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、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、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、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、兩個由一個減速行星排和一對減速齒輪構(gòu)成的減速機構(gòu)和用于傳遞驅(qū)動力的傳動軸，所匹配的懸架為獨立懸架。第三種技術(shù)方案是采用了布置在車身上的單電機，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、輸入端和輸出端分置驅(qū)動電機兩側(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)方案采用了兩電機分別驅(qū)動車輪，其差速是通過兩電機的控制來實現(xiàn)的，對于協(xié)調(diào)控制要求高，此外，由于兩電機之間無機械聯(lián)系，也不可能實現(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，沒有充分利用電機小巧、靈活和響應(yīng)迅速等優(yōu)點來降低機械結(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，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，用于驅(qū)動車輛行駛，包含第一中空轉(zhuǎn)子軸；差速電機，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、直駛行星排、差速行星排、差速電機和右側(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)動電機的輸出端與直駛行星排的直駛行星架相連接，差速電機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)動電機及其第一中空轉(zhuǎn)子軸；2、2r差速電機及其第二中空轉(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，特舉以下實施例詳細說明。應(yīng)理解，實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I的最高轉(zhuǎn)速接近1600(T20000rpm。由于采用的是高速電機，因此，驅(qū)動電機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2也有類似的特點，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1、直駛行星排3、差速行星排4、差速電機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2、差速行星排4、直駛行星排3、驅(qū)動電機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2的第二中空轉(zhuǎn)子軸2r。驅(qū)動電機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2具有鎖止模式和正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電動模式。差速電機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2的鎖止模式是指其轉(zhuǎn)速為零，但向電機通入電流產(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2的轉(zhuǎn)速越高，差速的效果越明顯。此外，由于差速電機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2的控制，實現(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，由于差速的實現(xiàn)過程中，只需要對差速電機2進行控制，即可保證車輪差速的運動學(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行的所有改變和修改。這些改變和修改不應(yīng)被認為是脫離了本發(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，用于驅(qū)動車輛行駛，包含第一中空轉(zhuǎn)子軸； 差速電機，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、直駛行星排、差速行星排、差速電機和右側(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)動電機的輸出端與直駛行星排的直駛行星架相連接，差速電機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，用于驅(qū)動車輛行駛，差速電機，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