CN217396240U - 电驱动单元 - Google Patents

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詹姆斯·P·唐斯
保罗·J·瓦伦特
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American Axle and Manufacturing Inc
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Abstract

本实用新型涉及一种电驱动单元。特别地，本实用新型涉及一种电驱动模块，其包括电机、差速器组件以及在所述电机和所述差速器组件之间传递旋转动力的传动装置。所述传动装置具有第一减速器和第二减速器。所述第一减速器具有能围绕第一轴线旋转的驱动齿轮以及均啮合到所述驱动齿轮且能围绕各自的第二轴线旋转的一对第一减速齿轮。所述第二轴线彼此间隔开并且平行于所述第一轴线。所述第二减速器具有从动齿轮和一对第二减速齿轮。所述从动齿轮能围绕平行于所述第一轴线的第三轴线旋转。每个所述第二减速齿轮啮合到所述从动齿轮，并且被不能旋转地联接到相关联的一个所述第一减速齿轮。

Description

电驱动单元
相关申请的交叉引用
本申请是2020年11月30日提交的第PCT/US2020/062541号国际专利申请的旁路部分连续申请，该国际专利申请要求2019年12月2日提交的第62/942496号美国临时专利申请的权益。本申请还要求2021年3月15日提交的第63/161218号美国临时专利申请和2021年3月15日提交的第63/161164号美国临时专利申请的权益。以上引用的申请的公开内容通过引用被合并，如同每个申请都在此详细充分阐述一样。
技术领域
本公开涉及一种电驱动单元。特别地，本公开涉及一种具有传动装置的电驱动模块，该传动装置具有分担传至最终驱动齿轮的负载的平行齿轮对。
背景技术
本部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
在本领域中已知提供具有电机的电驱动模块，该电机通过传动装置驱动差速器组件。已知的电驱动模块配置可以具有其中电机的输出轴、差速器组件以及传动装置的输入部和输出部围绕共同的旋转轴线设置的同轴布置，或者其中电机的输出轴、差速器组件以及传动装置的输入部和输出部围绕彼此平行的两个或更多个旋转轴线设置的布置。虽然这种配置非常适合于它们的预期目的，但是它们可能有些难以包装或装配到某些车辆中，因为在横向或左右方向或径向上可能没有足够的空间。因此，在本领域中仍然需要设计相对紧凑的电驱动模块。
实用新型内容
本部分提供本公开的总体概述，并非其全部范围或所有其特征的全面公开。
在一种形式中，本公开提供一种电驱动模块，其包括电机、差速器组件和在电机和差速器组件之间传递旋转动力的传动装置。所述传动装置具有第一减速器和第二减速器。所述第一减速器具有能围绕第一轴线旋转的驱动齿轮以及均啮合到所述驱动齿轮且能绕各自的第二轴线旋转的一对第一减速齿轮。所述第二轴线彼此间隔开并且平行于所述第一轴线。所述第二减速器具有从动齿轮和一对第二减速齿轮。所述从动齿轮能围绕平行于所述第一轴线的第三轴线旋转。每个所述第二减速齿轮被啮合到所述从动齿轮，并且被不能旋转地联接到相关联的一个所述第一减速齿轮。
进一步的应用领域将由本文提供的描述而变得显而易见。本概述中的描述和具体示例仅用于例示的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于所选实施例而不是所有可能的实施方式的例示目的，并且不旨在限制本公开的范围。
图1是根据本公开的教导构造的具有电驱动模块的示例性车辆的示意图；
图2是图1的电驱动模块的立体的、部分地分裂的部分，更详细地例示电机和传动装置；
图3是图1的电驱动模块的一部分的剖视图，例示传动装置的最终驱动齿轮和差速器组件；
图4是与图1的电驱动模块类似的电驱动模块的一部分的示意图，但是例示出电机、传动装置和差速器组件的一般相对定位；
图4A是图1的电驱动模块的一部分的示意图，例示图2所示的电机、传动装置和差速器组件的相对定位；
图5是图1的电驱动模块的一部分的立体图，例示可选的驻车锁机构；
图6是驻车锁机构的一部分的平面图，该视图例示设置成与一对驻车齿轮接合以固定电驱动模块的副轴的卡爪；
图7是穿过驻车锁机构的一部分截取的剖视图，例示定向在第一旋转位置的凸轮板和设置在伸出位置的一对柱塞；
图8是驻车锁机构的一部分的立体图，例示从一对驻车齿轮脱离以允许电驱动模块的副轴旋转的卡爪；
图9是穿过驻车锁机构的一部分截取的剖视图，该视图例示定向在第二旋转位置的凸轮板和设置在缩回位置的一对柱塞；
图10是驻车锁机构的部分剖切的立体图；
图11是驻车锁定机构的一部分的立体图，更详细地例示凸轮板的第一面；
图12是驻车锁机构的一部分的剖视图，更详细地例示锁致动器；
图13是凸轮板的一部分的立体图，例示形成在凸轮板的第二面中的锁孔；
图14是驻车锁机构的一部分的立体图，例示处于伸出位置的柱塞和处于接合位置的卡爪；
图15是根据本公开的教导构造的另一电驱动模块的立体图；
图16是沿着图15的线16-16截取的剖视图；
图17是沿着图15的线17-17截取的剖视图；
图18是根据本公开的教导构造的又一电驱动模块的立体图；
图19是图18的电驱动模块的剖视图；
图20是图18的电驱动模块的一部分的正视图，更详细地例示驱动单元的一部分；
图21是图18的电驱动模块的一部分的立体图，更详细地例示驱动单元的一部分；
图22是图21所示驱动单元的一部分的立体图，更详细地例示传动装置的轴构件和第一减速齿轮；
图23是轴构件和第一减速齿轮的立体剖视图；
图24是例示驱动单元的包括轴构件、第一减速齿轮和壳体的部分的立体剖视图；
图25是例示驱动单元的包括轴构件、第二减速齿轮和壳体的部分的立体剖视图；
图26是图18的电驱动模块的壳体的一部分的正视图；
图27是根据本公开的教导构造的另一个电驱动模块的俯视图；
图28是图27的电驱动模块的一部分的正视图；和
图29是图27的电驱动模块的一部分的侧视图。
在附图的若干视图中，相应的附图标记表示相应的部分。
具体实施方式
参见附图中的图1，具有根据本公开的教导构造的驱动模块的示例性车辆总体上由附图标记10表示。车辆10可以包括前或主传动系统14和后或副传动系统16。前传动系统14可以包括发动机18和传动装置20，并且可以被配置为驱动一组前或主驱动轮22。后传动系统16可以包括电驱动模块24，该电驱动模块24可以被配置为根据需要或“按需”驱动一组后或副驱动轮26。虽然在本示例中前轮22与主传动系统14关联并且后轮26与副传动系统16关联，但是应当理解，替代地，后轮可以由主传动系统驱动，并且前轮可以由副传动系统驱动。此外，尽管电驱动模块24在该示例中被描绘为配置成分时(on a part time basis)驱动一组副驱动轮，但是应当理解，根据本教导构造的驱动模块可以用于全时驱动一组(前、后或其他)驱动轮(例如，前轮或一组轮)，或者作为车辆的唯一推进装置，或者与另一种推进装置相结合。电驱动模块24可以包括驱动单元30和一对输出轴32。
参见图2和图3，驱动单元30可包括壳体40、电机组件42、传动装置44和差速器组件46。壳体40可以限定驱动单元30的其他部件安装到其上的结构。壳体40可以由两个或更多个壳体元件形成，该两个或更多个壳体元件可以固定地联接在一起，例如通过多个螺纹紧固件。电机组件42可以包括任何类型的电机，例如永磁电机。电机组件42可以安装到壳体40上的法兰(未具体示出)上，并且可以具有电机输出轴56，该电机输出轴56可以沿着电机输出轴线或第一旋转轴线58(图4)设置，并且被接纳在壳体40中。
参见图2和图4，传动装置44可包括一个或多个传动级或减速器，该一个或多个传动级或减速器提供由电机组件42的输出轴驱动的传动装置输入部和驱动差速器组件46的传动装置输出部。传动装置44可以包括一个或多个传动级或减速器，以提供多级齿轮减速，并且可选地可以包括一个或多个多速传动级。同样可选地，离合器(未示出)可以用在传动装置输出部和差速器组件46之间，以选择性地将差速器组件46从电机组件42分离。在提供的示例中，传动装置44包括驱动齿轮或输入小齿轮60、多个第一减速齿轮62、多个第二减速齿轮64和从动齿轮或最终驱动齿轮66。输入小齿轮60可以联接到电机组件42的输出轴以随其旋转。第一减速齿轮62与输入小齿轮60啮合，具有比输入小齿轮60更多的齿，并且具有与输入小齿轮60的节圆直径相比较大的节圆直径。每个第一减速齿轮62可以固定地联接到相关联的一个第二减速齿轮64，以形成复合减速(双)齿轮70。与第一减速齿轮62相比，第二减速齿轮64的节圆直径更大且具有更多齿。每个复合减速齿轮70可以设置在副轴或轴72上，该副轴或轴72被安装至壳体40以围绕平行于第一旋转轴线58且从第一旋转轴线58偏移的第二旋转轴线74旋转。每个副轴72可以由可安装至壳体40的一对轴承支撑。应当理解，每个副轴72可以形成为可以组装到相应的一个复合减速齿轮70的分立部件，或者可以与相应的一个复合减速齿轮70整体地且一体地形成。在图2所示的示例中，复合齿轮70的旋转轴线74和第一旋转轴线58设置在平面P中。图4描绘传动装置44的一般示例，其中第二旋转轴线74平行于第一旋转轴线58但从第一旋转轴线58偏移，使得所有三个轴线不设置在同一平面内。图4A是类似于图4的视图，但是更精确地描绘了第一旋转轴线58和第二旋转轴线74的位置。
最终驱动齿轮66可由壳体40支撑，以围绕输出轴线76旋转。在提供的示例中，输出轴线76平行于第二旋转轴线74和第一旋转轴线58且从第二旋转轴线74和第一旋转轴线58偏移；输入小齿轮60、第一减速齿轮62、第二减速齿轮64和最终驱动齿轮66是斜齿轮；并且第一减速齿轮62和第二减速齿轮64镜像(opposite handed)以抵消复合减速齿轮70上的轴向力，该轴向力与输入小齿轮60和第一减速齿轮62之间以及第二减速齿轮64和最终驱动齿轮66之间的旋转动力的传递相关联。虽然传动装置44已经被描述为采用斜齿轮，但是应当理解，这些齿轮中的一些或全部可以被构造为正齿轮。
参见图3，差速器组件46包括差速器输入构件和一对差速器输出构件。差速器输入构件可被联接到最终驱动齿轮66以随其围绕输出轴线76旋转，而每个差速器输出构件可联接用于与相应的一个输出轴32一起旋转。在提供的特定示例中，差速器组件46包括差速器壳80和差速器齿轮组82。差速器壳80可以用作差速器输入构件，并且可以通过一对轴承84支撑在壳体40上围绕输出轴线76旋转。在提供的示例中，轴承84被例示为圆锥滚子轴承，但是应当理解，轴承84可以替代地被配置为角球轴承或者被配置为球轴承。差速器齿轮组82可以包括一对差速器小齿轮90和一对侧齿轮92。差速器小齿轮90可以被接纳在差速器壳80中，并且能旋转地设置在安装到差速器壳80的插销94上。插销94可以至少部分地延伸穿过差速器壳80，并且被定向为垂直于输出轴线76。在提供的示例中，侧齿轮92是差速器输出构件。侧齿轮92被接纳在差速器壳80中，并能围绕输出轴线76相对于差速器壳80旋转。每个侧齿轮92与差速器小齿轮90啮合。
每个输出轴32可被不能旋转地但能轴向滑动地接合到相应的一个侧齿轮92。在提供的示例中，每个输出轴32具有外花键段100，该外花键段100配合地接合到相应的一个侧齿轮92中的内花键孔102。每个输出轴32被配置成在一个侧齿轮92和相关联的一个车轮之间传递旋转动力。
驱动单元30被配置用以在预定旋转速度范围内驱动差速器输出构件(例如侧齿轮92)和输出轴32，其中预定旋转速度范围具有预定最大值或量值。传动装置44被配置为使得当驱动单元30以等于预定最大量值的旋转速度驱动差速器输出构件时，电机输出轴56以等于或大于每分钟19000转的旋转速度旋转，但是任一组啮合的齿轮之间(即，驱动齿轮60和第一减速齿轮62之间，或者第二减速齿轮64和从动齿轮66之间)的节线速度小于或等于每秒37米。优选地，当驱动单元30被操作以等于预定最大量值的旋转速度驱动差速器输出构件时，当电机输出轴56的旋转速度大于或等于每分钟20000转，更优选地大于或等于每分钟22000转，且再更优选地大于或等于每分钟24000转时，每组啮合的齿轮之间的节线速度小于或等于每秒37米。优选地，当驱动单元30被操作以等于预定最大量值的旋转速度驱动差速器输出构件时(即，当电机输出轴56的旋转速度大于或等于以上讨论中详述的任何旋转速度时)，每组啮合的齿轮之间的节线速度小于或等于每秒35米。鉴于上述，传动装置44有利地允许使用尺寸相对较小并且具有较低扭矩和较高旋转速度的输出能力的电机组件(即相对较便宜的电机组件)。此外，由于两个齿轮(即，第二减速齿轮64)与最终驱动齿轮66的啮合，传动装置44的配置也是重要的。在这点上，两个第二减速齿轮64与最终驱动齿轮66的接合减小了最终驱动齿轮66的齿上的负载。换句话说，彼此平行的复合或双齿轮70分担传递到最终驱动齿轮66的负载。这允许最终驱动齿轮66的所有外部尺寸相对于最终驱动齿轮66由单个齿轮接合的配置以等于数字2的平方根的系数(即，26％)减小。这种尺寸的减小在减小传动装置44的整体尺寸以使它可以更容易地组装到车辆中方面非常有利。
传动装置44的配置在若干方面是有利的。例如，复合减速齿轮70允许使用相对高速的电机和相对小的输入小齿轮，这降低了节线速度，从而以积极的方式影响输入小齿轮60和第一减速齿轮62的弯曲应力、负载能力和使用寿命。作为另一示例，最终驱动齿轮66上的负载被分担在第二减速齿轮64上，这允许第二减速齿轮64的尺寸减小(与全部负载通过单个齿轮传递到最终驱动齿轮66中的布置相对比)。因此，电机组件42和最终驱动齿轮66之间的齿轮装置的布置允许减小驱动单元30的包装尺寸，此外，与已知电驱动单元的部件相比，这些齿轮可以被形成为相对较小和/或由较便宜的材料形成，从而降低电驱动模块24的成本和质量。
如果需要，可将驻车锁机构(未示出)整合到电动驱动模块24中。参见图2和图4，驻车锁机构可以以常规的方式配置为具有卡爪和带齿的锁定轮，卡爪能枢转地联接到壳体40，带齿的锁定轮能旋转地联接到最终驱动齿轮66或联接到差速器组件46的围绕输出轴线76能旋转的部件。卡爪可以枢转以接合和脱离带齿锁定轮上的齿，以阻止最终驱动齿轮66相对于壳体40旋转。可替代地，驻车锁机构可以被配置成选择性地将副轴72锁定到壳体40。剪刀机构或跷跷板式杠杆机构可用于同时将副轴72锁定到壳体40。
参见图5至图7，可选的驻车锁机构200可被整合到驱动单元30中。驻车锁机构200可以包括一对驻车齿轮202、卡爪204、一对柱塞206、一对柱塞偏置弹簧208和致动器210。
每个驻车齿轮202可以被不能旋转地联接到相关联的一个副轴72，并且可以限定多个齿216和多个谷部218。每个谷部218设置在相应的一对齿216之间。
卡爪204包括卡爪主体220和设置在卡爪主体220的相反端上的一对卡爪齿222。卡爪主体220能枢转地联接到驱动单元30的壳体40，使得卡爪204可以在接合位置(图6)和脱离位置(图8)之间移动，在接合位置，每个卡爪齿222接合相关联的一个驻车齿轮202(即，每个卡爪齿222被接收到相关联的一个驻车齿轮202中的谷部218中)从而将驻车齿轮202和副轴72旋转锁定到壳体40，在脱离位置，每个卡爪齿222离开相关联的一个驻车齿轮202上的齿216，使得卡爪204不会抑制驻车齿轮202或副轴72相对于壳体40的旋转。在提供的示例中，枢轴226安装至壳体40，并延伸穿过卡爪204进入致动器210中。卡爪204可以稍微宽松地接纳在枢轴226上，以确保通过驻车锁机构200传递的负载由驻车齿轮202均等地并由卡爪齿222均等地分担。卡爪204可以围绕枢轴226被偏置朝向期望的旋转位置，例如脱离位置。在提供的示例中，螺旋扭转弹簧258围绕枢轴226设置，并且接合到壳体40和卡爪主体220。
参见图7，每个柱塞206可具有柱塞主体，该柱塞主体具有引导部分230、第一主体部分232、过渡部分234和第二主体部分236。引导部分230可以设置在柱塞206的第一轴向端上，并且可以是被成形为具有第一直径的圆柱形。第一主体部分232可以设置在引导部分230和过渡部分234之间，并且可以以期望的方式定尺寸。例如，第一主体部分232可以是成形为具有期望的直径(诸如第一直径)的大致圆柱形。在提供的示例中，第一主体部分232是截头圆锥形的，具有直径等于第一直径的基部(在此处，第一主体部分232与引导部分230相交)和较浅的锥角，该锥角使得第一主体部分232的外表面在引导部分230和过渡部分234之间朝向柱塞206的中心轴线向内渐缩所需的量值，诸如2度至30度，优选5度至15度。
第二主体部分236也可成形为圆柱形，但具有小于第一直径的第二直径。过渡部分234可以成形为截头圆锥形，以便在第一主体部分232和第二主体部分236之间渐缩。弹簧孔240可以形成在柱塞206的第一轴向端中，并且被定尺寸为在其中接纳相应的一个柱塞偏置弹簧208。在提供的示例中，每个柱塞偏置弹簧208是螺旋线圈压缩弹簧，但是应当理解，替代螺旋线圈压缩弹簧或者除了螺旋线圈压缩弹簧之外，还可以使用其他类型的弹簧。
每个柱塞206和柱塞偏置弹簧208被接纳在壳体40的柱塞孔244中。在所示的示例中，壳体40包括可选的一对柱塞衬套246，该柱塞衬套246可以由诸如硬化钢的合适的材料形成。每个柱塞衬套246限定了柱塞孔244，该柱塞孔244被定尺寸为适于接纳相应的一个柱塞206的第一主体部分232和相应的一个柱塞偏置弹簧208。柱塞孔244可以是盲孔，使得柱塞衬套246限定相应的一个柱塞偏置弹簧208的端部可以抵接的内壁248。
每个柱塞206能沿其纵向轴线相对于壳体40在伸出位置(如图6和图7所示)和缩回位置(如图8和9所示)之间移动，在伸出位置，每个柱塞206的第一主体部分232被设置在卡爪主体220的旋转路径中。为了将柱塞206定位在伸出位置，卡爪齿222必须接合到驻车齿轮202。如果第一主体部分232的外表面是锥形的(截头圆锥形的)，柱塞偏置弹簧208将从柱塞孔244向外推动柱塞206，使得每个柱塞206的第一主体部分232的外表面接触卡爪主体220。当柱塞206被设置在其缩回位置时，卡爪204可以通过扭转弹簧258旋转到脱离位置。当卡爪204处于脱离位置时，卡爪204可以接触一个或两个柱塞206的第二主体部分236。
参见图7和图10，致动器210被配置为控制柱塞206在伸出位置和缩回位置之间的移动。致动器210可以包括一对凸轮从动件250、致动器毂252、凸轮板254、轴承256、扭转弹簧258、旋转致动器260和锁致动器262。
参见图7和图9，每个凸轮从动件250可与相关联的一个柱塞206成直线设置。在提供的示例中，每个凸轮从动件250与相关联的一个柱塞206一体地形成。更具体地，凸轮从动件250可以是柱塞206的与第一轴向端相反的第二轴向端上的球面半径(sphericalradius)。
致动器毂252可围绕卡爪204枢转所围绕的轴线同心地、固定地联接到壳体40。在提供的示例中，致动器毂252被压配合到枢轴226。致动器毂252可以包括中心部分270、轴承安装部272和锁致动器安装部274。中心部分270可以限定沿着同一轴线对准的枢轴孔280和螺纹孔282。枢轴孔280穿过中心部分270的第一轴向侧形成，并被定尺寸为以压配合方式接合枢轴226。螺纹孔282穿过中心部分270的相反的第二轴向侧形成。轴承安装部272围绕中心部分270同心地设置，并且可以通过法兰构件284或者可选地通过多个辐条或腹板联接到中心部分270。轴承安装部272具有外周表面286、从外周表面径向向外延伸的肩部288和形成在外周表面286中的保持环槽290。锁致动器安装部274可以具有肾形(即菜豆)形状，这在图5中最佳看到的，并且可以固定地联接到轴承安装部272(例如与其整体地形成)，以从中心部分270径向偏移。
参见图5、图7和图11，凸轮板254可包括环形板300、齿轮部分302、扭转弹簧座304和一对传感器目标306a、306b。环形板300可以由合适的材料形成。环形板300可以具有内周表面310，并且可以限定一对凸轮312。每个凸轮312形成在环形板300的面向凸轮从动件250和柱塞206的第一面中。每个凸轮312可以是环形板300的第一面中的周向延伸的槽。每个凸轮312可以在槽的第一周向端320(图11)和槽的相反的第二周向端322(图11)之间渐缩，在第一周向端320处槽最深，在第二周向端322处槽最浅。每个凸轮从动件250可以被接纳到相应的一个凸轮312(即，槽)中，使得凸轮板254围绕卡爪204枢转所围绕的轴线的旋转引起柱塞206的相应线性运动。更具体地，如图7所示，将凸轮从动件250放置在相关联的一个凸轮312的最深部分(即，形成相关联的一个凸轮312的槽的第一周向端320)中，允许相应的一个柱塞偏置弹簧208将相关联的一个柱塞206推入其伸出位置，而如图9所示，将凸轮从动件250放置在相关联的一个凸轮312的最浅部分(即，形成相关联的一个凸轮312的槽的第二周向端)，抵抗相应的一个柱塞偏置弹簧208的偏置而将相应的一个柱塞206定位在其缩回位置。齿轮部分302可以包括多个齿轮齿，该多个齿轮齿可以固定地联接到环形板300，使得齿轮齿与内周表面310同心。在提供的示例中，齿轮齿与环形板300整体地且一体地形成。齿轮齿可以围绕环形板300的整个圆周设置，如所提供的示例中所示，或者可以围绕环形板300的一段形成。扭转弹簧安装部304可以是圆柱形柱或突起，其可以从环形板300的与第一面相反的第二面延伸。传感器目标306a、306b中的每一个可以安装到环形板300上，并且被配置成当凸轮板254相对于壳体40处于预定旋转位置时被传感器328(图10)感测。在提供的示例中，传感器目标306a、306b中的每一个都是磁体，并且传感器328是联接到壳体40的霍尔效应传感器。
参见图7，轴承256被配置用以支撑凸轮板254相对于致动器毂252旋转。轴承256可以包括内轴承座圈330、外轴承座圈332和接纳在内轴承座圈330和外轴承座圈332之间的多个轴承元件334。内轴承座圈330可以被接纳在轴承安装部272的外周表面286上并抵接肩部288。如果需要，内轴承座圈330可以被压配合到轴承安装部272的外周表面286上。外部保持环336可以被接纳在保持环槽290中，并且可以抑制内轴承座圈330在致动器毂252上沿远离肩部288的方向的轴向移动。外轴承座圈332可以以任何期望的方式联接到凸轮板254。例如，外轴承座圈332可以压配合或粘合到环形板300的内周表面310上。可替代地，在环形板由塑料材料形成的情况下，环形板300可以包覆成型在外轴承座圈332上，使得外轴承座圈332有粘着力地结合到环形板300。
参见图5和图7，扭转弹簧258可卷绕在中心部分270上，并且可具有可反作用于致动器毂252的第一柄脚340和可反作用于凸轮板254上的扭转弹簧安装部304的第二柄脚342。在提供的示例中，第一柄脚340被接纳在形成于法兰构件284中的孔中。扭转弹簧258可以通过垫圈346和螺纹紧固件348固定到中心部分270，螺纹紧固件348被拧到中心部分270中的螺纹孔282中。扭转弹簧258被配置为使凸轮板254围绕其旋转轴线朝向第一旋转位置旋转地偏置，该第一旋转位置可以是将凸轮312的最深部分定向到凸轮从动件250的位置。可替代地，扭转弹簧258可以被配置为使凸轮板254围绕其旋转轴线旋转偏置到凸轮312的最浅部分定向到凸轮从动件250的位置。
参见图10，旋转致动器260被配置用以控制凸轮板254围绕其旋转轴线在第一旋转位置和第二旋转位置之间的旋转。旋转致动器260可以包括旋转电机(未具体示出)和输出小齿轮(未具体示出)，该输出小齿轮啮合到凸轮板254的齿轮部分302的齿轮齿。电机可以联接(例如安装)到壳体40。输出小齿轮可以由电机直接(例如，输出小齿轮安装在电机的输出轴上)驱动或者通过具有设置在电机和输出小齿轮之间的动力传递路径中的一个或多个齿轮(未示出)的传动装置(未示出)驱动。
电机可操作以将凸轮板254驱动至第二旋转位置，第二旋转位置可以是将凸轮312的相反的周向端，例如凸轮312的最浅部分，定向到凸轮从动件250的位置。在一些形式中，电机可以用于将凸轮板254驱动到期望的旋转位置，并且此后将凸轮板254保持在该旋转位置。可选地，凸轮板254可以被配置有止动构件(未示出)，当电机将凸轮板254旋转或驱动到期望的旋转位置时，该止动构件邻接联接到壳体40的配合止动构件(未示出)。然而，在提供的示例中，传感器目标306b、传感器328和锁致动器262被用于将凸轮板254保持在期望的旋转位置，使得不需要维持传向电机的电力。
凸轮板254在第一旋转位置和第二旋转位置中的每一个的放置可被传感器328感测，并且传感器328可响应地产生相应的传感器信号。例如，凸轮板254在第一旋转位置的放置将传感器目标306a定向到传感器328，并且传感器328响应地产生第一传感器信号，而凸轮板254在第二旋转位置的放置将传感器目标306b定向到传感器328，并且传感器328响应地产生第二传感器信号。响应于第二传感器信号的接收，控制器(未示出)可以控制锁致动器262以将锁致动器262接合到凸轮板254，从而抑制凸轮板254旋转出第二旋转位置(即，由于扭转弹簧258施加到凸轮板254的力矩)。
参见图10和图12，锁致动器262可包括用于抑制凸轮板254相对于壳体40转动的任何装置。在提供的示例中，锁致动器262包括螺线管组件400和锁孔402。螺线管组件400可以联接到壳体40，并且可以包括螺线管410、螺线管柱塞412和螺线管弹簧414。螺线管柱塞412能在螺线管410内在伸出或锁定位置和缩回或解锁位置之间移动。螺线管弹簧414将螺线管柱塞412偏置到伸出或锁定位置。锁孔402形成在环形板300的第二面中，并被配置为当凸轮板254处于第二旋转位置时在其中接纳螺线管柱塞412。在所示的示例中，螺线管柱塞412具有由球面半径限定的末端420，并且锁孔402具有截头圆锥形侧壁422。螺线管柱塞412的末端420和锁孔402的侧壁422的轮廓允许螺线管柱塞412在电力未被提供至螺线管410或电机时由扭转弹簧258向缩回或解锁位置驱动。
参见图5、图7和图12，当在驱动单元30的操作过程中未向电机或螺线管410提供电力时，扭转弹簧258将凸轮板254偏置到如图7所示的凸轮312的最深部分与凸轮从动件250对准的第一旋转位置，使得柱塞206被设置在其伸出位置，从而第一主体部分232接触卡爪主体220，并且卡爪204围绕枢轴226设置为使得卡爪齿222与驻车齿轮202接合，如图6所示。在这种情况下，副轴72被有效地不能旋转地锁定到壳体40，并且由于驻车锁定机构200的配置，传递通过每个卡爪齿222和每个驻车齿轮202的负载是相等的。在这种情况下，传感器目标306a对准传感器328，使得传感器328响应地产生第一传感器信号。第一传感器信号可由控制器(未示出)接收，并用于确定凸轮板254处于使驻车锁定机构200将副轴72锁定到壳体40的旋转位置。锁致动器262的螺线管弹簧414使螺线管柱塞412的末端420偏置抵靠环形板300的第二面。
为了将副轴72从壳体40解锁以允许副轴72相对于壳体40旋转，可向电机施加电力以驱动输出小齿轮，从而使凸轮板254绕其旋转轴线在第一旋转方向上相应旋转。凸轮板254在第一旋转方向上的旋转使槽或凸轮312的较浅的部分逐渐与凸轮从动件250对准(如图9所示)，导致柱塞206从其伸出位置向其缩回位置移动。由于柱塞206的第一主体部分232和过渡部分234的锥形构造以及扭转弹簧258施加到卡爪204的力矩，随着柱塞206逐渐移向其缩回位置，卡爪齿222逐渐移动远离驻车齿轮202的齿216。如图8和图9所示的卡爪204与柱塞206的第二主体部分236接触的放置将卡爪齿222远离驻车齿轮202定位在如下位置：在该位置，驻车齿轮202以及因此副轴72能够相对于壳体40自由旋转。凸轮板254在第一旋转方向上的进一步旋转将凸轮板254定位在第二旋转位置，这将传感器目标306b定向到传感器328，使得传感器328响应地产生第二传感器信号。响应于接收到第二传感器信号，控制器可以向螺线管410提供电力以驱动螺线管柱塞412进入锁孔402中，并将螺线管柱塞412保持在该位置。可选地，控制器还可以终止向电机供应电力。当向螺线管410供应电力时，由扭转弹簧258施加到凸轮板254以将凸轮板254推向第一旋转位置的力矩不足以迫使螺线管柱塞412离开锁孔402。
为了将副轴72重新锁定到壳体40以抑制副轴72相对于壳体40旋转，终止向螺线管410供应电力。由扭转弹簧258施加到凸轮板254以将凸轮板254推向第一旋转位置的力矩足以克服由螺线管弹簧414施加到螺线管柱塞412的力，并迫使螺线管柱塞412离开锁孔402。扭转弹簧258施加到凸轮板254的力矩导致凸轮板254在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。随着凸轮板254朝向第一旋转位置旋转并进入第一旋转位置，凸轮板254在第二旋转方向上的旋转可以导致齿轮部分302的齿轮齿反向驱动输出小齿轮。凸轮板254在第二旋转方向上的旋转还将槽或凸轮312的较深的部分逐渐与凸轮从动件250对准，导致柱塞206从它们的缩回位置移动到它们的伸出位置。由于每个柱塞206的过渡部分234和第一主体部分232的锥形构造，当凸轮板254在第二旋转方向上旋转时，卡爪主体220和柱塞206之间的接触将卡爪204围绕枢轴226驱动，使得卡爪齿222朝向它们各自的驻车齿轮202旋转。在驻车齿轮202定向在接纳位置的情况下，卡爪齿222能够直接移动到驻车齿轮202的谷部218中。在其他情况下，卡爪齿222向谷部218中的移动可能被阻止，因为驻车齿轮202被定向到每个卡爪齿222接触相关联的一个驻车齿轮202的齿的位置。然而，当副轴72轻微旋转时，柱塞偏置弹簧208提供将柱塞206驱动到其伸出位置(在该位置，第一主体部分232的外表面接合卡爪204，并由此驱动卡爪齿222与驻车齿轮202接合)的柔性。
参见图15至图17，根据本公开的教导构造的另一种电动驱动模块总体上由附图标记24a表示。除了传动装置44a的构造和对用以容纳传动装置44a的壳体40a的修改之外，电驱动模块24a大体上类似于上面详细描述的电驱动模块24(图1)。传动装置44a在第二减速齿轮64和最终驱动齿轮66之间采用另一减速器，使得第二减速齿轮64与最终驱动齿轮66不直接啮合。更具体地，传动装置44a包括第二复合齿轮70a，其具有与复合减速齿轮70的第二减速齿轮64啮合的第三减速齿轮62a以及不能旋转地联接到第三减速齿轮62a并与最终驱动齿轮66啮合的第四减速齿轮64a。应当理解，复合齿轮70和70a中的每一个都可以通过成对的轴承(未示出)相对于壳体40a被旋转地和轴向地支撑。
在图18和图19中，根据本公开的教导构造的第三示例性电动驱动模块总体上由附图标记24b表示。没有在此明确描述或在附图中(部分或全部)示出的电驱动模块24b的部件、方面、特征和功能可以以类似于在共同待审的2020年1月24日提交的第16/751596号美国专利申请、2020年5月4日提交的第16/865912号美国专利申请、2020年12月21日提交的第17/128288号美国专利申请、2020年4月24日提交的第PCT/US2020/029925号国际专利申请、2020年11月30日提交的第PCT/US2020/062541号国际专利申请和/或2021年3月11日提交的第63/159511号美国临时专利申请中描述的电驱动单元的部件、方面、特征和/或功能，这些专利申请的公开内容通过引用被合并，如同在此详细阐述一样。简而言之，电驱动模块24b包括壳体40b、电机组件42b、传动装置44、差速器组件46和一对输出轴32。
壳体40b可限定一个或多个腔(未具体显示)，电机组件42b、传动装置44、差速器组件46和输出轴32可至少部分地被容纳在该一个或多个腔中。在所示的示例中，壳体40b包括齿轮箱盖500、齿轮箱502、电机壳体504、电机壳体盖506和端盖508。齿轮箱盖500和齿轮箱502彼此邻接并形成接纳传动装置44和差速器组件46的腔，而齿轮箱502、电机壳体504和电机壳体盖506彼此邻接以形成接纳电机组件42b的腔。
具体参见图19，电机组件42b包括电机510和包括逆变器514的电机控制单元512。电机510包括定子516和转子518，转子518能围绕第一旋转轴线58旋转。转子518包括电机输出轴56。
参见图19和图20，传动装置44可以任何所需的方式构造，以在电机输出轴56和差速器组件46的差速器输入构件80b之间传递旋转动力。传动装置44可以包括一个或多个任何期望类型的固定减速器，或者可以被配置为具有两个或多个可交替接合的减速器(以及可选地一个或多个固定减速器)的多速传动装置。固定或多速减速器可以以任何期望的方式配置，以允许电机输出轴56的旋转轴线相对于输出轴线76以期望的方式定向(例如，平行和偏移、重合、横向、垂直、偏斜)。
在图20和图21所示的示例中，传动装置44是采用多个斜齿轮的单速多级传动装置。传动装置44包括传动装置输入齿轮60、一对复合齿轮70和传动装置输出齿轮66，传动装置输入齿轮60被联接用于随电机输出轴56旋转。每个复合齿轮70能围绕平行于第一旋转轴线58且从第一旋转轴线58偏移的第二旋转轴线74旋转，并且可包括第一减速齿轮62和第二减速齿轮64，第一减速齿轮62可啮合到传动装置输入齿轮60，第二减速齿轮64被联接到第一减速齿轮62以随其旋转并啮合到传动装置输出齿轮66。
参见图22和图23，每个复合齿轮70可以被配置为使得第二减速齿轮64与轴构件530整体地且一体地形成，并且第一减速齿轮62以期望的方式旋转地联接到轴构件530，诸如通过激光焊接。然而，应当理解，轴构件530可以与第一减速齿轮62而不是第二减速齿轮64整体地且一体地形成，或者轴构件530可以是与第一减速齿轮62和第二减速齿轮64二者旋转地联接的分立部件，或者第一减速齿轮62和第二减速齿轮64可以与轴构件530整体地且一体地形成。轴构件530可以从第一减速齿轮62和第二减速齿轮64中的每一个轴向向外延伸。在提供的特定示例中，轴构件530和第二减速齿轮64在各个复合齿轮70中为相同部件。然而，应当理解，轴构件530和第二减速齿轮64对于每个复合齿轮70可以是唯一的，或者复合齿轮70(即，在提供的示例中，第一减速齿轮62和第二减速齿轮64以及轴构件530)可以是相同的。在一些情况下，可能有必要和/或期望对复合齿轮70进行正时(time)，使得每个第一减速齿轮62上的特定齿啮合传动装置输入齿轮60上的特定谷部(反之亦然)，和/或使得每个第二减速齿轮64上的特定齿啮合传动装置输出齿轮66上的特定谷部(反之亦然)。在其他情况下，可能期望将传动装置配置为使得复合齿轮70不需要与传动装置输入齿轮60和传动装置输出齿轮66中的任一个进行正时。
回到图20和图21，第一减速齿轮62可以彼此反相设置。在这点上，第一减速齿轮62中的一个可以被定位成使得它的一个齿被接收在传动装置输入齿轮60上的两个相邻齿之间并且在这两个相邻齿之间居中，并且传动装置输入齿轮60的一个齿被设置在第一减速齿轮62中的另一个上的两个相邻齿之间。然而，应当理解，可以采用其他相位，并且两个第一减速齿轮62的齿可以彼此同相。第二减速齿轮64可以彼此同相设置。在这点上，第二减速齿轮64中的第一个上的一个齿被接纳在传动装置输出齿轮66上的第一对相邻齿之间并居中，而同时第二减速齿轮64中的第二个上的一个齿被接纳在传动装置输出齿轮66上的第二对相邻齿之间并居中。然而，应当理解，可以采用其他相位，第二减速齿轮64的齿可以彼此反相，并且第二减速齿轮64的相位可以与第一减速齿轮62的相位相同或不同。
参见图21、图24和图25，每个复合齿轮70可通过第一轴承542和第二轴承544被支撑以相对于壳体40b旋转。除了在复合齿轮70和壳体40b之间处理和传递径向力的能力之外，第一轴承542可以是一种球轴承，其被构造为在旋转动力传递通过传动装置44时处理和传递沿复合齿轮70的第二旋转轴线74轴向指向的力。例如，第一轴承542可以是一种角接触轴承或深沟滚珠轴承。第一轴承542可被接纳在形成于齿轮箱盖500中的孔546中，并且卡环548或其他类型的接合件可被固定到第一轴承542的外轴承座圈并被固定到形成于或联接到齿轮箱盖500的轴向端的肩部，以抑制第一轴承542在第一轴向方向上沿着第二旋转轴线74(即复合齿轮70的旋转轴线)的轴向移动。壳体40b可以进一步包括轴承盖550，该轴承盖550可以安装到齿轮箱盖500上，以封闭齿轮箱盖500中的孔546并遮盖第一轴承542。如果需要，垫或凸台552(图26)可以形成在轴承盖550上，以径向重叠和轴向邻接第一轴承542的外轴承座圈，以进一步支撑和稳定第一轴承542。另外或可替代地，通道554(图26)可以提供在轴承盖550中，以允许润滑剂通过第一轴承542排放到齿轮箱盖500中的排油通道560，排油通道560允许润滑剂排放到期望的区域，例如油底壳562(图19)。
参见图21和图25，第二轴承544可以是一种构造成至少基本上或专门处理和传递复合齿轮70和壳体40b之间的径向力的轴承。在所示的示例中，第二轴承544是滚柱轴承，其在内轴承座圈和外轴承座圈之间采用圆柱形滚柱。第二轴承544可以被接纳在形成于齿轮箱500中的孔570中。如果需要，内轴承座圈600可以形成在轴构件530上，第一减速齿轮62和第二减速齿轮64被旋转地联接到轴构件530。
再次参见图20和图21，第二旋转轴线74(即复合齿轮70的旋转轴线)可以相对于第一旋转轴线58以任何期望的方式设置以满足或适应标准，诸如传动装置44的总体速度或齿轮减速，电驱动模块24b(图18)可装入的外壳的尺寸和/或第一减速齿轮62的齿的负载均衡的程度。在所示的示例中，第二旋转轴线74和第一旋转轴线58设置在平面P中，并且在传动装置输入齿轮60上形成偶数个齿。这种方式的构造可以帮助平衡在每个第一减速齿轮62和传动装置输入齿轮60之间传递的负载。
在图27至图29中，根据本公开的教导构造的第四示例性电驱动模块的一部分总体上由附图标记24c表示。没有在本文中明确描述或在附图中(部分或全部)示出的电驱动模块24c的部件、方面、特征和功能可以以类似于在上述任何实施例中描述的电驱动单元的部件、方面、特征和/或功能的方式配置或起作用。在该示例中，第一旋转轴线58和第二旋转轴线74彼此平行，但是不平行于输出轴线76。而是，第二旋转轴线74相对于输出轴线76倾斜大于零(0)度的倾斜角，诸如15度。因此，复合减速齿轮70c的第二减速齿轮64c和驱动齿轮66c可以形成为非圆柱齿轮(例如，变厚齿轮(beveloid gear)、准双曲面齿轮或其他非正交齿轮(non-orthogonal gear))。这种方式的结构允许电机组件随着沿第一旋转轴线58与输入小齿轮60的距离增加而远离壳体延伸。在提供的示例中，第二减速齿轮64c和驱动齿轮66c的非正交构造在壳体的一个管和电机组件的与输入小齿轮60相反的端部之间提供了额外的间隙。如所示的，壳体包括一对管，该对管被压配合到形成在中央壳体构件上的管状突起中。焊接冷料(weld slug)通过管状突起中的孔被接收，并被焊接到相关联的一个管上，以抑制管相对于中心壳体构件的轴向和旋转运动。
出于例示和描述的目的提供了实施例的前述描述。其并不旨在穷举或限制本公开。特定实施例的单独的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，也可以互换并且可以用于选定的实施例中，即使没有具体示出或描述。其也可以以多种方式变化。这种变化不应被视为脱离本公开，并且所有这种修改都旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (24)

1.一种电驱动单元，其特征在于，所述电驱动单元包括：
壳体；
联接到所述壳体的电机，所述电机具有能围绕电机轴线旋转的电机输出轴；
传动装置，被接纳在所述壳体中并具有输入小齿轮和一对第一复合齿轮，所述输入小齿轮联接到所述电机输出轴以随所述电机输出轴旋转，每个所述第一复合齿轮能围绕平行于所述电机轴线的第一中间轴线旋转，每个所述第一复合齿轮具有与所述输入小齿轮啮合的第一齿轮和联接到所述第一齿轮以随所述第一齿轮旋转的第二齿轮；
输出齿轮，被接纳在所述壳体中并能围绕输出轴线旋转，所述输出齿轮由所述传动装置驱动；
差速器组件，具有差速器输入构件和一对差速器输出构件，所述差速器输入构件联接到所述输出齿轮以随所述输出齿轮围绕所述输出轴线旋转，每个所述差速器输出构件能围绕所述输出轴线相对于所述差速器输入构件旋转；
其中所述输出轴线平行于所述第一中间轴线。
2.根据权利要求1所述的电驱动单元，其特征在于，所述电驱动单元能操作以使所述差速器输出构件以预定旋转输出速度旋转，其中所述电机输出轴以等于或大于每分钟19000转的旋转速度旋转，并且其中当所述差速器输出构件以所述预定旋转输出速度被驱动时，所述第一齿轮和所述第二齿轮中的每一个的节线速度小于或等于37米/秒。
3.根据权利要求2所述的电驱动单元，其特征在于，当所述差速器输出构件以所述预定旋转输出速度被驱动时，所述电机输出轴旋转的旋转速度等于或大于每分钟20000转。
4.根据权利要求3所述的电驱动单元，其特征在于，当所述差速器输出构件以所述预定旋转输出速度被驱动时，所述电机输出轴旋转的旋转速度等于或大于每分钟22000转。
5.根据权利要求4所述的电驱动单元，其特征在于，当所述差速器输出构件以所述预定旋转输出速度被驱动时，所述电机输出轴旋转的旋转速度等于或大于每分钟24000转。
6.根据权利要求2所述的电驱动单元，其特征在于，所述第一齿轮和所述第二齿轮中的每一个的节线速度小于或等于35米/秒。
7.根据权利要求1所述的电驱动单元，其特征在于，所述第一齿轮彼此反相设置。
8.根据权利要求7所述的电驱动单元，其特征在于，所述第二齿轮彼此同相设置。
9.根据权利要求1所述的电驱动单元，其特征在于，所述电机轴线和所述第一中间轴线设置在同一平面内。
10.根据权利要求1所述的电驱动单元，其特征在于，每个所述第一复合齿轮包括轴，其中所述第二齿轮与所述轴整体地且一体地形成，并且其中所述第一齿轮被装配到所述轴。
11.根据权利要求1所述的电驱动单元，其特征在于，所述传动装置包括能围绕第二中间轴线旋转的第二复合齿轮，所述第二复合齿轮具有与所述第二齿轮啮合的第三齿轮和与所述输出齿轮啮合的第四齿轮。
12.根据权利要求1所述的电驱动单元，其特征在于，所述输出齿轮和所述第二齿轮选自由变厚齿轮、准双曲面齿轮和非正交齿轮组成的齿轮组。
13.一种电驱动单元，其特征在于，所述电驱动单元包括：
壳体；
联接到所述壳体的电机，所述电机具有能围绕电机轴线旋转的电机输出轴；
传动装置，被接纳在所述壳体中并具有输入小齿轮和一对第一复合齿轮，所述输入小齿轮联接到电机输出轴以随所述电机输出轴旋转，每个所述第一复合齿轮能围绕平行于所述电机轴线的第一中间轴线旋转，每个所述第一复合齿轮具有与所述输入小齿轮啮合的第一齿轮和联接到所述第一齿轮以随所述第一齿轮旋转的第二齿轮；
输出齿轮，被接纳在所述壳体中并能围绕输出轴线旋转，所述输出齿轮由所述传动装置驱动；
差速器组件，具有差速器输入构件和一对差速器输出构件，所述差速器输入构件联接到所述输出齿轮以随所述输出齿轮围绕所述输出轴线旋转，每个所述差速器输出构件能围绕所述输出轴线相对于所述差速器输入构件旋转；
其中所述第二齿轮与所述输出齿轮啮合。
14.根据权利要求13所述的电驱动单元，其特征在于，每个所述第一复合齿轮包括轴，其中所述第二齿轮与所述轴整体地且一体地形成，并且其中所述第一齿轮被装配到所述轴。
15.根据权利要求13所述的电驱动单元，其特征在于，所述传动装置包括能围绕第二中间轴线旋转的第二复合齿轮，所述第二复合齿轮具有与所述第二齿轮啮合的第三齿轮和与所述输出齿轮啮合的第四齿轮。
16.根据权利要求13所述的电驱动单元，其特征在于，所述电驱动单元能操作以使所述差速器输出构件以预定旋转输出速度旋转，其中所述电机输出轴以等于或大于每分钟19000转的旋转速度旋转，并且其中当所述差速器输出构件以所述预定旋转输出速度被驱动时，所述第一齿轮和所述第二齿轮中的每一个的节线速度小于或等于37米/秒。
17.根据权利要求16所述的电驱动单元，其特征在于，当所述差速器输出构件以所述预定旋转输出速度被驱动时，所述电机输出轴旋转的旋转速度等于或大于每分钟20000转。
18.根据权利要求17所述的电驱动单元，其特征在于，当所述差速器输出构件以所述预定旋转输出速度被驱动时，所述电机输出轴旋转的旋转速度等于或大于每分钟22000转。
19.根据权利要求18所述的电驱动单元，其特征在于，当所述差速器输出构件以所述预定旋转输出速度被驱动时，所述电机输出轴旋转的旋转速度等于或大于每分钟24000转。
20.根据权利要求16所述的电驱动单元，其特征在于，所述第一齿轮和所述第二齿轮中的每一个的节线速度小于或等于35米/秒。
21.根据权利要求13所述的电驱动单元，其特征在于，所述第一齿轮彼此反相设置。
22.根据权利要求21所述的电驱动单元，其特征在于，所述第二齿轮彼此同相设置。
23.根据权利要求13所述的电驱动单元，其特征在于，所述电机轴线和所述第一中间轴线设置在同一平面内。
24.根据权利要求13所述的电驱动单元，其特征在于，所述输出齿轮和所述第二齿轮选自由变厚齿轮、准双曲面齿轮和非正交齿轮组成的齿轮组。
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