CN107672448B - 一种轮毂驱动装置及机动车辆 - Google Patents

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Abstract

一种轮毂驱动装置及具有轮毂驱动装置机动车辆，该轮毂驱动装置包括抗扭转连接的轮辋法兰以和行星减速机构，所述行星减速机构具有一个太阳轮、多个行星轮、一个行星架以及一个外齿圈，所述行星架与所述轮辋法兰同轴布置，并通过齿结构的配合传递扭矩，所述齿结构的周向相对面之间有球形滚动体。在运行过程中二者之间不产生滑动摩擦，只是由于滚动体而形成滚动摩擦，从而大大减小所述行星架与所述轮辋法兰各自齿部的磨损。

Description

一种轮毂驱动装置及机动车辆
技术领域
本发明涉及一种轮毂驱动装置，以及具有轮毂驱动装置的机动车辆。
背景技术
电动或混合动力汽车采用的轮毂驱动装置被安装在车轮的轮毂空间内，以内转子轮毂驱动装置为例，电机定子与悬架固定连接，位于定子内部的转子经过减速机构通过法兰连接轮辋和轮圈，以此带动外部轮胎进行旋转，使汽车可以行驶。
一种现有的轮毂驱动装置如图1所示，其具有行星轮结构的减速机构10，电机转子支架与太阳轮一体化设置，外齿圈与壳体锁定，行星架作为输出端与轮辋20抗扭转地连接。如图2所示，行星架101与轮辋法兰201的连接结构为齿形状配合，在传递扭矩的时候，齿与齿的接触面上产生极大的正压力，为了避免齿与齿的接触面上在高压力下的轴向相对滑动而造成巨大的滑动摩擦力，需要通过波形弹簧对该齿形状配合设置轴向预紧力，通常波形弹簧能够提供500至800牛的预紧力。
然而，例如在车辆转弯的过程中，包括轮毂驱动装置在内的整个车轮将发生一定程度的倾斜，至少需要2500牛的预紧力才能补偿转弯的影响，在波形弹簧所提供的预紧力不足以避免上述相对滑动时，上述齿形状配合的接触面上将产生极大的滑动摩擦力，而该滑动摩擦力将严重影响行星架以及轮辋法兰的有效工作寿命，导致磨损以及损坏的可能性加剧。
因此，需要提供一种具有改进结构的减速机构以解决上述问题。
发明内容
本发明解决的问题是减少轮毂驱动装置的减速机构中齿形状配合的磨损。
为解决上述问题，本发明提供一种用于轮毂驱动装置，包括抗扭转连接的轮辋法兰以和行星减速机构，所述行星减速机构具有一个太阳轮、多个行星轮、一个行星架以及一个外齿圈，所述行星架与所述轮辋法兰同轴布置，所述轮辋法兰上设有轴向突出第一齿结构，所述行星架上设有与所述第一齿结构配合的第二齿结构，所述行星架与所述轮辋法兰通过所述第一齿结构和第二齿结构的配合传递扭矩，所述第一齿结构和所述第二齿结构的周向相对面之间有球形滚动体。
优选地，所述第一齿结构的周向侧面上设置有第一凹槽，所述第一凹槽用于容纳所述球形滚动体的至少一部分，使所述球形滚动体能在所述第一凹槽中滚动。
优选地，所述第一凹槽呈部分球面状，与所述球形滚动体具有相同的曲率半径，所述球形滚动体与所述第一凹槽形成面接触，并在滚动时其球心在所述第一凹槽中保持相对静止。
优选地，在所述第二齿结构的周向侧面上设置有第二凹槽，所述第二凹槽用于容纳所述球形滚动体的至少一部分，使所述球形滚动体能在所述第二凹槽中滚动。
优选地，所述第二凹槽呈部分圆柱面状，所述圆柱面的几何轴线平行于所述行星减速机构的工作轴线，并与所述球形滚动体具有相同的曲率半径，所述球形滚动体与所述第二凹槽形成线接触，滚动时其球心在所述第二凹槽中进行轴向运动。
优选地，所述第一齿结构与所述第二齿结构在周向上不发生直接接触，仅通过所述球形滚动体传递扭矩。
优选地，还包括一个波形弹簧，用于对所述行星架与所述轮辋法兰进行轴向上相向的预加载。
优选地，当所述波形弹簧的预加载力不足以抵消所述行星架与所述轮辋法兰至少局部受到的分离力，则在所述局部位置的球形滚动体发生滚动。
优选地，所述分离力由车辆转弯时车轮的倾斜所产生。
同时，本发明还提供了一种具有上述轮毂驱动装置机动车辆。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：因为所述行星架与所述轮辋法兰在相对面上并不直接发生压力下的接触，而是通过圆球形滚动体传递扭矩，因此二者之间不产生滑动摩擦，只是由于滚动体而形成滚动摩擦，从而大大减小所述行星架与所述轮辋法兰各自齿部的磨损。
附图说明
图1是现有技术的轮毂驱动装置结构示意图；
图2是图1所示轮毂驱动装置的减速机构局部放大图；
图3是本发明的轮毂驱动装置的减速机构局部放大图；
图4是图3所示减速机构的局部剖面图；
图5是图3所示减速机构的行星架局部放大图；
图6是本发明的轮毂驱动装置的轮辋法兰局部放大图；
图7是本发明轮毂驱动装置的齿形状配合局部剖面图。
具体实施方式
如图3所示，本发明的行星轮减速机构的行星架1与轮辋法兰2通过设置在圆周上的轴向齿结构相互啮合，形成形状配合，从而可以相互之间传递扭矩。如图4所示，在齿形状配合结构的周向相对面上设置有凹槽11、21，凹槽11、21用于设置圆球形的滚动体。所述行星架上的齿12与所述轮辋法兰上的齿22并不直接发生接触，而是借助所述凹槽11、21内的滚动体3来传递周向的扭矩，如图7所示。
其中，如图5所示，本发明的行星轮减速机构的行星架的齿结构12在周向的各个侧面上设有一段圆柱形的第二凹槽11，所述第二凹槽11的几何轴线与减速机构的工作轴线平行，并具有与所述圆球形滚动体3相同的曲率半径，从而可以与所述滚动体形成线接触。
如图6所示，本发明的轮辋法兰的齿结构22在周向的各个侧面上设置有一段圆球形的第一凹槽21，所述第一凹槽21也具有与所述圆球形滚动体3相同的曲率半径，从而可以与所述滚动体3形成面接触。
在本发明中，在通常状态下，所述行星架1与所述轮辋法兰2因为波形弹簧的预紧力在轴向上保持相对静止，而当发生如车辆转弯等情况的时候，所述预紧力不足以维持所述行星架与所述轮辋法兰的相对静止，因此所述行星架1与所述轮辋法兰2发生轴向上的相对移动，例如相互分离，因为所述行星架1与所述轮辋法兰2在相对面上并不直接发生接触，而是通过圆球形滚动体3传递扭矩，因此二者的相互分离并不产生滑动摩擦，而是因为滚动体的转动形成滚动摩擦，从而大大减小所述行星架1与所述轮辋法兰2各自齿部的磨损。
虽然本发明仅就某些示范性实施方式进行描述，这些描述应该仅作为示例而不构成限制。在所附权利要求书记载的范围内，在不脱离本发明精神和范围情况下，各种变化均是可能的。

Claims (9)

1.一种轮毂驱动装置，包括抗扭转连接的轮辋法兰和行星减速机构，所述行星减速机构具有一个太阳轮、多个行星轮、一个行星架以及一个外齿圈，所述行星架与所述轮辋法兰同轴布置，所述轮辋法兰上设有轴向突出第一齿结构，所述行星架上设有与所述第一齿结构配合的第二齿结构，所述行星架与所述轮辋法兰通过所述第一齿结构和第二齿结构的配合传递扭矩，其特征在于，所述第一齿结构和所述第二齿结构的周向相对面之间有球形滚动体，所述第一齿结构与所述第二齿结构在周向上不发生直接接触，仅通过所述球形滚动体传递扭矩。
2.如权利要求1所述的轮毂驱动装置，其特征在于：所述第一齿结构的周向侧面上设置有第一凹槽，所述第一凹槽用于容纳所述球形滚动体的至少一部分，使所述球形滚动体能在所述第一凹槽中滚动。
3.如权利要求2所述的轮毂驱动装置，其特征在于：所述第一凹槽呈部分球面状，与所述球形滚动体具有相同的曲率半径，所述球形滚动体与所述第一凹槽形成面接触，并在滚动时其球心在所述第一凹槽中保持相对静止。
4.如权利要求3所述的轮毂驱动装置，其特征在于：在所述第二齿结构的周向侧面上设置有第二凹槽，所述第二凹槽用于容纳所述球形滚动体的至少一部分，使所述球形滚动体能在所述第二凹槽中滚动。
5.如权利要求4所述的轮毂驱动装置，其特征在于：所述第二凹槽呈部分圆柱面状，所述圆柱面的几何轴线平行于所述行星减速机构的工作轴线，并与所述球形滚动体具有相同的曲率半径，所述球形滚动体与所述第二凹槽形成线接触，滚动时其球心在所述第二凹槽中进行轴向运动。
6.如权利要求1所述的轮毂驱动装置，其特征在于：还包括一个波形弹簧，用于对所述行星架与所述轮辋法兰进行轴向上相向的预加载。
7.如权利要求6所述的轮毂驱动装置，其特征在于：当所述波形弹簧的预加载力不足以抵消所述行星架与所述轮辋法兰至少局部受到的分离力，则在局部位置的球形滚动体发生滚动。
8.如权利要求7所述的轮毂驱动装置，其特征在于：所述分离力由车辆转弯时车轮的倾斜所产生。
9.一种机动车辆，其特征在于：所述机动车辆具有如上任一权利要求所述的轮毂驱动装置。
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