四挡电驱桥及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及电驱桥技术领域，尤其涉及一种四挡电驱桥及车辆。


背景技术：

2.电驱桥系统，即电机驱动车桥系统，电驱桥系统包括设置在车辆的车桥上的电机、齿轮传动装置、换挡装置和输出轴。
3.随着中型及重型商用车电动化的快速发展，匹配电驱桥系统成为主流。相关技术中，由于重型商用车轮边牵引力需求大，现有技术中通过采用较大扭矩的电机满足轮边大牵引力的需求，进而导致电机成本较高。而且，电驱桥的齿轮传动装置通常集中布置于输出轴的同一侧，由于电驱桥的工况存在较多震动，该种布置方式较难满足车辆长寿命的设计需求。
4.因此，如何解决现有技术中电驱桥成本高且使用寿命较短的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种四挡电驱桥及车辆，其能够实现四个挡位，且通过较小的电机即可实现大扭矩输出，能够有效降低电驱桥的成本，而且使用寿命能够得到保证。
6.本实用新型的第一方面提供一种四挡电驱桥，包括一对输出半轴、差速器、第一中间轴传动机构、第二中间轴传动机构、第一换挡机构、第二换挡机构以及电机；其中，所述一对输出半轴同轴设置，所述差速器设置于所述一对输出半轴之间、并且所述差速器的动力输出部与所述输出半轴连接；所述第一中间轴传动机构和所述第二中间轴传动机构分别设置在所述一对输出半轴的两侧；所述电机偏置于所述一对输出半轴的一侧；
7.所述第一中间轴传动机构包括：第一中间轴以及设置于所述第一中间轴上的第一齿轮、第二齿轮、第四齿轮；所述第二中间轴传动机构包括：第二中间轴以及设置于所述第二中间轴上的第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮；所述一对输出半轴上空套有第八齿轮、第九齿轮、第十齿轮、第十一齿轮、第十二齿轮以及第十三齿轮；
8.所述电机与所述第一中间轴传动连接；
9.所述第九齿轮与所述差速器的动力输入部相连接、并且与所述第六齿轮相啮合，所述第八齿轮与所述第七齿轮相啮合，所述第十齿轮与所述第五齿轮相啮合，所述第十一齿轮与所述第二齿轮相啮合，所述第十二齿轮与所述第一齿轮相啮合，所述第十三齿轮与所述第四齿轮相啮合；
10.所述第一换挡机构能够在第一位置、第二位置和第三位置之间切换，在所述第一位置，所述第十齿轮与所述第十一齿轮相耦合连接，在所述第二位置，所述第十齿轮与所述第十二齿轮相耦合连接，在所述第三位置，所述第十齿轮、第十一齿轮和第十二齿轮相互脱离连接；
11.所述第二换挡机构能够在第四位置、第五位置和第六位置之间切换，在所述第四
位置，所述第十三齿轮与所述第八齿轮相耦合连接，在所述第五位置，所述第十三齿轮与所述差速器的动力输入部相耦合连接，在所述第六位置，所述第十三齿轮、第八齿轮、所述差速器的动力输入部相互脱离。
12.根据本实用新型提供的四挡电驱桥，所述第一中间轴传动机构设置为一对，且对称分布在所述一对输出半轴的两侧位置。
13.根据本实用新型提供的四挡电驱桥，所述第二中间轴传动机构设置为一对，且对称分布在所述一对输出半轴的两侧位置。
14.根据本实用新型提供的四挡电驱桥，所述电机设置为一对，且一对所述电机与一对所述中间轴传动机构一一对应地传动连接。
15.根据本实用新型提供的四挡电驱桥，所述第一中间轴传动机构还包括设置在各个所述第一中间轴上的第三齿轮，各个所述电机的输出轴上均设置有第十四齿轮，所述第十四齿轮与所述第三齿轮相啮合。
16.根据本实用新型提供的四挡电驱桥，所述一对输出半轴分别为第一输出半轴和第二输出半轴，其中，所述第十三齿轮和第八齿轮空套在第一输出半轴上。
17.根据本实用新型提供的四挡电驱桥，所述第十齿轮、所述第十一齿轮及所述第十二齿轮均空套在所述第二输出半轴上。
18.根据本实用新型提供的四挡电驱桥，所述第十齿轮通过第一中转轴空套在所述输出半轴上，所述第十三齿轮通过第二中转轴空套在所述输出半轴上。
19.根据本实用新型提供的四挡电驱桥，所述电机的输出轴与所述一对输出半轴相平行设置。
20.本实用新型的第二方面提供一种车辆，设置有车桥，所述车桥设置为如上任一项所述的四挡电驱桥。
21.本实用新型提供的技术方案中，第一中间轴传动机构和第二中间轴传动机构分别分布在一对输出半轴的两侧，输出半轴两侧的重量较为均衡，即，电驱桥的车桥两侧的重量较为均衡。相对于现有技术中，电驱桥的重量集中分布在车桥的一侧，该种布置方式更为稳定可靠，有利于提高电驱桥的使用寿命。另外，通过本实用新型提供的技术方案，能够实现四挡传动模式，进而，能够实现高速和大扭矩传递，四挡传动模式的动力传动路线分别如下：
22.第一挡位(第一换挡机构处于第二位置，第二换挡机构处于第六位置)：电机
→
第一中间轴
→
第一齿轮
→
第十二齿轮
→
第一换挡机构
→
第十齿轮
→
第五齿轮
→
第二中间轴
→
第六齿轮
→
第九齿轮
→
差速器
→
输出半轴；
23.第二挡位(第一换挡机构处于第一位置，第二换挡机构处于第六位置)：电机
→
第一中间轴
→
第二齿轮
→
第十一齿轮
→
第一换挡机构
→
第十齿轮
→
第五齿轮
→
第二中间轴
→
第六齿轮
→
第九齿轮
→
差速器
→
输出半轴；
24.第三挡位(第一换挡机构处于第三位置，第二换挡机构处于第四位置)：电机
→
第一中间轴
→
第四齿轮
→
第十三齿轮
→
第二换挡机构
→
第八齿轮
→
第七齿轮
→
第二中间轴
→
第六齿轮
→
第九齿轮
→
差速器
→
输出半轴；
25.第四挡位(第一换挡机构处于第三位置，第二换挡机构处于第五位置)：电机
→
第一中间轴
→
第四齿轮
→
第十三齿轮
→
第二换挡机构
→
差速器
→
输出半轴；
26.其中，第四挡位提供最短的机械传输路径，机械效率高，适用于全速范围低载荷驱动。本实用新型提供的技术方案，能够实现电驱桥的多挡位切换，能够实现低速大扭矩到全速低扭矩的动力输出。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
28.图1是本实用新型第一种实施例中单电机偏置四挡电驱桥示意图；
29.图2是本实用新型第二种实施例中单电机偏置四挡电驱桥示意图；
30.图3是本实用新型第三种实施例中双电机偏置四挡电驱桥示意图；
31.图4是本实用新型第四种实施例中单电机偏置四挡电驱桥示意图；
32.图5是本实用新型第五种实施例中单电机偏置四挡电驱桥示意图；
33.图6是本实用新型第六种实施例中双电机偏置四挡电驱桥示意图。
34.附图标记：
35.10：电机mg的输出轴；11：第十四齿轮；20：第一中间轴；21：第一齿轮；22：第二齿轮；23：第三齿轮；24：第四齿轮；30：第二中间轴；31：第七齿轮；32：第六齿轮；33：第五齿轮；40：第一中转轴；41：第十二齿轮；42：第十一齿轮；43：第十齿轮；50：第二中转轴；51：第十三齿轮；52：第八齿轮；60：输出半轴；61：差速器；62：第九齿轮；k1:第一换挡机构；k2：第二换挡机构；mg：电机。
具体实施方式
36.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.应当理解，电驱桥是一种将电机、齿轮传动系、换挡机构集成在车桥上的电驱动装置。其不同于现有技术中油车和混动车的动力结构，电驱桥的动力结构与车桥集成在一起，具有更高的传动效率，而且电驱桥的布置方式，具有较高的集成度，能够有效节省出空间，方便车辆动力电池的布置。
38.现有技术中，电驱桥的电机与车桥的输出轴同轴设置，该种同轴设置电机的电驱桥，其电机的液冷密封较难设置，而且成本较高。此外，现有技术中的电驱桥通常只设置为两个挡位，扭矩输出范围较窄。为了适应中型及重型商用车的大扭矩需求，现有技术中的电驱桥通常在轮边设置行星齿轮减速机构，电驱桥的输出轴通过行星齿轮减速机构驱动车轮，能够进一步提高扭矩输出。然而，设置轮边行星齿轮减速机构，增加了传动机构的复杂性，而且行星齿轮减速机构的机构复杂，重量较大，成本较高。
39.此外，现有技术中的电驱桥，其齿轮传动系大多集中在车桥壳体的同一侧分布，导
致车桥部位在输出轴两侧的重量分布不均，随着车辆的使用，电驱桥的容易出现变形损坏的问题。
40.下面结合图1至图6描述本实用新型的实施例中提供的一种四挡电驱桥和车辆。
41.本实用新型实施例中提供的四挡电驱桥，包括一对输出半轴60、差速器61、第一中间轴传动机构、第二中间轴传动机构、第一换挡机构k1、第二换挡机构k2以及电机mg。
42.一对输出半轴60、差速器61、第一中间轴传动机构、第二中间轴传动机构、第一换挡机构k1以及第二换挡机构k2都集成在车桥壳体内部，第一中间轴传动机构和第二中间轴传动机构分别分布在输出半轴60的两侧部位，电机mg可以设置在车桥壳体的外侧，并且电机mg的输出轴10伸入至车桥壳体内并通过齿轮传动与第一中间轴传动机构实现传动连接。
43.本实施例提供的电驱桥，其第一中间轴传动机构和第二中间轴传动机构分别分布在输出半轴60的两侧部位，即主要齿轮传动系分布在输出半轴60的两侧，重量分布均匀，避免重量集中在输出半轴60的某一侧，在震动的使用环境中，具有较长的使用寿命。
44.另外，本实施例提供的电驱桥，其电机mg为偏置设置(电机mg的输出轴10与输出半轴60偏离设置)，电机mg的液冷系统可以单独布置，液冷系统结构简单，有效降低了使用成本。
45.而且，本实施例提供的电驱桥，其通过第一中间轴传动机构和第二中间轴传动机构的设置，能够实现四挡传动模式，满足了从低转速大扭矩输出至高转速低扭矩输出的各个工况需求。为了实现四个挡位传动模式，第一中间轴传动机构包括：第一中间轴20以及设置于第一中间轴20上的第一齿轮21、第二齿轮22、第四齿轮24。第二中间轴传动机构包括：第二中间轴30以及设置于第二中间轴30上的第五齿轮33、第六齿轮32、第七齿轮31。一对输出半轴上空套有第八齿轮52、第九齿轮62、第十齿轮43、第十一齿轮42、第十二齿轮41以及第十三齿轮51；
46.电机mg与第一中间轴20传动连接；在一些实施例中，二者可以通过一级齿轮传动相连接，或者通过二级以上齿轮相连接。
47.第九齿轮62与差速器61的动力输入部相连接、并且与第六齿轮32相啮合，第八齿轮52与第七齿轮31相啮合，第十齿轮43与第五齿轮33相啮合，第十一齿轮42与第二齿轮22相啮合，第十二齿轮41与第一齿轮21相啮合，第十三齿轮51与第四齿轮24相啮合。
48.第一换挡机构k1能够在第一位置、第二位置和第三位置之间切换，第一换挡机构k1在第一位置的状态下，第一换挡机构k1的滑套将第十齿轮43与第十一齿轮42相耦合连接。第一换挡机构k1在第二位置的状态下，第一换挡机构k1的滑套将第十齿轮43与第十二齿轮41相耦合连接。第一换挡机构k1在第三位置时，第一换挡机构k1的滑套与齿轮相脱离，即，第十齿轮43、第十一齿轮42和第十二齿轮41相互脱离连接。
49.第二换挡机构k2能够在第四位置、第五位置和第六位置之间切换，第二换挡机构k2在第四位置时，第十三齿轮51与第八齿轮52相耦合连接。第二换挡机构k2在第五位置时，第十三齿轮51与差速器61的动力输入部相耦合连接。第二换挡机构k2在第六位置时，第十三齿轮51、第八齿轮52、差速器的动力输入部相互脱离。
50.如此设置，四个挡位模式的传动路线分别为：
51.第一挡位(第一换挡机构k1处于第二位置，第二换挡机构k2处于第六位置)：电机mg
→
第一中间轴20
→
第一齿轮21
→
第十二齿轮41
→
第一换挡机构k1
→
第十齿轮43
→
第五
齿轮33
→
第二中间轴30
→
第六齿轮32
→
第九齿轮62
→
差速器61
→
输出半轴60；
52.第二挡位(第一换挡机构k1处于第一位置，第二换挡机构k2处于第六位置)：电机mg
→
第一中间轴20
→
第二齿轮22
→
第十一齿轮42
→
第一换挡机构k1
→
第十齿轮43
→
第五齿轮33
→
第二中间轴30
→
第六齿轮32
→
第九齿轮62
→
差速器61
→
输出半轴60；
53.第三挡位(第一换挡机构k1处于第三位置，第二换挡机构k2处于第四位置)：电机mg
→
第一中间轴20
→
第四齿轮24
→
第十三齿轮51
→
第二换挡机构k2
→
第八齿轮52
→
第七齿轮31
→
第二中间轴30
→
第六齿轮32
→
第九齿轮62
→
差速器61
→
输出半轴60；
54.第四挡位(第一换挡机构k1处于第三位置，第二换挡机构k2处于第五位置)：电机mg
→
第一中间轴20
→
第四齿轮24
→
第十三齿轮51
→
第二换挡机构k2
→
差速器61
→
输出半轴60；
55.其中，第四挡位提供最短的机械传输路径，机械效率高，适用于全速范围低载荷驱动。本实用新型实施例提供的技术方案，能够实现电驱桥的多挡位切换，能够实现低速大扭矩到全速低扭矩的动力输出。
56.如此设置，本实用新型实施例提供的电驱桥，可设置扭矩相对较小的电机mg代替现有技术中的大扭矩电机mg，能够有效降低成本。而且，在一些实施例中，由于本实施例提供的电驱桥，可以不必须采用轮边行星齿轮减速器即可实现大扭矩输出，有效降低了轮边质量，简化了机械结构，降低了成本。
57.本实施例提供的电驱桥，只需较少的齿轮，并且只需两个换挡机构即可实现四挡传动，中间传动齿轮较少，传动效率高。
58.另外，本实施例中，电机mg可以布置在第一中间轴20上的两个齿轮之间，可大幅降低电机mg占用的电驱桥的轴向空间。
59.在进一步的实施例中，如图2所示，第二中间轴传动机构设置为一对，且对称分布在一对输出半轴60的两侧位置。即，第二中间轴30以及设置于第二中间轴30上的第五齿轮33、第六齿轮32、第七齿轮31都成对设置，并且，每个一对第二中间轴传动机构对称分布在一对输出半轴60的两侧位置。
60.如此设置，一对第五齿轮33同时与第十齿轮43相啮合，一对第六齿轮32同时与第九齿轮62相啮合，一对第七齿轮31同时与第八齿轮52相啮合。一对第二中间轴传动机构能够有效提高传动机构的载荷能力，适用于需要重载需求的商用车。
61.在另一种实施例中，如图3所示，第一中间轴传动机构设置为一对，且对称分布在一对输出半轴60的两侧位置。即，第一中间轴20以及设置于第一中间轴20上的第一齿轮21、第二齿轮22、第四齿轮24都成对设置，并且，每个第一中间轴传动机构对称分布在一对输出半轴60的两侧位置。
62.如此设置，一对第一齿轮21同时与第十二齿轮41相啮合，一对第二齿轮22同时与第十一齿轮42相啮合，一对第四齿轮24同时与第十三齿轮51相啮合。一对第一中间轴传动机构能够有效提高传动机构的载荷能力，适用于需要重载需求的商用车。
63.在一些实施例中，对于扭矩需求较小的车辆，可只设置一个电机mg，如图1和图2所示。
64.在另一个实施例中，当车辆对于扭矩需求较大时，如图3所示，可设置一对电机mg和一对第一中间轴传动机构，一对电机mg和一对第一中间轴传动机构一一对应的传动连
接，并且一对第一中间轴传动机构对称分布在一对输出半轴60的两侧位置，一对电机mg也对称分布在一对输出半轴60的两侧位置。并且，电机mg的输出轴10与一对输出半轴60相平行设置。
65.一对电机mg可同时通过第一中间轴传动机构和第二中间轴传动机构将扭矩输出至一对输出半轴60。进而能够有效提高车辆的扭矩输出。
66.采用一对电机mg能够输出更大的扭矩，且一对低扭矩电机mg的成本相对于一个大扭矩电机的成本可得到有效降低。
67.在一些实施例中，电机mg可通过一级齿轮传动与第一中间轴传动机构实现传动连接，具体地，第一中间轴传动机构还包括设置在各个第一中间轴20上的第三齿轮23，各个电机mg的输出轴10上均设置有第十四齿轮11，第十四齿轮11与第三齿轮23相啮合。
68.在进一步的实施例中，一对输出半轴60分别为第一输出半轴60和第二输出半轴60，其中，第十三齿轮51和第八齿轮52空套在第一输出半轴60上。第十齿轮43、第十一齿轮42及第十二齿轮41均空套在第二输出半轴60上。
69.如此设置，用于实现第三挡位及第四挡位的传动轴齿机构，即，第四齿轮24、第十三齿轮51、第二换挡机构k2、第八齿轮52及第七齿轮31与第一输出半轴60位于同侧。用于实现第一挡位及第二挡位的传动轴齿机构，即，第一齿轮21、第二齿轮22、第十二齿轮41、第一换挡机构k1、第十齿轮43、第十一齿轮42、第五齿轮33与第二输出半轴60位于同侧，充分均衡地利用输出半轴60有限的轴向空间。
70.在一些实施例中，第十齿轮43通过第一中转轴40空套在输出半轴60上，第十三齿轮51通过第二中转轴50空套在输出半轴60上。第一中转轴40和第二中转轴50具有空心结构，可以通过轴承套在输出半轴60上，并且，中转轴的一端设置有齿轮结构，以便与换挡机构相耦合。第八齿轮52可以空套在第二中转轴50上。
71.需要说明的是，在另一些实施例中，输出半轴60上的齿轮也可集中设置在一个输出半轴60上，如图4-图6所示。该种实施例中，第一中间轴传动机构和第二中间轴传动机构也分别设置在输出半轴60的两侧位置，第一中间轴传动机构可以只设置一套，也可以设置为一对。同样，第二中间轴传动机构也可以只设置一套，也可以设置为一对。根据车辆的扭矩需求，电机mg也可设置为一个或两个。
72.本实用新型的实施例中还提供了一种车辆，设置有如上任一实施例中的四挡电驱桥。如此设置，本实施例提供的车辆，其能够实现四个挡位，且通过较小的电机即可实现大扭矩输出，能够有效降低电驱桥的成本，而且使用寿命能够得到保证。该有益效果的推导过程与上述四挡电驱桥所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。
73.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。