轮边传动装置、轮边驱动装置、车轮总成和车辆的制作方法

本实用新型涉及传动技术领域，特别涉及一种轮边传动装置、轮边驱动装置、车轮总成和车辆。

背景技术：

随着国家对车辆排放要求的不断提高，电动车的应用也越来越广泛。目前，电动车通常是将传统汽车的发动机换成电动机，通过原有的传动系统将动力由电动机经过变速器、差速器、驱动轴等传动机构传递至车轮，传动机构需要较大的布置空间，且能量传递过程中损失较大，电动机的利用效率较低。

目前，还有一些电动车是通过设置轮边驱动装置来直接驱动车轮转动，但是，该轮边驱动装置只有单一减速比，无法实现换挡功能，为了使得电动车能有较好的爬坡能力以及较好的动力，其轮边驱动装置的减速比通常设置的偏大，导致电动车的直线加速性能较差，难以根据不同的路况选择适当的减速比。

因此，希望有一种装置能够克服或者至少减轻现有技术的上述缺陷。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种轮边传动装置，以能够根据使用需求选择适当的传动比。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种轮边传动装置，所述轮边传动装置包括输入轴、输出轴、高速传动机构和低速传动机构，其中，所述低速传动机构能够将所述输入轴和所述输出轴传动连接，以使得所述轮边传动装置处于低速传动状态；所述高速传动机构能够将所述输入轴和所述输出轴传动连接，以使得所述轮边传动装置从所述低速传动状态切换为高速传动状态。

进一步的，所述高速传动机构和所述低速传动机构分别包括摩擦传动部，其中，所述高速传动机构的第一高速摩擦片组固定设置于所述输入轴，所述高速传动机构的第二高速摩擦片组固定设置于所述输出轴，其中，所述第一高速摩擦片组和所述第二高速摩擦片组能够相互压紧或者分离；所述低速传动机构的第一低速摩擦片组固定设置在所述输出轴上，所述低速传动机构的第二低速摩擦片组与所述输入轴传动连接，所述第一低速摩擦片组和所述第二低速摩擦片组能够相互压紧或者分离。

进一步的，所述低速传动机构还包括齿轮减速机构，所述齿轮减速机构的动力输入端与所述输入轴固定连接，所述齿轮减速机构的动力输出端与所述第二低速摩擦片组固定连接。

进一步的，所述齿轮减速机构为第一行星齿轮传动机构，其中，所述第一行星齿轮传动机构的动力输入端和所述输入轴固定连接，所述第一行星齿轮传动机构的动力输出端与所述第二低速摩擦片组固定连接。

进一步的，所述第一行星齿轮传动机构包括固定设置在所述输入轴上的第一太阳轮、与所述第一太阳轮啮合的第一行星轮、与所述第一行星轮啮合的第一齿圈和形成有行星轮安装轴的第一行星架，所述第一行星架与所述第二低速摩擦片组固定连接。

进一步的，所述高速传动机构和所述低速传动机构分别包括与各自的所述摩擦传动部相对应的驱动结构，其中，所述驱动结构包括固定挡板、移动挡板和设置于二者之间的钢球，其中，所述固定挡板和所述移动挡板之间形成钢球通道，所述移动挡板能够相对于所述固定挡板转动，使得所述移动挡板在所述钢球的作用下远离或者靠近所述固定挡板，进而使得各自对应的所述摩擦传动部的摩擦片组压紧或者分离。

相对于现有技术，本实用新型所述的轮边传动装置具有以下优势：

本实用新型所述的轮边传动装置能够根据使用需求在高速传动状态和低速传动状态之前切换，在车辆起步或者爬坡时，使用低速传动状态使得车辆起步或是爬坡更加稳定，提高了汽车的动力性，在车辆在平直路面上行驶时，使用高速传动状态，以得到较高的车速。

本实用新型的另一目的在于提出一种轮边驱动装置，以能够根据使用需求选择适当的驱动方式，且提高驱动效率。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种轮边驱动装置，所述轮边驱动装置包括电动机和根据上文所述的轮边传动装置，所述电动机的输出端与所述输入轴传动连接，所述输出轴用于与车轮的轮毂传动连接。

进一步的，所述轮边驱动装置还包括第二行星齿轮传动机构，其中，所述第二行星齿轮传动机构的输入端和所述输出轴传动连接，所述第二行星齿轮传动机构的输出端用于与车轮的轮毂传动连接。

相对于现有技术，本实用新型所述的轮边驱动装置具有以下优势：

本实用新型所述的轮边驱动装置能够根据使用需求在高速传动状态和低速传动状态之前切换，在车辆起步或者爬坡时，使用低速传动状态使得车辆起步或是爬坡更加稳定，提高了汽车的动力性，在车辆在平直路面上行驶时，使用高速传动状态，以得到较高的车速，并且所述轮边驱动装置能够提高传动效率，且减少传动机构所需的布置空间

本实用新型的再一目的在于提出一种车轮总成，该车轮总成能够根据使用需求选择适当的驱动方式。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种车轮总成，所述车轮总成包括车轮主体和根据上文所述的轮边驱动装置，其中，所述第二行星齿轮传动机构位于所述车轮主体的一侧，所述轮边传动装置位于所述车轮主体的另一侧。

本实用新型的再一目的在于提出一种车辆，该车轮总成能够根据使用需求选择适当的驱动方式。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种车辆，包括四个车轮，所述四个车轮分别设置有根据上文所述的轮边驱动装置；各个所述车轮的电动机和/或轮边传动装置能够单独控制。

所述车轮总成、车辆与上述轮边驱动装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为根据本实用新型的一种实施方式所述的轮边传动装置的示意图，并且示出了车轮和设置在车轮上的第二行星齿轮传动机构；

图2为图1所示的轮边传动装置的分解示意图；

图3为根据本实用新型的一种实施方式所述的轮边驱动装置剖视示意图，其中，该轮边驱动装置的轮边传动装置为图1所示的轮边传动装置；

图4为图3所示的轮边驱动装置的原理图；

图5为根据本实用新型的另一种实施方式的轮边驱动装置的示意图，其中，该轮边驱动装置的轮边传动装置为根据本实用新型的另一种实施方式的轮边传动装置；

图6为图5所示的轮边驱动装置的分解示意图；

图7为图5所示的轮边驱动装置的原理图；

图8为图1所示的轮边传动装置的低速摩擦传动部的示意图，其中，在图示状态中，低速移动挡板处于使得低速移动挡板靠近低速固定挡板的状态，第一低速摩擦片组和第二低速摩擦片相互分离；

图9为图8所示的低速移动挡板转动至使得低速移动挡板远离低速固定挡板的状态时的局部放大示意图；

图10是图8所示的低速摩擦传动部的钢球通道的示意图。

附图标记说明：

1-齿轮传动机构，11-第一行星齿轮传动机构，111-第一行星架，112-第一太阳轮，113-第一行星轮，114-第一齿圈，12-第二行星齿轮传动机构，121-第二太阳轮，122-第二行星轮，123-第二行星架，124-第二齿圈，2-轮毂单元，3-电动机，31-输入轴，311-连接花键，4-摩擦传动部，41-高速摩擦传动部，42-低速摩擦传动部，421-低速固定挡板，422-低速移动挡板，423-钢球，424-第一低速摩擦片组，425-第二低速摩擦片组，426-钢球通道，5-输出轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

根据本实用新型的一个方面，提供一种轮边传动装置，参见图1和图5，所述轮边传动装置包括输入轴31、输出轴5、高速传动机构和低速传动机构，其中，所述低速传动机构能够将输入轴31和输出轴5传动连接，以使得所述轮边传动装置处于低速传动状态；所述高速传动机构能够将输入轴31和输出轴5传动连接，以使得所述轮边传动装置从所述低速传动状态切换为高速传动状态。

上述轮边传动装置能够根据使用需求在高速传动状态和低速传动状态之前切换，在车辆起步或者爬坡时，使用低速传动状态使得车辆起步或是爬坡更加稳定，提高了汽车的动力性，在车辆在平直路面上行驶时，使用高速传动状态，以得到较高的车速。并且，该具有调整传动比功能的传动装置布置在轮边，节约布置空间，避免在车身上布置大量的变速结构所导致的车身体积和重量较大，有利于车辆的轻量化设计。

上述轮边传动装置可根据实际需要应用于任意适当的车型中，例如，传统中的采用发动机的车辆、混合动力车、电动车等，只需将该轮边传动装置的输入轴31与上一级传动轴连接，输出轴5与轮毂单元2上的传动机构连接或直接与轮毂单元2连接。

所述高速传动机构和所述低速传动机构的类型可根据实际需要进行适当的选择，例如，所述高速传动机构为通过可分离的同步器将输入轴31和输出轴5直接连接在一起，以实现输入轴31和输出轴5的传动，所述低速传动机构可通过齿轮机构、涡轮蜗杆机构等进行减速，输入轴31与低速传动机构的齿轮机构或涡轮蜗杆机构的输入端连接，输出轴5与齿轮机构或涡轮蜗杆机构的输出端连接，在高速传动状态和低速传动状态之间的切换可通过任意适当的方式来进行切换，例如，通过可移动的一个或多个同步器实现高速传动机构和低速传动机构与输入轴31和输出轴5的连接或断开。

通过同步器等机构实现高速传动机构和低速传动机构与输入轴31和输出轴5的连接或断开所需布置空间较大，且结构复杂，成本较高。优选地，参见图3、图4和图8，所述高速传动机构和所述低速传动机构分别包括摩擦传动部4，其中，所述高速传动机构的第一高速摩擦片组固定设置于输入轴31，所述高速传动机构的第二高速摩擦片组固定设置于输出轴5，其中，所述第一高速摩擦片组和所述第二高速摩擦片组能够相互压紧或者分离；所述低速传动机构的第一低速摩擦片组424固定设置在输出轴5上，所述低速传动机构的第二低速摩擦片组425与输入轴31传动连接，所述第一低速摩擦片组424和所述第二低速摩擦片组425能够相互压紧或者分离，摩擦传动机构结构简单，控制方便，且具有一定的过载保护功能。

优选地，所述低速传动机构还包括齿轮减速机构，所述齿轮减速机构的动力输入端与输入轴31固定连接，所述齿轮减速机构的动力输出端与第二低速摩擦片组425固定连接，齿轮减速机构负载较大，且传动效率更高，可提高轮边传动装置的额定负载，且提高动力的利用效率，节约能源。

所述齿轮减速机构的类型可根据实际需要进行任意适当的设置，例如，普通齿轮传动机构。优选地，所述齿轮减速机构为第一行星齿轮传动机构11，其中，第一行星齿轮传动机构11的动力输入端和输入轴31固定连接，第一行星齿轮传动机构11的动力输出端与第二低速摩擦片组425固定连接，行星齿轮传动机构在传递动力时它可以进行功率分流，承载能力大，工作平稳，并且行星齿轮传动机构的动力输入和输出具有同轴性，使得具有行星齿轮机构的减速器等装置体积小、质量小、结构紧凑。

优选地，参见图2和图3，第一行星齿轮传动机构11包括固定设置在输入轴31上的第一太阳轮112、与第一太阳轮112啮合的第一行星轮113、与第一行星轮113啮合的第一齿圈114和形成有行星轮安装轴的第一行星架111，第一行星架111与第二低速摩擦片组425固定连接，动力经第一太阳轮112输入，减速后经第一行星架111输出，动力的输入和输出具有同轴性。其中，第一行星齿轮传动机构11的传动比可根据实际需要进行适当的设置，满足使用需求即可，第一行星轮113的数量也可根据实际需要进行适当的设置，在图示实施方式中，绕第一太阳轮112均匀设置有六个第一行星轮113。第一太阳轮112与输入轴31之间的固定方式可根据实际需要进行适当的选择，例如，第一太阳轮112与输入轴31一体成型，或者第一太阳轮112与输入轴31通过键连接结构连接在一起等，使用者可根据实际需要进行适当的选择，在图示实施方式中，第一太阳轮112通过花键连接与输入轴31连接花键311连接在一起。

所述高速传动机构和所述低速传动机构的摩擦传动部4的压紧或分离可通过任意适当的方式来实现二者的切换，例如，在输出轴5上设置电磁铁，该电磁铁根据相应的控制信号选择通电或者断电，以利用电磁力将摩擦传动部4的摩擦片组压紧或分离，或者设置拨叉结构，通过拨叉的拨动使得摩擦传动部4的摩擦片组压紧或分离。优选地，参见图8和图9，所述高速传动机构和所述低速传动机构分别包括与各自的所述摩擦传动部4相对应的驱动结构，其中，所述驱动结构包括固定挡板、移动挡板和设置于二者之间的钢球，其中，所述固定挡板和所述移动挡板之间形成钢球通道，所述钢球能够在所述钢球通道内移动，使得所述移动挡板远离或者靠近所述固定挡板，进而使得各自对应的所述摩擦传动部4的摩擦片组压紧或者分离，该结构可直接邻近地设置于摩擦片组的附近，所需布置空间较小，使得摩擦传动部4结构紧凑，钢球的推力经移动挡板均衡的传递至摩擦片组，使得摩擦片组平稳、可靠的被压紧在一起。

其中，高速摩擦传动部41和低速摩擦传动部42的结构相同，二者的尺寸可根据实际需要进行适当的选择。在图8、图9和图10中仅示出了低速摩擦传动部42，低速摩擦传动部42包括低速固定挡板421、低速移动挡板422和设置于二者之间的钢球423，其中，低速固定挡板421和低速移动挡板422之间形成钢球通道426，低速移动挡板422能够相对于低速固定挡板421转动，使得低速移动挡板422在钢球423的作用下远离或者靠近低速固定挡板421，低速移动挡板422沿输出轴5的轴向移动，以压紧或者适当第一低速摩擦片组424和第二低速摩擦片组425。

低速移动挡板422的可通过任意适当的方式驱动，优选为通过电磁驱动，以便于钢球423的快速控制，且减少摩擦传动部所需的布置空间。其中，为了使得钢球423作用于低速移动挡板422上的力更加均匀，优选为沿输出轴5的周向均匀布置有多个钢球423。

具体地，参见图8、图9和图10，钢球423在初始位置位于钢球通道426的中部位置，即钢球通道426尺寸最大的位置，使用者可设置传感器采集电动机3的转速和车轮转速，做出相应的高速判断或低速判断。其中，当作出低速判断时，电磁驱动装置控制低速移动挡板422变速，使得低速移动挡板422与低速固定挡板421之间产生速度差，沿低速移动挡板422的周向，钢球通道426的两端尺寸变小，当低速移动挡板422与低速固定挡板426发生相对移动时会使得钢球423推动低速移动挡板422远离低速固定挡板421，发生如图9所示的相对运动，钢球423推动低速移动挡板422移动，使得低速移动挡板422压紧第一低速摩擦片组424和第二低速摩擦片组425；当作出高速判断时，电磁驱动装置断电，低速移动挡板422恢复原位，高速摩擦传动部41的电磁驱动装置通电，使得高速摩擦传动部41的第一高速摩擦片组和第二高速摩擦片组相互压紧。其中，高速摩擦传动部41的高速移动挡板的移动方式与上述方式相同，在此不再赘述。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种轮边驱动装置，所述轮边驱动装置包括电动机3和根据上文所述的轮边传动装置，电动机3的输出端与输入轴31传动连接，输出轴5用于与车轮的轮毂传动连接，电动机3直接布置在轮边，省去了原有的较长的动力传递路线，缩短了传动距离，显著提高传动效率，且减少传动机构所需的布置空间。

电动机3的输出端与输入轴31的连接方式可根据实际需要进行适当的选择，例如，通过联轴器花键结构等结构将电动机3的输出轴与输入轴31连接一起。在图示实施方式中，电动机3的输入轴与输入轴31集成在一起，二者形成为一个轴，使得轮边驱动装置的结构更加紧凑。

输出轴5可直接固定安装于车轮的轮毂单元2也可通过适当的传动装置与车轮的轮毂单元2连接，考虑到电动机3的输出转速通常不适用于车轮，因此优选地，所述轮边驱动装置还包括第二行星齿轮传动机构12，其中，第二行星齿轮传动机构12的输入端和输出轴5传动连接，第二行星齿轮传动机构12的输出端用于与车轮的轮毂单元2连接。参见图1和图5，第二行星齿轮传动机构12包括第二太阳轮121、与第二太阳轮121啮合的第二行星轮122、与第行二星轮122啮合的第二齿圈124和形成有行星轮安装轴的第二行星架123，第二行星架123用作动力输出件。

在所述高速传动状态，低速摩擦传动部42的第一低速摩擦片组424和第二低速摩擦片组425相互分离，第一行星架111与第二太阳轮121断开连接，高速摩擦传动部41的第一高速摩擦片组和第二高速摩擦片组相互压紧，输入轴31经高速摩擦传动部41直接与输出轴5连接，动力经输出轴5输入第二太阳轮121，经第二行星架123输出到轮毂，在高速传动状态，轮边驱动装置的动力传输路线为：电动机3-输入轴31-高速摩擦传动部41-输出轴5-第二行星齿轮传动机构12-车轮的轮毂。

在所述低速传动状态，低速摩擦传动部42的第一低速摩擦片组424和第二低速摩擦片组425相互压紧，第一行星架111与第二太阳轮121相互连接，高速摩擦传动部41的第一高速摩擦片组和第二高速摩擦片组相互分离，第一行星架111与第二太阳轮121传动连接，输入轴31将动力输入第一太阳轮112，经第一行星架111输出后传递至第二太阳轮121，最后经第二行星架123输出到轮毂，在低速传动状态，轮边驱动装置的动力传输路线为：电动机3-输入轴31-第一行星齿轮传动机构11-低速摩擦传动部42-输出轴5-第二行星齿轮传动机构12-车轮的轮毂。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种车轮总成，参见图5、图6和图7所示，所述车轮总成包括车轮主体和根据上文所述的轮边驱动装置，其中，第二行星齿轮传动机构12位于所述车轮主体的一侧，所述轮边传动装置位于所述车轮主体的另一侧，有利于车轮的重心居中，提高车轮总成的稳定性和使用寿命，应用在车辆上有利于防止车辆跑偏。

参见图1和图5，优选为将轮变传动装置与车轮的轮毂集成在一起，使得车轮总成的结构更加紧凑、重量较轻，且二者集成在一起也能够提高轮边传动装置的传动精度。其中，轮边传动装置与车轮的轮毂的集成方式可根据实际情况进行适当的设计，例如，本实用新型的图1-图4中所示的第一中实施方式中，第二行星架123安装于轮毂单元2，本实用新型的图5-图7中所示的第二种实施方式中，第二行星架123焊接于轮毂单元2，以使的第二行星架123带动轮毂单元2同步转动。其中，图示轮毂单元2为制动盘带轮毂单元，该结构能够使得车轮主体的结构更加紧凑。

根据本实用新型的再一个方面，提供一种车辆，包括四个车轮，所述四个车轮分别设置有根据上文所述的轮边驱动装置；各个所述车轮的电动机3和/或轮边传动装置能够单独控制。

上述车辆可根据车辆的实际情况使得轮边传动装置处于适当的传动状态，其中，该传动状态的切换可通过驾驶员手动换档来切换也可通过自动控制系统来切换。为了进一步提高车辆驾驶的便捷性和智能性，优选为采用自动控制系统来切换轮边传动装置的传动状态。

具体地，通过传感器采集车轮的轮速信号和电动机3的转速信号，控制系统(例如，行车电脑)对轮速信号和转速信号进行分析判断并发出相应的控制信号使得轮边传动装置处于低速传动状态或高速传动状态。其中，当车辆起步时，车轮速度未达到设定车速值时，轮边传动装置处于低速传动状态，一旦车轮速度达到设置车速值即自动切换成高速传动状态。进一步优选地，还可在系统中设置适当的反馈系统，使得控制系统所发出的控制信号更加准确。

上述车辆的电动机和传动装置直接布置在轮边，无需再设置其他辅助传动系统，提高了车辆的传动效率，且使整车质量降低，实现轻量化设计。此外，该轮边驱动装置的轮边传动装置能够在高速传动状态和低速传动状态之间切换，通过单独控制各个车轮转速能够实现车辆小半径转向和原地转向。具体地，当驾驶员转动方向盘，行车电脑(ECU)通过收集转角传感器的转角信息，控制车辆的四个车轮的电动机和/或轮边传动装置进行相应的调整，实现车轮的差速转动，进而实现车辆的小半径转向或原地转向功能。

此外，上述车辆可优选为能够在两驱模式和四驱模式之间切换，用户可根据使用需求和驾驶爱好选择适当的驱动模式。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。