CN101370679A - 车轮驱动设备 - Google Patents
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Abstract
一种车轮驱动设备(10)，通过设在车轮部件(14)内的电动机(20)来驱动车轮。行星齿轮减速器(98)连接到电动机(20)的输出轴(26)。内圈侧部件(64)布置在车轴轴承(100)的内圈与减速器(98)的外周边之间，并紧固到车辆的悬架设备。外圈侧部件(96)紧固到车轴轴承(100)的外圈，并被支撑以相对于内圈侧部件(64)旋转。车轮部件(14)被紧固到外圈侧部件(96)。传动部件(66)为盘状，传动部件(66)的外周边延伸到外圈侧部件(96)的位置并连接到外圈侧部件(96)。
Description
技术领域
本发明涉及车轮驱动设备的结构，该车轮驱动设备具有使用减速器的轮内电动机。
背景技术
公知的轮内电动机能够对各个车轮彼此独立地控制制动和驱动力。已有若干种轮内电动机。例如，某些轮内电动机通过减速器向车轮传递电动机的输出。另外的轮内电动机是直接驱动的轮内电动机，它们不使用减速器而用电动机直接使车轮旋转。前者例如包括在车轮被紧固到车轴轴承的内圈侧的情况下的轮内电动机，另外的轮内电动机包括在车轮被紧固到车轴轴承的外圈侧的情况下的轮内电动机。日本专利申请公开JP-A-05-238276描述了一种在车轮紧固到车轴轴承的外圈侧的情况下的轮内电动机。
在上述JP-A-05-238276中所述的轮内电动机中，减速器和车轴轴承在车轴上串联布置。因此，使轮内电动机在车轴方向上较大，给悬架设备的设计带来了严重限制。
本发明是考虑到现有技术中的前述问题而作出的，因此提供了一种使轮内电动机能够在车轴方向上制造得较小的技术。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种车轮驱动设备，该设备包括：电动机，其设置在车轮中；减速器，其连接到电动机的输出轴并延伸到车轮外侧；轴承，其布置在减速器的外周边上；大体上圆筒形的内圈侧部件，其布置在轴承的内圈与减速器的外周边之间，并被紧固到车辆的悬架设备；大体上圆筒形的外圈侧部件，其被紧固到轴承的外圈，并被支撑以相对于内圈侧部件旋转；车轮部件，其紧固到外圈侧部件；和传动部件，其将来自减速器的输出传递到外圈侧部件。
根据这个方面，电动机产生的输出被减速器进行减速，并通过传动部件被传递到减速器的外周边上布置的外圈侧部件以使车轮部件旋转。通过以此方式将减速器布置在轴承的内圈侧并提供单独的传动部件将来自减速器的输出传递到轴承的外圈侧，与减速器和轴承串联布置的布局相比，可以将车轮驱动设备制造得在轴向较小。
在上述方面，传动部件可以具有盘状形状，传动部件的外周边可以延伸到外圈侧部件的位置并连接到外圈侧部件。通过上述构造，由于盘状传动部件延伸到外圈侧部件的位置，所以减速器和轴承可以被传动部件覆盖。这样，防止了杂质从外部侵入减速器和轴承。另外，由于不需要设置单独的保护壳体，所以减少了零件数目。
另外，在上述方面，减速器可以具有布置在车轴上的多个行星齿轮机构。
另外，在上述方面，行星齿轮机构可以包括：太阳轮，其接收来自电动机的输出轴的输出；外齿轮，其设置在内圈侧部件的内周边上；多个行星齿轮，其布置在太阳轮与外齿轮之间并与太阳轮和外齿轮啮合，从而围绕太阳轮公转；和行星架，其被紧固到多个行星齿轮的中心轴。
在上述方面，外圈侧部件可以具有多个突起，所述多个突起沿车轮的向外方向延伸，并位于外圈侧部件连接到传动部件的位置处；传动部件在沿着传动部件外周边并对应于突起的位置处具有凹部，所述凹部用于容纳所述多个突起。通过上述构造，由于通过使突起和凹部配装而连接两个部件，所以可以以最小的损耗传递旋转驱动力，并可以将车轮驱动设备制造得在轴向较小。此外，在上述构造中，外圈侧部件的突起可以是平的。此外，在上述构造中，外圈侧部件的突起和传动部件的凹部可以具有沿圆周方向大体上彼此相同的尺寸。
在上述方面，外圈侧部件的突起的远端可以从传动部件向内弯曲，使突起被压到传动部件中。通过上述构造，可以加强外圈侧部件与传动部件之间的连接，并减小连接中的间隙(即松弛)。因此可以减小旋转驱动过程中的噪音。
根据本发明，与各个部件串联布置的情况相比，可以将具有对车轴轴承的外圈侧进行驱动的轮内电动机的车轮制造得较小。
附图说明
根据参考附图对优选实施例的下述说明，可以更加明白本发明前述的和/或更多的目的、特征和优点，在附图中，相同的标号用来表示相同的元件，其中：
图1是根据本发明一种实施例的车轮驱动设备的构造的截面图；
图2是图1所示轮内电动机的放大截面图；
图3图示了在卷曲之前被配装在一起的传动部件和外圈侧部件；
图4图示了被卷曲在一起的传动部件和外圈侧部件；
图5图示了在整个周边上将传动部件和外圈侧部件卷曲在一起的状态；
图6是图5中的A部分的放大图。
具体实施方式
在下面的说明中，将以示例性实施例的方式来详细说明本发明。
下文说明了根据本发明一种实施例具有轮内电动机的车轮驱动设备。该车轮驱动设备对每个车轮具有电动机，并经过减速器将来自电动机的输出传递到车轮部件来驱动车轮。
图1以截面形式图示了车轮驱动设备10的结构。轮胎12安装在车轮部件14的轮缘上。轮内电动机20布置在车轮部件14的中心。轮内电动机20经过转向节(knuckle)16连接到车辆的下臂、上臂和拉杆(tie rod，未示出)。下臂和上臂连接到车体(未示出)，并对包括轮内电动机20的车轮进行支撑。车轮驱动设备10还具有制动盘18，制动盘18由制动钳(未示出)夹住以产生制动力。
图2是图1所示轮内电动机20的放大截面图。在图2中，图面左侧对应于车轮的内侧，而右侧对应于车轮的外侧。
转向节16连接到容纳电动机94的圆筒形电动机壳体22。输出轴26与电动机壳体22的轴线同轴地布置。输出轴26由轴承24和40支撑以自由旋转。转子38附装到输出轴26。转子38包括层叠的电磁钢板28以及紧固到电磁钢板28外周边的多个永久磁铁30。定子36围绕转子38的外周边布置。定子36包括由层叠电磁钢板构成的铁心32，以及用于三相的多个线圈34，所述线圈34是通过将导线在围绕铁心32的各个齿部分形成的线圈槽中缠绕而形成的。转子38和定子36布置成使二者之间具有预定间隙。电动机壳体22被紧密密封以防止杂质从外部侵入定子36和转子38。在电动机94中，以预定的正时连续地向多个线圈34供给电流，从而在定子36中产生旋转磁场，使转子38旋转。
行星齿轮减速器98布置在电动机94的输出轴26上。行星齿轮减速器98具有两级行星齿轮机构。第一级行星齿轮机构的第一太阳轮42形成于输出轴26的远端。第一太阳轮42与多个第一行星齿轮46啮合。应当注意，图2中只示出了一个第一行星齿轮46。第一行星齿轮46还与内圈侧部件64的内周边表面上形成的第一外齿轮48啮合，所述内圈侧部件64紧固到转向节16并由转向节16支撑。第一行星齿轮46围绕第一太阳轮42公转。
多个第一行星齿轮46紧固到轴44。轴44紧固到行星架50，并将第一级行星齿轮机构的公转运动传递到第二级行星齿轮机构。与车轴同轴地延伸的轴52连接到行星架50的中心。轴52由轴承84支撑以自由旋转。第二级行星齿轮机构的第二太阳轮54形成于轴52上。第二太阳轮54与多个第二行星齿轮60啮合。应当注意，图2中只示出了一个第二行星齿轮60。第二行星齿轮60还与内圈侧部件64的内周边表面上形成的第二外齿轮62啮合。第二行星齿轮60围绕第二太阳轮54公转。行星齿轮机构的齿轮是螺旋齿轮，使齿轮承受轴向的推力负荷。
紧固到多个第二行星齿轮60的轴56被紧固到传动部件66。传动部件66位于行星齿轮减速器98外侧，并具有如图3部分地示出的大体上盘状形状。传动部件66的外周边沿车轮的径向延伸，比行星齿轮减速器98的外周边更加向外。传动部件66的内侧形成有凹部66b，用于支撑第二行星齿轮60的轴56。传动部件66还用作用于第二级行星齿轮机构的行星架，它由第二行星齿轮60的公转运动提取功率。尽管在本实施例中使用了两级行星齿轮机构来获得大的减速比，但也可以使用单级行星齿轮机构。或者，也可以使用三级或更多的行星齿轮机构。
车轴轴承100安装在行星齿轮减速器98的外周边上。车轴轴承100包括内侧的内座圈64b、外侧的内座圈78、外座圈96a、轴承滚珠74和防尘器件76。内侧的内座圈64b形成于大体上圆筒形的内圈侧部件64中，所述内圈侧部件64具有凸缘部分64a，凸缘部分64a在一端紧固到转向节16。外侧的内座圈78紧固到内圈侧部件64。外座圈96a形成于外圈侧部件96的内周边表面上。滚珠74在内座圈64b、78与外座圈96a之间限定的路径中滚动。防尘器件76设在内座圈64b、78与外座圈96之间，以防止杂质从外部侵入轴承。外圈侧部件96由车轴轴承100支撑以相对于内圈侧部件64自由旋转。在上述构造中，车轴轴承100的外座圈96a和内座圈64b、78分别形成于外圈侧部件96和内圈侧部件64中。但是，本发明不限于此，外座圈和内座圈也可以作为单独的部件分别紧固到外圈侧部件和内圈侧部件。
外圈侧部件96包括圆筒部分96b以及凸缘部分96c，外座圈96a形成于所述圆筒部分96b的内周边上，凸缘96c从圆筒部分96b沿车轮的径向向外延伸。多个内螺纹孔80形成于凸缘部分96c中。多个螺栓孔82形成于车轮部件14中与内螺纹孔80对应的位置处。穿过螺栓孔82拧入内螺纹孔80中的轮毂螺栓(未示出)将车轮部件14和制动盘18紧固到外圈侧部件96。
传动部件66的外周边延伸到外圈侧部件96的圆筒部分96b所在的位置。传动部件66的外周边末端与外圈侧部件96的圆筒部分96b由卷曲部分(crimp)70连接在一起。下文中将参考图3和图4对卷曲部分70的结构进行详细说明。
用于装饰目的的装饰板68布置在传动部件66的外侧。
在根据本实施例的车轮驱动设备10中，车轮部件14、制动盘18、外圈侧部件96、车轴轴承100、内圈侧部件64以及行星齿轮减速器98从外侧向内侧同心地布置。
通过作为根据本实施例的车轮驱动装置10一个部件的轮内电动机，可以使得在将单一电动机的输出分配到各个车轮的情况下可能需要的传动部件数目以及这些部件的安装空间减小。还可以减小传动损耗。
现在将说明根据本实施例由电动机94产生的功率的传递路径。
首先，响应于来自车辆控制单元(未示出)的命令，电动机94被驱动以使转子38相对于定子36旋转。这种旋转驱动力被经过输出轴26传递到行星齿轮减速器98。随着输出轴26的旋转，第一太阳轮42也旋转，使第一行星齿轮46在其轴线上旋转并围绕第一太阳轮42公转。行星架50由第一行星齿轮46的公转运动提取功率。所提取的功率使连接到行星架50的轴52上形成的第二太阳轮54旋转。由此，第二行星齿轮60在它们的轴线上旋转并围绕第二太阳轮54公转。传动部件66由第二行星齿轮60的公转运动提取功率。所提取的功率被传递以向通过卷曲部分70连接到传动部件66的外圈侧部件96提供驱动力。最后，紧固到外圈侧部件96的车轮部件14旋转以驱动车轮。
如上所述，行星齿轮减速器98的输出被经过传动部件66传递到外圈侧部件96，并因而传递到车轮部件14。外圈侧部件96、制动盘18以及车轮部件14相对于紧固到转向节16的内圈侧部件64旋转。
将电动机、减速器、车轴轴承、轮毂以及车轮部件串联布置的车轮驱动设备在轴向具有较大的总长度。同时，在根据本实施例的车轮驱动设备中，减速器和车轮部件在车轮的径向上相对于轴承分别位于内侧和外侧。因此，与各个元件串联布置的以往布局相比，车轮驱动设备10可以制造得在轴向上较小。另外，在根据本实施例的车轮驱动设备中，行星齿轮机构的外齿轮与内圈侧部件64的内周表面一体形成。因此与外齿轮作为单独元件而被单独设置的布置相比，能够减少零件数目并能够简化设备结构。
在本实施例中，传动部件66的外周边延伸到外圈侧部件96的圆筒部分96b所在的位置。通过这样的构造，行星齿轮减速器98和车轴轴承100被传动部件66覆盖并被其紧密地封闭与车辆外部隔开。因此，能够防止杂质从车辆外部侵入行星齿轮减速器98和车轴轴承100。装饰板68不提供密封功能，因此也可以不设置。
现在将说明如何将传动部件66与外圈侧部件96连接在一起。
图3图示了被卷曲之前的传动部件66和外圈侧部件96。外圈侧部件96的圆筒部分96b面向车轮外侧的端面上形成有多个平突起86，这些平突起86延伸到车轮外侧并沿圆周方向具有预定的长度。另一方面，沿着传动部件66的外周边形成有凹部88，以容纳外圈侧部件的突起86。凹部88具有与突起86大体上相同的尺寸。通过将外圈侧部件96的突起86配装到传动部件66的凹部88中，使外圈侧部件96和传动部件66连接在一起。在它们被连接时，外圈侧部件96的突起86从传动部件66向外突起。通过上述构造，可以减小旋转驱动力的传递损耗，传动部件66还能够承受行星齿轮减速器98的齿轮上的推力。
图4图示了卷曲在一起的传动部件66和外圈侧部件96。从图3所示的、外圈侧部件96与传动部件连接在一起的状态出发，将突起86的远端从传动部件66向内弯曲以形成卷曲部分70。通过这样形成的卷曲部分70，突起86的远端被压到传动部件66。
通过使突起86弯曲，突起86中配装在凹部88中的那些部分向传动部件66的周边略微变形，从而填充了配装部分周围的间隙。由此，减小了突起86与凹部88之间的间隙(即松弛)，外圈侧部件96与传动部件66能够坚固地连接在一起。这种构造还减小了旋转驱动过程中的噪音。另外，传动部件66与外圈侧部件96之间的连接结构尺寸得以减小，可以将车轮驱动设备10制造得在轴向上更小。此外，行星齿轮减速器98还能够较容易地得到密封。
上文已经通过一种实施例对本发明进行了说明。该实施例仅仅是为了说明目的，其一个或多个元件可以变化。
尽管在本实施例中使用行星齿轮机构作为减速器，但是也可以使用其他类型的减速器。
尽管在本实施例中，传动部件66的突起和外圈侧部件96的凹部形成于彼此对应的位置，但是它们也可以形成在不对应的位置。例如，图5图示了一种状态，其中，传动部件66A和外圈侧部件96A在整个周边上被卷曲在一起。图6是图5中A部分的放大图。在该示例中，如图6所示，形成于传动部件66A上的突起90配装到形成于外圈侧部件96A中的凹部102中。传动部件66A和外圈侧部件96A被卷曲部分104卷曲在一起。这种构造改善了卷曲强度。
尽管已经参考其示例实施例对本发明进行了说明，但应当明白，本发明不限于示例性的实施例或构造。相反，应当认为本发明覆盖了各种变更形式和等效布置。另外，尽管以各种组合和构造的方式示出了示例性实施例的各个部件，但是包括更多部件、更少部件或单一部件的其他组合和构造也在本发明的精神和范围内。
Claims (8)
1.一种车轮驱动设备，其特征在于包括：
电动机，其设置在车轮中；
减速器，其连接到所述电动机的输出轴；
轴承，其布置在所述减速器的外周边上；
大体上圆筒形的内圈侧部件，其布置在所述轴承的内圈与所述减速器的外周边之间，并被紧固到车辆的悬架设备；
大体上圆筒形的外圈侧部件，其被紧固到所述轴承的外圈，并被支撑以相对于所述内圈侧部件旋转；
车轮部件，其紧固到所述外圈侧部件；和
传动部件，其将来自所述减速器的输出传递到所述外圈侧部件。
2.根据权利要求1所述的车轮驱动设备，其中，
所述传动部件为盘状，并且所述传动部件的外周边延伸到所述外圈侧部件的位置并连接到所述外圈侧部件。
3.根据权利要求1或2所述的车轮驱动设备，其中，
所述减速器具有布置在车轴上的多个行星齿轮机构。
4.根据权利要求3所述的车轮驱动设备，其中，
所述行星齿轮机构包括：
太阳轮，其接收来自所述电动机的输出轴的输出；
外齿轮，其设置在所述内圈侧部件的内周边上；
多个行星齿轮，其布置在所述太阳轮与所述外齿轮之间并与所述太阳轮和所述外齿轮啮合，从而围绕所述太阳轮公转；和
行星架，其被紧固到所述多个行星齿轮的中心轴。
5.根据权利要求2所述的车辆驱动设备，其中，
所述外圈侧部件具有多个突起，所述多个突起沿所述车轮的向外方向延伸，并位于所述外圈侧部件连接到所述传动部件的位置处；并且
所述传动部件在沿着所述传动部件外周边并对应于所述突起的位置处具有凹部，所述凹部用于容纳所述多个突起。
6.根据权利要求5所述的车轮驱动设备，其中，
所述外圈侧部件的突起是平的。
7.根据权利要求5或6所述的车轮驱动设备，其中，
所述外圈侧部件的突起和所述传动部件的凹部沿圆周方向具有彼此大体上相同的尺寸。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的车轮驱动设备，其中，
所述外圈侧部件的突起的末端从所述传动部件向内弯曲，使所述突起被压到所述传动部件中。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090218 |