CN104377881A - 一种新能源车用一体化驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源车用一体化驱动装置，通过集成化设计将驱动电机、减速器、差速器集成为一体，驱动电机、减速器、差速器共用壳体，电机轴既作为驱动电机的输出轴又作为减速器的输入轴，减速器部分包括一级减速齿轮组和二级减速齿轮组，差速器壳与二级减速齿轮连接，差速器中的半轴齿轮与车辆半轴花键联接，从而将该一体化驱动装置产生的动力传递给车轮轮毂，驱动车辆行驶。该新能源车用一体化驱动装置结构紧凑，集成度高，有效地减少了零部件数量，缩短了轴向尺寸，降低了总成重量，整车动力系统布置的灵活性大幅提高。

Description

一种新能源车用一体化驱动装置

技术领域

本发明属于新能源车用驱动装置的技术领域，特别涉及一种新能源车辆上使用的电机与减速器集成的一体化驱动装置。

背景技术

目前，全球温室气体排放加剧，各地雾霾频发，环境问题日益突显，汽车尾气被认为是造成上述问题的元凶之一，随着石油能源的不断消耗和日益严格的排放法规的出台，新能源汽车作为一种排放小，污染少的交通工具已得到各整车厂的广泛重视，发展新能源汽车已成为汽车行业刻不容缓的任务。

除了传统汽车的发动机、变速器、减速器、差速器等零部件，新能源汽车的动力总成还增加了驱动电机及其控制系统、动力电池等零部件。多数电动车上的驱动装置采用驱动电机、减速器、差速器等独立总成通过端面相连接。存在的问题是各独立总成体积大，重量较重，结构复杂，各总成连接处防水性能差。驱动电机的输出轴与减速器的输入轴一般通过花键副连接传递扭矩，考虑装配的可行性，此处花键需设计为间隙配合，由于驱动电机的输出扭矩及旋转方向经常变化，花键的冲击及磨损严重，影响驱动装置的寿命。

针对驱动装置体积大，零部件数量多，安装不方便等问题，驱动装置的一体化集成成为解决问题的方法之一。专利CN201490832U公开了一种电动汽车的无刷电动机差速器总成，采用电动机差速器一体化结构，将差速器设置在电动机转子内，但没有实现与减速器的集成，无法发挥驱动电机的高速性能。专利CN201792742U公开了一种驱动电机与变速箱一体化集成的驱动装置，电机壳体与变速箱壳体采用一体结构，并且既可以同轴输出也可以异轴输出，但没有实现与差速机构的集成，且该装置为法兰方式输出，与后续装置连接不便。专利CN103036353A公开了一种微型调速减速一体化电机，实现了驱动电机与减速机构的集成，减速机构为行星齿轮减速装置，但未实现与差速器的集成。专利CN201824898U公开了一种一体化电机和控制器总成，电机与控制器采用短信号电缆连接，节省金属及绝缘材料，冷却结构进行了集成化设计，但未实现与减速装置的集成。专利CN102371892A公开了一种一体化电机驱动系统，将驱动电机与减速器、差速器一体化集成，驱动电机输出的动力首先经过减速机构减速，再经过差速器差速，然后直接驱动传动轴，但驱动电机轴为空心轴，结构强度存在风险，传动轴为穿过驱动电机的细长轴，结构强度差，存在断裂风险，细长轴刚度较差，容易引起传动系统的振荡。专利CN202716729U公开了一种电动汽车用电机与变速箱集成式电力驱动装置，电机转子支架为中空结构，差速器位于转子支架中，差速器的壳体与转子支架的内侧连接，在两侧分别连接行星齿轮减速机构，两行星齿轮减速机构的行星架中心轴分别与同侧车辆半轴连接，实现了驱动电机、减速器、差速器的集成，但采用两个行星齿轮减速机构，存在零部件数量多，轴向尺寸较长，总成质量大等问题。专利CN202085025U公开了一种三相无刷永磁多档内转子变速差速一体电机，电机转子内安装差速器，但由于使用的是传统差速器，且使用两个减速装置，使得产品体积较大。专利CN101348075A公开了一种电机驱动的驱动桥，驱动电机产生的动力先经过差速器差速，再经过行星齿轮减速，实现了集成化设计，但是该装置相对复杂，虽然降低了高度方向的尺寸，但轴向尺寸较大，电机为细长型，同时采用空心轴结构，传动轴为更加细长的轴，细长的轴连接刚度较小，容易引起系统的振荡。

发明内容

针对上述现有技术方案的不足，本发明的目的是提供一种新能源车用一体化驱动装置，它结构紧凑，集成度高，能够提高驱动系统在整车上布置的灵活性。

本发明的技术方案是这样实现的，结合附图：

一种新能源车用一体化驱动装置，由壳体1、驱动电机、减速器、差速器组成，壳体1为驱动电机、差速器与减速器共用的壳体，减速器端盖21和电机端盖4分别固定连接在壳体1两端；壳体1内腔分为电机腔和减速器腔，减速器和差速器设置在减速器腔内，驱动电机设置在电机腔内，驱动电机的电机轴8穿过电机腔伸入减速器腔，电机轴8两端分别支承在减速器端盖21和电机端盖上4，且中间部位支承在壳体1上；电机轴8既作为驱动电机的输出轴，又作为减速器的输入轴，其与减速器的一级减速齿轮组花键连接，减速器的一级减速齿轮组与二级齿轮减速组花键连接；减速器的二级减速齿轮组与差速器的差速器壳11固定连接，位于差速器壳11内的两个同轴的半轴齿轮14作为整个装置的输出端，分别与车辆的两个半轴花键连接。

一种新能源车用一体化驱动装置的改进方案，所述驱动电机为永磁同步电机或交流异步电机，所述壳体1上铸有冷却水道，通过水冷的方式对电机定子2进行冷却。

一种新能源车用一体化驱动装置的改进方案，所述驱动电机还包括电机轴承5、电机后盖板6、旋转变压器7、电机轴油封9，所述电机轴8一端通过电机轴承5支承到电机端盖4上，所述电机腔与减速器腔之间通过电机轴油封9进行密封，旋转变压器7布置在电机轴8的外端且位于电机端盖4外端面，电机后盖板6固定在电机端盖4的外端凸缘上。

一种新能源车用一体化驱动装置的改进方案，所述减速器还包括中间轴17，所述减速器的一级减速齿轮组的主动齿轮为第一轴齿轮20，一级减速齿轮组的被动齿轮为一级减速齿轮18，第一轴齿轮20安装在所述电机轴8上且二者通过花键连接，一级减速齿轮18安装在中间轴17上且二者通过花键连接；所述减速器的二级减速齿轮组的主动齿轮一体成型在中间轴17上，二级减速齿轮组的被动齿轮为二级减速齿轮13，中间轴17的齿轮部分与二级减速齿轮13相啮合；二级减速齿轮13与差速器的差速器壳11螺栓连接。

一种新能源车用一体化驱动装置的改进方案，所述中间轴17上还安装有驻车齿轮16，且二者通过花键连接。

本发明具有以下优点：

该新能源车用一体化驱动装置将驱动电机、减速器、差速器一体化集成，共用壳体，并且电机轴既作为驱动电机的输出轴又作为减速器的输入轴，有效地减少了零部件数量，缩短了轴向尺寸，降低了总成重量。该驱动装置驱动电机产生的动力通过电机轴直接输入给减速器，减少了动力损失，提高了传动效率。该新能源车用一体化驱动装置结构紧凑，集成度高，整车动力系统布置的灵活性大幅提高。采用该驱动装置的新能源汽车可通过控制驱动电机的转速来控制汽车，避免了换挡带来的麻烦。

附图说明

图1是本发明一种新能源车用一体化驱动装置的轴测图。

图2是本发明一种新能源车用一体化驱动装置的的左视图。

图3是本发明一种新能源车用一体化驱动装置的的右视图。

图4是本发明一种新能源车用一体化驱动装置的的俯视剖视图。

图中，1壳体，2电机定子，3电机转子，4电机端盖，5电机轴承，6电机后盖板，7旋转变压器，8电机轴，9电机轴油封，10中间轴轴承，11差速器壳，12输出轴轴承，13二级减速齿轮，14半轴齿轮，15半轴油封，16驻车齿轮，17中间轴，18一级减速齿轮，19第一轴轴承，20第一轴齿轮，21减速器端盖。

具体实施方案

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方案。

如图4所示，一种新能源车用一体化驱动装置，由壳体1、驱动电机、减速器、差速器组成。驱动电机包括电机定子2、电机转子3、电机端盖4、电机轴承5、电机后盖板6、旋转变压器7、电机轴8、电机轴油封9，减速器包括第一轴齿轮20、一级减速齿轮18、中间轴17、二级减速齿轮13、第一轴轴承19、中间轴轴承10及减速器端盖21，差速器包括差速器壳11、半轴齿轮14、输出轴轴承12、半轴油封15，壳体1为驱动电机、差速器与减速器共用的壳体，减速器端盖21和电机端盖4分别通过螺栓固定连接在壳体1两端。该一体化驱动装置还包括一个驻车齿轮16。

壳体1内腔分为电机腔和减速器腔，电机腔与减速器腔之间通过电机轴油封9进行密封，保证减速器的润滑油不进入电机中对电机绝缘产生影响。减速器和差速器设置在减速器腔内，驱动电机主要设置在电机腔内，驱动电机的电机轴8穿过电机腔伸入减速器腔。电机为干式电机，壳体1上有铸造而成的冷却水道，通过水冷的方式对电机定子2进行冷却，减速器的齿轮及轴承通过飞溅的方式进行油润滑。

所述电机定子2由定子铁芯与绕组组成，定子铁心由无取向硅钢片叠压而成，定子绕组为分布式绕组，所述电机转子3由转子铁芯、永磁体与动平衡去重板组成，转子铁芯由无取向硅钢片叠压而成，永磁体为钕铁硼材料。

驱动电机的电机轴8既作为驱动电机的输出轴，又作为减速器的输入轴，电机轴8上有外花键，第一轴齿轮20有内花键，二者花键连接，第一轴齿轮20与一级减速齿轮18相啮合，直接将电机轴8输出的动力传递给减速器，减少了动力损失，提高了传动效率，电机轴8两端分别通过第一轴轴承19和电机轴承5支承到减速器端盖21及电机端盖4上，且电机轴8中间部分通过一个轴承支承在壳体1上，提高了支撑刚度。

所述驱动电机可为永磁同步电机或交流异步电机，旋转变压器7为驱动电机的位置传感器，整车可根据从旋转变压器7解读的信号对电机进行控制，旋转变压器7布置在电机轴8的外端且位于电机端盖4外端面，电机后盖板6通过螺栓固定在电机端盖4的外端凸缘上，可通过电机后盖板6的拆装对旋转变压器7进行手动调零。

减速器包括一级减速齿轮组和二级减速齿轮组，一级减速齿轮组的主动齿轮为第一轴齿轮20，被动齿轮为一级减速齿轮18，第一轴齿轮20与电机轴8通过花键连接，一级减速齿轮18与中间轴17通过花键连接；二级减速齿轮组的主动齿轮与中间轴17为一体式结构，二级减速齿轮组的被动齿轮为二级减速齿轮13，二级减速齿轮13与中间轴17的齿轮部分相啮合。第一轴齿轮20、一级减速齿轮18、中间轴17上的齿轮部分、二级减速齿轮13都为斜齿轮，可满足重载荷时的强度要求。中间轴17通过中间轴轴承10支撑到壳体1上。中间轴17上还安装有驻车齿轮16，二者花键连接，外部驻车机构通过驻车齿轮16锁住中间轴17，从而实现驻车功能。

二级减速齿轮13与差速器的差速器壳11集成，差速器壳11与二级减速齿轮13通过螺栓连接，差速器还包括位于差速器壳11内的两个同轴的半轴齿轮14，两个半轴齿轮14作为整个装置的输出端，分别与车辆的两个半轴花键连接，车辆半轴直接连接车轮轮毂。差速器两端通过半轴油封15保证装置中的润滑油不泄露。输出轴轴承12用于支承差速器。

该一体化驱动装置的动力传递方式如下：

电机定子2中的绕组通电，通过电机定转子的电磁场将电能转化成机械能驱动电机转子3旋转，动力通过一级减速齿轮组(第一轴齿轮20，一级减速齿轮18)及二级减速齿轮组(中间轴17，二级减速齿轮13)传递给差速器壳11，经差速器差速后通过半轴齿轮14经动力传递给车轮轮毂，从而驱动车辆行驶。倒车时，电机反转，使车辆逆向行驶。

以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，该实施方式仅仅是本发明的较佳实例，不应理解为对本发明的限制，任何依据本发明的原理所做的更改都应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新能源车用一体化驱动装置，由壳体(1)、驱动电机、减速器、差速器组成，其特征在于，壳体(1)为驱动电机、差速器与减速器共用的壳体，减速器端盖(21)和电机端盖(4)分别固定连接在壳体(1)两端；壳体(1)内腔分为电机腔和减速器腔，减速器和差速器设置在减速器腔内，驱动电机设置在电机腔内，驱动电机的电机轴(8)穿过电机腔伸入减速器腔，电机轴(8)两端分别支承在减速器端盖(21)和电机端盖(4)上，且中间部位支承在壳体(1)上；电机轴(8)既作为驱动电机的输出轴，又作为减速器的输入轴，其与减速器的一级减速齿轮组花键连接，减速器的一级减速齿轮组与二级齿轮减速组花键连接；减速器的二级减速齿轮组与差速器的差速器壳(11)固定连接，位于差速器壳(11)内的两个同轴的半轴齿轮(14)作为整个装置的输出端，分别与车辆的两个半轴花键连接。

2.按照权利要求1所述的一种新能源车用一体化驱动装置，其特征在于，所述驱动电机为永磁同步电机或交流异步电机，所述壳体(1)上铸有冷却水道，通过水冷的方式对电机定子(2)进行冷却。

3.按照权利要求1所述的一种新能源车用一体化驱动装置，其特征在于，所述驱动电机还包括电机轴承(5)、电机后盖板(6)、旋转变压器(7)、电机轴油封(9)，所述电机轴(8)一端通过电机轴承(5)支承到电机端盖(4)上，所述电机腔与减速器腔之间通过电机轴油封(9)进行密封，旋转变压器(7)布置在电机轴(8)的外端且位于电机端盖(4)外端面，电机后盖板(6)固定在电机端盖(4)的外端凸缘上。

4.按照权利要求1所述的一种新能源车用一体化驱动装置，其特征在于，所述减速器还包括中间轴(17)，所述减速器的一级减速齿轮组的主动齿轮为第一轴齿轮(20)，一级减速齿轮组的被动齿轮为一级减速齿轮(18)，第一轴齿轮(20)安装在所述电机轴(8)上且二者通过花键连接，一级减速齿轮(18)安装在中间轴(17)上且二者通过花键连接；所述减速器的二级减速齿轮组的主动齿轮一体成型在中间轴(17)上，二级减速齿轮组的被动齿轮为二级减速齿轮(13)，中间轴(17)的齿轮部分与二级减速齿轮(13)相啮合；二级减速齿轮(13)与差速器的差速器壳(11)螺栓连接。

5.按照权利要求4所述的一种新能源车用一体化驱动装置，其特征在于，所述中间轴(17)上还安装有驻车齿轮(16)，且二者通过花键连接。