CN107842587A - 一种电机侧面驱动纯电动车中央减速器 - Google Patents

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Abstract

一种电机侧面驱动纯电动车中央减速器，包括端部与电机相连的输入齿轮轴，输入齿轮轴通过输入轴承支撑在减速器壳体上，输入齿轮轴上的轴齿与中间轴传动齿轮啮合，中间轴传动齿轮固定安装在中间轴上，中间轴的两端通过圆柱滚子轴承支撑在减速器壳体上，中间轴齿轮与输出齿轮啮合；输出齿轮为空心轮辐结构，其内孔与差速器总成的壳体凸止口过盈配合，输出齿轮通过辐板上均匀布置的多个螺栓联结差速器总成的壳体来传递扭矩；差速器总成两侧的半轴齿轮分别连接输出半轴，输出半轴连接输出法兰盘。本发明采用两级定轴进行传动，传动效率高、布置紧凑，尺寸较小，加工和维修成本较低。

Description

一种电机侧面驱动纯电动车中央减速器
技术领域
本发明涉及汽车传动领域，具体涉及一种电机侧面驱动纯电动车中央减速器，能够满足8～12米纯电动公路车用电机后驱型式中央减速机的使用要求。
背景技术
纯电动车用16000Nm中央减速器，采用电机侧面驱动与中央减速器传动的方式，动力通过减速器内置的差速器进行左右半轴输出，然后经过法兰盘、万向节、传动轴等环节至轮毂，驱动车轮前进或者后退，目前在国内尚未相关的产品与技术。
此种减速器相较于以往的结构，传动效率高、结构简单紧凑、尺寸小，加工和维修成本低，但是，对壳体强度、齿轮寿命、噪音、密封的设计是很大的挑战，需要进行很多计算以及验证仿真工作。目前在乘用车中有类似的结构型式，但是输出扭矩较小。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种电机侧面驱动纯电动车中央减速器，采用两级定轴进行传动，传动效率高、布置紧凑，尺寸较小，加工和维修成本较低。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：包括端部与电机相连的输入齿轮轴，输入齿轮轴通过输入轴承支撑在减速器壳体上，输入齿轮轴上的轴齿与中间轴传动齿轮啮合，中间轴传动齿轮固定安装在中间轴上，中间轴的两端通过圆柱滚子轴承支撑在减速器壳体上，中间轴齿轮与输出齿轮啮合；输出齿轮为空心轮辐结构，其内孔与差速器总成的壳体凸止口过盈配合，输出齿轮通过辐板上均匀布置的多个螺栓联结差速器总成的壳体来传递扭矩；差速器总成两侧的半轴齿轮分别连接输出半轴，输出半轴连接输出法兰盘。
所述的输入齿轮轴、中间轴以及由两个输出半轴组成的输出轴平行设置，输入齿轮轴、中间轴以及输出轴所确定平面与水平面夹角为12.5°，且输入齿轮轴处于最高位。
输入齿轮轴上的轴齿与中间轴传动齿轮之间设置第一级齿轮副，减速的速比为3.37；中间轴齿轮与输出齿轮之间设置第二级齿轮副，减速的速比为4.74。
减速器壳体包括前壳与后壳，输入齿轮轴上的轴齿布置在靠近后壳的输入齿轮轴上，电机的输出花键套与前壳外部的输入齿轮轴渐开线花键联结。
减速器壳体的前壳上设有安装输入轴油封的油封座孔，后壳上安装输入轴承盖，输入轴承盖通过O型圈密封，轴承盖与输入轴承之间设有用于调节间隙的垫片；差速器总成的壳体通过两个圆锥滚子轴承前后支撑在前壳和后壳上。
输出半轴端部的前壳与后壳上分别安装有前输出轴承盖与后输出轴承盖；后输出轴承盖上安装有用于支撑输出半轴的深沟球轴承，后输出轴承盖与后壳通过止口定心；前壳上设有安装深沟球轴承的轴承孔，前输出轴承盖与前壳进行联结来压住输出半轴的端面。
所述的前输出轴承盖与后输出轴承盖上设置有安装输出油封的油封座孔，所述输出油封外侧的输出法兰盘上安装有用于进行防尘的防尘罩。
所述输出半轴的端部加工有外花键，输出法兰盘的端部相配合的加工有内花键；
输出半轴的顶端安装用于消除输出法兰盘及深沟球轴承的间隙以实现轴向定位的凸缘螺母，凸缘螺母与输出法兰盘之间设置有压板。
中间轴传动齿轮上加工有能与中间轴过盈联结的内孔，中间轴齿轮与中间轴一体成型。
输出齿轮通过辐板上均匀布置10.9级螺栓与10级螺母联结差速器总成的壳体来传递扭矩，10.9级螺栓和10级螺母共布置12对，包括1个10.9级绞制孔螺栓。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：将该减速器布置于后轮的轮间，输入齿轮轴将驱动电机的动力传输至中间轴，中间轴再将动力传递至输出齿轮，输出齿轮通过辐板上均匀布置的多个螺栓联结差速器总成的壳体来传递扭矩。本发明的动力通过两级定轴轮系传动，然后经过差速器总成两侧的半轴齿轮进行扭矩和转速分配，最后通过输出半轴与输出法兰盘进行动力输出，当两边阻力矩有差别时，差速器总成会自动进行两侧半轴转矩和转速的分配，以满足车辆转弯或者两侧轮速不一样的工况。当一边车轮阻力矩接近零时减速器扭矩输出同样也减小很多，因此在某些情况下解锁差速器，继而满足提供足够驱动力的目的。
进一步的，本发明输入齿轮轴上的轴齿安装在靠近后壳的输入齿轮轴上，电机的输出花键套与前壳外部的输入齿轮轴渐开线花键联结，输入齿轮轴的齿轮部分远离电机花键联结端，有利于降低振动对于齿圈部分啮合的影响，较长的光轴部分能吸收电机扭矩波动带来的振动。
进一步的，本发明输出齿轮通过辐板上均匀布置10.9级螺栓与10级螺母联结差速器总成的壳体来传递扭矩，10.9级螺栓和10级螺母共布置12对，包括1个10.9级绞制孔螺栓以及11个10.9级普通螺栓，由于传递扭矩主要靠螺栓螺母拧紧之后产生的螺纹预紧力来使两者的结合面压紧，两者结合面磨擦来传力，绞制孔螺栓能够承受结合面微小滑移产生的扭转剪切力，同时也能够使两者圆周定位，这是因为输出齿轮内孔与差速器总成是止口小过盈配合，装配时如果没有绞制孔螺栓的定位就不能实现其它11个螺栓孔的对中，影响两者装配。
进一步的，本发明输出半轴设有两个，后输出轴承盖上安装有用于支撑输出半轴的深沟球轴承，后输出轴承盖与后壳通过止口定心，然后法兰面螺栓联结；另一侧的输出半轴也是通过深沟球轴承支撑，但是区别在于安装深沟球轴承的轴承孔设置在前壳上，然后前输出轴承盖与前壳进行联结来压住输出半轴的端面。两侧用深沟球轴承支撑输出半轴能够很大程度减小半轴齿轮与半轴配合的花键非正常磨损，另外也有助于提高半轴的旋转精度，降低噪音。
附图说明
图1本发明中央减速器的布置结构示意图；
图2本发明中央减速器外观布置简图；
附图中：1-输入齿轮轴；2-输入轴油封；3-前壳；4-输入轴承；5-输入轴承盖；6-后壳；7-中间轴齿轮；8-中间轴传动齿轮；9-圆柱滚子轴承；10-输出齿轮；11-差速器总成；12-输出半轴；13-后输出轴承盖；14-凸缘螺母；15-压板；16-输出法兰盘；17-输出油封；18-深沟球轴承；19-前输出轴承盖；20-防尘罩；21-圆锥滚子轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1-2，本发明属于8～12米纯电动公路车用电机后驱型式中央减速机产品，输出扭矩可达16000Nm，速比15.97，输入转速最高9000rpm，输入轴与输出轴距离430mm。
本发明采用两级定轴式传动，三根轴线平行且无夹角，安装后三根轴线确定的平面与水平面夹角12.5度且输入轴线处于高位；第一级齿轮副是输入轴齿和中间轴传动齿轮8，减速速比3.37；第二级齿轮副是中间轴与输出齿轮10，减速速比为4.74；总速比为：3.37*4.74＝16。
第一根轴上有如下结构布局：输入齿轮轴1通过输入轴承4前后支撑在前壳3和后壳6上；输入轴油封2安装在前壳3的油封座孔内，且密封在输入齿轮轴1的右端；输入轴承盖5通过螺栓安装在后壳6上，并通过其上的O型圈密封，输入轴承4的间隙通过输入轴承盖5与输入轴承4之间加调整垫片来实现。输入齿轮轴1的齿轮与轴制成一体，且齿轮部分靠近后壳6的输入轴承4布置，输入齿轮轴1的另一端制有渐开线花键与电机输出花键套联结用于传递扭矩，其上制有安装轴承的轴径和轴肩，轴肩起轴向定位作用。
输入轴承4采用深沟球轴承。
第二根轴上有如下结构布局：中间轴靠近后壳6的光轴部分与中间轴传动齿轮8的内孔过盈联结，中间轴两端轴径通过圆柱滚子轴承9支撑在前壳3和后壳6上；中间轴齿轮7与中间轴制成一体结构，且齿轮部分靠前壳3布置靠近前壳3的圆柱滚子轴承9，后壳6端部的轴承定位靠后壳6与中间轴传动齿轮8，另一端轴承定位靠前壳3与中间轴7的轴肩。
第三根轴上有如下结构布局：输出齿轮10是轮辐掏空结构，其内孔与差速器总成11的壳体凸止口小过盈联结，差速器总成11与输出齿轮10通过均布在输出齿轮10辐板和差速器总成11左半壳上的12个10.9级螺栓和10级螺母(1个10.9级绞制孔螺栓、11个10.9级普通螺栓)进行联结来传递扭矩。差速器总成11通过圆锥滚子轴承21左右分别支撑在后壳6和前壳3上，差速器壳体总成11中包含：四个行星齿轮、一个十字销轴、两个半轴齿轮。两个输出半轴12与差速器两侧的半轴齿轮通过花键联结，靠近后壳的输出半轴12通过深沟球轴承18支撑在后输出轴承盖13上，后输出轴承盖13与后壳6通过止口定心，然后法兰面螺栓联结；输出半轴12输出端制有外花键与输出法兰盘16内花键联结，输出半轴12最末端制有与凸缘螺母14联结的外螺纹；轴上零件靠打紧凸缘螺母14使压板15压紧输出法兰盘16、深沟球轴承18以消除间隙来实现轴向定位，而后壳6上的深沟球轴承18通过孔用弹性挡圈限位在后输出轴承盖13的轴承座孔内，后壳6上的输出油封17安装在后输出轴承盖13端部的油封座孔内。前壳3部分输出轴半轴12的轴上零件定位方式与后壳6相同，不重复叙述，区别在于前壳3的深沟球轴承18是装配在前壳3的轴承孔内，然后通过前输出轴承盖19与前壳3螺栓联结来压住轴承端面，前壳3上的输出油封17安装在前输出轴承盖19的油封座孔内，输出油封17的外侧通过装在输出法兰盘16上的防尘罩20来实现防尘功能；
本发明电机侧面驱动纯电动车中央减速器的前壳3与后壳6通过法兰面螺栓联结，前壳3与后壳6的孔位同轴度通过布置在法兰面对角位置的两个过盈销实现校准。
本发明中央减速器位于后轮的轮间中间位置，驱动电机位于其右侧(从后往前看)，电机的动力通过其输出花键套与减速器输入轴的渐开线花键配合来传递，定心通过电机凸止口和减速器前壳3的凹止口来实现，两者的联结通过在它们的联结盘上布置8个M10的螺栓通孔和4个螺纹盲孔来实现螺栓或者螺栓、螺母联结。动力通过两级定轴轮系传动：包含输入齿轮轴1、中间轴传动齿轮8以及中间轴7、输出齿轮10；然后经过差速器总成11的左、右半轴齿轮进行扭矩和转速分配，最后通过半轴12和其上联结的输出法兰盘16进行动力输出；当两边阻力矩有差别时，差速器总成11会自动进行左右半轴转矩和转速的分配，以满足车辆转弯或者左右轮速度不一样的工况；当一边车轮阻力矩接近零时减速器扭矩输出同样也减小很多，因此在某些情况下需要解锁差速器，以满足提供足够驱动力的目的。

Claims (10)

1.一种电机侧面驱动纯电动车中央减速器，其特征在于：包括端部与电机相连的输入齿轮轴(1)，输入齿轮轴(1)通过输入轴承(4)支撑在减速器壳体上，输入齿轮轴(1)上的轴齿与中间轴传动齿轮(8)啮合，中间轴传动齿轮(8)固定安装在中间轴上，中间轴的两端通过圆柱滚子轴承(9)支撑在减速器壳体上，中间轴齿轮(7)与输出齿轮(10)啮合；输出齿轮(10)为空心轮辐结构，其内孔与差速器总成(11)的壳体凸止口过盈配合，输出齿轮(10)通过辐板上均匀布置的多个螺栓联结差速器总成(11)的壳体来传递扭矩；差速器总成(11)两侧的半轴齿轮分别连接输出半轴(12)，输出半轴(12)连接输出法兰盘(16)。
2.根据权利要求1所述电机侧面驱动纯电动车中央减速器，其特征在于：所述的输入齿轮轴(1)、中间轴以及由两个输出半轴(12)组成的输出轴平行设置，输入齿轮轴(1)、中间轴以及输出轴所确定平面与水平面夹角为12.5°，且输入齿轮轴(1)处于最高位。
3.根据权利要求1或2所述电机侧面驱动纯电动车中央减速器，其特征在于：输入齿轮轴(1)上的轴齿与中间轴传动齿轮(8)之间设置第一级齿轮副，减速的速比为3.37；中间轴齿轮(7)与输出齿轮(10)之间设置第二级齿轮副，减速的速比为4.74。
4.根据权利要求1所述电机侧面驱动纯电动车中央减速器，其特征在于：减速器壳体包括前壳(3)与后壳(6)，输入齿轮轴(1)上的轴齿布置在靠近后壳(6)的输入齿轮轴(1)上，电机的输出花键套与前壳(3)外部的输入齿轮轴(1)渐开线花键联结。
5.根据权利要求4所述电机侧面驱动纯电动车中央减速器，其特征在于：减速器壳体的前壳(3)上设有安装输入轴油封(2)的油封座孔，后壳(6)上安装输入轴承盖(5)，输入轴承盖(5)通过O型圈密封，轴承盖(5)与输入轴承(4)之间设有用于调节间隙的垫片；差速器总成(11)的壳体通过两个圆锥滚子轴承(21)前后支撑在前壳(3)和后壳(6)上。
6.根据权利要求4所述电机侧面驱动纯电动车中央减速器，其特征在于：输出半轴(12)端部的前壳(3)与后壳(6)上分别安装有前输出轴承盖(19)与后输出轴承盖(13)；后输出轴承盖(13)上安装有用于支撑输出半轴(12)的深沟球轴承(18)，后输出轴承盖(13)与后壳(6)通过止口定心；前壳(3)上设有安装深沟球轴承(18)的轴承孔，前输出轴承盖(19)与前壳(3)进行联结来压住输出半轴(12)的端面。
7.根据权利要求5所述电机侧面驱动纯电动车中央减速器，其特征在于：所述的前输出轴承盖(19)与后输出轴承盖(13)上设置有安装输出油封(17)的油封座孔，所述输出油封(17)外侧的输出法兰盘(16)上安装有用于进行防尘的防尘罩(20)。
8.根据权利要求1或7所述电机侧面驱动纯电动车中央减速器，其特征在于：所述输出半轴(12)的端部加工有外花键，输出法兰盘(16)的端部相配合的加工有内花键；
输出半轴(12)的顶端安装用于消除输出法兰盘(16)及深沟球轴承(18)的间隙以实现轴向定位的凸缘螺母(14)，凸缘螺母(14)与输出法兰盘(16)之间设置有压板(15)。
9.根据权利要求1所述电机侧面驱动纯电动车中央减速器，其特征在于：中间轴传动齿轮(8)上加工有能与中间轴过盈联结的内孔，中间轴齿轮(7)与中间轴一体成型。
10.根据权利要求1所述电机侧面驱动纯电动车中央减速器，其特征在于：输出齿轮(10)通过辐板上均匀布置10.9级螺栓与10级螺母联结差速器总成(11)的壳体来传递扭矩，10.9级螺栓和10级螺母共布置12对，包括1个10.9级绞制孔螺栓。
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