CN101274592A - 带有行星齿轮驱动器的电气动力传动*** - Google Patents

Abstract

一种用于车轮的电气驱动单元包括一个电机，它为具有一个第一级齿轮组和一个第二级齿轮组的行星齿轮驱动器提供动力。该第一和第二级齿轮组各自包括由电机输出轴驱动的一个太阳轮。该第一和第二级齿轮组还各自包括与对应的太阳轮啮合的多个行星齿轮。该第一和第二级齿轮组共用一个公共的环形齿轮。该第二级齿轮组的一个行星架为驱动车轮的一个轮轴提供驱动输出。

Description

带有行星齿轮驱动器的电气动力传动***

技术领域

本发明涉及一种用于车轮的电气驱动单元，该单元利用一种直线的、两级的行星齿轮驱动器来提供一个轴向与径向紧凑的构造。

背景技术

电气驱动车辆利用电机和齿轮组的一个组合来驱动车轮。一个电机以及关联的齿轮驱动器必须提供能够安装在一个有限空间内的一个动力密集的封装(即，一个高齿轮减速比)以驱动一个车轮。所需要的齿轮减速通常通过使用多级齿轮组来实现。

使用多级齿轮组的一个缺点是轴向和径向安装空间的相当大的区域被该齿轮组消耗掉，这损及其他车轮端部件。例如，相对于车轮轴成直角方向定位的一个电机和齿轮箱构造会不利地影响刹车和悬架部件的安装。

因此，需要有一种电气动力传动构造，它既能够提供一个径向和轴向的紧凑设计又可以提供一个高的齿轮减速比。

发明内容

一种用于车轮的电气驱动单元包括一个电机，它具有与一个行星齿轮驱动器相连接的一根电机输出轴。该行星齿轮驱动器包括均由该电机输出轴驱动的一个第一级齿轮组和一个第二级齿轮组。该第二级齿轮组与用于驱动车轮的一根轮轴连接。

在一个实例中，该电机输出轴、行星齿轮驱动器、以及轮轴是同轴的，以便提供一个轴向和径向的紧凑构造。该第一级齿轮组包括一个第一太阳轮与一个第一组行星轮并且该第二级齿轮组包括一个第二太阳轮和一个第二组行星轮。该第一和第二太阳轮都由电机输出轴驱动。一个共用的环形齿轮与该第一和第二组行星轮相啮合。

在所披露的一种构造中，该第一组行星轮各自由固定在一个不可旋转的电机壳体结构上的一个销子来支撑。该第一太阳轮使每个相关联的行星轮绕着相应的一根单独的轴线旋转，但是，这些行星齿轮并不作为一个单元围绕该第一太阳轮旋转。于是，这些行星轮使该共用的环形齿轮旋转。该第二级齿轮组包括通过一种销连接来支撑该第二组行星轮的一个行星架。该行星架是一个旋转零件，这样该第二级齿轮组中的这些行星轮作为一个单元围绕该第二太阳轮旋转。该行星架包括与轮轴相连接的一个驱动输出。

该行星轮驱动器与电机关于一根车轮轴线而轴向对齐，它产生一种简化的封装构造，其额外优点是径向紧凑。另外，该行星齿轮驱动器允许在一个非常压缩的轴向设计中的有一个很大的减速比。随同将类似的行星轮用于该第一和第二级齿轮组的可能性一起，该共用的环形齿轮允许降低制造成本。另外，可以很容易地改变这些齿轮以提供一个很大范围的齿轮减速。

从以下说明书和附图中能够对本发明的这些以及其他特征得到最好的理解，以下是一个简要说明。

附图说明

图1示出根据本发明的一种电气驱动单元的示意性的截面视图。

图2示出图1所示的一个第一级齿轮组的截面视图。

图3示出图1所示的一个第二级齿轮组的截面视图。

具体实施方式

在图1中示出用于车轮12的一种电气驱动单元10。该电气驱动单元10包括具有已知定子和转子的一个电机14；和一个行星齿轮驱动器，总体上由16示出。该电机14包括能够绕着电机轴线20旋转的一个电机输出轴18。该行星齿轮驱动器16由电机输出轴18驱动并且被连接为驱动一个车轮轴22，它在横向上延伸一个车辆的宽度。该车轮轴22绕车轮轴线24旋转并且被连接为驱动该车轮12。在所示实例中，电机轴线20与车轮轴线24同轴，这提供了轴向的紧凑的设计。

该电机14包括安装在一个非旋转结构48上的一个电机壳体26。该非旋转构造48可以是，例如，车辆框架构件、悬挂部件、或者其他车辆结构。该电机壳体26包括一个主要部分28，它包围转子和定子以及从该主要部分28朝着该车轮12的方向向外延伸的一个延长部分30。该延长部分30限定一个内腔32，该内腔接受并且基本上包围了行星齿轮驱动器16。

该电机输出轴18由安装在该电机壳体26上的多个轴承34来支撑。该电机输出轴18包括定位在该电机壳体26的主要部分28之内的一个第一部分36和延伸到该延长部分30之中的一个第二部分38。该第一部分36由一个第一直径D1限定并且该第二部分38由小于所示实例中的该第一直径D1的一个第二直径D2来限定，应该理解D2也可以大于D1。在这一实例中，第二部分38还包括由小于该第二直径D2的一个第三直径D3所限定的一个直径减小的部分。

该行星齿轮驱动器16包括一个第一级齿轮组40和一个第二级齿轮组42，它们相互配合向轮轴22提供驱动输出。该第一级齿轮组40包括直接安装在电机输出轴18的第二部分38上的第二直径D2处的一个第一太阳轮44，和直接与该第一太阳轮44啮合的多个第一行星齿轮46。在所披露的实施方案中有四个第一行星齿轮46(见图2)用于提供增加的稳定性，但是，第一行星齿轮46的个数可以根据需要改变。

该第二级齿轮组42包括直接安装在该电机输出轴18的第二部分38的第三直径D3处的一个第二太阳轮50，和直接与该第二太阳轮50相啮合的多个第二行星齿轮52。在所披露的实施方案中有四个第二行星齿轮52(见图3)以提供增加的稳定性，但是，这些第二级行星齿轮52的个数可以根据需要来改变。这些第一行星齿轮46和第二行星齿轮52都直接与一个共用的环形齿轮54啮合。换句话说，该第一级齿轮组40和第二级齿轮组42共享一个单个的环形齿轮54。该环形齿轮54是一个浮转环形齿轮，由第一行星齿轮46和第二行星齿轮52使之绕电机轴线20相对于电机壳体26的延长部分30而旋转。在该行星齿轮驱动器16内可以使用几个止推垫圈(未示出)协助将浮转环形齿轮54保持在一个所需的轴向位置上。

这些第一行星齿轮46各自支撑在一个第一行星销58上。这些第一行星销58固定在电机壳体26上，以便这些第一行星齿轮46各自绕着它们自己的轴线60旋转。因此，这些第一行星齿轮46作为一个单元相对于第一太阳轮44保持固定，即，这些第一行星齿轮46并不作为一个单元绕第一太阳轮44旋转而是仅仅绕着它们各自的轴线60旋转。该电机输出轴18直接驱动第一太阳轮44，它进而使这些第一行星齿轮46绕着它们的轴线60旋转。这些第一行星齿轮46使环形齿轮54旋转。

该第二级齿轮组42包括一个行星架62，它相对于电机壳体26绕电机轴线20旋转。这些第二行星齿轮52各由安装在行星架62上的一个第二行星销64来支撑。因此，这些行星齿轮52除了能够作为一个单元绕第二太阳轮50旋转之外还能够各自围绕它们自己的轴线66旋转。电机输出轴18直接驱动该第二太阳轮50，它进而旋转这些第二行星齿轮52，而它们与环形齿轮54的啮合提供了一种通过行星架62输出到车轮轴22的一个净轨迹式行星旋转减速。

该行星架62包括定位于这些第二行星齿轮52的对立两侧的第一和第二的安装部分68和70。换句话说，这些第二行星齿轮52在轴向上定位于该第一和第二安装部分68和70之间。该行星架62还包括一个环形部分72，它从第二安装部分70向外延伸。该环形部分72与轮轴22相联接。

该电机输出轴18、第一太阳轮44、环形齿轮54、第二太阳轮50、以及行星架62都绕着电机轴线20旋转。该行星架62使轮轴22绕如上所述与该电机轴线20同轴的车轮轴线24旋转。这提供一个轴向和径向上都非常紧凑的电气驱动单元，因为上面提到的所有零件都与轮轴22横向在一条线上。这为其他轮子端部部件如刹车、悬架部件释放了封装空间。

图2示出该第一级齿轮组40的一个截面视图。该第一太阳轮44由一个第一太阳轮直径S1限定并且这些第一行星轮46由一个第一行星直径P1限定。

图3示出该第二级齿轮组42的一个截面视图。该第二太阳轮50由一个第二太阳轮直径S2限定并且这些第二行星轮52由一个第二行星直径P2限定。

在所示实例中，第一太阳轮直径S1大于第二太阳轮直径S2并且第一行星直径P1小于第二行星直径P2。通过改变该第一和第二级齿轮组40和42中的太阳轮和行星齿轮的尺寸，能够给该行星架62的输出中实现一个希望的齿轮减速。图1-3所示实例仅仅是一个实例，并且应该理解该太阳轮和行星齿轮中的任一个的直径都可以按照需要在不同的组合中增大或减小以便提供一个希望的减速。

本发明提供了集成在一个电机之中的一种固定-差分的太阳-行星齿轮组，以便为车轮提供轴向和径向上构造紧凑的一种电气驱动单元。该行星齿轮驱动器和电机是直线的，即彼此轴向对齐的，这允许有一个非常小的径向封装。进一步，使用一个两级行星齿轮构造允许在一个非常压缩的轴向空间有大的减速比。在所示实例构造中，该电机壳体具有最大九英寸或更小的一个直径，同时仍提供了至少6∶1的一个可观的齿轮减速。

尽管已披露了本发明的一个实施方案，本领域的普通技术人员将认识到在本发明的范围内可以进行某些修改。因此，应该研究以下权利要求来确定本发明真正的范围和内容。

Claims (16)

1.一种用于车轮的电气驱动单元，包括：

一个电机，具有可以绕一电机轴线旋转的一个电机输出轴；

一个行星齿轮驱动器，具有一个第一级齿轮组和一个第二级齿轮组，这两个组均由所述电机输出轴驱动，所述第二级齿轮组有待与一个车轮轴联接用于驱动该车轮。

2.根据权利要求1的电气驱动单元，其中该车轮轴为可绕一个车轮轴线旋转，该轴线在横向上跨一个车辆宽度而延伸，并且其中所述电机轴线将平行于所述车轮旋转轴线。

3.根据权利要求1的电气驱动单元，其中所述第一级齿轮组包括一个第一太阳轮和与所述第一太阳轮啮合的多个第一行星齿轮并且所述第二级齿轮组包括一个第二太阳轮和与所述第二太阳轮啮合的多个第二行星齿轮，所述第一太阳轮和第二太阳轮直接由所述电机输出轴驱动。

4.根据权利要求3的电气驱动单元，包括一个单个环形齿轮，其中所述多个第一行星齿轮和所述多个第二行星齿轮与所述单个环形齿轮相啮合。

5.根据权利要求4的电气驱动单元，其中所述电机包括一个电机壳体，它具有一个延长部分，该延长部分带有容纳所述单一环形齿轮的一个凹陷。

6.根据权利要求5的电气驱动单元，其中所述单个环形齿轮、所述电机输出轴、以及所述第一和第二太阳轮是同心的并且位于所述凹陷之中。

7.根据权利要求5的电气驱动单元，其中所述多个第一行星齿轮各自支撑在一个销上，该销固定在所述电机壳体上以便所述多个第一行星齿轮各自仅绕一根单独的行星齿轮旋转轴线来旋转，所述第一太阳轮使所述多个第一行星齿轮旋转，从而使得所述单个环形齿轮相对于所述电机壳体而旋转。

8.根据权利要求7的电气驱动单元，其中所述第二级齿轮组包括一个行星架，该行星架被联接为驱动所述车轮轴使之绕一车轮轴线旋转，并且其中所述多个第二行星轮各自支撑在一个销上，该销固定在所述行星架上以便与所述行星架一起绕所述车轮轴线转动。

9.根据权利要求8的电气驱动单元，其中所述第二太阳轮、所述多个第二行星齿轮、所述单个环形齿轮、以及所述行星架都绕所述车轮轴线旋转。

10.根据权利要求3的电气驱动单元，其中所述电机输出轴具有由一个第一直径所限定的一个第一部分和由不同于所述第一直径的一个第二直径所限定的一个第二部分，所述第一太阳轮被固定为与所述第一部分一起旋转并且所述第二太阳轮被固定为与所述第二部分一起旋转。

11.根据权利要求10的电气驱动单元，其中所述第一直径大于所述第二直径。

12.根据权利要求11的电气驱动单元，其中所述多个第一行星齿轮各自由一个第一行星轮直径所限定并且所述多个第二行星齿轮各自由大于所述第一行星轮直径的一个第二行星轮直径所限定。

13.根据权利要求3的电气驱动单元，其中所述多个第一和多个第二行星齿轮各包括四个行星齿轮。

14.根据权利要求1的电气驱动单元，其中所述电机包括一个电机壳体，该电机壳体具有九英寸或更小的一个最大直径。

15.根据权利要求14的电气驱动单元，其中所述第一和所述第二级齿轮组相互配合以提供至少6∶1的一个总减速。

16.一种用于车轮的电气驱动单元，包括：

一个电机，具有由一个非旋转部件支撑的一个电机壳体和绕一电机轴线旋转的一个输出轴；

一个行星轮驱动器，具有一个第一级齿轮组和一个第二级齿轮组，这两个组均由所述电机输出轴驱动，所述第二级齿轮组联接到用于驱动该车轮的一个轮轴，所述轮轴与所述电机输出轴同轴；

所述第一级齿轮组包括直接由所述电机输出轴驱动的一个第一太阳轮，和与所述第一太阳轮啮合的多个第一行星齿轮，所述多个第一行星齿轮各自支撑在一个销上，该销固定在所述电机壳体上；

所述第二级齿轮组包括直接由所述电机输出轴驱动的一个第二太阳轮、与所述第二太阳轮相啮合的多个第二行星齿轮、以及有待连接到该轮轴的一个行星架，其中所述多个第二行星齿轮各自支撑在一个销上，该销被固定为与所述行星架一起绕所述电机轴线旋转；和

相对于所述电机壳体可旋转并且围绕所述第一和所述第二级齿轮组的一个单个的环形齿轮，其中所述多个第一和多个第二行星齿轮均与所述单个环形齿轮啮合。

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