CN113752821A - 一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，包括电机机构、双联行星齿轮系机构、车轮机构；车轮机构包括轮毂；双联行星齿轮系机构包括减速器壳体、太阳轮、双联行星齿轮、组合式行星架、第一级齿圈、第二级齿圈、第二级齿圈输出轴。太阳轮接受来自电机的转速和扭矩，并将动力通过齿轮啮合传递到双联行星齿轮上，由于第一级齿圈固定在减速器壳体上，双联行星齿轮做公转以及自转运动，将动力传递到第二级齿圈，第二级齿圈通过与第二级齿圈输出轴内外齿轮啮合输出动力。轮毂接受到动力后实现车轮转动，进而使车轮运转。本发明中因为双联行星齿轮中输入轮齿数大于输出轮齿数，所以该机构可以实现稳定的减速功能。

Description

一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构
技术领域
本发明涉及电动车辆传动技术领域，尤其针对高速轮边电机，更具体的说，涉及一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构。
背景技术
纯电动汽车的四大部件(驱动电机、调速控制器、动力电池、车载充电器)是区别于燃油汽车的主要方面。因为纯电动汽车具有燃料转化效率高，便于自动控制，便于应用汽车辅助驾驶等等优点，因此汽车行业将纯电动汽车视为未来的发展方向之一，也是科研人员的主要研究方向之一。
纯电动汽车驱动形式分为以下两种：单电机集中驱动型、多电机分散驱动型，其中多电机分散驱动型电动汽车又可以分为以下几种：电动机与减速器组合驱动式、轮边电机驱动式、轮毂电机直驱式。轮边电机驱动式较其他几种类型性能表现更加优秀，是纯电动汽车发展的主要方向，也是纯电动汽车首选的驱动方式之一。
关于驱动电机，在大多数新能源汽车中，主要使用高速电机。高速电机主要有以下特点：能量密度高、质量小、节约制造材料等。在实际应用过程中，一般不直接使用高速电机驱动，而是需要增设减速装置达到更佳的驱动效果。这主要是因为高转速下的高速电机效率和扭矩较低，无法满足正常行车要求。因此，对电机驱动系统减速装置的结构进行优化设计，使其能够实现稳定的减速功能，在电动车辆传动技术领域十分的重要。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，其具体技术方案如下：
一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，包括电机机构、双联行星齿轮系机构、车轮机构；车轮机构包括轮毂、与轮毂固连的轮辋、设于轮辋外圈的轮胎；双联行星齿轮系机构包括减速器壳体、太阳轮、双联行星齿轮、组合式行星架、第一级齿圈、第二级齿圈、第二级齿圈输出轴，电机机构中电机的输出轴与位于减速器壳体内的太阳轮的内圈相固连，将动力传入双联行星齿轮系机构；双联行星齿轮设有数组，每一组双联行星齿轮均包括一大齿轮和一小齿轮，数个大齿轮靠近电机且均布在太阳轮的圆周外侧，并与太阳轮外圈啮合；大齿轮与固定在减速器壳体上的第一级齿圈内圈啮合，小齿轮与第二级齿圈内圈啮合，第二级齿圈外圈与减速器壳体转动连接，第二级齿圈与第二级齿圈输出轴啮合连接，第二级齿圈输出轴与车轮机构中的轮毂固连；大齿轮、小齿轮同轴布置且为一体化双联齿轮，每组双联行星齿轮中的大齿轮和小齿轮共同旋转装配在一对应行星销轴上；组合式行星架由第一行星架和第二行星架相对组装而成，第一行星架与第二行星架周向定位，并且通过若干行星架连接螺栓固连在一起；第一行星架和第二行星架分别与减速器壳体转动连接；双联行星齿轮整体设于第一行星架与第二行星架之间，且行星销轴靠近大齿轮的一端以及靠近小齿轮的一端分别对应与第一行星架、第二行星架的端面相固定。
本发明中，太阳轮接受来自电机的转速和扭矩，并将动力通过齿轮啮合传递到双联行星齿轮上，由于第一级齿圈固定在减速器壳体上，双联行星齿轮做公转以及自转运动，将动力传递到第二级齿圈，第二级齿圈通过与第二级齿圈输出轴内外齿轮啮合输出动力。轮毂接受到第二级齿圈输出轴的动力后实现车轮转动，进而使车轮运转。因为双联行星齿轮中输入轮(大齿轮)齿数大于输出轮(小齿轮)齿数，所以该机构可以实现稳定的减速功能。
通过本发明中的双联行星齿轮系机构，可使输入转速降低，使输出转矩提高，达到减速增扭的效果。
优选的，双联行星齿轮设有三组。
优选的，第一行星架和第二行星架分别通过第一深沟球轴承和第二深沟球轴承与减速器壳体连接；第二级齿圈外圈通过第三深沟球轴承与减速器壳体连接。
优选的，双联行星齿轮通过滚针轴承安装在对应行星销轴上。
优选的，行星销轴的两端分别固定在第一行星架、第二行星架对应端面的凹槽内；在第一行星架、第二行星架上均装配有两个垫片，分别为一个钢垫片与一个铜垫片；双联行星齿轮的小齿轮侧端面与第二行星架间通过两垫片连接，大齿轮侧端面与第一行星架间通过两垫片连接。
优选的，太阳轮的内圈固定有太阳轮挡块，电机输出轴的外端部与太阳轮挡块之间通过太阳轮固定螺栓连接，即电机的输出轴通过太阳轮固定螺栓以及太阳轮挡块与太阳轮固连，将动力传入双联行星齿轮系机构。
优选的，减速器壳体内设置有分别限制第一级齿圈、第二级齿圈沿电机输出轴的轴向方向移动的第一挡圈和第二挡圈。
优选的，本发明一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构还包括转向机构，转向机构包括转向节和转向横拉杆，减速器壳体与转向节通过减速器壳体固定螺栓固连，转向节头部与轮毂通过轮毂轴承连接；转向横拉杆通过转向球与转向节连接；电机机构中的电机通过电机固定螺栓与电机安装板固连，电机安装板通过电机安装板固定螺栓与转向节固连。
优选的，本发明一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构还包括制动机构，制动机构包括制动盘、制动卡钳，制动卡钳通过制动卡钳固定螺栓与转向节固连，相对电机静止；制动盘处于轮毂与轮辋之间，并与轮毂通过制动盘固定螺栓固连，随车轮转动。
优选的，本发明一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构还包括悬架机构，悬架机构包括上横臂、下横臂以及减震器，上横臂和下横臂分别通过上横臂连接螺栓和下横臂连接螺栓与转向节连接；减震器的尾端与上横臂通过减震器固定螺栓连接，头部与车架连接。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构的主视图。
图2为图1B-B方向的剖视图。
图3为本发明一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构的左视图。
图4为双联行星齿轮系机构的外部结构连接示意图。
图5为双联行星齿轮系机构的主视图。
图6为图5A-A方向的剖视图。
图7为双联行星齿轮系机构的内部结构示意图。
图8为第一行星架的结构示意图。
图9为太阳轮与双联行星齿轮的结构示意图。
图中：1-轮毂，2-轮辋，3-轮胎，4-减速器壳体，5-太阳轮，6-双联行星齿轮，7-第一级齿圈，8-第二级齿圈，9-大齿轮，10-小齿轮，11-行星销轴，12-第一行星架，13-第二行星架，14-行星架连接螺栓，15-第一深沟球轴承，16-第二深沟球轴承，17-第三深沟球轴承，18-滚针轴承，19-钢垫片，20-铜垫片，21-太阳轮挡块，22-太阳轮固定螺栓，23-第一挡圈，24-第二挡圈，25-转向节，26-转向横拉杆，27-减速器壳体固定螺栓，28-轮毂轴承，29-电机，30-电机固定螺栓，31-电机安装板，32-电机安装板固定螺栓，33-制动盘，34-制动卡钳，35-制动卡钳固定螺栓，36-上横臂，37-下横臂，38-减震器，39-上横臂连接螺栓，40-下横臂连接螺栓，41-减震器固定螺栓，42-第二级齿圈输出轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-图9所示，本发明一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，包括电机机构、双联行星齿轮系机构、车轮机构；车轮机构包括轮毂1、与轮毂1固连的轮辋2、设于轮辋2外圈的轮胎3。车轮机构中，动力直接驱动轮毂1，并且使与轮毂1固连的轮辋2跟随轮毂1转动，实现车轮的旋转。
本发明的主要机构为双联行星齿轮系机构，该双联行星齿轮系机构包括减速器壳体4、太阳轮5、双联行星齿轮6、组合式行星架、第一级齿圈7、第二级齿圈8、第二级齿圈输出轴42。
电机机构中电机29的输出轴与位于减速器壳体4内的太阳轮5的内圈相固连。具体为，太阳轮5的内圈固定有太阳轮挡块21，电机输出轴的外端部与太阳轮挡块21之间通过太阳轮固定螺栓22连接，即电机29的输出轴通过太阳轮固定螺栓22以及太阳轮挡块21与太阳轮5固连，将动力传入双联行星齿轮系机构。
双联行星齿轮6设有数组(本实施例中优选为三组)，每一组双联行星齿轮6均包括一大齿轮9和一小齿轮10(如图9所示)，三个大齿轮9靠近电机29且均布在太阳轮5的圆周外侧，并与太阳轮5外圈啮合；大齿轮9与固定在减速器壳体4上的第一级齿圈7内圈啮合，小齿轮10与第二级齿圈8内圈啮合，第二级齿圈8外圈与减速器壳体4转动连接，第二级齿圈8与第二级齿圈输出轴42啮合连接，第二级齿圈输出轴42与车轮机构中的轮毂1固连，即第二级齿圈8接收到小齿轮10传递的动力后，由第二级齿圈输出轴42输出到车轮机构，最终使车轮转动。
大齿轮9、小齿轮10同轴布置且为一体化双联齿轮，每组双联行星齿轮6中的大齿轮9和小齿轮10共同旋转装配在一对应行星销轴11上；组合式行星架由第一行星架12和第二行星架13相对组装而成，第一行星架12与第二行星架13周向定位，并且通过若干行星架连接螺栓14固连在一起；第一行星架12和第二行星架13分别与减速器壳体4转动连接；双联行星齿轮6整体设于第一行星架12与第二行星架13之间，且行星销轴11靠近大齿轮9的一端以及靠近小齿轮10的一端分别对应与第一行星架12、第二行星架13的端面相固定。具体的，行星销轴11的两端分别固定在第一行星架12、第二行星架13对应端面的凹槽内，实现第一行星架12与第二行星架13的周向定位。
上述中，第一行星架12和第二行星架13分别通过第一深沟球轴承15和第二深沟球轴承16与减速器壳体4连接，使组合式行星架在轴向可以自由转动。第二级齿圈8外圈通过第三深沟球轴承17与减速器壳体4连接，以保证第二级齿圈8旋转的自由度。双联行星齿轮6通过滚针轴承18旋转安装在对应行星销轴11上。
进一步的，本实施例中，在第一行星架12、第二行星架13上均装配有两个垫片，分别为一个钢垫片19与一个铜垫片20；双联行星齿轮6的小齿轮10侧端面与第二行星架13间通过两垫片连接，大齿轮9侧端面与第一行星架12间通过两垫片连接。这些垫片可以保证双联行星齿轮6的轴向定位，以及尽量减少磨损。
进一步的，本实施例中，减速器壳体4内还设置有分别限制第一级齿圈7、第二级齿圈8沿电机输出轴的轴向方向移动的第一挡圈23和第二挡圈24。
本发明的双联行星齿轮系机构中，太阳轮5接受来自电机29的转速和扭矩，并将动力通过齿轮啮合传递到双联行星齿轮6上，由于第一级齿圈7固定在减速器壳体4上，双联行星齿轮6做公转以及自转运动，将动力传递到第二级齿圈8，第二级齿圈8通过与第二级齿圈输出轴42内外齿轮啮合输出动力。
轮毂1接受到第二级齿圈输出轴42的动力后实现车轮转动，进而使车轮运转。因为双联行星齿轮6中输入轮(大齿轮9)齿数大于输出轮(小齿轮10)齿数，所以该机构可以实现稳定的减速功能。通过本发明中的双联行星齿轮系机构，可使输入转速降低，使输出转矩提高，达到减速增扭的效果。
在上述结构的基础之上，本发明一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构还包括转向机构、制动机构以及悬架机构。
转向机构包括转向节25和转向横拉杆26，减速器壳体4与转向节25通过减速器壳体固定螺栓27固连，转向节25头部与轮毂1通过轮毂轴承28连接，实现转向节25相对电机29以及减速器壳体4静止。转向横拉杆26通过转向球与转向节25连接，与转向机构的其他部分共同实现转向。
电机机构中的电机29通过电机固定螺栓30与电机安装板31固连，电机安装板31通过电机安装板固定螺栓32与转向节25固连，进而使电机29被固连在转向节25上，能保持位置的相对稳定。
制动机构包括制动盘33、制动卡钳34，制动卡钳34通过制动卡钳固定螺栓35与转向节25固连，相对电机29静止；制动盘33处于轮毂1与轮辋2之间，并与轮毂1通过制动盘固定螺栓固连，随车轮转动；制动时，通过控制制动卡钳34实现车轮制动。
悬架机构包括上横臂36、下横臂37以及减震器38，上横臂36和下横臂37分别通过上横臂连接螺栓39和下横臂连接螺栓40与转向节25连接，实现悬架机构导航的功能。减震器38的尾端与上横臂36通过减震器固定螺栓41连接，头部与车架连接，实现悬架机构缓冲与减震功能。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，其特征在于，包括电机机构、双联行星齿轮系机构、车轮机构；车轮机构包括轮毂、与轮毂固连的轮辋、设于轮辋外圈的轮胎；双联行星齿轮系机构包括减速器壳体、太阳轮、双联行星齿轮、组合式行星架、第一级齿圈、第二级齿圈、第二级齿圈输出轴，电机机构中电机的输出轴与位于减速器壳体内的太阳轮的内圈相固连；双联行星齿轮设有数组，每一组双联行星齿轮均包括一大齿轮和一小齿轮，数个大齿轮靠近电机且均布在太阳轮的圆周外侧，并与太阳轮外圈啮合；大齿轮与固定在减速器壳体上的第一级齿圈内圈啮合，小齿轮与第二级齿圈内圈啮合，第二级齿圈外圈与减速器壳体转动连接，第二级齿圈与第二级齿圈输出轴啮合连接，第二级齿圈输出轴与车轮机构中的轮毂固连；大齿轮、小齿轮同轴布置且为一体化双联齿轮，每组双联行星齿轮中的大齿轮和小齿轮共同旋转装配在一对应行星销轴上；组合式行星架由第一行星架和第二行星架相对组装而成，第一行星架与第二行星架周向定位，并且通过若干行星架连接螺栓固连在一起；第一行星架和第二行星架分别与减速器壳体转动连接；双联行星齿轮整体设于第一行星架与第二行星架之间，且行星销轴靠近大齿轮的一端以及靠近小齿轮的一端分别对应与第一行星架、第二行星架的端面相固定。
2.根据权利要求1所述的一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，其特征在于，双联行星齿轮设有三组。
3.根据权利要求1所述的一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，其特征在于，第一行星架和第二行星架分别通过第一深沟球轴承和第二深沟球轴承与减速器壳体连接；第二级齿圈外圈通过第三深沟球轴承与减速器壳体连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，其特征在于，双联行星齿轮通过滚针轴承安装在对应行星销轴上。
5.根据权利要求1所述的一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，其特征在于，行星销轴的两端分别固定在第一行星架、第二行星架对应端面的凹槽内；在第一行星架、第二行星架上均装配有两个垫片，分别为一个钢垫片与一个铜垫片；双联行星齿轮的小齿轮侧端面与第二行星架间通过两垫片连接，大齿轮侧端面与第一行星架间通过两垫片连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，其特征在于，太阳轮的内圈固定有太阳轮挡块，电机输出轴的外端部与太阳轮挡块之间通过太阳轮固定螺栓连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，其特征在于，减速器壳体内设置有分别限制第一级齿圈、第二级齿圈沿电机输出轴的轴向方向移动的第一挡圈和第二挡圈。
8.根据权利要求1所述的一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，其特征在于，还包括转向机构，转向机构包括转向节和转向横拉杆，减速器壳体与转向节通过减速器壳体固定螺栓固连，转向节头部与轮毂通过轮毂轴承连接；转向横拉杆通过转向球与转向节连接；电机机构中的电机通过电机固定螺栓与电机安装板固连，电机安装板通过电机安装板固定螺栓与转向节固连。
9.根据权利要求8所述的一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，其特征在于，还包括制动机构，制动机构包括制动盘、制动卡钳，制动卡钳通过制动卡钳固定螺栓与转向节固连；制动盘处于轮毂与轮辋之间，并与轮毂通过制动盘固定螺栓固连。
10.根据权利要求9所述的一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，其特征在于，还包括悬架机构，悬架机构包括上横臂、下横臂以及减震器，上横臂和下横臂分别通过上横臂连接螺栓和下横臂连接螺栓与转向节连接；减震器的尾端与上横臂通过减震器固定螺栓连接，头部与车架连接。
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