电驱动桥的集成式电动驻车系统及电驱动桥的制作方法

1.本实用新型与新能源汽车的驻车技术有关，具体属于一种电驱动桥的集成式电动驻车系统及电驱动桥。


背景技术：

2.目前，新能源汽车(ev&hev，纯电动汽车和混合动力汽车)动力总成的系统架构主要采用机电控一体化的电驱动桥，即电控(主要指电驱动桥控制器)、电机、变速箱通过共用壳体、散热路径等方式实现高度集成。其中，与电子驻车制动(electrical park brake，epb)互为冗余设计的变速箱驻车系统pls在电驱动桥中的应用越来越广泛。常见的驻车系统pls为棘轮棘爪机构，根据棘爪扣入棘轮的驱动力来源不同，驻车系统可以分为机械式、电动式和液压式。
3.在现有的包含电动式驻车系统的电驱动桥中，电动式驻车系统包括驻车控制单元(e
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park)、驻车执行机构(actuator)、棘轮棘爪机构，驻车控制单元(电路及驻车控制软件)集成在电驱动桥控制器(inverter)中。如图1所示，驻车执行机构布置在变速箱(tr)壳体的外表面上并由电驱动桥控制器中的驻车控制单元驱动。电驱动桥控制器与vcu进行电性连接，由vcu向电驱动桥控制器中的驻车控制单元发送驻车控制信号，驻车控制单元接收到驻车控制信号后驱动驻车执行机构动作。图2为电动式驻车系统的驻车执行机构的示意图，驻车执行机构采用直流电机(图1中的motor，图2中未示出)驱动推杆3直线运动，推杆3进而推动棘爪2克服复位弹簧5的阻力，绕销轴4旋转从而扣入棘轮1达到棘轮1被锁止目的。当棘轮1被锁止时，变速箱输出轴无法转动，驻车动作完成。
4.现有这种电动式驻车系统的设计关键条件及其对动力总成其他部件的影响主要体现在以下几个方面：
5.(1)变速箱不存在冷却水道直接散热路径，而是利用润滑油(lubrication oil，图中未示出)通过变速箱壳体向外界空气进行散热，因此安装在电驱动桥中变速箱侧的电动式驻车系统的驻车执行机构的工作环境较为恶劣；
6.(2)集成在电驱动桥控制器中用于控制驻车执行机构的驻车控制单元(e
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park)与布置在变速箱壳体上的驻车执行机构(主要指直流电机motor)之间需要通过外部线束进行电气连接及信号传递；
7.(3)由于电动式驻车系统的驻车执行机构布置在变速箱侧，因此驻车执行机构需要与变速箱进行同步设计，不利于电动式驻车系统的模块化及设计优化；
8.(4)电动式驻车系统的机械设计及电机选型必须满足降速增扭后的载荷工况，从而可靠地锁止变速箱的输出轴；
9.(5)棘轮棘爪的布置需要考虑与变速箱齿轮之间的空间干涉，不利于变速箱结构尺寸的优化；
10.(6)变速箱的油路设计及优化需要考虑电动式驻车系统中棘轮棘爪的影响。


技术实现要素：

11.本实用新型要解决的技术问题是提供一种电驱动桥的集成式电动驻车系统，可以解决现有的电驱动桥中电动式驻车系统工作环境恶劣、需要外部线束进行电气连接及信号传递、不利于电动式驻车系统优化和变速箱优化的问题。
12.为解决上述技术问题，本实用新型提供的电驱动桥的集成式电动驻车系统，所述电驱动桥包括主驱动电机、变速箱、电驱动桥控制器，所述集成式电动驻车系统包括驻车控制单元、驻车执行机构、棘轮棘爪机构，所述驻车控制单元集成在所述电驱动桥控制器中，所述驻车执行机构由所述驻车控制单元控制，所述棘轮棘爪机构和所述驻车执行机构设置在所述主驱动电机一侧，所述棘轮棘爪机构中的棘轮固定安装在所述主驱动电机的电机轴上，所述棘轮棘爪机构中的棘爪在所述驻车执行机构的驱动下旋转而与所述棘轮扣合和脱离。
13.进一步地，所述驻车执行机构安装在所述主驱动电机的端盖内。
14.其中，所述驻车执行机构设有直流电机，所述直流电机与所述驻车控制单元进行信号连接且所述直流电机由所述驻车控制单元控制。
15.进一步地，所述直流电机的输出轴带动一驱动轴旋转，所述驱动轴带动所述棘爪旋转。
16.进一步地，所述驻车执行机构还设有蜗轮蜗杆传动机构，其中蜗轮固定安装在所述直流电机的输出轴上，与所述蜗轮配合的蜗杆带动所述驱动轴旋转。
17.进一步地，所述直流电机与所述驻车控制单元通过信号传输线连接，所述信号传输线位于所述电驱动桥的外壳内。
18.同时，本实用新型还通过一种电驱动桥，包括主驱动电机、变速箱、电驱动桥控制器和上述集成式电动驻车系统，所述电驱动桥控制器与整车控制器电性连接。
19.与现有技术相比，本实用新型的集成式电动驻车系统设置在电驱动桥的主驱动电机一侧，棘轮固定安装在主驱动电机的电机轴上，棘爪在驻车执行机构的驱动下旋转而与棘轮扣合和脱离，这种结构的有益效果在于：
20.第一，本实用新型将电动驻车系统布置在主驱动电机的电机轴一侧，通过锁止电驱动桥中主驱动电机的电机轴实现驻车，由于驻车载荷工况要求降低，在保证电驱动桥输出轴可靠锁止的前提下，这种结构对电动驻车系统的机械设计及电机选型要求降低，同时取消了设置在电驱动桥外部进行电气连接和信号传递的线束，与现有电动驻车系统锁止变速箱输出轴的传统方案相比，本实用新型更易实现轻量化和小型化，实现了电动驻车系统与变速箱的设计解耦，降低了电驱动桥的总成重量及生产成本；
21.第二，本实用新型的驻车系统整体安装在电驱动桥的主驱动电机侧，可以极大地降低与其它零部件的空间尺寸干涉风险，更易实现模块化；
22.第三，与现有的安装在变速箱侧的电动驻车系统相比，本实用新型设在电驱动桥的主驱动电机侧，由于主驱动电机通过冷却液进行散热，因此电动驻车系统所处的工作环境恶劣程度降低，更易实现高可靠性的设计；
23.第四，现有的电动驻车系统设置在变速箱侧，变速箱内齿轴空间占用较高，无法将电动驻车系统集成在变速箱内，而本实用新型将电动驻车系统设置在主驱动电机侧后，安装空间较为充裕，也为电驱动桥中集成电动驻车功能提供了更多潜在可能设计，以达到更
高水平的电动驻车设计要求，提高驻车响应速度，降低开发和集成难度，缩短车辆驻停时间和溜车距离，实现更经济、更可靠、更安全的驻车功能。
附图说明
24.图1为现有的带电动式驻车系统的电驱动桥的布局示意图；
25.图2为现有的电动式驻车系统的部分示意图；
26.图3为本实用新型的集成式电动驻车系统所在电驱动桥的布局示意图；
27.图4为本实用新型的集成式电动驻车系统的结构示意图。
28.其中附图标记说明如下：
29.1为棘轮；2为棘爪；3为推杆；4为销轴；5为复位弹簧；6为驱动轴；7为异形块。
具体实施方式
30.以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其它优点与技术效果。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的技术特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
31.在本技术的描述中，需要说明的是术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
32.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“具有”、“形成”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.本实用新型从电驱动桥总成系统级优化设计角度出发，结合电驱动桥的整体结构和布局考虑，将驻车方式由传统的锁止变速箱输出轴改进为锁止电驱动桥的电机轴，将电动驻车系统集成在电驱动桥的电机侧(即扭矩传递路径的输入端)，这样不仅满足电驱动桥中电动驻车系统的设计目标要求，还可以进一步降低设计难度及失效风险，从而实现电动式驻车系统的模块化、轻量化、小型化。
34.图3为本实用新型的集成式电动驻车系统所在电驱动桥的布局示意图，图4为本实用新型的集成式电动驻车系统的结构示意图。如图3所示，本实用新型实施例的电驱动桥的集成式电动驻车系统中，电驱动桥包括主驱动电机(em)、变速箱(tr)、电驱动桥控制器(inverter)，集成式电动驻车系统包括驻车控制单元(e
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park)、驻车执行机构、棘轮棘爪机构，所述驻车控制单元集成在所述电驱动桥控制器中，所述驻车执行机构由所述驻车控制单元控制，所述棘轮棘爪机构和所述驻车执行机构设置在所述主驱动电机一侧，所述棘轮
棘爪机构中的棘轮固定安装在所述主驱动电机的电机轴上，所述棘轮棘爪机构中的棘爪在所述驻车执行机构的驱动下旋转而与所述棘轮扣合和脱离。
35.在现有的电驱动桥中，电动驻车系统设置在变速箱一侧，由于变速箱内齿轮传动机构空间占用较高，因此电动驻车系统的驻车执行机构无法集成在变速箱内，而本实用新型中，电动驻车系统整体设置在主驱动电机一侧，由于电机一侧的安装空间较为宽裕，因此较佳的，驻车执行机构可以安装在所述主驱动电机的端盖内，这样可以为电驱动桥中集成电动驻车功能提供了更多潜在的可能设计，从而达到更高水平的电动驻车设计要求，例如提高驻车响应速度、降低开发和集成难度、缩短车辆驻停时间和溜车距离，实现更经济、更可靠、更安全的驻车功能。
36.具体地，所述驻车执行机构设有直流电机(motor)，所述直流电机与所述驻车控制单元e
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park进行信号连接且所述直流电机由所述驻车控制单元控制。
37.由于驻车执行机构设在主驱动电机的端盖内，而主驱动电机侧的端盖内还设有旋转变压器，该旋转变压器通过位于电驱动桥的外壳内的线束与电驱动桥控制器进行信号传输，因此，所述直流电机与所述驻车控制单元通过信号传输线连接，所述信号传输线位于所述电驱动桥的外壳内，这样可以取消设置在电驱动桥外部进行电气连接和信号传递的线束。
38.本实用新型实施例将电动驻车系统布置在主驱动电机的电机轴一侧，这样锁止电机轴的驻车载荷工况要求降低，在保证电驱动桥输出轴可靠锁止的前提下，对电动驻车系统的机械设计及电机选型要求降低，更易实现轻量化、小型化以及电动驻车系统与变速箱的设计解耦，降低电驱动桥的总成重量及生产成本。而且，主驱动电机通过冷却液进行散热，因此本实施例的电动驻车系统所处的工作环境恶劣程度降低，更易实现高可靠性的设计。
39.本实用新型较佳实施例的电驱动桥，如图3所示，包括主驱动电机、变速箱、电驱动桥控制器和集成式电动驻车系统，集成式电动驻车系统包括驻车控制单元(e
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park)、驻车执行机构、棘轮棘爪机构，所述驻车控制单元集成在所述电驱动桥控制器中，所述驻车执行机构由所述驻车控制单元控制，所述棘轮棘爪机构和所述驻车执行机构设置在所述主驱动电机一侧，所述棘轮棘爪机构中的棘轮固定安装在所述主驱动电机的电机轴上，所述棘轮棘爪机构中的棘爪在所述驻车执行机构的驱动下旋转而与所述棘轮扣合和脱离，所述电驱动桥控制器与整车控制器vcu电性连接。
40.在一示例性实施例中，当整车控制器向电驱动桥控制器发送驻车控制信号时，电驱动桥控制器中的驻车控制单元接收到驻车控制信号驱动驻车执行机构的直流电机运行，驻车执行机构中直流电机的输出轴带动一驱动轴6旋转，该驱动轴6进一步带动棘爪2旋转。具体地，棘轮1套设在电驱动桥的主驱动电机的电机轴(图中未示出)上，棘爪2可绕一销轴4旋转，且棘爪2靠近销轴4的一端安装有复位弹簧5，棘爪2远离销轴4的一端上方为驱动轴6，该驱动轴6上固定安装有异形块7，当直流电机的输出轴带动驱动轴6旋转时，异形块7同步转动并带动棘爪2旋转，使得棘爪2的棘齿扣入棘轮1的棘齿中从而对主驱动电机的电机轴进行锁止。
41.在一较佳实施例中，驻车执行机构还设有蜗轮蜗杆传动机构，其中蜗轮固定安装在所述直流电机的输出轴上，与所述蜗轮配合的蜗杆带动所述驱动轴旋转。当然，本实用新
型并不局限于此，本领域技术人员还可以采用其它形式的传动机构，只要能够实现直流电机带动驱动轴旋转即可。
42.以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，该实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不局限于上述实施方式。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员对驻车执行机构的具体部件组成方式等做出的等效置换和改进，均应视为在本实用新型所保护的技术范畴内。