CN103879275B - 轮内马达总成 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一轮内马达总成，包括：马达总成，其具有定子及转子，产生旋转驱动力；减速器总成，其具有行星齿轮组和反转齿轮组，其中，所述行星齿轮组对所述马达总成的旋转驱动力进行第一次减速或增大扭矩，所述反转齿轮组与所述行星齿轮组连接对所述马达总成的旋转驱动力进行第二次减速；轮毂总成，其与所述减速器总成连接，把在所述减速器总成中减速或增大扭矩的旋转驱动力传递给车辆的车轮，并且，具有以与所述转子相异的旋转轴为中心旋转的轮毂内圈及容纳所述轮毂内圈且被固定支撑的轮毂外圈；以及转向节构件，其对所述马达总成、所述减速器总成及所述轮毂总成进行固定支撑，通过支撑杆及下臂结合于车身。

Description

轮内马达总成
技术领域
本发明涉及轮内马达总成，尤其涉及一种通过轮内部设置的马达能够驱动车辆的轮内马达总成。
背景技术
轮内马达系统(In-wheel motor system)作为在以电能为主动力源的电动汽车、插电式混合动力车(Plug-in hybrid car)、燃料电池车等中，不使用大型的单一马达，而是在车轮中分别设置马达，进行分散控制的系统，在车轮内部由驱动马达、制动装置、轴承、减速器等实现一体化的系统构成。轮内马达系统与借助于一个大容量马达而驱动的系统相比，具有能源效率高、电气式四轮驱动系统构成容易、通过独立驱动控制左右侧车轮而能够改善车辆行驶稳定性等技术优点。
一般而言，轮内马达系统由产生驱动力的马达、使马达冷却的冷却装置、把马达的驱动力传递给车轮的减速器、产生制动力的制动装置、转换车辆方向的转向装置、把轮支撑于车辆的悬架等构成，这些多种构成配件在车轮内部有机地统一配置。通常，如上所述的轮内马达系统按以下顺序实现动力传递，即，通过马达的定子及转子，把电能转换成旋转驱动力，通过减速器使该旋转驱动力减速或增大扭矩后，传递给轮毂，使车轮旋转驱动。
此处，用于使马达的旋转驱动力减速的减速器使用反转齿轮及行星齿轮，以通过反转齿轮进行第一次减速后，通过行星齿轮进行第二次减速并传递给轮毂的结构构成。因此，通常用于第二次减速的行星齿轮收纳于轮毂轴承的内部，这使得把复杂的行星齿轮置于轮毂内部，为了车轮驱动或支撑负载，只能把轮毂壳置于行星齿轮外廓。这要求制作及设置与轮内马达系统相符的特别的轮毂，发生无法将现有的车轮用于轮内马达系统的问题。另外，由于是借助于行星齿轮的第二次减速使扭矩增大，因而存在应使结构复杂的行星齿轮增大容量的问题，同时，为确保充分的结构刚性，应把宽度、外径等设 计得较大，因而还会成为导致成本上升的要素。
发明内容
技术问题
本发明的实施例旨在提供一种能够确保设置空间足够大、实现轻量化及小型化，也能够应用于现有车轮的轮内马达总成。
技术方案
根据本发明的一个方面，能够提供一种轮内马达总成，其包括：马达总成，其具有定子及转子)，产生旋转驱动力；减速器总成，其具有行星齿轮组和反转齿轮组，其中，所述行星齿轮组对所述马达总成的旋转驱动力进行第一次减速或增大扭矩，所述反转齿轮组与所述行星齿轮组连接对所述马达总成的旋转驱动力进行第二次减速；轮毂总成，其与所述减速器总成连接，把在所述减速器总成中减速或增大扭矩的旋转驱动力传递给车辆的车轮，并且，具有以与所述转子相异的旋转轴为中心旋转的轮毂内圈及容纳所述轮毂内圈且被固定支撑的轮毂外圈；以及转向节构件，其对所述马达总成、所述减速器总成及所述轮毂总成进行固定支撑，通过支撑杆及下臂结合于车身。
技术效果
本实施例的轮内马达总成通过紧凑的两段减速结构，能够在使驱动力倍增的同时，使装置实现小型化。另外，能够使马达总成的旋转轴相对于车轴的旋转轴朝前方向上偏心并设置于支撑杆，使得能够使用现有的盘式制动器。进而，由于在车轮内部的紧凑设计，因而有利于与现有底盘配件的组装，由于小型化，因而提高了车辆设计的自由度，容易维护管理。而且，本实施例的轮内马达总成使得轮内马达系统能够应用于前轮，通过盘式制动器等的再生制动，还能够有望获得提高燃料效率等效果。
附图说明
图1为本发明一个实施例的轮内马达总成的构成图；
图2为沿图1所示A-A线截取的剖面图；
图3为图2所示轮内马达总成的放大剖面图。
附图标记说明
100:轮内马达总成 110:马达总成
120:减速器总成 130:轮毂总成
140:转向节(Knuckle)构件 150:支撑杆
160:横拉杆(tie rod) 170:车轮
180:制动钳(brake caliper) 190:下臂
具体实施方式
下面参照附图，说明本发明的实施例。不过需要指出的是，以下的实施例提供用于帮助理解本发明，本发明的范围并非限定于以下的实施例。另外，以下的实施例提供用于向所属技术领域的技术人员更完全地说明本发明，对于判断认为可能不必要地混淆本发明的技术要旨的公知构成，省略详细说明。
图1是本发明一个实施例的轮内马达总成的构成图。
如图1所示，就本实施例的轮内马达总成100而言，马达总成110的旋转轴C2与车轮170或车轴的旋转轴C1可以配置于相异的位置。即，马达总成110的旋转轴C2可以配置得相对于车轮(wheel)170的旋转轴C1偏向前方上侧。这样的马达总成110配置是为了在行驶中，即使车轮170借助于悬架151而上下回弹(bounce)，或在转弯时，即使车轮170以既定转向角旋转，也会避免与车架(chassis)等的干扰，同时确保设置空间足够大，使马达尺寸实现最大化。另外，如图所示，由于马达总成110在车轮170内配置于上侧方，所以在下部侧生成设置空间，因此，能够把悬架等配置于车轮170下部侧的自由度得以增大。另一方面，在马达总成110的右侧空间，可以设置有制动钳180。制动钳180可以设置支撑于转向节构件140，在与车轮170一同旋转的制动盘171上发生摩擦力，执行制动。
整体而言，本实施例的轮内马达总成100在车轮170或车轴的旋转轴C1上方设置有马达总成110的旋转轴C2，制动钳180位于马达总成110的相反侧，在车轴的旋转轴C1上方设置有支撑杆150，在下方设置有下臂190的设置部，在下臂190的设置部后方设置有横拉杆(tie-rod)160。
图2是沿图1所示A-A线截取的剖面图。
如图2所示，本实施例的轮内马达总成100可以包括马达总成110、减 速器总成120、轮毂总成130及转向节构件140。马达总成110产生旋转驱动力，减速器总成120使生成的旋转驱动力减速或增大扭矩，传递给轮毂总成130，轮毂总成130通过其使车轮170旋转驱动。另外，转向节构件140通过支撑杆150及下臂190结合于车身，支撑车辆。在制动时，制动钳180摩擦与车轮170一同旋转的制动盘171，产生制动力，在转向时，使车轮170产生转向角的横拉杆160连接于转向节构件140，实现转向参考图1。
图3是图2所示轮内马达总成的放大剖面图。
如图3所示，本实施例的轮内马达总成100可以包括马达总成110。
马达总成110用于产生旋转驱动力，可以具有固定安装于马达外壳113内的定子112和以能旋转的方式设置于定子112中心轴附近的转子111。定子112可以具有定子铁芯及卷绕于其上的定子线圈，借助于向定子线圈供应电流，能够产生旋转磁场。转子111可以安装得能在定子112的中心轴上旋转，具有磁体，能够在所述旋转磁场内旋转驱动。转子111能够支撑于马达外壳113或马达罩114，形成得能够借助配置于马达外壳113内的轴承而旋转。
根据需要，在马达总成110可以具有旋转变压器115。旋转变压器115可以具有固定安装于马达外壳113等的旋转变压器定子115a、与转子111一同旋转的旋转变压器转子115b。旋转变压器定子115a及旋转变压器转子115b分别具有2相(phase)的绕线，能够通过输出电压值的变化，检测转子111的旋转速度、旋转位置等。
另一方面，本实施例的轮内马达总成100可以包括减速器总成120。
减速器总成120使马达总成110生成的旋转驱动力的扭矩增大，传递给轮毂总成130。减速器总成120可以具有用于第一次减速的行星齿轮组和用于第二次减速的反转齿轮组(counter gear set)。
行星齿轮组可以具有与马达总成110的转子111一体旋转的恒星齿轮(sun gear)121、啮合于恒星齿轮121的外周的行星齿轮122、啮合于行星齿轮122的外周的环形齿轮123、用于传递减速或增大了扭矩的旋转驱动力的承载体124。
恒星齿轮121可以设置于转子111的端部，与转子111一同旋转。例如，恒星齿轮121可以以花键spline方式与转子111结合。行星齿轮122可以配 置于恒星齿轮121的外周，与恒星齿轮121啮合，根据需要，可以具有多个。环形齿轮123可以配置于行星齿轮122的外周，内周啮合于行星齿轮122，可以设置于转向节构件140进行固定支撑。
承载体124可以以能旋转的方式设置于环形齿轮123的内周侧。承载体124可以借助于销而与行星齿轮122以连杆方式结合，环形齿轮123固定支撑于转向节构件140，从而使得因反作用力而在环形齿轮123的内侧旋转。也就是说，恒星齿轮121的旋转驱动力经行星齿轮122及环形齿轮123，在使承载体124旋转的同时，能够按照齿轮比，实现减速或增大扭矩。
承载体124的前端可以支撑于减速器罩126，轴承介于其与减速器罩126之间，以能旋转的方式支撑。另外，承载体124的前端为了与下面说明的小齿轮125结合，可以向旋转轴方向凸出既定程度形成，出于说明的便利，将其指称为承载体轴。另一方面，承载体124的中段可以借助介于其与环形齿轮123之间的轴承而以能旋转的方式支撑，承载体124的后端可以借助介于其与转子111之间的轴承而以能旋转的方式支撑。
另一方面，反转齿轮组可以具有设置于承载体轴的小齿轮125、啮合于小齿轮125的反转齿轮136。
小齿轮125可以设置于在承载体124前端凸出的承载体轴(carriershaft)，能够与承载体124一体旋转。例如，小齿轮125可以以花键(Spline)方式结合于承载体轴。
反转齿轮136可以配置于小齿轮125的下侧，与小齿轮125啮合。与前述的马达总成110的转子111、行星齿轮组的承载体124、小齿轮125等以转子111的旋转轴C2为中心旋转相反，本反转齿轮136能够以转子111旋转轴C2下端的车轴旋转轴C1为中心旋转。借助于此，反转齿轮136把以转子111的旋转轴C2为中心的旋转驱动力传递给以车轴的旋转轴C1为中心旋转的轮毂总成130。另外，反转齿轮136用于与小齿轮125一同执行第二次减速，可以以比小齿轮125大的直径形成。也就是说，小齿轮125与反转齿轮136的齿轮比可以形成得大于1。
如前面所述，反转齿轮136能够以车轴的旋转轴C1为中心旋转，能够向轮毂总成130传递旋转驱动力。为向轮毂总成130传递旋转驱动力，反转齿轮136的旋转中心部可以向旋转轴C1方向凸出既定程度形成。出于说明的便 利，将其指称为反转齿轮轴。另外，反转齿轮136可以借助介于其与转向节构件140之间的轴承而旋转支撑，使得能够以反转齿轮轴为旋转轴进行旋转。
另一方面，本实施例的轮内马达总成100可以包括轮毂总成130。
轮毂总成130用于把在减速器总成120中减速或增大了扭矩的旋转驱动力传递给车辆的车轮，可以具有：轮毂内圈131，其与反转齿轮轴(counter gear shaft)连结；轮毂外圈132，其配置于轮毂内圈131的外周，以能旋转的方式支撑轮毂内圈131。
轮毂内圈131可以设置于反转齿轮轴，与反转齿轮轴一同旋转。例如，轮毂内圈131可以以花键方式与反转齿轮轴结合。轮毂内圈131能够通过介于其与轮毂外圈132之间的轴承，以能旋转的方式支撑于轮毂外圈132的内侧。轮毂内圈131能够借助于反转齿轮轴而以旋转轴C1为中心进行旋转。此时，所述的旋转轴C1可以以与马达总成110的转子111旋转的旋转轴C2相异的轴形成，可以以与供车辆的车轮旋转的中心轴相同的轴形成。轮毂内圈131可以通过轮毂螺栓133与制动盘连结，通过制动盘，轮毂内圈131的旋转驱动力可以传递给车辆的车轮(参考图1及2)。
轮毂外圈132可以配置于轮毂内圈131的外周，可以通过轴承，以能旋转的方式支撑内侧的轮毂内圈131。轮毂外圈132可以结合于下面说明的转向节构件140进行固定支撑。另外，根据需要，轮毂外圈132可以与减速器罩126一体形成。这可以通过轮毂外圈132替代减速器罩126，提供节省配件数、提高组装效率、增大结构强度等技术优点。
另一方面，本实施例的轮内马达总成100可以包括转向节构件140。
转向节构件140可以形成用于供与减速器罩126一体化的轮毂外圈132、马达外壳113等连结并固定支撑的支撑结构。另外，转向节构件140可以提供通过轴承支撑反转齿轮136、或供环形齿轮123加装的支撑结构。另外，转向节构件140通过支撑杆150及下臂190结合于车身，支撑车辆。使用于制动的制动钳180或用于转向的横拉杆160设置或连接。
如以上所作的说明，本实施例的轮内马达总成100通过紧凑的两段减速结构，能够在使驱动力倍增的同时，使装置实现小型化。另外，能够使马达总成110的旋转轴C2相对于车轴的旋转轴C1朝前方向上偏心并设置于支撑杆150，使得能够使用现有的盘式制动器。进而，由于在车轮170内部的紧 凑设计，因而有利于与现有车架(chassis)配件的组装，由于小型化，因而提高了车辆设计的自由度，容易维护管理。而且，本实施例的轮内马达总成100能够应用于前轮的轮内马达系统，通过盘式制动器等的再生制动，还能够有望获得提高燃料效率等效果。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种轮内马达总成，其特征在于，包括：
马达总成(110)，其具有定子(112)及转子(111)，产生旋转驱动力；
减速器总成(120)，其具有行星齿轮组和反转齿轮组，其中，所述行星齿轮组对所述马达总成(110)的旋转驱动力进行第一次减速或增大扭矩，所述反转齿轮组与所述行星齿轮组连接对所述马达总成(110)的旋转驱动力进行第二次减速；
轮毂总成(130)，其与所述减速器总成(120)连接，把在所述减速器总成(120)中减速或增大扭矩的旋转驱动力传递给车辆的车轮，并且，具有以与所述转子(111)相异的旋转轴(C1)为中心旋转的轮毂内圈(131)及容纳所述轮毂内圈(131)且被固定支撑的轮毂外圈(132)；以及
转向节构件(140)，其对所述马达总成(110)、所述减速器总成(120)及所述轮毂总成(130)进行固定支撑，通过支撑杆(150)及下臂(190)结合于车身，
其中，所述轮毂外圈(132)与所述减速器总成(120)的减速器罩(126)一体形成，
所述反转齿轮组包括：
小齿轮(125)，其设置于所述行星齿轮组的承载体(124)，与所述承载体(124)一同旋转；以及
反转齿轮(136)，其以比所述小齿轮(125)大既定程度的半径形成，与所述小齿轮(125)啮合，由所述转向节构件(140)能够以与所述轮毂内圈(131)相同的旋转轴(C1)为中心旋转地支撑，在旋转中心轴上设置有所述轮毂内圈(131)，向所述轮毂总成(130)传递旋转驱动力。
2.根据权利要求1所述的轮内马达总成，其特征在于，所述行星齿轮组包括：
恒星齿轮(121)，其与所述转子(111)一同旋转地设置于所述转子(111)；
至少一个行星齿轮(122)，其啮合于所述恒星齿轮(121)的外周；
环形齿轮(123)，其啮合于所述行星齿轮(122)的外周，固定支撑于所述转向节构件(140)；以及
承载体(124)，其以能旋转地设置于所述环形齿轮(123)内侧，把减速或增大扭矩的旋转驱动力传递给所述反转齿轮组。
3.根据权利要求1所述的轮内马达总成，其特征在于，
所述转子(111)的旋转轴(C2)以所述车轮的侧方为基准，配置于比所述轮毂内圈(131)的旋转轴(C1)更前方上侧。
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