一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及矿用机械技术领域，特别是指一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统。
【背景技术】
[0002]地下重载矿用车辆是地下矿山采掘运输的关键设备，由于环境的特殊性，在其工作过程中应当满足低排放性、高动力性及可靠性的要求，而所有的这些性能要求与矿用车的驱动系统密不可分。传统的地下重载矿用车辆通常采用4X4的驱动方式，其能量传递以液力机械传动或电传动为主，动力源统一为柴油发动机，排放造成的地下污染问题较难解决。然而，由于工作环境的密闭性，矿用车污染物的排放严重影响着地下采掘工作者的工作效率及健康。而且，分析两种形式的矿用车，其在整车结构及动力性方面也还存在着问题。
[0003]对于液力机械传动式地下重载矿用车，动力传动系统中需要配备专门的液力机械式变速机构，要想实现全轮驱动，发动机的动力输出后需要至少三根以上的传动轴及中间支撑装置，其结构复杂、开发周期较长且成本较高。此外，当整车运行于低速大扭矩工况时，液力变矩器的效率较低，故障率及维护成本较高。
[0004]对于采用电传动的地下重载矿用车，其动力经过发动机、发电机、电动机，最终供给车轮，能量经过两次变换，损耗较大。在能量传递末端，电动机产生机械动力经由轮边减速器后直接供给车轮，整车的动力性取决于电机性能及轮边减速传动比大小。而且在一般情况下，轮边减速器采用单速比结构，输出动力只能通过控制电机动力输出来调节，不能很好的满足不同工况对矿用车的动力性能要求。
【发明内容】
[0005]本发明要提供一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统，以解决现有矿用车工作时造成的地下环境污染，以及驱动系统结构复杂、制造维护困难或损耗大、动力不可调节的问题，进一步改善地下工作环境，提高地下采掘的工作效率及安全性。
[0006]该系统包括电池包、控制器、电动机、两档行星齿轮式变速器、驱动桥壳、主减速器、差速器和轮边减速器；其中，两档行星齿轮式变速器包括直接档离合器、变速档离合器、变速器行星架、变速器太阳轮、变速器行星轮、变速器内齿圈和变速器壳体，轮边减速器包括轮边减速器二级行星架、制动器、轮边减速器二级行星轮、轮边减速器二级内齿圈、轮边减速器二级太阳轮、轮毂、轮边减速器一级内齿圈、轮边减速器一级行星轮、轮边减速器一级行星架和轮边减速器一级太阳轮轴；电动机设置在驱动桥系统的始端，电动机能量取自电池包，电动机由控制器控制，电动机外部壳体通过螺栓与变速器壳体相连，动力通过花键传递给变速器太阳轮，两档行星齿轮式变速器通过变速器壳体固定在驱动桥壳上，驱动桥壳一端与变速器壳体相连，另一端与轮边减速器一级行星架相连，主减速器与差速器为一般齿轮结构，位于驱动桥壳内部，制动器位于轮边减速器内部，通过制动器片对轮边减速器二级太阳轮制动。主减速器和差速器接受来自两档行星齿轮式变速器传递的动力并进行分配后通过轮边减速器一级太阳轮轴传递给轮边减速器。主减速器为锥形齿轮，通过花键结构接收来自两档行星齿轮式变速器输出轴的动力，通过锥形齿轮减速增扭后传递给差速器的行星轮；差速器也为锥形齿轮结构，用于接收主减速器的动力并通过半轴齿轮将动力分配到两个半轴。半轴为齿轮轴结构，亦可是一级太阳轮轴，位于驱动桥壳内部，用于连接差速器与轮边减速器，传递动力。
[0007]其中，电动机自身携带散热电机和混流式风扇，可通过带动混流式风扇对电机进行散热。控制器为驱动系统电动机控制器并附带有电机附件、整车照明、仪表显示等用电设备的控制，其采用基于CAN总线的分布式网格式控制方式，上位机采用嵌入式系统。驱动桥壳也可称为驱动桥包，用于固定及保护动力传动部件。轮边减速器为两级行星齿轮排结构，通过二级行星架固定于驱动桥壳上。轮边减速器一端与半轴相连，另一端与轮毂相连。当动力输入轮边减速器后，经由高速级齿轮排减速并分为两路传递，一路经由轮边减速器一级行星架传递到低速级齿轮排，另一路通过轮边减速器一级行星轮传递给一级内齿圈，两级行星齿轮动力在轮毂处进行耦合输出。
[0008]两档行星齿轮式变速器的变速器太阳轮通过离合器片与变速器行星架相连，变速器内齿圈通过离合器片与变速器壳体相连。当变速器太阳轮与变速器行星架通过离合器片结合时，电动机动力经由变速器行星架直接输出，变速器传动比为I;当变速器内齿圈与变速器壳体通过离合器片相结合，而连接变速器太阳轮与变速器行星架的离合器片放松时，电动机动力经由变速器内齿圈减速增扭后输出，其传动比为单个行星齿轮排传动比；当两档行星齿轮式变速器内部两个离合器全部结合时，变速器传动比为O，此时所述两档行星齿轮式变速器可作为驱动系统的辅助制动装置；当变速器驱动力大于离合器片的摩擦力作用时，离合器片出现打滑现象，此时变速器传递的作用力保持恒定，因此，两档行星齿轮排式变速器亦可作为电机过载保护装置。
[0009]制动器位于轮边减速器内部，两者为一体化结构，制动器静片与轮边减速器二级行星架相连，制动器动片与轮边减速器二级太阳轮相连，轮边减速器二级行星架与驱动桥壳相连。
[0010]上述技术方案可进一步的改进为:在驱动桥壳内部，两个差速器半轴齿轮之间设计差速锁，解决特殊路面引起的动力单向传递的问题，满足驱动力的合理分配要求。
[0011]本发明的上述技术方案的有益效果如下:
[0012]提供了一整套简单的能量传递部件结构系统。用电池包及电动机作为动力源，省去了传统的柴油发动机，解决了矿用车污染物的排放问题并降低了噪音，从而改善了地下工作环境，这对于提高工作人员工作效率及健康有重要意义。
[0013]该纯电动驱动桥系统，可通过两档行星齿轮式变速器改变驱动系统动力传递，增大电机工作高效区并满足电机容易选型的要求，从而适应矿用车空载高速及满载低速等不同工况下的动力需求。且在特殊工况下，变速器也可作为辅助制动器或过载保护装置，提高整车的行驶安全性。
[0014]该纯电动驱动桥系统，可进行减速增扭的部件包括变速器、主减速器及轮边减速器。在不增加单个减速机构性能要求的基础上，不同的减速比叠加可满足地下矿用车重载高动力性的性能需求。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统结构示意图；
[0016]图2为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统电动机结构示意图；
[0017]图3为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的两档行星齿轮式变速器结构示意图；
[0018]图4为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的轮边减速器结构示意图；
[0019]图5为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的结构主视图；
[0020]图6为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的结构俯视图；
[0021]图7为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的整车控制系统结构框图；
[0022]图8为本发明的用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统的动力系统框图。
[0023]其中:1-电池包；2_控制器；3_电动机；4_两档行星齿轮式变速器；5_驱动桥壳；6-主减速器；7_差速器；8_轮边减速器；31_散热电机；32_混流式风扇；41_直接档离合器；42_变速档离合器；43_变速器行星架；44_变速器太阳轮；45_变速器行星轮；46_变速器内齿圈；47_变速器壳体；80_轮边减速器二级行星架；81_制动器；82_轮边减速器二级行星轮；83_轮边减速器二级内齿圈；84_轮边减速器二级太阳轮；85_轮毂；86_轮边减速器一级内齿圈；87_轮边减速器一级行星轮；88_轮边减速器一级行星架；89_轮边减速器一级太阳轮轴。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0025]本发明提供一种用于地下重载矿用车辆的纯电动驱动桥系统，如图1、图5和图6所示，为该系统的结构示意图，包括电池包1、控制器2、电动机3、两档行星齿轮式变速器4、驱动桥壳5、主减速器6、差速器7和轮