CN109987193A - 传动装置、驱动装置和具有驱动装置的电动车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于电动车辆的传动装置、驱动装置和具有驱动装置的电动车辆。传动装置包括：太阳齿轮；行星齿轮组件，包括第一行星架盖板、第二行星架盖板、固定连接第一行星架盖板和第二行星架盖板的至少两个行星齿轮轴、以及可旋转地套接在至少两个行星齿轮轴上且均布在太阳齿轮周围的至少两个行星齿轮，其中至少两个行星齿轮的每一个包括可同轴旋转的、固定连接在一起的大行星齿轮和小行星齿轮，并且大行星齿轮与太阳齿轮啮合；第一齿圈，具有内齿，与至少两个行星齿轮的大行星齿轮啮合；以及第二齿圈，具有内齿，与至少两个行星齿轮的小行星齿轮啮合。

Description

传动装置、驱动装置和具有驱动装置的电动车辆

技术领域

本申请涉及电动车辆，具体而言，涉及传动装置、驱动装置和具有驱动装置的电动车辆。

背景技术

迄今，电动车，特别是两轮电动车，已经蓬勃发展十几年，市场保有量在2亿辆左右，但仍有很大的市场潜力。

在多山地地区，两轮电动车的保有量依然小于两轮摩托车，这是因为目前的两轮电动车的直驱轮毂电动机的扭矩和续行里程尚且不能很好地满足这些地区用户在山地路段上的实际需求。

目前市面上的两轮电动车轮毂电动机主要分为两大类，直驱电动机和带齿电动机。

直驱电动机的缺点是体积大，输出扭矩小，爬坡吃力且耗能大，遇大负载容易烧坏；带齿电动机则刚好相反，特点是体积小，扭矩大，爬坡省力且节能好，也就不容易烧坏电动机。

带齿轮毂电动机又可分为固定减速轮毂电动机和带齿变速轮毂电动机。固定减速轮毂电动机，额定扭矩和最高效率点都在爬坡过程，所以在平路行驶的效率偏低，能耗偏高，影响续行里程；带齿变速电动机，可以切换多个档位，在不同的路况可选择不同的档位，保证电动机一直运作在高效能区间，不管在平路(效率平台前移)，还是在爬坡路段(效率平台后移)，能耗都能得到控制，增加续行里程。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供一种适合在多山地地区使用具有平地高速小扭矩运行和山地低速大扭矩运行的齿轮传动装置、具有齿轮传动装置的驱动装置和具有驱动装置的电动车辆。

为了解决上述技术问题，根据本申请的一个方面，提供一种用于电动车辆的传动装置，其包括：太阳齿轮；行星齿轮组件，包括第一行星架盖板、第二行星架盖板、固定连接第一行星架盖板和第二行星架盖板的至少两个行星齿轮轴、以及可旋转地套接在至少两个行星齿轮轴上且均布在太阳齿轮周围的至少两个行星齿轮，其中至少两个行星齿轮的每一个包括可同轴旋转的、固定连接在一起的大行星齿轮和小行星齿轮，并且大行星齿轮与太阳齿轮啮合；第一齿圈，具有内齿，与至少两个行星齿轮的大行星齿轮啮合；以及第二齿圈，具有内齿，与至少两个行星齿轮的小行星齿轮啮合。

根据本申请的实施例，传动装置还可包括设置在至少两个行星齿轮和至少两个行星齿轮轴之间的一对轴承。

根据本申请的实施例，至少两个行星齿轮可为2至8个行星齿轮，优选为3个或4个行星齿轮。

根据本申请的实施例，传动装置还可包括第一离合器，当第一齿圈在第一方向上有转动趋势时，第一离合器限制第一齿圈在第一方向上的转动；当第一齿圈在第二方向上转动时，第一离合器与其脱离配合。

根据本申请的实施例，传动装置还可包括第二离合器，当行星齿轮组件在第一方向上有转动趋势时，第二离合器限制行星齿轮组件在第一方向上的转动；当行星齿轮组件在第二方向上转动时，第二离合器与其脱离配合。

根据本申请的实施例，大行星齿轮和小行星齿轮可形成为整体。或者，大行星齿轮和小行星齿轮可分开形成，并且二者之间可包括连接二者的键和键槽。

根据本申请的实施例，第一离合器可为单向轴承，或者第一离合器与第一齿圈之间的离合手段可包括滚柱、棘爪、卡扣或弹性钩合结构。同样，第二离合器可为单向轴承，或者第二离合器与行星齿轮组件之间的离合手段可包括滚柱、棘爪、卡扣或弹性钩合结构。

根据本申请的另一个方面，提供一种用于电动车辆的驱动装置，其包括上述的传动装置以及用于驱动传动装置的太阳齿轮的电动机，其中电动机为可正反两个方向上转动的电动机，并且电动机的驱动轴与太阳齿轮同轴连接。

根据本申请的实施例，驱动装置还可包括电摩轴，并且电动机的转子和太阳齿轮与所述电摩轴之间可包括可旋转连接二者的轴承。

根据本申请的再一个方面，提供一种电动车辆，其包括上述的传动装置或者上述的驱动装置。

根据本申请的实施例，电动车辆还可包括与第二齿圈固定连接的毂盖，并且毂盖与电动车辆的轮毂连接。此外，电动车辆还可包括端盖，其中端盖和毂盖与车辆的轮毂形成容纳驱动装置的空间。

根据本申请的实施例，毂盖和端盖与电摩轴之间可包括可旋转连接二者的轴承。

根据本申请的实施例，电动车辆还可包括设置在端盖和电摩轴之间的油封以及设置在毂盖和电摩轴之间的油封。

本申请可实现如下有益效果。

根据本申请的用于电动车辆的传动装置包括太阳齿轮、行星齿轮组件(包括与太阳齿轮啮合的大行星齿轮和与大行星齿轮同轴固定连接的小行星齿轮)、与大行星齿轮内啮合的第一齿圈和与小行星齿轮内啮合的第二齿圈。因此，在单向限定第一齿圈和行星齿轮组件的运动的情况下，通过太阳齿轮在正反两个方向上的转动，可实现第二齿圈的两个速度输出。根据本申请实施例的传动装置与正反转的电动机的结合形成根据本申请的驱动装置。当根据本申请的驱动装置应用于电动车辆时，可实现电动车辆的两档变速，高速小扭矩的一个档位适合于平路行驶，低速大扭矩的一个档位适合于爬坡路段。这是多山地地区急需的电动车辆。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制。

图1是示出根据本申请实施例的传动装置的分解透视图。

图2是示出根据本申请实施例的传动装置的装配图。

图3是示出根据本申请实施例的驱动装置和电动车辆轮毂结构的截面图。

图4A至4D是示出根据本申请实施例的传动装置的工作原理的示意图，其中图4A是示出太阳齿轮在第一方向上转动时传动装置的工作状态的示意图，图4B是示出太阳齿轮在第二方向上转动时传动装置的工作状态的示意图，图4C是示出第二齿圈在第二方向上转动时传动装置的工作状态的示意图，而图4D是示出第二齿圈在第一方向上转动时传动装置的工作状态的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

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申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本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。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

下面，结合附图描述根据本申请的实施例。

图1是示出根据本申请实施例的传动装置的分解透视图，而图2是示出根据本申请实施例的传动装置的装配图。

参见图1和2，根据本申请实施例提供一种传动装置1，传动装置1可包括太阳齿轮10、行星齿轮组件20、第一齿圈30和第二齿圈40。

太阳齿轮10可从外面接收使其旋转的驱动力，并且可通过其周围的齿将驱动力传输到行星齿轮组件20。

行星齿轮组件20可包括第一行星架盖板21、第二行星架盖板22、固定连接并定位第一行星架盖板21和第二行星架盖板22的铰制孔螺钉23、固定连接第一行星架盖板21和第二行星架盖板22的至少两个行星齿轮轴(未示出)、以及可旋转地套接在至少两个行星齿轮轴上且均布在太阳齿轮10周围的至少两个行星齿轮24。至少两个行星齿轮24的每一个可包括可同轴旋转的、固定连接在一起的大行星齿轮24a和小行星齿轮24b，并且大行星齿轮24a与太阳齿轮10啮合。

优选地，至少两个行星齿轮24可为2至8个行星齿轮，更优选地，可为3个或4个。

第一齿圈30具有内齿，第一齿圈30的内齿与至少两个行星齿轮24的大行星齿轮24a的外齿啮合。

第二齿圈40具有内齿，第二齿圈40的内齿与至少两个行星齿轮24的小行星齿轮24b的外齿啮合。

根据本申请的实施例，传动装置1还可包括设置在至少两个行星齿轮24和至少两个行星齿轮轴之间的一对轴承25。

根据本申请的实施例，至少两个行星齿轮轴的每一个可采用本领域技术人员容易想到的任何形式的连接手段。

根据本申请的实施例，传动装置1还可包括第一离合器50，例如，当第一齿圈30在第一方向上有转动趋势时，第一离合器50限制第一齿圈30在第一方向上的转动；当第一齿圈30在第二方向上转动时，第一离合器50与其脱离配合。但是，本发明不限于此，而是可采用相反的离合方式，例如，当第一齿圈30在第二方向上有转动趋势时，第一离合器50限制第一齿圈30在第一方向上的转动；当第一齿圈30在第一方向上转动时，第一离合器50与其脱离配合。为了描述上的便利，下面仅对第一齿圈30在第一方向上有转动趋势时第一离合器50限制第一齿圈30在第一方向上的转动且第一齿圈30在第二方向上转动时第一离合器50与其脱离配合的情况进行描述。

根据本申请的实施例，传动装置1还可包括第二离合器60，例如，当行星齿轮组件20在第一方向上有转动趋势时，第二离合器60限制行星齿轮组件20在第一方向上的转动；当行星齿轮组件20在第二方向上转动时，第二离合器60与其脱离配合。但是，本发明不限于此，而是可采用相反的离合方式，例如，当行星齿轮组件20在第二方向上有转动趋势时，第二离合器60限制行星齿轮组件20在第一方向上的转动；当行星齿轮组件20在第一方向上转动时，第二离合器60与其脱离配合。为了描述上的便利，下面仅对行星齿轮组件20在第一方向上有转动趋势时第二离合器60限制行星齿轮组件20在第一方向上的转动且行星齿轮组件20在第二方向上转动时第二离合器60与其脱离配合的情况进行描述。

在本说明书和权利要求书中，为了描述和理解上的便利，第一方向也可描述为正转或顺时针方向，并且第二方向也可描述为反转或逆时针方向。

根据本申请的实施例，大行星齿轮24a和小行星齿轮24b可用相同的材料整体形成或者分开形成。当大行星齿轮24a和小行星齿轮24b分开形成时，二者之间可包括连接二者的键和键槽而固定连接，此外，二者也可以通过过盈或者滚花固定连接，使得二者之间可以以相同的转速绕至少两个行星齿轮轴同轴旋转。

根据本申请的实施例，第一离合器50可为单向轴承；或者，第一离合器50与第一齿圈30之间的单向离合手段可包括滚柱、棘爪、卡扣或弹性钩合结构。同样，第二离合器60可为单向轴承；或者，第二离合器60与行星齿轮组件20之间的单向离合手段也可包括滚柱、棘爪、卡扣或弹性钩合结构。但本申请不限于此，而是第一离合器50与第一齿圈30之间的单向离合手段以及第二离合器60与行星齿轮组件20之间的单向离合手段可采用本领域技术人员已知的任何其它的单向离合手段。

图3是示出根据本申请实施例的驱动装置和电动车辆轮毂结构的截面图。

参见图3，根据本申请的实施例提供一种用于电动车辆的驱动装置2，驱动装置2包括上述的传动装置1以及用于驱动传动装置1的太阳齿轮10的电动机69。电动机69为可正反两个方向上转动的内转子电动机或者外转子电动机，并且电动机69的驱动轴与太阳齿轮10同轴连接。或者，电动机69的驱动轴与太阳齿轮10为同一个件，也就是太阳齿轮10可直接与电动机69的转子连接。

电动机69可为内转子电动机、外转子电动机、永磁同步电动机或异步电动机。电动机69可包括定子组件和转子组件。定子组件可包括定子铁芯61、缠绕在定子铁芯61上的三相绕组62、霍尔线路板(未示出)和定子壳体63。转子组件可包括转子铁芯64和嵌入转子铁芯64中的磁钢65。电动机69还可包括安装在定子壳体63上的电动机支撑盖66。转子组件装入定子组件中之后，用卡簧限位(未示出)固定转子组件。此外，电动机69还可包括为其供电和控制的电缆线67。

根据本申请的实施例，驱动装置2还可包括电摩轴70，并且电动机69的转子和太阳齿轮10与电摩轴70之间可包括可旋转连接二者的轴承80。

电摩轴70上安装有第二离合器固定座81，通过平键(未示出)将二者固定连接在一起，并且用限位环82进行轴向限位。

传动装置1和电动机69之间可包括隔离垫83和保护隔离垫83的隔离罩84。传动装置1和电动机69之间还可包括防止油脂渗漏的O型密封圈85。

仍参见图3，根据本申请的实施例提供一种电动车辆，其包括上述的驱动装置2。

根据本申请的实施例，电动车辆还可包括与第二齿圈40固定连接的毂盖90，并且毂盖90与电动车辆的轮毂91连接。此外，电动车辆还可包括端盖92，其中端盖92和毂盖90与车辆的轮毂91形成容纳驱动装置2的空间。

根据本申请的实施例，毂盖90和端盖92与电摩轴70之间可包括可旋转连接二者的轴承93。

根据本申请的实施例，电动车辆还可包括设置在端盖92和电摩轴70之间的油封94以及设置在毂盖90和电摩轴70之间的油封95。为了防尘的目的，油封94的外部还可包括防尘罩96。

图4A至4D是示出根据本申请实施例的传动装置的工作原理的示意图，其中图4A是示出太阳齿轮在第一方向上转动时传动装置的工作状态的示意图，图4B是示出太阳齿轮在第二方向上转动时传动装置的工作状态的示意图，图4C是示出第二齿圈在第二方向上转动时传动装置的工作状态的示意图，而图4D是示出第二齿圈在第一方向上转动时传动装置的工作状态的示意图。

在图4A至4D中，向左的箭头表示逆时针转动，向右的箭头表示顺时针转动，啮合是指第一齿圈与第一离合器的啮合或者第二齿圈与第二离合器的啮合，空转是指第一齿圈与第一离合器脱离配合或者第二齿圈与第二离合器脱离配合。另外，图中的符号圆圈内X表示第一齿圈或第二齿圈的受力方向指向纸面，并且符号圆圈内实心圆点表示第一齿圈或第二齿圈的受力方向从纸面出来。

下面，参见图4A至4D描述根据本申请实施例的用于电动车辆的传动装置和驱动装置的工作原理。

如图4A所示，当电动机正转(顺时针输入)时，因为电动机轴(太阳齿轮)与大行星齿轮啮合，大行星齿轮同时与第一齿圈啮合，并且小行星齿轮与第二齿圈啮合，所以行星齿轮组件有正转公转的趋势。此时，在限制行星齿轮组件正转公转的情况下，第一齿圈在反转自转的大行星齿轮的驱动下反转(空转)，并且第二齿圈在反转自转的小行星齿轮的驱动下反转，从而实现NW行星传动结构(即内啮合-外啮合行星传动结构)，以较高的速度输出较小的扭矩(效率平台前移)。在其驱动电动车辆的情况下，适合平路行驶。

如图4B所示，当电动机反转(逆时针输入)时，因为电动机轴(太阳齿轮)与大行星齿轮啮合，大行星齿轮同时与第一齿圈啮合，并且小行星齿轮与第二齿圈啮合，所以第一齿圈有正转趋势。此时，在限制第一齿圈正转的情况下，大行星齿轮以第一齿圈的内齿为轨道正转自转，驱动行星齿轮组件反转公转，并且第二齿圈在小行星齿轮的驱动下反转，从而实现3Z(NGWN)行星传动结构(即内啮合-内外啮合-公用行星齿轮-外啮合-内啮合行星传动结构)，以较低的速度传输较大的扭矩(效率平台后移)。在其驱动电动车辆的情况下，适合于爬坡行驶。

如图4C所示，在车辆向前滑行时，因为电动机轴(太阳齿轮)与大行星齿轮啮合，大行星齿轮同时与第一齿圈啮合，并且小行星齿轮与第二齿圈啮合，所以第二齿圈在车辆轮毂的带动下反转，第一齿圈和行星齿轮组件均为反转，处于空转状态，对车辆的向前滑行不产生任何障碍。因此，保证了车辆能顺利往前滑行。

如图4D所示，在车辆被向后推动时，因为电动机轴(太阳齿轮)与大行星齿轮啮合，大行星齿轮同时与第一齿圈啮合，并且小行星齿轮与第二齿圈啮合，所以第二齿圈在车辆轮毂的带动下正转，第二齿圈驱动小行星齿轮正转，正转的大行星齿轮对第一齿圈产生正转趋势。此时，在限制第一齿圈正转的情况下，行星齿轮组件反转。因此，可实现车辆被向后推动时不受阻。

根据本申请的用于电动车辆的传动装置包括太阳齿轮、行星齿轮组件(包括与太阳齿轮啮合的大行星齿轮和与大行星齿轮同轴固定连接的小行星齿轮)、与大行星齿轮内啮合的第一齿圈和与小行星齿轮内啮合的第二齿圈。因此，在单向限定第一齿圈和行星齿轮组件的运动的情况下，通过太阳齿轮在正反两个方向上的转动，可实现第二齿圈的两个速度输出。根据本申请实施例的传动装置与正反转的电动机的结合形成根据本申请的驱动装置。当根据本申请的驱动装置应用于电动车辆时，可实现电动车辆的两档变速，高速小扭矩的一个档位适合于平路行驶，低速大扭矩的一个档位适合于爬坡路段。这是多山地地区急需的电动车辆。

以上仅是本申请的示范性实施方式，而非用于限制本申请的保护范围，本申请的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (17)

1.一种用于电动车辆的传动装置，包括：

太阳齿轮；

行星齿轮组件，包括第一行星架盖板、第二行星架盖板、固定连接所述第一行星架盖板和所述第二行星架盖板的至少两个行星齿轮轴、以及可旋转地套接在所述至少两个行星齿轮轴上且均布在所述太阳齿轮周围的至少两个行星齿轮，其中所述至少两个行星齿轮的每一个包括可同轴旋转的、固定连接在一起的大行星齿轮和小行星齿轮，并且所述大行星齿轮与所述太阳齿轮啮合；

第一齿圈，具有内齿，与所述至少两个行星齿轮的所述大行星齿轮啮合；以及

第二齿圈，具有内齿，与所述至少两个行星齿轮的所述小行星齿轮啮合。

2.如权利要求1所述的传动装置，还包括设置在所述至少两个行星齿轮和至少两个行星齿轮轴之间的一对轴承。

3.如权利要求1所述的传动装置，其中所述至少两个行星齿轮为2至8个行星齿轮。

4.如权利要求1所述的传动装置，其中所述至少两个行星齿轮为3个或4个行星齿轮。

5.如权利要求1所述的传动装置，还包括第一离合器，当所述第一齿圈在第一方向上有转动趋势时，所述第一离合器限制所述第一齿圈在第一方向上的转动；当所述第一齿圈在第二方向上转动时，所述第一离合器与其脱离配合。

6.如权利要求5所述的传动装置，还包括第二离合器，当所述行星齿轮组件在第一方向上有转动趋势时，所述第二离合器限制所述行星齿轮组件在第一方向上的转动；当所述行星齿轮组件在第二方向上转动时，所述第二离合器与其脱离配合。

7.如权利要求1所述的传动装置，其中所述大行星齿轮和所述小行星齿轮形成为整体。

8.如权利要求1所述的传动装置，其中所述大行星齿轮和所述小行星齿轮之间包括连接二者的键和键槽。

9.如权利要求5所述的传动装置，其中所述第一离合器为单向轴承，或者所述第一离合器与所述第一齿圈之间的离合手段包括滚柱、棘爪、卡扣或弹性钩合结构。

10.如权利要求6所述的传动装置，其中所述第二离合器为单向轴承，或者所述第二离合器与所述行星齿轮组件之间的离合手段包括滚柱、棘爪、卡扣或弹性钩合结构。

11.一种用于电动车辆的驱动装置，包括如权利要求1至10任一项所述的传动装置以及用于驱动所述传动装置的太阳齿轮的电动机，

其中所述电动机为可正反两个方向上转动的电动机，并且所述电动机的驱动轴与所述太阳齿轮同轴连接。

12.如权利要求11所述的驱动装置，还包括电摩轴，并且所述电动机的转子和所述太阳齿轮与所述电摩轴之间包括可旋转连接二者的轴承。

13.一种电动车辆，包括如权利要求11或12所述的驱动装置。

14.如权利要求13所述的电动车辆，还包括与所述第二齿圈固定连接的毂盖，并且所述毂盖与电动车辆的轮毂连接。

15.如权利要求14所述的电动车辆，还包括端盖，其中所述端盖和所述毂盖与车辆的轮毂形成容纳所述驱动装置的空间。

16.如权利要求15所述的电动车辆，其中所述毂盖和所述端盖与所述电摩轴之间包括可旋转连接二者的轴承。

17.如权利要求16所述的电动车辆，还包括设置在所述端盖和所述电摩轴之间的油封以及设置在所述毂盖和所述电摩轴之间的油封。