CN102555770B - 电机充当动力吸振器质量的减速式轮边驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机充当动力吸振器质量的减速式轮边驱动系统，电机通过动力吸振器弹簧阻尼悬置于减速器壳体上，使得电机质量转化为动力吸振器质量，动力由电机输出，通过第一级减速齿轮副、中间轴、第二级减速齿轮副、半轴及轮毂，最终传递至轮辋驱动车辆。本发明的优点是电机通过动力吸振器弹簧阻尼悬置于减速器壳体上，使得电机质量转化为动力吸振器质量，使得动力吸振器不再受限于车轮空间和整车质量，提升了动力吸振器的性能，同时减小了轮边驱动系统的簧下质量，改善了轮边驱动系统簧下质量大引起的负效应；采用齿轮减速机构，效率较高。

Description

电机充当动力吸振器质量的减速式轮边驱动系统
技术领域
本发明涉及电动汽车底盘与传动领域，特别涉及一种电机充当动力吸振器质量的减速式轮边驱动系统。
背景技术
轮边驱动是指电机布置于车轮内或车轮附近，动力由电机直接或经减速装置传递到车轮，从而驱动车辆的驱动形式。由于轮边驱动系统省略了传统汽车的离合器、万向节、传动轴与差速器等装置，因此使其相比集中驱动有独特的优势，如：整车结构简洁，整车可利用空间增大；传动链短，驱动系统传动效率提高；动力学控制更为灵活、方便等。
然而，由于轮边驱动系统将电机、减速机构和制动器等部件集成于车轮内或车轮附近，因此使得其簧下质量大大增加，使汽车的轮胎接地性、汽车的平顺性变差。动力吸振器通过在车轮内加装一套弹簧阻尼质量系统，可以有效的改善轮边驱动系统簧下质量较大引起的问题。但是，受限于车轮空间，只能采用较小的动力吸振器，使其吸振作用有限。如果采用较大的动力吸振器不仅需占用大量空间，布置不便，同时也加大了整车质量。
普利司通的专利US7614467B2 In-wheel motor system having damping mechanism，通过将电机悬置于车轮起到动力吸振器作用，电机通过柔性耦合器传递动力，其中心轴线平行于车轮中心轴线。但是，采用柔性耦合器效率较低，而且可能会使得输出至车轮的转速转矩产生波动。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种电机充当动力吸振器质量的减速式轮边驱动系统，电机通过动力吸振器弹簧阻尼悬置于减速器壳体上，使得电机质量转化为动力吸振器质量，使得动力吸振器不再受限于车轮空间和整车质量，提升了动力吸振器的性能，同时减小了轮边驱动系统的簧下质量，改善了轮边驱动系统簧下质量大引起的负效应。
为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种电机和右减速器壳体同时充当动力吸振器质量的轮边驱动系统，包含右减速器壳体、第一级减速齿轮副、导向机构、左减速器壳体、制动器旋转件、半轴套管、半轴、第二级减速齿轮副和动力吸振器弹簧阻尼；其特点是，电机和右减速器壳体通过动力吸振器弹簧阻尼悬置于左减速器壳体上，使得电机和右减速箱壳体转化为动力吸振器质量，动力由电机输出，通过第一级减速齿轮副、中间轴、第二级减速齿轮副、半轴及轮毂，最终传递至轮辋驱动车辆。
电机由螺栓安装于右减速器壳体上。
所述右减速器壳体与左减速器壳体有两个导向机构，其导轨部分均安装于左减速器壳体上，导轨长度方向为一圆弧，并均以中间轴轴线为圆心，滑块部分均安装于右减速器壳体上。导向机构主要起到导向作用，使右减速壳体绕减速机构中间轴轴线相对左减速器壳体转动。另外，导向机构还起到承受电机和右减速器壳体的惯性力及力矩的作用。
所述壳体密封件用于右减速器壳体和左减速器壳体间的密封，防止减速器壳体内的润滑油渗漏。
左、右减速器壳体间有动力吸振器弹簧阻尼相连。电机连同一部分右减速器壳体的质量就转变为动力吸振器的质量。
所述半轴套管通过螺栓安装于左减速器壳体，轮毂轴承外圈支撑于半轴套管，内圈支撑于轮毂上，轮辋及制动器旋转件安装于轮毂上，而制动器固定件则通过螺栓固定于半轴套管上。最后，整个驱动系统通过安装于左减速器壳体上悬架连接于车架上。
所述中间轴通过两个中间轴轴承支撑于减速器壳体内。半轴右端通过半轴轴承支撑于左减速器壳体上，左端通过花键与轮毂相连。动力由电机输出，通过第一级减速齿轮副、中间轴、第二级减速齿轮副、半轴及轮毂，最终传递至轮辋，从而驱动车辆。
制动器可使用盘式制动器或鼓式制动器，制动反力矩通过半轴套管、左减速器壳体及悬架最终传递至车架上。
本发明中来自地面的反力通过轮毂、轮毂轴承传递至半轴套管上，并由半轴套管传递至左减速器壳体上，最后通过连接于左减速器壳体的悬架传递至车架上。故本系统中，半轴不承受来自地面的反力，类似于传统汽车的全浮式半轴支撑结构。
本发明的主要作用在于：
（1）电机转化为动力吸振器质量，使得动力吸振器不在受限于车轮空间和整车质量，提升了动力吸振器的性能，从而改善车辆的垂向性能；
（2）由于电机转化为动力吸振器质量，因而减小了轮边驱动系统的簧下质量，从而改善车辆的垂向性能；
（3）采用齿轮减速机构，效率较高。
附图说明
图1为普通轮边驱动电动汽车1/4车辆二自由度振动模型图；
图2为本发明电机充当动力吸振器质量的轮边驱动电动汽车1/4车辆三自由度振动模型图
图3为本发明的结构示意图；
图4为本发明轮边驱动系统减速器壳体及电机等部件侧视图；
图中标号说明
1－右减速器壳体；                2－壳体密封件；
3－中间轴轴承；                  4－导向机构；
5－电机；                        6－第一级减速齿轮副；
7－导向机构；                    8－左减速器壳体；、
9－制动器固定件；                10－制动器旋转件；
11－半轴套管；                   12－轮毂轴承；
13－半轴；                       14－半轴轴承；
15－轮毂；                       16－第二级减速齿轮副；
17－中间轴轴承；                 18－中间轴；    
19－轮辋；                       20－动力吸振器弹簧阻尼。
具体实施方式
请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。
图1为普通轮边驱动电动汽车1/4车辆二自由度振动模型图，其中m1为除电机以外的簧下质量，m3为电机质量，m2为1/4簧上质量。由于电机也是簧下质量的一部分，因此簧下质量较大。
为了将电机转化为动力吸振器质量，同时减小了轮边驱动系统的簧下质量，提出将电机充当动力吸振器质量的1/4车辆三自由度振动模型图，如图2所示。其中m2为1/4簧上质量，m1为簧下质量，主要包括车轮、轮辋、制动系统、半轴、减速机构、减速器壳体等质量，m3为电机质量，由动力吸振器弹簧阻尼悬置于车轮内。电机通过导向机构使得电机绕簧下质量的某一定点做摆动。通过适当设置阻尼系数c3及刚度系数k3可极大改善车辆的垂向性能。
图3为本发明的结构示意图，本发明提供了一种电机充当动力吸振器质量的减速式轮边驱动系统，包含右减速器壳体1、壳体密封件2、中间轴轴承3、导向机构4、电机5、第一级减速齿轮副6、导向机构7、左减速器壳体8、制动器固定件9、制动器旋转件10、半轴套管11、轮毂轴承12、半轴13、半轴轴承14、轮毂15、第二级减速齿轮副16、中间轴轴承17、中间轴18、轮辋19和动力吸振器弹簧阻尼20；电机5通过动力吸振器弹簧阻尼20悬置于减速器壳体上，使得电机质量转化为动力吸振器质量，动力由电机5输出，通过第一级减速齿轮副6、中间轴18、第二级减速齿轮副16、半轴13及轮毂15，最终传递至轮辋19驱动车辆。
图4为本发明包括左减速器壳体8、右减速器壳体1、电机5、导向机构4、导向机构7、动力吸振器弹簧阻尼20和轮辋19等部件的侧视图。
所述电机5由螺栓安装于所述右减速器壳体1上。
所述的两个导向机构4和7的导轨部分均安装于左减速器壳体8上，导轨长度方向为一圆弧，并均以中间轴轴线为圆心，滑块部分均安装于右减速器壳体1上。导向机构4和7主要起到导向作用，使右减速壳体1绕减速机构中间轴18轴线相对左减速器壳体8转动。另外，导向机构4和7还起到承受电机5和右减速器壳体1的惯性力及力矩的作用。
所述壳体密封件4用于右减速器壳体1和左减速器壳体8间的密封，防止减速器壳体内的润滑油渗漏。
所述动力吸振器弹簧阻尼20连接左减速器壳体8和右减速器壳体1，如图4所示，但不限于安装于图示位置，只需安装于轮内固定部件和摆动部件之间即可。由此，电机5连同一部分右减速器壳体1的质量就转变为动力吸振器的质量。
所述半轴套管11通过螺栓安装于左减速器壳体8，轮毂轴承12外圈支撑于半轴套管11，内圈支撑于轮毂15上，轮辋19及制动器旋转件9安装于轮毂上，而制动器固定件10则通过螺栓固定于半轴套管11上。最后，整个驱动系统通过安装于左减速器壳体8上悬架连接于车架上。
所述中间轴18通过两个中间轴轴承3、17支撑于右减速器壳体1和左减速器壳体8内。所述半轴13右端通过半轴轴承14支撑于左减速器壳体8上，左端通过花键与轮毂15相连。动力由电机5输出，通过第一级减速齿轮副6、中间轴18、第二级减速齿轮副16、半轴13及轮毂15，最终传递至轮辋19，从而驱动车辆。
制动器可使用盘式制动器或鼓式制动器，制动反力矩通过半轴套管11、左减速器壳体8及悬架最终传递至车架上。
本发明中来自地面的反力通过轮毂15、轮毂轴承12传递至半轴套管11上，并由半轴套管11传递至左减速器壳体8上，最后通过连接于左减速器壳体8的悬架传递至车架上。故本系统中，半轴13不承受来自地面的反力，类似于传统汽车的全浮式半轴支撑结构。

Claims (1)

1.一种电机充当动力吸振器质量的减速式轮边驱动系统，包含右减速器壳体、第一级减速齿轮副、导向机构、左减速器壳体、制动器旋转件、半轴套管、半轴、第二级减速齿轮副和动力吸振器弹簧阻尼，其特征在于：电机和右减速器壳体通过动力吸振器弹簧阻尼悬置于左减速器壳体上，使得电机质量转化为动力吸振器质量，动力由电机输出，通过第一级减速齿轮副、中间轴、第二级减速齿轮副、半轴及轮毂，最终传递至轮辋驱动车轮；右减速器壳体与左减速器壳体之间有两个导向机构，其导轨部分均安装于左减速器壳体上，导轨长度方向为一圆弧，并均以中间轴轴线为圆心，滑块部分均安装于右减速器壳体上，使右减速壳体绕减速机构中间轴轴线相对左减速器壳体转动；其中，半轴套管通过螺栓安装于左减速器壳体，轮毂轴承外圈支撑于半轴套管，内圈支撑于轮毂上，轮辋及制动器旋转件安装于轮毂上，而制动器固定件则通过螺栓固定于半轴套管上；整个驱动系统通过安装于左减速器壳体上悬架连接于车架上；左、右减速器壳体间有动力吸振器弹簧阻尼相连。
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