CN119037111B - 同轴式三挡电驱桥总成和汽车 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种同轴式三挡电驱桥总成和汽车，适用于汽车，同轴式三挡电驱桥总成包括驱动电机、输出半轴和动力调节机构，输出半轴与汽车的车轮连接；动力调节机构设置在驱动电机和输出半轴之间，用于调节驱动电机传递至输出半轴的输出挡位。采用驱动电机和动力调节机构同轴布置，实现电驱桥总成在实现大传动比的同时可保持结构紧凑、体积小，质量平均分布在桥两侧，无悬臂结构，改善了受力与振动。

Description

同轴式三挡电驱桥总成和汽车

技术领域

本申请涉及新能源汽车技术领域，特别是涉及同轴式三挡电驱桥总成和汽车。

背景技术

随着新能源汽车的飞速发展，电驱动技术在汽车领域的应用日益广泛，尤其是在商用车领域，电驱桥正逐渐成为一种关键的驱动系统。然而，传统的电驱桥设计通常采用单挡电驱系统，虽然结构简单，但难以满足商用车在不同工况下对车速和动力输出的多样化需求。

为了提升车辆的整体性能，逐步出现了多挡电驱桥技术；通过设置多级传动比，以便在低速起步、高速巡航以及满载等不同工况下优化动力输出，进而提高车辆的能源利用效率和动力性能。

在相关技术中，传统的电驱桥系统通常通过复杂的机械结构进行挡位切换，并依赖精确的控制策略来协调电机与传动机构的工作。然而，在实际应用中会导致传动效率较低，结构复杂，以及增加系统的重量和成本等问题。因此，现有的电驱桥难以完全满足商用车对高效率传动、动力平顺性和结构简化的综合要求。

发明内容

基于此，有必要针对电驱桥难以满足不同工况对车速和动力的要求，以及电驱桥结构复杂、传动效率较低的问题，提供一种同轴式三挡电驱桥总成和汽车。

第一方面，本申请提供一种同轴式三挡电驱桥总成，适用于汽车，同轴式三挡电驱桥总成包括：

驱动电机；

输出半轴，与汽车的车轮连接；

动力调节机构，设置在驱动电机和输出半轴之间，用于调节驱动电机传递至输出半轴的输出挡位。

在其中一个实施例中，动力调节机构包括：

第一行星排组件，与驱动电机连接；

第二行星排组件，与第一行星排组件连接，且根据不同输出挡位调节与第三行星排组件的连接关系；

第三行星排组件，与第一行星排组件和输出半轴连接，用于驱动输出半轴。

在其中一个实施例中，第一行星排组件包括第一太阳轮、第一行星架、第一行星齿轮、第一齿圈；第二行星排组件包括第二太阳轮、第二行星架、第二行星齿轮、第二齿圈；第二行星排组件包括第三太阳轮、第三行星架、第三行星齿轮、第三齿圈；

第一齿圈与第二太阳轮固连，第一行星架与第三太阳轮固连；第二行星架和第三齿圈固定在汽车壳体上。

在其中一个实施例中，动力调节机构还包括换挡组件，换挡组件用于调节输出半轴的输出挡位，换挡组件包括：

第三太阳轮结合齿；

第二齿圈结合齿，与第二行星排组件连接；

第三行星架结合齿，与第三行星排组件连接。

在其中一个实施例中，第一行星排组件、第二行星排组件、第三行星排组件和换挡组件同轴布置。

在其中一个实施例中，在换挡组件处于第一挡位时，第三太阳轮结合齿和第三行星架结合齿结合，用于将驱动电机的动力通过第一行星排组件和第三行星排组件传递至输出半轴。

在其中一个实施例中，在换挡组件处于第二挡位时，第二齿圈结合齿与第三太阳轮结合齿结合，用于将驱动电机的动力通过第一行星排组件、第二行星排组件和第三行星排组件，及第一行星排组件和第三行星排组件两条动力传输线传递至输出半轴。

在其中一个实施例中，在换挡组件处于第二挡位时，第二齿圈结合齿与第三行星架结合齿结合，用于将驱动电机的动力通过两条动力传输线传递至输出半轴。

在其中一个实施例中，还包括：

差速器，设置在输出半轴和动力调节机构之间。

第二方面，本申请提供一种汽车，包括第一方面中任一实施例的同轴式三挡电驱桥总成。

上述同轴式三挡电驱桥总成和汽车，动力调节机构与驱动电机的紧密配合，能够根据车辆在低速起步、高速巡航及满载等不同工况下的需求，灵活调整输出的动力和传动比，确保车辆在各种工况下均能获得最佳的动力输出和传动效率。采用驱动电机和动力调节机构同轴布置，实现电驱桥总成在实现大传动比的同时可保持结构紧凑、体积小，质量平均分布在桥两侧，无悬臂结构，改善了受力与振动；通过多挡位的设置，实现了更高效的能量传递，显著提升了电驱桥的传动效率，减少了能量损耗。此外，通过采用同轴式结构设计，简化了系统的机械结构布局，减少了中间传动环节中的机械损耗，从而提高了整体的传动效率。降低了整体体积和重量，不仅有助于提升空间利用率，还减轻了整车的负载，提高了能量的利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请一些实施例中的同轴式三挡电驱桥总成的结构示意图。

附图标号说明：

10、第一行星排组件；102、第一太阳轮；104、第一行星架；106、第一行星齿轮；108、第一齿圈；20、第二行星排组件；202、第二太阳轮；204、第二行星架；206、第二行星齿轮；208、第二齿圈；30、第三行星排组件；302、第三太阳轮；304、第三行星架；306、第三行星齿轮；308、第三齿圈；402、第三太阳轮结合齿；404、第二齿圈结合齿；406、第三行星架结合齿；50、驱动电机；502、电机定子；504、电机转子；60、输出半轴；70、差速器；80、车轮。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、 “逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

为了解决相关技术中电驱桥难以满足不同工况对车速和动力的要求，以及电驱桥结构复杂、传动效率较低的问题，第一方面，参照图1，本申请一实施例提供一种同轴式三挡电驱桥总成，适用于汽车，同轴式三挡电驱桥总成包括驱动电机50、输出半轴60和动力调节机构；输出半轴60与汽车的车轮80连接；动力调节机构设置在驱动电机50和输出半轴60之间，用于调节驱动电机50传递至输出半轴60的输出挡位。

具体地，驱动电机50由电机定子502和电机转子504组成，电机定子502与汽车固定连接，电机转子504与动力调节机构连接，通过动力调节机构将驱动电机50输出的动力传递至输出半轴60，输出半轴60驱动汽车的车轮80转动。动力调节机构与驱动电机50协调配合，动力调节机构通过调节挡位进而调节驱动电机50输送至输出半轴60的输出动力和能量传递效率。

本实施例中，动力调节机构与驱动电机50的紧密配合，能够根据车辆在低速起步、高速巡航及满载等不同工况下的需求，灵活调整输出的动力和传动比，确保车辆在各种工况下均能获得最佳的动力输出和传动效率。采用驱动电机和动力调节机构同轴布置，实现电驱桥总成在实现大传动比的同时可保持结构紧凑、体积小，质量平均分布在桥两侧，无悬臂结构，改善了受力与振动；通过多挡位的设置，实现了更高效的能量传递，显著提升了电驱桥的传动效率，减少了能量损耗。此外，通过采用同轴式结构设计，简化了系统的机械结构布局，减少了中间传动环节中的机械损耗，从而提高了整体的传动效率。降低了整体体积和重量，不仅有助于提升空间利用率，还减轻了整车的负载，提高了能量的利用效率。

参照图1，在一些实施例中，动力调节机构包括第一行星排组件10、第二行星排组件20和第三行星排组件30。第一行星排组件10与驱动电机50连接；第二行星排组件20与第一行星排组件10连接，且根据不同输出挡位调节与第三行星排组件30的连接关系；第三行星排组件30与第一行星排组件10和输出半轴60连接，用于驱动输出半轴60。

其中，第一行星排组件10包括第一太阳轮102、第一行星架104、第一行星齿轮106、第一齿圈108；第二行星排组件20包括第二太阳轮202、第二行星架204、第二行星齿轮206、第二齿圈208；第二行星排组件20包括第三太阳轮302、第三行星架304、第三行星齿轮306、第三齿圈308；第二行星架204和第三齿圈308固定在汽车壳体上。可选的，第一行星排组件10、第二行星排组件20和第三行星排组件30的各部分结构相同或不同。

具体地，驱动电机50的电机转子504与第一太阳轮102固连，第一太阳轮102随电机转子504转动；第一太阳轮102与第一行星齿轮106啮合，第一行星齿轮106与第一行星架104啮合。在第一行星排组件10中，驱动电机50的动力传输路径为第一太阳轮102、第一行星齿轮106、第一行星架104；驱动电机50的动力通过第一行星架104传递至第二行星排组件20及第三行星排组件30。第二行星排组件20、第三行星排组件30的动力传输路径与第一行星排的动力传输路径相同。第一齿圈108与第二太阳轮202固连，通过第一齿圈108将驱动电机50的动力传递至第二行星排组件20中，第二行星排组件20中的动力传输路径为第二太阳轮202、第二行星齿轮206、第二行星架204；第一行星架104与第三太阳轮302固连，通过第一齿圈108将驱动电机50的动力传递至第三行星排组件30中，第三行星排组件30中的动力传输路径为第三太阳轮302、第三行星齿轮306、第三行星架304。动力调节机构根据汽车的行驶需求，选择不同的挡位，即选择不同的动力传输路径，驱动电机50的动力传输路径可以为一条或多条。

本实施例中，通过第一行星排组件10、第二行星排组件20和第三行星排组件30的协同工作，简化了动力传递路径，驱动电机50的动力能够在不同挡位下灵活调整，并以较高的传动效率传递至输出半轴60，实现车辆的平稳驱动。第一行星排组件10直接与电机连接，并通过第二行星排组件20、第三行星排组件30的逐级动力调节，通过采用行星排机构实现了在传递动力时进行动力分流，提升了整体的效率，确保了各挡位下的动力输出高效；另一方面，同轴式布置优化了系统的结构紧凑性，使得动力传递更加直接、能量损耗更低，显著提高了整体传动效率。

参照图1，在一些实施例中，动力调节机构还包括换挡组件，换挡组件用于调节输出半轴60的输出挡位，换挡组件包括第三太阳轮结合齿402、第二齿圈结合齿404和第三行星架结合齿406；第二齿圈结合齿404与第二行星排组件20连接，第三行星架结合齿406与第三行星排组件30连接。

其中，第一行星排组件10、第二行星排组件20、第三行星排组件30和换挡组件同轴布置。第三太阳轮结合齿402与第三太阳轮302啮合，第二齿圈结合齿404与第二齿圈208啮合，第三行星架结合齿406与第三行星架304啮合。依据换挡组件中第三太阳轮结合齿402、第二齿圈结合齿404和第三行星架结合齿406两两啮合的关系，设置三个不同的挡位。根据动力调节机构的挡位不同，第三太阳轮结合齿402、第二齿圈结合齿404和第三行星架结合齿406其中两个部件相互啮合，实现对驱动电机50传递路径的调节。

本实施例中，换挡组件由第三太阳轮结合齿402、第二齿圈结合齿404和第三行星架结合齿406构成，通过彼此之间的相互啮合关系实现对输出挡位的精准调节；当动力调节机构处于不同挡位时，换挡组件中的两个结合齿部件相互啮合，有效调节驱动电机50的动力传递路径。这种设计不仅简化了传统复杂的机械换挡结构，减少了能量传递中的损耗。另一方面，同轴连接的方式使得换挡组件能够在驱动电机50和输出半轴60之间灵活切换挡位，实现了动力的精准调控，能够在不同工况下迅速响应并调节动力输出，不仅满足了车辆低速高扭矩和高速低能耗的需求，还确保了动力传递的平顺性和稳定性。

参照图1，在一些实施例中，同轴式三挡电驱桥总成还包括差速器70，差速器70设置在输出半轴60和动力调节机构之间。

具体的，差速器70的一端与第三行星架304连接，差速器70的另一端与输出半轴60连接，第三行星架304将驱动电机50的输出动力传递至差速器70，差速器70将驱动电机50的输出动力传递至输出半轴60，使输出半轴60带动汽车的车轮80转动。

在本实施例中，通过在动力调节机构和输出半轴60之间设置差速器70，优化了动力传递的平稳性和灵活性，差速器70能够在车辆转弯时有效调节左右车轮80的转速差，确保车辆行驶的平稳性和操控性。

参照图1，在一些实施例中，在换挡组件处于第一挡位时，第三太阳轮结合齿402和第三行星架结合齿406结合，用于将驱动电机50的动力通过第一行星排组件10和第三行星排组件30传递至输出半轴60。在换挡组件处于第二挡位时，第二齿圈结合齿404与第三太阳轮结合齿402啮合，在换挡组件处于第二挡位时，第二齿圈结合齿404与第三行星架结合齿406啮合，用于将驱动电机50的动力通过第一行星排组件10、第二行星排组件20和第三行星排组件30，及第一行星排组件10和第三行星排组件30两条动力传输线传递至输出半轴60。

具体地，依据换挡组件中第三太阳轮结合齿402、第二齿圈结合齿404和第三行星架结合齿406两两结合的关系，设置三个不同的挡位。

示例性的，在换挡组件处于第一挡位时，第三太阳轮结合齿402和第三行星架结合齿406结合，此时第三太阳轮302和第三行星架304固连，相当于第三行星排组件30锁死，即第三行星排组件30相当于速比为1的单级行星排减速。在第一挡位时，驱动电机50输出动力传输路径为：驱动电机50输出动力传递到第一太阳轮102，第一太阳将动力传递到第一行星齿轮106，第一行星齿轮106将动力传递动力到第一行星架104，通过第一行星架104将动力传递到第三太阳轮302，且由于在第一挡位下第三太阳轮302和第三行星架304固定连接，因此动力传递到第三行星架304，最后动力传递到差速器70，最终通过输出半轴60再传递到汽车的车轮80。

示例性的，在换挡组件处于第二挡位时，第二齿圈结合齿404和第三太阳轮结合齿402结合，此时第一行星架104、第二齿圈208和第三太阳轮302固定连接且转速相同，第一齿圈108和第二太阳轮202固定连接且转速相同，相当于三排复合行星齿轮组，在第二挡位时，驱动电机50输出动力传输路径为有两条：第一条动力传输路径为驱动电机50输出动力通过第一太阳轮102传递到第一行星齿轮106，第一行星齿轮106将动力传递到第一行星架104，进而第一行星架104传递到第三太阳轮302，通过第三行星齿轮306将动力传递到第三行星架304。第二条动力传输路径为驱动电机50输出动力通过第一太阳轮102传递到第一行星齿轮106，第一行星齿轮106通过第一齿圈108将动力传递到第二太阳轮202，进而经过第二行星齿轮206传递到第二齿圈208，由于在第二齿圈208与第三太阳轮302固定连接，因此动力传递到第三太阳轮302，通过第三行星齿轮306将动力传递到第三行星架304；最后将两条动力传输路径的动力通过第三行星架304传递到差速器70，通过输出半轴60再传递到汽车的车轮80。

示例性的，在换挡组件处于第三挡位时，第二齿圈结合齿404和第三行星架结合齿406结合，此时第二齿圈208与第三行星架304固定连接且转速相同，第一行星架104和第三太阳轮302固定连接且转速相同，第一齿圈108与第二太阳轮202固定连接且转速相同，相当于三排复合行星齿轮组，在第三挡位时，驱动电机50输出动力传输路径为有两条：第一条动力传输路径为驱动电机50输出动力通过第一太阳轮102传递到第一行星齿轮106，再通过第一行星架104传递到第三太阳轮302，进而由第三行星齿轮306将动力传递到第三行星架304。第二条动力传输路径为驱动电机50输出动力通过第一太阳轮102传递到第一行星齿轮106，通过第一齿圈108将动力传递到第二太阳轮202，通过第二行星齿轮206传递到第二齿圈208，此时第二齿圈208与第三行星架304固连，从而动力传递到第三行星架304；最后将两条动力传输路径的动力通过第三行星架304传递到差速器70，通过输出半轴60再传递到汽车的车轮80。

本实施例中，通过换挡组件的设计，实现了动力传递的精确调节，并有效解决了传统电驱桥在不同工况下传动效率低和结构复杂的问题。在第一挡位时，第三太阳轮结合齿402与第三行星架结合齿406结合，锁定第三行星排组件30，动力经第一行星排组件10传递至输出半轴60，适合低速高扭矩工况；在第二挡位，第二齿圈结合齿404与第三太阳轮结合齿402啮合，形成两条动力传输路径，动力通过第一、第二、第三行星排组件并联传递，提升传动效率，适合中速工况；在第三挡位，第二齿圈结合齿404与第三行星架结合齿406啮合，进一步优化高速下的动力输出。采用三挡减速机构，充分发挥电机扭矩控制能力，使电机充分工作在高效区。简化了动力传输路径，减少了机械损耗，提升了能量利用率，同时通过多挡位调节，在不同工况下，能够灵活切换动力输出模式，实现低速高扭矩和高速低能耗的有效平衡。

第二方面，本申请一实施例提供了一种汽车，应用于上述第一方面提供的任一种同轴式三挡电驱桥总成。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种同轴式三挡电驱桥总成，适用于汽车，其特征在于，所述同轴式三挡电驱桥总成包括：

驱动电机；

输出半轴，与所述汽车的车轮连接；

动力调节机构，设置在所述驱动电机和所述输出半轴之间，用于调节所述驱动电机传递至所述输出半轴的输出挡位；

所述动力调节机构包括：

第一行星排组件，与所述驱动电机连接；所述第一行星排组件包括第一太阳轮、第一行星架、第一行星齿轮、第一齿圈；

第二行星排组件，与所述第一行星排组件连接，且根据不同输出挡位调节与第三行星排组件的连接关系；所述第二行星排组件包括第二太阳轮、第二行星架、第二行星齿轮、第二齿圈；

第三行星排组件，与所述第一行星排组件和所述输出半轴连接，用于驱动所述输出半轴；所述第三行星排组件包括第三太阳轮、第三行星架、第三行星齿轮、第三齿圈；

所述第一齿圈与所述第二太阳轮固连，第一行星架与第三太阳轮固连；所述第二行星架和第三齿圈固定在所述汽车壳体上；

所述动力调节机构还包括换挡组件，所述换挡组件用于调节所述输出半轴的输出挡位，所述换挡组件包括：

第三太阳轮结合齿；

第二齿圈结合齿，与所述第二行星排组件连接；

第三行星架结合齿，与所述第三行星排组件连接；

在所述换挡组件处于第一挡位时，所述第三太阳轮结合齿和所述第三行星架结合齿结合，用于将所述驱动电机的动力通过所述第一行星排组件和所述第三行星排组件传递至所述输出半轴；

在所述换挡组件处于第二挡位时，所述第二齿圈结合齿与所述第三太阳轮结合齿结合，用于将所述驱动电机的动力通过第一行星排组件、第二行星排组件和所述第三行星排组件，及所述第一行星排组件和所述第三行星排组件两条动力传输线传递至所述输出半轴；

在所述换挡组件处于第三挡位时，所述第二齿圈结合齿与所述第三行星架结合齿结合，用于将所述驱动电机的动力通过两条动力传输线传递至所述输出半轴。

2.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述第一行星排组件、所述第二行星排组件、所述第三行星排组件和所述换挡组件同轴布置。

3.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，还包括：

差速器，设置在所述输出半轴和所述动力调节机构之间。

4.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-3中任一项所述的同轴式三挡电驱桥总成。