动力系组件的制作方法

1.本主题涉及车辆。更特别地，本主题涉及用于电动车辆的动力系组件。


背景技术：

2.在过去的几年中，由于化石燃料的高成本，同时由于迫切需要对环境友好而导致替代交通工具，因此电动车辆的投资和市场可行性在很大范围内增长。可替代工具包括电动车辆，其中这些车辆使用马达作为原动机。电动车辆的吸引力在于，可充电电池组形式的动力单元是环境清洁的，因为它在其运行过程中不污染空气，而且其运行是安静的。因此，用户的偏好正迅速转向电动汽车，以供他们日常使用。但是，牵引马达必须承受预定的温度范围以及冲击、振动和滥用(abuse)，因此，在不影响行李舱或电池储存舱空间的情况下优化马达的放置并且同时确保所需的扭矩和速度始终是汽车参与者面临的挑战。
附图说明
3.参考附图来描述详细说明。在所有附图中，相同的数字用于指代同样的特征和部件。
4.图1例示了根据本发明的优选实施例的动力系组件(pa)的左侧视图。
5.图2例示了根据本主题的优选实施例的动力系组件(pa)的穿过a-a’轴线的截面俯视图，其中从图中省略了一些部件。
6.图3例示了根据本发明的优选实施例的动力系组件(pa)的左侧视图，其中从图中省略了一些部件零件。
7.图4a例示了根据本主题的优选实施例的驱动系减振装置(213)的侧视图和穿过b-b’轴线的驱动系减振装置(213)的俯视截面图。
8.图4b例示了根据本主题的优选实施例的动力系组件(pa)的分解视图，示出了驱动系减振装置(213)。
具体实施方式
9.这里，本发明的各种特征和实施例将从其下文提出进一步描述中变得明显。可以设想，在本发明的精神和范围内，本发明的构思可应用于采用类似动力系的任何类型车辆。已经在适当地方省略了对除构成必要部分的本主题之外的部分的构成的详细解释。在整个说明书中，“原动机”和“电动马达”可互换使用。
10.化石燃料的高成本及其对污染的影响导致了对替代交通工具的研究和开发。此外，原始设备制造商(oem)和客户正被推动通过使驱动系电气化来减少二氧化碳排放，驱动系电气化能够推动车辆，同时使得车辆内部空间允许足够大的电池组提供足够续航里程。由于在汽车中，扭矩和速度是重要的参数，这些参数可根据车辆的不同部分而变化；同样，电动车辆的设计也要牢记这两个参数。对于汽车制造商来说，在扭矩与速度之间取得适当的平衡始终是一项挑战，因此为了在不同负载下实现不同速度，类似地为了在不同的负载
下实现不同的扭矩，需要最佳的传动比/系统。电动马达产生的动力直接传递到驱动轮时会导致不合适的扭矩，因为直接驱动导致不受控制的速度或次优速度以及不期望的操作条件，从而不能实现最佳性能，即扭矩和rpm(每分钟转数)。已知的是，电动汽车采用轮毂内马达，轮毂内马达是汽车电气化中最有前途的技术之一。典型地，轮毂内马达驱动型配置相对来说是与变速驱动一起快速发展的解决方案，但同时轮毂内马达的固有缺点是独立递送到驱动轮的扭矩有限。因此，为了获得期望的或更高的扭矩，轮内马达的尺寸应该增加。此外，轮毂内马达尺寸的增加导致车轮组件尺寸的增加。因此，将动力驱动系质量从簧上质量转移到簧下质量以及空间可用性是有代价的。这种增加的簧下质量经常面临簧下质量/簧上质量比增加的挑战，这可能导致危险、不舒适的车辆。增加车轮尺寸会在包装、惯性损失、座位高度等方面带来另外的缺点。典型地，在像两轮车(像踏板摩托车)或三轮车这样的车辆中，车轮组件尺寸较小，并且车轮组件尺寸的任何增加或部件的增加都会导致在设计紧凑的低重量动力系时的布局限制。此外，由于电动马达的高惯性，车轮轮辋可能会弯曲，这也可能导致水容易进入电动马达内部。马达内部进水可以导致马达短路。此外，由于马达布置在轮毂内部，因此很难提供马达冷却，这往往会因热量而进一步降低马达的效率，从而减少电动车辆的续航行程，因为更多的动力或能量会浪费在来自电池或能源的热能中。
11.因此，为了获得最佳车辆性能和最佳操作条件，以将为了动力从动力单元传输到车辆的驱动轮，典型地提供传动系统或齿轮箱。然而，在扭矩需求与车辆的续航行程之间进行权衡是困难的，因为在更高的扭矩需求下，车辆的续航行程下降。因此，为了确保由驱动轮产生的有效扭矩和施加到路面上的力，特别关注由安装在框架组件上的独立电动马达组成的电驱动装置。典型地，独立电动马达通过环形传动装置连接到驱动轮。链条等环形传动工具中的张力是决定驱动系性能的非常重要的参数。通常由于链节的磨损和撕裂，具有将马达轴连接到驱动轮的链条的传动系统会延长其长度；这又导致链条松弛；导致传动装置效率的损失，并因此导致动力系组件性能的损失以及差耐用性。此外，在车辆中使用减速装置来增加轴每转的扭矩量，从而增加扭矩，但是经常面临将电动马达的齿轮减速输出连接到驱动轮的链条中增加的应力的挑战。此外，由于张力和松弛，会发生链条抖动。这导致动力系组件的性能不佳，并伴随有随着电动马达的每分钟转数而增加的噪音和振动，类似于咔嗒声(resemb l i ng a ratt l e)。因此，影响链条的nvh、耐用性、可靠性和传动效率。因此，现有技术中已知的这些常规动力系组件是复杂的、功能差并且在经济上不利。
12.支撑在框架组件上的独立马达能够在一定速度范围内产生高扭矩。因此，优选地采用高容量的电动马达，这导致更大的重量和成本。此外，更高容量的电动马达从电池中吸取更多的动力。因此，为了增加电动车辆的续航行程，需要将高瓦时电池围封在电动车辆内。因此，高容量电动马达和高瓦时电池的包装在像充足的脚部空间或行李空间或实用空间、框架设计等方面对车辆布局产生不利影响，并且还涉及框架组件的定制设计以支撑高容量电动马达和高瓦时电池及其位置/安装。因此，电驱动组件应该能够在对常规车辆的现有布局结构进行最小改变的情况下并且在对支撑电动马达的框架部件进行最小修改的情况下实现。
13.此外，与内燃机(i c engi ne)提供动力的车辆相比，电动车辆中的驱动系振荡更多。驱动系振荡是由车辆动力系统中的扭转振动引起的车辆速度波动现象，即由于驱动系统扭矩的高变化率而引起的初始响应或抖动。换句话说，由电动马达推进的车辆的加速抖
动，更具体而言，在从稳定状态开始的或在减速阶段之后的加速阶段感觉到的抖动，需要复杂的机构来减少驱动系的振荡。
14.抑制具有离合器的电动车辆中的高扭矩振荡变得更具挑战性，因为离合器不允许驱动轮在减速期间驱动电动马达，因此在减速或再生制动期间没有再生。
15.鉴于化石燃料价格的上涨，需要开发一种能够帮助解决上述问题、能够负担得起且在大众能力范围内的动力系组件。因此，在本主题中提出了一种用于具有至少一个电力单元的车辆的动力系组件，以减轻上述突显的一个或多个缺点和现有技术中的其他问题。
16.因此，本发明的一个方面是提供一种用于电动车辆的动力系，其具有低成本、高传动效率、高转换效率、低成本、在整个速度范围内的良好控制、没有不利的动力系抖动或振荡、良好的耐久性、紧凑的布局和灵活的架构，以使得能够在不使用离合器的情况下改变动力系平台来提供能量再生。
17.本发明的另一个方面是提供一种具有两级减速的动力系组件，以使用低扭矩马达提供最佳扭矩。
18.本发明的又一个方面是提供一种减少驱动系振荡的动力系组件。
19.本发明的一个方面是提供一种具有更高额定寿命的动力系组件。
20.本主题涉及一种两级减速动力系组件。该动力系组件包括支撑在主壳体上的原动机，所述主壳体围封传动系统。传动系统包括：通过传动工具可操作地连接到从动轴组件的驱动轴组件；盖构件，所述盖构件可拆卸地连接到主壳体；和副壳体，所述副壳体围封齿轮减速系统。传动工具包括链传动装置。此外，齿轮减速系统包括安装在从动轴上的驱动齿轮和安装在轮轴上的从动齿轮。轮轴与从动轴平行并且并排，使得所述从动齿轮与所述驱动齿轮接合。换句话说，两级减速包括作为链传动的初级和包括齿轮级减速的二级。此外，对于初级即链传动，提供了导向张紧器组件。导向张紧器组件安装在驱动轴组件与从动轴组件之间。导向张紧器组件包括张紧器和至少两个引导构件。张紧器使用至少两个螺栓安装在主壳体上。张紧器安装在主壳体的顶部表面上。
21.此外，本发明的细节以及其他特征和优点将在说明书的其余部分阐述，并在附图中示出。此外，词语“传动工具”和“链条”在整个说明书中可互换使用。
22.图1例示了根据本发明的优选实施例的动力系组件(pa)的侧视图。例如，但决不限制主题的范围。本发明具有与现有技术中已知的两轮车、三轮车或四轮车框架类似的框架组件(fa)。动力系组件(pa)枢转地连接到框架组件(fa)。本发明可以具有转向系统(未示出)和座椅组件(未示出)。根据优选实施例，动力系组件(pa)包括原动机(101)，即电动马达(101)可操作地连接到驱动轮(100)。制动系统(103)附接到驱动轮(100)。在可替代实施例中，制动系统(103)可以内置在驱动轮(100)中。根据一个实施例，车辆可以具有中央支架(102)，特别是当操作者不在车辆上时使用。中央支架(102)可操作地连接到动力系组件(pa)的至少一部分。缓冲工具(未示出)用于缓冲道路冲击，其中所述缓冲工具(未示出)的一端连接到缓冲构件安装结构(104)。
23.图2例示了根据本发明的优选实施例的穿过a-a’轴线的动力系组件(pa)的俯视截面图。例如，但决不限制本主题的范围，原动机(101)支撑在主壳体(201)上，所述主壳体(201)围封传动系统。在本实施例中，传动系统包括通过传动工具(206)可操作地连接到从动轴组件(drsa)的驱动轴组件(dsa)、盖构件(202)。盖构件(202)可拆卸地附接到主壳体
(201)。副壳体(203)围封齿轮减速系统。此外，车轮组件(212)可移除地附接到副壳体(203)，使得当从动力系组件(pa)的后部观察时，副壳体(203)夹在车轮组件(212)与主壳体(201)之间。因此，主壳体(201)和盖构件(202)的长度在动力系组件(pa)的纵向方向上减小，这使得布局紧凑，并且减小了主壳体(201)和盖构件(202)的重量和成本。驱动轴组件(dsa)包括驱动链轮(204)，所述驱动链轮(204)安装在驱动轴(207)上。驱动轴(207)包括原动机(101)即电动马达(101)的轴。从动轴(208)适于在其一端具有外部花键，以容纳从动轴组件(drsa)。此外，从动轴组件(drsa)包括都安装在从动轴(208)上的从动链轮(205)和驱动系减振装置(213)。根据优选实施例，传动工具(206)包括链条。来自电动马达(101)的动力驱动驱动轴组件(dsa)的驱动链轮(204)。驱动链轮(204)通过传动工具(206)驱动从动链轮(205)。典型地，从动轴(208)还通过齿轮减速系统可操作地连接到轮轴(209)。齿轮减速系统包括安装在从动轴(208)上的至少一个驱动齿轮(214)和安装在轮轴(209)上的至少一个从动齿轮(215)。轮轴(209)与从动轴(208)平行并且并排，使得驱动齿轮(214)与从动齿轮(215)接合。对于从动轴(208)，两端可旋转地支撑在轴承(210)上，使得一端可旋转地支撑在副壳体(203)上，并且另一端可旋转地支撑在主壳体(201)上。此外，对于轮轴(209)，两端可旋转地支撑在轴承(211)上，使得一端可旋转地支撑在副壳体(203)上，并且另一端可旋转地支撑在主壳体(201)上。驱动和驱动轴系统的这种架构和布局使得实现了紧凑布置，从而克服前面提到的所有问题。
24.图3例示了根据本主题的优选实施例的动力系组件的左侧视图，其中从图中省略了一些部件。传动系统包括导向张紧器组件(gta)，用于在传动工具(206)的整个工作寿命期间保持最佳张力和支撑。导向张紧器组件(gta)包括至少两个引导构件(302a、302b)和至少一个张紧器(301)。引导构件(302a、302b)分别安装在传动工具(206)的松弛侧和张紧侧。这里的主传动装置为静音链条传动装置，它在车辆向前推进过程中沿顺时针方向旋转。由于传动工具(206)的顺时针旋转，松弛侧位于传动工具(206)的上侧，从而能够减少在车辆速度突然变化期间的传动扭矩跳跃。扭矩旋转方向的这种反直觉配置与dsa和drsa的架构一起相结合，实现了紧凑的布局，同时克服了前面提到的技术缺陷。此外，张紧器(301)使用至少两个螺栓(301a)安装在主壳体(201)上。根据优选实施例，张紧器(301)安装在主壳体(201)的顶部表面上。通常有一张紧器(301)的壳体(未示出)，其围封柱塞(未示出)。柱塞(未示出)上的正偏压力推动在引导构件(302a)上以保持最佳张力。张紧器(301)安装在主壳体(201)的顶部上，其中柱塞(未示出)突出到主壳体(201)内部。引导构件(302a)和张紧器(301)引导传动工具(206)的松弛侧，并沿向下方向施加来自张紧器柱塞(未示出)的压力。此外，引导构件(302a、302b)构造为具有顶部平台部分(未示出)。引导构件(302a、302b)的顶部平台部分(未示出)与传动工具(206)滑动接触。这些在传动工具(206)的行进期间引导传动工具(206)，并且引导构造为在引导构件(302a)上施加力的张紧构件(301)，将所述顶部平台部分(未示出)保持为与传动工具(206)接触。因此，利用导向张紧器组件(gta)构造，在车辆速度突然变化期间，消除了链条(206)跳跃。此外，这种架构抵消了传输工具即链条(206)随时间的松弛度增加。此外，引导构件(302b)设置在传动工具(206)的底侧。设置引导构件(302b)的目的是避免传动工具(206)在车辆减速期间触及主壳体(201)。在车辆减速时，从动轴(208)将变成驱动轴，并且马达轴(207)将变成从动轴，因此链条(206)的张紧侧和松弛侧将互换。因此，为链条(206)提供底部引导件，以避免在车辆减速期间链条(206)变
成松弛侧时链条(206)接触主壳体(201)。此外，不使用单向离合器，因此驱动轮(100)在减速期间运行原动机，即电动马达(101)，从而导致有效的再生。
25.图4a例示了根据本主题的优选实施例的驱动系减振装置的侧视图和穿过b-b’轴线的驱动系减振装置的俯视截面图。例如，但决不限制本主题的范围，从动轴组件(drsa)包括驱动系减振装置(213)。驱动系减振装置(213)主要由保持器盘(402)和保持器板(406)形成。从动链轮(205)设置在保持器盘(402)与保持器板(406)之间，使得保持器盘(402)设置在原动机(101)即电动马达(101)侧，并且保持器板(406)设置在传动装置侧。此外，保持器盘(402)、从动链轮(205)和保持器板(406)通过穿过设置在保持器盘(402)、保持器板(406)和从动链轮(205)中的每一者中的多个孔的多个销(401)固定在一起。因此，从动链轮(205)、保持器板(406)和保持器盘(402)作为单个单元保持在一起。保持器盘(402)与插入件(407)一体形成。插入件(407)构造为具有中心孔(402c)，该中心孔被构造有与从动轴(208)上的外部花键对应的内部花键。与保持器盘(402)的外部主体相比，插入件(407)由高密度材料制成。因此，低密度材料的选择性使用导致动力系组件(pa)的重量更轻。此外，多个衬套(403)布置为保持从动链轮(205)与保持器板(406)之间的最佳间隙。因此，衬套(403)的一端在传动装置侧突出，以便保持从动链轮(205)与保持器板(406)之间的最佳间隙。而垫片(404a)和弹簧垫圈(404b)设置在保持器盘(402)与从动链轮(205)之间，以利用保持器板(406)压缩从动链轮(205)，从而防止从动链轮(205)的自由轴向浮动。弹簧垫圈(404b)的这种构造将通过抵抗从动链轮(205)的自由轴向浮动来避免咔嗒声噪音产生。
26.图4b例示了根据本发明的优选实施例的动力系组件的分解视图，示出了驱动系减振装置(213)。例如，但决不限制本主题的范围，保持器盘(402)、保持器板(406)、从动链轮(205)中的每一者中的多个开口(402b、406b、205b)的数量优选为四个，并且彼此在周向上等距地间隔开。然而，从动链轮(205)被构造为具有预定形状的多个开口或腔(205b)。所述预定形状像细长孔。细长开口(205b)容纳所述多个衬套(403)。典型地，保持器盘(402)、从动链轮(205)和保持器板(406)中的每一者均构造为分别具有中心孔(402c、205c、406c)。中心孔(402c、205c、406c)轴向开口以容纳从动轴(208)。此外，从动链轮(205)在周向方向上设有多个从动链轮窗口(205a)。这些从动链轮窗口(205a)的数量优选为四个，并且彼此在周向上等距地间隔开。所述多个从动链轮开口或窗口(205a)基本上沿周向较长，以容纳弹簧(405)。所述多个从动链轮窗口(205a)构造为具有预定形状。
27.所述多个从动链轮窗口(205a)基本上沿周向较长，以容纳弹簧(405)，该弹簧(405)设置成使得其从从动链轮(205)的轴向两侧部分地突出。因此，为了在从动链轮(205)的两侧上容纳弹簧(405)的部分突出部分，保持器盘(402)和保持器板(406)中的每一者都形成有相应的窗口(402a、406a)。典型地，弹簧(405)在保持器盘(402)与保持器板(406)之间具有轴向浮动，以防止在工作过程中对径向挤压的约束。因此，在突然加速和减速期间，在从动链轮的各开口(205b)中的多个衬套(403)允许从动链轮(205)在保持器板(406)与保持器盘(402)之间进行预定径向移动，从而导致弹簧(405)的压缩，同时减少抖动。此外，加速时弹簧405的压缩方向将与减速时弹簧405的压缩方向相反。
28.因此，本发明实现了增强的传递效率，并显著增加了电动车辆的续航行程。换句话说，本主题便于使用两级减速传动系统的低扭矩电动马达的工作，其中主传动装置为链条驱动装置，并且副传动装置为齿轮驱动装置，从而减少链驱动装置中的松弛，这增加了动力
系组件的效率。此外，主壳体和盖构件的尺寸在纵向方向上减小，因为副传动装置即齿轮传动装置设置于可操作地连接到车轮组件和主壳体的另一端上，即在车辆的横向方向上。此外，传动系统和动力系组件的现有架构和布局降低了重量和成本。此外，由于具有两级减速的低扭矩原动机增加了电动车辆的续航行程，因为低扭矩原动机消耗更少的电流，同时又递送最佳扭矩。此外，由于长时间使用而导致的链条驱动装置的松弛通过实施导向张紧器组件来补偿。此外，通过使用简单且廉价的驱动减振装置，消除了突然加速和减速期间的驱动振荡。该两级减速传动系统构造为具有导向张紧器组件以及驱动减振装置，从而增强了电动车辆的整体性能。
29.虽然已经参照前述优选实施例示出并描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式、连接和细节上进行改变是显而易见的。
30.附图标记列表
31.dsa
ꢀꢀ
驱动轴组件
32.dsra 从动轴组件
33.gta
ꢀꢀ
导向张紧器组件
34.100
ꢀꢀ
驱动轮/后轮
35.101
ꢀꢀ
原动机/电动马达
36.102
ꢀꢀ
中央支架
37.103
ꢀꢀ
制动器
38.104
ꢀꢀ
缓冲构件安装结构
39.201
ꢀꢀ
主壳体
40.202
ꢀꢀ
盖构件
41.203
ꢀꢀ
副壳体
42.204
ꢀꢀ
驱动链轮
43.205
ꢀꢀ
从动链轮
44.205a 从动链轮中的多个窗口
45.205b 从动链轮中的多个开口
46.205c 从动链轮中的中心孔
47.206
ꢀꢀ
传动工具或链条
48.207
ꢀꢀ
驱动轴
49.208
ꢀꢀ
从动轴
50.209
ꢀꢀ
轮轴
51.210
ꢀꢀ
支撑从动轴的多个轴承
52.211
ꢀꢀ
支撑轮轴的多个轴承
53.212
ꢀꢀ
车轮组件
54.213
ꢀꢀ
驱动系减振装置
55.214
ꢀꢀ
驱动齿轮
56.215
ꢀꢀ
从动齿轮
57.301
ꢀꢀ
张紧器
58.301a 至少两个螺栓
59.302a 顶部引导构件
60.302b 底部引导构件
61.401
ꢀꢀ
多个销
62.402
ꢀꢀ
保持器盘
63.402
ꢀꢀ
保持器盘中的多个窗口
64.402b 保持器盘中的多个开口
65.402c 保持器盘中的中心孔
66.403
ꢀꢀ
衬套
67.404a 垫片
68.404b 弹簧垫圈
69.405
ꢀꢀ
弹簧
70.406
ꢀꢀ
保持器板
71.406a 保持器板中的多个窗口
72.406b 保持器板中的多个开口
73.406c 保持器板中的中心孔
74.407
ꢀꢀ
插入件