CN111442068A - 一种车辆驱动轮及使用该驱动轮的驱动系统和车辆 - Google Patents

一种车辆驱动轮及使用该驱动轮的驱动系统和车辆 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种车辆驱动轮及使用该驱动轮的驱动系统和车辆，车辆包括车架和驱动系统，驱动系统包括车辆驱动轮和用于驱动车辆驱动轮转动的驱动电机，车辆驱动轮包括车辆轮毂，车辆轮毂内设置有减速机构，减速机构包括行星齿轮系，行星齿轮系包括与驱动电机传动连接的太阳轮以及设置在太阳轮外部的行星轮、行星架和内齿圈，内齿圈和轮毂内孔固定连接以直接带动车辆轮毂转动。本发明的有益效果在于：减速机构利用行星齿轮系的特殊结构，可以实现较大的传动比和输出扭矩，并且行星齿轮系设置在轮毂内，充分利用轮毂内的空间，将轮毂外的空间节约出来，从而解决了由于提高传动比和输出扭矩导致结构过大而引起的安装空间不足的问题。

Description

一种车辆驱动轮及使用该驱动轮的驱动系统和车辆
技术领域
本发明涉及一种车辆驱动轮及使用该驱动轮的驱动系统和车辆。
背景技术
随着全球能源的日益紧缺和环境的不断恶化，为了节约能源及减少车辆尾气排放，目前全世界很多国家都在大力研发和推广电动车辆，电动汽车不仅能够节能减排，改善人们乘车的舒适性，还能够解决能源短缺的问题。
传统的燃油动力形式的客车，采用的是中央直驱方式，就是发动机的动力通过变速器、传动轴传递给车桥，然后再通过车桥减速器、差速器、半轴传递到轮胎。对于传统的电动客车也只是把发动机改为电机，动力的传递形式没有变化。想要从电动化的角度上去设计客车，就需要优化动力的传动形式，而目前通常采用两种方式解决上述问题：第一种是采用轮毂电机驱动，就是将电机直接布置在车轮内，优点是空间利用率高，但是电机体积不能大，防水、散热安全存在问题，同时轮毂电机的动力难以支撑客车满员的负荷；第二种是采用电机布置在桥的两端，固定在桥上，有的与车轮同轴直接驱动，有的通过减速器或轮边减速器实现间接驱动。
例如授权公告号为CN207268289U的中国实用新型专利所公开的电动汽车轮边减速器总成结构，该总成结构包括箱体，箱体中的输入轴、中间轴和输出轴分布成三角形结构，输入轴通过联轴节和设在电动汽车车轮旁边的轮边电机相连，输出轴通过外花键和电动汽车车轮轮毂相连。电动汽车行驶时，轮边电机运转，将扭力传递给输入轴，通过从输入齿轮到中间齿轮再到输出齿轮的整扭减速后，传递到输出轴，最后由输出轴驱动电动汽车的车轮，实现电动汽车的行驶。现有的这种三轴式结构，如果要实现大速比和大扭矩，那么相应的体积和质量比较大，很容易引起安装空间不足的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆驱动轮，以解决现有技术中由于提高传动比和输出扭矩导致结构过大而引起的安装空间不足的问题；本发明的目的还在于提供一种方便布置和安装的驱动系统以及方便制造和装配的车辆。
为实现上述目的，本发明中的车辆驱动轮采用如下技术方案：
车辆驱动轮，包括车辆轮毂，车辆轮毂内设置有减速机构，减速机构包括行星齿轮系，行星齿轮系包括用于与驱动电机传动连接的太阳轮以及与太阳轮配套的行星轮、行星架和内齿圈，内齿圈和轮毂内孔固定连接以直接带动车辆轮毂转动。
上述车辆驱动轮的技术方案的有益效果在于：减速机构利用行星齿轮系的特殊结构，可以实现较大的传动比和输出扭矩，并且行星齿轮系设置在轮毂内，充分利用了轮毂内的空间，将轮毂外的空间节约出来，从而解决了由于提高传动比和输出扭矩导致结构过大而引起的安装空间不足的问题。
进一步的，为了获得更大的传动比和输出扭矩，所述行星齿轮系有至少两级，各级行星齿轮系的内齿圈均与轮毂内孔固定连接，其中初级行星齿轮系的太阳轮用于与驱动电机传动连接，上一级行星齿轮系的行星架和下一级行星齿轮系的太阳轮同轴固定，末级行星齿轮系的行星架用于与车架固定连接。
进一步的，为了优化行星齿轮系的布局，方便设置各级行星齿轮系，行星齿轮系有两级，初级行星齿轮系位于二级行星齿轮系的轴向外侧，初级行星齿轮系的太阳轮为初级太阳轮，二级行星齿轮系的太阳轮为二级太阳轮，二级太阳轮上设置有供驱动电机的动力输出轴穿过或者供驱动电机和初级太阳轮之间的传动轴穿过的穿过孔。
为实现上述目的，本发明中的驱动系统采用如下技术方案：
驱动系统，包括车辆驱动轮和用于驱动车辆驱动轮转动的驱动电机，车辆驱动轮包括车辆轮毂，车辆轮毂内设置有减速机构，减速机构包括行星齿轮系，行星齿轮系包括与驱动电机传动连接的太阳轮以及与太阳轮配套的行星轮、行星架和内齿圈，内齿圈和轮毂内孔固定连接以直接带动车辆轮毂转动。
上述驱动系统的技术方案的有益效果在于：减速机构利用行星齿轮系的特殊结构，可以实现较大的传动比和输出扭矩，并且行星齿轮系设置在轮毂内，充分利用了轮毂内的空间，将轮毂外的空间节约出来，从而解决了由于提高传动比和输出扭矩导致结构过大而引起的安装空间不足的问题，方便了驱动系统的布置和安装。
进一步的，为了获得更大的传动比和输出扭矩，所述行星齿轮系有至少两级，各级行星齿轮系的内齿圈均与轮毂内孔固定连接，其中初级行星齿轮系的太阳轮与驱动电机传动连接，上一级行星齿轮系的行星架和下一级行星齿轮系的太阳轮同轴固定，末级行星齿轮系的行星架用于与车架固定连接。
进一步的，为了优化行星齿轮系的布局，方便设置各级行星齿轮系，行星齿轮系有两级，初级行星齿轮系位于二级行星齿轮系的轴向外侧，初级行星齿轮系的太阳轮为初级太阳轮，二级行星齿轮系的太阳轮为二级太阳轮，二级太阳轮上设置有供驱动电机的动力输出轴穿过或者供驱动电机和初级太阳轮之间的传动轴穿过的穿过孔。
为实现上述目的，本发明中车辆采用如下技术方案：
车辆，包括车架和驱动系统，驱动系统包括车辆驱动轮和用于驱动车辆驱动轮转动的驱动电机，车辆驱动轮包括车辆轮毂，车辆轮毂内设置有减速机构，减速机构包括行星齿轮系，行星齿轮系包括与驱动电机传动连接的太阳轮以及与太阳轮配套的行星轮、行星架和内齿圈，内齿圈和轮毂内孔固定连接以直接带动车辆轮毂转动。
上述车辆的技术方案的有益效果在于：减速机构利用行星齿轮系的特殊结构，可以实现较大的传动比和输出扭矩，并且行星齿轮系设置在轮毂内，充分利用了轮毂内的空间，将轮毂外的空间节约出来，从而解决了由于提高传动比和输出扭矩导致结构过大而引起的安装空间不足的问题，方便了驱动系统的布置和安装，进而方便了车辆的制造和装配。
进一步的，为了获得更大的传动比和输出扭矩，所述行星齿轮系有至少两级，各级行星齿轮系的内齿圈均与轮毂内孔固定连接，其中初级行星齿轮系的太阳轮与驱动电机传动连接，上一级行星齿轮系的行星架和下一级行星齿轮系的太阳轮同轴固定，末级行星齿轮系的行星架与车架固定连接。
进一步的，为了优化行星齿轮系的布局，方便设置各级行星齿轮系，行星齿轮系有两级，初级行星齿轮系位于二级行星齿轮系的轴向外侧，初级行星齿轮系的太阳轮为初级太阳轮，二级行星齿轮系的太阳轮为二级太阳轮，二级太阳轮上设置有供驱动电机的动力输出轴穿过或者供驱动电机和初级太阳轮之间的传动轴穿过的穿过孔。
进一步的，为了方便固定支撑电机和行星齿轮系，并保证支撑的可靠性，车辆还包括与车架固定相连的支撑臂，驱动电机固定在支撑臂的内侧面上，行星齿轮系中的行星架固定在支撑臂的外侧面上。
附图说明
图1为本发明中车辆的实施例1的局部结构示意图；
图2为本发明中车辆的实施例2的局部结构示意图。
图中：A.一级行星齿轮系；B.二级行星齿轮系；1.轮胎；2.轮毂；3.一级内齿圈；4.一级行星轮；5.一级太阳轮；6.一级行星架；7.二级内齿圈；8.二级行星轮；9.二级太阳轮；10.二级行星架；11.传动轴；12.驱动电机；13.支撑臂；14.轮毂；15.一级内齿圈；16.一级行星架；17.一级行星轮；18.驱动电机；19.一级太阳轮；20.二级行星架；21.二级太阳轮；22.二级行星轮；23.二级内齿圈。
具体实施方式
本发明中车辆的实施例1的局部结构示意图如图1所示，包括车架（图中未示出）和驱动系统，驱动系统包括车辆驱动轮和用于驱动车辆驱动轮转动的驱动电机12，车辆驱动轮包括轮毂2和设置在轮毂2外部的轮胎1，轮毂2内设置有减速机构，该减速机构为双行星排式减速机构，即减速机构包括两级行星齿轮系，分别是沿轴向并列设置的初级行星齿轮系（即一级行星齿轮系A）和二级行星齿轮系B，二级行星齿轮系B位于一级行星齿轮系A的轴向内侧，驱动电机12位于两级行星齿轮系的轴向内侧，本发明中“轴向内侧”中的内侧指的是以车辆为中心，靠近车辆内部的方向为内侧，当然远离车辆的方向即为外侧。
一级行星齿轮系A包括与驱动电机12的动力输出轴传动连接的初级太阳轮（即一级太阳轮5），本实施例中一级太阳轮5和驱动电机12的动力输出轴之间连接有传动轴11，驱动电机12通过传动轴11带动一级太阳轮5转动。与一级太阳轮5配套设置的有一级行星轮4、一级行星架6和一级内齿圈3，其中一级内齿圈3固定在轮毂2的内圈上，当一级太阳轮5转动时，一级行星轮4随之转动，并且一级行星轮4同时做自转和公转运动，因此一级行星架6转动，同时由于车辆在行驶时，轮毂2是转动的，即一级内齿圈3是转动的，因此对于一级行星齿轮系A而言，其一级太阳轮5、一级行星轮4、一级行星架6和一级内齿圈3均是转动的，没有一个部件是制动元件，所以根据行星齿轮机构的工作原理常识，此时的一级行星齿轮系A相当于是无动力输出的空挡机构。
二级行星齿轮系B包括与一级行星架6传动连接的二级太阳轮9，传动轴11是穿过二级太阳轮9后与一级太阳轮5连接的，因此二级太阳轮9上设置有供传动轴11穿过的穿过孔，也即传动轴11和二级太阳轮9之间是可以相对转动的关系。
与二级太阳轮9配套设置的有二级行星轮8、二级行星架10、二级内齿圈7，其中二级内齿圈7同样固定在轮毂2的内圈上，用以带动轮毂2转动，所以一级内齿圈3和二级内齿圈7上均设置有与轮毂2内圈止转连接的连接结构，该连接结构可以是齿圈上的与轮毂2内圈过盈配合的齿圈外周面，或者是设置在齿圈外周面上的键槽，齿圈和轮毂2通过键止转连接，再或者齿圈直接焊接固定在轮毂2上。
车辆的车架上固定连接有支撑臂13，支撑臂13位于二级行星齿轮系B的轴向内侧，二级行星架10固定在支撑臂13的外侧面上，因此二级行星架10固定不转动，那么对于二级行星齿轮系B而言，二级行星架10是制动元件，根据行星齿轮机构的工作原理，当二级太阳轮9随着一级行星架6转动时，二级太阳轮9是动力输入元件，而二级行星轮8仅做自转运动，此时二级内齿圈7是动力输出元件，二级内齿圈7带动轮毂2转动。由于一级内齿圈3和二级内齿圈7均设置在了轮毂2内，充分利用了轮毂2内的空间，将轮毂2外部的空间节约出来，并且两级行星轮系可以输出较大的传动比和输出扭矩，从而解决了现有技术中由于提高传动比和输出扭矩导致结构过大而引起的安装空间不足的问题，方便了驱动系统的布置和安装，进而方便了车辆的制造和装配。
为了方便连接，支撑臂13的轴向外侧面上设置有与二级行星架10固定相连的行星架连接结构，具体的，该行星架连接结构是供螺栓穿过的固定孔，当然支撑臂13和二级行星架10之间也可以是焊接固定，此时行星架连接结构就是设置在支撑臂13上的焊接平面。支撑臂13的轴向内侧面上设置有与驱动电机12固定相连的电机连接结构，具体的，该电机连接结构是供螺栓穿过的固定孔，当然支撑臂13和驱动电机12之间也可以是焊接固定，此时电机连接结构就是设置在支撑臂13上的焊接平面。这样，支撑臂13的轴向外侧面连接二级行星架10，轴向内侧面连接驱动电机12，结构十分紧凑，方便了二级行星架10和驱动电机12的安装固定，并且减速机构和驱动电机12位于支撑臂13的两侧，避免都固定在支撑臂13一侧时导致的支撑可靠性不高的问题。
驱动系统的工作原理是：车辆行驶时，驱动电机12的动力输出轴通过传动轴11带动一级太阳轮5转动，一级行星轮4随之转动，且一级行星轮4同时做自转和公转运动，因此一级行星架6转动，并且由于轮毂2的转动，一级内齿圈3也是转动的，一级行星齿轮系A中无制动元件，为无动力输出的空挡机构，其作用是承担一级减速功能，通过一级行星架6的转动，带动二级太阳轮9转动，进而带动二级行星轮8和二级内齿圈7转动，最终驱动轮毂2转动。实际上，轮毂2、一级内齿圈3、一级行星轮4、一级行星架6、二级太阳轮9、二级行星轮8、二级内齿圈7构成了一个闭环，二级内齿圈7使轮毂2输出的转速会反馈到一级内齿圈3上，然后通过一级行星轮4、一级行星架6再反馈给二级行星齿轮系B，实现一个动态的自我调整过程。
本发明中车辆的实施例2的局部结构示意图如图2所示，本实施例中的一级行星齿轮系同样包括一级太阳轮19、一级行星轮17、一级行星架16、一级内齿圈15，二级行星齿轮系同样包括二级太阳轮21、二级行星轮22、二级行星架20、二级内齿圈23，一级内齿圈15和二级内齿圈23同样均固定在轮毂14的内圈上，一级行星架16和二级太阳轮21同样是联动的，二级行星架20同样是固定不动的，一级太阳轮19和驱动电机18的动力输出轴同样是传动连接的，与实施例1的不同之处在于，一级行星齿轮系位于二级行星齿轮系的轴向内侧，即一级行星齿轮系位于二级行星齿轮系和驱动电机18之间，驱动电机18的动力输出轴直接与一级太阳轮19传动连接，此时由于二级行星架20位于轮毂14的轴向外侧，所以需要经过较远的距离使二级行星架20与车架固定，或者与车架上其他的固定不动的部件相固定。
在本发明的车辆的其他实施例中：二级行星架和驱动电机也可以直接固定在车架上；行星齿轮系也可以有三级，或者根据车轮的宽度也可以设置有四级或五级；行星齿轮系也可以仅有一级，此时一级行星架需要做为制动元件。
本发明中驱动系统的实施例如图1或图2所示，该驱动系统与上述车辆实施例中所述的驱动系统相同，在此不再赘述。
本发明中车辆驱动轮的实施例如图1或图2所示，该车辆驱动轮与上述车辆实施例中所述的车辆驱动轮相同，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种车辆驱动轮，包括车辆轮毂，其特征在于：车辆轮毂内设置有减速机构，减速机构包括行星齿轮系，行星齿轮系包括用于与驱动电机传动连接的太阳轮以及与太阳轮配套的行星轮、行星架和内齿圈，内齿圈和轮毂内孔固定连接以直接带动车辆轮毂转动。
2.根据权利要求1所述的车辆驱动轮，其特征在于：所述行星齿轮系有至少两级，各级行星齿轮系的内齿圈均与轮毂内孔固定连接，其中初级行星齿轮系的太阳轮用于与驱动电机传动连接，上一级行星齿轮系的行星架和下一级行星齿轮系的太阳轮同轴固定，末级行星齿轮系的行星架用于与车架固定连接。
3.根据权利要求2所述的车辆驱动轮，其特征在于：行星齿轮系有两级，初级行星齿轮系位于二级行星齿轮系的轴向外侧，初级行星齿轮系的太阳轮为初级太阳轮，二级行星齿轮系的太阳轮为二级太阳轮，二级太阳轮上设置有供驱动电机的动力输出轴穿过或者供驱动电机和初级太阳轮之间的传动轴穿过的穿过孔。
4.一种驱动系统，包括车辆驱动轮和用于驱动车辆驱动轮转动的驱动电机，车辆驱动轮包括车辆轮毂，其特征在于：车辆轮毂内设置有减速机构，减速机构包括行星齿轮系，行星齿轮系包括与驱动电机传动连接的太阳轮以及与太阳轮配套的行星轮、行星架和内齿圈，内齿圈和轮毂内孔固定连接以直接带动车辆轮毂转动。
5.根据权利要求4所述的驱动系统，其特征在于：所述行星齿轮系有至少两级，各级行星齿轮系的内齿圈均与轮毂内孔固定连接，其中初级行星齿轮系的太阳轮与驱动电机传动连接，上一级行星齿轮系的行星架和下一级行星齿轮系的太阳轮同轴固定，末级行星齿轮系的行星架用于与车架固定连接。
6.根据权利要求5所述的驱动系统，其特征在于：行星齿轮系有两级，初级行星齿轮系位于二级行星齿轮系的轴向外侧，初级行星齿轮系的太阳轮为初级太阳轮，二级行星齿轮系的太阳轮为二级太阳轮，二级太阳轮上设置有供驱动电机的动力输出轴穿过或者供驱动电机和初级太阳轮之间的传动轴穿过的穿过孔。
7.一种车辆，包括车架和驱动系统，驱动系统包括车辆驱动轮和用于驱动车辆驱动轮转动的驱动电机，车辆驱动轮包括车辆轮毂，其特征在于：车辆轮毂内设置有减速机构，减速机构包括行星齿轮系，行星齿轮系包括与驱动电机传动连接的太阳轮以及与太阳轮配套的行星轮、行星架和内齿圈，内齿圈和轮毂内孔固定连接以直接带动车辆轮毂转动。
8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于：所述行星齿轮系有至少两级，各级行星齿轮系的内齿圈均与轮毂内孔固定连接，其中初级行星齿轮系的太阳轮与驱动电机传动连接，上一级行星齿轮系的行星架和下一级行星齿轮系的太阳轮同轴固定，末级行星齿轮系的行星架与车架固定连接。
9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于：行星齿轮系有两级，初级行星齿轮系位于二级行星齿轮系的轴向外侧，初级行星齿轮系的太阳轮为初级太阳轮，二级行星齿轮系的太阳轮为二级太阳轮，二级太阳轮上设置有供驱动电机的动力输出轴穿过或者供驱动电机和初级太阳轮之间的传动轴穿过的穿过孔。
10.根据权利要求7~9任意一项所述的车辆，其特征在于：车辆还包括与车架固定相连的支撑臂，驱动电机固定在支撑臂的内侧面上，行星齿轮系中的行星架固定在支撑臂的外侧面上。
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