CN116494740B - 电驱桥和电动卡车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电驱桥和电动卡车。电驱桥具有唯一的驱动电机、减速器总成和差速器总成，驱动电机的电机轴与一级减速主动齿轮固定连接，其与一级减速被动齿轮啮合，其又与动力脱开齿毂固定连接，二级减速主动齿轮支撑在一级减速被动齿轮的轴上，其齿毂与动力脱开齿毂通过动力脱开齿套接合或脱开，其与二级减速被动齿轮啮合，其与行星齿轮变速器的太阳轮固定连接，并且二级减速被动齿轮与太阳轮齿毂固定连接，太阳轮齿毂与齿圈的齿毂通过行星换挡齿套接合或脱开，齿圈的齿毂与固定在减速器壳体上的齿毂通过行星换挡齿套接合或脱开，行星齿轮的行星架与差速器总成连接用于将动力输出至车轴。电动卡车具有按照本发明的电驱桥。

Description

电驱桥和电动卡车

技术领域

本发明涉及一种电驱桥和电动卡车。

背景技术

对于电动卡车的电驱桥，比如中型、重型电动卡车所使用的电驱桥，目前市场成熟的方案是使用固定速比的减速器，在这种情况下在电机低速时驱动扭矩小，不能满足重卡的爬坡需求，整车动力性低；在高速时，由于兼顾动力性，电机不能工作在经济区，从而电耗增加，整车经济性差。这在很大程度上降低了电动卡车的运输效率，减少了续航里程，增加了电动卡车的使用成本。而这种电驱桥不利于市场推广。

此外，在具有差速器的电驱桥中，由于差速器占用了较大的空间，因此减速器和电机的空间更加有限，所以需要空间利用率更好的减速器。就此方面已知大量乘用车的电驱桥设计，但是乘用车的电驱桥与电动卡车的电驱桥在诸多方面具有显著不同，比如电动卡车的底盘上设有平衡悬挂及板簧等，因此乘用车的电驱桥基本上无法直接转用于电动卡车中。就电动卡车的电驱桥而言，已知诸多减速器的形式，但是很多减速器仅仅停留在原理设计上，往往没有考虑实际减速级的齿轮的尺寸和效率，从而很难付诸实施。比如在一种设计中，差速器与行星齿轮变速器不与车轴同轴布置，而这种布局很难在电动卡车的电驱桥中应用。在另一种设计中，电驱桥具有换挡变速器，而换挡变速器的三个挡位依次布置在车轴方向，这使得中央减速器的传动比不足，从而需要额外设置轮边减速器。因此，对于不采用轮边减速器的中央减速差速总成而言，目前并没有兼顾动力性、经济性和空间利用率的理想方案。

发明内容

基于以上提及的现有技术，本发明所要解决的技术问题在于，很大程度上克服现有技术的缺陷，而提供实际使用价值高的电驱桥。

按照本发明的电驱桥用于电动卡车，该电驱桥具有唯一的驱动电机、减速器总成和差速器总成，其中，驱动电机的电机轴与一级减速主动齿轮固定连接，一级减速主动齿轮与一级减速被动齿轮啮合，一级减速被动齿轮与动力脱开齿毂固定连接，二级减速主动齿轮通过轴承支撑在一级减速被动齿轮的轴上，二级减速主动齿轮的齿毂与动力脱开齿毂能够通过动力脱开齿套接合或脱开，此外，二级减速主动齿轮与二级减速被动齿轮啮合，二级减速被动齿轮与行星齿轮变速器的太阳轮固定连接，并且二级减速被动齿轮与太阳轮齿毂固定连接，太阳轮齿毂与齿圈的齿毂能够通过行星换挡齿套接合或脱开，并且齿圈的齿毂与固定在减速器壳体上的齿毂能够通过行星换挡齿套接合或脱开，行星齿轮变速器还具有行星轮和行星架，行星架与差速器总成连接用于将动力输出至车轴。在本发明范畴中，减速器总成指的是从电机轴到差速器总成之间的所有减速零件的组合，差速器总成指的是电动卡车的常规差速器总成。

通过本发明的电驱桥的上述设计，能够较为理想地兼顾动力性、经济性和空间利用率。因此本发明的电驱桥能够在产品制造过程中降低制造难度，在产品的安装中较好地利用了车桥上有限的空间，从而降低制造安装成本。此外在电动卡车的实际运行中，提供较好的动力性和经济性，不但适应较为广泛的路况，而且降低能耗，从而降低运行成本。

在一个实施例中，二级减速主动齿轮的齿毂、动力脱开齿毂和动力脱开齿套构成动力脱开机构，当二级减速主动齿轮的齿毂与动力脱开齿毂脱开时驱动电机能够空转。通过采用动力脱开机构，可以解决电动卡车高速滑行时电机空转造成的能量损失。

在一个实施例中，齿圈的齿毂与固定在减速器壳体上的齿毂通过行星换挡齿套接合，使得减速器总成挂入第一挡，行星齿轮变速器的传动比能够选择为3至5，太阳轮齿毂与齿圈的齿毂通过行星换挡齿套接合，使得减速器总成挂入第二挡，行星齿轮变速器的传动比能够选择为10至17。通过行星齿轮变速器的高速挡和低速挡的使用，既保证了电动卡车低速爬坡的能力，又能保证电动卡车在高速行驶时驱动电机能够更多地在经济区或者说高效区内运行。在本发明范畴中，电动卡车的驱动电机的高效区设置在90%至96%之间，更优选地设置在94%至96%之间。

在一个实施例中，动力脱开齿套和行星换挡齿套能够通过相同的控制机构控制。通过该方案，可以降低挂入高速挡、低速挡和空挡的结构难度，使得减速器总成内部布局更加紧凑。

在一个实施例中，二级减速被动齿轮、行星齿轮变速器和差速器总成与车轴同轴地布置。通过这种设计使得动力传输更加稳定且高效。

在一个实施例中，车轴与车轮等速地连接。在本发明中，等速地连接指的是车轴和车轮之间不设置轮边减速器，车轴直接与车轮连接。现有已知的轮边减速器大多是行星齿轮减速器。而本发明通过中央的行星齿轮变速器取代了这种轮边减速器。由此可以进一步降低成本，而且使得动力传输效率更高。

在一个实施例中，动力脱开机构在车轴的径向上设置在驱动电机和行星齿轮换挡机构之间。在此，行星齿轮换挡机构由太阳轮齿毂、齿圈的齿毂、固定在减速器壳体上的齿毂和行星换挡齿套组成。而且在一个优选实施例中，动力脱开机构在车轴的轴向上设置在二级减速被动齿轮和行星齿轮变速器之间。通过这样的布局，可以很好地利用减速器壳体内部的空间，使得布局更加紧凑且合理，并且在实际产品中能够得以实施。

在一个实施例中，从力传递的方向上看，行星齿轮换挡机构设置在差速器总成和动力脱开机构之间。由此能够将空挡与行星齿轮变速器的挡位分离，使得齿轮的选型更加合理，空间利用更加充分。

在一个实施例中，行星齿轮变速器的齿型全部选择为直齿，而减速器总成的其他齿轮的齿型选择为斜齿。由此形成的减速器总成承载能力更高，并且噪音较小。

在一个实施例中，驱动电机、减速器总成和差速器总成布置在共同的减速器壳体中。通过这种设计可以形成减速差速总成，由此使得减速差速总成共用一个壳体，进一步降低了在车轴的轴向和径向上的占用空间，节省了零件数量并降低了成本。

本发明的另一方面涉及一种电动卡车，其具有按照本发明所述的电驱桥。

总体而言，按照本发明的电驱桥和电动卡车解决电驱动系统动力性、经济性和空间利用率不能同时兼顾的问题。通过本发明的诸多优选实施例，按照本发明的电驱桥或电动卡车能够进一步降低能耗以及运行成本，降低制造和安装成本，从而相对现有的油车产生更大的优势，提高了电动卡车的未来的市场渗透率。

附图说明

以下结合具体实施例并参照附图详细阐述本发明的上述特征和优点以及实现它们的方式，但本发明并不局限于具体实施例的特征。在附图中：

图1示出按照本发明的电驱桥的示意图。

具体实施方式

图1示出按照本发明的具体实施例的电驱桥。该电驱桥具有仅一个驱动电机1、减速器总成（包括各减速级）和差速器总成12，驱动电机1的电机轴直接与一级减速主动齿轮2相连，其再与一级减速被动齿轮3啮合，其中，一级减速被动齿轮3与动力脱开齿毂16固定相连。二级减速主动齿轮4通过轴承支撑在一级减速被动齿轮3的轴上，并且二级减速主动齿轮4具有自身的齿毂，用于与动力脱开齿毂16进行接合和脱开。当动力脱开齿套17处于如图所示的第一位置（脱开位置）时，动力脱开齿毂16与二级减速主动齿轮4的旁齿轮不接合，因此驱动电机处于动力脱开的状态。当动力脱开齿套17处于相对第一位置靠右的第二位置（接合位置）时，驱动电机能够进行动力传输。

二级减速主动齿轮4与二级减速被动齿轮5啮合，二级减速被动齿轮与行星齿轮变速器的太阳轮固定连接，并且二级减速被动齿轮与太阳轮齿毂6固定连接。此外，设置行星换挡齿套9，当行星换挡齿套9处于附图中的右侧位置时，行星换挡齿套能够将太阳轮齿毂6与齿圈14的齿毂接合，使得减速器挂入第二挡。此外，在减速器壳体15上也设置齿毂，当行星换挡齿套9处于附图中的左侧位置时，齿圈14相对减速器壳体锁定，此时减速器挂入第一挡。行星齿轮变速器与右半轴8同轴地布置，并且布置在该右半轴8上。行星齿轮变速器具有行星轮10，行星架11与差速器总成12连接，差速器总成12与左半轴13和右半轴8相连，从而将动力传输到车轮。在挂入第一挡时，太阳轮主动旋转，行星架进行输出，此时行星齿轮变速器的传动比可选择为3至5。在挂入第二挡时，齿圈与太阳轮相对固定，行星架进行输出，此时行星齿轮变速器的传动比可选择为10至17。

在该实施例中，动力脱开齿套和行星换挡齿套能够通过相同的控制机构控制，该控制机构在附图中并未示出。在该实施例的实际布局中，动力脱开机构布置在驱动电机和行星齿轮变速器的换挡机构之间，由此能够形成非常紧凑的布局并提高空间利用率。

在该实施例中，车轴与车轮7直接连接或者说等速地连接，也就说在车轴和车轮之间不设置轮边减速器。

在该实施例的示意图中未示出完整的减速器壳体，而实际上该减速器壳体容纳驱动电机、各级齿轮和差速器总成。由此能够形成减速差速总成。根据该设计方案，对于无轮边减速器的设计而言，减速差速总成在车轴方向上的尺寸保持得非常小，进而减速器壳体的轴向尺寸也保持得很小，进而能够实现对于电驱桥有限空间的非常高的利用率。

本领域技术人员应该理解，上述的具体实施例仅是例子而非限制，可以根据设计需求和其它因素对本发明的实施例进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本发明所要保护的权利范围。

Claims (9)

1.一种电驱桥，其具有唯一的驱动电机、减速器总成和差速器总成，其特征在于，驱动电机的电机轴与一级减速主动齿轮固定连接，一级减速主动齿轮与一级减速被动齿轮啮合，一级减速被动齿轮与动力脱开齿毂固定连接，二级减速主动齿轮通过轴承支撑在一级减速被动齿轮的轴上，二级减速主动齿轮的齿毂与动力脱开齿毂能够通过动力脱开齿套接合或脱开，二级减速主动齿轮与二级减速被动齿轮啮合，二级减速被动齿轮与行星齿轮变速器的太阳轮固定连接，并且二级减速被动齿轮与太阳轮齿毂固定连接，太阳轮齿毂与齿圈的齿毂能够通过行星换挡齿套接合或脱开，并且齿圈的齿毂与固定在减速器壳体上的齿毂能够通过行星换挡齿套接合或脱开，行星齿轮变速器还具有行星轮和行星架，行星架与差速器总成连接用于将动力输出至车轴，其中，二级减速主动齿轮的齿毂、动力脱开齿毂和动力脱开齿套构成动力脱开机构，当二级减速主动齿轮的齿毂与动力脱开齿毂脱开时驱动电机能够空转，其中，由太阳轮齿毂、齿圈的齿毂、固定在减速器壳体上的齿毂和行星换挡齿套组成行星齿轮换挡机构。

2.根据权利要求1所述的电驱桥，其特征在于，齿圈的齿毂与固定在减速器壳体上的齿毂通过行星换挡齿套接合，使得减速器总成挂入第一挡，行星齿轮变速器的传动比能够选择为3至5，太阳轮齿毂与齿圈的齿毂通过行星换挡齿套接合，使得减速器总成挂入第二挡，行星齿轮变速器的传动比能够选择为10至17。

3.根据权利要求1所述的电驱桥，其特征在于，二级减速被动齿轮、行星齿轮变速器和差速器总成与车轴同轴地布置。

4.根据权利要求1所述的电驱桥，其特征在于，车轴与车轮等速地连接。

5.根据权利要求3所述的电驱桥，其特征在于，动力脱开机构在车轴的径向上设置在驱动电机和行星齿轮换挡机构之间，动力脱开机构在车轴的轴向上设置在二级减速被动齿轮和行星齿轮变速器之间。

6.根据权利要求3所述的电驱桥，其特征在于，从力传递的方向上看，行星齿轮换挡机构设置在差速器总成和动力脱开机构之间。

7.根据权利要求1所述的电驱桥，其特征在于，行星齿轮变速器的齿型全部选择为直齿，而减速器总成的其他齿轮的齿型选择为斜齿。

8.根据权利要求1所述的电驱桥，其特征在于，驱动电机、减速器总成和差速器总成布置在共同的减速器壳体中。

9.一种电动卡车，其特征在于，所述电动卡车具有按照权利要求1至8中任一项所述的电驱桥。