CN113733899A - 一种集成式轮边驱动轴总成及其电驱动结构、拆卸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式轮边驱动轴总成及其电驱动结构、拆卸方法。该集成式轮边驱动轴总成包括内球笼组件、外球笼组件和中心轴杆，内球笼组件的输入轴上设置有轴承和轴承座，轴承座用于支撑轴承，并与差速器的侧壁嵌合固定，内球笼组件的输入轴穿过轴承的内圈，且末端设置有外花键，用于与差速器的输出内花键相啮合。通过将轴承与轴承座集成在驱动轴总成上，在将轴承座固定在差速器侧壁上时，内球笼组件的输入轴插入差速器啮合传动，无需使用卡箍或者法兰进行轴向固定，节省横向空间，且可以将轴向力部分传递至差速器壳体上，壳体强度较高，能够承受较大的轴向力；通过轴承座上的固定螺丝整体安装或拔出驱动轴总成，十分方便。

Description

一种集成式轮边驱动轴总成及其电驱动结构、拆卸方法

技术领域

本发明涉及汽车驱动轴技术领域，具体涉及一种集成式轮边驱动轴总成及其电驱动结构、拆卸方法。

背景技术

现有乘用车整车技术方案中，驱动轴(通常所说的驱动半轴)与差速器配合大都采用插入式，即：目前乘用车等速万向节的输入轴均采用插入式与变速箱、电驱单元配合，再利用输入轴的花键末端卡箍与差速器半轴齿轮的内花键槽配合，进行轴向固定。具体安装时，将等速万向节的输入轴直接插入到半轴齿轮的中心孔内，此时输入轴端的卡箍处于压缩状态，继续插入使花键完全啮合，然后卡箍到达半轴齿轮中心孔内的配合卡槽位置，弹性张开后，嵌合限位，并在输入轴与壳体开孔上设置油封等密封件。该方案技术成熟度高，简单，但是选型应用存在一个限制条件，当传动半轴的轴向力过大时，可将传动半轴及卡箍拔出，造成安全事故，因此该技术方案仅适用于乘用车领域。另外，在拆卸的时候，直接从外侧用力拔出输入轴，需要克服卡箍的限位力，十分费时费力，也容易对半轴齿轮的内花键造成刮伤。

目前，在越野车、中重型商用车领域，驱动轴与差速器的连接多采用法兰连接形式，即驱动轴的输入轴端设置法兰，与主减、分动箱、变速箱等总成输出轴端法兰用螺栓连接，这种技术的法兰结构占用较多的驱动轴横向空间，驱动轴长度较短，布置夹角较大(中心轴杆与内球笼组件或外球笼组件的中心轴线的夹角)，影响驱动轴传动稳定性和可靠性。

电动化是汽车发展的方向，电驱动单元为混动动力车辆必不可少的关键总成，目前在新能乘用车领域应用广泛，乘用车电驱动单元扭矩容量基本上在5000N·m以下，并工况良好，因此半轴的轴向力较小。随着中、重型越野车即将向电动化发展，尤其是增程式4×4独立悬架的越野车，三合一电驱桥总成布置前桥位置时，上方有发动机及油底壳限制，下方有离地间隙限制，两侧有车架限制且同时需要考轮边半轴通用性、布置夹角等诸多因素，驱动轴与电驱动总成输出轴尺寸受到进一步的压缩，采用乘用车技术方案的等速万向节均采用插入式，利用花键段卡箍与配合总成内花键槽配合，进行轴向固定，可以解决电驱动越野车布置难题，但是无法解决越野车、中重型商用车大扭矩传递产生的较大轴向力导致传动半轴及卡箍拔出的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集成式轮边驱动轴总成及其电驱动结构、拆卸方法，驱动轴总成既能够承受较大的轴向力，满足车辆极限状态的强度要求，又具有占用车桥横向空间较少、拆装方便的优点。

为了解决上述技术问题，本发明的一种集成式轮边驱动轴总成，包括内球笼组件、外球笼组件和连接所述内球笼组件和所述外球笼组件的中心轴杆，所述内球笼组件的输入轴上设置有轴承和轴承座，所述轴承座用于支撑所述轴承，并与差速器的侧壁嵌合固定，所述内球笼组件的输入轴穿过所述轴承的内圈，且末端设置有外花键，用于与所述差速器的输出内花键相啮合。

在上述集成式轮边驱动轴总成中，通过将内球笼组件的输入轴过盈安装在轴承座内的轴承内圈上，将轴承与轴承座集成在驱动轴总成上，在将轴承座固定在差速器侧壁上时，内球笼组件的输入轴与差速器的输出端通过花键啮合传动。在极限工况下，轮边传递轴向力过大时，由驱动轴总成将轴向力传递至差速器壳体上，壳体强度较高，受力性能好，从而能够承受较大的轴向力，降低了半轴脱落的风险。并且，内球笼组件的输入轴端部无法兰、卡箍等结构，且轴承座采用嵌入式的固定安装方式，对驱动轴总成长度优化缩短，使整体结构紧凑，有利于驱动轴空间布置，减小驱动轴夹角，提高传动的可靠性。另外，在拆卸驱动轴时，可在松开轴承座上的固定螺丝后，直接将驱动轴总成整体拔出，不会对零部件件造成磕碰损伤，便于拆装、检查。

为了解决上述技术问题，本发明的具有上述集成式轮边驱动轴总成的驱动结构，包括差速器壳体和半轴齿轮，所述半轴齿轮转动固定在所述差速器壳体的内侧，所述柱形本体嵌入于所述差速器壳体的侧壁开孔内，所述法兰与所述差速器壳体的外侧面贴合，且通过螺栓固定，所述第四轴段的外花键与所述半轴齿轮的内花键啮合。

在上述驱动结构中，通过内球笼组件的第四轴段直接从差速器引出动力，节省了驱动轴的横向布置空间，并利用嵌入固定在差速器壳体上的轴承座对转轴进行支撑，进一步节省空间，并将轴向力分摊给差速器壳体承担，从而使得该驱动结构空间布置合理，能够承受较大的轴向力，且拆卸方便。

作为本发明驱动结构的改进，该驱动结构还包括电驱动单元，所述电驱动单元包括驱动电机和减速箱，所述差速器集成设置在所述减速箱的内部

通过将驱动电机和减速箱，以及差速器等机构，集成为一整体驱动桥式驱动系统提供动力，并像上述驱动结构一样，直接从差速器引出动力，到驱动轴总成的内球笼组件上，利用嵌入式的轴承座对转轴进行固定支撑，从而有效解决电驱动车的驱动轴布置难题，并且避免越野车、中重型商用车大扭矩传递产生的较大轴向力导致传动半轴及卡箍拔出的问题，尤其适用于中、重型越野车向电动化发展。

为了解决上述技术问题，本发明的具有上述集成式轮边驱动轴总成的拆卸方法，包括：将外球笼组件的输出轴从轮毂单元中取出；拧下法兰与差速器侧壁的固定螺栓；对内球笼组件施力，从差速器内拔出整个内球笼组件的输入轴。该拆卸方法通过拧松轴承座的固定螺丝，即可实现内球笼组件与差速器的连接松开，然后拔出即可拆卸，在保证能够承受足够的轴向力前提下，实现快速的拆卸，且对各零部件无损伤。

综上所述，采用上述集成式轮边驱动轴总成及其驱动结构、拆卸方法，驱动轴总成克服了现有法兰连接和插入式卡箍连接的缺陷，既能够节省车辆横向尺寸车两侧方向，在不影响油底壳尺寸、离地间隙和悬架行程等指标情况下，合理优化电驱动桥、驱动轴布置，解决整车布置难题，又能够承受更大的轴向力，降低了驱动轴脱落造成安全事故的风险，尤其适用于电驱动越野车。另外，整个驱动轴总成通过拆装轴承座实现整体拆装，十分方便。

附图说明

在附图中：

图1为本发明集成式轮边驱动轴总成剖切结构示意图。

图2为本发明轴承座结构示意图。

图3为本发明集成式轮边驱动轴总成轴承座剖切结构示意图。

图4为本发明集成式轮边驱动轴输入轴结构示意图。

图5为本发明锁紧螺母结构示意图。

图6为本发明锁紧垫片结构示意图。

图7为本发明驱动结构示意图。

图8为本发明驱动结构采用电机驱动的结构示意图。

图中，1、内球笼组件；2、外球笼组件；3、中心轴杆；4、差速器；41、差速器壳体；42、半轴齿轮；51、第一轴段；52、第二轴段；53、第三轴段；54、第四轴段；6、轴承；7、轴承座；71、法兰；711、螺栓孔；712、定位销孔；713、顶丝孔；72、柱形本体；721、密封槽；73、环形凸缘；81、防尘罩；82、油封；83、锁紧螺母；831、齿槽；84、外挡圈；85、调整垫片；86、内挡圈；87、锁紧垫片；871、外锁舌；872、内锁舌；91、驱动电机；92、减速箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

如图1所示，本发明一种集成式轮边驱动轴总成，包括内球笼组件1、外球笼组件2和连接内球笼组件1和外球笼组件2的中心轴杆3，内球笼组件1的输入轴上设置有轴承6和轴承座7，轴承座7用于支撑轴承6，并与差速器4的侧壁嵌合固定，内球笼组件1的输入轴穿过轴承6的内圈，且末端设置有外花键，用于与差速器4的输出内花键相啮合。

使用时，将内球笼组件1的花键端插入到差速器4的半轴齿轮42内花键上，直接将驱动系统的动力引出到内球笼组件1上，进而带动中心轴杆3转动，再带动外球笼组件2驱动车轮转动，完成动力传递。整个驱动轴总成结构更加紧凑，优化长度有利于驱动轴空间布置，减小驱动轴夹角，提高球形轴的可靠性寿命。

同时，内球笼组件1的输入轴通过嵌入在差速器壳体41上的轴承座7，利用轴承6进行转动支撑。输入轴与轴承座7总成合装，锁紧固定后，插入电驱桥差速器4总成中，再将轴承座7固定在外壳侧壁的开孔内。当车辆在极限工况下，轮边传递轴向力过大时，由驱动轴总成将大部分轴向力传递至减速机构壳体上，壳体强度远高于插入式方案中卡箍强度，增加了所能承受的最大轴向力，降低了乘用车驱动轴的拔出造成安全事故的风险。拆装时，拆下轴承座7的固定螺丝，将集成式驱动轴整体取出，减少了安装驱动轴的安装工序流程，进行安装、检查十分方便，也避免插入式卡箍拔出，损坏内花键等可能性，整体提高零部件寿命和可靠性。

该驱动轴总成采用球笼型等速驱动轴为例，还包含其他的基本结构，如钢球、钢球保持架、卡簧、内滚道、密封卡箍、球笼防尘罩等。在内球笼组件1和外球笼组件2的球壳内部设置N条半圆形凹槽，可支撑钢球滚动，涂装油脂，作为外滑道的目的，端部设置减重凹槽。

如图2和图3所示，为了对内球笼组件1的输入轴进行支撑和固定，轴承座7采用类似衬套型的结构，包括法兰71和设于法兰71一侧的柱形本体72，以及设于法兰71另一侧的环形凸缘73，法兰71用于与差速器4的侧壁通过螺钉固定，柱形本体72的内腔用于嵌设轴承6，且外壁用于与差速器4的侧壁通孔嵌合密封。轴承6嵌设于柱形本体72的内部，柱形本体72嵌设于差速器4的侧壁通孔内，且法兰71与差速器4的侧壁外表面贴合，通过螺钉固定。另外采用衬套型的轴承座7，只需在外壳侧壁上开对应的螺栓安装孔和座孔，即可方便的实现嵌入固定差速器4的侧壁，拆装十分方便。

可选的，法兰71为方形，四角处均设置有螺栓孔711，法兰71上还设置有定位销孔712和顶丝孔713。在将驱动轴总成插入到外壳的孔内后，在定位销孔712和螺栓孔711上分别安装定位销和固定螺丝，可以轻松的实现安装固定，且连接可靠。在拆卸时候，拧下固定螺丝，然后在顶丝孔713拧入，可以轻松的将轴承座7取出。

如图3所示，环形凸缘73的端面上罩设有防尘罩81，防尘罩81与连接轴5固定连接，环形凸缘73的内孔直径大于轴承6的外圈直径，且设置有油封82。防尘罩81对轴承座7进行防尘保护，油封82防止油料泄露，也有防止外界异物(比如水)进入轴承6的功能。将环形凸缘73的内孔直径设计为大于轴承6的外圈直径，便于油封82的压装限位。

如图4所示，内球笼组件1的输入轴包括直径由大到小的第一轴段51、第二轴段52、第三轴段53和第四轴段54，通过四段阶梯轴实现与轴承6和轴承座7的配合安装，保证轴承6限位固定可靠，且密封、防尘良好。

如图3所示，第一轴段51靠近内球笼组件1的球壳，且用于与防尘罩81固定连接。第一轴段51用于安装防尘罩81，可以采用电焊工艺或压装工艺将防尘罩81安装，然后罩设在环形凸缘73的端面上，防止灰尘进入轴承6内部。

第二轴段52与油封82的唇嘴配合密封。第二轴段52用于配合压装在环形凸缘73内的油封82唇口，形成封油封尘的作用，第二轴段52的直径较大，减少与环形凸缘73的内壁之间间隙，减小油封82尺寸，增加密封效果。

第三轴段53与轴承6的内圈过盈固定连接，第三轴段53的末端设置有锁紧螺母83。第三轴段53与轴承6内圈过盈配合，在轴承6的外圈一侧设置有外挡圈84，另一侧设置有调整垫片85，可以调节间隙，使外圈固定在，轴承座7内。在轴承6的内圈一侧与第二轴段52的轴肩定位，另一侧设置有内挡圈86，通过锁紧螺母83拧紧锁止，将内圈固定限位在第三轴段53上。

可选的，内挡圈86与锁紧螺母83之间设置有锁紧垫片87，使轴承6的内圈锁止更牢固。如图6所示，锁紧垫片87的外圆上设置有外锁舌871，锁紧垫片87的内圆上设置有内锁舌872。如图4所示，第三轴段53的末端开有齿槽831，用于放置内锁舌872。如图5所示，锁紧螺母83采用圆螺母，且外侧面上开有齿槽831，在锁紧螺母83拧紧到位后，将外锁舌871折弯在齿槽831内，防止锁紧螺母83发生轴向旋转引起松脱。

第四轴段54为花键轴，插入差速器4的半轴齿轮42内花键，输出扭矩。

如图7所示，本发明一种具有上述集成式轮边驱动轴总成的驱动结构，包括差速器壳体41和半轴齿轮42，半轴齿轮42转动固定在差速器壳体41的内侧，柱形本体72嵌入于差速器壳体41的侧壁开孔内，法兰71与差速器壳体41的外侧面贴合，且通过螺栓固定，第四轴段54的外花键与半轴齿轮42的内花键啮合。

在上述驱动结构中，包含有上述的集成式轮边驱动轴总成，因此该驱动结构也具有相同的使用过程，以及有益效果。

如图8所示，该驱动结构包括电驱动单元，电驱动单元包括驱动电机91和减速箱92，差速器4设置在减速箱92的内部。

将驱动电机91和减速箱92，以及差速器4等机构，集成为一整体驱动桥式驱动系统提供动力，并像上述驱动轴总成一样，直接从差速器4引出动力，到驱动轴总成的内球笼组件1上，利用嵌入固定在减速箱92侧壁上的轴承座7对内球笼组件1的输入轴进行转动支撑。整个电驱动结构节省横向布置空间，能够承受越野车载极限情况下的较大轴向力，且拆装方便。

可选的，柱形本体72的外侧面设置有密封槽721，密封槽721内设置有O型密封圈，实现对壳体的内部的良好密封。

电驱动单元总成由驱动电机91和减速箱92二合一组成。减速箱92机构壳体组成为：含右壳体、左壳体、后端盖等，用于动力传输系统、电机系统以及电机控制器的安装及支撑，为压铸铝合金材料，其内部的齿轮机构组成含同步器总成、差速器轴总成、中间轴总成、驱动电机轴总成、集成式驱动轴总成，为平行轴布置。

本发明一种基于上述集成式轮边驱动轴总成的拆卸方法，包括如下步骤：

S01：将外球笼组件2的输出轴从轮毂单元中取出。先将轮辋拆下，再拆开羊角等结构，将外球笼组件2的输出轴拔出。

S02：拧下法兰71与差速器4侧壁的固定螺栓。拆卸轴承座7与差速器4侧壁的连接螺栓，松开驱动轴总成的固定结构。

S03：对内球笼组件1施力，从差速器4内拔出整个内球笼组件1的输入轴。可以直接用力拔出，也可以将M10的螺栓拧入到顶丝孔713中，将轴承座7顶出，实现拔出。

S04：撬开半轴螺母锁紧垫片87，拆卸锁紧螺母83，拆卸轴承6和轴承座7。进一步的，可以拆卸轴承座7的油封82，依次取出挡圈、轴承6、垫片等结构。

S05：拆解内球笼组件1、外球笼组件2.

该拆卸方法，先将带有轴承座7的驱动轴总成整体从差速器4上拔出，在进行进一步的拆解，省时省力，降低对零部件造成刮伤的风险。同样的，安装时候，也是将带有轴承座7的驱动轴总成整体插入，然后螺栓固定法兰71，即可完成安装，十分方便。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成式轮边驱动轴总成，其特征在于，包括内球笼组件(1)、外球笼组件(2)和连接所述内球笼组件(1)和所述外球笼组件(2)的中心轴杆(3)，所述内球笼组件(1)的输入轴上设置有轴承(6)和轴承座(7)，所述轴承座(7)用于支撑所述轴承(6)，并与差速器(4)的侧壁嵌合固定，所述内球笼组件(1)的输入轴穿过所述轴承(6)的内圈，且末端设置有外花键，用于与所述差速器(4)的输出内花键相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种集成式轮边驱动轴总成，其特征在于，所述轴承座(7)包括法兰(71)和设于所述法兰(71)一侧的柱形本体(72)，所述法兰(71)用于与所述差速器(4)的侧壁通过螺钉固定，所述柱形本体(72)的内腔用于嵌设所述轴承(6)，且外壁用于与所述差速器(4)的侧壁通孔嵌合密封。

3.根据权利要求2所述的一种集成式轮边驱动轴总成，其特征在于，所述轴承座(7)还包括设于所述法兰(71)另一侧的环形凸缘(73)，所述环形凸缘(73)的端面上罩设有防尘罩(81)，所述防尘罩(81)与所述连接轴(5)固定连接，所述环形凸缘(73)的内孔直径大于所述轴承(6)的外圈直径，且设置有油封(82)。

4.根据权利要求3所述的一种集成式轮边驱动轴总成，其特征在于，所述内球笼组件(1)的输入轴包括直径由大到小的第一轴段(51)、第二轴段(52)、第三轴段(53)和第四轴段(54)，所述第一轴段(51)靠近所述内球笼组件(1)的球壳，且用于与所述防尘罩(81)固定连接，所述第二轴段(52)与所述油封(82)的唇嘴配合密封，所述第三轴段(53)与所述轴承(6)的内圈过盈固定连接，所述第三轴段(53)的末端设置有锁紧螺母(83)，所述第四轴段(54)为花键轴。

5.根据权利要求4所述的一种集成式轮边驱动轴总成，其特征在于，所述轴承(6)的外圈一侧设置有外挡圈(84)，另一侧设置有调整垫片(85)，所述轴承(6)的内圈一侧与所述第二轴段(52)的轴肩定位，另一侧设置有内挡圈(86)。

6.根据权利要求5所述的一种集成式轮边驱动轴总成，其特征在于，所述内挡圈(86)与所述锁紧螺母(83)之间设置有锁紧垫片(87)，所述锁紧垫片(87)的外圆上设置有外锁舌(871)，所述锁紧螺母(83)采用圆螺母，且外侧面上开有限位凹槽(831)，所述锁紧垫片(87)的内圆上设置有内锁舌(872)，所述第三轴段(53)的末端开有齿槽(531)。

7.一种具有如权利要求4-6任一项所述集成式轮边驱动轴总成的驱动结构，其特征在于，包括差速器壳体(41)和半轴齿轮(42)，所述半轴齿轮(42)转动固定在所述差速器壳体(41)的内侧，所述柱形本体(72)嵌入于所述差速器壳体(41)的侧壁开孔内，所述法兰(71)与所述差速器壳体(41)的外侧面贴合，且通过螺栓固定，所述第四轴段(54)的外花键与所述半轴齿轮(42)的内花键啮合。

8.根据权利要求7所述的一种集成式轮边驱动轴总成的驱动结构，其特征在于，还包括电驱动单元，所述电驱动单元包括驱动电机(91)和减速箱(92)，所述差速器(4)集成设置在所述减速箱(92)的内部。

9.根据权利要求7所述的一种集成式轮边驱动轴总成的驱动结构，其特征在于，所述柱形本体(72)的外侧面设置有密封槽(721)，所述密封槽(721)内设置有O型密封圈。

10.一种基于权利要求2-6任意一项所述集成式轮边驱动轴总成的拆卸方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将外球笼组件(2)的输出轴从轮毂单元中取出；

步骤二：拧下法兰(71)与差速器(4)侧壁的固定螺栓；

步骤三：对内球笼组件(1)施力，从差速器(4)内拔出整个内球笼组件(1)的输入轴。

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