CN102050005A - 一种机电集成化驱动车轮系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机电集成化驱动车轮，包括一个轮胎钢圈、轮胎橡胶体、传动主轴和制动系统，该驱动车轮的传动主轴上连接着驱动电机系统、减速增矩系统和制动系统，并且驱动电机系统和减速增矩系统集成于轮胎钢圈内部。该车轮改变了以往只有制动系统的情况，还将电机驱动系统和变速增矩系统，进行参差空间的结构设计，提高系统集成度；功率密度大，通用性好。适合目前国内大部分中重型轮式车辆的使用要求。

Description

一种机电集成化驱动车轮系统
技术领域
本发明属于汽车车轮设计领域，具体涉及一种驱动车轮系统。
背景技术
目前国内外对于电动和混合动力车辆使用的电动车轮，都偏于小型车辆或者超大型化工程车辆使用方面的发展，然而却无法适用于常规中重型车辆的动力性能和使用环境的需求，包括高速行驶功率，较大的驱动扭矩以及质量和尺寸接口限制等方面。
发明内容
本发明的目的是提供一种机电集成化驱动车轮系统，满足现阶段驱动电机、减速器和制动器等关键零部件集成化。
实现本发明目的的技术方案：
一种机电集成化驱动车轮系统，它包括传动主轴，减速增矩装置，驱动电机装置、制动装置，传动主轴穿过驱动电机装置的电机转子，并且与电机转子固定；该传动主轴的一端与减速增矩装置连接，另一端与制动装置连接；所述的减速增矩装置后部设有一个减速器后盖，它是一个扣在减速增矩装置上的减速器壳体的凸台上的盖状壳体，壳体中间开有圆孔，作为传动主轴的安装孔；
在上述的一种机电集成化驱动车轮系统中：所述的制动装置是通过制动器支架与传动主轴的右端一端连接的，该制动器支架为一个上下端分别为圆弧面的三角形支架，支架俩侧为斜面，制动装置固定安装在支架其中一侧的斜面上，通过减速器后盖和制动器支架固定传动主轴的轴向位置。
在上述的一种机电集成化驱动车轮系统中：如图所述的驱动电机装置设有一个电机后端盖，该电机后端盖为一个上下端带有后端盖凸耳的圆盖板，盖板中心开有圆孔，作为传动主轴的安装孔；电机后端盖上固定设有一个安装后端盖附座，制动装置固定安装在后端盖附座上。
在上述的一种机电集成化驱动车轮系统中：上述的驱动电机装置包括电机转子、电机定子硅片及绕组、驱动电机壳体、冷却管道和电机后盖板或者电机后端盖，电机转子固定在传动主轴的中部，电机定子硅片及绕组固定在驱动电机壳体内部，冷却管道位于电机定子硅片及绕组和驱动电机壳体之间，电机后盖板固定在驱动电机壳体的一侧，冷却管路接口和电缆接口均通过电机后盖板与外部连接。
在上述的一种机电集成化驱动车轮系统中：上述的减速增矩装置包括减速器壳体、一级行星齿圈、二级行星齿圈、二级行星框架、减速器前盖、二级太阳轮、一级行星框架和一级行星太阳轮，一级行星太阳轮与传动主轴的左端通过花键连接，一级行星框架与二级太阳轮连接，二级行星框架与减速器前盖连接，减速器前盖与轮胎钢圈连接，一级行星齿圈和二级行星齿圈均固定在减速器壳体上，减速器壳体固定在驱动电机壳体的左侧，传动主轴连接驱动电机装置，并穿过电机后盖板或者电机后端盖。
在上述的一种机电集成化驱动车轮系统中：上述的制动系装置包括制动卡钳、制动盘片和双侧摩擦片，制动卡钳安装在制动器支架或者电机后端盖上，制动盘片固定于传动主轴右端，双侧摩擦片卡紧制动盘片制动。
在上述的一种机电集成化驱动车轮系统中：上述的轮胎钢圈的外围固定连接一个带有环形空腔的圆环形支撑体，并处于轮胎橡胶体的内部。
本发明取得的显著效果在于：(1)集成度高。充分利用驱动电机、减速器和盘式制动器的结构功能，进行参差空间的结构设计，提高系统集成度；(2)加工工艺性好。符合现阶段加工工艺，具有较强的工程运用条件；(3)功率密度大，通用性好。适合目前国内大部分中重型轮式车辆的使用要求。经过简单的调整设计和改进也可以满足履带式驱动轮使用要求。(4)经过两级行星减速，可以大幅提高车轮的驱动转矩，满足越野车辆的性能需求。(5)根据目前国内外液压和气压制动装置的性能和安装接口特点，提出相适应的两个方案。
附图说明
图1为本发明所提供的一种机电集成化驱动车轮系统总体结构示意图；
图2为本发明的一种机电集成化驱动车轮系统实施例1的结构示意图；
图3为制动器支架结构示意图；
图4为本发明的一种机电集成化驱动车轮系统实施例2的结构示意图；
图5为电机后端盖结构示意图；
图中：1.轮胎橡胶体；2.支撑体；3.轮胎钢圈；4.充放气接口；5.电机定子硅片及绕组；6.电机转子；7.减速器壳体；8.一级行星齿圈；9.二级行星齿圈；10.二级行星框架；11.前端螺栓；12.减速器前盖；13.二级太阳轮；14.一级行星框架；15.一级行星太阳轮；16.前密封组件；17.大轴承；18.冷却管道，19.驱动电机壳体；20.冷却管路接口；21.制动盘片；22.电机后盖板；23.后密封组件；24.传动主轴；25.传动主轴后轴承；26.双侧摩擦片；27.制动卡钳；28.密封组件；29.悬挂安装接口；30.减速器后盖，31.制动器支架，32.电缆接口；33.电机后端盖；35.传动主轴安装孔；34.后端盖附座；36.减速增矩装置；37.驱动电机装置；38.制动装置；39.后端盖凸耳。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的一种机电集成化驱动车轮系统。
如图1所示，本发明所述的驱动车轮系统，包括传动主轴24，减速增矩装置36，驱动电机装置37、制动装置38，传动主轴24穿过驱动电机装置37的电机的转子，并且与电机的转子固定；该传动主轴24的一端与减速增矩装置36连接，另一端与制动装置38连接；所述的减速增矩装置36后部设有一个减速器后盖30，它是一个扣在减速增矩装置36凸台上的盖状壳体，壳体中间开有圆孔，作为传动主轴24的安装孔35；整个装置还包括轮胎橡胶体1，轮胎橡胶体1由支撑体2支撑，并处于轮胎钢圈3之中。
实施例1
如图2所示，为该发明的一种用于气压制动器的新型机电集成化驱动车轮系统，该车轮适用于直径较大且异侧安装的制动器的情况。本新型机电集成化驱动车轮系统包括一个轮胎钢圈3、轮胎橡胶体1、传动主轴24和制动装置38，该驱动车轮的传动主轴24上连接着驱动电机系统、减速增矩系统和制动装置38，并且驱动电机装置37和减速增矩装置36均集成于轮胎钢圈3内部。该驱动车轮的传动主轴24为左端开有一个圆筒槽，圆筒槽内开有键槽的一个圆柱体结构，传动主轴24的中部固定着驱动电机转子6。电机定子硅片及绕组5固定在驱动电机壳体19上，电机转子6穿过电机定子硅片及绕组5。传动主轴24的中部左端的圆筒槽与一级行星太阳轮15的右端配合通过花键固定连接，一级行星框架14通过一级行星齿圈8和一级行星框架14连接，一级行星框架14与二级太阳轮13齿轮连接，二级太阳轮13的外部与二级行星齿圈9啮合，二级行星框架10连接着二级太阳轮13和二级行星齿圈9的左端。二级行星框架10的左端部由减速器前盖12通过齿轮连接，用前端螺栓11来支撑二级行星框架10并与减速器12固定连接，一级行星框架14、一级行星齿圈8、一级行星太阳轮15、二级行星框架10、二级行星齿圈9和二级行星太阳轮13构成减速增矩装置36，在该装置的外部有一个减速器壳体7来固定该减速增矩装置36。
驱动电机壳体19与减速器前盖7固定连接，在驱动电机壳体19的右端用螺钉固定着电机后盖板22，该电机后盖板22为一个圆盘面，在其中心处设有一个与传动主轴24相匹配的圆孔，传动主轴24穿过电机后盖板22并且在他们之间设有一个石棉线密封组件28，冷却管路接口20和电缆接口32均通过电机后盖板22与外部连接。
制动装置38包括制动卡钳27、制动盘片21和双侧摩擦片26。一个成倒“L”型制动器支架31与驱动电机壳体19的右下端通过螺钉连接，制动装置38为目前汽车工业常用的制动器，制动卡钳27安装在制动器支架31上，制动盘片21固定于传动主轴24右端，双侧摩擦片26卡紧制动盘片21来制动。
该机电集成化驱动车轮的轮胎钢圈3通过螺钉与减速器前盖12固定连接。在轮胎钢圈3的外圈固定连接一个带有环形空腔的圆环形支撑体2，轮胎橡胶体1安装在轮胎钢圈3外部，并将支撑体2包裹在轮胎橡胶体1的内部并相隔一定的空间，在轮胎钢圈3的钢圈上设有一个冲放气接口4。
本发明是由传动主轴24为主要部件，驱动电机转子6固定在主轴中部，主轴的前端与一级行星太阳轮15通过花键连接，驱动太阳轮，一级行星框架14输出动力与二级太阳轮13连接，再通过二级行星框架10输出动力，驱动轮胎钢圈3及轮胎橡胶体1部分旋转，该轮胎采用越野防弹轮胎，内部空间有支撑体2和充放气接口4。一级行星齿圈8和二级行星齿圈9固定于减速器壳体7中，为行星减速器的固定部件。减速器壳体7与驱动电机壳体19连接，并通过制动器支架31支撑，与车辆悬挂系统相连，承受车辆的重量负荷。传动主轴24的后端连接制动器制动盘片21，制动卡钳27安装在驱动电机壳体19后侧的制动器支架31，制动时通过双侧摩擦片26与制动盘片21摩擦直接制动传动主轴24。同时实现车辆驱动、传动减速、制动和悬挂与转向安装的功能。
图3所示，制动器支架31为上窄下宽结构，上下端分别为圆弧面，支架俩侧为斜面，制动装置38固定安装在支架其中一侧的斜面上，通过减速器后盖30和制动器支架31固定传动主轴24的轴向位置；图2中剖视为下半部结构，上半部结构的悬挂安装接口29与下半部结构相同，仅支架宽度不同。制动器支架31的中心安装传动主轴后轴承，一侧安装制动卡钳27，另一侧提供电机电缆接口32和冷却管路接口20。
驱动电机装置37后端有后盖板22带密封组件28将电机内外分开，阻断异物进入电机内部。驱动电机壳体19前端直接与减速器壳体7连接，中间由减速器后盖30安装传动主轴后轴承25。冷却管道18位于壳体与电机定子硅片及绕组5之间。
减速器前盖12与二级行星框架10通过花键连接，由前端螺栓9压紧。前盖外法兰通过自锁螺栓与轮胎钢圈3连接。减速器两端由前密封组件16和后密封组件23与外界隔绝，腔内可储存润滑油液进行冷却换热。减速器壳体7与前盖间由一对大轴承17承受轮胎的反作用力。
实施例2：
本实施例适用直径较小且同侧安装的制动器，基本机构与实施例1类似，只是制动装置38采用液压制动器，安装位置稍有区别如图4所示。本发明是由传动主轴24为主要部件，驱动电机转子6固定在主轴中部，主轴的前端与一级行星太阳轮15通过花键连接驱动太阳轮，一级行星框架14输出动力与二级太阳轮13连接，在通过二级行星框架10输出动力，驱动轮胎钢圈3及轮胎橡胶体1部分旋转，该轮胎采用越野防弹轮胎，内部空间有支撑体2和充放气接口4。一级行星齿圈8和二级行星齿圈9固定于减速器壳体7中，为行星减速器的固定部件。减速器壳体7与驱动电机壳体19连接，并通过电机后端盖33支撑，与车辆悬挂系统相连，承受车辆的重量负荷。传动主轴的后端由制动盘法兰连接制动器制动盘片21，末端用锁紧螺母锁紧。制动卡钳27安装在电机后端盖附座34上，制动时通过制动盘片21摩擦直接制动传动主轴24。同时实现车辆驱动、传动减速、制动和悬挂与转向安装的功能。
悬挂安装接口直接连接于驱动电机后端盖33。电机后端盖33中心安装传动主轴后轴承25，一侧安装制动卡钳27，另一侧提供电机电缆接口32和冷却管路接口20。图5给出了电机后端盖33的结构示意图，该电机后端盖33为一个上下端带有后端盖凸耳39的圆盖板，盖板中心开有圆孔，作为传动主轴24的安装孔35；电机后端盖33上固定安装一个安装后端盖附座34，制动装置38固定安装在后端盖附座34上。
驱动电机后盖板带密封组件28将电机内外分开，阻断异物进入电机内部。驱动电机壳体19前端直接与减速器壳体7连接，中间由减速器后盖30安装传动主轴前轴承。冷却管道18位于壳体与电机定子硅片及绕组5之间。
减速器前盖12与二级行星框架10通过花键连接，由前端螺栓11压紧。前盖外法兰通过自锁螺栓与轮胎钢圈3连接。减速器两端由前密封组件16和安装于内端盖内侧的后密封组件23与外界隔绝，腔内可储存润滑油液进行冷却换热。减速器壳体7与前盖间由一对大轴承17承受轮胎的反作用力。

Claims (7)

1.一种机电集成化驱动车轮系统，其特征在于：它包括传动主轴(24)，减速增矩装置(36)，驱动电机装置(37)、制动装置(38)，传动主轴(24)穿过驱动电机装置(37)的电机转子(6)，并且与电机转子(6)固定；该传动主轴(24)的一端与减速增矩装置(36)连接，另一端与制动装置连接；所述的减速增矩装置(36)后部设有一个减速器后盖(30)，它是一个扣在减速增矩装置(36)上的减速器壳体(7)的凸台上的盖状壳体，壳体中间开有圆孔，作为传动主轴(24)的安装孔(35)。
2.如权利要求1所述的一种机电集成化驱动车轮系统，其特征在于：所述的制动装置(38)是通过制动器支架(31)与传动主轴(24)的右端一端连接的，该制动器支架(31)为一个上下端分别为圆弧面的三角形支架，支架俩侧为斜面，制动装置(38)固定安装在支架其中一侧的斜面上，通过减速器后盖(30)和制动器支架(31)固定传动主轴(24)的轴向位置。
3.如权利要求1所述的一种机电集成化驱动车轮系统，其特征在于：所述的驱动电机装置(37)设有一个电机后端盖(33)，该电机后端盖(33)为一个上下端带有后端盖凸耳(39)的圆盖板，盖板中心开有圆孔，作为传动主轴(24)的安装孔(35)；电机后端盖(33)上固定设有一个安装后端盖附座(34)，制动装置(38)固定安装在后端盖附座(34)上。
4.如权利要求1或2或3所述的一种机电集成化驱动车轮系统，其特征在于：上述的驱动电机装置(37)包括电机转子(6)、电机定子硅片及绕组(5)、驱动电机壳体(19)、冷却管道(18)和电机后盖板(22)或者电机后端盖(33)，电机转子(6)固定在传动主轴(24)的中部，电机定子硅片及绕组(5)固定在驱动电机壳体(19)内部，冷却管道(18)位于电机定子硅片及绕组(5)和驱动电机壳体(19)之间，电机后盖板(22)固定在驱动电机壳体(19)的一侧，冷却管路接口(20)和电缆接口(32)均通过电机后盖板(22)与外部连接。
5.如权利要求1或2或3所述的一种机电集成化驱动车轮系统，其特征在于：上述的减速增矩装置(36)包括减速器壳体(7)、一级行星齿圈(8)、二级行星齿圈(9)、二级行星框架(10)、减速器前盖(12)、二级太阳轮(13)、一级行星框架(14)和一级行星太阳轮(15)，一级行星太阳轮(15)与传动主轴(24)的左端通过花键连接，一级行星框架(14)与二级太阳轮(13)连接，二级行星框架(10)与减速器前盖(12)连接，减速器前盖(12)与轮胎钢圈(3)连接，一级行星齿圈(8)和二级行星齿圈(9)均固定在减速器壳体(7)上，减速器壳体(7)固定在驱动电机壳体(19)的左侧，传动主轴(24)连接驱动电机装置(37)，并穿过电机后盖板(22)或者电机后端盖(33)。
6.如权利要求1或2或3所述的一种机电集成化驱动车轮系统，其特征在于：上述的制动系装置(38)包括制动卡钳(27)、制动盘片(21)和双侧摩擦片(26)，制动卡钳(27)安装在制动器支架(31)或者电机后端盖(33)上，制动盘片(21)固定于传动主轴(24)右端，双侧摩擦片(26)卡紧制动盘片(21)制动。
7.如权利要求1或2或3所述的一种机电集成化驱动车轮系统，其特征在于：上述的轮胎钢圈(3)的外围固定连接一个带有环形空腔的圆环形支撑体(2)，并处于轮胎橡胶体(1)的内部。
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