CN112356618B - 一种新能源车辆的集成式电驱动桥及新能源车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新能源车辆的集成式电驱动桥及新能源车辆。该集成式电驱动桥包括后桥以及集成有电机和减速器的电机减速器总成，所述电机减速器总成布置在所述后桥上，且所述电机的轴线与所述后桥的轴线相互垂直。根据本发明的方案，通过将电机轴线和后桥轴线垂直布置，由此可以减少电驱动桥在底盘横向的占用空间，并且为将电机布置在后桥的气室的中间位置提供了条件，从而可以留出后桥前方的整块空间用于整车电池等的布置。另外，该电机也可以放置在后桥的前方，从而不会存在电机和减振器干涉或者间隙小的情况，使得底盘布置方案更多样灵活。
Description
技术领域
本发明涉及新能源车辆技术领域，尤其涉及一种新能源车辆的集成式电驱动桥及新能源车辆，该新能源车辆尤其指轻卡车型、重卡以及皮卡等。
背景技术
电驱动桥产品正处于快速的应用和发展时期，对于新能源带气刹装置的轻卡而言，目前市场上应用较多且较高集成度的驱动方案是平行电机式中央集成电驱动桥。电机外挂在减速器一侧，减速器使用圆柱齿轮三级传动，电机轴线和后桥轴线平行布置。
发明内容
本发明的发明人发现，上述结构的电驱动桥在实际使用及底盘布置应用的过程中存在结构功能的局限性，主要缺陷集中为：1)电机和减速器没有进一步的集成设计，零件数量较多，外形尺寸大；2)零件数量较多引起装配工时较多及装配零件之间的失效风险几率较大；3)电机和减速器装配在一起，占用底盘横向空间较大，使得减振器布置空间受限，对于较窄的车架则无法布置此电驱动桥，此外，由于车桥的气室间距有限，电机无法布置在车桥的气室之间，此处空间没被合理利用，使得电驱动桥布置单一且底盘空间利用率较低；4)三级圆柱齿轮传动，传动效率低。
本发明的一个目的是减少电驱动桥在底盘横向的占用空间，从而可以为最大限度地利用底盘空间提供条件。
本发明的一个进一步的目的是要通过简单有效的结构设计实现减速器和电机的进一步集成，从而减少电驱动桥外形的尺寸以及零件数量的使用。
本发明的另一个进一步的目的是要在有限的空间内实现较少的齿轮传动级数，达到较高的传动速比，从而提高减速器的传动效率。
特别地，本发明提供了一种新能源车辆的集成式电驱动桥，包括后桥以及集成有电机和减速器的电机减速器总成，所述电机减速器总成布置在所述后桥上，且所述电机的轴线与所述后桥的轴线相互垂直。
可选地，所述电机通过第一齿轮传动机构实现动力的一级平行传动，并通过第二齿轮传动机构实现动力的二级90°传动，从而实现所述电机的轴线与所述后桥的轴线的相互垂直。
可选地，所述第一齿轮传动机构包括行星齿轮，所述行星齿轮与所述电机的转子一端的太阳轮啮合；
所述第二齿轮传动机构包括分别与所述行星齿轮和所述主动齿轮啮合的齿圈、与所述齿圈连接的所述减速器的主动齿轮轴、与所述主动齿轮轴啮合的从动齿轮以及与所述从动齿轮连接的所述差速器总成。
可选地，所述齿圈的内表面具有内花键，所述主动齿轮轴的外表面具有外花键；
所述齿圈通过所述内花键与所述主动齿轮轴的所述外花键进行花键配合，从而使得所述电机套设在所述主动齿轮轴的外周。
可选地，所述齿圈具有限位挡肩，所述电机减速器总成还包括紧固在所述主动齿轮轴外的第一锁紧螺母；
所述齿圈通过所述限位挡肩和所述第一锁紧螺母约束所述主动齿轮轴的轴向位移；
可选地，所述齿圈具有定位止口，以通过所述定位止口约束所述主动齿轮轴的径向位移。
可选地，所述齿圈具有轴承颈，所述电机减速器总成还包括第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承，所述第一圆锥滚子轴承装配在所述主动齿轮轴的远离所述齿圈的一端，所述第二圆锥滚子轴承装配在所述齿圈的所述轴承颈上，以实现所述主动齿轮轴的支撑。
可选地，所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承均与减速器的壳体连接；
所述电机减速器总成还包括调整螺母，所述调整螺母旋入所述主动齿轮轴，且与所述第二圆锥滚子轴承接触；
其中，所述调整螺母旋入所述主动齿轮轴后，使得所述主动齿轮轴具有沿其轴向运动的趋势，从而带动所述第一圆锥滚子轴承运动，所述第一圆锥滚子轴承带动所述减速器的所述壳体运动，进而带动所述第二圆锥滚子轴承具有运动趋势，从而调整所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的预紧力。
可选地，所述调整螺母上具有多个中心对称的销孔；
所述电机减速器总成还包括套设在所述主动齿轮轴外的锁紧垫片，所述锁紧垫片上具有分别与所述销孔对应的多个销钉以及从所述锁紧垫片的中心孔的边缘凸向所述主动齿轮轴的凸起；
所述销钉与所述调整螺母的所述销孔相配合，且所述锁紧垫片的所述凸起卡固在所述主动齿轮轴的对应的键槽内，从而实现所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的预调以及所述调整螺母的止转；
可选地，所述电机减速器总成还包括第二锁紧螺母，所述第二锁紧螺母旋入所述主动齿轮轴，用于锁紧所述锁紧垫片。
可选地，所述电机布置在所述后桥的气室的中间位置；
可选地，所述电机放置在所述后桥的前方。
特别地，本发明还提供了一种新能源车辆，包括前述的集成式电驱动桥。
根据本发明的方案，通过将电机轴线和后桥轴线垂直布置，由此可以减少电驱动桥在底盘横向的占用空间，并且为将电机布置在后桥的气室的中间位置提供了条件，从而可以留出后桥前方的整块空间用于整车电池等的布置。另外，该电机可以放置在后桥的前方，从而不会存在电机和减振器干涉或者间隙小的情况，使得底盘布置方案更多样灵活。
此外，该电机减速器总成相比于现有技术，电机和减速器的集成度更高，零件数量更少，重量更轻。可以优化因零件数量较多而引起装配工时较多及装配零件之间的失效风险几率较大的问题。并且，将齿圈和主动齿轮轴通过花键配合，并通过止口结构实现两者装配定位和限位功能，将轴承装配在齿圈的轴承颈和主动齿轮轴承颈，实现主动齿轮的结构支撑，进而实现减速器和电机的进一步集成。此外，该方案可以更大程度的借用传统后桥的零部件，如桥壳、从动齿轮、差速器总成等。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的新能源车辆的集成式电驱动桥的示意性立体图；
图2示出了根据本发明一个实施例的集成式电驱动桥的示意性原理图；
图3示出了根据本发明一个实施例的电机减速器总成的示意性部分剖视图；
图4示出了根据本发明一个实施例的齿圈的示意性剖视图；
图5示出了根据本发明一个实施例的调整螺母的示意性结构图；
图6示出了根据本发明一个实施例的锁紧垫片的示意性结构图；
图中：1-后桥，2-电机减速器总成，3-电机，4-行星齿轮，5-转子，6-定子，7-太阳轮，8-壳体，9-第一深沟球轴承，10-第二深沟球轴承，11-齿圈，111-限位挡肩，112-定位止口，113-轴承颈，12-主动齿轮轴，13-从动齿轮，14-差速器总成，15-半轴，16-第一锁紧螺母，17-第一圆锥滚子轴承，18-第二圆锥滚子轴承，19-调整螺母，191-销孔，20-锁紧垫片，201-销钉，202-凸起，21-轮毂，22-第二锁紧螺母。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一个实施例的新能源车辆的集成式电驱动桥的示意性立体图。如图1所示，该集成式电驱动桥包括后桥1以及集成有电机3和减速器的电机减速器总成2，该电机减速器总成2布置在后桥1上，且电机3的轴线与后桥1的轴线相互垂直。在一个实施例中，该电机3布置在后桥1的气室的中间位置，或者，该电机3位于后桥1的前方。
根据本发明的方案，通过将电机3轴线和后桥1轴线垂直布置，由此可以减少电驱动桥在底盘横向的占用空间，并且为将电机3布置在后桥1的气室的中间位置提供了条件，从而可以留出后桥1前方的整块空间用于整车电池等的布置。另外，该电机3也可以放置在后桥1的前方，从而不会存在电机3和减振器干涉或者间隙小的情况，使得底盘布置方案更多样灵活。
该电机3通过第一齿轮传动机构实现动力的一级平行传动，并通过第二齿轮传动机构实现动力的二级90°传动，从而实现电机3的轴线与后桥1的轴线的相互垂直。由于采用二级齿轮传动结构，使得在有限的空间内实现较少的齿轮传动级数，达到更高的传动速比，进而提高减速器的传动效率。
图2示出了根据本发明一个实施例的集成式电驱动桥的示意性原理图。如图2所示，该电机3包括转子5和定子6。该第一齿轮传动机构包括行星齿轮4，行星齿轮4与电机3的转子5一端的太阳轮7啮合。行星齿轮4通过行星齿轮架固定在减速器的壳体8，转子5通过第一深沟球轴承9和第二深沟球轴10承支撑进行运转。
该第二齿轮传动机构包括分别与行星齿轮4和主动齿轮啮合的齿圈11、与齿圈11连接的减速器的主动齿轮轴12、与主动齿轮轴12啮合的从动齿轮13以及与从动齿轮13连接的差速器总成14。该电机3通过太阳轮7带动行星齿轮4转动，行星齿轮4带动齿圈11转动，齿圈11带动主动齿轮轴12转动，主动齿轮轴12带动从动齿轮13和差速器总成14转动，再通过后桥1的半轴15将动力传递至轮毂21。也就是说，该方案是通过行星齿轮4实现一级平行传动，再经过齿圈11、主动齿轮轴12、从动齿轮13以及差速器总成14实现二级90°传动，实现电机3的轴线和后桥1的轴线的垂直布置。
图3示出了根据本发明一个实施例的电机减速器总成的示意性部分剖视图。图4示出了根据本发明一个实施例的齿圈的示意性剖视图。如图3和图4所示，该齿圈11的内表面具有内花键，主动齿轮轴12的外表面具有外花键。该齿圈11通过内花键与主动齿轮轴12的外花键进行花键配合，从而使得电机3套设在主动齿轮轴12的外周。这可以实现电机3和减速器之间的更高集成度。该齿圈11具有限位挡肩111和定位止口112。该电机减速器总成2还包括紧固在主动齿轮轴12外的第一锁紧螺母16。该齿圈11通过限位挡肩111和第一锁紧螺母16约束主动齿轮轴12的轴向位移，通过定位止口112约束主动齿轮轴12的径向位移。
该电机减速器总成2还包括第一圆锥滚子轴承17和第二圆锥滚子轴承18，第一圆锥滚子轴承17装配在主动齿轮轴12的远离齿圈11的一端，第二圆锥滚子轴承18装配在齿圈11的轴承颈113上，以实现主动齿轮轴12的支撑。第一圆锥滚子轴承17和第二圆锥滚子轴承18均与减速器的壳体8连接。电机减速器总成2还包括调整螺母19，调整螺母19旋入主动齿轮轴12，且与第二圆锥滚子轴承18接触。其中，调整螺母19旋入主动齿轮轴12后，使得主动齿轮轴12具有沿其轴向运动的趋势，从而带动第一圆锥滚子轴承17沿主动齿轮轴12的轴向位移，第一圆锥滚子轴承17带动减速器的壳体8沿着主动齿轮轴12的轴向位移，进而带动第二圆锥滚子轴承18具有运动趋势，从而调整第一圆锥滚子轴承17和第二圆锥滚子轴承18的预紧力。
图5示出了根据本发明一个实施例的调整螺母的示意性结构图。如图5所示，该调整螺母19上具有多个中心对称的销孔191。调整螺母19的销孔191数量越多，对轴承预紧力的调整就越精确。图6示出了根据本发明一个实施例的锁紧垫片的示意性结构图。如图3和图6所示，该电机减速器总成2还包括套设在主动齿轮轴12外的锁紧垫片20，锁紧垫片20上具有分别与销孔191对应的多个销钉201以及从锁紧垫片20的中心孔的边缘凸向主动齿轮轴12的凸起202。销钉201与调整螺母19的销孔191相配合，且锁紧垫片20的凸起202卡固在主动齿轮轴12的对应的键槽内，从而实现第一圆锥滚子轴承17和第二圆锥滚子轴承18的预调以及调整螺母19的止转。该电机减速器总成2还包括第二锁紧螺母22，第二锁紧螺母22旋入主动齿轮轴12，用于将锁紧垫片20锁紧。将调整螺母19、锁紧垫片20、第一锁紧螺母16、第二锁紧螺母22、第一圆锥滚子轴承17、第二圆锥滚子轴承18与主动齿轮轴12装配在一起，可以支撑主动齿轮轴12转动。
根据本发明的方案，该电机减速器总成2相比于现有技术，电机3和减速器的集成度更高，零件数量更少，重量更轻。可以优化因零件数量较多而引起装配工时较多及装配零件之间的失效风险几率较大的问题。并且，将齿圈11和主动齿轮轴12通过花键配合，并通过止口结构实现两者装配定位和限位功能，将轴承装配在齿圈11的轴承颈113和主动齿轮轴12承颈113，实现主动齿轮的结构支撑，进而实现减速器和电机3的进一步集成。此外，该方案可以更大程度的借用传统后桥1的零部件，如桥壳、从动齿轮13、差速器总成14等。
在另一实施例中，可以根据本发明电机3轴线和后桥1轴线垂直布置的原理，可以将第一齿轮传动机构改为圆柱斜齿轮等。并且，根据本发明电机3轴线和后桥1轴线垂直布置的原理，在电机3和后桥1轴线垂直布置的基础上增加两挡或多档变速箱。在其他实施例中，可以根据主动齿轮的支撑结构原理，改变轴承布置的位置及方式来实现主动齿轮的支撑。也可以根据本发明的轴承预紧及锁紧结构原理，通过改变调整螺母19、第一锁紧螺母16、第二锁紧螺母22以及锁紧垫片20的结构来实现预调和锁紧功能。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明常用理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (11)
1.一种新能源车辆的集成式电驱动桥，其特征在于，包括后桥以及集成有电机和减速器的电机减速器总成，所述电机减速器总成布置在所述后桥上，且所述电机的轴线与所述后桥的轴线相互垂直；
所述电机通过第一齿轮传动机构实现动力的一级平行传动，并通过第二齿轮传动机构实现动力的二级90°传动，从而实现所述电机的轴线与所述后桥的轴线的相互垂直；
所述第一齿轮传动机构包括行星齿轮，所述行星齿轮与所述电机的转子一端的太阳轮啮合；
所述第二齿轮传动机构包括分别与所述行星齿轮和主动齿轮啮合的齿圈、与所述齿圈连接的所述减速器的主动齿轮轴、与所述主动齿轮轴啮合的从动齿轮以及与所述从动齿轮连接的差速器总成。
2.根据权利要求1所述的集成式电驱动桥，其特征在于，所述齿圈的内表面具有内花键，所述主动齿轮轴的外表面具有外花键；
所述齿圈通过所述内花键与所述主动齿轮轴的所述外花键进行花键配合，从而使得所述电机套设在所述主动齿轮轴的外周。
3.根据权利要求2所述的集成式电驱动桥，其特征在于，所述齿圈具有限位挡肩，所述电机减速器总成还包括紧固在所述主动齿轮轴外的第一锁紧螺母；
所述齿圈通过所述限位挡肩和所述第一锁紧螺母约束所述主动齿轮轴的轴向位移。
4.根据权利要求3所述的集成式电驱动桥，其特征在于，所述齿圈具有定位止口，以通过所述定位止口约束所述主动齿轮轴的径向位移。
5.根据权利要求2或3所述的集成式电驱动桥，其特征在于，所述齿圈具有轴承颈，所述电机减速器总成还包括第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承，所述第一圆锥滚子轴承装配在所述主动齿轮轴的远离所述齿圈的一端，所述第二圆锥滚子轴承装配在所述齿圈的所述轴承颈上，以实现所述主动齿轮轴的支撑。
6.根据权利要求5所述的集成式电驱动桥，其特征在于，所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承均与减速器的壳体连接；
所述电机减速器总成还包括调整螺母，所述调整螺母旋入所述主动齿轮轴，且与所述第二圆锥滚子轴承接触；
其中，所述调整螺母旋入所述主动齿轮轴后，使得所述主动齿轮轴具有沿其轴向运动的趋势，从而带动所述第一圆锥滚子轴承运动，所述第一圆锥滚子轴承带动所述减速器的所述壳体运动，进而带动所述第二圆锥滚子轴承具有运动趋势，从而调整所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的预紧力。
7.根据权利要求6所述的集成式电驱动桥，其特征在于，所述调整螺母上具有多个中心对称的销孔；
所述电机减速器总成还包括套设在所述主动齿轮轴外的锁紧垫片，所述锁紧垫片上具有分别与所述销孔对应的多个销钉以及从所述锁紧垫片的中心孔的边缘凸向所述主动齿轮轴的凸起；
所述销钉与所述调整螺母的所述销孔相配合，且所述锁紧垫片的所述凸起卡固在所述主动齿轮轴的对应的键槽内，从而实现所述第一圆锥滚子轴承和所述第二圆锥滚子轴承的预调以及所述调整螺母的止转。
8.根据权利要求7所述的集成式电驱动桥，其特征在于，所述电机减速器总成还包括第二锁紧螺母，所述第二锁紧螺母旋入所述主动齿轮轴，用于锁紧所述锁紧垫片。
9.根据权利要求1-4和6-8中任一项所述的集成式电驱动桥，其特征在于，所述电机布置在所述后桥的气室的中间位置。
10.根据权利要求9所述的集成式电驱动桥，其特征在于，所述电机放置在所述后桥的前方。
11.一种新能源车辆，其特征在于，包括权利要求1-10中任一项所述的集成式电驱动桥。
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