CN108730422A - 用于车辆的传动系及其驱动减速机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的传动系的驱动减速机构(2)，所述驱动减速机构(2)包括驱动部(5)和与所述驱动部(5)传动地连接的减速部(6)，其中，所述驱动部(5)限定出容置空间(13)，所述减速部(6)至少部分地容置在所述容置空间(13)内。本发明还涉及一种用于车辆的、包括驱动减速机构(2)的传动系(1)。

Description

用于车辆的传动系及其驱动减速机构

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的传动系的驱动减速机构。此外，本发明还涉及一种用于车辆的、包括所述驱动减速机构的传动系。

背景技术

使用电机的车辆、如电动车和混合动力车中的传动系通常包括提供驱动力的电机、齿轮箱、传动轴以及差速机构。这些部件或机构通常布置成沿电机轴的轴向依次连接，从而使传动系具有较长的轴向尺寸。此外，为了降低电机的高转速以适应于差速机构，通常还需要在电机与差速机构之间设置减速机构。而减速机构的设置会进一步增加传动系的轴向尺寸。

紧凑的、特别是轴向紧凑的传动系在车辆设计中是很有前景的。尤其对于短轴距车，其对传动系的轴向尺寸非常敏感并要求尽可能地缩短传动系的轴向尺寸。在现有技术中，为了减小传动系的轴向尺寸，通常采用的手段是将定轴齿轮形式的齿轮箱设计成行星齿轮机构形式的齿轮箱。行星齿轮组的常规结构包括受电机驱动的太阳齿轮、与太阳齿轮啮合传动的至少一个行星齿轮、与所述至少一个行星齿轮啮合的齿圈、以及用于承载所述至少一个行星齿轮的行星架。其中，所述齿圈是固定不动的，并且由所述行星架向与行星齿轮组传动地连接的差速机构提供动力。然后，由差速机构驱动车轮。

但是，这种现有技术对于传动系的轴向尺寸的减小非常有限，这是因为其仅仅能够缩短齿轮箱这一个部件的轴向尺寸。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于传动系的驱动减速机构，这种驱动减速机构能有效地缩短传动系的轴向尺寸，从而能够实现轴向紧凑的传动系。

根据本发明的一方面，上述目的通过一种用于传动系的驱动减速机构来实现，其中，所述驱动减速机构包括驱动部和与所述驱动部传动地连接的减速部，并且，所述驱动部限定出容置空间，所述减速部至少部分地容置在所述容置空间内。

在一优选的实施例中，所述减速部大部分或完全容置在所述容置空间内。附加地或替代地，所述驱动部构造成中空结构，以使得所述减速部至少部分地容置在所述中空结构的内部。附加地或替代地，驱动部构造成外转子电机。

在另一优选的实施例中，所述驱动部包括向所述减速部提供动力的动力输出轴。特别地，所述减速部以下述方式至少部分地容置在所述容置空间内：使得所述驱动部与所述减速部沿动力输出轴至少部分重叠地延伸；和/或使得所述驱动部与所述减速部以动力输出轴为轴线同轴地布置。

在一优选的实施例中，所述驱动部包括与动力输出轴连接并驱动所述动力输出轴的转子，所述转子限定出所述容置空间。特别地，所述转子具有中空的大致圆柱体的形状，其中，所述减速部至少部分地容置在该圆柱体的内部。

在另一优选的实施例中，所述减速部构造成具有太阳齿轮的行星减速器，所述减速部以太阳齿轮的旋转轴线与所述动力输出轴的旋转轴线重合的方式至少部分地容置在所述容置空间内。特别地，所述太阳齿轮与所述动力输出轴一体构成。替代地，所述动力输出轴与太阳齿轮并非一体构成并且动力输出轴与所述太阳齿轮传动地连接。

根据本发明的另一方面，上述目的通过一种传动系来实现，该传动系具有本发明的驱动减速机构。

根据本发明，传动系的轴向尺寸通过驱动减速机构的创新性集成设计而被显著缩短，从而不仅有利于提供轴向紧凑的传动系，同时还由于外转子电机的较大的直径而具有较大的功率密度，此外还由于驱动部和减速部容置在共同的壳体内而改善了冷却性能。

附图说明

本发明的特征及其优点可以通过阅读下述参考附图的对一些示例性优选实施例的详细说明来进一步理解。所述附图为：

图1示出根据本发明的一实施例的用于车辆的传动系的示意图；

图2示出了图1所示的传动系中的驱动减速机构的剖视图；并且

图3示出用于图2所示的驱动减速机构的减速部的示意图。

具体实施方式

在本申请文件中，相同的附图标记指代相同或类似的部件或元件。

本申请文件中所使用的方位术语、如“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“顶”、“底”等均是参考说明书附图中所展示的部件的定位和定向来描述的。这些术语的使用只是为了更清楚地说明部件的相对位置，而并非用来限定绝对位置。

图1示出根据本发明的一实施例的用于车辆的传动系1的示意图。所述车辆可以是电动车辆或混合动力车辆。如图1所示，传动系1包括用于产生驱动力并能够对所产生的驱动运动进行减速的驱动减速机构2和与驱动减速机构2传动地连接并能够同时输出有差别的转速的差速机构3。当然，如本领域技术人员所知晓的，传动系1还包括其它组成部分，如冷却系统、润滑系统等。差速机构3和所述其它组成部分可以按常规方式设置，在此不再予以赘述。

此外，差速机构3的输出部与车辆的工作机构、例如车轮传动地连接。由此，由驱动减速机构2所提供的经减速的运动经差速机构3提供给所述工作机构以对所述工作机构进行致动。

在此需要说明的是，在本申请文件全文中，术语“传动地连接”意味着所连接的部件或装置之间在传动意义上直接或间接地彼此连接。也即，传动地连接的部件或装置之间存在直接或间接的动力或运动传递。

如图1所示，所述驱动减速机构2包括驱动部5和与驱动部5传动地连接的减速部6。驱动部5限定出一容置空间13(如图2所示)，减速部6至少部分地、尤其是主体部分、更特别的是大部分、更优选的是完全地容置在该容置空间13内。在这种情况下，驱动部5和减速部6在至少一个空间方向上、尤其是在轴向上至少部分重叠地延伸。或换言之，驱动部5和减速部6在至少一个空间方向、尤其是轴向上的各自的空间延伸尺寸之和大于驱动减速机构2整体在该方向上的空间延伸尺寸。在一优选实施例中，驱动减速机构2整体的轴向尺寸等于或近似等于驱动部5的轴向尺寸。

在此需要说明的是，在本申请文件全文中，术语“轴向”可以指的是主传动轴的轴向延伸方向。在驱动部5包括向减速部6提供动力的动力输出轴9的情况下，“轴向”尤其指的是动力输出轴9的轴向。特别地，在驱动部5构造成电机的情况下，“轴向”指的是电机输出轴的轴向。相应地，术语“径向”和“周向”基于“轴向”的方向来确定。

图2示出了图1所示的传动系1中的驱动减速机构2的剖视图，该图展示出驱动减速机构2的结构细节。下面参考图2来详细说明驱动减速机构2的结构和工作原理。

驱动减速机构2的驱动部5构造成中空结构并且减速部6至少部分地容置在该中空结构内部。此外，驱动部5包括上文提及的动力输出轴9。

特别地，减速部6以这样的方式容置在驱动部5内：使得所述驱动部5与减速部6沿动力输出轴9的轴向延伸至少部分地重叠。从另一角度而言，减速部6可以以这样的方式容置在驱动部5内：使得驱动部5与减速部6以动力输出轴9为轴线同轴地布置。采用这种方式，减小了由于设置减速部6而增加的传动系轴向尺寸，从而有效限制了传动系的轴向尺寸。

特别地，所述驱动部5构造成具有以动力输出轴9为轴线的形状。更特别地，所述驱动部5构造成相对于所述动力输出轴9旋转对称、尤其是中心对称。在一优选实施例中，所述驱动部5构造成呈中空的大致圆柱体的形状，并且该中空的圆柱体的中心轴线与动力输出轴9的旋转轴线重合。

所述驱动部5可以构造成电机、尤其是外转子电机。在外转子电机的情况下，由于此时的转子相对于其它类型的电机具有更大的径向直径，因此能提供具有更大功率密度的动力。具体如图2所示，所述驱动部5除了上述提及的动力输出轴9之外还包括定子7和位于定子7外的、在磁场的作用下执行旋转运动的转子8。转子8与动力输出轴9连接以将转子8的旋转运动传递给动力输出轴9。

如图2所示，所述容置空间13具体是由驱动部5的转子8所限定的。驱动部5的转子8构造成一端(图1-2中为右端)敞开的中空圆柱体，该中空圆柱体的左端面以及侧面共同限定出所述容置空间13。动力输出轴9沿转子8的中心轴线延伸，并且一端连接至转子8，尤其于转子8的左端面的中心处连接至转子8，而另一端连接至减速部6。由此，动力输出轴9在转子8的驱动下与转子8同步地执行同转速的旋转运动并将这种运动传递给减速部6。

所述减速部6可以构造成已知的行星减速器。由于行星减速器相对于其它类型的减速器具有缩小的轴向尺寸，因此这进一步有利于传动系整体轴向尺寸的减小。

图3示出用于图2所示的驱动减速机构2的减速部6的示意图。如图3所示，所述减速部6包括与动力输出轴9连接的太阳齿轮10、位于太阳齿轮10径向外侧并与太阳齿轮10啮合的至少一个行星齿轮11、位于行星齿轮11径向外侧并与行星齿轮11啮合的齿圈12、以及用于支撑行星齿轮11并与行星齿轮11传动地连接的行星架组件20。在此，太阳齿轮10用作减速部6的动力输入部，用以接收来自动力输出轴9的动力输入，行星架组件20用作减速部6的动力输出部，用以向驱动减速机构2的下游装置、如差速机构3提供动力，而齿圈12设置为固定不动的。

在此，太阳齿轮10以其旋转轴线与动力输出轴9的旋转轴线重合的方式连接于动力输出轴9。优选地，动力输出轴9与太阳齿轮10可以一体构成。在这种情况下，动力输出轴9既充当驱动部5的动力输出部件，又充当减速部6的太阳齿轮；或者说，太阳齿轮10除了用作减速部6的太阳齿轮之外，同时还充当驱动部5的动力输出部件。尤其是，太阳齿轮是在组装驱动减速机构2之前已经在动力输出轴9上加工出的齿部。这种一体设计不但由于省去了动力输出轴9与太阳齿轮10的组装步骤而简化了传动系的组装过程，而且还能实现从驱动部5向减速部6可靠的、稳定的、均匀的动力传递。

替代地，动力输出轴9与太阳齿轮10也可以不是一体构成。例如，所述动力输出轴9延伸穿过太阳齿轮10并与所述太阳齿轮10不可相对运动地机械连接。

下面来详细说明减速部6的工作原理。

首先，太阳齿轮10在转子8的驱动下绕着其轴线执行旋转运动(即“自转”)，继而，太阳齿轮10的自转借助太阳齿轮10与行星齿轮11之间的啮合而带动行星齿轮11绕着太阳齿轮10旋转(即“公转”)。由于齿圈12是固定不动的，因此，行星齿轮11同时还需要绕着自身的轴线转动(即“自转”)。进一步地，行星齿轮11绕着太阳齿轮10的旋转会带着行星架组件20也绕着太阳齿轮10的轴线旋转。最后，行星架组件20将其旋转扭矩从驱动减速机构2向外输出，例如借助于连接于行星架组件20的锥齿轮30(图2)提供给差速机构3。由此，减速部6将太阳齿轮10所接收的转子8的高转速予以减速并向外输出。

此外，行星齿轮11尤其可以设置成多个，在如图3所示的实施例中为四个，从而确保太阳齿轮10向行星架组件20均匀、稳定且高效地传动。这多个行星齿轮11可以沿着太阳齿轮10的周向具有间隔地、尤其是等周向间距地布置。当然，容易想到的是，行星齿轮11的数量可以根据具体的应用场合而变化。

所述驱动减速机构2还包括用以封围并保护驱动部5和减速部6的壳体14，而且，所述壳体14是固定不动的，即在转子8以及减速部6中的太阳齿轮10、行星齿轮11和行星架组件20的旋转运动过程中保持静止不动。为了确保壳体14的固定不动，壳体14被紧固至车辆中静止不动的结构、如车辆框架部件和悬置构件。由此，保持静止不动的壳体14为驱动减速机构2提供了安全可靠的运动空间和机械保护。

在此需要说明的是，由于驱动部5和减速部6容置在共同的壳体14内，因此也改善了驱动部5和减速部6的冷却性能。

进一步而言，壳体14由主壳体部15和端盖16组成。主壳体部15基本上限定出用于容置驱动部5和减速部6的内部空间但于一轴向端处、尤其是靠近转子8的轴向端处敞开，而端盖16于该轴向端附接至主壳体部15并由此将该轴向端闭合。端盖16与主壳体部15之间的连接可以采用任何合适的机械连接方式，例如在图2所示的实施例中采用螺栓17来连接。

下面参考图2来详细说明驱动部5的结构细节。

如上文所述，驱动部5具有定子7，定子7于减速部6的径向外侧至少部分地、尤其完全地容置在转子8所限定的容置空间13内。为了在转子8的运动过程中使定子7保持静止不动，定子7被附接至固定不动的壳体14，尤其附接至主壳体部15。容易想到的是，定子7与主壳体部15之间可以采用任何适当的机械手段来连接，例如在图2所示的实施例中采用螺栓连接。

在一优选的实施例中，在主壳体部15的内侧面、尤其是与端盖16相对设置的内侧面上设置有朝向定子7轴向延伸的凸起24，如图2所示。该凸起24使得可以在主壳体部15上开设具有较长长度的供螺栓等紧固件安装的孔，从而显著提高主壳体部15与定子7之间机械连接的牢固性。

进一步而言，为了支撑并定位转子8，在端盖16的中央处设置有开口19，同时在转子8的面向端盖16的轴向外侧面上对应地设置有轴向向外地突出的突起18，该突起18在组装状态下伸入开口19内，从而借助突起18与开口19之间的配合将转子8以可旋转的方式支撑于壳体14、尤其是端盖16上。优选地，在突起18与开口19之间设置有第一轴承31，以减小转子8旋转过程中与端盖16之间的摩擦阻力。此时，转子8借助所述第一轴承31于开口19的内侧面上可旋转地支撑于壳体14上。

在一优选的实施例中，在所述开口19的周向边缘处设置有轴向向外地突出的凸缘23。该凸缘23扩大了开口19的内周面的轴向长度，从而增加了开口19可用来支撑第一轴承31并由此支撑转子8的支撑面面积。这对于转子8的稳定支撑是有利的。

在一优选的实施例中，壳体14还包括附接至端盖16、尤其附接至凸缘23以将开口19封闭的盖21，从而可以防止不期待的物质从开口19进入驱动减速机构2内部。容易想到的是，端盖16与盖21之间可以采用任何适当的机械连接手段来连接，例如在图2所示的实施例中采用螺栓连接。

进一步而言，除了在左侧借助第一轴承31支撑于壳体14上之外，转子8还在右侧借助第二轴承32得到了行星架组件20的第一行星架26(将在下文中予以详细说明)的支撑。

特别地，盖21具有朝向转子8突出的凸起结构22，如图2所示。在将盖21安装至端盖16的过程中，凸起结构22刚好贴着凸缘23和/或开口19的内周面向内推入直至盖21的面向转子8的内侧面贴靠在凸缘23的背向转子8的外侧面上，此时，凸起结构22抵压在第一轴承31上并使第一轴承31向着转子8、尤其向着突起18上的第一台阶部41推压，从而确保了第一轴承31在轴向上被可靠地定位。更重要的是，凸起结构22对第一轴承31施加的推压力进而将转子8向右推压向第一行星架26，尤其是使转子8借助第二轴承32推靠在第一行星架26的第三台阶部43上，从而使转子8的轴向的位置被盖21和第一行星架26可靠地限定。

下面结合图2-3来详细说明减速部6的结构细节。

齿圈12固定于定子7，从而借助定子7相对于主壳体部15的固定而使齿圈12在行星齿轮11的旋转运动过程中保持固定。齿圈12与定子7之间可以采用任何适当的机械连接手段来连接。例如，在图3所示的实施例中，齿圈12的外周上设置有键结构29，由此，齿圈12与定子7可以利用键配合联结在一起。所述键结构29可以是沿齿圈12的外周分布的花键，比如矩形花键。

进一步而言，行星架组件20具有位于行星齿轮11的左侧(参考图2的定向)、即面向转子8那侧的第一行星架26和位于行星齿轮11的右侧(参考图2的定向)、即背向转子8那侧的第二行星架27。这种双侧的行星架结构可以使各行星齿轮11将旋转运动和扭矩均匀地传递给行星架组件20。而且，这两个行星架26和27将行星齿轮11夹置在中间也为行星齿轮11提供了良好的定位和机械支撑。此外，每个行星齿轮11借助穿过其中央孔的连接部25连接于第一行星架26和第二行星架27。借此，每个行星齿轮11绕着太阳齿轮10的公转运动借助于相应的连接部25传递给行星架组件20。

此外，行星架组件20通过第二行星架27、借助第四轴承34可旋转地支撑于壳体14、尤其是主壳体部15上。进而，电机输出轴9(太阳齿轮10)借助于左侧的第三轴承33和右侧的第五轴承35、转子8借助于第二轴承32可旋转地支撑于行星架组件20上。

特别地，轴承31至35中的每一个在左右两侧均配属有位于相应的部件上的用于在轴向上止挡轴承的结构、如凸起结构22或台阶部(例如转子8上的用于第一轴承31的第一台阶部41和用于第二轴承32的第二台阶部42，以及第一行星架26上的用于第二轴承32的第三台阶部43)，以相互制约各轴承以及各部件在轴向上的位置。采用这种方式，安装所述盖21时借助凸起结构22施加在第一轴承31上的轴向推压力进而依次传递给转子8、第二轴承32、行星架组件20，最后借助第四轴承34传递给主壳体部15，从而为这些部件之间提供了轴向上的良好的机械支撑和定位。

在一优选的实施例中，第二行星架27连接至旋转减速机构2的输出部、例如锥齿轮30。

在另一优选的实施例中，第二行星架27与旋转减速机构2的输出部一体构成。

此外，减速部6还具有使减速部6相对于容置空间13密封的密封结构，例如图2所示的密封挡圈28，以防止减速部6中的润滑油进入到容置空间13内，同时也避免杂质侵入减速部6内恶化齿轮之间的啮合。特别地，所述密封挡圈28在其径向外侧处借助于紧固件、如图2所示的螺栓紧固于齿圈12的轴向侧面上，并在其径向内侧处密封地接合在行星架组件20的径向外侧面上。

尽管一些实施例已经被说明，但是这些实施例仅仅是以示例的方式予以呈现，而没有旨在限定本发明的范围。所附的权利要求和它们的等价形式旨在覆盖落在本发明范围和精神内的所有改型、替代和改变。

附图标记列表

1 传动系

2 驱动减速机构

3 差速机构

5 驱动部

6 减速部

7 定子

8 转子

9 动力输出轴

10 太阳齿轮

11 行星齿轮

12 齿圈

13 容置空间

14 壳体

15 主壳体部

16 端盖

17 螺栓

18 突起

19 开口

20 行星架组件

21 盖

22 凸起结构

23 凸缘

24 凸起

25 连接部

26 第一行星架

27 第二行星架

28 密封挡圈

29 键结构

30 锥齿轮

31 第一轴承

32 第二轴承

33 第三轴承

34 第四轴承

35 第五轴承

41 第一台阶部

42 第二台阶部

43 第三台阶部

Claims (10)

1.一种用于车辆的传动系的驱动减速机构(2)，所述驱动减速机构(2)包括驱动部(5)和与所述驱动部(5)传动地连接的减速部(6)，其特征在于，所述驱动部(5)限定出容置空间(13)，所述减速部(6)至少部分地容置在所述容置空间(13)内。

2.根据权利要求1所述的驱动减速机构(2)，其特征在于，

-所述减速部(6)大部分或完全容置在所述容置空间(13)内；和/或

-所述驱动部(5)构造成中空结构，以使得所述减速部(6)至少部分地容置在所述中空结构的内部；和/或

-所述驱动部(5)包括用于向所述减速部(6)提供动力的动力输出轴(9)；和/或

-所述驱动减速机构(2)包括用于封围所述驱动减速机构(2)的壳体(14)；和/或

-所述驱动部(5)构造成外转子电机。

3.根据权利要求2所述的驱动减速机构(2)，其特征在于，

-所述减速部(6)以下述方式至少部分地容置在所述容置空间(13)内：使得所述驱动部(5)与所述减速部(6)沿动力输出轴(9)至少部分重叠地延伸；和/或

-所述减速部(6)以下述方式至少部分地容置在所述容置空间(13)内：使得所述驱动部(5)与所述减速部(6)以动力输出轴(9)为轴线同轴地布置；和/或

-所述驱动部(5)构造成以动力输出轴(9)为轴线的中空结构；和/或

-所述驱动部(5)包括与动力输出轴(9)连接并驱动所述动力输出轴(9)的转子(8)，所述转子(8)限定出所述容置空间(13)。

4.根据权利要求3所述的驱动减速机构(2)，其特征在于，

所述转子(8)具有中空的大致圆柱体的形状，其中，所述减速部(6)至少部分地容置在该圆柱体的内部。

5.根据权利要求4所述的驱动减速机构(2)，其特征在于，

-所述转子(8)在运行中能够围绕所述圆柱体的中心轴线旋转；和/或

-所述动力输出轴(9)沿所述圆柱体的中心轴线延伸并于所述转子(8)的一圆柱底面处与所述转子(8)连接；和/或

-所述圆柱体的一端是敞开的。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的驱动减速机构(2)，其特征在于，

所述减速部(6)构造成具有太阳齿轮(10)的行星减速器，所述减速部(6)以太阳齿轮(10)的旋转轴线与所述动力输出轴(9)的旋转轴线重合的方式至少部分地容置在所述容置空间(13)内。

7.根据权利要求6所述的驱动减速机构(2)，其特征在于，

-所述动力输出轴(9)与所述太阳齿轮(10)一体构成；或者

-所述动力输出轴(9)与所述太阳齿轮(10)并非一体构成并且所述太阳齿轮(10)与所述动力输出轴(9)传动地连接。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的驱动减速机构(2)，其特征在于，

-所述驱动部(5)支撑于所述壳体(14)和/或所述减速部(6)上；和/或

-所述减速部(6)支撑于所述壳体(14)和/或所述驱动部(5)上；和/或

-所述驱动部(5)包括定子(7)，所述定子(7)于所述减速部(6)的径向外侧容置在所述容置空间(13)内。

9.根据权利要求8所述的驱动减速机构(2)，其特征在于，

-所述定子(7)以不可相对运动的方式固定于壳体(14)上；和/或

-构造成行星减速器的所述减速部(6)包括齿圈(12)，所述齿圈(12)以不可相对运动的方式固定在所述定子(7)的径向内侧上；和/或

-构造成行星减速器的所述减速部(6)包括行星架组件(20)，所述驱动部(5)的转子(8)可旋转地支撑于所述行星架组件(20)和/或壳体(14)上。

10.一种用于车辆的、包括前述权利要求中任一项所述的驱动减速机构(2)的传动系(1)，所述传动系(1)还包括与所述驱动减速机构(2)传动地连接的差速机构(3)。