CN102963247A

CN102963247A - 轮毂驱动装置

Info

Publication number: CN102963247A
Application number: CN2012105607420A
Authority: CN
Inventors: 夏承钢; 孙江明
Original assignee: Shanghai Zhongke Shenjiang Electric Vehicle Co Ltd
Current assignee: Shanghai Zhongke Shenjiang Electric Vehicle Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-03-13

Abstract

本发明提供了一种轮毂驱动装置，包括：轮内电机，包括沿径向从外侧到内侧依次同轴设置的转子托架、环形转子、环形定子、配电环、定子托架和环形转向节，以及沿轴向从内侧到外侧依次同轴设置的制动盘托架和旋转油封；制动装置，包括环形制动盘和制动卡钳，环形制动盘通过制动盘托架固接在转子托架的轴向内侧，制动卡钳设置在环形制动盘的径向内侧并固接在环形转向节的径向内侧；以及轮毂单元，包括轮毂和轮毂轴承，轮毂在轴向外侧具有用于安装车轮的第一凸台和用于安装转子托架的第二凸台，其轴向内侧支撑在轮毂轴承的内圈上，轮毂轴承的外圈固接在环形转向节上的轴承座内。

Description

轮毂驱动装置

技术领域

本发明涉及车辆驱动技术领域，特别涉及一种轮毂驱动装置，尤其涉及一种结构简洁且易于与悬架集成的轮毂驱动装置。

背景技术

轮毂独立驱动是一种古老而先进的驱动方式，具有显著的优点。其一，车轮的驱动力和制动力可以独立调节并根据整车需求协调控制，车辆具有优异的动力学特性。其二，车辆的总体布置极为简化和灵活，车内的空间最大化。其缺点主要是增大了非悬挂质量，低速时车辆的接地安全性和平顺性有恶化的趋势，但高速时车辆的平顺性反而得到了改善。研究表明，只要对现有悬架进行相应调校，即可克服这些不利的影响。近年来，伴随着电机和控制技术的进一步发展，轮毂驱动装置又得到了重视。

现有的轮毂驱动装置主要有两类，一种是带减速器的高速电机驱动装置，一种是不带减速器的低速电机驱动装置。前者多采用转速高达12000～15000rpm的高速、永磁、风冷或水冷的内转子电机来实现，搭配的减速器传动比为10～12左右。后者通常采用磁极对数高达20～24、集中绕组、永磁、风冷或水冷的外转子电机来实现，其最高转速为1500～2000rpm。与前者相比，后者结构更紧凑，采用的外转子电机具有环状结构，能够提供更大的内部空间与悬架装置集成，因此，得到了优先应用。

美国专利申请US2010/0163323A1公开了一种轮毂驱动装置，其包括外转子轮内电机、环形制动器、轮毂单元和无轮辐车轮，其中，无轮辐车轮在轮辋外侧设置了安装凸耳，用于和外转子的轴向外侧端面固接，外转子通过轮毂单元支撑在内定子的径向外侧，环状制动器固接在外转子的轴向内侧端面上，在外转子内侧端面上固接着转子端盖，其径向延伸到轮毂单元附近，支撑在设置在轮毂单元轴向内侧外的第二轴承上，冷却管路和动力电缆通过设置在轮毂单元内的孔进出轮内电机。

PCT专利申请WO2011/045697A2和WO2012/020349A2公开了另外一种轮毂驱动装置，其包括外转子轮内电机、设置在电机内部的电机控制器、环形制动器、轮毂单元和车轮，其中，车轮和轮毂单元为常规零部件，电机控制器布置在环形定子的冷却水套的侧面，外转子通过轮毂单元支撑在环形定子的径向外侧，环状制动器固接在外转子的轴向内侧端面上，在外转子内侧端面上固接有转子端盖，定子端盖固接在轮毂单元轴向内侧并与转子端盖径向相对，且通过设置的第二轴承相连接，冷却管路和动力电缆通过设置在定子端盖上设置的孔进出轮内电机。

上述公开的技术方案存在着以下问题：为了解决电机的密封问题，以及为了保证转子和定子之间不发生擦碰而设置的第二轴承和转子端盖，却带来了冷却管路和动力电缆进出电机困难的问题；由于转子端盖也是转动的，冷却管路和动力电缆进出电机的位置只能设置在轮毂单元附近，可能会与悬架发生干涉，难与多种悬架集成。

因此，还存在着提供一种结构简洁且易于与悬架集成的轮毂驱动装置的需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种结构简洁且易于与悬架集成的轮毂驱动装置。

本发明提供了一种轮毂驱动装置，其集成于车轮内部以驱动或制动车轮，包括：轮内电机，其包括沿径向从外侧到内侧依次同轴设置的转子托架、环形转子、环形定子、配电环、定子托架和环形转向节，以及沿轴向从内侧到外侧依次同轴设置的制动盘托架和旋转油封，其中，所述环形转子固设在所述转子托架上，并与所述环形定子相对布置，所述环形定子固设在所述定子托架上，所述定子托架与所述环形转向节固接，所述配电环设置在所述环形定子、所述定子托架和所述环形转向节所围成的空间内，所述旋转油封设置在所述环形转向节和所述制动盘托架所围成的空间内；制动装置，其包括环形制动盘和制动卡钳，其中，所述环形制动盘通过所述制动盘托架固接在所述转子托架的轴向内侧，所述制动卡钳设置在所述环形制动盘的径向内侧并固接在所述环形转向节的径向内侧；以及轮毂单元，其包括轮毂和轮毂轴承，其中，所述轮毂在轴向外侧具有用于安装车轮的第一凸台和用于安装所述转子托架的第二凸台，其轴向内侧支撑在所述轮毂轴承的内圈上，所述轮毂轴承的外圈固接在所述环形转向节上的轴承座内。

根据本发明的轮毂驱动装置，所述轮毂的第一凸台直径等于车轮中心孔直径；所述轮毂的第二凸台直径略大于车轮安装面直径；以及所述轮毂轴承的节圆直径大于所述轮毂的第二凸台直径。

根据本发明的轮毂驱动装置，所述定子托架的内部腔道与所述环形转向节的外壁围成冷却水道，其进水口和出水口设置在所述环形转向节的内壁上。

根据本发明的轮毂驱动装置，所述旋转油封为外唇口高速常压型油封，其安装在所述环形转向节的外壁上，密封唇与所述制动盘托架的内壁接触密封。

根据本发明的轮毂驱动装置，所述配电环固接在所述环形定子的内侧面，其多相输入端穿过所述环形转向节的侧壁与动力电缆相连接，或者先连接到设置在所述环形转向节侧壁上的配电盒后再与动力电缆相连接。

根据本发明的轮毂驱动装置，所述配电环的输出端与所述环形定子的各相相电连接，其多相输入端通过动力电缆和电机控制器相电连接。

本发明的轮毂驱动装置，采用了大直径轮毂轴承，并将转子托架和车轮单独安装到轮毂上，因此，结构刚性高，可以取消第二轴承和转子后端盖的设置，并可在大直径处配置冷却管路和动力电缆，在轮内留出了与悬架集成所需的空间。因此，根据本发明，可以得到一种结构简洁且易于与悬架集成的轮毂驱动装置。

附图说明

图1是本发明的一具体实施例的局部剖视示意图。

图中：1轮内电机；11转子托架；12环形转子；13环形定子；14配电环；15定子托架；16环形转向节；17制动盘托架；18旋转油封；19A进水口；19B出水口；19C多相输入端；2制动装置；21环形制动盘；3轮毂单元；31轮毂；32轮毂轴承；4车轮；D1轮毂第一凸台直径；D2轮毂第二凸台直径；D3轮毂轴承节圆直径。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。应理解，实施例仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。

图1是本发明的一具体实施例的局部剖视示意图。参考图1，集成于车轮内部以驱动或制动车轮的轮毂驱动装置包括：轮内电机1，其包括沿径向从外侧到内侧依次同轴设置的转子托架11、环形转子12、环形定子13、配电环14、定子托架15和环形转向节16，以及沿轴向从内侧到外侧依次同轴设置的制动盘托架17和旋转油封18，其中，环形转子12固设在转子托架11上，并与环形定子13相对布置，环形定子13固设在定子托架15上，定子托架15与环形转向节16固接，配电环14设置在环形定子13、定子托架15和环形转向节16所围成的空间内，旋转油封18设置在环形转向节16和制动盘托架17所围成的空间内；制动装置2，其包括环形制动盘21和制动卡钳（未示出），其中，环形制动盘21通过制动盘托架17固接在转子托架11的轴向内侧，制动卡钳设置在环形制动盘21的径向内侧并固接在环形转向节16的径向内侧；以及轮毂单元3，其包括轮毂31和轮毂轴承32，其中，轮毂31在轴向外侧具有用于安装车轮4的第一凸台和用于安装转子托架11的第二凸台，其轴向内侧支撑在轮毂轴承32的内圈上，轮毂轴承32的外圈固接在环形转向节16上的轴承座内。

轮毂31的第一凸台直径D1等于车轮中心孔直径；轮毂31的第二凸台直径D2略大于车轮安装面直径；以及轮毂轴承32的节圆直径D3大于轮毂31的第二凸台直径D2。

已有的转子托架11通常是夹在轮毂31的端面和车轮4之间的，依靠车轮螺栓将其和车轮4一并锁紧，这需要较大的拧紧力矩。当转子托架11和车轮4分开并分别与轮毂31装配后，可以有效地减小转子托架11的平面度误差和端面圆跳动误差，这意味着轮内电机1的气隙也可以得到保证。此外，车轮螺栓的拧紧力矩也可以减小到规定力矩的一半。

轮毂轴承32的直径越大，其刚性越高，轮内电机1的气隙在行驶过程中越不易发生变化，避免环形转子12的内侧和环形定子13的外侧发生擦碰，这也意味着气隙可以选择更小的数值，提高轮内电机1的最大输出转矩。

定子托架15的内部腔道与环形转向节16的外壁围成冷却水道，其进水口19A和出水口19B设置在环形转向节16的内壁上。显然，进水口19A和出水口19B设置在较大的直径处，不易与悬架元件发生干涉，或对其布置产生限制。

旋转油封18为外唇口高速常压型油封，其安装在环形转向节16的外壁上，密封唇与制动盘托架17的内壁进行接触密封。

轮内电机1的最高转速为2000rpm。对于18英寸车轮，其在2000rpm时可达到的车速约为240km/h。此时，密封唇的接触线速度为35~40m/s，需用高速型油封。此外，轮内电机1内部并无油液，旋转油封18主要用于阻挡外部水、灰尘等污染物进入，采用常压型油封即可。由于可以利用离心力进行有效润滑，因此，选择了外唇口油封。

配电环14固接在环形定子13的内侧面，其多相输入端19C穿过环形转向节16的侧壁与动力电缆相连接，或者先连接到设置在环形转向节16的侧壁上的配电盒后再与动力电缆相连接。

配电环14的输出端与环形定子13的各相相电连接，其多相输入端19C将通过动力电缆和电机控制器（未示出）相电连接。显然，多相输入端19C也设置在较大直径处，不易与悬架元件发生干涉，或对其布置产生约束。

本发明的轮毂驱动装置，采用了大直径轮毂轴承，并将转子托架11和车轮4单独安装到轮毂2上，因此，结构刚性高，可以取消第二轴承和转子后端盖的设置，并可在大直径处配置冷却管路和动力电缆，在轮内留出了与悬架集成所需的空间。因此，根据本发明，可以得到一种结构简洁且易于与悬架集成的轮毂驱动装置。

本发明并不局限于上述实施例，而是覆盖在不脱离本发明的精神和范围的情况下所进行的所有改变和修改。这些改变和修改不应被认为是脱离了本发明的精神和范围，并且所有诸如对于本领域技术人员来说显而易见的修改均应被包括在所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种轮毂驱动装置，其集成于车轮内部以驱动或制动车轮，包括：

轮内电机，其包括沿径向从外侧到内侧依次同轴设置的转子托架、环形转子、环形定子、配电环、定子托架和环形转向节，以及沿轴向从内侧到外侧依次同轴设置的制动盘托架和旋转油封，其中，所述环形转子固设在所述转子托架上，并与所述环形定子相对布置，所述环形定子固设在所述定子托架上，所述定子托架与所述环形转向节固接，所述配电环设置在所述环形定子、所述定子托架和所述环形转向节所围成的空间内，所述旋转油封设置在所述环形转向节和所述制动盘托架所围成的空间内；

制动装置，其包括环形制动盘和制动卡钳，其中，所述环形制动盘通过所述制动盘托架固接在所述转子托架的轴向内侧，所述制动卡钳设置在所述环形制动盘的径向内侧并固接在所述环形转向节的径向内侧；以及

轮毂单元，其包括轮毂和轮毂轴承，其中，所述轮毂在轴向外侧具有用于安装车轮的第一凸台和用于安装所述转子托架的第二凸台，其轴向内侧支撑在所述轮毂轴承的内圈上，所述轮毂轴承的外圈固接在所述环形转向节上的轴承座内。

2.根据权利要求1所述的轮毂驱动装置，其特征在于，

所述轮毂的第一凸台直径等于车轮中心孔直径；

所述轮毂的第二凸台直径略大于车轮安装面直径；以及

所述轮毂轴承的节圆直径大于所述轮毂的第二凸台直径。

3.根据权利要求1所述的轮毂驱动装置，其特征在于，

所述定子托架的内部腔道与所述环形转向节的外壁围成冷却水道，其进水口和出水口设置在所述环形转向节的内壁上。

4.根据权利要求1所述的轮毂驱动装置，其特征在于，

所述旋转油封为外唇口高速常压型油封，其安装在所述环形转向节的外壁上，密封唇与所述制动盘托架的内壁接触密封。

5.根据权利要求1所述的轮毂驱动装置，其特征在于，

所述配电环固接在所述环形定子的内侧面，其多相输入端穿过所述环形转向节的侧壁与动力电缆相连接，或者先连接到设置在所述环形转向节侧壁上的配电盒后再与动力电缆相连接。

6.根据权利要求1所述的轮毂驱动装置，其特征在于，

所述配电环的输出端与所述环形定子的各相相电连接，其多相输入端通过动力电缆和电机控制器相电连接。