CN102700372B - 高稳定性电动轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高稳定性电动轮毂，包括用于将电机以及制动总成悬挂于车轮组件的悬挂系统；悬挂系统包括设置于车轮组件和电机及制动总成之间用于上下方向减振的减振器；电机转子与车轮之间至少具有上下相对运动的自由度，本发明减小车辆的非簧载质量，提高车辆的平顺性、舒适性和安全性，还保证电机和制动总成不发生偏磨和较大的震动冲击，避免由于震动导致的电机非正常运转，延长车辆电机的使用寿命；由于制动总成减小震动，对于平衡制动力、保证制动过程的均匀摩擦具有较明显的作用，延长制动装置的使用寿命和保证制动安全性；本发明空间利用充分，结构紧凑，电动轮毂的稳定性和平顺性指标较现有技术的电动轮毂车辆有较大的提高。

Description

高稳定性电动轮毂

技术领域

本发明涉及一种机动车轮毂，特别涉及一种高稳定性电动轮毂。

背景技术

电动汽车作为一种以洁净能源做动力的机动车，由于在环保和节能方面具有明显优势，越来越成为企事业单位开发研究和人们日常生活所关注的项目。特别是在环境污染和能源危机加剧的状况下，电动汽车作为降低排放、节约能源和环境保护的交通工具，成为重点发展的目标。现有的电动汽车驱动形式一般包括集中电机驱动和轮毂电机驱动（包括减速驱动型和直接驱动型），轮毂电机驱动由于传动链短、传动系统简化、传动效率较高且节约空间而成为电动车辆的一个重要发展方向。

现有技术中，轮毂电机安装型式，较普遍的将电机与车轮刚性传动连接，虽然能够保证电机与车轮之间的传动效率较高，但车轮在行进过程中将振动直接传递到电机，对电机的使用性能和使用寿命具有明显不利的影响，同时，轮毂电机增加的车轮簧下质量严重影响了车辆的安全性、稳定性和舒适性；因此，电动轮毂的电动汽车较多的应用于小功率低转矩场合，如旅游观光车、沙滩车、球场车等低速小功率车上。

另外，电动轮毂如应用于高转速和高功率的场合，则对电机的转矩特性、功率要求较高，而要获得较大的转矩，就现有的电机材料和制造技术，必须增加电机体积和质量，也就进一步增加了非簧载质量，则对汽车安全性、稳定性和舒适性进一步不良影响。

因此，需要对上述电动轮毂结构进行改进，能够适用于现代汽车的高转速和高输出功率的要求，减小车辆的非簧载质量，提高车辆的平顺性、舒适性和安全性，同时延长车辆的电机和制动装置的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种高稳定性电动轮毂，能够适用于现代汽车的高转速和高输出功率的要求，减小车辆的非簧载质量，提高车辆的平顺性、舒适性和安全性，同时延长车辆的电机和制动装置的使用寿命。

本发明的高稳定性电动轮毂，包括电机、车轮组件、制动总成和将电机动力传递至车轮的传动系统，还包括用于将电机以及制动总成悬挂于车轮组件的悬挂系统；

所述悬挂系统包括设置于车轮组件和电机及制动总成之间用于上下方向减振的减振器；

所述传动系统包括与电机转子传动配合的主动件、与车轮传动配合的从动件及使主动件和从动件之间传递动力的中间件，所述中间件使主动件和从动件之间至少具有上下相对运动的自由度。

进一步，所述车轮组件包括固定轮轴和外套于固定轮轴并与其转动配合的车轮，所述电机设置有电机壳体，所述减振器设置于固定轮轴和电机及制动总成之间用于上下方向减振；

进一步，所述制动总成包括运动件和制动组件，所述运动件与电机转子在圆周方向固定配合，制动组件安装于电机定子或/和电机壳体；

进一步，所述减振器包括滑杆、滑套和减振弹簧，所述滑杆以可纵向滑动的方式内套于滑套，所述减振弹簧对滑杆和滑套施加用于减振的纵向预应力，所述滑杆和滑套选择性对应固定连接于固定轮轴和电机定子或电机壳体；

进一步，所述运动件为与电机转子在圆周方向固定连接的制动盘，制动组件包括用于对制动盘施加制动力的制动钳和用于驱动制动钳完成制动动作的制动驱动组件；

进一步，所述电机为外转子电机，所述电机壳体位于电机定子的径向内侧并支撑电机定子，与电机壳体固定连接沿径向设置的辐板，所述制动钳及制动驱动组件安装于辐板；

进一步，所述滑套在竖直方向与固定轮轴固定连接，所述滑杆上下两端分别固定连接于电机定子，所述减振弹簧包括分别位于滑套两端外套于滑杆的上减振弹簧和下减振弹簧；

进一步，所述主动件为与电机转子在圆周方向固定配合的主动盘，从动件为与车轮在圆周方向固定配合的从动盘，所述中间件为中间传动盘，所述主动盘和从动盘分列中间传动盘两侧并在分别在两个不同的径向方向单自由度滑动配合；

进一步，所述中间传动盘作为滑块使主动盘、中间传动盘和从动盘之间采用十字滑块联轴器的配合结构，主动盘、中间传动盘和从动盘之间的配合滑动侧隙为3-5μm，主动盘、中间传动盘和从动盘之间的轴向间隙在0.1-0.2mm；

进一步，所述制动盘沿径向向内延伸形成环状结构且外缘与电机转子在圆周方向固定连接，所述制动钳位于制动盘的径向内侧并沿径向向外卡在制动盘上；所述阻尼器以阻尼方向与减振器的减振方向相同的方式连接于滑套与辐板之间，所述阻尼器的活塞杆上固定设有用于限定减振器的跳动量的限位块；

所述车轮的轮辐上开有正对电机的导风口，电机壳体径向外表面加工有水槽，电机定子内表面形成环形支撑，环形支撑与电机壳体过盈配合形成蛇形冷却水道，冷却水道的入口和出口均位于电机壳体。

本发明的有益效果是：本发明的高稳定性电动轮毂，将电机和制动总成均通过减振器悬挂于车轮组件，减小车辆的非簧载质量，提高车辆的平顺性、舒适性和安全性，能够适用于现代汽车的高转速和高输出功率的要求，同时，还保证电机和制动总成不发生偏磨和较大的震动冲击，避免由于震动导致的电机非正常运转，延长车辆电机的使用寿命；由于制动总成减小震动，对于平衡制动力、保证制动过程的均匀摩擦具有较明显的作用，延长制动装置的使用寿命和保证制动安全性；本发明充分利用了车轮里面的空间，结构紧凑，不但实现机电一体化的电动轮毂结构，还将轮毂电机和制动部分的质量转化为了阻尼吸振器的结构形式，消除了簧下质量增加带来的不利影响，实验证明，电动轮毂的稳定性和平顺性指标较现有技术的电动轮毂车辆有较大的提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为图2沿A向视图；

图4为图2沿B-B向剖视图。

具体实施方式

图1为本发明的原理示意图，图2为本发明的结构示意图，图3为图2沿A向视图，图4为图2沿B-B向剖视图，如图所示：本发明的高稳定性电动轮毂，包括电机、车轮组件、制动总成和将电机动力传递至车轮的传动系统，还包括用于将电机以及制动总成悬挂于车轮组件的悬挂系统；

所述悬挂系统包括设置于车轮组件和电机及制动总成之间用于上下方向减振的减振器；车轮组件一般包括轮轴和车轮1，配合方式一般是车轮转动配合于轮轴，而轮轴固定，此种结构减振器设置于轮轴与电机及制动总成之间；或者，轮轴与车轮同转，并支撑于轮轴座，该轮轴座为车轮组件的部件之一，此种结构中，减振器设置于轮轴座与电机及制动总成之间。

所述传动系统包括与电机转子2传动配合的主动件、与车轮1传动配合的从动件及使主动件和从动件之间传递动力的中间件，所述中间件使主动件和从动件之间至少具有上下相对运动的自由度；中间件可采用现有的能够在传动过程中使主动件和从动件产生上下浮动的任何机械结构，包括软轴传动和弹性连接件传动等，以保证电机与车轮相对垂向跳动的时候依然可以等速传动。

本实施例中，所述车轮组件包括固定轮轴9和外套于固定轮轴并与其转动配合的车轮，如图所示，车轮通过轮辐3外套于固定轮轴9，并通过滚动轴承与其转动配合；所述电机设置有电机壳体5，所述减振器设置于固定轮轴9和电机及制动总成之间用于上下方向减振；固定轮轴9通过悬置14设置于车架，利用较为简单的结构实现整车的安装，节约空间及制造成本。

本实施例中，所述制动总成包括运动件和制动组件，所述运动件与电机转子在圆周方向固定配合，制动组件安装于电机定子4或/和电机壳体5；该制动总成可以为鼓式制动装置也可以是盘式制动装置，而该制动组件可以安装于电机定子或电机壳体，甚至与电机定子4和电机壳体5同时固定连接，均能实现发明目的。

本实施例中，所述减振器包括滑杆12、滑套11和减振弹簧，所述滑杆12以可纵向滑动的方式内套于滑套11，所述减振弹簧对滑杆12和滑套11施加用于减振的纵向预应力，所述滑杆12和滑套11选择性对应固定连接于固定轮轴9和电机定子4或电机壳体5；即滑杆12和滑套11其中之一连接于固定轮轴9，另一固定连接于电机定子4或电机壳体5。

本实施例中，所述运动件为与电机转子2在圆周方向固定连接的制动盘15，制动组件包括用于对制动盘15施加制动力的制动钳18和用于驱动制动钳18完成制动动作的制动驱动组件17；采用制动盘15结构，利于简化整体的轮毂结构，并且具有较好的制动效果；制动驱动组件17一般采用液压制动缸，制动钳18采用现有技术的制动钳结构，并设有保证制动钳动作方向的导向销19，属于现有的制动结构，在此不再赘述。

本实施例中，所述电机为外转子电机，而该电机的冷却可采用的是风冷与水冷相结合的方式，如图所示，车轮的轮辐3上开有导风口31，电机工作时气体流过电机表面实现风冷；水冷则是在电机壳体5径向外表面加工有水槽，并与电机定子4径向内侧表面之间过盈配合形成蛇形冷却水道，如图所示，电机定子内表面形成环形支撑41，该环形支撑41与电机壳体5过盈配合，水管入口与出口均在电机壳体5上，冷却水泵安装在车身上，属于现有冷却结构，在此不再赘述；所述电机壳体5位于电机定子4的径向内侧并支撑电机定子4，与电机壳体5固定连接沿径向设置的辐板16，所述制动钳18及制动驱动组件安装于辐板16；本结构利于减小轮毂的径向尺寸，通过辐板16布置制动组件，安装拆卸方便，节约制造成本；当然，辐板16设有用于通过固定轮轴9并保证电机的径向跳动量的中心孔。

本实施例中，所述滑套11至少在竖直方向与固定轮轴9固定连接，本实施例中，滑套11与固定轮轴9固定连接，可以焊接也可以直接制成一体；所述滑杆12上下两端分别固定连接于电机定子4，如图所示，滑杆12上下两端分别通过辐板16固定连接于电机定子4，辐板16上设有用于与滑杆12上下两端固定连接的连接座161；所述减振弹簧包括分别位于滑套11两端外套于滑杆12的上减振弹簧13和下减振弹簧10；结构简单，制作容易；同时，通过上减振弹簧13和下减振弹簧10的作用，从上下两个方向形成减振，具有较好的阻尼减振效果，并增强减振器本身的负载能力。

本实施例中，所述主动件为与电机转子2在圆周方向固定配合的主动盘6，从动件为与车轮1在圆周方向固定配合的从动盘8，如图所示，从动盘8与车轮1的轮辐3在圆周方向固定配合，所述中间件为中间传动盘7，所述主动盘6和从动盘8分列中间传动盘7两侧并在分别在两个不同的径向方向单自由度滑动配合；即主动盘6和从动盘8与中间传动盘7的滑动自由度方向不同，可完成上下浮动同时实现等速传递，以保证不发生减振与传动的干涉。

本实施例中，所述中间传动盘7作为滑块使主动盘6、中间传动盘7和从动盘8之间采用十字滑块联轴器的配合结构，主动盘6、中间传动盘7和从动盘8之间的配合滑动侧隙为3-5μm，主动盘6、中间传动盘7和从动盘8之间的轴向间隙在0.1-0.2mm；侧隙用于保证传动精度，轴向间隙防止传动干涉，并保证滑动副的正常化滑动，十字滑块可以是槽型或圆柱形，槽型时可以采用自润滑材料进行润滑，如果采用圆柱形时通过加入直线轴承将滑动摩擦变为滚动摩擦减小移动副的磨损，轴承可以用脂润滑，可以在圆柱筒上下端加弹性橡胶套进行密封。

本实施例中，所述制动盘15沿径向向内延伸形成环状结构且外缘与电机转子2在圆周方向固定连接，所述制动钳18位于制动盘15的径向内侧并沿径向向外卡在制动盘15上，在相同制动力矩下，大大节省轮内的径向空间，工作原理与普通外卡盘式制动器相同，并可根据轮内空间的情况，直接应用传统的制动器；所述减振器并列设有阻尼器20，所述阻尼器20以阻尼方向与减振器的减振方向相同的方式连接于滑套11与辐板16之间，如图所示，阻尼器20的活塞杆通过固定座162固定设置于辐板16，阻尼器20的缸体通过固定连接块22固定设置于滑套11，均采用现有的固定连接结构，在此不再赘述；所述阻尼器20的活塞杆上固定设有用于限定减振器的跳动量的限位块21，即跳动量大时，限位块21与阻尼器20的缸体端部相接触达到限位效果，阻尼器20和减振器共同组成了一个弹簧阻尼减振系统，电机与制动总成通过弹簧阻尼减振系统悬置在固定轴上，并通过与整车及电机参数的合理匹配，选择合适的阻尼系数及弹簧刚度，能迅速衰减振动，达到满意的减振效果，同时通过限位块限制电机与制动组件的跳动量，以防与车轮发生碰撞。

由上述实施例可以看出，本发明区别于普通电动轮毂车辆之处在于将电机与制动器质量作为动力吸振器质量从簧下移出，通过对模型参数进行优化及匹配来解决簧下质量负效应问题。从模型看出，电机与制动器在轮内的联接实现：（1）电机与制动器相对车轮可以一起垂向跳动，（2）动力稳定、可靠的输出。基于此，本发明将制动盘与电机转子固定连接，制动钳18的支架固定在电机壳体5（辐板）上，形成电机与制动器组成一体而又不影响各自功能的发挥；整个电机通过弹簧阻尼减振系统与固定轮轴相连实现电机的垂向跳动，电机转子与车轮之间通过中间盘的调节作用保证电机跳动时依然可以将动力稳定可靠的输出。

本发明的动力传递路线：

电机转子2→主动盘6→中间传动盘7→从动盘8→车轮轮辐3→车轮1；

制动力传递路线：

制动钳18→制动盘15→电机转子2→主动盘6→中间传动盘7→从动盘8→车轮轮辐3→车轮1。

本发明中，转动配合需设有必要的轴承，固定连接采用螺栓等必要的机械连接结构，属于现有技术的方式，在此不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种高稳定性电动轮毂，包括电机、车轮组件、制动总成和将电机动力传递至车轮的传动系统，其特征在于：还包括用于将电机以及制动总成悬挂于车轮组件的悬挂系统；

所述悬挂系统包括设置于车轮组件和电机及制动总成之间用于上下方向减振的减振器；所述减振器包括滑杆、滑套和减振弹簧，所述滑杆以可纵向滑动的方式内套于滑套，所述减振弹簧对滑杆和滑套施加用于减振的纵向预应力，所述滑杆和滑套选择性对应固定连接于固定轮轴和电机定子或电机壳体；所述减振器并列设有阻尼器，所述阻尼器以阻尼方向与减振器的减振方向相同的方式连接于滑套与辐板之间，所述阻尼器的活塞杆上固定设有用于限定减振器的跳动量的限位块；

所述传动系统包括与电机转子传动配合的主动件、与车轮传动配合的从动件及使主动件和从动件之间传递动力的中间件，所述中间件使主动件和从动件之间至少具有上下相对运动的自由度；

所述车轮组件包括固定轮轴和外套于固定轮轴并与其转动配合的车轮，所述电机设置有电机壳体，所述减振器设置于固定轮轴和电机及制动总成之间用于上下方向减振；

所述制动总成包括运动件和制动组件，所述运动件与电机转子在圆周方向固定配合，制动组件安装于电机定子或/和电机壳体；

所述运动件为与电机转子在圆周方向固定连接的制动盘，制动组件包括用于对制动盘施加制动力的制动钳和用于驱动制动钳完成制动动作的制动驱动组件；

所述电机为外转子电机，所述电机壳体位于电机定子的径向内侧并支撑电机定子，与电机壳体固定连接沿径向设置的辐板，所述制动钳及制动驱动组件安装于辐板。

2.根据权利要求1所述的高稳定性电动轮毂，其特征在于：所述滑套至少在竖直方向与固定轮轴固定连接，所述滑杆上下两端分别固定连接于电机定子，所述减振弹簧包括分别位于滑套两端外套于滑杆的上减振弹簧和下减振弹簧。

3.根据权利要求2所述的高稳定性电动轮毂，其特征在于：所述主动件为与电机转子在圆周方向固定配合的主动盘，从动件为与车轮在圆周方向固定配合的从动盘，所述中间件为中间传动盘，所述主动盘和从动盘分列中间传动盘两侧并在分别在两个不同的径向方向单自由度滑动配合。

4.根据权利要求3所述的高稳定性电动轮毂，其特征在于：所述中间传动盘作为滑块使主动盘、中间传动盘和从动盘之间采用十字滑块联轴器的配合结构，主动盘、中间传动盘和从动盘之间的配合滑动侧隙为3-5μm，主动盘、中间传动盘和从动盘之间的轴向间隙在0.1-0.2mm。

5.根据权利要求4所述的高稳定性电动轮毂，其特征在于：所述制动盘沿径向向内延伸形成环状结构且外缘与电机转子在圆周方向固定连接，所述制动钳位于制动盘的径向内侧并沿径向向外卡在制动盘上；

所述车轮的轮辐上开有正对电机的导风口，电机壳体径向外表面加工有水槽，电机定子内表面形成环形支撑，环形支撑与电机壳体过盈配合形成蛇形冷却水道，冷却水道的入口和出口均位于电机壳体。