專利名稱：混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種用于車(chē)輛的動(dòng)力系統(tǒng)，更為具體i也，涉 及一種具有包^^用于驅(qū)動(dòng)一組車(chē)輛車(chē)l侖的電動(dòng)馬達(dá)的多個(gè)動(dòng)力源 的動(dòng)力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出混合動(dòng)力電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，其包4舌可耳又決于驅(qū)動(dòng) 狀況、牽引電池的荷電狀態(tài)和最有效地達(dá)到車(chē)輛駕駛者要求的當(dāng)前 動(dòng)力需求的動(dòng)力源來(lái)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)或共同運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)馬達(dá)和內(nèi)燃(IC )
發(fā)動(dòng)機(jī)。
大部分商業(yè)可用的混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛為前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，其中僅 驅(qū)動(dòng)前輪。開(kāi)發(fā)用于四輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的混合動(dòng)力電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)使得馬 達(dá)和發(fā)動(dòng)才幾可以向后面一組驅(qū)動(dòng)專侖傳遞動(dòng)力。
當(dāng)封裝用于后橋的電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元時(shí)，為了最佳的封裝效 率，優(yōu)選地將馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元放置在后橋中心線上。發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)
搶內(nèi)^立于車(chē)輛的前部。然而，這種混合動(dòng)力電動(dòng)馬區(qū)動(dòng)系統(tǒng)《合車(chē)輛詔: 計(jì)者帶來(lái)了封裝難度，特別是當(dāng)使用副軸齒輪從縱向驅(qū)動(dòng)軸向后橋 傳遞動(dòng)力時(shí)。類(lèi)似于車(chē)橋驅(qū)動(dòng)，齒圏和小齒4侖才幾才戒驅(qū)動(dòng)可沒(méi)有副軸 齒輪而運(yùn)轉(zhuǎn)。需要有一種車(chē)橋由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)或由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)才幾與馬達(dá)共同 驅(qū)動(dòng)的低成本混合動(dòng)力電動(dòng)力系統(tǒng)。為了使成本最低，電機(jī)將提供 所有的混合動(dòng)力功能，包括發(fā)電、電動(dòng)車(chē)輛發(fā)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、發(fā) 動(dòng)才幾動(dòng)力電動(dòng)增壓和再生制動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
動(dòng)力源的小錐齒輪、與該小錐齒輪嚙合并與軸線對(duì)齊的錐齒輪、第
一和第二驅(qū)動(dòng)軸、包括固定至該錐齒i侖的豐ir入的用于在輸入與第一 和第二驅(qū)動(dòng)軸之間傳遞動(dòng)力的差速機(jī)構(gòu)、包括轉(zhuǎn)子的電動(dòng)馬達(dá)/發(fā)電 才幾、和可驅(qū)動(dòng)地連^妻至輸入和轉(zhuǎn)子的用于在轉(zhuǎn)子與ilr入之間傳遞動(dòng) 力以使得轉(zhuǎn)子的速度大于輸入的速度的行星齒輪組。
類(lèi)似于車(chē)橋驅(qū)動(dòng)的齒圈和d 、齒4侖機(jī)械驅(qū)動(dòng)^f吏得可以去除副軸齒輪。
行星齒輪組的扭矩反作用元件固定至殼體不旋轉(zhuǎn)，固定至齒輪 的鼓形件環(huán)繞行星齒輪組。這種設(shè)置使得需要用于容納驅(qū)動(dòng)單元的 封裝空間減至最小。
鼓形件和錐齒輪的位置有助于將它們支撐在殼體上用于旋轉(zhuǎn)。 副軸齒輪包括最少數(shù)量的部件。
才艮據(jù)下面的詳細(xì)說(shuō)明、權(quán)利要求和附圖，優(yōu)選實(shí)施例的應(yīng)用范 圍將變得顯而易見(jiàn)。應(yīng)了解，盡管這些描述和具體例子指示了本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例，其^f又是以i兌明方式給出。對(duì)所描述的實(shí)施例和示 例的多種改變和{奮改對(duì)本4頁(yè)i或的^支術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。


結(jié)合附圖參考描述，本發(fā)明將更容易理解。
圖1為用于混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛的動(dòng)力系統(tǒng)的示意圖，其后橋軸 由電動(dòng)后橋驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)。
圖2為圖1的電動(dòng)后橋驅(qū)動(dòng)單元的示意圖。 圖3為電動(dòng)后橋驅(qū)動(dòng)單元第二實(shí)施例的示意圖。 圖4為圖3中所示電動(dòng)后橋驅(qū)動(dòng)單元的仰一見(jiàn)截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出的用于混合動(dòng)力電動(dòng)馬達(dá)車(chē)輛的動(dòng)力系統(tǒng)10包括-IC(內(nèi)燃)發(fā)動(dòng)機(jī)12、驅(qū)動(dòng)前主減速器單元16的變速器14，該前主 減速器單元16通過(guò)前驅(qū)動(dòng)軸20、 21可驅(qū)動(dòng)地連接至一對(duì)前輪18、 19。變速器14可以為手動(dòng)變速箱或任意類(lèi)型的自動(dòng)變速器。前主 減速器單元16還驅(qū)動(dòng)通過(guò)鄉(xiāng)從向傳動(dòng)軸26連4姿至后主減速器單元24 (即，電動(dòng)后才喬驅(qū)動(dòng)(ERAD)單元)的后驅(qū)動(dòng)取力單元22。 ERAD 單元24通過(guò)后驅(qū)動(dòng)軸30、31可驅(qū)動(dòng)地連4妾至一對(duì)后I侖28、29。ERAD 單元24包4舌容納后馬區(qū)動(dòng)軸30、 31內(nèi)側(cè)端的殼體32。
圖2示出了在主減速器單元24中沖黃向i殳置的馬達(dá)/發(fā)電才幾34。 該馬達(dá)/發(fā)電機(jī)34包括空心轉(zhuǎn)子36,該中空轉(zhuǎn)子通過(guò)套軸38連接 至副軸減速齒輪系42的輸入小齒輪40。輸入齒輪40與固定至副軸 46的大直徑齒4侖44嚙合，該副軸46還具有固定于其上的小直徑小 齒輪48。小直徑小齒輪48與固定至輪間差速機(jī)構(gòu)53的大直徑驅(qū)動(dòng) 齒輪50嚙合，該輪間差速機(jī)構(gòu)通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸30、 31驅(qū)動(dòng)后輪28、 29。 驅(qū)動(dòng)軸31穿過(guò)轉(zhuǎn)子36和套軸38同心延伸。聯(lián)軸器或離合器52交替打開(kāi)和關(guān)閉傳動(dòng)軸26與輸入軸54之 間的驅(qū)動(dòng)連接，該輸入軸54固定至主減速器小錐齒輪56。錐齒輪 58與小錐齒4侖56嚙合并固定至大直徑齒4侖44。
馬達(dá)/發(fā)電機(jī)34由電子控制單元(ECU) 60控制。電能和旋轉(zhuǎn) 動(dòng)力由馬達(dá)/發(fā)電才幾34和集成起動(dòng)才幾-發(fā)電才幾62生成，其中該集成 起動(dòng)才幾-發(fā)電才幾62交替地驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)才幾12及由發(fā)動(dòng)才幾12驅(qū)動(dòng)。馬達(dá)/ 發(fā)電才幾34和集成起動(dòng)才幾-發(fā)電才幾62兩者均交^辦地乂人牽引電池64和 輔助電池66引出電流和向牽引電池64和輔助電池66 ^是供電流。 牽引電池64為高壓?jiǎn)卧?，輔助電池66為用于車(chē)輛電子系統(tǒng)的供應(yīng) 與4空制的12V單元。
發(fā)動(dòng)4幾12通過(guò)變速器14、前主減速器單元16和前驅(qū)動(dòng)軸20、 21驅(qū)動(dòng)前輪18、 19，同時(shí)還通過(guò)后取力單元22、傳動(dòng)軸26、 ERAD 單元24和后驅(qū)動(dòng)軸30、 31驅(qū)動(dòng)后輪28、 29。聯(lián)軸器52的最大扭 矩發(fā)生變化以使其纟艮據(jù)需要將一定大小的扭矩傳遞至后4侖28、 29 以在前輪和后輪之間維持適當(dāng)?shù)呐ぞ胤峙?。在低?chē)速駕駛狀況下， 電動(dòng)馬達(dá)/發(fā)電才幾34驅(qū)動(dòng)車(chē)輛而發(fā)動(dòng)才幾12停止，在該情況下l關(guān)軸器 52分離且^又通過(guò)副軸減速齒4侖系42驅(qū)動(dòng)后4侖28、 29。
當(dāng)馬達(dá)/發(fā)電才幾34馬區(qū)動(dòng)后壽侖28、 29時(shí)，套壽由38 乂人壽爭(zhēng)子36向馬區(qū) 動(dòng)大直徑齒輪44、副軸46和小齒輪42的小齒輪40傳遞動(dòng)力。大 直徑驅(qū)動(dòng)齒壽侖50驅(qū)動(dòng)差速才幾構(gòu)53的輸入。在4氐車(chē)速4交重負(fù)載下， 馬達(dá)/發(fā)電機(jī)34可補(bǔ)充發(fā)動(dòng)4幾12產(chǎn)生的動(dòng)力。
在專交高車(chē)速時(shí)，發(fā)動(dòng)才幾12為用于驅(qū)動(dòng)車(chē)4侖的動(dòng)力源，且集成 起動(dòng)4幾發(fā)電才幾62和電動(dòng)馬達(dá)發(fā)電才幾34向電池64、 66供應(yīng)電能。
副軸減速齒輪系42在馬達(dá)/發(fā)電機(jī)34與差速器53之間提供減 速比以及在輸入軸54與差速器53之間提供減速比。因此，副軸減速齒輪系42沖丸行了為電動(dòng)馬達(dá)/發(fā)電才幾34和來(lái)自發(fā)動(dòng)才幾12的枳4成 4丑矩3各徑一是供減速傳動(dòng)的雙重4壬務(wù)。
殼體32支撐副軸減速齒l侖系42的多個(gè)軸和齒4侖元件及馬達(dá)/ 發(fā)電才幾34的定子68。每個(gè)馬區(qū)動(dòng)軸30、 31包含延伸入殼體32的內(nèi) 軸、向各自的后輪28、 29延伸的在殼體32外部的外軸、和將內(nèi)軸 和外軸與各自車(chē)4侖連纟妾的萬(wàn)向節(jié)70。
在圖3示出的ERAD單元24中，小錐齒輪56與固定至鼓形件 74的錐齒輪72嚙合。安裝入殼體32中的軸承76、 78支撐鼓形件 74鄉(xiāng)克并黃4由84》走壽爭(zhēng)，i亥4黃灃由84與4由30、 31同心。i支形ff 74可馬區(qū)云力 地連接至差速才幾構(gòu)53的，Ir入86 。
減速行星齒輪單元88包括兩個(gè)互相連接的行星齒輪組90、 92。 齒輪組90包括中心齒輪94、齒圏96、固定至差速器輸入86的承 載器98、和支撐在承載器98上以便旋轉(zhuǎn)并與齒圏96和中心齒輪 94嚙合的一組行星小齒輪100。齒輪組92包括第二中心齒輪102、 第二齒圈104、承載器106、和支撐在承載器106上以便旋轉(zhuǎn)并與 齒圈104及中心齒輪102嚙合的第二組行星小齒輪108。齒圈96、 104通過(guò)安置在殼體32上的鼓形件110互相連接。中心齒輪94固 定至承載器106以作為一個(gè)整體^走轉(zhuǎn)。中心齒專侖102通過(guò)軸112可 驅(qū)動(dòng)地連接至馬達(dá)/發(fā)電機(jī)34的轉(zhuǎn)子36。
中心齒輪94的角速度是承載器98的角速度的大約三倍，且中 心齒輪102的角速度是承載器106的角速度的大約三倍。因此，軸 112旋轉(zhuǎn)速度是錐齒輪72、鼓形件74和差速器輸入86的速度的大 約9倍。
差速器53可以是這種類(lèi)型包含繞軸84旋轉(zhuǎn)的齒圈、由齒圏 驅(qū)動(dòng)并繞軸84纟走4f的主軸、固定至該主軸以隨其3走轉(zhuǎn)并繞主軸的軸線旋轉(zhuǎn)的小錐齒輪、和與錐齒輪嚙合的側(cè)錐齒輪，每個(gè)側(cè)錐齒輪
均固定至軸30、 31中的一才艮上。
如圖4所示，差速機(jī)構(gòu)53可以是行星差速機(jī)構(gòu)120,其包括 可驅(qū)動(dòng)地連接至驅(qū)動(dòng)軸30的第三中心齒4侖122;通過(guò)差速器輸入 86和鼓形件74固定至4,齒壽侖72的第三齒圈124;可驅(qū)動(dòng);也連4妾至 驅(qū)動(dòng)軸31的第三承載器126;支撐在承載器126上以便旋轉(zhuǎn)并與中 心齒輪122嚙合的第三組行星小齒4侖128;和支撐在承載器126上 以便旋轉(zhuǎn)并與齒圈124及行星小齒輪128嚙合的第四組行星小齒輪 130。
器14、后馬區(qū)動(dòng)取力單元22、禾M專動(dòng)4由26。 ERAD單元24內(nèi)的第一 動(dòng)力路徑從傳動(dòng)軸26穿過(guò)聯(lián)軸器52、小錐齒輪56、錐齒輪72、鼓 形寸牛74禾口差速才幾構(gòu)53向后橋4由30、 31禾口后4侖28、 29 4專遞動(dòng)力。
當(dāng)聯(lián)軸器52打開(kāi)且馬達(dá)/發(fā)電才幾34運(yùn)轉(zhuǎn)為電動(dòng)馬達(dá)時(shí)，ERAD 單元24內(nèi)的第二動(dòng)力路徑從馬達(dá)/發(fā)電機(jī)34的轉(zhuǎn)子36穿過(guò)軸112、 齒輪組92、承載器106、齒輪組90、承載器98和差速才幾構(gòu)53向后 才喬壽由30、 31牙口后壽侖28、 29 4專遞動(dòng)力。
當(dāng)聯(lián)軸器52打開(kāi)且馬達(dá)/發(fā)電機(jī)34運(yùn)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)時(shí)，以相反方 向通過(guò)第二動(dòng)力^各徑傳遞來(lái)自后4侖28、 30的動(dòng)力以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子36, 從而使得馬達(dá)/發(fā)電機(jī)34可生成電流。
可以將聯(lián)軸器52》文置在前驅(qū)動(dòng)取力單元22中而非在ERAD單 元24中。前驅(qū)動(dòng)耳又力單元22可合并中央差速器，該中央差速器連 續(xù);也在前4侖18、 19與后4侖28、 29之間分配4丑矩，在這種情況下可 以省略離合器52。盡管已經(jīng)描述了動(dòng)力系統(tǒng)10在車(chē)輛前部具有發(fā)動(dòng)機(jī)12，但是 發(fā)動(dòng)^幾和變速器14可》文置在車(chē)輛后部，或者發(fā)動(dòng)4幾可方文置在車(chē)輛 前部并沿車(chē)輛的縱軸設(shè)置而變速器放置在發(fā)動(dòng)機(jī)后面。在本描述中
才是到的"前部"和"后部"主要用于描述部件的相對(duì)位置。
根據(jù)專利法的規(guī)定，本文已經(jīng)描述了優(yōu)選實(shí)施例。然而，應(yīng)注 意，除具體說(shuō)明并描述的之外，可采用替代實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.用于混合動(dòng)力電動(dòng)馬達(dá)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)單元，包含可驅(qū)動(dòng)地連接至動(dòng)力源的小錐齒輪；與所述小錐齒輪嚙合并與軸線對(duì)齊的錐齒輪；第一驅(qū)動(dòng)軸和第二驅(qū)動(dòng)軸；包括固定至所述錐齒輪的輸入的差速機(jī)構(gòu)，用于在所述輸入與所述第一驅(qū)動(dòng)軸及所述第二驅(qū)動(dòng)軸之間傳遞動(dòng)力；包括轉(zhuǎn)子的電動(dòng)馬達(dá)/發(fā)電機(jī)；和可驅(qū)動(dòng)地連接至所述輸入和所述轉(zhuǎn)子的行星齒輪組，用于在所述轉(zhuǎn)子與所述輸入之間傳遞動(dòng)力以使所述轉(zhuǎn)子的速度大于所述輸入的速度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于，所述行星齒輪 組進(jìn)一步包含可驅(qū)動(dòng)地連接至所述轉(zhuǎn)子的第一中心齒輪、固定不旋轉(zhuǎn) 的第一齒圏、可驅(qū)動(dòng)地連接至所述輸入的第一承載器、和支撐 在所述第一承載器上以〗更旋轉(zhuǎn)并與所述第一中心齒4侖和所述 第一齒圈嚙合的第一行星小齒輪。
3. 一艮據(jù)纟又利要求l所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特^正在于所述一于星齒4侖組進(jìn)一步包含可驅(qū)動(dòng)地連4妾至所述轉(zhuǎn)子的 第一中心齒輪、固定不旋轉(zhuǎn)的第一齒圏、第一承載器、和支撐 在所述第 一承載器上以便旋轉(zhuǎn)并與所述第 一 中心齒輪和所述 第一齒圈嚙合的第一行星小齒輪；并且該齒輪單元進(jìn)一步包含第二行星齒輪組，所述第二行星 齒輪組包括可驅(qū)動(dòng)地連接至所述第 一承載器的第二中心齒輪、 固定不旋轉(zhuǎn)的第二齒圏、可驅(qū)動(dòng)地連接至所述輸入的第二承載 器、和支撐在所述第二承載器上以便旋轉(zhuǎn)并與所述第二中心齒 輪和所述第二齒圏嚙合的第二行星小齒輪。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于所述馬達(dá)/發(fā)電才幾進(jìn)一 步包含圍繞所述轉(zhuǎn)子的定子；所述4于星齒l&組包括非旋轉(zhuǎn)部件；且所述驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)一步包含固定不旋轉(zhuǎn)的殼體，所述定子 和所述非旋轉(zhuǎn)部件固定至所述殼體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于，所述差速才幾構(gòu) 進(jìn)一步包含可驅(qū)動(dòng)地連4妄至所述第 一驅(qū)動(dòng)軸的第三中心齒4侖； 可驅(qū)動(dòng)地連接至所述輸入的第三齒圏；可驅(qū)動(dòng)地連接至所述第二驅(qū)動(dòng)軸的第三承載器；支撐在所述第三承載器上以便旋轉(zhuǎn)并與所述第三中心齒 輪嚙合的第三行星小齒輪；以及支撐在所述第三承載器上以便旋轉(zhuǎn)并與所述第三齒圈和 所述第三行星小齒輪嚙合的第四行星小齒輪。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于，所述差速機(jī)構(gòu) 和所述行星齒4么組基本上與所述軸線對(duì)齊，且所述差速4幾構(gòu)沿 所述軸線與所述行星齒輪組間隔開(kāi)；所述-驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)一步包含固定不旋轉(zhuǎn)的殼體；位于所述差速機(jī)構(gòu)與所述行星齒壽侖組位置軸向相對(duì)的橫 向側(cè)并在所述殼體上支撐所述齒輪單元以便繞所述軸線旋轉(zhuǎn)的第一軸岸義；以及位于差速齒4侖組與所述差速^U勾位置軸向相對(duì)的^f黃向側(cè) 并在所述殼體上支撐所述齒輪單元以便繞所述軸線旋轉(zhuǎn)的第
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于混合動(dòng)力電動(dòng)馬達(dá)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元包括可驅(qū)動(dòng)地連接至動(dòng)力源的小錐齒輪、與該小錐齒輪嚙合并與軸線對(duì)齊的錐齒輪、第一和第二驅(qū)動(dòng)軸、包括固定至錐齒輪的輸入的用于在輸入與第一和第二驅(qū)動(dòng)軸之間傳遞動(dòng)力的差速機(jī)構(gòu)、包括轉(zhuǎn)子的電動(dòng)馬達(dá)/發(fā)電機(jī)、和可驅(qū)動(dòng)地連接至輸入和轉(zhuǎn)子用于在轉(zhuǎn)子和輸入之間傳遞動(dòng)力以使轉(zhuǎn)子的速度大于輸入的速度的行星齒輪組。
文檔編號(hào)B60K17/34GK101492010SQ200810186668
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者戴維·A·詹森 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司