CN114734813A - 一种同轴电驱桥和汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一种同轴电驱桥和汽车，包括至少一个电机、至少一个传动组件、主轴以及通过差速器连接的两个半轴，每个所述电机与相应所述传动组件传动连接，当所述同轴电驱桥处于传动模式，每个所述传动组件与所述主轴或所述差速器的壳体传动连接；所述电机、所述主轴以及所述两个半轴具有相同的轴线。本发明的同轴电驱桥及汽车，电机通过传动组件将动力传输到第一半轴和第二半轴上，电机、主轴以半轴具有相同的轴线，使得其结构布局新颖、紧凑，动力传递链简短，传递效率高，多个电机可以单独驱动，也可以联合驱动，实现多种动力输出模式，车辆高效运行，满足商用车多样化载荷和多样化工况的动力需求。

Description

一种同轴电驱桥和汽车

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种同轴电驱桥和汽车。

背景技术

电机和变速***是电驱桥的重要组成部分，电机主要任务是输入动力，而变速***主要任务是通过啮合齿轮传动，将来自驱动电机或其它设备的动力，通过齿轮啮合等机构，实现减速增扭或增速减扭的动力输出，从而驱动车辆或其它运输机械的运动和作业。

目前市场上大多数电驱桥***都是单一速比，只能提供单一动力流模式，不能同时兼顾速度和牵引力；只有一个速比，只能有一个动力流；速比设定小一些，可获得要求的车速，但是爬坡的牵引力将不足；设置较大的速比，则导致车速较低，影响效率。而市场上现有的一些电驱桥配置两档变速***，虽然能够提供两种动力流模式，但是对于路面条件多变、载荷多变的长途牵引车辆，只能满足一部分工况的高效率需求，还会出现许多工况下，不能兼顾车速、牵引力以及高效率。因此，有必要设计一种新的电驱桥去解决上述问题。

发明内容

鉴于现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种同轴电驱桥和汽车，可以根据车辆载荷、路面情况、运输时间需求等，选择合适的动力组合模式，实现车辆高效运行，提高效率，降低能源消耗，满足商用车多样化载荷和多样化工况的动力需求。

为了达到上述目的，本发明提出一种同轴电驱桥，包括至少一个电机、至少一个传动组件、主轴以及通过差速器连接的两个半轴，

所述主轴与所述差速器的壳体固定连接，所述主轴套设在所述两个半轴上；

每个所述电机与相应所述传动组件传动连接，

当所述同轴电驱桥处于传动模式，每个所述传动组件与所述主轴或所述差速器的壳体传动连接；

所述电机、所述主轴以及所述两个半轴具有相同的轴线。

优选的，每个所述电机的转子具有供所述主轴穿过的通孔。

优选的，每个所述传动组件包括滑套换挡机构和至少两个齿轮副，所述滑套换挡机构套设在所述主轴或所述差速器的壳体上；

当所述同轴电驱桥处在传动模式，所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动连接；

当所述同轴电驱桥处在离合模式，所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动断开。

优选的，每个所述传动组件包括中间轴、至少两个齿轮副，至少一个所述齿轮副用于所述电机与所述中间轴传动连接，

当所述同轴电驱桥处在传动模式，至少一个齿轮副用于所述中间轴与所述主轴或所述差速器的壳体传动连接。

优选的，当所述电机为两个，所述传动组件包括至少三个齿轮副，至少一个所述齿轮副用于相应所述电机与所述中间轴传动连接；

当所述同轴电驱桥处在传动模式，至少两个齿轮副用于所述中间轴与所述主轴或所述差速器的壳体传动连接。

优选的，每个所述齿轮副包括设在中间轴上的第一齿轮、以及设在所述主轴或所述差速器壳体的第二齿轮。

优选的，所述传动组件为两个，两个所述传动组件对称设在所述主轴的两侧；和/或，

所述电机为两个，两个所述电机对称设在所述差速器的两侧。

优选的，所述同轴电驱桥还包括与所述电机和所述滑套换挡机构电连接的控制单元，所述控制单元用于控制所述传动组件，控制所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动连接，或控制各个所述电机启停；

在离合模式，控制所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动断开。

本发明还提供一种汽车，包括以上所述的任一同轴电驱桥。

与现有技术相比，本发明的同轴电驱桥及汽车，电机通过传动组件将动力传输到第一半轴和第二半轴上，当有两个电机驱动时，电机通过主轴旋转，从而带动中间轴上的齿轮副旋转，继而将动力传输到第一半轴和第二半轴上，电机、主轴以及第一半轴和第二半轴具有相同的轴线，同轴布置使得其结构布局新颖、紧凑，动力传递链简短，传递效率高，两个电机可以单独驱动，也可以联合驱动，实现多种动力输出模式，车辆高效运行，满足商用车多样化载荷和多样化工况的动力需求。

附图说明

图1为本发明实施例中的同轴电驱桥的结构示意图；

图2为本发明实施例中的传动组件的结构示意图；

图3为本发明实施例中第一电机驱动下的一档动力传递的结构示意图；

图4为本发明实施例中第一电机驱动下的二档动力传递的结构示意图；

图5为本发明实施例中第二电机驱动下的三档动力传递的结构示意图；

图6为本发明实施例中第二电机驱动下的四档动力传递的结构示意图；

图7为本发明实施例中第一电机和第二电机联合驱动下的五档动力传递的结构示意图；

图8为本发明实施例中第一电机和第二电机联合驱动下的六档动力传递的结构示意图；

如图9为本发明实施例中滑套式换档机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-9所示，同轴电驱桥包括至少一个电机、至少一个传动组件3、主轴4以及通过差速器14连接的两个半轴，

本实施例中，电机为两个分别为第一电机1和第二电机2，两个半轴分别为第一半轴15和第二半轴16，

主轴4与差速器14的壳体固定连接，主轴4套设在两个半轴上；

每个电机与相应传动组件传动连接，本实施例中第一电机1和第二电机2将传动组件3夹在中间，对称布置,第一电机1的两侧分别与传动组件3和第一半轴15连接，第二电机2的两侧分别与传动组件3和第二半轴16连接，

当同轴电驱桥处于传动模式，传动组件3与主轴4或差速器14的壳体传动连接，

电机、所述主轴以及所述两个半轴具有相同的轴线，本实施例中，即第一电机1、第二电机2、第一半轴15、第二半轴16和主轴4具有相同的轴线。

第一电机1驱动主轴4旋转，主轴4又通过传动组件3将动力传输到第一半轴15和第二半轴16上，同样的，第二电机2驱动主轴4旋转，主轴4又通过传动组件3将动力传输到第一半轴15和第二半轴16上，即电机通过传动组件3将动力传输到第一半轴15和第二半轴16上，第一半轴15和第二半轴16与差速器14花键连接，输出动力，最终传递到车轮上，实现动力输出，驱动车辆行驶，第一电机1、第二电机2、第一半轴15、第二半轴16和主轴4具有相同的轴线，使得结构紧凑，动力传递链短，传递效率高。

具体的，每个电机的转子具有供主轴4穿过的通孔，

传动组件3包括滑套换挡机构13和至少两个齿轮副，滑套换挡机构13套设在主轴4或差速器14的壳体上；

当同轴电驱桥处在传动模式，滑套换挡机构13与相应齿轮副传动连接；当同轴电驱桥处在离合模式，滑套换挡机构13与相应齿轮副传动断开。

每个传动组件3包括中间轴、至少两个齿轮副，至少一个齿轮副用于电机与中间轴传动连接，

当同轴电驱桥处在传动模式，至少一个齿轮副用于中间轴与主轴4或差速器14的壳体传动连接。

当电机为两个，传动组件3包括至少三个齿轮副，至少一个齿轮副用于相应电机与中间轴传动连接；

当同轴电驱桥处在传动模式，至少两个齿轮副用于中间轴与主轴或差速器的壳体传动连接。

每个齿轮副包括设在中间轴上的第一齿轮、以及设在主轴4或差速器14壳体的第二齿轮。

传动组件3为两个，两个传动组件对称设在主轴4的两侧；

同轴电驱桥还包括与电机和滑套换挡机构13电连接的控制单元，控制单元用于控制传动组件3，控制滑套换挡机构13与相应齿轮副传动连接，或控制各个电机启停；

在离合模式，控制滑套换挡机构13与相应齿轮副传动断开。

具体到本实施例中，传动组件3包括两个中间轴，分别为第一中间轴11和第二中间轴12，主轴4、第一中间轴11和第二中间轴12三轴平行布置，主轴4与差速器14集成为一体，第一中间轴11和第二中间轴12对称布置在主轴4的两侧，

传动组件3包括：分别为设置在第一中间轴11和第二中间轴12上的齿轮一Z1、齿轮三Z3、齿轮五Z5和齿轮七Z7，主轴4上设置有齿轮二Z2、齿轮四Z4、齿轮六Z6和齿轮八Z8，齿轮二Z2和齿轮四Z4通过轴承承接在差速器14壳体上，齿轮六Z6与第一电机1的转子轴连接，齿轮八Z8与第二电机2的转子轴连接，换档机构13设置在主轴4上，可以实现两个档位的动力传递；传动组件3两侧分别与第一电机1和第二电机2连接，传动组件3的齿轮六Z6和齿轮八Z8分别与第一电机11和第二电机12的转子轴连接，将动力传动到传动组件3，实现动力输入。

齿轮一Z1和齿轮二Z2组成的第一齿轮副，形成变速1档；齿轮三Z3和齿轮四Z4组成的第二齿轮副，形成变速2档；每个动力传动路线最终都将动力传到第一半轴15和第二半轴16，然后传到车轮，实现动力输出，驱动车辆行驶；齿轮二Z2和齿轮四Z4之间设置滑套换档机构13，滑套滑动实现不同档位之间切换，根据动力的不同，可实现2个变速档位，与2个动力电机配合，使得电驱桥可以实现最多6种动力输出模式。

两个电机可以设置为相同的功率、扭矩，也可以设置不同的功率、扭矩；两个电机可以单独驱动，也可以联合驱动，本实施例中，第一电机1和第二电机2设置不同的功率、扭矩，最多可以组成6种动力输出模式，可以灵活应对车辆的各种应用工况，尤其适合载荷变动范围大、工况多样复杂的汽车，具体6种动力输出模式如下：

参见图3所示的第一单电机11驱动下的1档动力传动路线图，在该档位，第一单电机11输入的动力通过传动组件3的齿轮八Z8、齿轮七Z7、第一中间轴11、第二中间轴12、齿轮一Z1、齿轮二Z2、组成变速1档，再通过滑套换挡机构13将动力传入差速器14，再通过第一半轴15和第二半轴16将动力输出到车轮；

参见图4所示的第一单电机11驱动下的2档动力传动路线图，在该档位，第一单电机11输入的动力通过传动组件3的齿轮八Z8、齿轮七Z7、第一中间轴11、第二中间轴12、齿轮三Z3、齿轮四Z4、组成变速2档，再通过滑套换挡机构13将动力传入差速器14，再通过第一半轴15和第二半轴16将动力输出到车轮；

参见图5所示的第二电机2的3档动力传动路线图，在该档位，第二电机2输入的动力通过传动组件3的齿轮八Z8、齿轮七Z7、第一中间轴11、第二中间轴12、齿轮一Z1、齿轮二Z2、组成变速3档，再通过滑套换挡机构13将动力传入差速器14，再通过第一半轴15和第二半轴16将动力输出到车轮；

参见图6所示的第二电机2的4档动力传动路线图，在该档位，第二电机2输入的动力通过传动组件3的齿轮八Z8、齿轮七Z7、第一中间轴11、第二中间轴12、齿轮三Z3、齿轮四Z4、组成变速4档，再通过滑套换挡机构13将动力传入差速器14，再通过第一半轴15和第二半轴16将动力输出到车轮；

参见图7所示的第一电机1和第二电机2同时驱动下的5档动力传动路线图，在该档位，第一电机1和第二电机2联合驱动，输入的动力通过传动组件3的齿轮八Z8、齿轮七Z7、第一中间轴11、第二中间轴12、齿轮一Z1、齿轮二Z2、组成变速5档，再通过滑套换挡机构13将动力传入差速器14，再通过第一半轴15和第二半轴16将动力输出到车轮；

参见图8所示的第一电机1和第二电机2同时驱动下的6档动力传动路线图，在该档位，第一电机1和第二电机2联合驱动，输入的动力通过传动组件3的齿轮八Z8、齿轮七Z7、第一中间轴11、第二中间轴12、齿轮三Z3、齿轮四Z4、组成变速6档，再通过滑套换挡机构13将动力传入差速器14，再通过第一半轴15和第二半轴16将动力输出到车轮。

因此，本公开的同轴电驱桥，第一电机1、第二电机2、第一半轴15、第二半轴16和主轴4具有相同的轴线，使得结构紧凑，动力传递链短，传递效率高中心同轴布置，结构布局新颖、紧凑，动力传递链简短，传递效率高；同时，两个档位都只通过两级动力传递，传递效率达到95％以上，最大限度地降低车辆运行的能源消耗。两个电机可以设置为相同的功率、扭矩，也可以设置不同的功率、扭矩；两个电机可以单独驱动，也可以联合驱动，最多可以组成6种动力输出模式，可以灵活应对车辆的各种应用工况，尤其适合载荷变动范围大、工况多样复杂的商用车。该两档传动电驱桥应用于电动商用车辆，既能满足电动商用车在爬坡时最大牵引力的要求，又能满足最高车速要求。

具体的，如图9所示的滑套式换档机构13的一种示例性结构示意图，滑套式换档机构包括滑套21，滑套21通过花键套设在轴，使所述滑套21在所述第三齿轮22的接合齿和第四齿轮23的接合齿之间滑动。滑套21的外部表面设有外齿，第三齿轮22和第四齿轮23的内表面设有内齿；当滑套21滑动到需要传动的位置时，滑套21的外齿可以与第三齿轮22或第四齿轮23的接合齿啮合进行动力传动。

另外，主轴4与车桥差速器14可以集成设计，结构简单、节省空间，结构更加紧凑。第一中间轴11和第二中间轴12上的齿轮可以统一设计，组成结构简单，有利于生产管理，有利于降低相关成本。电机、传动组件3通过支架固定安装到车桥桥壳上，可以保证电机、变速***以及其它相关零部件工作环境稳定可靠，运行安全高效。并且车桥桥壳还应具有安装制动器、制动气室、安装支架以及ABS传感器组件的结构及接口，以满足行程和驻车制动的功能需求。

电机可以是永磁同步电机或开关磁阻电机或感应式电机，可以是一系列不同的功率、扭矩，根据车型、应用工况的不同而配置。

本发明还提供一种汽车，包括上述的同轴电驱桥。需要说明的是，本公开的“同轴双电机+两档变速***”最多可以实现6挡不同的档位需求，可以应用在商用车电驱桥总成，也可以应用在其他与电动商用车功能类似的运输车辆的电驱桥。

综上，本公开的同轴双电机商用车电驱桥可以根据不同的车辆、不同的工况和载荷，可以选择设置不同的具体速比，以实现车辆最优化的功率、扭矩传递，满足车辆对牵引力、速度及效率的要求，实现最低的车辆能量消耗要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.一种同轴电驱桥，其特征在于，包括至少一个电机、至少一个传动组件、主轴以及通过差速器连接的两个半轴，

所述主轴与所述差速器的壳体固定连接，所述主轴套设在所述两个半轴上；

每个所述电机与相应所述传动组件传动连接，

当所述同轴电驱桥处于传动模式，每个所述传动组件与所述主轴或所述差速器的壳体传动连接；

所述电机、所述主轴以及所述两个半轴具有相同的轴线。

2.如权利要求1所述的同轴电驱桥，其特征在于，每个所述电机的转子具有供所述主轴穿过的通孔。

3.如权利要求1所述的同轴电驱桥，其特征在于，每个所述传动组件包括滑套换挡机构和至少两个齿轮副，所述滑套换挡机构套设在所述主轴或所述差速器的壳体上；

当所述同轴电驱桥处在传动模式，所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动连接；

当所述同轴电驱桥处在离合模式，所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动断开。

4.如权利要求1所述的同轴电驱桥，其特征在于，每个所述传动组件包括中间轴、至少两个齿轮副，至少一个所述齿轮副用于所述电机与所述中间轴传动连接，

当所述同轴电驱桥处在传动模式，至少一个齿轮副用于所述中间轴与所述主轴或所述差速器的壳体传动连接。

5.如权利要求4所述的同轴电驱桥，其特征在于，当所述电机为两个，所述传动组件包括至少三个齿轮副，至少一个所述齿轮副用于相应所述电机与所述中间轴传动连接；

当所述同轴电驱桥处在传动模式，至少两个齿轮副用于所述中间轴与所述主轴或所述差速器的壳体传动连接。

6.如权利要求4所述的同轴电驱桥，其特征在于，每个所述齿轮副包括设在中间轴上的第一齿轮、以及设在所述主轴或所述差速器壳体的第二齿轮。

7.如权利要求1所述的同轴电驱桥，其特征在于，所述传动组件为两个，两个所述传动组件对称设在所述主轴的两侧；和/或，

所述电机为两个，两个所述电机对称设在所述差速器的两侧。

8.如权利要求3所述的同轴电驱桥，其特征在于，所述同轴电驱桥还包括与所述电机和所述滑套换挡机构电连接的控制单元，所述控制单元用于控制所述传动组件，控制所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动连接，或控制各个所述电机启停；

在离合模式，控制所述滑套换挡机构与相应所述齿轮副传动断开。

9.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1－8任一所述的同轴电驱桥。

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