CN113330237B - 轮内驱动系统的p挡锁止机构、轮内驱动系统和机动车 - Google Patents

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Abstract

一种轮内驱动系统的P挡锁止机构、轮内驱动系统和机动车，P挡锁止机构包括制动鼓(51)、棘爪(533)和致动器(534)，制动鼓(51)的外周面形成有多个棘齿(513)，棘爪(533)与制动鼓(51)分离地设置，致动器(534)控制棘爪(533)靠近棘齿(513)以在制动鼓(51)的周向上卡止棘齿(513)或者远离棘齿(513)以解除对棘齿(513)在周向上的卡止。当棘爪(533)卡止棘齿时，制动鼓被锁止，当制动鼓被锁止时，车轮也被锁止，从而实现P挡锁止。当解除棘爪(533)对棘齿(513)的锁止时，对制动鼓(51)的锁止被解除，同时对车轮的锁止也被解除，从而实现P挡解锁，棘齿(513)还使得制动鼓(51)的散热表面积增加，有利于快速散热。

Description

轮内驱动系统的P挡锁止机构、轮内驱动系统和机动车
技术领域
本发明涉及机动车技术领域，具体地涉及用于机动车的轮内驱动系统的P挡锁止机构、轮内驱动系统和机动车。
背景技术
机动车，比如新能源车辆的轮内驱动系统一般包括位于轮内空间中的驱动电机、行星齿轮减速器、车轮轴承和制动系统等，可以在不具有变速器和驱动轴的情况下利用驱动电机直接驱动车轮。
相关法规规定，自动变速器必需能够在P挡锁止从而锁定变速器，而现有的轮内驱动系统实现了变速器的功能却不能在P挡锁止，这不符合相关法规的规定。
发明内容
基于上述现有技术的缺陷做出了本发明。本发明的一个发明目的在于提供一种用于机动车的轮内驱动系统的P挡锁止机构。本发明的另一发明目的在于提供一种包括上述P挡锁止机构的轮内驱动系统。本发明的又一发明目的在于提供包括上述P挡锁止机构或上述轮内驱动系统的机动车。
为实现上述发明目的，本发明提供一种轮内驱动系统的P挡锁止机构，该P挡锁止机构包括制动鼓、棘爪和致动器，所述制动鼓的外周面形成有多个棘齿，所述棘爪与所述制动鼓分离地设置，所述致动器控制所述棘爪靠近所述棘齿以在所述制动鼓的周向上卡止所述棘齿或者远离所述棘齿以解除对所述棘齿在所述周向上的卡止。
在至少一个实施方式中，所述制动鼓具有筒形的工作部，所述棘齿在所述工作部的外周面向所述制动鼓的径向外侧凸出，所述棘爪在所述制动鼓的径向外侧绕与所述制动鼓的转动轴线平行的转动轴线转动，所述棘爪能够沿所述径向靠近或者远离所述棘齿。
在至少一个实施方式中，所述多个棘齿沿所述制动鼓的轴向延伸并沿所述制动鼓的周向分散地设置，相邻两个棘齿之间具有凹槽，所述棘爪能够插入所述凹槽而卡止所述棘齿。
在至少一个实施方式中，所述棘爪具有向径向内侧凸出的凸起，所述凸起在向径向内侧凸出的过程中具有逐渐减小的周向尺寸，并且所述凸起的径向内侧的周向尺寸略小于相邻两个所述棘齿之间的凹槽的周向尺寸。
在至少一个实施方式中，所述P挡锁止机构还包括安装架，所述安装架具有周向部分和径向部分，所述周向部分在所述制动鼓的径向外侧形成为筒形，所述径向部分在所述制动鼓的轴向一侧垂直于轴向形成为环形，所述周向部分具有窗口，所述棘爪设置于所述径向部分的轴向另一侧面并能够穿过所述窗口而卡止所述棘齿。
在至少一个实施方式中，所述棘爪可转动地连接于所述径向部分的轴向另一侧面。
在至少一个实施方式中，所述致动器设置于所述径向部分的轴向另一侧面。
本发明还提供一种轮内驱动系统，该轮内驱动系统包括根据本发明的P挡锁止机构，所述P挡锁止机构位于轮内空间。
在至少一个实施方式中，所述轮内驱动系统还包括驱动电机、行星齿轮减速器、壳体和壳体盖，所述壳体和所述壳体盖围成安装空间，所述驱动电机和所述行星齿轮减速器安装于所述安装空间，所述壳体盖包围所述安装空间的轴向另一侧，所述壳体包围所述安装空间的径向外侧和轴向一侧，所述制动鼓位于所述壳体盖的轴向另一侧，所述致动器和所述棘爪安装于于所述壳体盖的轴向另一侧。
本发明还提供一种机动车，该机动车包括根据本发明的P挡锁止机构或根据本发明的轮内驱动系统。
本发明通过以上技术方案至少能够获得以下技术效果：
当棘爪卡止棘齿时，制动鼓被锁止，当制动鼓被锁止时，车轮也被锁止，从而实现P挡锁止。
当解除棘爪对棘齿的锁止时，对制动鼓的锁止被解除，同时对车轮的锁止也被解除，从而实现P挡解锁。
棘齿还使得制动鼓的散热表面积增加，有利于快速散热。
附图说明
图1是示出了根据本发明的一个具体实施方式的轮内驱动系统的结构的剖视示意图；
图2是图1的立体示意图；
图3是示出了图1中轮内驱动系统的制动鼓的结构的立体示意图。
图4是图3的正视图；
图5是示出了图1中的P挡锁止机构的一个工作状态的示意图，示出棘爪卡止棘齿而在P挡锁止；
图6是示出了图1中的P挡锁止机构的另一个工作状态的示意图，示出棘爪与棘齿脱离而从P挡解锁。
附图标记说明：
11壳体；12壳体盖；121第一径向部分；122第二径向部分；123周向部分；1231窗口；1232柱体；13封装盖；21定子；22转子；31太阳轮轴；32行星齿轮；33齿圈；4输出轴；51制动鼓；511工作部；512端部；513棘齿；514连接部；5140齿形结构；52制动盘；533棘爪；5330凸起；534致动器；535销轴；6转子支架；71车轮轴承；710车轮轴承锁紧螺母；72a、72b支撑轴承；73推力滚子轴承；8传感器；9转向节套筒；101、102、103密封组件；
A轴向；R径向。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。
在本说明书中，“轴向”、“径向”和“周向”分别是轮内驱动系统的制动鼓的轴向、径向和周向，轴向一侧是指图1中的左侧，轴向另一侧是指图1中的右侧。
如图1所示，根据本发明的一个具体实施方式的轮内驱动系统包括组装在一起的壳体11、壳体盖12、驱动电机、转子支架6、行星齿轮减速器、输出轴4和制动系统。
壳体11和壳体盖12沿轴向A对接在一起从而围成第一安装空间，驱动电机、转子支架6均容纳在该第一安装空间内。
在第一安装空间的轴向一侧安装行星齿轮减速器的行星齿轮32、齿圈33和行星齿轮架，在第一安装空间的轴向另一侧安装制动系统，太阳轮轴31在第一安装空间的径向内侧安装。
行星齿轮减速器的行星齿轮32与太阳轮轴31和齿圈33啮合，行星齿轮架支撑行星齿轮32并连接于输出轴4。
驱动电机包括定子21和转子22，转子22在定子21的径向内侧能够相对于定子21转动，转子支架6在转子22的径向内侧固定于转子22。
太阳轮轴31为空心轴，输出轴4在太阳轮轴31的内部安装，并从太阳轮轴31的轴向一侧伸出进而连接至车轮，输出轴4与太阳轮轴31之间具有车轮轴承71。
驱动电机、行星齿轮减速器、车轮轴承71和输出轴4同轴配置，从而轮内驱动系统在车轮内所需的空间较小。
驱动电机的转动驱动依次经由转子22、转子支架6、太阳轮轴31、行星齿轮架、输出轴4而传递至车轮。
制动系统包括制动鼓51和制动盘52，制动鼓51和制动盘52在轴向A上彼此相对，制动盘52的外周面与制动鼓51的内周面摩擦而实现制动。
太阳轮轴31沿轴向A延伸，太阳轮轴31的轴向一侧的端部与行星齿轮32啮合，太阳轮轴31的轴向另一侧的端部与制动鼓51固定连接以向制动系统传递驱动电机的转动驱动，太阳轮轴31的轴向两端之间的部分与转子支架6固定。
输出轴4的旋转速度与车轮的旋转速度相同，通过设计行星齿轮减速器的传动比可以获得制动鼓51的各种转速。
制动鼓51总是跟随车轮一同旋转，当制动鼓51被锁止时，车轮也被锁止。
利用行星齿轮减速器的太阳轮轴31将驱动电机的转动驱动传递至制动鼓51能够获得较高的效率。
轮内驱动系统还可以包括转向节套筒9，转向节套筒9位于太阳轮轴31和车轮轴承71之间，以配合转向节组件的其它部件实现对车轮的转向控制。制动鼓51和制动盘52的径向内端套装于转向节套筒9。
如图1和图2所示，壳体盖12(安装架)具有周向部分123、第一径向部分121和第二径向部分122，周向部分123在制动鼓51的径向外侧形成为筒形，第一径向部分121在垂直于轴向A的平面内形成为环形，第一径向部分121位于制动鼓51的轴向一侧，以及驱动电机的转子22的轴向另一侧。第二径向部分122在垂直于轴向A的平面内形成为环形，第二径向部分122位于周向部分123的径向外侧。
在制动系统的轴向另一侧还具有环状的封装盖13，该封装盖13的径向外侧部与壳体盖12的周向部分123连接，从而封装盖13与壳体盖12共同围成大致柱形的第二安装空间，制动鼓51和制动盘52安装于第二安装空间。
壳体盖12的周向部分123在制动鼓51的径向外侧具有窗口1231，通过去除壳体盖12的周向部分123的本体的一部分而形成该窗口1231，制动鼓51的工作部511通过该窗口1231与第二安装空间的外部连通，从而制动鼓51的工作部511产生的热量可以容易地从该窗口1231释放到第二安装空间之外。
壳体盖12的周向部分123还具有沿周向分散排布的多个柱体1232，各柱体1232在壳体盖12的轴向两端之间延伸，相邻的两个柱体1232之间的壳体盖12的周向部分123被去除从而在相邻的两个柱体1232之间形成上述窗口1231。这样，壳体盖12形成为框架结构，有利于获得更大的用于释放热量的窗口1231，从而热量能够更加容易地释放出去。
柱体1232的两端可以分别连接于封装盖13和壳体盖12的第二径向部分122的轴向另一侧。
轮内驱动系统还包括P挡锁止机构，P挡锁止机构包括致动器534、棘爪533和形成于制动鼓51的棘齿513。棘齿513随着制动鼓51同步转动，致动器534用于控制棘爪533靠近棘齿513从而在周向上卡止棘齿513或者远离棘齿513从而释放对棘齿513的卡止，以及控制棘爪533在与棘齿513卡住的工作状态下保持，或者控制棘爪533在与棘齿513脱离的工作状态下保持。
如图3和图4所示，制动鼓51具有工作部511和端部512，工作部511绕制动鼓51的转动轴线形成为筒形，端部512在制动鼓51的轴向一侧连接于工作部511并且形成为环形，制动鼓51的工作部511和端部512围成大致柱形的腔室以用于安装制动盘52，制动鼓51的端部512的轴向一侧连接于太阳轮轴31的轴向另一侧的端部。
制动鼓51还具有连接部514，连接部514从端部512的径向内侧向轴向一侧凸出而形成为筒形，连接部514形成的筒形与工作部511形成的筒形同轴。连接部514在轴向A上的另一端连接于端部512，连接部514在轴向A上的一端具有齿形结构5140，齿形结构5140从连接部514在轴向A上的一端向轴向一侧凸出。相应地，太阳轮轴31在轴向A上的另一端具有收纳该齿形结构5140的收纳凹槽。齿形结构5140插入收纳凹槽从而制动鼓51抗扭连接于太阳轮轴31。更简单地说，制动鼓51经由其径向内侧部的端部花键与太阳轮轴31在轴向A上的另一端抗扭连接。参照图3和图4，制动鼓51还可以额外地通过螺钉连接到太阳轮轴31在轴向A上的另一端。
制动鼓51在工作部511的外周面具有多个向径向外侧凸出的棘齿513，棘齿513沿周向分散布置。棘齿513可以表现为沿着轴向A延伸的条形凸起。
棘爪533在制动鼓51的工作部511的径向外侧可转动地连接于制动鼓51之外的轮内驱动系统，例如壳体盖的第二径向部分122的轴向另一侧面，棘爪533的转动轴线与制动鼓51的转动轴线平行。棘爪533包括棘爪本体和从棘爪本体向径向内侧凸出的凸起5330。
如图5所示，当棘爪533绕转动轴线(销轴535)转动而靠近位于其径向内侧的棘齿513时，棘爪533的凸起5330插入相邻两个棘齿513之间的凹槽，从而棘爪533与棘齿513卡止而锁止制动鼓51。由于制动鼓51通过行星齿轮减速器的太阳轮轴31而连接至车轮，因而当制动鼓51被锁止时，车轮也被锁止，从而实现在P挡锁止。
如图6所示，当棘爪533绕转动轴线(销轴535)转动而远离位于其径向内侧的棘齿513时，棘爪533的凸起5330脱离相邻两个棘齿513之间的凹槽，从而解除对制动鼓51的锁止，同时解除对车轮的锁止，从而实现解锁。
棘齿513可以从工作部511的轴向一侧的端部延伸至轴向另一侧的端部，从而棘齿513在轴向上覆盖制动鼓51的工作部511的全部，制动鼓51为棘爪533提供了更充裕的插入空间，能够更灵活地选择棘爪533的安装位置。
棘齿513可以呈直线形设置，这有利于保证棘齿513与棘爪533稳定地卡止。
棘爪533的凸起5330形成于棘爪533的自由端。棘爪533与壳体盖12的第二径向部分连接，例如，棘爪533经由沿轴向A延伸的销轴535枢接于壳体盖12的第二径向部分122。
凸起5330用于插入相邻的两个棘齿513之间从而防止棘齿513(制动鼓51)转动。凸起5330在周向上具有两个周向端面，当凸起5330插入相邻的两个棘齿513之间时，凸起5330与相邻的两个棘齿513接触，从而能够稳定地卡住制动鼓51。
凸起5330在向径向内侧凸出的过程中可以具有逐渐减小的周向尺寸，并且凸起5330的径向内侧的周向尺寸略小于相邻两个棘齿513之间的凹槽的周向尺寸，这样凸起5330能够缓和地插入到相邻两个棘齿513之间，防止棘齿513和凸起5330撞击而损坏棘齿513或者凸起5330。
致动器534可以安装于制动鼓51之外的轮内驱动系统，例如壳体盖12的第二径向部分122的轴向另一侧面。致动器534驱动棘爪转动，致动器例如可以包括电机。
当车辆行驶时，具有棘齿513的制动鼓51转动，从而制动鼓51周围的空气受到扰动，使得制动鼓51附近的热量可以随着气流被快速地释放，此外，棘齿513还使得制动鼓51的散热表面积增加，有利于快速散热。
根据本发明的轮内驱动系统还可以包括在上述具体实施方式中未进行说明的其它必要的部件。
参照图1，太阳轮轴31与壳体11和壳体盖12之间的径向间隙设置有在轴向A上排列的两个支撑轴承72a、72b和在轴向A上排列的两个密封组件101。输出轴4具有轴部和法兰部，在法兰部与壳体11之间可以设置有密封组件102，在法兰部与太阳轮轴31之间也可以设置有密封组件103。在壳体11与行星齿轮架之间的轴向A间隙内设置推力滚子轴承73，以在轴向A上支撑行星齿轮架。通过车轮轴承锁紧螺母710与轴部配合能够将车轮轴承71安装于轴部。轮内驱动系统还可以包括位于第一安装空间内的传感器8，传感器8用于监测驱动电机的转速等的参数。轮内驱动系统可以通过壳体盖12连接到机动车的悬架。
本发明还提供具有上述轮内驱动系统的机动车。
应当理解，上述实施方式仅是示例性的，不用于限制本发明。本领域技术人员可以在本发明的教导下对上述实施方式做出各种变型和改变，而不脱离本发明的范围。
(i)在本实施方式中，棘爪533和致动器534设置于壳体盖12的第二径向部分122的轴向另一侧面，利用了第二径向部分122的轴向另一侧的空间，提高了轮内空间利用率，当然，棘爪533和致动器534还可以设置于轮内驱动系统的不随着制动鼓51旋转的其他零件，比如封装盖13等。
(ii)棘齿513还可以仅仅占据制动鼓51的工作部511的外周面在轴向A上的一部分，而不必须延伸至轴向A上的两端。
(iii)致动器534还可以通过其他已知的方式致动棘爪533，比如致动器534和棘爪533之间还可以通过磁吸引和排斥的方式彼此靠近和远离。
(iv)棘爪533的自由端还可以形成折弯部，折弯部具有从棘爪本体折弯的部分，利用折弯的部分卡止棘齿513，与此相比，凸起5330具有更高的强度，能够更可靠地卡止棘齿513。

Claims (9)

1.一种轮内驱动系统的P挡锁止机构，包括制动鼓(51)、棘爪(533)和致动器(534)，所述制动鼓(51)的外周面形成有多个棘齿(513)，所述棘爪(533)与所述制动鼓(51)分离地设置，所述致动器(534)控制所述棘爪(533)靠近所述棘齿(513)以在所述制动鼓(51)的周向上卡止所述棘齿(513)或者远离所述棘齿(513)以解除对所述棘齿(513)在所述周向上的卡止；所述P挡锁止机构还包括安装架，所述安装架具有周向部分和径向部分，所述周向部分在所述制动鼓(51)的径向外侧形成为筒形，所述径向部分在所述制动鼓(51)的轴向一侧垂直于轴向形成为环形，所述周向部分具有窗口(1231)，所述棘爪(533)设置于所述径向部分的轴向另一侧面并能够穿过所述窗口(1231)而卡止所述棘齿(513)。
2.根据权利要求1所述的轮内驱动系统的P挡锁止机构，其特征在于，所述制动鼓(51)具有筒形的工作部(511)，所述棘齿(513)在所述工作部(511)的外周面向所述制动鼓(51)的径向外侧凸出，所述棘爪(533)在所述制动鼓(51)的径向外侧绕与所述制动鼓(51)的转动轴线平行的转动轴线转动，所述棘爪(533)能够沿所述径向靠近或者远离所述棘齿(513)。
3.根据权利要求1所述的轮内驱动系统的P挡锁止机构，其特征在于，所述多个棘齿(513)沿所述制动鼓(51)的轴向延伸并沿所述制动鼓(51)的周向分散地设置，相邻两个棘齿(513)之间具有凹槽，所述棘爪(533)能够插入所述凹槽而卡止所述棘齿(513)。
4.根据权利要求3所述的轮内驱动系统的P挡锁止机构，其特征在于，所述棘爪(533)具有向径向内侧凸出的凸起(5330)，所述凸起(5330)在向径向内侧凸出的过程中具有逐渐减小的周向尺寸，并且所述凸起(5330)的径向内侧的周向尺寸略小于相邻两个所述棘齿(513)之间的凹槽的周向尺寸。
5.根据权利要求1所述的轮内驱动系统的P挡锁止机构，其特征在于，所述棘爪(533)可转动地连接于所述径向部分的轴向另一侧面。
6.根据权利要求5所述的轮内驱动系统的P挡锁止机构，其特征在于，所述致动器(534)设置于所述径向部分的轴向另一侧面。
7.一种轮内驱动系统，包括权利要求1至6中任一项所述的P挡锁止机构，所述P挡锁止机构位于轮内空间。
8.根据权利要求7所述的轮内驱动系统，其特征在于，所述轮内驱动系统还包括驱动电机、行星齿轮减速器、壳体(11)和壳体盖(12)，所述壳体(11)和所述壳体盖(12)围成安装空间，所述驱动电机和所述行星齿轮减速器安装于所述安装空间，所述壳体盖(12)包围所述安装空间的轴向另一侧，所述壳体(11)包围所述安装空间的径向外侧和轴向一侧，所述制动鼓(51)位于所述壳体盖(12)的轴向另一侧，所述致动器(534)和所述棘爪(533)安装于所述壳体盖(12)的轴向另一侧。
9.一种机动车，包括权利要求1至6中任一项所述的P挡锁止机构或权利要求7或8所述的轮内驱动系统。
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