CN108045223A - 一种新能源汽车减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车减速装置，包括减速装置壳体和设置在减速装置壳体内的减速机构、差速器、离合机构及执行机构；差速器，包括差速器壳体、一对行星齿轮、一对半轴齿轮和一对半轴；离合机构，包括活塞和摩擦片组，摩擦片组包括若干一一间隔设置的摩擦片和压片，摩擦片和压片分别与半轴和差速器壳体固定连接，活塞可沿半轴的轴向移动以压紧摩擦片组；执行机构，包括执行电机、蜗杆、蜗轮及直齿条，执行电机的输出轴与蜗杆固定连接，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮与直齿条啮合，直齿条与活塞固定连接。本发明新能源汽车减速装置，结构简单，稳定性和可靠性较高，在所有行驶工况下均能实现差速器壳体和两个半轴在一定范围内结合和断开。

Description

一种新能源汽车减速装置

技术领域

本发明涉及车用减速器技术领域，特别是涉及一种新能源汽车减速装置。

背景技术

新能源汽车是当今汽车发展方向之一，随着我国汽车保有量的增加，环境问题日益严重，节能减排迫在眉睫。为了降低汽车有害气体的排放，我国政府大力发展新能源汽车，车用减速器也成为了推动新能源汽车产业发展的关键点。

基于车用驱动电机的特性和电动汽车使用工况的特点，车用减速器被广泛应用于各种新能源车型上。目前，车用减速器大多采用齿轮式减速器，即通过单级或多级的齿轮传动实现减速增扭，并集成有开放式行星齿轮差速器，可以实现车辆转弯时左右车轮以不同的速度旋转。虽然开放式行星齿轮差速器以其结构简单，成本低等特点得到广泛应用，但存在一个问题：当差速器连接的一侧车轮处于低附着路面而另一侧车轮处于附着较好的路面上时，基于开放式差速器平均分配扭矩的特性，附着较好一侧车轮获得的扭矩将受限于附着较低一侧车轮所利用的附着力。此时如果增大驱动力，通常会出现低附着一侧车轮打滑或空转的现象，不但降低了整车的牵引性能，还造成能量流逝，大大降低了新能源汽车的传动效率和续航里程。

现有技术中有采用机械装置锁止行星齿轮差速器的方法解决了传统车用减速器传递动力受限于阻力小一侧车轮附着力的技术问题，但机械式差速锁的使用工况比较有限，结合和断开均需要停车，无法针对新能源汽车行驶时出现的紧急工况做出快速及时的响应，降低了车辆的主动安全性；并且结合时易产生冲击，长期使用会造成花键、轴承和齿轮等的严重磨损，大大影响了产品的使用寿命和新能源汽车的驾乘体验。

因此，如何创设一种新能源汽车减速装置，使其结构简单，稳定性和可靠性较高，在所有行驶工况下均能实现差速器壳体和两个半轴在一定范围内结合和断开，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新能源汽车减速装置，使其结构简单，稳定性和可靠性较高，在所有行驶工况下均能实现差速器壳体和两个半轴在一定范围内结合和断开，以克服现有车用减速器的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新能源汽车减速装置，包括减速装置壳体和设置在所述减速装置壳体内的减速机构、差速器、离合机构及执行机构；所述减速机构，用于与所述新能源汽车的驱动装置传动连接；所述差速器，包括差速器壳体、一对行星齿轮、一对半轴齿轮和一对半轴；所述一对半轴端部相对设置，其相对端分别伸入所述差速器壳体内；所述差速器壳体与所述减速机构传动连接并可绕所述半轴的轴向旋转；所述一对行星齿轮相对设置在所述差速器壳体内并可绕垂直于所述半轴轴向的方向旋转；所述一对半轴齿轮分别与所述一对半轴的相对端固定连接，所述半轴齿轮与所述行星齿轮啮合并可绕所述半轴的轴向旋转；所述离合机构，包括活塞和摩擦片组，所述摩擦片组包括若干一一间隔设置的摩擦片和压片，所述摩擦片和压片分别与所述半轴和差速器壳体固定连接，所述活塞可沿所述半轴的轴向移动以压紧所述摩擦片组；所述执行机构，包括执行电机、蜗杆、蜗轮及直齿条，所述执行电机的输出轴与所述蜗杆固定连接，所述蜗杆与所述蜗轮啮合，所述蜗轮与所述直齿条啮合，所述直齿条与所述活塞固定连接。

作为本发明的一种改进，所述执行机构还包括中间齿轮，所述蜗轮与所述中间齿轮啮合，所述中间齿轮与所述直齿条啮合。

进一步改进，所述执行机构还包括结合套，所述结合套可移动的套设在所述半轴的外侧，所述结合套的一端与所述活塞固定连接，所述直齿条设置在所述结合套的外侧。

进一步改进，所述执行机构还包括用于使所述活塞弹性复位的弹性装置。

进一步改进，所述差速器壳体的外侧固定连接有空心轴，所述空心轴套设在所述半轴的外侧并可绕所述半轴旋转，所述离合机构还包括离合器毂，所述离合器毂包括大径部分和小径部分，所述离合器毂的小径部分与所述空心轴通过花键连接，所述离合器毂的大径部分套设在所述摩擦片组的外侧，并与所述压片通过花键连接。

进一步改进，所述离合机构还包括设置在所述摩擦片组和半轴之间的齿毂，所述齿毂的外侧和内侧分别通过花键与所述摩擦片和半轴连接。

进一步改进，所述摩擦片组的两端分别设置有垫片。

进一步改进，所述减速装置壳体包括左壳体、右壳体及中间壳体，所述左壳体和中间壳体形成第一容置腔，所述右壳体与所述中间壳体形成第二容置腔，所述减速机构和差速器设置在所述第一容置腔内，所述离合机构和至少部分的所述执行机构设置在所述第二容置腔内。

进一步改进，所述离合器毂靠近所述中间壳体设置，所述离合器毂与所述中间壳体之间设置有推力轴承，所述活塞和靠近其的所述垫片之间设置有推力轴承。

进一步改进，所述减速机构包括输入轴齿轮、中间轴齿轮和输出轴齿轮，所述中间轴齿轮为阶梯型齿轮，所述中间轴齿轮的大径部分与所述输入轴齿轮啮合，所述中间轴齿轮的小径部分与所述输出轴齿轮啮合，所述输出轴齿轮与所述差速器壳体固定连接并可带动所述差速器壳体绕所述半轴的轴向旋转。

由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

(1)本发明新能源汽车减速装置，执行电机通过蜗杆蜗轮和齿轮齿条机构驱动活塞移动，从而实现离合机构的摩擦片和压片结合和断开，结构简单，稳定性和可靠性较高，由于离合机构可以实现一定范围内的结合，因此，能够实现所有行驶工况下差速器壳体和两个半轴在一定范围之内的结合和断开，实时优化驱动力，克服现有车用减速器输出动力受限于阻力小一侧车轮附着力和差速器锁止受使用工况限制的问题，增强车辆的主动安全性，同时也降低了新能源汽车的能耗，提高了新能源汽车的传动效率和续航里程。

(2)通过设置弹性装置，能够防止因机械结构卡住造成活塞无法复位，进而避免摩擦片组无法分离。

(3)在摩擦片组的两端分别设置垫片，能够降低摩擦片组对离合器毂和活塞的磨损，而且能够提高摩擦片组的刚度。

(4)通过在离合器毂和中间壳体之间以及活塞和靠近其的垫片之间设置推力轴承，能够避免因轴向推力过大导致离合器毂和中间壳体之间以及活塞和垫片之间的摩擦力过大而无法相对旋转的现象。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明新能源汽车减速装置的差速器自由状态下的结构示意图；

图2是本发明新能源汽车减速装置的差速器锁止状态下的结构示意图；

图3是本发明系能源汽车减速装置的离合机构的结构示意图；

其中，1.输入轴，2.输入轴齿轮，3.中间轴齿轮，4.中间轴，5.输出轴齿轮，6.差速器壳体，7.蜗杆，8.蜗轮，9.执行电机，10.右车轮，11.中间齿轮，12.结合套，13.回位弹簧，14.右半轴，15.活塞，16.离合机构，17.右壳体，18.右半轴齿轮，19.行星齿轮，20.中间壳体，21.左壳体，22.左半轴齿轮，23.左半轴，24.左车轮，25.驱动电机，26.压片，27.摩擦片，28.垫片，29.离合器毂，30.推力轴承，31.齿毂。

具体实施方式

本发明提供了一种新能源汽车减速装置，包括减速装置壳体和设置在减速装置壳体内的减速机构、差速器、离合机构及执行机构。

减速机构用于与新能源汽车的驱动装置传动连接。差速器包括差速器壳体、一对行星齿轮、一对半轴齿轮和一对半轴；一对半轴端部相对设置，其相对端分别伸入差速器壳体内；差速器壳体与减速机构传动连接并可绕半轴的轴向旋转；一对行星齿轮相对设置在差速器壳体内并可绕垂直于半轴轴向的方向旋转；一对半轴齿轮分别与一对半轴的相对端固定连接，半轴齿轮与行星齿轮啮合并可绕半轴的轴向旋转。离合机构包括活塞和摩擦片组，摩擦片组包括若干间隔设置的摩擦片和压片，摩擦片和压片分别与半轴和差速器壳体固定连接，活塞可沿半轴的轴向移动以压紧摩擦片组。执行机构包括执行电机、蜗杆、蜗轮及直齿条，执行电机的输出轴与蜗杆固定连接，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮与直齿条啮合，直齿条与活塞固定连接。

采用上述结构的新能源汽车减速装置，通过上述执行机构驱动离合机构结合和断开，结构简单，稳定性和可靠性较高，由于离合机构可以实现一定范围内的结合，因此，能够实现所有行驶工况下差速器壳体和两个半轴在一定范围之内的结合和断开，实时优化驱动力，克服现有车用减速器输出动力受限于阻力小一侧车轮附着力和差速器锁止受使用工况限制的问题，增强车辆的主动安全性，提高了新能源汽车应对对开路面的能力，进而配合驱动电机提升纯电动汽车、混合动力汽车和增程式电动车等新能源汽车的行驶安全性；同时也能够降低能耗，提高新能源汽车的传动效率和续航里程；还能够提高差速器结合和断开的响应速度，减少差速器结合和断开过程中的磨损和冲击，提高减速装置的使用寿命，提升新能源汽车的行驶平顺性和驾乘舒适性。

参见图1、图2和图3所示，本实施例以电动汽车为例对本发明减速装置进行说明。其中，减速装置壳体包括左壳体21、右壳体17和中间壳体20，左壳体21和中间壳体20通过螺栓密封连接并形成第一容置腔，右壳体17与中间壳体20也通过螺栓密封连接并形成第二容置腔，减速机构和差速器设置在第一容置腔内，离合机构16和至少部分的执行机构设置在第二容置腔内。本实施例中第一容置腔和第二容置腔内均填充有润滑剂，能够降低离合机构16结合时产生的冲击，降低噪音和振动，还能够提高该减速装置的传动效率和散热能力，同时还能增加检修和保养的便利性。

减速机构包括输入轴齿轮2、中间轴齿轮3和输出轴齿轮5，输入轴齿轮2通过输入轴1转动连接在第一容置腔内，输入轴1用于与电动汽车的驱动电机25连接，输入轴1和驱动电机25的转轴之间可采用花键连接，也可采用联轴器或传动机构连接。该中间轴齿轮3通过中间轴4转动连接在减速装置壳体内，中间轴齿轮3为阶梯型齿轮，中间轴齿轮3的大径部分与输入轴齿轮2啮合，中间轴齿轮3的小径部分与输出轴齿轮5啮合。该减速机构可将驱动电机25的输出扭矩通过两级齿轮传动实现减速增扭的目的，减速机构不仅限于上述结构，也可采用如行星齿轮或链条链轮等其他类型的减速机构。为减少NVH问题，输入轴1和输入轴齿轮2、中间轴4和中间轴齿轮3均可采用一体式结构。

本实施例中差速器包括差速器壳体6、一对行星齿轮19、左、右半轴齿轮22、18和左、右半轴23、14。差速器壳体6的左端与输出轴齿轮5通过焊接实现固定连接，差速器壳体6可在输出轴齿轮5的带动下绕第一轴线旋转，相比与传统的螺栓连接，结构更紧凑，重量更轻。差速器壳体6内沿垂直于第一轴线的第二轴线方向设置有销轴，销轴的两端分别与差速器壳体6固定连接，一对行星齿轮19相对设置并分别转动连接在靠近销轴两端的位置，行星齿轮19可绕第二轴线方向旋转。左、右半轴齿轮22、18分别设置在差速器壳体6内的两侧，左、右半轴齿轮22、18均与行星齿轮19啮合。左半轴23从输出轴齿轮5的轴心处伸入到差速器壳体6内，右半轴14从差速器壳体6的右端伸入到壳体内，左半轴23和右半轴14相对的端部均设置有外花键，左半轴齿轮22和右半轴齿轮18的中心轴孔内设置有内花键，左半轴23和右半轴14分别与左半轴齿轮22和右半轴18齿轮通过花键联接。

本实施例中离合机构16包括离合器毂29、齿毂31、活塞15、摩擦片组。差速器壳体6的外侧固定连接有一空心轴，空心轴套设在右半轴14的外侧并可绕右半轴14旋转，空心轴从第一容置腔延伸至第二容置腔。离合器毂29呈阶梯型，包括大径部分和小径部分，离合器毂29的小径部分与空心轴通过花键连接，离合器毂29的大径部分套设在摩擦片组的外侧。摩擦片组包括若干摩擦片27和压片26，摩擦片27和压片26一一间隔设置，压片26与离合器毂29之间通过花键连接。齿毂31设置在摩擦片组的内侧，齿毂31的内侧和外侧分别通过花键与右半轴14和摩擦片27连接。活塞15设置在摩擦片组的右端，可沿第一轴线方向移动以压紧摩擦片组，可以实时的将差速器壳体6和右半轴14锁定，从而实现将左、右车轮24、10的转速差锁定在一定范围之内的目的。

为提高摩擦片组的刚度，降低摩擦片组对离合器毂29和活塞15的磨损，可在摩擦片组的两端分别设置垫片28，垫片28通过花键与离合器毂29连接。还可在离合器毂29和中间壳体20之间以及活塞15和靠近其的垫片28之间分别设置推力轴承30，推力轴承30能够承受中间壳体20和活塞15对摩擦片组的轴向推力，避免轴向推力过大导致离合器毂29和中间壳体20之间以及活塞15和垫片28之间的摩擦力过大而无法相对旋转。

执行机构包括执行电机9、蜗杆7、蜗轮8、中间齿轮11、结合套12。蜗杆7固定连接在执行电机9的输出轴上，并与蜗轮8啮合，蜗轮8与中间齿轮11啮合；结合套12套设在右半轴14的外侧，结合套12可沿右半轴14移动，其一端与活塞15固定连接，其外侧沿轴向设置有直齿条，中间齿轮11与直齿条啮合。执行电机9可进行正反转控制，当执行电机9正转时，带动蜗杆7正转，驱动蜗轮8逆时针旋转和中间齿轮11顺时针旋转，带动结合套12沿半轴向差速器一侧移动，实现活塞15压紧摩擦片组；当执行电机9反转时，带动蜗杆7反转，驱动蜗轮8顺时针旋转和中间齿轮11逆时针旋转，带动结合套12沿右半轴14向右车轮10一侧移动，实现摩擦片27的分离。该执行机构的结构简单，反应速度较快，稳定性和可靠性均较高。

为了防止因机械结构卡住造成活塞15无法回位，进而避免摩擦片组无法分离，还可设置用于使活塞15弹性复位的弹性装置，本实施例中弹性装置采用回位弹簧13，该回位弹簧13设置在结合套12的内侧，即结合套12和右半轴10之间，回位弹簧13的两端分别抵接在结合套12和齿毂31上，以帮助结合套12复位。当结合套12在执行机构的驱动下克服回位弹簧13的阻力，向左带动活塞15压紧摩擦片组时，差速器处于锁止状态；当结合套12在执行机构和回位弹簧13的作用下回到初始位置，差速器处于自由状态。

本实施例中的新能源汽车减速装置使用时，安装于电动汽车的驱动电机25和左、右车轮24、10之间，减速机构的输入轴1通过花键套与驱动电机25的转轴连接，左、右车轮24、10别通过左、右半轴23、14与差速器壳体内的左、右半轴齿轮22、18连接，动力从驱动电机25传递给减速机构，减速机构通过内部的两级齿轮减速和扭矩放大后传递给差速器，差速器再通过左、右半轴齿轮22、18将动力传递给左、右半轴23、14，最终驱动两侧的左、右车轮24、10，实现电动汽车的驱动。当进行制动能量回收时，动力的传递路径正好与上述路径相反。

如图1所示，当左、右车轮24、10均位于高附着路面或高速直线行驶时，驱动电机25的输出扭矩通过输入轴1和输入轴齿轮2，到中间轴齿轮3，再到输出轴齿轮5传递给差速器壳体6，差速器壳体6传递到左、右半轴齿轮22、18，进而传递给左、右半轴23、14。此时执行电机9不工作，结合套12在回位弹簧13的作用下处于其行程的最右端，即初始位置，与结合套12刚性连接的活塞15亦不对离合机构16内的摩擦片组施加压紧力，差速器处于自由状态，即差速器壳体6、右半轴14和左半轴23分别以各自的转速旋转。

如图2所示，当一侧车轮处于低附着路面而另一侧车轮处于附着较好的路面上或车辆转弯时，基于差速器的平均分配扭矩特性，附着较好的车轮获得的扭矩将受制于附着较低一侧车轮所能利用到的附着力。此时，如果车辆增加驱动力，通常会出现车轮打滑或空转的现象。为了避免这一情况，提高车辆的行驶安全性，需要通过控制左、右半轴23、14和差速器壳体6的结合程度来限制左、右车轮24、10的打滑，通过执行电机9驱动蜗轮蜗杆和齿轮齿条机构，带动结合套12克服回位弹簧13的阻力向左运动，从而带动活塞15对摩擦片组施加压紧力，直至离合机构16传递的扭矩大于右半轴14和差速器壳体6的结合扭矩，即实现左、右半轴23、14一定的扭矩分配比例，从而限制左、右车轮24、10的打滑，提高车辆应对对开路面的能力，同时减少能量的流逝，提高传动效率和续航里程。

如图3所示，当差速器工作时，活塞15在结合套12的作用下，从右向左依次推动推力轴承30、垫片28、摩擦片27和压片26，实现离合机构16的结合；当差速器不工作时，活塞15在回位弹簧13和结合套12的共同作用下沿右半轴14向右移动，摩擦片组不受压紧力，实现离合机构16的断开。

本发明的新能源汽车减速装置，结构简单、鲁棒性较高，通过执行机构控制离合机构接合，进而控制半轴和差速器壳体结合，限制左、右车轮的打滑，可以实时的将左、右车轮的转速差锁定在一定范围之内，在提高了行车安全的同时，还能够减少不必要的功率损失，降低了能耗，增加了电动汽车的传动效率和续航里程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新能源汽车减速装置，其特征在于，包括减速装置壳体和设置在所述减速装置壳体内的减速机构、差速器、离合机构及执行机构；

所述减速机构，用于与所述新能源汽车的驱动装置传动连接；

所述差速器，包括差速器壳体、一对行星齿轮、一对半轴齿轮和一对半轴；所述一对半轴端部相对设置，其相对端分别伸入所述差速器壳体内；所述差速器壳体与所述减速机构传动连接并可绕所述半轴的轴向旋转；所述一对行星齿轮相对设置在所述差速器壳体内并可绕垂直于所述半轴轴向的方向旋转；所述一对半轴齿轮分别与所述一对半轴的相对端固定连接，所述半轴齿轮与所述行星齿轮啮合并可绕所述半轴的轴向旋转；

所述离合机构，包括活塞和摩擦片组，所述摩擦片组包括若干一一间隔设置的摩擦片和压片，所述摩擦片和压片分别与所述半轴和差速器壳体固定连接，所述活塞可沿所述半轴的轴向移动以压紧所述摩擦片组；

所述执行机构，包括执行电机、蜗杆、蜗轮及直齿条，所述执行电机的输出轴与所述蜗杆固定连接，所述蜗杆与所述蜗轮啮合，所述蜗轮与所述直齿条啮合，所述直齿条与所述活塞固定连接。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车减速装置，其特征在于，所述执行机构还包括中间齿轮，所述蜗轮与所述中间齿轮啮合，所述中间齿轮与所述直齿条啮合。

3.根据权利要求2所述的新能源汽车减速装置，其特征在于，所述执行机构还包括结合套，所述结合套可移动的套设在所述半轴的外侧，所述结合套的一端与所述活塞固定连接，所述直齿条设置在所述结合套的外侧。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车减速装置，其特征在于，所述执行机构还包括用于使所述活塞弹性复位的弹性装置。

5.根据权利要求1所述的新能源汽车减速装置，其特征在于，所述差速器壳体的外侧固定连接有空心轴，所述空心轴套设在所述半轴的外侧并可绕所述半轴旋转，所述离合机构还包括离合器毂，所述离合器毂包括大径部分和小径部分，所述离合器毂的小径部分与所述空心轴通过花键连接，所述离合器毂的大径部分套设在所述摩擦片组的外侧，并与所述压片通过花键连接。

6.根据权利要求5所述的新能源汽车减速装置，其特征在于，所述离合机构还包括设置在所述摩擦片组和半轴之间的齿毂，所述齿毂的外侧和内侧分别通过花键与所述摩擦片和半轴连接。

7.根据权利要求6所述的新能源汽车减速装置，其特征在于，所述摩擦片组的两端分别设置有垫片。

8.根据权利要求6所述的新能源汽车减速装置，其特征在于，所述减速装置壳体包括左壳体、右壳体及中间壳体，所述左壳体和中间壳体形成第一容置腔，所述右壳体与所述中间壳体形成第二容置腔，所述减速机构和差速器设置在所述第一容置腔内，所述离合机构和至少部分的所述执行机构设置在所述第二容置腔内。

9.根据权利要求8所述的新能源汽车减速装置，其特征在于，所述离合器毂靠近所述中间壳体设置，所述离合器毂与所述中间壳体之间设置有推力轴承，所述活塞和靠近其的所述垫片之间设置有推力轴承。

10.根据权利要求1-9任一项所述的新能源汽车减速装置，其特征在于，所述减速机构包括输入轴齿轮、中间轴齿轮和输出轴齿轮，所述中间轴齿轮为阶梯型齿轮，所述中间轴齿轮的大径部分与所述输入轴齿轮啮合，所述中间轴齿轮的小径部分与所述输出轴齿轮啮合，所述输出轴齿轮与所述差速器壳体固定连接并可带动所述差速器壳体绕所述半轴的轴向旋转。