CN115750700A - 一种轮边驱动系统及电动拖拉机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮边驱动系统及电动拖拉机，属于电动拖拉机技术领域。轮边驱动系统包括电机和轮边减速器，轮边减速器包括离合器、制动器、第一级行星齿轮机构、第二级行星齿轮机构和输出轴，电机输出轴与第一太阳轮输入轴连接，第一太阳轮输入轴与第一太阳轮连接，第一太阳轮与三个第一行星轮外啮合，三个第一行星轮分别与第一内齿圈内啮合，第一行星架一端与第一行星轮连接，另一端与第二太阳轮输入轴固连，第二行星架与输出轴固连，输出轴将动力传输给车轮；离合器的内摩擦片与钢片分别与第一太阳轮输入轴和第一内齿圈配合；制动器的内摩擦片与钢片分别与壳体和第一内齿圈配合。本发明控制离合器和制动器的结合与分离以进行换挡调速。

Description

一种轮边驱动系统及电动拖拉机

技术领域

本发明涉及一种轮边驱动系统及电动拖拉机，属于电动拖拉机技术领域。

背景技术

电动拖拉机用电动机、蓄电池或者超级电容取代了传统内燃机，实现了零尾气排放，且减少了噪音。但传统电动拖拉机驱动方式的传动效率低下，电机转速、扭矩和效率得不到充分发挥，导致电机工作无法处在最佳工作点，且传统驱动方式无法根据拖拉机实际运作工况进行换挡调速，难以满足拖拉机的动力性和经济性要求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种轮边驱动系统及电动拖拉机，以解决现有技术中的驱动方式传动效率低下，且无法根据拖拉机实际运作工况进行换挡调速的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

一方面，本发明提供一种轮边驱动系统，包括电机和轮边减速器，所述轮边减速器包括壳体，所述壳体内安装有离合器、制动器、第一级行星齿轮机构、第二级行星齿轮机构和输出轴，所述第一级行星齿轮机构包括第一内齿圈、第一行星轮、第一太阳轮、第一行星架和第一太阳轮输入轴；

所述电机的输出轴通过联轴器与所述第一太阳轮输入轴传动连接，所述第一太阳轮输入轴通过花键与所述第一太阳轮相连接，所述第一太阳轮与三所述第一行星轮外啮合，三所述第一行星轮分别与所述第一内齿圈内啮合，所述第一行星架一端通过轴承与所述第一行星轮连接并支撑所述第一行星轮，另一端与所述第二级行星齿轮机构的第二太阳轮输入轴固定连接，所述第二级行星齿轮机构的第二行星架与所述输出轴固定连接，所述输出轴通过轴承伸出于壳体，并将动力传输给车轮；

所述离合器的内摩擦片与钢片通过花键分别与所述第一太阳轮输入轴和所述第一内齿圈配合，以选择性的使所述第一太阳轮和所述第一内齿圈结合与分离；

所述制动器的内摩擦片与钢片通过花键分别与所述壳体和所述第一内齿圈配合，以选择性的使所述第一内齿圈和所述壳体结合与分离。

进一步地，所述第二级行星齿轮机构包括第二内齿圈、第二行星架、第二太阳轮、第二行星轮和第二太阳轮输入轴，所述第二太阳轮输入轴通过花键与所述第二太阳轮连接，所述第二太阳轮与三所述第二行星轮外啮合，三所述第二行星轮分别与所述第二内齿圈内啮合，所述第二内齿圈与所述壳体固定连接，所述第二行星架一端通过轴承与所述第二行星轮连接并支撑第二行星轮，另一端与所述输出轴固定连接。

进一步地，当选择空挡模式时，所述离合器和所述制动器均处于分离状态。

进一步地，当选择一档模式时，所述离合器处于分离状态，所述制动器处于结合状态。

进一步地，当选择二档模式时，所述离合器处于结合状态，所述制动器处于分离状态。

进一步地，当选择制动模式时，所述离合器和所述制动器均处于结合状态。

进一步地，当选择倒挡模式时，所述电机反转，所述离合器处于分离状态，所述制动器处于结合状态。

进一步地，所述电机与所述轮边减速器的数量均设置为四个，且分布式安装在车轮边上。

另一方面，本发明提供一种电动拖拉机，包括上述的轮边驱动系统。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明根据电动拖拉机运作工况，控制离合器和制动器的结合与分离以进行换挡调速，保证轮毂电机工作在最佳工作点，减少损耗，且根据各工况实现拖拉机高低速、高低扭矩转换，使拖拉机始终保持在高效作业模式下提供稳定驱动扭矩和行驶速度，充分发挥分布式驱动电动拖拉机的动力性、经济性；本发明中减速器置于轮边，且采用行星齿轮机构，与传统驱动模式相比，能够有效减少传动损耗，提升传动效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的轮边驱动系统的结构示意图；

图中：1：离合器；2：制动器；3：第一内齿圈；4：第一行星轮；5：第一太阳轮；6：第一行星架；7：第二内齿圈；8：壳体；9：输出轴；10：第二行星架；11：第二太阳轮；12：第二行星轮；13：第二太阳轮输入轴；14：第一太阳轮输入轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供了一种轮边驱动系统，包括四个电机和四个轮边减速器，呈分布式安装在车轮边上，所述轮边减速器包括壳体8，所述壳体8内安装有离合器1、制动器2、第一级行星齿轮机构、第二级行星齿轮机构和输出轴9。

在本实施例中，所述第一级行星齿轮机构包括第一内齿圈3、第一行星轮4、第一太阳轮5、第一行星架6和第一太阳轮输入轴14，所述第二级行星齿轮机构包括第二内齿圈7、第二行星架10、第二太阳轮11、第二行星轮12和第二太阳轮输入轴13。

在本实施例中，所述电机的输出轴通过联轴器与所述第一太阳轮输入轴14传动连接，所述第一太阳轮输入轴14通过花键与所述第一太阳轮5相连接，所述第一太阳轮5与三所述第一行星轮4外啮合，三所述第一行星轮4分别与所述第一内齿圈3内啮合，所述第一行星架6一端通过轴承与所述第一行星轮4连接并支撑所述第一行星轮4，另一端与所述第二级行星齿轮机构的第二太阳轮输入轴13固定连接，所述第二太阳轮输入轴13通过花键与所述第二太阳轮11连接，所述第二太阳轮11与三所述第二行星轮12外啮合，三所述第二行星轮12分别与所述第二内齿圈7内啮合，所述第二内齿圈7与所述壳体8固定连接，所述第二行星架10一端通过轴承与所述第二行星轮12连接并支撑第二行星轮12，另一端与所述输出轴9固定连接，所述输出轴9通过轴承伸出于壳体8，并将动力传输给车轮；

所述离合器1的内摩擦片与钢片通过花键分别与所述第一太阳轮输入轴14和所述第一内齿圈3配合，以选择性的使所述第一太阳轮5和所述第一内齿圈3结合与分离；

所述制动器2的内摩擦片与钢片通过花键分别与所述壳体8和所述第一内齿圈3配合，以选择性的使所述第一内齿圈3和所述壳体8结合与分离。

在本实施例中，当选择空挡模式时，所述离合器1和所述制动器2均处于分离状态，此时行星齿轮机构的自由度为2，所述第一太阳轮输入轴14无法将电机的动力传入输出轴9，形成空挡。

在本实施例中，当选择一档模式时，所述离合器1处于分离状态，所述制动器2处于结合状态，所述第一内齿圈3通过所述制动器2与所述壳体8固定在一起，此时所述电机的输出轴通过联轴器将动力传递给所述第一太阳轮输入轴14，经过所述第一太阳轮5、所述第一行星轮4和所述第一行星架6后将动力传输到所述第二太阳轮输入轴13，再经过所述第二太阳轮11、所述第二行星轮12和所述第二行星架10后将动力传输到输出轴9，继而传递到驱动轮，一档经过第一级行星齿轮机构和第二级行星齿轮机构，因此实现电机动力两级减速增扭驱动拖拉机。

具体的，当电动拖拉机处于一档行驶状态时，所述电机输入转速传入第一太阳轮输入轴14，经过两级减速由输出轴9传入驱动轮，此时行驶速度最大为5～8公里/小时，在轮边减速器增加扭矩后，能够使拖拉机高效率完成犁耕、旋耕等作业。

在本实施例中，当选择二档模式时，所述离合器1处于结合状态，所述制动器2处于分离状态，所述第一内齿圈3和所述第一太阳轮5形成一体，此时第一级行星齿轮机构的传动比为1，电机的输出轴将动力传递给所述第一太阳轮输入轴14，经过所述第一太阳轮5、所述第一行星轮4、所述第一内齿圈3和所述第一行星架6后将动力传输到所述第二太阳轮输出入轴13，再经过所述第二太阳轮11、所述第二行星轮12和所述第二行星架10将动力传输到输出轴9，继而传递到驱动轮，此时由于第一太阳轮5和第一内齿圈3通过离合器1联结为一体，第一级行星齿轮机构不传递动力，其传动比为1，而第二级行星齿轮机构固定，传递动力，因此二档实现电机动力一级减速增扭驱动拖拉机，

具体的，当电动拖拉机处于二档行驶状态时，所述电机输入转速传入第一太阳轮输入轴14，经过一级减速由输出轴9传入驱动轮，此时行驶速度最大为28～30公里/小时，在轮边减速器增加扭矩后，可满足拖拉机平地行驶、爬坡行驶与道路运输功能。

在本实施例中，所述轮边减速器为两档两级减速，可以根据电动拖拉机在不同工况下的运作情况，合理切换不同档位，使电动拖拉机无论在高速运输、爬坡下坡、倒车或是犁耕、旋耕等低速作业时，能让轮毂电机工作在高效率区域，节省能源、延长电池续航时间。

在本实施例中，当选择制动模式时，所述离合器1和所述制动器2均处于结合状态，此时行星齿轮机构自由度为0，所述第一太阳轮输入轴14无法将电机的动力传递到输出轴9，此时减速制动。

在本实施例中，当选择倒挡模式时，所述电机反转，所述离合器1处于分离状态，所述制动器2处于结合状态，此时第一太阳轮输入轴14反转，传递到输出轴9的方向反向，即反转，实现倒车行驶。

本发明能够实现空挡、一档、二档、制动和反转，能够满足电动明拖拉机正常的行驶条件；本发明采用行星齿轮机构与离合器、制动器共同配合，实现了动力的高效传输，保障电动拖拉机正常工作状态，本发明能有利于充分发挥电机转速、扭矩和效率特性，利于提升拖拉机的动力性和经济性。

实施例二：

本实施例提供了一种电动拖拉机，包括实施例一中任一项所述的轮边驱动系统。

具体的，所述电动拖拉机由四个轮毂电机驱动，为满足电动拖拉机的行驶速度和驱动力需求，本发明为轮毂电机配备轮边减速器，四所述轮毂电机和四所述轮边减速器分布式安装在车轮边上，轮边减速器输入轴的动力来自于轮毂电机，轮边减速器输出轴输出至车轮。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种轮边驱动系统，其特征在于，包括电机和轮边减速器，所述轮边减速器包括壳体（8），所述壳体（8）内安装有离合器（1）、制动器（2）、第一级行星齿轮机构、第二级行星齿轮机构和输出轴（9），所述第一级行星齿轮机构包括第一内齿圈（3）、第一行星轮（4）、第一太阳轮（5）、第一行星架（6）和第一太阳轮输入轴（14）；

所述电机的输出轴通过联轴器与所述第一太阳轮输入轴（14）传动连接，所述第一太阳轮输入轴（14）通过花键与所述第一太阳轮（5）相连接，所述第一太阳轮（5）与三所述第一行星轮（4）外啮合，三所述第一行星轮（4）分别与所述第一内齿圈（3）内啮合，所述第一行星架（6）一端通过轴承与所述第一行星轮（4）连接并支撑所述第一行星轮（4），另一端与所述第二级行星齿轮机构的第二太阳轮输入轴（13）固定连接，所述第二级行星齿轮机构的第二行星架（10）与所述输出轴（9）固定连接，所述输出轴（9）通过轴承伸出于壳体（8），并将动力传输给车轮；

所述离合器（1）的内摩擦片与钢片通过花键分别与所述第一太阳轮输入轴（14）和所述第一内齿圈（3）配合，以选择性的使所述第一太阳轮（5）和所述第一内齿圈（3）结合与分离；

所述制动器（2）的内摩擦片与钢片通过花键分别与所述壳体（8）和所述第一内齿圈（3）配合，以选择性的使所述第一内齿圈（3）和所述壳体（8）结合与分离。

2.根据权利要求1所述的轮边驱动系统，其特征在于，所述第二级行星齿轮机构包括第二内齿圈（7）、第二行星架（10）、第二太阳轮（11）、第二行星轮（12）和第二太阳轮输入轴（13），所述第二太阳轮输入轴（13）通过花键与所述第二太阳轮（11）连接，所述第二太阳轮（11）与三所述第二行星轮（12）外啮合，三所述第二行星轮（12）分别与所述第二内齿圈（7）内啮合，所述第二内齿圈（7）与所述壳体（8）固定连接，所述第二行星架（10）一端通过轴承与所述第二行星轮（12）连接并支撑第二行星轮（12），另一端与所述输出轴（9）固定连接。

3.根据权利要求1所述的轮边驱动系统，其特征在于，当选择空挡模式时，所述离合器（1）和所述制动器（2）均处于分离状态。

4.根据权利要求1所述的轮边驱动系统，其特征在于，当选择一档模式时，所述离合器（1）处于分离状态，所述制动器（2）处于结合状态。

5.根据权利要求1所述的轮边驱动系统，其特征在于，当选择二档模式时，所述离合器（1）处于结合状态，所述制动器（2）处于分离状态。

6.根据权利要求1所述的轮边驱动系统，其特征在于，当选择制动模式时，所述离合器（1）和所述制动器（2）均处于结合状态。

7.根据权利要求1所述的轮边驱动系统，其特征在于，当选择倒挡模式时，所述电机反转，所述离合器（1）处于分离状态，所述制动器（2）处于结合状态。

8.根据权利要求1所述的轮边驱动系统，其特征在于，所述电机与所述轮边减速器的数量均设置为四个，且分布式安装在车轮边上。

9.一种电动拖拉机，其特征在于，包括权利要求1~8任一项所述的轮边驱动系统。

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