CN110617311A - 轮边减速机构、轮边驱动***及车辆 - Google Patents

轮边减速机构、轮边驱动***及车辆 Download PDF

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张晓伟
陈慧勇
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白学森
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王纪福
郭涛
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Abstract

本发明涉及车辆领域，特别是涉及到了一种轮边减速机构、轮边驱动***及车辆。轮边减速机构包括动力分流机构和与动力分流机构传动连接的行星减速机构，所述动力分流机构包括输入齿轮、与输入齿轮啮合的分流齿轮和与分流齿轮传动连接的输出齿轮，行星减速机构的输入端与所述输出齿轮传动连接，所述分流齿轮直接与输出齿轮啮合，输入齿轮、分流齿轮及输出齿轮在轴向上位于同一排；或者所述分流齿轮通过中间齿轮与输出齿轮传动连接，输入齿轮、分流齿轮、中间齿轮及输出齿轮在轴向上位于同一排。所述的轮边减速机构有轴向尺寸小、易于加工和保证精度、寿命长、成本低的优点。

Description

轮边减速机构、轮边驱动***及车辆
技术领域
本发明涉及车辆领域，特别是涉及到了一种轮边减速机构、轮边驱动***及车辆。
背景技术
轮边驱动***无差速器，体积小、重量轻、效率高、集成度高、传递路线短、NVH性能好，整车可以实现宽通道，全低地板，三开门，在公交车领域有着广阔前景。
传统纯电动客车为电机+车桥集中式驱动或电机+变速器+车桥集中式驱动，主减速器工作效率低，噪音大，体积大，质量重，驱动电机返拖力矩受限制且不能发挥电机制动能量最大回收能力，若增加减速器，传动级数多，效率低，且有档位换档顿挫，制动不能换档，影响制动回收效率。
ZF偏置桥虽可以实现低地板，宽通道，但仍需要主减速器改变力矩传递方向，主减速器工作效率低，噪音大，整车舒适性差；国外ZF轮边电驱桥采用的是电机+动力分流行星齿轮机构+行星排传动方案，比亚迪、汉德、方盛轮边电驱桥采用的为电机+单级或两级平行轴减速器+行星排方案，第一级未采用动力分流设计，传动***工作噪音大，可靠性低，故障率高，过道窄。
如公布号为CN104913024A的中国发明专利申请所公开的一样，长江轮边电驱桥采用的为电机+双排双中间轴+行星排方案，第一级采用动力分流设计，轴向空间大，加工和安装精度不容易保证，齿轮偏载***大，传动***扭矩波动大，传动***工作噪音大，过道窄。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轴向尺寸小、易于加工和保证精度、寿命长、成本低的轮边减速机构，同时本发明的目的还在于提供使用上述轮边减速机构的轮边驱动***及车辆。
为实现上述目的，本发明的轮边减速机构采用以下技术方案：轮边减速机构，该机构包括动力分流机构和与动力分流机构传动连接的行星减速机构，所述动力分流机构包括输入齿轮、与输入齿轮啮合的分流齿轮和与分流齿轮传动连接的输出齿轮，行星减速机构的输入端与所述输出齿轮传动连接，所述分流齿轮直接与输出齿轮啮合，输入齿轮、分流齿轮及输出齿轮在轴向上位于同一排；或者所述分流齿轮通过中间齿轮与输出齿轮传动连接，输入齿轮、分流齿轮、中间齿轮及输出齿轮在轴向上位于同一排。
有益效果：当动力分流机构的分流齿轮直接与输出齿轮啮合时，输入齿轮、分流齿轮及输出齿轮均位于同一排，当所述分流齿轮通过中间齿轮与输出齿轮传动连接时，输入齿轮、分流齿轮、中间齿轮及输出齿轮在齿轮轴向上位于同一排，由此避免了沿齿轮轴向空间布置齿轮，从而可以做到轴向空间最小，相应的，其外部的箱体厚度（轴向尺寸）可以做到最薄，输入齿轮所在轴和输出齿轮所在轴径向力可以部分抵消，支撑轴承受力好，有利于轴承选型设计，轴承寿命高，各齿轮参数可统一，齿轮容易加工，齿轮安装精度容易保证，齿轮成本低，重合度大，NVH噪音小，齿轮轴承寿命长，高转速输入轴轴承选型设计难度比行星排动力分流形式要小，容易实现大速比传动，可大大提升驱动装置转速，当驱动装置为电机时，可提高电机功率扭矩密度，也就是提升动力密度，并可大大减少动力传动***的重量和体积，轮边电驱桥簧下质量小，乘坐舒适性高，***质量轻，整体成本低。
更进一步的，分流齿轮有两个，两分流齿轮同时与输入齿轮和输出齿轮啮合，输入齿轮的轴线与输出齿轮的轴线位于第一平面，两个分流齿轮的轴线位于第二平面，所述第一平面和第二平面相互垂直。将分流齿轮的数量设计为两个，此时动力分流机构的齿轮数量被控制在了四个，四个齿轮的参数可更加容易统一，安装精度也将更加容易保证。
更进一步的，所述分流齿轮、输入齿轮和输出齿轮的在各自厚度方向上的中心点均位于同一平面内。齿轮间的啮合更加稳定，同时能保证整体结构的紧凑性。
更进一步的，所述输入齿轮位于两分流齿轮之间，它们三者的轴线共面，或者输入齿轮的轴线和输出齿轮的轴线位于所述第二平面的同侧，或者输入齿轮的轴线和输出齿轮的轴线分别位于所述第二平面的异侧。将有利于齿轮间相互作用的抵销，为相应的轴承提供更好的工况；还能使输入齿轮与分流齿轮的整体结构更加稳定，布局更紧凑。
轮边驱动***采用以下技术方案：轮边驱动***，包括电机和与电机传动连接的轮边减速机构，轮边减速机构包括动力分流机构和与动力分流机构传动连接的行星减速机构，所述动力分流机构包括输入齿轮、与输入齿轮啮合的分流齿轮和与分流齿轮传动连接的输出齿轮，行星减速机构的输入端与所述输出齿轮传动连接，所述分流齿轮直接与输出齿轮啮合，输入齿轮、分流齿轮及输出齿轮在轴向上位于同一排；或者所述分流齿轮通过中间齿轮与输出齿轮传动连接，输入齿轮、分流齿轮、中间齿轮及输出齿轮在轴向上位于同一排。
更进一步的，分流齿轮有两个，两分流齿轮同时与输入齿轮和输出齿轮啮合，输入齿轮的轴线与输出齿轮的轴线位于第一平面，两个分流齿轮的轴线位于第二平面，所述第一平面和第二平面相互垂直。
更进一步的，所述分流齿轮、输入齿轮和输出齿轮的在各自厚度方向上的中心点均位于同一平面内。
更进一步的，所述输入齿轮位于两分流齿轮之间，它们三者的轴线共面，或者输入齿轮的轴线和输出齿轮的轴线位于所述第二平面的同侧，或者输入齿轮的轴线和输出齿轮的轴线分别位于所述第二平面的异侧。
车辆采用以下技术方案：车辆，包括底盘和安装在底盘上的驱动轮，驱动轮配置有轮边驱动***，所述轮边驱动***包括电机和与电机传动连接的轮边减速机构，轮边减速机构包括动力分流机构和与动力分流机构传动连接的行星减速机构，所述动力分流机构包括输入齿轮、与输入齿轮啮合的分流齿轮和与分流齿轮传动连接的输出齿轮，行星减速机构的输入端与所述输出齿轮传动连接，所述分流齿轮直接与输出齿轮啮合，输入齿轮、分流齿轮及输出齿轮在轴向上位于同一排；或者所述分流齿轮通过中间齿轮与输出齿轮传动连接，输入齿轮、分流齿轮、中间齿轮及输出齿轮在轴向上位于同一排。
更进一步的，分流齿轮有两个，两分流齿轮同时与输入齿轮和输出齿轮啮合，输入齿轮的轴线与输出齿轮的轴线位于第一平面，两个分流齿轮的轴线位于第二平面，所述第一平面和第二平面相互垂直。
更进一步的，所述分流齿轮、输入齿轮和输出齿轮的在各自厚度方向上的中心点均位于同一平面内。
更进一步的，所述输入齿轮位于两分流齿轮之间，它们三者的轴线共面，或者输入齿轮的轴线和输出齿轮的轴线位于所述第二平面的同侧，或者输入齿轮的轴线和输出齿轮的轴线分别位于所述第二平面的异侧。
附图说明
图1是轮边驱动***的具体实施例1的原理图；
图2为图1的俯视图；
图3是图2中动力分流机构与行星排的齿轮分布图；
图4是轮边驱动***的具体实施例2中动力分流机构与行星排的齿轮分布图；
图5是轮边驱动***的具体实施例3中动力分流机构与行星排的齿轮分布图；
图中：1、行星轮，2、行星架，3、齿圈，4、轴管，5、轮毂轴承单元，6、太阳轮轴，7、轮胎，8、轮辋，9、制动器，10、箱体，11、分流齿轮，12、输出齿轮，13、输入齿轮，14、驱动电机，15、制动盘，16、轮毂，17、制动器室。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的轮边驱动***的具体实施例1，如图1-2所示，该驱动***的构成可以总结为驱动装置+动力分流器+行星排，其中动力分流器+行星排形成本***的核心，即轮边减速机构。本实施例中，驱动装置采用的是驱动电机14，驱动电机14的作用是为整个驱动***的运转提供旋转动力。
动力分流器为单排双分流动力分流器，单排双分流动力分流器由箱体10、输入齿轮13、分流齿轮11、输出齿轮12以及各齿轮配套的轴和轴承构成。其中箱体10构成支撑臂，在使用时，可以与相应的车辆的悬架连接。输入齿轮13与驱动电机14连接，用于接收驱动电机14的动力，在本实施例中，输入齿轮13与驱动电机14的电机轴是同轴的，二者之间通过联轴器连接，当然，在其他实施例中，只要是能够接收到驱动电机14的动力，输入齿轮13还可以偏置于驱动电机14的电机轴的径向一侧，此种情况下，输入齿轮13可通过齿轮或齿轮传动机构与驱动电机14的电机轴传动连接。如图3所示，分流齿轮11有两个，分别与输入齿轮13啮合，用于将输入齿轮13接收到的动力分流传递至输出齿轮12，输出齿轮12同时与两个分流齿轮11啮合。输入齿轮13、分流齿轮11和输出齿轮12均在轴向上位于同一排，输入齿轮13与输出齿轮12的轴线在同一平面上，设定该平面为第一平面，两分流齿轮11的轴线在同一平面上，设定该平面位第二平面，第一平面与第二平面之间互相垂直，由此可在双分流动力分流器运行的过程中，各齿轮之间的径向相互作用可部分抵消，从而起到保护齿轮、齿轮轴以及相应支撑轴承的作用，并且，输入齿轮13的轴线位于第二平面的下方，输出齿轮12的轴线位于第二平面的上方，也即输入齿轮13的轴线和输出齿轮12的轴线分别位于第二平面的两侧。为了保证齿轮间的啮合更加稳定，同时能够保证整体结构的紧凑性，分流齿轮11、输入齿轮13和输出齿轮12在各自厚度方向上的中心点均位于同一平面内。
使用的时候，双分流动力分流器的箱体10固定在一个轴管4的端部，轴管4通过轮毂轴承单元5转动装配在车辆的轮毂16中。
行星排的太阳轮轴6穿过轴管4与双分流动力分流器的输出齿轮12传动连接，以接收经双分流动力分流器传来的动力，在本实施例中，太阳轮轴6与输出齿轮12同轴线设置，在其他实施例中，只要能够满足二者之间动力传递的需要，太阳轮轴6还可以通过齿轮或者齿轮机构等其他形式与输出齿轮12传动连接，行星排的齿圈3固定在轴管4的另一端处，行星架2与轮毂16之间相对固定。
该轮边驱动***工作时的动力传递过程如下：驱动电机14旋转并带动输入齿轮13转动，输入齿轮13通过两分流齿轮11将接收到的动力分流，输出齿轮12进而将两分流齿轮11上的动力汇聚，然后通过太阳轮轴6传递给太阳轮，由于行星排的齿圈3是固定的，太阳轮进而将动力传递给行星轮1、行星架2，最后通过行星架2带动与之固定的轮毂16、轮辋8以及轮胎7旋转，当需要刹车时，通过制动器室17控制制动器9的制动盘15即可实现对车轮的制动。
本发明的轮边驱动***的具体实施例2，本实施例与轮边驱动***的具体实施例1的区别在于，在本实施例中，输入齿轮13、分流齿轮11和输出齿轮12与行星排中的行星轮1、行星架2、齿圈3和太阳轮轴6的相对传动关系如图4所示，其中双分流动力分流器的输入齿轮13位于两分流齿轮11之间，且输入齿轮13的轴线位于两分流齿轮11的轴线所在平面的上方，也就是说输入齿轮13的轴线与输出齿轮12的轴线位于两分流齿轮11的轴线所在平面的同一侧。
本发明的轮边驱动***的具体实施例3，本实施例与轮边驱动***的具体实施例1的区别在于，在本实施例中，输入齿轮13、分流齿轮11和输出齿轮12与行星排中的行星轮1、行星架2、齿圈3和太阳轮轴6的相对传动关系如图5所示，其中双分流动力分流器的输入齿轮13位于两分流齿轮11之间，输入齿轮13的轴线与两分流齿轮11的轴线均共面，输出齿轮12的轴线位于两分流齿轮11的轴线所在平面的上方。
在本发明的轮边驱动***的其他实施例中，所述动力分流器的分流齿轮还可以通过相应的中间齿轮与输出齿轮传动连接，仅需保证它们在同一排即可，这种方式同样能够在一定程度上抵消不同齿轮之间在径向上的相互作用；分流齿轮的数量还可以为三个以上，此种情况下，可通过增加齿轮来将每个分流齿轮上的动力汇聚到输出齿轮上。
轮边减速机构的具体实施例，该机构与上述轮边驱动***的实施例1中的轮边减速机构的结构相同，可参照上述轮边驱动***的具体实施例1及图1~3中的轮边减速机构，此处不予赘述。另外，在其他实施例中，轮边减速机构的结构还可以与上述轮边驱动***的具体实施例2、具体实施例3或其他实施例中的轮边减速机构的结构相同。该轮边减速机构除了能够与驱动电机配套使用外，在一些其他的场合，还可以与例如液压马达等任何的其他旋转驱动装置配套使用。
车辆的具体实施例，该车辆包括底盘和安装在底盘上的驱动轮，驱动轮配置有轮边驱动***，轮边驱动***与上述轮边驱动***的具体实施例1的结构相同，此处不予赘述。本实施例中，车辆具体指的为客车。在其他实施例中，车辆还可以为电动货车、乘用车等其他车辆。另外，在其他实施例中，轮边驱动***还可以是上述轮边驱动***的具体实施例2、具体实施例3或其他实施例中的结构。

Claims (9)

1.轮边减速机构，该机构包括动力分流机构和与动力分流机构传动连接的行星减速机构，所述动力分流机构包括输入齿轮、与输入齿轮啮合的分流齿轮和与分流齿轮传动连接的输出齿轮，行星减速机构的输入端与所述输出齿轮传动连接，其特征在于，所述分流齿轮直接与输出齿轮啮合，输入齿轮、分流齿轮及输出齿轮在轴向上位于同一排；或者所述分流齿轮通过中间齿轮与输出齿轮传动连接，输入齿轮、分流齿轮、中间齿轮及输出齿轮在轴向上位于同一排。
2.根据权利要求1所述的轮边减速机构，其特征在于，分流齿轮有两个，两分流齿轮同时与输入齿轮和输出齿轮啮合，输入齿轮的轴线与输出齿轮的轴线位于第一平面，两个分流齿轮的轴线位于第二平面，所述第一平面和第二平面相互垂直。
3.根据权利要求2所述的轮边减速机构，其特征在于，所述分流齿轮、输入齿轮和输出齿轮的在各自厚度方向上的中心点均位于同一平面内。
4.根据权利要求2所述的轮边减速机构，其特征在于，所述输入齿轮位于两分流齿轮之间，它们三者的轴线共面，或者输入齿轮的轴线和输出齿轮的轴线位于所述第二平面的同侧，或者输入齿轮的轴线和输出齿轮的轴线分别位于所述第二平面的异侧。
5.轮边驱动***，包括电机和与电机传动连接的轮边减速机构，轮边减速机构包括动力分流机构和与动力分流机构传动连接的行星减速机构，所述动力分流机构包括输入齿轮、与输入齿轮啮合的分流齿轮和与分流齿轮传动连接的输出齿轮，行星减速机构的输入端与所述输出齿轮传动连接，其特征在于，所述分流齿轮直接与输出齿轮啮合，输入齿轮、分流齿轮及输出齿轮在轴向上位于同一排；或者所述分流齿轮通过中间齿轮与输出齿轮传动连接，输入齿轮、分流齿轮、中间齿轮及输出齿轮在轴向上位于同一排。
6.根据权利要求5所述的轮边驱动***，其特征在于，动力分流机构的分流齿轮有两个，两分流齿轮同时与输入齿轮和输出齿轮啮合，输入齿轮的轴线与输出齿轮的轴线位于第一平面，两个分流齿轮的轴线位于第二平面，所述第一平面和第二平面相互垂直。
7.根据权利要求6所述的轮边驱动***，其特征在于：所述分流齿轮、输入齿轮和输出齿轮的在各自厚度方向上的中心点均位于同一平面内。
8.根据权利要求6所述的轮边驱动***，其特征在于，所述输入齿轮位于两分流齿轮之间，它们三者的轴线共面，或者输入齿轮的轴线和输出齿轮的轴线位于所述第二平面的同侧，或者输入齿轮的轴线和输出齿轮的轴线分别位于所述第二平面的异侧。
9.车辆，包括底盘和安装在底盘上的驱动轮，驱动轮配置有轮边驱动***，轮边驱动***包括电机和与电机传动连接的轮边减速机构，轮边减速机构为上述权利要求1~4任一项所述的轮边减速机构。
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