CN114290883A - 一种新型的机电一体式电驱动桥结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的机电一体式电驱动桥结构，包括动力总成和半轴组件，动力总成包括空心轴电机和减速器，空心轴电机设有电机空心轴，减速器设有一级主动齿轮、中间轴齿轮组件、二级从动齿轮和差速器，一级主动齿轮安装于电机空心轴的输出端，差速器靠近电机空心轴的输出端，二级从动齿轮安装在差速器上，中间轴齿轮组件分别连接一级主动齿轮和二级从动齿轮；半轴组件包括长半轴和短半轴，长半轴穿设电机空心轴并连接差速器的一端，短半轴连接差速器的另一端，电机空心轴、差速器、长半轴和短半轴均同轴设置。本发明集成了驱动电机、减速器和半轴等部件，可取代传统汽车的发动机、变速箱和传动轴等部件。

Description

一种新型的机电一体式电驱动桥结构

技术领域

本发明涉及电驱动桥技术领域，尤其涉及一种新型的机电一体式电驱动桥结构。

背景技术

电驱桥是新能源汽车重要的核心部件，将电机与减速器同时集成在电驱桥上是目前的趋势。按集成结构分，电驱桥有偏轴式和同轴式两大类，当电机轴(I轴)与输出轴(III轴)不在同一轴线上时为偏轴式，处于同一轴线上时则为同轴式。电驱桥的减速比一般在5～14之间，所以目前较多采用的是两级齿轮减速来实现。

偏轴式驱动桥存在先天问题：偏轴式电驱动桥的电机偏离车轴中心线，在车身颠簸时而导致的偏转振动，这种振动产生NVH问题，造成乘员的不适。同轴式电驱动桥则很好的解决了这一问题。同时同轴桥因结构比紧凑，不仅占用整车底盘的空间小，还可以降低电桥重量的5％～10％左右；另外由于动力传递路径更短，使用轴承更少，效率比偏轴桥提升了1.0-2.0％。

同轴式电驱桥由于把电机、减速器集成到驱动桥中，电机壳、电机端盖本身也是驱动桥壳的一部分，这样结构上必须满足QC/T 533《汽车驱动桥台架试验方法》标准中对桥壳的强度、刚度和耐久性要求，而且在此前提下还要尽可能节省材料、减小汽车的簧下质量。这对于产品的结构设计、材料设计有很大的难度，因此国内外量产的车型很少。

现有技术中主要缺点包括以下几个方面：

1)电机的旋转变压器(简称“旋变”)位于电机的内腔体，从电机外部无法对其进行“调零”的操作，所以必须每台电驱桥必须事先与控制器进行一一匹配，互换性比较差。

2)电驱桥上没有专门的高压接线盒，所以三相高压线采用从电机定子直接引出的方式(通常称“甩线”)，这样电驱桥随身拖着三相高压线，生产及流转困难，而且三相线坏了也无法更换，只能整桥进行返厂修理。

3)差速器的左支承结构采用全拆卸式，加工和装配工艺性差，且容易影响定位精度。

4)由于半轴的头部都设置有花键，在现有密封方案下，花键的外径与油封内孔大小接近，在安装半轴或者拆卸半轴过程中，头部花键穿越油封孔时容易刮到油封的唇口，重则刮伤唇口导致漏油，轻则影响油封的使用寿命。

5)连接法兰的安装端面是机加工面，有一部分暴露在外界空气中，容易氧化锈蚀；如果对暴露部位专门涂漆又增加了成本。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新型的机电一体式电驱动桥结构，集成了驱动电机、减速器、桥管和半轴等部件，可以取代传统汽车的发动机、变速箱、传动轴和驱动桥等部件。

本发明采取以下技术方案实现上述目的：

一种新型的机电一体式电驱动桥结构，其特征在于，包括动力总成和半轴组件，所述动力总成包括空心轴电机和减速器，所述空心轴电机设有电机空心轴，所述减速器设有一级主动齿轮、中间轴齿轮组件、二级从动齿轮和差速器，所述一级主动齿轮安装于所述电机空心轴的输出端，所述中间轴齿轮组件位于所述电机空心轴的输出端一侧，所述差速器靠近所述电机空心轴的输出端，所述二级从动齿轮安装在所述差速器上，所述中间轴齿轮组件分别连接所述一级主动齿轮和所述二级从动齿轮；所述半轴组件包括长半轴和短半轴，所述长半轴穿设所述电机空心轴并连接所述差速器的一端，所述短半轴位于所述差速器的另一端并连接所述差速器，所述电机空心轴、所述差速器、所述长半轴和所述短半轴均同轴设置。

优选地，还包括桥管组件，所述桥管组件包括左轮边桥管和右轮边桥管，所述左轮边桥管和所述右轮边桥管分别位于所述动力总成的相对两端，所述长半轴远离所述差速器的一端穿设于所述左轮边桥管内，所述短半轴远离所述差速器的一端穿设于所述右轮边桥管内；所述左轮边桥管、所述右轮边桥管均与所述电机空心轴同轴设置。

优选地，所述空心轴电机设有电机一体壳，所述减速器设有减速器壳，所述电机一体壳和所述减速器壳相连接，所述差速器安装在差速器支撑结构上，所述差速器通过所述差速器支撑结构分别连接所述电机一体壳和所述减速器壳。

优选地，所述电机一体壳远离所述减速器的一端设有电机端盖，所述电机端盖内可拆卸安装有多功能油封座，所述多功能油封座为空心结构，所述长半轴和所述电机空心轴均穿过所述多功能油封座内，且所述多功能油封座的内部沿所述电机空心轴的轴线输出方向依次安装有半轴油封、中间轴承和电机油封；所述长半轴的中间轴颈处嵌有油封衬套，所述油封衬套位于所述半轴油封和所述长半轴的中间轴颈处之间。

优选地，所述电机空心轴靠近所述电机端盖的端部设有旋转变压器，所述旋转变压器设在所述电机油封远离所述中间轴承的一侧。

优选地，所述电机端盖的外侧面设有高压接线盒，所述电机端盖与所述高压接线盒集成为一体，所述高压接线盒上可拆卸设有接线盒盖板。

优选地，所述电机端盖的端部及所述减速器壳的端部均设有法兰安装结构，所述法兰安装结构的端面设为圆状，所述法兰安装结构的外壁间隔设有凹槽。

优选地，所述电机一体壳、所述电机端盖、所述减速器壳和所述多功能油封座均采用铝合金材料制作。

优选地，所述电机一体壳、所述电机端盖、所述减速器壳和所述多功能油封座均采用铸铁材料制作。

优选地，所述空心轴电机的冷却方式为水冷或风冷。

本发明的有益效果是：

1)空心轴电机具有旋变可调节的结构，有很好的互换性，便于大批量生产。

2)动力总成具有独立的接线盒结构：在空心轴电机部位设置了独立的高压接线盒装置，高压接线盒与电机端盖一体设置，高压接线盒的摆角位置可以调整。

3)电机侧的长半轴比较长，缺少中间支承则刚性会变差，旋转工作时易出现甩动和振动，利用可拆卸的多功能油封座的结构，将中间轴承布置在多功能油封座内部，两边分别安装电机轴油封和半轴油封，整个多功能油封座组件安装在电机端盖内；多功能油封座是整体活动的，在空心轴电机安装过程中，多功能油封座可在最后放入，也可以在需要时取出。

4)油封安装要保证配合的轴径比长半轴杆头的轴径大，这样杆头在穿过半轴油封时不容易损坏半轴油封。

5)法兰安装结构具有全覆盖防锈蚀结构，特有的凹槽镂空法兰结构设计，减轻重量又提高了强度。

附图说明

图1为本发明实施方式提供的新型的机电一体式电驱动桥结构的外形爆炸图；

图2为本发明实施方式提供的新型的机电一体式电驱动桥结构中的动力总成的内部结构图；

图3为本发明实施方式提供的新型的机电一体式电驱动桥结构中的差速器支撑结构的结构示意图；

图4为本发明实施方式提供的新型的机电一体式电驱动桥结构中的多功能油封座的结构示意图；

图5为本发明实施方式提供的新型的机电一体式电驱动桥结构中的法兰安装结构与电机端盖连接结构图；

图6为本发明实施方式提供的新型的机电一体式电驱动桥结构的外形结构示意图；

图7为其他实施方式中的独立式的电驱动桥的结构示意图。

图中，1-动力总成，11-空心轴电机，111-电机空心轴，12-减速器，121-一级主动齿轮，122-二级从动齿轮，123-差速器，124-差速器支撑结构，125-一级从动齿轮，126-二级主动齿轮轴，13-电机一体壳，14-减速器壳，15-电机端盖，16-法兰安装结构，2-半轴组件，21-长半轴，22-短半轴，3-桥管组件，31-左轮边桥管，32-右轮边桥管，4-多功能油封座，5-半轴油封，6-中间轴承，7-电机油封，8-油封衬套，9-旋转变压器，10-高压接线盒，101-接线盒盖板。

具体实施方式

下面结合附图1-7和具体实施方式对本发明进行详细说明。

请同时参见图1和图2，本实施方式提供一种新型的机电一体式电驱动桥结构，包括动力总成1和半轴组件2，动力总成1包括空心轴电机11和减速器12，空心轴电机11设有电机空心轴111，减速器12设有一级主动齿轮121、中间轴齿轮组件、二级从动齿轮122和差速器123。一级主动齿轮121安装于电机空心轴111的输出端，中间轴齿轮组件位于电机空心轴111的输出端一侧，差速器123靠近电机空心轴111的输出端，二级从动齿轮122安装在差速器123上，中间轴齿轮组件分别连接一级主动齿轮121和二级从动齿轮122。半轴组件2包括长半轴21和短半轴22，长半轴21穿设电机空心轴111并连接差速器123的左端，短半轴22位于差速器123的右端并连接差速器123，电机空心轴111、差速器123、长半轴21和短半轴22均同轴设置。

本实施方式的新型的机电一体式电驱动桥结构在工作时，电机空心轴111转动带动一级主动齿轮121转动，进而带动中间轴齿轮组件转动，中间轴齿轮组件转动带动二级从动齿轮122转动，二级从动齿轮122转动带动差速器123转动，进而带动两端的半轴组件2转动，从而带动两端的车轮转动。

具体地，中间轴齿轮组件包括一级从动齿轮125和二级主动齿轮轴126，一级从动齿轮125和二级主动齿轮轴126刚性连接组合为一体，且一级从动齿轮125与一级主动齿轮121相互啮合，二级主动齿轮轴126与二级从动齿轮122相互啮合。电驱动桥结构在工作时，一级主动齿轮121转动带动一级从动齿轮125转动，进而带动二级主动齿轮轴126转动，二级主动齿轮轴126转动带动二级从动齿轮122转动。

在本实施方式中，一级主动齿轮121与电机空心轴111通过花键连接和传动。长半轴21穿设于电机空心轴111的空心部分，且长半轴21的头部与差速器123的左端连接，但长半轴21与电机空心轴111之间没有任何接触，防止两者因转速相差过大而引起损坏。长半轴21的头部与差速器123的左端通过内外花键进行联接传动。短半轴22与差速器123的右端亦是通过内外花键进行联接传动。

在本实施方式中，本发明的新型的机电一体式电驱动桥结构还包括桥管组件3，桥管组件3包括左轮边桥管31和右轮边桥管32，左轮边桥管31和右轮边桥管32分别位于动力总成1的相对两端，长半轴21远离差速器123的一端穿设于左轮边桥管31内，短半轴22远离差速器123的一端穿设于右轮边桥管32内；左轮边桥管31、右轮边桥管32均与电机空心轴111同轴设置。

请同时参见图1、图2和图3，在本实施方式中，空心轴电机11设有电机一体壳13，减速器12设有减速器壳14，电机一体壳13和减速器壳14相连接。差速器123安装在差速器支撑结构124上，差速器123通过差速器支撑结构124分别连接电机一体壳13和减速器壳14，且差速器123通过差速器支撑结构124分别支撑于电机一体壳13和减速器壳14上。差速器支撑结构124分别设有左轴承和右轴承，电机一体壳13设有与左轴承适配的左轴承孔，减速器壳14设有与右轴承适配的右轴承孔。左轴承孔与电机一体壳13一体铸造，右轴承孔与减速器壳14一体铸造。在机加工时，可以实现壳体一次装夹同时加工出各个孔位，从工艺上保证了差速器123的轴安装位具有良好的尺寸精度和支撑刚度，有利于提升减速器12的NVH性能。差速器123位于左轴承的差速器支撑结构124使用了可拆卸的半圆轴承盖，半圆轴承盖采用两个螺栓与电机一体壳13相连。减速器12装配过程中，只需拆开半圆轴承盖，就可轻易在装入各个齿轮及差速器123，达到了较好的装配工艺性。

请同时参见图1、图2和图4，在本实施方式中，电机一体壳13远离减速器12的一端设有电机端盖15，电机端盖15内通过螺栓可拆卸安装有多功能油封座4，多功能油封座4为空心结构，长半轴21和电机空心轴111均穿过多功能油封座4内，且多功能油封座4的内部沿电机空心轴111的轴线输出方向依次安装有半轴油封5、中间轴承6和电机油封7，形成一套组合的可拆卸的油封座组件。油封座组件安装在电机端盖15内部，可用螺栓固定。在需要安装或调整电机旋变时，可以先拧开螺栓拆下油封座组件，不会对旋变产生阻碍。电机油封7可以防止电机空心轴111内的油液流入空心轴电机11内腔。半轴油封5则可以阻止电机空心轴111内的油液流出到桥管组件3。半轴油封5安装要保证配合的轴径比长半轴21杆头的轴径大，这样杆头在穿过半轴油封5时不容易损坏半轴油封5。此外，多功能油封座4是整体活动的，在空心轴电机11安装过程中，多功能油封座4可在最后放入，也可以在需要时取出。

在本实施方式中，长半轴21的中间轴颈处嵌有油封衬套8，油封衬套8位于半轴油封5和长半轴21的中间轴颈处之间。油封衬套8的设置扩大了油封内孔的直径，便于在插装长半轴21时，长半轴21的杆头不易损坏油封。

在本实施方式中，电机空心轴111靠近电机端盖15的端部设有旋转变压器9，旋转变压器9设在多功能油封座4内，且旋转变压器9设在电机油封7远离中间轴承6的一侧。多功能油封座4的设置，在空心轴电机11上实现了旋转变压器9的可外置、可调节的功能。

在本实施方式中，电机端盖15的外侧面设有高压接线盒10，电机端盖15与高压接线盒10集成为一体。电机端盖15的前端面止口与电机一体壳13内腔配合，端面通过螺栓连接，视不同车型的布置需要，可以调节高压接线盒10绕电机空心轴111的旋转角度，能得到最佳的三相线接线位置。高压接线盒10上通过螺钉可拆卸设有接线盒盖板101。当拧下螺钉打开接线盒盖板101之后，高压接线盒10露出检修口，一方面在生产过程中可以轻易安装三相电源线的接头、低压线束插座等，工艺性比较好，另一方面装车之后也可方便检修或更换三相电源线。具体地，接线盒盖板101可以设在高压接线盒10的顶部，也可以设在高压接线盒10的侧面。在本实施方式中，高压接线盒10的顶部和侧面均通过螺钉可拆卸设有接线盒盖板101。

请同时参见图1、图2和图5，在本实施方式中，电机端盖15的左端及减速器壳14的右端均设有法兰安装结构16，动力总成1左端的安装套管连接电机端盖15左端的法兰安装结构16，动力总成1右端的安装套管连接减速器壳14右端的法兰安装结构16。法兰安装结构16的安装面设为圆状，形成对法兰安装面的全覆盖，以提高防锈蚀能力。法兰安装结构16的外壁间隔设有凹槽，优化设计结构，减轻了重量，降低了成本，达到了一举多得的效果。

在本实施方式中，空心轴电机11的冷却方式可以为水冷，也可以为风冷。若为水冷，则空心轴电机11的进出水管可以朝前布置、也可以向后布置。

在本实施方式中，电机一体壳13、电机端盖15、减速器壳14和多功能油封座4均采用铝合金材料制作。在减轻电驱动桥总成重量的同时，可以提高耐锈蚀能力。

可以理解的是，在其它实施方式中，若不需要考虑电驱动桥的总成重量，则电机一体壳13、电机端盖15、减速器壳14和多功能油封座4也可以采用铸铁材料制作，然后通过涂漆、涂油或者磷化等方式进行防锈处理。

可以理解的是，高压接线盒10不局限于与电机端盖15做一体式结构，在其它实施方式中，高压接线盒10与电机端盖15也可以做成分体式结构。

可以理解的是，高压接线盒10不局限于设在电机端盖15上，在其它实施方式中，高压接线盒10也可以设在电机一体壳13上。

可以理解的是，高压接线盒10的出线方式可以平行于空心轴电机11的轴线方向(如图1)，也可以垂直于空心轴电机11的轴线方向(如图6)。

可以理解的是，在本实施方式中，左右都是相对的，本实施方式中的空心轴电机11是在左边，减速器12是在右边，空心轴电机11和减速器12的左右位置也可以根据需要进行调换。确定的是，长半轴21安装在空心轴电机11的一侧，短半轴22安装在减速器12的一侧。

可以理解的是，本发明的方案，不仅适用于整体式的电驱动桥上，也可用在独立式的(或断开式的)电驱动桥上。独立式的电驱动桥如图7。

虽然，上文中已经用具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种新型的机电一体式电驱动桥结构，其特征在于，包括动力总成和半轴组件，所述动力总成包括空心轴电机和减速器，所述空心轴电机设有电机空心轴，所述减速器设有一级主动齿轮、中间轴齿轮组件、二级从动齿轮和差速器，所述一级主动齿轮安装于所述电机空心轴的输出端，所述中间轴齿轮组件位于所述电机空心轴的输出端一侧，所述差速器靠近所述电机空心轴的输出端，所述二级从动齿轮安装在所述差速器上，所述中间轴齿轮组件分别连接所述一级主动齿轮和所述二级从动齿轮；所述半轴组件包括长半轴和短半轴，所述长半轴穿设所述电机空心轴并连接所述差速器的一端，所述短半轴位于所述差速器的另一端并连接所述差速器，所述电机空心轴、所述差速器、所述长半轴和所述短半轴均同轴设置。

2.根据权利要求1所述的一种新型的机电一体式电驱动桥结构，其特征在于，还包括桥管组件，所述桥管组件包括左轮边桥管和右轮边桥管，所述左轮边桥管和所述右轮边桥管分别位于所述动力总成的相对两端，所述长半轴远离所述差速器的一端穿设于所述左轮边桥管内，所述短半轴远离所述差速器的一端穿设于所述右轮边桥管内；所述左轮边桥管、所述右轮边桥管均与所述电机空心轴同轴设置。

3.根据权利要求1所述的一种新型的机电一体式电驱动桥结构，其特征在于，所述空心轴电机设有电机一体壳，所述减速器设有减速器壳，所述电机一体壳和所述减速器壳相连接，所述差速器安装在差速器支撑结构上，所述差速器通过所述差速器支撑结构分别连接所述电机一体壳和所述减速器壳。

4.根据权利要求3所述的一种新型的机电一体式电驱动桥结构，其特征在于，所述电机一体壳远离所述减速器的一端设有电机端盖，所述电机端盖内可拆卸安装有多功能油封座，所述多功能油封座为空心结构，所述长半轴和所述电机空心轴均穿过所述多功能油封座内，且所述多功能油封座的内部沿所述电机空心轴的轴线输出方向依次安装有半轴油封、中间轴承和电机油封；所述长半轴的中间轴颈处嵌有油封衬套，所述油封衬套位于所述半轴油封和所述长半轴的中间轴颈处之间。

5.根据权利要求4所述的一种新型的机电一体式电驱动桥结构，其特征在于，所述电机空心轴靠近所述电机端盖的端部设有旋转变压器，所述旋转变压器设在所述电机油封远离所述中间轴承的一侧。

6.根据权利要求4所述的一种新型的机电一体式电驱动桥结构，其特征在于，所述电机端盖的外侧面设有高压接线盒，所述电机端盖与所述高压接线盒集成为一体，所述高压接线盒上可拆卸设有接线盒盖板。

7.根据权利要求4所述的一种新型的机电一体式电驱动桥结构，其特征在于，所述电机端盖的端部及所述减速器壳的端部均设有法兰安装结构，所述法兰安装结构的端面设为圆状，所述法兰安装结构的外壁间隔设有凹槽。

8.根据权利要求4所述的一种新型的机电一体式电驱动桥结构，其特征在于，所述电机一体壳、所述电机端盖、所述减速器壳和所述多功能油封座均采用铝合金材料制作。

9.根据权利要求4所述的一种新型的机电一体式电驱动桥结构，其特征在于，所述电机一体壳、所述电机端盖、所述减速器壳和所述多功能油封座均采用铸铁材料制作。

10.根据权利要求1所述的一种新型的机电一体式电驱动桥结构，其特征在于，所述空心轴电机的冷却方式为水冷或风冷。

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