CN104908580A - 一种电动汽车轮边驱动装置及包括该轮边驱动装置的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车轮边驱动装置及包括该轮边驱动装置的车辆，电动汽车轮边驱动装置包括轮毂电机、第一等速万向节、传动轴、第二等速万向节、传动短轴、连接盘、法兰盘和制动器；本发明所述制动器依次通过所述连接盘、所述传动短轴、所述第二等速万向节、所述传动轴、所述第一等速万向节与所述轮毂电机连接，通过将所述制动器及其组件移出所述轮毂电机，将非簧载质量转化为簧载质量，大大简化了所述轮毂电机的结构，又利于制动器散热并消除制动热对永磁体的影响，延长电机使用寿命，且降低了车辆非簧载质量，对降低故障率的发生非常有益且可以减少所述轮毂电机的制造成本，提高了电动汽车的行驶平顺性及操纵稳定性。

Description

一种电动汽车轮边驱动装置及包括该轮边驱动装置的车辆

技术领域

本发明属于汽车轮边驱动与制动系统领域，具体涉及一种电动汽车轮边驱动装置及包括该轮边驱动装置的车辆。

背景技术

轮毂电机驱动的电动汽车优点明显，由于省略了传统的变速器、减速器、差速器及传动轴等机械传动部件，大大提高了传动效率的同时还降低了机械噪声；使汽车整体结构得到很大简化，获得较高的车内空间利用率；四轮驱动力独立可控，能够实现差速、电制动、防滑及差动助力转向等功能。然而，缺点也很明显。在采用轮毂电机后，电动汽车的非簧载质量显著增加，这使得整车的平顺性恶化，操控难度加大，；轮胎的接地性变差不仅会降低汽车的安全性，还会使得对轮毂电机总成产生巨大冲击，影响汽车的行驶平顺性、稳定性及动力学控制；制动器及其组件集成在轮毂电机上，制动时产生的制动热势必影响永磁体的磁性，严重时甚至是永磁体退磁。

目前，为了减轻非簧载质量的方法也有很多，如日本Keio大学研发的ELLIICA的八个车轮的电动汽车，通过增加车轮数量达到减轻每个轮毂电机的质量，这个方法虽然是可行的，但势必使得轴数增加汽车底盘变得异常复杂。还有通过在轮毂电机与轮胎之间增加弹性元件的方法，把轮毂电机转化为与汽车簧载质量并联的质量，来改善由于路面激励使得轮毂电机气隙不均匀带来的影响。这种方法尚处在研发阶段，且使得轮毂电机的结构复杂，制造成本增加，故障率上升等缺点。

针对上述存在的技术问题，非常有必要研制一种新型的电动汽车轮边驱动装置及包括该轮边驱动装置的车辆。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，而提供一种电动汽车轮边驱动装置及包括该轮边驱动装置的车辆，本发明将车轮处轮毂电机的驱动与制动分离，通过将制动器及其组件移出车轮并与车架相连，实现其非簧载质量转化为簧载质量，从根本上解决制动时产生的制动热对轮毂电机永磁体的影响，及非簧载质量大带来的操控稳定性与平顺性恶化的问题。

本发明的技术方案是：一种电动汽车轮边驱动装置，包括轮毂电机、第一等速万向节、传动轴、第二等速万向节、传动短轴、连接盘、法兰盘、制动器和支承座；

所述轮毂电机包括转子外端、转子内端、定子芯轴、永磁体、电机绕组和定子支承座；所述转子外端通过螺母安装在轮毂上，所述转子外端与所述转子内端通过螺栓连成一体，所述转子外端和所述转子内端分别通过第一圆锥滚子轴承安装在所述定子芯轴上；所述永磁体固结在所述转子外端的内壁、且呈圆周布置，所述电机绕组绕结在所述定子支承座上，所述定子支承座固定在所述定子芯轴上，所述定子芯轴通过螺母与所述法兰盘连接；所述转子外端的轴心位置具有转子芯轴，所述转子芯轴通过所述第一等速万向节与所述传动轴的一端连接，所述传动轴的另一端通过所述第二等速万向节与所述传动短轴的一端连接，所述传动短轴的另一端通过花键与所述连接盘的一端连接，所述制动器包括制动盘，所述连接盘的另一端通过螺母连接在所述制动盘上，所述传动短轴通过一对第二圆锥滚子轴承安装在所述支承座内。

上述方案中，还包括电机绕组冷却装置，所述电机绕组冷却装置包括汽车冷却液箱、冷却液泵、冷却液通道、冷却液进管和冷却液出管；所述冷却液通道设在所述定子支承座、且靠近所述电机绕组处，所述定子芯轴上开有进液管孔和出液管孔；所述冷却液通道的一端与所述冷却液进管的一端连接，所述冷却液通道的另一端与所述冷却液出管的一端连接，所述冷却液进管和所述冷却液出管的另一端分别通过所述进液管孔和所述出液管孔穿出所述轮毂电机与所述汽车冷却液箱连接，所述冷却液泵安装在所述冷却液进管上。

上述方案中，还包括防尘罩，所述防尘罩一端固定在所述支承座上，另一端抵在所述连接盘的外壳上。

上述方案中，还包括密封橡胶垫片，所述密封橡胶垫片安装在所述支承座内、且套在所述连接盘与所述传动短轴连接的一端上。

上述方案中，所述传动短轴通过紧定螺母与所述制动盘连接。

上述方案中，所述轮毂为铝合金制成的。

上述方案中，所述第一等速万向节和所述第二等速万向节为伸缩型球笼式。

上述方案中，所述一对第二圆锥滚子轴承反向安装在所述支承座上。

上述方案中，所述制动器通过螺母连接在车架上，所述支承座通过螺母连接在车架上；所述车辆包括独立的汽车前悬架和汽车后悬架，所述法兰盘包括前轮法兰盘和后轮法兰盘，所述前轮法兰盘包括主销和转向节臂，所述主销与所述汽车前悬架连接，所述转向节臂与汽车转向横拉杆连接；所述后轮法兰盘包括悬架连接臂，所述悬架连接臂与所述汽车后悬架连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明所述制动器依次通过所述连接盘、所述传动短轴、所述第二等速万向节、所述传动轴、所述第一等速万向节与所述轮毂电机连接，通过将所述制动器及其组件移出所述轮毂电机，将非簧载质量转化为簧载质量，大大简化了所述轮毂电机的结构，对降低故障率的发生非常有益且可以减少所述轮毂电机的制造成本。

2、本发明通过所述前轮法兰盘和所述后轮法兰盘分别与所述汽车前悬架和所述汽车后悬架连接，将车轮通过前后独立悬架连接于底盘上，使原来的非簧载质量转化为簧载质量，减轻了所述轮毂电机的质量，提高了汽车的操纵性和行驶稳定性，对改善电动汽车的平顺性十分有益。

3、本发明制动的时候，所述轮毂电机通过两个等速万向节及传动轴，将驱动力矩传递至连接在车架上的所述制动器，所述制动器工作实现制动。由所述于制动器及其组件远离所述轮毂电机，故产生的制动热不会使所述永磁体热衰退及影响所述轮毂电机内集成的电路元件，改善了所述轮毂电机工作环境，延长了轮毂电机的使用寿命，所述制动盘移出轮毂电机后散热更加容易，有利于保持制动效能恒定性。

4、本发明所述轮毂电机质量减轻后，来自地面的激励影响减小，轮胎接地性得到改善，所述轮毂电机的气隙趋向于均匀，使所述轮毂电机工作更加平稳，提高控制的准确性。

5、本发明针对需要液体冷却的大功率所述轮毂电机，通过所述电机绕组冷却装置，源源不断的从所述冷却液通道里通入冷却液为所述电机绕组冷却降温，进一步改善了所述轮毂电机工作环境。

6、本发明通过加装所述防尘罩，减少灰尘进入所述支承座内。

7、本发明通过加装密封橡胶垫片，进一步减少灰尘或气体的进入，以免影响传动短轴的转动。

8、本发明所述传动短轴5通过紧定螺母18与所述制动盘801连接，可进一步加固传动短轴，防止其脱落。

9、本发明由于设计的底盘连接方式为前后独立悬架所以选择伸缩型球笼式等速万向节。

10、本发明由于一对所述第二圆锥滚子轴承的安装距离比较近，完成安装的所述传动短轴刚性较差，为了消除此弊端，一对所述第二圆锥滚子轴承采用反向安装。

11、所述轮毂为铝合金制成的轮毂，重量较轻，惯性阻力小，制造精度高，刚性好，在高速转动时变形小，这对提高汽车的直线行驶性能有利，减轻了轮胎滚动阻力，从而能减少油耗。其中，合金材质的导热率是钢材的三倍左右，散热性很好。

12、安装有所述轮边驱动装置的车辆，将所述制动器及其组件移出所述轮毂电机，简化轮毂电机结构，盘连接方式为采用独立悬架，将非簧载质量转化为簧载质量，具有良好的平顺性、操控性及行驶稳定性。

附图说明

图1为本发明一实施例的总装结构剖视图。

图2为本发明一实施例的轮毂电机定子芯轴局部放大图。

图3为本发明一实施例的制动盘及传动短轴局部放大图。

图4为本发明一实施例的前轮轮毂电机放大图。

图5为本发明一实施例的冷却液通道局部放大图。

图6为本发明一实施例的冷却液管与冷却液通道连接图。

图7为本发明一实施例的定子芯轴进液管孔和出液管孔的示意图。

图8为本发明一实施例的定子芯轴侧视图。

图9为本发明一实施例的定子芯轴正视图。

图10为本发明一实施例的轮毂侧视图。

图11为本发明一实施例的轮毂正视图。

图12为本发明一实施例的支承座侧视图。

图13为本发明一实施例的支承座正视图。

图14为本发明一实施例的转子外端侧视图。

图15为本发明一实施例的转子外端正视图。

图16为本发明一实施例的转子内端侧视图。

图17为本发明一实施例的转子内端正视图。

图中，1、轮毂电机；101、转子外端；1011、转子芯轴；102、转子内端；1021、螺母安装孔；103、定子芯轴；1031、进液管孔；1032、出液管孔；104、永磁体；105、电机绕组；106、定子支承座；2、第一等速万向节；3、传动轴；4、第二等速万向节；5、传动短轴；6、连接盘；7、法兰盘；701、前轮法兰盘；7011、主销；7012、转向节臂；702、后轮法兰盘；7021、悬架连接臂；8、制动器；801、制动盘；9、轮毂；10、第一圆锥滚子轴承；11、第二圆锥滚子轴承；12、支承座；13、冷却液通道；14、冷却液进管；15、冷却液出管；16、防尘罩；17、密封橡胶垫片；18、紧定螺母。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示为本发明的一种实施方式，在该实施方式中，所述电动汽车轮边驱动装置包括轮毂电机1、第一等速万向节2、传动轴3、第二等速万向节4、传动短轴5、连接盘6、法兰盘7、制动器8和支承座12。

所述轮毂电机1包括转子外端101、转子内端102、定子芯轴103、永磁体104、电机绕组105和定子支承座106；所述转子外端101通过六个呈均匀圆周布置的防松螺母安装在轮毂9上，所述转子外端101与所述转子内端102通过通过八个防松螺栓连成一体，所述转子外端101和所述转子内端102分别通过第一圆锥滚子轴承10安装在所述定子芯轴103上；所述永磁体104固结在所述转子外端101的内壁、且呈圆周布置，所述电机绕组105绕结在所述定子支承座106上，所述定子支承座106通过平键连接在所述定子芯轴103上，所述定子芯轴103内端口通过八个均匀圆周布置的螺栓与所述法兰盘7连接，所述法兰盘7连接在汽车悬架上；所述转子外端101包括转子芯轴1011，所述转子芯轴1011通过所述第一等速万向节2与所述传动轴3的一端连接，所述传动轴3的另一端通过所述第二等速万向节4与所述传动短轴5的一端连接，所述传动短轴5的另一端通过花键与所述连接盘6的一端连接，并用防松螺母拧在所述传动短轴5上防止所述连接盘6与所述传动短轴5脱落，所述制动器8通过螺母连接在车架上；如图3所示，所述制动器8包括制动盘801，所述制动器8将制动力施加于所述制动盘801上，所述连接盘6的另一端通过四个螺母连接在所述制动盘801上，所述传动短轴5通过一对第二圆锥滚子轴承11安装在所述支承座12上，所述支承座12通过螺母连接在车架上。

所述法兰盘7包括前轮法兰盘701和后轮法兰盘702，所述汽车悬架包括独立的汽车前悬架和汽车后悬架；如图4所示，所述前轮法兰盘701包括主销7011和转向节臂7012，所述主销7011与所述汽车前悬架连接，所述转向节臂7012与汽车转向横拉杆连接；如图2所示，所述后轮法兰盘702包括悬架连接臂7021，所述悬架连接臂7021通过四个螺母与所述汽车后悬架连接。

如图5、6和7所示，所述电动汽车轮边驱动装置还包括电机绕组冷却装置，所述电机绕组冷却装置包括汽车冷却液箱、冷却液泵、冷却液通道13、冷却液进管14和冷却液出管15；所述冷却液通道13设在所述定子支承座106、且靠近所述电机绕组105处，所述定子芯轴103上开有进液管孔1031和出液管孔1032；所述冷却液通道13的一端与所述冷却液进管14的一端连接，所述冷却液通道13的另一端与所述冷却液出管5的一端连接，所述冷却液进管14和所述冷却液出管15的另一端分别通过所述进液管孔1031和所述出液管孔1032穿出所述轮毂电机1与所述汽车冷却液箱连接，所述冷却液泵安装在所述冷却液进管14上。

所述冷却液通道13可以有若干组，在本实施例中冷却液通道13为2组，冷却液通道13为螺旋形；在所述冷却通道13的进口与出口处自带的铸造管口，所述冷却液进管14和所述冷却液出管15套在所述冷却通道13的进口与出口处用卡簧或螺母固定连接。所述冷却液进管14和所述冷却液出管15在所述轮毂电机外的内的一段分成有两条，在所述轮毂电机外两条所述冷却液进管14合二为一，两条所述冷却液出管15合二为一。

针对需要液体冷却的大功率所述轮毂电机1，通过所述电机绕组冷却装置，源源不断的从所述冷却液通道13里通入冷却液为所述电机绕组105冷却降温，进一步改善了所述轮毂电机1工作环境。

所述电动汽车轮边驱动装置还包括防尘罩16，所述防尘罩16一端固定在所述支承座12上，另一端抵在所述连接盘6的外壳上。

所述电动汽车轮边驱动装置还包括密封橡胶垫片17，所述密封橡胶垫片17安装在所述支承座12内、且套在所述连接盘6与所述传动短轴5连接的一端上。

所述传动短轴5通过紧定螺母18与所述制动盘801连接，进一步加固传动短轴，防止其脱落。

所述轮毂9为铝合金制成的轮毂，重量较轻，惯性阻力小，制造精度高，刚性好，在高速转动时变形小，这对提高汽车的直线行驶性能有利，减轻了轮胎滚动阻力，从而能减少油耗。其中，合金材质的导热率是钢材的三倍左右，散热性很好。

所述第一等速万向节2和所述第二等速万向节4为伸缩型球笼式。

一对所述第二圆锥滚子轴承11反向安装在所述支承座12上。

本发明还提供一种车辆，所述车辆包括轮边装置，所述电动汽车轮边驱动装置为上述电动汽车轮边驱动装置。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电动汽车轮边驱动装置，其特征在于，包括轮毂电机(1)、第一等速万向节(2)、传动轴(3)、第二等速万向节(4)、传动短轴(5)、连接盘(6)、法兰盘(7)、制动器(8)和支承座(12)；

所述轮毂电机(1)包括转子外端(101)、转子内端(102)、定子芯轴(103)、永磁体(104)、电机绕组(105)和定子支承座(106)；所述转子外端(101)通过螺母安装在轮毂(9)上，所述转子外端(101)与所述转子内端(102)通过螺栓连成一体，所述转子外端(101)和所述转子内端(102)分别通过第一圆锥滚子轴承(10)安装在所述定子芯轴(103)上；所述永磁体(104)固结在所述转子外端(101)的内壁、且呈圆周布置，所述电机绕组(105)绕结在所述定子支承座(106)上，所述定子支承座(106)固定在所述定子芯轴(103)上，所述定子芯轴(103)通过螺母与所述法兰盘(7)连接；所述转子外端(101)的轴心位置具有转子芯轴(1011)，所述转子芯轴(1011)通过所述第一等速万向节(2)与所述传动轴(3)的一端连接，所述传动轴(3)的另一端通过所述第二等速万向节(4)与所述传动短轴(5)的一端连接，所述传动短轴(5)的另一端通过花键与所述连接盘(6)的一端连接，所述制动器(8)包括制动盘(801)，所述连接盘(6)的另一端通过螺母连接在所述制动盘(801)上，所述传动短轴(5)通过一对第二圆锥滚子轴承(11)安装在所述支承座(12)内。

2.根据权利要求1所述的电动汽车轮边驱动装置，其特征在于，还包括电机绕组冷却装置，所述电机绕组冷却装置包括汽车冷却液箱、冷却液泵、冷却液通道(13)、冷却液进管(14)和冷却液出管(15)；所述冷却液通道(13)设在所述定子支承座(106)、且靠近所述电机绕组(105)处，所述定子芯轴(103)上开有进液管孔(1031)和出液管孔(1032)；所述冷却液通道(13)的一端与所述冷却液进管(14)的一端连接，所述冷却液通道(13)的另一端与所述冷却液出管(5)的一端连接，所述冷却液进管(14)和所述冷却液出管(15)的另一端分别通过所述进液管孔(1031)和所述出液管孔(1032)穿出所述轮毂电机(1)与所述汽车冷却液箱连接，所述冷却液泵安装在所述冷却液进管(14)上。

3.根据权利要求1所述的电动汽车轮边驱动装置，其特征在于，还包括防尘罩(16)，所述防尘罩(16)一端固定在所述支承座(12)上，另一端抵在所述连接盘(6)的外壳上。

4.根据权利要求1所述的电动汽车轮边驱动装置，其特征在于，还包括密封橡胶垫片(17)，所述密封橡胶垫片(17)安装在所述支承座(12)内、且套在所述连接盘(6)与所述传动短轴(5)连接的一端上。

5.根据权利要求1所述的电动汽车轮边驱动装置，其特征在于，所述传动短轴(5)通过紧定螺母(18)与所述制动盘(801)连接。

6.根据权利要求1所述的电动汽车轮边驱动装置，其特征在于，所述轮毂(9)为铝合金制成的。

7.根据权利要求1所述的电动汽车轮边驱动装置，其特征在于，所述第一等速万向节(2)和所述第二等速万向节(4)为伸缩型球笼式。

8.根据权利要求1所述的电动汽车轮边驱动装置，其特征在于，所述一对第二圆锥滚子轴承(11)反向安装在所述支承座(12)上。

9.一种装有权利要求1-8中任意一项所述电动汽车轮边驱动装置的车辆，其特征在于，所述制动器(8)通过螺母连接在车架上，所述支承座(12)通过螺母连接在车架上；所述车辆包括独立的汽车前悬架和汽车后悬架，所述法兰盘(7)包括前轮法兰盘(701)和后轮法兰盘(702)，所述前轮法兰盘(701)包括主销(7011)和转向节臂(7012)，所述主销(7011)与所述汽车前悬架连接，所述转向节臂(7012)与汽车转向横拉杆连接；所述后轮法兰盘(702)包括悬架连接臂(7021)，所述悬架连接臂(7021)与所述汽车后悬架连接。