CN104781095A - 直驱式传动解耦器 - Google Patents

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CN104781095A CN201380059111.3A CN201380059111A CN104781095A CN 104781095 A CN104781095 A CN 104781095A CN 201380059111 A CN201380059111 A CN 201380059111A CN 104781095 A CN104781095 A CN 104781095A
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迈克尔·保罗·罗西
爱德华·A·沃恩
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Abstract

一种用在电动车辆中的电驱动模块包括：牵引电动机、由电动机驱动的齿轮减速单元、将一对半轴与一对车轮互连的差动单元，以及用于选择性地耦接和解耦接齿轮减速单元与差动单元的断开连接机构。断开连接机构被配置成将齿轮减速单元正常耦接至差动单元。断开连接机构解耦接齿轮减速单元与差动单元以防止电动机与车轮之间的峰值扭矩瞬变和扭矩反转。

Description

直驱式传动解耦器
相关申请的交叉引用
本申请是2012年11月12日提交的美国专利申请13/674，116号的PCT国际申请。上述申请的全部公开内容通过引用被并入到本文中。
技术领域
本公开内容一般性地涉及至少部分地由具有牵引电动机和末级驱动组件的电驱动模块提供动力的车辆，并且更具体地涉及具有用于选择性地解耦接末级驱动组件与牵引电动机的断开连接机构的电驱动模块。
背景技术
本部分提供与本公开内容有关的背景信息，其不一定是现有技术。
汽车工业正积极致力于开发可替代动力总成以大幅度地减少或消除由配备有内燃机的传统动力总成排放到空气中的排放物。重大进展涉及配备有一个或更多个牵引电动机的电动车辆(EV)。例如，一些电动车辆仅由电动机提供动力并且完全依靠存储在车载电池组中的电能。然而，通常被称为混合动力电动车辆(HEV)的一些其它电动车辆同时具有内燃机和一个或更多个牵引电动机。
存在两种混合动力电动车辆，即串联混合动力电动车辆和并联混合动力电动车辆。在串联混合动力电动车辆中，在使用内燃机驱动发电机对电池组充电的同时由牵引电动机产生牵引力并将其传递至车轮。在并联混合动力电动车辆中，牵引电动机与内燃机独立工作或者联合工作来产生牵引力并将其传递至车轮。
在上面提到的一些电动车辆与混合动力电动车辆中，使用电驱动模块(EDM)产生牵引力并将其传递至一对车轮。电驱动模块可以包括：牵引电动机、包括适合连接到车轮的差动单元的末级驱动组件、以及将牵引电动机的输出部件直接耦接到差动单元的输入部件的减速齿轮组。减速齿轮组可以基于副轴配置或行星齿轮配置，以在牵引电动机与差动单元之间提供所需的减速和扭矩放大。因此，电驱动模块实质上是能够适于驱动车辆的前车轮或后车轮的单速或者“直接驱动”的驱动桥。
在传统车辆中，使用某种扭矩调制器或扭矩阻尼器，例如离合器或扭矩转换器来抑制动力总成与车轮之间的扭矩传递。然而，在配备有电驱动模块的车辆中，车轮和动力总成始终耦接在一起。因此，电驱动模块必须被设计成承受住预计在制动事件期间发生的和/或响应于车辆在苛刻的道路条件下行驶而发生的大扭矩瞬变和扭矩反转。在这些事件期间，减速齿轮组的旋转部件和电动机的旋转部件经受由车轮引起的不匹配的卷绕速度，所述车轮能够导致显著大于由电动机产生的最大扭矩的扭矩负载。为了避免损坏，电驱动模块的部件的尺寸必须被定成适应这种过大的峰值负载条件，从而增加了质量和成本。此外，可能需要将自适应电动机控制算法实现在与电驱动模块相关联的控制***中，以帮助抵消扭矩负载和方向上的不匹配。
鉴于上述情况，提供解决和克服这些问题的技术以促进用于具有优化的质量和尺寸特征以及改进的操作功能的电动车辆和混合动力电动车辆的电驱动模块的设计和制造是有益的。
发明内容
本部分提供本公开内容的综合概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
根据本公开内容的一方面，公开了一种用于车辆的电驱动模块。车辆可以包括一对车轮、电池以及车辆控制***。电驱动模块包括电动机、由电动机驱动的齿轮减速单元、适于驱动地连接至车轮的末级驱动组件以及能够进行操作以选择性地耦接和解耦接齿轮减速单元与末级驱动组件的断开连接机构。断开连接机构可以包括被可操作地设置在齿轮减速单元与末级驱动组件之间的离合器。断开连接机构还可以包括用于选择性地接合和分离离合器的动力操作的致动器，以及用于控制动力操作的致动器的致动的断开连接控制模块。
末级驱动组件还可以包括差动单元和将差动单元互连至车轮的一对半轴。断开连接机构被配置成选择性地耦接和解耦接齿轮减速单元与差动单元。
电驱动模块可以被配置为单轴组件，其具有被排列成绕公共旋转轴旋转的电动机、齿轮减速单元以及差动单元。齿轮减速单元可以包括行星齿轮组，该行星齿轮组由电动机驱动，并且通过断开连接机构选择性地与差动单元耦接和解耦接。
电驱动模块可以被配置为双轴组件，其具有被排列成绕第一旋转轴旋转的差动单元和电动机，以及被排列成绕相对于第一旋转轴偏移的第二旋转轴旋转的齿轮减速单元。齿轮减速单元可以包括副轴齿轮组，该副轴齿轮组由电动机驱动并且通过断开连接机构选择性地与差动单元耦接和解耦接。
电驱动模块可以被配置为三轴组件，其具有被排列成绕第一旋转轴旋转的电动机、被排列成绕第二旋转轴旋转的齿轮减速单元，以及被排列成绕第三旋转轴旋转的差动单元。齿轮减速单元可以包括副轴齿轮组，该副轴齿轮组由电动机驱动并且通过断开连接机构选择性地与差动单元耦接和解耦接。
根据本公开内容的另一方面，断开连接机构可以包括机电组件，其中离合器包括爪式离合器，动力操作的致动器包括用于在第一位置与第二位置之间移动爪式离合器的切换机构。爪式离合器能够在其第一位置工作以将齿轮减速单元耦接至差动单元，并且还能够在其第二位置工作以解耦接齿轮减速单元与差动单元。切换机构可以包括能够接收来自断开连接控制模块的命令信号的电动机或螺线管，以控制爪式离合器在其第一位置与第二位置之间的移动。
根据本公开内容的另一方面，断开连接机构可以包括电动液压组件，其中离合器包括爪式离合器，动力操作的致动器包括能够在液压回路内产生承压流体的液压***，以在第一位置与第二位置之间移动爪式离合器。爪式离合器能够在其第一位置工作以将齿轮减速单元耦接至差动单元，并且还能够在其第二位置工作以解耦接齿轮减速单元与差动单元。液压***可以包括能够接收来自断开连接控制模块的命令信号的电操作的流体泵，以调节压力室内的液压流体压力，其中压力室用于控制爪式离合器在其第一位置与第二位置之间的移动。
根据本公开内容的又一方面，断开连接机构可以包括电磁组件，其中离合器包括爪式离合器，动力操作的致动器包括能够进行操作以在第一位置与第二位置之间移动爪式离合器的电磁致动器。爪式离合器能够在其第一位置工作以将齿轮减速单元耦接至差动单元，并且还能够在其第二位置工作以解耦接齿轮减速单元与差动单元。电磁致动器可以包括用于将爪式离合器正常定位在其第一位置的弹簧承载的动力切断装置。基于来自断开连接控制模块的命令信号对电磁致动器通电导致爪式离合器移动至其第二位置。
根据本公开内容的另一方面，断开连接机构可以包括湿式摩擦离合器组件，其中离合器包括多片离合器组，动力操作的致动器能够进行操作以控制施加到多片离合器组的离合器结合力的大小。可以预载多片离合器组以将齿轮减速单元耦接至差动单元并定义耦接状态。动力操作的致动器能够进行操作以减小离合器结合力的大小，以允许滑过多片离合器组并定义解耦接状态。动力操作的致动器基于来自断开连接控制模块的命令信号来控制离合器接合力的大小，并且可以包括机电致动装置、电动液压致动装置或者电磁致动装置。
根据本公开内容的另一方面，断开连接机构可以包括被可操作地设置在齿轮减速单元与差动单元之间的多片扭矩限制离合器组件。扭矩限制离合器组件可以被配置成仅当扭矩瞬变超过施加到离合器组的预定预加负载时才允许滑过多片离合器组，以解耦接齿轮减速单元与差动单元。
根据本公开内容的这些方面以及其它方面，断开连接控制模块可以接收来自与车辆相关联的传感器的一个或更多个信号或消息。车辆控制***可以将这些传感器信号提供给断开连接控制模块。断开连接控制模块则可以基于这些传感器信号中的一个或更多个命令断开连接机构的操作。能够被断开连接控制模块用来控制断开连接机构的致动的一个非限制性的传感器信号包括防抱死制动***(ABS)在激活状态与未激活状态之间的状态变化。断开连接控制模块能够被配置成当ABS从未激活状态变为激活状态时致动断开连接机构，以解耦接齿轮减速单元与差动单元，并且随后当ABS的状态返回到其未激活状态时使齿轮减速单元被耦接到差动单元。
根据本文提供的描述会想到其它的应用领域。本概述中的描述与具体示例仅为了说明目的而不旨在限制本公开内容的范围。
附图说明
本文中描述的附图仅用于说明所选实施方式而不是用于说明所有可能的实现的目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。
图1是与配备有根据本公开内容的教导而构造的电驱动模块的电动车辆相关联的动力总成与控制***的示意性图示；
图2是适合用于图1中所示的电动车辆的电驱动模块的示意性视图；
图3是根据可替选的构造的电驱动模块的示意性视图；
图4是根据另一可替选的构造的电驱动模块的示意性视图；
图5图示了能够被可操作地与图2至图4的电驱动模块关联的机电断开连接机构；
图6图示了能够被可操作地与图2至图4的电驱动模块关联的电动液压断开连接机构；
图7图示了能够被可操作地与图2至图4的电驱动模块关联的电磁断开连接机构；
图8图示了适合用于图2至图4的电驱动模块的摩擦离合器断开连接机构；
图9图示了适合用于图2至图4的电驱动模块的扭矩限制离合器断开连接机构；
图10和图11是与配备有根据本公开内容的电驱动模块的混合动力电动车辆相关联的动力总成和控制***的示意性图示。
在附图的几个视图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述示例实施方式。
本公开内容一般性地涉及将牵引电动机和单速变速箱集成到适于用在电动车辆(EV)或混合动力电动车辆(HEV)中的电驱动模块(EDM)中，以产生牵引力(即，驱动扭矩)并且将其传递至一对驱动行走轮。将牵引电动机和变速箱集成到公共壳体中允许将电驱动模块用作能够被配置成代替传统轮轴组件的轮轴驱动***。因此，在下文中将充分详细地描述电驱动模块的几个示例性实施方式，以允许本领域的技术人员能够领会并理解与本公开内容的教导相关联的增强的结构特征和功能特征以及操作特性。
首先参考图1，电动车辆10的示例性动力总成布置被示出为包括第一动力传动***组件12和第二非动力传动***组件14。第一传动***组件12包括电驱动模块(EDM)16，其被可操作地耦接至驱动器或者由一对第一驱动行走轮18通过一对第一半轴20和22来驱动。第二传动***组件14可以包括具有差动单元24的轮轴组件，差动单元24通过一对第二半轴28和30被可操作地耦接至一对第二驱动行走轮26。根据本教导，动力传动***组件12可以被布置为电动车辆10的前传动***或后传动***。电动车辆10还被示出为包括车辆控制***32、车载传感器组34以及电池组36，所有的这些在下文中将被更详细地描述。
参考图2，示意性地示出了图1的电驱动模块16的第一示例性构造并由附图标记16A来标示。EDM 16A包括壳体40，其限定出电动机腔室42和变速箱腔室44。牵引电动机46位于电动机腔室42内，并且包括被不可旋转地固定至壳体40的定子48，和由壳体40可旋转地支撑的伸长的管状转子轴50。电动机组件46还包括被固定成随转子轴50旋转的转子52。EDM 16A还被示出为包括电动机控制模块54，其与车辆控制***32通信并且执行控制电动机46的致动。
转子轴50被直接耦接或间接耦接(即，通过轴环)至位于变速箱腔室44内的变速箱组件56的输入部件。变速箱组件56包括齿轮减速单元58、末级驱动组件60以及断开连接机构62。齿轮减速单元58被配置成副轴布置并适于提供从转子轴50至半轴20和22的减速比。齿轮减速单元58包括被固定成随转子轴50旋转的输入齿轮66，并且输入齿轮66与被固定成随传动轴70旋转的第一减速齿轮68啮合。由壳体40在变速箱腔室44内可旋转地支撑传动轴70。齿轮减速单元58还包括被可旋转地安装在传动轴70上的第二减速齿轮72，第二减速齿轮72与输出齿轮74啮合。
末级驱动组件60包括：具有差动器壳82的差动单元80；被可旋转地安装在小齿轮轴86上的一对小齿轮84，其中小齿轮轴86被固定至差动器壳82上；以及一对输出齿轮88，其每一个均与两个小齿轮84啮合。输出齿轮88被示出为被固定成随半轴20和22旋转，以将差动单元80驱动地互连至车轮18。还应注意，齿轮减速单元58的输出齿轮74被固定成随差动器壳82旋转。因此，差动器壳82充当差动单元80的输入构件，而输出齿轮88充当差动单元80的输出构件。本领域的技术人员将认识到，可以用行星式差动器代替差动单元80，该行星式差动器能够将扭矩从其输入构件传递到其输出构件，同时允许它们之间的速度差。
断开连接机构62被示出为一般包括离合器90、动力操作的致动器92以及断开连接控制模块94。离合器90被示出为被可操作地设置在固定至第二减速齿轮72的第一离合器构件96与固定至传动轴80的第二离合器构件98之间。离合器90能够在第一或“耦接”模式下工作以连接第二减速齿轮72，以随传动轴70旋转，并且建立电动机46与差动单元80之间的驱动连接。在离合器90处在其耦接模式的情况下，在电动车辆10的电动机46与车轮18之间能够传递旋转动力。离合器90还能够在第二或“解耦接”模式下工作以断开第二减速齿轮72与传动轴70，并且解除电动机46与差动单元80之间的驱动连接。在离合器90处在其解耦接模式的情况下，在电动车辆10的电动机46与车轮18之间不传递旋转动力。
动力操作的致动器92被布置和配置为响应于来自断开连接控制模块94的命令信号而在离合器90的耦接模式与解耦接模式之间切换离合器90。断开连接控制模块94与车辆控制***32和车辆传感器34通信。本领域的技术人员还将认识到，根据需要能够将电动机控制模块54和断开连接控制模块94集成到与EDM 16A相关联的公共变速箱控制模块中。
现在参考图3，示意性地示出了图1的电驱动模块16的第二示例性构造并由附图标记16B来标示。一般而言，EDM 16B类似于EDM 16A，不同之处在于：已经用具有行星型齿轮减速单元58’的变速箱组件56’代替了图2中所示的与变速箱组件56相关联的副轴型齿轮减速单元58。齿轮减速单元58’被示出为包括：被固定成随转子轴50旋转的恒星齿轮100、被不可旋转地固定至壳体40的环形齿轮102、以及与恒星齿轮100和环形齿轮102二者啮合的多个行星齿轮104。行星齿轮104被可旋转地支撑在行星柱106上，行星柱106在行星齿轮承载架112的第一承载板108和第二承载板110的之间延伸。本领域的技术人员将认识到，其它行星齿轮组可以被用于齿轮减速单元58’，诸如例如具有复合行星齿轮的行星齿轮组。
离合器90被示出为可操作地设置在被固定至行星齿轮承载架112的第一承载板108(或与之集成在一起)的第一离合器构件114与被固定至差动单元80的差动器壳82的第二离合器构件116之间。离合器90能够在第一或耦接模式下工作以将行星齿轮承载架112连接至差动器壳80的差动器壳82。在离合器90处在其耦接模式的情况下，在电动车辆10的电动机46与车轮18之间能够传递旋转动力。离合器90还能够在第二或解耦接模式下工作以断开行星齿轮承载架112与差动器壳82，并且解除电动车辆10的电动机46与车轮18之间的驱动连接。动力操作的致动器92还能够进行操作以响应于来自断开连接控制模块94的命令信号在离合器90的耦接模式与解耦接模式之间切换离合器90。
现在参考图4，示意性地示出了图1的电驱动模块16的第三示例性构造并由附图标记16C来标示。一般而言，EDM 16C类似于图2的EDM16A，不同之处在于：电动机46与差动单元80的旋转轴偏移以定义三轴布置。具体地，变速箱组件56”包括齿轮减速单元58”、末级驱动组件60以及断开连接机构62。齿轮减速单元58”被配置为副轴布置，该副轴布置具有在转子轴50与差动单元80之间被可旋转地支撑在变速箱腔室44中的传动轴70”。齿轮减速单元58”包括被固定成随转子轴50旋转的输入齿轮66”，其与被可旋转地支撑在传动轴70”上的第一减速齿轮68”啮合。齿轮减速单元58”还包括被固定成随传动轴70”旋转的第二减速齿轮72”。第二减速齿轮72”与被固定成随差动器壳82旋转的输出齿轮74啮合。
断开连接机构62被示出为包括离合器90、动力操作的致动器92以及断开连接控制模块94。离合器90被可操作地设置在被固定至第一减速齿轮68”的第一离合器构件120与被固定至传动轴70”的第二离合器构件122之间。离合器90能够在第一或耦接模式下工作以将第一减速齿轮68”连接至传动轴70”，并且建立电动机46与差动单元80之间的驱动连接。在离合器90处在其耦接模式的情况下，在电动车辆10的电动机46与车轮18之间能够传递旋转动力。离合器90还能够在第二或解耦接模式下工作以断开第一减速齿轮68”与传动轴70”，并且解除电动机46与差动单元80之间的驱动连接。在离合器90处在其解耦接模式的情况下，在电动车辆10的电动机46与车轮18之间不能够传递旋转动力。动力操作的致动器92能够进行操作以响应于来自断开连接控制模块94的命令信号在离合器90的耦接模式与解耦接模式之间切换离合器90。
图2至图4中示出的电驱动模块16的每个替选版本都配备有断开连接机构62，其包括离合器90、动力操作的致动器92以及断开连接控制模块94。现在参考图5至图8，示出了断开连接机构62的各种布置，所述各种布置特别适于用在图2的EDM 16A中。然而，应当理解的是，图5至图8中示出的断开连接机构配置中的每个同样适用于图3的EDM 16B和图4的EDM 16C，以建立耦接操作模式和解耦接操作模式。
参考图5，示意性地示出了断开连接机构62的离合器90和动力操作的致动器92的示例性构造并由附图标记62A来标示。具体地，断开连接机构62A是机电组件，该机电组件具有限定爪式离合器90A的离合器和限定电动切换机构92A的动力操作的致动器。第一离合器构件限定被固定至第二减速齿轮72或形成在第二减速齿轮72上的离合器环96A，而第二离合器构件限定被固定至传动轴70或形成在传动轴70上的离合器毂98A。爪式离合器90A包括：被花键联接成在离合器毂98A上双向平移运动的切换套筒140，设置在离合器毂98A与离合器环96A之间的同步器142，以及在离合器环96A上形成的离合器齿144。切换套筒140被示出为处于相对于与离合器环96A上的离合器齿144接合状态发生移位的空挡位置，以定义离合器90A的解耦接模式。在切换套筒140处在其空挡位置的情况下，解除第二减速齿轮72与传动轴70的驱动连接。响应于来自断开连接控制模块94的命令信号的切换机构92A的致动将导致切换套筒140从所示的空挡位置被轴向地移动至锁定位置。切换套筒140在其锁定位置与离合器齿144接合，并且将离合器环96A驱动连接至离合器毂98A，以建立离合器90A的耦接模式。
同步器142能够进行操作以通过利于传动轴70与第二减速齿轮72之间的速度同步来辅助切换套筒140与离合器环96A上的离合器齿144的平滑接合。另外，电动机控制模块54能够被用于通过监测转子轴50的旋转速度及差动器壳82和/或半轴20、22之一的旋转速度来辅助“匹配”传动轴70和第二减速齿轮72的旋转速度。因此，当切换套筒140从其空挡位置移动到其锁定位置时建立离合器90A的平滑接合。此外，可以将电动机控制模块54编程为不管离合器90A正在其耦接模式下工作还是正在其解耦接模式下工作都能保持转子轴50的旋转速度始终同步于车轮18的相对旋转速度。
切换机构92A可以包括电动装置150和机械装置152，电动装置150和机械装置152响应于来自断开连接控制模块94的命令信号合作以在切换套筒140的空挡位置与锁定位置之间移动换套筒140。电动装置150可以包括电动机，而机械装置152的作用是将电动机的旋转输出转换为切换套筒140的平移运动。这种预期用于机械装置152的旋转-线性转换装置的一些示例可以包括：滚珠坡道(ballramp)、丝杠(leadscrew)、滚珠丝杠(ballscrew)等。机械装置152被示出为包括拨叉154，拨叉154被固定在切换套筒140的角槽中以利于切换套筒140的平移运动。还可以预期的是，电动装置150可以包括螺线管装置或能够使机械装置152在切换套筒140的空挡位置与锁定位置之间轴向地移动切换套筒140的其它类型的线性致动器。
参考图6，示意性地示出了断开连接机构62的离合器90和动力操作的致动器92的另一示例性构造并由附图标记62B来标示。
具体地，断开连接机构62B是电动液压组件，该电动液压组件具有限定爪式离合器90B的离合器和限定液压切换机构92B的动力操作的致动器。第一离合器构件限定被固定至第二减速齿轮72或形成在第二减速齿轮72上的离合器环96B，而第二离合器构件限定被固定至传动轴70或形成在传动轴70上的离合器毂98B。爪式离合器90B包括：被花键联接成在离合器毂98B上双向平移运动的切换套筒140、同步器142以及在离合器环96B上形成的离合器齿144。切换套筒140被示出为处于解除了与离合器环96B的接合的空挡位置，以定义爪式离合器90B的解耦接模式。在切换套筒140处在其空挡位置的情况下，解除第二减速齿轮72与传动轴70的驱动连接。液压切换***92B的致动将导致切换套筒140从其空挡位置移动至其锁定位置，切换套筒140在锁定位置与离合器环96B上的齿144接合，并且将离合器环96B驱动连接至离合器毂98B，以建立爪式离合器90B的耦接模式。
液压切换机构92B可以包括电动装置160和液压流体装置162，电动装置160和液压流体装置162响应于来自断开连接控制模块94的命令信号合作以在切换套筒140的空挡位置与锁定位置之间移动切换套筒140。电动装置160可以包括电动机驱动流体泵，而液压流体装置162可以包括在流体泵与设置在压力室168内的活塞166之间的液压回路164。调节腔室168的流体压力将控制活塞166相对于切换套筒140的位置，以及控制切换套筒140在切换套筒140的空挡位置与锁定位置之间的移动。
参考图7，示意性地示出了与断开连接机构62相关联的离合器90和动力操作的致动器92的另一示例性构造并由附图标记62C来标示。具体地，断开连接机构62C是电磁组件，该电磁组件具有限定爪式离合器90C的离合器和限定电磁切换机构92C的动力操作的致动器。爪式离合器90C包括切换套筒140，其在解除与离合器环96C上的离合器齿144的接合的空挡位置和耦接离合器环96C以随离合器毂98C旋转的锁定位置之间能够轴向地在离合器毂98C上移动。
电磁切换机构92C可以包括固定芯170和被固定至切换套筒140的活动电枢板172。当不对芯170通电时，弹簧174正常促使电枢板172将切换套筒140定位在其锁定位置。当通过断开连接控制模块94对芯170通电时，与弹簧174的偏置相反地，切换套筒140被磁性地拉向芯170，以将切换套筒140移出其锁定位置并移到其如图所示的空挡位置。
参考图8，示意性地示出了与断开连接机构62相关联的离合器90和动力操作的致动器92的又一示例性构造并由附图标记62D来标示。具体地，断开连接机构62D是限定多片离合器90D和切换机构92D的摩擦离合器组件。第一离合器构件是被固定成随第二减速齿轮72旋转的离合器鼓96D。第二离合器构件是被固定成随传动轴70旋转的离合器毂98D。多片离合器90D包括相互交错的离合器板的离合器组，离合器板包括被花键联接成随鼓96D旋转的外板180和被花键联接成随毂98D旋转的内板182。切换机构92D可以包括电动或液压动力装置184，装置184能够控制活塞或压力板186相对于相互交错的离合器板180、182的轴向位置，以调节活塞186对其施加的离合器接合力的大小。当施加在离合器组上的离合器接合力的大小低于预定阈值水平时，建立离合器90D的解耦接模式，以允许外离合器板与内离合器板之间的相对旋转(即，滑动)。相比之下，当切换机构184施加超过预定阈值水平的离合器接合力时，建立离合器90D的耦接模式以接合第二减速齿轮72，以通过离合器组的摩擦而随传动轴70旋转。可以预期的是，切换机构184当被配置成控制活塞184而不是切换套筒140的位置时可以是类似于在图5、图6、图7中示出的布置中的任一布置。
上文参考图5至图8描述的断开连接机构布置全部被配置成利用来自断开连接控制模块94的命令自适应地控制离合器接合部件的定位/位置。相比之下，图9图示了无源控制断开连接机构62E，其具有由多片摩擦离合器96E和预载扭矩限制装置188限定的离合器。第一离合器构件是离合器鼓96E，而第二离合器构件是离合器毂98E。离合器组的外板190和内板192相互交错并且分别被花键联接至鼓95E和毂98E。扭矩限制装置188包括被弹簧加载装置196偏置的施力板194，以将预载力施加到离合器组上。预载力的大小被选择成能够正常维持离合器组的摩擦接合，从而在大多数操作条件下能产生第二减速齿轮72与传动轴70之间的摩擦连接。离合器90E仅当发生峰值瞬变扭矩或扭矩反转时切换到其解耦接模式，这与由弹簧偏置装置196施加的预载力相反地导致相互交错的离合器板之间的滑动。当去除过大的扭矩负载条件时，弹簧偏置装置196自动将离合器90E返回到其操作的正常耦接模式。在由EDM 16的电动机46生成的最大扭矩的约110％至130％范围内的预载力可以为离合器90E提供所需的被动扭矩限制功能。
虽然电驱动模块16被描述为用于电动车辆10，但可以预期的是，电驱动模块16还可以容易地适用于混合动力电动车辆。为此，图10和图11图示了混合动力电动车辆，其具有集成到车辆中以向一对第二车轮26提供补充牵引力的传统动力总成。具体地，图10图示了混合动力电动车辆10A，其类似于图1的电动车辆10但还包括传统动力总成200，其被配置成通过传动轴202驱动差动器24，以将驱动扭矩传递至第二车轮26。相比之下，图11图示了混合动力电动车辆10B，其具有在传统动力总成210被配置成驱动第一车轮18的同时被配置成驱动第二车轮26的电驱动模块16。
如上所述，本公开内容涉及提供电驱动模块中的断开连接机构，以允许解耦接由驱动行走车轮生成的车轮扭矩与由牵引电动机生成的电动机扭矩。将断开连接机构62集成到电驱动模块16中允许消除或大幅减少由于在制动期间车轮的旋转速度的变化而施加在变速箱组件56上的负荷。根据一个控制策略，断开连接控制模块94能够从车辆的车载网络(即，CAN或LIN)接收指示来自与车辆传感器34相关联的ABS模块的ABS的状态的传感器信号或消息。具体地，能够对断开连接控制模块94编程以监测从ABS模块广播的ABS激活/未激活状态消息。
在车辆的正常操作期间，断开连接机构62将离合器90维持在其耦接模式，从而允许在电动机46与车轮18之间传递扭矩以驱动车辆10，和/或允许再生电力以对电池36重新充电。然而，当检测到ABS信号已经从其未激活状态变为激活状态时，命令动力操作的致动器92将离合器90切换到其解耦接模式，从而断开变速箱组件56与电动机46。当ABS信号随后返回到其未激活状态时，将离合器90切换回其耦接模式。此外，在离合器90处于其解耦接模式下的操作期间，电动机控制模块54将监测车轮速度和电动机速度以辅助用于离合器90的平滑再接合的速度同步。
出于说明和描述的目的已经提供了本实施方式的前述描述。本实施方式的前述描述不旨在穷举或限制本公开内容。具体实施方式的各个元件或特征通常不限于该具体实施方式，但是即使没有明确示出或描述，其在适用的情况下是可互换的并能够被用在所选实施方式中。具体实施方式的各个元件或特征还可以在许多方面不同。这些变化不应被视为偏离本公开内容，并且所有这些修改都旨在被包括在本公开内容的范围内。

Claims (21)

1.一种用于驱动车辆中的一对车轮的电驱动模块，包括：
一对半轴，其适于连接到所述一对车轮；
电动机，其具有转子轴；
差动单元，其被连接到所述一对半轴；
齿轮减速单元，其由所述转子轴驱动；以及
断开连接机构，其用于选择性地耦接以及解耦接所述齿轮减速单元与所述差动单元。
2.根据权利要求1所述的电驱动模块，其中，所述断开连接机构包括离合器和用于致动所述离合器的动力操作的致动器，其中所述离合器被可操作地设置在所述齿轮减速单元与所述差动单元之间，并且所述离合器能够在第一模式下工作以建立所述齿轮减速单元与所述差动单元之间的驱动连接，并且所述离合器能够在第二模式下工作以解除所述齿轮减速单元与所述差动单元之间的所述驱动连接，并且其中所述动力操作的致动器能够进行操作而在所述离合器的所述第一模式与所述离合器的所述第二模式之间切换所述离合器。
3.根据权利要求2所述的电驱动模块，还包括断开连接控制模块，其用于响应于与所述车辆的操作特性相关联的传感器信号来控制所述动力操作的致动器的致动。
4.根据权利要求3所述的电驱动模块，其中，所述传感器信号是ABS状态信号，其中当所述ABS状态信号指示未激活状态时，所述断开连接控制模块命令所述动力操作的致动器将所述离合器切换到所述离合器的第一模式，并且其中当所述ABS状态信号指示激活状态时，所述断开连接控制模块命令所述动力操作的致动器将所述离合器切换到所述离合器的第二模式。
5.根据权利要求3所述的电驱动模块，其中，所述齿轮减速单元包括：由所述转子轴驱动的输入齿轮；传动轴，所述传动轴上固定有与所述输入齿轮啮合的第一减速齿轮；以及能够旋转地支撑在所述传动轴上并且驱动所述差动单元的输入构件的第二减速齿轮，并且其中所述离合器被可操作地设置在所述传动轴与所述第二减速齿轮之间，所述离合器能够在所述离合器的所述第一模式下工作以耦接所述第二减速齿轮，以随所述传动轴旋转，并且所述离合器能够在所述离合器的所述第二模式下工作以解耦接所述第二减速齿轮与所述传动轴。
6.根据权利要求5所述的电驱动模块，其中，所述离合器包括固定至所述第二减速齿轮的第一离合器构件、固定至所述传动轴的第二离合器构件以及能够轴向地滑动的切换套筒，其中当所述切换套筒位于第一位置时建立所述离合器的所述第一模式，所述第一位置用于耦接所述第一离合器构件与所述第二离合器构件，并且当所述切换套筒位于第二位置时建立所述离合器的所述第二模式，所述第二位置用于解耦接所述第一离合器构件与所述第二离合器构件。
7.根据权利要求6所述的电驱动模块，其中，所述动力操作的致动器是机电组件，所述机电组件能够进行操作以响应于来自所述断开连接控制模块的命令信号在所述切换套筒的所述第一位置与所述切换套筒的所述第二位置之间移动所述切换套筒。
8.根据权利要求6所述的电驱动模块，其中，所述动力操作的致动器是电动液压组件，所述电动液压组件能够进行操作以响应于来自所述断开连接控制模块的命令信号在所述切换套筒的所述第一位置与所述切换套筒的所述第二位置之间移动所述切换套筒。
9.根据权利要求6所述的电驱动模块，其中，所述动力操作的致动器是电磁组件，其中所述切换套筒被偏置弹簧正常偏置到所述切换套筒的所述第一位置，并且所述电磁组件能够进行操作以响应于来自所述断开连接控制模块的命令信号将所述切换套筒移动至所述切换套筒的所述第二位置。
10.根据权利要求5所述的电驱动模块，其中，所述离合器包括设置在所述第二减速齿轮与所述传动轴之间的多片离合器组，以及用于将离合器接合力施加到所述离合器组的活动压力板，其中所述动力操作的致动器能够进行操作以调节由所述压力板施加到所述离合器组的所述离合器接合力的大小，其中，当所述离合器接合力的大小超过第一预定值时，建立所述离合器的所述第一模式以耦接所述第二减速齿轮，以随所述传动轴旋转，并且其中，当所述离合器接合力的大小小于第二预定值时，建立所述离合器的所述第二模式以允许所述第二减速齿轮相对于所述传动轴旋转。
11.根据权利要求10所述的电驱动模块，其中，所述动力操作的致动器是机电组件，所述机电组件能够进行操作以响应于来自所述断开连接控制模块的命令信号相对于所述离合器组移动所述压力板。
12.根据权利要求10所述的电驱动模块，其中，所述动力操作的致动器是电动液压组件，所述电动液压组件能够进行操作以响应于来自所述断开连接控制模块的命令信号相对于所述离合器组移动所述压力板。
13.根据权利要求3所述的电驱动模块，其中，所述齿轮减速单元是行星齿轮组，所述行星齿轮组具有固定的环形齿轮、由所述转子轴驱动的恒星齿轮、行星齿轮承载架，以及由所述行星齿轮承载架可旋转地支撑并且与所述环形齿轮和所述恒星齿轮啮合的行星齿轮，其中所述离合器被可操作地设置在所述行星齿轮承载架与所述差动单元的输入构件之间。
14.根据权利要求13所述的电驱动模块，其中，所述离合器包括固定至所述行星齿轮承载架的第一离合器构件、固定至所述差动单元的所述输入构件的第二离合器构件以及能够轴向地滑动的切换套筒，其中当所述切换套筒位于第一位置时，建立所述离合器的所述第一模式，所述第一位置用于可解除地耦接所述第一离合器构件与所述第二离合器构件，并且当所述切换套筒位于第二位置时，建立所述离合器的所述第二模式，所述第二位置用于解耦接所述第一离合器构件与所述第二离合器构件。
15.根据权利要求14所述的电驱动模块，其中，所述动力操作的致动器是机电组件，所述机电组件能够进行操作以响应于来自所述断开连接控制模块的命令信号在所述切换套筒的所述第一位置与所述切换套筒的所述第二位置之间移动所述切换套筒。
16.根据权利要求14所述的电驱动模块，其中，所述动力操作的致动器是电动液压组件，所述电动液压组件能够进行操作以响应于来自所述断开连接控制模块的命令信号在所述切换套筒的所述第一位置与所述切换套筒的所述第二位置之间移动所述切换套筒。
17.根据权利要求14所述的电驱动模块，其中，所述动力操作的致动器是电磁组件，其中所述切换套筒被偏置弹簧正常偏置到所述切换套筒的所述第一位置，并且所述电磁组件能够进行操作以响应于来自所述断开连接控制模块的命令信号将所述切换套筒移动至所述切换套筒的所述第二位置。
18.根据权利要求13所述的电驱动模块，其中，所述离合器包括设置在所述行星齿轮承载架与所述差动单元的所述输入构件之间的多片离合器组，以及用于将离合器接合力施加到所述离合器组的活动压力板，其中所述动力操作的致动器能够进行操作以调节由所述压力板施加到所述离合器组的所述离合器接合力的大小，其中，当所述离合器接合力的大小超过第一预定值时，建立所述离合器的所述第一模式以耦接所述行星齿轮承载架，以随所述差动单元的所述输入构件旋转，并且其中，当所述离合器接合力的大小小于第二预定值时，建立所述离合器的所述第二模式以允许所述行星齿轮架相对于所述差动单元旋转。
19.根据权利要求18所述的电驱动模块，其中，所述动力操作的致动器是机电组件，所述机电组件能够进行操作以响应于来自所述断开连接控制模块的命令信号相对于所述离合器组移动所述压力板。
20.根据权利要求18所述的电驱动模块，其中，所述动力操作的致动器是电动液压组件，所述电动液压组件能够进行操作以响应于来自所述断开连接控制模块的命令信号相对于所述离合器组移动所述压力板。
21.一种用于驱动一对车轮的电驱动模块，包括：
壳体，其限定出电动机腔室和变速箱腔室；
电动机，其被安装在所述电动机腔室内并具有延伸到所述变速箱腔室中的转子轴；
变速箱组件，其被设置在所述变速箱腔室内并且包括由所述转子轴驱动的齿轮减速单元、将一对半轴与所述车轮互连的差动单元，以及用于选择性地耦接和解耦接所述齿轮减速单元与所述差动单元的断开连接机构；以及
断开连接控制模块，其用于响应于指示所述车辆的操作特性的传感器信号来控制所述断开连接机构的选择性致动。
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