CN103448537A

CN103448537A - 一种电机驱动的轮边减速系统

Info

Publication number: CN103448537A
Application number: CN2013103562487A
Authority: CN
Inventors: 时培成; 孙阳敏; 陈陆俊
Original assignee: Anhui Polytechnic University
Current assignee: Anhui Polytechnic University
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2013-12-18

Abstract

本发明公开了一种电机驱动的轮边减速系统，包括电动机（1）、轮毂（19），还包括一级减速机构（101）和二级减速机构（102），电动机（1）、一级减速机构（101）、二级减速机构（102）、轮毂（19）依次连接；二级减速机构（102）为行星减速机构，轮毂电机行星减速系统集成化高，装配紧凑易维修，结构简单，可靠性强，加工制造容易，容易实现全轮驱动。

Description

一种电机驱动的轮边减速系统

技术领域

本发明属于汽车零部件制造技术领域，具体地说，本发明涉及一种电机驱动的轮边减速系统。

背景技术

轮毂式电动汽车是一种新兴的驱动式电动汽车，有两种基本形式：即直接驱动式电动轮和带轮边减速器电动轮。

无轮边减速系统的直接驱动式电动轮，直接由电机内传子或外转子驱动轮毂，起步和加速性能较差，系统响应较慢。带轮边减速器的电动轮目前应用较少，并且多为一级减速驱动，而且常受电动机性能的约束，在特定场合无法产生足够的驱动力来驱动汽车。

发明内容

本发明所要解决的是提供一种采用电能作为动力源、简化了操纵机构、提高了传动效率，并产生足够大的驱动力的电机驱动的轮边减速系统。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种电机驱动的轮边减速系统，包括电动机、轮毂，还包括一级减速机构和二级减速机构，电动机、一级减速机构、二级减速机构、轮毂依次连接；二级减速机构为行星减速机构。

一级减速机构包括相互啮合的圆柱齿轮和内齿轮；圆柱齿轮与电动机的主轴固定连接；

内齿轮的中心孔空套在阶梯轴上；

二级减速机构包括太阳轮、行星轮、齿圈、行星架；

太阳轮与内齿轮固定连接；行星轮可转动地安装在行星架上，太阳轮与行星轮相啮合；

行星架与阶梯轴固定连接。

还包括外轮毂、减速器壳体、支架、减速器端盖、制动钳、制动盘；

减速器壳体与减速器端盖共同组成密封的减速器箱体；

支架安装于减速器壳体的外端；制动钳安装于减速器端盖的外端；制动盘安装在轮毂上；

齿圈固定安装在减速器壳体内。

阶梯轴两端通过第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承分别安装在减速器壳体和减速器端盖上，阶梯轴通过花键与轮毂固定连接。

外轮毂通过轮毂螺栓与轮毂固定安装连接。

阶梯轴的一端通过轮毂螺母固定，并由轮毂防护端盖密封。

行星架通过花键与阶梯轴固定连接。

本发明的优点在于，与传统内燃机车辆相比，在动力源配置、底盘结构等方面有其独特的技术特征和优势，其有益技术效果主要体现在以下方面：

1、动力控制由硬连接改为软连接形式，通过电子线控技术，实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速控制，省略了传统汽车所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使得驱动系统和整车结构简洁、有效利用空间大、传动效率提高。

2、各车轮的驱动力直接独立可控，能快速响应，正反转灵活，瞬时动力性能更为优越，容易实现各轮的机电复合制动和制动能量回馈，还能对整车能源的高效利用实施最优化控制和管理，节约能源。

3、整车布局和车身造型设计的自由度大大增加，将车架的承载功能和传动功能分离，结构大为简化，容易实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化，缩短了新车的开发周期，降低了开发成本。

4、在采用轮毂电机驱动系统的四轮车辆上，若进一步导入线控四轮转向技术（4WS），能实现车辆转向行驶高性能化，减小转向半径，甚至实现零转向半径，大大增加转向灵便性。

5、车身上几乎没有大功率的运动部件，整车的振动、噪声、热辐射及舒适性得到极大改善。

改善汽车起步和加速性能，充分发挥轮边驱动的优势，并产生足够大的驱动力驱动汽车，以应用于特定的场合。提高驱动系统的输出转矩。

附图说明

图1为本发明所涉及的轮毂电机行星减速系统原理图；

图2为本发明的轮毂电机整体结构示意图；

图3为图2所示结构的左视图；

图4为本发明的轮毂电机行星减速系统结构示意图；

图5为本发明的轮毂结构示意图；

图6为本发明的轮毂端面示意图。

上述图中的标记均为：

1、电动机，2、第一圆锥滚子轴承，3、支架，4、支架螺栓，5、减速器端盖，6、圆柱齿轮，7、行星架，8、太阳轮，9、阶梯轴花键，10、阶梯轴，11、第二圆锥滚子轴承，12、内齿轮，13、行星轮，14、齿圈，15、端盖螺栓，16、减速器壳体，17、螺栓，18、制动钳，19、轮毂，20、轮毂螺栓，21、花键，22、轮毂螺母，23、轮毂防护端盖，24、外轮毂，25、制动盘，101、一级减速机构，102、二级减速机构。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，为本发明的结构框图。包括电动机1、轮毂19、一级减速机构、二级减速机构，电动机1通过一级减速机构101、二级减速机构102与轮毂19连接；二级减速机构102为行星减速机构。

电动机安装在减速器壳体上。

如图2至图6所示：

一级减速机构101安装于电动机1一侧，与电动机1连接传动，采用齿轮齿圈啮合传动，由电动机1带动，以实现一级减速。

一级减速机构101包括相互啮合的圆柱齿轮6和内齿轮12；圆柱齿轮6与电动机1的主轴固定连接；内齿轮12的中心孔空套在阶梯轴10上。

二级减速机构102包括太阳轮8、行星轮13、齿圈14、行星架7；太阳轮8与内齿轮12固定连接；行星架7与阶梯轴10采用周向固定连接。

二级减速机构102采用行星排减速传动，连接于一级减速机构101的输出端，采用齿圈14固定，行星架7输出的传动方式，齿圈14固定安装在减速器壳体上，可拆装更换。

二级减速机构102安装于一级减速机构101与减速器端盖5之间，采用单个行星排减速，

如图1、图2所示，本发明轮毂电机行星减速系统，包括电动机1、一级减速系统101、二级减速系统102、减速器壳体16、减速器端盖5、阶梯轴10、第一圆锥滚子轴承2和第二圆锥滚子轴承11、轮毂19、外轮毂24、轮毂螺母22、制动钳18、制动盘25、支架3、轮毂防护端盖23、阶梯轴花键9等。

二级减速机构102的输入端由一级减速机构101的输出端内齿轮12带动，即直接将内齿轮12的动力传至二级减速机构102的输入端太阳轮8，太阳轮8自由转动，采用齿圈14安装固定，行星架7输出的传动方式；齿圈14固定安装，且可拆卸更换；行星架7为二级减速机构102的输出端，其动力输出至阶梯轴10，采用花键连接传动方式，由阶梯轴花键9将转矩由行星架7传至阶梯轴10，再由阶梯轴10通过花键21将转矩传至轮毂19，最终传至外轮毂24。

阶梯轴10两端由圆锥滚子轴承2和圆锥滚子轴承11支撑，第一圆锥滚子轴承2和第二圆锥滚子轴承11用于承受地面垂直载荷和车辆侧倾时产生的轴向力，其分别安装于减速器壳体16和减速器端盖5上，由减速器端盖5上的端盖螺栓15固定安装端盖后，实现固定两轴承的轴向位置；轮毂19安装于阶梯轴10上，通过花键21连接且传递阶梯轴10的转矩，并将轮毂19的外端与外轮毂24通过轮毂螺栓20固定连接，连接后将其外端由轮毂螺母22沿轴向固定；外轮毂24结构简单重量轻，易拆装携带便于制造；轮毂螺母22采用防松设置，外端设置轮毂防护端盖23。如图3、图4所示，在轮毂19和减速器端盖5之间装有制动机构，包括制动钳18和制动盘25，制动盘25安装在轮毂19内侧，制动钳18通过螺栓17固定安装在减速器端盖5上，制动钳18和制动盘25通过摩擦实现轮毂19制动。

轮毂电机行星减速系统，包括减速器壳体16、减速器端盖5、制动钳18、制动盘25、轮毂19、外轮毂24、阶梯轴10。

减速器壳体16和减速器端盖5通过螺栓连接共同组成密封的箱体，且为一级减速机构101和二级减速机构102的装配机体，可实现液体润滑。

制动钳18固定安装在减速器端盖5上，制动盘25固定安装在轮毂19上，通过摩擦实现轮毂制动。

轮毂19和外轮毂24通过螺栓连接为一体，一体化后的轮毂由轮毂螺母22固定安装在阶梯轴10上，并通过花键获得阶梯轴10的转矩，轮毂螺母22外侧设有防松装置并有轮毂防护端盖23。

圆锥滚子轴承安装于阶梯轴两侧，装配在减速器壳体16和减速器端盖5上，并通过减速器端盖5和阶梯轴10实现其轴向定位，并可承受一定的轴向力。

内齿轮12与太阳轮8固定在一起或制造为一体化齿轮，

行星架7通过阶梯轴花键9与阶梯轴10周向固定连接；

还包括外轮毂24、减速器壳体16、支架3、减速器端盖5、制动钳18、制动盘25；

减速器壳体16与减速器端盖5共同组成密封的减速器箱体；

支架3安装于减速器壳体16的外端；通过支架螺栓4安装。制动钳18安装于减速器端盖5的外端；制动盘25安装在轮毂19上；制动盘25由制动钳18通过摩擦实现轮毂19的制动；

最终实现外轮毂24的制动控制。

齿圈14固定安装在减速器壳体16内。

电动机1先驱动一级减速机构101再驱动二级减速机构102，

内齿轮12与太阳轮8共同绕阶梯轴10的轴线转动，行星架7通过阶梯轴花键9连接于阶梯轴10，阶梯轴花键9将动力由行星架7传至阶梯轴10。

阶梯轴10两端通过第一圆锥滚子轴承2、第二圆锥滚子轴承11安装在减速器壳体16和减速器端盖5上，阶梯轴10绕其轴线转动，并通过花键21将动力传递至轮毂19。

外轮毂24通过轮毂螺栓20与轮毂19固定安装连接。

且装配紧凑易固定，外轮毂24制造简单重量轻，便于携带更换。

轮毂19与外轮毂24装配为一体，轴端位置通过轮毂螺母22固定，外端由轮毂防护端盖23密封保护。

装配顺序：如图2所示，第一步，将电动机1装入减速器壳体16进行固定。第二步，将第一圆锥滚子轴承2装入减速器壳体16的轴承座，插入阶梯轴10，再依次装入一级减速机构101和二级减速机构102，再将第二圆锥滚子轴承11装入阶梯轴10的另一侧，盖上减速器端盖5并用端盖螺栓15固定密封；从而完成轮毂电机行星减速系统的总体装配。第三步，首先将制动钳18安放在制动盘25上，制动盘25固定在轮毂19上，再将轮毂19通过花键21连接于阶梯轴10上，通过轮毂螺母22固定其轴向位置，盖上轮毂防护端盖23。第四步，运用相关工具通过轮毂19的轮辐板面散热孔将制动钳18固定在减速器端盖5上，最终将外轮毂24通过轮毂螺栓20固定连接在轮毂19上，从而完成整体装配。

轮毂电机行星减速系统结构简单，传动效率较高，通过一级减速机构101和二级减速机构102可实现轮毂电机的双极减速，传动比大，从而容易实现电动机驱动整车。

轮毂电机行星减速系统不但能充分发挥电动机性能，加快系统响应速度，还能使用双级减速加大系统传动比，大大增加系统输出扭矩，在充分发挥电动机性能的同时产生足够的驱动力驱动汽车，同时有利于减轻电机负荷，缓和路面不平对电机所产生的冲击，对提高电动轮整体寿命具有重要意义。

采用这样的结构后，与传统内燃机车辆相比，在动力源配置、底盘结构等方面有其独特的技术特征和优势，其有益技术效果主要体现在以下方面：

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电机驱动的轮边减速系统，包括电动机（1）、轮毂（19），其特征在于：还包括一级减速机构（101）和二级减速机构（102），所述电动机（1）、一级减速机构（101）、二级减速机构（102）、轮毂（19）依次连接；所述的二级减速机构（102）为行星减速机构。

2.根据权利要求1所述的一种电机驱动的轮边减速系统，其特征在于：

所述一级减速机构（101）包括相互啮合的圆柱齿轮（6）和内齿轮（12）；所述的圆柱齿轮（6）与电动机（1）的主轴固定连接；

所述的内齿轮（12）的中心孔空套在阶梯轴（10）上；

所述二级减速机构（102）包括太阳轮（8）、行星轮（13）、齿圈（14）、行星架（7）；

所述太阳轮（8）与所述的内齿轮（12）固定连接；所述行星轮（13）可转动地安装在行星架（7）上，太阳轮（8）与行星轮（13）相啮合；

所述的行星架（7）与所述的阶梯轴（10）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种电机驱动的轮边减速系统，其特征在于：

还包括外轮毂（24）、减速器壳体（16）、支架（3）、减速器端盖（5）、制动钳（18）、制动盘（25）；

所述减速器壳体（16）与减速器端盖（5）共同组成密封的减速器箱体；

所述支架（3）安装于减速器壳体（16）的外端；所述制动钳（18）安装于减速器端盖（5）的外端；所述制动盘（25）安装在轮毂（19）上；

所述齿圈（14）固定安装在减速器壳体（16）内。

4.根据权利要求3所述的一种电机驱动的轮边减速系统，其特征在于：所述阶梯轴（10）两端通过第一圆锥滚子轴承（2）和第二圆锥滚子轴承（11）分别安装在减速器壳体（16）和减速器端盖（5）上，所述阶梯轴（10）通过花键（21）与轮毂（19）固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种电机驱动的轮边减速系统，其特征在于：所述外轮毂（24）通过轮毂螺栓（20）与轮毂（19）固定安装连接。

6.根据权利要求5所述的一种电机驱动的轮边减速系统，其特征在于：所述的阶梯轴（10）的一端通过轮毂螺母（22）固定，并由轮毂防护端盖（23）密封。

7.根据权利要求6所述的一种电机驱动的轮边减速系统，其特征在于：所述行星架（7）通过阶梯轴花键（9）与阶梯轴（10）固定连接。