專利名稱：混合動力電動車輛的驅(qū)動單元的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明總體上涉及一種用于車輛的動力系統(tǒng)，更為具體i也，涉 及一種具有包^^用于驅(qū)動一組車輛車l侖的電動馬達的多個動力源 的動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人們已經(jīng)開發(fā)出混合動力電動動力系統(tǒng)，其包4舌可耳又決于驅(qū)動 狀況、牽引電池的荷電狀態(tài)和最有效地達到車輛駕駛者要求的當前 動力需求的動力源來獨立運轉(zhuǎn)或共同運轉(zhuǎn)的電動馬達和內(nèi)燃(IC )
發(fā)動機。
大部分商業(yè)可用的混合動力電動車輛為前輪驅(qū)動車輛，其中僅 驅(qū)動前輪。開發(fā)用于四輪驅(qū)動車輛的混合動力電動動力系統(tǒng)使得馬 達和發(fā)動才幾可以向后面一組驅(qū)動專侖傳遞動力。
當封裝用于后橋的電動馬達驅(qū)動單元時，為了最佳的封裝效 率，優(yōu)選地將馬達驅(qū)動單元放置在后橋中心線上。發(fā)動機在發(fā)動機
搶內(nèi)^立于車輛的前部。然而，這種混合動力電動馬區(qū)動系統(tǒng)《合車輛詔: 計者帶來了封裝難度，特別是當使用副軸齒輪從縱向驅(qū)動軸向后橋 傳遞動力時。類似于車橋驅(qū)動，齒圏和小齒4侖才幾才戒驅(qū)動可沒有副軸 齒輪而運轉(zhuǎn)。需要有一種車橋由電動馬達驅(qū)動或由內(nèi)燃發(fā)動才幾與馬達共同 驅(qū)動的低成本混合動力電動力系統(tǒng)。為了使成本最低，電機將提供 所有的混合動力功能，包括發(fā)電、電動車輛發(fā)動、發(fā)動機起動、發(fā) 動才幾動力電動增壓和再生制動。

發(fā)明內(nèi)容
動力源的小錐齒輪、與該小錐齒輪嚙合并與軸線對齊的錐齒輪、第
一和第二驅(qū)動軸、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)動軸之間傳遞動力的差速機構(gòu)、包括轉(zhuǎn)子的電動馬達/發(fā)電 才幾、和可驅(qū)動地連^妻至輸入和轉(zhuǎn)子的用于在轉(zhuǎn)子與ilr入之間傳遞動 力以使得轉(zhuǎn)子的速度大于輸入的速度的行星齒輪組。
類似于車橋驅(qū)動的齒圈和d 、齒4侖機械驅(qū)動^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。這種設置使得需要用于容納驅(qū)動單元的 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)下面的詳細說明、權(quán)利要求和附圖，優(yōu)選實施例的應用范 圍將變得顯而易見。應了解，盡管這些描述和具體例子指示了本發(fā) 明的優(yōu)選實施例，其^f又是以i兌明方式給出。對所描述的實施例和示 例的多種改變和{奮改對本4頁i或的^支術(shù)人員而言是顯而易見的。


結(jié)合附圖參考描述，本發(fā)明將更容易理解。
圖1為用于混合動力電動車輛的動力系統(tǒng)的示意圖，其后橋軸 由電動后橋驅(qū)動單元驅(qū)動。
圖2為圖1的電動后橋驅(qū)動單元的示意圖。 圖3為電動后橋驅(qū)動單元第二實施例的示意圖。 圖4為圖3中所示電動后橋驅(qū)動單元的仰一見截面圖。
具體實施例方式
圖1中示出的用于混合動力電動馬達車輛的動力系統(tǒng)10包括-IC(內(nèi)燃)發(fā)動機12、驅(qū)動前主減速器單元16的變速器14，該前主 減速器單元16通過前驅(qū)動軸20、 21可驅(qū)動地連接至一對前輪18、 19。變速器14可以為手動變速箱或任意類型的自動變速器。前主 減速器單元16還驅(qū)動通過鄉(xiāng)從向傳動軸26連4姿至后主減速器單元24 (即，電動后才喬驅(qū)動(ERAD)單元)的后驅(qū)動取力單元22。 ERAD 單元24通過后驅(qū)動軸30、31可驅(qū)動地連4妾至一對后I侖28、29。ERAD 單元24包4舌容納后馬區(qū)動軸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/發(fā)電才幾34。 該馬達/發(fā)電機34包括空心轉(zhuǎn)子36,該中空轉(zhuǎn)子通過套軸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構(gòu)53的大直徑驅(qū)動 齒輪50嚙合，該輪間差速機構(gòu)通過驅(qū)動軸30、 31驅(qū)動后輪28、 29。 驅(qū)動軸31穿過轉(zhuǎn)子36和套軸38同心延伸。聯(lián)軸器或離合器52交替打開和關(guān)閉傳動軸26與輸入軸54之 間的驅(qū)動連接，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/發(fā)電機34由電子控制單元(ECU) 60控制。電能和旋轉(zhuǎn) 動力由馬達/發(fā)電才幾34和集成起動才幾-發(fā)電才幾62生成，其中該集成 起動才幾-發(fā)電才幾62交替地驅(qū)動發(fā)動才幾12及由發(fā)動才幾12驅(qū)動。馬達/ 發(fā)電才幾34和集成起動才幾-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為高壓單元，輔助電池66為用于車輛電子系統(tǒng)的供應 與4空制的12V單元。
發(fā)動4幾12通過變速器14、前主減速器單元16和前驅(qū)動軸20、 21驅(qū)動前輪18、 19，同時還通過后取力單元22、傳動軸26、 ERAD 單元24和后驅(qū)動軸30、 31驅(qū)動后輪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?shù)呐ぞ胤峙?。在低車速駕駛狀況下， 電動馬達/發(fā)電才幾34驅(qū)動車輛而發(fā)動才幾12停止，在該情況下l關(guān)軸器 52分離且^又通過副軸減速齒4侖系42驅(qū)動后4侖28、 29。
當馬達/發(fā)電才幾34馬區(qū)動后壽侖28、 29時，套壽由38 乂人壽爭子36向馬區(qū) 動大直徑齒輪44、副軸46和小齒輪42的小齒輪40傳遞動力。大 直徑驅(qū)動齒壽侖50驅(qū)動差速才幾構(gòu)53的輸入。在4氐車速4交重負載下， 馬達/發(fā)電機34可補充發(fā)動4幾12產(chǎn)生的動力。
在專交高車速時，發(fā)動才幾12為用于驅(qū)動車4侖的動力源，且集成 起動4幾發(fā)電才幾62和電動馬達發(fā)電才幾34向電池64、 66供應電能。
副軸減速齒輪系42在馬達/發(fā)電機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沖丸行了為電動馬達/發(fā)電才幾34和來自發(fā)動才幾12的枳4成 4丑矩3各徑一是供減速傳動的雙重4壬務。
殼體32支撐副軸減速齒l侖系42的多個軸和齒4侖元件及馬達/ 發(fā)電才幾34的定子68。每個馬區(qū)動軸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4侖連纟妾的萬向節(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，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以作為一個整體^走轉(zhuǎn)。中心齒專侖102通過軸112可 驅(qū)動地連接至馬達/發(fā)電機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可以是這種類型包含繞軸84旋轉(zhuǎn)的齒圈、由齒圏 驅(qū)動并繞軸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，差速機構(gòu)53可以是行星差速機構(gòu)120,其包括 可驅(qū)動地連接至驅(qū)動軸30的第三中心齒4侖122;通過差速器輸入 86和鼓形件74固定至4,齒壽侖72的第三齒圈124;可驅(qū)動;也連4妾至 驅(qū)動軸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)動取力單元22、禾M專動4由26。 ERAD單元24內(nèi)的第一 動力路徑從傳動軸26穿過聯(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專遞動力。
當聯(lián)軸器52打開且馬達/發(fā)電才幾34運轉(zhuǎn)為電動馬達時，ERAD 單元24內(nèi)的第二動力路徑從馬達/發(fā)電機34的轉(zhuǎn)子36穿過軸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專遞動力。
當聯(lián)軸器52打開且馬達/發(fā)電機34運轉(zhuǎn)為發(fā)電機時，以相反方 向通過第二動力^各徑傳遞來自后4侖28、 30的動力以驅(qū)動轉(zhuǎn)子36, 從而使得馬達/發(fā)電機34可生成電流。
可以將聯(lián)軸器52》文置在前驅(qū)動取力單元22中而非在ERAD單 元24中。前驅(qū)動耳又力單元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)描述了動力系統(tǒng)10在車輛前部具有發(fā)動機12，但是 發(fā)動^幾和變速器14可》文置在車輛后部，或者發(fā)動4幾可方文置在車輛 前部并沿車輛的縱軸設置而變速器放置在發(fā)動機后面。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位置。
根據(jù)專利法的規(guī)定，本文已經(jīng)描述了優(yōu)選實施例。然而，應注 意，除具體說明并描述的之外，可采用替代實施例。
權(quán)利要求
1.用于混合動力電動馬達車輛的驅(qū)動單元，包含可驅(qū)動地連接至動力源的小錐齒輪；與所述小錐齒輪嚙合并與軸線對齊的錐齒輪；第一驅(qū)動軸和第二驅(qū)動軸；包括固定至所述錐齒輪的輸入的差速機構(gòu)，用于在所述輸入與所述第一驅(qū)動軸及所述第二驅(qū)動軸之間傳遞動力；包括轉(zhuǎn)子的電動馬達/發(fā)電機；和可驅(qū)動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)動單元，其特征在于，所述行星齒輪 組進一步包含可驅(qū)動地連接至所述轉(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)動單元，其特^正在于所述一于星齒4侖組進一步包含可驅(qū)動地連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)動單元，其特征在于所述馬達/發(fā)電才幾進一 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)動單元進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)動單元，其特征在于，所述差速才幾構(gòu) 進一步包含可驅(qū)動地連4妄至所述第 一驅(qū)動軸的第三中心齒4侖； 可驅(qū)動地連接至所述輸入的第三齒圏；可驅(qū)動地連接至所述第二驅(qū)動軸的第三承載器；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)動單元，其特征在于，所述差速機構(gòu) 和所述行星齒4么組基本上與所述軸線對齊，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；所述-驅(qū)動單元進一步包含固定不旋轉(zhuǎn)的殼體；位于所述差速機構(gòu)與所述行星齒壽侖組位置軸向相對的橫 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)明公開了一種用于混合動力電動馬達車輛的驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元包括可驅(qū)動地連接至動力源的小錐齒輪、與該小錐齒輪嚙合并與軸線對齊的錐齒輪、第一和第二驅(qū)動軸、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)動軸之間傳遞動力的差速機構(gòu)、包括轉(zhuǎn)子的電動馬達/發(fā)電機、和可驅(qū)動地連接至輸入和轉(zhuǎn)子用于在轉(zhuǎn)子和輸入之間傳遞動力以使轉(zhuǎn)子的速度大于輸入的速度的行星齒輪組。
文檔編號B60K17/34GK101492010SQ200810186668
公開日2009年7月29日 申請日期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 申請人:福特全球技術(shù)公司