CN209008397U - 驱动桥和车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种驱动桥和车辆,所述驱动桥包括第一电机、第二电机、减速器、变速器、差速器、第一半轴和第二半轴,所述第一电机的输出端和所述第二电机的输出端相互并联地连接所述减速器的输入端,所述减速器的输出端与所述变速器的输入端传动连接,所述变速器的输出端与所述差速器的输入端传动连接,所述第一半轴和所述第二半轴分别与所述差速器的两个输出端传动连接,所述第一半轴和所述第二半轴由所述第一电机和所述第二电机中的至少一个驱动旋转。根据本实用新型实施例的驱动桥,可以提高驱动桥的承载能力和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及交通运输技术领域,特别涉及一种驱动桥和具有该驱动桥的车辆。
背景技术
相关技术中的电机驱动桥包括车桥壳体、电机、减速器、差速器左半轴及右半轴,车桥壳体包括呈中空圆柱形的中间桥壳及设置在中间桥壳两侧的左、右半轴桥壳,左、右半轴桥壳与中间桥壳通过螺栓连接;电机、减速器及差速器集成设置在中间桥壳内,电机的输出轴连接减速器的输入端,减速器的输出端与差速器的行星齿轮系的输入端传动连接,行星齿轮系的输出端分别与左、右半轴传动连接;在左半轴或右半轴上设置有手动驻动装置。相关技术中的电机驱动桥无法提供大功率的动力供给。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提出一种驱动桥,可以提高驱动桥的承载能力和稳定性。
本实用新型的另一目的在于提出一种具有该驱动桥的车辆。
根据本实用新型实施例的驱动桥,所述驱动桥包括第一电机、第二电机、减速器、差速器、第一半轴和第二半轴,所述第一电机的电机轴和所述第二电机的电机轴相互并联地连接所述减速器的输入端,所述减速器的输出端与所述差速器的输入端传动连接,所述第一半轴和所述第二半轴分别与所述差速器的两个输出端传动连接,所述第一半轴和所述第二半轴由所述第一电机和所述第二电机中的至少一个驱动旋转。
根据本实用新型实施例的驱动桥,可以提高驱动桥的承载能力和稳定性。
另外,根据本实用新型上述实施例的驱动桥,还可以具有如下附加的技术特征:
一些实施例中,所述第一电机和所述第二电机设于所述减速器的同一侧,所述差速器设于所述减速器的另一侧。
一些实施例中,所述第一半轴与所述减速器的输出端同轴,且所述第一半轴贯穿所述减速器。
一些实施例中,所述第一电机的电机轴和所述第二电机的电机轴中的至少一个与所述减速器的输入端之间连接有离合器。
一些实施例中,所述离合器包括外圈、内圈和滚子,所述滚子设于所述内圈和所述外圈之间用于使所述外圈相对于所述内圈沿环绕所述内圈的方向单向转动,其中,所述第一电机的电机轴与所述减速器的输入端之间连接有所述离合器,所述外圈与所述第一电机的电机轴传动连接,且所述内圈与所述减速器的输入端传动连接;或所述第二电机的电机轴与所述减速器的输入端之间连接有所述离合器,所述外圈与所述第二电机的电机轴传动连接,且所述内圈与所述减速器的输入端传动连接。
一些实施例中,所述第一电机与所述第二电机之间连接有离合器,所述离合器包括第一齿轮、第二齿轮、啮合套齿轮和驱动件,所述啮合套齿轮与所述第一齿轮和所述第二齿轮中的一个啮合并沿轴线方向可滑动,且所述啮合套齿轮适于在所述驱动件的驱动作用下与所述第一齿轮和所述第二齿轮中的另一个啮合和分离,其中,所述第一电机的电机轴与所述减速器的输入端之间连接有所述离合器,所述第一齿轮与所述第一电机的电机轴固定连接,所述第二齿轮与所述减速器的输入端固定连接;或所述第二电机的电机轴与所述减速器的输入端之间连接有所述离合器,所述第一齿轮与所述第二电机的电机轴固定连接,且所述第二齿轮与所述减速器的输入端固定连接。
一些实施例中,所述减速器包括第一太阳轮、作为一个输入端的第一行星轮以及作为另一个输入端的第二行星轮,所述第一行星轮、所述第二行星轮均与所述第一太阳轮传动连接,所述第一行星轮与所述第一电机的电机轴传动连接,所述第二行星轮与所述第二电机的电机轴传动连接,所述第一太阳轮与所述差速器的输入端传动连接。
一些实施例中,所述第一行星轮与所述第一电机的电机轴由花键连接,所述第二行星轮与所述第二电机的电机轴由花键连接。
一些实施例中,所述第一太阳轮为内齿轮,所述第一行星轮与所述第二行星轮分别与所述第一太阳轮内啮合,所述减速器还包括第二太阳轮,所述第二太阳轮与所述第一太阳轮同轴,且所述第一太阳轮绕所述第二太阳轮,所述第一行星轮和所述第二行星轮分别啮合于所述第一太阳轮和所述第二太阳轮之间。
一些实施例中,所述减速器的输出端为输出齿轮,所述输出齿轮与所述第一太阳轮固接并与所述差速器传动连接。
一些实施例中,所述差速器包括第三行星轮、作为输入端的差速器壳体、作为一个输出端的第三太阳轮以及作为另一输出端的第四太阳轮,所述第三太阳轮与所述第一半轴同轴且固定连接,所述第四太阳轮与所述第二半轴同轴且固定连接,所述第三太阳轮和所述第四太阳轮同轴且间隔设置,所述第三行星轮分别与所述第三太阳轮和所述第四太阳轮啮合,所述差速器壳体分别与所述减速器的输出端、所述第三行星轮传动连接。
一些实施例中,所述差速器还包括一字轴,所述一字轴两端分别与所述差速器壳体固定,两个所述第三行星轮分别套设在所述一字轴上的两端。
一些实施例中,所述减速器与所述差速器之间连接有变速器。
根据本实用新型实施例的车辆,所述车辆包括;车体和驱动桥,所述驱动桥为根据前述的驱动桥,所述第一半轴和所述第二半轴均连接有轮毂。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的驱动桥的示意图。
图2是本实用新型一个实施例的驱动桥中减速器与第一电机和第二电机的配合方式的示意图。
图3是本实用新型一个实施例的驱动桥中减速器与第一电机配合的爆炸示意图。
图4是本实用新型一个实施例的驱动桥的单向离合器的一个方向上的剖视图。
图5是本实用新型一个实施例的驱动桥的单向离合器的另一方向上的剖视图。
图6是本实用新型一个实施例的车辆的驱动方法的示意图。
附图标记:驱动桥1,第一电机21,第二电机22,减速器3,第一半轴41,第二半轴42,差速器5,离合器6,变速器7,外圈61,滚子62,弹簧63,内圈64,第一行星轮31,第二行星轮32,第一太阳轮34,第二太阳轮35,输出齿轮33,第三行星轮51,第三太阳轮52,第四太阳轮53,差速器壳体55。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
如图1至图3,根据本实用新型实施例的驱动桥1,所述驱动桥1包括第一电机21、第二电机22、减速器3、差速器5、第一半轴41和第二半轴42。
其中,第一电机21和第二电机22可以用作动力源,通过第一电机21和第二电机22提供的动力驱动第一半轴41和第二半轴42,减速器3用于对第一电机21和第二电机22 提供减速。第一半轴41和第二半轴42分别可以用于连接不同的车轮,通过第一半轴41、第二半轴42分别驱动不同的车轮滚动。差速器5用于将第一电机21和第二电机22的动力传递到第一半轴41和第二半轴42。其中,可以通过差速器5的调整,使得第一半轴41和第二半轴42的转速可以不一致,削弱第一半轴41的转动与第二半轴42之间的转动的相互影响。另外,第一电机21和第二电机22均可以接入或不接入,从而实现不同的驱动方式。
具体而言,第一电机21具有电机轴(例如输出轴),第一电机21通过电机轴做动力输出;第二电机22具有电机轴(例如输出轴),第二电机22通过电机轴做动力输出;减速器 3具有输入端和输出端,减速器3的输入端接入动力并进行调整(例如降速增矩)之后传递至输出端;差速器5具有输入端和输出端,差速器5的输入端可以将动力传输,并传输至输出端,其中,差速器5的输出端可以具有多个,例如,差速器5具有两个输出端,两个输出端分别连接第一半轴41和第二半轴42,差速器5的两个输出端可分别带动第一半轴41和第二半轴42旋转。
如图1和图2,第一电机21的电机轴和第二电机22的电机轴相互并联地连接减速器3 的输入端,也就是说,第一电机21和第二电机22的电机轴均连接至减速器3,减速器3 可以为一个,通过减速器3实现第一电机21和第二电机22的动力合成。减速器3的输出端与差速器5的输入端传动连接,第一半轴41和第二半轴42分别与差速器5的两个输出端传动连接,第一半轴41和第二半轴42由第一电机21和第二电机22中的至少一个驱动旋转。
其中,两个部件之间传动连接是指,两个部件之间通过直接或间接的方式传递动力,例如,两个部件之间通过齿轮啮合的方式实现传动连接;两个部件通过齿轮传动连接;两个部件通过带轮传动连接;两个部件直接连接等。两个部件之间通过传动连接的方式可以传递动力。
一些实施例中,第一电机21的电机轴和第二电机22的电机轴中的至少一个与减速器3 的输入端之间连接有离合器。
例如,第一电机21的电机轴与减速器3的输入端之间通过离合器6连接,可以控制第一电机21与减速器3之间进行动力传输或不进行动力传输,从而方便实现通过第二电机22进行驱动、或通过第一电机21和第二电机22同时进行驱动,根据实际的使用需求进行有效地调节。
可选地,第一电机21和减速器3的输入端之间可以连接单向离合器,可以通过第一电机21将动力传递至减速器3,而减速器3的动力无法传递至第一电机21,也就是说,在第一电机21的输出轴的转速高于减速器3的输入端的转速时,通过离合器6将第一电机21 的动力传递至减速器3的输入端,在减速器3的输入端的转速高于第一电机21的输入端时,第一电机21和减速器3之间断开。
又例如,第二电机22的电机轴与减速器3的输入端之间通过离合器6连接,可以控制第二电机22与减速器3之间进行动力传输或不进行动力传输,从而方便实现通过第一电机 21进行驱动、或通过第一电机21和第二电机22同时进行驱动,根据实际的使用需求进行有效地调节。
可选地,第二电机22和减速器3的输入端之间连接单向离合器。可以通过第二电机22 将动力传递至减速器3,而减速器3的动力无法传递至第二电机22,也就是说,在第二电机22的电机轴的转速高于减速器3的输入端的转速时,通过离合器6将第二电机22的动力传递至减速器3的输入端,在减速器3的输入端的转速高于第二电机22的输入端时,第二电机22和减速器3之间断开。
根据本实用新型实施例的驱动桥1,第一电机21的电机轴和第二电机22的电机轴中的至少一个与所述减速器的输入端之间连接有离合器,即第一电机21、第二电机22可以分别通过离合器接入动力或者断开动力,而离合器集成在电机与减速器的输出端之间,使减速器同时集成切断接通动力和减速的功能,传动效率高,并且可以提供多种驱动方式,可以提高驱动桥1的承载能力和稳定性。
其中,如图1,本实用新型中的第一电机21和第二电机22的动力均传递至减速器3,然后通过减速器3传递至差速器5,集成度高,而且,由于第一电机21和第二电机22中的至少一个可以用来驱动第一半轴41和第二半轴42旋转,从而可以根据实际的使用需求选用第一电机21、第二电机22或第一电机21和第二驱动总的组合来驱动,可以满足不同情形下的动力需求。
另外,本实用新型中的第一电机和第二电机可以分布于第一半轴的轴线两侧,并且第一电机的电机轴、第二电机轴的电机轴均与第一半轴的轴线方向平行,从而可以提高集成度和改善半轴的载荷分布。
一些实施例中,第一电机21和第二电机22设于减速器3的同一侧,差速器设于减速器3的另一侧。驱动桥1的整体布置合理,重心平稳,而且,各个部件之间可以设置合理的间距,各转轴、各转动零件之间的传动更加稳定,力矩的分配均匀,避免了部分零件受力集中的问题,进一步有效地提高驱动桥1的稳定性和安全性。
如图1,可选地,第一半轴41和第二半轴42可以同轴,第一电机21、减速器3、差速器5沿着第一半轴41的轴线和第二半轴42的轴线依次排布,而第二电机22和第二电机 22并排设于减速器3的同一侧。
本实用新型中各部件的上述布置方式是为了获得更好的驱动效果,但是本实用新型中各部件的布置形式并非仅限于此,上述描述并非为限制本实用新型的保护范围,例如,可以将第一电机21和第二电机22设于变速器7的不同侧等等。
如图1,一些实施例中,第一半轴41与减速器3的输出端同轴,且第一半轴41贯穿减速器3。可以有效地进行各部件的集成,减小空间占用,提高空间利用率,而且,可以提高驱动桥1的稳定性。
其中,同轴是指两者的轴线/中心线相同或相互重合,例如,第一半轴41与减速器3的输出端同轴是指,第一半轴41的轴线与减速器3的输出端的轴线相同或者重合。
可选地,本实用新型中的第一半轴41的一部分套设于减速器3内,也就是说,减速器 3的中心为空心,第一半轴41穿过减速器3的中心。
本实用新型中的离合器6可以为滚子式单向离合器、楔块式单向离合器等。以滚子式单向离合器为例,滚子式单向离合器由外圈61、滚子62、弹簧63和内圈64组成,滚子 62数目可以为6—8个。
滚子62设于内圈64和外圈61之间,通过设置滚子62,使外圈61相对于内圈64沿环绕内圈64的方向单向转动,外圈61与第二电机22相连,且内圈64与第二减速器32相连。其中,环绕内圈64的方向可以为图5中示出的逆时针方向和顺时针方向,外圈61相对于内圈64沿环绕内圈64的方向单向转动是指,外圈61相对于内圈64沿图5中示出的逆时针和顺时针中的一个方向可转动,而外圈61相对于内圈64不可以沿图5中示出的逆时针和顺时针中的另一个方向可转动。具体而言,图5中示出的示例中,外圈61可以相对于内圈64沿逆时针方向转动而无法沿顺时针方向转动。
图5中示出了外圈61可以相对于内圈63沿逆时针方向转动、且外圈61无法相对于内圈63沿顺时针方向转动的示例,当然,也可以设置成外圈61可以相对于内圈沿顺时针方向转动。
另外,参照图4,内圈64的内周面上可以设置第一键槽601,第一键槽601可以为沿内圈64的轴线方向延伸并贯穿内圈64的形状,外圈61可以通过锲块65来连接其他部件,例如结合前面的实施例,外圈61可以通过锲块65来连接第二电机。锲块65的至少一部分可以环绕外圈61设置,锲块65与外圈61在周向上相对固定,锲块65与外圈61可以采用键连接,例如,在锲块65的内周面上设置第二键槽602,在外圈61的外周面上设置第三键槽603。
其中,锲块64还可以包括套接部651,套接部651可以用来连接其他部件,可以在套接部651的内周面上设置第四键槽604,其中,套接部651的内侧与内圈64的内侧可以相通,可选地,套接部651的内部空间与内圈64的内部空间同轴,且套接部651的内部空间与内圈64的内部空间为径向尺寸相同的孔。
参照图5,离合器中的外圈61可以相对于内圈64沿逆时针方向转动,工作过程中,若离合器6的外圈61相对于内圈64沿逆时针方向转动,那么,滚子62便在具有凸轮型线的开口槽中向大端移动并压缩弹簧63。这时,离合器6不会出现锁止现象,而允许外圈61 转动,也就是说,参照图4和图5,离合器6在任何时候都允许其外圈61相对于内圈64 作逆时针转动。换一种说法,即允许其内圈64相对于外圈61作顺时针转动。
但在工作过程中,若离合器6的外圈61试图相对于内圈64沿顺时针方向转动,那么,滚子62便在开口槽中向小端移动,楔入内、外圈61之间,将两者锁住,与此同时,还可以在两者之间传递扭矩。此刻,弹簧63的作用是改善滚子62最初的楔入动作,一旦滚子 62楔入开口槽的小端,则离合器6出现锁止,从而不允许其外圈61相对于内圈64作顺时针转动,或内圈64相对于外圈61作逆时针转动。
外圈61与滚子62的接触面制成凸轮型线表面,并具有一定的楔入角。在现有结构中,此角可以为6度—8度。考虑到机加工误差及使用中磨损的影响,为在接触区段保持不变的楔入角,常将开口槽的凸轮表面型线加工成对数螺旋线。
滚子式单向离合器工作时,最大接触应力发生在滚子62与内、外圈61的接触处。严格地讲,由于滚子62两侧的作用力相等,而且其与内圈64凸面的接触面积要小于与外圈 61凹面的接触面积,所以,最大接触应力发生在滚子62与内圈64的接触表面上。这里,最易发生的是表面疲劳磨损,典型的失效形式是点蚀剥落。制造离合器6滚子62及内、外圈61的金属材料,一般与滚动轴承材料相同。
当然,上述描述是以滚子式单向离合器进行的说明,并非是对本实用新型中离合器6 进行的限制说明,也就是说,本实用新型中也可以采用其他形式的离合器。
如前所述,本申请可以在第一电机的电机轴和减速器之间连接离合器,在采用前述的滚子式单向离合器时,可以将离合器的外圈与第一电机的电机轴传动连接,且离合器的内圈与减速器的输入端传动连接。
另外,本申请可以在第二电机的电机轴和减速器之间连接离合器,在采用前述的滚子式单向离合器时,可以将离合器的外圈与第二电机的电机轴传动连接,且离合器的内圈与减速器的输入端传动连接。
另外,第一电机21还可以通过电磁离合器等连接减速器3,而第二电机22也可以通过电磁离合器等连接减速器3。
参照图2和图3,离合器为电磁离合器,参照图2和图3,电磁离合器包括第一齿轮66、第二齿轮67、啮合套齿轮68和驱动件69,啮合套齿轮与第一齿轮和第二齿轮中的一个啮合,且啮合套可以在驱动件的驱动下移动以同时啮合第一齿轮和第二齿轮、啮合第一齿轮或第二齿轮。
具体而言,可以将啮合套设置成与第二齿轮始终处于啮合状态,在一定条件下(例如第一齿轮、第二齿轮转速一致),在驱动件的驱动作用下,啮合套将与第一齿轮也啮合,从而通过啮合套啮合第一齿轮和第二齿轮,实现第一齿轮和第二齿轮之间的传动。
还可以将啮合套设置成与第一齿轮始终处于啮合状态,在一定条件下(例如第一齿轮、第二齿轮转速一致),在驱动件的驱动作用下,啮合套将与第二齿轮也啮合,从而通过啮合套啮合第一齿轮和第二齿轮,实现第一齿轮和第二齿轮之间的传动。
其中,啮合套齿轮、第一齿轮以及第二齿轮的轴线共线,啮合套齿轮沿啮合套齿轮的轴线、第二齿轮的轴线或第二齿轮的轴线的方向可移动。
其中,在第一电机的电机轴与减速器的输入端之间连接有前述的电磁离合器时,该离合器的第一齿轮与第一电机的电机轴固定连接,该离合器的第二齿轮与减速器的输入端固定连接。具体而言,第一齿轮与第一电机21的电机轴固定连接,第二齿轮与减速器的输入端固定连接。换言之,该离合器的第一齿轮与第一电机21的电机轴固连同步转动,该离合器的第二齿轮与第二电机22的电机轴固连同步转动,该离合器的啮合套齿轮与第二齿轮配合可滑动,待第一齿轮转速达到可与第二齿轮啮合的范围内(一般转速差在150rpm以内),拨叉带动啮合套齿轮,使得啮合套齿轮与第一齿轮齿轮啮合。第一电机21的电机轴与第二电机22的电机轴同步转动并共同驱动。
所述第二电机的电机轴与所述减速器的输入端之间连接有前述的电磁离合器,该离合器的第一齿轮与第二电机的电机轴固定连接,且该离合器的第二齿轮与减速器的输入端固定连接。具体而言,该离合器的第一齿轮与第一电机21的电机轴固定连接,该离合器的第二齿轮与减速器的输入端固定连接。换言之,该离合器的第一齿轮与第一电机21的电机轴固连同步转动,该离合器的第二齿轮与第二电机22的电机轴固连同步转动,该离合器的啮合套齿轮与第二齿轮配合可滑动,待该离合器的第一齿轮转速达到可与第二齿轮啮合的范围内(一般转速差在150rpm以内),拨叉带动该离合器的啮合套齿轮,使得啮合套齿轮与第一齿轮齿轮啮合。第一电机21的电机轴与第二电机22的电机轴同步转动并共同驱动。
另外,第一电机21与减速器3之间是否连接开闭机构A、第二电机22与减速器3之间是否连接开闭机构,均在本实用新型的保护范围内。
例如,可以在第一电机21和减速器3之间连接开闭机构(例如离合器等),而第二电机22和减速器3之间不连接开闭机构;可以在第二电机22和减速器3之间连接开闭机构 (例如离合器等),而第一电机21和减速器3之间不连接开闭机构;可以在第一电机21和减速器3之间连接开闭机构(例如离合器等),而第二电机22和减速器3之间连接开闭机构。
另外,在第一电机21和第二电机22均与减速器3之间连接开闭机构的情形下,第一电机21与减速器3之间连接的开闭机构、第二电机22与减速器3之间连接开闭的结构,可以相同、也可以不相同。
例如,可以在第二电机22和减速器3之间连接单向离合器,而第一电机21和减速器3 之间连接电磁离合器;可以在第二电机22和减速器3之间连接单向离合器,而第一电机21和减速器3之间连接离合器。
一些实施例中,减速器3可以为减速齿轮组。
具体而言,如图1,减速器3包括第一行星轮31、第二行星轮32和第一太阳轮34,其中,第一行星轮可以作为减速器3的一个输入端,第二行星轮可以作为减速器3的另一个输入端,第一行星轮、第二行星轮均与第一太阳轮传动连接,第一行星轮31与第一电机 21的电机轴传动连接,第二行星轮32与第二电机22的电机轴传动连接,第一太阳轮34 与差速器的输入端传动连接。
进一步地,第一行星轮31与第一电机21的电机轴由花键连接,第二行星轮32与第二电机22的电机轴由花键连接。
当然,本实用新型中第一行星轮31与第一电机21之间也可以通过轴套等方式进行连接,也可以通过齿轮、带轮等方式进行动力传递,同样地,第一行星轮31与第二电机22 之间也可以通过轴套等方式进行连接,也可以通过齿轮、带轮等方式进行动力传递。
其中,减速器3的第一行星轮31可以相当于本申请前述的减速器3的输入端;减速器 3的第一太阳轮34可以相当于本申请前述的减速器3的输出端。
一些实施例中,如图1,第一太阳轮为内齿轮,第一行星轮和第二行星轮分别与第一太阳轮内啮合,减速器3还包括第二太阳轮35,第二太阳轮35与第一太阳轮同轴,且第一太阳轮34环绕第二太阳轮35,第一行星轮31和第二行星轮32啮合于第二太阳轮35和第一太阳轮34之间。
其中,第一太阳轮为内齿轮是指第一太阳轮为环形,且第一太阳轮的轮齿设于第一太阳轮的内周面上。而第一行星轮、第二行星轮与第一太阳轮内啮合是指,第一行星轮、第二行星轮均为外齿轮(外周面上设有轮齿),第一行星轮和第二行星轮均至少部分啮合于第一太阳轮的内侧,且第一行星轮的轮齿与第一太阳轮的轮齿啮合、第二行星轮的轮齿与第一太阳轮的轮齿啮合。
其中,第二太阳轮35与第一太阳轮34的组合可以提高第一行星轮31和第二行星轮32 动力传递的稳定性,从而有效地提高驱动桥1的运行稳定性。
另外,差速器3的输出端可以为输出齿轮33,输出齿轮33与第一太阳轮固接并与差速器传动连接。
一些实施例中,如图1,差速器5包括第三行星轮51、第三太阳轮52、第四太阳轮53和差速器壳体55,其中,差速器可以可以作为差速器的输入端,第三太阳轮52可以作为差速器的一个输出端,第四太阳轮53可以作为差速器的另一个输出端,第三太阳轮52与第一半轴41同轴且固定连接,第四太阳轮53与第二半轴42同轴且固定连接,第三太阳轮 52和第四太阳轮53同轴且间隔设置,第三行星轮51分别与第三太阳轮52和第四太阳轮 53啮合,差速器壳体55分别与减速器的输出端、第三行星轮51传动连接。
另外,本实用新型中的第三行星轮的轴线可以与第三太阳轮的轴线垂直,第三行星轮的轴线可以与第四太阳轮的轴线垂直。
差速器5能够使第一半轴41和第二半轴42实现以不同转速转动。当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时,使第一半轴41和第二半轴42以不同转速旋转,即保证两侧半轴作纯滚动运动。
差速器5的这种调整是自动的,这里涉及到“最小能耗原理”,也就是地球上所有物体都倾向于耗能最小的状态。例如把一粒豆子放进一个碗内,豆子会自动停留在碗底而绝不会停留在碗壁,因为碗底是能量最低的位置(位能),它自动选择静止(动能最小)而不会不断运动。同样的道理,车轮在转弯时也会自动趋向能耗最低的状态,自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。
当转弯时,由于外侧轮有滑拖的现象,内侧轮有滑转的现象,两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力,由于“最小能耗原理”,必然导致两边车轮的转速不同,从而破坏了三者的平衡关系,并通过半轴反映到半轴齿轮上,差速器壳体55产生自转,使内侧半轴转速减慢,外侧半轴转速加快,从而实现两边车轮转速的差异。
驱动桥1两侧的半轴若为一根整轴,则两轮只能以相同的角度旋转。这样,当汽车转向行驶时,由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大,将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖,而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶,也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等(轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等)而引起车轮的滑动。
车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗,还会使汽车转向困难、制动性能变差。为使车轮尽可能不发生滑动,在结构上必须保证各车轮能以不同的角度转动。
另外,差速器5有多种不同的类型,本实用新型中主要设置的是齿轮式差速器5,本实用新型中的差速器5还可以设置防滑差速器、双蜗杆差速器、LSD系统等。
一些实施例中,第三行星轮51均包括多个。
另外,本实用新型的差速器还包括一字轴56,一字轴的两端分别与差速器壳体55固定,两个第三行星轮分别套设在一字轴上的两端,而且第三行星轮可以是可转动地套在一字轴上的。
另外,本实用新型中的差速器与减速器之间还连接有变速器,通过变速器可以调整驱动桥的输出。其中,本实用新型中的第一电机和第二电机并联连接减速器,而变速器连接于减速器的输出端,可以便于调整驱动桥的输出,避免了在每个电机上均连接变速器造成控制复杂、故障率高的问题。
根据本实用新型实施例的车辆,车辆包括;车体和驱动桥1,驱动桥1为根据前述的驱动桥1,第一半轴41和第二半轴42均连接有轮毂。由于采用了前述的驱动桥1,并可以根据需要选用单个或多个电机进行驱动。
另外,需要说明的是,本实用新型中的电机并非仅能包括第一电机21和第二电机22,本实用新型中还可以设置三个或以上的电机。
本实用新型可以作为电动商用车集成变速器7的驱动桥1,第一电机21和第二电机22 分布在驱动桥1的同一边,第一电机21和第二电机22的输出轴各自接入带啮合套齿轮,与第一电机21和第二电机22相连的齿轮(第一行星轮31和第二行星轮32)可以是固定在减速器3上的行星轮,并且经由减速器3的大太阳轮(第一太阳轮34)将动力传递到变速器7,变速器7的动力输出接入驱动桥1上的差速器5,差速器5连接第一半轴41和第二半轴42。第一电机21和第二电机22可以为为一大一小,也就是说,第一电机21和第二电机22的输出功率可以不相同,其中小的电机(输出功率小)的驱动力要求能独自驱动低载荷时的车辆。电机与减速器3之间的开闭机构(离合器或轴套等)能切断电机与车桥动力系统的连接。第一电机21、第二电机22、减速器3、差速器5等是集成在一起的。
本实用新型中的变速器7可有多种速比组合不限定为某几种。本实用新型中的第一电机21与第二电机22的额定功率可以不相同,例如第一电机21与第二电机22的额定功率相差50%。
目前的重型卡车基本是以柴油车型为主,污染高,噪声大等为常见的缺点。而电动重卡在市场上有不少是用传统燃油车型的改款在动力布置上采用直连式的传动结构,相比而言,本实用新型中的传动结构不同,采用的是驱动桥1中的电机、减速器3、差速器5、变速器7之间没有传动轴、万向节等传动结构,所以传动效率高、结构紧凑。
相比与相关记住中集成式车桥中的采用单电机驱动,单个大电机来提供动力输出。本实用新型采用多个电机做动力输出可以在低载荷时启动小电机作动力输出,在中高载荷时只采用大电机关闭小电机,在高载满载或者爬坡等需要大动力输出时可以同时启用多个电机来提供大动力。在本实用新型中在电机的输出端设有啮合套来控制电机与减速器3的动力通断,所以能灵活调节动力的供给情况以达到节能,增加续航的目的。现在重卡续航都不理想而成为政策下的鸡肋存在的情况下,改善续航是很有必要的。多个电机与单个高动力大电机相比因能提供更大的动力,有利于非公路车在山地等恶劣路况下行驶。
本实用新型中采用了并联双驱动集成的驱动桥1。本结构驱动桥1的分布有第一电机 21和第二驱动总都与驱动桥1的轴线水平方向放置,第一电机21和第二电机22的输出轴端分别接入减速器3上不同的行星轮(即第一行星轮31和第二行星轮32),可以用来控制切断或接入电机的驱动力。第一电机21和第二电机22都可在动力回馈时用于发电。减速器3可以为行星减速器3能提供大的传动比,动力经由第一行星轮31和第二行星轮32带动第二太阳轮35。第二太阳轮35将动力传递到变速器7,变速器7可以改变传动比(可选地,此处的变速器7可以不设置倒挡,当然,也可以增加倒挡,但是电机驱动桥1不需要用到倒挡结构,加倒挡只会增加成本),变速器7将动力传递到差速器5,动力经由差速器 5分配到第一半轴41和第二半轴42。变速器7与差速器5集成在一起中间没有万向传动轴使得其结构紧凑传动效率高。第一电机21和第二电机22的输出功率可以不同也可以相同,在同时输出动力时其转速相同,动力经过减速器3耦合。第一电机21和第二电机22都可以经过啮合套的运动各自独立的与动力系统断开或建立连接。
另外,本实用新型中的减速器3和第二减速器3可以采用其他形式代替行星轮形式。
本实用新型中的第一电机21、第二电机22、桥壳、变速器7、减速器3、差速器5等集成在一起结构紧凑传动效率高,带有行星减速轮传动速比大。
另外,本实用新型中的第一电机21和第二电机22可实现多种动力组合,有利于在多种工况下提供更合理的动力供给。
上述的并联双电机驱动桥1可实现第一电机21驱动、第二电机22驱动、同时驱动的三种动力模式,配合变速器7的挡位可有多种动力组合。有利于车辆适应各种工况,在多种工况下都能提供合适的动力供给。在第一电机21和第二电机22均采用电机的情况下,有利于减少能耗在现在有限的电池电量下提供更长的续航里程。
另外,本实用新型中的第一电机21和第二电机22可以为电驱动、燃油驱动、燃气驱动等,而且,第一电机21和第二电机22可以为相同形式或不同形式,例如第一电机21为电驱动、第二电机22为燃油驱动。
另外,本实用新型的驱动桥的一个实施例的工作原理如下:
获取需求功率P;
如果需求功率不大于第一功率预设值,单独运行第二电机;如果需求功率P大于第一功率预设值并不大于第二功率预设值,单独运行第二电机;如果需求功率P大于第二功率预设值,运行第一电机和第二电机。
其中,可以通过获得扭矩传感器、速度传感器、加速传感器等反馈信号,并由此确定需求功率P;
其中,可选地,第一功率设定值可以在20kw到50kw的范围内。
所述的驱动方法如图6,具体包括:
检测油门和/或刹车的踩踏深度(在自动控制车辆中根据接收到的油门和刹车信号),并根据扭矩传感器、速度传感器、加速传感器等反馈信号,利用VCU控制器根据数据判断驾驶员意图(包括加速行驶、减速行驶、匀速行驶),并向MCU电机控制器、BMS提供决策信号(包括加速行驶、减速行驶、匀速行驶),其中,BMS控制电池组放电功率对MCU电机控制器提供能量,同时MCU电机控制器向VCU控制器反馈需求功率。
MCU电机控制器根据提供功率决定电机的状态确定输出功率,其中,在输出功率为未达到第一功率预设值时只采用常用单个电机进行驱动,即单独运行第二电机22,不启用第一电机21;在输出功率达到第一功率设定值时,启用辅助电机,辅助电机转速达到常用电机转速,即第一电机21启动,而第二电机22不运行;在输出功率达到(不小于)第二功率预设值时。运行第一电机和第二电机。
其中,可以看出,第一功率预设值是小于第二功率预设值的。
其中离合器的结合方式可以为主动接合,也可以为自动结合(例如单向离合器)。
本实用新型的多个电机可以是相同规格,也可以不同规格的,优选的实施例是第一电机和第二点位是不同规格的,可选地第一电机的规格(最大功率)小于第二电机的规格;可以同时工作,也可以单电机工作,优选的是双电机工作,可以改善差速器两输入端的载荷分布。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述,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实用新型的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (13)
1.一种驱动桥,其特征在于,所述驱动桥包括第一电机、第二电机、减速器、差速器、第一半轴和第二半轴,所述第一电机的电机轴和所述第二电机的电机轴相互并联地连接所述减速器的输入端,所述减速器的输出端与所述差速器的输入端传动连接,所述第一半轴和所述第二半轴分别与所述差速器的两个输出端传动连接,所述第一半轴和所述第二半轴由所述第一电机和所述第二电机中的至少一个驱动旋转,
其中,所述第一电机的电机轴和所述第二电机的电机轴中的至少一个与所述减速器的输入端之间连接有离合器。
2.根据权利要求1所述的驱动桥,其特征在于,所述第一电机和所述第二电机设于所述减速器的同一侧,所述差速器设于所述减速器的另一侧。
3.根据权利要求1所述的驱动桥,其特征在于,所述第一半轴与所述减速器的输出端同轴,且所述第一半轴贯穿所述减速器。
4.根据权利要求1所述的驱动桥,其特征在于,所述离合器包括外圈、内圈和滚子,所述滚子设于所述内圈和所述外圈之间用于使所述外圈相对于所述内圈沿环绕所述内圈的方向单向转动,
其中,所述第一电机的电机轴与所述减速器的输入端之间连接有所述离合器,所述外圈与所述第一电机的电机轴传动连接,且所述内圈与所述减速器的输入端传动连接;或
所述第二电机的电机轴与所述减速器的输入端之间连接有所述离合器,所述外圈与所述第二电机的电机轴传动连接,且所述内圈与所述减速器的输入端传动连接。
5.根据权利要求1所述的驱动桥,其特征在于,所述第一电机与所述第二电机之间连接有离合器,所述离合器包括第一齿轮、第二齿轮、啮合套齿轮和驱动件,所述啮合套齿轮与所述第一齿轮和所述第二齿轮中的一个啮合并沿轴线方向可滑动,且所述啮合套齿轮适于在所述驱动件的驱动作用下与所述第一齿轮和所述第二齿轮中的另一个啮合和分离,
其中,所述第一电机的电机轴与所述减速器的输入端之间连接有所述离合器,所述第一齿轮与所述第一电机的电机轴固定连接,所述第二齿轮与所述减速器的输入端固定连接;或
所述第二电机的电机轴与所述减速器的输入端之间连接有所述离合器,所述第一齿轮与所述第二电机的电机轴固定连接,且所述第二齿轮与所述减速器的输入端固定连接。
6.根据权利要求1所述的驱动桥,其特征在于,
所述减速器包括第一太阳轮、作为一个输入端的第一行星轮以及作为另一个输入端的第二行星轮,所述第一行星轮、所述第二行星轮均与所述第一太阳轮传动连接,所述第一行星轮与所述第一电机的电机轴传动连接,所述第二行星轮与所述第二电机的电机轴传动连接,所述第一太阳轮与所述差速器的输入端传动连接。
7.根据权利要求6所述的驱动桥,其特征在于,所述第一行星轮与所述第一电机的电机轴由花键连接,所述第二行星轮与所述第二电机的电机轴由花键连接。
8.根据权利要求6所述的驱动桥,其特征在于,所述第一太阳轮为内齿轮,所述第一行星轮与所述第二行星轮分别与所述第一太阳轮内啮合,所述减速器还包括第二太阳轮,所述第二太阳轮与所述第一太阳轮同轴,且所述第一太阳轮绕所述第二太阳轮,所述第一行星轮和所述第二行星轮分别啮合于所述第一太阳轮和所述第二太阳轮之间。
9.根据权利要求6所述的驱动桥,其特征在于,所述减速器的输出端为输出齿轮,所述输出齿轮与所述第一太阳轮固接并与所述差速器传动连接。
10.根据权利要求1所述的驱动桥,其特征在于,所述差速器包括第三行星轮、作为输入端的差速器壳体、作为一个输出端的第三太阳轮以及作为另一输出端的第四太阳轮,所述第三太阳轮与所述第一半轴同轴且固定连接,所述第四太阳轮与所述第二半轴同轴且固定连接,所述第三太阳轮和所述第四太阳轮同轴且间隔设置,所述第三行星轮分别与所述第三太阳轮和所述第四太阳轮啮合,
所述差速器壳体分别与所述减速器的输出端、所述第三行星轮传动连接。
11.根据权利要求10所述的驱动桥,其特征在于,所述差速器还包括一字轴,所述一字轴两端分别与所述差速器壳体固定,两个所述第三行星轮分别套设在所述一字轴上的两端。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的驱动桥,其特征在于,所述减速器与所述差速器之间连接有变速器。
13.一种车辆,其特征在于,所述车辆包括;
车体;
驱动桥,所述驱动桥为根据权利要求1-12中任一项所述的驱动桥,所述第一半轴和所述第二半轴均连接有轮毂。
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