CN111828583A - 汽车驱动桥主减速器 - Google Patents

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杨显发
张亚岐
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夏立峰
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Abstract

本发明属于汽车驱动桥技术领域，具体公开了一种汽车驱动桥主减速器，旨在提升减速器承载能力的同时消除轴向分力。汽车驱动桥主减速器，包括减速器壳体、分别可转动地设置在减速器壳体内的输入轴和中间轴，以及可转动地设置在减速器壳体上的差速器总成；中间轴上设置有I级从动齿轮和II级主动齿轮，输入轴上设置有与I级从动齿轮相啮合的I级主动齿轮，差速器总成的差壳上设置有与II级主动齿轮相啮合的II级从动齿轮；I级主动齿轮、I级从动齿轮、II级主动齿轮和II级从动齿轮均为圆弧齿线圆柱齿轮。采用圆弧齿线圆柱齿轮进行传动，能够提升同平台主减速器的承载能力并消除轴向分力，且安装及齿轮啮合过程中可自动对中，消除齿轮轴向窜动现象。

Description

汽车驱动桥主减速器
技术领域
本发明属于汽车驱动桥技术领域，具体涉及一种汽车驱动桥主减速器。
背景技术
汽车正沿着轻量化、节能方向快速发展，其中新能源汽车的电驱动桥主减速器平台众多，且各自平台并未达到最大承载，存在富余量；随其功率密度的提升，将实现以小平台替代大平台的轻量化设计。主减速器在驱动桥内能够将转矩和转速改变的机构，现有的电驱动桥主减速器通常采用两级直齿圆柱齿轮或两级斜齿圆柱齿轮减速结构，其中直齿承载能力有限，斜齿传动具有轴向分力，因此往往存在以下问题：
1)同尺寸平台的直齿承载能力比斜齿承载能力弱，提升功率密度的空间有限；
2)单对直齿装配需考虑对中问题，易出现偏载；单对斜齿轮传动存在单边轴向分力问题，多对齿轮传动需考虑齿轮旋向布置以平衡轴向力；
3)直齿轮的重合度偏小，同尺寸平台斜齿轮的重合度比直齿轮稍大，但直齿或斜齿传动过程中易出现齿轮敲击，导致***产生振动噪声。
发明内容
本发明提供了一种汽车驱动桥主减速器，旨在提升减速器承载能力的同时消除轴向分力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：汽车驱动桥主减速器，包括减速器壳体，还包括分别可转动地设置在减速器壳体内的输入轴和中间轴，以及可转动地设置在减速器壳体上的差速器总成；所述输入轴的轴心线、中间轴的轴心线和差速器总成的输出轴的轴心线相互平行；所述中间轴上设置有I级从动齿轮和II级主动齿轮，所述输入轴上设置有与I级从动齿轮相啮合的I级主动齿轮，所述差速器总成的差壳上设置有与II级主动齿轮相啮合的II级从动齿轮；所述I级主动齿轮、I级从动齿轮、II级主动齿轮和II级从动齿轮均为圆弧齿线圆柱齿轮。
进一步的是，所述减速器壳体上设置有电机法兰。
进一步的是，所述输入轴的输入端从减速器壳体中穿出并穿过电机法兰，所述输入轴的输入端上设置有用于连接的花键结构。
进一步的是，所述输入轴通过滚子轴承设置在减速器壳体内。
进一步的是，所述中间轴通过第一圆锥滚子轴承设置在减速器壳体内。
进一步的是，所述差速器总成通过第二圆锥滚子轴承设置在减速器壳体上。
进一步的是，所述II级从动齿轮与差壳通过彼此的装配端面配合相连，所述II级从动齿轮的装配端面上设置有至少三个以II级从动齿轮的轴心线环形阵列分布的衬垫槽，所述衬垫槽中设置有与差壳的装配端面相贴的减振衬垫。
进一步的是，所述减振衬垫由橡胶制成。
进一步的是，所述II级从动齿轮与差壳通过螺栓连接在一起。
本发明的有益效果是：
1)采用均为圆弧齿线圆柱齿轮的I级主动齿轮、I级从动齿轮、II级主动齿轮和II级从动齿轮进行传动，齿轮凹面与凸面的啮合线为准双曲线，齿轮啮合线比同尺寸直齿圆柱齿轮的啮合线长，提高了齿轮啮合重合度，提升了每颗齿的抗弯能力。
2)圆弧齿线圆柱齿轮的啮合线关于圆柱齿轮中间截面对称，圆柱齿轮中间截面的齿轮轮廓线为渐开线，齿轮工作过程中无轴向分力，并且安装及齿轮啮合过程中可自动对中，消除齿轮轴向窜动现象。
3)圆弧齿线圆柱齿轮的齿轮啮合线是一个大圆上的一段弧，采用大刀盘旋转且附带平移、齿轮绕其轴线坯旋转且沿径向平移，二者配合实现切割齿槽，保证齿轮的空间啮合轨迹，可大大提高齿轮的切齿效率。
4)通过设置的减振衬垫能够改变II级从动齿轮的装配端面与差壳的装配端面之间的接触刚性，不仅能够提高固定效果，而且能够减小工作噪音，降低输出级振动响应。
附图说明
图1是本发明的实施结构示意图；
图中标记为：减速器壳体100、电机法兰110、输入轴200、I级主动齿轮210、花键结构221、滚子轴承230、中间轴300、I级从动齿轮310、II级主动齿轮320、第一圆锥滚子轴承330、差速器总成400、差壳410、II级从动齿轮420、第二圆锥滚子轴承430。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，汽车驱动桥主减速器，包括减速器壳体100，还包括分别可转动地设置在减速器壳体100内的输入轴200和中间轴300，以及可转动地设置在减速器壳体100上的差速器总成400；所述输入轴200的轴心线、中间轴300的轴心线和差速器总成400的输出轴的轴心线相互平行；所述中间轴300上设置有I级从动齿轮310和II级主动齿轮320，所述输入轴200上设置有与I级从动齿轮310相啮合的I级主动齿轮210，所述差速器总成400的差壳410上设置有与II级主动齿轮320相啮合的II级从动齿轮420；所述I级主动齿轮210、I级从动齿轮310、II级主动齿轮320和II级从动齿轮420均为圆弧齿线圆柱齿轮。
圆弧齿线圆柱齿轮由从曲线齿圆柱齿轮衍生而来，是一种新型的齿轮；其啮合线为空间变双曲线，既保持传统齿轮的传动特点，又可有效消除齿轮啮合启动的冲击情况。与同平台尺寸的直齿或斜齿来比较，圆弧齿线圆柱齿轮的接触线是弧线，更长于直齿或斜齿的啮合线，即齿根至顶形成拱形齿形、齿根变宽。
可利用大刀盘法旋转加工圆弧齿线圆柱齿轮，用双刃切削，加工圆弧齿轮的旋转刀盘安装在机床主轴上并绕自身轴线转动，铣刀固定在刀盘上随刀盘一起转动，内外刀刃与刀具轴线及旋转刀盘轴线间的夹角都为压力角α，刀刃随刀盘旋转一周形成两个圆锥面，外切削刃为正锥(加工出凹面)，内切削刃为倒锥(加工出凸面)。切削加工时，工件一方面绕自身轴线转动，一方面沿水平方向往复移动，与刀具间形成紧密的展成运动，加工时刀具同时切出齿面的凹凸面，加工完一对齿面需进行分度加工下一对齿面，直至完成整个齿轮的加工。
其中，减速器壳体100为该汽车驱动桥主减速器的主体部件，其上一般设置有用于安装电机的设置有电机法兰110。输入轴200的输入端从减速器壳体100中穿出并穿过电机法兰110，输入轴200的输入端上设置有用于连接的花键结构221；花键结构221用于与电机的动力输出轴所带的内花键配合。
输入轴200上配有I级主动齿轮210，优选将输入轴200加工为带I级主动齿轮210的齿轮轴；输入轴200一般通过滚子轴承230设置在减速器壳体100内，滚子轴承230通常为两个并处于I级从动齿轮310的两侧，在输入轴200上通常设置有轴承挡圈用于保证I级从动齿轮310的安装位置，轴承挡圈外通常套设有油封件。输入轴200的一端为输入端，输入轴200的另一端上一般通过从齿联接螺栓固定有轴承锁紧垫片。
中间轴300处于输入轴200与差速器总成400之间，其一般通过第一圆锥滚子轴承330设置在减速器壳体100内，第一圆锥滚子轴承330通常为两个并处于中间轴300的两端。
差速器总成400一般通过第二圆锥滚子轴承430设置在减速器壳体100上，第二圆锥滚子轴承430通常为两个并支撑在差速器总成400的差壳410的两端；差壳410内安装有差速器总成400的半轴齿轮、行星齿轮和行星齿轮轴。
优选的，所述II级从动齿轮420与差壳410通过彼此的装配端面配合相连，所述II级从动齿轮420的装配端面上设置有至少三个以II级从动齿轮410的轴心线环形阵列分布的衬垫槽，所述衬垫槽中设置有与差壳410的装配端面相贴的减振衬垫。减振衬垫一般选用弹性材料制作，优选由橡胶制成；再优选的，减振衬垫是由内部多层金属网交织并填充胶体而形成的零件，其兼具良好的刚性和阻尼。安装减振衬垫后，可改善II级从动齿轮420的装配端面与差壳410的装配端面之间的接触刚性，同时也改变II级从动齿轮420自身的模态属性，提升固有模态值，从而有效实现避频。
具体的，所述II级从动齿轮420与差壳410通过螺栓连接在一起。
该汽车驱动桥主减速器与电机装配时，电机的动力输出轴带内花键，输入轴200的输入端上的花键结构221为外花键，二者配合实现动力传递；电机外壳法兰与电机法兰110配合，实现电机与该减速器固定连接。动力传入该减速器后，I级主动齿轮210与I级从动齿轮310啮合，将动力传到II级主动齿轮320，II级主动齿轮320再与II级从动齿轮420啮合将动力传递下去。该汽车驱动桥主减速器应用到汽车上，汽车直线行驶时，II级从动齿轮420传递的动力经差壳410传到半轴齿轮，再通过半轴齿轮花键将动力传递出去，具体是与车轮半轴花键配合，将动力传到车轮，此时半轴齿轮和行星齿轮不发生转动；汽车转弯时，由于左、右车轮的转速不一致，行星齿轮和半轴齿轮发生相对转动，保证动力顺利输出且正常转弯，实现差速运动功能。
利用该汽车驱动桥主减速器能够满足汽车高速恒功率、低速恒扭矩、宽调速范围的复杂动力需求；同时，降低输出齿轮工作时的振动情况，提升单体NVH水平。NVH是英文Noise、Vibration、Harshness的缩写，其是用于衡量汽车制造质量的一个综合性问题。

Claims (9)

1.汽车驱动桥主减速器，包括减速器壳体(100)，其特征在于：还包括分别可转动地设置在减速器壳体(100)内的输入轴(200)和中间轴(300)，以及可转动地设置在减速器壳体(100)上的差速器总成(400)；所述输入轴(200)的轴心线、中间轴(300)的轴心线和差速器总成(400)的输出轴的轴心线相互平行；所述中间轴(300)上设置有I级从动齿轮(310)和II级主动齿轮(320)，所述输入轴(200)上设置有与I级从动齿轮(310)相啮合的I级主动齿轮(210)，所述差速器总成(400)的差壳(410)上设置有与II级主动齿轮(320)相啮合的II级从动齿轮(420)；所述I级主动齿轮(210)、I级从动齿轮(310)、II级主动齿轮(320)和II级从动齿轮(420)均为圆弧齿线圆柱齿轮。
2.如权利要求1所述的汽车驱动桥主减速器，其特征在于：所述减速器壳体(100)上设置有电机法兰(110)。
3.如权利要求2所述的汽车驱动桥主减速器，其特征在于：所述输入轴(200)的输入端从减速器壳体(100)中穿出并穿过电机法兰(110)，所述输入轴(200)的输入端上设置有用于连接的花键结构(221)。
4.如权利要求1所述的汽车驱动桥主减速器，其特征在于：所述输入轴(200)通过滚子轴承(230)设置在减速器壳体(100)内。
5.如权利要求1所述的汽车驱动桥主减速器，其特征在于：所述中间轴(300)通过第一圆锥滚子轴承(330)设置在减速器壳体(100)内。
6.如权利要求1所述的汽车驱动桥主减速器，其特征在于：所述差速器总成(400)通过第二圆锥滚子轴承(430)设置在减速器壳体(100)上。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的汽车驱动桥主减速器，其特征在于：所述II级从动齿轮(420)与差壳(410)通过彼此的装配端面配合相连，所述II级从动齿轮(420)的装配端面上设置有至少三个以II级从动齿轮(410)的轴心线环形阵列分布的衬垫槽，所述衬垫槽中设置有与差壳(410)的装配端面相贴的减振衬垫。
8.如权利要求7所述的汽车驱动桥主减速器，其特征在于：所述减振衬垫由橡胶制成。
9.如权利要求7所述的汽车驱动桥主减速器，其特征在于：所述II级从动齿轮(420)与差壳(410)通过螺栓连接在一起。
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