CN106740021A - 一种双电机组合的电动车驱动桥 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双电机组合的电动车驱动桥，包括两个车轮和蜗轮蜗杆副，两个车轮之间依次同轴安装有左桥壳、主旋变、主电机、行星轮系、差速器、右桥壳，蜗轮蜗杆副包括蜗轮和蜗杆，蜗杆与调速电机同轴连接。本发明一种双电机组合的电动车驱动桥实现了电机、减速器和差速器的直连直驱，去除了联轴器、传动轴等连接元件，减少了壳体的数量、体积，减少了轴承、螺栓和密封件的数量，降低了动力传递的功率损耗，简化了传动结构。

Description

一种双电机组合的电动车驱动桥
技术领域
本发明属于汽车工程技术领域，具体涉及一种双电机组合的电动车驱动桥。
背景技术
随着全球石油资源供给的日趋紧张和温室效应越来越严重，传统的内燃式发动机汽车正经受严峻的考验。大力发展油电混合、油气混合、纯电动汽车等，尤其是大型纯电动公交、观光电动车辆，对于大幅改善城市交通拥堵、减少汽车排放、改善环境卫生、降低噪音等方面都具有非常突出的优势。电动汽车与内燃式发动机汽车相比，具有零排放、电能来源广泛、驱动功率高等突出优势，已经成为未来汽车发展的重要形式和新能源汽车发展的战略重要目标之一。
大型纯电动公交、观光电动车辆，在城市公交和旅游景点的环境保护的优势尤为明显。此类大型电动汽车中特别重要的能量供给和节能效果，即在满足动力需求的基础上尽可能的节能以增加续驶里程。因此对于电动车的底盘的设计和驱动装置的设计要求高、难度大。
在电动汽车底盘中需要解决的主要问题是动力的供给、传递、变速、差速和换向等，目前处于研究阶段或者成熟应用的几种电动汽车驱动方式包括：一是轮毂电机驱动方式，在广泛使用的两电动摩托车的轮毂电机方式，在动力供给和传递方面实现了真正的“零传动”，对于传动控制和整车的动力布置具有明显的优势，但是两个驱动车轮长期处于工作状态下，能量消耗较大。二是采用单电机驱动，经主减速器变速、换向，再经差速器、半轴等传动至不同驱动车轮的电动汽车驱动方式，这是目前微型、小型电动汽车的常用解决方案，实现起来比较方便。但是单驱动电机的功率大、长时间不间断工作则能耗高、整车的续驶里程短。
因此，为了解决大型公交电动车、观光电动车驱动功率大、能耗高、发热量大的问题，提出双电机组合驱动和调速的驱动桥方案，利用两个电机的分时工作或者不同组合形式的扭矩输出，采用最优的控制策略，以最小的能耗适应多种复杂工况的行驶要求，大幅提高电动汽车的能量利用率。
发明内容
本发明的目的是提供一种双电机组合的电动车驱动桥，解决了现有大型公交电动车、观光电动车驱动功率大、能耗高的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种双电机组合的电动车驱动桥，包括两个车轮和蜗轮蜗杆副，两个车轮之间依次同轴安装有左桥壳、主旋变、主电机、行星轮系、差速器、右桥壳，蜗轮蜗杆副包括蜗轮和蜗杆，蜗杆与调速电机同轴连接。
本发明的特点还在于：
主电机包括主电机轴，主电机轴为空心齿轮轴，主电机轴的一端与行星轮系连接，主电机轴的另一端与主旋变连接，主电机转子通过键轴向固定在主电机轴上，主电机左盖和主电机右盖通过轴承和主电机轴连接，主电机左盖和主电机右盖通过螺栓连接在主电机壳的两端，主电机定子通过键固定在主电机壳的内孔中。
行星轮系包括中心轮、内齿圈、行星架和两个行星轮，行星架将两个行星轮均布在中心轮的外侧和内齿圈内侧，行星架与差速器连接，内齿圈与蜗轮同轴，中心轮固定在主电机轴的轴端，中心轮与主电机轴构成齿轮轴。
差速器包括两个半轴齿轮、四个锥齿轮、一个差速器壳、一个十字轴；差速器壳分为左右两部分，差速器壳的左半部分通过轴承和主电机轴连接，差速器壳的左半部分还与行星架连接，差速器壳的右半部分通过轴承和右桥壳连接，左右两部分的差速器壳之间封装有十字轴，十字轴的四个分叉上各装有一个锥齿轮，两个半轴齿轮左右相对安装在四个锥齿轮的两端，其中一个半轴齿轮通过穿过所述主电机轴的左半轴与其中一个车轮连接，另一个半轴齿轮通过右半轴与另一个车轮连接。
主旋变包括主旋变转子和主旋变定子，主旋变转子通过键连接在所述主电机轴的外侧；主旋变定子与主电机左盖固定连接。
左桥壳、主电机左盖、主电机壳、主电机右盖和右桥壳组成的壳体将主电机、行星轮系、蜗轮蜗杆副和差速器封装起来通过悬架与车架连接。
调速电机采用异步电机或开关磁阻式交流伺服电机或开关磁通式交流伺服电机中的任意一种。
本发明的有益效果是：本发明一种双电机组合的电动车驱动桥，将两个驱动电机通过行星轮系、蜗轮蜗杆副、差速器、半轴驱动两个车轮转动，实现主电机的驱动为主，调试电机驱动为辅的组合驱动模式，以最小的动力消耗，可以适应各种不同路况。通过电机的直连直驱，去除了联轴器、传动轴等连接元件，减少了壳体的数量、体积，减少了轴承、螺栓和密封件的数量，降低了动力传递的功率损耗，简化了传动结构，减轻了电动车的整车质量，提高了电动车的续驶里程。
附图说明
图1是本发明一种双电机组合的电动车驱动桥的结构示意图；
图2是本发明一种双电机组合的电动车驱动桥的原理图；
图3是图1中F-F截面图。
图中，1.主电机，1-1.主电机定子，1-2.主电机转子，1-3.主电机壳，1-4.主电机右盖，1-5.主电机左盖，1-6.主电机轴，
2.行星轮系，2-1.中心轮，2-2.内齿圈，2-3.行星轮，2-4.行星架，
3.差速器，3-1.半轴齿轮，3-2.锥齿轮，3-3.差速器壳，3-4.十字轴，
4.主旋变，4-1.主旋变转子，4-2.主旋变定子，
5.蜗轮，6.蜗杆，7.左桥壳，8.左半轴，9.车轮，10.右桥壳，11.右半轴，12.调速电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种双电机组合的电动车驱动桥，如图1、2、3所示，包括两个车轮9和蜗轮蜗杆副，两个车轮9之间依次同轴安装有左桥壳7、主旋变4、主电机1、行星轮系2、差速器3、右桥壳10，蜗轮蜗杆副包括蜗轮5和蜗杆6，蜗杆6与调速电机12同轴连接。
主电机1包括主电机轴1-6，主电机轴1-6与调速电机12的轴空间直角交错，主电机轴1-6为空心齿轮轴，主电机轴1-6的一端与行星轮系2连接，主电机轴1-6的另一端与主旋变4连接，主电机转子1-2通过键轴向固定在主电机轴1-6上，主电机左盖1-5和主电机右盖1-4通过轴承和主电机轴1-6连接，主电机左盖1-5和主电机右盖1-4通过螺栓连接在主电机壳1-3的两端，主电机定子1-1通过键固定在主电机壳1-3的内孔中。
行星轮系2包括中心轮2-1、内齿圈2-2、行星架2-4和两个行星轮2-3，行星架2-4将两个行星轮2-3均布在中心轮2-1的外侧和内齿圈2-2内侧，行星架2-4与差速器3连接，内齿圈2-2与蜗轮5同轴，中心轮2-1固定在主电机轴1-6的轴端，中心轮2-1与主电机轴1-6构成齿轮空心轴，中心轮2-1与主电机轴1-6构成齿轮轴。
差速器3包括两个半轴齿轮3-1、四个锥齿轮3-2、一个差速器壳3-3、一个十字轴3-4；差速器壳3-3分为左右两部分，差速器壳3-3的左半部分通过轴承和主电机轴1-6连接，差速器壳3-3的左半部分还与行星架2-4连接，差速器壳3-3的右半部分通过轴承和右桥壳10连接，左右两部分的差速器壳3-3之间封装有十字轴3-4，十字轴3-4的四个分叉上各装有一个锥齿轮3-2，两个半轴齿轮3-1左右相对安装在四个锥齿轮3-2的两端，其中一个半轴齿轮3-1通过穿过主电机轴1-6的左半轴8与其中一个车轮9连接，另一个半轴齿轮3-1通过右半轴11与另一个车轮9连接。主电机1的动力经过行星轮系2的中心轮2-1、行星轮2-3、行星架2-4、差速器3和左半轴8、右半轴11传递至两个车轮9。
主旋变4包括主旋变转子4-1和主旋变定子4-2，主旋变转子4-1通过键连接在主电机轴1-6的外侧；主旋变定子4-2与主电机左盖1-5固定连接，主旋变4与主电机1共同组成了主电机系统。
左桥壳7、主电机左盖1-5、主电机壳1-3、主电机右盖1-4和右桥壳10组成的壳体将主电机1、行星轮系2、蜗轮蜗杆副和差速器3封装起来通过悬架与车架连接。
调速电机12采用异步电机或开关磁阻式交流伺服电机或开关磁通式交流伺服电机中的任意一种，两种交流伺服电机的共同点是电机转子由若干凸齿的环状硅钢片叠加而成，电机转子上无绕组、无永磁体，结构简单更适合于高速运转。
本发明一种双电机组合的电动车驱动桥的工作过程是：
主电机1的动力直接驱动行星轮系2的中心轮2-1，经过行星轮2-3和行星架2-4驱动差速器3转动，差速器3通过左半轴8和右半轴11驱动两侧车轮9转动。
调速电机12驱动蜗杆6转动，蜗杆6带动蜗轮5转动，蜗轮5和行星轮系2的内齿圈2-2同轴一起转动，动力经行星轮2-3、行星架2-4，驱动差速器3转动，差速器3通过左半轴8和右半轴11驱动两侧车轮9转动。
在汽车起步、平路正常行驶过程中，所需的动力较小，主电机1工作，调速电机12不工作，由于蜗轮蜗杆副自身具有自锁功能，则内齿圈2-2固定此时的行星轮系2充当减速器功能。
当汽车加速、爬坡时，需要大功率输入时，主电机1和调速电机12同时工作，此时行星轮系2将主电机1和调速电机12的动力输出进行组合叠加之输出至车轮9，增加电动车的驱动功率。
当汽车在平直良好路面倒车时，调速电机12不工作，只改变主电机1的转向即可；当汽车在坡道上倒车，或负重倒车时，调速电机12和主电机1同时工作，两个电机的转向与爬坡时相反。
本发明一种双电机组合的电动车驱动桥的工作原理是：利用蜗轮蜗杆副的传动、自锁功能，以及行星轮系2的二自由度特点，将行星轮系2的内齿圈2-2和蜗轮5设计为同轴一体。当调速电机12转动时，行星轮系2的内齿圈2-2转动，同时主电机1可以驱动行星轮系2的中心轮2-1转动，实现行星轮系2的两路输入；当调速电机12不转动时，利用蜗轮蜗杆副的自锁功能，则内齿圈2-2固定，可以实现主电机1的一路输入；通过控制器实现主电机1和调速电机12的转速、转向控制和启停。
本发明一种双电机组合的电动车驱动桥的突出特点以主电机1和调速电机12共同组成动力源，调速电机12作为主电机的辅助动力和功率储备，使主电机1的正常工作功率可以较小，功率消耗少，整车的续驶里程增长。由于辅助的调速电机12的适时参与工作，使整车的驱动能力大大加强，而正常工作时只有主电机1工作，其能耗较低。

Claims (7)

1.一种双电机组合的电动车驱动桥，其特征在于，包括两个车轮(9)和蜗轮蜗杆副，两个车轮(9)之间依次同轴安装有左桥壳(7)、主旋变(4)、主电机(1)、行星轮系(2)、差速器(3)、右桥壳(10)，蜗轮蜗杆副包括蜗轮(5)和蜗杆(6)，蜗杆(6)与调速电机(12)同轴连接。
2.根据权利要求1所述的一种双电机组合的电动车驱动桥，其特征在于，所述主电机(1)包括主电机轴(1-6)，主电机轴(1-6)为空心齿轮轴，主电机轴(1-6)的一端与所述行星轮系(2)连接，主电机轴(1-6)的另一端与所述主旋变(4)连接，主电机转子(1-2)通过键轴向固定在主电机轴(1-6)上，主电机左盖(1-5)和主电机右盖(1-4)通过轴承和主电机轴(1-6)连接，主电机左盖(1-5)和主电机右盖(1-4)通过螺栓连接在主电机壳(1-3)的两端，主电机定子(1-1)通过键固定在主电机壳(1-3)的内孔中。
3.根据权利要求2所述的一种双电机组合的电动车驱动桥，其特征在于，所述行星轮系(2)包括中心轮(2-1)、内齿圈(2-2)、行星架(2-4)和两个行星轮(2-3)，行星架(2-4)将两个行星轮(2-3)均布在中心轮(2-1)的外侧和内齿圈(2-2)内侧，行星架(2-4)与所述差速器(3)连接，内齿圈(2-2)与所述蜗轮(5)同轴，中心轮(2-1)固定在所述主电机轴(1-6)的轴端，中心轮(2-1)与所述主电机轴(1-6)构成齿轮轴。
4.根据权利要求3所述的一种双电机组合的电动车驱动桥，其特征在于，所述差速器(3)包括两个半轴齿轮(3-1)、四个锥齿轮(3-2)、一个差速器壳(3-3)、一个十字轴(3-4)；差速器壳(3-3)分为左右两部分，差速器壳(3-3)的左半部分通过轴承和所述主电机轴(1-6)连接，差速器壳(3-3)的左半部分还与行星架(2-4)连接，差速器壳(3-3)的右半部分通过轴承和所述右桥壳(10)连接，左右两部分的差速器壳(3-3)之间封装有十字轴(3-4)，十字轴(3-4)的四个分叉上各装有一个锥齿轮(3-2)，两个半轴齿轮(3-1)左右相对安装在四个锥齿轮(3-2)的两端，其中一个半轴齿轮(3-1)通过穿过所述主电机轴(1-6)的左半轴(8)与其中一个车轮(9)连接，另一个半轴齿轮(3-1)通过右半轴(11)与另一个车轮(9)连接。
5.根据权利要求2所述的一种双电机组合的电动车驱动桥，其特征在于，所述主旋变(4)包括主旋变转子(4-1)和主旋变定子(4-2)，主旋变转子(4-1)通过键连接在所述主电机轴(1-6)的外侧；主旋变定子(4-2)与主电机左盖(1-5)固定连接。
6.根据权利要求2所述的一种双电机组合的电动车驱动桥，其特征在于，所述左桥壳(7)、主电机左盖(1-5)、主电机壳(1-3)、主电机右盖(1-4)和右桥壳(10)组成的壳体将所述主电机(1)、行星轮系(2)、蜗轮蜗杆副和差速器(3)封装起来通过悬架与车架连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种双电机组合的电动车驱动桥，其特征在于，所述调速电机(12)采用异步电机或开关磁阻式交流伺服电机或开关磁通式交流伺服电机中的任意一种。
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