车辆电驱动系统的断开机构及汽车的制作方法

1.本发明属于车辆技术领域，更具体地说，是涉及一种车辆电驱动系统的断开机构及汽车。


背景技术：

2.断开机构可以接合或者断开传动轴之间的传递动力。在四驱电动汽车或者混动汽车中低速行驶时，断开机构为常结合稳态；当四驱电动/混动汽车高速匀速行驶时，其整车要求输出扭矩较小，就可两驱行驶，此时就需断开后驱或者前驱动力系统与车轮驱动半轴之间的连接，以此来降低动力总成内部拖曳扭矩，从而降低整车能耗，提升nvh性能。因电机转速的降低，还可降低反电动势，保护电控元件。
3.现有技术中，断开机构设置在减速器壳体的内部，能够断开动力系统与减速器或动力系统与差速器壳体的连接，由于不能直接断开驱动半轴，会出现反托电驱动系统的永磁同步电机的情况；另外断开机构还需要与减速器或差速器相匹配，不能使用于不同的减速器及差速器，最后断开机构集成在减速器壳体内部也不便于拆卸和维护。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种车辆电驱动系统的断开机构，旨在解决现有技术中存在的断开机构集成在减速器壳体内部而导致的不能直接断开驱动半轴、适用范围小、不便于拆卸和维修的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种车辆电驱动系统的断开机构，包括：
6.外壳，与减速器壳体对接；
7.第一转轴，一端伸入所述减速器壳体并且用于和差速器的输出轴连接，另一端位于所述外壳内，并且位于所述外壳内的一端设有第一外花键部；
8.第二转轴，设置于所述外壳内，与所述第一转轴共轴设置，一端设有与所述第一外花键部对接的第二外花键部；所述第二转轴用于和驱动半轴连接；
9.花键套，套设在所述第一转轴及所述第二转轴外，并且能够沿轴向移动，其中，所述花键套具有与所述第一外花键部、所述第二外花键部啮合连接的第一稳态，还具有与所述第二外花键部啮合、与所述第一外花键部断开的第二稳态；所述花键套处于所述第一稳态时，所述差速器通过所述第一转轴、所述第二转轴向所述驱动半轴提供动力；所述花键套处于所述第二稳态时，所述差速器断开对所述驱动半轴的动力输出；以及
10.动力机构，设置于所述外壳内，与所述花键套连接，用于带动所述花键套沿轴向移动以在所述第一稳态和所述第二稳态之间切换。
11.作为本技术另一实施例，所述动力机构包括：
12.凸轮组件，具有至少两个轴向对接的凸轮，其中一个所述凸轮的外周面上设有啮合齿，并且其中一个所述凸轮与所述花键套连接；
13.减速齿轮组件，与所述啮合齿啮合连接；以及
14.电机，输出轴与所述减速齿轮组件连接，用于带动所述减速齿轮组件转动；
15.其中，所述减速齿轮组件转动带动具有所述啮合齿的所述凸轮转动，以使至少两个所述凸轮相对转动并产生沿轴向的相对移动，进而带动所述花键套沿轴向移动。
16.作为本技术另一实施例，所述凸轮组件包括：
17.静凸轮，固定设置在所述外壳内，并且套设在所述第一转轴外；所述静凸轮具有朝向所述花键套的止推部及限位部；
18.动凸轮，套设在所述第一转轴外，并且位于所述静凸轮与所述花键套之间；所述动凸轮的外周面上设有所述啮合齿；所述动凸轮还设有抵接部；
19.其中，在所述动凸轮转动至与所述止推部抵接后，所述止推部推动所述动凸轮及所述花键套向所述第二转轴移动，在所述动凸轮转动至所述抵接部与所述限位部抵接后，所述动凸轮停止转动，以使所述花键套处于所述第二稳态。
20.作为本技术另一实施例，所述静凸轮还具有位于所述限位部与所述止推部之间并且朝向所述动凸轮的锁止面，在所述动凸轮停止转动后，所述锁止面和所述动凸轮的端面之间形成自锁。
21.作为本技术另一实施例，所述花键套朝向所述第二转轴的端面与所述第二转轴之间连接有蓄能弹簧，在所述锁止面与所述动凸轮解除锁止后，所述蓄能弹簧用于带动所述花键套及所述动凸轮向所述第一转轴移动，以使所述花键套处于所述第一稳态。
22.作为本技术另一实施例，所述花键套朝向所述第二转轴的端部设有沿径向向外凸出的环台，所述动凸轮套设在所述花键套外，并且与所述环台抵接。
23.作为本技术另一实施例，所述第一转轴朝向所述第二转轴的一端同轴的设有插入轴，所述第二转轴为空心轴，所述插入轴插入所述第二转轴内部。
24.作为本技术另一实施例，所述驱动半轴的一端嵌装于所述第二转轴的内部，并且所述驱动半轴的端面与所述插入轴的端面之间存在间距。
25.作为本技术另一实施例，所述外壳包括：
26.主壳体，与所述减速器壳体一体成型，设有朝向所述驱动半轴的开口；以及
27.端盖，与所述主壳体连接，用于封堵所述开口。
28.本发明提供的车辆电驱动系统的断开机构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明车辆电驱动系统的断开机构，集成在差速器的输出轴与驱动半轴之间，通过移动花键套使第一转轴和第二转轴连接或断开，以使差速器的输出轴和驱动半轴连接或断开，以实现四驱动力变为两驱动力或两驱动力变为四驱动力的转换，能够从根本上解决反托电驱动系统的永磁同步电机的情况；由于该断开机构没有设置在减速器壳体内部，方便拆卸和维护，使用第一转轴、第二转轴对接差速器和驱动半轴，无需匹配减速器或差速器内部元件，断开机构可以作为独立的模块化结构，能够适用于不同的四驱电动汽车或者混动汽车。
29.本发明还提供了一种汽车，包括上述的车辆电驱动系统的断开机构。
30.本发明提供的汽车的有益效果与上述的车辆电驱动系统的断开机构的有益效果相同，在此不再赘述。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明实施例提供的车辆电驱动系统的断开机构集成在电驱动系统上的结构示意图；
33.图2为图1中a-a线的剖视结构示意图；
34.图3为图1中b-b线的剖视结构示意图；
35.图4为图3中圆c处的放大结构示意图；
36.图5为本发明实施例提供的车辆电驱动系统的断开机构的立体结构示意图(图中没有显示外壳)；
37.图6为本发明实施例提供的车辆电驱动系统的断开机构的结构示意图(图中没有显示外壳)；
38.图7为图6中凸轮组件的爆炸结构示意图；
39.图8为图6中的第一转轴、第二转轴及花键套的配合关系示意图；
40.图9为本发明实施例提供的车辆电驱动系统的断开机构的传动原理图。
41.图中：1、外壳；11、主壳体；12、端盖；2、第一转轴；21、第一外花键部；22、插入轴；3、第二转轴；31、第二外花键部；4、花键套；41、蓄能弹簧；42、环台；5、凸轮组件；51、静凸轮；511、止推部；512、限位部；513、锁止面；52、动凸轮；521、啮合齿；522、抵接部；6、减速齿轮组件；7、电机；8、减速器壳体；9、驱动半轴；10、差速器。
具体实施方式
42.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
43.请一并参阅图1至图9，现对本发明提供的车辆电驱动系统的断开机构进行说明。所述车辆电驱动系统的断开机构，包括外壳1、第一转轴2、第二转轴3、花键套4及动力驱动组件。
44.外壳1与减速器壳体8对接；第一转轴2一端伸入减速器壳体8并且用于和差速器10的输出轴连接，另一端位于外壳1内，并且位于外壳1内的一端设有第一外花键部21；第二转轴3设置于外壳1内，与第一转轴2共轴设置，一端设有与第一外花键部21对接的第二外花键部31；第二转轴3用于和驱动半轴9连接；花键套4套设在第一转轴2及第二转轴3外，与第一外花键部21、第二外花键部31啮合连接，并且能够沿轴向移动。动力机构设置于外壳1内，与花键套4连接，用于带动花键套4沿轴向移动。第一转轴2、第二转轴3通过轴承转动的设置在外壳1内。
45.其中，花键套4具有与第一外花键部21、第二外花键部31啮合连接的第一稳态，还具有与第二外花键部31啮合、与第一外花键部21断开的第二稳态；花键套4处于第一稳态时，差速器10通过第一转轴2、第二转轴3向驱动半轴9提供动力；花键套4处于第二稳态时，
差速器10断开对驱动半轴9的动力输出；动力机构带动花键套4在第一稳态和第二稳态之间切换。
46.本发明的电驱动系统为四驱电动系统或混动驱动系统，在四驱电动/混动汽车中低速行驶时，断开机构为常结合稳态，即花键套4处于第一稳态；当四驱电动/混动汽车高速匀速行驶时，整车要求输出扭矩较小，断开机构断开后驱或者前驱动力系统与驱动半轴9之间的连接，即花键套4处于第二稳态。
47.具体地，花键套4常处于第一稳态，当四驱电动/混动汽车高速匀速行驶时，动力机构驱动花键套4向第二转轴3移动，花键套4脱离与第一外花键部21的啮合，第一转轴2与花键套4、第二转轴3之间不再存在连接关系，第一转轴2在差速器10的带动下继续运转，但是驱动半轴9断开与差速器10的连接，中断动力传输，从而切断车轮对电驱动系统的反托路径。当四驱电动/混动汽车切回低速行驶时，动力机构驱动花键套4向第一转轴2移动，花键套4重新与第一外花键部21啮合，第一转轴2通过花键套4与第二转轴3连接，差速器10输出的动力通过断开机构传递至驱动半轴9。
48.本发明提供的车辆电驱动系统的断开机构，集成在差速器10的输出轴与驱动半轴9之间，通过移动花键套4使第一转轴2和第二转轴3连接或断开，以使差速器10的输出轴和驱动半轴9连接或断开，以实现四驱动力变为两驱动力或两驱动力变为四驱动力的转换；由于该断开机构没有设置在减速器壳体8内部，方便拆卸和维护；另外，使用第一转轴2、第二转轴3对接差速器10和驱动半轴9，无需匹配减速器或差速器10内部元件，断开机构可以作为独立的模块化结构，能够适用于不同的四驱电动汽车或者混动汽车。
49.另外，花键套4与第一转轴2、第二转轴3通过花键啮合，啮合的方式能够传递的扭矩更大，使电驱动系统的动力经过第一转轴2、花键套4、第二转轴3更有效地传递到车轮上。
50.请参阅图4至图6以及图9，作为本发明提供的车辆电驱动系统的断开机构的一种具体实施方式，动力机构包括凸轮组件5、减速齿轮组件6及电机7(传动原理如图9所示)。凸轮组件5具有至少两个轴向对接的凸轮，其中一个凸轮的外周面上设有啮合齿521，并且其中一个凸轮与花键套4连接；减速齿轮组件6与啮合齿521啮合连接；电机7的输出轴与减速齿轮组件6连接，用于带动减速齿轮组件6转动。
51.具体地，电机7及减速齿轮组件6常处于停止状态，只有动力切换时，电机7才会启动，在由四驱向两驱切换时，电机7的输出轴通过减速齿轮组件6带动具有啮合齿521的凸轮转动，一个凸轮相对于其他的凸轮发生转动，那么由于凸轮自身结构的特点，其中一个凸轮必然后产生沿轴向的相对移动，移动的凸轮带动花键套4向第二转轴3移动，当花键套4脱离与第一外花键部21的啮合后，电机7停止运转。
52.在由两驱向四驱切换时，电机7反转，电机7的输出轴通过减速齿轮组件6带动具有啮合齿521的凸轮反向转动，此时还可采用凸轮组件5带动花键套4回位，当然还可以在花键套4上增设弹性回位结构，由弹性回位结构带动花键套4回位。
53.本实施例利用凸轮组件5的相对运动实现花键套4的移动，凸轮组件5的结构紧凑，传动性能稳定，可靠性高，能够保证花键套4在第一稳态和第二稳态之间平稳切换。
54.本实施例中，凸轮组件5中的至少两个凸轮可以采用任意的凸轮配合结构，只要其中一个凸轮旋转，并且能使其中一个凸轮移动即可。
55.另外，本实施例中，减速齿轮组件6的具体结构不做限定，只要能够满足电机7向啮
合齿521输出动力即可。
56.请参阅图7，作为本发明提供的车辆电驱动系统的断开机构的一种具体实施方式，凸轮组件5包括静凸轮51和动凸轮52。静凸轮51固定设置在外壳1内，并且套设在第一转轴2外；静凸轮51具有朝向花键套4的止推部511及限位部512；动凸轮52套设在第一转轴2外，并且位于静凸轮51与花键套4之间；动凸轮52的外周面上设有啮合齿521；动凸轮52还设有抵接部522。
57.静凸轮51为静止件，通过螺栓固定设置在外壳1内部，动凸轮52为转动件，由电机7及减速齿轮组件6带动转动。其中，在动凸轮52转动至与止推部511抵接后，止推部511推动动凸轮52及花键套4向第二转轴3移动，并且在动凸轮52转动至抵接部522与限位部512抵接后，动凸轮52停止转动，此时动凸轮52推动花键套4完全移出第一外花键部21，并使花键套4处于稳定的第二稳态。
58.本实施例另静凸轮51完全静止不动，只有动凸轮52转动及移动，相对于两个凸轮运动的方式而言，一个凸轮静止，传力的稳定性更优。
59.本实施例中，对于止推部511的结构不做限定，只要止推部511设置在静凸轮51朝向动凸轮52的端面上，止推部511能够向动凸轮52施加推力即可。在具体实现时，止推部511的其中一个示例可以是：在静凸轮51端面的某一处沿轴向向外平缓凸出，凸出面与静凸轮51的端面之间平滑过渡，凸出面形成止推面。
60.另外，本实施例中，对限位部512及抵接部522的具有结构也不做限定，只要限位部512位于止推部511的外围即可。在具体实现时，限位部512及抵接部522的其中一个示例可以是：限位部512为设置在静凸轮51的外周面上的限位块，在静凸轮51的圆周方向上，限位块具有限位面。抵接部522为设置在动凸轮52外周面上的长条形的滑槽，滑槽的开口朝向静凸轮51，滑槽的一侧槽壁为抵接面。在动凸轮52转动至抵接面与限位面相接时，动凸轮52被限位，不再转动，与此同时，电机7停机，不再输出动力。
61.请参阅图7，在上述实施方式的基础上，静凸轮51还具有位于限位部512与止推部511之间并且朝向动凸轮52的锁止面513，在动凸轮52停止转动后，锁止面513和动凸轮52的端面咬合，形成自锁，从而使动凸轮52处于稳定状态，即保证花键套4处于稳定的第二稳态。具体地，锁止面513为楔形面。
62.为了进一步提升动凸轮52自锁的锁止性能以及实现动凸轮52回位，在上述实施方式的基础上，花键套4朝向第二转轴3的端面与第二转轴3之间连接有蓄能弹簧41，如图4、图6及图8所示。蓄能弹簧41套设在第二转轴3上，一端与花键套4的端面连接，另一端与第二转轴3的轴肩连接。
63.在动凸轮52转动且推动花键套4向第二转轴3移动时，花键套4压缩蓄能弹簧41，在动凸轮52转动至抵接部522与限位部512抵接后，动凸轮52不再转动，处于极限位置，与此同时，电机7停机，在蓄能弹簧41的作用下，动凸轮52的端面与锁止面513紧密咬合，形成稳定的自锁状态。
64.在由两驱动力变为四驱动力时，即花键套4需要重新与第一外花键部21啮合时，电机7通过减速齿轮组件6对动凸轮52施加一个使动凸轮52摆脱自锁状态的反转力矩，在锁止面513与动凸轮52解除锁止后，蓄能弹簧41带动花键套4及动凸轮52向第一转轴2移动，花键套4重新与第一外花键部21啮合，以使花键套4处于第一稳态。
65.具体在蓄能弹簧41将花键套4向第第一转轴2推动回位过程中，若花键套4的齿槽与第一外花键部21的齿正对，则花键套4的一端滑动到第一外花键部21上形成啮合；若花键套4的齿槽与第一外花键部21的齿错位，则花键套4被蓄能弹簧41压紧在第一转轴2的端面上，随着第一转轴2转动，第一外花键部21的齿与花键套4的齿槽变为正对，则花键套4的一端滑动到第一外花键部21上形成啮合。
66.蓄能弹簧41不仅能推断动凸轮52回位，还能使动凸轮52处于稳定自锁状态。
67.请参阅图4及图6，作为本发明提供的车辆电驱动系统的断开机构的一种具体实施方式，花键套4朝向第二转轴3的端部设有沿径向向外凸出的环台42，动凸轮52套设在花键套4外，并且与环台42抵接。
68.本实施例中，动凸轮52套设在花键套4上，可以不占据轴向空间，使凸轮组件5及花键套4结构紧凑，传力路径短，承载能力强，能够传递较大的扭矩。
69.在具体实现时，环台42和花键套4可以是一体结构。动凸轮52套在花键套4上，一端与静凸轮51滑动抵接，另一端通过止推轴承与环台42抵接。
70.请参阅图2及图4，作为本发明提供的车辆电驱动系统的断开机构的一种具体实施方式，第一转轴2朝向第二转轴3的一端同轴的设有插入轴22，第二转轴3为空心轴，插入轴22插入第二转轴3内部。另外，驱动半轴9的一端嵌装于第二转轴3的内部，并且驱动半轴9的端面与插入轴22的端面之间存在间距。
71.本实施例中，第一转轴2和驱动半轴9均插入第二转轴3内部，能够保证第一转轴2、第二转轴3和驱动半轴9同轴。并且第二转轴3不过多的占用轴向空间，使得该断开机构结构紧凑，传递路径短，抗承载能力及抗振动能力强。并且不需要对现有技术的减速器壳体8做过多的结构改变，只要在减速器壳体8的外围再增设外壳1即可。
72.请参阅图1至图3，作为本发明提供的车辆电驱动系统的断开机构的一种具体实施方式，外壳1包括主壳体11及端盖12；主壳体11与减速器壳体8一体成型，设有朝向驱动半轴9的开口；端盖12与主壳体11连接，用于封堵开口。
73.主壳体11与减速器壳体8一体化设计，提高了断开机构与减速器的集成度，主壳体11具有开口，利用端盖12封盖开口，可通过拆下端盖12对断开机构进行维护，操作简便，无需再拆卸减速器壳体8。
74.本发明还提供了一种汽车，包括上述的车辆电驱动系统的断开机构。
75.本发明提供的汽车的有益效果与上述的车辆电驱动系统的断开机构的有益效果相同，在此不再赘述。
76.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。