一种带取力器的电动驱动桥及其工作方法与流程

1.本发明属于汽车传动系统技术领域，具体涉及一种带取力器的电动驱动桥及其工作方法。


背景技术：

2.进入21世纪，节能和环保成为全世界各个国家工业发展关注的焦点，电动汽车因为其零排放的优点，在未来将会成为汽车工业发展的主流，故各大汽车厂商纷纷向电动汽车领域加大研发投入。
3.取力器作为汽车上向除行驶之外的动作(如液压油泵等)提供动力的重要部件，要求工作平稳、可靠性高。目前市面上的电动汽车将取力器单独布置在车辆一侧，通过一个电机单独驱动，这样布置取力器不仅占据了较大空间，整车布置不够紧凑，并且重量较大，对纯电动车来说会降低续航里程；取力器使用与整车行驶分别单独使用一台电机驱动，噪声大、线束多，会增加相关的电控成本和维修成本。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种带取力器的电动驱动桥及其工作方法，实现了一套装置同时解决电动车变速和取力的问题，节约了整车空间和相关成本，简化了布置方式和控制逻辑。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.本发明公开了一种带取力器的电动驱动桥，包括电机、变速器、差速器和取力器；变速器包括中间轴和二轴，中间轴上设有常啮合从动齿轮、变速器换挡机构、第一主动齿轮和第二主动齿轮，常啮合从动齿轮和变速器换挡机构与中间轴固定连接，第一主动齿轮和第二主动齿轮空套在中间轴上；变速器换挡机构通过变速器换挡连接机构连接有变速器换挡执行机构，变速器换挡机构能够与第一主动齿轮或第二主动齿轮结合进行换挡；
7.电机连接有变速器输入轴，变速器输入轴上连接有常啮合主动齿轮，常啮合主动齿轮与常啮合从动齿轮啮合；
8.二轴的一端由变速器输入轴轴头支撑，另一端连接有驻车制动器；二轴上设有第一从动齿轮、第二从动齿轮和二轴主动轮，第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合，第二从动齿轮与第二主动齿轮啮合，二轴主动齿轮通过差速器从动齿轮与差速器连接；
9.取力器包括取力器换挡机构、取力器输出轴和取力器输入轴，取力器换挡机构与中间轴连接，取力器输入轴上空套有取力器主动齿轮，取力器输出轴上连接有取力器从动齿轮，取力器输出轴端部连接有汽车附属装置，取力器从动齿轮与取力器主动齿轮啮合；取力器换挡机构通过取力器换挡连接机构连接有取力器换挡执行机构，取力器换挡机构能够与取力器主动齿轮结合进行取力。
10.优选地，差速器从动齿轮与差速器固定连接，差速器的两端分别连接有半轴，半轴分别与两侧的轮毂连接，半轴上支撑有差速器轴承。
11.优选地，变速器换挡连接机构包括变速器拨叉轴和变速器拨叉，变速器换挡机构与变速器拨叉连接，变速器拨叉与变速器拨叉轴与连接，变速器拨叉轴与变速器换挡执行机构连接；取力器换挡连接机构包括取力器拨叉轴和取力器拨叉，取力器换挡机构与取力器拨叉连接，取力器拨叉与取力器拨叉轴连接，取力器拨叉轴与取力器换挡执行机构。
12.进一步优选地，变速器换挡执行机构和取力器换挡执行机构为气动机构、液动机构、电动机构或电磁驱动机构。
13.进一步优选地，变速器换挡机构和取力器换挡机构为滑套、同步器或摩擦离合器。
14.优选地，变速器输入轴上支撑有变速器输入轴轴承，二轴上支撑有二轴轴承，中间轴上支撑有中间轴轴承，取力器输出轴上支撑有取力器输出轴轴承。
15.优选地，电机设在电机壳体内，变速器设在变速器壳体内，差速器设在驱动桥桥壳内，取力器设在取力器壳体内。
16.进一步优选地，电机壳体与变速器壳体可拆卸地连接，取力器壳体可拆卸地安装在变速器壳体上，变速器壳体与驱动桥桥壳可拆卸地连接。
17.优选地，取力器输出轴连接有法兰盘，法兰盘与汽车附属装置连接。
18.本发明公开了上述带取力器的电动驱动桥的工作方法，包括：
19.当变速器换挡机构与第一主动齿轮结合时，电机的动力依次通过常啮合主动齿轮、常啮合从动齿轮、第一主动齿轮、第一从动齿轮和二轴主动齿轮传递至差速器，汽车在模式一档位下行驶；
20.当变速器换挡机构与第二主动齿轮结合时，电机的动力依次通过常啮合主动齿轮、常啮合从动齿轮、第二主动齿轮、第二从动齿轮和二轴主动齿轮传递至差速器，汽车在模式二档位下行驶；
21.当变速器换挡机构均不与第一主动齿轮和第二主动齿轮结合时，车辆停止；
22.无论车辆在模式一档位下行驶、在模式二档位下行驶或停止，当取力器换挡机构与取力器主动齿轮结合时，取力器主动齿轮与中间轴同步转动，电机的动力依次由取力器主动齿轮、取力器从动齿轮和取力器输出轴传递至汽车附属装置，取力器正常工作；当取力器换挡机构与取力器主动齿轮分离时，取力器无动力输出。
23.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
24.本发明公开的一种带取力器的电动驱动桥，将电机、变速器、驱动桥和取力器集成在一起，可以在汽车行驶过程中或汽车停止时根据实际需要，通过取力器输出动力为随车的附属装置如油泵、水泵、清扫等装置提供动力，传动效率高。通过高集成度的结构，能够使纯电动车在整车布置时，不用单独考虑给取力器留有安装空间，可以将底盘下有限的空间腾出来布置电池，有效增加续航里程；取力器部分使用模块化的设计，可根据客户不同的速比或扭矩需求进行配置，改装方便快捷。整车和取力器由一个电机驱动，可以避免多电机驱动带来的噪声大、线束多、维修复杂的缺点，同时，相比多电机驱动，本发明中使用单电机在控制器的成本方面更具优势，具有良好的应用前景。
25.进一步地，变速器换挡执行机构和取力器换挡执行机构可以根据实际需求，选择气动机构、液动机构、电动机构或电磁驱动机构，兼容性好。
26.进一步地，变速器换挡机构和取力器换挡机构可以根据实际需求，选择滑套、同步器或摩擦离合器，兼容性好。
27.进一步地，电机壳体、变速器壳体、驱动桥桥壳和取力器壳体分别独立设置，在安装和维修时可以单独进行，方便高效。
28.本发明公开的上述带取力器的电动驱动桥，集成化程度高，使取力器的取力不依赖于汽车的运行状态，适应各种工作环境。
附图说明
29.图1为本发明的整体结构示意图；
30.图2为本发明的传动路线一示意图；
31.图3为本发明的传动路线二示意图；
32.图4为本发明的传动路线三示意图。
33.图中：1.电机；2.变速器输入轴；3.变速器输入轴轴承；4.中间轴轴承；5.常啮合从动齿轮；6.第一主动齿轮；7.变速器换挡执行机构；8.变速器拨叉轴；9.变速器拨叉；10.第二主动齿轮；11.取力器换挡执行机构；12.取力器拨叉轴；13.取力器拨叉；14.取力器从动齿轮；15.取力器输出轴；16.法兰盘；17.取力器输出轴轴承；18.取力器轴承；19.中间轴；20.变速器换挡机构；21.取力器换挡机构；22.取力器主动齿轮；23.取力器输入轴；24.二轴轴承；25.驻车制动器；26.常啮合主动齿轮；27.第一从动齿轮；28.第二从动齿轮；29.二轴主动齿轮；30.二轴；31.轮毂；32.半轴；33.差速器轴承；34.差速器；35.差速器从动齿轮；100.变速器壳体；200.取力器壳体；300.驱动桥桥壳。
具体实施方式
34.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述：
35.图1为本发明的带取力器的电动驱动桥的整体结构示意图，电机1的电机壳体与变速器壳体100相连接，电机1与变速器输入轴2连接，在变速器输入轴轴承3的支撑下，变速器输入轴2上的常啮合主动齿轮26与中间轴19上固定的常啮合从动齿轮5相啮合，中间轴19通过两端的中间轴轴承4固定支撑，第一主动齿轮6和第二主动齿轮10空套在中间轴19上，变速器换挡机构20与中间轴19通过花键连接；二轴30左端由变速器输入轴2轴头支撑，右端由二轴轴承24支撑，在二轴30上固定有第一从动齿轮27、第二从动齿轮28和二轴主动齿轮29，第一从动齿轮27、第二从动齿轮28分别与第一主动齿轮6、第二主动齿轮10相啮合，变速器换挡执行机构7带动变速器拨叉轴8上连接的变速器拨叉9推动变速器换挡机构20左右滑动，可分别与第一主动齿轮6和第二主动齿轮10啮合实现换挡；在二轴30的轴端设置驻车制动器25。
36.变速器壳体100与驱动桥桥壳300连接，变速器内部的二轴主动齿轮29与驱动桥桥壳300内安装的差速器从动齿轮35相啮合，差速器从动齿轮35与差速器34完全固定，差速器34在左右差速器轴承33的支撑下带动半轴32旋转，半轴32与两侧轮毂31固定连接。
37.取力器通过取力器壳体200安装在变速器壳体100上，在取力器内部，取力器输入轴23左端支撑在中间轴19的轴头上，右端支撑在取力器轴承18上，取力器主动齿轮22空套在取力器输入轴23上，并与取力器从动齿轮14啮合，在取力器输出轴轴承17的支撑下，取力器从动齿轮14、法兰盘16与取力器输出轴15相连接；在中间轴19靠近取力器的一侧安装有取力器换挡机构21，取力器换挡执行机构11带动取力器拨叉轴12及取力器拨叉13推动取力
器换挡机构21左右滑动，可将减速器的中间轴19上的动力传递到取力器输入轴23上。
38.在本发明中，取力器输入轴23、取力器主动齿轮22、取力器轴承18、取力器从动齿轮14、取力器输出轴轴承17、法兰盘16与取力器输出轴15、取力器壳体200一起组成了取力器总成，通过改变取力器主动齿轮22和取力器从动齿轮14的齿数构建了不同取力器速比系列供用户选择。用户根据汽车附属装置的功率或速比要求，直接从取力器型谱里选择更换取力器总成即可满足。
39.根据不同配置和工况要求，变速器换挡执行机构7和取力器换挡执行机构11可以采用气动机构、液动机构、电动机构或电磁驱动机构。
40.变速器换挡机构20和取力器换挡机构21可以采用滑套、同步器或摩擦离合器，本实施例中采用变速器滑套和取力器滑套。
41.下面以一个具体实施例来对本发明的带取力器的电动驱动桥的工作方法进行进一步描述：
42.电机1与变速器输入轴2连接在一起旋转，变速器输入轴2在变速器输入轴轴承3的支撑下带动常啮合主动齿轮26与中间轴19上固定的常啮合从动齿轮5转动，中间轴19通过两端的中间轴轴承4固定，第一主动齿轮6和第二主动齿轮10空套在中间轴19上，变速器滑套与中间轴19通过花键连接；气缸一充气带动变速器拨叉轴8上连接的变速器拨叉9推动变速器滑套左右滑动，可分别与第一主动齿轮6和第二主动齿轮10啮合实现换挡；二轴30左端由变速器输入轴2轴头支撑，右端由二轴轴承24支撑，在二轴30上固定有第一从动齿轮27、第二从动齿轮28和二轴主动齿轮29，第一从动齿轮27、第二从动齿轮28分别与第一主动齿轮6、第二主动齿轮10相啮合，二轴主动齿轮29与差速器从动齿轮35相啮合；差速器从动齿轮35与差速器34完全固定，差速器34在左右差速器轴承33的支撑下带动半轴32旋转，半轴32与两侧轮毂31固定连接；在二轴30的轴端设置驻车制动器25，驻车制动器25可保障车辆停止时处于安全停止状态。
43.本实施例中，变速器换挡执行机构7和取力器换挡执行机构11采用气缸一和气缸二。
44.取力器输入轴23左端支撑在中间轴4的轴头上，右端支撑在取力器轴承18上，取力器主动齿轮22空套在取力器输入轴23上，并与取力器从动齿轮14啮合；在中间轴19靠近取力器的一侧安装有取力器滑套，气缸二带动取力器拨叉轴12及取力器拨叉13推动取力器滑套左右滑动，可将减速器的中间轴19上的动力传递到取力器输入轴23上，再通过取力器从动齿轮14，进而在取力器输出轴轴承17的支撑下带动取力器输出轴15转动，通过取力器输出轴15端部的法兰盘16将动力传递给汽车的附属装置使用。
45.汽车行驶时有两个挡位供选择。如图2所示，当变速器滑套向左滑动与第一主动齿轮6结合时，电机1的动力通过第一主动齿轮6向后端轮毂31传递，车辆在模式一档位下行驶；如图3所示，当变速器滑套向右滑动与第二主动齿轮7结合时，电机1的动力则通过第二主动齿轮7向后端轮毂31传递，车辆在模式二档位下行驶；当变速器滑套处于中间位置时，电机1的动力无法向后端轮毂31传递，车辆轮端无动力输出。
46.无论车辆运动或者停止，取力器都可以实现动力传递或中断。如图4所示，当取力器滑套向右滑动与取力器主动齿轮22结合时，取力器输入轴23与中间轴19连接，取力器正常工作，为随车附属装置如油泵、水泵、清扫等装置提供动力；当取力器滑套向左滑动与取
力器主动齿轮22分离时，取力器输入轴23与中间轴19断开，取力器无动力输出。
47.综上所述，通过控制变速器换挡执行机构7和取力器换挡执行机构11的动作，让变速器换挡机构20和取力器换挡机构21处于不同的位置，即可实现行车取力或停车取力，极大地满足了不同车辆的需求。
48.需要说明的是，实施例中所述仅是本发明的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。