电动车辆车桥

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年7月3日提交的美国临时申请序列号62/693,599以及2018年11月1日提交的美国临时申请序列号62/754,353的权益，其内容以参见的方式全部纳入本文。

背景技术

本公开的主题涉及车辆车桥，且更具体地涉及用于车辆的电动车桥。

传统上，车辆采用内燃机作为推进源。目前，车辆存在采用替代推进源的趋势。许多乘用车辆采用全电动或混合电动推进系统。诸如牵引拖车、公共汽车之类的运输车辆承载重载荷，因此电气系统可能并不适合所有应用。载荷越大，就必须将更多的功率传递到驱动轮。随着驱动功率需求的增加，对更强大的电动马达和驱动电动马达的电池的需求也增加。因此，期望提供一种能够提供期望的扭矩以驱动重载车辆的系统。

发明内容

公开了一种车辆，包括：框架；第一支承构件，所述第一支承构件包括第一端、第二端和支承第一车桥接纳件的中间部分；第一波纹管，所述第一波纹管安装到所述第一支承构件的所述第一端且与所述框架连接；第二波纹管，所述第二波纹管安装到所述第一支承构件的所述第二端且与所述框架连接；第二支承构件，所述第二支承构件包括第一端部、第二端部和支承第二车桥接纳件的中间部段；第三波纹管，所述第三波纹管安装到所述第二支承构件的所述第一端部且与所述框架连接；第四波纹管，所述第四波纹管安装到所述第二支承构件的所述第二端部且与所述框架连接；第一驱动单元，所述第一驱动单元包括安装到所述第一支承构件的第一变速器以及操作地连接到所述第一变速器的第一电动马达；以及第二驱动单元，所述第二驱动单元包括安装到所述第二支承构件的第二变速器以及操作地连接到所述第二变速器的第二电动马达。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述第一波纹管与所述第三波纹管隔开第一距离，并且所述第二波纹管与所述第四波纹管隔开第二距离，所述第二距离不同于所述第一距离。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述第一支承构件由钢和铁中的一种形成。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，支撑构件将所述第一支承构件和所述第二支承构件与所述框架连接。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述第一变速器包括由不同于钢的材料形成的第一壳体。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述第一壳体由铝形成。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述第一支承构件包括弹簧安装件(弹簧座)。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述第一变速器包括操作地连接到所述第一电动马达的第一传动轴，所述第一传动轴包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承包括第一背部和第一面部，所述第二轴承包括第二背部和第二面部，所述第一面部与所述第二面部相对布置。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述第一变速器包括第一变速器壳体和第一传动轴，其中，所述第一电动马达包括操作地联接到所述第一变速器壳体的第一定子和操作地连接到所述第一传动轴的第一转子。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述第一转子包括：连接到所述第一传动轴的第一转子构件以及与所述第一转子构件间隔开并联接到所述第一传动轴的第二转子构件，所述第一定子布置在所述第一转子构件与所述第二转子构件之间。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述第一变速器包括具有第一变速器壳体构件和第二变速器壳体构件的第一变速器壳体，以及第一传动轴，螺栓穿过所述第一传动轴并将所述第一变速器壳体构件与所述第二变速器壳体构件机械地连接。

还公开了一种车辆，包括：框架；第一支承构件，所述第一支承构件包括第一端、第二端和支承第一车桥接纳件的中间部分；第二支承构件，所述第二支承构件包括第一端部、第二端部和支承第二车桥接纳件的中间部段；第一驱动单元，所述第一驱动单元包括安装到所述第一支承构件的第一变速器以及操作地连接到所述第一变速器的第一电动马达；第一车桥，所述第一车桥连接到所述第一变速器；驱动系统，所述驱动系统包括连接到所述第一车桥的行星齿轮组；以及轮毂，所述轮毂通过所述驱动系统连接到所述第一车桥。所述第一车桥能移位以建立所述驱动系统的第一驱动构造和第二驱动构造。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述行星齿轮组包括安装到所述轮毂的内表面的多个行星齿轮。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述行星齿轮组包括能旋转地安装到所述第一车桥的太阳齿轮。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述行星齿轮组包括与多个行星齿轮操作地连接的齿圈。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，齿圈通过齿接接口选择性地连接到所述第一车桥接纳件。

除了本文中所描述的一个或多个特征之外，所述轮毂通过齿接接口选择性地连接到太阳齿轮。

当结合附图考虑时，从以下详细描述中，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。

附图说明

在以下详细描述中，仅通过示例的方式提出其他特征、优点和细节，该详细描述参考附图，附图中：

图1示出了根据示例性实施例的包括电动车桥的呈牵引拖车形式的车辆；

图2示出了安装到图1的车辆的框架的成对的电动车桥；

图3示出了根据示例性实施例的一方面的电动车桥的立体图；

图4示出了根据示例性实施例的一方面的图3的电动车桥的部分分解图；

图5示出了根据示例性实施例的一方面的电动车桥的电动马达的定子/转子布置的示意图；

图6示出了根据示例性实施例的一方面的布置在第一电动车桥和第二电动车桥的部分与车辆框架之间的空气弹簧的平面图；

图7示出了根据示例性实施例的一方面的电动车桥的变速器的分解图；

图8示出了根据示例性实施例的一方面的电动车桥的一部分；

图9示出了根据示例性实施例的一方面的用于将电动车桥的铰接端附接到框架的附接构件；

图10示出了根据示例性实施例的另一方面的电动车桥的传动轴的局部剖视图；

图11示出了根据示例性实施例的又一方面的电动车桥的传动轴的局部剖视图；

图12示出了根据示例性实施例的一方面的电动车桥的扭转构件的剖视图；

图13示出了根据示例性实施例的电动车桥的齿轮和换挡器布置的局部视图；

图14示出了根据示例性方面的处于空挡构造的齿轮和换挡器布置的局部剖视图；

图15示出了根据示例性方面的处于第一驱动构造的齿轮和换挡器布置的局部剖视图；

图16示出了根据示例性方面的处于第二驱动构造的齿轮和换挡器布置的局部剖视图；

图17示出了根据示例性实施例的另一方面的电动车桥系统；

图18示出了图17的电动车桥系统的俯视图；

图19示出了图17的电动车桥系统的支撑构件；

图20A示出了根据示例性实施例的一方面的处于第一或低水平配置的图17的电动车桥系统；

图20B示出了根据示例性实施例的一方面的处于第二或驱动水平配置的图17的电动车桥系统；

图20C示出了根据示例性实施例的一方面的处于第三或高水平配置的图17的电动车桥系统；

图21示出了根据示例性实施例的一方面的以第一构造布置在电动车桥中的行星齿轮组；

图22示出了根据示例性实施例的一方面的以第二构造布置在电动车桥中的行星齿轮组；以及

图23示出了根据示例性实施例的一方面的以第三构造布置在电动车桥中的行星齿轮组。

具体实施方式

以下的描述本质上仅是示例性的，而非意在限制本公开或其应用或使用。应理解的是，在所有附图中，对应的附图标记标示相同或对应的部件和特征。

根据示例性实施例的车辆在图1中总地用10标示。车辆10可以呈包括牵引车部分14和拖车部分16的运输车辆的形式。拖车部分16可以包括支承多个车轮20的框架18。如图2中所示，框架18可以支承由第一电动车桥(e车桥)24支承的第一对轮22和由第二电动车桥(e车桥)30支承的第二对轮28。如本文中将详细说明的，第一电动车桥和第二电动车桥可选择性地操作成向第一对轮22和第二对轮28提供电动驱动动力。

现在将接着参考图3来描述第一电动车桥24，要理解的是，第二电动车桥30可包括类似的结构。电动车桥24包括通过扭转构件40操作地连接的第一支承构件36和第二支承构件38。第一支承构件36和第二支承构件38可以由钢、铁、铸铁或类似物形成。根据一个示例性方面，扭转构件40可以选择性地构造成适应各种载荷并且可以包括在约60mm至约80mm之间的直径。第一支承构件36包括第一端44、第二端46和在其间延伸的中间部分48。第一端44限定具有铰接部段56的铰接端54，如将在本文中详细说明的，其连接到框架18。第二端46限定第一弹簧安装件(第一弹簧座)58。中间部分48支承第一车桥接纳件60，该第一车桥接纳件60具有中空内部(未单独标记)，其用于接收第一车桥(同样未单独标记)。

第二支承构件38包括第一端部64、第二端部66和在其间延伸的中间部段68。第一端部64限定具有铰接部段72的铰接端70，第二端部66限定第二弹簧安装件(第二弹簧座)74。中间部段68支承第一车桥接纳件76，该第一车桥接纳件76包括中空内部(未单独标记)，其接收第二车桥(同样未单独标记)。

在一种实施例中，第一支承构件36支承第一驱动单元(未单独标记)，该第一驱动单元包括操作地连接到第一变速器82的第一电动马达80，第二支承构件38支承第二驱动单元(同样未单独标记)，该第二驱动单元包括操作地连接到第二变速器88的第二电动马达86。此处，应理解，第一弹簧安装件58和第二弹簧安装件74可以由与用于形成第一支承构件和第二支承构件的材料不同的材料形成。在一种示例中，第一弹簧安装件58和第二弹簧安装件74可以由铝形成。在一种实施例中，第一电动马达和第二电动马达安装在车辆10的框架18(图2)的外部。第一变速器82机械地连接到第一车桥，第二变速器88机械地连接到第二车桥，如本文中将详细描述的。

现在将接着参考图4来描述包括第二电动马达86和第二变速器88的第二驱动单元，要理解的是，包括第一电动马达80和第一变速器82的第一驱动单元可包括类似的结构。第二变速器88包括具有第一变速器壳体构件96和第二变速器壳体构件98的变速器壳体94(图3)。第一变速器壳体构件96包括开口100，该开口100接收操作地连接到第二电动马达86的驱动轴104。

变速器壳体94围绕由驱动轴104、第一从动齿轮110和第二从动齿轮112支承的驱动齿轮108。也可以存在一个或多个中间齿轮(未单独标记)。在一种实施例中，第一从动齿轮110的直径大于第二从动齿轮112。第一从动齿轮110也可以布置在第二从动齿轮112的外侧，例如，更靠近第二车桥接纳件76。在一种实施例中，驱动齿轮108与第一从动齿轮110之间的齿轮比(传动比)可以为27:1，驱动齿轮108与第二从动齿轮112之间的齿轮比可以为13.5:1。第二传动装置88被支承在中间部段68处，以便减小相对于第二车桥接纳件76的任何间隔。

现在将接着参考图5来描述第二电动马达86，要理解的是，第一电动马达80可包括类似的结构。第二电动马达86包括具有第一内表面121的定子120和具有第二内表面123的转子122。转子122通过转子轴124相对于定子120可旋转地支承，其中，第二内表面123直接面对第一内表面121。以这种方式，第二电动马达86呈轴向通量电动马达128的形式，其中，电通量沿着由转子轴124限定的旋转轴线在定子120与转子122之间传递。这允许第二电动马达86具有更紧凑的轮廓。

在一种实施例中，第二电动马达86包括可连接到变速器壳体94(图3)的马达壳体130(图4)。马达壳体130包括多个安装孔(未单独标记)，这些安装孔允许第二电动马达86以各种构造被安装到变速器壳体94。第二电动马达86也可容易地从电动车桥24上移除而不会影响第一对轮22的运行。也就是说，如果期望，第二电动马达86可被移除，从而允许第一对轮22自由旋转而无需任何驱动力。第二电动马达86可以连接到电池132，比如图2中所示。电池132可以布置在第一支承构件36与第二支承构件38之间。电池132可以连接到与特定电动车桥相关联的一个、另一个或两个电动马达。

在一种实施例中，第一支承构件36和第二支承构件38(图3)通过第一空气弹簧134和第二空气弹簧135联接到框架18，比如图6中所示。以下将对第二空气弹簧135进行论述，要理解的是，第一空气弹簧134可包括类似的结构。第二空气弹簧135包括大致卵形(椭圆形)的截面138，其包括主要直径140和次要直径142。在一种实施例中，主要直径140为约330mm，次要直径142为约270mm。当然，应理解的是，这些尺寸可以变化。第一空气弹簧134和第二空气弹簧135的定向(例如，定向成主要直径基本平行于框架18)提供了更大的空间来容纳电池132，如图2中所见。

现在将接着参考图7来描述第二变速器88的附加细节。如所示的，换挡机构146布置在第一从动齿轮110与第二从动齿轮112之间。换挡机构146可包括具有悬架行程传感器(例如，倾斜传感器152)的传感器组件150。当然还可以采用其他类型的悬架行程传感器。传感器组件150还可包括防抱死制动(ABS)传感器154。

在图8中，第二铰接部段72被示出为带有附接构件170。如图9中所示，附接构件70可包括由主体180支承的第一安装耳172和第二安装耳174。第一安装耳172和第二安装耳174可以用作第二支承构件38与车辆框架18之间的接口。主体180可包括集成的悬架行程传感器182，该悬架行程传感器182可操作成向车载阀提供反馈，这些阀可以使空气弹簧134充气或放气，以维持期望的行驶高度。附接构件170还可限定冷却剂连接件185，该冷却剂连接件185可在铰接端70处支承冷却剂导管(未示出)。在铰接端70处支承冷却剂导管减小了由于悬架行程而可能发生的弯曲应力。

图10示出了根据另一个示例性方面的传动轴230。传动轴230包括由第一轴承234和第二轴承235支承的外表面232。转子122可包括连接到外表面232的第一转子构件240和第二转子构件242。第一转子构件240与第二转子构件240间隔开，以形成间隙244(未单独标记)。定子120延伸到间隙244中以建立轴向通量马达128。传动轴230可以包括中心润滑通道245，该中心润滑通道245将润滑剂传递到第一轴承234和第二轴承235。通过将第一转子构件240和第二转子构件242联接到外表面232，不需要单独的转子轴承，并且可以用变速器油润滑第一轴承234和第二轴承235。

图11示出了在第一变速器壳体构件96与第二变速器壳体构件98之间延伸的传动轴247。传动轴247由第一轴承252和第二轴承254可旋转地支承。中心通道256延伸穿过传动轴247。中心通道256可容纳润滑剂流并且接收机械紧固件260。机械紧固件260约束第一变速器壳体构件96相对于第二变速器壳体构件98的运动，以便维持期望的齿轮对准并增加系统刚度。虽然示出为延伸穿过传动轴247，但是应理解，机械紧固件可以穿过在第一壳体构件96与第二壳体构件98之间延伸的任何轴。

图12示出了可连接第一支承构件36和第二支承构件38(图3)的扭转构件270。根据示例性方面，扭转构件270包括由基部或第一部段274、第一支腿部段276和第二支腿部段278限定的C形截面272。第一支腿部段274和第二支腿部段276彼此间隔开，从而形成开口(未单独标记)。该开口可以向后背离第一铰接端54和第二铰接端70。如此定位的C形截面276在两个方向上提供了更大的弯曲刚度，同时将扭转刚度保持在选定的阈值处。

图13－16示出了与第一从动齿轮110和第二从动齿轮112操作地相关联的换挡机构300。换挡机构300包括摆叉310，该摆叉310取决于第一电动车桥24和第二电动车桥30中相关联的一个电动车桥的速度和扭矩要求而可选择性地定位在第一或空挡构造(图14)、第一驱动构造(图15)和第二驱动构造(图16)下。在一种实施例中，摆叉310包括维持在第一从动齿轮110和第二从动齿轮112的周界内的摆动动作，从而使得能够使用宽齿轮轮廓，由此增加了总体扭矩承载能力。摆叉310还使得第一从动齿轮110和第二从动齿轮112能够以最小的间隔布置。

现在将接着参考图17和19来描述根据示例性实施例的另一方面的电动车桥(e车桥)系统398。电动车桥系统398安装到框架400，该框架400具有例如支承拖车的多个轮406。多个轮406包括通过第一电动车桥系统412连接到框架400的第一对轮410和通过第二电动车桥系统416连接到框架400的第二对轮414。应理解的是，框架400可以呈各种形式，包括例如桁架。

第一对波纹管或弹簧420将第一电动车桥系统412的前端(未单独标记)连接到框架400。第二对波纹管422将第一电动车桥系统412的后端(同样未单独标记)连接到框架400。类似地，第一对波纹管或弹簧428将第二电动车桥系统416的前端(未单独标记)连接到框架400。第二对波纹管430将第二电动车桥系统416的后端(同样未单独标记)连接到框架400。在每个电动车桥系统412和416上使用两对波纹管可以为车辆提供一定的悬挂优势。

现在将接着参考图18和19来描述第二电动车桥系统416，要理解的是，第一电动车桥系统412可包括类似的结构。第二电动车桥系统416包括布置在框架400的第一侧(未单独标记)上的第一支承构件432和布置在框架400的第二侧(同样未单独标记)上的第二支承构件434。第一支承构件433包括第一端和相对的第二端(未单独标记)。第二支承构件434包括第一端部和相对的第二端部(同样未单独标记)。

第一对波纹管428将第一支承构件433和第二支承构件434的第一端和第一端部连接到框架400。第二对波纹管430将第一支承构件433和第二支承构件434的第二端和第二端部连接到框架400。在所示实施例中，第一对波纹管428彼此间隔开第一距离D1。第二对波纹管430彼此间隔开与第一距离不同的第二距离D2。在示例性方面，第二距离D2大于第一距离D1。不同的间距允许第一电动车桥系统412更靠近第二电动车桥系统416定位。

第一电动车桥系统412包括第一支撑构件(支架构件)438，第二电动车桥系统416包括第二支撑构件440。第一支撑构件438可以布置在第一电动车桥系统412的中心，第二支撑构件440可以布置在第二电动车桥系统416的中心。现在将接着参考图19并继续参考图17和18来描述第二支撑构件440，要理解的是，第一支撑构件438可包括类似的结构。第二支撑构件440包括第一连接件443和第二连接件(未示出)，其通过对应的第一衬套和第二衬套(未单独标记)联接到框架400。衬套可包括弹性体部分。第二支承构件440还包括第三连接件447和第四连接件448。第三连接件447和第四连接件448通过对应的第三衬套和第四衬套(未单独标记)联接到第二电动车桥系统416。衬套可包括弹性体部分。第二支撑构件440为框架400提供水平和滚转稳定性，同时还确保有足够的空间可用于支承诸如电池(未示出)之类的各种电动车桥系统部件。

第一对波纹管420、428和第二对波纹管422、430在框架400的各种加载位置之间提供了更均匀的(从前到后)过渡。也就是说，与本文中所描述的悬臂系统相比，第一对波纹管420、428和第二对波纹管422、430促进了在图20a的低位置、图20b的驱动位置以及图20c的高位置之间的更均匀的过渡，从而促进了驱动系统部件的更均匀的磨损。另外，第一对波纹管420、428和第二对波纹管422、430通过提供完全浮动的悬挂系统来增强行驶舒适性。

现在将接着参考图21－23来描述根据示例性实施例的用于车辆、比如拖车部分16的两速驱动系统453。每对轮、例如第一对轮410和第二对轮414包括轮毂458。此处，应理解，驱动系统可结合到本文中描述的第一对轮22和第二对轮28中。轮毂458可以通过车桥461例如连接到第一电动车桥系统412。应理解，轮毂458可联接到本文中所描述的任何电动车桥。车桥461延伸通过车桥接纳件64并支承驱动系统453。

在一种实施例中，驱动系统453包括支承在车桥461的端部(未单独标记)处的齿圈472。更具体地，齿圈472包括环形槽(未单独标记)，其接收在车桥461的端部之外径向延伸的突出部(同样未单独标记)。齿圈472操作地连接到多个行星齿轮，其中之一在474处标示，并由行星架478支承。在一种实施例中，行星架478连接到轮毂458的内表面(同样未单独标记)。行星齿轮474操作地连接到支承在车桥461的端部上的太阳齿轮482。齿轮元件485安装到轮毂458的内表面。齿轮元件485选择性地与齿圈472啮合。虽然示出为通过滑动凹槽接口(未单独标记)连接，但应理解，太阳齿轮482和齿圈472也可以通过滚珠轴承布置(结构)交界，以进一步减少摩擦。带齿(齿接)接口490布置在车桥接纳件464与齿圈472之间。齿接接口490包括安装到车桥接纳件464的端部的第一齿轮500和安装至齿圈472的外表面504的第二齿轮502。当啮合时，第一齿轮500锁定齿圈472相对于车桥接纳件464的旋转。应理解的是，尽管示出为通过行星齿轮474连接，但是轮毂458也可以通过齿接接口直接连接到太阳齿轮482。

在一种实施例中，在正常公路驾驶条件下，齿圈472与齿轮元件485啮合以建立1:1的齿轮比(图21)。如果期望更大的扭矩，比如用于爬坡、坡道起动等，则可以将车桥461径向向内移位(图22)以啮合齿接(带齿)接口490的第一齿轮500和第二齿轮502，从而锁定齿圈472的旋转(图23)。在该构造中，轮毂458通过太阳齿轮482和行星齿轮474的相互作用而旋转，以例如建立提供增加的扭矩的3:1的齿轮比。应理解，具体的齿轮比可以变化。通过例如与第一变速器82联接，两速驱动系统453可提供用于操作拖车部分16的四个挡位选择。

尽管已经参考示例性实施例描述了以上公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其元件。此外，可以对本公开的教导进行许多修改以适配特定情况或材料，而不脱离本公开的关键范围。因此，所意于的是，本公开不限于所公开的具体实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。