專利名稱：低地板車輛的電驅(qū)動橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及車輛驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種低地板車輛的電驅(qū)動橋，其結(jié)構(gòu)簡單且效率高。
背景技術(shù)：
已有的重型車輛的傳動系包括變速箱、傳動軸和驅(qū)動橋，存在著傳動效率低的明顯缺點，其典型數(shù)值為O. 82 O. 85，不能滿足未來5-10年內(nèi)提出的能耗和排放要求。因此，重型車輛的傳動系技術(shù)必須得到進(jìn)一步的發(fā)展，開發(fā)電驅(qū)動橋是這些努力中的一個重要方向。另一方面，城市公交客車、機場擺渡車等具有大量站立乘客的短途運輸車輛已經(jīng)或正在努力實現(xiàn)車輛低地板化，以減少乘客上下車的時間，并提供乘客上下車的便利。低地 板車輛還使得乘客的重心較低，起步加速或制動剎車時能減少前沖后仰，提高乘車舒適性。因此，市場對于低地板車輛的電驅(qū)動橋的需求是現(xiàn)實而迫切的。美國專利US7083015B2和US7350606B2提出了兩種采用雙輪邊電機獨立驅(qū)動的電驅(qū)動橋，將雙輪邊電機縱向或者橫向布置在靠近內(nèi)側(cè)車輪內(nèi)的橋身上，低地板的寬度也由此受到了某些限制。由于輪邊電機為轉(zhuǎn)速12000rpm的高速電機，因此需要采用一級減速齒輪和輪邊減速器來實現(xiàn)所需的20 30的傳動比，其效率較低。美國專利US7028583B2和US7314105B2提出了兩種驅(qū)動電機布置在驅(qū)動橋中部的電驅(qū)動橋，所采用的雙驅(qū)動電機呈縱向或橫向布置，通過一個或兩個兩級減速齒輪減速后再和差速器或不通過差速器后驅(qū)動車輪。驅(qū)動電機直徑受到地板高度的限制，只能通過采用高轉(zhuǎn)速的驅(qū)動電機來提供足夠的輸出功率。而且由于有左右半軸，限制了地板高度的降低。美國專利US6328123B1提出了一種輪內(nèi)電機安裝在雙輪的外側(cè)車輪內(nèi)的電驅(qū)動橋。輪內(nèi)電機采用外轉(zhuǎn)子電機，輪邊減速器采用太陽輪軸輸入及齒圈輸出的具有較大傳動比的結(jié)構(gòu)型式，輪內(nèi)電機的定子與行星架固接，外轉(zhuǎn)子的動力先傳遞到太陽輪軸，減速反向后從齒圈輸出驅(qū)動車輪。由于外轉(zhuǎn)子和車輪的轉(zhuǎn)動方向相反，因此，須在轉(zhuǎn)子外另添一外罩。此外，水冷管路和三相電纜須穿過行星架后通過半軸套管內(nèi)孔引出到橋身上，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此，還存在著提供一種結(jié)構(gòu)簡單且效率高的低地板車輛的電驅(qū)動橋的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單且效率高的低地板車輛的電驅(qū)動橋。本發(fā)明提供了一種低地板車輛的電驅(qū)動橋，其包括輪內(nèi)電機，其用于提供驅(qū)動車輪的動力；輪邊減速器，其連接輪內(nèi)電機和車輪，用于匹配輪內(nèi)電機和車輪轉(zhuǎn)速；以及外縱臂，其用于將輪內(nèi)電機連接到電驅(qū)動橋的非旋轉(zhuǎn)部件上。
本發(fā)明的低地板車輛的電驅(qū)動橋的所述輪內(nèi)電機還包括定子法蘭；環(huán)形定子，安設(shè)在所述定子法蘭上；冷卻水套，安設(shè)在所述定子法蘭和所述環(huán)形定子之間，用于冷卻所述環(huán)形定子，所述外縱臂固接在所述定子法蘭或所述冷卻水套上；轉(zhuǎn)子法蘭，與所述輪邊減速器連接；以及環(huán)形轉(zhuǎn)子，安設(shè)在所述轉(zhuǎn)子法蘭上并同軸定位于所述環(huán)形定子外側(cè)。本發(fā)明的低地板車輛的電驅(qū)動橋的所述輪內(nèi)電機還包括定子軸承，所述定子軸承布置在轉(zhuǎn)子法蘭和定子法蘭之間，并分別連接轉(zhuǎn)子法蘭和定子法蘭。本發(fā)明的低地板車輛的電驅(qū)動橋的所述輪內(nèi)電機還包括轉(zhuǎn)子軸承，所述轉(zhuǎn)子軸承布置在轉(zhuǎn)子法蘭和車輪之間，并分別連接轉(zhuǎn)子法蘭和車輪。本發(fā)明的低地板車輛的電驅(qū)動橋的所述輪邊減速器包括輪轂、太陽輪軸、行星輪和齒圈，其中，所述太陽輪軸與所述轉(zhuǎn)子法蘭相連接，所述行星輪通過行星輪軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述輪轂上，所述輪轂與車輪相連接并通過軸承支撐在布置在輪轂內(nèi)并與電驅(qū)動橋橋身固接的半軸套管上，所述齒圈固接在所述半軸套管上，所述太陽輪軸通過所述行星輪嚙 合所述齒圈。本發(fā)明的低地板車輛的電驅(qū)動橋的所述輪內(nèi)電機還包括轉(zhuǎn)子軸承，所述轉(zhuǎn)子軸承布置在所述輪轂外側(cè)的凸緣內(nèi)，并分別連接轉(zhuǎn)子法蘭和輪轂。本發(fā)明的低地板車輛的電驅(qū)動橋的所述太陽輪軸由所述轉(zhuǎn)子軸承支撐。本發(fā)明的低地板車輛的電驅(qū)動橋的所述外縱臂，布置在車輪外側(cè)，其一端與所述定子法蘭固接，另一端與電驅(qū)動橋懸架縱臂固接。本發(fā)明的低地板車輛的電驅(qū)動橋，通過在外側(cè)車輪內(nèi)添加輪內(nèi)電機和輪邊減速器來形成。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以得到一種結(jié)構(gòu)簡單且效率高的低地板車輛的電驅(qū)動橋。


圖I是本發(fā)明的一具體實施例的軸測局部透視示意圖；圖2是圖I所示的具體實施例的俯視局部剖視示意圖；以及圖2a是圖I所示的具體實施例的輪內(nèi)電機的剖視示意圖。圖中I輪內(nèi)電機；11定子軸承；12定子法蘭；13環(huán)形定子；14冷卻水套；15轉(zhuǎn)子軸承；16轉(zhuǎn)子法蘭；17環(huán)形轉(zhuǎn)子；2輪邊減速器；21輪轂；22太陽輪軸；23行星輪；23s行星輪軸；24齒圈；3懸架縱臂；4外縱臂；5車輪；6減震器；7空氣彈簧。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細(xì)說明。應(yīng)理解，實施例僅是用于說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限制。圖I是本發(fā)明的一具體實施例的軸測局部透視示意圖。參考圖1，電驅(qū)動橋包括輪內(nèi)電機1，其用于提供驅(qū)動車輪5的動力；輪邊減速器2，其連接輪內(nèi)電機I和車輪5，用于匹配輪內(nèi)電機I和車輪5的轉(zhuǎn)速；以及外縱臂4，其用于將輪內(nèi)電機I連接到電驅(qū)動橋的非旋轉(zhuǎn)部件上。圖2和圖2a是圖I所示的具體實施例的俯視局部剖視示意圖和輪內(nèi)電機的剖視示意圖。參考圖2a，輪內(nèi)電機I包括定子法蘭12 ;環(huán)形定子13，支撐在定子法蘭12上；冷卻水套14，其安設(shè)在定子法蘭12和環(huán)形定子13之間，用于冷卻環(huán)形定子13，外縱臂4固定在定子法蘭12或冷卻水套14上；轉(zhuǎn)子法蘭16，與輪邊減速器2連接；環(huán)形轉(zhuǎn)子17，支撐在轉(zhuǎn)子法蘭16上并同軸定位于環(huán)形定子13外側(cè)。參考圖2a，所述輪內(nèi)電機I還包括定子軸承11，所述定子軸承11布置在轉(zhuǎn)子法蘭16和定子法蘭12之間，并分別連接定子法蘭12和轉(zhuǎn)子法蘭16。所述輪內(nèi)電機I還包括轉(zhuǎn)子軸承15，所述轉(zhuǎn)子軸承15布置在轉(zhuǎn)子法蘭16和車輪5之間，并分別連接轉(zhuǎn)子法蘭16和車輪5。對于包括城市公交客車和機場擺渡車在內(nèi)的重型車輛的運行工況分析結(jié)果表明，車輪所需的最大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩約為16000Nm，車輪最高轉(zhuǎn)速為500rpm。輪邊減速器2的傳動比多在5左右，因此，輪內(nèi)電機I的最大輸出轉(zhuǎn)矩須達(dá)到1600Nm，最高轉(zhuǎn)速達(dá)到2500rpm。此夕卜，由于輪內(nèi)電機I安裝在車輪上，屬于非懸掛質(zhì)量，因此，其質(zhì)量應(yīng)盡可能輕。通過懸架系統(tǒng)重新調(diào)校，足以克服輪內(nèi)電機I帶來的非懸掛質(zhì)量增大的不利影響。對輪內(nèi)電機I的分析結(jié)果表明，在相同的質(zhì)量等條件下，外轉(zhuǎn)子電機可以提供比 內(nèi)轉(zhuǎn)子電機大15%的轉(zhuǎn)矩。而且，永磁電機比感應(yīng)電機等其他類型的電機具有更高的效率和功率密度，特別適用于主要在中低速運行的車輛工況，其效率具有92%的最高數(shù)值。此夕卜，對于此類重型車輛，其工作時間長，熱負(fù)荷大，必須采用水冷電機。因此，輪內(nèi)電機I采用外轉(zhuǎn)子水冷永磁電機。輪邊減速器2包括輪轂21、太陽輪軸22、行星輪23和齒圈24，其中，太陽輪軸22與轉(zhuǎn)子法蘭16相連接，行星輪23通過行星輪軸23s可旋轉(zhuǎn)地安裝在輪轂21上，輪轂21與車輪5相連接并通過軸承(未示出)支撐在布置在輪轂21內(nèi)并與電驅(qū)動橋橋身固接的半軸套管(未示出)上，齒圈24固接在半軸套管上，太陽輪軸22通過行星輪23嚙合齒圈24。輪轂21充當(dāng)了行星架的角色。輪邊減速器2采用太陽輪軸22輸入、行星架(輪轂21)輸出和齒圈24固定的結(jié)構(gòu)形式，其輸出與輸入同向，可實現(xiàn)的傳動比為行星排特征參數(shù)，典型的數(shù)值為5. 2左右。定子軸承11，其布置在轉(zhuǎn)子法蘭16和定子法蘭12之間。設(shè)置定子軸承11，是為了保證環(huán)形定子13和環(huán)形轉(zhuǎn)子17之間的同軸度和氣隙。由于轉(zhuǎn)子法蘭16和定子法蘭12主要受到輸出轉(zhuǎn)矩或其反作用轉(zhuǎn)矩的作用，作用在車輪5上的作用力不會傳遞到兩個法蘭上，因此，只要定子軸承11具有足夠的精度，即可保證實現(xiàn)所需的同軸度和氣隙。此外，由于輪內(nèi)電機I是先整體裝配后再安裝到輪轂21上，因此，定子軸承11也是輪內(nèi)電機I裝配所必須的。轉(zhuǎn)子軸承15，其布置在輪轂21外側(cè)的凸緣內(nèi)。設(shè)置轉(zhuǎn)子軸承15，是為了支撐環(huán)形轉(zhuǎn)子17旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸承15可采用雙列角接觸球軸承或雙列圓錐滾子軸承來實現(xiàn)。太陽輪軸22也由轉(zhuǎn)子軸承15支撐。轉(zhuǎn)子軸承15除了支撐環(huán)形轉(zhuǎn)子17外，還支撐著太陽輪軸22。由于行星輪23 —般為3 5個均勻布置，使處于行星輪23中間的太陽輪軸22得到自動定心，因此，其另一端不再設(shè)置軸承。具體地，外縱臂4，布置在車輪5的外側(cè)，其一端與定子法蘭12固接，另一端與電驅(qū)動橋的懸架縱臂3固接。外縱臂4將環(huán)形定子13在輸出轉(zhuǎn)矩時的反作用力矩傳遞到電驅(qū)動橋的非旋轉(zhuǎn)部件上，限制其轉(zhuǎn)動。懸架縱臂3 —端和橋身固接，另一端具有兩個端點，其分別用于安裝減震器6和空氣彈簧7。根據(jù)結(jié)構(gòu)的允許，可選擇其中的一個端點同時固接外縱臂4。
外縱臂4與定子法蘭12和懸架縱臂3的固接通過可拆卸的聯(lián)接方式來實現(xiàn)，例如螺栓聯(lián)接，以便于維修或更換車輪。顯然，外縱臂4還可以具有其他類似的輕量化結(jié)構(gòu)和形狀，例如，具有聯(lián)接到懸架縱臂3的兩個端點的類似輪罩的結(jié)構(gòu)。在輪內(nèi)電機I輸出最大轉(zhuǎn)矩時，作用在外縱臂4聯(lián)接到懸架縱臂3的兩個端點上的作用力可根據(jù)最大轉(zhuǎn)矩和兩端點之間的距離估算。分析結(jié)果表明，這兩個端點處的作用力分別只有1000N，對懸架縱臂3的受力條件基本沒有影響。此外，輪內(nèi)電機I的未示出的三相電纜和水冷管路布置在朝向車輪外側(cè)的定子端面上，易于連接，也可以順著外縱臂4引到車身上，與電機控制器或水冷系統(tǒng)相連接。通電后，環(huán)形定子13因外縱臂4的限制而不動，環(huán)形轉(zhuǎn)子17轉(zhuǎn)動，帶動與其連接 的輪邊減速器2的太陽輪軸22轉(zhuǎn)動，減速后通過輪轂21輸出，從而驅(qū)動與輪轂21連接的車輪5轉(zhuǎn)動，同時，冷卻水套14對環(huán)形定子13進(jìn)行冷卻。本發(fā)明的電驅(qū)動橋，還適用于其它車型的具有雙輪的驅(qū)動橋，例如中巴、工程車輛或某些特種車輛。本發(fā)明的電驅(qū)動橋，通過在外側(cè)車輪內(nèi)添加輪內(nèi)電機和輪邊減速器來形成。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以得到一種結(jié)構(gòu)簡單、效率高并易于安裝的電驅(qū)動橋。本發(fā)明并不局限于上述實施例，而是覆蓋在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所進(jìn)行的所有改變和修改。這些改變和修改不應(yīng)被認(rèn)為是脫離了本發(fā)明的精神和范圍，并且所有諸如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的修改均應(yīng)被包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種低地板車輛的電驅(qū)動橋，其特征在于，包括 輪內(nèi)電機，其用于提供驅(qū)動車輪的動力； 輪邊減速器，其連接輪內(nèi)電機和車輪，用于匹配輪內(nèi)電機和車輪的轉(zhuǎn)速；以及 外縱臂，其用于將輪內(nèi)電機連接到電驅(qū)動橋的非旋轉(zhuǎn)部件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低地板車輛的電驅(qū)動橋，其特征在于， 所述輪內(nèi)電機包括 定子法蘭； 環(huán)形定子，安設(shè)在所述定子法蘭上； 冷卻水套，安設(shè)在所述定子法蘭和所述環(huán)形定子之間，用于冷卻所述環(huán)形定子，所述外縱臂固接在所述定子法蘭或所述冷卻水套上； 轉(zhuǎn)子法蘭，與所述輪邊減速器連接；以及 環(huán)形轉(zhuǎn)子，安設(shè)在所述轉(zhuǎn)子法蘭上并同軸定位于所述環(huán)形定子外側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低地板車輛的電驅(qū)動橋，其特征在于， 所述輪內(nèi)電機還包括定子軸承，所述定子軸承布置在所述轉(zhuǎn)子法蘭和所述定子法蘭之間，并分別連接所述轉(zhuǎn)子法蘭和所述定子法蘭。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低地板車輛的電驅(qū)動橋，其特征在于， 所述輪內(nèi)電機還包括轉(zhuǎn)子軸承，所述轉(zhuǎn)子軸承布置在所述轉(zhuǎn)子法蘭和車輪之間，并分別連接所述轉(zhuǎn)子法蘭和車輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低地板車輛的電驅(qū)動橋，其特征在于， 所述輪邊減速器包括輪轂、太陽輪軸、行星輪和齒圈，其中，所述太陽輪軸與所述轉(zhuǎn)子法蘭相連接，所述行星輪通過行星輪軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述輪轂上，所述輪轂與車輪相連接并通過軸承支撐在布置在輪轂內(nèi)并與電驅(qū)動橋橋身固接的半軸套管上，所述齒圈固接在所述半軸套管上，所述太陽輪軸通過所述行星輪嚙合所述齒圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低地板車輛的電驅(qū)動橋，其特征在于， 所述輪內(nèi)電機還包括轉(zhuǎn)子軸承，所述轉(zhuǎn)子軸承布置在所述輪轂外側(cè)的凸緣內(nèi)，并分別連接所述轉(zhuǎn)子法蘭和所述輪轂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低地板車輛的電驅(qū)動橋，其特征在于， 所述太陽輪軸由所述轉(zhuǎn)子軸承支撐。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低地板車輛的電驅(qū)動橋，其特征在于， 所述外縱臂，布置在車輪外側(cè)，其一端與所述定子法蘭或所述冷卻水套固接，另一端與電驅(qū)動橋懸架縱臂固接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低地板車輛的電驅(qū)動橋，其包括輪內(nèi)電機，其用于提供驅(qū)動車輪的動力；輪邊減速器，其連接輪內(nèi)電機和車輪，用于匹配輪內(nèi)電機和車輪的轉(zhuǎn)速；以及外縱臂，其用于將輪內(nèi)電機連接到電驅(qū)動橋的非旋轉(zhuǎn)部件上。所述輪內(nèi)電機包括定子法蘭；環(huán)形定子，安設(shè)在所述定子法蘭上；冷卻水套，安設(shè)在所述定子法蘭和所述環(huán)形定子之間，用于冷卻所述環(huán)形定子，所述外縱臂固接在所述定子法蘭或所述冷卻水套上；轉(zhuǎn)子法蘭，與所述輪邊減速器連接；以及環(huán)形轉(zhuǎn)子，安設(shè)在所述轉(zhuǎn)子法蘭上并同軸定位于所述環(huán)形定子外側(cè)。
文檔編號B60K11/02GK102717695SQ20121020254
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者夏承鋼, 孫江明, 李川 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司