專利名稱：具有主動差速功能的電驅(qū)動橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及車輛電驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，特別適用于乘用車輛后橋。
背景技術(shù)：
近年來，乘用車輛后橋已陸續(xù)呈現(xiàn)出電動化的趨勢。后橋電動化，不僅可以增大車輛的總驅(qū)動功率，也可以向后輪提供精確的再生制動力，控制車輛的橫擺角速度，提高車輛的行駛穩(wěn)定性和安全性。目前，有三類應(yīng)用于乘用車電驅(qū)動后橋的技術(shù)方案，其中一種是采用了兩個輪邊電機(jī)直接或減速后分別驅(qū)動兩后輪。PCT專利申請W02012/133245A1公開了一種乘用車輛的電驅(qū)動后橋，其包括旋轉(zhuǎn)軸線基本與地面垂直的輪邊電機(jī)、一對減速錐齒輪、輪轂、制動器和拖曳臂式后懸架。美國專利申請US2012/0248850A1公開了另外一種電驅(qū)動后橋，其包括旋轉(zhuǎn)軸線與車輪軸線平行但偏置的輪邊電機(jī)、中間齒輪和減速行星排、輪轂、制動器和拖曳臂式后懸架。PCT專利申請W02012/123175A1也公開了一種電驅(qū)動后橋，其包括偏置的輪邊電機(jī)、一對減速齒輪、輪轂、制動器和拖曳臂式后懸架。另一種電驅(qū)動橋的技術(shù)方案是采用布置在車身上的兩個車載電機(jī)直接或減速后通過傳動軸分別驅(qū)動兩后輪。與前者相比，后者沒有增大了非懸掛質(zhì)量，因此，在高性能的運(yùn)動型車輛上得以優(yōu)先采用。美國專利申請US2012/0103708A1公開了一種電驅(qū)動橋，其包括布置在車身上的兩車載電機(jī)、兩個由一個減速行星排和一對減速齒輪構(gòu)成的減速機(jī)構(gòu)和用于傳遞驅(qū)動力的傳動軸，所匹配的懸架為獨(dú)立懸架。第三種技術(shù)方案是采用了布置在車身上的單電機(jī)，通過轉(zhuǎn)矩矢量和傳動軸分別驅(qū)動后輪。PCT專利申請W02008/034520A1公開了一種電驅(qū)動后橋，其包括布置在車身上的具有中空轉(zhuǎn)子軸的驅(qū)動電機(jī)、輸入端和輸出端分置驅(qū)動電機(jī)兩側(cè)的轉(zhuǎn)矩矢量以及傳動軸。由于轉(zhuǎn)矩矢量具有主動差速功能，因此，上述電驅(qū)動橋具有主動差速功能。在已公開的上述電驅(qū)動橋中存在以下問題前兩種技術(shù)方案采用了兩電機(jī)分別驅(qū)動車輪，其差速是通過兩電機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)的，對于協(xié)調(diào)控制要求高，此外，由于兩電機(jī)之間無機(jī)械聯(lián)系，也不可能實(shí)現(xiàn)差速鎖止，即不能在一個車輪打滑時將動力更多地分配到不打滑車輪上；第三種方案中驅(qū)動電機(jī)的控制較簡單，但轉(zhuǎn)矩矢量結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，沒有充分利用電機(jī)小巧、靈活和響應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn)來降低機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。因此，還存在著提供一種具有主動差速功能的電驅(qū)動橋的需求，其結(jié)構(gòu)簡單，控制要求不高，能實(shí)現(xiàn)差速鎖止，特別適用于乘用車輛后橋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種具有主動差速功能的電驅(qū)動橋的需求，其結(jié)構(gòu)簡單，控制要求不高，能實(shí)現(xiàn)差速鎖止，特別適用于乘用車輛后橋。本發(fā)明提供了一種具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，其包括驅(qū)動電機(jī)，用于驅(qū)動車輛行駛，包含第一中空轉(zhuǎn)子軸；差速電機(jī)，用于驅(qū)動左車輪和右車輪差速，包含第二中空轉(zhuǎn)子軸；直駛行星排，用于直駛和差速兩路功率流的匯流與差速；差速行星排，用于直駛和差速兩路功率流的匯流與差速；左側(cè)傳動，用于減速后匹配左車輪轉(zhuǎn)速；右側(cè)傳動，用于減速后匹配右車輪轉(zhuǎn)速；左橫軸，用于直駛行星排和差速行星排與左側(cè)傳動之間的動力傳遞；以及右橫軸，用于直駛行星排和差速行星排與右側(cè)傳動之間的動力傳遞。根據(jù)本發(fā)明的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，直駛行星排的特征參數(shù)kt、差速行星排的特征參數(shù)ks、右側(cè)傳動的傳動比icr和左側(cè)傳動的傳動比icl滿足以下條件kt =icl/icr 和 ks = icl/icr — I。根據(jù)本發(fā)明的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，構(gòu)成電驅(qū)動的上述部件從左到右依次同軸配置和布置為左側(cè)傳動、驅(qū)動電機(jī)、直駛行星排、差速行星排、差速電機(jī)和右側(cè)傳動。根據(jù)本發(fā)明的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，左橫軸配置和布置成貫穿于驅(qū)動電機(jī)的第一中空轉(zhuǎn)子軸；以及右橫軸配置和布置成貫穿于差速電機(jī)的第二中空轉(zhuǎn)子軸。根據(jù)本發(fā)明的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，驅(qū)動電機(jī)的輸出端與直駛行星排的直駛行星架相連接，差速電機(jī)的輸出端與差速行星排的差速齒圈相連接，直駛行星排的直駛齒圈和差速行星排的差速行星架相連接，差速行星排的差速行星架通過右橫軸與右側(cè)傳動的輸入端相連接，右側(cè)傳動的輸出端通過右側(cè)傳動軸與右車輪相連接，直駛行星排的直駛太陽輪和差速行星排的差速太陽輪與左側(cè)傳動的輸入端通過左橫軸連接，左側(cè)傳動的輸出端通過左側(cè)傳動軸與左車輪相連接。根據(jù)本發(fā)明的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，差速電機(jī)具有鎖止模式和正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電動模式。根據(jù)本發(fā)明的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，當(dāng)差速電機(jī)工作在鎖止模式，制動抱死差速行星排的差速齒圈，左側(cè)傳動和右側(cè)傳動的輸出轉(zhuǎn)速相等，左車輪和右車輪轉(zhuǎn)速相同。根據(jù)本發(fā)明的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，當(dāng)差速電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電動模式，驅(qū)動差速行星排的差速齒圈轉(zhuǎn)動，左側(cè)傳動和右側(cè)傳動的輸出轉(zhuǎn)速不等，左車輪和右車輪轉(zhuǎn)速不同，且其中一個車輪轉(zhuǎn)速的增加量等于另一個車輪轉(zhuǎn)速的減小量。因此，根據(jù)本發(fā)明可以得到一種具有主動差速功能的電驅(qū)動橋的需求，其結(jié)構(gòu)簡單，控制要求不高，能實(shí)現(xiàn)差速鎖止，特別適用于乘用車輛后橋。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi)、lr驅(qū)動電機(jī)及其第一中空轉(zhuǎn)子軸；2、2r差速電機(jī)及其第二中空轉(zhuǎn)子軸；3直駛行星排；4差速行星排；5左側(cè)傳動；6右側(cè)傳動；7左橫軸；8右橫軸；9左傳動軸；10右傳動軸；11左車輪；12右車輪。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。應(yīng)理解，實(shí)施例僅是用于說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限制。
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1，電驅(qū)動橋包括驅(qū)動電機(jī)1，用于驅(qū)動車輛行駛，包含第一中空轉(zhuǎn)子軸Ir ;差速電機(jī)2，用于驅(qū)動左車輪11和右車輪12差速，包含第二中空轉(zhuǎn)子軸2r ;直駛行星排3，用于直駛和差速兩路功率流的匯流與差速；差速行星排4,用于直駛和差速兩路功率流的匯流與差速；左側(cè)傳動5，用于減速后匹配左車輪11轉(zhuǎn)速；右側(cè)傳動6，用于減速后匹配右車輪12轉(zhuǎn)速；左橫軸7，用于直駛行星排3和差速行星排4與左側(cè)傳動5之間的動力傳遞；以及右橫軸8，用于直駛行星排3和差速行星排4與右側(cè)傳動6之間的動力傳遞。采用特征參數(shù)k Φ I的普通行星排代替k = I的等軸差速器，可獲得更簡單的減速和差速機(jī)構(gòu)。但是，采用普通行星排得到的是左右不對稱的輸出效果，不能滿足車輛直駛和差速的需求，需要在兩側(cè)匹配不同的側(cè)傳動比來使兩側(cè)輸出效果相同。直駛時兩車輪的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)相等，據(jù)此可導(dǎo)出直駛行星排3的特征參數(shù) kt、差速行星排4的特征參數(shù)ks、左側(cè)傳動5的傳動比icl和右側(cè)傳動6的傳動比icr應(yīng)滿足以下條件kt = icl/icr ...... (I)ks = icl/icr-1 ...... (2)在以上條件得到滿足的前提下，其它工況下的左車輪11和右車輪12的輸出效果與采用等軸差速器的輸出效果相同，而且性能優(yōu)良。一般地，行星排特征參數(shù)k的可選范圍為1. 5^4. 5。對(I)和(2)的進(jìn)一步分析可得到以下結(jié)論車輛直線行駛時，直駛行星排3和差速行星排4可實(shí)現(xiàn)的減速比接近2，左側(cè)傳動5的傳動比icl和右側(cè)傳動6的傳動比icr的比值在2. 5^4. 5之間。如果右側(cè)傳動6的傳動比icr設(shè)定在4飛左右，則直駛時的總傳動比接近8 10，驅(qū)動電機(jī)I的最高轉(zhuǎn)速接近1600(T20000rpm。由于采用的是高速電機(jī)，因此，驅(qū)動電機(jī)I的直徑比較小而長度較長，可以很好地滿足布置的要求。差速電機(jī)2也有類似的特點(diǎn)，于此不再贅述。參考圖1，構(gòu)成電驅(qū)動橋的上述部件從左到右依次同軸配置和布置為左側(cè)傳動5、驅(qū)動電機(jī)1、直駛行星排3、差速行星排4、差速電機(jī)2和右側(cè)傳動6。顯然，也可以從左到右依次同軸配置和布置為左側(cè)傳動5、差速電機(jī)2、差速行星排4、直駛行星排3、驅(qū)動電機(jī)I和右側(cè)傳動6。左橫軸7配置和布置成貫穿于驅(qū)動電機(jī)I的第一中空轉(zhuǎn)子軸Ir，右橫軸8配置和布置成貫穿于差速電機(jī)2的第二中空轉(zhuǎn)子軸2r。驅(qū)動電機(jī)I的輸出端與直駛行星排3的直駛行星架相連接，差速電機(jī)2的輸出端與差速行星排4的差速齒圈相連接，直駛行星排3的直駛齒圈和差速行星排4的差速行星架相連接，差速行星排4的差速行星架通過右橫軸8與右側(cè)傳動6的輸入端相連接，右側(cè)傳動6的輸出端通過右傳動軸10與右車輪12相連接，直駛行星排3的直駛太陽輪和差速行星排4的差速太陽輪與左側(cè)傳動5的輸入端通過左橫軸7連接，左側(cè)傳動5的輸出端通過左傳動軸9與左車輪11相連接。差速電機(jī)2具有鎖止模式和正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電動模式。差速電機(jī)2工作在鎖止模式，制動抱死差速行星排4的差速齒圈；差速電機(jī)2工作在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電動模式，驅(qū)動差速行星排4的差速齒圈正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。差速電機(jī)2的鎖止模式是指其轉(zhuǎn)速為零，但向電機(jī)通入電流產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩以克服外界施加在差速行星排4的差速齒圈上的轉(zhuǎn)矩，將其保持在靜止?fàn)顟B(tài)。差速行星排4的差速齒圈被制動抱死，左側(cè)傳動5和右側(cè)傳動6的輸出轉(zhuǎn)速相等，即左車輪11和右車輪12的轉(zhuǎn)速相等。當(dāng)車輛在正常的水泥或柏油路面行駛時，上述差速鎖止特性可以保證車輛直線行駛的穩(wěn)定性；當(dāng)車輛在具有不同附著系數(shù)的對開路面上行駛時，或者在越野坑陷駛出時，上述差速鎖止特性可以保證車輛發(fā)揮出最大牽弓I力。差速電機(jī)2的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電動模式用于驅(qū)動差速行星排4的差速齒圈正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，左側(cè)傳動5和右側(cè)傳動6的輸出轉(zhuǎn)速不等，左車輪11和右車輪12產(chǎn)生速差，且其中一個車輪轉(zhuǎn)速的增加量等于另一個車輪轉(zhuǎn)速的減小量，以滿足轉(zhuǎn)向差速的要求。顯然，差速電機(jī)2的轉(zhuǎn)速越高，差速的效果越明顯。此外，由于差速電機(jī)2可以根據(jù)需要正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，因此，可以根據(jù)行駛的需要設(shè)定以下工況外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速比內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)速高，或者內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)速比外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速高。這也提供了一種可能，即通過差速電機(jī)2的控制，實(shí)現(xiàn)車輛具有不同的轉(zhuǎn)向特性，例如，過度轉(zhuǎn)向、中性轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向。此外，由于差速的實(shí)現(xiàn)過程中，只需要對差速電機(jī)2進(jìn)行控制，即可保證車輪差速的運(yùn)動學(xué)要求，因此，對于電驅(qū)動橋的控制要求不高。因此，本發(fā)明實(shí)施例的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋的需求，其結(jié)構(gòu)簡單，控制要求不高，能實(shí)現(xiàn)差速鎖止，特別適用于乘用車輛后橋。本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，而是覆蓋在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所進(jìn)行的所有改變和修改。這些改變和修改不應(yīng)被認(rèn)為是脫離了本發(fā)明的精神和范圍，并且所有諸如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的修改均應(yīng)被包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，其包括 驅(qū)動電機(jī)，用于驅(qū)動車輛行駛，包含第一中空轉(zhuǎn)子軸； 差速電機(jī)，用于驅(qū)動左車輪和右車輪差速，包含第二中空轉(zhuǎn)子軸； 直駛行星排，用于直駛和差速兩路功率流的匯流與差速； 差速行星排，用于直駛和差速兩路功率流的匯流與差速； 左側(cè)傳動，用于減速后匹配左車輪轉(zhuǎn)速； 右側(cè)傳動，用于減速后匹配右車輪轉(zhuǎn)速； 左橫軸，用于直駛行星排和差速行星排與左側(cè)傳動之間的動力傳遞；以及 右橫軸，用于直駛行星排和差速行星排與右側(cè)傳動之間的動力傳遞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，其特征在于， 直駛行星排的特征參數(shù)kt、差速行星排的特征參數(shù)ks、右側(cè)傳動的傳動比icr和左側(cè)傳動的傳動比icl滿足以下條件kt = icl/icr和ks = icl/icr 一 I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，其特征在于， 構(gòu)成電驅(qū)動橋的上述部件從左到右依次同軸配置和布置為左側(cè)傳動、驅(qū)動電機(jī)、直駛行星排、差速行星排、差速電機(jī)和右側(cè)傳動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，其特征在于， 左橫軸配置和布置成貫穿于驅(qū)動電機(jī)的第一中空轉(zhuǎn)子軸；以及 右橫軸配置和布置成貫穿于差速電機(jī)的第二中空轉(zhuǎn)子軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，其特征在于， 驅(qū)動電機(jī)的輸出端與直駛行星排的直駛行星架相連接，差速電機(jī)的輸出端與差速行星排的差速齒圈相連接，直駛行星排的直駛齒圈和差速行星排的差速行星架相連接，差速行星排的差速行星架通過右橫軸與右側(cè)傳動的輸入端相連接，右側(cè)傳動的輸出端通過右側(cè)傳動軸與右車輪相連接，直駛行星排的直駛太陽輪和差速行星排的差速太陽輪與左側(cè)傳動的輸入端通過左橫軸連接，左側(cè)傳動的輸出端通過左側(cè)傳動軸與左車輪相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，其特征在于， 差速電機(jī)具有鎖止模式和正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電動模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，其特征在于， 當(dāng)差速電機(jī)工作在鎖止模式，制動抱死差速行星排的差速齒圈，左側(cè)傳動和右側(cè)傳動的輸出轉(zhuǎn)速相等，左車輪和右車輪轉(zhuǎn)速相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，其特征在于， 當(dāng)差速電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電動模式，驅(qū)動差速行星排的差速齒圈轉(zhuǎn)動，左側(cè)傳動和右側(cè)傳動的輸出轉(zhuǎn)速不等，左車輪和右車輪轉(zhuǎn)速不同，且其中一個車輪轉(zhuǎn)速的增加量等于另一個車輪轉(zhuǎn)速的減小量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有主動差速功能的電驅(qū)動橋，其包括驅(qū)動電機(jī)，用于驅(qū)動車輛行駛，差速電機(jī)，用于驅(qū)動左車輪和右車輪差速，包含第二中空轉(zhuǎn)子軸；直駛行星排，用于直駛和差速兩路功率流的匯流與差速；差速行星排，用于直駛和差速兩路功率流的匯流與差速；左側(cè)傳動，用于減速后匹配左車輪轉(zhuǎn)速；右側(cè)傳動，用于減速后匹配右車輪轉(zhuǎn)速；左橫軸，用于直駛行星排和差速行星排與左側(cè)傳動之間的動力傳遞；以及右橫軸，用于直駛行星排和差速行星排與右側(cè)傳動之間的動力傳遞。直駛行星排的特征參數(shù)kt、差速行星排的特征參數(shù)ks、左側(cè)傳動的傳動比icl和右側(cè)傳動的傳動比icr滿足以下條件kt＝icl/icr和ks＝icl/icr－1。
文檔編號B60K7/00GK103010017SQ20121056074
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者夏承鋼, 孫江明 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司