CN105691102A - 轮毂驱动总成 - Google Patents

Abstract

一种轮毂驱动总成，包括：轮毂；轮毂轴承，位于轮毂内且设于其中轴线上；壳体，位于轮毂轴承和轮毂之间，围绕轮毂轴承形成壳体空间，壳体空间包括第一、二收容室，壳体沿轴向至少包括两部分，壳体的轴向最外侧部分作为第二收容室的侧壁；位于第一收容室中的驱动器，其输出端伸出第一收容室连接至轮毂；位于第二收容室中且装在壳体的轴向最外侧部分的制动器，其输出端连接至轮毂；位于第二收容室中的支撑件，沿径向支撑轮毂轴承和与轴向最外侧部分相邻的壳体部分。本方案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壳体空间内得到优化。支撑件能够支撑与轴向最外侧部分相邻的壳体部分，防止其倾斜、散架。

Description

轮毂驱动总成

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种轮毂驱动总成。

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：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。

发明内容

本发明解决的问题是，提供一种集成有制动器和驱动器的轮毂驱动总成，可以优化轮毂内的空间，并且轮毂驱动总成的壳体能够沿径向稳定地支撑在轮毂轴承上。

为解决上述问题，本发明提供一种轮毂驱动总成，该轮毂驱动总成包括：轮毂；轮毂轴承，位于所述轮毂内且设于其中轴线上，在所述轮毂轴承的轴承内圈和轴承外圈中，其中一个圈为转动圈，另一个圈为非转动圈，所述转动圈与轮毂连接；壳体，位于所述轮毂轴承和轮毂之间，围绕轮毂轴承形成壳体空间，所述壳体空间包括第一收容室和第二收容室，所述壳体沿轴向至少包括两部分，所述壳体的轴向最外侧部分作为第二收容室的侧壁；位于所述第一收容室中的驱动器，其输出端伸出第一收容室连接至轮毂；位于所述第二收容室中且装在所述壳体的轴向最外侧部分的制动器，其输出端连接至轮毂；位于所述第二收容室中的支撑件，沿径向支撑轮毂轴承和与所述轴向最外侧部分相邻的壳体部分。

可选地，所述支撑件包括：环绕所述轮毂轴承的中轴线、且与所述轴向最外侧部分相邻的壳体部分连接的外环；环绕所述轮毂轴承的中轴线且与所述轮毂轴承连接的内环；径向连接所述内环和外环的第一连接件。

可选地，所述制动器为鼓式制动器，包括：环绕所述轮毂轴承的制动蹄、至少径向环绕所述制动蹄的制动鼓；所述外环环绕制动蹄；所述制动蹄装在所述壳体的轴向最外侧部分上，所述制动鼓作为制动器的输出端。

可选地，所述第一连接件包括：与所述制动蹄轴向相对的第一部分；沿所述制动蹄径向位于制动蹄外且分别连接所述第一部分和外环的第二部分；沿所述制动蹄径向位于制动蹄内且分别连接所述第一部分和内环的第三部分。

可选地，所述第一连接件的数量为三个，且沿所述制动蹄周向方向均匀分布。

可选地，在三个所述第一连接件中，其中一个第一连接件与所述制动器的液压缸径向相对；另两个第一连接件分别对应制动蹄的两蹄片，每个蹄片上的摩擦片被其所对应的第一连接件的第二部分沿周向分割。

可选地，所述外环位于所述壳体的轴向最外侧部分和与其相邻的壳体部分之间、且三者连接在一起；所述内环位于所述非转动圈和所述壳体的轴向最外侧部分之间、且三者连接在一起。

可选地，所述非转动圈与所述壳体的轴向最外侧部分连接；所述制动蹄径向环绕所述非转动圈。

可选地，所述壳体空间还包括第三收容室；所述轮毂驱动总成还包括：位于所述第三收容室内的减速器，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。

可选地，所述减速器为行星减速器；所述减速器的输出端为行星架，所述减速器的太阳轮作为输入端。

可选地，所述驱动器为驱动电机，包括定子、转子、与所述转子连接且伸出第一收容室的转子支架，所述转子支架连接至轮毂。

可选地，轮毂驱动总成还包括：位于所述第一收容室内的冷却系统，用于冷却所述驱动器。

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壳体空间内得到优化。而且，支撑件和壳体的轴向最外侧部分共同沿径向方向支撑轮毂轴承和与轴向最外侧部分相邻的壳体部分。这样，即使制动器的位置变动，例如当需要对制动器维护而将壳体的轴向最外侧部分以及制动器拆卸或移位时，支撑件照样能够支撑与轴向最外侧部分相邻的壳体部分，防止该壳体部分发生倾斜，甚至散架。

附图说明

图1是现有技术的轮毂驱动器结构示意图；

图2是本发明具体实施例的轮毂驱动总成的模块结构图；

图3是本发明具体实施例的轮毂驱动总成的立体分解图；

图4是本发明具体实施例的轮毂驱动总成的轴向剖面图，其中，该轴向剖面图仅示出了轮毂驱动总成的上半部分；

图5是图4的轮毂驱动总成中，支撑件的立体图；

图6是图4的轮毂驱动总成中，支撑件与制动蹄的安装状态图；

图7是本发明具体实施例的轮毂驱动总成中，减速器的轴向剖面图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图2～4，本实施例的轮毂驱动总成100包括：轮毂110；轮毂轴承10，位于轮毂内且设于其中轴线上，其中，轮毂轴承10的轴承内圈11为转动圈并连接至轮毂110，且轴承外圈12为非转动圈；壳体20，位于轮毂轴承10和轮毂110之间，围绕轮毂轴承10而形成壳体空间，该壳体空间包括第一收容室、第二收容室和第三收容室，壳体20沿轴向包括：第一外壳201、第二外壳202、位于第一外壳201和第二外壳202之间的第三外壳203，第二外壳202为壳体20的轴向最外侧部分，沿轴向远离轮毂安装面，轴承外圈12沿轴向连接在第二外壳202上，第二外壳202和第三外壳203以及轴承外圈12围成第二收容室，第二外壳202和第三外壳203均作为第二收容室的侧壁；位于第一收容室中的驱动器30；位于第二收容室中的制动器40和支撑件50，支撑件50沿径向支撑在轮毂轴承10的轴承外圈12和壳体20的第三外壳203之间；位于第三收容室中的减速器60；驱动器30的输出端伸出第一收容室与制动器40的输出端共同连接至减速器60的输入端，减速器60的输出端连接至轮毂。

本实施例的轮毂驱动总成将制动器40整合到轮毂驱动器中，使得车轮的驱动器30和制动器40的布局在有限的壳体空间内得到优化。而且，支撑件50和壳体20的第二外壳202共同沿径向方向支撑轮毂轴承10和第三外壳203。这样，即使制动器40的位置变动，例如当需要对制动器40维护而将第二外壳202以及制动器40拆卸或移位时，支撑件50照样能够支撑第三外壳203，防止该壳体部分发生倾斜，甚至散架。

在本实施例中，轴承内圈作为转动圈且轴承外圈作为非转动圈，但不限于此。作为变形例，还可以是：轴承外圈作为转动圈并连接至轮毂，且轴承内圈作为非转动圈并连接至壳体。

在本实施例中，参照图4～图6，制动器40为鼓式制动器，包括：制动蹄41、径向环绕制动蹄41的制动鼓42，制动鼓42还具有与制动蹄41轴向相对的部分。制动蹄41包括：两首尾相对的半月形蹄片410、布置在蹄片410外周面上的摩擦片412、连接两蹄片410的液压缸411，均装在壳体20的第二外壳202上，制动鼓42作为制动器40的输出端。在非制动时，制动鼓42随轮毂110同步转动；在制动时，对液压缸411充压，液压缸411分别对两蹄片410施压而使两蹄片410张开，至摩擦片412与制动鼓42径向接触并摩擦制动，制动扭矩经制动鼓42传递至轮毂而实现车轮制动。

支撑件50集成在制动器40中。具体地，支撑件50包括：环绕轮毂轴承10的中轴线、且与第三外壳203连接的外环51；环绕轮毂轴承10的中轴线、且与轴承外圈12连接的内环52；以及径向连接内环52和外环51的第一连接件53。其中第一连接件53位于制动鼓42和制动蹄41之间，包括：与制动蹄41轴向相对的第一部分531；沿制动蹄41径向位于制动蹄41外且分别连接第一部分531和内环52的第二部分532；沿制动蹄41径向方向位于制动蹄41外且分别连接第一部分531和外环51的第三部分533。其中第一连接件53的数量为3个，所有第一连接件53沿周向均匀分布，能够起到较稳定、均衡的支撑效果。

所有第一连接件53分别通过连接所有第二部分532的外环51、和连接所有第三部分533的内环52装配在一起，外环51和内环52同轴，所有第一连接件53、内环52和外环51为一体结构，便于安装在轮毂驱动总成中。其中，外环51位于壳体20的第二外壳202和与其相邻的第三外壳203之间，并可以通过螺栓与第二外壳202和第三外壳203连接；内环52位于轴承外圈12和第二外壳202之间，并可以通过法兰-螺栓与轴承外圈12和第二外壳202连接。当将制动器40拆卸时，还可保持支撑件50与第三外壳203连接在一起，用于径向支撑第三外壳203。

在制动器40装配过程中，首先将制动鼓42装入第二收容室；接着，将支撑件50沿轴向装入制动鼓42中；之后，将装有制动蹄41的第二外壳202盖设在第二收容室，装配操作很方便。本实施例的支撑件50集成到制动器40中，几乎不会占用轮毂驱动总成的空间。另外，支撑件50的结构简单且质量小，在增加第三外壳203与轮毂轴承10之间支撑力的同时，不会对轮毂的整体质量带来较大影响，也不会影响制动器40以及轮毂驱动总成的装配。

在其他示例中，支撑件上的第一连接件的数量不受本实施例数量的限制，可根据需要设计。对于第一连接件的形状，也可根据具体的装配环境进行设计，无需如本示例般分成三部分。另外，在其他实施例中，支撑件也可不设置内环、外环，仅设有多个第一连接件依次安装在壳体的第三部分和轮毂轴承之间。

参照图5、图6，第一连接件53的各个部分均为板状，各部分的板面均与制动鼓42和制动蹄41相对，这样第一连接件53各个部分沿轴向和径向方向不会占据制动鼓42和制动蹄41之间的较多空间，能够更好地集成到制动器40中，并避免干涉制动鼓42的转动以及制动蹄41对制动鼓42制动。为进一步避免第一连接件53对制动造成干涉，在三个第一连接件53中，其中第一连接件53与液压缸411径向相对，另两第一连接件53分别对应两蹄片410、且每个第一连接件53的第二部分532将对应蹄片410上的摩擦片412周向分割为两部分。这样，当蹄片410张开时，第二部分532不会与制动鼓42接触，避免对制动形成干涉。

除本实施例外，考虑到在制动时，无需使整片摩擦片均与制动鼓接触摩擦，因此，还可将第二部分布置在摩擦片不会与制动鼓接触的位置。

制动器不限于鼓式制动器，作为变形例，制动器也可以是盘式制动器，只要满足在装配时将制动器的输出端连接至减速器的输入端、并同时与驱动器的输出端连接，就能实现本发明的目的。此时可根据盘式制动器的结构，合理布置第一连接件的位置即可。

在本实施例中，参照图3、图4，壳体20的第一外壳201为环形、且轴向截面呈C形；第三外壳203露出轮毂轴承10、且基本上封闭第一外壳201的C形的开口以形成第一收容室；第二外壳202与轴承外圈12和第三外壳203围成第二收容室；第一外壳201的内周面与轴承内圈11围成第三收容室。

轮毂驱动总成100的装配如下：

第一步，将第一外壳201放置于轮毂内，其C形的开口朝外；

第二步，将驱动器30对应装配于C形的开口中，将减速器60套设于轴承内圈11上、并固定于第一外壳201上，减速器60的输出端连接至轴承内圈11并通过轴承内圈11连接至轮毂，当在其他示例中，轴承外圈为转动圈时，减速器60的输出端与轴承外圈连接至轮毂；其中，驱动器30的输出端朝向轮毂的中心轴C-C伸出，并与减速器60的输入端连接；

第三步，将第三外壳203盖设于第一外壳201上；

第四步，沿轴向依次将制动鼓42、支撑件50和连接有制动蹄41的第二外壳202盖设于第三外壳203上，并通过第三外壳203的通孔将制动器40的输出端与驱动器30的输出端和减速器60的输入端连接。

下面对驱动器30、制动器40以及减速器60逐一作详细的说明。

驱动器30用于产生驱动扭矩。参照图4，本实施例中，驱动器30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：固定于第一收容室且与第一外壳201连接的定子301、位于定子301内的转子302、连接至转子302的转子支架303，以及位于转子支架303和第一外壳201之间的支撑轴承(图中未示出)。其中，转子支架303作为电机的输出端，将驱动扭矩输出至减速器60的输入端。由于减速器60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。

驱动器30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作为冷却系统用于电机的散热。冷却水套可以固定于电机定子301和第一外壳201之间。其中，转子支架303也可以采用任何一种隔热材料。

作为变形例，驱动器30不局限于内转子电机，也可采用外转子电机。

减速器60用于放大驱动扭矩或制动扭矩。参照图3-4并结合图7，减速器60为行星减速器，包括：太阳轮61，作为减速器60的输入端与转子支架303和制动鼓42连接；齿圈62，径向环绕太阳轮61并安装在第一外壳201上；若干行星轮63，位于太阳轮61和齿圈62之间且同时与太阳轮61和齿圈62啮合；行星架64，连接若干行星轮63、并作为减速器60的输出端连接至轮毂。本实施例中，行星架64通过第二连接件(图中未标号)连接至轴承内圈11，然后通过轴承内圈11连接至轮毂。其中，第二连接件可以是螺栓-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64也可以直接与轮毂连接。

需注意的是，在其他实施例中，减速器60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。

参照图4，在本实施例中，制动器40被整合到轮毂驱动器的驱动器30中，减速器60同时用于驱动器30和制动器40。也就是说，驱动器30的输出端(转子支架303)、制动器40的输出端(制动鼓42)均连接至减速器60的输入端(太阳轮61)，减速器60的输出端既向车轮输出驱动扭矩，也向车轮输出制动扭矩。

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，分别组成轮毂驱动总成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驱动总成；并且，驱动器30和制动器40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。

本实施例中轮毂驱动总成100的工作原理如下：

电机的转子支架303、行星减速器的太阳轮61和鼓式制动器的制动鼓42固定连接在一起，三者同步转动。

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41不张开，无制动扭矩输出。转子302驱动转子支架303转动，驱动太阳轮61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。

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41张开并卡紧制动鼓42，对制动鼓42施加制动扭矩，导致制动鼓42的转速降低，此时太阳轮61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30和制动器40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60，而将驱动器30和制动器40的输出端直接连接至轮毂；

例如，可以将减速器60只连接驱动器30的输出端，或只连接制动器40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60，分别与驱动器30和制动器40的输出端连接，分别对驱动扭矩和制动扭矩进行放大输出。

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 (12)

1.一种轮毂驱动总成，包括：轮毂；

轮毂轴承，位于所述轮毂内且设于其中轴线上，在所述轮毂轴承的轴承内圈和轴承外圈中，其中一个圈为转动圈，另一个圈为非转动圈，所述转动圈与轮毂连接；

壳体，位于所述轮毂轴承和轮毂之间，围绕轮毂轴承形成壳体空间，所述壳体空间包括第一收容室和第二收容室，所述壳体沿轴向至少包括两部分，所述壳体的轴向最外侧部分作为第二收容室的侧壁；

位于所述第一收容室中的驱动器，其输出端伸出第一收容室连接至轮毂；

其特征在于，还包括：位于所述第二收容室中且装在所述壳体的轴向最外侧部分的制动器，其输出端连接至轮毂；

位于所述第二收容室中的支撑件，沿径向支撑轮毂轴承和与所述轴向最外侧部分相邻的壳体部分。

2.如权利要求1所述的轮毂驱动总成，其特征在于，所述支撑件包括：

环绕所述轮毂轴承的中轴线、且与所述轴向最外侧部分相邻的壳体部分连接的外环；

环绕所述轮毂轴承的中轴线且与所述轮毂轴承连接的内环；

径向连接所述内环和外环的第一连接件。

3.如权利要求2所述的轮毂驱动总成，其特征在于，所述制动器为鼓式制动器，包括：环绕所述轮毂轴承的制动蹄、至少径向环绕所述制动蹄的制动鼓；

所述外环环绕制动蹄；

所述制动蹄装在所述壳体的轴向最外侧部分上，所述制动鼓作为制动器的输出端。

4.如权利要求3所述的轮毂驱动总成，其特征在于，所述第一连接件包括：

与所述制动蹄轴向相对的第一部分；

沿所述制动蹄径向位于制动蹄外且分别连接所述第一部分和外环的第二部分；

沿所述制动蹄径向位于制动蹄内且分别连接所述第一部分和内环的第三部分。

5.如权利要求4所述的轮毂驱动总成，其特征在于，所述第一连接件的数量为三个，且沿所述制动蹄周向方向均匀分布。

6.如权利要求5所述的轮毂驱动总成，其特征在于，在三个所述第一连接件中，其中一个第一连接件与所述制动器的液压缸径向相对；另两个第一连接件分别对应制动蹄的两蹄片，每个蹄片上的摩擦片被其所对应的第一连接件的第二部分沿周向分割。

7.如权利要求3所述的轮毂驱动总成，其特征在于，所述外环位于所述壳体的轴向最外侧部分和与其相邻的壳体部分之间、且三者连接在一起；

所述内环位于所述非转动圈和所述壳体的轴向最外侧部分之间、且三者连接在一起。

8.如权利要求3所述的轮毂驱动总成，其特征在于，所述非转动圈与所述壳体的轴向最外侧部分连接；

所述制动蹄径向环绕所述非转动圈。

9.如权利要求1所述的轮毂驱动总成，其特征在于，所述壳体空间还包括第三收容室；

所述轮毂驱动总成还包括：位于所述第三收容室内的减速器，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。

10.如权利要求9所述的轮毂驱动总成，其特征在于，所述减速器为行星减速器；所述减速器的输出端为行星架，所述减速器的太阳轮作为输入端。

11.如权利要求1所述的轮毂驱动总成，其特征在于，所述驱动器为驱动电机，包括定子、转子、与所述转子连接且伸出第一收容室的转子支架，所述转子支架连接至轮毂。

12.如权利要求1所述的轮毂驱动总成，其特征在于，还包括：位于所述第一收容室内的冷却系统，用于冷却所述驱动器。