一种用于商用车电动车桥的集成式动力总成的制作方法

1.本发明属于汽车零部件领域，具体涉及一种用于商用车电动车桥的集成式动力总成。


背景技术：

2.目前，在节能降耗和电气电动化的背景下，车桥作为商用汽车上的关键零部件总成，已不再局限于只满足相对简单的功能需求，电动车桥在承载和减速增扭的基础上，还需集成更多的性能以满足行业的发展。
3.现有技术中，电动车的动力路线有两种布置方式，分别为：1、电机、变速器、传动轴、控制器、电动车桥减速器总成分开布置；2、电机与电动车桥减速器总成集成，控制器仍然分开布置。
4.上述两者布置方式中，第一种的动力传动环节多，传动链长，传动效率低且体积大，布置困难；而第二种布置方式中，由于控制器仍然分开布置，增加了装配难度以及线材消耗。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种用于商用车电动车桥的集成式动力总成，具有深度集成化、结构紧凑、体积小、传动效率高的效果。
6.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明所采用的技术方案为：
7.一种用于商用车电动车桥的集成式动力总成，包括壳体总成、减速器、电机、电机控制器、换挡执行机构、换挡控制器以及差速器。
8.所述壳体总成内部设有用于设置电机的电机腔、用于设置减速器的减速器腔、用于设置电机控制器和换挡控制器的控制器腔，所述换挡执行机构连接于减速器腔；所述电机控制器与电机电连接，所述电机通过减速器与差速器传动；所述换挡控制器与换挡执行机构电连接。
9.进一步的，所述减速器包括第一轴、第二轴、第三轴和同步器，所述第一轴与第三轴均设于第二轴的同一侧。所述第一轴与电机的轴端相连，所述第一轴连接有输入主动齿轮。所述第二轴包括同轴设置的第一轴段和第二轴段，第二轴段可以与第一轴段接合以随第一轴段同步转动，第二轴段和第一轴段也可以各自单独转动。
10.进一步的，所述第一轴段固接有输入从动齿轮和常啮合主动齿轮，常啮合主动齿轮通过内外花键结构与第一轴段连接或与第一轴段过盈配合连接，所述输入从动齿轮与输入主动齿轮之间通过惰轮啮合；所述第二轴段固接有输出主动齿轮，具体的输出主动齿轮与第二轴段呈一体式结构，所述输出主动齿轮与差速器的输出从动轮啮合，当第一轴段和第二轴段不接合时，输入从动齿轮和常啮合主动齿轮可相对于第二轴段差速转动；当第一轴段和第二轴段接合时，输入从动齿轮和常啮合主动齿轮可随第二轴段同步转动。第二轴段通过滚针轴承套接有一档从动齿轮，即输出主动齿轮随着第二轴段同步转动，一档从动
齿轮可相对第二轴段转动，而一挡从动齿轮转动时，第二轴段可差速转动。其中输出从动齿轮与差速器通过螺栓连接或焊接。所述第二轴段通过同步器与第一轴段或一档从动齿轮连接。同步器用于可选择性地将第一轴段或一挡从动齿轮与第二轴段接合，即第二轴段可以通过同步器与第一轴段接合以随第一轴段同步转动，或者第二轴段可以通过挡同步器与一挡从动齿轮接合以使第二轴段与一挡从动齿轮同步转动，或者第二轴段也可以位于既不与第一轴段接合又不与一挡从动齿轮接合的中间位置。
11.进一步的，所述壳体总成包括减速器壳、减速器端盖和电机端盖。
12.进一步的，所述减速器壳连接有控制器盒，所述控制器腔设于控制器盒内，控制器盒连接有控制器端盖和高压接线盒端盖。
13.进一步的，所述减速器壳还连接有差速器轴承盖，所述减速器端盖设有冷却水路进出口。
14.进一步的，所述换挡执行机构包括换挡电机、换挡轴和换挡拨叉。
15.进一步的，所述换挡电机连接于壳体总成；换挡电机通过锁舌与换挡轴连接，换挡电机用于带动换挡轴滑动；换挡轴与换挡拨叉固定连接，换挡拨叉与同步器连接。
16.进一步的，所述换挡电机通过螺栓连接安装于壳体总成上，用于为换挡动作提供动力；换挡轴与换挡拨叉固定，换挡拨叉与同步器连接，可选择性地将所述第一轴段或所述一挡从动齿轮与第二轴段接合。
17.进一步的，所述第二轴与第三轴上啮合的其他档位主从动齿轮可以有1～2对，具体对数与减速器总成需要的挡位输出匹配。
18.进一步的，所述第二轴段上可设置1～2个同步器，具体数目与挡位数相匹配。
19.进一步的，所述换挡电机、换挡轴、换挡拨叉分别可以是1～2个，具体数目与同步器个数匹配。
20.进一步的，所述减速器端盖通过螺栓安装在减速器壳侧面，减速器壳与减速器端盖共同支撑减速器。
21.进一步的，所述电机端盖通过螺栓安装在减速器端盖外侧，减速器壳与电机端盖共同支撑两侧电机轴承。
22.进一步的，所述控制器盒通过螺栓安装在减速器壳上，控制器盒中安装电机控制器与换挡控制器。
23.进一步的，所述控制器端盖通过螺栓安装在控制器壳上，控制器端盖与控制器盒共同封装电机控制器与换挡控制器。
24.进一步的，所述差速器轴承盖通过螺栓安装在减速器壳上，差速器轴承盖与减速器壳共同支撑差速器。
25.进一步的，所述高压接线盒端盖通过螺栓安装在减速器壳上，高压接线盒端盖封装外部高压接线并提供电源接口。
26.进一步的，所述冷却水路进出口通过螺纹或者过盈配合安装在减速器端盖上，用于提供冷却水进出通道。
27.进一步的，所述电机水路进出口通过螺纹或者过盈配合安装在减速器壳上，用于提供电机冷却水进出通道。
28.进一步的，所述控制器盒与减速器壳为一体式结构。
29.进一步的，所述控制器盒与减速器壳体为可拆卸连接。
30.进一步的，所述电机控制器与换挡控制器直接安装在控制器腔内。
31.进一步的，所述第一轴、第二轴和第三轴分别通过轴承连接于壳体总成。
32.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
33.1、本发明将电机、减速器、差速器以及控制器深度集成，具有质量更轻，装配简便，空间紧凑，节省线材成本的优点。
34.2、本发明将动力输出、减速增扭、变速换挡、轮端差速功能深度集成，具有功能多样，动力系统模块高度统一的优点。
35.3、本发明取消了电气系统中外露的高压线束及低压线束，排除了接触不良、漏电、进水的风险，可有效提高电气系统可靠性。
36.4、本发明速比大、扭矩大、具有较强的动力性能，且传动效率高、具有较优的经济性，能满足商用车的使用要求。
37.5、本发明二档采用两级减速，动力链路短，具有较高的传动效率。
38.6、本发明中的传动齿轮全部采用斜齿齿轮，使得该减速器传动平稳、噪音低、传动效率高且传递扭矩大。
附图说明
39.图1是本发明带电机水路进出口的示意图；
40.图2是本发明的局部装配示意图；
41.图3是本发明中壳体总成的结构示意图；
42.图4是本发明中壳体总成的另一种结构示意图；
43.图5是本发明中减速器的结构示意图；
44.图6是本发明中传动结构示意图；
45.图7是本发明中换挡执行机构示意图。
46.1-壳体总成；11-减速器壳；12-减速器端盖；13-电机端盖；14-控制器盒；15-控制器端盖；16-差速器轴承盖；17-高压接线盒端盖；18-冷却水路进出口；19-电机水路进出口；2-减速器；21-第一轴；22-第二轴；221-第一轴段；222-第二轴段；23-第三轴；25-同步器；26-输入主动齿轮；27-输入从动齿轮；28-惰轮；29-常啮合主动齿轮；210-常啮合从动齿轮；211-一挡主动齿轮；212-一挡从动齿轮；213-输出主动齿轮；214-输出从动齿轮；3-电机；4-电机控制器；5-换挡执行机构；51-换挡电机；52-换挡轴；53-换挡拨叉；6-换挡控制器；7-差速器。
具体实施方式
47.下面结合附图及附图标记对本发明作进一步阐述。
48.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
49.术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
50.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
52.实施例1：
53.如图1、3和6所示，一种用于商用车电动车桥的集成式动力总成，包括壳体总成1、减速器2、电机3、电机控制器4、换挡执行机构5、换挡控制器6以及差速器7。
54.所述壳体总成1内部设有用于设置电机3的电机腔、用于设置减速器2的减速器腔、用于设置电机控制器4和换挡控制器6的控制器腔，所述换挡执行机构5连接于减速器腔；所述电机控制器4与电机3电连接，所述电机3通过减速器2与差速器7传动；所述换挡控制器6与换挡执行机构5电连接。
55.所述减速器2包括第一轴21、第二轴22、第三轴23和同步器25，所述第一轴21与第三轴23均设于第二轴22的同一侧。所述第一轴21与电机3的轴端相连，所述第一轴21连接有输入主动齿轮26。所述第二轴22包括同轴设置的第一轴段221和第二轴段222，第二轴段222可以与第一轴段221接合以随第一轴段221同步转动，第二轴段222和第一轴段221也可以各自单独转动。
56.实施例2：
57.如图1-7所示，一种用于商用车电动车桥的集成式动力总成，包括壳体总成1、减速器2、电机3、电机控制器4、换挡执行机构5、换挡控制器6以及差速器7。
58.所述壳体总成1内部设有用于设置电机3的电机腔、用于设置减速器2的减速器腔、用于设置电机控制器4和换挡控制器6的控制器腔，所述换挡执行机构5连接于减速器腔；所述电机控制器4与电机3电连接，所述电机3通过减速器2与差速器7传动；所述换挡控制器6与换挡执行机构5电连接。
59.所述减速器2包括第一轴21、第二轴22、第三轴23和同步器25，所述第一轴21与第三轴23均设于第二轴22的同一侧。所述第一轴21与电机3的轴端相连，所述第一轴21连接有输入主动齿轮26。所述第二轴22包括同轴设置的第一轴段221和第二轴段222，第二轴段222可以与第一轴段221接合以随第一轴段221同步转动，第二轴段222和第一轴段221也可以各自单独转动。
60.所述第一轴段221固接有输入从动齿轮27和常啮合主动齿轮29，常啮合主动齿轮29通过内外花键结构与第一轴段221连接或与第一轴段221过盈配合连接，所述输入从动齿轮27与输入主动齿轮26之间通过惰轮28啮合；所述第二轴段222固接有输出主动齿轮213，具体的输出主动齿轮213与第二轴段222呈一体式结构，所述输出主动齿轮213与差速器7的输出从动轮啮合，当第一轴段221和第二轴段222不接合时，输入从动齿轮27和常啮合主动齿轮29可相对于第二轴段222差速转动；当第一轴段221和第二轴段222接合时，输入从动齿轮27和常啮合主动齿轮29可随第二轴段222同步转动。第二轴段222通过滚针轴承套接有一档从动齿轮212，即输出主动齿轮213随着第二轴段222同步转动，一档从动齿轮212可相对
第二轴段222转动。其中输出从动齿轮214与差速器7通过螺栓连接或焊接。所述第二轴段222通过同步器25与第一轴段221或一档从动齿轮连接。同步器25用于可选择性地将第一轴段221或一挡从动齿轮212与第二轴段222接合，即第二轴段222可以通过同步器25与第一轴段221接合以随第一轴段221同步转动，或者第二轴段222可以通过挡同步器25与一挡从动齿轮212接合以使第二轴段222与一挡从动齿轮212同步转动，或者第二轴段222也可以位于既不与第一轴段221接合又不与一挡从动齿轮212接合的中间位置。
61.所述壳体总成1包括减速器壳11、减速器端盖12和电机端盖13。
62.所述减速器壳11的一端可拆卸连接有减速器端盖12，所述减速器端盖12连接有电机端盖13和电机水路进出口19，所述电机端盖13与电机腔对应设置。
63.所述减速器壳11连接有控制器盒14，所述控制器腔设于控制器盒14内，控制器盒14连接有控制器端盖15和高压接线盒端盖17。
64.所述减速器壳11还连接有差速器轴承盖16，所述减速器端盖12设有冷却水路进出口18。
65.所述换挡执行机构5包括换挡电机51、换挡轴52和换挡拨叉53。
66.所述换挡电机51连接于壳体总成1；换挡电机51通过锁舌与换挡轴52连接，换挡电机51用于带动换挡轴52滑动；换挡轴52与换挡拨叉53固定连接，换挡拨叉53与同步器25连接。
67.所述换挡电机51通过螺栓连接安装于壳体总成1上，用于为换挡动作提供动力；换挡轴52与换挡拨叉53固定，换挡拨叉53与同步器25连接，可选择性地将所述第一轴段221或所述一挡从动齿轮212与第二轴段222接合。
68.所述第二轴22与第三轴23上啮合的其他档位主从动齿轮可以有1～2对，具体对数与减速器2总成需要的挡位输出匹配。
69.所述第二轴段222上可设置1～2个同步器25，具体数目与挡位数相匹配。
70.所述换挡电机51、换挡轴52、换挡拨叉53分别可以是1～2个，具体数目与同步器25个数匹配。
71.所述换挡电机51、换挡轴52、换挡拨叉53分别可以是1～2个，具体数目与同步器25个数匹配。
72.所述减速器端盖12通过螺栓安装在减速器壳11侧面，减速器壳11与减速器端盖12共同支撑减速器2。
73.所述电机端盖13通过螺栓安装在减速器端盖12外侧，减速器壳11与电机端盖13共同支撑两侧电机轴承35。
74.所述控制器盒14通过螺栓安装在减速器壳11上，控制器盒14中安装电机控制器4与换挡控制器6。
75.所述控制器端盖15通过螺栓安装在控制器壳上，控制器端盖15与控制器盒14共同封装电机控制器4与换挡控制器6。
76.所述差速器轴承盖16通过螺栓安装在减速器壳11上，差速器轴承盖16与减速器壳11共同支撑差速器7。
77.所述高压接线盒端盖17通过螺栓安装在减速器壳11上，高压接线盒端盖17封装外部高压接线并提供电源接口。
78.所述冷却水路进出口18通过螺纹或者过盈配合安装在减速器端盖12上，用于提供冷却水进出通道，冷却水进出口18包括冷却水进口和冷却水出口。
79.所述电机水路进出口19通过螺纹或者过盈配合安装在减速器壳11上，用于提供电机冷却水进出通道，电机水路进出口19包括电机水路进口和电机水路出口。
80.所述控制器盒14与减速器壳11为一体式结构。
81.所述控制器盒14与减速器壳11体为可拆卸连接。
82.所述电机控制器4与换挡控制器6直接安装在控制器腔内。
83.所述第一轴21、第二轴22和第三轴23分别通过轴承连接于壳体总成1。
84.具体工作原理：高压接线盒设置有高压电源接线端口，高压电源通过高压接线盒与动力总成连接；整车将动力指令发送至电机控制器4，电机控制器4实时将扭矩-转速-时间指令发送至电机3，电机3在电磁场的作用下使电机转子34转动，输出动力，电机控制器4实时发出不同的扭矩-转速-时间的命令，电子转子则以相应的扭矩及转速实时响应；电机3输出的动力通过电机输出轴33传递至第一轴21，第一轴21上的输入主动齿轮26将动力通过惰轮28传递给第一轴段221上的输入从动齿轮27，输入从动齿轮27带动第一轴段221同步转动。换挡执行机构5与同步器25连接；整车需要一档时，换挡控制器6向换挡执行机构5发出进一档命令，换挡执行机构5带动同步器25接合一挡从动齿轮212和第二轴段222，动力传递路线依次通过电机输出轴33、输入主动齿轮26、惰轮28、输入从动齿轮27，常啮合主动齿轮29、常啮合从动齿轮210，一档主动齿轮211、一档从动齿轮212、输出主动齿轮213、输出从动齿轮214，最终通过差速器7向轮端输出动力；整车需要二档时，换挡控制器6向换挡执行机构5发出进二档命令，换挡执行机构5带动同步器25接合第一轴段221和第二轴段222，动力传递路线依次通过电机输出轴33、输入主动齿轮26、惰轮28、输入从动齿轮27、输出主动齿轮213、输出从动齿轮214，最终通过差速器7向轮端输出动力；空挡时，换挡控制器6向换挡执行机构5发出摘档命令，换挡执行机构5带动同步器25均位于中间位置，此时不传递动力。倒挡时，换挡控制器6向换挡执行机构5发出倒档命令，换挡执行机构5控制同步器25接合一挡从动齿轮212和第二轴段222，电机控制器4控制电机3反转(即与前进挡时的转向相反)；具体的，换挡执行机构5在执行换挡命令时，换挡控制器6与电机控制器4实时进行信息交互，电机控制器4控制电机3不输出扭矩并调整电机3的转速，使得同步器25两侧第一轴21端与第二轴22端的转速差处于合理的范围内，以保证平顺换挡；冷却水通过冷却水路进口进入控制器腔，对电机控制器4进行降温冷却，再从冷却水出口流出通过水管接入电机水路进口，冷却水通过电机水路进口流入电机，用以冷却电机，最后从电机水路出口流出。
85.本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。