專利名稱：帶有行星齒輪驅(qū)動器的電氣動力傳動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于車輪的電氣驅(qū)動單元，該單元利用 一種直線的、 兩級的行星齒輪驅(qū)動器來提供一個軸向與徑向緊湊的構(gòu)造。
背景技術(shù)：
電氣驅(qū)動車輛利用電機和齒輪組的一個組合來驅(qū)動車輪。 一個電機 以及關(guān)聯(lián)的齒輪驅(qū)動器必須提供能夠安裝在一個有限空間內(nèi)的一個動 力密集的封裝(即， 一個高齒輪減速比)以驅(qū)動一個車輪。所需要的齒 輪減速通常通過使用多級齒輪組來實現(xiàn)。使用多級齒輪組的一個缺點是軸向和徑向安裝空間的相當大的區(qū) 域被該齒輪組消耗掉，這損及其他車輪端部件。例如，相對于車輪軸成 直角方向定位的一個電機和齒輪箱構(gòu)造會不利地影響剎車和懸架部件 的安裝。因此，需要有一種電氣動力傳動構(gòu)造，它既能夠提供一個徑向和軸 向的緊湊設(shè)計又可以提供一個高的齒輪減速比。發(fā)明內(nèi)容一種用于車輪的電氣驅(qū)動單元包括一個電機，它具有與一個行星齒 輪驅(qū)動器相連接的一根電機輸出軸。該行星齒輪驅(qū)動器包括均由該電機 輸出軸驅(qū)動的一個第一級齒輪組和一個第二級齒輪組。該第二級齒輪組與用于驅(qū)動車輪的一根輪軸連接。在一個實例中，該電機輸出軸、行星齒輪驅(qū)動器、以及輪軸是同軸 的，以便提供一個軸向和徑向的緊湊構(gòu)造。該第一級齒輪組包括一個第 一太陽輪與一個第一組行星輪并且該第二級齒輪組包括一個第二太陽 輪和一個第二組行星輪。該第一和第二太陽輪都由電機輸出軸驅(qū)動。一個共用的環(huán)形齒輪與該第一和第二組行星輪相嚙合。在所披露的一種構(gòu)造中，該第一組行星輪各自由固定在一個不可旋 轉(zhuǎn)的電機殼體結(jié)構(gòu)上的一個銷子來支撐。該第一太陽輪使每個相關(guān)聯(lián)的 行星輪繞著相應的一根單獨的軸線旋轉(zhuǎn)，但是，這些行星齒輪并不作為 一個單元圍繞該第一太陽輪旋轉(zhuǎn)。于是，這些行星輪使該共用的環(huán)形齒 輪旋轉(zhuǎn)。該第二級齒輪組包括通過一種銷連接來支撐該第二組行星輪的 一個行星架。該行星架是一個旋轉(zhuǎn)零件，這樣該第二級齒輪組中的這些 行星輪作為一個單元圍繞該第二太陽輪旋轉(zhuǎn)。該行星架包括與輪軸相連 接的一個驅(qū)動輸出。該行星輪驅(qū)動器與電機關(guān)于一根車輪軸線而軸向?qū)R，它產(chǎn)生一種 簡化的封裝構(gòu)造，其額外優(yōu)點是徑向緊湊。另外，該行星齒輪驅(qū)動器允 許在一個非常壓縮的軸向設(shè)計中的有一個很大的減速比。隨同將類似的 行星輪用于該第一和第二級齒輪組的可能性一起，該共用的環(huán)形齒輪允 許降低制造成本。另外，可以很容易地改變這些齒輪以提供一個很大范 圍的齒輪減速。從以下說明書和附圖中能夠?qū)Ρ景l(fā)明的這些以及其他特征得到最 好的理解，以下是一個簡要說明。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一種電氣驅(qū)動單元的示意性的截面視圖。圖2示出圖1所示的一個第一級齒輪組的截面視圖。 圖3示出圖1所示的一個第二級齒輪組的截面視圖。
具體實施方式
在圖1中示出用于車輪12的一種電氣驅(qū)動單元10。該電氣驅(qū)動 單元10包括具有已知定子和轉(zhuǎn)子的一個電機14;和一個行星齒輪驅(qū) 動器，總體上由16示出。該電機14包括能夠繞著電機軸線20旋轉(zhuǎn) 的一個電機輸出軸18。該行星齒輪驅(qū)動器16由電機輸出軸18驅(qū)動 并且被連接為驅(qū)動一個車輪軸22，它在橫向上延伸一個車輛的寬度。 該車輪軸22繞車輪軸線24旋轉(zhuǎn)并且被連接為驅(qū)動該車輪12。在所 示實例中，電機軸線20與車輪軸線24同軸，這提供了軸向的緊湊的設(shè)計。該電機14包括安裝在一個非旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)48上的一個電機殼體 26。該非旋轉(zhuǎn)構(gòu)造48可以是，例如，車輛框架構(gòu)件、懸桂部件、或者 其他車輛結(jié)構(gòu)。該電機殼體26包括一個主要部分28，它包圍轉(zhuǎn)子和 定子以及從該主要部分28朝著該車輪12的方向向外延伸的一個延 長部分30。該延長部分30限定一個內(nèi)腔32，該內(nèi)腔接受并且基本上 包圍了行星齒輪驅(qū)動器16。該電機輸出軸18由安裝在該電機殼體26上的多個軸承34來 支撐。該電機輸出軸18包括定位在該電機殼體26的主要部分28之 內(nèi)的一個第一部分36和延伸到該延長部分30之中的一個第二部分 38。該第一部分36由一個第一直徑Dl限定并且該第二部分38由 小于所示實例中的該第一直徑Dl的一個第二直徑D2來限定，應該 理解D2也可以大于Dl。在這一實例中，第二部分38還包括由小于 該第二直徑D2的一個第三直徑D3所限定的一個直徑減小的部分。該行星齒輪驅(qū)動器16包括一個第一級齒輪組40和一個第二級 齒輪組42，它們相互配合向輪軸22提供驅(qū)動輸出。該第一級齒輪組 40包括直接安裝在電機輸出軸18的第二部分38上的第二直徑D2 處的一個第一太陽輪44，和直接與該第一太陽輪44嚙合的多個第一 行星齒輪46。在所披露的實施方案中有四個笫一行星齒輪46(見圖2) 用于提供增加的穩(wěn)定性，但是，第一行星齒輪46的個數(shù)可以根據(jù)需要 改變。該第二級齒輪組42包括直接安裝在該電機輸出軸18的第二部 分38的第三直徑D3處的一個第二太陽輪50，和直接與該第二太陽 輪50相嚙合的多個笫二行星齒輪52。在所披露的實施方案中有四個 第二行星齒輪52 (見圖3)以提供增加的穩(wěn)定性，但是，這些第二級行 星齒輪52的個數(shù)可以根據(jù)需要來改變。這些笫一行星齒輪46和第二 行星齒輪52都直接與一個共用的環(huán)形齒輪54嚙合。換句話說，該第 一級齒輪組40和第二級齒輪組42共享一個單個的環(huán)形齒輪54。該 環(huán)形齒輪54是一個浮轉(zhuǎn)環(huán)形齒輪，由第一行星齒輪46和第二行星齒 輪52使之繞電機軸線20相對于電機殼體26的延長部分30而旋 轉(zhuǎn)。在該行星齒輪驅(qū)動器16內(nèi)可以使用幾個止推墊圏(未示出)協(xié)助將浮轉(zhuǎn)環(huán)形齒輪54保持在一個所需的軸向位置上。這些第一行星齒輪46各自支撐在一個第一行星銷58上。這些第 一行星銷58固定在電機殼體26上，以便這些第一行星齒輪46各自 繞著它們自己的軸線60旋轉(zhuǎn)。因此，這些第一行星齒輪46作為一個 單元相對于第一太陽輪44保持固定，即，這些笫一行星齒輪46并不 作為一個單元繞第一太陽輪44旋轉(zhuǎn)而是僅僅繞著它們各自的軸線60 旋轉(zhuǎn)。該電機輸出軸18直接驅(qū)動第一太陽輪44，它進而使這些第一 行星齒輪46繞著它們的軸線60旋轉(zhuǎn)。這些第一行星齒輪46使環(huán)形 齒輪54旋轉(zhuǎn)。該第二級齒輪組42包括一個行星架62，它相對于電機殼體26 繞電機軸線20旋轉(zhuǎn)。這些第二行星齒輪52各由安裝在行星架62上 的一個第二行星銷64來支撐。因此，這些行星齒輪52除了能夠作為 一個單元繞第二太陽輪50旋轉(zhuǎn)之外還能夠各自圍繞它們自己的軸線 66旋轉(zhuǎn)。電機輸出軸18直接驅(qū)動該第二太陽輪50，它進而旋轉(zhuǎn)這些 第二行星齒輪52，而它們與環(huán)形齒輪54的嚙合提供了一種通過行星 架62輸出到車輪軸22的一個凈軌跡式行星旋轉(zhuǎn)減速。該行星架62包括定位于這些第二行星齒輪52的對立兩側(cè)的第 一和第二的安裝部分68和70。換句話說，這些第二行星齒輪52在 軸向上定位于該第一和笫二安裝部分68和70之間。該行星架62還 包括一個環(huán)形部分72，它從第二安裝部分70向外延伸。該環(huán)形部分 72與輪軸22相聯(lián)接。該電機輸出軸18、第一太陽輪44、環(huán)形齒輪54、第二太陽輪50、 以及行星架62都繞著電機軸線20旋轉(zhuǎn)。該行星架62使輪軸22繞 如上所述與該電機軸線20同軸的車輪軸線24旋轉(zhuǎn)。這提供一個軸向 和徑向上都非常緊湊的電氣驅(qū)動單元，因為上面提到的所有零件都與輪 軸22橫向在一條線上。這為其他輪子端部部件如剎車、懸架部件釋放 了封裝空間。圖2示出該第一級齒輪組40的一個截面視圖。該第一太陽輪44 由一個第一太陽輪直徑Sl限定并且這些第一行星輪46由一個第一 行星直徑Pl限定。圖3示出該第二級齒輪組42的一個截面視圖。該第二太陽輪50 由一個第二太陽輪直徑S2限定并且這些第二行星輪52由一個笫二 行星直徑P2限定。在所示實例中，第一太陽輪直徑Sl大于第二太陽輪直徑S2并且 第一行星直徑Pl小于第二行星直徑P2。通過改變該第一和第二級齒 輪組40和42中的太陽輪和行星齒輪的尺寸，能夠給該行星架62的 輸出中實現(xiàn)一個希望的齒輪減速。圖1-3所示實例僅僅是一個實例， 并且應該理解該太陽輪和行星齒輪中的任一個的直徑都可以按照需要 在不同的組合中增大或減小以便提供一個希望的減速。本發(fā)明提供了集成在一個電機之中的一種固定-差分的太陽 -行 星齒輪組，以便為車輪提供軸向和徑向上構(gòu)造緊湊的一種電氣驅(qū)動單 元。該行星齒輪驅(qū)動器和電機是直線的，即彼此軸向?qū)R的，這允許有 一個非常小的徑向封裝。進一步，使用一個兩級行星齒輪構(gòu)造允許在一 個非常壓縮的軸向空間有大的減速比。在所示實例構(gòu)造中，該電機殼體 具有最大九英寸或更小的一個直徑，同時仍提供了至少6:1的一個可 觀的齒輪減速。盡管已披露了本發(fā)明的一個實施方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認 識到在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進行某些修改。因此，應該研究以下權(quán)利要 求來確定本發(fā)明真正的范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于車輪的電氣驅(qū)動單元，包括一個電機，具有可以繞一電機軸線旋轉(zhuǎn)的一個電機輸出軸；一個行星齒輪驅(qū)動器，具有一個第一級齒輪組和一個第二級齒輪組，這兩個組均由所述電機輸出軸驅(qū)動，所述第二級齒輪組有待與一個車輪軸聯(lián)接用于驅(qū)動該車輪。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的電氣驅(qū)動單元，其中該車輪軸為可繞一個 車輪軸線旋轉(zhuǎn)，該軸線在橫向上跨一個車輛寬度而延伸，并且其中所述 電機軸線將平行于所述車輪旋轉(zhuǎn)軸線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的電氣驅(qū)動單元，其中所述第一級齒輪組包括一個第一太陽輪和與所述第一太陽輪嚙合的多個第一行星齒輪并且 所述第二級齒輪組包括一個第二太陽輪和與所述第二太陽輪嚙合的多 個第二行星齒輪，所述第一太陽輪和第二太陽輪直接由所述電機輸出軸 驅(qū)動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的電氣驅(qū)動單元，包括一個單個環(huán)形齒輪， 其中所述多個第一行星齒輪和所述多個第二行星齒輪與所述單個環(huán)形 齒輪相嚙合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的電氣驅(qū)動單元，其中所述電機包括一個電 機殼體，它具有一個延長部分，該延長部分帶有容納所述單一環(huán)形齒輪 的一個凹陷。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的電氣驅(qū)動單元，其中所述單個環(huán)形齒輪、 所述電機輸出軸、以及所述第一和第二太陽輪是同心的并且位于所述凹 陷之中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的電氣驅(qū)動單元，其中所述多個第一行星齒輪各自支撐在一個銷上，該銷固定在所述電機殼體上以便所述多個笫一 行星齒輪各自僅繞一根單獨的行星齒輪旋轉(zhuǎn)軸線來旋轉(zhuǎn)，所述第一太陽 輪使所述多個第一行星齒輪旋轉(zhuǎn)，從而使得所述單個環(huán)形齒輪相對于所 述電機殼體而旋轉(zhuǎn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的電氣驅(qū)動單元，其中所述第二級齒輪組包 括一個行星架，該行星架被聯(lián)接為驅(qū)動所述車輪軸使之繞一車輪軸線旋 轉(zhuǎn)，并且其中所述多個第二行星輪各自支撐在一個銷上，該銷固定在所 述行星架上以便與所述行星架一起繞所述車輪軸線轉(zhuǎn)動。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的電氣驅(qū)動單元，其中所述第二太陽輪、所 述多個第二行星齒輪、所述單個環(huán)形齒輪、以及所述行星架都繞所述車輪軸線旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3的電氣驅(qū)動單元，其中所述電機輸出軸具有 由一個第一直徑所限定的一個第一部分和由不同于所述第一直徑的一 個第二直徑所限定的一個第二部分，所述第一太陽輪被固定為與所述第 一部分一起旋轉(zhuǎn)并且所述第二太陽輪被固定為與所述第二部分一起旋 轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的電氣驅(qū)動單元，其中所述第一直徑大于所 述第二直徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的電氣驅(qū)動單元，其中所述多個第一行星齒 輪各自由一個第一行星輪直徑所限定并且所述多個第二行星齒輪各自 由大于所述第一行星輪直徑的一個第二行星輪直徑所限定。
13.根據(jù)權(quán)利要求3的電氣驅(qū)動單元，其中所述多個第一和多個 第二行星齒輪各包括四個行星齒輪。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的電氣驅(qū)動單元，其中所述電機包括一個電 機殼體，該電機殼體具有九英寸或更小的一個最大直徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電氣驅(qū)動單元，其中所述第一和所述第二 級齒輪組相互配合以提供至少6:1的一個總減速。
16. —種用于車輪的電氣驅(qū)動單元，包括一個電機，具有由一個非旋轉(zhuǎn)部件支撐的一個電機殼體和繞一電機 軸線旋轉(zhuǎn)的一個輸出軸；一個行星輪驅(qū)動器，具有一個第一級齒輪組和一個第二級齒輪組， 這兩個組均由所述電機輸出軸驅(qū)動，所述第二級齒輪組聯(lián)接到用于驅(qū)動 該車輪的一個輪軸，所述輪軸與所述電機輸出軸同軸；所述第一級齒輪組包括直接由所述電機輸出軸驅(qū)動的一個第一太 陽輪，和與所述第一太陽輪嚙合的多個第一行星齒輪，所述多個第一行 星齒輪各自支撐在一個銷上，該銷固定在所述電機殼體上；所述第二級齒輪組包括直接由所述電機輸出軸驅(qū)動的 一個第二太 陽輪、與所述第二太陽輪相嚙合的多個第二行星齒輪、以及有待連接到 該輪軸的一個行星架，其中所述多個第二行星齒輪各自支撐在一個銷 上，該銷被固定為與所述行星架一起繞所述電機軸線旋轉(zhuǎn)；和相對于所述電機殼體可旋轉(zhuǎn)并且圍繞所述第一和所述第二級齒輪 組的一個單個的環(huán)形齒輪，其中所述多個第一和多個第二行星齒輪均與 所述單個環(huán)形齒輪嗤合。
全文摘要
一種用于車輪的電氣驅(qū)動單元包括一個電機，它為具有一個第一級齒輪組和一個第二級齒輪組的行星齒輪驅(qū)動器提供動力。該第一和第二級齒輪組各自包括由電機輸出軸驅(qū)動的一個太陽輪。該第一和第二級齒輪組還各自包括與對應的太陽輪嚙合的多個行星齒輪。該第一和第二級齒輪組共用一個公共的環(huán)形齒輪。該第二級齒輪組的一個行星架為驅(qū)動車輪的一個輪軸提供驅(qū)動輸出。
文檔編號B60K7/00GK101274592SQ20081008805
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者亞當·里奇, 朗·庫珀, 瓦格納·尤基奧·希拉奧, 馬克·C·史密斯 申請人:阿文美馳技術(shù)有限責任公司