CN215284326U - 扭矩传动系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种扭矩传动系统和车辆，扭矩传动系统包括：第一电机，用于驱动车辆的左侧车轮；第二电机，用于驱动车辆的右侧车轮，左侧车轮与右侧车轮同轴；第一减速机构，用于将第一电机的输出扭矩传递至左侧车轮；第二减速机构，用于将第二电机的输出扭矩传递至右侧车轮；第一离合器，用于控制车辆的左车轮轴和右车轮轴的接合与分离，左车轮轴上连接有左侧车轮，右车轮轴上连接有右侧车轮；第二离合器，用于控制第一减速机构和左车轮轴的接合与分离；以及第三离合器，用于控制第二减速机构和右车轮轴的接合与分离。该扭矩传动系统能够提高电机的工作效率，提升能源利用率，并且双电机能够独立控制两侧车轮的扭矩大小，实现扭矩矢量控制。

Description

扭矩传动系统和车辆

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种扭矩传动系统和车辆。

背景技术

当今，由于石油危机及环境污染问题，世界各国都在研发自己的新能源汽车。对于纯电动汽车，最为核心的部件之一就是驱动电机，它将电能转换为机械能，以驱动车辆进行机械运动。例如，目前一般纯电动汽车采用单轴单电机驱动，输出扭矩由驱动电机传递到减速器，再传递到差速器，最后分配给两侧车轮，驱动车辆前进或后退。

传统单电机驱动虽然结构简单，维修方便，但基于大多数人的驾驶习惯，容易造成一个问题：由于人们大多数都是在城市之间行驶，车辆不能像在高速路上那样高效率行驶，所以导致电动机长期处于低效率工作区，而高速工况又会出现加速乏力，动力不足的现象。因此，针对传统单电机驱动新能源车辆普遍存在的电动机效率低、能源浪费的现象，亟需一种新的扭矩传动形式。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种扭矩传动系统以及配置有该扭矩传动系统的车辆，以解决单电机驱动车辆电动机效率低下造成能源浪费的问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种扭矩传动系统，包括：

第一电机，用于驱动车辆的左侧车轮；

第二电机，用于驱动所述车辆的右侧车轮，所述左侧车轮与所述右侧车轮同轴；

第一减速机构，传动连接在所述第一电机与所述左侧车轮之间，用于将所述第一电机的输出扭矩传递至所述左侧车轮；

第二减速机构，传动连接在所述第二电机与所述右侧车轮之间，用于将所述第二电机的输出扭矩传递至所述右侧车轮；

第一离合器，连接在所述车辆的左车轮轴与右车轮轴之间，用于控制所述左车轮轴和所述右车轮轴的接合与分离，所述左车轮轴上连接有所述左侧车轮，所述右车轮轴上连接有所述右侧车轮；

第二离合器，连接在所述第一减速机构与所述左车轮轴之间，用于控制所述第一减速机构和所述左车轮轴的接合与分离；以及

第三离合器，连接在所述第二减速机构与所述右车轮轴之间，用于控制所述第二减速机构和所述右车轮轴的接合与分离。

可选地，所述第一电机的输出轴与所述第二电机的输出轴相对布置且二者相互平行。

可选地，所述第一减速机构包括同轴连接在所述第一电机的输出轴上的第一齿轮、与所述第一齿轮相啮合的第二齿轮，以及与所述第二齿轮同轴相连的第三齿轮，所述第二离合器具有与所述第三齿轮相啮合的第一外齿；

所述第二减速机构包括同轴连接在所述第二电机的输出轴上的第四齿轮、与所述第四齿轮相啮合的第五齿轮，以及与所述第五齿轮同轴相连的第六齿轮，所述第三离合器具有与所述第六齿轮相啮合的第二外齿。

可选地，所述第一齿轮与所述第四齿轮同轴设置，所述第二齿轮与所述第五齿轮同轴设置。

可选地，所述第二离合器和所述第三离合器均为齿轮离合器，且所述第二离合器与所述左车轮轴同轴连接，所述第三离合器与所述右车轮轴同轴连接。

可选地，所述第一离合器为联轴型离合器。

可选地，当所述车辆处于直行工况时，所述第一离合器处于断开状态，所述第二离合器和所述第三离合器均处于闭合状态。

可选地，当所述车辆处于转弯工况时，所述第一离合器处于断开状态，所述第二离合器和所述第三离合器均处于闭合状态。

可选地，当所述车辆处于单电机工作工况时，所述第一离合器处于闭合状态。

根据本公开的第二个方面，提供一种车辆，包括根据以上所述的扭矩传动系统。

通过上述技术方案，采用双电机布置驱动车辆，低速工况下，只需一个电机工作即可；高速工况下，两个电机同时工作，可以将电机的工作效率达到最大化。同时，当一个电机发生故障时，另一个电机可以继续工作，不至于使车辆抛锚。另外，利用两个电机单独控制两侧车轮的扭矩大小，从而能够实现扭矩的矢量控制。该扭矩传动系统能够提高电机的工作效率，提升能源利用率，双电机独立控制两侧车轮能够完成车辆的转弯以及越野脱困，代替了差速器及差速锁的使用，车辆的操稳性、脱困能力以及驾驶员的驾驶体感均能够得到显著提升。

本公开的其他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

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一种示例性实施方式提供的扭矩传动系统的结构示意图；

图2是本公开一种示例性实施方式提供的扭矩传动系统在车辆处于直行工况时的结构示意图；

图3是本公开一种示例性实施方式提供的扭矩传动系统在车辆处于转弯工况时的结构示意图；

图4是本公开一种示例性实施方式提供的扭矩传动系统在车辆处于单电机工作工况时的结构示意图。

附图标记说明

11-第一电机，12-第二电机，21-第一减速机构，211-第一齿轮，212-第二齿轮，213-第三齿轮，22-第二减速机构，221-第四齿轮，222-第五齿轮，223-第六齿轮，31-第一离合器，32-第二离合器，321-第一外齿，33-第三离合器，331-第二外齿，41-左侧车轮，42-右侧车轮，51-左车轮轴，52-右车轮轴。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“左”、“右”是根据车辆的宽度方向进行定义的，具体可以参照图1所示的图面方向；“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外。此外，本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。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。

本公开实施例提供一种扭矩传动系统，该扭矩传动系统能够实现电机的输出扭矩朝向车轮传递，以驱动车辆行驶。扭矩传动系统可以由电机、减速机构和离合器构成。参照图1，电机可以包括第一电机11和第二电机12，即可以采用双电机驱动的传动形式；减速机构可以包括第一减速机构21和第二减速机构22，以将电机的输出扭矩经过适当的减速控制后传递至车轮，并根据车辆所处工况选择合适的传动比；离合器可以包括第一离合器31、第二离合器32和第三离合器33，用以切断或传递电机向车轮输出的动力，从而控制扭矩的传递效率。

这里，作为一种实施方式，参照图1，第一电机11可以用于驱动车辆的左侧车轮41，第二电机12可以相应用于驱动车辆的右侧车轮42。其中，左侧车轮41与右侧车轮42同轴，即左侧车轮41和右侧车轮42可以为车辆前轴两侧的车轮或者车辆后轴两侧的车轮。通过第一电机11和第二电机12可以单独控制两侧车轮的扭矩大小，从而实现双电机矢量控制扭矩。第一减速机构21可以传动连接在第一电机11与左侧车轮41之间，以用于将第一电机11的输出扭矩传递至左侧车轮41；第二减速机构22可以传动连接第二电机12与右侧车轮42之间，以用于将第二电机12的输出扭矩传递至右侧车轮42。第一电机11和第二电机12可以通过各自对应的减速机构将动力传递至相应侧的车轮。第一离合器31可以连接在车辆的左车轮轴51与右车轮轴52之间，以用于控制左车轮轴51和右车轮轴52的接合与分离。其中，左车轮轴51上可以连接有左侧车轮41，右车轮轴52上可以连接有右侧车轮42。以车辆的前轴为例，左车轮轴51和右车轮轴52共同构成该前轴。第二离合器32可以连接在第一减速机构21与左车轮轴51之间，以用于控制第一减速机构21和左车轮轴51的接合与分离；第三离合器33可以连接在第二减速机构22与右车轮轴52之间，以用于控制第二减速机构22和右车轮轴52的接合与分离。

具体地，第一离合器31、第二离合器32、第三离合器33均闭合时，第一电机11的输出扭矩可以传递至左侧车轮41，也可以传递至右侧车轮42；第二电机12的输出扭矩可以传递至右侧车轮42，也可以传递至左侧车轮41。第一离合器31断开、第二离合器32和第三离合器33均闭合时，第一电机11的输出扭矩不能传递至右侧车轮42，第二电机12的输出扭矩不能传递至左侧车轮41。第二离合器32闭合时，第一电机11的输出扭矩可以传递至左侧车轮41；第二离合器32断开时，第一电机11的输出扭矩不能传递至左侧车轮41。第三离合器33闭合时，第二电机12的输出扭矩可以传递至右侧车轮42；第三离合器33断开时，第二电机12的输出扭矩不能传递至右侧车轮42。

通过上述技术方案，采用双电机布置驱动车辆，低速工况下，只需一个电机工作即可；高速工况下，两个电机同时工作，可以将电机的工作效率达到最大化。同时，当一个电机发生故障时，另一个电机可以继续工作，不至于使车辆抛锚。另外，利用两个电机单独控制两侧车轮的扭矩大小，从而能够实现扭矩的矢量控制。该扭矩传动系统能够提高电机的工作效率，提升能源利用率，双电机独立控制两侧车轮能够完成车辆的转弯以及越野脱困，代替了差速器及差速锁的使用，车辆的操稳性、脱困能力以及驾驶员的驾驶体感均能够得到显著提升。

根据一些实施例，参照图1，第一电机11的输出轴与第二电机12的输出轴可以相对布置且二者可以相互平行。即，可以构造平行轴双电机矢量控制扭矩传动系统。这种结构不仅便于布置，而且能够保证两侧车轮动力传递的均衡性及稳定性，减少车辆行驶过程中的闯动。进一步地，第一电机11和第二电机12可以具有相同的结构形式。

根据一些实施例，第一减速机构21和第二减速机构22可以分别构造为齿轮副结构形式，且第一减速机构21和第二减速机构22可以具有相同的结构，以保证两侧车轮运动的同步性。例如在图2至图4示出的实施例中，第一减速机构21可以包括同轴连接在第一电机11的输出轴上的第一齿轮211、与第一齿轮211相啮合的第二齿轮212，以及与第二齿轮212同轴相连的第三齿轮213。第一齿轮211可以直接安装在第一电机11的输出轴上，也可以安装在与第一电机11的输出轴同轴连接的传动轴上。第二齿轮212和第三齿轮213所在的传动轴与第一电机11的输出轴相平行。第一齿轮211、第二齿轮212和第三齿轮213可以均为直齿轮。同时，为了实现减速的目的，第二齿轮212的直径可以大于第一齿轮211的直径。其中，第二离合器32可以具有与第三齿轮213相啮合的第一外齿321。即，可以通过第二离合器32上的第一外齿321接收第一减速机构21传递出的扭矩。相应地，第一外齿321可以为直齿，并且第一外齿321的直径可以大于第三齿轮213的直径，从而可以通过第一减速机构21和第二离合器32构造二级齿轮传动，进一步保证第一电机11的传动比需求。

同理，在图2至图4示出的实施例中，第二减速机构22可以包括同轴连接在第二电机12的输出轴上的第四齿轮221、与第四齿轮221相啮合的第五齿轮222，以及与第五齿轮222同轴相连的第六齿轮223。第四齿轮221可以直接安装在第二电机12的输出轴上，也可以安装在与第二电机12的输出轴同轴连接的传动轴上。第五齿轮222和第六齿轮223所在的传动轴与第二电机12的输出轴相平行。第四齿轮221、第五齿轮222和第六齿轮223可以均为直齿轮。同时，为了实现减速的目的，第五齿轮222的直径可以大于第四齿轮221的直径。其中，第三离合器33可以具有与第六齿轮223相啮合的第二外齿331。即，可以通过第三离合器33上的第二外齿331接收第二减速机构22传递出的扭矩。相应地，第二外齿331可以为直齿，并且第二外齿331的直径可以大于第六齿轮223的直径，从而可以通过第二减速机构22和第三离合器33构造二级齿轮传动，进一步保证第二电机12的传动比需求。

为进一步保证动力传递的平稳性，作为一种实施方式，参照图2至图4，第一齿轮211与第四齿轮221可以同轴设置，第二齿轮212与第五齿轮222也可以同轴设置。

根据一些实施例，第二离合器32和第三离合器33可以均为齿轮离合器，第二离合器32的外壳上可以设置有上述的第一外齿321，第三离合器33的外壳上可以设置有上述的第二外齿331。其中，参照图1，第二离合器32可以与左车轮轴51同轴连接，第三离合器33可以相应与右车轮轴52同轴连接。例如，第二离合器32可以直接安装在左车轮轴51上，第三离合器33可以直接安装在右车轮轴52上。通过第二离合器32和第三离合器33内部结构的运转可以实现其与相应车轮轴的动力接合与分离。在这种情况下，第一电机11的输出轴、第二电机12的输出轴、第二齿轮212和第三齿轮213所在的传动轴、第五齿轮222和第六齿轮223所在的传动轴、车轮轴均可以平行布置。

根据一些实施例，第一离合器31可以为联轴型离合器，以实现左车轮轴51与右车轮轴52的接合与分离。同时，第一离合器31可以为电控离合器，从而可以通过例如车辆ECU等控制中心实现对第一离合器31的控制。

采用本公开实施例提供的上述扭矩传动系统，参照图2，当车辆处于直行工况时，可以控制第一离合器31处于断开状态、第二离合器32和第三离合器33均处于闭合状态。其中，图2中第一离合器31、第二离合器32和第三离合器33外侧的矩形框分别代表了离合器的开合状态。此时，双电机独立控制两侧的车轮。具体表现为：第一电机11将动力通过输出轴传递至第一减速机构21的第一齿轮211，第一齿轮211将动力传递至第二齿轮212，第二齿轮212将动力通过传动轴传递至同轴的第三齿轮213，第三齿轮213将动力传递至第二离合器32的第一外齿321，第二离合器32将动力传递至左侧车轮41；同理，第二电机12将动力通过输出轴传递至第二减速机构22的第四齿轮221，第四齿轮221将动力传递至第五齿轮222，第五齿轮222将动力通过传动轴传递至同轴的第六齿轮223，第六齿轮223将动力传递至第三离合器33的第二外齿331，第三离合器33将动力传递至右侧车轮42。由此，两侧的第一电机11、第二电机12通过各自的齿轮啮合传输链，最终将动力(扭矩)传递至各自侧的车轮，达到双电机矢量(独立)控制车轮扭矩的作用。

参照图3，当车辆处于转弯工况时，可以控制第一离合器31处于断开状态、第二离合器32和第三离合器33均处于闭合状态。其中，图3中第一离合器31、第二离合器32和第三离合器33外侧的矩形框分别代表了离合器的开合状态。此时，双电机独立控制两侧的车轮。具体表现为：第一电机11将动力通过输出轴传递至第一减速机构21的第一齿轮211，第一齿轮211将动力传递至第二齿轮212，第二齿轮212将动力通过传动轴传递至同轴的第三齿轮213，第三齿轮213将动力传递至第二离合器32的第一外齿321，第二离合器32将动力传递至左侧车轮41；同理，第二电机12将动力通过输出轴传递至第二减速机构22的第四齿轮221，第四齿轮221将动力传递至第五齿轮222，第五齿轮222将动力通过传动轴传递至同轴的第六齿轮223，第六齿轮223将动力传递至第三离合器33的第二外齿331，第三离合器33将动力传递至右侧车轮42。由此，两侧第一电机11、第二电机12通过各自的齿轮啮合传输链，最终将动力(扭矩)传递至各自侧的车轮，达到双电机矢量(独立)控制车轮扭矩的作用。在该工况下，内侧车轮(例如图3中的左侧车轮41)的转速小，外侧车轮(例如图3中的右侧车轮42)的转速大，双电机矢量控制两侧车轮的扭矩大小，代替了差速器及差速锁的使用。

当车辆处于单电机工作工况时，可以控制第一离合器31处于闭合状态，从而可以通过第一离合器31实现一侧电机朝向相对侧车轮的动力传递，即通过一个电机可以同时带动两侧车轮转动。

例如在图4示出的第一电机11工作、第二电机12失效的工况下，可以同时控制第二离合器32处于闭合状态、第三离合器33处于断开状态。其中，图4中第一离合器31、第二离合器32和第三离合器33外侧的矩形框分别代表了离合器的开合状态。此时，单电机控制两侧的车轮。具体表现为：第一电机11将动力通过输出轴传递至第一减速机构21的第一齿轮211，第一齿轮211将动力传递至第二齿轮212，第二齿轮212将动力通过传动轴传递至同轴的第三齿轮213，第三齿轮213将动力传递至第二离合器32的第一外齿321，第二离合器32将动力传递至左侧车轮41；第二电机12失效，不再输出动力。第一电机11通过齿轮啮合传输链及第一离合器31，最终将动力(扭矩)传递至两侧的车轮，达到单侧电机失效状态下，另一侧电机驱动两个车轮的效果。

同理，在第一电机11失效、第二电机12工作的工况下，可以同时控制第二离合器32处于断开状态、第三离合器33处于闭合状态。此时，单电机控制两侧的车轮。具体表现为：第二电机12将动力通过输出轴传递至第二减速机构22的第四齿轮221，第四齿轮221将动力传递至第五齿轮222，第五齿轮222将动力通过传动轴传递至同轴的第六齿轮223，第六齿轮223将动力传递至第三离合器33的第二外齿331，第三离合器33将动力传递至右侧车轮42；第一电机11失效，不再输出动力。第二电机12通过齿轮啮合传输链及第一离合器31，最终将动力(扭矩)传递至两侧的车轮，达到单侧电机失效状态下，另一侧电机驱动两个车轮的效果。

本公开实施例还提供一种车辆，其中，车辆可以包括上述的扭矩传动系统。车辆例如可以为纯电动汽车。车辆具有上述的扭矩传动系统的全部有益效果，此处不再赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种扭矩传动系统，其特征在于，包括：

第一电机(11)，用于驱动车辆的左侧车轮(41)；

第二电机(12)，用于驱动所述车辆的右侧车轮(42)，所述左侧车轮(41)与所述右侧车轮(42)同轴；

第一减速机构(21)，传动连接在所述第一电机(11)与所述左侧车轮(41)之间，用于将所述第一电机(11)的输出扭矩传递至所述左侧车轮(41)；

第二减速机构(22)，传动连接在所述第二电机(12)与所述右侧车轮(42)之间，用于将所述第二电机(12)的输出扭矩传递至所述右侧车轮(42)；

第一离合器(31)，连接在所述车辆的左车轮轴(51)与右车轮轴(52)之间，用于控制所述左车轮轴(51)和所述右车轮轴(52)的接合与分离，所述左车轮轴(51)上连接有所述左侧车轮(41)，所述右车轮轴(52)上连接有所述右侧车轮(42)；

第二离合器(32)，连接在所述第一减速机构(21)与所述左车轮轴(51)之间，用于控制所述第一减速机构(21)和所述左车轮轴(51)的接合与分离；以及

第三离合器(33)，连接在所述第二减速机构(22)与所述右车轮轴(52)之间，用于控制所述第二减速机构(22)和所述右车轮轴(52)的接合与分离。

2.根据权利要求1所述的扭矩传动系统，其特征在于，所述第一电机(11)的输出轴与所述第二电机(12)的输出轴相对布置且二者相互平行。

3.根据权利要求1所述的扭矩传动系统，其特征在于，所述第一减速机构(21)包括同轴连接在所述第一电机(11)的输出轴上的第一齿轮(211)、与所述第一齿轮(211)相啮合的第二齿轮(212)，以及与所述第二齿轮(212)同轴相连的第三齿轮(213)，所述第二离合器(32)具有与所述第三齿轮(213)相啮合的第一外齿(321)；

所述第二减速机构(22)包括同轴连接在所述第二电机(12)的输出轴上的第四齿轮(221)、与所述第四齿轮(221)相啮合的第五齿轮(222)，以及与所述第五齿轮(222)同轴相连的第六齿轮(223)，所述第三离合器(33)具有与所述第六齿轮(223)相啮合的第二外齿(331)。

4.根据权利要求3所述的扭矩传动系统，其特征在于，所述第一齿轮(211)与所述第四齿轮(221)同轴设置，所述第二齿轮(212)与所述第五齿轮(222)同轴设置。

5.根据权利要求1所述的扭矩传动系统，其特征在于，所述第二离合器(32)和所述第三离合器(33)均为齿轮离合器，且所述第二离合器(32)与所述左车轮轴(51)同轴连接，所述第三离合器(33)与所述右车轮轴(52)同轴连接。

6.根据权利要求1所述的扭矩传动系统，其特征在于，所述第一离合器(31)为联轴型离合器。

7.根据权利要求1所述的扭矩传动系统，其特征在于，当所述车辆处于直行工况时，所述第一离合器(31)处于断开状态，所述第二离合器(32)和所述第三离合器(33)均处于闭合状态。

8.根据权利要求1所述的扭矩传动系统，其特征在于，当所述车辆处于转弯工况时，所述第一离合器(31)处于断开状态，所述第二离合器(32)和所述第三离合器(33)均处于闭合状态。

9.根据权利要求1所述的扭矩传动系统，其特征在于，当所述车辆处于单电机工作工况时，所述第一离合器(31)处于闭合状态。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的扭矩传动系统。

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