电驱动单元和驱动车桥系统

技术领域

本发明涉及一种电驱动单元和具有电驱动单元的驱动车桥系统。

背景

美国专利号11,273,000中披露了一种具有电动马达模块的车桥组件。

概述

在至少一个实施例中，提供了一种驱动车桥系统。驱动车桥系统包括电驱动单元、车桥组件和驱动轴。电驱动单元包括电动马达、轴和变速器。电动马达具有转子。转子可绕转子轴线旋转。轴可绕转子轴线旋转。变速器操作性地连接转子和轴。车桥组件远离电驱动单元定位。车桥组件包括车桥壳体组件。车桥壳体组件接纳差速器组件。车桥组件包括驱动小齿轮。驱动小齿轮与差速器组件的环齿轮啮合。驱动轴将第二轴操作性地连接到驱动小齿轮。

电驱动单元可以被接纳在车辆的发动机舱中。车桥组件可以设置在发动机舱的后方。

电驱动单元可以具有壳体组件。壳体组件可以接纳电动马达、轴和变速器。驱动轴可以设置在壳体组件的外部。驱动轴可以设置在车桥壳体组件的外部。

壳体组件可以包括支撑壳体。支撑壳体可以环绕轴。支撑壳体可以被转子环绕。电动马达可以沿转子轴线定位在变速器与支撑壳体之间。

支撑壳体可以包括管状部分。管状部分可以环绕轴。转子可以可旋转地设置在管状部分上。

管状部分可以包括第一内壁。第一内壁可以朝向转子轴线延伸并且可以限定第一开口。第一开口可以接纳轴承。轴承可以接纳轴。轴承可以可旋转地支撑转子轴。

管状部分可以包括第二内壁。第二内壁可以朝向转子轴线延伸。第二内壁可以远离第一内壁定位。第二内壁可以限定第二开口。第二开口可以接纳密封件。密封件可以从第二内壁延伸到轴。

第一内壁和第二内壁可以配合以至少部分地限定第一腔室。第一腔室可以把润滑剂送到变速器。

支撑壳体可以限定第二腔室。第二腔室可以通过第二内壁与第一腔室分离。第二腔室可以设置在第二内壁与壳体组件的端部壳体之间。润滑剂可以从变速器流动到第二腔室并且穿过第二腔室到达油底壳部分。

支撑壳体可以包括安装凸缘。安装凸缘可以在背离转子轴线延伸的方向上从管状部分的端部延伸。

壳体组件可以包括马达壳体。马达壳体可以环绕电动马达。

壳体组件可以包括端部壳体。支撑壳体可以被安装到马达壳体和端部壳体，使得支撑壳体将马达壳体与端部壳体分离。

端部壳体可以具有端壁。端壁可以限定轴延伸穿过的开口。轴可以延伸穿过开口。轴可以在壳体组件的外部延伸。端部壳体可以具有凹部。凹部可以邻近该开口设置。凹部可以接纳轴承组件。轴承组件可以支撑轴。

轴可以具有凸缘。凸缘可以背离转子轴线延伸。凸缘可以在端壁与轴承组件之间被接纳在端壁的开口中。凸缘可以限制轴沿转子轴线朝向电动马达的移动。

端部壳体可以限定油底壳部分。油底壳部分可以接纳润滑剂。由轴驱动的润滑剂泵可以从油底壳部分泵送润滑剂。润滑剂泵可以设置在端部壳体的内部。润滑剂泵可以安装到端壁。润滑剂泵可以设置在端壁的与轴承组件相反的一侧上。来自润滑剂泵的润滑剂可以流过端部壳体中的通道而流到支撑壳体中的通道。润滑剂可以从支撑壳体中的通道流到第一腔室。

端部壳体中的通道可以位于端部壳体的凸台的内部。凸台可以从端部壳体的外壁朝向转子轴线延伸。

支撑壳体中的通道可以限定在支撑壳体的外壁的内部。

附图说明

图1是具有电驱动单元的驱动车桥系统的示例的描绘。

图2是电驱动单元的立体图。

图3是电驱动单元沿截面线3-3的截面视图。

图4和图5是电驱动单元的一部分的立体图。

图6和图7是图4和图5中所示的电驱动单元的部分的分解视图。

图8是电驱动单元沿截面线8-8的部分的截面视图。

具体实施方式

按照要求，本文披露了本发明的详细实施例；然而，应理解的是，所披露的实施例仅仅是本发明的可以以各种形式和替代性形式来实施的示例。附图不一定是按比例的；一些特征可以被夸大或者最小化以示出具体部件的细节。因此，本文中所披露的具体结构和功能性细节将不被解释为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。

参考图1，示出了车辆10的示例。车辆10可以是机动车辆，比如载重汽车、农机设备、军事运输或武装车辆、或者用于陆地、空中、或海洋船舶的货物装载设备。在一个或多个实施例中，车辆10可以包括用于运输货物的拖车。车辆10可以具有驱动车桥系统12，该驱动车桥系统可以包括电驱动单元22、以及一个或多个车桥组件20。

车桥组件20可以向可以可旋转地支撑在车桥组件20上的一个或多个车轮组件30提供转矩。车轮组件30可以包括设置在车轮上的轮胎。在图1中，示出了呈串联车桥构型的两个车桥组件，但可以设想的是，可以提供更多或更少数量的车桥组件。在串联构型中，前车桥组件与后车桥组件串联连接。前车桥组件可以比如通过驱动轴40而操作性地连接到电驱动单元22。驱动轴40设置在车桥组件20的车桥壳体组件50的外部和电驱动单元22的壳体组件126的外部。前车桥组件的输出端可以比如通过轴(如传动轴42)联接到后车桥组件的输入端。传动轴42可以在两个相反端部处经由联轴器(比如万向节)联接到前车桥组件的输出端和后车桥组件的输入端，这些联轴器可以允许前车桥组件和后车桥组件相对于彼此移动，而同时允许传动轴42旋转。

一个车桥组件20或多个车桥组件远离电驱动单元22定位或与电驱动单元完全间隔开。在所示的示例中，车桥组件20可以包括车桥壳体组件50、差速器组件52、一对半轴54、输入轭56、输入轴58和驱动小齿轮60。在串联车桥布置中，前车桥组件20还可以包括输出轴62和输出轭64。

车桥壳体组件50接纳车桥组件20的各部件。此外，车桥壳体组件50可以便于将车桥组件20安装到车辆10，比如经由悬架子系统。在至少一种构型中，车桥壳体组件50可以包括车桥壳体70和差速器座架72。

车桥壳体70可以接纳并且支撑半轴54。在至少一种构型中，车桥壳体70可以包括中心部分80和至少一个臂部分82。

中心部分80可以被设置成靠近车桥壳体70的中心。中心部分80可以限定空腔，该空腔可以接纳差速器组件52。中心部分80的下部区域可以至少部分地限定油底壳部分，该油底壳部分可以容纳润滑剂84，该润滑剂可以润滑车桥组件20的部件。

一个或多个臂部分82可以从中心部分80延伸。例如，两个臂部分82可以从中心部分80沿相反方向并且背离差速器组件52延伸。臂部分82可以具有类似的构型。例如，臂部分82可以各自具有中空构型或管状构型，该中空构型或管状构型可以围绕对应半轴54延伸并可以接纳对应半轴，并且可以有助于将半轴54与周围环境分开或隔离。臂部分82或其一部分可以与中心部分80一体地形成或者可以与中心部分80分开。

差速器座架72可以安装到车桥壳体70的中心部分80。差速器座架72可以支撑差速器组件52，使得差速器组件52可相对于差速器座架72旋转。

差速器组件52便于将转矩传递到车轮组件30，并且允许对应车桥组件20的车轮组件30以本领域技术人员已知的方式以不同的速度旋转。差速器组件52可以设置在车桥壳体组件50的中心部分80中。例如，差速器组件52可以具有环齿轮90，该环齿轮可以固定地安装在差速器外壳上。环齿轮90和差速器外壳可以绕差速器轴线100可旋转。差速器外壳可以接纳差速器齿轮，差速器齿轮可以操作性地连接到半轴54。被提供给驱动小齿轮60的转矩可以被传递到环齿轮90。因此，差速器组件52可以经由环齿轮90接收转矩，并且经由差速器外壳和差速器齿轮向半轴54及其相关联的车轮组件30提供转矩。

半轴54被构造成将转矩从相关联的差速器传递到对应的车轮组件30。例如，可以提供两个半轴54，使得每个半轴54延伸穿过车桥壳体70的不同臂部分82。每个半轴54可以沿轴线延伸并且可以绕该轴线可旋转。例如，半轴54可以绕不同的轴线或公共轴线(比如差速器轴线100)可旋转。

输入轭56便于将车桥组件20联接到轴，比如驱动轴40或传动轴42。输入轭56可以安装在输入轴58上并且可以随输入轴58旋转。

输入轴58操作性地连接到驱动小齿轮60。输入轴58可以沿与差速器轴线100不同的轴线延伸并且可以绕该轴线可旋转。

驱动小齿轮60便于在输入轴58与差速器组件52之间传递转矩。驱动小齿轮60可以沿与输入轴58相同的轴线延伸并且可以被构造成绕该轴线旋转，或者可以绕不同的轴线可旋转。驱动小齿轮60可以被一个或多个滚子轴承组件可旋转地支撑，该一个或多个滚子轴承组件可以设置在差速器座架72上。驱动小齿轮60可以包括齿轮部分，该齿轮部分具有多个齿，该多个齿可以与环齿轮90上的对应齿啮合或配合。

输出轴62便于将转矩从一个车桥组件传递到另一个车桥组件。在图1所示的构型中，输出轴62设置在前车桥组件而不是后车桥组件。输出轴62可绕轴线旋转，并且可以由可以设置在车桥壳体组件50上的一个或多个滚子轴承支撑。可选地，输出轴62可以延伸穿过驱动小齿轮60。输出轴62可以固定地联接到输出轭64。

输出轭64便于将输出轴62联接到传动轴42。输出轭64可以安装在输出轴62上并且可以随输出轴62旋转。

参考图1，电驱动单元22可以向一个或多个车桥组件20提供转矩。此外，电驱动单元22可以从一个或多个车桥组件20接收转矩并且用作可以对电源(比如电池)充电的发电机。电驱动单元22远离车桥组件20定位。这样，电驱动单元22不安装到车桥组件20并且不接触车桥组件20。在至少一种构型中，电驱动单元22可以被接纳在车辆10的发动机舱110中，而车桥组件20可以设置在发动机舱110的后方。例如，电驱动单元22可以被构造成替换最初配备有内燃发动机的车辆中的内燃发动机。还可以设想的是，电驱动单元22可以设置在除发动机舱之外的位置。例如，电驱动单元22可以设置在车辆10上具有足够封装空间的任何地方，并且可以设置成比所展示的更靠后或更靠近车桥组件20。

参考图2和图3，示出了电驱动单元22的立体图和截面视图。在至少一种构型中并且如图3中最佳所示，电驱动单元22可以包括电动马达120、变速器122、轴124、壳体组件126和润滑剂泵128。

电动马达120可以沿转子轴线140定位在变速器122与壳体组件126的支撑壳体194之间。转子轴线140可以被设置成基本上垂直于差速器轴线100。术语“基本上垂直”在本文中用于表示与垂直相同或非常接近垂直的特征或轴线，并且包括在±3°内彼此垂直的特征。电动马达120可以以本领域技术人员已知的方式经由逆变器电连接到电源。电动马达120包括定子142和转子144。

定子142可以相对于壳体组件126固定地定位。定子142可以环绕转子轴线140和转子144。

转子144可相对于定子142绕转子轴线140旋转。转子144可以包括便于产生电流的材料。转子144可以可旋转地支撑在一个或多个转子轴承150上。

变速器122操作性地连接转子144和轴124。这样，变速器122可以在电动马达120与差速器组件52之间传递转矩。转矩传递可以是双向的。变速器122可以在转子144与轴124之间提供齿轮减速或一个或多个传动比。变速器122可以为任何合适的类型。例如，变速器122可以是中间轴变速器、行星齿轮组变速器等。在所示的构型中，变速器122被展示为具有行星齿轮组，该行星齿轮组具有太阳齿轮160、行星齿轮162、行星环齿轮164和行星齿轮架166。太阳齿轮160可以操作性地连接到转子144。行星齿轮162可以与太阳齿轮160和行星环齿轮164啮合。行星环齿轮164可以环绕行星齿轮162。行星齿轮架166可以绕转子轴线140可旋转，并且可以可旋转地支撑行星齿轮162。

换挡套环168可以选择性地将变速器122的部件联接到轴124。例如，换挡套环168可以随驱动小齿轮60绕转子轴线140可旋转，并且可沿转子轴线140相对于驱动小齿轮60在第一位置与第二位置之间移动，在第二位置，不同的部件联接到或操作性地连接到轴124。在所示的构型中，换挡套环168当处于第一位置时将太阳齿轮160联接到轴124，并且换挡套环168当处于第二位置时将行星齿轮架166联接到轴124，从而提供不同的传动比。

轴124可绕转子轴线140旋转。轴124可以延伸穿过转子144。轴124可以由一个或多个轴承组件可旋转地支撑，如以下将更详细讨论的。此外，轴124可以操作性地连接到驱动轴40并且与车桥组件20间隔开。这样，轴124不接合差速器组件52或差速器组件的环齿轮90。轴124可以具有凸缘130，该凸缘可以背离转子轴线140延伸并且该凸缘可以环绕轴124。轴124可以包括联轴器170或便于安装联轴器170。

联轴器170设置在壳体组件126的外部。联轴器170可以具有任何合适的构型。例如，联轴器170可以被构造为轭或配件。联轴器170可以固定地设置在轴124上，并且可以比如通过万向节连接到驱动轴40。

主要参考图3，壳体组件126接纳电动马达120、变速器122和轴124。壳体组件126可以包括马达壳体190、变速器壳体192、支撑壳体194和端部壳体196。

马达壳体190可以设置有电动马达120。马达壳体190可以环绕电动马达120。例如，马达壳体190可以环绕定子142。此外，马达壳体190可以从变速器壳体192延伸到支撑壳体194。

变速器壳体192可以设置有变速器122。变速器壳体192可以接纳和支撑变速器122。此外，变速器壳体192可以接纳换挡套环168并且可以支撑可以致动换挡套环168的致动器。

主要参考图3以及图4至图8，支撑壳体194从马达壳体190延伸到端部壳体196。支撑壳体194的一部分可以被转子144环绕，并且可以接纳或环绕轴124。在至少一种构型中，支撑壳体194可以包括管状部分200和安装凸缘202。此外，支撑壳体194可以至少部分地限定第一腔室204和第二腔室206，第一腔室和第二腔室在图3和图8中最佳地示出。

主要参考图3，管状部分200可以环绕轴124。转子144可以可旋转地设置在管状部分200上。例如，转子轴承150可以环绕管状部分200并且可以可旋转地支撑转子144。在至少一种构型中，管状部分200可以包括第一内壁210和第二内壁212。

第一内壁210可以朝向转子轴线140延伸。第一内壁210可以限定第一开口220，该第一开口可以环绕转子轴线140并且接纳轴承222。轴承222可以接纳并且可旋转地支撑轴124。此外，第一内壁210可以包括一个或多个通孔224。通孔224可以与第一开口220间隔开，并且可以围绕转子轴线140布置。

第二内壁212可以远离第一内壁210定位。第二内壁212可以朝向转子轴线140延伸。第二内壁212可以限定第二开口230，该第二开口可以接纳密封件232。密封件232可以从第二内壁212延伸到轴124。密封件232可以阻止润滑剂84流过第一腔室204与第二腔室206之间的第二开口230。

第一腔室204可以至少部分地由第一内壁210和第二内壁212限定。第一腔室204可以在轴向上定位在第一内壁210与第二内壁212之间。此外，第一腔室204可以被支撑壳体194的管状部分200环绕。

第二腔室206可以在轴向上定位在第二内壁212与端部壳体196之间。第二腔室206的至少一部分可以被管状部分200环绕。

主要参考图3以及图4和图5，安装凸缘202可以在背离转子轴线140延伸的方向上从管状部分200的端部延伸。安装凸缘202可以联接到马达壳体190和端部壳体196。

端部壳体196可以设置在壳体组件126的端部处。端部壳体196可以安装到支撑壳体194的安装凸缘202。端部壳体196可以通过支撑壳体194而与马达壳体190分离。例如，支撑壳体194的安装凸缘202可以从马达壳体190延伸到端部壳体196，并且可以将马达壳体190与端部壳体196分离。

参考图3，端部壳体196或者端部壳体196随支撑壳体194可以限定油底壳部分180和空腔240。油底壳部分180设置在空腔240的底部并且接纳和收集润滑剂84。空腔240可以定位在端部壳体196的内部。润滑剂泵128可以定位在空腔240中。在至少一种构型中并且如参考图3和图7最佳所示，端部壳体196可以包括端壁250和凹部252。

端壁250可以限定轴124可以延伸穿过的开口260。这样，轴124可以延伸穿过开口260并且从空腔240延伸到壳体组件126的外部。轴124的凸缘130可以被接纳在开口260中。

凹部252可以邻近开口260设置。凹部252可以接纳轴承组件254，该轴承组件可以环绕轴124并且可以可旋转地支撑轴124。轴124的凸缘130可以被接纳在端壁250的开口260中，并且可以沿转子轴线140定位在润滑剂泵128与轴承组件254之间。凸缘130可以接合端壁250，并且可以限制轴124沿转子轴线140朝向电动马达120(或者从图3所示的视角来看向左)的移动。

参考图3和图6，润滑剂泵128将润滑剂84从油底壳部分180泵送到电驱动单元22的各部件。例如，润滑剂泵128可以将润滑剂84泵送到变速器122、以及车桥组件20的各轴承。例如，由润滑剂泵128泵送的润滑剂84可以被泵送到支撑轴124的轴承。润滑剂泵128可以为任何合适的类型。在所示的构型中，润滑剂泵128被构造为由轴124驱动的机械泵，比如正排量泵，如齿轮转子泵(gerotor pump)。这样，润滑剂泵128可以在轴124旋转时泵送润滑剂84。在至少一种构型中，润滑剂泵128可以设置在空腔240中，并且因此设置在端部壳体196的内部。例如，润滑剂泵128可以安装到端壁250，并且可以设置在端壁250的与轴承组件254相反的一侧。

第一端板270可以安装到端壁250。第一端板270可以环绕轴124和转子轴线140。第一端板270可以设置在端部壳体196的外部，并且可以便于固定轴承组件254。例如，第一端板270可以将轴承组件254保持在凹部252中，并且阻止轴承组件254向右移动(从图3所示的视角来看)。

参考图3和图8，现在将描述电驱动单元22中的润滑剂84的流动。在这些图中，润滑剂流由未编号的箭头线表示。

从图3开始，响应于润滑剂泵128产生的抽吸，润滑剂84可以经由导管280从油底壳部分180流到润滑剂泵128。导管280可以设置在端部壳体196的内部，并且可以流体地连接到润滑剂泵128；然而，还可以设想的是，导管的路线可以确定成在壳体组件126的外部。

参考图8，离开润滑剂泵128的润滑剂84可以流过通道290。通道290可以流体地连接到通道292(该通道可以由端部壳体196限定并且可以设置在端部壳体196的环绕转子轴线140的外壁296附近)。通道292可以位于端部壳体196的凸台294内，该凸台从端部壳体196的外壁296朝向转子轴线140延伸。

通道292可以向支撑壳体194提供润滑剂84。例如，通道292的出口可以流体地连接到支撑壳体194中的对应通道300的入口。通道300可以从通道292延伸到第一腔室204。通道300可以位于支撑壳体194的外壁304内。然后，润滑剂84可以从第一腔室204流过第一内壁210中的一个或多个通孔224。然后，经过通孔224的润滑剂84可以流到变速器122以润滑变速器的相关联的部件。

润滑剂84可以沿不同的路径从变速器122流回到油底壳部分180。例如，润滑剂84可以从变速器壳体192流过马达壳体190中的通道。马达壳体190中的通道可以设置在马达壳体190的外部与定子142之间，并且可以从马达壳体190的与变速器壳体192相邻的端部延伸到马达壳体190的与支撑壳体194的安装凸缘202相邻的相反端部。

润滑剂84可以进入支撑壳体194中的入口302并且将润滑剂84引导到第二腔室206中。如图3最佳所示，润滑剂84可以由于重力而从第二腔室206流到油底壳部分180。因此，润滑剂84可以从变速器122穿过马达壳体190内的通道流到入口302，穿过入口302流到第二腔室206，并且从第二腔室206流到油底壳部分180。

如上所述的电驱动单元可以允许用电驱动或电推进系统改装或替换具有内燃发动机的车辆，而不更换或改变车桥组件，从而减少改装车辆所需的时间和相关的成本。此外，本发明可以允许电驱动单元远离车桥组件定位，使得车辆中的可用空间可以用于容纳电驱动单元，从而减少对车辆的改变。此外，电驱动单元可以在新车辆中提供设计灵活性。例如，通过远离车桥组件设置电驱动单元，与电动马达直接安装到车桥组件或邻近车辆车轮设置的设计相比，可以使用更多种多样的位置来封装电驱动单元。

虽然上文描述了示例性实施例，但是这些实施例并不旨在描述本发明的所有可能形式。而是，说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的词语，并且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。另外，各种实施的实施例的特征可以进行组合以形成本发明的进一步的实施例。