一種磁力機械式汽車驅動橋的製作方法

2023-05-25 16:03:11

專利名稱：一種磁力機械式汽車驅動橋的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車傳動系統，確切地說是一種磁力機械式汽車驅動橋。 技術背景汽車傳動系統是設置在汽車動力設備與驅動輪之間的動力傳動系統。該系統的布 置方式主要有三種，即4 X 2後輪驅動、4 X 2前輪驅動和前後輪同時驅動即4 X 4驅動。無論 何種布置方式，該系統都包括驅動橋，即設置於汽車動力輸出部件動力輸出端與驅動輪胎 之間的機械傳動部件。其中，4X2驅動設置一個驅動橋；4X4驅動設置兩個驅動橋。這種 汽車驅動橋主要由驅動軸、輪轂以及由主減速器和差速器構成的力矩傳輸與調速機構等組 成。現有的汽車驅動橋在應用過程中存在的主要不足是結構複雜，體積和重量大，製造成 本高。
發明內容本實用新型的目的是為人們提供一種結構簡單，體積小，重量輕、製造成本低的磁 力機械式汽車驅動橋，以便解決現有技術存在的上述問題。本實用新型的目的是這樣實現的，它包括驅動軸、輪轂、力矩傳輸與調速機構，特 點是所述力矩傳輸與調速機構由至少兩個磁動變速器構成。所述磁動變速器為雙軸式磁動變速器，所述驅動軸由兩側半軸構成，該雙軸式磁 動變速器的設置數量為兩個，並對稱設置於汽車動力輸出部件動力輸出端與所述各側半軸 之間，彼此形成傳動連接。所述磁動變速器為單軸式磁動變速器，該單軸式磁動變速器的設置數量為兩個， 並兩側分布，各側單軸式磁動變速器的從動轉子與其同側輪轂固定連接，主動轉子的軸式 傳動構件之間連接所述驅動軸，汽車動力輸出部件的動力輸出端與該驅動軸傳動連接。本實用新型實現後，由於其力矩傳輸與調速機構採用簡單輕便的磁動變速器代替 複雜笨重的主減速器和差速器，因而它與現有技術相比具有結構簡單，體積小，重量輕、制 造成本低等優點。

圖1是一種雙軸式磁動變速器，即「一種圓柱型磁感應式機械運載設備自動無級 變速器」的結構形式示意圖。圖2是圖1中永磁體內轉子的第一種結構示意圖圖3是圖1中永磁體內轉子的第二種結構示意圖圖4是圖1中永磁體內轉子的第三種結構示意圖圖5是圖1中永磁體外轉子的第一種結構示意圖圖6是圖1中永磁體外轉子的第二種結構示意圖圖7是另一種雙軸式磁動變速器，即「一種圓盤型磁感應式機動運載設備自動無級變速器」的一種結構形式示意圖。圖8是「一種圓盤型磁感應式機動運載設備自動無級變速器」的另一種結構形式 示意圖。圖9是圖7、圖8中盤式構件的一種結構形式示意圖圖10是圖7、圖8中盤式構件的另一種結構形式示意圖圖11是在汽車的4X2後輪驅動布置形式中，本實用新型即後驅動橋的力矩傳輸 與調速機構由兩個雙軸式磁動變速器構成時，本實用新型的結構形式示意圖。圖12是在汽車4X2前輪驅動布置形式中，本實用新型即前驅動橋的力矩傳輸與 調速機構由兩個雙軸式磁動變速器構成時，本實用新型的結構形式示意圖。圖13是在汽車4X4前、後輪驅動布置形式中，本實用新型即前、後驅動橋的力矩 傳輸與調速機構均由兩個雙軸式磁動變速器構成時，本實用新型結構形式示意圖。圖14是當圖11至13中的兩個雙軸式磁動變速器由「一種圓柱型磁感應式機械運 載設備自動無級變速器」構成時，本實用新型的一種局部結構示意圖。圖15是當圖11至13中的兩個雙軸式磁動變速器由「一種圓柱型磁感應式機械運 載設備自動無級變速器」構成時，本實用新型的另一種局部結構示意圖。圖16是當圖11至13中的兩個雙軸式磁動變速器由「一種圓盤型磁感應式機械運 載設備自動無級變速器」構成時，本實用新型的一種局部結構示意圖。圖17是當圖11至13中的兩個雙軸式磁動變速器由「一種圓盤型磁感應式機械運 載設備自動無級變速器」構成時，本實用新型的另一種局部結構示意圖。圖18是在汽車的任一種驅動布置形式中，本實用新型即汽車驅動橋的力矩傳輸 與調速機構均由兩個單軸式磁動變速器構成時，本實用新型的局部結構形式示意圖。圖19是在汽車的任一種驅動布置形式中，本實用新型即汽車驅動橋的力矩傳輸 與調速機構均由兩個單軸式磁動變速器構成時，本實用新型的另一種局部結構形式示意 圖。
具體實施方式
首先，對構成本實用新型技術方案的核心部件，即磁動變速器加以說明。磁動變速器是申請人基於電機構造原理髮明的新型變速器。其具體結構形式主要 有兩類，一類雙軸式磁動變速器，另一類是單軸式磁動變速器。現分述如下一、雙軸式磁動變速器雙軸式磁動變速器包括專利申請號為「201020115879. 1」、名稱為「一種圓柱型磁 感應式機械運載設備自動無級變速器」和專利申請號為「201020010017. 2」、名稱為「一種圓 盤型磁感應式機動運載設備自動無級變速器」兩種實用新型專利申請技術。圖1給出「一種圓柱型磁感應式機械運載設備自動無級變速器」的結構形式。由圖1可見，它由機架1和內、外轉子組成。內轉子由芯軸8等構成，芯軸一端部 軸體即圖示左側軸體上固定設置永磁體9，該永磁體構成內轉子的磁動感應體；外轉子由 筒狀殼體11、端板5及其連接件4等組成，殼體11內壁上設置芯鐵和與其相配裝的閉合導 體繞組10，該芯鐵和與其相配裝的閉合導體繞組構成外轉子的磁動感應體；外轉子殼體一 端即圖示左端通過連接件12固定設置與之內腔同軸的半軸13 ；內轉子的磁動感應體插置
4於外轉子磁動感應體腔內，內轉子通過其磁感應體兩側部的芯軸體及其配用的連接軸承7、 14、卡環6與外轉子的殼體內壁相鉸接，同時使內轉子的磁動感應體與外轉子的磁動感應 體之間軸向位置相對，由此形成的內、外轉子組件通過與內轉子磁動感應體位置相對一側 芯軸體和外轉子的所述半軸及其配用的連接軸承2、卡環3鉸接設置於機架上的機架的鉸 支座上。需要說明在以上實施方式中，當內轉子的磁動感應體由芯軸和設置在其軸體上 的芯鐵以及與其相配裝的閉合導體繞組構成，而外轉子的磁動感應體則由固定設置在其殼 體內壁上的永磁體構成時，同樣可以實現。在實施過程中，上述「一種圓柱型磁感應式機械運載設備自動無級變速器」的內、 外轉子的磁動感應體的具體結構與現有的永磁直流電機、永磁交流電機等永磁電機、感應 異步電機和直流電機的相應結構相同。舉例分述如下(一 )當內轉子為永磁體內轉子，即其磁動感應體由固定設置在其芯軸體上永磁 體構成或者外轉子為永磁體外轉子，即其磁動感應體由設置在其殼體內壁上的永磁鐵構成 時，該內轉子或外轉子的磁動感應體分別可以採用與現有永磁交流電機和永磁直流電機相 應的「磁極」結構。1、永磁體內轉子的具體結構實例圖2是永磁體內轉子的第一種結構示意圖。該內轉子採用了現有永磁交流發電機 的一種「磁極」結構，即「徑向瓦片形永磁體轉子結構」。它分別由磁性材料段套環15、永磁 體9、非磁性材料條16、磁性材料襯套17、芯軸8組成。圖3是永磁體內轉子的第二種結構示意圖。該內轉子採用了現有永磁交流發電機 的另一種「磁極」結構，即「切向套環式永磁體轉子結構」。它分別由極靴19、磁性材料段套 環15、非磁性材料段套環21、墊片20、永磁體9、非磁性材料襯套18、芯軸8組成。圖4是永磁體內轉子的第三種結構示意圖。該內轉子採用了現有永磁交流發電機 的又一種「磁極」結構，即「混合式永磁體轉子結構」。它分別由永磁9、槽楔23、永磁體槽 22、極靴19、芯軸8組成。2、永磁體外轉子的具體結構實例圖5是永磁體外轉子的第一種結構示意圖。該外轉子採用了與現有永磁直流電機 相應的一種「磁極」結構。它分別由永磁體9、殼體11和極靴19組成。圖6是永磁體外轉子的第二種結構示意圖。該外轉子採用了現有永磁直流電機的 另一種「磁極」結構。它分別由永磁體9、殼體11和極靴19組成。應當說明，永磁體內、外轉子還可以有其他結構形式。例如，內轉子還可以採用現 有技術中的「爪極式永磁體轉子結構」、「徑向星形永磁體轉子結構」等等。(二)當內轉子採用感應導體結構，即其磁動感應體由設置在其芯軸上的芯鐵以 及與其相配裝的閉合導體繞組構成或者外轉子採用感應導體結構，即其磁動感應體由設置 在其殼體上的芯鐵以及與其相配裝的閉合導體繞組構成時，該內轉子或外轉子磁動感應體 的結構形式則分別可以採用與現有的感應異步電機相應的轉子、定子結構或者直流電機的 轉子結構，包括有芯鐵的繞組結構和無芯鐵的繞組結構。由於這類結構對本領域技術人員 來說不難理解，故不再贅述。圖7給出「一種圓盤式磁動感應式機械運載設備無級變速器」的一種結構形式。[0046]由圖7可見，它設置機架，機架上鉸接由轉子A、B組成的變速箱。該機架由基座和 設置於其上的左、右軸承座26、37組成；變速箱的箱體由圓柱帽狀殼體31、蓋體33及其連 接件32組成，形成分體式迴轉體結構的箱體；箱體一側即圖示左側箱壁外側面上通過連接 件27固定設置與箱體迴轉軸線同軸的半軸24，箱體的兩側內壁及周向內壁上固定設置由 閉合導體繞組構成的箱載磁動感應體，該各閉合導體繞組均為有鐵心導體繞組，它分別由 鐵心28和與其相配裝的閉合導體繞組30組成，由此構成轉子A ；通過箱體左、右兩側壁，並 通過軸承39鉸接傳動軸36，該傳動軸的箱內軸段上通過實心鋼盤35固定設置環形永磁體 34，該永磁體34構成軸載磁動感應體，並使之與實心鋼盤35之間構成盤式構件，該軸載磁 動感應體與箱載磁動感應體之間在側向方向即圖示橫向方向位置相對、保持氣隙29，由此 構成轉子B ；變速箱通過半軸24、傳動軸36及其配用的軸承25、38鉸接於機架上。圖8給出「一種圓盤式磁動感應式機械運載設備無級變速器」的另一種結構形式。由圖8可見，它與圖7給出的具體實施方式
相比其主要區別是在箱體的周向內壁 上增加設置1個由有鐵心導體繞組構成的箱載磁動感應體，從而使箱載磁動感應體總數達 到4個，在傳動軸36箱內軸段上相應地增加設置1個所述盤式構件，即由軸載磁動感應體 34及其配用的實心鋼盤35組成的構件，從而使軸載磁動感應體的設置總數達到3個。需要說明，在實際應用中，為了加大本實用新型的輸出扭矩，箱載磁動感應體的設 置數量可以有更多，當然在這種情況下，軸載磁動感應體的設置數量應當與之相匹配，同時 箱體的側向尺寸也應適當增大。應當說明，本實用新型的轉子A的磁動感應體、轉子B的盤式構件的具體結構以及 相互之間的匹配設置方式在現有的盤式永磁直流電機、盤式永磁交流電機等盤式永磁電機 和盤式感應異步電機中都有應用。例如，轉子B的盤式構件還可以由如圖9實心鋼盤和設置 於其上的多個塊狀永磁體構成，也可以直接由圖10所示的盤式無鐵心繞組構成，等等。由 於這些技術對本領域技術人員來說不難理解，故不再贅述。以上兩項專利申請技術除具體結構形式有所差別外，其基本構造是一樣的，都是 由設置在機架上並能自由轉動的兩個相互配用的轉子構成，每個轉子上都設置了一個軸式 傳動構件，如，「一種圓柱型磁感應式機械運載設備自動無級變速器」的內轉子芯軸和外轉 子半軸以及「一種圓盤型磁感應式機動運載設備自動無級變速器」的轉子A半軸和轉子B傳 動軸，該軸式傳動構件用以對變速器輸入動力或使之對外輸出動力。在實際應用中，這類變 速器的任一轉子通過其軸式傳動構件與外部動力設備連接時，該轉子便構成主動轉子；另 一轉子則通過其軸式傳動構件與負載連接，該轉子構成從動轉子；主動轉子在外力驅動下 轉動時，從動轉子即可對外輸出動力。二、單軸式磁動變速器本實用新型所稱的單軸式磁動變速器包括兩種具體結構形式一種結構形式是由上述「一種圓柱型磁感應式機械運載設備自動無級變速器」改 型而成的，即取消設置在其外轉子上的半軸13 ；另一種是由上述「 一種圓盤型磁感應式機動運載設備自動無級變速器」改型而成 的，即取消設置在其轉子A上的半軸24。在實際應用中，由「一種圓柱型磁感應式機械運載設備自動無級變速器」改型而成 的單軸式磁動變速器，其內轉子通過其軸式傳動構件即芯軸8與外部動力輸入構件連接，該轉子構成主動轉子；外轉子則通過其殼體與負載連接，該轉子構成從動轉子；由「一種圓 盤型磁感應式機械運載設備自動無級變速器」改型而成的單軸式磁動變速器，其轉子B通過 其軸式傳動構件即傳動軸36與外部動力輸入構件連接，該轉子構成主動轉子；轉子A則通 過其殼體與負載連接，該轉子構成從動轉子。上述單、雙軸式磁動變速器的工作原理是當主動轉子在外部動力驅動下旋轉時， 其磁動感應體將產生旋轉磁場，該旋轉磁場使從動轉子磁動感應體產生感應電流，旋轉磁 場與感應電流相互作用，產生使從動轉子按磁場旋轉方向轉動的力矩，從而使從動轉子跟 隨外轉子同向異步轉動，並對外輸出扭矩。在實際應用中，以上單、雙軸式磁動變速器的機架1還可以有其他結構形式，只要 其能夠對該磁動變速器的兩個相互配用的轉子起到轉動支撐作用，同時便於其應用安裝， 均是允許的。以上單、雙軸磁動變速器總稱為磁動變速器。以下，結合附圖詳細說明本實用新型的總體結構。本實用新型的技術方案是它包括驅動軸、輪轂、力矩傳輸與調速機構等，特點是 所述力矩傳輸與調速機構由至少兩個磁動變速器構成。本實用新型的第一種實施方式在本實施例中，磁動變速器為雙軸式磁動變速器，驅動軸由兩側半軸構成，該雙軸 式磁動變速器的設置數量為兩個，並對稱設置於汽車動力輸出部件動力輸出端與所述各側 半軸之間，彼此形成傳動連接。該實施方式如圖11至17所示。圖11、12、13分別給出當汽車傳動系統按4X2後輪驅動、4X2前輪驅動和4X4 前、後輪驅動方式布置時，本實用新型的結構形式。由圖可見，在此3種布置方式中，本實用 新型的所述力矩傳輸與調速機構44均由兩個雙軸式磁動變速器42組成，並對稱設置於汽 車動力輸出部件40的動力輸出端與本實用新型的兩側半軸43、45之間，並與之形成傳動連接。圖14、15、16、17是本實用新型的局部結構示意圖，分別給出圖11至13中力矩傳 輸與調速機構的四種具體結構形式及其與汽車動力輸出部件40的動力輸出端之間的連接 方式。分述如下在圖14記載的結構形式中，組成本實用新型的力矩傳輸與調速機構的兩個雙軸 式磁動變速器42均由「一種圓柱型磁感應式機械運載設備自動無級變速器」構成。該雙軸 式磁動變速器通過由支承座和汽車底盤組成的機架1固定連接於汽車上，並使其外轉子 半軸13位置相對，該外轉子半軸之間通過連接套46固定連接成一體，並通過錐齒輪副41 與汽車動力輸出部件40的動力輸出端之間形成傳動連接；同時使各雙軸式磁動變速器的 內轉子的芯軸8分別與其同側的半軸43、45形成傳動連接。由此使該雙軸式磁動變速器的外轉子構成其主動轉子，內轉子構成其從動轉子。圖15與圖14的記載的結構形式相比，其區別僅在於使兩個雙軸式磁動變速器的 內轉子構成其主動轉子，同時使其的外轉子構成從動轉子。在圖16記載的結構形式中，組成本實用新型的力矩傳輸與調速機構的兩個雙軸 式磁動變速器42均由「一種圓盤型磁感應式機械運載設備自動無級變速器」構成。該雙軸 式磁動變速器通過由支承座和汽車底盤組成的機架1固定連接於汽車，並使其轉子B的傳動軸位置相對，彼此通過連接套46連接，並通過錐齒輪副與汽車動力輸出部件40的動力輸 出端傳動連結；同時使各雙軸式磁動變速器的轉子A的半軸24分別與其同側的半軸43、45 傳動連接。由此使該雙軸式磁動變速器的轉子B構成其主動轉子，同時使其轉子A構成從動 轉子。圖17與圖16的記載的結構形式相比，其區別僅在於使其轉子A構成其主動轉子， 而使其轉子B構成從動轉子。應當說明，在此實施方式中，雙軸式磁動變速器的設置數量均為兩個。然而，在實 際應用中，該設置數量也可以是多於兩個的偶數數量。安裝時，可將全部雙軸式磁動變速器 對稱設置於汽車動力輸入部件的動力輸出端與兩側半軸之間，並使位於同側的雙軸式磁動 變速器之間，通過其軸式傳動構件實現傳動連接。本實用新型的第二種實施方式在本實施例中，磁動變速器為單軸式磁動變速器，該單軸式磁動變速器的設置數 量為兩個，並兩側分布，各側單軸式磁動變速器的從動轉子與其同側輪轂固定連接，主動轉 子的軸式傳動構件之間連接所述驅動軸，汽車動力輸出部件的動力輸出端與該驅動軸傳動 連接。其具體結構形式分別如圖18、19所示。由圖18可見，其磁動變速器由「 一種圓柱型磁感應式機械運載設備自動無級變速 器」改型的單軸式磁動變速器構成，其設置數量為兩個，並兩側分布，各側單軸式磁動變速 器的從動轉子即外轉子與其同側輪轂47固定連接，主動轉子即內轉子的軸式傳動構件即 芯軸8與懸架49鉸連接，並通過機架1連接於汽車上。在本實用施例中，用於對兩側單軸式磁動變速器的內、外轉子形成轉動支撐的所 述機架1分別由輪轂、輪胎、地面、懸架和汽車底盤共同組成。在本實施例中，驅動軸50與兩側單軸式磁動變速器的內轉子芯軸8之間的連接方 式為單鍵連接。在實際應用中，該連接也可以是花鍵連接，柱銷連接等多種連接形式。在本實施例中，兩側汽車制動裝置48均通過連接件設置於各側單軸式磁動變速 器的端板5與懸架49之間。其基本結構與現有技術相同。由圖19可見，其磁動變速器由「 一種圓盤型磁感應式機械運載設備自動無級變速 器」改型的單軸式磁動變速器構成，其設置數量為兩個，並兩側分布，各側單軸式磁動變速 器的從動轉子即轉子A與其同側輪轂47固定連接，主動轉子即轉子B的軸式傳動構件即傳 動軸36與懸架49鉸連接，並通過機架1連接於汽車上。在本實施例中，用於對兩側單軸式磁動變速器的轉子A、轉子B形成轉動支撐的所 述機架1同樣由分別由輪轂、輪胎、地面、懸架和汽車底盤共同組成。在本實施例中，驅動軸50與兩側單軸式磁動變速器的轉子B的傳動軸36之間的 連接方式為單鍵連接。在實際應用中，該連接也可以是花鍵連接，柱銷連接等多種連接形 式。在本實施例中，兩側汽車制動裝置48均通過連接件設置於各側單軸式磁動變速 器的箱蓋33與懸架49之間。其基本結構與現有技術相同。應當說明，在本實用新型的上述第一、二種實施方式中，本實用新型與汽車底盤之 間的連接方式以及驅動軸50的結構形式及其與汽車傳動部件的動力輸出端之間的傳動連
8接方式均與現有技術相同。 還應當說明，由於本實用新型具有無級調速功能，因而，對安裝本實用新型的汽車 而言，它完全可以省略其變速器的變速功能，即省略其變速器的變速齒輪系，而僅僅保留其 換檔功能。例如，該變速器可以僅僅具有前進擋、倒退檔和空檔三檔轉換功能，從而使變速 器結構簡化，體積減小、成本降低，進而使汽車整體結構更加緊湊。
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權利要求一種磁力機械式汽車驅動橋，它包括驅動軸、輪轂、力矩傳輸與調速機構，其特徵在於所述力矩傳輸與調速機構由至少兩個磁動變速器構成。
2.根據權利要求1所述的一種磁力機械式汽車驅動橋，其特徵在於所述磁動變速器為 雙軸式磁動變速器，所述驅動軸由兩側半軸構成，該雙軸式磁動變速器的設置數量為兩個， 並對稱設置於汽車動力輸出部件動力輸出端與所述各側半軸之間，彼此形成傳動連接。
3.根據權利要求1所述的一種磁力機械式汽車驅動橋，其特徵在於所述磁動變速器 為單軸式磁動變速器，該單軸式磁動變速器的設置數量為兩個，並兩側分布，各側單軸式磁 動變速器的從動轉子與其同側輪轂固定連接，主動轉子的軸式傳動構件之間連接所述驅動 軸，汽車動力輸出部件的動力輸出端與該驅動軸傳動連接。
專利摘要本實用新型公開了一種磁力機械式汽車驅動橋，其結構特點是它包括驅動軸、輪轂、力矩傳輸與調速機構，其特徵在於所述力矩傳輸與調速機構由至少兩個磁動變速器構成。本實用新型實現後，由於其力矩傳輸與調速機構採用簡單輕便的磁動變速器代替複雜笨重的主減速器和差速器，因而它與現有技術相比具有結構簡單，體積小，重量輕、製造成本低等優點。
文檔編號H02K51/00GK201736741SQ20102022846
公開日2011年2月9日 申請日期2010年6月18日 優先權日2010年6月18日
發明者張雋超 申請人:張雋超