(57)【要約】  本明細書に提供されるのは、自動車用の電気車軸アセンブリであり、一対の車軸半シャフトと、各車軸半シャフトの一端に駆動接続された一対の車輪とを備える車軸と、第１電動機／発電機と、減速歯車装置および差動装置アセンブリを有する歯車箱とを備え、第１電動機／発電機は歯車箱に駆動接続され、歯車箱は車軸に駆動接続され、差動装置アセンブリは、差動装置ハウジングと、一対の車軸半シャフトに駆動接続された差動装置ハウジング内に配設された差動歯車装置とを含む。
2020531334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の車軸半シャフトと各車軸半シャフトの一端に駆動接続された一対の車輪とを有する車軸と、
第１電動機／発電機と、
減速歯車装置および差動装置アセンブリを有する歯車箱と、
を備える自動車用の電気車軸アセンブリであって、
前記第１電動機／発電機は、前記歯車箱に駆動接続され、
前記歯車箱は前記車軸に駆動接続され、
前記差動装置アセンブリは、差動装置ハウジングと、前記一対の車軸半シャフトに駆動接続された前記差動装置ハウジング内に配設された差動歯車装置とを含む、電気車軸アセンブリ。
【請求項２】
前記第１電動機／発電機および前記歯車箱は、並列構成で配置される、請求項１に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項３】
前記第１電動機／発電機は、前記減速歯車装置に駆動接続され、前記歯車箱の軸端に接続される、請求項１または２に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項４】
前記電気車軸アセンブリは、第２電動機／発電機をさらに備え、前記第１電動機／発電機および前記第２電動機／発電機は、前記歯車箱の軸方向の両側で前記歯車箱に連結されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項５】
前記第１電動機／発電機、前記第２電動機／発電機、および前記歯車箱は、並列構成で配置される、請求項４に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項６】
前記減速歯車装置は、前記第１電動機／発電機および前記差動装置アセンブリに駆動接続される、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項７】
前記減速歯車装置は、第１平歯車、二重平歯車、および第２平歯車を含み、前記第１平歯車は、前記第１電動機／発電機および前記二重平歯車に駆動接続され、前記第２平歯車は、前記差動装置アセンブリおよび前記二重平歯車に駆動接続される、請求項１から６のいずれか一項に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項８】
前記第２平歯車は、前記車軸に装着され、前記一対の車軸半シャフトと同軸である、請求項７に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項９】
前記第２平歯車が前記差動装置ハウジングに設置され、前記第２平歯車および前記一対の車軸半シャフトが同軸である、請求項７または８に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項１０】
前記第１電動機／発電機、前記第２電動機／発電機は、ボルトと前記歯車箱に接続されたフランジ付きインタフェースとを使用して前記歯車箱の軸方向両側に対称に位置決めされる、請求項４または５に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項１１】
前記歯車箱が、前記歯車箱の一方の軸方向側の提供されたモータインタフェースを備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項１２】
前記第１電動機／発電機および前記歯車箱は、Ｔ字形に配置される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項１３】
前記第１電動機／発電機は、前記歯車箱のある軸方向の側に接続され、前記歯車箱は、前記車軸の中央部分に取り付けられる、請求項１２に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項１４】
前記第１電動機／発電機は、中空設計のロータシャフトを有し、中央半シャフトが前記ロータシャフトを貫通して延びる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の電気車軸アセンブリ。
【請求項１５】
前記減速歯車装置は、第１段減速歯車装置、中央差動装置、および２段減速歯車装置を備える、請求項１から１４のいずれか一項に記載の電気車軸アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連分野］
本出願は、２０１７年８月３１日の中国実用新案出願第ＣＮ２０１７２１１０９２３８．３号、２０１７年８月３１日に出願された中国発明出願第ＣＮ２０１７１０７７５６９５．４号、２０１７年８月３１日の中国実用新案出願第ＣＮ２０１７２１１０８０３０．ｘ号、２０１７年８月３１日に出願された中国発明出願第ＣＮ２０１７１０７７５６９４．ｘ号、２０１７年８月３１日に出願された中国実用新案出願第ＣＮ２０１７２１１１０１１６．６号、２０１７年８月３１日に出願された中国発明出願第ＣＮ２０１７１０７７２６１７．９号、２０１７年８月３１日に出願された中国実用新案出願第ＣＮ２０１７２１１０８０２７．８号、および２０１７年８月３１日に出願された中国発明出願第ＣＮ２０１７１０７７４４０３．５号の優先権と利益を主張し、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本明細書では、電気自動車などの車両用の電気車軸アセンブリについて説明する。
【背景技術】
【０００３】
現在、ほとんどの電気自動車は、従来の内燃機関車両のパワーユニット構造、すなわち、モータ、駆動シャフト、差動装置アセンブリで使用されている。内燃機関車両で使用される変速機の従来の伝統的な構造は大きく、効率の損失につながる。さらに、変速機を構成する各コンポーネントのサイズが大きいため、車両の乗客定員に影響を与える車両のスペース、および車両の走行範囲に影響を与えるバッテリー用の利用可能なスペースを占有する。
【０００４】
従来技術の欠点を克服するために、本発明は、電動機／発電機、歯車箱および車軸が従来の電気機械車軸アセンブリに一体化され、そのようなコンパクトな配置により伝達チェーンを短縮し、効率を高め、客室を改善し、コンパートメントのバッテリー容量の能力を増加させ、これにより、運搬装置の単位質量あたりのエネルギー消費が削減され得る。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書に提供されるのは、自動車用の電気車軸アセンブリであり、一対の車軸半シャフトと、各車軸半シャフトの一端に駆動接続された一対の車輪とを備える車軸と、第１電動機／発電機と、減速歯車装置および差動装置アセンブリを有する歯車箱とを備え、第１電動機／発電機は歯車箱に駆動接続され、歯車箱は車軸に駆動接続され、差動装置アセンブリは、差動装置ハウジングと、一対の車軸半シャフトに駆動接続された差動装置ハウジングに配設された差動歯車装置とを含む。
【０００６】
いくつかの実施形態では、第１電動機／発電機および歯車箱は、並列構成で配置される。
【０００７】
いくつかの実施形態では、第１電動機／発電機は、減速歯車装置に駆動接続され、歯車箱の軸端に接続される。
【０００８】
いくつかの実施形態において、電気車軸アセンブリは、第２電動機／発電機をさらに備え、第１電動機／発電機および第２電動機／発電機は、その軸方向の両側で歯車箱に連結される。
【０００９】
いくつかの実施形態では、第１電動機／発電機、第２電動機／発電機、および歯車箱は、並列構成で配置される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、減速歯車装置は、第１電動機／発電機および差動装置アセンブリに駆動接続される。
【００１１】
いくつかの実施形態では、減速歯車装置は、第１平歯車、二重平歯車、および第２平歯車を備え、第１平歯車は、第１電動機／発電機および二重平歯車に駆動接続され、第２平歯車は、差動装置アセンブリおよび二重平歯車に駆動接続されている。
【００１２】
いくつかの実施形態では、第２平歯車は車軸に装着され、車軸半シャフトと同軸である。
【００１３】
いくつかの実施形態では、第２平歯車は差動装置ハウジングに設置され、第２平歯車および車軸半シャフトは同軸である。
【００１４】
いくつかの実施形態では、第１電動機／発電機および第２電動機／発電機は、ボルトと歯車箱に接続されたフランジ付きインタフェースを使用して歯車箱の軸方向両側に対称に位置決めされる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、歯車箱は、その一方の軸方向側の提供されたモータインタフェースを備える。
【００１６】
いくつかの実施形態では、第１電動機／発電機および歯車箱は、Ｔ字型に配置される。
【００１７】
いくつかの実施形態では、第１電動機／発電機は歯車箱のある軸方向の側に接続され、歯車箱は車軸の中央部に取り付けられる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、第１電動機／発電機は、中空設計を有するロータシャフトを備え、中央半シャフトがロータシャフトを貫通して延びる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、減速歯車装置は、第１段減速歯車装置、中央差動装置、および２段減速歯車装置を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載されている。本発明の特徴および利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を記載する以下の詳細な説明、およびその添付の図面を参照することにより得られるであろう。
【図１】電気車軸アセンブリの好ましい実施形態の概略図である。
【図２】図１の電気車軸アセンブリの詳細な断面図である。
【図３】電気車軸アセンブリの別の好ましい実施形態の概略図である。
【図４】図３の電気車軸アセンブリの詳細な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
好ましい実施形態は、そうではないと明示的に指定されている場合を除き、様々な代替の向きおよびステップシーケンスを想定し得ることを理解されたい。また、添付の図面に示され、以下の明細書に記載される特定のアセンブリ、物品、および特徴は、添付の特許請求の範囲で定義される発明概念の単なる例示的な実施形態であることも理解されたい。したがって、開示された実施形態に関連する特定の寸法、方向、または他の物理的特徴は、特に明記されない限り、限定と見なされるべきではない。また、そうではない場合があるが、様々な実施形態における同様の要素は、本出願のこのセクション内で同様の参照番号で一般的に参照され得る。
【００２２】
本明細書では、少なくとも１つの電動機／発電機、歯車箱、および機械車軸を有する既存の従来の車軸動力伝達構造に基づく電気車軸アセンブリが提供される。車軸アセンブリは、電動機／発電機から供給されるトルクが歯車箱を介して車輪端に供給されるため、一般的な駆動シャフトおよびメイン受動歯車装置を排除する。
【００２３】
車軸アセンブリはコンパクトな構造で、伝達チェーンを短縮し、伝達効率を向上させ、コンパートメントの乗客定員を増やし、コンパートメントのバッテリー容量を増やすことにより、単位荷重特性のエネルギー消費を削減し、それは、高い動的出力安定性、コンパクトな軽量化、コンパートメントの乗客スペースおよびバッテリレイアウトスペースの増加の特性を有している。
【００２４】
本発明は、従来の純粋な電気自動車の駆動ユニットにモータ、減速機、伝達シャフト、および従来の機械車軸の機能を一体化し、それらを構造および機能で置き換える。
【００２５】
図１は、機械車軸３、第１電動機／発電機１および変速機／歯車箱２を有する電気車軸アセンブリの好ましい一実施形態を示している。
【００２６】
車軸は、図１に示すような懸架式車両車軸を備える自動車に使用される任意のタイプのものであり得る。一般に、車軸は、車軸半シャフトの一端にそれぞれ駆動接続された一対の車輪を備える。一対の車輪が自動車用の一対の駆動輪を形成することが理解できる。いくつかの実施形態では、車両は、一対の前方駆動輪、一対の後方駆動輪、または二対の前方および後方駆動輪を有し得る。
【００２７】
電動機／発電機は、電気で作動し、回転運動とトルクを出力できる。いくつかの実施形態では、電気はバッテリーパックによって提供される。いくつかの実施形態では、電動機は、電気自動車のブレーキ操作中に、制動力を電気に変換するための発電機として機能する。
【００２８】
いくつかの実施形態では、歯車箱２は、２速変速機／減速歯車装置および差動装置アセンブリを備える。
【００２９】
いくつかの実施形態では、差動装置アセンブリは、回転動力を伝達するために実装される一般的な差動歯車セットである。いくつかの実施形態では、差動装置アセンブリは、差動装置ハウジングと、差動装置ハウジングに配設された差動歯車装置とを含み、２つの車軸半シャフトは、そこから軸方向に反対方向に延びている。差動歯車装置は、車軸半シャフトにそれぞれ駆動接続されている。次に、車軸半シャフトは、適切な連結手段を介して車輪に駆動連結される。
【００３０】
電動機／発電機１は、それに接続された歯車箱２に入力トルクを提供することができる出力シャフトを有する。
【００３１】
歯車箱２は、車軸３の２輪端にトルクを供給する出力を有している。
【００３２】
いくつかの実施形態では、電動機／発電機１の第１駆動トルクが歯車箱２を介して車軸３の両方の車輪端に伝達される水平駆動チェーンアセンブリ装置が提供される。
【００３３】
いくつかの実施形態では、図１に示すように、電動機／発電機１は歯車箱２の一方の軸方向側に取り付けられ、一方、歯車箱２の他方の軸方向側は追加の機械的インタフェースを備える。
【００３４】
いくつかの実施形態では、追加の機械的インタフェースは、歯車箱２への第２入力トルクの付加を可能にする。
【００３５】
いくつかの実施形態では、電動機／発電機１および歯車箱２は、フランジ付きボルト接続を使用して接続される。
【００３６】
いくつかの実施形態では、車軸３、第１電動機／発電機１、および歯車箱２は、並列構成で配置される。
【００３７】
図２は、電気車軸アセンブリの一実施形態の歯車箱２の一実施形態の詳細図を提供する。
【００３８】
いくつかの実施形態において、歯車箱２は、歯車箱ハウジング８に一体化された減速歯車装置および差動装置アセンブリ７を備える。
【００３９】
いくつかの実施形態では、減速歯車装置は、第１円筒／平歯車４、二重円筒／平歯車５、および第２円筒／平歯車６を備え、２段速度比増幅を提供することができる。同じ２段速度比増幅を提供する他の歯車装置も考えられ得る。
【００４０】
いくつかの実施形態では、歯車箱２と車軸３との間の接続により、第２円筒歯車６が差動装置アセンブリ７の差動装置ハウジングの車軸３に設置され、したがって、第２円筒歯車６および車軸３は同軸である。
【００４１】
いくつかの実施形態では、歯車箱の水平駆動チェーンアセンブリは、第１電動機／発電機１および歯車箱２を介して車軸３の両方の車輪端に第１駆動トルク入力を提供する。
【００４２】
図３は、車軸１３、第１電動機／発電機１１、第２電動機／発電機１４、および歯車箱１２を備えるデュアルモータ電気車軸アセンブリの好ましい一実施形態を示す。
【００４３】
いくつかの実施形態では、図４に示される歯車箱１２は、第１駆動トルクおよび第２駆動トルクが第１電動機／発電機１１、第２電動機／発電機１４および歯車箱１２を介して車軸１３の両方の車輪端に伝達される水平駆動チェーンアセンブリ装置を提供する。
【００４４】
いくつかの実施形態では、歯車箱１２は、歯車箱ハウジング１９に一体化された減速歯車装置および差動装置アセンブリ１８を備える。
【００４５】
いくつかの実施形態では、減速歯車装置は、図４に示すように、第１円筒／平歯車１５、二重円筒／平歯車１６、および第２円筒／平歯車１７を備える。
【００４６】
第１電動機／発電機１１および第２電動機／発電機１４は、歯車箱１２を介してトルクを伝達し、２段比増幅の後、すなわち歯車１５、１６、１７および差動装置アセンブリ１８は、車軸１３およびその両端に取り付けられた車輪端にトルクを伝達する。
【００４７】
いくつかの実施形態では、歯車箱１２は、モータ／発電機１１、１３の両方にそれぞれ動作可能に接続される２つの入力トルク接続を備える。
【００４８】
いくつかの実施形態では、第１電動機／発電機１１および第２電動機／発電機１４は、歯車箱１２の両側に対称的に配置され、それに取り付けられる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、モータ／発電機１１、１３は、フランジインタフェースおよびボルトを使用して歯車箱１２に取り付けられる。
【００５０】
歯車箱１２は、車軸１３に接続され、出力トルクを車軸１３に伝達する。
【００５１】
いくつかの実施形態では、歯車箱１２の第２円筒歯車１７は、車軸１３の差動装置アセンブリの差動装置ハウジングに取り付けられている。
【００５２】
いくつかの実施形態では、第２円筒歯車１７は、車軸１３の２輪端と同軸である。
【００５３】
いくつかの実施形態では、車軸１３、第１電動機／発電機１１、第２電動機／発電機１４、および歯車箱１２は、並列構造によって配置される。
【００５４】
電気車軸アセンブリの別の好ましい実施形態では、電動機／発電機１および歯車箱２も分割構造設計で構成される。電動機／発電機１、歯車箱２および車軸３は、Ｔ型配置を形成する。この実施形態では、歯車箱２のトルク入力は歯車箱３の軸方向側に位置し、トルク出力は歯車箱２の軸端面に位置する。歯車箱２のトルク出力は、Ｔ字形に配置されるように、車軸３の中央部に接続されている。モータ／発電機１とは反対の歯車箱２の軸方向側には、顧客の要求に応じて追加のモータ／発電機を取り付けることができる追加のインタフェースが備えられる。
【００５５】
いくつかの実施形態では、電動機／発電機１は、歯車箱２にトルクを伝達するロータまたは出力シャフトが取り付けられている。いくつかの実施形態では、モータ／発電機のロータシャフトは、中央半シャフトで設計された中空である。
【００５６】
いくつかの実施形態において、モータ／発電機は、モータシャフトの２つの中央半車軸を介して車両の前車軸および後車軸にトルクを供給し、四輪駆動機能を達成する。いくつかの実施形態では、歯車箱２は、第１段減速歯車装置４、中央差動装置５、２段減速歯車装置６、および軸間差動装置７を備える。この装置により、車軸アセンブリを備える車両は、四輪駆動と２輪駆動の両方の操作モードを有することができる。
【００５７】
歯車箱と差動装置は、中央差動装置の機能および車輪差動速度を提供し、これにより、車両は要求に応じて４輪駆動モードと２輪駆動モードを切り替えることができる。
【００５８】
したがって、電動機／発電機１は、車両の４輪駆動モード用にモータシャフトの２つの中央半車軸を介して前後の車軸にトルクを提供するか、車両の２輪車駆動モードの要求に応じて中央差動装置５をロックする。様々な差動ロック機構を使用して、中央差動装置をロックできる。したがって、車軸アセンブリは、車両コントローラ全体の指示に従って、トルクの左右の車輪配分を自由に切り替えて、電力損失を減らすことができる。
【００５９】
いくつかの実施形態では、車軸アセンブリの操作は、それに接続されたコントローラ（図示せず）によって制御される。コントローラは、車両ＥＣＵ（電子制御ユニット）、車両ＥＣＵ内のサブモジュール、車両ＥＣＵ等と通信する個々のコントローラなどであり得る。コントローラは、歯車シフト、アクセルペダル、その他のペダルの操作に関する情報、およびその他の関連情報を備える自動車の運転者からのコマンドを受信し、電動機／発電機を制御して、所望の方向に所望の速度で回転させることができる。
【００６０】
さらに、操作の４輪駆動モードと２輪駆動モードを切り替える中央差動装置のロックは、車輪速度などを備えるがこれらに限定されない少なくとも１つの車両パラメーターに応じて、自動車の運転者からのコマンドと車両の走行状態に応じて、ＥＣＵによって制御される。
【００６１】
特許法の規定に従って、本装置は、その好ましい実施形態を表すと考えられるもので説明されてきた。しかしながら、装置は、その趣旨または範囲から逸脱することなく、具体的に示され説明されたものとは別の方法で実施できることに留意されたい。
【図１】
2020531334.tif 000003
【図２】
2020531334.tif 000004
【図３】
2020531334.tif 000005
【図４】
2020531334.tif 000006
【国際調査報告】
2020531334.tif 000007
2020531334.tif 000008