CN109823163A - 一种采用鼓式制动器的电动轮总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用鼓式制动器的电动轮总成，包括轮胎、轮辋、轮毂、转向节总成、鼓式制动器、内转子轮毂电机和行星齿轮减速器。行星齿轮减速器的输入为太阳轮，输出为行星架，行星架一体集成到轮毂上，并与轮辋连接，行星齿轮减速器的行星轮采用的塔式齿轮在较小轴向长度下实现较大传动比。内转子轮毂电机布置在所述行星齿轮减速器与鼓式制动器中间，通过中空的转子套筒将动力传递到太阳轮，转子套筒另一端连接鼓式制动器的制动鼓，制动器制动力通过行星齿轮减速器放大，可减小制动系统需提供的制动力，电机则可在制动时提供电制动力。转向节总成与轮毂从内转子轮毂电机和鼓式制动器中心穿过，转向节套筒与轮毂间布置轮毂轴承。

Description

一种采用鼓式制动器的电动轮总成

技术领域

本发明属于新能源汽车电驱动技术领域，尤其涉及一种采用鼓式制动器的电动轮总成。

背景技术

分布式驱动技术具有传动链条短、传动效率高，集成度高、利于车辆总布置，各轮电机转矩可独立控制与测量、便于实现多样的整车动力学控制等优点，因而采用轮毂电机驱动的电动轮系统成为各科研机构和公司的研发热点。

在现有的电动轮技术中，多采用盘式制动器的方案。电动轮的空间布置紧凑，为了充分利用电动轮的径向空间，制动盘的中心往往还要布置其他部件，因此电动轮的盘式制动器中，制动盘的内径往往较大，而制动盘内外径尺寸比较接近，这种构型的典例如英国QinetiQ公司研制的电动轮方案和专利“CN104590001A”的方案，在此类构型中，为了保证足够的摩擦面面积，需要安装两个卡钳，导致占用较大空间，且成本较高。在采用外转子电机的电动轮系统中，常常采用内径较大的制动盘，制动盘外圈直接与电机转子连接，便于实现制动盘的安装，但这样会导致制动卡钳的安装较为困难，往往需要设计外抓式的制动盘，这种构型的典例如英国protean公司的电动轮方案，制动卡钳从制动盘的中心开口处安装，这种制动卡钳需专门设计，与传统卡钳差异较大，制造成本较高。

相比之下，鼓式制动器具有一定的优势，鼓式制动器的制动鼓外形规则，并可以根据电动轮需求较灵活地调整外径和制动蹄宽度，适宜与电动轮集成。且相对普通盘式制动器、或为适应电动轮而更改实现形式的盘式制动器具有成本优势。

目前已经有一些采用鼓式制动器的电动轮系统，如专利“CN202059262U”采用外转子电机直接驱动，电机转子直接连接制动鼓。这种方案不利于散去在摩擦制动的过程中产生大量的热，会使得电机温升较严重，可能造成永磁体退磁等问题影响电机性能，鼓式制动器的布置方案还不够理想，散热问题还较为突出。

另外，现有的电动轮方案中，不少构型的电动轮，如专利“CN104590001A”和专利“CN201810454446.X”的方案，采用电机壳体传递轮辋至悬架的作用力，即电机壳体要承受车轮的载荷，此类构型中电机壳体载荷较复杂，轻量化难度较大，电动轮的载荷、振动直接影响电机系统，布局方式不够理想。而电动轮可以采取机电复合制动的形式，机械制动系统工作的强度和频度可以下降，因此，电动轮的总体布局方式可以针对机电混合制动的制动形式提出改进，通过优化制动系统的布局提高电动轮承载结构的合理性和集成度。

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，本发明提出一种采用鼓式制动器的电动轮总成，所述电动轮总成各部件承载合理，质量较轻，兼顾动力性、经济性和可靠性。

根据本发明实施例的采用鼓式制动器的电动轮总成，包括轮胎、轮辋、轮毂、转向节总成、鼓式制动器、内转子轮毂电机和行星齿轮减速器。所述轮辋包括轴向一端的辐板；所述行星齿轮减速器包括：太阳轮、行星轮、齿圈、减速器壳体和行星架，所述行星齿轮减速器的输入为太阳轮，输出为行星架，所述行星架一体集成到所述轮毂上，为所述轮毂的一部分；所述内转子轮毂电机位于所述行星齿轮减速器的内侧(不论位于车的左侧或右侧，以下均将远离所述辐板的一端统称为电动轮内侧，将靠近所述辐板的一端统称为外侧)，所述鼓式制动器位于所述内转子轮毂电机的内侧；所述转向节总成与所述轮毂从所述内转子轮毂电机和所述鼓式制动器中心穿过。

进一步地，所述转向节总成包括转向节套筒，转向节。所述转向节套筒套于所述轮毂外，所述转向节套筒与所述轮毂间设有轮毂轴承。所述轮毂内侧端部设有圆螺母及锁紧销以固定所述轮毂轴承。

进一步地，所述转向节套筒在所述电动轮总成的内侧方向具有法兰面，所述转向节通过所述转向节套筒的所述法兰面安装在所述转向节套筒上，所述转向节具有相应结构，可为悬架摆臂、转向节臂、转向拉杆等提供安装口；所述转向节总成还包括转向节密封端盖，所述密封端盖扣合在所述转向节套筒内侧。

进一步地，所述转向节套筒的法兰面上还设有两个制动蹄安装销。两个制动蹄通过所述制动蹄安装销安装在所述转向节套筒上，所述制动蹄与标准的鼓式制动器制动蹄结构形式一致，制动器摩擦片安装在所述制动蹄外周面。

所述鼓式制动器中还设有促动凸轮轴，在所述转向节套筒的所述法兰面上与所述制动蹄安装销沿径向相对的位置，设有开口供所述促动凸轮轴从所述开口中穿过。所述转向节的对应位置同样设有开口供所述促动凸轮轴穿过，并在所述转向节的所述开口附近设有安装口安装制动气室支架，所述制动气室支架与所述转向节连接的部分为端部具有法兰面的筒状结构，套于所述促动凸轮轴外侧，两者之间还设有促动凸轮轴轴承。所述气室支架上安装制动气室，并布置制动调整臂，所述制动调整臂连接所述促动凸轮轴轴端。

进一步地，所述促动凸轮轴外侧轴端还具有促动凸轮结构，所述制动蹄端部设有滚轮，所述促动凸轮与所述制动蹄端部的滚轮相接触，所述促动凸轮轴转动时，所述促动凸轮推动两个所述制动蹄张开。

进一步地，对采用螺旋弹簧进行制动蹄回位的方式，所述促动凸轮端面上还设有回位弹簧安装销，所述回位弹簧安装销上设有两条回位弹簧，所述回位弹簧为螺旋弹簧，每条所述回位弹簧的一端安装于所述回位弹簧安装销，另一端安装分别安装于两个所述制动蹄。

进一步地，所述制动蹄外设有所述制动鼓，所述制动鼓外周还设有制动器散热肋。

进一步地，所述制动鼓径向外侧设置制动器壳体，所述制动器壳体上设有通风孔，其内周与所述转向节套筒的法兰面相连。

进一步地，所述内转子轮毂电机包括电机壳体，所述电机壳体包括定子壳体、内端盖和外端盖。所述定子壳体为筒状结构，其一端同时连接所述内端盖与所述制动器端盖，另一端同时连接所述外端盖和所述行星齿轮减速器的所述减速器壳体。

进一步地，所述内转子轮毂电机还包括定子、绕组、转子、转子套筒，所述转子套筒连接所述转子，为所述内转子轮毂电机的动力输出端，所述转子套筒为套筒状结构，其内端安装所述鼓式制动器的所述制动鼓，其外端连接所述行星齿轮减速器的所述太阳轮；所述转子套筒与所述内端盖和所述外端盖之间分别布置有一个电机轴承。

进一步地，所述内端盖和所述制动器端盖上设有开口，使所述内转子轮毂电机的三相线从所述制动器端盖的三相线出口伸出，低压信号线从制动器端盖的信号线出口伸出。

进一步地，所述行星齿轮减速器布置在所述辐板与所述内转子轮毂电机之间，与所述内转子轮毂电机的外端盖一起安装于所述定子壳体。

进一步地，所述行星齿轮减速器的所述行星轮与所述太阳轮啮合，同时与所述齿圈啮合。所述行星轮为多个，每个所述行星轮通过行星轮销支撑在所述行星架上，所述行星轮和所述行星轮销之间设有所述行星轮轴承。

进一步地，每个所述行星轮可为分级的塔式齿轮结构，均包括初级齿轮与所述太阳轮啮合，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。

进一步地，所述减速器壳体安装在所述齿圈径向外侧，所述减速器壳体为阶梯状套筒结构，其外周面上布置加强肋；所述减速器壳体直径较大的一端与所述内转子轮毂电机连接，直径较小的一端固定齿圈端盖。

进一步地，对所述内转子轮毂电机采用喷油冷却，所述定子壳体连接有冷却液进口与冷却液出口，其内部设有环形油道、内部油道的润滑油道，喷油孔、回油口的孔口结构，实现对所述内转子轮毂电机的喷油冷却。

或者，对内转子轮毂电机、行星齿轮减速器与所述轮毂轴承采用一体化冷却润滑。进一步地，所述一体化冷却润滑为在内转子轮毂电机的外端盖上设置开孔，使由冷却液进口进入内转子轮毂电机的冷却油进入行星齿轮减速器，并从行星轮和轮毂轴承间进入轮毂内部空间，再回流至行星齿轮减速器和内转子轮毂电机的底部，通过内转子轮毂电机底部的冷却液出口流出。优选地，在外端盖开孔附近设置过滤网与吸附永磁体对金属磨屑进行过滤与吸附。

或者，对性能要求较低的场合，也可以对所述内转子轮毂电机采用间接水冷，在这种情况下，行星齿轮减速器总成采用独立的润滑系统，而所述定子壳体可称为所述内转子轮毂电机的水套。

本发明的采用鼓式制动器的电动轮总成具有以下优点和有益效果：

1)内转子轮毂电机和鼓式制动器具有中空的筒状结构，转向节套筒和轮毂可以从中间穿过，合理利用了轮辋内部的径向空间，也使得轮毂轴承的布置中心位置和跨距较为合理，利于整个电动轮的承载。

2)施加在轮辋的作用力，经由辐板、与行星齿轮减速器的行星架一体化集成的轮毂、轮毂轴承、转向节套筒、转向节传递至悬架系统，承力路径合理，电机壳体、减速器壳体、制动器壳体等部件不承受相应载荷，而只是主要传递扭矩，利于相应结构的轻量化，也减小了车轮载荷对电机性能的影响。

3)将制动器布置在电动轮的高速端且采用鼓式制动器，由于制动器布置在高速端，制动器提供的机械制动力矩可以经由行星齿轮减速器放大后作用至轮辋，所需的制动器制动力有所减小，利于制动器的轻量化，而鼓式制动器被包络在制动鼓内，制动鼓外形规则，轴向尺寸便于控制，适宜安放在高速端与车轮内侧，且相较于传统鼓式制动器所需要的设计变更比电动轮盘式制动器相较于传统盘式制动器更少，利于与电动轮整体集成，另外，相对盘式制动器方案，鼓式制动器具有成本优势。

4)鼓式制动器布置在车轮内端方向，行星齿轮减速器与内转子轮毂电机相邻，使本发明的电动轮不需要较大的改动，即可由电机与减速器分体的冷却润滑方案改为一体化冷却润滑的形式，在一体化的冷却润滑方案下，内转子轮毂电机的峰值与持续状况下的输出转矩和输出功率可以得到极大提升，行星齿轮减速器的冷却润滑状态、整个电动轮总成的集成度也可得到提升。

5)可以采用机电混合制动的模式，鼓式制动器主要用于紧急制动、低速、电池系统满电等情况，其使用时长、制动强度都有所减少，制动散热的需求也有所降低，而本专利的鼓式制动器由于安装在高速端，其整体尺寸可以设计得较小，其制动鼓外周可以设有较大表面积的散热肋，进一步改善制动系统的散热问题。

6)行星齿轮减速器的行星轮采用分级塔式齿轮，一方面提高了单级行星齿轮减速器的传动比，保证了电动轮总成的输出转矩，另一方面在保证减速比达到要求的情况下，这种布置方式有效减小了行星齿轮减速器的轴向长度，使得内转子轮毂电机与行星齿轮减速器的轴向长度之和不致过长，可以布置在辐板和内侧轮辋所限定的空间中，也使得轮毂轴承的整体位置不致过于靠近轮胎外侧，再加上辐板为空心盘状结构，使得轮毂和车轮支撑轴等可以从其中穿过，两个轮毂轴承布置的中心位置和跨距可以比较合理，利于电动轮的承载。

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是本发明的采用鼓式制动器的电动轮总成的结构示意图；

图2是本发明的电动轮总成的轮毂与行星齿轮减速器的爆炸拆解图；

图3是本发明的电动轮总成的鼓式制动器与转向节总成的局部剖视图；

图4是本发明的电动轮总成的鼓式制动器部分结构的轴测图；

图5是本发明一种实施例的制动鼓与制动器散热肋示意图；

图6是本发明的电动轮总成的不包含电机内部具体结构的纵向剖面图；

图7是本发明的电动轮总成的外观轴测图；

图8是本发明的塔式齿轮行星齿轮减速器的原理示意图；

附图中的附图标记为：

轮胎1；

轮辋2，辐板201；

行星齿轮减速器3，太阳轮301、行星轮302、行星轮销303、齿圈304、减速器壳体305、行星轮轴承306、齿圈端盖307、行星架盘308；

轮毂4，轮毂轴承401、轮毂轴承间隔套402、圆螺母及锁紧销403；

内转子轮毂电机5，电机壳体501、转子套筒502、电机轴承503、外端盖504、定子壳体505、内端盖506、三相线507、低压信号线508；

鼓式制动器6，制动器壳体601、制动器散热肋602、制动鼓603、制动气室604、制动调整臂605、制动气室支架606、制动蹄607、制动蹄安装销608、制动器摩擦片609、促动凸轮轴610、促动凸轮611、滚轮612、回位弹簧安装销613、回位弹簧614；

转向节总成7，密封端盖701、转向节套筒702、转向节703。

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。

非特殊说明,本发明中内外侧方向相对于车辆整体来说,不论是车辆左侧还是右侧电动轮,皆指沿轮轴方向靠近车辆中心一侧为内侧,远离车辆中心一侧为外侧。

除去“内侧”、“外侧”以外，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”、“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8描述根据本发明实施例的采用鼓式制动器的电动轮总成。

如图1所示，根据本发明实施例的采用鼓式制动器的电动轮总成，包括：轮胎1、轮辋2、行星齿轮减速器3、轮毂4、内转子轮毂电机5、鼓式制动器6和转向节总成7。行星齿轮减速器3包括：太阳轮301、行星轮302、齿圈304、减速器壳体305和行星架，行星齿轮减速器3的输入为太阳轮301，输出为行星架，行星架一体集成到所述轮毂4上，如图2所示，为轮毂4的一部分；内转子轮毂电机5位于行星齿轮减速器3的内侧，鼓式制动器6位于内转子轮毂电机5的内侧；转向节总成7与轮毂4从内转子轮毂电机5和鼓式制动器6的中心穿过。可以理解的是，内转子轮毂电机5和鼓式制动器6具有中空的筒状结构，转向节总成7的相应部分和轮毂4可以从中间穿过，合理利用了轮辋内部的径向空间，也使得轮毂轴承401的布置中心位置和跨距较为合理，利于整个电动轮的承载。

具体地，轮辋2适于安装所述轮胎1，轮辋2的轴向一端具有辐板201，轮毂4与轮辋2的辐板201连接。

具体地，转向节总成7包括转向节套筒702，转向节703。转向节套筒702套于轮毂4外，转向节套筒702与轮毂4间设有轮毂轴承401。如图2，两个轮毂轴承401之间设有轮毂轴承间隔套402为其提供轴向定位，轮毂4内侧端部设有圆螺母及锁紧销403以实现轮毂轴承401的固定。可以理解的是，由于采用了具有中空结构的内转子电机5与具有中空结构的鼓式制动器6，使得轮毂轴承401可以较轻松地布置在其中空区域内，且在轴向方向上有较大的布置自由度，可以灵活地调整两轴承的支撑中心与轮心重合，且保证较充足的支承跨距。

具体地，转向节套筒702在电动轮总成的内侧方向具有法兰面，转向节703通过转向节套筒702的所述法兰面安装在转向节套筒702上，转向节703具有相应结构，可为悬架摆臂、转向节臂、转向拉杆等提供安装口；转向节总成7还包括密封端盖701，密封端盖701扣合在转向节套筒702内侧。

具体地，如图3-图4，转向节套筒702的所述法兰面上还设有两个制动蹄安装销608。两个制动蹄607通过制动蹄安装销608安装在转向节套筒702上，制动蹄607与标准的鼓式制动器制动蹄结构形式一致，其轴向厚度可以根据实际应用场合调整，制动器摩擦片609安装在制动蹄607外周面。

具体地，鼓式制动器6中还设有促动凸轮轴610，在转向节套筒702的所述法兰面上与制动蹄安装销608沿径向相对的位置，设有开口供促动凸轮轴610从所述开口中穿过。转向节703的对应位置同样设有开口供促动凸轮轴610穿过，并在转向节703的所述开口附近设有安装口安装制动气室支架606，制动气室支架606与转向节703连接的部分为端部具有法兰面的筒状结构，套于所述促动凸轮轴610外侧，两者之间还设有促动凸轮轴轴承。气室支架606上安装制动气室604，并布置制动调整臂605，制动调整臂605连接促动凸轮轴610轴端。

具体地，促动凸轮轴610外侧轴端还具有促动凸轮611，制动蹄607端部设有滚轮612，促动凸轮611与制动蹄端部的滚轮612相接触。可以理解的是，在制动时，制动气室604推动制动调整臂605运动，制动提示调整臂605带动促动凸轮轴610转动时，促动凸轮611推动滚轮612从而推动两个制动蹄607张开，使得制动蹄607上的摩擦片610与制动鼓603间产生摩擦制动力。当然，鼓式制动器3的促动机构不限于凸轮促动这一种，在实际使用过程中也可以根据实际情况改变鼓式制动器的种类。

具体地，促动凸轮611端面上还设有回位弹簧安装销613，所述回位弹簧安装销上设有两条回位弹簧614，回位弹簧614为螺旋弹簧，每条回位弹簧614的一端安装于回位弹簧安装销613，另一端安装分别安装于两个制动蹄607。可以理解的是，当机械制动过程结束后，促动凸轮611转回原位，两条回位弹簧614的预紧力分别带动制动蹄607收回原位。

具体地，制动蹄607外设有制动鼓603，制动鼓603外周还设有制动器散热肋602。制动鼓603径向外侧设置制动器壳体601，制动器壳体601上设有通风孔，其内周与转向节套筒702的所述法兰面相连。可以理解的是，制动器散热肋602与制动鼓603的散热表面积大于仅有制动鼓603的表面积，有利于鼓式制动器6的散热。图5给出了一种制动器散热肋602与制动鼓603的示意图，可以将制动器散热肋602的肋与制动鼓603的轴线方向之间设置一个夹角β，使得制动器散热肋602随制动鼓旋转的时候，形成类似风扇的鼓风效果，进一步，增强制动鼓603的散热能力。

可以理解的是，上述制动蹄607、制动器摩擦片610、制动蹄安装销608等结构、制动鼓603等结构，均与常见的鼓式制动器形式相同，仅存在尺寸上的差异，设计开发难度低，制造成本小。相对于采用电动轮专用的盘式制动器的方案，具有成本优势，相对于采用外抓式结构制动卡钳的方案，更在设计开发难度和制造成本两方面均具有较大优势。

具体地，如图6所示，内转子轮毂电机5包括电机壳体501，电机壳体501包括定子壳体505、内端盖506和外端盖504。定子壳体505为筒状结构，其一端同时连接内端盖506与制动器端盖601，另一端同时连接外端盖504和行星齿轮减速器3的减速器壳体305。内端盖506具有向电动轮内端方向逐渐扩大的截面结构，其最外缘的圆环端面上设有安装孔连接定子壳体505与制动器端盖601，其渐扩截面结构形成的内部空间可以用于布置所述内转子轮毂电机的旋转变压器、油封等部件。

具体地，所述内转子轮毂电机还包括定子、绕组、转子、转子套筒502，转子套筒502连接所述转子，为内转子轮毂电机5的动力输出端，转子套筒502为套筒状结构，其内端安装鼓式制动器6的制动鼓603，其外端连接行星齿轮减速器3的太阳轮301；转子套筒502与内端盖506和外端盖504之间分别布置有一个电机轴承503。

具体地，如图7，内端盖506和制动器端盖601上设有开口，使内转子轮毂电机5的三相线507从制动器端盖601的三相线出口伸出，低压信号线508从制动器端盖的信号线出口伸出。低压信号线508包括但不限于旋转变压器、电机温度传感器等传感器的低压信号线。

具体地，行星齿轮减速器3布置在辐板201与内转子轮毂电机5之间，与内转子轮毂电机5的外端盖504一起安装于定子壳体505。

具体地，行星齿轮减速器3的行星轮302与太阳轮301啮合，同时与齿圈304啮合。行星轮302为多个，每个行星轮302通过行星轮销303支撑在所述行星架上，行星轮302和行星轮销303之间设有所述行星轮轴承306。行星轮销303外端穿过行星架的安装孔和辐板201的开口，其外侧一端设置螺纹以将行星架辐板201固定在一起，同时将行星轮销303的外侧一端固定在行星架上，行星轮销303的另一端通过弹性挡圈固定在行星架盘308上。可以理解的是，由于设有行星架盘308，避免了行星轮销303成为悬臂结构，提高了行星轮销303的支撑刚度，有利于提高行星齿轮减速器3的传动精度和减轻噪声振动。在一些实施例中，也可以将行星架盘308与行星架一体制造，即全部集成到轮毂4上。

进一步地，每个行星轮302可为分级的塔式齿轮结构，均包括初级齿轮与太阳轮301啮合，次级齿轮与初级齿轮同轴设置且与齿圈304啮合，所述次级齿轮的齿数小于所述初级齿轮的齿数。采用了变结构的分级塔式行星齿轮，从太阳轮301到与行星架304的传动比可以有效提高，具体计算公式为：

其中，如图8所示，其中太阳轮301的齿数为z1，行星轮302的初级齿轮的齿数为z2，行星轮302的次级齿轮的齿数为z3，齿圈304的齿数为z4。

可以理解的是，采用分级塔式齿轮形式的行星轮，一方面，可以提高单级行星齿轮减速器的传动比，保证了电动轮总成的输出转矩，或在同样的电动轮目标峰值输出转矩下，可以选用峰值转矩更小的轮毂电机，对电机的设计要求更低，也利于电机的轻量化；另一方面，相比多级传动的方案，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3的轴向尺寸，使得内转子轮毂电机5与行星齿轮减速器3的轴向长度之和不致过长，可以布置在辐板201和转向节总成7所限定的空间中。

具体地，减速器壳体305安装在齿圈304的径向外侧，减速器壳体305为阶梯状套筒结构，其外周面上布置加强肋；减速器壳体305直径较大的一端与内转子轮毂电机5连接，如图3所示，直径较小的一端还固定有齿圈端盖307。

具体地，对内转子轮毂电机5采用喷油冷却，定子壳体505连接有冷却液进口与冷却液出口，其内部设有环形油道、内部油道的润滑油道，喷油孔、回油口的孔口结构，实现对所述内转子轮毂电机的喷油冷却。

或者，对内转子轮毂电机、行星齿轮减速器与所述轮毂轴承采用一体化冷却润滑。进一步地，所述一体化冷却润滑为在内转子轮毂电机的外端盖上设置开孔，使由冷却液进口进入内转子轮毂电机的冷却油进入行星齿轮减速器，并从行星轮和轮毂轴承间进入轮毂内部空间，再回流至行星齿轮减速器和内转子轮毂电机的底部，通过内转子轮毂电机底部的冷却液出口流出。优选地，在外端盖开孔附近设置过滤网与吸附永磁体对金属磨屑进行过滤与吸附。

或者，对性能要求较低的场合，也可以对所述内转子轮毂电机采用间接水冷，在这种情况下，行星齿轮减速器总成采用独立的润滑系统，而所述定子壳体可称为所述内转子轮毂电机的水套。

可以理解的是，制动鼓603连接在转子套筒502上，而转子套筒502另一端又同时连接行星齿轮减速器3的输入端，这样机械制动的摩擦转矩经过行星齿轮减速器3增大之后才传递到车轮，使得同等条件下鼓式制动器6需要提供的机械制动摩擦转矩可以更小，即制动鼓603的直径可以更小，可以在制动鼓603外周布置散热肋602，加强机械制动器的散热能力，同时不影响内转子轮毂电机5的三相线507和低压信号线508的出线布置。而且，除去径向方向外，在轴向方向的尺寸上，鼓式制动器同样具有优势。相较于盘式制动器，鼓式制动器轴向厚度均匀，便于控制轴向尺寸，而盘式制动器往往具有轴向尺寸较长的制动卡钳，不利于向电动轮集成，即便是全盘式制动器，其轴向尺寸相对鼓式制动器也不具备优势。

另外，可以理解的是，由于制动鼓603连接在转子套筒502上，鼓式制动器6的机械制动力可以经行星齿轮减速器3放大，所需的促动力也会小于机械制动力未经放大的情况，因而制动气室604等促动机构的尺寸可以减小，使其可以布置在电动轮总成的内侧，与电动轮总成集成，提高系统的集成度，为车身中部节省更多空间。

在这种结构下，施加在轮辋2的作用力，经由辐板201、与行星齿轮减速器3的行星架一体化集成的轮毂4、轮毂轴承401、转向节套筒702、转向节703传递至悬架系统，承力路径合理，电机壳体501、减速器壳体305、制动器壳体601等部件不承受相应载荷，而只是主要传递扭矩，利于相应结构的轻量化，也减小了车轮载荷对电机性能的影响。

根据本实施例的电动轮总成，在车辆驱动时，依据整车控制的策略，电机控制器将电流通过三相线507通入内转子轮毂电机的绕组，内转子轮毂电机产生转矩带动转子套筒502转动，转子套筒502通过端部的太阳轮301将动力输入行星齿轮减速器3，经过行星齿轮减速器3的减速增扭，将动力通过行星架输出，行星架即为电动轮总成的轮毂4，通过轮毂4将动力传递到与之相连的辐板201、从而带动轮辋2和轮胎1转动。

根据本实施例的电动轮总成，在车辆制动时，采用机电混合制动的模式，作用在车轮上的制动力由内转子轮毂电机5和鼓式制动器6共同提供，其中内转子轮毂电机5产生电制动力，鼓式制动器6产生机械制动力。车辆在高速行驶时的制动力可以主要由内转子轮毂电机5提供，而在低速行驶时或紧急制动下的制动力由内转子轮毂电机5与鼓式制动器6共同提供或仅由鼓式制动器6提供，可以通过一定的控制算法实现机械制动与电制动之间的协调控制，在保证安全的前提下实现制动能量回收。例如，按照一定的机电混合制动控制算法，当车辆行驶速度高于某一车速时且驾驶员输入的制动踏板动作满足一定条件,由内转子轮毂电机5产生电制动转矩，通过转子套筒502输出，经由行星齿轮减速器3、轮毂4作用到轮辋2上，起到制动作用。当车辆行驶速度低于某一车速且制动踏板动作满足一定条件时，鼓式制动器6和内转子轮毂电机5都工作，控制制动气室604带动制动系统的促动机构，促动凸轮611转动，带动制动蹄607张开产生摩擦制动力，制动鼓603上的制动力同样作用到转子套筒502上，并经由行星齿轮减速器3的减速增扭作用到轮辋2上，起到制动作用。当车辆速度低于某一车速、或者制动踏板动作满足一定条件、或者动力电池的SOC高于一定限值接近满电时，电制动力撤销，仅由鼓式制动器6产生制动力实现车辆的制动。另外，当制动踏板动作满足紧急制动的一定条件时，在车速较高的情况下同样可以控制鼓式制动器6产生机械制动力。

本发明的采用鼓式制动器的电动轮总成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。

本发明的电动轮总成可以应用于各种形式的电动车辆或混合动力车辆，尤其适用于大转矩需求、重载荷、采用独立悬架的车辆。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但本发明不限于采用独立悬架的车辆，根据非独立悬架的特点，更改转向节703的形式，使之可以安装至非独立悬架的车桥，本发明的电动轮总成同样可以运用于非独立悬架的车轮；同样，本发明也不限于使用于非商用车辆，如两轮机动车、采矿或建筑等行业中的超重载车辆或特种车辆、以及履带车辆等。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。

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。

Claims (9)

1.一种采用鼓式制动器的电动轮总成，包括轮胎、轮辋、轮毂、转向节总成、鼓式制动器、内转子轮毂电机和行星齿轮减速器，其特征在于，

所述轮辋包括轴向一端的辐板；

所述行星齿轮减速器包括：太阳轮、行星轮、齿圈、减速器壳体和行星架，所述行星齿轮减速器的输入为太阳轮，输出为行星架，所述行星架一体集成到所述轮毂上，为所述轮毂的一部分；

所述内转子轮毂电机位于所述行星齿轮减速器的内侧；

所述鼓式制动器位于所述内转子轮毂电机的内侧；

所述转向节总成与所述轮毂从所述内转子轮毂电机和所述鼓式制动器中心穿过。

2.根据权利要求1所述的采用鼓式制动器的电动轮总成，其特征在于，所述转向节总成包括转向节套筒、转向节；所述转向节套筒套于所述轮毂外，所述转向节套筒与所述轮毂间设有轮毂轴承；所述轮毂内侧端部设有圆螺母及锁紧销以固定所述轮毂轴承；所述转向节套筒在所述电动轮总成的内侧方向具有法兰面，所述转向节通过所述转向节套筒的所述法兰面安装在所述转向节套筒上，所述转向节具有可为悬架摆臂、转向节臂、转向拉杆等提供安装口的相应结构；所述转向节总成还包括转向节密封端盖，所述密封端盖扣合在所述转向节套筒内侧。

3.根据权利要求2所述的采用鼓式制动器的电动轮总成，其特征在于，所述转向节套筒的法兰面上还设有两个制动蹄安装销，两个制动蹄通过所述制动蹄安装销安装在所述转向节套筒上，制动器摩擦片安装在所述制动蹄外周面。

4.根据权利要求3所述的采用鼓式制动器的电动轮总成，其特征在于，所述鼓式制动器中还设有促动凸轮轴，在所述转向节套筒的所述法兰面上与所述制动蹄安装销沿径向相对的位置，设有开口供所述促动凸轮轴从所述开口中穿过；所述转向节的对应位置同样设有开口供所述促动凸轮轴穿过，并在所述转向节的所述开口附近设有安装口安装制动气室支架，所述制动气室支架与所述转向节连接的部分为端部具有法兰面的筒状结构，套于所述促动凸轮轴外侧，两者之间还设有促动凸轮轴轴承；所述气室支架上安装制动气室，并布置制动调整臂，所述制动调整臂连接所述促动凸轮轴轴端；所述促动凸轮轴外侧轴端还具有促动凸轮结构，所述制动蹄端部设有滚轮，所述促动凸轮与所述制动蹄端部的滚轮相接触，所述促动凸轮轴转动时，所述促动凸轮推动两个所述制动蹄张开。

5.根据权利要求3所述的采用鼓式制动器的电动轮总成，其特征在于，所述制动蹄外设有所述制动鼓，所述制动鼓外周还设有制动器散热肋；所述制动鼓径向外侧设置制动器壳体，所述制动器壳体上设有通风孔，其内周与所述转向节套筒的法兰面相连。

6.根据权利要求1所述的采用鼓式制动器的电动轮总成，其特征在于，所述内转子轮毂电机包括电机壳体，所述电机壳体包括定子壳体、内端盖和外端盖；所述定子壳体为筒状结构，其一端同时连接所述内端盖与所述制动器端盖，另一端同时连接所述外端盖和所述行星齿轮减速器的所述减速器壳体；所述内转子轮毂电机还包括定子、绕组、转子、转子套筒，所述转子套筒连接所述转子，为所述内转子轮毂电机的动力输出端，所述转子套筒为套筒状结构，其内端安装所述鼓式制动器的所述制动鼓，其外端连接所述行星齿轮减速器的所述太阳轮；所述转子套筒与所述内端盖和所述外端盖之间分别布置有一个电机轴承。

7.根据权利要求1所述的采用鼓式制动器的电动轮总成，其特征在于，所述行星齿轮减速器布置在所述辐板与所述内转子轮毂电机之间，与所述内转子轮毂电机的外端盖一起安装于定子壳体；所述行星齿轮减速器的所述行星轮与所述太阳轮啮合，同时与所述齿圈啮合；所述行星轮为多个，每个所述行星轮通过行星轮销支撑在所述行星架上，所述行星轮和所述行星轮销之间设有所述行星轮轴承；所述减速器壳体安装在所述齿圈径向外侧，所述减速器壳体为阶梯状套筒结构，其外周面上布置加强肋；所述减速器壳体直径较大的一端与所述内转子轮毂电机连接，直径较小的一端固定齿圈端盖。

8.根据权利要求7所述的采用鼓式制动器的电动轮总成，其特征在于，每个所述行星轮可为分级的塔式齿轮结构，均包括初级齿轮与所述太阳轮啮合，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。

9.根据权利要求6所述的采用鼓式制动器的电动轮总成，其特征在于，对所述内转子轮毂电机采用喷油冷却，所述定子壳体连接有冷却液进口与冷却液出口，其内部设有环形油道、内部油道的润滑油道，喷油孔、回油口的孔口结构，实现对所述内转子轮毂电机的喷油冷却；或者，对内转子轮毂电机、行星齿轮减速器与所述轮毂轴承采用一体化冷却润滑；或者，对所述内转子轮毂电机采用间接水冷。