用于车辆的改进的车轴

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的改进的车轴，并且更具体地，本发明涉及一种用于电动车辆或混合动力车辆的车轴。

车辆通常包括两个车轴，分别是前车轴和后车轴，每个车轴都连接到车轮。在一些实施例中，车辆可以包括一个或多个前车轴和/或后车轴。或者，每个车轴都可以是非从动车轴或从动车轴。

从动车轴包括动力总成，该动力总成被布置成用以向车轮提供扭矩。从动车轴可以是电动车轴(E-车轴)，其至少包括电动马达和变速器单元。E-车轴是一种用于蓄电池电动车辆(BEV)、燃料电池电动车辆(FCEV)和混合动力车辆的紧凑且经济的电力驱动解决方案。

本发明可以应用于诸如卡车、公共汽车和建筑设备等的低型、中型和重型车辆以及可以应用于乘用车。尽管本发明将针对卡车进行描述，但是本发明并不限于这种特定的车辆类型，相反还可以用于其它车辆。

背景技术

运输行业一直在寻求环境和安全方面的改进。为此目的，已知提供辅助制动器作为车辆的行车制动器的补充。这样做通常是为了延长行车制动器的使用寿命以及为了增大可用的制动力，这是因为如果不样做，则这些制动器会由于车辆上的重负载而遭受显著磨损，尤其是在陡坡上行驶时，车辆在产生太高的速度之前必须放慢速度。

减速器是辅助制动器的示例。减速器通常是液力减速器或电磁减速器类型。它们被布置在动力总成上，位于车辆的主齿轮箱及其离合器装置后面。由于减速器被布置在车辆的离合器装置后面，所以即使在离合器脱离接合时或在齿轮箱处于空挡位置时，减速器也能够对车辆进行制动。

然而，动力总成上的减速器的存在会导致空间问题。实际上，集成在动力总成上的减速器占用空间。

此外，运输业目前正处于向电动车(electro-mobility)过渡的过程中，这意味着使用电能来驱动车辆。开发电动车主要是为了满足日益严格的排放法规要求和一些城市禁止使用内燃机车辆的情况。

蓄电池电动车辆(BEV)和燃料电池电动车辆(FCEV)通常包括再生制动系统，该再生制动系统允许在不使用行车制动器的情况下使车辆减速，以应付法律需求和客户需求。这仅在蓄电池系统能够接受在制动事件期间由动力总成的电动马达产生的电能时才有效。在再生制动期间，减速阶段期间车轮的动能通过使用马达作为发电机而被转换成电能。该电能用于给蓄电池系统充电。当蓄电池系统充满能量时，它无法接受任何电能而不会被损坏。因此，添加减速器将解决这个问题，这是因为可以在蓄电池系统充满时使用减速器，并且更笼统地说，可以在需要对再生制动系统进行补充时使用减速器。

为了为蓄电池、底盘和其它大型部件(诸如，空气动力学型材)腾出尽可能多的空间，动力总成必须尽可能紧凑。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于车辆的辅助制动器，该辅助制动器不占用空间。

该目的通过一种车轴来实现，该车轴用于连接车辆的两个车轮，其特征在于，该车轴包括减速器，该减速器被构造用以产生制动力。

通过提供包括所述减速器的车轴，车辆的行车制动器得到补充，而不会占用动力总成上的空间。

根据一个实施例，该车轴是包括变速器单元的从动车轴，该变速器单元包括：

-电动马达；

-齿轮箱，该齿轮箱包括：

○主轴，该主轴连接到所述电动马达；

○输出轴，该输出轴平行于所述主轴，该输出轴包括第一输

出齿轮、第二输出齿轮和第三输出齿轮；

○中间轴，该中间轴平行于所述主轴，该中间轴包括：

■第一中间齿轮，该第一中间齿轮被连接到所述主轴并且被连接到所述第一输出齿轮，

■第二中间齿轮，该第二中间齿轮被连接到所述第二输出齿轮，以及

■第三中间齿轮，该第三中间齿轮被连接到所述第三输出齿轮；和

○差速器组件，该差速器组件被连接到所述输出轴。

根据一个实施例，所述减速器被连接到输出轴或连接到中间轴。

根据一个实施例，其中，所述减速器经由变速器轴连接到输出轴或连接到中间轴。

根据一个实施例，所述减速器相对于差速器组件被安装在输出轴或中间轴的远端。

根据一个实施例，所述减速器被连接到第二输出齿轮或第三输出齿轮。

根据一个实施例，所述减速器相对于差速器组件被连接到中间轴的近端。

根据一个实施例，所述车轴包括两个电动马达，而所述齿轮箱包括用于每个电动马达的主轴和中间轴。

根据一个实施例，所述车轴是非从动车轴，所述减速器是由车轮驱动的减速器。

根据一个实施例，所述车轴包括差速器组件和两个轴，每个轴被连接到该差速器组件并且连接到车轮，所述减速器连接到该差速器组件。

根据一个实施例，其中所述车轴包括两个减速器。

根据一个实施例，所述车轴是从动车轴。

根据另一实施例，所述车轴是非从动车轴。

本发明的另一个目的是一种包括如上所述的车轴的车辆。

本发明的其它优点和有利特征在以下描述和从属权利要求中公开。

附图说明

参考所附的附图，下面对作为示例引用的本发明的实施例进行更详细的描述。

在这些附图中：

图1是包括根据本发明所述车轴的车辆的立体图，

图2是根据本发明的第一实施例所述车轴的示意图，

图3是根据本发明的第二实施例所述车轴的示意图，

图4是根据本发明的第三实施例所述车轴的示意图，

图5是根据本发明的第四实施例所述车轴的示意图，

图6是根据本发明的第五实施例所述车轴的示意图，

图7是根据本发明的第六实施例所述车轴的示意图，

图8是根据本发明的第七实施例所述车轴的示意图，

图9是根据本发明的第八实施例所述车轴的示意图，

图10是根据本发明的第九实施例所述车轴的示意图，

图11是根据本发明的第十实施例所述车轴的示意图，

图12是根据本发明的第十一实施例所述车轴的示意图，

图13是根据本发明的第十二实施例所述车轴的示意图，

图14是根据本发明的第十三实施例所述车轴的示意图，

图15是根据本发明的第十四实施例所述车轴的示意图，

图16是根据本发明的第十五实施例所述车轴的示意图，

图17是根据本发明的第十六实施例所述车轴的示意图，

图18是根据本发明的第十七实施例所述车轴的示意图。

具体实施方式

图1示出了车辆1，该车辆包括两个车轴10，分别是前车轴和后车轴，每个车轴都连接到车轮2。所述车辆1可以是电动燃料电池车辆或混合动力车辆，即，使用电能作为动力源的车辆。在该示例中，所述车辆是卡车。

在替代性实施例中，所述车辆可以包括一个或多个前车轴和/或后车轴。替代地，每个车轴都可以是非从动车轴或从动车轴。

本说明书以X、Y、Z作为参考给出，其中X被定义为所述车辆1的纵向方向，Y被定义为所述车辆1的横向方向，而Z被定义为所述车辆1的竖直方向。

图2至图18示出了用于连接所述车辆1(图1)的两个从动车轮2或两个非从动车轮2'的车轴10。该车轴10包括减速器12，该减速器被构造用以产生制动力。

如图2至图13和图17所示，所述车轴10可以是从动车轴。所述车轴10可以包括变速器单元14，该变速器单元14包括：

-电动马达EM1；

-齿轮箱16；以及

-差速器组件18。

所述电动马达EM1可以位于所述差速器组件18的一侧上，而所述齿轮箱16可以位于与所述电动马达EM1相反的另一侧上。

该减速器可以由车轴驱动或由车轮驱动。

所述齿轮箱16被构造成用以将所述电动马达EM1连接到差速器组件18。该差速器组件18可以包括连接到所述齿轮箱16的斜角设置冠状齿轮45。

如图2至图13所示，所述齿轮箱16可以包括：

-主轴20，所述主轴连接到所述电动马达EM1；

-输出轴22，所述输出轴平行于所述主轴20，并且连接到所述差速器组件18；以及

-中间轴24，所述中间轴平行于所述主轴20。

更准确地说，所述输出轴22可以包括第一输出齿轮26、第二输出齿轮28和第三输出齿轮30。所述中间轴24可以包括第一中间齿轮32、第二中间齿轮34和第三中间齿轮36。所述主轴20可以包括齿轮38。所述第一中间齿轮32可以连接到所述主轴20的齿轮38，并且所述第一中间齿轮32可以连接到所述输出轴22的第一输出齿轮26。所述第二中间齿轮34可以连接到所述第二输出齿轮28，而所述第三中间齿轮36可以连接到所述第三输出齿轮30。

通常，所述齿轮38可以被固定为与所述主轴20一起旋转。例如，所述齿轮38可以与所述主轴20成为一体，这意味着所述齿轮38和主轴20形成单一部件。

所述中间轴24可以具有第一末端E1和第二末端E2。所述第一中间齿轮32可以位于所述中间轴24的第一末端E1。所述输出轴22可以具有第一末端E11和第二末端E12。所述第一输出齿轮26可以位于所述输出轴22的第一末端E11。所述中间轴24的第一末端E1和所述输出轴22的第一末端E11可以靠近所述差速器组件18，更准确地说，可以靠近所述斜角设置冠状齿轮45。

如图2至图13和图17所示，所述车轴10可以包括两个驱动轴40。每个驱动轴40都可以连接到所述差速器组件18，更准确地说，每个驱动轴40都可以连接到所述斜角设置冠状齿轮45，并且每个驱动轴40都可以连接到驱动轮2。

所述中间轴24允许获得第一齿轮模块。所述电动马达EM1联接到该第一齿轮模块。所述输出轴22允许获得第二齿轮模块。所述第一齿轮模块和第二齿轮模块被布置成用以获得齿轮箱16。

所述第一中间齿轮32能够与所述中间轴24固定为相对于所述第二中间齿轮34和第三中间齿轮36旋转。所述第一中间齿轮32、第二中间齿轮34和第三中间齿轮36可以各自具有不同的外径和/或不同的齿数。通常，所述第一中间齿轮32的直径可以大于所述第二中间齿轮34的直径，并且所述第二中间齿轮34的直径可以大于第三中间齿轮36的直径。

在该示例中，所述第一中间齿轮32与所述中间轴24成为一体(即，制成一件)。然而，也可以使用紧固件、焊接、花键或压配合或任何其它方式将所述第一中间齿轮32固定地附接到所述中间轴24。此外，在此特定布置中，所述第二中间齿轮34和第三中间齿轮36默认各自绕所述中间轴24自由旋转。

所述车轴10可以具有变速器壳体(未示出)。该变速器壳体可以包括：中心部分，该中心部分接纳所述差速器组件18，更准确地说接纳所述斜角设置冠状齿轮45；以及在该中心部分的任一侧上延伸的两个侧向部分。该两个侧向部分可以接纳分别被连接到从动轮2的两个从动轴40。所述电动马达EM1可以布置成经由所述差速器组件18、更准确地说经由所述斜角设置冠状齿轮45将驱动扭矩(或马达扭矩)传输到所述从动轴40。

在该实施例中，所述电动马达EM1、差速器组件18、齿轮箱16和从动轮2被布置成用以形成变速器单元。所述齿轮箱16包括多速比。

典型地，可以通过任何适当的方式、特别是通过螺栓连接将所述电动马达EM1附接到变速器壳体。这样的紧固方式本身是已知的，这就是在这些图中未示出它们的原因。或者，所述电动马达EM1的壳体与变速器壳体成为一体。

所述电动马达EM1可以偏离车辆1的纵向方向。

所述电动马达EM1的旋转轴线可以平行于车辆1的纵向方向。因此，所述变速器单元14被说成相对于所述车辆1处于纵向构造。

所述齿轮箱16还可以包括第一联接构件42(也称为“换档机构”或“爪形离合器元件”)，该第一联接构件42可以沿着所述输出轴22布置。该第一联接构件42可以在接合位置与空挡位置之间移动，在所述接合位置，该第一联接构件42将所述第一输出齿轮26与输出轴22旋转联接，在所述空挡位置中，所述第一联接构件42允许所述第一输出齿轮26绕所述输出轴22自由旋转。

所述齿轮箱16还可以包括第二联接构件44，该第二联接构件44可以沿着所述中间轴24布置。所述第二联接构件44能够在第一位置、第二位置和空挡位置之间移动，在所述第一位置，所述第二联接构件44将所述第二中间齿轮34与中间轴24旋转联接，在所述第二位置，所述第二联接构件44将所述第三中间齿轮36与中间轴24旋转连接，在所述空挡位置中，所述第二联接构件44不会阻止所述第二中间齿轮34和第三中间齿轮36绕中间轴24旋转。

在一个替代性实施例中，所述第二联接构件44可以沿着所述输出轴22布置。在这种情况下，该第二联接构件44将能够在第一位置、第二位置和空挡位置之间移动，在所述第一位置，所述第二联接构件44将所述第二输出齿轮28与输出轴22旋转联接，在所述第二位置，所述第二联接构件44将所述第三输出齿轮30与输出轴22旋转联接，在所述空挡位置，所述第二联接构件44将不会阻止所述第二输出齿轮28和第三输出齿轮30绕所述输出轴22旋转。

所述第一联接构件42和第二联接构件44中的至少一个联接构件(优选该两个联接构件)可以是爪形离合器。

在实施例中，所述变速器单元14可以包括两个电动马达EM1和EM2(参见图8至图11)。这两个电动马达EM1和EM2可以完全相同，因为它们具有相同的特性(电源电压、工作电流、扭矩-速度特性、机械功率等)。例如，所述EM1和EM2的机械功率可以在50kW到500kw之间。可替代地，这两个电动马达EM1和EM2可以不同。

根据该实施例，所述变速器单元14可以包括如上所述的两个主轴20和两个中间轴24，以用于将每个电动马达EM1、EM2连接到输出轴22。

所述电动马达EM1和/或EM2可以是交流型电动马达(同步或异步)。或者，所述电动马达EM1和/或EM2也可以是直流型电动马达(有刷)。更一般地，任何电动马达都是合适的。

如图2至图6、图8和图11所示，所述减速器12可以连接到输出轴22。

或者，如图7、图9、图10所示，所述减速器12可以连接到中间轴24。

所述减速器12可以相对于差速器组件18被安装在所述输出轴22的远端E12或可以安装在所述中间轴24的远端E2(图2、图8、图11、图12、图13)。

所述减速器12可以相对于差速器组件18被安装在所述中间轴24的近端E1(图7、图9、图10)。

所述减速器12可以相对于所述车辆1的横向方向Y横向于电动马达EM1安装(图3、图4、图7)。

所述减速器12可以安装在齿轮箱16的顶部(图5、图6)。

所述减速器12可以相对于所述车辆1的纵向方向X被纵向安装在电动马达EM1、EM2旁边，且与所述齿轮箱16相反(图9、图10)。

在实施例中，如图2、图8和图11所示，所述减速器12可以连接到所述输出轴22的第二末端E12。例如，布置在所述输出轴22的第二末端E12上的齿轮与所述减速器12的齿轮啮合。

在另一个实施例中，所述减速器12可以连接到所述输出轴22的第二输出齿轮28(图3、图5)。例如，所述第二输出齿轮28与减速器12的齿轮啮合。

在另一个实施例中，所述减速器12可以连接到所述输出轴22的第三输出齿轮30(图4、图6)。例如，所述第三输出齿轮30与减速器12的齿轮啮合。

在另一个实施例中，如图7、图9和图10所示，所述减速器12可以连接到中间轴24。更准确地说，所述减速器12可以连接到中间轴24的第一末端E1。例如，布置在所述中间轴24的第一末端E1上的齿轮与所述减速器12的齿轮啮合。或者，所述减速器12可以连接到所述中间轴24的第二末端E2。例如，布置在所述中间轴24的第二末端E2上的齿轮与减速器12的齿轮啮合。

在图11、图12和图13所示的实施例中，所述减速器12可以经由变速器轴23被连接到所述输出轴22或连接到中间轴24。因此，所述减速器12可以安装在车辆1的底盘上或可以安装在非从动车轴上。

如图14至图16和图18所示，所述车轴10可以是非从动车轴。因此，所述减速器12可以被车轮驱动。

所述车轴10可以包括差速器组件18'和两个轴40'，每个轴40'都连接到差速器组件18'并且连接到车轮2(图15、图16)。所述减速器12可以连接到差速器组件18'。所述差速器组件18'可以包括斜角设置冠状齿轮45'。每个轴40'都可以连接到该斜角设置冠状齿轮45'。所述减速器12可以连接到该斜角设置冠状齿轮45'。

所述车轴10可以是后车轴或前车轴。

所述减速器12可以相对于所述车辆1的纵向方向位于所述车轴10的下游或上游。

如图17和图18所示，所述车轴10可以包括两个减速器12。包括两个减速器12的车轴10可以是从动车轴或非从动车轴。

应当理解的是，本发明并不限于上面描述的且在附图中示出的实施例；相反，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内作出许多改变和修改。