CN110481313A - 用于多电机控制的车辆差速减速装置、差速器及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆驱动力传动技术领域，特别涉及一种用于多电机提供动力的车辆差速减速装置、差速器及车辆，该装置包含：壳体，及传动齿轮组；传动齿轮组包括：两个输入齿轮，分别布设于壳体中轴两侧位置；一个被动齿圈，通过两个输入齿轮夹持设置，被动齿圈外齿面并与输入齿轮外齿面啮合；一个行星锥齿轮固定圈，其外径通过十字支架与被动齿圈内径刚性连接；四个行星锥齿轮，均匀分布在行星锥齿轮固定圈上，随行星锥齿轮公转同时进行自转；两个半轴齿轮，用于夹持由四个行星锥齿轮组成的行星锥齿轮组，并与行星锥齿轮相啮合。本发明输入齿轮对称设置在车辆半轴安装位置两侧，并通过多个电机进行驱动，保证动力传动性能的平衡可靠。

Description

用于多电机控制的车辆差速减速装置、差速器及车辆

技术领域

本发明涉及车辆驱动力传动技术领域，特别涉及一种用于多电机提供动力的车辆差速减速装置、差速器及车辆。

背景技术

电动汽车普遍采用中央电机、差速减速器、半轴、驱动轮所组成的动力传动方式，这种方式技术成熟、可靠性高，国内外电动汽车绝大部分采用此技术方案。但是由于各类电动汽车所需要的动力从十几千瓦到几百千瓦不等，需要配套的驱动电机就必须有很多的规格和品种才能覆盖从小到大的不同车辆，而有些规格品种由于需求量较少，很难形成规模生产。又由于驱动电机与差速减速器、车桥可以组合成一个总成，可省略传动轴、万向节等传动部件、提高传动效率、明显降低成本、节约能耗，正在成为电动汽车驱动系统的技术升级的方向。但是，由于电动汽车所需要的驱动电机的功率、体积和重量较大，会对差速减速器形成重力偏置，会严重影响动力系统的可靠性，就不宜将大于30千瓦的电机与差速减速器、车桥组合在一起，而不得不采用分体及设置传动轴、万向节的方式，这就成为将电机、减速差速器、车桥一体化技术升级的障碍。

发明内容

为此，本发明提供一种用于多电机提供动力的车辆差速减速装置、差速器及车辆，使电动汽车驱动电机的生产步入少品种、规模化、超大批量化、精致化轨道，减少传动部件，降低车辆成本，提高效率，节约能耗，为电动汽车的推广应用提供出提质、降本、降耗的应用前景。

按照本发明所提供的设计方案， 一种用于多电机提供动力的车辆差速减速装置，包含：壳体，及设于壳体内的传动齿轮组；所述传动齿轮组包括：

输入齿轮，所述输入齿轮数量为两个，分别布设于壳体内两侧位置；

被动齿圈，所述被动齿圈数量为一个，通过两个输入齿轮夹持设置，被动齿圈外齿面并与输入齿轮外齿面啮合；

行星锥齿轮固定圈，所述行星锥齿轮固定圈数量为一个，其外径通过十字支架与被动齿圈内径刚性连接；

行星锥齿轮，所述行星锥齿轮数量为四个，均匀分布并固定在行星锥齿轮固定圈上，随行星锥齿轮固定圈公转的同时进行自转；

半轴齿轮，所述半轴齿轮数量为两个，用于夹持由四个行星锥齿轮组成的行星锥齿轮组，并与行星锥齿轮相啮合。

上述的，所述壳体采用椭圆体结构，两个输入齿轮分别对应设在椭圆体结构壳体的两个远边内，输入齿轮的外齿面从两个方向夹持被动齿圈，并与被动齿圈啮合；在壳体两个远边内侧各设置一个输入齿轮安装位，每个输入齿轮内孔与提供动力的电机轴相匹配。

上述的，所述被动齿圈与行星锥齿轮之间通过连接组件固定。

优选的，所述连接组件包含用于连接被动齿圈和行星锥齿轮固定圈的十字支架，固定行星锥齿轮固定圈的轴承、行星锥齿轮销、销套和滚针轴承，行星锥齿轮固定圈和被动齿圈之间通过十字支架刚性连接，行星锥齿轮通过行星锥齿轮销、销套和滚针轴承均布固定在行星锥齿轮固定圈上，壳体内设置有轴承安装座，行星锥齿轮固定圈轴承设于该轴承安装座上。

上述的，壳体内还设置有用于安装半轴齿轮定心推力轴承的轴承固定座。

上述的，所述输入齿轮采用圆柱齿轮结构，该圆柱齿轮的内孔用于从两个方向进行电机轴头的匹配。

更进一步地，本发明还提供一种差速器，包含上述的用于多电机提供动力的车辆差速减速装置，及与输入齿轮传动连接的电机，和与电机信号连接的电机控制器；所述电机至少包含两个。

上述的差速器，最多设置四个电机，该四个电机分为两组，每组两个电机与其中一个输入齿轮匹配并提供驱动动力。

上述的差速器，每组两个电机连接一个电机控制器。

更进一步地，本发明还提供一种车辆，包含上述的差速器，电机控制器与整车控制器连接。

本发明的有益效果：

本发明结构简单，设计新颖、合理，差速减速装置传动齿轮对称设置在车辆半轴两侧，并通过多个电机进行驱动；进一步，车辆所需动力分解为四个单元，共同驱动被动齿圈，带动车辆半轴驱动车辆，减少了传动轴、万向节等零部件，显著降低车辆成本、提高了传动效率；将偏置的单一输入齿轮改为左右对称、前后对称的四电机输入，所有组件受力均衡、重力平衡，提高了动力系统的可靠性；可通过整车控制器对两组、四电机进行控制，使车辆在重载时四电机同时工作，空载时由两个电机工作、另外两个电机断开并停止工作，可大幅度降低能耗、显著提高车辆的续航里程；可用一个规格型号的电机适配出二电机系统和四电机系统，生产一种电机就可以满足三种以上不同功率的车辆的需求，使少量品种规格的电机生产布局实现从乘用车到物流车、客车、重卡的全覆盖，大幅度减少了电机的规格品种，使电动汽车驱动电机的生产步入规模化、超大批量化、精致化的轨道，为电动汽车的推广应用提供出提质、降本、降耗的应用前景。

附图说明：

图1为实施例中差速减速装置纵向剖视图；

图2为实施例中差速减速装置横向剖示意图

图3为实施例中差速器与车辆驱动系统示意图。

具体实施方式：

图1中：标号1代表壳体，标号2代表输入齿轮轴承，标号3代表输入齿轮，标号4代表被动齿圈，标号5代表被动齿圈十字支架，标号6代表销套，标号7代表行星锥齿轮销，标号8代表行星锥齿轮固定圈，标号9代表行星锥齿轮固定圈轴承，标号10代表行星锥齿轮，标号11代表滚针轴承，标号12代表半轴齿轮轴承，标号13代表半轴齿轮；

图2中：标号21代表壳体，标号22代表输入齿轮，标号23代表输入齿轮孔，标号24代表被动齿圈，标号25代表十字支架，标号26代表行星锥齿轮固定圈，标号27代表半轴齿轮，标号28代表半轴插孔；

图3中：标号a代表车辆半轴，标号b代表差速器，标号c代表电机，标号d代表电机控制器。

下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实施例详细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。

针对现有电动汽车中电机与减速差速器组合的模式在使用过程中重力偏置、动力传递不均衡、需要多品种多规格电机才能全覆盖所有车辆等情形，本实施例，参见图1所示，提供一种多电机提供动力的车辆差速减速装置，包含：壳体，及设于壳体内的传动齿轮组；所述传动齿轮组包括：输入齿轮，所述输入齿轮数量为两个，分别布设于壳体中轴的两侧位置；被动齿圈，所述被动齿圈与壳体中轴同心，数量为一个，通过两个输入齿轮夹持设置，被动齿圈外齿面与输入齿轮外齿面啮合；行星锥齿轮固定圈，所述行星锥齿轮固定圈数量为一个，其外径通过十字支架与被动齿圈内径刚性连接；行星锥齿轮，所述行星锥齿轮数量为四个，均匀分布并固定在行星锥齿轮固定圈上，随行星锥齿轮固定圈公转的同时进行自转；半轴齿轮，所述半轴齿轮数量为两个，用于夹持由四个行星锥齿轮组成的行星锥齿轮组，并与行星锥齿轮相啮合。输入齿轮对称设置于车辆半轴的两侧，达到重力均衡、传动距离短、省略了传动轴、万向节等零部件，使车辆的传动效率、稳定性、均衡性都有所提高。

更进一步地，参见图1和2所示，本发明实施例中，所述壳体采用椭圆体结构，被动齿圈位于椭圆体壳体内的中心，并与中轴同心；两个输入齿轮及安装位分别设在椭圆体壳体内的两个远边内，输入齿轮的外齿面从两个方向夹持被动齿圈，并与被动齿圈啮合；每个输入齿轮内孔与提供动力的电机轴相匹配。被动齿圈数量为一个，被动齿圈的内径通过十字支架与行星锥齿轮固定圈外径刚性连接，行星锥齿轮固定圈数量为一个，通过行星锥齿轮销、销套、滚针轴承使四个行星锥齿轮均布，行星锥齿轮的锥形齿面与半轴齿轮啮合，可组成有四个电机输入接口并向半轴输出动力的减速差速装置。参见图1所示，输入齿轮内孔可分别从左右各安装一个电机，使两个电机共同匹配一个输入齿轮，在对称的另一端同样如此，有效实现了前后左右四个方向的重力平衡，克服了单电机输入所造成的重力偏置、扭力不均衡等缺陷。

更进一步地，本发明实施例中，连接组件包含用于连接被动齿圈和行星锥齿轮固定圈的十字支架，固定行星锥齿轮固定圈的轴承、行星锥齿轮销、销套和滚针轴承，行星锥齿轮固定圈和被动齿圈之间通过十字支架刚性连接，行星锥齿轮通过行星锥齿轮销、销套和滚针轴承均布固定在行星锥齿轮固定圈上，壳体内设置有轴承安装座，行星锥齿轮固定圈轴承设于该轴承安装座上。可使被动齿圈转动时带动行星锥齿轮组一起转动，并将力矩传递给与行星锥齿轮啮合的半轴齿轮，半轴齿轮分别将动力传输给左右两个车轮，省去现有差速器中一轴、二轴、三轴等的传动部件，传动距离短，制作成本低，传动效率高。

更进一步地，本发明实施例中，壳体内还设置有用于安装半轴齿轮定心推力轴承的轴承固定座，半轴齿轮定心推力轴承通过轴承固定座固定安装与壳体内，保证半轴齿轮工作过程中的平稳性能。

更进一步地，本发明实施例中，输入齿轮采用圆柱齿轮结构，保证驱动力传递的平稳和高效率，且结构紧凑、噪音下降、使用寿命提高。

更进一步地，参见图3所示，本发明实施例还提供一种差速器，包含上述的用于多电机提供动力的车辆差速减速装置，及与输入齿轮连接的电机，和与电机信号连接的电机控制器；所述电机至少包含两个。通过多个电机代替现有单个电机驱动，可减少电机的品种规格、进行规模化大批量生产，有利于降低电机成本、提高电机的质量稳定性、从而降低整车成本。

更进一步地，本发明实施例中，包含四个电机，该四个电机分为两组，每组两个电机与一个输入齿轮提供驱动力匹配。优选的，安装在一个输入齿轮上两端的两个旋转方向不同的电机由一个电机控制器进行控制，可实现电机的同步驱动。

更进一步地，现有单个大电机若采用与差速器一体化设置，就会形成重力偏置，影响动力系统的稳定性；若通过传动轴、万向节连接成中置电机，就增加了传动距离，还需要用锥齿轮改变驱动力的方向，而锥齿轮加工成本高，传动效率低于圆柱齿轮，使传动效率显著降低。而本实施例中，采用四个小功率电机代替现有一个大功率电机，不仅可解决重力偏置、省略传动轴、万向节等零部件，减少传动距离，还有利于电机散热，可省略需要消耗辅助能耗的水冷却系统，在提高传动效率的同时，大大节约了成本。

更进一步地，本发明实施例还提供一种车辆，包含上述的差速器，电机控制器与整车控制器连接。车辆在行驶过程中，可根据实际使用情况，满载时通过整车控制器指令两个电机控制器、四个电机同时工作；在空载时，指令其中的一台控制器、两台安装离合器的电机停止工作，由另一个控制器、另外两台电机提供动力，大幅度降低能耗。实现在需要输出强劲动力时，四电机同时工作充分满足动力需求；在车辆空载时，只允许2台电机工作，从而提供出满足车辆在不同工况下的动力需求，使车辆的能耗显著下降、续航里程显著提高。

可以理解的是，前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种用于多电机提供动力的车辆差速减速装置，其特征在于，包含：壳体，及设于壳体内的传动齿轮组；所述传动齿轮组包括：

输入齿轮，所述输入齿轮数量为两个，分别布设于壳体中轴两侧位置；

被动齿圈，所述被动齿圈数量为一个，与壳体中轴同心，通过两个输入齿轮夹持设置，被动齿圈外齿面并与输入齿轮外齿面啮合；

行星锥齿轮固定圈，所述行星锥齿轮固定圈数量为一个，其外径通过十字支架与被动齿圈内径刚性连接；

行星锥齿轮，所述行星锥齿轮数量为四个，均匀分布并固定在行星锥齿轮固定圈上，可随行星锥齿轮公转的同时进行自转；

半轴齿轮，所述半轴齿轮数量为两个，用于夹持由四个行星锥齿轮组成的行星锥齿轮组，并与行星锥齿轮相啮合。

2.根据权利要求1所述的用于多电机提供动力的车辆差速减速装置，其特征在于，所述壳体采用椭圆体结构；两个输入齿轮分别对应设在椭圆体结构壳体的两个远边内，输入齿轮的外齿面从两个方向夹持被动齿圈，并与被动齿圈啮合；在壳体两个远边内侧各设置一个输入齿轮安装位，每个输入齿轮内孔与提供动力的电机轴相匹配。

3.根据权利要求1所述的用于多电机提供动力的车辆差速减速装置，其特征在于，所述被动齿圈与行星锥齿轮之间通过连接组件固定。

4.根据权利要求3所述的用于多电机提供动力的车辆差速减速装置，其特征在于，所述连接组件包含用于连接被动齿圈和行星锥齿轮固定圈的十字支架，固定行星锥齿轮固定圈的轴承、行星锥齿轮销、销套和滚针轴承，行星锥齿轮固定圈和被动齿圈之间通过十字支架刚性连接，行星锥齿轮通过行星锥齿轮销、销套和滚针轴承均布固定在行星锥齿轮固定圈上，壳体内设置有轴承安装座，行星锥齿轮固定圈轴承设于该轴承安装座上。

5.根据权利要求1所述的用于多电机提供动力的车辆差速减速装置，其特征在于，壳体内还设置有用于安装半轴齿轮定心推力轴承的轴承固定座。

6.根据权利要求1~5任一项所述的用于多电机提供动力的车辆差速减速装置，其特征在于，所述输入齿轮采用圆柱齿轮结构，该圆柱齿轮结构的内孔用于从两个方向与电机轴头匹配。

7.一种差速器，其特征在于，包含权利要求1~6任一项所述的用于多电机提供动力的车辆差速减速装置，及与输入齿轮传动连接的电机，和与电机信号连接的电机控制器，所述电机至少包含两个。

8.根据权利要求7所述的差速器，其特征在于，最多设置四个电机，该四个电机分为两组，每组电机与一个输入齿轮匹配并提供驱动动力。

9.根据权利要求8所述的差速器，其特征在于，每组两个电机分别连接一个电机控制器。

10.一种车辆，其特征在于，包含权利要求7~9任一项所述的差速器，电机控制器与整车控制器连接。