CN115071337B - 一种汽车及其电驱传动机构 - Google Patents

Abstract

一种汽车及其电驱传动机构，电驱传动机构包括第一半轴；输入轴，构造为空心轴，套在第一半轴上；第二半轴，与第一半轴和输入轴同轴设置；第一太阳齿轮，与输入轴固定连接；第二太阳齿轮，与第一半轴固定连接；第三太阳齿轮，与第二半轴固定连接；行星架，能绕输入轴的轴线转动；第一行星齿轮，与第一太阳齿轮相啮合；第二行星齿轮，与第一行星齿轮同轴设置且连接于第一行星齿轮，且与第二太阳齿轮相啮合；第三行星齿轮，与第三太阳齿轮相啮合；内齿圈，与第一半轴同轴设置，且不能运动。该电驱传动机构可同时实现变速和差速功能，减小了传动部件的体积与质量，极大的提高了变速器的功率密度。

Description

一种汽车及其电驱传动机构

技术领域

本文涉及汽车领域，尤指一种汽车及其电驱传动机构。

背景技术

目前，随着新能源汽车行业的发展，电动汽车已成为发展趋势。由于电动车需要较大的电池增加续航里程，当前市场上所销售的纯电汽车质量均远超于传统燃油汽车。在纯电汽车销量日益增长的趋势下，电动车的轻量化发展势在必行，其对汽车内各零部件的减重要求越来越高。

当前电动车变速器设计多为平行轴布局，同时使用传统锥齿轮差速器进行动力输出。这种设计方案占用体积大，重量大。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了电驱传动机构，其包括：

第一半轴；

输入轴，构造为空心轴，套在所述第一半轴上；

第二半轴，与所述第一半轴和所述输入轴同轴设置；

第一太阳齿轮，与所述输入轴固定连接；

第二太阳齿轮，与所述第一半轴固定连接；

第三太阳齿轮，与所述第二半轴固定连接；

行星架，能绕所述输入轴的轴线转动；

第一行星齿轮，与所述行星架转动连接，与所述第一太阳齿轮相啮合；

第二行星齿轮，与所述行星架转动连接，与所述第一行星齿轮同轴设置且连接于所述第一行星齿轮，且与所述第二太阳齿轮相啮合；

第三行星齿轮，与所述行星架转动连接，与所述第三太阳齿轮相啮合；

内齿圈，与所述第一半轴同轴设置，且不能运动；以及

第四行星齿轮，与所述行星架转动连接，且与所述内齿圈和所述第三行星齿轮相啮合；

其中，第一太阳齿轮、第二太阳齿轮、第三太阳齿轮均与所述输入轴同轴设置，所述第一行星齿轮、所述第二行星齿轮、所述第三行星齿轮、所述第四行星齿轮的轴线均平行于所述第一半轴的轴线。

在一个示意性的实施例中，所述电驱传动机构的齿比、所述第一行星齿轮的齿数、所述第二行星齿轮的齿数、所述第一太阳齿轮的齿数、所述第二太阳齿轮的齿数、所述第三太阳齿轮的齿数、所述内齿圈的齿数满足以下关系：

其中，i为电驱传动机构的齿比，Z₃₁为第一行星齿轮的齿数，Z₃₂为第二行星齿轮的齿数，Z₄₁为第一太阳齿轮的齿数，Z₄₂为第二太阳齿轮的齿数，Z₄₃为第三太阳齿轮的齿数，Z₆₀为内齿圈的齿数。

在一个示意性的实施例中，所述第一太阳齿轮、所述第二太阳齿轮、所述第三太阳齿轮、所述第一行星齿轮、第二行星齿轮、第三行星齿轮和第四行星齿轮均为圆柱齿轮。

在一个示意性的实施例中，第四行星齿轮位于所述内齿圈和所述第三行星齿轮之间，所述第三行星齿轮位于所述第三太阳齿轮与所述第四行星齿轮之间。

在一个示意性的实施例中，所述第一行星齿轮和所述第二行星齿轮均设置有多个，多个所述第一行星齿轮分别与多个所述第二行星齿轮同轴设置，每个所述第一行星齿轮与其同轴的第二行星齿轮相连接；

多个所述第一行星齿轮均匀地分布在所述第一太阳齿轮的周围；

多个所述第二行星齿轮均匀地分布在所述第二太阳齿轮的周围。

在一个示意性的实施例中，所述第三行星齿轮和所述第四行星齿轮均设置有多个，多个所述第三行星齿轮分别啮合于多个所述第四行星齿轮；

多个所述第三行星齿轮均匀地分布在所述第三太阳齿轮的周围，多个所述第三转轴均匀地分布在所述内齿圈的内周壁上。

在一个示意性的实施例中，所述第一行星齿轮的节圆直径大于所述第二行星齿轮的节圆直径；

所述第一太阳齿轮的节圆直径小于所述第二太阳齿轮。

在一个示意性的实施例中，电驱传动机构还包括电机，所述电机的转子连接于所述输入轴。

在一个示意性的实施例中，所述行星架分别与所述输入轴和所述第二半轴转动连接。

在一个示意性的实施例中，所述行星架包括

第一连接部，设置有第一轴孔，所述输入轴穿设于所述第一轴孔；

第二连接部，设置有第二轴孔，所述第二半轴穿设于所述第二轴孔；

安装部，包括连接架以及均与所述输入轴平行的第一转轴、第二转轴和第三转轴，所述第一转轴的相对两端分别连接所述第一连接部和所述连接架，所述第二转轴的相对两端分别连接所述第二连接部和所述连接架，所述第三转轴的相对两端分别连接所述第二连接部和所述连接架；

其中，所述输入轴与所述第一轴孔之间设置有第一轴承，所述第二半轴与所述第二轴孔之间设置有第二轴承，所述第一行星齿轮和所述第二行星齿轮均套装在所述第一转轴上，所述第三行星齿轮和所述第四行星齿轮分别套装在所述第二转轴和所述第三转轴上。

本申请还提出了一种汽车，其包括如上所述的电驱传动机构。

该电驱传动机构可同时实现变速和差速功能，减小了传动部件的体积与质量，极大的提高了变速器的功率密度。与传统平行轴加锥齿轮差速器相比，减少了所需零件数量，结构更为紧凑，质量更轻。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例的电驱传动机构的结构示意图；

图2为本申请实施例中第一半轴和第二半轴的转速相同时的示意图；

图3为本申请实施例中第一半轴的转速大于第二半轴的转速时的示意图；

图4为本申请实施例中第一半轴的转速小于第二半轴的转速时的示意图。

具体实施方式

如图1所示，图1显示了本实施例中的一种电驱传动机构。该电驱传动机构包括电机10、第一半轴22、第二半轴23、输入轴21、第一太阳齿轮41、第二太阳齿轮42、第三太阳齿轮43、行星架50、第一行星齿轮31、第二行星齿轮32、第三行星齿轮33、第四行星齿轮34和内齿圈60。

电机10包括定子和转子11，转子11能相对于定子转动。

输入轴21构造为空心轴。输入轴21为圆筒形。输入轴21可以水平布置。输入轴21连接于电机10的转子11。电机10能驱动输入轴21绕自身轴线转动。

第一太阳齿轮41可以是圆柱齿轮。第一太阳齿轮41可以是设置在输入轴21背离电机10的转子11的一端。第一太阳齿轮41套装在输入轴21上，且与输入轴21固定连接。第一太阳齿轮41与输入轴21之间可以是过盈配合或键连接，例如平键连接或花键连接。

第一半轴22和第二半轴23可以为直条形。第一半轴22穿设于输入轴21，且与输入轴21同轴设置。第一半轴22的两端伸出输入轴21。第一半轴22和第二半轴23同轴设置。第一半轴22与第二半轴23之间具有间隙。第一半轴22和第二半轴23相互间隔开来。

第二太阳齿轮42和第三太阳齿轮43可以是圆柱齿轮。第二太阳齿轮42套装在第一半轴22上，且与第一半轴22固定连接。第二太阳齿轮42与第一半轴22之间可以采用键连接。第三太阳齿轮43套装在第二半轴23上，且与第二半轴固定连接。第三太阳齿轮43与第二半轴23之间可以采用键连接。第二太阳齿轮42和第三太阳齿轮43分别设置第一半轴22和第二半轴23相互靠近的一端。第一太阳齿轮41、第二太阳齿轮42和第三太阳齿轮43同轴，第二太阳齿轮42位于第一太阳齿轮41和第三太阳齿轮43之间。

行星架50包括第一连接部51、第二连接部52以及安装部53。安装部53设置在第一连接部51和第二连接部52之间，安装部53的两端分别连接第一连接部51和第二连接部52。第一连接部51上设置有第一轴孔511。输入轴21穿过第一连接部51的第一轴孔511，输入轴21与第一轴孔511同轴设置。第一轴孔511内设置有第一轴承(未图示)，第一轴承的内圈套在输入轴21上，第一轴孔511套在第一轴承的外圈上，输入轴21与第一连接部51之间通过第一轴承转动连接在一起。第二连接部52上设置有第二轴孔521。第二半轴23穿过第二连接部52的第二轴孔521，第二半轴23与第二轴孔521同轴设置。第二轴孔521内设置有第二轴承(未图示)，第二轴承的内圈套在第二半轴23上，第二轴孔521套在第二轴承的外圈上，第二半轴23与第二连接部52之间通过第二轴承转动连接在一起。由此，行星架50能绕输入轴21的轴线转动。

安装部53包括第一转轴531、第二转轴532和第三转轴533。第一转轴531、第二转轴532和第三转轴533均平行于输入轴21。第一转轴531位于第一太阳齿轮41和第二太阳齿轮42的外侧。第二转轴532位于第三太阳齿轮43的外侧。

内齿圈60不能转动。内齿圈60可以是固定在电驱传动机构的外壳上，也可以是固定在电驱传动机构的安装基座上。内齿圈60与输入轴21同轴设置。安装部53的第三转轴533位于内齿圈60的内侧。

第一行星齿轮31、第二行星齿轮32、第三行星齿轮33和第四行星齿轮34可以是圆柱齿轮。第一行星齿轮31和第二行星齿轮32均套装在第一转轴531上，第一行星齿轮31和第二行星齿轮32均与第一转轴531间隙配合，第一行星齿轮31和第二行星齿轮32均能绕第一转轴531转动。第一行星齿轮31和第二行星齿轮32相互靠近的一端相互连接。第一行星齿轮31与第一太阳齿轮41相互啮合。第二行星齿轮32与第二太阳齿轮42相互啮合。

第三行星齿轮33套装在第二转轴532上，且与第二转轴532间隙配合，第三行星齿轮33能绕第二转轴532转动。第三行星齿轮33与第三太阳齿轮43相啮合。第四行星齿轮34套装在第三转轴533上，且与第三转轴533间隙配合，第四行星齿轮34能绕第三转轴533转动。第三行星齿轮33与第四行星齿轮34相啮合。第四行星齿轮34与内齿圈60相啮合。

在本实施例中，电机10驱动输入轴21转动时，转矩从电驱传动机构的输入轴21输入到电驱传动机构中，再通过第一半轴22和第二半轴23输出电驱传动机构。第一半轴22和第二半轴23可以分别外接两个车轮，这样，第一半轴22和第二半轴23可以分别驱动这两个车轮转动。

转矩从输入轴21传递到第一半轴22的路径为：从输入轴21传递到第一太阳齿轮41，再从第一太阳齿轮41传递到第一行星齿轮31，再从第一行星齿轮31传递到第二行星齿轮32，再从第二行星齿轮32传递到第二太阳齿轮42，再从第二太阳齿轮42传递到第一半轴22。

转矩从输入轴21传递到第二半轴23的路径为：从输入轴21传递到第一太阳齿轮41，再从第一太阳齿轮41传递到行星架50，再从行星架50传递到内齿圈60，再从内齿圈60传递到第四行星齿轮34，再从第四行星齿轮34传递到第三行星齿轮33，再从第三行星齿轮33传递到第三太阳齿轮43，再从第三太阳齿轮43传递到第二半轴23。

电驱传动机构还可以通过配置第一行星齿轮31、第二行星齿轮32、第一太阳齿轮41、第二太阳齿轮42、第三太阳齿轮43和内齿轮的不同齿数来改变电驱传动机构的齿比来实现变速。

汽车行驶在平整的路面上且沿直线行驶时，第一半轴22和第二半轴23能以相同的转速分别驱动两个车轮转动，以保证汽车保持直线运动。汽车行驶在不平路面上或汽车在转弯时，第一半轴22和第二半轴23能以不同的转速分别驱动两个车轮转动，以保证这两个车轮在地面上作纯滚动运动。

图2显示了一个具体的实施例中汽车在平整的路面上且沿直线行驶工况下，第一太阳齿轮S1的转速、第二太阳齿轮S2的转速、第三太阳齿轮S3的转速、行星架PC的转速以及内齿圈R的转速之间的关系，在此工况下，第二太阳齿轮S2的转速和第三太阳齿轮S3的转速相同，由此，第一半轴22和第二半轴23的转速相同。

图3显示了一个具体的实施例中汽车行驶在不平路面上或汽车在转弯工况下，第一半轴22的转速需要高于第二半轴23的转速时，第一太阳齿轮S1的转速、第二太阳齿轮S2的转速A、第三太阳齿轮S3的转速B、行星架PC的转速以及内齿圈R的转速之间的关系，在此工况下，第二太阳齿轮S2的转速A大于第三太阳齿轮S3的转速B，由此，第一半轴22的转速大于第二半轴23的转速。

图4显示了一个具体的实施例中汽车行驶在不平路面上或汽车在转弯工况下，第一半轴22的转速需要低于第二半轴23的转速时，第一太阳齿轮S1的转速、第二太阳齿轮S2的转速D、第三太阳齿轮S3的转速C、行星架PC的转速以及内齿圈R的转速之间的关系，在此工况下，第二太阳齿轮S2的转速D小于第三太阳齿轮S3的转速C，由此，第一半轴22的转速小于第二半轴23的转速。

综上，该电驱传动机构可同时实现变速和差速功能，减小了传动部件的体积与质量，极大的提高了变速器的功率密度。与传统平行轴加锥齿轮差速器相比，减少了所需零件数量，结构更为紧凑，质量更轻。

在一个示意性的实施例中，当电驱传动机构的齿比、第一行星齿轮31的齿数、第二行星齿轮32的齿数、第一太阳齿轮41的齿数、第二太阳齿轮42的齿数、第三太阳齿轮43的齿数以及内齿圈60的齿数具有如下关系时，汽车行驶在平整的路面上且沿直线行驶时第一半轴22和第二半轴23所输出的力矩相等，且第一半轴22和第二半轴23的转速相同。

其中，i为电驱传动机构的齿比，Z₃₁为第一行星齿轮31的齿数，Z₃₂为第二行星齿轮32的齿数，Z₄₁为第一太阳齿轮41的齿数，Z₄₂为第二太阳齿轮42的齿数，Z₄₃为第三太阳齿轮43的齿数，Z₆₀为内齿圈60的齿数。

在一个示意性的实施例中，内齿圈60与第三太阳齿轮43在轴向上对齐。安装部53还包括连接架534。第一转轴531的两端分别连接第一连接部51和连接架534。第二转轴532的两端分别连接第二连接部52和连接架534。第三转轴533的两端分别连接第二连接部52和连接架534。第二转轴532位于第三转轴533的内侧。第三行星齿轮33位于第三太阳齿轮43与第四行星齿轮34之间。

这样，第四行星齿轮34位于内齿圈60和第三行星齿轮33之间，第三行星齿轮33位于第三太阳齿轮43与第四行星齿轮34之间。第四行星齿轮34和第三行星齿轮33受力更加均衡、合理。

在一个示意性的实施例中，第一行星齿轮31、第二行星齿轮32和第一转轴531均设置有多个，且数量相同。第一行星齿轮31与第一转轴531一一对应设置，第一行星齿轮31套设在其相对应的第一转轴531上。第二行星齿轮32与第一转轴531一一对应设置，第二行星齿轮32套设在其相对应的第一转轴531上。位于同一转轴上的第一行星齿轮31和第二行星齿轮32相互靠近的一端相互连接，该第一行星齿轮31和第二行星齿轮32可以是一体形成的结构。

第一转轴531在第一太阳齿轮41和第二太阳齿轮42的周向上均匀分布，这样，多个第一行星齿轮31能均匀地分布在第一太阳齿轮41的周围，多个第二行星齿轮32能均匀地分布在第二太阳齿轮42的周围。第一太阳齿轮41、第二太阳齿轮42和行星架50的受力更加均匀。

第一示意性的实施例中，第三行星齿轮33、第四行星齿轮34、第二转轴532、第三转轴533均设置有多个。第三行星齿轮33与第二转轴532的数量相同，第三行星齿轮33一一对应地套设在第二转轴532上。多个第二转轴532均匀地分布在第三太阳齿轮43的周围，多个第三行星齿轮33均匀地分布在第三太阳齿轮43的周围。

第四行星齿轮34与第三转轴533的数量相同，第四行星齿轮34一一对应地套设在第三转轴533上。多个第三转轴533均匀地分布在内齿圈60的内侧。多个第四行星齿轮34均匀地分布在内齿圈60的内周壁上。多个第三行星齿轮33分别啮合于多个第四行星齿轮34。

这样，内齿圈60、第三太阳齿轮43和行星架50的受力更加均匀。

进一步地，第三行星齿轮33、第四行星齿轮34、第二转轴532和第三转轴533的数量相同，每根第二转轴532的外侧均设置有一根第三转轴533，每个第三行星齿轮33的外侧均设置有一个第四行星齿轮34。

在一个示意性的实施例中，第一行星齿轮31的节圆直径大于第二行星齿轮32的节圆直径，第一太阳齿轮41的节圆直径小于第二太阳齿轮42的节圆直径。

这样，该电驱传动机构能将从输入轴21所输入的转矩降速增矩输出到第一半轴22上。

本实施例还提出了一种汽车，该汽车包括如上所述的电驱传动机构。

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

Claims (9)

1.一种电驱传动机构，其特征在于，包括：

第一半轴；

输入轴，构造为空心轴，套在所述第一半轴上；

第二半轴，与所述第一半轴和所述输入轴同轴设置；

第一太阳齿轮，与所述输入轴固定连接；

第二太阳齿轮，与所述第一半轴固定连接；

第三太阳齿轮，与所述第二半轴固定连接；

行星架，能绕所述输入轴的轴线转动；

第一行星齿轮，与所述行星架转动连接，与所述第一太阳齿轮相啮合；

第二行星齿轮，与所述行星架转动连接，与所述第一行星齿轮同轴设置且连接于所述第一行星齿轮，且与所述第二太阳齿轮相啮合；

第三行星齿轮，与所述行星架转动连接，与所述第三太阳齿轮相啮合；

内齿圈，与所述第一半轴同轴设置，且不能运动；以及

第四行星齿轮，与所述行星架转动连接，且与所述内齿圈和所述第三行星齿轮相啮合；

其中，第一太阳齿轮、第二太阳齿轮、第三太阳齿轮均与所述输入轴同轴设置，所述第一行星齿轮、所述第二行星齿轮、所述第三行星齿轮、所述第四行星齿轮的轴线均平行于所述第一半轴的轴线；

所述第一太阳齿轮、所述第二太阳齿轮、所述第三太阳齿轮、所述第一行星齿轮、第二行星齿轮、第三行星齿轮和第四行星齿轮均为圆柱齿轮；

所述电驱传动机构还包括电机，所述电机的转子连接于所述输入轴。

2.根据权利要求1所述的电驱传动机构，其特征在于，所述电驱传动机构的齿比、所述第一行星齿轮的齿数、所述第二行星齿轮的齿数、所述第一太阳齿轮的齿数、所述第二太阳齿轮的齿数、所述第三太阳齿轮的齿数、所述内齿圈的齿数满足以下关系：

其中，i为电驱传动机构的齿比，为第一行星齿轮的齿数，/>为第二行星齿轮的齿数，/>为第一太阳齿轮的齿数，/>为第二太阳齿轮的齿数，/>为第三太阳齿轮的齿数，/>为内齿圈的齿数。

3.根据权利要求1所述的电驱传动机构，其特征在于，第四行星齿轮位于所述内齿圈和所述第三行星齿轮之间，所述第三行星齿轮位于所述第三太阳齿轮与所述第四行星齿轮之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电驱传动机构，其特征在于，所述第一行星齿轮和所述第二行星齿轮均设置有多个，多个所述第一行星齿轮分别与多个所述第二行星齿轮同轴设置，每个所述第一行星齿轮与其同轴的第二行星齿轮相连接；

多个所述第一行星齿轮均匀地分布在所述第一太阳齿轮的周围；

多个所述第二行星齿轮均匀地分布在所述第二太阳齿轮的周围。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电驱传动机构，其特征在于，所述第三行星齿轮和所述第四行星齿轮均设置有多个，多个所述第三行星齿轮分别啮合于多个所述第四行星齿轮；

多个所述第三行星齿轮均匀地分布在所述第三太阳齿轮的周围，多个所述第四行星齿轮均匀地分布在所述内齿圈的内周壁上。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电驱传动机构，其特征在于，所述第一行星齿轮的节圆直径大于所述第二行星齿轮的节圆直径；

所述第一太阳齿轮的节圆直径小于所述第二太阳齿轮。

7. 根据权利要求1至3中任一项所述的电驱传动机构，其特征在于，所述行星架分别与所述输入轴和所述第二半轴转动连接。

8.根据权利要求7所述的电驱传动机构，其特征在于，所述行星架包括

第一连接部，设置有第一轴孔，所述输入轴穿设于所述第一轴孔；

第二连接部，设置有第二轴孔，所述第二半轴穿设于所述第二轴孔；

安装部，包括连接架以及均与所述输入轴平行的第一转轴、第二转轴和第三转轴，所述第一转轴的相对两端分别连接所述第一连接部和所述连接架，所述第二转轴的相对两端分别连接所述第二连接部和所述连接架，所述第三转轴的相对两端分别连接所述第二连接部和所述连接架；

其中，所述输入轴与所述第一轴孔之间设置有第一轴承，所述第二半轴与所述第二轴孔之间设置有第二轴承，所述第一行星齿轮和所述第二行星齿轮均套装在所述第一转轴上，所述第三行星齿轮和所述第四行星齿轮分别套装在所述第二转轴和所述第三转轴上。

9.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的电驱传动机构。