紧凑化、轻量化的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆领域，特别涉及一种车辆的驱动车桥及车辆。
背景技术
车桥是车辆中的重要装置，通常既要通过悬架系统支撑车身，同时又需要在两端安装车轮，从而在车身和车轮之间传递力和力矩。按照不同的功用，车桥可分为转向桥、驱动桥和转向驱动桥等。顾名思义，在上述支撑和传递的功能之外，转向桥还具有支撑转向轮的作用，驱动桥还具有将来自于动力源的动力传递给车辆驱动轮的作用，转向驱动桥则既用于转向也用于驱动力的传递。
随着新能源汽车的蓬勃发展，在混合动力车和纯电动车领域中，将电机引入车辆的驱动系统中，因此需要将电机作为驱动源时的动力传递给驱动桥中的差速器，从而构成电驱动桥。在传统的电驱动桥中，电机的动力通过单挡位减速器或平行轴系传递给差速器。然而，利用单挡位减速器带来的问题是，需要电机的驱动转速在较大范围内加以调节，以适应运行过程中车况的变化；利用平行轴系带来的问题是，传动机构尺寸较大，布局困难。
因此，需要提供一种能够克服或者至少部分解决上述问题的技术方案。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种车辆的驱动车桥，以克服现有技术中的电驱动桥存在传动机构尺寸较大，布局困难的问题。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种车辆的驱动车桥，所述驱动车桥包括电机和差速器，所述电机通过 第一行星齿轮系传动连接于所述差速器，其中：所述第一行星齿轮系包括第一太阳轮、由第一行星架可转动地支撑的第一行星轮以及第一齿圈，所述电机可选择地传动连接于所述第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈中的第一者，所述第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈中的第二者锁止不动，所述第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈中的第三者传动连接于所述差速器的动力输入端。
相对于现有技术，本实用新型提供的车辆的驱动车桥，通过采用第一行星齿轮系减速，并实现减速增扭的作用，并将电机与第一行星齿轮系结合，从而实现较大范围的传动比，并使驱动车桥的结构具有紧凑化、轻量化的特点，解决了现有技术中的驱动车桥存在的传动机构尺寸较大，布局困难的问题。同时，由于电机可以选择性地连接于第一行星齿轮系中不同的动力输入件，并可选择不同的动力输出件向差速器输出动力，因此实现了电机到差速器的不同挡位的动力传动，不需要电机的驱动转速在较大范围内进行调节。
优选地，所述差速器包括右半轴齿轮、左半轴齿轮、由行星轴可转动地支撑的一对差速器行星轮以及与所述行星轴固定连接的差速器壳体，所述差速器壳体作为所述差速器的动力输入端。
优选地，所述电机可选择地传动连接于所述第一太阳轮或第一行星架，所述差速器壳体与所述第一行星架固定连接，所述第一齿圈锁止不动。
优选地，所述驱动车桥还包括换挡驱动机构和由所述换挡驱动机构驱动的同步器，所述电机的动力通过所述同步器而可选择地传递给所述第一太阳轮或第一行星架。
优选地，所述第一太阳轮固定连接有远离所述差速器轴向延伸套筒和从所述套筒径向向外延伸的延伸部，在所述延伸部的外周缘设置有低挡结合外齿圈；所述第一行星架固定连接有远离所述差速器轴向延伸的高挡结合外齿圈，所述高挡结合外齿圈与所述低挡结合外齿圈共轴设置且具有相同的径向 尺寸；所述同步器包括齿套，所述齿套套设在所述低挡结合外齿圈和高挡结合外齿圈的外部并具有用于与所述低挡结合外齿圈或高挡结合外齿圈啮合的同步环，所述齿套在所述换挡驱动机构的驱动下在轴向方向上具有与所述低挡结合外齿圈啮合的第一轴向位置、与所述高挡结合外齿圈啮合的第二轴向位置和位于所述第一轴向位置和第二轴向位置之间的空挡位置。
优选地，所述换挡驱动机构包括驱动器和在所述驱动器的驱动下用于轴向移动的拨叉；所述齿套的外周面上设置有周向槽，所述拨叉落入所述周向槽内，用于在轴向方向上拨动所述齿套移动且不影响所述齿套的转动。
优选地，所述驱动车桥还包括第二行星齿轮系，所述第二行星齿轮系包括第二太阳轮、由第二行星架可转动地支撑的第二行星轮以及第二齿圈；所述电机的转子固定连接于所述第二太阳轮，所述第二行星架和第二齿圈中的一者传动连接于所述第一行星轮系，所述第二行星架和第二齿圈中的另一者锁止不动。
优选地，所述驱动车桥还包括第二行星齿轮系，所述第二行星齿轮系包括第二太阳轮、由第二行星架可转动地支撑的第二行星轮以及第二齿圈；所述电机的转子固定连接于所述第二太阳轮，所述第二行星架与所述齿套啮合传动，所述第二齿圈锁止不动。
优选地，所述电机与所述差速器共轴设置，并且所述电机的转子可转动地设置在所述驱动车桥的半轴上。
另外，本实用新型还提供一种新能源车辆，所述新能源车辆为纯电动车或混合动力车，所述新能源车辆的前桥或后桥为上述驱动车桥。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型优选实施方式的车辆的驱动车桥的结构示意图；
图2为图1所示的车辆的驱动车桥在A处的局部放大图。
图3为图1所示的车辆的驱动车桥处于低挡传动的示意图。
图4为图1所示的车辆的驱动车桥处于高挡传动的示意图。
附图标记说明：
1 电机； 11 定子；
12 转子； 2 第二行星齿轮系；
21 第二太阳轮； 22 第二行星轮；
23 第二齿圈； 24 第二行星架；
25 齿毂； 3 换挡驱动机构；
31 驱动器； 32 蜗杆；
33 蜗轮； 34 齿轮；
35 拨叉轴； 36 拨叉；
37 齿套； 38 同步环；
4 第一行星齿轮系； 41 第一太阳轮；
42 第一行星轮； 43 第一齿圈；
44 第一行星架； 45 高挡结合外齿圈；
46 低挡结合外齿圈; 5 差速器；
51 差速器壳体； 52，53 差速器行星轮；
54 行星轴； 55 右半轴齿轮；
56 左半轴齿轮； 6 右半轴；
7 右车轮； 8 左半轴；
9 左车轮。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及其特征可以相互组合。
下面将参考附图来详细说明本实用新型的各种实施方式。
本实用新型提供的车辆的驱动车桥包括：电机1和差速器5，所述电机1通过第一行星齿轮系4传动连接于差速器5，其中，所述第一行星齿轮系4包括第一太阳轮41、由第一行星架44可转动地支撑的第一行星轮42以及第一齿圈43，所述电机1可选择地传动连接于第一太阳轮41、第一行星架44和第一齿圈43中的第一者，所述第一太阳轮41、第一行星架44和第一齿圈43中的第二者锁止不动，所述第一太阳轮41、第一行星架44和第一齿圈43中的第三者传动连接于差速器的动力输入端。
电机1包括定子11和转子12，该电机可以为直流电机或交流电机，优选情况下，为了适应于新能源车辆中的直流电源，通常采用直流电机。为了将电机1的动力传递给用于驱动车轮的差速器5，设计有第一行星齿轮系4，以获得紧凑的空间结构布局。
第一行星齿轮系4的第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈构成三个动力元件，任意一个动力元件可以锁止不动或者具有确定的运动状态，而另外两个动力元件中，一个作为动力输入件，另一个作为动力输出件。具体到本实用新型而言，根据不同的实施方式，例如，当第一齿圈43锁止时，电机1固定连接于第一太阳轮41和第一行星架44中的一者，所述第一太阳轮41和第一行星架44中的另一者传动连接于差速器的动力输入端。再如，电机1 固定连接于第一太阳轮41(更具体的是电机1的转子12传动连接于第一太阳轮41)，第一行星架44锁止不动，第一行星架44传动连接于差速器的动力输入端。当然，也可以是第一太阳轮41锁止，而将第一行星架44和第一齿圈43中的一者与电机1的转子12固定连接，第一行星架44和第一齿圈43中的另一者与差速器的动力输入端传动连接。类似地，也可以将第一行星架44锁止，这里不再赘述。
同时，更为重要的是，在本实用新型的技术方案中，电机1可选择地传动连接于第一太阳轮41、第一行星架44和第一齿圈43中的第一者(即为任意一者)，且可以选择另一者锁止不动或具有确定的运动状态，并利用再一者作为动力输出件动力传递至差速器。因此，利用电机1与上述三个动力元件(第一太阳轮41、第一行星架44和第一齿圈43)的可选择关系，能够实现电机1到差速器的三个不同挡位的动力传输，从而不需要电机1在较大范围内进行调速。
另外，在本实用新型中，通过采用第一行星齿轮系减速，并实现减速增扭的作用，并将电机1与第一行星齿轮系结合，从而实现较大范围的传动比，并使驱动车桥的结构具有紧凑化、轻量化的特点，解决了现有技术中的驱动车桥存在的传动机构尺寸较大，布局困难的问题。
其中，所述差速器5包括右半轴齿轮55、左半轴齿轮56、由行星轴54可转动地支撑的一对差速器行星轮52，53以及与所述行星轴54固定连接的差速器壳体51，所述差速器壳体51作为差速器的动力输入端。也就是说，上述叙述中的所述第一太阳轮41、第一行星架44和第一齿圈43中的第三者传动连接于差速器5的差速器壳体51，例如，如图1所示，所述电机1可选择地传动连接于第一太阳轮41或第一行星架44，所述差速器壳体51与第一行星架44固定连接，所述第一齿圈43锁止不动。当然，图1所示的实施方式为本实用新型的优选实施方式，基于上述对于行星齿轮系的描述，本实用 新型并不限于此。
电机1与上述动力元件的选择关系可以通过多种方式来实现。例如，可以通过离合器的方式来实现，通过离合器的不同状态的选择来决定电机1的动力传递给哪一个动力元件。优选地，如图1所示，所述驱动车桥还包括换挡驱动机构3和由换挡驱动机构3驱动的同步器，所述电机1的动力通过同步器而可选择地传递给第一太阳轮41或第一行星架44。其中，同步器的作用是使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。
具体地，所述第一太阳轮41固定连接有远离差速器轴向延伸套筒和从所述套筒径向向外延伸的延伸部，在所述延伸部的外周缘设置有低挡结合外齿圈46；所述第一行星架44固定连接有远离差速器轴向延伸的高挡结合外齿圈45，所述高挡结合外齿圈45与低挡结合外齿圈46共轴设置且具有相同的径向尺寸；所述同步器包括齿套37，所述齿套37套设在所述低挡结合外齿圈46和高挡结合外齿圈45的外部并具有用于与所述低挡结合外齿圈46或高挡结合外齿圈45啮合的同步环38，所述齿套37在所述换挡驱动机构3的驱动下在轴向方向上具有与低挡结合外齿圈46啮合的第一轴向位置、与高挡结合外齿圈45啮合的第二轴向位置和位于第一轴向位置和第二轴向位置之间的空挡位置。
在图1所示的优选实施方式中，电机1的动力可选择地传递给第一太阳轮41或第一行星架44，从而实现高、低挡位。具体的，可以通过使齿套37沿轴向方向移动并与低挡结合外齿圈46啮合(即，使齿套37处于第一轴向位置)，而实现低档位的动力传递。类似地，可以通过使齿套37沿轴向方向(与低档位时相反的方向)移动并与高挡结合外齿圈45啮合(即，使齿套37处于第二轴向位置)，而实现高档位的动力传递。另外，如果齿套37处于位于第一轴向位置和第二轴向位置之间的空挡位置，则电机既不与低挡结合外齿圈46动力传递，也不与高挡结合外齿圈45动力传递，而处于空挡状态。
所述齿套37可以通过多种方式实现轴向移动。例如，可以利用齿轮齿条机构、线性电机驱动机构等能够实现线性移动的装置。优选地，所述换挡驱动机构3包括驱动器31和在所述驱动器31的驱动下用于轴向移动的拨叉36；所述齿套37的外周面上设置有周向槽，所述拨叉36落入所述周向槽内，用于在轴向方向上拨动齿套37移动且不影响齿套37的转动，也就是说，在本实施例中，通过驱动器31(例如，换挡电机)驱动拨叉36，然后通过拨叉36拨动齿套37轴向移动，进而实现高、低档位的切换。当然，在本实用新型中也可以通过自动化控制实现高、低档位的切换，也就是说，所述换挡驱动机构3可以采用电控换挡驱动机构或液控换挡驱动机构，从而能够实现高、低挡位的自动切换，使电机1保持在高效率范围内驱动，优化了电机1的转速调节范围，且使车辆在正常行驶时降低电机1的驱动转速，使电机1工作在最高效率区间。
优选地，如图1所示，所述换挡驱动机构3还包括与驱动器31(例如，换挡电机)连接的蜗杆32、与蜗杆32啮合的蜗轮33、与蜗轮33啮合的齿轮34以及拨叉轴35，其中，所述拨叉轴35上设置有齿，所述齿与齿轮34啮合，所述拨叉轴35与拨叉36连接，从而可以通过驱动器31驱动蜗杆32旋转，并使蜗轮33转动，进而使齿轮34转动，并使齿轮34带动拨叉轴35旋转并最终带动拨叉36沿轴向方向移动，以实现齿套37的轴向移动。
电机1可以直接传动至第一行星齿轮系4的动力输入元件。但优选地，为了进一步获得预期的传动比和/或降速增扭的技术效果，可以在电机1与第一行星系4之间设置减速器。该减速器可以为平行轴齿轮装置，但优选情况下，如图1所示，所述驱动车桥还包括第二行星齿轮系2，所述第二行星齿轮系2包括第二太阳轮21、由第二行星架24可转动地支撑的第二行星轮22以及第二齿圈23；所述电机1的转子12固定连接于所述第二太阳轮21，所述第二行星架24和第二齿圈23中的一者传动连接于所述第一行星轮系4， 所述第二行星架24和第二齿圈23中的另一者锁止不动。
也就是说，本实施例包括两个并且的技术方案，第一个技术方案为：所述电机1的转子12固定连接于第二太阳轮21，所述第二行星架24传动连接于第一行星轮系4，第二齿圈23锁止不动，这样电机1的动力通过转子12传递给第二太阳轮21，然后通过第二行星架24传递给第一行星轮系4的动力输入件，最后通过第一行星轮系4将动力传递给差速器5；第二个技术方案为：所述电机1的转子12固定连接于第二太阳轮21，所述第二齿圈23传动连接于第一行星轮系4，第二行星架24锁止不动，这样电机1的动力通过转子12传递给第二太阳轮21，然后通过第二齿圈23传递给第一行星轮系4的动力输入件，最后通过第一行星轮系将4动力传递给差速器5。具体地，例如，如图1所示，所述电机1的转子12固定连接于第二太阳轮21，所述第二行星架24与齿套37啮合传动(具体地，所述第二行星架24与齿毂25连接，齿毂25与齿套37啮合)，所述第二齿圈23锁止不动。因此，在本实施例中，通过第二行星齿轮系和第一行星轮系实现减速增扭的作用。
另外，优选情况下，如图1所示，所述电机1与所述差速器5共轴设置，并且所述电机1的转子12可转动地设置在驱动车桥的半轴(包括左半轴8和右半轴6)上。如图1所示，半轴同轴地贯穿转子12，且转子12与半轴之间为可相对转动地设置。这可以通过多种方式来实现：例如半轴与转子12之间为空的，即转子12空套在半轴上；或者半轴与转子12之间设置有轴承装置(未显示)。
因此，在该优选实施方式中，电机1将主要占据驱动桥周围的空间，既能够相对容易满足汽车底盘高度的要求，同时也不会过于占据车辆的驾乘空间(包括后备箱空间)，从而获得良好的整体空间布局。另外，由于电机1设置在驱动桥上，因而距离差速器相对较近，从转子12到差速器的传动机构可以具有较为紧凑的传动路线，以获得良好的传动可靠性。
根据本实用新型的另一个方面，本实用新型还提供一种新能源车辆，所述新能源车辆为纯电动车或混合动力车，其中，所述新能源车辆的前桥或后桥为本实用新型所提供的上述驱动车桥。
下文将参考图3和图4对本实用新型中的车辆在高、低档位时的动力传递的完整过程进行详细地描述。
参考图3，图3为驱动车桥处于低挡位传动的情况。首先需要通过换挡电机使拨叉36沿轴向移动，从而使拨叉36拨动齿套37沿轴向移动并与低挡结合外齿圈46接合。这样电机1的动力传递路线如下：
电机1的动力通过转子12传递至第二行星齿轮系的第二太阳轮21，动力又经第二行星齿轮系的第二行星架24传递至齿套37，此时，由于齿套37与低挡结合外齿圈46啮合，因此动力又传递至第一行星齿轮系的第一太阳轮41，并经第一行星齿轮系的第一行星架44传递至差速器5的差速器壳体51，然后通过差速器5将动力分配给左半轴8和右半轴6，最终传递给左车轮9和右车轮7。
类似地，参考图4，图4为车辆处于高挡位的情况。为了使车辆处于高档位，同样需要通过换挡电机使拨叉36沿轴向移动(与低档位时移动的方向相反)，从而使拨叉36拨动齿套37沿轴向移动并与高挡结合外齿圈45接合。这样电机1的动力传递路线如下：
电机1的动力通过转子12传递至第二行星齿轮系的第二太阳轮21，动力又经第二行星齿轮系的第二行星架24传递至齿套37，此时，由于齿套37与高挡结合外齿圈45啮合，而高挡结合外齿圈45与第一行星齿轮系的第一行星架44直接接合，因此动力直接由高挡结合外齿圈45传递至差速器5，然后通过差速器5将动力分配给左半轴8和右半轴6，最终传递给左车轮9和右车轮7。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型， 凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.车辆的驱动车桥，所述驱动车桥包括电机(1)和差速器(5)，所述电机(1)通过第一行星齿轮系(4)传动连接于所述差速器(5)，其特征在于：
所述第一行星齿轮系(4)包括第一太阳轮(41)、由第一行星架(44)可转动地支撑的第一行星轮(42)以及第一齿圈(43)，所述电机(1)可选择地传动连接于所述第一太阳轮(41)、第一行星架(44)和第一齿圈(43)中的第一者，所述第一太阳轮(41)、第一行星架(44)和第一齿圈(43)中的第二者锁止不动，所述第一太阳轮(41)、第一行星架(44)和第一齿圈(43)中的第三者传动连接于所述差速器的动力输入端。
2.根据权利要求1所述的车辆的驱动车桥，其特征在于，所述差速器(5)包括右半轴齿轮(55)、左半轴齿轮(56)、由行星轴(54)可转动地支撑的一对差速器行星轮(52，53)以及与所述行星轴(54)固定连接的差速器壳体(51)，所述差速器壳体(51)作为所述差速器的动力输入端。
3.根据权利要求2所述的车辆的驱动车桥，其特征在于，所述电机(1)可选择地传动连接于所述第一太阳轮(41)或第一行星架(44)，所述差速器壳体(51)与所述第一行星架(44)固定连接，所述第一齿圈(43)锁止不动。
4.根据权利要求3所述的车辆的驱动车桥，其特征在于，所述驱动车桥还包括换挡驱动机构(3)和由所述换挡驱动机构(3)驱动的同步器，所述电机(1)的动力通过所述同步器而可选择地传递给所述第一太阳轮(41)或第一行星架(44)。
5.根据权利要求4所述的车辆的驱动车桥，其特征在于，
所述第一太阳轮(41)固定连接有远离所述差速器轴向延伸套筒和从所述套筒径向向外延伸的延伸部，在所述延伸部的外周缘设置有低挡结合外齿圈(46)；
所述第一行星架(44)固定连接有远离所述差速器轴向延伸的高挡结合外齿圈(45)，所述高挡结合外齿圈(45)与所述低挡结合外齿圈(46)共轴设置且具有相同的径向尺寸；
所述同步器包括齿套(37)，所述齿套(37)套设在所述低挡结合外齿圈(46)和高挡结合外齿圈(45)的外部并具有用于与所述低挡结合外齿圈(46)或高挡结合外齿圈(45)啮合的同步环(38)，所述齿套(37)在所述换挡驱动机构(3)的驱动下在轴向方向上具有与所述低挡结合外齿圈(46)啮合的第一轴向位置、与所述高挡结合外齿圈(45)啮合的第二轴向位置和位于所述第一轴向位置和第二轴向位置之间的空挡位置。
6.根据权利要求5所述的车辆的驱动车桥，其特征在于，所述换挡驱动机构(3)包括驱动器(31)和在所述驱动器(31)的驱动下用于轴向移动的拨叉(36)；
所述齿套(37)的外周面上设置有周向槽，所述拨叉(36)落入所述周向槽内，用于在轴向方向上拨动所述齿套(37)移动且不影响所述齿套(37)的转动。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的车辆的驱动车桥，其特征在于，所述驱动车桥还包括第二行星齿轮系(2)，所述第二行星齿轮系(2)包括第二太阳轮(21)、由第二行星架(24)可转动地支撑的第二行星轮(22)以及第二齿圈(23)；
所述电机(1)的转子(12)固定连接于所述第二太阳轮(21)，所述第二行星架(24)和第二齿圈(23)中的一者传动连接于所述第一行星轮系，所述第二行星架(24)和第二齿圈(23)中的另一者锁止不动。
8.根据权利要求5或6所述的车辆的驱动车桥，其特征在于，所述驱动车桥还包括第二行星齿轮系，所述第二行星齿轮系包括第二太阳轮(21)、由第二行星架(24)可转动地支撑的第二行星轮(22)以及第二齿圈(23)；
所述电机(1)的转子(12)固定连接于所述第二太阳轮(21)，所述第二行星架(24)与所述齿套(37)啮合传动，所述第二齿圈(23)锁止不动。
9.根据权利要求1所述的车辆的驱动车桥，其特征在于，所述电机(1)与所述差速器(5)共轴设置，并且所述电机(1)的转子(12)可转动地设置在所述驱动车桥的半轴上。
10.车辆，所述车辆为纯电动车或混合动力车，其特征在于，所述车辆的前桥或后桥为权利要求1-9中任意一项所述的车辆的驱动车桥。
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