CN105774524A - 车轮驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种车轮驱动系统，该车轮驱动系统包括：轮内电机、制动装置以及车轮，其中，车轮包括：轮辋和轮毂盘，其中通过轮毂盘将轮辋的内腔分隔成不连通的两个腔室，轮内电机安设在所述两个腔室的其中一个腔室中，所述制动装置安设在所述两个腔室的另一个腔室中。本发明中，当制动装置工作时产生的热空气不能从其中的一个腔室穿过轮毂盘流通到另一个腔室加热轮内电机，而且使得轮内电机和制动装置的零件无法直接接触，从而完全消除了制动装置工作时产生的热量对轮内电机的直接影响，提高了轮内电机的热性能以及延长其使用寿命。

Description

车轮驱动系统

技术领域

本发明实施例涉及电动汽车的底盘驱动技术领域，尤其涉及一种车轮驱动系统。

背景技术

现有技术中，电动汽车的车轮驱动系统中均设有机械制动装置，和轮内电机一起提供车辆所需的制动转矩，并用于在轮内电机不能提供再生制动转矩时提供全部所需的制动转矩，将机械制动装置的环形制动盘固接在转子托架上，或者将机械制动装置的制动盘和制动卡钳设置在定子托架内腔里，以保证车辆的制动功能和性能。

但是，采用现有技术在车辆运行过程中，特别是在满载且在山路行驶需要连续制动的工作条件下，制动盘温度会升至很高，甚至高达600℃-700℃，会导致布置在其附近的轮内电机置于温度较高的工作环境中，因此轮内电机不得不降功率使用，另外，还会导致轮内电机的密封件或轴承等部件因温度过高而缩短其寿命，从而降低轮内电机的热性能。

发明内容

本发明实施例提供一种车轮驱动系统，以提高轮内电机的热性能及延长其使用寿命。

本发明实施例提供车轮驱动系统，包括：轮内电机、制动装置以及车轮；车轮，包括轮辋和轮毂盘，轮辋与轮毂盘相联接，其中，轮毂盘将轮辋的内腔分隔成相互隔离的两个腔室；轮内电机安设在所述两个腔室的其中一个腔室中，制动装置安设在所述两个腔室的另一个腔室中。

如上所述，上述车轮驱动系统的轮内电机，可以包括：环形转子、转子托架、环形定子和定子托架；环形转子安设在转子托架上，环形定子安设在定子托架上。

如上所述，上述车轮驱动系统还包括：轮毂单元，轮毂单元与车轮托架连接；轮毂单元，包括：转动圈和固定圈，转动圈套设在所述固定圈上；转动圈支撑轮毂盘和转子托架；所述转动圈和所述轮毂盘和所述转子托架固定联接；所述固定圈和所述定子托架固定联接。

如上所述，上述车轮驱动系统的轮辋的槽底上设置有多个槽底凸台，在槽底凸台上沿槽底宽度方向设有通孔，在轮毂盘上设置多个与通孔对应的固定件，固定件分别贯穿在对应的通孔中，将轮辋与轮毂盘固定联接。

如上所述，上述车轮驱动系统的两个腔室包括：内腔室和外腔室，内腔室比外腔室接近车轮托架；轮内电机安设在内腔室中，制动装置安设在外腔室中。

如上所述，上述车轮驱动系统的轮内电机的环形转子套设在环形定子的外侧。

如上所述，上述车轮驱动系统的制动装置，包括：制动盘、制动卡钳和卡钳支架；制动盘安设在轮毂盘的制动盘凸台上，制动卡钳安设在卡钳支架上，卡钳支架固接在固定圈上。

如上所述，上述车轮驱动系统还包括：空气动力学罩；空气动力学罩罩设在外腔室的开口外侧，与外腔室中的非旋转部件固定连接。

如上所述，上述车轮驱动系统的空气动力学罩上设有进气口和排气口。

如上所述，上述车轮驱动系统的空气动力学罩上包括：至少一种指示灯，和/或以及至少一种传感器。

本发明提供的车轮驱动系统，包括轮内电机、制动装置以及车轮，其中，车轮包括：轮辋和轮毂盘，其中通过轮毂盘将轮辋的内腔分隔成不连通的两个腔室，轮内电机安设在所述两个腔室的其中一个腔室中，所述制动装置安设在所述两个腔室的另一个腔室中，当制动装置工作时产生的热空气不能从其中的一个腔室穿过轮毂盘流通到另一个腔室加热轮内电机，而且使得轮内电机和制动装置的零件无法直接接触，从而完全消除了制动装置工作时产生的热量对轮内电机的直接影响，提高了轮内电机的热性能以及延长其使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明车轮驱动系统实施例一的整体结构示意图；

图2为本发明车轮驱动系统实施例二的整体结构示意图；

图3为图2所示车轮驱动系统实施例二的外侧结构示意图；

图4为图2所示车轮驱动系统实施例二的内侧装配示意图；

图5为图2所示车轮驱动系统实施例二的外侧示意图；

图6为图2所示车轮驱动系统实施例二的A-A旋转剖视图；

图7为图6所示车轮驱动系统实施例二的A-A旋转剖视图的B部放大视图；

图8为图6所示车轮驱动系统实施例二的A-A旋转剖视图的C部放大视图。

附图标记说明：

1：轮内电机；

2：轮毂单元；

3：制动装置；

4：车轮；

6：车轮托架；

7：空气动力学罩；

8：悬架；

11：环形转子；

12：转子托架；

13：环形定子；

14：定子托架；

15：电机控制器；

21：转动圈；

22：固定圈；

31：制动盘；

32：制动卡钳；

33：卡钳支架；

41：轮辋；

42：轮毂盘；

43：内腔室；

44：外腔室；

51：固定件；

52：车轮螺母；

71：进气口；

72：排气口；

311：制动盘凸耳；

411：槽底凸台；

412：通孔；

413：槽底；

421：制动盘凸台；

D1：轮内电机直径；

D3：轮辋内径；

D4：轮辋外径；

D6：制动盘凸台外径；

D7：空气动力学罩外径；

W：车轮中心面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明车轮驱动系统实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例的一种车轮驱动系统可以包括：轮内电机1、制动装置3以及车轮4，其中车轮4，包括轮辋41和轮毂盘42，轮辋41与轮毂盘42相联接，其中轮毂盘42将轮辋41的内腔分隔成相互隔离的两个腔室；轮内电机1安设在1两个腔室的其中一个腔室中，制动装置3安设在两个腔室的另一个腔室中。

具体的，上述轮辋41可以以可拆卸的方式与轮毂盘42相联接，可满足轮胎漏气时更换备胎之所需，但两者之间也可以以一体式的方式相联接，例如在配用的轮胎为非充气式轮胎时，由于轮胎不会漏气无须更换，则轮辋41与轮毂盘42就可以制成一体式。

本发明实施例提供的车轮驱动系统，包括：轮内电机、制动装置以及车轮，其中，车轮包括：轮辋和轮毂盘，其中通过轮毂盘将轮辋的内腔分隔成不连通的两个腔室，当制动装置工作时产生的热空气不能从其中的一个腔室穿过轮毂盘流通到另一个腔室加热轮内电机，而且使得轮内电机和制动装置的零件无法直接接触，从而完全消除了制动装置工作时产生的热量对轮内电机的直接影响，提高了轮内电机的热性能以及延长其使用寿命。

进一步地，本发明实施例中，轮毂盘42上不再设置轮辐，也没有可供空气穿行其中的轮辐孔，因此消除了空气对流的通道，使得制动装置3工作时产生的热空气不能通过对流这种最重要的传热方式对轮内电机1产生直接影响。

同时，还可以在轮毂盘42上设置减重孔、减重槽或者空腔等，只要其不为将两个腔室连通的通孔方式即可。

另外，轮毂盘42与其他零件联接配合时所涉及的螺栓孔和中心孔，但这些属于非开放式通孔，在车轮驱动系统装配好后将不允许空气自由流通，并且不再设置有其它允许空气自由流通的开放式通孔，因此，并不会影响上述技术效果。

图2为本发明车轮驱动系统实施例二的结构示意图，图3为图2所示车轮驱动系统实施例二的外侧结构示意图；图4为图2所示车轮驱动系统实施例二的内侧装配示意图；图5为图2所示车轮驱动系统实施例二的外侧示意图；图6为图2所示车轮驱动系统实施例二的A-A旋转剖视图；图7为图6所示车轮驱动系统实施例二的A-A旋转剖视图的B部放大视图；图8为图6所示车轮驱动系统实施例二的A-A旋转剖视图的C部放大视图。

如图2-图8所示，轮内电机1包括：环形转子11、转子托架12、环形定子13和定子托架14；环形转子11安设在转子托架12上，环形定子13安设在定子托架14上。

进一步地，上述车轮驱动系统还可以包括：轮毂单元2，轮毂单元2与车轮托架6连接；

轮毂单元2，包括：转动圈21和固定圈22，转动圈21套设在固定圈22上。

具体的，如图6所示，一实施例中，车轮中心面W穿过轮毂单元2的两列轴承滚珠之间，因此可以很好地保证轮毂单元2的寿命。

转动圈21和轮毂盘42和转子托架12固定联接，具体地，可以采用联接螺栓穿过设置在轮毂盘42和转子托架12上的通孔将轮毂盘42和转子托架12固接到转动圈21上，还可以通过其他方式将转动圈21、轮毂盘42和转子托架12固定联接，以使得转动圈21可以支撑轮毂盘42和转子托架12，但并不以此为限。

固定圈22和定子托架14固定联接，具体地，可以采用安装螺栓穿过设置在固定圈22和定子托架14上的通孔将固定圈22和定子托架14固接到车轮托架6上，还可以通过其他方式将固定圈22、定子托架14固定联接，以使得固定圈22可以支撑定子托架14，但并不以此为限。

进一步地，轮辋41的槽底413上设置有多个槽底凸台411，在槽底凸台411上沿槽底413宽度方向设有通孔412，在轮毂盘42上设置多个与通孔412对应的固定件51，固定件51分别贯穿在对应的通孔412中，将轮辋41与轮毂盘42固定联接。

具体的，上述通孔412可以为车轮螺栓孔，固定件51可以为车轮螺栓，但并不以此为限。参照图8，在固定件51为车轮螺栓时，还设有与之匹配的车轮螺母52，如果在轮胎漏气需要更换车轮4时，只需将车轮螺栓配套的车轮螺母52拆下，将轮辋41从轮毂盘42和车轮螺栓上退出即可。

显然，备用车轮也只需要包括轮辋41，而轮辋41的质量可以比常规车轮的轻一半，因此减小了更换车轮4的工作强度。

具体的，上述在槽底413设置的槽底凸台411加深了槽底413，增大了可充入轮胎内的空气，有利于提高轮胎的承载能力，也使得轮胎的径向刚度适当减小，有利于提高舒适性和接地安全性。同时，槽底凸台411将槽底413和与其相连的两侧壁以类似于加强筋的结构连接起来，因此增大了槽底413的结构刚度，当固定件贯穿开设在槽底凸台411中的通孔412后将轮辋41与轮毂盘42相联接时，也提高了两者的联接刚度。

进一步地，上述两个腔室包括：内腔室43和外腔室44，内腔室43比外腔室44接近车轮托架6；

轮内电机1安设在内腔室43中，制动装置3安设在外腔室44中。

具体的，轮内电机1安设在内腔室43中，轮内电机直径D1大于轮辋内径D3，可以增大轮内电机1的输出转矩，例如轮内电机直径D1为440mm，估算输出转矩可增大近10％，利于驱动。

可选的，制动装置3也可以设置在内腔室43中，可提供更大的制动转矩，利于制动，因此，可以根据具体车型的使用特点进行具体选择，但并不以此为限。

进一步地，上述轮内电机1的环形转子11套设在环形定子13的外侧。

具体的，轮内电机1为径向磁场电机，环形转子11设置在环形定子13的径向外侧，即轮内电机1采用外转子电机来实现。与内转子电机相比，外转子电机的输出转矩约大15％左右，因此，优选地采用外转子电机作为轮内电机1。此外，轮内电机1不仅可以采用径向磁场电机来实现，也可以选用功率密度更高的轴向磁场电机或横向磁场电机来实现。

进一步地，上述轮内电机1还包括电机控制器15，电机控制器15设置在轮内电机1的内部。具体地，电机控制器15设置在定子托架14上接近环形定子13的部位。电机控制器15设计成包含多个小逆变器，可对每个线圈或由数个线圈构成的分绕组进行单独控制，由此提高了轮内电机1的可靠性和故障容错能力。显然，电机控制器15也可布置在轮内电机1内部的其它合适位置处。

进一步地，上述制动装置3包括：制动盘31、制动卡钳32和卡钳支架33；

制动盘31安设在轮毂盘42的制动盘凸台421上，制动卡钳32安设在卡钳支架33上，卡钳支架33固接在固定圈22上。具体地，可以在固定圈22的外端设置外花键段和螺纹段，在卡钳支架33的安装孔内对应设置内花键段，卡钳支架33通过安装孔套设在固定圈22的外花键段上并通过锁紧螺母固接在固定圈22上。

具体的，在制动盘31上设置制动盘凸耳311，通过浮动螺栓安装在制动盘凸台421上，以克服制动盘31发热时引起的热膨胀。显然，也可以选择其它浮动安装方式来实现制动盘31和轮毂盘42之间的联接，并不以此为限。

其中，上述制动盘凸台外径D6设置地应尽可能大，以支撑大直径的制动盘31，但并不超过轮辋内径D3，以避免对轮辋41的安装或拆卸造成阻碍或不便，因此，制动盘凸台外径D6应略小于轮辋内径D3。

具体的，上述制动装置可以采用两个制动卡钳32。在对制动盘31提供相同夹紧力的条件下，双卡钳方案中的制动卡钳32的尺寸比单制动卡钳的小，特别是轴向尺寸可以更小，以便于布置在轴向尺寸受到限制的外腔室44中。

此外，还可以对称设置双制动卡钳32，并可同时提供大小相等的夹紧力，在制动盘31上将产生一对大小基本相等而方向相反的摩擦力，该对摩擦力作用在双制动卡钳32上的反作用力的合力就抵消了，而由其形成的制动转矩的反作用转矩则通过卡钳支架33传递到轮毂单元2的固定圈22上，然后通过车轮托架6传递到悬架8，改善了传力路径上的各零件的受力条件。

具体的，上述制动盘31可以为环形制动盘，制动卡钳32为内制动卡钳，这种方式可以获得的有效摩擦半径比常规的内盘外卡钳方式大约15％，也减小了制动卡钳32所需提供的夹紧力，如此使得尺寸较小的制动卡钳32也能满足要求，但并不以此为限。

具体的，上述制动卡钳32可以采用液压式、气压式或者机电式卡钳来实现。特别地，对于尚在研发中还没有大规模应用的机电式卡钳，由于采用的环形制动盘31具有较大的有效摩擦半径，机电式卡钳所需提供的夹紧力较小，所需车载低压电源提供的电功率较小，现有的车载12V铅酸蓄电池即可满足供电要求，而不必非得升级到36V，但并不以此为限。

具体的，上述制动装置3也可以采用常用的内盘外卡钳方式来实现，在制动盘31的径向内侧设置制动盘凸耳311，仍然通过浮动螺栓安装在制动盘凸台421上。

制动装置3也可以采用鼓式制动器来实现，制动鼓安装在制动盘凸台421上，包含制动蹄等零件的底板与轮毂单元2的固定圈22相联接即可。出于轻量化目的，也可以采用两件复合式制动鼓，即制动盘凸台421由铝合金制成，在制动盘凸台421的内腔里铸入或嵌入一个灰铸铁环，以提供合适的摩擦副，但并不以此为限。

通常，电动汽车的制动装置在电池系统或电驱动系统出现故障时，也能保证车辆所需的制动性能。对于轿车，前后制动力的分配比例通常为70％～60％：30％～40％。因此，如果前轮上的车轮驱动系统采用双制动卡钳32，则后轮上的车轮驱动系统可以采用单制动卡钳32，如此使得只要采用一种制动卡钳32，通过选择合适的数量就可以分别满足前轮和后轮上的制动装置的需求，减少了零部件的数量。

进一步地，车轮驱动系统还包括：空气动力学罩7；

空气动力学罩7罩设在外腔室44的开口外侧，与外腔室44中的非旋转部件固定连接。

进一步地，上述空气动力学罩7上还设置有进气口71和排气口72。其中，进气口71将外界空气导入空气动力学罩7内对制动装置3进行冷却，排气口72将空气动力学罩7内的热空气导出。

进一步地，上述空气动力学罩7上包括：至少一种指示灯，和/或至少一种传感器。具体地，由于空气动力学罩7不随车轮4转动，因此其还可以作为一个平台，在该空气动力学罩7上设置各种指示灯、传感器等辅助器件，例如可以设置用于查看道路上的车道标线的摄像头，识别出车道标线后用于实现辅助驾驶系统中的车道保持功能、自动泊车功能等。

具体的，上述车轮驱动系统还包括空气动力学罩7，固接在外腔室44中的卡钳支架33上，其中，可以选用螺栓联接或弹性卡口来固接空气动力学罩7，当然，其它可拆卸联接方式也是可选的，并不以此为限。

如果轮内电机1设置在外腔室44中，则空气动力学罩7固接在定子托架14上。此外，空气动力学罩7还可以固接在外腔室44中的任何其它非旋转部件上，例如轮毂单元2的固定圈22上，并不以此为限。

另外，与用于装饰目的且固接到车轮上的车轮饰盖根本不同，空气动力学罩7是不随车轮4一起转动的，主要用于改善车轮4附近的空气流场以减小车轮风阻，而前者随车轮一起转动，不能起到有效减小车轮风阻的目的。此外，由于液压管路或者动力电缆、水冷管路和控制线等外露设置在外腔室44中，因此空气动力学罩7还对这些零部件起到保护作用，避免有意或者无意的损害。

进一步地，上述空气动力学罩7可以具有圆盘形状，也可以具有其它合适的形状，但并不以此为限。空气动力学罩外径D7可以略大于轮辋外径D4，也可以略小于轮辋内径D3，前者可以提供更好的减小车轮风阻的效果，但轮胎漏气更换轮辋41时需要拆下再装上空气动力学罩7，而后者则不需要，因此可以根据具体情况选择合适的空气动力学罩外径D7。

如果轮内电机1设置在外腔室44中，由于通常采用的是水冷电机以提高功率密度，并不需要借助于外界空气对其进行冷却，因此空气动力学罩7上也可以不设置进气口71和排气口72。

上述空气动力学罩7可以选用工程塑料、碳纤维、镁铝合金或薄钢板等材料制成，以实现减小车轮风阻、对制动装置3进行冷却、保护外腔室44中外露的各种管路和电缆等零部件、安装指示灯和/或传感器等功能。

本发明实施例提供的车轮驱动系统，包括：轮内电机，包括环形转子、转子托架、环形定子和定子托架，环形转子安设在转子托架上，环形定子安设在定子托架上；轮毂单元，包括转动圈和固定圈；制动装置；车轮，包括轮辋和轮毂盘，轮辋与轮毂盘相联接；转动圈支撑轮毂盘和转子托架，固定圈支撑定子托架并固接在车轮托架上；轮毂盘将轮辋的内腔分隔成不连通的内腔室和外腔室，轮内电机设置在其中一个腔室中，制动装置设置在另一个腔室中，使得轮内电机和制动装置分别设置在车轮内的两个不连通的腔室中，完全消除了制动装置工作时产生的热量对轮内电机的直接影响，提高了轮内电机的热性能以及延长其使用寿命。

最后应说明的是：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 (10)

1.一种车轮驱动系统，其特征在于，包括：轮内电机、制动装置以及车轮；

所述车轮，包括轮辋和轮毂盘，所述轮辋与所述轮毂盘相联接，其中所述轮毂盘将所述轮辋的内腔分隔成相互隔离的两个腔室；

所述轮内电机安设在所述两个腔室的其中一个腔室中，所述制动装置安设在所述两个腔室的另一个腔室中。

2.根据权利要求1所述的车轮驱动系统，其特征在于，所述轮内电机，包括：环形转子、转子托架、环形定子和定子托架；

所述环形转子安设在所述转子托架上，所述环形定子安设在所述定子托架上。

3.根据权利要求2所述的车轮驱动系统，其特征在于，还包括：轮毂单元，所述轮毂单元与车轮托架连接；

所述轮毂单元，包括：转动圈和固定圈，所述转动圈套设在所述固定圈上；

所述转动圈和所述轮毂盘和所述转子托架固定联接；

所述固定圈和所述定子托架固定联接。

4.根据权利要求3所述的车轮驱动系统，其特征在于，在所述轮辋的槽底上设置有多个槽底凸台，在所述槽底凸台上沿所述槽底宽度方向设有通孔，在所述轮毂盘上设置多个与所述通孔对应的固定件，所述固定件分别贯穿在对应的所述通孔中，将所述轮辋与所述轮毂盘固定联接。

5.根据权利要求3所述的车轮驱动系统，其特征在于，所述两个腔室包括：内腔室和外腔室，所述内腔室比所述外腔室接近所述车轮托架；

所述轮内电机安设在所述内腔室中，所述制动装置安设在所述外腔室中。

6.根据权利要求2所述的车轮驱动系统，其特征在于，所述轮内电机的环形转子套设在所述环形定子的外侧。

7.根据权利要求4所述的车轮驱动系统，其特征在于，所述制动装置，包括：制动盘、制动卡钳和卡钳支架；

所述制动盘安设在所述轮毂盘的制动盘凸台上，所述制动卡钳安设在所述卡钳支架上，所述卡钳支架固接在所述固定圈上。

8.根据权利要求5所述的车轮驱动系统，其特征在于，还包括：空气动力学罩；

所述空气动力学罩罩设在所述外腔室的开口外侧，与所述外腔室中的非旋转部件固定连接。

9.根据权利要求8所述的车轮驱动系统，其特征在于，

所述空气动力学罩上设有进气口和排气口。

10.根据权利要求8所述的车轮驱动系统，其特征在于，

所述空气动力学罩上包括：至少一种指示灯，和/或至少一种传感器。