CN106853768B - 轮毂驱动器总成 - Google Patents

Abstract

一种轮毂驱动器总成，包括由内而外同轴套设的驱动轴、轮辋，以及套设于所述驱动轴和所述轮辋之间的壳体，所述壳体内容置有驱动器、并通过轮毂轴承支撑在所述驱动轴上；所述壳体作为所述轮毂轴承的外圈，所述驱动轴作为所述轮毂轴承的内圈，所述壳体的径向内侧和所述驱动轴的外周面之间设有滚动体，所述壳体通过所述滚动体支撑在所述驱动轴上。本发明可以增加轮毂驱动器的集成度，并且不需要再另外设置轴承内圈和轴承外圈，滚动体的直径可以设置得更大，从而增加轮毂轴承的载荷能力。

Description

轮毂驱动器总成

技术领域

本发明涉及车辆领域，具体涉及一种轮毂驱动器总成。

背景技术

新能源车现在已经成为汽车行业颇具前瞻性的领域，而区别于传统内燃机汽车的一大特点是，新能源车型的驱动技术采用轮毂电机技术(又称车轮内装电机技术)。

轮毂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，形成轮毂驱动器。

目前，轮毂驱动器有两种方式，第一种采用直驱方式，其中舍弃了减速器，通过电机直接驱动车轮。当需要增大驱动扭矩时，只能通过增加电机的尺寸来实现，造价较高。第二种在第一种的基础上增加了减速器，其将电机、减速器、制动器、轮毂轴承等简单堆叠后连接，集成度低，占用空间大，并且由于连接部位较多，导致整个装置的连接可靠性欠佳。

发明内容

本发明解决的问题是现有不带减速器的轮毂驱动器只能通过增加电机尺寸来增加驱动扭矩，造价高；而带减速器的轮毂驱动器中集成度低、占用空间大、连接可靠性欠佳。

为解决上述问题，本发明提供一种轮毂驱动器总成，包括由内而外同轴套设的驱动轴、轮辋，以及套设于所述驱动轴和所述轮辋之间的壳体，所述壳体内容置有驱动器、并通过轮毂轴承支撑在所述驱动轴上；所述壳体作为所述轮毂轴承的外圈，所述驱动轴作为所述轮毂轴承的内圈，所述轮毂轴承的滚动体设在所述壳体的径向内侧和所述驱动轴的外周面之间，所述壳体通过所述滚动体支撑在所述驱动轴上。

可选的，所述滚动体分别设于所述壳体沿所述驱动轴轴向的两端。

可选的，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体、所述第二壳体围成用于容置所述驱动器的容纳腔；所述第一壳体具有圆柱状的周壁，以及连接于所述周壁的轴向一端的圆盘状的底壁；所述第二壳体呈圆盘状且盖设于所述周壁的轴向另一端；所述滚动体分别设于所述底壁的径向内侧与所述驱动轴之间，以及所述第二壳体的径向内侧和所述驱动轴之间。

可选的，所述壳体的径向内侧与所述驱动轴之间还设有第一密封件，用于封闭所述壳体和所述驱动轴之间的缝隙；所述第一密封件分别位于所述壳体的轴向两端；沿所述壳体的轴向方向，位于所述壳体的轴向两端的滚动体位于所述第一密封件之间。

可选的，所述驱动器包括同轴套于所述驱动轴外的行星减速器，以及同轴套于所述行星减速器外的电机，所述电机的输出端与所述行星减速器的输入端传动连接，所述行星减速器的输出端与所述驱动轴传动连接。

可选的，所述电机包括由内而外套设的转子和定子，所述定子固定在所述壳体的内壁上，所述转子内同轴连接有作为所述电机输出端的转子支架；所述行星减速器包括：太阳轮、位于所述太阳轮外且固定于所述壳体内壁的齿圈、位于所述太阳轮和所述齿圈之间的若干行星轮，以及连接各个所述行星轮的行星架；所述太阳轮作为所述行星减速器的输入端通过第一轴承支撑在所述驱动轴上，所述行星架作为所述行星减速器的输出端与所述驱动轴固定连接。

可选的，所述第一轴承为滚针轴承。

可选的，所述行星架和所述转子支架分别位于所述太阳轮的轴向两侧，所述转子支架沿径向延伸至所述太阳轮、并与所述太阳轮抗扭转地连接。

可选的，所述驱动轴在轴向具有第一部分、第二部分以及位于所述第一部分、第二部分之间的第三部分，所述第三部分用于支撑所述太阳轮，所述第三部分的直径大于所述第一部分但小于所述第二部分；所述滚动体分别设于所述第一部分、所述第二部分上；所述驱动轴还包括固套于所述第一部分外的轴承圈，所述轴承圈用于支撑设于所述第一部分的所述滚动体，使得在所述壳体轴向两端的所述滚动体所在的圆具有相同的直径。

可选的，所述轴承圈与所述第一部分之间设有第二密封件。

可选的，所述轴承圈、所述行星架分别设于所述太阳轮的轴向两端；所述太阳轮在轴向面向所述行星架的一侧设有第二轴承，并通过所述第二轴承支撑在所述行星架上；所述太阳轮在轴向面向所述轴承圈的一侧设有第三轴承，并通过所述第三轴承支撑在所述轴承圈上。

可选的，所述第二轴承、第三轴承为止推轴承。

可选的，所述驱动轴还包括压块，所述压块套设在所述第一部分外且位于所述轴承圈背向所述第二部分的一端。

可选的，所述驱动轴的所述第二部分伸出所述壳体，并在伸出部分与所述轮辋连接；所述轮毂驱动器总成还包括制动器，同轴地套设在所述轮辋与所述伸出部分之间，所述制动器包括制动鼓和制动蹄，所述制动蹄固定于所述壳体外壁，所述制动鼓固定于所述伸出部分上。

可选的，所述转子支架与所述壳体的内壁之间具有间隙；所述间隙内设有旋转变压器，所述旋转变压器包括同轴套设的旋变转子和旋变定子，所述旋变转子固定于所述转子支架，所述旋变定子固定于所述壳体内壁。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明将轮毂轴承集成在驱动轴和壳体上，一方面不需要在另外设置用于支撑壳体的支撑轴承，可以在增加轮毂驱动器的集成度的同时，减小整个其总重量；另一方面由于滚动体直接设置在壳体和驱动轴之间，不需要再另外设置轴承内圈和轴承外圈，滚动体的直径可以设置得更大，从而增加轮毂轴承的载荷能力。

附图说明

图1是本发明实施例的轮毂驱动器总成的分解示意图；

图2是本发明实施例的轮毂驱动器总成立体剖视图；

图3是本发明实施例的轮毂驱动器总成沿轴向的剖面图；

图4示出了本发明实施例的轮毂驱动器总成的驱动轴与壳体以及制动器之间的结构关系；

图5示出了本发明实施例的轮毂驱动器总成的驱动轴与电机、行星减速器以及壳体之间的结构关系。

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。

本发明实施例提供一种轮毂驱动器总成，参照图1并结合图2、图3所示，该轮毂驱动器总成包括由内而外同轴套设的驱动轴10、轮辋20，以及套设于驱动轴10和轮辋20之间的壳体30，壳体30通过轮毂轴承支撑在驱动轴10上。壳体30内容置有驱动器，用于驱动车轮转动。

本实施例中，壳体30作为轮毂轴承的外圈，驱动轴10作为轮毂轴承的内圈。轮毂轴承还包括滚动体60，设于壳体30的径向内侧和驱动轴10的外周面之间，用于支撑壳体30。也就是说，壳体30通过滚动体60支撑在驱动轴10上。

由此可见，本实施例的轮毂驱动器中，将轮毂轴承集成在驱动轴10和壳体30上，一方面不需要在另外设置用于支撑壳体30的支撑轴承，可以在增加轮毂驱动器的集成度的同时，减小整个其总重量；另一方面由于滚动体60直接设置在壳体30和驱动轴10之间，不需要再另外设置轴承内圈和轴承外圈，滚动体60的直径可以设置得更大，从而增加轮毂轴承的载荷能力。

其中，滚动体60在沿驱动轴10轴向的布置位置根据驱动轴10以及壳体30的形状来确定。本实施例中，滚动体60有两组且分别设于壳体30沿驱动轴10轴向的两端，壳体30通过两组滚动体支撑在驱动轴10上，每一组滚动体围绕形成与驱动轴10同轴的圆。

这样设置的好处在于，两组滚动体60沿轴向的间隔距离足够大，可以使得驱动轴10在承受由滚动体60传递的载荷时，使得载荷在驱动轴10轴向的分布更加均匀，驱动轴10更加不容易发生变形，从而提高驱动轴10的载荷能力。

如前所述，壳体30用于容置驱动器。从理论上来说，壳体30中的容纳腔可以具有各种形状，只要能够妥善安置驱动器即可。但是本实施例中，结合图4所示，壳体30基本为圆柱形，且在其内部具有基本也呈圆柱形的容纳腔30a。驱动器均设置于该圆柱形的容纳腔30a内。

具体地，如图1至3并结合图4所示，壳体30包括相互连接的第一壳体31和第二壳体32，第一壳体31、第二壳体32围成用于容置驱动器的所述容纳腔30a。

如图4，第一壳体31具有圆柱状的周壁31a、以及位于圆柱状周壁31a的轴向一端的圆盘状的底壁31b，第二壳体32呈圆盘状、且盖设在圆环状周壁31a的轴向另一端。圆盘状的底壁31b以及圆盘状的第二壳体32均开设有与驱动轴10同轴且与容纳腔30a连通的通孔(图中未标注)，以供驱动轴10穿过。

两组滚动体60分别设于第二壳体32的径向内侧和驱动轴的外周面之间、定义为第一滚动体61，以及底壁31b的径向内侧与驱动轴10的外周面之间、定义为第二滚动体62。

如图1，底壁31b的径向内侧、第二壳体32的径向内侧均设有与第一滚动体61、第二滚动体62对应的第一滚道30b。结合图4，驱动轴10分别在与第一滚道30b对应的位置设有第二滚道10b、分别对应第一滚动体61和第二滚动体62。第一滚动体61、第二滚动体62分别可滚动地设于对应的第一滚道30b、第二滚道10b之间。

进一步地，结合图4，壳体30的径向内侧与驱动轴10之间还设有第一密封件71，用于封闭壳体30和驱动轴10之间的缝隙。第一密封件71分别位于壳体30的轴向两端。鉴于本实施例中壳体30的构造，第一密封件71分别设置于第一壳体31的底壁31b与驱动轴10之间，以及第二壳体32与驱动轴之间。

由此，壳体30与驱动轴10之间通过第一密封件71密封，以使得容纳腔30a成为一个密闭的容纳腔。而由于轮毂轴承也需要密封，那么滚动体60也可以设置在密闭的容纳腔30a中。更确切地说，第一密封件71沿壳体30的轴向方向，第一滚动体61、第二滚动体62均位于第一密封件71之间。

这样设置能够将轮毂轴承的第一滚动体61、第二滚动体62的润滑和驱动器的润滑集成在一起，两者一起通过第一密封件71来实现密封，保证轮毂轴承的润滑以及轮毂轴承的性能。

其中，第一密封件71为动态密封圈，例如唇形密封圈。

在其他实施例中，第一滚动体61、第二滚动体62也可以沿轴向设置于第一密封件71外，在这种情况下，则需要增加用于密封滚动体的密封件。

继续参照图1至3所示，本实施例中，驱动器包括同轴套于驱动轴10外的行星减速器40，以及同轴套于行星减速器40外的电机50。电机50的输出端与行星减速器40的输入端传动连接，行星减速器40的输出端与驱动轴0传动连接。电机50将扭矩传递给行星减速器40，经由行星减速器40将扭矩放大后，再输出至驱动轴10。

如图1至3结合图5所示，电机50包括由内而外套设的转子51和定子52，定子52固定在壳体30的内壁上，转子51内同轴连接有作为电机50的输出端的转子支架53。

行星减速器40包括：作为行星减速器40的输入端的太阳轮41，位于太阳轮41外且固定于壳体30内壁的齿圈42，位于太阳轮41和齿圈42之间的若干行星轮43，以及连接各个行星轮43的行星架44。太阳轮41作为行星减速器40的输入端通过第一轴承81支撑在驱动轴10上，行星架44作为行星减速器40的输出端与驱动轴10固定连接。

其中，固定连接的方式可以有很多种，例如过盈配合、压紧配合等。本实施例中，行星架44与驱动轴10之间通过花键连接。具体地，如图5，驱动轴10上设有面向行星架10的轴肩10a，行星架44沿轴向顶靠在轴肩10a上并在轴向一端通过轴肩10a进行限位。

由此可见，本实施例中，电机50的转子支架53与行星减速器40的太阳轮41直接连接，行星减速器40的行星架44则与驱动轴10直接连接，在扭矩传递的过程中，动力的损耗小，驱动轴10能够对电机50的驱动扭矩快速响应，提高驱动效率。

其中，第一轴承81可以选用滚珠轴承、一般滚珠轴承等。本实施例的第一轴承81为滚针轴承，这样可以减小第一轴承81占用的径向空间，从而放宽行星减速器40以及电机50的选择空间。

在其他实施例中，行星架44与驱动轴10之间也可以通过传动部件传动连接。

进一步地，如图1至3并结合图5，行星减速器40的行星架44和电机50的转子支架53分别位于太阳轮41的轴向两侧，转子支架53沿径向延伸至太阳轮41、并与太阳轮41抗扭转地连接，例如过盈配合连接、焊接连接或者一体成型。

转子支架53直接与太阳轮41连接，以将扭矩直接传递给太阳轮，可以提高扭矩传递效率。

进一步地，驱动轴10在轴向具有第一部分11、第二部分12以及位于第一部分11、第二部分12之间的第三部分13，第三部分13用于支撑太阳轮41，第三部分13的直径大于第一部分11但小于第二部分12。第一滚动体61设于第一部分11上，第二滚动体62设于第二部分12上。

其中，驱动轴10还包括固套于第一部分11外的轴承圈14，轴承圈14用于支撑第一滚动体61，使得第一滚动体61、第二滚动体62所在的圆具有相同的直径。

轴承圈14与第一部分11之间设有第二密封件72，用于封闭轴承圈14与第一部分11之间的缝隙。第二密封件72可以选用静态密封圈，例如O形圈。

如图1至3所示，轮辋20沿轴向的截面大致呈C形，驱动轴10的第一部分11靠近C形开口的位置，第二部分12伸入C形的底部。也就是说，沿轴向朝向C形开口的方向，驱动轴10的外径呈减小的趋势，这样可以方便各个环形部件从C形开口的外部依次套入驱动轴10。

进一步地，轴承圈14和行星架44分别设于太阳轮41的轴向两端，且在轴向方向的投影上分别与太阳轮41部分重叠。也就是说，行星架44位于太阳轮41面向第二部分12的一端，那么转子支架53则相应地位于太阳轮41面向第一部分11的一端。

其中，沿轴向方向，太阳轮41与轴承圈14之间，以及太阳轮41与行星架44之间分别设有轴承，以使得太阳轮41在轴向通过轴承支撑在轴承圈14和行星架44之间，从而固定电机转子51以及转子支架53的轴向位置。

具体地，如图5所示，太阳轮41在轴向面向行星架44的一侧设有第二轴承82，并通过第二轴承82支撑在行星架44上；太阳轮41在轴向面向轴承圈14的一侧设有第三轴承83，并通过第三轴承83支撑在轴承圈14上。由此，太阳轮41沿轴向的两端分别通过行星架44、轴承圈14来限位，而行星架44的轴向两端则分别通过太阳轮41和驱动轴10的轴肩10a来限位。

其中，第二轴承82、第三轴承83可以选用滑动轴承、平面轴承等。本实施例中的第二轴承82、第三轴承83为止推轴承。

进一步地，如图1至3并结合图4，驱动轴10还包括压块15，压块15套设在第一部分11外且位于轴承圈14背向第二部分12的一端，用于对轴承圈14沿轴向背向太阳轮41的一端进行限位，防止轴承圈14沿轴向脱出驱动轴10。由此，轴承圈14的轴向两端分别通过太阳轮41和压块15来限位。

进一步地，如图1至3并结合图4，驱动轴10的第二部分12伸出壳体30，并在伸出部分与轮辋20连接。轮毂驱动器总成的轮辋20内还集成有制动器T。

制动器T同轴地套设在轮辋20和第二部分12的伸出部分之间。制动器T包括制动蹄T1和制动鼓T2，制动蹄T1固定于壳体30的外壁，制动鼓T2则固定于驱动轴10的伸出部分上。

其中，如图4，驱动轴10为法兰轴，第二部分12上设有连接法兰14，制动鼓T2位于连接法兰14的轴向一端且通过连接螺栓S固定在连接法兰14上。

进一步地，如图1、图2以及图5所示，转子支架53与壳体30的内壁之间具有间隙。该间隙内设有旋转变压器90，旋转变压器90包括同轴套设的旋变转子91和旋变定子92，旋变转子91固定于转子支架53，旋变定子92固定于壳体30内壁。

旋转变压器90的工作原理与普通变压器类似，旋变定子92相当于普通变压器的原边线圈，旋变转子91相当于副边线圈，旋变转子91相对于旋变定子92可以旋转。旋转变压器90与电机控制器连接，通过旋变转子91相对于旋变定子的相对转角来判断电机的电流、电压，并将电机的电流、电压发送给电机控制器，由电机控制器根据电机的电流、电压来控制电机的工作。

综上所述，本实施例的轮毂驱动器总成在轮毂围成的空间内集成了电机、行星减速器以及制动器，同时将轮毂轴承的外圈和内圈分别集成在壳体和驱动轴上，整个装置的集成度高，驱动轴对驱动器和制动器的响应快，驱动和制动效率高。

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 (14)

1.一种轮毂驱动器总成，包括由内而外同轴套设的驱动轴、轮辋，以及套设于所述驱动轴和所述轮辋之间的壳体，所述壳体内容置有驱动器、并通过轮毂轴承支撑在所述驱动轴上；

其特征在于，所述壳体作为所述轮毂轴承的外圈，所述驱动轴作为所述轮毂轴承的内圈，所述轮毂轴承的滚动体设在所述壳体的径向内侧和所述驱动轴的外周面之间，所述壳体通过所述滚动体支撑在所述驱动轴上，所述驱动器包括同轴套于所述驱动轴外的行星减速器，以及同轴套于所述行星减速器外的电机，所述电机包括由内而外套设的转子和定子，所述定子固定在所述壳体的内壁上，所述转子内同轴连接有作为所述电机输出端的转子支架，所述转子支架与所述壳体的内壁之间具有间隙，所述间隙内设有旋转变压器，所述旋转变压器包括同轴套设的旋变转子和旋变定子，所述旋变转子固定于所述转子支架，所述旋变定子固定于所述壳体内壁。

2.如权利要求1所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，所述滚动体分别设于所述壳体沿所述驱动轴轴向的两端。

3.如权利要求2所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体、所述第二壳体围成用于容置所述驱动器的容纳腔；

所述第一壳体具有圆柱状的周壁，以及连接于所述周壁的轴向一端的圆盘状的底壁；所述第二壳体呈圆盘状且盖设于所述周壁的轴向另一端；

所述滚动体分别设于所述底壁的径向内侧与所述驱动轴之间，以及所述第二壳体的径向内侧和所述驱动轴之间。

4.如权利要求2或3所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，所述壳体的径向内侧与所述驱动轴之间还设有第一密封件，用于封闭所述壳体和所述驱动轴之间的缝隙；

所述第一密封件分别位于所述壳体的轴向两端；

沿所述壳体的轴向方向，位于所述壳体的轴向两端的滚动体位于所述第一密封件之间。

5.如权利要求3所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，所述电机的输出端与所述行星减速器的输入端传动连接，所述行星减速器的输出端与所述驱动轴传动连接。

6.如权利要求5所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，

所述行星减速器包括：太阳轮、位于所述太阳轮外且固定于所述壳体内壁的齿圈、位于所述太阳轮和所述齿圈之间的若干行星轮，以及连接各个所述行星轮的行星架；

所述太阳轮作为所述行星减速器的输入端通过第一轴承支撑在所述驱动轴上，所述行星架作为所述行星减速器的输出端与所述驱动轴固定连接。

7.如权利要求6所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，所述第一轴承为滚针轴承。

8.如权利要求6所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，所述行星架和所述转子支架分别位于所述太阳轮的轴向两侧，所述转子支架沿径向延伸至所述太阳轮、并与所述太阳轮抗扭转地连接。

9.如权利要求6所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，所述驱动轴在轴向具有第一部分、第二部分以及位于所述第一部分、第二部分之间的第三部分，所述第三部分用于支撑所述太阳轮，所述第三部分的直径大于所述第一部分但小于所述第二部分；

所述滚动体分别设于所述第一部分、所述第二部分上；

所述驱动轴还包括固套于所述第一部分外的轴承圈，所述轴承圈用于支撑设于所述第一部分的所述滚动体，使得在所述壳体轴向两端的所述滚动体所在的圆具有相同的直径。

10.如权利要求9所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，所述轴承圈与所述第一部分之间设有第二密封件。

11.如权利要求9所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，所述轴承圈、所述行星架分别设于所述太阳轮的轴向两端；

所述太阳轮在轴向面向所述行星架的一侧设有第二轴承，并通过所述第二轴承支撑在所述行星架上；

所述太阳轮在轴向面向所述轴承圈的一侧设有第三轴承，并通过所述第三轴承支撑在所述轴承圈上。

12.如权利要求11所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，所述第二轴承、第三轴承为止推轴承。

13.如权利要求10所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，所述驱动轴还包括压块，所述压块套设在所述第一部分外且位于所述轴承圈背向所述第二部分的一端。

14.如权利要求9所述的轮毂驱动器总成，其特征在于，所述驱动轴的所述第二部分伸出所述壳体，并在伸出部分与所述轮辋连接；

所述轮毂驱动器总成还包括制动器，同轴地套设在所述轮辋与所述伸出部分之间，所述制动器包括制动鼓和制动蹄，所述制动蹄固定于所述壳体外壁，所述制动鼓固定于所述伸出部分上。

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