具有分離雙級減速行星系的雙速電動全輪驅動的製作方法

2023-10-17 20:07:39

相關申請的交叉引用

本申請要求2016年3月14日提交的美國臨時專利申請號62/307,743的優先權。

本申請總體上涉及的領域包括車輛動力總成。

背景技術：

車輛動力總成可包括至少一個動力傳動系，該動力傳動系可驅動車輛。

技術實現要素：

若干變型可包括一種產品，該產品包括：操作性地連接至動力傳動系模塊的電機，該動力傳動系模塊包括具有固定齒數比的齒輪系、具有多個齒數比的操作性地連接至該齒輪系的第一行星齒輪組、具有固定齒數比的操作性地連接至第一行星齒輪組的第二行星齒輪組、和同步器，其中，該同步器操作性地連接至第一行星齒輪組且被定位在第一行星齒輪組與第二行星齒輪組之間；操作性地連接至第二行星齒輪組的差速器；其中，該電機選擇性地通過齒輪系、第一行星齒輪組、同步器和第二行星齒輪組將動力傳輸至差速器，且其中，該同步器被構造和布置成用於通過放置第一行星齒輪組的環形齒輪將動力傳動系模塊轉換為高範圍模式、低範圍模式和空擋模式。

若干變型可包括一種產品，該產品包括：操作性地連接至動力傳動系模塊的電機以及車橋組件，該車橋組件具有操作性地連接至動力傳動系模塊的中心線支撐軸，其中，該動力傳動系模塊包括螺旋齒輪系、操作性地連接至該螺旋齒輪系的第一螺旋行星齒輪組、操作性地連接至第一螺旋行星齒輪組的同步器、和鄰近於該同步器並操作性地連接至第一螺旋行星齒輪組和車橋組件的第二螺旋行星齒輪組；且其中，該同步器被構成和布置成用於轉換第一螺旋行星齒輪組的第一環形齒輪，以將動力傳動系模塊轉換至高範圍模式、空擋模式和低範圍模式。

若干變型可包括驅動車橋差速器的方法，該方法包括：選擇性地驅動具有可旋轉的軸的電機；使用該電機來驅動操作性地連接至可旋轉的軸的螺旋齒輪系；將來自螺旋齒輪系的輸出提供至第一螺旋行星齒輪組，該第一螺旋行星齒輪組具有太陽齒輪、至少兩個行星齒輪、環形齒輪和架體；使用同步器來將環形齒輪轉換至第一位置，以將環形齒輪接觸至殼體以實現低範圍模式，或將環形齒輪轉換至第二位置，通過中心線支撐軸將環形齒輪連接至架體，以實現高範圍模式；利用來至第一行星齒輪組和同步器的輸出來驅動第二螺旋行星齒輪組；利用來自第二螺旋行星齒輪組的輸出來驅動差速器。

從下文提供的詳細說明中，本發明的範圍內的其它示意性變型將變得顯而易見。應當理解的是，儘管詳細的說明和具體實例公開了本發明的範圍內的變型，當其僅僅旨在用於說明目的，且並不意於限制本發明的範圍。

附圖說明

從詳細的說明和附圖將可更透徹地理解本發明的範圍內的變型的選擇實例，其中：

圖1示出了根據若干變型的動力傳動系模塊的橫截面視圖。

具體實施方式

以下變型的說明在本質上僅僅是示意性的，且並不以任何方式來限制本發明的範圍、其應用或使用。

在若干變型中，車輛可包括動力傳動系模塊10，其可將動力傳輸至差速器12。參考圖1，在若干變型中，動力傳動系模塊10可通過齒輪系36、第一行星齒輪組48、同步器70和第二行星齒輪組74將動力傳輸至差速器12。在若干變型中，齒輪系36可提供固定齒數比，而第一行星齒輪組48可提供多個齒數比，以使得該動力傳動系模塊10可提供電機86與車橋組件94之間的低範圍、空擋範圍和高範圍。在若干變型中，可通過動力傳動系模塊10來傳輸動力，以使得電機86驅動車橋組件94，例如用於推進。還可通過動力傳動系模塊10來傳輸動力，以使得車橋組件94驅動電機86，例如用於再生制動。

在若干變型中，車橋組件94可延伸通過動力傳動系模塊10，且可操作性地附接至第一輪110和第二輪112。可以使用任何數目的車橋組件配置，包括但不限於，車橋組件包括等速萬向節和本領域技術人員已知的其它常用部件。在若干變型中，車橋組件94可包括第一車橋軸96、中心線支撐軸97、第二車橋軸104和差速器12，該中心線支撐軸可與第一車橋軸96相同心且可圍繞第一車橋軸96的一部分。中心線支撐軸97可以為中空的且可包括第一端98和第二端100。在若干變型中，第一端98可被支撐於第一軸承102中。在若干變型中，第二車橋軸104可包括第一端106和第二端108。

在若干變型中，差速器12可被操作性地附接至第一車橋軸96和第二車橋軸104，且可包括保持架14和小齒輪軸16，該小齒輪軸可在保持架14的第一端18與保持架14的第二端20之間延伸。在若干變型中，第一小齒輪22和第二小齒輪24可被可旋轉地附接至小齒輪軸16。第一側齒輪26可接合第一小齒輪22，並且第二側齒輪28可接合第二小齒輪24。在若干變型中，保持架14可由第一軸承30和第二軸承32承載，且可以為可旋轉的。在若干變型中，第二行星齒輪組74可以定位於保持架14內。保持架14的第一側34可以連接至第二行星齒輪組74的架體82或與其一體成形，且可與架體82一起旋轉。

在許多變型中，保持架14可被旋轉，這可引起第一小齒輪22和第二小齒輪24以及第一側齒輪26和第二側齒輪28旋轉，這可引起第一車橋軸96和第二車橋軸104分別地驅動第一輪110和第二輪112。在許多變型中，可從第一輪110和第二輪112提供輸入，例如用於再生制動，這可引起第一車橋軸96和第二車橋軸104來旋轉第一側齒輪26和第二側齒輪28，這可引起第一小齒輪22和第二小齒輪24旋轉，這會旋轉保持架14。

在許多變型中，電機86可被操作性地連接至動力傳動系模塊10，且可通過動力傳動系模塊10和差速器12提供動力至車橋組件94。可以使用任何數目的電機86，包括但不限於電動機、電動發電機、或另一種形式的電機。在許多變型中，軸88包括但不限於，轉子軸可從電機86延伸，且可由第一軸承90和第二軸承92來支撐。在許多變型中，殼體44可圍繞電機86、動力傳動系模塊10和差速器12的至少一部分。殼體44可包括單個連續部件或可包括兩個或多個單獨的部件。在許多變型中，殼體44可被構造和布置成包含潤滑劑，包括但不限於油。

在許多變型中，來自電機86的軸88可以操作性地連接至齒輪系36。在許多變型中，齒輪系36可包括螺旋齒輪。齒輪系36可被用於提供輸入至電機86，以及提供來自電機86的輸出。在許多變型中，齒輪系36可包括第一齒輪38，該第一齒輪可操作性地附接至軸88且可與軸88一起旋轉。第一齒輪38可接合第二齒輪40並與其一起旋轉。第二齒輪40可包括大於第一齒輪38(的直徑)的直徑，這會提供它們之間的來自軸88的減速。第二齒輪40可接合第三齒輪42並與其一起旋轉。在許多變型中，第二齒輪40可以為惰齒輪，其可在第一齒輪38與第三齒輪42之間接合，且可繞著可偏置在圖1中的視圖平面之後的中心旋轉。這可允許軸88被定位成靠近於第一車橋軸96，這會使得第一齒輪38與第三齒輪42之間的空間最小化，以降低包裝空間。在許多變型中，螺旋齒輪系的使用可以在高速下容易提供潤滑劑，因為與其它齒輪類型相比齒輪38、40、42可以更大且更開放。

在許多變型中，第一齒輪38、第二齒輪40和第三齒輪42可繞著平行車橋旋轉。在許多變型中，電機86可驅動齒輪系36，以使得第一齒輪38可以為輸入齒輪，第二齒輪40可以為中間齒輪，以及第三齒輪42可以為輸出齒輪。在許多變型中，電機86可由車橋組件94來驅動，以使得然後第三齒輪42可以為輸入齒輪，第二齒輪40可以為中間齒輪，以及第一齒輪38可以為輸出齒輪。

在許多變型中，第三齒輪42可以操作性地連接至第一行星齒輪組48的太陽齒輪52。第三齒輪42和太陽齒輪52可以被操作性地附接，以使得第三齒輪42和太陽齒輪52可以一起旋轉。在許多變型中，太陽齒輪52可在中心線支撐軸97上自由地旋轉。在許多變型中，太陽齒輪52可以被可旋轉地連接至第一行星齒輪54和第二行星齒輪56，以使得第一行星齒輪54和第二行星齒輪56與太陽齒輪52一起旋轉。第一行星齒輪54可在第一銷58上旋轉，該第一銷可被固定至架體50，以及第二行星齒輪56可在第二銷60上旋轉，該第二銷也可被固定至架體50上。可注意到，根據設計需求，可以使用兩個以上的行星齒輪。第一行星齒輪54和第二行星齒輪56可在環狀或環形齒輪62內接合併旋轉，該環狀或環形齒輪可包括內齒。在許多變型中，環形齒輪62還可包括輪轂64，該輪轂可包括第一部分66和第二部分68，該第一部分可朝向中心線支撐軸97徑向地延伸，該第二部分可從第一部分66的端部67徑向地延伸。在許多變型中，如將在下文中所討論，環形齒輪輪轂64可被構成和布置成用於與同步器70相接合。第一行星齒輪組48可包括任何數目、類型的齒輪，包括但不限於螺旋齒輪。在許多變型中，太陽齒輪52可被旋轉，這可引起第一行星齒輪54和第二行星齒輪56在環形齒輪62的內部旋轉，這可引起架體50發生旋轉。

可在動力傳動系模塊10中使用任何數目、類型的同步器70，這可允許實現動力傳動系模塊10的轉換。在許多變型中，同步器70可包括同步器齒轂72。同步器齒轂72可被構造和布置成用於接合第一行星齒輪組48的環形齒輪輪轂64，以使得同步器齒轂72可軸向地與同步器齒轂72一起移動環形齒輪62。在許多變型中，通過致動器(未示出)可執行範圍選擇，該致動器可相對於中心線支撐軸97軸向地移動同步器齒轂72。同步器70可選擇性地將差速器12從電機86斷開，以提供空擋模式，且可將電機86與差速器12連接，以提供動力傳輸的兩種操作模式。

在許多變型中，同步器齒轂72可被選擇性地轉換至左側(在圖1的透視圖中)，這可引起第一行星齒輪組48的環形齒輪62實現轉換，以使得環形齒輪62可被接觸至殼體44，以使得它被固定以防止旋轉。當環形齒輪62被接觸(殼體)時，則第一行星齒輪組48的架體50的旋轉速度可被降低且扭矩可被增加，以使得動力傳動系模塊10可在操作的低範圍模式下執行。在許多變型中，同步器齒轂72還可被選擇性地轉換至右側(在圖1的透視圖中)，這可引起第一行星齒輪組48的環形齒輪62實現轉換，以使得環形齒輪62可被操作性地連接至第一行星齒輪組48的架體50，以使得它可與架體50一起旋轉，該架體可被操作性地連接至中心線支撐軸97。當環形齒輪62通過中心線支撐軸97可被連接至架體50時，則太陽齒輪52的旋轉速度可被維持，以使得動力傳動系模塊10可在操作的高範圍模式下執行。

在許多變型中，來自第一行星齒輪組48的輸出可被傳輸至第二行星齒輪組74，其可驅動差速器12。第二行星齒輪組74可包括太陽齒輪76、第一行星齒輪78和第二行星齒輪80、以及環形齒輪84，該第一行星齒輪和第二行星齒輪可每個分別地通過第一銷79和第二銷81被附接至架體82，該環形齒輪可包括內齒。可注意到，根據設計需求，可以使用兩個以上的行星齒輪。在許多變型中，第二行星齒輪組74的環形齒輪84在延伸環形壁46處可接觸至殼體44，以使得它可被固定以防止旋轉。第二行星齒輪組74可被固定以在低範圍模式下操作。第二行星齒輪組74可包括任何數目、類型的齒輪，包括但不限於螺旋齒輪。

在許多變型中，同步器齒轂72可由任何數目的本領域中已知的致動器來致動，包括但不限於，機電式、電磁式和/或液壓式。在許多位於第一行星齒輪組48與第二行星齒輪組74之間的同步器70的位置可降低同步器70處的反射慣量。

在許多變型中，一個或多個特徵可被結合進動力傳動系模塊10中，這可管理儲槽液位和降低剪切損失，如在專利申請14/824,724中所公開，其在此作為參考被合併。

根據以上變型，車輛可提供有可由電機86驅動的車橋組件94，這可提供電動全輪驅動。在許多變型中，車輛可配備有第二車橋組件，該第二車橋組件可由常用的動力裝置來驅動，以完成全輪驅動。第一車橋組件94可驅動電機86，這可允許實現再生制動以對車輛的電池充電。在許多變型中，第一車橋組件94可由電機86來驅動，這可改進牽引和車輛動力學。第一車橋組件94可提供在低電壓系統中具有改進扭矩的電動驅動，包括但不限於48v系統。第一車橋組件94可以位於車輛中的任何數目的位置處，包括但不限於，前輪驅動車輛的後車橋或後輪驅動車輛的前車橋。

以下變型的說明僅僅是視為落在本發明的範圍之內的部件、元件、動作、產品和方法的示意性(說明)，且並不意於以任何方式來限制具體公開或並未特別闡述的這種範圍。本文所描述的部件、元件、動作、產品和方法可被組合，而並非如本文特別地說明，且仍然被視為落入本發發明的範圍之內。

變型1可包括一種產品，該產品包括：操作性地連接至動力傳動系模塊的電機，該動力傳動系模塊包括具有固定齒數比的齒輪系、具有多個齒數比的操作性地連接至該齒輪系的第一行星齒輪組、具有固定齒數比的操作性地連接至第一行星齒輪組的第二行星齒輪組、和同步器，其中，該同步器操作性地連接至第一行星齒輪組且被定位在第一行星齒輪組與第二行星齒輪組之間；操作性地連接至第二行星齒輪組的差速器；其中，該電機選擇性地通過齒輪系、第一行星齒輪組、同步器和第二行星齒輪組將動力傳輸至差速器，且其中，該同步器被構造和布置成用於通過放置第一行星齒輪組的環形齒輪將動力傳動系模塊轉換為高範圍模式、低範圍模式和空擋模式。

變型2可包括如在變型1中所述的產品，其中，同步器進一步包括同步器齒轂，且其中，同步器齒轂操作性地附接至環形齒輪，且其中，同步器被構造和布置成用於轉換同步器齒轂，以將環形齒輪移動至第一位置以將環形齒輪接觸至動力傳動系模塊以實現低範圍模式；移動至第二位置以將環形齒輪可操作地連接至第一行星齒輪組的架體以實現高範圍模式；以及移動至第三位置，其中，環形齒輪未接觸(動力傳動系模塊)以及未連接第一行星齒輪組的架體，以實現空擋模式。

變型3可包括如在變型1-2的任何一個變型中所述的產品，其中，齒輪系包括操作性地連接至電機的第一齒輪、操作性地連接至第一齒輪的第二齒輪、和操作性地連接至第二齒輪以及第一行星齒輪組的太陽齒輪的第三齒輪。

變型4可包括如在變型1-3的任何一個變型中所述的產品，其中，齒輪系包括螺旋齒輪。

變型5可包括如在變型1-4的任何一個變型中所述的產品，其中，第一行星齒輪組和第二行星齒輪組包括螺旋齒輪。

變型6可包括如在變型1-5的任何一個變型中所述的產品，其中，車橋軸組件延伸通過齒輪系、第一行星齒輪組、同步器、第二行星齒輪組和差速器。

變型7可包括一種產品，該產品包括：操作性地連接至動力傳動系模塊的電機以及車橋組件，該車橋組件具有操作性地連接至動力傳動系模塊的中心線支撐軸，其中，該動力傳動系模塊包括螺旋齒輪系、操作性地連接至該螺旋齒輪系的第一螺旋行星齒輪組、操作性地連接至第一螺旋行星齒輪組的同步器、和鄰近於該同步器並操作性地連接至第一螺旋行星齒輪組和車橋組件的第二螺旋行星齒輪組；且其中，該同步器被構成和布置成用於轉換第一螺旋行星齒輪組的第一環形齒輪，以將動力傳動系模塊轉換至高範圍模式、空擋模式和低範圍模式。

變型8可包括如在變型7中所述的產品，其中，同步器進一步包括同步器齒轂，且其中，在高範圍模式下，同步器齒轂通過中心線支撐軸將第一螺旋行星齒輪組的環形齒輪連接至第一螺旋行星齒輪組的架體，其中，在低範圍模式下，同步器齒轂將第一螺旋行星齒輪組的環形齒輪接觸至驅動模塊，且其中，在空擋模式下，同步器齒轂將電機從車橋組件斷開。

變型9可包括如在變型7-8的任何一個變型中所述的產品，其中，車橋組件進一步包括延伸通過中心線支撐軸的第一車橋軸、第二車橋軸、以及位於第一車橋軸與第二車橋軸之間的差速器，且其中，第二螺旋行星齒輪組操作性地連接至差速器。

變型10可包括如在變型7-9的任何一個變型中所述的產品，進一步包括殼體，其中，該殼體圍繞電機、動力傳動系模塊和車橋組件的至少一部分。

變型11可包括如在變型10中所述的產品，其中，殼體被構造和布置成包含潤滑劑。

變型12可包括如在變型7-11的任何一個變型中所述的產品，其中，第一螺旋行星齒輪組包括太陽齒輪、至少兩個行星齒輪和第一環形齒輪，該至少兩個行星齒輪可旋轉地附接至架體且與太陽齒輪相接合併通過太陽齒輪實現旋轉，且其中，該至少兩個行星齒輪在第一環形齒輪內部旋轉。

變型13可包括如在變型7-12的任何一個變型中所述的產品，其中，第二螺旋行星齒輪組包括太陽齒輪、至少兩個行星齒輪和第二環形齒輪，該至少兩個行星齒輪可旋轉地附接至架體且與太陽齒輪相接合併通過太陽齒輪實現旋轉，其中，該至少兩個行星齒輪在第二環形齒輪內部旋轉，且其中，該第二環形齒輪被接觸。

變型14可包括驅動車橋差速器的方法，該方法包括：選擇性地驅動具有可旋轉的軸的電機；使用該電機來驅動操作性地連接至可旋轉的軸的螺旋齒輪系；將來自螺旋齒輪系的輸出提供至第一螺旋行星齒輪組，該第一螺旋行星齒輪組具有太陽齒輪、至少兩個行星齒輪、環形齒輪和架體；使用同步器來將環形齒輪轉換至第一位置，以將環形齒輪接觸至殼體以實現低範圍模式，或使用該同步器將環形齒輪轉換至第二位置，通過中心線支撐軸將環形齒輪連接至架體，以實現高範圍模式；利用來至第一行星齒輪組和同步器的輸出來驅動第二螺旋行星齒輪組；以及利用來自第二螺旋行星齒輪組的輸出來驅動差速器。

變型15可包括如在變型14中所述的方法，進一步包括：將環形齒輪轉換至第三位置，以通過使用同步器將電機從差速器斷開。

以上本發明範圍內的選擇變型的說明在本質上僅僅是示意性的，且因而，它的變型或變體並不被視為脫離本發明的精神和範圍。