CN113954629A - 用于电动车辆的电驱动总成及电动车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电驱动总成技术领域，具体提供一种用于电动车辆的电驱动总成及一种电动车辆。本发明提供了一种电驱动总成，该电驱动总成由一根集成有电机转子及齿轮箱一级主动齿轮的输入轴、三根集成有齿轮箱一级从动齿轮及二级主动齿轮的中间轴、一个集成有二级从动齿轮的差速器组成。三个中间轴均匀布置在输入轴周围。电机的动力从一级主动齿轮处经三根中间轴均分三路传递至差速器上的二级从动齿轮。该结构体积小、重量轻、传递载荷的能力大，回避了传统同轴电驱动总成结构所采用的行星齿轮齿圈的制造精度差的问题，在NVH性能上更优。
Description
技术领域
本发明属于电驱动总成技术领域，具体提供一种用于电动车辆的电驱动总成及一种电动车辆。
背景技术
由于电动车辆是一种清洁能源车辆，因此，随着节能减排的大力提倡，电动车辆成为了一大发展趋势。电驱动总成是新能源车辆中十分重要的组成部件，现有的电驱动总成通常由电机、控制器和传动齿轮箱三个相对独立的部分组成，而传动齿轮箱对于电动车辆是不可或缺的一部分，因此传动齿轮箱结构的设计形式也及其关键。当前新能源车辆的传动齿轮箱大多为平行轴结构，也有少量同轴结构的齿轮箱，如偏置同轴、行星排同轴架构。并且在设置传动齿轮箱的过程中，还要考虑到噪声、振动与声振粗糙度的问题，目前，常用的偏置同轴架构齿轮箱具有较大的中心距，因此不利于整车X向空间布置，也不利于高转速、高输出扭矩设计。而传统的行星排同轴架构的齿轮箱虽然有较小的中心距，但是存在非常多的齿轮，并且还有加工难度较高的齿圈，整体齿轮箱NVH(噪声、振动与声振粗糙度)的问题难以解决，并且所需的零部件制造成本高。
相应的，本领域需要一种新的用于电动车辆的齿轮箱结构来解决现有行星排同轴架构的齿轮箱噪声、振动以及声震粗糙度难以解决，以及需要啮合的齿轮数量较多、精度控制困难且零部件制造成本较高的问题，而偏置同轴架构齿轮箱需要较大的中心距去传递相同扭矩的问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有行星排同轴架构的齿轮箱噪声、振动以及声震粗糙度性能差，而偏置同轴架构齿轮箱需要较大的中心距去传递相同扭矩的问题，本发明提供了一种用于电动车辆的传动齿轮箱，其特征在于，包括齿轮箱输入轴和中间轴，所述齿轮箱输入轴的一端设置成能够与电动车辆的电机连接，所述齿轮箱输入轴的侧壁上设置有一级主动齿，所述中间轴的数量为三个，三个所述中间轴围绕所述齿轮箱输入轴的轴线在外侧均匀分布，每个所述中间轴上均设置有一级从动齿，三个所述一级从动齿分别与所述一级主动齿啮合。
在上述用于电动车辆的传动齿轮箱的优选技术方案中，所述传动齿轮箱还包括二级从动齿，所述二级从动齿与所述齿轮箱输入轴同轴设置，每个所述中间轴上均设置有二级主动齿，三个所述二级主动齿分别与所述二级从动齿啮合，以使所述一级主动齿、所述一级从动齿、所述二级主动齿、所述二级从动齿共同组成二级三中间轴同轴齿轮组。
在上述用于电动车辆的传动齿轮箱的优选技术方案中，在所述齿轮箱输入轴上设置有贯穿的中心孔。
本发明还提供了一种用于电动车辆的电驱动总成，所述电驱动总成还包括电机、差速器、第一半轴、第二半轴、第一车轮和第二车轮，其特征在于，
所述电机的输出轴与所述齿轮箱输入轴连接，所述齿轮箱输入轴通过所述中间轴与所述二级从动齿连接，所述二级从动齿与所述差速器连接；
所述第一半轴的一端穿过所述中心孔后与所述差速器的第一端半轴齿轮连接，所述第一半轴的另一端与所述第一车轮连接，
所述第二半轴的一端与所述差速器的第二端半轴齿轮连接，所述第二半轴的另一端与所述第二车轮连接。
在上述用于电动车辆的传动齿轮箱的优选技术方案中，所述电机的输出轴与所述齿轮箱输入轴一体成型。
在上述用于电动车辆的传动齿轮箱的优选技术方案中，所述二级从动齿与所述差速器一体式焊接或者通过螺栓连接。
在上述用于电动车辆的传动齿轮箱的优选技术方案中，所述传动齿轮箱还包括箱体，所述齿轮箱输入轴穿出所述箱体后与所述电机的输出轴连接，所述差速器设置在所述箱体内部，并且与所述二级从动齿连接。
在上述用于电动车辆的传动齿轮箱的优选技术方案中，所述齿轮箱输入轴与所述差速器通过轴承连接。
在上述用于电动车辆的传动齿轮箱的优选技术方案中，所述第一半轴和/或所述第二半轴与所述差速器的半轴齿轮通过花键连接。
本发明还提供了一种电动车辆，所述电动车辆包括上述技术方案中任一项所述的用于电动车辆的电驱动总成。
本领域人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，提供一种用于电动车辆的电驱动总成，该电驱动总成包括传动齿轮箱，传动齿轮箱包括有齿轮箱输入轴和中间轴，齿轮箱输入轴的一端设置成能够与电动车辆的电机连接，齿轮箱输入轴的侧壁上设置有一级主动齿，中间轴的数量为三个，三个中间轴围绕齿轮箱输入轴的轴线在外侧均匀分布，每个中间轴上均设置有一级从动齿，三个一级从动齿分别与一级主动齿啮合。
通过上述设置方式，使得本发明的三中间轴同轴，无需齿圈的设计，可以满足良好的NVH性能的同时，亦利于整车布置空间，同时也省去了差速器支撑支架，结构简单，成本更低。同时，三中间轴同轴结构，相对偏置同轴，满足同样输出扭矩的条件下，中心距更小，中心距的减小将使得齿轮半径、轴的直径减小，因此可以减小齿宽，这种设计方式更利于高速旋转件的设计；由三根中间轴分摊扭矩，齿轴轻量化设计的同时能提供更高的输出扭矩；另外，虽然在数量上是三个中间轴，但是整体的体积与重量是减小的。并且这种三中间轴结构的设置使得输入轴及输出轴受载均匀，减少了摩擦，提高了传动效率。由此，本发明整体上使中心距更小，车内占用空间更小，并且使用了较少的齿轮组，整体NVH性能更好，加工难度也不涉及到齿圈而有所降低，能显著降低生产成本和装配成本。
附图说明
下面参照附图对本发明的用于电动车辆的电驱动总成进行描述。附图中：
图1为本发明的用于电动车辆的电驱动总成的力的传导路径的示意图；
图2为本发明的用于电动车辆的电驱动总成的部分示意图；
图3为本发明的用于电动车辆的电驱动总成的结构图；
图4为本发明的用于电动车辆的电驱动总成的结构图。
附图标记列表:
1-齿轮箱输入轴,11-一级主动齿，12-二级主动齿，13-中心孔，2-中间轴,21-一级从动齿，3-差速器，31-二级从动齿，32-第一端半轴齿轮，33-第二端半轴齿轮，4-电机，5-传动齿轮箱，51-箱体，6-第一半轴，7-第一车轮，8-第二半轴，9-第二车轮，10-电机输出轴，14-轴承。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中是以电驱动总成的第一半轴与差速器的连接方式和第二半轴与差速器的连接方式都是通过花键进行连接，但是第一半轴和第二半轴与差速器的连接方式还可以通过具有过盈配合的齿轮或联轴器与轴的连接，即通过平键的方式进行连接，只要该设置方式保证第一半轴和第二半轴进行配合连接即可。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
首先参照图1至图4，对本发明用于电动车辆的电驱动总成进行描述。
如图1至图4所示，为了解决现有电驱动总成具有NVH的问题，同时，因啮合的齿轮数较多、零部件生产精度控制困难且生产成本较高、中心距较大的问题，本发明提供了一种用于电动车辆的电驱动总成，该电动车辆的电驱动总成包括传动齿轮箱5，传动齿轮箱5上设置有齿轮箱输入轴1和中间轴2，齿轮箱输入轴1的一端设置成能够与电动车辆的电机4连接(图1遮挡而未示出，在图2中有简要示出)，齿轮箱输入轴1的侧壁上设置有一级主动齿11，中间轴2的数量为三个(图2中仅显示有一个，图3和图4显示有三个)，三个中间轴2围绕齿轮箱输入轴1的轴线在外侧均匀分布，每个中间轴2上均设置有一级从动齿21，三个一级从动齿21分别与一级主动齿11啮合。优选地，在一种可能的实施方式中，传动齿轮箱5还包括二级从动齿31，二级从动齿31与齿轮箱输入轴1同轴设置，每个中间轴2上均设置有二级主动齿12，三个二级主动齿12分别与二级从动齿31啮合，以使一级主动齿11、一级从动齿21、二级主动齿12、二级从动齿31共同组成二级三中间轴同轴齿轮组，进而加强其整体齿轮传输效率的稳定性。优选地，如图2所示，在另一种可能的实施方式中，在齿轮箱输入轴1上还设置有贯穿的中心孔13。
将传动齿轮箱5上设置成三个中间轴2，三个中间轴2的设置能够将力分成三股传递，使得传递力矩更大，并且将中间轴2的数量设置成三个，三个中间轴的设计更有利于齿轮箱的稳定性。并且三个中间轴2围绕齿轮箱输入轴1的轴线在外侧均匀分布的方式，相比常规的偏置同轴或者行星同轴架构的电驱动总成，具有以下优势：首先，三个中间轴2的设置省去了精度低、误差变形大、加工困难的内齿圈，节约成本的同时，还可以降低生产难度；并且，使用二级三中间轴同轴齿轮组的结构有助于改变转速，产生的噪音低，可以显著提高电驱动***的NVH性能。此外，由于电机输出轴10输出扭矩一定，而扭矩为力和力臂的乘积，并且电机输出轴10给中间轴2传递相同的力，因此，传统的偏置中间轴2所需要的力矩更大，而三个中间轴2会均分一定的力，所需要的力矩更小。因此，三中间轴2的齿轮中心距比常规的偏置同轴电驱总成的中心距要小，而中心距的减小将使得齿轮半径、轴的直径减小，进而降低成本。并且，和传统的电驱动总成相比，三个中间轴2的使用可以减小齿宽，虽然使用了三个中间轴2，但总的体积与重量是减小的。另外，三个中间轴2的设计使得电电驱动总成的体积更小，更便于整车布置。
下面进一步参照图1至图4，对本发明的用于电动车辆的电驱动总成行详细描述。
本发明的电驱动总成还包括电机4、差速器3、第一半轴6、第二半轴8、第一车轮7和第二车轮9，与传动齿轮箱5共同作用，又由于传动齿轮箱5包括齿轮箱输入轴1和中间轴2，齿轮箱输入轴1的第一端设置成能够与电动车辆的电机4连接，齿轮箱输入轴1的侧壁上设置有一级主动齿11，中间轴2的数量为三个，三个中间轴2围绕齿轮箱输入轴1的轴线在外侧均匀分布，每个中间轴2上均设置有一级从动齿21，三个一级从动齿21分别与一级主动齿11啮合；传动齿轮箱5还包括二级从动齿31，二级从动齿31与齿轮箱输入轴1同轴设置，二级从动齿31的第一端的侧壁上设置有二级从动齿31，每个中间轴2上均设置有二级主动齿12，三个二级主动齿12分别与二级从动齿31啮合，以使一级主动齿11、一级从动齿21、二级主动齿12、二级从动齿31共同组成二级三中间轴同轴齿轮组；在齿轮箱输入轴1上还设置有贯穿的中心孔13；电机4的电机输出轴10与齿轮箱输入轴1连接，齿轮箱输入轴1通过中间轴2与二级从动齿31连接，二级从动齿31与差速器3连接；第一半轴6的一端穿过中心孔13后与差速器3的第一端半轴齿轮32连接，第一半轴6的另一端与第一车轮7连接，第二半轴8的一端与差速器3的第二端半轴齿轮33连接，第二半轴8的另一端与第二车轮9连接。
在电驱动总成工作过程中，齿轮箱输入轴1与电动车辆的电机4相连接，而齿轮箱输入轴1上的一级主动齿11和三个中间轴2上的一级从动齿21啮合，并且二级从动齿31和三个中间轴2上的二级主动齿12啮合，共同组成二级三中间轴同轴齿轮组。此外，二级从动齿31除了能够和中间轴2的二级主动齿12啮合之外，还能对电机输出轴10的速度起到减速作用，进而使得电机输出轴10与车轮之间速度相匹配。另外，在齿轮箱输入轴1上设置的贯穿中心孔13，使得第一半轴6直接通过贯穿中心孔13，使得第一半轴6的一端通过贯穿中心孔13直接与差速器3的一端连接，另一端与第一车轮7连接。而第二半轴8的一端直接与差速器3连接，另一端直接与第二车轮9连接。因此，通过电机4直接带动齿轮箱输入轴1转动，同时带动三中间轴2运动。这种贯穿中心孔13的设计方式更加高效，节约成本。并且，二级三中间轴同轴齿轮组结构的设计，在满足良好的NVH性能的同时，亦利于整车布置空间，同时也省去了差速器3支撑支架，结构简单，成本更低。同时，这种设计相对偏置同轴，满足同样输出扭矩的条件下，中心距更小，中心距的减小将使得齿轮半径、轴的直径减小，因此可以减小齿宽，这种设计方式更利于高速旋转件的设计；由三根中间轴2分摊扭矩，保证了齿轴轻量化设计的同时，还能提供更高的输出扭矩；另外，虽然在数量上是三个中间轴2，但是整体的体积与重量是减小的。并且，这种三中间轴2结构的设置使得输入轴及输出轴受载均匀，减少了摩擦，提高了传动效率，也更便于产品系列化。
下面进一步参照图1至图4，对本发明的用于电动车辆的电驱动总成进行详细描述。
优选地，在一种可能的实施方式中，电机输出轴10与齿轮箱输入轴1一体成型。这种将电机输出轴10和齿轮箱输入轴1一体成型的设计省去了中间连接部件，降低了成本，使电机4直接输出至齿轮箱输入轴1，也降低了零件数量。同时，在优选的实施方式中，设置在二级从动齿31与差速器3为一体式焊接。这种设置方式，省去了额外的零件，也能够达到降低成本的作用，数量降低也带来了更稳定的产品形能。此外，传动齿轮箱5还包括箱体51，齿轮箱输入轴1穿出箱体51后与电机输出轴10连接，差速器3设置在箱体51内部，并且与二级从动齿31连接。这种设置方式可以省去差速器3支撑支架，结构简单，实现整机小型化，达到了降低成本的目的。优选地，在一种可能的实施方式中，齿轮箱输入轴1与差速器3通过轴承14连接。此外，在一种可能的实施方式中，第一半轴6和/或第二半轴8与差速器3的连接方式为：第一半轴6与差速器3的第一端半轴齿轮32和第二半轴8与差速器3的第二端半轴齿轮33分别通过花键连接。这种设置方式在连接和运行过程中更方便、更稳定。
综上所述，本发明提供了一种用于电动车辆的电驱动总成，该电驱动总成包括传动齿轮箱5，传动齿轮箱5包括齿轮箱输入轴1和中间轴2，齿轮箱输入轴1的一端设置成能够与电动车辆的电机4连接，齿轮箱输入轴1的侧壁上设置有一级主动齿11，中间轴2的数量为三个，三个中间轴2围绕齿轮箱输入轴1的轴线在外侧均匀分布，每个中间轴2上均设置有一级从动齿21，三个一级从动齿21分别与一级主动齿11啮合。又由于二级从动齿31和齿轮箱输入轴1同轴设置，每个中间轴2上均设置有二级主动齿12，三个二级主动齿12分别与二级从动齿31啮合，以使一级主动齿11、一级从动齿21、二级主动齿12、二级从动齿31共同组成二级三中间轴同轴齿轮组。该设置方式相比常规的偏置同轴以及行星排同轴架构的电驱动总成来说，无需高开发成本，并且降低了零部件制造成本，减少了零部件的同时，也无需过多精度高的零部件。简化了大齿圈结构，小齿轮和大齿圈，因此不需要设置加工困难的内齿圈，并且三中间轴2和齿轮箱输入轴1共同配合形成二级三中间轴同轴齿轮组，这种设置方式可以显著提高电驱动***的NVH性能。并且齿轮箱输入轴1上贯穿中心孔13的设置，可以省去了差速器3支撑支架，不仅结构简单，而且还能降低成本。此外，三个中间轴2的齿轮中心距比常规的偏置同轴电驱总成要小，因此，中心距的减小将使得齿轮半径、轴的直径减小。三个中间轴2同轴结构，相对偏置同轴，满足同样输出扭矩的条件下，中心距更小，更利于高速旋转件的设计；由三个中间轴2分摊扭矩，齿轴轻量化设计的同时能提供更高的输出扭矩；并且，三个中间轴2的使用可以减小齿宽。和传统的电驱动总成相比，虽然使用了三个中间轴2但总的体积与重量是减小的。另外，三个中间轴2的设计使得电电驱动总成的体积更小，更便于整车布置。三个中间轴2结构使得输入及输出轴受载均匀，减少了摩擦，提高了传动效率。另外，这种三个中间轴2的结构在不改变中心距的情况下，可以通过适当增加齿宽方便地调整承载能力，更便于产品系列化。
需要说明的是，上述实施方式仅仅用来阐述本发明的原理，并非旨在与限制本发明的保护范围，在不偏离本发明原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本发明能够应用于更加具体的应用场景。
例如，在一种可替换的实施方式中，电机输出轴10与齿轮箱输入轴1的连接方式可以是为一体式设计，也可以是将电机输出轴10与齿轮箱输入轴1通过花键联接，只要能实现电机输出轴10和齿轮箱输入轴1之间的配合连接即可，这些都不偏离本发明的原理，因此都将落入本发明的保护范围之内。
此外，本发明还提供了一种电动车辆，该电动车辆具有上述任一实施方式中的用于电动车辆的电驱动总成。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于电动车辆的电驱动总成，包括传动齿轮箱，其特征在于，所述传动齿轮箱包括齿轮箱输入轴和中间轴，所述齿轮箱输入轴的一端设置成能够与电动车辆的电机连接，所述齿轮箱输入轴的侧壁上设置有一级主动齿，所述中间轴的数量为三个，三个所述中间轴围绕所述齿轮箱输入轴的轴线在外侧均匀分布，每个所述中间轴上均设置有一级从动齿，三个所述一级从动齿分别与所述一级主动齿啮合。
2.根据权利要求1所述的用于电动车辆的电驱动总成，其特征在于，所述传动齿轮箱还包括二级从动齿，所述二级从动齿与所述齿轮箱输入轴同轴设置，每个所述中间轴上均设置有二级主动齿，三个所述二级主动齿分别与所述二级从动齿啮合，以使所述一级主动齿、所述一级从动齿、所述二级主动齿、所述二级从动齿共同组成二级三中间轴同轴齿轮组。
3.根据权利要求2所述的用于电动车辆的电驱动总成，其特征在于，在所述齿轮箱输入轴上设置有贯穿的中心孔。
4.根据权利要求3所述的用于电动车辆的电驱动总成，其特征在于，所述电驱动总成还包括电机、差速器、第一半轴、第二半轴、第一车轮和第二车轮，其特征在于，
所述电机的输出轴与所述齿轮箱输入轴连接，所述齿轮箱输入轴通过所述中间轴与所述二级从动齿连接，所述二级从动齿与所述差速器连接；
所述第一半轴的一端穿过所述中心孔后与所述差速器的第一端半轴齿轮连接，所述第一半轴的另一端与所述第一车轮连接，
所述第二半轴的一端与所述差速器的第二端半轴齿轮连接，所述第二半轴的另一端与所述第二车轮连接。
5.根据权利要求4所述的用于电动车辆的电驱动总成，其特征在于，所述电机的输出轴与所述齿轮箱输入轴一体成型。
6.根据权利要求4所述的用于电动车辆的电驱动总成，其特征在于，所述二级从动齿与所述差速器一体式焊接或者通过螺栓连接。
7.根据权利要求4所述的用于电动车辆的电驱动总成，其特征在于，所述传动齿轮箱还包括箱体，所述齿轮箱输入轴穿出所述箱体后与所述电机的输出轴连接，所述差速器设置在所述箱体内部，并且与所述二级从动齿连接。
8.根据权利要求6所述的用于电动车辆的电驱动总成，其特征在于，所述齿轮箱输入轴与所述差速器通过轴承连接。
9.根据权利要求4所述的用于电动车辆的电驱动总成，其特征在于，所述第一半轴和/或所述第二半轴与所述差速器的半轴齿轮通过花键连接。
10.一种电动车辆，其特征在于，所述电动车辆包括权利要求1-9中任一项所述的用于电动车辆的电驱动总成。
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