CN110154752A - 车辆推进系统 - Google Patents
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Abstract
一种车辆推进系统包括具有空心转子轴的电动机,连接到空心转子轴的输入驱动链轮,安装在输入驱动链轮上的第一链条,安装在传送轴上的传送从动链轮,第一链条也安装在传送从动链轮上,安装在传送轴上的传送驱动链轮,安装在传送驱动链轮上的第二链条,连接到差速器的最终驱动从动链轮,第二链条也安装在最终驱动从动链轮上,连接到差速器的输出的第一轴,以及连接到差速器的另一输出的第二轴。
Description
技术领域
本公开涉及一种车辆推进系统。
背景技术
本引言总体呈现本公开的上下文。本发明人的工作,就在此引言中描述的程度而言,以及在提交时可能不符合现有技术的描述的方面,既没有明确地也没有隐含地认为是与本公开相反的现有技术。
汽车制造商正处于恒定和增大的压力下,以改进其车辆推进系统的效率、性能和燃料经济性。这导致了车辆推进系统的发展,车辆推进系统具有作为这些系统中的作为原动机的内燃机的替代方案,这些系统例如是电动机,燃料电池等。这些车辆推进系统中的电动机通常以具有相对高的扭矩输出的高速运行。这需要将空心转子轴的速度从电动机减小到更适合于车辆最终驱动器的速度的变速器。此外,与内燃机相比,电动机的增大的有效运行速度范围减少和/或消除了提供具有改变传动比的能力的变速器的需要。作为这些降低的要求的结果,汽车制造商已经能够简化它们的推进系统,并且更紧凑地将原动机、变速器、最终驱动器和车轴定位和/或组合为单个单元,例如变速驱动桥。
图1中示出了具有变速驱动桥配置的示例性车辆推进系统100。推进系统100包括具有空心转子轴104的电动机102。空心转子轴104向变速驱动桥108中的第一齿轮组106提供原动力扭矩。第一齿轮组106包括第一驱动齿轮110,第一驱动齿轮110安装在空心转子轴104上,以通过花键等与空心转子轴104一起旋转。第一驱动齿轮110具有与第一从动齿轮112上的相应齿啮合的齿。第一从动齿轮112通过花键等安装在传送轴114上。在示例性实施例中,传送轴114整体地结合有第二驱动齿轮116,第二驱动齿轮116具有与第二从动齿轮118上的相应齿啮合的齿。第二从动齿轮118连接到差速器122的壳体120。差速器122包括销124,销124与一组小齿轮126接合,使得扭矩通过销124和小齿轮126从壳体120传送到驱动车辆的车轮(未示出)的一组轴128和130。
发明内容
在一个示例性方面中,一种车辆推进系统包括具有空心转子轴的电动机,连接到空心转子轴上的输入驱动链轮,安装在输入驱动链轮上的第一链条,安装在传送轴上的传送从动链轮,第一链条也被安装在传送从动链轮上,安装在传送轴上的传送驱动链轮,安装在传送驱动链轮上的第二链条,连接到差速器的最终驱动从动链轮,第二链条也安装在最终驱动从动链轮上,连接到差速器的输出的第一轴,连接到差速器的另一输出的第二轴。
以这种方式,车辆推进系统的效率、燃料经济性、排放、尺寸、简单性、噪声、振动和质量都可以得到改进。
在另一个示例性方面,输入驱动链轮和传送从动链轮之间的比率大于2比1。
在另一个示例性方面,传送驱动链轮与最终驱动从动链轮之间的比率大于2比1。
在另一个示例性方面,系统还包括变速驱动桥壳体。
在另一个示例性方面,系统进一步包括轴承,轴承被安装到变速驱动桥壳体上并且可旋转地支撑传送从动链轮。
在另一个示例性方面,轴承与传送从动链轮共面。
在另一个示例性方面,轴承是辊式轴承。
在另一个示例性方面,系统进一步包括轴承,轴承被安装到变速驱动桥壳体上并且可旋转地支撑最终驱动从动链轮。
在另一个示例性方面,轴承与最终驱动从动链轮共面。
在另一个示例性方面,差速器是锥齿轮差速器。
在另一个示例性方面,差速器是行星正齿轮差速器。
在另一个示例性方面,第二链条的宽度大于第一链条的宽度。
通过下面提供的详细说明,本公开的其它应用领域将变得显而易见。应当理解的是,详细的描述和具体的例子仅仅是为了说明的目的,而不是为了限制本公开的范围。
本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点从结合附图的详细说明(包括权利要求和示例性实施例)中变得显而易见。
附图说明
根据详细说明和附图,本公开将变得更充分地理解,其中:
图1是一种车辆推进系统的截面图;
图2是根据本公开的一种车辆推进系统的截面图;以及
图3是根据本公开的另一车辆推进系统的截面图。
在附图中,可以重新使用附图标记来标识类似和/或相同的元件。
具体实施方式
返回参考图1,本公开的发明人认识到,车辆推进系统100的变速驱动桥中的齿轮组存在许多问题。齿轮齿的啮合产生不希望的噪声和振动量。当与包括内燃系统的车辆推进系统一起使用时,这些噪声和振动可以被掩盖。然而,在依靠更加安静的电动机来产生原动力的推进系统中,噪声和振动可能变得明显。
另外,本发明人认识到,在这些齿轮组中使用齿轮会导致沿轴向方向作用的推力载荷。结果,齿轮的使用需要沿径向和沿轴向提供支撑的轴承组。来自齿轮组的这些轴向载荷被称为推力载荷。这些推力载荷增加了对处理径向载荷和处理减小系统整体效率的推力载荷的轴承系统的需求。例如,返回参考图1中的系统100,第二驱动齿轮116和第二从动齿轮118之间的啮合导致具有径向分量Fr和轴向分量Fa的力。为了适应力Fa的轴向分量,需要中心支承件132(包括多个螺栓和销钉,未示出)。本公开的发明人解决了这些问题,同时还实现了比传统设计更多的优点。
图2示出了根据本公开的具有变速驱动桥配置的示例性车辆推进系统200。系统200包括电动机202,电动机202具有用于向变速驱动桥206提供原动力扭矩的空心转子轴204。系统200包括通过花键连接等安装在空心转子轴204上的输入驱动链轮208。第一链条210安装在输入驱动链轮208上和传送从动链轮212上。传送从动链轮212安装在传送轴214上,使得传送轴214与传送从动链轮212一起旋转。传送驱动链轮216也安装在传送轴214上,使得它通过花键连接等与传送轴214一起旋转。第二链条218安装在传送驱动链轮216上和最终驱动从动链轮220上。传送驱动链轮220集成到锥齿轮差速器224的壳体222中。差速器224将从传送驱动链轮220接收的扭矩分配到一组车轴226和228,所述车轴226和228驱动结合有车辆推进系统200的车辆的车轮(未示出)。
与图1的车辆推进系统100相比,图2的车辆推进系统200的本发明示例性实施例具有多个优点。首先,本发明实施例中的链条驱动系统以小得多的噪声和振动运行。如上所述,当车辆推进系统依靠电动机而不是内燃机来产生原动力扭矩时,这是特别有利的,内燃机将产生足够的噪声和振动,其将掩盖由齿轮组产生的噪声和振动。在没有掩盖噪音和振动的情况下,更加安静的链条/链轮驱动的优点变得更加重要。
此外,依靠链条/链轮传动系统而不是齿轮组的能力提供了效率的改进,这对于改进燃料经济性、减少排放等来说变得越来越重要。
与系统100的齿轮组相反,系统200的链条/链轮组不产生轴向推力载荷。因此,系统200的轴承组不需要处理轴向推力载荷。由于这种降低的要求,系统200可以结合辊式轴承而不是滚珠轴承。结合辊式轴承的能力使得设计和包装更加紧凑。通常,辊式轴承小于可比的滚珠型轴承。此外,根据本公开,辊式轴承的使用以及消除了对处理推力载荷的要求,轴承可以定位成与链条/链轮组共面。以这种方式,整体变速驱动桥尺寸可以比传统变速驱动桥设计紧凑得多。
此外,通过从链条/链轮组大量减小和/或消除推力载荷,与齿轮组相比,由于定位载荷通常比来自齿轮组的推力载荷小得多,因此可以继续要求这些轴承的尺寸来处理轴向载荷,例如定位载荷的尺寸也可以减小。
另外,将轴承定位成与链条/链轮组共面的能力降低和/或消除了对轴承载和/或将载荷从任何链条/链轮组传送到轴承的需求。以这种方式,减小了对轴的载荷需求,这可以进一步减小轴的质量。例如,参考图1,注意到第一从动齿轮112不与最接近的相邻轴承134共面。因此,由第一从动齿轮112施加到传送轴114的径向力从轴承134悬臂式伸出。因此,传送轴114必须设计成处理这种悬臂式载荷。此外,第二驱动齿轮116和第二从动齿轮118之间的啮合导致具有径向分量Fr和轴向分量Fa的力。为了适应力Fa的轴向分量,需要中心支承件132(包括多个螺栓和销钉,未示出)。相反,现在参考图2,第一从动链轮212与轴承230共面。因此,传送轴214不需要设计成适应任何悬臂式力。此外,将轴承定位成与链条/链轮共面的能力还使得整个结构能够被简化,例如,不需要中心支撑。
在图2的示例性实施例中,链轮的比率相对大,以便通过变速驱动桥提供必要的减速和扭矩增大。例如,本公开的链轮比可以超过2比1的比率,这对于本公开也是唯一有利的。相反,之前的链条/链轮组的应用被限制为不大于1比1。这些应用主要被设计为仅在两个不同的轴之间传送功率。相反,由于较高的比率,本公开还能够实现速度的显著降低和扭矩的增加。通过变速驱动桥的扭矩增加可以通过提供图2中的系统200的第二链条218来调节,第二链条218大于第一链条210,因为第二链条218所承载的扭矩大于第一链条210所承载的扭矩,这是由于比先前的链条/链轮应用增加的结果。
应当进一步注意,通过链条/链轮组的组合以及使用彼此共面布置的紧凑的滚子轴承,进一步实现了本公开的示例性实施例的更高的扭矩容量。此外,示例性实施例的滚子轴承可以直接由变速驱动桥的壳体支撑,而不是如先前对于传统的齿轮组变速驱动桥设计所进行的轴支撑。这些传统齿轮组设计的轴必须被送去支承力并将这些力传送到壳体,这需要增加这些支承轴的质量和尺寸。相反,共面轴承使壳体能够直接承载径向载荷。
现在参考图3,示出了根据本公开的车辆推进系统300的另一个示例性实施例。图2的系统200和图3的系统300之间的一个差异是结合了行星正齿轮差速器302而不是锥齿轮差速器224。与其它变速驱动桥设计的锥齿轮差速器224相比,本发明的链条/链轮组的使用以及伴随的使用共面轴承来支撑这些链条/链轮组的能力使得能够使用更加紧凑的行星正齿轮差速器302。依赖于齿轮组的其它变速驱动桥系统需要具有处理由齿轮组产生的推力载荷的能力的差速器。例如,再次参考图1,第二从动齿轮118产生推力载荷(即,力Fa),推力载荷传送到差速器壳体120并且必须由差速器壳体120承载。因此,差速器122需要具有处理这些推力载荷的能力。相反,由于本公开的示例性实施例的链条/链轮组的创造性使用,差速器不需要处理任何推力载荷。这使得能够使用诸如图3中302所示的行星正齿轮差速器,又具有减小的轴向范围,并且进一步使得变速驱动桥系统300的总体设计更加紧凑。
本说明书本质上仅仅是说明性的,而决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以多种形式实现。因此,尽管本公开包括特定的示例,但是本公开的真实范围不应限于此,因为通过研究附图、说明书和所附权利要求,其它修改将变得显而易见。
Claims (9)
1.一种车辆推进系统,所述系统包括:
电动机,其具有空心转子轴;
输入驱动链轮,其连接至所述空心转子轴;
第一链条,其安装在所述输入驱动链轮上;
传送从动链轮,其安装在传送轴上,并且其中,所述第一链条也安装在所述传送从动链轮上;
传送驱动链轮,其安装在所述传送轴上;
第二链条,其安装在所述传送驱动链轮上;
最终驱动从动链轮,其连接至差速器,并且其中,所述第二链条也安装在所述最终驱动从动链轮上;
第一轴,其连接到所述差速器的输出;以及
第二轴,其连接到所述差速器的另一输出。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述输入驱动链轮与所述传送从动链轮之间的比率大于2比1。
3.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传送驱动链轮与所述最终驱动从动链轮之间的比率大于2比1。
4.根据权利要求1所述的系统,进一步包括:
变速驱动桥壳体;以及
轴承,其安装到所述变速驱动桥壳体并可旋转地支撑所述传送从动链轮,其中,所述轴承与所述传送从动链轮共面,并且其中,所述轴承包括辊式轴承。
5.根据权利要求4所述的系统,进一步包括轴承,所述轴承被安装到所述变速驱动桥壳体上并且可旋转地支撑所述最终驱动从动链轮。
6.根据权利要求5所述的系统,其中,所述轴承与所述最终驱动从动链轮共面。
7.根据权利要求1所述的系统,其中,所述差速器包括锥齿轮差速器。
8.根据权利要求1所述的系统,其中,所述差速器包括行星正齿轮差速器。
9.根据权利要求1所述的系统,其中,所述第二链条的宽度大于所述第一链条的宽度。
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