CN101537788B - 轮内电动机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轮内电动机系统，包括：转向节(20)，用于支撑轮毂(10)使其可转动，并包括在其中蓄积冷却剂的箱部(20a)；壳体(60、61、62、63、64)，固定安装于转向节(20)；电动机(30)，结合在壳体(60、61、62、63、64)内，并驱动轮毂(10)转动；以及，泵(50)，结合在壳体(60、61、62、63、64)内，并依靠电动机(30)的转动动力，将蓄积在箱部(20a)内的冷却剂泵送至电动机(30)，以冷却电动机(30)。

Description

轮内电动机系统
技术领域
本发明总体上涉及轮内电动机系统。更具体地，本发明属于包括冷却装置的轮内电动机系统。
背景技术
由电动机驱动的车辆如电动车可装有轮内电动机系统，其中电动机结合在车轮内。在这种车辆中，在驱动车辆时，由于电动机的输出随电动机温度升高而降低，所以，可以设置用于冷却电动机的冷却装置。
例如，JP 2007-191027A(文献1)和JP 2007-191035A(文献2)各披露了一种包括齿轮传动电动机的轮内电动机系统，其中电动机布置在减速齿轮机构后面。根据所披露的轮内电动机系统，齿轮传动电动机依靠动力减震器以弹性方式支撑于转向节(knuckle)。电动机的输出轴包括空心部，此处形成注油通道。电动机壳容纳在圆筒形壳体内，从而形成定子冷却通道。定子冷却通道和减速齿轮机构的内部经由机油通道彼此相连。通过配管和进油通道从设置于车身的供油装置输送的齿轮机油在减速齿轮机构和定子冷却通道内循环。结果，将大量齿轮机油加至大量动力阻尼器。使电动机得到有效冷却而没有因此增加电动机的尺寸。
另外，JP 2007-215311A(文献3)披露了一种轮内电动机的冷却装置。根据所披露的冷却装置，定子和其中流过冷却剂的冷却通道彼此热连接。用于将冷却通道中处于气相的冷却剂相改变至液相的容器与冷却通道的下游侧相连接，并且，该容器装配到车辆上时，还将其布置在冷却通道的竖向下侧。然后，在冷却通道与冷却剂回行通道之间布置止回阀，其中冷却剂回行通道用于将容器中处于液相的冷却剂回行至冷却通道的上游侧。将另一止回阀布置在容器与冷却剂回行通道之间。结果，使冷却剂自循环，从而实现了缩小冷却装置的尺寸并增强冷却剂的冷却性能。
根据各文献1和文献2中所披露的轮内电动机系统，作为冷却装置的供油装置，并未构造成在轮胎运转、减震等时随着电动机的位置变化。要求连接供油装置和电动机的配管承受电动机的位置变化。结果，电动机的容许或允许位置变化的范围受到限制。另外，各文献1和文献2中所披露的轮内电动机系统，不包括用于冷却温度已升高的机油的装置，这有可能阻碍电动机的有效冷却。
根据文献3中所披露的轮内电动机的冷却装置，用于由空气对冷却剂进行冷却的容器布置在轮胎的内周侧，这有可能阻碍足够的空气供给、以及冷却剂的空气冷却。另外，由于容器布置在电动机壳体的外周侧(也就是，竖向下侧)，所以，必须减小电动机的尺寸，这可能影响具有较高输出等级的电动机的使用。此外，由于电动机的尺寸，可能不会获得足够的冷却剂容积。在这种情况下，从电动机线圈到壳体的传热效率劣化，从而使电动机温度升高。此外，由于容器暴露于轮胎外部，在驱动车辆时，容器可能被飞起的沙砾损坏。
因此，对于轮内电动机系统而言存在这样的需求：能够充分获得冷却剂，以冷却电动机并能够有效地冷却电动机。
发明内容
根据本发明的一个方面，轮内电动机系统包括：转向节，支撑轮毂使其可转动，并包括在其中蓄积冷却剂的箱部；壳体，固定安装于转向节；电动机，结合在壳体内并驱动轮毂转动；以及，泵，结合在壳体内，并依靠电动机的转动动力将蓄积在箱部内的冷却剂泵送至电动机，以冷却电动机。
轮内电动机系统进一步包括：第一配管，将箱部内的冷却剂输送至泵；第一流动通道，将由泵吸出的冷却剂输送至电动机的各组成部件；以及，第二配管，将壳体内的冷却剂输送至箱部。
转向节在箱部内包括隔板。
轮内电动机系统进一步包括：减速齿轮，结合在壳体内并减速电动机的转动动力。减速齿轮将经减速的转动动力输出至轮毂和泵。
轮内电动机系统进一步包括：第二流动通道，将由泵吸出的冷却剂输送至设置在壳体内的减速齿轮的各组成部件。
减速齿轮远离车轮侧布置于电动机的相对侧，而泵则远离车轮侧布置于减速齿轮的相对侧。
箱部布置在比设置壳体的位置更低的位置处。
在箱部内设置多个隔板。
第一配管与设置在转向节处的出口和设置在壳体处的进口相连接，而第二配管则与设置在壳体处的出口和设置在转向节处的进口相连接。
设置在转向节处的出口位于箱部的下侧，而设置在转向节处的进口则位于箱部的上侧。
转向节的上端部与悬架装置的上臂相连接，而转向节的下端部则与悬架装置的下臂相连接，以及，经由下臂通过减震器使转向节向路面侧偏置。
轮毂包括位于车轮侧的凸缘部和从凸缘部的中央向车身侧延伸的圆筒部，以及，轮毂在圆筒部的外周侧经由轴承可转动方式支撑于转向节，并在圆筒部的内周与输出轴花键连接，用于输出电动机的转动动力。这样可防止轮毂相对于输出轴转动。
箱部相对轮毂的圆筒部布置在路面侧。
附图说明
根据下文结合附图进行的详细描述，本发明的上述以及其它的目的和优点将更为明了，其中：
图1是图示根据本发明实施方式的轮内电动机系统安装于悬架装置(轮内电动机系统仅以剖面示出)的结构的轴测图；
图2是图示根据本发明实施方式的轮内电动机系统的结构的剖视图；
图3是图示根据本发明实施方式的其中省略油箱盖件的轮内电动机系统的结构的轴测图；
图4是图示根据本发明实施方式的轮内电动机系统的结构且从车身侧观察时的正视图；
图5是图示设置在轮内电动机系统处的转向节的结构且从车身侧观察时(省略油箱盖件)的正视图；以及
图6是沿图5(其中省略了油箱盖件)中线VI-VI的剖视图，并且图示设置于根据本发明实施方式的轮内电动机系统处的转向节的结构。
具体实施方式
下面，参照附图说明轮内电动机系统的实施方式。如图1和图2所示，根据本实施方式的轮内电动机系统包括：转向节20；轮毂10；壳体60、61、62、63和64；电动机30；泵50；第一配管23；通道45c、45a和35a(第一流动通道)；以及，第二配管24。转向节20包括用于蓄积冷却剂的油箱部(箱部)20a。轮毂10可转动方式支撑于转向节20，车轮则固定安装于轮毂10。壳体60至64固定安装于转向节20。电动机30结合在壳体60至64内，用于转动轮毂10。泵50结合在壳体60至64内，用于依靠电动机30的转动动力向电动机30泵送冷却剂。第一配管23将油箱部20a内的冷却剂输送至泵50。通道45c、45a和35a则将由泵50吸出的冷却剂输送至电动机30的各组成部件。第二配管24将壳体60至64内的冷却剂输送至油箱部20a。
如图1和图2所示，通过将电动机30结合在车轮内而获得轮内电动机系统。根据该轮内电动机系统，车轮、制动装置等固定于轮毂10，轮毂10则依靠轴承11可转动方式支撑于转向节20处。由壳体60至64(其中结合了电动机30、减速齿轮40和泵50)所构成的组件固定于转向节20。电动机30的转动动力经由减速齿轮40输出至输出轴45，轮毂10与输出轴45互相连接。轮内电动机系统以竖向可移动方式与减震的悬架装置70相连接。具体而言，转向节20的上部以竖向可移动方式与悬架装置70的上臂72相连接，而转向节20的下部则以竖向可移动方式与悬架装置70的下臂73相连接。经由下臂73通过减震器71使转向节20向图2中的下侧(也就是路面侧)偏置。
轮毂10作为转动件，用于稳定车轮和/或制动装置。轮毂10包括：凸缘部10a，其在靠近于轮胎(车轮)一侧，也就是轮胎侧(车轮侧)，图2中用箭头A示出；圆筒部10b，从凸缘部10a的中心向车身也就是在图2中用箭头B示出的车身侧延伸。依靠轴承11，在圆筒部10b的外周，将轮毂10可转动方式支撑于转向节20。另外，在圆筒部10b的内周使轮毂10与输出轴45花键连接。
轴承11布置在轮毂10与转向节20之间，以便支撑轮毂10，使其可相对转向节20转动。
转向节20作为结构件，用于保持车轮。依靠与转向节20的上部相连接的上臂72，使转向节20可活动方式安装于车身。另外，依靠与转向节20的下部相连接的下臂73，使转向节20可活动方式安装于车身。经由下臂73通过减震器71使转向节20向图2中的下侧(也就是，路面侧)偏置。转向节20包括位于中央的通孔，以便依靠轴承11支撑轮毂10的圆筒部10b。在由箭头B示出的车身侧，经由螺栓66a(参见图3)将壳体60至64组件固定安装至转向节20的表面。
转向节20包括油箱部20a，在图2中，油箱部20a的位置低于壳体60至64组件的位置。具体而言，油箱部20a设置于转向节20的死区，死区对转向节20强度的影响程度较小。油箱部20a是空出的空间(void space)，用于蓄积机油(即，冷却剂)。如图1至图3、图5和图6所示，油箱部20a包括多个隔板20b，用于通过扩大与机油的接触面而提高冷却效率。油箱部20a用油箱盖件21(参见图4)紧紧密封。油箱盖件21用螺栓22固定安装于转向节20。转向节20包括出口20c，油箱部20a内的机油通过出口20c经由第一配管23流向壳体60至64组件的进口63a。转向节20还包括进口20d，从壳体60至64组件的出口61a送出的机油，通过进口20d经由第二配管24流动。转向节20的出口20c和进口20d各自由与油箱部20a相连接的流动通道形成。
设置第一配管23，用于连接转向节20的油箱部20a附近的出口20c与壳体60至64组件的进口63a。设置第二配管24，用于连接转向节20的油箱部20a附近的进口20d与壳体60至64组件的出口61a。各第一配管23和第二配管24可以用挠性管、金属管等构成。
电动机30是一种作为动力源的电动机，电动机30结合在壳体60至64组件内。电动机30包括：定子31，固定安装于壳体61；线圈33，缠绕在定子31的各齿周围；以及，转子32，布置在定子31的内周侧，在转子32与定子31之间保持预定间距。转子32在内周侧固定安装于转子支撑件34。转子支撑件34在内周侧固定安装于具有圆柱形状的输出轴35。输出轴35布置在输出轴45的外周侧，以便可相对输出轴45转动。输出轴35经由轴承37b可转动方式支撑于壳体60。输出轴35包括通道35a，自输出轴45的通道45a输送的机油，通过通道35a供至电动机30的各组成部件。经由轴承37c、减速齿轮40的托架44、以及轴承37d，将输出轴35可转动方式支撑于壳体62。输出轴35包括通道35b(第二流动通道)，自输出轴45的通道45b输送的机油，通过通道35b供至减速齿轮40的各组成部件。输出轴35向减速齿轮40的小齿轮42的内周延伸。输出轴35的大致端部构成中心齿轮41，中心齿轮41与小齿轮42相啮合。
轴承37a将输出轴45支撑于壳体60，使得输出轴45可相对壳体60转动。轴承37b将输出轴35支撑于壳体60，使得输出轴35可相对于壳体60转动。轴承37c设置在输出轴35与托架44之间，以支撑输出轴35和托架44，使它们彼此可相对转动。轴承37d将托架44支撑于壳体62，使得托架44可相对壳体62转动。轴承37e将托架44支撑于壳体63，使得托架44可相对壳体63转动。减速齿轮40是一种机械装置，用于减速电动机30的输出轴35的转动动力，并将所得到的转动动力通过输出轴45输出。减速齿轮40布置在电动机30与泵50之间，并结合在壳体60至64组件内。在减速齿轮40中，中心齿轮41在稳定的环齿轮43内转动，从而使小齿轮42相对于中心齿轮41转动，小齿轮42与环齿轮43和中心齿轮41相啮合。然后，可转动方式支撑小齿轮42的托架44转动，这使来自输出轴45的转动动力得以输出，使输出轴45与托架44整体方式转动。在由图2中箭头B所示的车身侧，中心齿轮41形成在电动机30的输出轴35的端部。环齿轮43支撑于壳体62，使其不可相对壳体62转动。在相对小齿轮42靠近于轮胎的部分(也就是，图2中由箭头A所示的轮胎侧)，托架44在外周侧经由轴承37d可转动方式支撑于壳体62，并在内周侧经由轴承37c以相对可转动方式支撑于输出轴35。另外，在相对小齿轮42靠近于车身(也就是由图2中箭头B所示的车身侧)的部分，托架44在外周侧经由轴承37e可转动方式支撑于壳体63，并与输出轴45和泵50的转子51各自花键连接，以在内周侧不可相对输出轴45和泵50的转子51转动。输出轴45输出来自托架44的转动动力。输出轴45经由轴承37a可转动方式支撑于壳体60。通过与输出轴35保持预定间距，输出轴45布置于电动机30的输出轴35的内周侧以便可相对其转动。输出轴45延伸至壳体60至64组件的外侧，输出轴45在端部与轮毂10花键连接，以使其不可相对轮毂10转动。输出轴45包括通道45c和通道45a，通道45c用于从由箭头B所示的车身侧注入由泵50的转子51泵送过来的机油(冷却剂)，通过通道45a从通道45c向电动机30的输出轴35的通道35a供给机油。输出轴45进一步包括通道45b，用于从通道45c向电动机30的输出轴35的通道35b供给机油。
泵50是一种涡轮式泵，将从转向节20的油箱部20a吸出的机油泵送至壳体60至64组件的内部。泵50包括在壳体63至64内转动的转子51。转子51在车身侧托架44的一部分的内周部与减速齿轮40的托架44花键连接，以使其不可相对于托架44转动。依靠托架44的旋转动力使转子51转动。转子51的转动使来自进口63a的机油向被壳体63至64围住的油室输送，以将机油向输出轴45的通道45c泵送。
如图1至图3所示，壳体60至64全体作为壳件，在其中结合电动机30、减速齿轮40和泵50。壳体60至64在车身侧固定安装于转向节20的一部分。壳体60是用于在轮胎侧主要遮盖电动机30的一部分的部件。壳体60经由螺栓66a固定安装于转向节20(参见图3和图4)，并经由螺栓66b固定安装于壳体61。壳体60经由轴承37a可转动方式支撑输出轴45，并经由轴承37b可转动方式支撑输出轴35。壳体61是用于主要遮盖电动机30外周的部件。壳体60和壳体62分别经由螺栓66b和螺栓66c与壳体61固定连接。壳体61在内周侧稳定电动机30的定子31。壳体61包括出口61a，用于使壳体60至64组件内的机油经由第二配管24流向油箱部20a。壳体62用于主要遮盖减速齿轮40的外周的部件。壳体62经由螺栓66c固定安装于壳体61，并经由螺栓66d固定安装于壳体63。壳体62经由轴承37d支撑托架44以使其可转动。壳体62在内周侧与环齿轮43花键连接，以使其不可相对环齿轮43转动。壳体63是在车身侧用于主要遮盖减速齿轮40的一部分的部件。壳体63经由螺栓66d固定安装于壳体62，并经由螺栓66e固定安装于壳体64。壳体63经由轴承37e支撑托架44以使其可转动。壳体63包括进口63a，进口63a用于机油从第一配管23至壳体60至64组件内的流动。壳体64是用于主要遮盖泵50的部件，并经由螺栓66e固定安装于壳体63。
下面，说明在根据本实施方式的轮内电动机系统中机油的流动。
如图2所示，转向节20的油箱部20a内的机油(冷却剂)，经由转向节20的出口20c、第一配管23、和壳体63的进口63a，由泵50泵送至由壳体63至64围住的油室。所泵送的机油依靠泵50的转子51的转动输送至输出轴45的通道45c，并供至通道45a和通道45b。
供至通道45a的机油，主要经由电动机30的输出轴35的通道35a输送至电动机30的各组成部件，用于冷却电动机30的各组成部件。在进行冷却的交换过程中，机油自身的温度升高，之后，依靠重力使机油蓄积在壳体60至64组件的底部。
供至通道45b的机油，主要经由电动机30的输出轴35的通道35b输送至减速齿轮40的各组成部件，用于冷却减速齿轮40的各组成部件。在进行冷却的交换过程中，机油自身的温度升高，之后依靠重力使机油蓄积在壳体60至64组件的底部。
蓄积在壳体60至64组件底部的机油，经由出口61a、第二配管24和进口20d，回送至转向节20的油箱部20a。回送至油箱部20a的机油，与油箱部20a的壁面、隔板20b等相接触，从而降低机油的温度。经由转向节20的出口20c、第一配管23、和壳体63的进口63a，借助于泵50再次将低温机油泵送至由壳体63和64围住的机油室。
根据上述实施方式，依靠第一配管23和第二配管24，使转向节20与其中容纳电动机30、减速齿轮40和泵50的壳体60至64组件相连接。然后，将油箱部20a设置在转向节20的死区，此处较少程度影响转向节20的强度，从而避免在车身侧单独设置用于油箱的空间。用于冷却电动机30的机油充分地蓄积或贮存在油箱部20a。另外，转向节20自身的热容量和驱动车辆时转向节20的热耗散提高了制冷效率。设置在油箱部20a内的隔板20b使得机油与转向节20之间的接触面积增大。也就是，转向节20自身作为散热器，因而可以预期机油冷却效果，并增强了电动机30的冷却效率。此外，由于避免将泵50、减速齿轮40和油箱部20a布置在电动机30的外周侧，所以，增大了电动机30的外形，这使得电动机具有较高的输出。

Claims (14)

1.一种轮内电动机系统，包括： 
转向节(20)，用于支撑轮毂(10)使其可转动，以及，所述转向节(20)包括在其中蓄积冷却剂的箱部(20a)； 
壳体(60、61、62、63、64)，固定安装于所述转向节(20)； 
电动机(30)，结合在所述壳体(60、61、62、63、64)内，并驱动所述轮毂(10)转动，并且所述壳体(61)是用于主要遮盖所述电动机的外周的部件；以及 
泵(50)，结合在所述壳体(60、61、62、63、64)内，并依靠所述电动机(30)的转动动力将蓄积在所述箱部(20a)内的所述冷却剂泵送至所述电动机(30)，以冷却所述电动机(30)，以及 
第一配管(23)，其与设置在所述转向节(20)处的出口(20c)和设置在所述壳体(60、61、62、63、64)处的进口(63a)相连接， 
第二配管(24)，其与设置在所述壳体(60、61、62、63、64)处的出口(61a)和设置在所述转向节(20)处的进口(20d)相连接， 
其中，所述箱部(20a)设置在所述转向节(20)的死区。 
2.根据权利要求1所述的轮内电动机系统，进一步包括： 
第一流动通道(45a、45c、35a)，将由所述泵(50)吸出的所述冷却剂输送至所述电动机(30)的各组成部件； 
其中， 
所述第一配管(23)，设置为将所述箱部(20a)内的所述冷却剂输送至所述泵(50)； 
所述第二配管(24)，设置为将所述壳体(60、61、62、63、64)内的所述冷却剂输送至所述箱部(20a)。 
3.根据权利要求1或权利要求2所述的轮内电动机系统，其中所述转向节(20)在所述箱部(20a)内包括隔板(20b)。 
4.根据权利要求2所述的轮内电动机系统，进一步包括减速齿轮(40)，所述减速齿轮(40)结合在所述壳体(60、61、62、63、64)内，并减速所述电动机(30)的转动动力，所述减速齿轮(40)将所述经减速的转动动力输出至所述轮毂(10)和所述泵(50)。 
5.根据权利要求4所述的轮内电动机系统，进一步包括第二流动通道(35b)，所述第二流动通道(35b)将由所述泵(50)吸出的所述冷却剂输送至设置在所述壳体(60、61、62、63、64)内的所述减速齿轮(40)的各组成部件。 
6.根据权利要求4或权利要求5所述的轮内电动机系统，其中所述减速齿轮(40)远离车轮侧布置于所述电动机(30)的相对侧，而所述泵(50)则远离所述车轮侧布置于所述减速齿轮(40)的相对侧。 
7.根据权利要求1、2、4、5中任一项权利要求所述的轮内电动机系统，其中与设置所述壳体(60、61、62、63、64)的位置相比，所述箱部(20a)布置在更低的位置处。 
8.根据权利要求7所述的轮内电动机系统，其中在所述箱部(20a)内设置多个隔板(20b)。 
9.根据权利要求2所述的轮内电动机系统，其中设置在所述转向节(20)处的所述出口(20c)位于所述箱部(20a)的下侧，而设置在所述转向节(20)处的所述进口(20d)则位于所述箱部(20a)的上侧。 
10.根据权利要求1、2、4、5、9中任一项权利要求所述的轮内电动机系统，其中所述转向节(20)的上端部与悬架装置(70)的上臂(72)相连接，而所述转向节(20)的下端部则与所述悬架装置(70)的下臂(73)相连接，以及，经由所述下臂(73)通过减震器(71)使所述转向节(20)向路面侧偏置。 
11.根据权利要求1、2、4、5、9中任一项权利要求所述的轮内电动机系统，其中所述轮毂(10)包括位于车轮侧的凸缘部(10a)和从所述凸缘部(10a)的中央向车身侧延伸的圆筒部(10b)，以及，所述轮毂(10)在所述圆筒部(10b)的外周侧经由轴承(11)可转动方式支撑于所述转向节(20)，并在所述圆筒部(10b)的内周与输出轴(45)花键连接，用于输出所述电动机(30)的转动动力，防止所述轮毂(10)相对于所述输出轴(45)转动。 
12.根据权利要求11所述的轮内电动机系统，其中所述箱部(20a)相对所述轮毂(10)的圆筒部(10b)布置在路面侧。 
13.根据权利要求2、9中任一项权利要求所述的轮内电动机系统，其中所述第一配管(23)和所述第二配管(24)各用挠性管、金属管构成。 
14.根据权利要求4至权利要求5中任一项权利要求所述的轮内电动机系统，其中所述减速齿轮(40)布置在电动机(30)与泵(50)之间，并结合在所述壳体(60、61、62、63、64)的组件内。 
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