CN106394231A - 带两档减速器的轮毂电机驱动装置以及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带两档减速器的轮毂电机驱动装置以及电动汽车，其包括电机、与轮毂轴轴向固定相连的输出轴，左行星轮系、右行星轮系、左离合器和右离合器以及控制电机和左、右离合器动作的控制器，电机两侧均具有端盖，两侧端盖与电机的两侧面间分别固定设置左行星轮系和右行星轮系。本发明的轮毂电机驱动装置易于安装使用，且极大地提升了电动汽车车轮转动时的平稳性以及汽车转向操控时的灵活性。

Description

带两档减速器的轮毂电机驱动装置以及电动汽车

技术领域

本发明涉及电动汽车的驱动技术领域，特别是涉及一种带两档减速器的轮毂电机驱动装置以及电动汽车。

背景技术

近年来电动汽车的发展取得了长足的进步，作为电动汽车核心部件的轮毂电机驱动装置的应用也越来越多。目前常用的电动汽车轮毂电机驱动装置中，有的为横截面非周向对称结构，从而影响了汽车车轮转动时的平稳性；有的为横截面非左右对称结构，从而影响了汽车转向操控时的灵活性；有的结构过于复杂，从而影响了汽车轮毂轮胎拆卸维护时的方便性和经济性；有的为直接电机驱动或仅有一级变速机构，从而既影响了电动汽车的动力性又影响了电动汽车的经济性。

中国专利201610100566.0公开一种新能源汽车轮毂电机动力总成驱动系统，包括轴向和盘式电动机一体机，由定子和转子构成，内置定子外置转子，轮胎直接安装在外置转子上；还包括刹车卡钳、减震及连接支架、浮动刹车碟盘，刹车卡钳安装在定子的轴向内表面靠近车内的边缘的位置，卡钳开口向外与浮动刹车碟盘匹配；浮动刹车碟盘用多个螺栓固定在外转子轴向向车内的端面上；减震及连接支架分为上下两部分，安装在定子的轴向内壁上；轮毂电机中心轴采用推力滚子轴承紧固，由轴向和盘式电动机一体机驱动。新能源汽车轮毂电机动力总成将轮毂、外转子轮毂电动机、刹车卡钳及刹车片、减震及连杆支架集成为一个系统，采用电机直接驱动轮毂的驱动模式，而且使用了特殊的外转子轮毂，影响了电动汽车的动力性和经济性。

因此，需要一种驱动性能和经济性能好、转动平稳及操控灵活且易安装使用的电动汽车轮毂电机驱动装置。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带两档减速器的轮毂电机驱动装置以及电动汽车，用于解决现有技术中轮毂电机驱动装置难于直接安装在现有的汽车轮毂上的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种带两档减速器的轮毂电机驱动装置，其包括电机、与轮毂轴轴向固定相连的输出轴，左行星轮系、右行星轮系、左离合器、右离合器以及控制电机和左、右离合器动作的控制器，电机两侧均具有端盖，两侧端盖与电机的两侧面间分别固定设置左行星轮系和右行星轮系；电机包括具有轴孔的电机轴，左离合器和右离合器分别设在电机轴的左、右两端，输出轴穿设在所述电机轴内与电机轴转动相连；左行星轮系和右行星轮系，均包括太阳轮、至少三个转动定位的行星轮以及固定在端盖和电机间的内齿圈，所有行星轮围绕太阳轮周向均匀分布且均与太阳轮啮合，所有行星轮均位于内齿圈内且与内齿圈相啮合，且所有行星轮的行星轮轴均通过行星轮架与所述输出轴固定相连；两个太阳轮分别与电机轴的左、右两端转动相连，左离合器在控制器的控制下控制左行星轮系中的太阳轮与电机轴之间处于结合或断开状态，右离合器在控制器的控制下控制右行星轮系中的太阳轮与电机轴之间处于结合或断开状态。

优选的，所述电机还包括电机转子、电机定子以及电机壳，电机转子和电机定子均置于由电机壳围成的空腔内，所述电机轴与电机转子固定相连，电机轴的左右两端分别穿过电机壳且与电机壳转动相连，所述控制器固定在电机壳上。

优选的，所述电机转子为中空辐板结构。

优选的，位于左侧的所述端盖上固定设有减震器接头、转向机接头和摆臂接头。

优选的，所述轮毂轴上具有与轮毂相连的连接法兰。

优选的，所述左行星轮系和所述右行星轮系分别置于由所述端盖、所述内齿圈以及所述电机的侧面围成的密封腔内，密封腔内具有润滑油。

本发明还提供一种带两档减速器的轮毂电机驱动装置，其包括电机、与轮毂轴轴向固定相连的输出轴，左行星轮系、右行星轮系、离合器以及控制电机和离合器动作的控制器；电机两侧均具有端盖，两侧端盖与电机的两侧面间分别固定设置左行星轮系和右行星轮系；电机包括具有轴孔的电机轴，输出轴穿设在所述电机轴内与电机轴转动相连；左行星轮系和右行星轮系，均包括：太阳轮、至少三个转动定位的行星轮以及固定在端盖和电机间的内齿圈，所有行星轮围绕太阳轮周向均匀分布且均与太阳轮啮合，所有行星轮均位于内齿圈内且与内齿圈相啮合，且太阳轮与电机轴固定相连，所有行星轮的行星轮轴通过行星轮架与所述输出轴转动相连，行星轮架一侧的输出轴上设有所述离合器，离合器在控制器的控制下控制行星轮架与输出轴处于结合或断开状态。

本发明还提供一种电动汽车，所述电动汽车采用如上所述带两档减速器的轮毂电机驱动装置，电动汽车的轮毂与所述轮毂轴固定相连。

优选的，所述电动汽车还包括刹车机构，刹车机构包括相互配合使用的刹车钳和刹车盘，刹车钳固定在所述带两档减速器的轮毂电机驱动装置上，刹车盘固定在所述轮毂轴上。

如上所述，本发明的带两档减速器的轮毂电机驱动装置以及电动汽车，具有以下有益效果：输出轴穿设在中空的电机轴内且一端与轮毂轴轴向固定连接，轮毂与轮毂轴直接固定连接，因而非常易于将带两档减速器的轮毂电机驱动装置直接安装在轮胎轮毂上，也就是说不需要做任何重新设计工作就可以直接把现有的轮胎轮毂用于电动汽车的底盘动力驱动系统，从而保证电动汽车轮毂轮胎的继承性和经济性；本发明的带两档减速器的轮毂电机驱动装置利用模块化设计原理，其包括几大模块：输出轴以及轮毂轴、电机、左行星轮系、右行星轮系、电机两侧的端盖、左离合器、右离合器以及控制器，如此简洁紧凑的模块化、一体化、准对称结构，使得本发明的轮毂电机驱动装置不但易于安装和维护、而且制造和使用成本低。

附图说明

图1显示为本发明带两档减速器的轮毂电机驱动装置的横截面示意图。

元件标号说明

1 轮胎

2 轮毂

3 左行星轮系

31 左内齿圈

32 左行星轮

33 左行星轮轴

34 左太阳轮

35 左行星轮架

4 右行星轮系

41 右内齿圈

42 右行星轮

43 右行星轮轴

44 右太阳轮

45 右行星轮架

51 左离合器

52 右离合器

6 电机

61 电机轴

62 右盖板

63 左盖板

64 电机转子

65 电机定子

66 壳体

7 刹车钳

8 刹车盘

9 减震器接头

10 控制器

11 转向机接头

12 摆臂接头

13 左端盖

14 右端盖

15 输出轴

16 轮毂轴

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明带两档减速器的轮毂电机驱动装置的一实施例，其包括电机6、与轮毂轴16轴向固定相连的输出轴15，左行星轮系3、右行星轮系4、左离合器51、右离合器52以及控制电机6、左离合器51和右离合器52动作的控制器10，电机6的两侧均具有端盖，即图1中的左端盖13和右端盖14，两侧端盖与电机的两侧面间分别固定设置左行星轮系3和右行星轮系4；电机6包括具有轴孔的电机轴61，电机轴61的左端设有左离合器51，电机轴61的右端设有右离合器52，输出轴15穿设在电机轴61内与电机轴61转动相连；左行星轮系3和右行星轮系4，均包括太阳轮(即图1中的左太阳轮34和右太阳轮44)、至少三个转动定位的行星轮(即图1中的左行星轮32以及右行星轮42)以及固定在端盖和电机间的内齿圈(即图1中固定在左端盖13和电机左侧面的左内齿圈31，固定在右端盖14和电机右侧面间的右内齿圈41)，所有行星轮围绕太阳轮周向均匀分布且均与太阳轮啮合，所有行星轮均位于内齿圈内且与内齿圈相啮合，且所有行星轮的行星轮轴均通过行星轮架与所述输出轴15固定相连；两个太阳轮(即图1中的左太阳轮34和右太阳轮44)分别与电机轴61的左、右两端转动相连，左离合器51在控制器10的控制下控制左行星轮系中的太阳轮(即图1中的左太阳轮34)与电机轴61之间处于结合或断开状态，右离合器52在控制器10的控制下控制右行星轮系中的太阳轮(即图1中的右太阳轮44)与电机轴61之间处于结合或断开状态。

本发明的输出轴15穿设在中空的电机轴61内且一端与轮毂轴16轴向固定连接，以此可整体通过轮毂轴16与汽车的轮毂2直接固定相连，因而非常易于将带两档减速器的轮毂电机驱动装置直接安装在轮胎轮毂上，也就是说不需要做任何重新设计工作就可以直接把现有的轮胎轮毂用于电动汽车的底盘动力驱动系统，从而保证电动汽车轮毂轮胎的继承性和经济性；另外，本发明采用模块化设计，其包括几大模块：输出轴15以及轮毂轴16、电机6、左行星轮系3、右行星轮系4、电机两侧的端盖、左离合器51、右离合器52以及控制器10，将各模块以准对称形式布置，使轮毂电机驱动装置的横截面既具有360°周向对称的结构特点又具有近似左右对称的结构特点，周向对称是指各模块以输出轴15为中心绕输出轴周向均匀分布，左右对称是指左行星轮系和右行星轮系关于电机左右对称；准对称的结构分布极大地提升了电动汽车车轮转动时的平稳性以及汽车转向操控时的灵活性；如此简洁紧凑的模块化、一体化、准对称结构，使得本发明的带两档减速器的轮毂电机驱动装置不但易于安装和维护、而且制造和使用成本低。

上述电机6具体还包括电机转子64、电机定子65和电机壳，本实施例中的电机壳由电机自身的壳体66以及左盖板63以及右盖板62构成，电机转子64和电机定子65均置于由左盖板63、右盖板62和壳体66(即电机壳)围成的空腔内，所述电机轴61与电机转子64固定相连，电机轴61的左右两端分别穿过左盖板63和右盖板62，且通过轴承与左盖板、右盖板转动相连，控制器10固定电机壳上(见图1中将控制器10固定在左盖板63上)。电机转子64可以设计成中空辐板结构，既可以减轻重量，又可以腾出空间以便布置控制器10。电机6位于整个带两档减速器的轮毂电机驱动装置的中心，电机壳负责构建与保持整个带两档减速器的轮毂电机驱动装置各个模块单元的空间关系。

上述控制器10是协调指挥本发明的轮毂电机驱动装置正常工作的电子软件及电子电器硬件的集成体。控制器10可以根据需要向电机发出启动、加速、匀速、减速、停止、反转、发电等指令；控制器10也可以根据需要分别向左离合器51、右离合器52发出结合、断开等指令(不能向左离合器和右离合器同时发出结合指令)；控制器10同时也负责与外界其它控制器之间的信息交流工作。

左行星轮系3位于电机左边，见图1所示，左行星轮系3主要由左太阳轮34、至少三个左行星轮32、左内齿圈31、左行星轮轴33、左离合器51和左行星轮架35构成。电机轴61穿过左太阳轮34的中心，左太阳轮34与电机轴61通过轴承转动连接。所有左行星轮32围绕左太阳轮34的周向均匀分布，所有左行星轮32通过轴承与各自对应的左行星轮轴33转动相连。各个左行星轮轴33与左行星轮架35固定相连，左行星轮架35与输出轴15同轴且与输出轴15的左端固定相连。左内齿圈31的一侧与左端盖13固定，另一侧与电机壳的左盖板63固定。左太阳轮34的轮齿与左行星轮32的轮齿啮合，左行星轮32的轮齿与左内齿圈31的轮齿啮合。当电机6通电而且左离合器51处于结合状态而右离合器52处于断开状态时，电机转子64带动电机轴61转动，电机轴61就可以带动左太阳轮34转动，由于左内齿圈31是被固定不动的，因而左太阳轮34转动时就可以带动左行星轮32围绕左行星轮轴33自转的同时带动左行星轮轴33公转，左行星轮轴33进而带动左行星轮架35转动，左行星轮架35带动输出轴15转动，由于输出轴15通过轮毂轴16与轮毂2固定相连，最终实现驱动轮毂轮胎转动的目的。

更进一步地，本实施例中左端盖13、左内齿圈31与电机左侧面围成放置左行星轮系的密封腔，该密封腔内可填充有润滑左行星轮系的润滑油，以便增强齿轮间的润滑性、降低齿轮的运动噪音、延长齿轮的使用寿命，同时也具有冷却作用。

右行星轮系4位于电机右边，见图1所示，右行星轮系4主要由右太阳轮44、至少三个右行星轮42、右内齿圈41、右行星轮轴43、右离合器52和右行星轮架45构成。电机轴61穿过右太阳轮44的中心，右太阳轮44与电机轴61通过轴承转动连接。所有右行星轮42围绕右太阳轮44的周向均匀分布，所有右行星轮42通过轴承与各自对应的右行星轮轴43转动相连。各个右行星轮轴43与右行星轮架45固定相连，右行星轮架45与输出轴15同轴且与输出轴15的右端固定相连。右内齿圈41的一侧与右端盖14固定，另一侧与电机壳的右盖板62固定。右太阳轮44的轮齿与右行星轮42的轮齿啮合，右行星轮42的轮齿与右内齿圈41的轮齿啮合。当电机6通电而且右离合器52处于结合状态而左离合器51处于断开状态时，电机转子64带动电机轴61转动，电机轴61就可以带动右太阳轮44转动。由于右内齿圈41是被固定不动的，因而右太阳轮44转动时就可以带动右行星轮42围绕右行星轮轴43自转的同时带动右行星轮轴43公转，右行星轮轴43进而带动右行星轮架45转动，右行星轮架45带动输出轴15转动，输出轴15通过轮毂轴16与轮毂2固定，最终实现驱动轮毂轮胎转动的目的。

更进一步地，本实施例中右端盖14、右内齿圈41与电机右侧面围成放置右行星轮系的密封腔，该密封腔内可填充有润滑右行星轮系的润滑油，以便增强齿轮间的润滑性、降低齿轮的运动噪音、延长齿轮的使用寿命，同时也具有冷却作用。

本实施例中更进一步地，上述左行星轮系3的变速比与右行星轮系4的变速比不同，其中变速比大者为一档变速比，变速比小者为二档变速比，即左行星轮系3和右行星轮系4共同构成了本发明所述的带二档减速器的轮毂电机驱动装置中的二档减速器；根据电动汽车的行驶工况，控制器10分别指令左离合器51或右离合器52处于结合或断开状态，使左行星轮系3或右行星轮系4进入变速和动力传递环节，就可以使上述电机6工作在高效率的转速区间，以便既提高电动汽车的动力性又改善电动汽车的经济性。

在整个带两档减速器的轮毂电机驱动装置的左侧面，即上述左端盖13的外表面上固定设有减震器接头9、转向机接头11和摆臂接头12。

为更好地将本发明的带两档减速器的轮毂电机驱动装置与汽车的轮毂进行固定，上述轮毂轴16上具有与轮毂2相连的连接法兰，连接法兰上具有螺栓孔，可通过螺栓将轮毂与连接法兰固定。

作为本发明的带两档减速器的轮毂电机驱动装置的另一实施例，未予图示，与上述实施例相近，其也包括电机、与轮毂轴轴向固定相连的输出轴，左行星轮系、右行星轮系、左离合器、右离合器以及控制电机和左、右离合器动作的控制器，左行星轮系、右行星轮系置于电机的左右两侧，且在左行星轮系的左侧面和右行星轮系的右侧面均设有端盖；不同之处在于，左行星轮系和右行星轮系中：太阳轮与电机轴固定相连，所有行星轮的行星轮轴通过行星轮架与所述输出轴转动相连，在行星轮架的侧面具有设置在输出轴上的离合器，离合器在控制器的控制下控制行星轮架与输出轴处于结合或断开状态。具体地，即左太阳轮和右太阳轮分别与电机轴的左、右两端固定相连，左行星轮架和右行星轮架分别与输出轴的左、右两端转动相连，左离合器置于左行星轮架的侧面且在控制器的控制下使左行星轮架与输出轴结合或断开，右离合器置于右行星轮架的侧面且在控制器的控制下使右行星轮架与输出轴结合或断开。

综上所述，上述左离合器既可以设置在左太阳轮的侧面也可以设置在左行星轮架的侧面；右离合器既可以设置在右太阳轮的侧面也可以设置在右行星轮架的侧面。如果离合器设置在太阳轮的侧面，则太阳轮与电机轴同轴且通过轴承转动连接，行星轮架与输出轴同轴且固定连接，离合器在控制器的作用下控制太阳轮与电机轴之间处于结合或断开状态，此时离合器位于动力输入端，所需要的离合器的规格和容量较小；如果离合器设置在行星轮架的侧面，则太阳轮与电机轴同轴且固定连接，行星轮架与输出轴同轴且通过轴承转动连接，离合器在控制器的作用下控制行星轮架与输出轴之间处于结合或断开状态，此时离合器位于动力输出端，所需要的离合器的规格和容量较大。

本发明还提供一种电动汽车，即将上述带两档减速器的轮毂电机驱动装置装设在汽车轮毂上，见图1所示，电动汽车包括轮胎1和轮毂2，轮毂轴16通过连接法兰与轮毂2固定相连。本实施例的电动汽车还包括刹车机构，刹车机构包括相互配合使用的刹车盘8和刹车钳7，刹车盘8固定在轮毂轴16的法兰上，刹车钳7固定在右端盖14的外面上。如此以来，刹车钳7固定在上述带两档减速器的轮毂电机驱动装置上，刹车盘8固定在轮毂2或者轮毂轴的连接法兰上，当刹车钳7接到刹车指令后即可以对刹车盘8施加制动力，进而使轮毂轮胎制动减速或制动停车。

综上所述，本发明的带两档减速器的轮毂电机驱动装置以及电动汽车，本发明的输出轴穿设在中空的电机轴内且一端与轮毂轴轴向固定连接，轮毂与轮毂轴直接固定连接，因而非常易于将带两档减速器的轮毂电机驱动装置直接安装在轮胎轮毂上，也就是说不需要做任何重新设计工作就可以直接把现有的轮胎轮毂用于电动汽车的底盘动力驱动系统，从而保证电动汽车轮毂轮胎的继承性和经济性；本发明的带两档减速器的轮毂电机驱动装置利用模块化设计原理，其包括几大模块：输出轴以及轮毂轴、电机、左行星轮系、右行星轮系、电机两侧的端盖、左离合器、右离合器以及控制器，如此简洁紧凑的模块化、一体化、准对称结构，使得本发明的轮毂电机驱动装置不但易于安装和维护、而且制造和使用成本低。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种带两档减速器的轮毂电机驱动装置，其特征在于，包括电机、与轮毂轴轴向固定相连的输出轴，左行星轮系、右行星轮系、左离合器、右离合器以及控制电机、左离合器和右离合器动作的控制器，电机两侧均具有端盖，两侧端盖与电机的两侧面间分别固定设置左行星轮系和右行星轮系；

电机包括具有轴孔的电机轴，所述左离合器和右离合器分别设在电机轴的左、右两端，输出轴穿设在所述电机轴内且与电机轴转动相连；

左行星轮系和右行星轮系，均包括太阳轮、至少三个转动定位的行星轮以及固定在端盖和电机间的内齿圈，所有行星轮围绕太阳轮周向均匀分布且均与太阳轮啮合，所有行星轮均位于内齿圈内且与内齿圈相啮合，且所有行星轮的行星轮轴均通过行星轮架与所述输出轴固定相连；

两个太阳轮分别与电机轴的左、右两端转动相连，左离合器在控制器的控制下控制左行星轮系中的太阳轮与电机轴之间处于结合或断开状态，右离合器在控制器的控制下控制右行星轮系中的太阳轮与电机轴之间处于结合或断开状态。

2.根据权利要求1所述的带两档减速器的轮毂电机驱动装置，其特征在于：所述电机还包括电机转子、电机定子以及电机壳，电机转子和电机定子均置于由电机壳围成的空腔内，所述电机轴与电机转子固定相连，电机轴的左右两端分别穿过电机壳且与电机壳转动相连，所述控制器固定在电机壳上。

3.根据权利要求2所述的带两档减速器的轮毂电机驱动装置，其特征在于：所述电机转子为中空辐板结构。

4.根据权利要求1所述的带两档减速器的轮毂电机驱动装置，其特征在于：位于左侧的所述端盖上固定设有减震器接头、转向机接头和摆臂接头。

5.根据权利要求1所述的带两档减速器的轮毂电机驱动装置，其特征在于：所述轮毂轴上具有与轮毂相连的连接法兰。

6.根据权利要求1所述的带两档减速器的轮毂电机驱动装置，其特征在于：所述左行星轮系和所述右行星轮系分别置于由所述端盖、所述内齿圈以及所述电机的侧面围成的密封腔内，密封腔内具有润滑油。

7.一种带两档减速器的轮毂电机驱动装置，其特征在于，包括电机、与轮毂轴轴向固定相连的输出轴，左行星轮系、右行星轮系、离合器以及控制电机和离合器动作的控制器；电机两侧均具有端盖，两侧端盖与电机的两侧面间分别固定设置左行星轮系和右行星轮系；

电机包括具有轴孔的电机轴，输出轴穿设在所述电机轴内与电机轴转动相连；

左行星轮系和右行星轮系，均包括：太阳轮、至少三个转动定位的行星轮以及固定在端盖和电机间的内齿圈，所有行星轮围绕太阳轮周向均匀分布且均与太阳轮啮合，所有行星轮均位于内齿圈内且与内齿圈相啮合，且太阳轮与电机轴固定相连，所有行星轮的行星轮轴通过行星轮架与所述输出轴转动相连，行星轮架一侧的输出轴上设有所述离合器，离合器在控制器的控制下控制行星轮架与输出轴处于结合或断开状态。

8.一种电动汽车，其特征在于：所述电动汽车采用如权利要求1至7任一项所述带两档减速器的轮毂电机驱动装置，电动汽车的轮毂与所述轮毂轴固定相连。

9.根据权利要求8所述的电动汽车，其特征在于：所述电动汽车还包括刹车机构，刹车机构包括相互配合使用的刹车钳和刹车盘，刹车钳固定在所述带两档减速器的轮毂电机驱动装置上，刹车盘固定在所述轮毂轴上。