CN104708991A - 轮毂总成及汽车 - Google Patents

Abstract

一种轮毂总成及汽车，所述轮毂总成包括：轮毂和位于轮毂中心轴上的轮毂轴承，所述轮毂轴承的轴承外圈与轮毂连接；壳体，位于轮毂和轮毂轴承之间，所述壳体与所述轮毂轴承围绕形成轮毂空间，所述轮毂空间包括密封的第一容纳腔、与外界连通的第二容纳腔；位于所述第一容纳腔的驱动器，位于所述第二容纳腔的制动器；所述驱动器的输出端伸出所述第一容纳腔连接至所述轮毂，所述制动器的输出端连接至所述轮毂。本发明将制动器整合到传统的轮毂驱动器中，使得各部件的布局在有限的轮毂空间内得到优化，并易于装配和维修。

Description

轮毂总成及汽车

技术领域

本发明涉及汽车车辆领域，具体涉及一种轮毂总成及汽车。

背景技术

轮毂电机技术又称车轮内装电机技术，其最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。

其中动力装置采用轮毂驱动器，直接将电机安装在车轮轮毂中。在车轮驱动时，轮毂驱动器向车轮输出驱动扭矩；在车轮制动时，则通过安装在轮毂驱动器之外的制动器来实现。

现有技术中有一种带轮边减速器的轮毂驱动器，包括电机和连接于电机的减速器。如图1所示，轮毂驱动器包括车轮3，位于轮毂（图中未标注）中的电机1和位于电机输出端的减速器2，减速器2安装在电机1和车轮3之间，电机1输出的驱动扭矩通过减速器2的作用可以被放大，并将放大后的驱动扭矩最后输出至车轮3。可以看到，这种轮毂驱动器只具备产生驱动扭矩的功能，而车辆的制动则需要另外的制动器来实现。

在车辆的设计和装配中，轮毂驱动器和制动器的设计和布局都是非常复杂和严格的，而现有技术中，制动器分立于轮毂驱动器设立，占用了过多的空间，导致整个系统向车轮外延伸，从而极易引起其与车辆悬架系统的干涉；而且，由于轮毂驱动器和制动器不属于同一装配系统，导致其装配和维修都非常困难。

发明内容

本发明解决的问题是如何优化轮毂中机械器件的布置，节约车轮轮毂空间，以及轮毂驱动器和制动器装配、维修困难。

为解决上述问题，本发明提供一种轮毂总成，包括：轮毂和位于轮毂中心轴上的轮毂轴承，所述轮毂轴承的轴承外圈与轮毂连接；壳体，位于轮毂和轮毂轴承之间，所述壳体与所述轮毂轴承围绕形成轮毂空间，所述轮毂空间包括密封的第一容纳腔、与外界连通的第二容纳腔；位于所述第一容纳腔的驱动器，位于所述第二容纳腔的制动器；所述驱动器的输出端伸出所述第一容纳腔连接至所述轮毂，所述制动器的输出端连接至所述轮毂。

可选的，所述轮毂空间还包括密封的第三容纳腔；所述轮毂总成还包括位于所述第三容纳腔的减速器，所述减速器的输入端与所述驱动器和/或制动器的输出端连接，所述减速器的输出端连接至所述轮毂。

可选的，所述驱动器包括：电机、位于电机转子支架和所述壳体之间的轴承。

可选的，所述壳体至少沿轴向方向分为两部分，轴向最外侧的部分盖设于位于轴向次外侧的部分上，其中所述轴向最外侧的部分与所述制动器连接。

可选的，所述驱动器的输出端、所述制动器的输出端与所述减速器的输入端通过第一连接件连接。

可选的，所述制动器的输出端与所述减速器的输入端之间设有衬垫。

可选的，所述减速器的输出端通过第二连接件与所述轮毂连接；或者，所述减速器的输出端通过第二连接件连接至所述轴承外圈，并通过所述轴承外圈连接至所述轮毂。

可选的，所述减速器为行星减速器。

可选的，还包括位于第一容纳腔的冷却系统。

本发明还提供一种汽车，其包含上述任一种轮毂总成。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

将制动器整合到轮毂驱动器中，使得车轮驱动器和制动器的布局在有限的轮毂空间内得到优化，并易于装配。

进一步，减速器被同时用于加强驱动扭矩和制动扭矩，使得车辆对驱动器和制动器的动力学要求大大降低，减小了机械器件的尺寸，同时节约了成本。

附图说明

图1是现有技术轮毂驱动器结构示意图；

图2是本发明实施例轮毂总成的模块结构图；

图3是本发明实施例轮毂总成的立体分解图；

图4是本发明实施例轮毂总成的轴向剖面图；

图5是本发明实施例轮毂总成的电机轴向剖面图；

图6是本发明实施例轮毂总成的减速器轴向剖面图；

图7是本发明实施例驱动模式扭矩传递图；

图8是本发明实施例制动模式扭矩传递图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本发明实施例提供一种轮毂总成100，参照图2-4，包括：轮毂110和位于轮毂110中心轴C-C上的轮毂轴承120，所述轮毂轴承120包括轮毂轴承内圈121和位于轮毂轴承内圈121外周的轮毂轴承外圈122，轴承内圈121和轴承外圈122之间设有滚动体123；其中，轴承外圈122与轮毂110连接。

轮毂总成100还包括壳体500，位于轮毂110和轮毂轴承120之间。壳体500与轮毂轴承120围绕形成轮毂空间，轮毂空间包括密封的第一容纳腔、与外界连通的第二容纳腔、密封的第三容纳腔；位于第一容纳腔的是驱动器200，位于第二容纳腔的是制动器300、位于第三容纳腔的是减速器400；驱动器200的输出端伸出第一容纳腔与制动器300的输出端共同连接至减速器400的输入端，减速器400的输出端连接至轮毂110。

本实施例的轮毂总成100将制动器300整合到轮毂驱动器中，使得车轮的驱动器200和制动器300的布局在有限的轮毂空间内得到优化。

壳体500至少沿轴向方向分为两部分，其中轴向最外侧的部分盖设于位于轴向次外侧的部分上，与所述轮毂轴承120围绕形成轮毂空间。

本实施例中，参照图3-4，壳体500分为设置于轮毂110内侧周面的第一部分510、盖设于第一部分510的第二部分520，以及盖设于第二部分520的第三部分530。其中，第一部分510为环形、且其轴向截面呈C形；第二部分520暴露出轮毂轴承120、且基本上封闭第一部分510的C形的开口以形成第一容纳腔；第三部分530具有通孔（图中未标注）、与轴承内圈121连接，第三部分530与轴承内圈121和第二部分520围成第二容纳腔。

第一部分510的环形内周面与轮毂轴承外圈122围成第三容纳腔。

参照图4，其中，第一容纳腔具有朝向中心轴C-C方向的开口（图中未标注），驱动器200位于第一容纳腔中，其输出端通过第一容纳腔的开口伸出；制动器300位于第二容纳腔中并与第三部分530连接，其中制动器300产生的热量和杂质可以通过第三部分530的通孔散出；减速器400位于第三容纳腔中。

轮毂总成100的装配如下：

第一步，将第一部分510放置于轮毂110的内周面，其C形的开口朝外；

第二步，将驱动器200对应装配于C形的开口中，将减速器400套设于轴承外圈122上、并固定于第一部分510，减速器400的输出端连接至轴承外圈122，并通过轴承外圈122连接至轮毂110；其中，驱动器200的输出端朝向轮毂110的中心轴C-C伸出，并与减速器400的输入端连接；

第三步，将第二部分520盖设于第一部分510上；

第四步，将连接有制动器300的第三部分530盖设于第二部分520，并通过第三部分530的通孔将制动器300的输出端与驱动器200的输出端和减速器400的输入端连接。

在其他实施例中，壳体500也可以为两部分，例如将上述第二部分520和第三部分530一体成型、合并成一个部分，并将其盖设于第一部分510。需要注意的是，壳体500也可以由多于三个部分组成，只要满足其余壳体部分与位于最内侧的第一部分510围成轮毂空间，就能实现本发明的目的。

本实施例中，驱动器200的输出端、制动器300的输出端通过减速器400的输出端连接至轴承外圈122，并通过轴承外圈122连接至轮毂110。本实施例轮毂总成100的装配非常简单和快速。

下面对驱动器200、制动器300以及减速器400逐一作详细的说明。

驱动器200用于产生驱动扭矩。参照图3-4并结合图5，本实施例中，驱动器200为电机，具体为内转子电机（例如可以是高速内转子电机），包括：固定于第一容纳腔的电机定子210、位于电机定子210内的电机转子220、固定于电机转子220的电机转子支架230，以及位于电机转子支架230和壳体500之间的轴承240。其中，电机转子支架230作为电机200的输出端输出至减速器400的输入端，将驱动扭矩输出至减速器400。由于减速器400的扭矩放大作用，车轮转动要求的驱动扭矩将会变小，相应的，电机的尺寸要求也会变小，从而减小电机所需要的装配空间。

其中，电机转子支架230也可以采用任何一种可以隔热的材料。

其中，驱动器200还可以包括冷却系统，例如风冷却系统或水冷却系统。本实施例中采用冷却水套250作为冷却系统用于电机的散热。冷却水套250可以固定于电机定子210和壳体500之间。

在其他实施例中，驱动器200可以不局限于电机；另外电机也可以是其他类型的电机，例如外转子电机。

制动器300用于产生制动扭矩。参照图3-4，本实施例中，制动器300为鼓式制动器，包括：连接于壳体500的制动蹄310；设于制动蹄310外周的制动鼓320。制动鼓320作为制动器300的输出端与减速器400连接，将制动扭矩输出至减速器400。由于减速器400的扭矩放大作用，车轮制动所要求的制动扭矩将会变小，相应的，制动器300的尺寸要求也会变小，从而减小制动器300所需要的装配空间。

本实施例中，电机转子支架230和制动鼓320与减速器400输入端连接。这三者通过第一连接件610固定连接，第一连接件610可以螺栓-法兰连接件等，但不限于上述连接形式。

减速器400用于放大驱动扭矩或制动扭矩。参照图3-4并结合图6，本实施例中，减速器400为行星减速器，包括：太阳轮410，作为减速器400的输入端与电机转子支架230（即驱动器200的输出端）和制动鼓320（即制动器300的输出端）连接；齿圈420，以太阳轮410为中心设置并固定于壳体500；若干行星轮430，布置于太阳轮410周围、同时与太阳轮410和齿圈420啮合；行星架440，连接若干行星轮430、并作为减速器400的输出端连接至轮毂110。本实施例中，行星架440通过第二连接件620连接至轴承外圈122，然后通过轴承外圈122连接至轮毂110。

其中，第二连接件620可以是螺栓-法兰连接件或者其他连接件，但不限于上述连接形式。在其他实施例中，行星架440也可以直接与轮毂110连接。

本实施例中，行星减速器为单级减速器，行星轮430的数目是三个；减速比可选范围2-6。

其他实施例中，根据实际的设计要求，行星减速器也可以是多级减速器；行星轮430的数目可以大于三个；减速比也可以大于6。

需注意的是，在其他实施例中，减速器400不应局限于行星减速器，可以是任何一种能够加强驱动扭矩和制动扭矩的机械系统。

在其他实施例中，制动器300也不仅限于鼓式制动器，例如也可以是盘式制动器。只要满足在装配时将制动器300的输出端连接至减速器400的输入端、并同时与驱动器200的输出端连接，就能实现本发明的目的。

参照图4，在本实施例中，制动器300被整合到轮毂驱动器的驱动器200中，减速器400同时用于驱动器200和制动器300。也就是说，电机的输出端（电机转子支架230）、制动器300的输出端（制动鼓320）均连接至减速器400的输入端（行星减速器的太阳轮410），减速器400的输出端既向车轮输出驱动扭矩，也向车轮输出制动扭矩。

其中，电机转子支架230、制动鼓320分别位于太阳轮410的两侧，这三者通过第一连接件610连接。

本实施例中，制动鼓320与太阳轮410之间还可以设置衬垫630。衬垫630用于阻止制动器300产生的热量流向电机。其中衬垫630可以例如是尼龙、泡沫等具有隔热作用的材料。

本实施例还包括若干密封件640，用于第一容纳腔和第三容纳腔的密封。

由上可知，本实施例中，电机作为驱动源、鼓式制动器作为制动源，其输出端均连接至行星减速器的输入端，分别组成轮毂总成100的驱动系统和制动系统。制动器不再分立于轮毂驱动器而设立，而是与轮毂驱动器结合，共同成为一个有机的整体，形成同时具备驱动和制动功能的轮毂总成；并且，驱动器200和制动器300共用一套减速器，在减少了机械器件的同时也节约了轮毂空间。

本实施例中轮毂总成100的工作原理如下：

电机的电机转子支架230、行星减速器的太阳轮410和鼓式制动器的制动鼓320固定连接在一起，三者同步转动。

参照图7，车轮处于驱动模式时，电机工作，输出驱动扭矩；鼓式制动器的制动蹄310不张开，无制动扭矩输出。电机转子220驱动电机转子支架230转动，驱动太阳轮410转动，将驱动扭矩传输至行星减速器。由此，电机输出的驱动扭矩通过行星减速器的放大作用被放大并输出至轮毂。

参照图8，车轮处于制动模式时，电机无驱动扭矩输出；鼓式制动器输出制动扭矩：制动蹄310张开并卡紧制动鼓320，对制动鼓320施加制动扭矩，导致制动鼓320的转速降低，此时太阳轮410的转速随之降低。由此，鼓式制动器输出的制动扭矩通过行星减速器的放大作用被放大输出至轮毂。

需要注意的是，上述实施例还可以作简单变形得到其他实施例：

例如，当驱动器200和制动器300输出的驱动扭矩/制动扭矩足够驱动/制动车轮时，可以不设置减速器400，而将驱动器200和制动器300的输出端直接连接至轮毂；

例如，可以将减速器400只连接驱动器200的输出端，或只连接制动器300的输出端连接，只对驱动扭矩或只对制动扭矩进行放大输出；

例如，可以设置两组减速器400，分别于驱动器200和制动器300的输出端，分别对驱动扭矩和制动扭矩进行放大输出。

本发明还提供一种汽车，其包含上述任一种轮毂总成。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种轮毂总成，其特征在于，包括：

轮毂和位于轮毂中心轴上的轮毂轴承，所述轮毂轴承的轴承外圈与轮毂连接；

壳体，位于轮毂和轮毂轴承之间，所述壳体与所述轮毂轴承围绕形成轮毂空间，所述轮毂空间包括密封的第一容纳腔、与外界连通的第二容纳腔；

位于所述第一容纳腔的驱动器，位于所述第二容纳腔的制动器；

所述驱动器的输出端伸出所述第一容纳腔连接至所述轮毂，所述制动器的输出端连接至所述轮毂。

2.如权利要求1所述的轮毂总成，其特征在于，所述轮毂空间还包括密封的第三容纳腔；

所述轮毂总成还包括位于所述第三容纳腔的减速器，所述减速器的输入端与所述驱动器和/或制动器的输出端连接，所述减速器的输出端连接至所述轮毂。

3.如权利要求1所述的轮毂总成，其特征在于，所述驱动器包括：电机、位于电机转子支架和所述壳体之间的轴承。

4.如权利要求1所述的轮毂总成，其特征在于，所述壳体至少沿轴向方向分为两部分，轴向最外侧的部分盖设于位于轴向次外侧的部分上，其中所述轴向最外侧的部分与所述制动器连接。

5.如权利要求2所述的轮毂总成，其特征在于，所述驱动器的输出端、所述制动器的输出端与所述减速器的输入端通过第一连接件连接。

6.如权利要求2所述的轮毂总成，其特征在于，所述制动器的输出端与所述减速器的输入端之间设有衬垫。

7.如权利要求2所述的轮毂总成，其特征在于，所述减速器的输出端通过第二连接件与所述轮毂连接；

或者，所述减速器的输出端通过第二连接件连接至所述轴承外圈，并通过所述轴承外圈连接至所述轮毂。

8.如权利要求2所述的轮毂总成，其特征在于，所述减速器为行星减速器。

9.如权利要求1所述的轮毂总成，其特征在于，还包括位于第一容纳腔的冷却系统。

10.一种汽车，其特征在于，包含权利要求1-9中任一项所述的轮毂总成。