CN117325637B - 电驱桥和电动卡车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电驱桥和电动卡车。该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，减速器总成具有一级减速级、一挡传动机构、二挡传动机构和设计为动力输出轴的空心轴，一挡传动机构包括相互啮合的一挡主动齿轮和一挡被动齿轮，二挡传动机构包括相互啮合的二挡主动齿轮和二挡被动齿轮，一挡被动齿轮和二挡被动齿轮布置在空心轴上，其中，一挡传动机构具有一挡换挡机构用于实施空挡和一挡的切换，二挡传动机构具有二挡换挡机构用于实施空挡和二挡的切换，并且其中，一挡换挡机构和二挡换挡机构均布置在空心轴上，并且其中，空心轴与差速器直接连接。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，这些机构往往占据了大量的空间，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，尤其对于设有取力器的电驱桥而言，也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，而且取力器的传输路径和效能也无法保证。

比如在一种已知设计中，减速器设有三个前进挡位，三个挡位都布置在中心轴上，并且设有中央行星齿轮变速器，此外输入力经过四级传动传输到取力器。但是在这种设计中，由于中心轴上设有三个挡位和行星齿轮变速器，从而导致减速器的轴向尺寸过大，基本无法布置在电动卡车的电驱桥中，而且取力器的力传输效率较差。

在另一种已知设计中，电驱桥具有固定传动比的减速器，通过换挡元件可以将力输入传递至取力器，但此时切断了到车轮的动力传输，因此不能实现在行驶过程中的取力。

在另一种已知设计中，一级减速级的被动齿轮直接设置在空心轴（或者动力输出轴）上，而且二级减速级通过与空心轴同轴布置的中置行星齿轮减速器构成，进而空心轴通过中置行星齿轮减速器与差速器连接。但是这种设计在中置行星齿轮减速器的使用寿命方面有所不足，而且其在工艺上要求较高，制造成本同样偏高。

在另一种已知设计中，在具有差速器的电驱桥中设置双电机，而双电机设计本身结构复杂，而且对于配属两个电机的传动齿轮的精度要求很高，而且这种设计传动效率较低。

因此，目前并没有兼顾动力性、经济性、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，尤其是中型电动卡车或重型电动卡车，该电驱桥具有唯一的驱动电机、减速器总成和差速器，减速器总成具有一级减速级、一挡传动机构、二挡传动机构和设计为动力输出轴的空心轴，其中，一挡传动机构包括相互啮合的一挡主动齿轮和一挡被动齿轮，二挡传动机构包括相互啮合的二挡主动齿轮和二挡被动齿轮，一挡被动齿轮和二挡被动齿轮布置在空心轴上，其中，一挡传动机构具有一挡换挡机构用于实施空挡和一挡的切换，二挡传动机构具有二挡换挡机构用于实施空挡和二挡的切换，其中，一挡换挡机构和二挡换挡机构均布置在空心轴上，空心轴与差速器直接连接。

在本发明的范畴中，“空心轴与差速器直接连接”指的是空心轴与差速器的输入端之间不存在单独的减速器，尤其指的是不存在行星齿轮减速器。由此，通过本发明可以直接避免布置在中央位置的行星齿轮减速器的各种问题。

通过本发明的电驱桥，电机在挂入空挡时能够脱开动力传输，由此解决电动卡车高速滑行时电机被动空转造成的能量损失，而且避免了减速器壳体中的齿轮搅油损失。通过换挡机构与空心轴的同轴布置，也进一步地避免了减速器壳体中的齿轮搅油损失，而且结构也更加紧凑。在现有技术的已知方案中，为了缩小换挡机构空间占用的影响，采取了缩小电机体积的方案，但这减小了电机的功率。从这个角度而言，相比于现有技术中已知的方案，本发明在减小换挡机构占用空间的同时保证了足够的电机功率。

此外，通过高速挡（二挡）和低速挡（一挡）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。因此，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。此外，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。

在一种实施形式中，一级减速级包括相互啮合的一级减速主动齿轮和一级减速被动齿轮，驱动电机的电机轴与一级减速主动齿轮相连，并且其中，一级减速被动齿轮固定在第一轴上，在第一轴上还固定一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，并且其中，一挡主动齿轮和二挡主动齿轮布置在一级减速被动齿轮两侧。通过这种设计，一级减速被动齿轮、一挡主动齿轮和二挡主动齿轮集成在第一轴上，形成了紧凑的构造。

在一种实施形式中，一挡换挡机构包括一挡被动齿轮的一挡齿毂、空心轴固定齿毂和换挡齿套，并且二挡换挡机构包括二挡被动齿轮的二挡齿毂、空心轴固定齿毂和换挡齿套，其中，换挡齿套能够将空心轴固定齿毂与一挡被动齿轮的一挡齿毂耦合，并且换挡齿套能够将空心轴固定齿毂与二挡被动齿轮的二挡齿毂耦合。按照本发明的技术方案实现了在空心轴上共用的换挡齿套，使得两个换挡机构能够紧凑地布局，同时为电机提供了更大的安装空间。

在一种实施形式中，电驱桥具有取力器，其中，取力器包括取力器齿轮、取力器齿轮的齿毂、取力器输出轴、输出轴固定齿轮和取力器接合齿套，其中，取力器齿轮能够与二挡被动齿轮啮合，取力器齿轮通过轴承支撑在取力器输出轴上，取力器齿轮的齿毂与输出轴固定齿轮能够通过取力器齿套耦合或脱开。此外，还可以实现的是，取力器齿轮能够与一挡被动齿轮啮合。在一种更复杂的设计中，取力器齿轮还可以选择性地与一挡被动齿轮或二挡被动齿轮啮合。在本发明中，在电动卡车静止时，挂入空挡，取力器接合齿套接合，则使得取力器通过三级传动进行动力输出。因此取力器可以以较高的效率进行传动。此外，在电动卡车行驶过程中，取力器同样可以在一挡或二挡进行动力输出，这可以满足不同的工况需要。在电动卡车的应用中，尤其是工程作业车辆的应用中，具有取力器的电驱桥尤为重要，而且取力器与本发明的电驱桥的组合能够实现一种紧凑且高效的单元，取力器的实际空间布局更加有利，由此兼顾了动力性、经济性、空间利用率和取力高效性。

在一种实施方式中，取力器输出轴能够与液压泵相连，液压泵通过液压油管将液压液传送至液压马达，液压马达能够与外接装置相连。

在一种实施形式中，取力器在轴向上布置在一挡被动齿轮和二挡被动齿轮之间。通过这种设计可以进一步使得减速器壳体的轴向空间更加紧凑。

在一种实施形式中，电驱桥具有第一车轴和第二车轴以及第一轮边减速器和第二轮边减速器，其中第一车轴通过第一轮边减速器与第一车轮相连，第二车轴通过第二轮边减速器与第二车轮相连。鉴于本发明取消了中央布置的行星齿轮减速器，因此轮边减速器的设置与本发明的电驱桥的配合使用则非常有利，使得减速更加顺畅，并且使得整体成本有所降低。在一种有利实施形式中，轮边减速器设计为行星齿轮减速器，但是轮边的行星齿轮减速器相较于中央布置的行星齿轮减速器尺寸更小、结构更简单且成本更低。更为重要的是，通过以轮边减速器取代中央布置的行星齿轮减速器，可以为减速器壳体内的紧凑设计提供便利，进而可以使得减速器壳体更加紧凑，减速器壳体内的润滑油用量更少，且减速器总成的质量更小。需要说明的是，按照本发明的电驱桥和轮边减速器的配合使用应视作电驱桥的整体设计。

在一种实施形式中，驱动电机、减速器总成和差速器布置在共同的减速器壳体中。在这种设计中，可以实现电驱桥的整合性以及模块化设计，从而在使用中增加减速器总成的整体使用寿命，实现灵活的润滑策略，从而为其他系统与减速器壳体的耦合提供便利性。

在一种实施形式中，驱动电机的电机轴、第一轴和空心轴相互平行地布置。通过本发明的这种设计，进一步有利于驱动电机、变速器总成和差速器的布置，从而提高紧凑性，而且有利于力传递的顺滑度，进而使得各个齿轮的设计不必过于复杂。

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、空间利用率和取力高效性不能同时兼顾的问题。通过本发明的诸多优选实施形式，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

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“内”、“外”、“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本发明中的附图并不是严格按实际比例绘制，各个结构的具体地尺寸和数量可根据实际需要进行确定。

图1示出按照本发明的具体实施例的电驱桥1。该电驱桥具有仅一个驱动电机M、减速器总成（包括各减速级）和差速器13。减速器总成具有一级减速级、一挡传动机构、二挡传动机构和设计为动力输出轴的空心轴12。一级减速级具有一级减速主动齿轮2和一级减速被动齿轮3。此外，一挡传动机构包括相互啮合的一挡主动齿轮5和一挡被动齿轮7，二挡传动机构包括相互啮合的二挡主动齿轮6和二挡被动齿轮8。

驱动电机M的电机轴直接与一级减速主动齿轮2耦合，一级减速主动齿轮与一级减速被动齿轮3啮合，一级减速被动齿轮3固定在第一轴4上，在第一轴4上还固定一挡主动齿轮5和二挡主动齿轮6，一挡主动齿轮5和二挡主动齿轮6布置在一级减速被动齿轮3两侧。一挡主动齿轮5与一挡被动齿轮7啮合，二挡主动齿轮6与二挡被动齿轮8啮合。一挡被动齿轮7通过轴承可转动地支撑在空心轴12上，二挡被动齿轮8同样通过轴承可转动地支撑在空心轴12上。在一挡被动齿轮7和二挡被动齿轮8之间设有空心轴固定齿毂24，其固定在空心轴上。另外，在空心轴固定齿毂上设有换挡齿套9，其中换挡齿套9能够将空心轴固定齿毂与一挡被动齿轮的一挡齿毂10耦合，而且换挡齿套9能够将空心轴固定齿毂与二挡被动齿轮的二挡齿毂11耦合。此外，空心轴12与差速器13传动地连接，进而差速器13与第一车轴14和第二车轴15连接用于传输扭矩。第一车轴14连接至第一轮边减速器16，第一轮边减速器与第一车轮18连接。此外，第二车轴15连接至第二轮边减速器17，第二轮边减速器与第二车轮19连接。

根据该实施例，二挡被动齿轮8还与取力器齿轮20啮合，取力器齿轮20通过轴承支撑在取力器输出轴23上，取力器齿轮的齿毂与输出轴固定齿轮21能够通过取力器齿套22耦合或脱开。因此，在电动卡车静止时挂入空挡，取力器通过三级传动进行动力输出。当在电动卡车行驶时挂入二挡，取力器可以进行动力输出。此外，与图1所示的示意图不同的是，取力器可以布置在二挡被动齿轮左侧，由此也可以使得布局更加紧凑。

此外，该实施例的示意图未示出完整的减速器壳体，而在实际布局中，驱动电机、减速器总成和差速器布置在共同的减速器壳体中，而且在减速器壳体中设有润滑油。因此实际结构能够实现非常紧凑的布局，并且能够将减速器壳体的轴向尺寸保持的很小, 进而能够实现对于电驱桥有限空间的非常高的利用率。

此外，在该实施例中，换挡齿套9能够挂入空挡、一挡和二挡，即如图所示的位置、左移的位置和右移的位置。在一种实施例中，一挡设为低速挡，二挡设为高速挡，并且空心轴设为动力输出轴。在该实施例中，一挡被动齿轮和二挡被动齿轮都可转动地（非抗扭地）布置在空心轴上，因此在空挡行驶时避免了减速器壳体中的齿轮搅油损失。

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 (10)

1.一种电驱桥，该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，其特征在于，减速器总成具有一级减速级、一挡传动机构、二挡传动机构和设计为动力输出轴的空心轴，并且其中，一挡传动机构包括相互啮合的一挡主动齿轮和一挡被动齿轮，二挡传动机构包括相互啮合的二挡主动齿轮和二挡被动齿轮，并且其中，一挡被动齿轮和二挡被动齿轮布置在空心轴上，其中，一挡传动机构具有一挡换挡机构用于实施空挡和一挡的切换，二挡传动机构具有二挡换挡机构用于实施空挡和二挡的切换，并且其中，一挡换挡机构和二挡换挡机构均布置在空心轴上，并且其中，空心轴与差速器直接连接，电机在挂入空挡时能够脱开动力传输，由此解决电动卡车高速滑行时电机被动空转造成的能量损失，而且避免了减速器壳体中的齿轮搅油损失。

2.根据权利要求1所述的电驱桥，其特征在于，一级减速级包括相互啮合的一级减速主动齿轮和一级减速被动齿轮，驱动电机的电机轴与一级减速主动齿轮相连，并且其中，一级减速被动齿轮固定在第一轴上，在第一轴上还固定一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，并且其中，一挡主动齿轮和二挡主动齿轮布置在一级减速被动齿轮两侧。

3.根据权利要求2所述的电驱桥，其特征在于，一挡换挡机构包括一挡被动齿轮的一挡齿毂、空心轴固定齿毂和换挡齿套，并且二挡换挡机构包括二挡被动齿轮的二挡齿毂、空心轴固定齿毂和换挡齿套，其中，换挡齿套能够将空心轴固定齿毂与一挡被动齿轮的一挡齿毂耦合，并且换挡齿套能够将空心轴固定齿毂与二挡被动齿轮的二挡齿毂耦合。

4.根据权利要求2所述的电驱桥，其特征在于，电驱桥具有取力器，其中，取力器包括取力器齿轮、取力器齿轮的齿毂、取力器输出轴、输出轴固定齿轮和取力器接合齿套，其中，取力器齿轮能够与二挡被动齿轮啮合，取力器齿轮通过轴承支撑在取力器输出轴上，取力器齿轮的齿毂与输出轴固定齿轮能够通过取力器齿套耦合或脱开。

5.根据权利要求2所述的电驱桥，其特征在于，电驱桥具有取力器，其中，取力器包括取力器齿轮、取力器齿轮的齿毂、取力器输出轴、输出轴固定齿轮和取力器接合齿套，其中，取力器齿轮能够与一挡被动齿轮啮合，取力器齿轮通过轴承支撑在取力器输出轴上，取力器齿轮的齿毂与输出轴固定齿轮能够通过取力器齿套耦合或脱开。

6.根据权利要求4或5所述的电驱桥，其特征在于，取力器在轴向上布置在一挡被动齿轮和二挡被动齿轮之间。

7.根据权利要求1所述的电驱桥，其特征在于，电驱桥具有第一车轴和第二车轴以及第一轮边减速器和第二轮边减速器，其中第一车轴通过第一轮边减速器与第一车轮相连，第二车轴通过第二轮边减速器与第二车轮相连。

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布置在共同的减速器壳体中。

9.根据权利要求1所述的电驱桥，其特征在于，驱动电机的电机轴、第一轴和空心轴相互平行地布置。

10.一种电动卡车，其特征在于，该电动卡车具有根据权利要求1至9中任一项所述的电驱桥。