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电动汽车主减速器
摘要
一种与包括有行星齿轮装置的电动汽车一起使用的驱动装置。行星齿轮装置包括减速器部分和差速器部分，可以在电动机和差速器之间提供大幅度减速，同时向驱动轮提供不同的动力。行星装置在其优选实施例中包括连接到变速器壳体的第一齿圈，具有第一组小齿轮的第一行星齿轮架，在输入轴上构成的第一太阳轮，与第一输出轴配对的第二齿轮架，第二齿轮架上有第二组小齿轮，位于所述第一和第二组小齿轮之间的复合齿圈-太阳轮齿轮，在第二输出轴上构成的第二太阳齿轮，所述第二太阳轮与所述第二组小齿轮配合在一起。在优选实施例中，第一组小齿轮包括交替布置在第一载体齿圈上的不同直径和不同长度的两种类型的小齿轮。第一种类型的小齿轮相对宽而短，第二种类型的小齿轮相对较窄而长。本文还提供了本发明的行星齿轮装置的备选方案。
声明
在此声明：
1.一种用于电动车辆的驱动装置，所述电动车辆具有第一驱动轮和第二驱动轮，所述驱动装置包括：电动机，其包括空心输出轴；变速器，其包括第一行星组件和第二行星组件，所述第一行星组件有效地连接到所述电动机的所述空心输出轴，所述第一行星组件和所述第二行星组件通过复合齿圈-太阳轮，第一输出驱动轴与所述第一驱动轮有效地连接，第二输出驱动轴，可旋转地安装在所述空心输出轴内并与所述第二驱动轮有效地连接，并且所述第二行星组件与所述第一和第二输出驱动轴有效地互相连接。
2.根据权利要求1所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述变速器还包括变速器壳体，并且其中所述第一行星组件包括由所述电动机的所述输出轴驱动的第一太阳轮，固定到所述变速器壳体的第一齿圈，第一行星齿轮可旋转地支撑在所述第一支架上并与所述第一太阳轮和所述第一齿圈啮合，第二行星小齿轮可旋转地支撑在所述第一支架上并与所述第一小齿轮啮合的第二小齿轮啮合，其中所述第二行星组件包括固定到所述第二输出驱动轴的第二太阳齿轮，可旋转地安装在所述空心输出轴上，第二支架固定到所述第一输出驱动轴，第三小齿轮可旋转地支撑在所述第二支架上并与所述第二太阳齿轮啮合，第四小齿轮可旋转地支撑在所述第二托架上并与所述第三小齿轮啮合，并且其中所述复合齿圈-太阳轮被支撑着相对于所述变速器壳体旋转，并且包括与所述第二小齿轮啮合的第三太阳齿轮和与所述第四小齿轮啮合的第二齿圈。
3.根据权利要求2所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述第一行星组件的所述第一行星齿轮架包括内载体环和外载体环，所述内部和外部载体环彼此固定。
4.根据权利要求3所述的用于电动车辆的驱动装置，其中每个所述小齿轮包括具有第一半径的第一齿轮和具有第二半径的第二齿轮，所述第一半径大于所述第二半径，所述小齿轮可旋转地安装在销上，所述销固定在所述内载体环和所述外载体环之间，所述第一和第二齿轮相对于所述销是同心的。
5.根据权利要求4所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述小齿轮的所述第二齿轮与固定到所述变速器壳体的所述齿圈恒定啮合。
6.一种用于电动车辆的驱动装置，所述电动车辆具有第一驱动轮和第二驱动轮，所述驱动装置包括：电动机，所述电动机包括输出轴；变速器，所述变速器包括第一行星组件和第二行星组件，所述第一行星组件有效地连接到所述电动机的所述输出轴，所述第一行星组件和所述第二行星组件有效地互连，并且所述第二行星组件与所述第一和所述第二驱动轮有效地互连；其中所述变速器还包括变速器壳体，并且所述第一行星组件包括形成在所述电动机的所述输出轴上的第一太阳轮，第一行星齿轮架，固定到所述变速器壳体的第一齿圈，可旋转地安装在所述第一小齿轮架上并与所述第一太阳轮和所述第一齿圈啮合的第一组小齿轮，以及可旋转地安装在所述第一小齿轮架上并与所述第一组小齿轮啮合的第二组小齿轮。
7.根据权利要求6所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述第一组小齿轮具有一种半径，并且所述第二组小齿轮具有另一种半径，所述第一组小齿轮的所述半径大于所述第二组小齿轮的所述半径。
8.根据权利要求7所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述第一组小齿轮具有一种宽度，并且所述第二组小齿轮具有另一种宽度，所述第一组小齿轮的所述宽度小于所述第二组小齿轮的宽度。
9.根据权利要求6所述的用于电动车辆的驱动装置，还包括将所述第一驱动轮连接到所述第二行星组件的第一输出驱动轴和将所述第二驱动轮连接到所述第二行星组件的第二输出驱动轴，行星组件包括驱动所述第二输出驱动轴的第二太阳轮，驱动所述第一输出轴的第二行星齿轮架，可旋转地支撑在所述第二小齿轮架上并与所述第二太阳轮啮合的第三组小齿轮。第四组小齿轮可旋转地支撑在所述第二小齿轮架上并与所述第三组小齿轮啮合。
10.根据权利要求4所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述变速器还包括复合环齿圈-太阳轮，其包括与所述第一行星组件的所述第二组小齿轮啮合的第三太阳轮和与所述第二行星组件的第四组小齿轮啮合的第二齿圈。
11.一种用于电动车辆的驱动装置，所述电动车辆具有第一驱动轮和第二驱动轮，所述驱动单元包括：电动机，所述电动机包括输出轴；变速器，所述变速器包括变速器壳体，第一输出驱动轴和第二输出驱动轴，所述两个驱动轴可旋转地安装在所述变速器壳体中，所述第二输出驱动轴具有形成在其上的齿轮，所述变速器进一步包括第一行星组件和第二行星组件，所述第一行星组件有效地连接到所述电动机的所述输出轴，所述第一行星组件和所述第二行星组件通过复合齿圈-太阳轮有效地互连，所述第一和第二驱动轮分别通过所述第一输出驱动轴和所述第二输出驱动轴有效地互连；所述第一行星组件包括形成在所述电动机的所述输出轴上的太阳轮，小齿轮架，多个可转动的小齿轮安装在所述小齿轮架上，以及固定在所述变速器上的齿圈，所述多个小齿轮限定具有第一直径和第一宽度的第一齿轮和具有第二直径和第二宽度的第二齿轮，所述第一直径大于所述第二直径，并且所述第一宽度比所述第二直径窄；所述第二行星组件包括形成在所述第二输出驱动轴上的作为太阳轮的齿轮，小齿轮架，可旋转地安装在所述小齿轮架上的多个小齿轮和齿圈，所述第二行星组件的所述小齿轮架与所述第一输出驱动轴有效地相关联。
12.根据权利要求11所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述第一齿轮啮合所述太阳轮和所述齿圈，并且第二齿轮与所述第一齿轮啮合。
13.根据权利要求11所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述第二行星组件的所述齿圈具有内周壁和外周壁，所述外周壁上限定有多个齿轮齿，所述外周壁的齿轮齿与所述第一行星组件的所述第二齿轮保持啮合。
14.根据权利要求13所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述第二行星组件的所述多个小齿轮包括与齿圈啮合的小齿轮和太阳轮啮合的小齿轮。
15.根据权利要求14所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述齿圈的所述内周壁上限定有多个齿轮齿，所述第二行星组件的所述与齿圈啮合的小齿轮与所述齿轮齿恒定啮合，所述内周壁和所述与太阳轮啮合的小齿轮，所述与太阳轮啮合的小齿轮与所述第二输出驱动轴的所述太阳轮恒定啮合。
16.根据权利要求11所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述第一行星组件的所述托架包括内载体环和外载体环，所述内载体环和外载体环彼此固定。
17.根据权利要求16所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述第一行星组件的所述小齿轮可旋转地安装在销上，所述销固定在所述内载体环和所述外载体环之间，所述第一和第二齿轮与相对于所述销并形成复合齿轮。
18.根据权利要求17所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述小齿轮的所述第二齿轮与固定到所述变速器壳体的所述齿圈恒定啮合。
19.根据权利要求18所述的用于电动车辆的驱动装置，其中所述第二行星组件的所述多个小齿轮包括一组与齿圈啮合的小齿轮和一组太阳轮啮合的小齿轮，所述与齿圈的啮合小齿轮与所述与齿圈和太阳轮啮合的小齿轮恒定啮合，并且所述一组太阳齿轮接合小齿轮与所述太阳齿轮恒定啮合。
20.根据权利要求11所述的用于电动车辆的驱动装置，其特征在于，所述电动机的所述输出轴形成有一空心轴，所述第二输出驱动轴可旋转地安装在所述空心轴中。
发明背景
本发明通常涉及电动车辆的驱动系统。更具体地，本发明涉及一种包括行星齿轮装置的电动车辆的主减速系统。电动车时常出现，但未达到预期的产品潜力。 例如美国在1916年授予Decker的第1179407号专利中公开了一种电动卡车，其包括具有对准的电枢轴，凹槽轴和主轴以及平行的副轴。两个小齿轮可滑动地安装在主轴上，而第三齿轮固定在上面，四个小齿轮固定在轴上。通过沿着主轴滑动两个可滑动安装的齿轮来选择性地接合主轴的第三齿轮，和副轴四个齿轮中的三个，可以获得低、中等、高和相反的速度。
1923年授予Kelly的第1442220号美国专利公开了一种电动车辆，尤其是卡车，它包括一个具有平行电机和后轮驱动轴的变速器。一对齿轮与电机轴相连，第二对齿轮可转动地安装在驱动轴上并与第一对齿轮啮合。离合器装置通过选择性地手动接合第二对齿轮中的一个或另一个，来形成两种驱动速度。
1931年授予Heany的第1794613号美国专利公开了一种用于汽车的传动系统，并且包括电磁和机械组合的离合器，所述电磁和机械离合器布置成与合适的齿轮相连以提供速度的自动变化，并且还包含能手动地转换成多种前进和倒挡速度的装置方法。变速器包括主驱动轴，平行的中间轴和支撑倒挡齿轮的短轴。三个齿轮安装在可在主轴上滑动的接合套上。三个齿轮固定在中间轴上，其中一个与倒挡齿轮啮合。选择性地滑动三个安装在接合套上的齿轮与中间轴上的三个齿轮和倒挡齿轮啮合，产生低、中等和后退速度的速比。
1993年颁发给Donato等人的第5226339号美国专利，公开了一种适用于由电动机驱动的手动两速汽车变速器。变速器包括一个经由电动机驱动的输入轴组件，飞轮和离合器，与输入轴组件轴向对齐并与输入轴组件分离的输入齿轮组件，以及平行于输入组件的传动轴组件。可转动地安装在传动轴组件上的两档减速器，将输入轴组件的固定齿轮与输入齿轮组件的固定齿轮相连接。附加齿轮可转动地安装在传动轴组件上并且被固定到输入齿轮组件上，使得传动轴上的同步器与各种齿轮协作以低速或高速驱动传动轴和在其上的最终输出齿轮。
虽然这些发明在一定程度上都有助于克服这项艺术上的困难，但仍有改进的余地。电动车辆的设计者面临的最大困难也许在于要将动力从电动机高效地传递到驱动轮。这是因为电动汽车中使用的电动机的复杂程度和费用几乎是视所需扭矩（而不是其输出）而定的，电动机的输出速度在传到驱动轮之前能显著降低是很重要的。
为了应对这一需求，在给电动车辆提供有效的传动装置方面已经有了很多尝试。例如，1975年授予Busch的第3861485号美国专利公开了一种电动车辆，其包括具有来自并联电动机的输入轴的行星齿轮变速器，电子离合器的平行最终输出轴，到驱动轮的平行输出轴，输入轴上的输入齿轮，以及最终输出轴上的啮合齿轮。齿圈，行星齿轮和太阳轮设置在后者上，通过单向离合器与和承载在电子离合器轴上的齿轮相啮合的单独安装的齿轮相连接。输入端和电子离合器轴上的可变间距皮带轮通过V型皮带互连。在低速下，电动机通过可变间距带轮和V形带连接到车轮上，并且为了更高的速度，电动机通过上述的传动装置与其连接。通过电机反转实现反向。在完善电动车辆驱动系统方面做出改进努力的同时，Busch的布置麻烦且过于复杂，必然导致高的生产和维护成本。
因此，由于有提高电动车辆的驱动系统的效率并且减小这种系统的重量和尺寸的需求，所以仍然需要一种用于电动车辆的实用的驱动系统。这种系统必须能以相对简单的方式操控当前蓄电池和电动机的技术参数。能使电机高效输出的齿轮系在使用更小电机运作时，要比效率低的齿轮系令人满意。此外，更有效率的齿轮系能让相同的车辆在单次充电时行驶得更远。同样，减重也能让车辆在单次充电后行驶地更远。最后，一个紧凑型齿轮系不仅具有上述的减轻重量的优点，还可以为车辆提供更多的电池，货物和乘客空间。
本发明涉及一种电动车辆系统，该系统包括具有减速器部分和差速部分的行星齿轮装置。本发明提供了一种具有与现有技术不同的，操作特性优越的电动车辆的主减速器。
发明内容
由上述，本发明的目的是提供一种结合行星装置的用于电动车辆的改进的驱动装置。
本发明的另一个目的是提供一种用于电动车辆的改进的驱动装置，其被设计成能实际、有效地将电动机的旋转和动力以各种速度传递到车辆的驱动轮。
本发明的另一个目的是提供一种用于具有变速器的电动车辆的改进的驱动装置，其中行星齿轮的布置和差速器的放置保证了结构的紧凑性和轻重量。
本发明的另一个目的是提供一种用于电动车辆的改进的驱动装置，该驱动装置包括少量部件并且能够大大减小从电机到从动轮之间的转速。
因此，本发明涉及一种用于电动车辆的包括行星装置的驱动装置。行星装置包括减速器部分和差速部分，并且在电机和差速器部分之间提供大幅度的减速，同时向驱动轮提供不同的动力。行星装置在其优选实施例中包括连接到变速器壳体的第一齿圈，具有第一组小齿轮的第一行星齿轮架，在输入轴上构成的第一太阳轮，与第一输出轴配对的第二齿轮架，第二齿轮架上有第二组小齿轮，位于所述第一和第二组小齿轮之间的复合齿圈-太阳轮齿轮，在第二输出轴上构成的第二太阳齿轮，所述第二太阳轮与所述第二组小齿轮配合在一起。在优选实施例中，第一组小齿轮包括交替布置在第一载体齿圈上的不同直径和不同长度的两种类型的小齿轮。第一种类型的小齿轮相对宽而短，第二种类型的小齿轮相对较窄而长。
本发明的行星装置的替代方案包括连接到变速器壳体的第一齿圈，复合的第一行星齿轮架和第二齿圈，第一组小齿轮被承载在第一齿圈上，第二支架与第一输出轴配合，第二行星架上有第二组小齿轮，输入轴上构成有第一太阳轮，所述第一太阳齿轮与所述第一组行星齿轮配合，第二输出轴构成有第二太阳轮，所述第二太阳齿轮与第二组行星齿轮配合。
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