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一种电驱桥总成及带有该电驱桥总成的车辆

文献发布时间:2024-04-18 20:01:55


一种电驱桥总成及带有该电驱桥总成的车辆

技术领域

本发明属于电驱桥总成技术领域,涉及一种电驱桥总成及带有该电驱桥总成的车辆。

背景技术

如今随着新能源驱动技术的不断发展,具有高集成度的电驱桥逐渐在商用车中得到应用。电驱桥系统的开发难点在于在桥壳有限的空间内布置尽可能多挡位的减速机构,同时兼顾轻量化、爬坡要求和高速行驶要求。

目前牵引车高速标载采集的道路载荷谱数据,以两挡为例,头挡速比(最大速比)主要用于满载爬大坡、起步、堵车蠕行等工况,占整个有效行驶时间的1/10以内,其他情况则主要使用最高挡位。

专利CN214492504U提供的一种带轮边减速器的电驱桥,驱动电机动力通过传动模块连接到车桥上的两挡换挡模块,再经过行星减速通过差速器将动力分配到两个半轴上,最终通过轮边减速器传递到车轮上;专利CN217574828U提供的两档电驱桥系统中电机输出轴直接连接行星排减速机构,经过换挡后,两侧车轮分别连接第二行星排、第三行星排;专利CN218805002U提供的电桥总成,变速箱包括依次耦接的齿轮系、传动轴、平衡轴和差速器,整个传动包含六根平行轴。

上述电驱动桥结构应用在重型卡车车型上时仍存在一些缺陷:重型卡车载货量大,对于扭矩需求较高,虽然使用行星排减速可以整体增大速比,但各个档位在使用时动力都需要经过行星排,传动效率不高。平行轴传动效率高,但传动级数过多,不仅增加了电驱桥的包络尺寸,使整车布置困难,也使得整体的传动效率下降。

目前电驱桥多使用两个档位(两个不同速比),速比数偏少,不利于整车经济性的提高,耗电快,原因有两点:1、若速比范围较大,兼顾大的爬坡能力和高速行驶能力,两个速比的级差太大,在复杂工况时电机仍无法在高效区运行。2、若速比范围小,大速比满足爬坡能力,则小速比就会较高,车辆高速行驶时电机转速高,对变速箱轴承及密封要求严苛;若小速比调整到合适值,则大速比无法满足较高的轮端扭矩需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种电驱桥总成及带有该电驱桥总成的车辆,从而解决现有技术中电驱桥速比数偏少,导致的整车经济性差,耗电快的技术问题。

本发明是通过以下技术方案来实现:

一种电驱桥总成,包括动力输入单元以及动力输出单元;

第一档位控制组件,所述第一档位控制组件包括离合器、齿圈以及行星轮,所述齿圈可与离合器结合或者断开,所述齿圈与行星轮啮合,所述行星轮与动力输入单元以及动力输出单元均连接;

第二档位控制组件,所述第二档位控制组件包括第一换挡元件以及第二主动齿轮,所述第一换挡元件可与第二主动齿轮结合或者断开,所述第一换挡元件与动力输入单元连接,所述第二主动齿轮与动力输出单元连接;

第三档位控制组件,所述第三档位控制组件包括第三主动齿轮,所述第一换挡元件可与第三主动齿轮结合或者断开;所述第三主动齿轮与动力输出单元连接;

在进行档位变换时,使所述离合器以及齿圈结合,实现一档切换;当所述第一换挡元件与第二主动齿轮结合时,实现二挡切换;当所述第一换挡元件与第三主动齿轮结合时,实现三挡切换。

优选的,所述动力输入单元包括输入轴,所述输入轴的两端固定连接有驱动电机以及输入轴主动齿轮;所述输入轴主动齿轮上啮合有中间轴从动齿轮,所述中间轴从动齿轮固定设置在中间轴上,所述中间轴上还固定设有第一主动齿轮,所述第一主动齿轮上啮合有第一从动齿轮,所述第一从动齿轮与太阳轮相连,所述太阳轮与行星轮啮合;所述第一换挡元件固定设置在中间轴上。

优选的,所述动力输出单元包括第一半轴以及第二半轴;所述第一半轴以及第二半轴的一端均与车轮连接,另一端均与差速器固定连接;所述行星轮、第二主动齿轮以及第三主动齿轮均与差速器连接。

优选的,所述电驱桥总成还包括第二从动齿轮,所述第二从动齿轮与差速器固定连接;所述第二主动齿轮与第二从动齿轮啮合,所述第二主动齿轮通过所述第二从动齿轮与所述差速器连接。

优选的,所述电驱桥总成还包括第三从动齿轮,所述第三从动齿轮与差速器固定连接;所述第三主动齿轮与第三从动齿轮啮合,所述第三主动齿轮通过所述第三从动齿轮与所述差速器连接。

优选的,所述电驱桥总成还包括行星架,所述行星轮通过所述行星架与第三从动齿轮相连。

优选的,所述第一主动齿轮上啮合有行星排大齿圈,所述行星排大齿圈依次与行星轮以及太阳轮啮合;所述太阳轮上啮合有第二换挡元件,所述第二换挡元件可与变速器壳体结合或者断开。

优选的,所述第一换挡元件以及第二换挡元件为滑套、同步器以及离合器中的任意一种。

优选的,所述电驱桥总成包括对称的设置的两套所述动力输入单元。

带有上述电驱桥总成的车辆。

与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:

本发明公开一种电驱桥总成,通过结构合理布置使其具有三个速比传动,速比范围大,相邻挡位间速比级差容易调整,电驱动桥的综合性能较高,一挡,即最高速比采用行星排,三级齿轮副传动,传动比大,可减小电机扭矩需求和体积,降低电机和电控成本,并输出高的轮端扭矩,可显著提高爬坡性能。中间速比,即二挡和最高速比,即三挡采用二级平行轴传动,传动效率高,可提升综合工况及高车速时的经济性,显著提升车辆续航能力。本发明系统结构紧凑,零部件少,重量轻,体积小,可满足板簧及空气悬架布置的底盘空间需求,本发明适当增加速比数量使得驱动电机的效率得到充分发挥、提高各速比的传动效率以提高电驱桥系统效率,有效降低能耗,延长行驶里程,同时为用户节约运输成本。

进一步的,电驱桥总成包括对称的设置的两套所述动力输入单元,双电机布置,可以实现无动力中断的换挡,提升驾乘舒适性和整车经济性、动力性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明中一种电驱桥总成的结构示意图;

图2为本发明中一档的另一种结构示意图;

图3为本发明中电驱桥总成的双电机结构示意图。

其中:1、驱动电机,2、输入轴,3、第三主动齿轮,4、输入轴主动齿轮,5、中间轴从动齿轮,6、中间轴,7、第一主动齿轮,8、第一从动齿轮,9、第一换挡元件,10、第二主动齿轮,11、第二从动齿轮,12、差速器,13、车轮,141、第一半轴,142、第二半轴,15、第三从动齿轮,16、齿圈,17、离合器,18、行星轮,19、太阳轮,20、行星排大齿圈,21、第二换挡元件,100、变速器壳体,200、桥壳。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”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,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外,若出现术语“水平”,并不表示要求部件绝对水平,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,若出现术语“设置”、“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,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述:

如图1所示,本发明提供一种电驱桥总成,包括动力输入单元以及动力输出单元;

第一档位控制组件,所述第一档位控制组件包括离合器17、齿圈16以及行星轮18,所述齿圈16可与离合器17结合或者断开,所述齿圈16与行星轮18啮合,所述行星轮18与动力输入单元以及动力输出单元均连接;

第二档位控制组件,所述第二档位控制组件包括第一换挡元件9以及第二主动齿轮10,所述第一换挡元件9可与第二主动齿轮10结合或者断开,所述第一换挡元件9与动力输入单元连接,所述第二主动齿轮10与动力输出单元连接;

第三档位控制组件,所述第三档位控制组件包括第三主动齿轮3,所述第一换挡元件9可与第三主动齿轮3结合或者断开;所述第三主动齿轮3与动力输出单元连接;

在进行档位变换时,使所述离合器17以及齿圈16结合,实现一档切换;当所述第一换挡元件9与第二主动齿轮10结合时,实现二挡切换;当所述第一换挡元件9与第三主动齿轮3结合时,实现三挡切换。

具体的,动力输入单元包括输入轴2,所述输入轴2的两端固定连接有驱动电机1以及输入轴主动齿轮4;所述输入轴主动齿轮4上啮合有中间轴从动齿轮5,所述中间轴从动齿轮5固定设置在中间轴6上,所述中间轴6上还固定设有第一主动齿轮7,所述第一主动齿轮7上啮合有第一从动齿轮8,所述第一从动齿轮8与太阳轮19相连,所述太阳轮19与行星轮18啮合;所述第一换挡元件9固定设置在中间轴6上。

动力输出单元包括第一半轴141以及第二半轴142;所述第一半轴141以及第二半轴142的一端均与车轮13连接,另一端均与差速器12固定连接;所述行星轮18、第二主动齿轮10以及第三主动齿轮3均与差速器12连接。

所述动力输入单元以及动力输出单元布置在变速器壳体100和桥壳200内,所述桥壳200分为左右两部分,与中间变速器壳体100相连。

在本发明的另一个优选的实施例中,电驱桥总成还包括第二从动齿轮11,所述第二从动齿轮11与差速器12固定连接;所述第二主动齿轮10与第二从动齿轮11啮合,所述第二主动齿轮10通过所述第二从动齿轮11与所述差速器12连接。

进一步的,该电驱桥总成还包括第三从动齿轮15以及行星架;所述第三从动齿轮15与差速器12固定连接;所述第三主动齿轮3与第三从动齿轮15啮合,所述第三主动齿轮3通过所述第三从动齿轮15与所述差速器12连接;所述行星轮18通过所述行星架与第三从动齿轮15相连。

本发明在具体实施过程中,驱动电机1与变速器壳体100相连位于中间位置,两侧桥壳200与变速器壳体100连接。驱动电机1动力经过变速箱降速增扭后,通过差速器12、第一半轴141以及第二半轴142传递至两侧车轮13,驱动车辆行驶。

驱动电机1与输入轴2相连,输入轴2上安装有输入轴主动齿轮4,中间轴6上固定有中间轴从动齿轮5、第一主动齿轮7以及第一换挡元件9,第三主动齿轮3以及第二主动齿轮10空套在中间轴6上,输入轴主动齿轮4与中间轴从动齿轮5啮合,第一主动齿轮7与第一从动齿轮8啮合,第一从动齿轮8、太阳轮19以及第三从动齿轮15均空套在第二半轴142上,第一从动齿轮8与太阳轮19相连,行星轮18通过行星架与第三从动齿轮15相连,第三从动齿轮15以及第二从动齿轮11一起固定在差速器12上,行星轮18分别与太阳轮19以及齿圈16相啮合,第三从动齿轮15与第三主动齿轮3啮合,第二从动齿轮11与第二主动齿轮10啮合,第一半轴141以及第二半轴142均与差速器12固定相连。

当离合器17与齿圈16结合时,齿圈16的运动受到约束,变速器处于一档,即最大速比状态,可以提供最大的轮端扭矩;当第一换挡元件9与向左运动与第二主动齿轮10结合时,变速器处于二档,即中间速比状态;当第一换挡元件9与向右运动与第三主动齿轮3结合时,变速器处于三档,即最小速比状态,可以提供最大的轮端转速。

当离合器17不与齿圈16结合、第一换挡元件9不与两侧齿轮结合时,变速器处于空挡。当变速箱处于空挡状态时,与其相连的驱动电机1停止工作。

如图2所示,本发明中一档还可以有另外一种布置的方式,优选的,第一主动齿轮7上啮合有行星排大齿圈20,所述行星排大齿圈20依次与行星轮18以及太阳轮19啮合;所述太阳轮19上啮合有第二换挡元件21,所述第二换挡元件21可与变速器壳体100结合或者断开。具体的,第一主动齿轮7与行星排大齿圈20外齿啮合,行星轮18分别与大齿圈20、太阳轮19啮合,并通过行星架与第三从动齿轮15相连,太阳轮22与第二换挡元件21相连并空套在第二半轴142上。当第二换挡元件21向右运动与变速器壳体100连接时,太阳轮22的运动受到约束,变速器在一档,即最大速比状态下工作。

如图3所示,本发明中还可以设置两个驱动电机1,实现双电机驱动,且两个驱动电机1对称布置,具体的,驱动电机1与变速器内部传动件均进行对称布置,双动力源实现换挡过程动力无中断,提高行车的舒适性和安全性。双电机布置时,前后两驱动电机的功率可以相同,也可以不同。

本发明中电驱桥总成设置在变速器壳体100、桥壳200内部,变速箱根据实际的整车需求进行模块化布置,左右分段桥壳200通用性强,显著降低产品开发及后续换代升级的生产成本。

进一步优选的,本发明中第一换挡元件9、第二换挡元件21,也可用其他换挡元件,如同步器、离合器、电磁换挡等替换,均属于本发明的保护范围。

本发明中所述的离合器17,也可使用制动器、滑套等元件替换,均属于本发明的保护范围。

本发明所述的桥壳200既可用冲焊桥壳,也可用铸造桥壳,以及铝合金桥壳等合金桥壳。

本发明提供了一种多速比高传动效率电驱桥总成,根据各速比的实际运行时间,使用行星排机构满足商用车一档大速比的需求,而对于超过绝大部分时间使用的较小速比的档位二挡和三挡使用两级平行轴传动,使得电驱桥总成的系统效率最优。

本发明为了解决现有电驱桥产品存在的技术问题,提供了一种多速比高传动效率电驱桥总成。该总成通过多速比结构合理布置以提高系统效率,满足新能源商用车高经济性、高动力性的设计要求。本发明具有三个速比传动,速比范围大,相邻挡位间速比级差容易调整,电驱动桥的综合性能较高。一挡,即最高速比采用行星排,三级齿轮副传动,传动比大,可减小电机扭矩需求和体积,降低电机和电控成本,并输出高的轮端扭矩,可显著提高爬坡性能。中间速比,即二挡和最高速比,即三挡采用二级平行轴传动,传动效率高,可提升综合工况及高车速时的经济性,显著提升车辆续航能力。该系统结构紧凑,零部件少,重量轻,体积小,可满足板簧及空气悬架布置的底盘空间需求,优选的,系统可以通过双电机布置,可以实现无动力中断的换挡,提升驾乘舒适性和整车经济性、动力性。本发明中的变速箱、车桥平台化、模块化设计,产品移植性好,便于产品匹配和换代升级。

以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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