CN102717695B - 低地板车辆的电驱动桥 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低地板车辆的电驱动桥，其包括：轮内电机，其用于提供驱动车轮的动力；轮边减速器，其连接轮内电机和车轮，用于匹配轮内电机和车轮的转速；以及外纵臂，其用于将轮内电机连接到电驱动桥的非旋转部件上。所述轮内电机包括：定子法兰；环形定子，安设在所述定子法兰上；冷却水套，安设在所述定子法兰和所述环形定子之间，用于冷却所述环形定子，所述外纵臂固接在所述定子法兰或所述冷却水套上；转子法兰，与所述轮边减速器连接；以及环形转子，安设在所述转子法兰上并同轴定位于所述环形定子外侧。

Description

低地板车辆的电驱动桥

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及车辆驱动技术领域，具体是指一种低地板车辆的电驱动桥，其结构简单且效率高。

背景技术

已有的重型车辆的传动系包括变速箱、传动轴和驱动桥，存在着传动效率低的明显缺点，其典型数值为0.82～0.85，不能满足未来5-10年内提出的能耗和排放要求。因此，重型车辆的传动系技术必须得到进一步的发展，开发电驱动桥是这些努力中的一个重要方向。

另一方面，城市公交客车、机场摆渡车等具有大量站立乘客的短途运输车辆已经或正在努力实现车辆低地板化，以减少乘客上下车的时间，并提供乘客上下车的便利。低地板车辆还使得乘客的重心较低，起步加速或制动刹车时能减少前冲后仰，提高乘车舒适性。

因此，市场对于低地板车辆的电驱动桥的需求是现实而迫切的。

美国专利US7083015B2和US7350606B2提出了两种采用双轮边电机独立驱动的电驱动桥，将双轮边电机纵向或者横向布置在靠近内侧车轮内的桥身上，低地板的宽度也由此受到了某些限制。由于轮边电机为转速12000rpm的高速电机，因此需要采用一级减速齿轮和轮边减速器来实现所需的20～30的传动比，其效率较低。

美国专利US7028583B2和US7314105B2提出了两种驱动电机布置在驱动桥中部的电驱动桥，所采用的双驱动电机呈纵向或横向布置，通过一个或两个两级减速齿轮减速后再和差速器或不通过差速器后驱动车轮。驱动电机直径受到地板高度的限制，只能通过采用高转速的驱动电机来提供足够的输出功率。而且由于有左右半轴，限制了地板高度的降低。

美国专利US6328123B1提出了一种轮内电机安装在双轮的外侧车轮内的电驱动桥。轮内电机采用外转子电机，轮边减速器采用太阳轮轴输入及齿圈输出的具有较大传动比的结构型式，轮内电机的定子与行星架固接，外转子的动力先传递到太阳轮轴，减速反向后从齿圈输出驱动车轮。由于外转子和车轮的转动方向相反，因此，须在转子外另添一外罩。此外，水冷管路和三相电缆须穿过行星架后通过半轴套管内孔引出到桥身上，其结构复杂。

因此，还存在着提供一种结构简单且效率高的低地板车辆的电驱动桥的需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种结构简单且效率高的低地板车辆的电驱动桥。

本发明提供了一种低地板车辆的电驱动桥，其包括：轮内电机，其用于提供驱动车轮的动力；轮边减速器，其连接轮内电机和车轮，用于匹配轮内电机和车轮转速；以及外纵臂，其用于将轮内电机连接到电驱动桥的非旋转部件上。

本发明的低地板车辆的电驱动桥的所述轮内电机还包括：定子法兰；环形定子，安设在所述定子法兰上；冷却水套，安设在所述定子法兰和所述环形定子之间，用于冷却所述环形定子，所述外纵臂固接在所述定子法兰或所述冷却水套上；转子法兰，与所述轮边减速器连接；以及环形转子，安设在所述转子法兰上并同轴定位于所述环形定子外侧。

本发明的低地板车辆的电驱动桥的所述轮内电机还包括定子轴承，所述定子轴承布置在转子法兰和定子法兰之间，并分别连接转子法兰和定子法兰。

本发明的低地板车辆的电驱动桥的所述轮内电机还包括转子轴承，所述转子轴承布置在转子法兰和车轮之间，并分别连接转子法兰和车轮。

本发明的低地板车辆的电驱动桥的所述轮边减速器包括轮毂、太阳轮轴、行星轮和齿圈，其中，所述太阳轮轴与所述转子法兰相连接，所述行星轮通过行星轮轴可旋转地安装在所述轮毂上，所述轮毂与车轮相连接并通过轴承支撑在布置在轮毂内并与电驱动桥桥身固接的半轴套管上，所述齿圈固接在所述半轴套管上，所述太阳轮轴通过所述行星轮啮合所述齿圈。

本发明的低地板车辆的电驱动桥的所述轮内电机还包括转子轴承，所述转子轴承布置在所述轮毂外侧的凸缘内，并分别连接转子法兰和轮毂。

本发明的低地板车辆的电驱动桥的所述太阳轮轴由所述转子轴承支撑。

本发明的低地板车辆的电驱动桥的所述外纵臂，布置在车轮外侧，其一端与所述定子法兰固接，另一端与电驱动桥悬架纵臂固接。

本发明的低地板车辆的电驱动桥，通过在外侧车轮内添加轮内电机和轮边减速器来形成。因此，根据本发明，可以得到一种结构简单且效率高的低地板车辆的电驱动桥。

附图说明

图1是本发明的一具体实施例的轴测局部透视示意图；

图2是图1所示的具体实施例的俯视局部剖视示意图；以及

图2a是图1所示的具体实施例的轮内电机的剖视示意图。

图中：1轮内电机；11定子轴承；12定子法兰；13环形定子；14冷却水套；15转子轴承；16转子法兰；17环形转子；2轮边减速器；21轮毂；22太阳轮轴；23行星轮；23s行星轮轴；24齿圈；3悬架纵臂；4外纵臂；5车轮；6减震器；7空气弹簧。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。应理解，实施例仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。

图1是本发明的一具体实施例的轴测局部透视示意图。参考图1，电驱动桥包括：轮内电机1，其用于提供驱动车轮5的动力；轮边减速器2，其连接轮内电机1和车轮5，用于匹配轮内电机1和车轮5的转速；以及外纵臂4，其用于将轮内电机1连接到电驱动桥的非旋转部件上。

图2和图2a是图1所示的具体实施例的俯视局部剖视示意图和轮内电机的剖视示意图。参考图2a，轮内电机1包括：定子法兰12；环形定子13，支撑在定子法兰12上；冷却水套14，其安设在定子法兰12和环形定子13之间，用于冷却环形定子13，外纵臂4固定在定子法兰12或冷却水套14上；转子法兰16，与轮边减速器2连接；环形转子17，支撑在转子法兰16上并同轴定位于环形定子13外侧。

参考图2a，所述轮内电机1还包括定子轴承11，所述定子轴承11布置在转子法兰16和定子法兰12之间，并分别连接定子法兰12和转子法兰16。所述轮内电机1还包括转子轴承15，所述转子轴承15布置在转子法兰16和车轮5之间，并分别连接转子法兰16和车轮5。

对于包括城市公交客车和机场摆渡车在内的重型车辆的运行工况分析结果表明，车轮所需的最大驱动转矩约为16000Nm，车轮最高转速为500rpm。轮边减速器2的传动比多在5左右，因此，轮内电机1的最大输出转矩须达到1600Nm，最高转速达到2500rpm。此外，由于轮内电机1安装在车轮上，属于非悬挂质量，因此，其质量应尽可能轻。通过悬架系统重新调校，足以克服轮内电机1带来的非悬挂质量增大的不利影响。

对轮内电机1的分析结果表明，在相同的质量等条件下，外转子电机可以提供比内转子电机大15%的转矩。而且，永磁电机比感应电机等其他类型的电机具有更高的效率和功率密度，特别适用于主要在中低速运行的车辆工况，其效率具有92%的最高数值。此外，对于此类重型车辆，其工作时间长，热负荷大，必须采用水冷电机。因此，轮内电机1采用外转子水冷永磁电机。

轮边减速器2包括轮毂21、太阳轮轴22、行星轮23和齿圈24，其中，太阳轮轴22与转子法兰16相连接，行星轮23通过行星轮轴23s可旋转地安装在轮毂21上，轮毂21与车轮5相连接并通过轴承（未示出）支撑在布置在轮毂21内并与电驱动桥桥身固接的半轴套管（未示出）上，齿圈24固接在半轴套管上，太阳轮轴22通过行星轮23啮合齿圈24。轮毂21充当了行星架的角色。轮边减速器2采用太阳轮轴22输入、行星架（轮毂21）输出和齿圈24固定的结构形式，其输出与输入同向，可实现的传动比为行星排特征参数，典型的数值为5.2左右。

定子轴承11，其布置在转子法兰16和定子法兰12之间。设置定子轴承11，是为了保证环形定子13和环形转子17之间的同轴度和气隙。由于转子法兰16和定子法兰12主要受到输出转矩或其反作用转矩的作用，作用在车轮5上的作用力不会传递到两个法兰上，因此，只要定子轴承11具有足够的精度，即可保证实现所需的同轴度和气隙。此外，由于轮内电机1是先整体装配后再安装到轮毂21上，因此，定子轴承11也是轮内电机1装配所必须的。

转子轴承15，其布置在轮毂21外侧的凸缘内。设置转子轴承15，是为了支撑环形转子17旋转。转子轴承15可采用双列角接触球轴承或双列圆锥滚子轴承来实现。

太阳轮轴22也由转子轴承15支撑。转子轴承15除了支撑环形转子17外，还支撑着太阳轮轴22。由于行星轮23一般为3～5个均匀布置，使处于行星轮23中间的太阳轮轴22得到自动定心，因此，其另一端不再设置轴承。

具体地，外纵臂4，布置在车轮5的外侧，其一端与定子法兰12固接，另一端与电驱动桥的悬架纵臂3固接。外纵臂4将环形定子13在输出转矩时的反作用力矩传递到电驱动桥的非旋转部件上，限制其转动。悬架纵臂3一端和桥身固接，另一端具有两个端点，其分别用于安装减震器6和空气弹簧7。根据结构的允许，可选择其中的一个端点同时固接外纵臂4。

外纵臂4与定子法兰12和悬架纵臂3的固接通过可拆卸的联接方式来实现，例如螺栓联接，以便于维修或更换车轮。显然，外纵臂4还可以具有其他类似的轻量化结构和形状，例如，具有联接到悬架纵臂3的两个端点的类似轮罩的结构。

在轮内电机1输出最大转矩时，作用在外纵臂4联接到悬架纵臂3的两个端点上的作用力可根据最大转矩和两端点之间的距离估算。分析结果表明，这两个端点处的作用力分别只有1000N，对悬架纵臂3的受力条件基本没有影响。

此外，轮内电机1的未示出的三相电缆和水冷管路布置在朝向车轮外侧的定子端面上，易于连接，也可以顺着外纵臂4引到车身上，与电机控制器或水冷系统相连接。

通电后，环形定子13因外纵臂4的限制而不动，环形转子17转动，带动与其连接的轮边减速器2的太阳轮轴22转动，减速后通过轮毂21输出，从而驱动与轮毂21连接的车轮5转动，同时，冷却水套14对环形定子13进行冷却。

本发明的电驱动桥，还适用于其它车型的具有双轮的驱动桥，例如中巴、工程车辆或某些特种车辆。

本发明的电驱动桥，通过在外侧车轮内添加轮内电机和轮边减速器来形成。因此，根据本发明，可以得到一种结构简单、效率高并易于安装的电驱动桥。

本发明并不局限于上述实施例，而是覆盖在不脱离本发明的精神和范围的情况下所进行的所有改变和修改。这些改变和修改不应被认为是脱离了本发明的精神和范围，并且所有诸如对于本领域技术人员来说显而易见的修改均应被包括在所附权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种低地板车辆的电驱动桥，包括轮边减速器，其特征在于，所述的轮边减速器，其连接轮内电机和车轮，用于匹配轮内电机和车轮的转速；所述的低地板车辆的电驱动桥还包括：

轮内电机，其用于提供驱动车轮的动力；

外纵臂，其用于将轮内电机连接到电驱动桥的非旋转部件上；

所述轮内电机包括：

定子法兰；

环形定子，安设在所述定子法兰上；

冷却水套，安设在所述定子法兰和所述环形定子之间，用于冷却所述环形定子，所述外纵臂固接在所述定子法兰或所述冷却水套上；

转子法兰，与所述轮边减速器连接；以及

环形转子，安设在所述转子法兰上并同轴定位于所述环形定子外侧；

所述外纵臂，布置在车轮外侧，其一端与所述定子法兰或所述冷却水套固接，另一端与电驱动桥悬架纵臂固接。

2.根据权利要求1所述的低地板车辆的电驱动桥，其特征在于，

所述轮内电机还包括定子轴承，所述定子轴承布置在所述转子法兰和所述定子法兰之间，并分别连接所述转子法兰和所述定子法兰。

3.根据权利要求1所述的低地板车辆的电驱动桥，其特征在于，

所述轮内电机还包括转子轴承，所述转子轴承布置在所述转子法兰和车轮之间，并分别连接所述转子法兰和车轮。

4.根据权利要求1所述的低地板车辆的电驱动桥，其特征在于，

所述轮边减速器包括轮毂、太阳轮轴、行星轮和齿圈，其中，所述太阳轮轴与所述转子法兰相连接，所述行星轮通过行星轮轴可旋转地安装在所述轮毂上，所述轮毂与车轮相连接并通过轴承支撑在布置在轮毂内并与电驱动桥桥身固接的半轴套管上，所述齿圈固接在所述半轴套管上，所述太阳轮轴通过所述行星轮啮合所述齿圈。

5.根据权利要求4所述的低地板车辆的电驱动桥，其特征在于，

所述轮内电机还包括转子轴承，所述转子轴承布置在所述轮毂外侧的凸缘内，并分别连接所述转子法兰和所述轮毂。

6.根据权利要求5所述的低地板车辆的电驱动桥，其特征在于，

所述太阳轮轴由所述转子轴承支撑。