CN105034790A - 一种电动汽车扭转梁式驱动系统及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种电动汽车扭转梁式驱动系统，包括扭力梁，所述的扭力梁两端对称固定有的电机，所述的电机通过减速器与轮毂连接。本发明将扭转梁式悬架和轮边减速器电动轮融合构成电动汽车驱动系统，不仅能够满足小型电动汽车正常动力性需求，且能降低整车质量，设计传动比大，机械传递效率高。

Description

一种电动汽车扭转梁式驱动系统及其驱动方法

技术领域

本发明涉及电动车领域，尤其涉及电动汽车扭转梁式驱动系统。

背景技术

轮边驱动式电动汽车是新兴的一种电动汽车驱动形式。它直接将电动机安装在轮边，省略了传统汽车的离合器、变速器、主减速器及差速器等部件，大大简化了整车结构，提高了传动效率，并且能通过控制技术实现对电动轮的电子差速控制。因而电动轮式电动车成为未来电动汽车的发展方向。

电动轮式电驱动系统有直接驱动电动轮和轮边减速器电动轮两种基本形式。直接驱动式电动汽车的电动机与车轮组成一个完整部件总成，采用电子差速控制方式，电动机布置在车轮内部，直接驱动车轮带动汽车行驶。

轮边减速器电动轮驱动系统能适应现代高性能电动汽车的运行要求，属于减速驱动类型。扭转梁式悬架在小型汽车后悬挂上运用得非常普遍，目前不少普通小型轿车就采用前麦弗逊式独立悬架，后扭转梁式悬架的布置方式。

鉴于扭转梁式悬架在小型汽车上的普遍使用性，本发明将轮边减速器电动轮驱动系统与扭转梁式悬架相结合，设计一种扭转梁式轮边驱动系统，以期在小型电动车上得到推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种融合扭转梁式悬架和轮边减速器电动轮的电动汽车驱动系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种电动汽车扭转梁式驱动系统，包括扭力梁，所述的扭力梁两端对称固定有电机，所述电机通过减速器与轮毂连接。

所述减速器包括减速器驱动齿轮、减速器中间轴传动齿轮I、减速器中间轴传动齿轮II、减速器动力输出齿轮、减速器输出轴测速齿轮、减速器中间轴及减速器动力输出轴；所述电机的输出轴连接减速器驱动齿轮，所述减速器驱动齿轮与减速器中间轴传动齿轮I啮合；所述减速器中间轴传动齿轮I固接在减速器中间轴上，所述减速器中间轴上设有减速器中间轴传动齿轮II，所述减速器中间轴传动齿轮II与减速器输出轴上的减速器动力输出齿轮相啮合，所述减速器输出轴与制动盘固联，所述减速器动力输出齿轮和减速器输出轴测速齿轮均与减速器动力输出轴固结。

所述轮毂上设有制动系统，所述制动系统包括制动盘、制动钳、制动钳安装支架、制动钳安装支架固定件，所述制动钳与制动钳安装支架通过螺栓螺母固定连接；制动钳安装支架与制动钳安装支架固定件通过螺栓固定连接；制动钳安装支架固定件与减速器输出轴桥壳固定连接；所述制动盘上开设有制动盘凸台，凸台上开设有螺纹孔，所述的轮毂上开设有轮毂凸台，轮毂凸台开设有螺纹孔，所述的制动盘凸台与轮毂凸台通过螺栓、螺母进行固定连接。

所述的扭力梁两侧设有减震器安装座，减震器通过减震器安装座对称固定在扭力梁上。

所述的与电机连接的两个轮毂为电动汽车后轮。

所述的扭力梁两端设有纵向延伸的支撑体，所述的支撑体一端与电机外壳固接，另一端设有扭力梁与车身安装孔，所述的电机外壳后盖端设有由支撑体延伸出的减震器安装座。

所述的减速器动力输出齿轮、减速器中间轴传动齿轮II、减速器中间轴传动齿轮I、减速器驱动齿轮均为斜齿圆柱齿轮，减速器输出轴测速齿轮为直齿圆柱齿轮。

一种基于所述的电动汽车扭转梁式驱动系统的驱动方法：

车辆启动，系统自检；

当车辆档位挂入前进挡，则同时驱动两个电机以低功率工作，当车速达到额定值以后，电机按照油门踏板踩踏比例工作；

当车辆档位挂入倒车档，则同时驱动两个电机以低功率工作；

当车辆档位挂入爬坡档或S档位，则同时驱动两个电机以高功率工作。

当车辆行驶过程中，启动巡航功能，则车辆根据当前车速控制两个电机的输出功率，若车辆处于中速工况，则控制电机以正常功率工作，若车辆处于高速工况，则控制电机以高功率工作。

本发明将扭转梁式悬架和轮边减速器电动轮融合构成电动汽车驱动系统，不仅能够满足小型电动汽车正常动力性需求，且能降低整车质量，设计传动比大，机械传递效率高，具体来说，具有以下优点：

从结构上来讲，目前电动汽车轮边减速系统大都为行星齿轮式直接驱动轮边减速系统，但行星齿轮传动轮毂内部结构复杂且增加了轮毂的质量，不利于汽车行驶平顺性和乘坐舒适性，轮毂也需要全新设计。对比行星齿轮式轮边驱动系统，本发明将驱动电机、驱动机构、传动机构放于扭力梁上，轮毂可使用现有轮毂，且传动机构齿轮的设计空间更大，减速比可选范围更广。

从零部件制造方面来看，行星齿轮结构有内齿轮，装配时内齿圈与行星轮个数选择不合适时，行星轮会出现偏载，对零件精度要求较高。并且制造时内齿加工更加复杂，成本更高。本发明驱动系统所有齿轮都是常见的外齿斜齿轮，制造更具有通用化，更易标准化生产，且装配时操作空间更大，无疑减少了制造和人工成本。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为驱动系统的单边结构简图；

图2为驱动系统的减速驱动系统布置图；

图3为驱动系统的制动系统的布置图；

图4为驱动系统的动力输入布置图；

图5为驱动系统的扭力梁系统和减震系统布置图；

图6为驱动系统的轮毂结构图；

图7为驱动系统的制动系统结构图；

图8为驱动系统的减速驱动系统结构图；

图9为驱动系统的动力输入系统结构图；

图10为驱动系统的减震系统和扭力梁系统的结构图；

图11为驱动系统的减速器壳体结构图；

图12为驱动系统的拆解图；

图13为驱动系统的装配结构图；

上述图中的标记均为：1、车轮；2、减速器；3、电机；4、减震器；5、轮毂；6、减速器动力输出齿轮；7、减速器中间轴传动齿轮II；8、减速器中间轴传动齿轮I；9、减速器输出轴测速齿轮；10、减速器驱动齿轮；11、减速器输出轴桥壳；12、制动钳安装支架固定件；13、制动钳安装支架；14、制动钳；15、制动盘；16、减速器壳体加强筋；17、电机动力输出轴；18、减速器中间轴；19、减速器动力输出轴；20、扭力梁安装螺栓孔；21、电机外壳前端盖；22、扭力梁；23、电机检修盒；24、轮毂安装螺纹孔；25、轮胎气嘴安装孔；26、减速器壳体安装螺纹孔；27、电机接线盒；28、减速器动力输出轴安装座；29、减速器壳体安装螺纹孔；30、减震器安装座；31、减速器壳体安装螺栓；32、减震器活塞杆防尘皮套；33、减震器外筒；34、减震弹簧；35、扭力梁与车身安装孔；36、机油孔螺栓；37、减速器注油孔；38、减速器壳体螺纹孔。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1-5和图8所示，电动汽车扭转梁式驱动系统为后驱动系统，汽车后悬架为扭力梁22，扭力梁22两端对称固定有的电机3，电机3通过减速器2与轮毂5连接，与电机3连接的两个轮毂5为电动汽车后轮，两个后轮分别由两个电机3及其减速器2独立驱动。

如图2、8、12所示，减速器2主要包括减速器驱动齿轮10(一级减速齿轮)、减速器中间轴传动齿轮I8(一级减速齿轮)、减速器中间轴传动齿轮II7(二级减速齿轮)、减速器动力输出齿轮6(二级减速齿轮)、减速器输出轴测速齿轮9、电机动力输出轴17、减速器中间轴18及减速器动力输出轴19。减速器驱动齿轮10与减速器中间轴18上的减速器中间轴传动齿轮I8(一级减速齿轮)啮合传动，构成一级减速机构；减速器中间轴传动齿轮II7(二级减速齿轮)与减速器动力输出轴19上的减速器动力输出齿轮6(二级减速齿轮)啮合传动，构成二级减速机构。

下面参照附图对各个部件连接关系详细说明：

电机3的输出轴连接减速器驱动齿轮10，减速器驱动齿轮10与减速器中间轴传动齿轮I8啮合；减速器中间传动齿轮I7固接在减速器中间轴18上，同时减速器中间轴18上设有和减速器输出轴上的减速器动力输出齿轮6相啮合的减速器中间轴传动齿轮II7；制动盘15与减速器动力输出轴19固联，同时减速器动力输出齿轮6与减速器输出轴测速齿轮9均与减速器动力输出轴19固结。

为了更好的提高减速器2的工作效率和稳定性，减速器动力输出齿轮6(二级减速齿轮)、减速器中间轴传动齿轮II7(二级减速齿轮)、减速器中间轴传动齿轮I8(一级减速齿轮)、减速器驱动齿轮10(一级减速齿轮)均为斜齿圆柱齿轮，减速器输出轴测速齿轮9为直齿圆柱齿轮。

上述减速器2的具体驱动原理如下：减速驱动电机3输入动力到电机动力输出轴17，带动电机动力输出轴17上的减速器驱动齿轮10，减速器驱动齿轮10与减速器中间轴传动齿轮I8保持常啮合，进而带动减速器中间轴传动齿轮I8旋转，减速器中间轴传动齿轮I8带动减速器中间轴18旋转，减速器中间轴18上固接的减速器中间轴传动齿轮II7随之旋转，进而带动与之常啮合的减速器动力输出齿轮6旋转，减速器动力输出齿轮6通过减速器动力输出轴19将动力输送至轮毂5，实现减速增矩。

由于采用多级传动可以显著增大减速驱动系统的传动比，从而减小减速驱动电机3尺寸，不仅使结构变得紧凑，而且加工、装配和维护性能好，能够提高电动车轮1边驱动系统的整体使用寿命。

如图3、图7所示，轮毂5上设有制动系统，制动系统包括制动盘15、制动钳14、制动钳安装支架13、制动钳安装支架固定件12。其中制动钳14与制动钳安装支架13通过螺栓螺母固定连接；制动钳安装支架13与制动钳安装支架固定件12通过螺栓固定连接；制动钳安装支架固定件12与减速器输出轴桥壳11固定连接。制动盘15上开设有制动盘15凸台，凸台上开设有螺纹孔；轮毂5上开设有轮毂5凸台，轮毂5凸台开设有螺纹孔，制动盘15凸台与轮毂5凸台通过螺栓、螺母进行固定连接。

如图1-3和图10所示，电机3外壳上安装有扭转梁悬架系统，扭转梁悬架系统包括减震器4、扭力梁22、减速电机3，扭力梁22、减速电机3外壳通过扭力梁22安装螺栓孔20与扭力梁22固接。扭力梁22两端设有纵向延伸的支撑体，支撑体一端与电机3外壳固接，另一端设有扭力梁22与车身安装孔，电机3外壳后盖端设有由支撑体延伸出的减震器安装座30。减震器4大端向下放置于减震弹簧34的中心，并固接在减震器安装座30上，减震器4活塞杆及车身相连，同时扭力梁22通过扭力梁22与车身安装孔也与车身相连，这样就将左右两边的单边驱动系统连接在一起。这样的布置结构，能够加强车架的平衡性。

基于上述电动汽车扭转梁式驱动系统，电机3和电动车的车身控制器连接；电动汽车的驱动方法如下：

车辆启动，系统自检；

当车辆档位挂入前进挡，则同时驱动两个电机3以低功率工作，当车速达到额定值以后，电机3按照油门踏板踩踏比例工作；电机3的低功率工作是电机3额定功率状态下20％-50％的功率输出，这样初始状态的低功率工作，能够提高电机3的使用寿命；上述额定值(车速)可以根据需要设定，例如设定为20km/h；电机3按照油门踏板踩踏比例工作则是根据驾驶员操控加速状态进行电机3功率控制；

当车辆档位挂入倒车档，车身控制器发出指令控制内置驱动电机3工作，电机3进行低速反转实现倒车，驱动时同时驱动两个电机3以低功率工作；电机3的低功率工作是电机3额定功率状态下20％-50％的功率输出，这样初始状态的低功率工作，能够提高电机3的使用寿命；

当车辆档位挂入爬坡档或S档位(急加速档位)，则同时驱动两个电机3以高功率工作；高功率工作则是控制电机3以额定功率状态下90-100％的功率输出。

若车辆有巡航功能，则当车辆行驶过程中，启动巡航功能，则车辆根据当前车速控制两个电机3的输出功率，若车辆处于中速工况(例如车速低于40km/h)，则控制电机3以正常功率(电机3额定功率状态下50％-80％的功率输出)工作，若车辆处于高速工况(例如车速大于40km/h)，则控制电机3以高功率工作(电机3额定功率状态下90-100％的功率输出)。

基于上述系统和控制方法，扭转梁式驱动系统在全车速工况下都可以工作，不仅可以向前行驶，也具有倒车功能；只需将减速驱动电机3设计成由车身控制输出不同的功率、扭矩、转速的电机3即可，优选交/直流无刷电机3，通过车身控制系统发出指令来控制电机3输出的功率、扭矩、转速，满足汽车在不同工况的行驶，可以大大提高电能的利用率，与其它储备相同电能的电动汽车相比可以提高汽车的行驶里程。

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 (9)

1.一种电动汽车扭转梁式驱动系统，包括扭力梁，其特征在于：所述的扭力梁两端对称固定有电机，所述的电机通过减速器与轮毂连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车扭转梁式驱动系统，其特征在于：所述的减速器包括减速器驱动齿轮、减速器中间轴传动齿轮I、减速器中间轴传动齿轮II、减速器动力输出齿轮、减速器输出轴测速齿轮、减速器中间轴及减速器动力输出轴；所述电机的输出轴连接减速器驱动齿轮，所述的减速器驱动齿轮与减速器中间轴传动齿轮I啮合；所述减速器中间轴传动齿轮I固接在减速器中间轴上，所述的减速器中间轴上设有减速器中间轴传动齿轮II，所述的减速器中间轴传动齿轮II与减速器输出轴上的减速器动力输出齿轮相啮合，所述减速器输出轴与制动盘固联，所述的减速器动力输出齿轮和减速器输出轴测速齿轮均与减速器动力输出轴固结。

3.根据权利要求2所述的电动汽车扭转梁式驱动系统，其特征在于：所述的轮毂上设有制动系统，所述的制动系统包括制动盘、制动钳、制动钳安装支架、制动钳安装支架固定件，所述的制动钳与制动钳安装支架通过螺栓螺母固定连接；制动钳安装支架与制动钳安装支架固定件通过螺栓固定连接；制动钳安装支架固定件与减速器输出轴桥壳固定连接；所述的制动盘上开设有制动盘凸台，凸台上开设有螺纹孔，所述的轮毂上开设有轮毂凸台，轮毂凸台开设有螺纹孔，所述的制动盘凸台与轮毂凸台通过螺栓、螺母进行固定连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的电动汽车扭转梁式驱动系统，其特征在于：所述的扭力梁两侧设有减震器安装座，减震器通过减震器安装座对称固定在扭力梁上。

5.根据权利要求4所述的电动汽车扭转梁式驱动系统，其特征在于：所述的与电机连接的两个轮毂为电动汽车后轮。

6.根据权利要求5所述的电动汽车扭转梁式驱动系统，其特征在于：所述的扭力梁两端设有纵向延伸的支撑体，所述的支撑体一端与电机外壳固接，另一端设有扭力梁与车身安装孔，所述的电机外壳后盖端设有由支撑体延伸出的减震器安装座。

7.根据权利要求2所述的电动汽车扭转梁式驱动系统，其特征在于：所述的减速器动力输出齿轮、减速器中间轴传动齿轮II、减速器中间轴传动齿轮I、减速器驱动齿轮均为斜齿圆柱齿轮，减速器输出轴测速齿轮为直齿圆柱齿轮。

8.一种基于权利要求1-7所述的电动汽车扭转梁式驱动系统的驱动方法，其特征在于：

车辆启动，系统自检；

当车辆档位挂入前进挡，则同时驱动两个电机以低功率工作，当车速达到额定值以后，电机按照油门踏板踩踏比例工作；

当车辆档位挂入倒车档，则同时驱动两个电机以低功率工作；

当车辆档位挂入爬坡档或S档位，则同时驱动两个电机以高功率工作。

9.根据权利要求8所述的驱动方法，其特征在于：

当车辆行驶过程中，启动巡航功能，则车辆根据当前车速控制两个电机的输出功率，若车辆处于中速工况，则控制电机以正常功率工作，若车辆处于高速工况，则控制电机以高功率工作。