CN101628544A - 车辆驱动装置以及包括该车辆驱动装置的车辆 - Google Patents

车辆驱动装置以及包括该车辆驱动装置的车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆驱动装置，其特征在于，包括：主轴，所述主轴适于与车辆的电机相连且所述主轴上安装有主轴主动齿轮；副轴，所述副轴上安装有副轴从动齿轮和副轴主动齿轮，所述副轴从动齿轮与所述主轴主动齿轮啮合；差速器，所述差速器具有差速器从动齿轮和差速器半轴齿轮，所述差速器从动齿轮与所述副轴主动齿轮啮合，且所述差速器半轴齿轮适于驱动车辆车轮；和驻车机构，所述驻车机构与所述副轴相连用于在驻车状态下锁止所述副轴。该车辆驱动器结构简单，使用方便，大大节省了生产、使用以及维修的成本，有效地满足了驻车的需要。同时本发明还公开了使用所述车辆驱动装置的车辆。

Description

车辆驱动装置以及包括该车辆驱动装置的车辆
技术领域
本发明涉及车辆的驱动装置，尤其是涉及具有驻车机构的车辆驱动装置。本发明还涉及使用所述驱动装置的车辆。
背景技术
随着目前石油资源的日益枯竭，以及目前石油价格的持续增长，寻求新型的车辆驱动能源逐渐被人们所重视起来。因此，如何在汽车工业中高效地利用电力来驱动车辆的运转也成为目前所面临的重要问题之一。目前大多数车辆的驱动装置采用的是普通燃油机车的驱动装置，由于内燃机所产生的动力是不恒定的，因此其驱动装置也被设计为多级驱动装置。而利用电能的车辆的动力来源是由电池提供的恒定动力，因此普通燃油机车的变速箱装置与利用电能的车辆并不匹配。另外，由于内燃机的运行模式非常复杂，一般人难以在短时间内熟练其操作，而且检修起来也比较复杂。
CN1559821A公开了一种轻型电动车的电机驱动装置，其传动系统包括小齿轮、中间齿轮、大齿轮和超越离合器，小齿轮与电机的输出轴相连，小齿轮通过中间齿轮与大齿轮联动，大齿轮通过超越离合器与电动车的驱动轴相连。
尽管该驱动装置可以利用电能驱动电动车，但该驱动装置只能驱动电动自行车、电动摩托车等两轮电动车，无法应用于更广泛的电动车领域，并且在该驱动装置的基础上无法实现更多的功能，如驻车功能，因此存在较大的安全隐患。
为此，需要一种车辆驱动装置可以利用电力作为能源，能够简单地实现车辆的驱动目的，以及能够容易实现车辆的驻车功能。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决现有技术中的上述问题之一。
为此，本发明的一个实施方式提供了一种车辆驱动装置，其特征在于，包括：
主轴，所述主轴适于与车辆的电机相连且所述主轴上安装有主轴主动齿轮；
副轴，所述副轴上安装有副轴从动齿轮和副轴主动齿轮，所述副轴从动齿轮与所述主轴主动齿轮啮合；
差速器，所述差速器具有差速器从动齿轮和差速器半轴齿轮，所述差速器从动齿轮与所述副轴主动齿轮啮合，且所述差速器半轴齿轮适于驱动车辆的车轮；和
驻车机构，所述驻车机构与所述副轴相连用于在驻车状态下锁止所述副轴。
根据本发明实施方式的车辆驱动装置是是能够利用电能的车辆驱动装置，同时在该车辆驱动装置中还设计了驻车装置。该车辆驱动装置主要是通过主轴与副轴之间的联系啮合，来驱动车辆的运转，结构简单，属于简单的一级变速驱动，使用方便，大大节省了生产、使用以及维修的成本。并且该车辆驱动装置设置了驻车机构，有效地满足了驻车的需要。因此，利用该车辆驱动装置，能够利用车辆的电机所提供能量来完成车辆所需要的变速以及驻车。
另外，根据本发明的另一实施方式，本发明还提供了一种使用本发明车辆驱动装置的车辆。所述车辆可以是任何能够利用电力作为能源的车辆，例如电动车、混合动力车等。由于这些车辆使用了本发明的上述车辆驱动装置，因此这些车辆具有使用、维修简便，并且能够满足变速和驻车的需求。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的车辆驱动装置动力传输路线示意图。
图2是根据本发明实施例的车辆驱动装置的主轴、副轴布置结构示意图。
图3是根据本发明实施例的车辆驱动装置的传动及驻车机构的示意图。
图4是根据本发明实施例的差速器结构装置示意图。
图5是根据本发明实施例的主轴组件示意图。
图6是根据本发明实施例的副轴组件示意图。
图7是根据本发明实施例的棘轮、棘轴结构示意图
图8是根据本发明实施例的推杆组件示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
另外，需要说明的是，在本发明的描述中所使用的术语以及关于位置关系的名词仅仅是为了方便本发明的描述，而不能解释为对本发明的限制。
参考图1～6，根据本发明实施例的车辆驱动装置包括主轴1，副轴2，差速器3和驻车机构。主轴1适于与车辆的驱动电机(图中未显示)相连且主轴1上安装有主轴主动齿轮101。副轴2上安装有副轴从动齿轮102和副轴主动齿轮104，所述副轴从动齿轮102与所述主轴主动齿轮101啮合。差速器3具有差速器从动齿轮301和差速器半轴齿轮304，所述差速器从动齿轮301与所述副轴主动齿轮104啮合，且所述差速器半轴齿轮304适于驱动车辆的车轮(图中未显示)。驻车机构与所述副轴2连接，用于在驻车状态下锁止副轴2。
主轴1与车辆驱动电机连接成为动力输入轴，其连接方式可以是本领域技术人员所已知的任何连接方式，例如可以采用花键连接，使用花键连接可以在传动过程中有稳定的传动比。另外，在本发明的一个实施例中，主轴1与主轴主动齿轮101为一体的齿轮轴，副轴、副轴从动齿轮102与副轴主动齿轮104也可以为一体的齿轮轴，这样可以提高动力传输的效率，达到稳定的传动比。需要说明的是，这里所述的车辆可以是任何可以利用电能作为其至少部分能源的车辆，例如电动车或者混合动力车。
主动齿轮101与副轴2的副轴从动齿轮102啮合，因此电动车驱动电机驱动主轴1转动，进而通过主动齿轮101与副轴从动齿轮102的啮合而带动副轴2转动。由于差速器从动齿轮301与副轴主动齿轮104啮合，因此副轴2的转动，会通过差速器从动齿轮301与副轴主动齿轮104啮合，进而带动差速器3运行。差速器半轴齿轮304与车辆的车轮相连，因此，差速器3通过带动差速器半轴齿轮304，而驱动车辆车轮转动。由于该实施例的车辆驱动装置结构简单，只有主副轴的联系啮合，属于简单的一级变速驱动，使用方便，大大节省了生产、使用以及维修的成本，同时还有效地满足了驻车的需要。能够利用驱动电机所提供的能量来完成电动车所需要的以及变速。
参考图2、图3、图7和图8，在本发明的一个实施例中，驻车机构包括棘轮201、棘爪202、驻车传动轴205、定位卡板203、和推杆204。其中，棘轮201安装在副轴2上，本领域技术人员可以采用任何已知的方式将棘轮201安装到副轴2上，例如将棘轮201箍在副轴2的外周上；棘爪202则可转动地安装到车体(图中未显示)上；驻车传动轴205的一端与驻车电机(图中未显示)相连，另一端上则连接有可相对转动的定位卡板203。
参考图7，棘爪202的止动齿2021与棘轮201的轮齿2011能够啮合，本领域技术人员可以采取任何已知的方式来实现棘爪202的止动齿2021与棘轮201的轮齿2011的啮合。在一个实施例中，棘爪202的止动齿210与棘轮201的轮齿2011都是矩形，这样可以增强棘爪202与棘轮201的啮合。在棘爪202与棘轮201分离的状态下，棘爪202的止动齿210和棘轮201的轮齿2011之间有一定的间隙，使得副轴2不受到棘爪202的影响，从而副轴2能够自由转动。另外，在一个实施例中，棘爪202上可以设置有回位弹簧(图中未显示)，这样可以保证在不启动驻车机构时，棘爪202与棘轮201之间能够始终保持具有一定的间隙，保证行车的安全。另外，驻车机构传动轴205的另一端由定位卡板203固定，以确保驻车机构的安全性。
在驻车电机(图中未显示)的驱动下，驻车传动轴202会发生旋转，进而驱动推杆204转动，推杆204则会驱动棘爪202与棘轮201发生啮合或分离，进而分别实现车辆的驻车功能和除驻车状态。
在需要驻车时，驻车电机(图中未显示)会驱动驻车传动轴205转动。由于推杆204与驻车传动轴205相连，因此驻车传动轴205的转动可以驱动推杆204转动，进而推杆204驱动棘爪202与棘轮201啮合。由于棘轮201与副轴2连接，因此棘爪202与棘轮201的啮合会使得副轴2不能转动，即副轴2被锁止。由于副轴从动齿轮102与差速器从动齿轮301是常啮合状态，因此，副轴2的锁止会导致差速器3不能转动，进而将车轮锁死，实现了驻车机构的功能。
反之，在不需要驻车时，驻车电机(图中未显示)驱动驻车传动轴205转动。由于推杆204与驻车传动轴205相连，因此驻车传动轴205的转动可以驱动推杆204转动，进而推杆204驱动棘爪202与棘轮201分离。由于棘轮201与副轴2连接，因此棘爪202与棘轮201的分离，进而使得副轴2能够正常转动。由于副轴从动齿轮102与差速器从动齿轮301是常啮合状态，因此，副轴2的转动使得差速器3转动，最终驱动车轮正常转动。
由于车辆的电能是由电动机提供，而电动机是在电池组的支持下运转的，因此电动机与内燃机的驱动模式完全不同，提供转速的能力也不同。由于通常内燃机具有回程压缩反力，因此使用内燃机车辆的驻车系统很容易获得助动力和辅助力。而电动机则没有压缩反力，进而使用电能的车辆的驱动器没有自锁的助动力，因此在没有电力驱动的情况下会很容易转动，而由于主轴1与副轴2保持常啮合，副轴2与差速器3保持常啮合，因此，车轮的转动会带动主轴1以及副轴2转动，主轴1的转动会带动车辆电机的转动，从而使车辆会在自发的动力驱动作用下失去安全的驻车功效。在本发明实施例中所设置的驻车机构的作用能够达到即使在斜坡上也能够实现车辆安全驻车的效果。
在本发明的一个实施例中，驻车电机可以受驻车机构控制系统的操纵。可以根据具体情况决定是否需要启动驻车机构。例如，驻车机构控制系统可以包括控制单元和加速传感器，所述加速传感器可以将速度条件反映给控制单元，进而判断是否需要启动驻车机构。既可以是根据加速传感器所反映的条件由人来判断是否需要启动驻车机构，也可以是，由被编程预定程序的芯片根据预定的程序来判断是否需要启动驻车机构。关于在何种条件下需要启动驻车机构，本领域技术人员和有经验的司机能够根据具体的条件如路况、天气、车型等作出具体的判断。
参考图4，本发明的一个实施例中，差速器3包括差速器从动齿轮301、差速器行星齿轮302、差速器行星齿轮轴303、差速器半轴齿轮304。由于差速器从动齿轮301与副轴主动齿轮104啮合，因此副轴2的转动，会通过差速器从动齿轮301与副轴主动齿轮104啮合带动差速器行星齿轮302转动，行星齿轮302再带动差速器半轴齿轮304转动。
对于四轮车的情况，行星齿轮302将驱动左、右两个差速器半轴齿轮，左、右两个差速器半轴齿轮分别驱动左、右车轮。当汽车直行时，左、右车轮与行星齿轮三者的转速相等处于平衡状态，而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧车轮转速减小，外侧车轮转速增加，从而破坏了三者的平衡关系，并通过半轴反映到半轴齿轮上，迫使行星齿轮302产生自转，使驱动外侧车轮的半轴齿轮转速加快，驱动内侧车轮的半轴齿轮转速减慢，从而实现两边车轮转速的差异。需要说明的是，为了表示简单，在图2和图4中仅描述了驱动一侧车轮的半轴齿轮。
在本发明的一个实施例中，差速器3用于驱动车辆的前轮。因此使得转向时的行驶方向容易控制，不容易出现过度转向的现象，转向安全性也得到提高。
在本发明的一个实施例中，主轴主动齿轮101、副轴从动齿轮102、差速器齿轮103、副轴主动齿轮104都是使用斜齿轮的传动方式，这样得到的传动机构稳定性好、噪音小。
根据本发明的实施例明的车辆驱动装置的功能测试最大输入功率为160KW，最大输入扭矩为450N·M，最大输入功率时转速为7000r/分钟。
下面描述具有上述驱动装置的车辆。
根据本发明一个实施例的车辆包括如上所述的车辆驱动装置，如上所述，其中，车辆驱动装置包括主轴1，副轴2，差速器3，和驻车机构。主轴1与车辆的电机(图中未显示)相连，且所述主轴1上安装有主轴主动齿轮101。副轴2上安装有副轴从动齿轮102和副轴主动齿轮104，副轴从动齿轮102与所述主轴主动齿轮101啮合。差速器3具有差速器从动齿轮301和差速器半轴齿轮304，差速器从动齿轮301与副轴主动齿轮104啮合，且差速器半轴齿轮304驱动与车辆的车轮连接，驱动车辆的车轮转动。
主轴1与车辆驱动电机连接成为动力输入轴。主动齿轮101与副轴2的副轴从动齿轮102啮合，因此车辆驱动电机驱动主轴1的转动，会通过主动齿轮101与副轴从动齿轮102的啮合而带动副轴2的转动。由于差速器从动齿轮301与副轴主动齿轮104啮合，因此副轴2的转动，会通过差速器从动齿轮301与副轴主动齿轮104啮合而带动差速器3运行。由于差速器半轴齿轮304与车辆的车轮相连，因此，差速器3通过带动差速器半轴齿轮304，而驱动车辆车轮的转动。
参考图2、图3、图7和图8，驻车机构包括棘轮201、棘爪202、驻车传动轴205、定位卡板203、和推杆204。棘轮201安装在所述副轴2上。棘爪202可转动地安装到车体(图中未显示)上。
驻车传动轴205的一端与驻车电机(图中未显示)相连。定位卡板203可相对旋转地与驻车传动轴202的另一端连接。驻车传动轴202旋转，驱动推杆204转动，推杆204推动棘爪202与棘轮201啮合或分离。
在需要驻车时，驻车电机(图中未显示)会驱动驻车传动轴205转动。由于推杆204与驻车传动轴205相连，因此驻车传动轴205的转动可以驱动推杆204转动，进而推杆204驱动棘爪202与棘轮201啮合。由于棘轮201与副轴2连接，因此棘爪202与棘轮201的啮合会使得副轴2不能转动，即副轴2被锁止。由于副轴从动齿轮102与差速器从动齿轮301是常啮合状态，因此，副轴2的锁止会导致差速器3不能转动，进而将车轮锁死，实现了驻车机构的功能。
反之，在不需要驻车时，驻车电机(图中未显示)驱动驻车传动轴205转动。由于推杆204与驻车传动轴205相连，因此驻车传动轴205的转动可以驱动推杆204转动，进而推杆204驱动棘爪202与棘轮201分离。由于棘轮201与副轴2连接，因此棘爪202与棘轮201的分离，进而使得副轴2能够正常转动。由于副轴从动齿轮102与差速器从动齿轮301是常啮合状态，因此，副轴2的转动使得差速器3转动，最终驱动车轮正常转动
另外，根据本发明，车辆的驱动装置可以用于驱动前轮，也可以用于驱动后轮。本领域技术人员可以根据具体情况进行选择。在一个实施例中，采用驱动前轮，因此使得转向时的行驶方向容易控制，不容易出现过度转向的现象，转向安全性也得到提高。另外由于使用前轮驱动的驱动轮承受着发动机和驱动桥的重量，可以增加驱动轮的附着力，这对于在湿滑路面上行驶的车辆将会有很大的帮助。前轮驱动的优点还在于可以拥有大的室内空间，驾驶室内不会因为有驱动轴通过而有一个大的凸起。同时，由于没有了后差速器，行李箱的空间也会得到增大。
需要说明的是，在本发明的实施例中，能够利用本发明车辆驱动装置的车辆可以是任何能够利用电能作为至少部分能源的车辆，包括但不限于电动车、混合动力车等。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种车辆驱动装置，其特征在于，包括：
主轴，所述主轴适于与车辆的电机相连且所述主轴上安装有主轴主动齿轮；
副轴，所述副轴上安装有副轴从动齿轮和副轴主动齿轮，所述副轴从动齿轮与所述主轴主动齿轮啮合；
差速器，所述差速器具有差速器从动齿轮和差速器半轴齿轮，所述差速器从动齿轮与所述副轴主动齿轮啮合，且所述差速器半轴齿轮适于驱动车辆的车轮；和
驻车机构，所述驻车机构与所述副轴相连用于在驻车状态下锁止所述副轴。
2.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，所述驻车机构包括：
棘轮，所述棘轮安装在所述副轴上；
棘爪，所述棘爪可转动地安装到车体上；
驻车传动轴，所述驻车传动轴的一端与驻车电机相连；
定位卡板，所述定位卡板可相对旋转地固定驻车传动轴的另一端；和
推杆，其中所述驻车传动轴通过旋转驱动所述推杆使棘爪与所述棘轮啮合或分离。
3.根据权利要求2所述的车辆驱动装置，其中所述棘爪的止动齿与所述棘轮的轮齿都是矩形的。
4.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，棘爪上设置有回位弹簧。
5.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，所述主轴主动齿轮、主轴从动齿轮、差速器从动齿轮、副轴主动轮为斜齿轮。
6.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，所述副轴从动齿轮与所述副轴通过花键连接。
7.根据权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，所述主轴与所述主轴主动齿轮为一体的齿轮轴。
8.一种包括权利要求1～7中任一项所述车辆驱动装置的车辆。
9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述驱动装置驱动车辆的前轮。
10.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述车辆为电动车或混合动力车。
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