CN102705469B - 传动器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种传动器，其包括前壳体、后壳体以及设置在前壳体和后壳体之间的与带有相应齿轮的输入轴、中间轴以及差速器，输入轴、中间轴以及差速器通过各自的前后轴承安装到前壳体和后壳体上，其中前壳体上设置有第一润滑油入口和第一流动通路，第一流动通路与输入轴前轴承和中间轴前轴承流体连通，后壳体上设置有第二润滑油入口和第二流动通路，第二流动通路与输入轴后轴承流体连通。其中传动器工作时，传动器内的润滑油经过第一润滑油入口和第二润滑油入口，分别进入第一流动通路和第二流动通路，以便通过输入轴前轴承、输入轴后轴承以及中间轴前轴承回流到传动器内，从而实现对输入轴前后轴承以及中间轴前轴承的自润滑，降低了成本。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种传动器。具体而言，本发明涉及一种车用传动器。
【背景技术】
车辆在给人们带来便利的同时也带来了“能源消耗，环境污染”两大问题。为此，以混合动力车、电动车和氢燃料电池车为代表的新能源汽车正在成为全球汽车产业的新支点和低碳经济的重要突破口。特别是零排放的电动车也成为了各大车辆厂商研发的重点。例如比亚迪推出了E6电动车，日产推出了聆风(Leaf)电动车，通用推出了雪佛兰Volt增程型电动车等。为此，需要一种与电动车匹配的传动器。
例如第CN101169179A号中国专利申请公开了一种双模式电动变速器。该电动变速器包括三个行星齿轮组，以获得相等的向前或反向性能。但是第CN101169179A号中国专利申请未能提供具有高转速和大扭矩减速功能、智能锁止功能以及转向差速功能的车用传动器。
【发明内容】
本发明的目的是解决现有技术的缺陷。提供一种结构简单、具有高转速大扭矩减速功能、智能锁止功能、转向差速功能、自润滑、高效率以及低噪声特点的传动器。本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
本发明的一个技术方案提供了一种传动器，其包括前壳体、后壳体以及设置在前壳体和后壳体之间的与第一动力源连接的带有至少一个输入轴齿轮的输入轴、带有至少一个中间轴第一齿轮和中间轴第二齿轮的中间轴以及带有差速器壳体和差速器从动齿轮的差速器，输入轴、中间轴以及差速器通过各自的前后轴承安装到前壳体和后壳体上，其中前壳体上设置有第一润滑油入口和与第一润滑油入口流体连通的第一流动通路，第一流动通路与输入轴前轴承和中间轴前轴承流体连通，后壳体上设置有第二润滑油入口和与第二润滑油入口流体连通的第二流动通路，第二流动通路与输入轴后轴承流体连通，其中传动器内的润滑油经过第一润滑油入口和第二润滑油入口分别进入第一流动通路和第二流动通路，以便通过输入轴前轴承、输入轴后轴承以及中间轴前轴承回流到传动器内。
根据本发明上述技术方案提供的传动器，其中第一流动通路包括设置在前壳体上的第一润滑油道和与第一润滑油道流体连通的储油腔，其中第一润滑油道还与输入轴前轴承流体连通，储油腔设置在前壳体与第一动力源前端盖之间并通过邻近中间轴前轴承的设置在前壳体第一壁上的回油孔与中间轴前轴承流体连通。
根据本发明上述技术方案提供的传动器，其中第二流动通路包括设置在后壳体上的第二润滑油道，第二润滑油道与输入轴后轴承流体连通。
根据本发明上述技术方案提供的传动器，其中输入轴、中间轴以及差速器的前后轴承均采用开放式深沟球轴承。
根据本发明上述技术方案提供的传动器，其中带有至少一个输入轴齿轮的输入轴与第一动力源输出轴连接，第一润滑油道通过设置在前壳体第一壁上并环绕第一动力源输出轴的间隙与储油腔流体连通。
根据本发明上述技术方案提供的传动器，其中储油腔通过回油孔与中间轴前轴承流体连通，进而通过中间轴前轴承与传动器内部流体连通。
根据本发明上述技术方案提供的传动器，其中差速器还包括差速器制动棘轮，差速器制动棘轮设置在差速器从动齿轮后方并与差速器壳体连接，传动器还包括安装在后壳体的内部上的带有锁止单元的驻车机构和安装在后壳体外部上的驻车摇臂，驻车摇臂围绕安装在后壳体上的销轴转动，从而使得锁止单元与差速器制动棘轮接合或分离，进而使得传动器锁止或解锁。
根据本发明上述技术方案提供的传动器，其中驻车摇臂通过采用手动控制、电动电子控制、液压控制、电液一体化的控制方式中的至少一种方式围绕安装在后壳体的销轴转动。
根据本发明上述技术方案提供的传动器，其中锁止单元为棘爪。
根据本发明上述技术方案提供的传动器，其中至少一个输入轴齿轮、至少一个中间轴第一齿轮、至少一个中间轴第二齿轮以及差速器从动齿轮采用静音设计技术设计并采用磨齿加工工艺进行加工。
根据本发明上述技术方案提供的传动器，其中第一动力源为电机，其通过花键与输入轴连接，输入轴通过输入轴齿轮与中间轴第一齿轮啮合，中间轴通过中间轴第二齿轮与差速器从动齿轮啮合，差速器通过差速器半轴齿轮与车轮半轴连接，从而将电机的动力传送给车轮。
根据本发明的传动器的益处在于：由于采用的开放式深沟球轴承具有低摩擦、高转速以及高效率的优点，因而采用开放式深沟球轴承的传动器的传动效率比采用圆柱滚子轴承或者锥轴承的传动效率提高了大约2～5％。
根据本发明的传动器的益处还在于：由于采用设置在前后壳体上的润滑油道结合储油腔对高转速大扭矩轴承进行润滑，并结合开放式深沟球轴承使得润滑油回流到变速器内，无需增加油泵，结构紧凑，降低了成本，提高了能源利用率。
根据本发明的传动器的益处还在于：由于其采用的储油腔降低了雾化润滑油的阻尼，使得总的效率比传统传动装置要提高3～7％，并使得续航里程明显增加。
【附图说明】
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1示出了传动器的分解立体图。
图2示出了图1中传动器的传动轴和多个轴承的视图。
图3示出了能够观察到润滑油道-输入轴轴承孔-中间轴轴承孔-差速器轴承孔的图1中传动器的剖面图。以及
图4示出了图1中传动器后壳体上的安装孔。
部件及标号列表
| 1 | 前壳体 |
| 1a | 前壳体第一壁部 |
| 1b | 前壳体第二壁部 |
| 2 | 后壳体 |
| 2a | 后壳体第一壁部 |
| 2b | 后壳体第二壁部 |
| 3 | 输入轴 |
| 3a | 输入轴齿轮 |
| 3b | 输入轴前/后轴承 |
| 4 | 中间轴 |
| 4a | 中间轴第一齿轮 |
| 4b | 中间轴前/后轴承 |
| 4c | 中间轴第二齿轮 |
| 5 | 差速器 |
| 5a | 差速器壳体 |
| 5b | 差速器制动棘轮 |
| 5c | 差速器从动齿轮 |
| 5d | 差速器前/后轴承 |
| 6 | 驻车机构 |
| 7 | 固定件 |
| 8 | 制动摇臂 |
| 9 | 锁定单元 |
| 10 | 第一润滑油入口 |
| 10a | 前壳体第一安装孔 |
| 10b | 前壳体第二安装孔 |
| 10f | 第一流动方向 |
| 11 | 第二润滑油入口 |
| 11f | 第二流动方向 |
| 12 | 第一润滑油道 |
| 13 | 第一动力源前端盖 |
| 14 | 第二润滑油道 |
| 16a | 环状间隙 |
| 16b | 回油孔 |
| 18 | 储油腔 |
| 20a | 后壳体第一安装孔 |
| 20b | 后壳体第二安装孔 |
| 30 | 电机转子输出轴 |
【具体实施方式】
图1-4和以下说明描述了本发明的特定实施方式以教导本领域技术人员如何制造和使用本发明的最佳模式。为了教导发明原理，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型将落在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式接合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述特定实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
图1示出了传动器的分解立体图。图2示出了图1中传动器的传动轴和多个轴承的视图。如图1和图2所示，传动器包括前壳体1、后壳体2、输入轴3、输入轴齿轮3a、输入轴前/后轴承3b、中间轴4、中间轴第一齿轮4a、中间轴前/后轴承4b、中间轴第二齿轮4c、差速器5、驻车机构6、固定件7以及制动摇臂8。其中差速器5包括：差速器壳体5a、差速器制动棘轮5b、差速器从动齿轮5c以及差速器前/后轴承5d。输入轴齿轮3a和输入轴3整体形成。中间轴第一齿轮4a通过花键与中间轴4连接，中间轴第二齿轮4c与中间轴4整体形成，中间轴第一齿轮4a与中间轴第二齿轮4c相对地设置在中间轴4的两端。差速器从动齿轮5c通过螺栓安装到差速器壳体5a上，差速器制动棘轮5b设置在差速器从动齿轮5c后方并通过花键与差速器壳体5a连接，两个差速器前/后轴承5d设置在差速器壳体5a的两端。输入轴齿轮3a与中间轴第一齿轮4a啮合，中间轴第二齿轮4c与差速器从动齿轮5c啮合。前壳体1和后壳体2设置有相对布置的第一安装孔和第二安装孔，其中前壳体第一安装孔10a和第二安装孔10b分别相应地与后壳体第一安装孔20a和第二安装孔20b相对设置(如图4所示)。带有输入轴齿轮3a的输入轴3、带有中间轴第一齿轮4a和中间轴第二齿轮4c的中间轴4、带有差速器从动齿轮5c和差速器制动棘轮5b的差速器壳体5a、驻车机构6以及锁定单元9设置在前壳体1与后壳体2之间，带有输入轴齿轮3a的输入轴3通过输入轴前/后轴承3b安装在前壳体1的第一安装孔10a和后壳体2的第一安装孔20a上，带有差速器从动齿轮5c和差速器制动棘轮5b的差速器壳体5a通过差速器前/后轴承5d安装在前壳体1的第二安装孔10b与后壳体2的第二安装孔20b上。中间轴4通过中间轴前/后轴承4b安装在在前壳体1和后壳体2的相应位置上(未示出)。前壳体1和后壳体2通过固定件7固定在一起，在本发明的一个实施例中，固定件7为螺栓。需要说明的是，固定件7也可以采用其他的方式，而这也将落在本发明的保护范围内。在本发明的一个实施例中，第一动力源为电机，传动器的输入轴3通过内花键与电机转子输出轴30的尾部的外花键连接，传动器的差速器5通过差速器半轴齿轮与车轮半轴连接(未示出)，电机动力输入到传动器的输入轴上，并通过中间轴减速传动至差速器从动齿轮，接着经过差速器半轴齿轮与车轮半轴将电机的动力传送给车轮。本发明的传动器采用惯性小的齿轮副传动设计理念，通过二级齿轮进行减速传动，提高了传动效率，缩减了电动车变速器在整车物理布置中所占的空间。传动器壳体与电机采用高精度径向定位设计方式，通过花键齿侧过渡配合。尽管本发明的附图中未示出差速器半轴齿轮与车轮半轴，本领域技术人员容易理解的是：差速器半轴齿轮与行星齿轮可通过行星齿轮轴进行安装，经车轮半轴、万向节与车轮联结，以便将电机的动力传送给车轮。
驻车机构6安装在后壳体2的内部上，其设置有锁止单元9。驻车摇臂8通过采用手动控制、电动电子控制、液压控制、电液一体化的控制方式中的至少一种方式使得其围绕安装在后壳体2的销轴(未示出)转动，从而使得锁止单元9与设置在差速器5上的制动棘轮7接合或分离，从而使得传动器锁止或解锁。应用在根据本发明的传动器上的该驻车机构6结合相应软件和硬件实现了电动车安全防盗保护。例如在本发明的一个实施例中，锁定单元9为棘爪。需要说明的是，锁定单元9也可以采用其他的方式，制动棘轮7也可以采用与锁定单元9的变体相适应的结构，而这也将落在本发明的保护范围内。
图3示出了图1中传动器内的润滑油道。如图3所示，传动器的润滑油道包括设置在前壳体1上部的第一润滑油入口10和与第一润滑油入口10流体连通的设置在前壳体1上的第一润滑油道12以及设置在后壳体2上部的第二润滑油入口11和与第二润滑油入口11流体连通的设置在后壳体2上的第二润滑油道14。第一润滑油道12设置在前壳体第一壁部1a和前壳体第二壁部1b之间，第一润滑油道12与由变速器前壳体1与第一动力源前端盖13形成的储油腔18通过环形间隙16a流体连通，储油腔18通过设置在前壳体1上、邻近中间轴4与前壳体1之间的中间轴前轴承4b的回油孔16b与传动器内部流体连通。环形间隙16a设置在前壳体第一壁部1a上并环绕电机转子输出轴30，回油孔16b设置在前壳体第一壁部1a上并邻近中间轴前轴承，其中环形间隙16a设置在回油孔16b的上方。第二润滑油道14设置在后壳体第一壁部2a和后壳体第二壁部2b之间。具体地，储存在传动器中润滑油被运转的轴和/或齿轮带动着通过飞溅和/或雾化的方式进入到设置在前壳体1上部的第一润滑油入口10和设置后壳体2上部的第二润滑油入口11，第一润滑油入口10收集到的润滑油的一部分通过设置在前壳体1上的第一润滑油道12到达输入轴3与前壳体1之间的输入轴前轴承3b，随后通过输入轴前轴承3b回流到电动车变速器内，该部分润滑油用于对输入轴前轴承3b进行润滑。第一润滑油入口10收集到的润滑油的另外一部分通过设置在前壳体1上的第一润滑油道12并通过环形间隙16a流入到储油腔18，接着通过回油孔16b流入到中间轴4与前壳体1之间的中间轴前轴承4b，并通过中间轴前轴承4b回流到变速器内，该部分润滑油用于对电机转子输出轴30的尾部以及中间轴4与前壳体1之间的中间轴前轴承4b进行润滑。类似地，由第二润滑油入口11收集的润滑油经过设置在后壳体2上的第二润滑油道14到达输入轴3与后壳体2之间的输入轴后轴承3b，随后通过输入轴后轴承3b回流到电动车变速器内，该部分润滑油用于对输入轴后轴承3b进行润滑。
例如，在本发明的一个实施例中，当电机正负输出转速范围为0～8000转/分钟时，即电机正负输出扭矩范围为0～150N.m时，传动器输入轴齿轮3a、中间轴第一齿轮4a、中间轴第二齿轮4c以及差速器从动齿轮5c的传动比i通过以下公式(1)进行设计，以便将电机正负输出转速范围转换为0～1300转/分钟，即将电机正负输出扭矩范围调整为0～930N.m。
i＝(Z4a×Z5c)/(Z3a×Z4c)(公式1)
在上述公式(1)中，Z3a、Z4a、Z4c以及Z5c分别为输入轴齿轮3a、中间轴第一齿轮4a、中间轴第二齿轮4c以及差速器从动齿轮5c的齿数。例如在本发明的一个实施例中，输入轴齿轮3a的齿数Z3a为21，中间轴第一齿轮4a的齿数Z4a为47，中间轴第二齿轮4c的齿数Z4c为22，差速器从动齿轮5c的齿数为61，则根据公式(1)获得传动器传动比大约为6.2。需要说明的是：也可以根据电动车电机实际输出扭矩能力和电动车需求扭矩并结合上述公式(1)来获得其他数值的传动比，而这也将落在本发明的保护范围内。
例如，在本发明的一个实施例中，变速器的齿轮传动系统的输入轴齿轮3a、中间轴第一齿轮4a、中间轴第二齿轮4c以及差速器从动齿轮5c均采用静音设计技术。具体地，根据变速器在各种工况下上述多个轴与上述多个齿轮的刚度和挠度，采用CAE(Computer-AidedEngineering，计算机辅助工程)软件MASTA(英国SMT公司的齿轮箱设计软件)模拟分析齿轮变形，对上述齿轮的齿形、齿向采用承载后微观变形补偿，其中微观变形补偿优选地控制在大约0.008～0.015mm范围内。其中例如在一个实例中，采用磨齿加工工艺来制备输入轴齿轮3a、中间轴第一齿轮4a、中间轴第二齿轮4c以及差速器从动齿轮5c。采用这种设计方法和制备方法获得的齿轮传动平稳，噪音小，总成NVH(NoiseVibrationHarshness，噪声、振动与舒适性)比传统汽车手动变速器要小大约3～6DB值。
在本发明的一个实施例中，输入轴前/后轴承3b、中间轴前/后轴承4b、差速器前/后轴承5d优选地为深沟球轴承，其中更优选地为开放式深沟球轴承，这种开放式深沟球轴承无需自润滑。
根据本发明的传动器的益处在于：由于采用的开放式深沟球轴承具有低摩擦、高转速以及高效率的优点，因而采用开放式深沟球轴承的传动器的传动效率比采用圆柱滚子轴承或者锥轴承的传动效率提高了大约2～5％。
根据本发明的传动器的益处还在于：由于采用设置在前后壳体上的润滑油道结合储油腔对高转速大扭矩轴承进行润滑，并结合开放式深沟球轴承使得润滑油回流到变速器内，无需增加油泵，结构紧凑，降低了成本，提高了能源利用率。
根据本发明的传动器的益处还在于：由于其采用的储油腔降低了雾化润滑油的阻尼，使得总的效率比传统传动装置要提高3～7％，并使得续航里程明显增加。
Claims (6)
1.一种传动器，其包括前壳体、后壳体以及设置在前壳体和后壳体之间的与第一动力源连接的带有至少一个输入轴齿轮的输入轴、带有至少一个中间轴第一齿轮和至少一个中间轴第二齿轮的中间轴以及带有差速器壳体和差速器从动齿轮的差速器，输入轴、中间轴以及差速器通过各自的前后轴承安装到前壳体和后壳体上，其特征在于，前壳体上设置有第一润滑油入口和与第一润滑油入口流体连通的第一流动通路，第一流动通路与输入轴前轴承和中间轴前轴承流体连通，第一流动通路包括设置在前壳体上的第一润滑油道和与第一润滑油道流体连通的储油腔，其中第一润滑油道还与输入轴前轴承流体连通，储油腔设置在前壳体与第一动力源前端盖之间并通过邻近中间轴前轴承的设置在前壳体第一壁上的回油孔与中间轴前轴承流体连通，储油腔通过回油孔与中间轴前轴承流体连通，进而通过中间轴前轴承与传动器内部流体连通，后壳体上设置有第二润滑油入口和与第二润滑油入口流体连通的第二流动通路，第二流动通路与输入轴后轴承流体连通，第二流动通路包括设置在后壳体上的第二润滑油道，第二润滑油道与输入轴后轴承流体连通，输入轴、中间轴以及差速器的前后轴承均采用开放式深沟球轴承，其中传动器内的润滑油经过第一润滑油入口和第二润滑油入口分别进入第一流动通路和第二流动通路，以便通过输入轴前轴承、输入轴后轴承以及中间轴前轴承回流到传动器内。
2.根据权利要求1所述的传动器，其特征在于，带有至少一个输入轴齿轮的输入轴与第一动力源输出轴连接，第一润滑油道通过设置在前壳体第一壁上并环绕第一动力源输出轴的间隙与储油腔流体连通。
3.根据权利要求1所述的传动器，其特征在于，差速器还包括差速器制动棘轮，差速器制动棘轮设置在差速器从动齿轮后方并与差速器壳体连接，传动器还包括安装在后壳体的内部上的带有锁止单元的驻车机构和安装在后壳体外部上的驻车摇臂，驻车摇臂围绕安装在后壳体上的销轴转动，从而使得锁止单元与差速器制动棘轮接合或分离，进而使得传动器锁止或解锁。
4.根据权利要求3所述的传动器，其特征在于，驻车摇臂通过采用手动控制、电动电子控制、液压控制、电液一体化的控制方式中的至少一种方式围绕安装在后壳体的销轴转动。
5.根据权利要求3所述的传动器，其特征在于，锁止单元为棘爪。
6.根据前述权利要求任一项所述的传动器，其特征在于，第一动力源为电机，其通过花键与输入轴连接，输入轴通过输入轴齿轮与中间轴第一齿轮啮合，中间轴通过中间轴第二齿轮与差速器从动齿轮啮合，差速器通过差速器半轴齿轮与车轮半轴连接，从而将电机的动力传送给车轮。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151125 Termination date: 20210328 |