CN108340768A - 一种集成轮毂电机的电动轮总成 - Google Patents

Abstract

本发明开了一种集成轮毂电机的电动轮总成，电动轮总成包括轮毂、轮毂轴、内转子电机、行星齿轮减速器、转向节总成及制动系统。轮毂轴连接在轮毂上，内转子电机设在轮毂内部，内转子电机包括套设在轮毂轴上的转子套筒，行星齿轮减速器的输入端与转子套筒相连，输出端与轮毂相连。转向节总成包括外套在轮毂轴上的转向节套筒，制动系统套设在转子套筒上，制动系统通过制动转子套筒来制动电动轮总成。转子套筒与电机壳体之间设有电机轴承，转向节套筒与轮毂轴之间设有轮毂轴承。根据本发明实施例的集成轮毂电机的电动轮总成承力更加合理，提升了电动轮总成的可靠性和安全性，减小了电动轮总成的轴向尺寸，极大地降低了电动轮总成的质量。

Description

一种集成轮毂电机的电动轮总成

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种集成轮毂电机和减速器的电动轮总成。

背景技术

传统机械驱动的重载车辆不论采用单桥、双桥还是多桥驱动的构型，一般均采用集中驱动的方式，往往会面临一些限制：传动轴、分动箱和差速器等部件占据了车辆纵梁的大部分空间，影响总布置与轻量化；多环节的传动链总体效率低，限制了驱动桥的数量，从而限制了车辆向超长超重载的方向发展；单台发动机提供动力，动力传动为串联传动的方式，可靠性和容错能力差；比功率低，动力性受限，高功率的发动机技术发展将成为技术进步的瓶颈。

对新能源重载汽车来说，采用分布式电驱动的构型可以有效规避上述限制。尤其采用轮毂电机驱动的电动轮，可以大大减少底盘有效空间，可以方便和灵活布置除了驱动系统之外的其他零部件；但是电动轮本身的设计难度加大，如何在车轮内有限的空间内合理布置驱动电机、减速机构、制动元件、并连接悬架与转向系统，成为各汽车公司和科研单位的研究重点。

目前已经存在多种轮毂电机驱动的电动轮设计方案，一般有直驱和减速驱动两种形式，为了降低电动轮总质量和提高驱动转矩要求，一般均需采用减速驱动的形式。多级减速的方案会占去过多的轮内空间，降低传动效率，而单级行星齿轮减速的方案往往难以实现需要的较大的减速比。其次，电动轮内电机与减速机构的布置方式不得当，会带来车轮主轴承位置布置不合理，轮毂电机占去车轮外侧空间过多、没有空间布置转向主销、悬架与制动系统，电机壳体等部件承载不合理等问题。若制动系统的布置不合理，会影响电动轮的可靠性与安全性，制动系统产生的热量会影响电机的性能。轮毂电机驱动轮的设计还面临电机冷却难、簧下质量过大等问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种集成轮毂电机的电动轮总成，所述电动轮总成各部件承载合理，质量较轻。

根据本发明实施例的集成轮毂电机的电动轮总成，包括：轮毂，所述轮毂具有轮辐和连接所述轮辐的外周缘的轮辋，所述轮辋适于安装轮胎；轮毂轴，所述轮毂轴连接在所述轮辐上，且所述轮毂轴同轴套在所述轮辋的中心；内转子电机，所述内转子电机设在所述轮毂内部，所述内转子电机包括；电机壳体；转子套筒，所述转子套筒套设在所述轮毂轴上；转子，所述转子外套且固定在所述转子套筒上；定子，所述定子内套且固定在所述电机壳体上，且所述定子套于所述转子的外侧；行星齿轮减速器，所述行星齿轮减速器套设在所述轮毂轴上，且位于所述轮毂轴的靠近所述轮辐的一端，所述行星齿轮减速器的输入端与所述转子套筒相连，所述行星齿轮减速器的输出端与所述轮毂相连；转向节总成，所述转向节总成包括转向节套筒，所述转向节套筒的朝向所述轮辐的一端伸入到所述转子套筒内，且外套在所述轮毂轴上；制动系统，所述制动系统套设在所述转子套筒上，且位于所述转子套筒的远离所述轮辐的一端，所述制动系统通过制动所述转子套筒来制动所述电动轮总成；其中：所述转子套筒与所述电机壳体之间设有电机轴承；所述转向节套筒与所述轮毂轴之间设有轮毂轴承。

根据本发明实施例的集成轮毂电机的电动轮总成，由于设有转子套筒，转向节套筒且转子套筒与电机壳体之间设有电机轴承，转向节套筒与轮毂轴之间设有轮毂轴承，使得电动轮总成的承力更加合理，从而提升了电动轮总成的可靠性和安全性。与此同时还减小了电动轮总成的轴向尺寸，缩小了电动轮总成的总体尺寸。此外，由于制动系统通过制动转子套筒来制动电动轮总成，减小制动系统了的制动力，使得制动系统较为轻巧，极大地降低了电动轮总成的质量。

在一些实施例中，所述内转子电机为径向磁场电机或者轴向与径向混合磁场电机，所述转子与所述定子的铁芯的纵截面均形成为马鞍形。

在一些实施例中，所述电机壳体包括：定子壳体，所述定子壳体套设在所述定子上；内端盖，所述内端盖连接在所述定子壳体的远离所述轮辐的一侧，所述内端盖与所述转向节总成相连；外端盖，所述外端盖连接在所述定子壳体的靠近所述轮辐的一侧；其中：所述电机轴承为两个，每个所述轮毂轴承的内圈均止抵在所述转子套筒的外周面上，其中一个所述电机轴承的外圈止抵在所述外端盖上，另一个所述电机轴承的外圈止抵在所述内端盖上。

在一些实施例中，所述行星齿轮减速器的太阳轮套设在所述转子套筒的靠近所述轮辐的一端上，所述转子套筒的远离所述轮辐的一端通过连接套与所述制动系统相连。

具体地，所述行星齿轮减速器为一级行星齿轮减速器，所述行星齿轮减速器包括；行星盘；行星轮，所述行星轮为多个，每个所述行星轮通过行星轮销连接在所述行星盘上，每个所述行星轮分别与所述太阳轮啮合以接收所述内转子电机输入的动力；齿圈，所述齿圈外套在所述行星轮上且与所述行星轮啮合；齿圈架，所述齿圈架外套在所述齿圈上，所述齿圈架的轴向两端分别与所述轮辐和所述定子壳体相连，所述齿圈架形成为在远离所述轮辐方向上逐渐增大的锥形筒。

更具体地，每个所述行星轮均包括：初级齿轮，所述初级齿轮与所述太阳轮啮合；次级齿轮，所述次级齿轮与所述初级齿轮同轴设置且与所述齿圈啮合，所述次级齿轮的齿数小于所述初级齿轮的齿数。

在一些实施例中，所述轮毂轴包括行星架，所述行星架与所述轮辐相连，所述行星架上设有与所述行星轮销配合的穿孔，所述行星轮销的一端穿过所述行星架、所述轮辐，且通过螺母及连接键锁接在所述轮辐上，所述行星轮销的另一端穿过所述行星盘且通过轴用挡圈定位在所述行星盘上，所述行星轮销开设有润滑油流道。

具体地，所述行星齿轮减速器还包括传扭矩销，所述传扭矩销的一端穿过所述行星盘且通过轴用挡圈定位在所述行星盘上，所述传扭矩销的另一端连接在所述行星架上。

具体地，所述行星齿轮减速器还包括齿圈端盖，所述齿圈端盖夹设在所述轮辐与所述齿圈架之间，所述齿圈端盖外套在所述行星架的外侧，所述齿圈端盖、所述齿圈、所述齿圈架与所述行星架之间限定出的缝隙中设有第一油封，所述第一油封通过螺钉锁接在所述齿轮端盖上。

在一些实施例中，所述内端盖上设有润滑油入口，所述外端盖上设有润滑油出口，所述润滑油出口通向所述行星齿轮减速器的内部。

在一些实施例中，所述转子套筒与所述内端盖之间设有第二油封，所述第二油封位于所述电机轴承的远离所述轮辐的一侧，所述转子套筒的内周壁上设油封槽，所述油封槽内设有第三油封，所述第三油封外套在所述转向节套筒上。

在一些实施例中，所述轮毂轴的远离所述轮辐的一端上安装有圆螺母，所述圆螺母的一端止抵在所述轮毂轴承的远离所述轮辐的端面上。

在一些实施例中，所述转向节总成还包括：本体，所述本体外套在所述转向节套筒上，所述本体的朝向所述轮辐的一侧设有法兰盘，所述法兰盘用于支撑所述电机壳体；密封端盖，所述密封端盖扣合在所述转向节套筒的远离所述轮辐的一侧，所述密封端盖上设有用于回流润滑油的回油孔。

在一些实施例中，所述制动系统包括：制动盘，所述制动盘通过连接套连接在所述转子套筒上以制动所述转子套筒；制动卡钳，所述制动卡钳与所述转向节总成的所述本体相连。

在一些实施例中，所述制动系统为以可变气压或者可变液压为动力的盘式机械制动系统。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例集成轮毂电机的电动轮总成的爆炸分解示意图。

图2根据本发明实施例集成轮毂电机的电动轮总成的另一爆炸分解示意图。

图3是根据本发明实施例集成轮毂电机的电动轮总成的剖面结构示意图

图4是根据本发明实施例行星齿轮减速器的爆炸分解示意图

图5是根据本发明实施例行星齿轮减速器的另一爆炸分解示意图

图6是根据本发明实施例行星齿轮减速器的工作原理示意图

图7是根据本发明实施例的轮辐辐面示意图。

附图标记：

电动轮总成100、轮胎1、轮辐2、轮辋3、内转子电机4、行星齿轮减速器5、转向节总成6、制动系统7、第一油封8、齿圈架9、齿圈10、行星轮销11、行星轴承12、行星轮13、行星盘14、太阳轮15、轮毂轴16、本体17、悬架球铰18、连接套19、制动盘20、制动卡钳21、轮毂轴承22、密封端盖24、圆螺母25、固定密封圈26、挡环26、旋转编码器27、内端盖28、定子壳体29、绕组30、定子31、转子32、第三油封33、转子套筒34、外端盖35、齿圈端盖36、电机轴承37、挡油环38、传扭矩销39、行星架40、转向节套筒41。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的集成轮毂电机的电动轮总成100。

如图1-图3所示，根据本发明实施例的集成轮毂电机的电动轮总成100包括轮毂、轮毂轴16、内转子电机4、行星齿轮减速器5、转向节总成6和制动系统7。

轮毂具有轮辐2和连接轮辐2的外周缘的轮辋3，轮辋3适于安装轮胎1，轮毂轴16连接在轮辐2上，且轮毂轴16同轴套在轮辋3的中心。内转子电机4设在轮毂内部，内转子电机4包括电机壳体、转子套筒34、转子32和定子31。转子套筒34套设在轮毂轴16上，转子32外套且固定在转子套筒34上，定子31内套且固定在电机壳体上，且定子31套于转子32的外侧。行星齿轮减速器5套设在轮毂轴16上，且位于轮毂轴16的靠近轮辐2的一端，行星齿轮减速器5的输入端与转子套筒34相连，行星齿轮减速器5的输出端与轮毂相连。转向节总成6包括转向节套筒41，转向节套筒41的朝向轮辐2的一端伸入到转子套筒34内，且外套在轮毂轴16上，制动系统7套设在转子套筒34上，且位于转子套筒34的远离轮辐2的一端，制动系统7通过制动转子套筒34来制动电动轮总成100。转子套筒34与电机壳体之间设有电机轴承37，转向节套筒41与轮毂轴16之间设有轮毂轴承22。

可以理解的是，由于内转子电机4具有转子套筒34，转向节总成6具有转向节套筒41，转子套筒34与电机壳体之间设有电机轴承37，转向节套筒41与轮毂轴16之间设有轮毂轴承22。由此，电动轮总成100的承力中心点与轮胎1的轴向重合，使得电动轮总成100的承力更加合理，从而提升了电动轮总成100的可靠性和安全性。此外由于将电机轴承37设在轮毂轴承22的径向外侧还有利于减小电动轮总成100的轴向尺寸，缩小电动轮总成100的总体尺寸。

需要说明的是，由于制动系统7通过制动转子套筒34来制动电动轮总成100，相比传统通过制动轮毂的技术方案，本发明实施例的设在输出端的制动系统7可以减小制动系统7的制动力，从而将制动系统7设计的较为轻巧，极大地降低了电动轮总成100的质量。

根据本发明实施例的集成轮毂电机的电动轮总成100，由于设有转子套筒34，转向节套筒41且转子套筒34与电机壳体之间设有电机轴承37，转向节套筒41与轮毂轴16之间设有轮毂轴承22，使得电动轮总成100的承力更加合理，从而提升了电动轮总成100的可靠性和安全性。与此同时还减小了电动轮总成100的轴向尺寸，缩小了电动轮总成100的总体尺寸。此外，由于制动系统7通过制动转子套筒34来制动电动轮总成100，减小制动系统7了的制动力，使得制动系统7较为轻巧，极大地降低了电动轮总成100的质量。

在一些可选的实施例中，电机轴承37形成为深沟球轴承，轮毂轴承22形成为圆锥滚子轴承。当然，电机轴承37和轮毂轴承22的种类并不限于上述两种，在实际使用过程中可以根据实际情况改变电机轴承37和轮毂轴承22的种类。

在一些实施例中，内转子电机4为径向磁场电机或者轴向与径向混合磁场电机，转子32与定子31的铁芯的纵截面均形成为马鞍形。可以理解的是，马鞍形的截面形状使得电机的磁场既有轴向的分量又有径向的分量，这种布置形式的优点在于可以有效提高电机的转矩密度和功率密度，从而保证电动轮总成100的平稳运行。

在一些实施例中，如图3所示，电机壳体包括定子壳体29、内端盖28和外端盖35，定子壳体29套设在定子31上，内端盖28连接在定子壳体29的远离轮辐2的一侧，内端盖28与转向节总成6相连。外端盖35连接在定子壳体29的靠近轮辐2的一侧。电机轴承37为两个，每个轮毂轴承22的内圈均止抵在转子套筒34的外周面上，其中一个电机轴承37的外圈止抵在外端盖35上，另一个电机轴承37的外圈止抵在内端盖28上。可以理解的是，电机壳体起到了保护电机的定子31和转子32的作用，外端盖35和内端盖28起到了限制电机轴承37的轴向窜动，使得电机轴承37安装的更为稳定。

在一些实施例中，如图3-图4所示，行星齿轮减速器5的太阳轮15套设在转子套筒34的靠近轮辐2的一端上，转子套筒34的远离轮辐2的一端通过连接套19与制动系统7相连。可以理解的是，当电机开始工作时，转子套筒34旋转，从而通过太阳轮15将动力输出至行星齿轮减速器5，行星齿轮减速器5即可带动轮毂旋转，由于电机和轮毂之间设有行星齿轮减速器5，增大了输入扭矩，使得轮毂能够更为稳定地运动。

具体地，行星齿轮减速器5为一级行星齿轮减速器5，行星齿轮减速器5包括行星盘14、行星轮13、齿圈10和齿圈架9，行星轮13为多个，每个行星轮13通过行星轮销11连接在行星盘14上，每个行星轮13分别与太阳轮15啮合以接收内转子电机4输入的动力，齿圈10外套在行星轮13上且与行星轮13啮合，齿圈架9外套在齿圈10上，齿圈架9的轴向两端分别与轮辐2和定子壳体29相连，齿圈架9形成为在远离轮辐2方向上逐渐增大的锥形筒。可以理解的是，太阳轮15、行星轮13和齿圈10的啮合传动，能够有效的提高传动比，使得输出到轮毂的扭矩更高，保证了电动轮的正常运转。

更具体地，每个行星轮13均包括初级齿轮和次级齿轮，初级齿轮与太阳轮15啮合，次级齿轮与初级齿轮同轴设置且与齿圈10啮合，次级齿轮的齿数小于初级齿轮的齿数。采用了变结构的双极行星齿轮，从太阳轮15到轮毂轴16的传动比可以有效提高，具体计算公式为：

如图6所示，其中太阳轮15的齿数为z1，初级齿轮的齿数为z2，次级齿轮的齿数为z3，齿圈10的齿数为z4。综上，初级采用初级齿轮和次级齿轮形的形式可以取得类似两级行星齿轮减速器5的效果，可以在保证传动比足够大的情况下，有效减少行星齿轮减速器5的轴向长度，减少行星齿轮减速器5的轴向尺寸，使得轮毂轴承22的位置整体更加靠近轮心，支撑跨距也可以更大，这样的设计行星齿轮减速器5也有更轻的质量。需要补充说明的是，初级齿轮和次级可以一体制造，也可以分体制造后通过过盈连接在同一根转轴上。

在一些实施例中，如图3-图5所示，轮毂轴16包括行星架40，行星架40与轮辐2相连，行星架40上设有与行星轮销11配合的穿孔，行星轮销11的一端穿过行星架40、轮辐2，且通过螺母及连接键锁接在轮辐2上，行星轮销11的另一端穿过行星盘14且通过轴用挡圈定位在行星盘14上，行星轮销11开设有润滑油流道。可以理解的是，行星盘14、行星架40、轮辐2通过行星轮销11连接，且行星轮销11开设有润滑流道，由此即保证了轮毂轴16与行星齿轮减速器5的稳定连接，由保证了行星轮13的的润滑效果。有利地，轮辐2上用于安装行星轮销11的销孔上开设有键槽，由此，可以进一步约束行星轮销11的运动，保证了轮毂，轮毂轴16和行星盘14的同步转动。

具体地，行星齿轮减速器5还包括传扭矩销39，传扭矩销39的一端穿过行星盘14且通过轴用挡圈定位在行星盘14上，传扭矩销39的另一端连接在行星架40上。由此，进一步强化了行星盘14与行星架40的连接，避免了行星盘14与行星架40发生相对旋转，提高了行星齿轮减速器5的可靠性。

具体地，行星齿轮减速器5还包括齿圈端盖36，齿圈端盖36夹设在轮辐2与齿圈架9之间，齿圈端盖36外套在行星架40的外侧，齿圈端盖36、齿圈10、齿圈架9与行星架40之间限定出的缝隙中设有第一油封8，第一油封8通过螺钉锁接在齿圈端盖36上。由此，保证了行星齿轮减速器5中的润滑油密封效果，防止了润滑油泄露现象发生，有利地，齿圈10和齿圈架9通过过盈配合相连接。

在一些实施例中，内端盖28上设有润滑油入口，外端盖35上设有润滑油出口，润滑油出口通向行星齿轮减速器5的内部。需要说明的是，本发明的电动轮总成100采用了一体化冷却的方式，即内转子电机4直接油冷且与行星齿轮减速器5共用油路。也就是说，高绝缘度的电机冷却润滑油(以下均简称为润滑油)同时作为行星齿轮减速器5的润滑油对行星齿轮减速器5进行润滑与冷却。在车身上安装油路散热器和滤清器，经过冷却和过滤的润滑油从内端盖28上的润滑油入口进入内转子电机4，流经定子31与绕组30，从外端盖35上的润滑油出口流至行星齿轮减速器5的腔体对其进行润滑和冷却。润滑油从太阳轮15流到轮毂轴承22，进入转向节总成6的内部空间。通过转向节总成6上的回油口到滤清器和散热器。

综上所述，采用一体冷却润滑的方式，使电动轮总成100的整体结构更加紧凑，对内转子电机4直接油冷可以省去内转子电机4的水套，缩减内转子电机4的径向尺寸，内转子电机4的全部定子31和绕组30得到冷却，可以改善内转子电机4的冷却效果，同时可以提高行星齿轮减速器5的润滑状态和可靠性。

当然，在本发明的其他实施例中，当润滑油绝缘等级不够或无法过滤行星齿轮减速器5产生的磨屑时，内转子电机4与行星齿轮减速器5需要分别润滑冷却。在此中情况下，内转子电机4的外端盖35上没有润滑油出口，且外端盖35与减速器5的壳体之间何有油封和挡油环38以防止电机润滑油进入行星齿轮减速器5。

在一些实施例中，如图3所示，转子套筒34与内端盖28之间设有第二油封，第二油封位于电机轴承37的远离轮辐2的一侧，转子套筒34的内周壁上设油封槽，油封槽内设有第三油封33，第三油封33外套在转向节套筒41上。由此，可以进一步防止润滑油泄露。有利地，第三油封33为对开式油封。

在一些实施例中，如图3所示，轮毂轴16的远离轮辐2的一端上安装有圆螺母24，圆螺母24的一端止抵在轮毂轴承22的远离轮辐2的端面上。可以理解的是，圆螺母24能够防止轮毂轴承22发生轴向窜动，由此，可以保证轮毂轴承22的稳定性，从而提高电动轮总成100的可靠性。

在一些实施例中，转向节总成6还包括本体17和密封端盖23，本体17外套在转向节套筒41上，本体17的朝向轮辐2的一侧设有法兰盘，法兰盘用于支撑电机壳体，密封端盖23扣合在转向节套筒41的远离轮辐2的一侧，密封端盖23上设有用于回流润滑油的回油孔。本体17用于实现转向节套筒41的转向以及为内转子电机4提供安装平面，而密封端盖23能够防止转向节套筒41内部的润滑油外泄。

具体地，本体17上还安装有悬架球铰18和转向节臂等结构。

在一些实施例中，制动系统7包括制动盘20和制动卡钳21，制动盘20通过连接套19连接在转子套筒34上以制动转子套筒34，制动卡钳21与转向节总成6的本体17相连。可以理解是，制动卡钳21安装在本体17上。这种安装方式，使得制动卡钳21上的制动转矩可以经由转子套筒34至行星齿轮减速器5放大后再施加到轮毂，有效减小制动盘20的尺寸，从而降低了制动系统7的质量。

有利地，连接套19由隔热效果良好的陶瓷材料制成，由此有效地减少制动盘20发热对内转子电机4的影响，保证了内转子电机4的良好运行。

有利地，法兰盘和本体17之间采用格栅筒体连接，可以将迎面风引入制动盘20，行车时保证制动盘20有效冷却。

在一些实施例中，制动系统7为以可变气压或者可变液压为动力的盘式机械制动系统7。

下面参考图1-图7描述本发明一个具体实施例的集成轮毂电机的电动轮总成100的具体结构。

本实施例的集成轮毂电机的电动轮总成100包括轮毂、轮毂轴16、内转子电机4、行星齿轮减速器5、转向节总成6和制动系统7。

轮毂具有轮辐2和连接轮辐2的外周缘的轮辋3，轮辋3适于安装轮胎1，轮毂轴16连接在轮辐2上，且轮毂轴16同轴套在轮辋3的中心。内转子电机4设在轮毂内部，内转子电机4包括电机壳体、转子套筒34、转子32和定子31。转子套筒34套设在轮毂轴16上，转子32外套且固定在转子套筒34上，定子31内套且固定在电机壳体上，且定子31套于转子32的外侧。行星齿轮减速器5套设在轮毂轴16上，且位于轮毂轴16的靠近轮辐2的一端，行星齿轮减速器5的输入端与转子套筒34相连，行星齿轮减速器5的输出端与轮毂相连。转向节总成6包括转向节套筒41，转向节套筒41的朝向轮辐2的一端伸入到转子套筒34内，且外套在轮毂轴16上，制动系统7套设在转子套筒34上，且位于转子套筒34的远离轮辐2的一端，制动系统7通过制动转子套筒34来制动电动轮总成100。转子套筒34与电机壳体之间设有电机轴承37，转向节套筒41与轮毂轴16之间设有轮毂轴承22。

电机壳体包括定子壳体29、内端盖28和外端盖35，定子壳体29套设在定子31上，内端盖28连接在定子壳体29的远离轮辐2的一侧，内端盖28与转向节总成6相连。外端盖35连接在定子壳体29的靠近轮辐2的一侧。电机轴承37为两个，每个轮毂轴承22的内圈均止抵在转子套筒34的外周面上，其中一个电机轴承37的外圈止抵在外端盖35上，另一个电机轴承37的外圈止抵在内端盖28上。转子套筒34与内端盖28之间设有第二油封，第二油封位于电机轴承37的远离轮辐2的一侧，第二油封包括挡环26和固定密封圈25。挡环26和电机轴承37之间设有旋转编码器27。电机轴承37的靠近轮辐2的一侧还设有套设在转子套筒34上的挡油环38。转子套筒34的内周壁上设油封槽，油封槽内设有第三油封33，第三油封33外套在转向节套筒41上。

行星齿轮减速器5为一级行星齿轮减速器，行星齿轮减速器5包括行星盘14、行星轮13、齿圈10、齿圈架9、传扭矩销39和齿圈端盖36，行星轮13为四个，每个行星轮13通过行星轮销11连接在行星盘14上，每个行星轮13与行星轮销11之间均设有行星轴承12。每个行星轮13分别与太阳轮15啮合以接收内转子电机4输入的动力，齿圈10外套在行星轮13上且与行星轮13啮合，齿圈架9外套在齿圈10上，齿圈架9的轴向两端分别与轮辐2和定子壳体29相连，齿圈架9形成为在远离轮辐2方向上逐渐增大的锥形筒。每个行星轮13均包括初级齿轮和次级齿轮，初级齿轮与太阳轮15啮合，次级齿轮与初级齿轮同轴设置且与齿圈10啮合，次级齿轮的齿数小于初级齿轮的齿数。传扭矩销39的一端穿过行星盘14且通过轴用挡圈定位在行星盘14上，传扭矩销39的另一端连接在行星架40上。齿圈端盖36夹设在轮辐2与齿圈架9之间，齿圈端盖36外套在行星架40的外侧，齿圈端盖36、齿圈10、齿圈架9与行星架40之间限定出的缝隙中设有第一油封8，第一油封8通过螺钉锁接在齿轮端盖上。

轮毂轴16包括行星架40，行星架40与轮辐2相连，行星架40上设有与行星轮销11配合的穿孔，行星轮销11的一端穿过行星架40、轮辐2，且通过螺母及连接键锁接在轮辐2上，行星轮销11的另一端穿过行星盘14且通过轴用挡圈定位在行星盘14上，行星轮销11开设有润滑油流道。

转向节总成6还包括本体17和密封端盖23，本体17外套在转向节套筒41上，本体17的朝向轮辐2的一侧设有法兰盘，且远离轮辐2的一侧安装有悬架球铰18。法兰盘用于支撑电机壳体，密封端盖23扣合在转向节套筒41的远离轮辐2的一侧，密封端盖23上设有用于回流润滑油的回油孔。

本实施例的集成轮毂电机的电动轮总成100提供了一种功率和转矩密度高、轻量化水平高、各部件承载合理的轮毂电机减速驱动的电动轮构型，在兼顾动力性、效率、密封和散热的情况下，尽量降低了总质量。

本实施例的集成轮毂电机的电动轮总成100具有以下优点：

(1)内转子电机4具有转子套筒34，转向节套筒41和轮毂轴16可以直接从电机的中间穿过，结构更加紧凑，车轮的轮毂轴承22布置位置与跨距也更更加合理；

(2)内转子电机4与行星齿轮减速器5采用一体化直接油冷的冷却润滑方式，对于内转子电机4来说，整个定子31与绕组30得到直接冷却，冷却效果更好，同时可以去掉内转子电机4的冷却水套，减小内转子电机4的径向尺寸，提高内转子电机4的转矩和功率密度，对于行星齿轮减速器5来说，这种方式可以提高行星齿轮减速器5的润滑状态和可靠性，整个电动轮总成100的集成度也得到提升，在无法一体化冷却润滑的场合，也不需做大的改动也可实现分体冷却润滑的备选方案；

(3)采用变结构双级行星轮的行星齿轮减速器5，在保证可靠性的前提下可以有效提高传动比，相较于两级或多级的减速器有短的轴向尺寸，便于内转子电机4的布置，使轮毂轴承16的布置位置和支撑跨距可以更加理想，有更小的体积和质量，利于簧载质量的降低；

(4)行星齿轮减速器5的行星架40同时起到轮毂轴16作用，与行星盘14一同支撑行星轮14的同时，还可以连接轮辐2、布置轮毂轴承22支撑车轮；

(5)制动系统7布置在车轮内，通过由隔热材料制成的连接套19直接安装在转子套筒34上，制动的摩擦转矩经过行星齿轮减速器5增大之后才传递到车轮，这样的布置使得制动盘20的直径可以更小，有效提升轻量化水平，也大幅节省了轮内的空间，利于轮边的悬架布置。转向节总成6上的格栅筒状结构可以起到制动系统7的冷却效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，包括：

轮毂，所述轮毂具有轮辐和连接所述轮辐的外周缘的轮辋，所述轮辋适于安装轮胎；

轮毂轴，所述轮毂轴连接在所述轮辐上，且所述轮毂轴同轴套在所述轮辋的中心；

内转子电机，所述内转子电机设在所述轮毂内部，所述内转子电机包括；

电机壳体；

转子套筒，所述转子套筒套设在所述轮毂轴上；

转子，所述转子外套且固定在所述转子套筒上；

定子，所述定子内套且固定在所述电机壳体上，且所述定子套于所述转子的外侧；

行星齿轮减速器，所述行星齿轮减速器套设在所述轮毂轴上，且位于所述轮毂轴的靠近所述轮辐的一端，所述行星齿轮减速器的输入端与所述转子套筒相连，所述行星齿轮减速器的输出端与所述轮毂相连；

转向节总成，所述转向节总成包括转向节套筒，所述转向节套筒的朝向所述轮辐的一端伸入到所述转子套筒内，且外套在所述轮毂轴上；

制动系统，所述制动系统套设在所述转子套筒上，且位于所述转子套筒的远离所述轮辐的一端，所述制动系统通过制动所述转子套筒来制动所述电动轮总成；其中：

所述转子套筒与所述电机壳体之间设有电机轴承；所述转向节套筒与所述轮毂轴之间设有轮毂轴承。

2.根据权利要求1所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述内转子电机为径向磁场电机或者轴向与径向混合磁场电机，所述转子与所述定子的铁芯的纵截面均形成为马鞍形。

3.根据权利要求1所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述电机壳体包括：

定子壳体，所述定子壳体套设在所述定子上；

内端盖，所述内端盖连接在所述定子壳体的远离所述轮辐的一侧，所述内端盖与所述转向节总成相连；

外端盖，所述外端盖连接在所述定子壳体的靠近所述轮辐的一侧；其中：

所述电机轴承为两个，每个所述轮毂轴承的内圈均止抵在所述转子套筒的外周面上，其中一个所述电机轴承的外圈止抵在所述外端盖上，另一个所述电机轴承的外圈止抵在所述内端盖上。

4.根据权利要求1所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述行星齿轮减速器的太阳轮套设在所述转子套筒的靠近所述轮辐的一端上，所述转子套筒的远离所述轮辐的一端通过连接套与所述制动系统相连。

5.根据权利要求4所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述行星齿轮减速器为一级行星齿轮减速器，所述行星齿轮减速器包括；

行星盘；

行星轮，所述行星轮为多个，每个所述行星轮通过行星轮销连接在所述行星盘上，每个所述行星轮分别与所述太阳轮啮合以接收所述内转子电机输入的动力；

齿圈，所述齿圈外套在所述行星轮上且与所述行星轮啮合；

齿圈架，所述齿圈架外套在所述齿圈上，所述齿圈架的轴向两端分别与所述轮辐和所述定子壳体相连，所述齿圈架形成为在远离所述轮辐方向上逐渐增大的锥形筒。

6.根据权利要求5所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在在于，每个所述行星轮均包括：

初级齿轮，所述初级齿轮与所述太阳轮啮合；

次级齿轮，所述次级齿轮与所述初级齿轮同轴设置且与所述齿圈啮合，所述次级齿轮的齿数小于所述初级齿轮的齿数。

7.根据权利要求5所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述轮毂轴包括行星架，所述行星架与所述轮辐相连，所述行星架上设有与所述行星轮销配合的穿孔，所述行星轮销的一端穿过所述行星架、所述轮辐，且通过螺母及连接键锁接在所述轮辐上，所述行星轮销的另一端穿过所述行星盘且通过轴用挡圈定位在所述行星盘上，所述行星轮销开设有润滑油流道。

8.根据权利要求7所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述行星齿轮减速器还包括传扭矩销，所述传扭矩销的一端穿过所述行星盘且通过轴用挡圈定位在所述行星盘上，所述传扭矩销的另一端连接在所述行星架上。

9.根据权利要求7所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述行星齿轮减速器还包括齿圈端盖，所述齿圈端盖夹设在所述轮辐与所述齿圈架之间，所述齿圈端盖外套在所述行星架的外侧，所述齿圈端盖、所述齿圈、所述齿圈架与所述行星架之间限定出的缝隙中设有第一油封，所述第一油封通过螺钉锁接在所述齿轮端盖上。

10.根据权利要求3所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述内端盖上设有润滑油入口，所述外端盖上设有润滑油出口，所述润滑油出口通向所述行星齿轮减速器的内部。

11.根据权利要求3所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述转子套筒与所述内端盖之间设有第二油封，所述第二油封位于所述电机轴承的远离所述轮辐的一侧，所述转子套筒的内周壁上设油封槽，所述油封槽内设有第三油封，所述第三油封外套在所述转向节套筒上。

12.根据权利要求1所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述轮毂轴的远离所述轮辐的一端上安装有圆螺母，所述圆螺母的一端止抵在所述轮毂轴承的远离所述轮辐的端面上。

13.根据权利要求1所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述转向节总成还包括：

本体，所述本体外套在所述转向节套筒上，所述本体的朝向所述轮辐的一侧设有法兰盘，所述法兰盘用于支撑所述电机壳体；

密封端盖，所述密封端盖扣合在所述转向节套筒的远离所述轮辐的一侧，所述密封端盖上设有用于回流润滑油的回油孔。

14.根据权利要求13所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述制动系统包括：

制动盘，所述制动盘通过连接套连接在所述转子套筒上以制动所述转子套筒；

制动卡钳，所述制动卡钳与所述转向节总成的所述本体相连。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的集成轮毂电机的电动轮总成，其特征在于，所述制动系统为以可变气压或者可变液压为动力的盘式机械制动系统。