CN109835170A - 轮毂驱动总成及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轮毂驱动总成及车辆，该轮毂驱动总成包括轮毂；减速器和驱动电机，两者沿所述轮毂的轴线方向相邻地布置在所述轮毂的容纳空间中；以及用于容纳所述减速器的减速器腔和用于容纳所述驱动电机的电机腔，其中，所述减速器腔和所述电机腔布置成相互流体连通且与外部环境或腔体流体地密封，并且所述驱动电机配置成通过填充在所述电机腔中的流体冷却。

Description

轮毂驱动总成及车辆

技术领域

本发明涉及车辆领域。具体地，本发明涉及一种轮毂驱动总成以及包括该轮毂驱动总成的车辆。

背景技术

新能源车辆现在已经成为汽车行业中颇具有前瞻性的领域，例如，区别于传统内燃机汽车，新能源车辆例如电动车辆的驱动技术可以采用轮毂电机技术(又称为车轮内装电机技术)。这种技术的最大特点是将动力、传动和制动装置都组装在车轮的轮毂内，从而简化电动车辆的机械结构。其中，动力装置通常采用驱动电机。

目前，轮毂驱动总成有两种方式，一种是舍弃了减速器的直驱方式，通过电机直接驱动车轮；另一种则是包括减速器，驱动电机的扭矩在经过减速器的增大之后驱动车轮。

图1示出了一种现有技术的包括减速器的轮毂驱动总成，其包括轮毂1、电机2、减速器3和制动器4，其中电机2输出的驱动扭矩通过减速器3被放大，并且放大后的驱动扭矩最后输出至轮毂1。电机2设置在密封的电机腔中以确保电机2的干燥、干净的使用环境，并且减速器3设置在密封的减速器腔中，以确保减速器3的纯净的润滑油环境。图1所示的轮毂驱动总成中设置了动密封件S1，以将电机腔与减速器腔密封隔离，防止减速器腔中的润滑油进入电机腔。密封件S1具体地设置在壳体5与电机2的转子支架21之间，转子支架21通过轴承B1和B2支撑，其中轴承B1在减速器腔内而轴承B2设置在电机腔内。

图1所示的轮毂驱动总成存在以下问题：(1)由于减速器腔较小，可加入的齿轮油数量有限，因此，不利于减速器的润滑和散热，油温较高；(2)由于电机转子的转速很高，使得密封件S1的磨损严重且温度较高，密封效果差且容易造成泄露；(3)转子支架的支撑轴承B2由于设置在电机腔内而需要采用油脂润滑，造成较大的拖拽力矩，使轮毂驱动总成的动力利用效率降低。

发明内容

因此，需要提供一种能够解决至少部分以上问题的轮毂驱动总成。

本发明的一个目的是提供一种轮毂驱动总成，其能够增大齿轮油的填充量，降低油温，并且能够减小拖拽力矩，提高轮毂驱动总成的动力使用效率。

根据本发明的一个方面，提供了一种轮毂驱动总成，其包括：轮毂；减速器和驱动电机，两者沿所述轮毂的轴线方向相邻地布置在所述轮毂的容纳空间中；以及用于容纳所述减速器的减速器腔和用于容纳所述驱动电机的电机腔，其中，所述减速器腔和所述电机腔布置成相互流体连通且与外部环境或腔体流体地密封，并且所述驱动电机配置成通过填充在所述电机腔中的流体冷却。

根据本发明的一个实施例，其中所述轮毂驱动总成还包括磁性过滤装置，其布置在所述减速器腔和所述电机腔之间的流体通路中，并且能够吸附从所述减速器腔流向所述电机腔的流体中的金属杂质。

根据本发明的一个实施例，其中所述轮毂驱动总成还包括第一壳体，所述减速器腔和所述电机腔共用所述第一壳体，并且所述第一壳体设置有多个通孔，所述减速器腔和所述电机腔经由所述多个通孔流体连通。

根据本发明的一个实施例，其中所述轮毂驱动总成还包括所述第一壳体包括轴向两侧分别为所述减速器腔和所述电机腔的径向延伸部分，所述多个通孔形成为布置在所述第一壳体的径向延伸部分的多个轴向通孔。

根据本发明的一个实施例，其中所述多个通孔沿周向间隔布置。

根据本发明的一个实施例，其中所述磁性过滤装置为覆盖所述多个通孔的磁性过滤网。

根据本发明的一个实施例，其中所述驱动电机包括同轴套设的电机定子、电机转子以及固设于所述电机转子的转子支架，所述转子支架用作所述驱动电机的输出端，所述转子支架经由第一轴承支撑在所述第一壳体上，其中，所述第一轴承为自密封轴承。

根据本发明的一个实施例，其中所述壳体还包括第二壳体，所述第二壳体与所述第一壳体共同限定所述电机腔，所述第二壳体与所述转子支架之间设置有第一密封件。

根据本发明的一个实施例，其中所述转子支架经由第二轴承支撑在所述第二壳体上，并且所述第二轴承相对于所述第一密封件设置在所述电机腔内。

根据本发明的一个实施例，其中所述轮毂驱动总成还包括输出轴，其沿所述轮毂的轴线方向布置并且固定到所述轮毂，所述输出轴具有凸缘部，其中，所述转子支架连接到所述减速器的输入端，并且所述减速器的输出端连接到所述输出轴的凸缘部，所述第一壳体，所述转子支架和所述输出轴的凸缘部限定所述减速器腔，所述第一壳体与所述输出轴的凸缘部之间设置有第二密封件。

根据本发明的一个实施例，其中所述轮毂驱动总成还包括制动器，所述制动器的输出端经由所述转子支架连接到所述减速器的输入端，其中，所述输出轴与所述转子支架之间设置有第三密封件。

根据本发明的一个方面，还提供了一种车辆，其包括如上所述任意实施例的轮毂驱动总成。

根据本发明的实施例的轮毂驱动总成及车辆，通过将减速器腔和电机腔流体地连通且与外界环境密封，能够增大齿轮油的填充量，降低在轮毂驱动总成运行期间的齿轮油温度，改善轮毂驱动总成的散热。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的示例性实施例的特征、优点和技术效果进行描述，附图中相似的附图标记表示相似的元件，其中：

图1示出了根据本发明的现有技术的轮毂驱动总成的示意图。

图2示出了根据本发明的实施例的轮毂驱动总成的截面图。

图3示出了图2所示的轮毂驱动总成的经过第一壳体的通孔的截面图。

图4示出了图2-图3所示的第一壳体的立体图。

具体实施方式

下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。

图2示出了根据本发明的实施例的轮毂驱动总成的结构示意图。图2所示的轮毂驱动总成适合安装在机动车辆的车轮中，直接对车轮进行驱动。该轮毂驱动总成包括轮毂110，沿轮毂110的中心轴线布置的轮毂轴承120以及通过轮毂轴承120支撑且与轮毂110固定连接的输出轴130。输出轴130形成有凸缘部131，凸缘部131设置成与轮毂110的轮毂安装部111轴向相对，并且与轮毂安装部111固定连接。轮毂110由周向内表面(图中未示出)和轮毂安装部111形成容纳空间，以容纳轮毂驱动总成的驱动电机、减速器和制动器等部件。输出轴130在图2中示出为套设在轮毂轴承120的内侧，但是，根据本发明的其他实施例，输出轴130也可以套设在轮毂轴承120的外侧。

根据本发明的实施例的轮毂驱动总成包括布置在轮毂110的容纳空间中的驱动电机200、减速器300和制动器400。

驱动电机200用于产生驱动扭矩，该驱动扭矩可以输入到减速器300，经由减速器300的放大之后再输入到输出轴130和轮毂110，从而驱动车轮转动。如图2所示，驱动电机200可以包括同轴套设的电子定子210、电机转子220和固设于电机转子的转子支架230。转子支架230可以用作驱动电机200的输出端，并连接到减速器300的输入端。图2中所示的驱动电机200是内转子电机，但是，根据其他实施例，驱动电机200也可以是外转子电机。

减速器300可以是行星减速器。减速器300可以包括太阳轮310、若干行星轮320和行星架330(参考图2)。太阳轮310可以用作减速器300的输入端，可以与电机200的输出端例如转子支架230连接。行星轮320布置在太阳轮310周围，并且与太阳轮310啮合。行星架330与行星轮320连接，并且用作减速器300的输出端而连接至轮毂110。减速器300不限于行星减速器，也可以是其他任何一种能够加强驱动扭矩和/或制动扭矩的机械系统。

制动器400用于产生制动扭矩。制动器400的制动扭矩可输入到减速器300，经由减速器300的放大之后再作用于轮毂110。例如，制动器400的输出端可以连接至减速器300的输出端。当然，制动器400也可以不经过减速器300而直接作用于轮毂110。制动器400可以是鼓式制动器、盘式制动器等。

根据本发明的实施例，驱动电机200和减速器300沿轮毂110的轴线方向相邻的布置。具体地，如图2所示，减速器300可以相对于驱动电机200沿轮毂110的轴线方向布置在轮毂110的轮毂安装部111一侧。

减速器300和驱动电机200相应地设置在沿轮毂110的轴线方向彼此相邻的减速器腔和电机腔中，其中，该减速器腔和电机腔被布置成相互流体连通且与外部环境或其他腔体流体地密封。减速器300的正常运行需要流体(例如齿轮油)进行润滑和散热，同时，驱动电机200可以通过填充在电机腔中的流体进行冷却。由此，可以对彼此流体连通的减速器腔和电机腔填充相同的流体，以对减速器300进行润滑及冷却同时对驱动电机200进行冷却。这样，可以增大减速器腔的实际容积，填充更多的流体，从而可以降低在轮毂驱动总成的运行期间流体的温度，改善轮毂驱动总成的散热性能。此外，相对于现有技术，不再需要设置密封件来隔离减速器腔和电机腔，从而可以降低成本并且消除由于密封件的密封效果不佳而导致电机运行不良的后顾之忧。

这里，需要注意的是，鉴于在减速器300的正常运行过程中，会产生大量的金属碎屑等杂质。这些杂质进入电机腔中，会对驱动电机200的正常运行产生影响。为了避免该影响，根据本发明的轮毂驱动总成在减速器腔和电机腔之间的流体通路上设置磁性过滤装置，该磁性过滤装置能够吸附从减速器腔向电机腔流动的流体例如齿轮油中的金属杂质。这样，只要填充在减速器腔和电机腔中的流体是绝缘的，例如，可以选择油品符合要求的齿轮油，就可以确保减速器300的正常润滑和冷却以及驱动电机200的正常运行和散热。

在下文中，将详细描述减速器腔和电机腔之间的流体连通以及与外部环境的流体密封的具体实现方式。

如图2所示，根据本发明的轮毂驱动系统可以包括壳体500，壳体500包括第一壳体510以及盖设于第一壳体510的第二壳体520，第一壳体510和第二壳体520均呈环形。

第一壳体510与第二壳体520一起围成电机腔，并且限定朝向轮毂110的中心轴线的径向开口。驱动电机200的电机定子210、电机转子220和转子支架230的一部分容纳在电机腔中，并且转子支架230的另一部分经由电机腔的径向开口伸出于电机腔之外。此外，驱动电机200还包括支撑轴承B1和B2，其分别设置在转子支架230与第一壳体510之间以及转子支架230和第二壳体520之间。轴承B1和B2分别在电机腔的径向开口的轴向两侧支撑转子支架230进而支撑电机转子220。

由于第一壳体510为减速器腔和电机腔的共用壳体，因此，在第一壳体510上设置多个通孔511，减速器腔和电机腔可以经由该多个通孔511流体连通。图3示出了图2所示的轮毂驱动总成的经过通孔511的截面图。在这种情况下，为了过滤从减速器腔流入电机腔中的流体中的金属碎屑等杂质，磁性过滤装置可以实现为覆盖在多个通孔511上的磁性过滤网。该磁性过滤网可以形成为同时覆盖多个通孔511的单个部件。此外，磁性过滤网可以设置在第一壳体510的减速器腔一侧或电机腔一侧。

第一壳体510可以实现为图2-4所示的具体形状，其中图4示出了图2-3中所示的第一壳体510的立体图。但是，第一壳体510的形状并不限于图2-4所示的形状，也可以是其他适合的形状。如图2-4所示，第一壳体510具有靠近轮毂内周面(图中未示出)、轴向截面呈C型的第一部分510a以及沿径向向内延伸的第二部分510b，其中第二部分510b在第一部分510a的径向内侧，其轴向两侧分别为减速器腔和电机腔。第二壳体520基本上封闭第一壳体510的C型开口，并且与第一部分510a形成电机腔的本体部，与第二部分510b形成与本体部相连接的通道，该通道具有朝向轮毂110的轴线的径向开口。驱动电机200的电机定子210和电机转子220容纳在本体部中，并且转子支架230的一部分布置在通道中，另一部分经由通道的径向开口伸出于电机腔之外。

优选地，该多个通孔511可以设置在第一壳体510的第二部分510b上，有利地保证第一壳体510能够满足强度要求。在这种情况下，多个通孔511可以设置成轴向通孔，并且优选地沿周向间隔布置。通孔511优选地为圆形，并且也可以是其他适合的形状。

通孔511在第一壳体510上的位置不限于此。通孔511也可以设置在第一壳体510的其他位置处。此外，当第一壳体510形成为图2-4所示形状的其他形状时，通孔511可以根据第一壳体的强度要求以及减速器腔和电机腔的分布适合地设置。

如图2和图3所示，第一壳体510和转子支架230之间在电机腔的径向开口处存在间隙，在不设置密封件的情况下，减速器腔和电机腔可以通过该间隙流体连通。因此，需要在第一壳体510与转子支架230之间的间隙处设置磁性过滤装置，阻止减速器腔中的流体中的金属碎屑等杂质进入电机腔。这里，考虑到第一壳体510与转子支架230之间还设有轴承B1，可以将第一轴承B1设置成自密封轴承，来阻止减速器腔和电机腔在电机腔的径向开口处的流体连通。在这种情况下，不需要额外地设置磁性过滤装置。

此外，第二壳体520与转子支架230之间电机腔的径向开口处也存在间隙，因此，设置密封件S1将电机腔密封。具体地，转子支架230的伸出于电机腔之外的部分可以具有沿轴向朝向第二壳体520侧延伸的轴向延伸部分，该轴向延伸部分与第二壳体520的径向内端部分径向相对，密封件S1可以设置在转子支架230的该轴向延伸部分与第二壳体520的径向内端部分之间。优选地，设置在第二壳体520的转子支架230的轴承B2相对于密封件S1布置在电机腔以内。这样，电机200的转子支架的支撑轴承均可以采用流体(例如齿轮油)润滑，相对于轴承B2采用油脂润滑的情况，可以减小电机的拖拽力矩，从而提高动力的使用效率。

减速器腔与电机腔设置成流体连通，同时需要与其他外部环境或腔体密封隔离，以保持减速器腔与电机腔的纯净的润滑和冷却流体环境。图2-3中示出了减速器腔的密封的一种实现方式。在图2-3所示的轮毂驱动总成中，电机200的输出端转子支架230连接到减速器300的输入端，并且制动器400的输出端经由转子支架230连接到减速器300的输入端，其中减速器300的输入端为太阳轮310。减速器310的输出端(即行星架330)连接到轮毂110。具体地，减速器310的行星架330经由输出轴130的凸缘部131连接到轮毂110。由此，第一壳体510、输出轴130的凸缘部131和转子支架230限定减速器腔。

第一壳体510与凸缘部131的径向外侧边缘径向相对，并且两者之间存在间隙。在该间隙中设置第二密封件S2，以将减速器腔与外部环境隔开，防止外界的灰尘和脏水等进入减速器腔内，保证减速器腔的纯净润滑和冷却流体环境。

转子支架230的伸出于电机腔之外且朝向减速器300延伸的部分与输出轴130的轴部径向相对并且两者之间存在间隙。在该间隙处设置第三密封件S3，以将减速器腔与设置制动器400的制动器腔密封隔离。在其他实施例中，转子支架230的伸出于电机腔之外且朝向减速器300延伸的部分也可以与输出轴130轴向相对并且存在间隙，并且第三密封件S3可以设置在该间隙中。

由此，减速器腔可以与外界环境和制动器腔密封隔离。当然，本发明的轮毂驱动总成的减速器腔的密封不限于上述方式，只要能够将减速器腔在与电机腔流体连通的情况下与外界环境或其他腔体密封隔离，都能够实现本发明的目的。例如，当制动器400设置成不经由减速器300而直接作用于轮毂110时，减速器腔将不需要与制动器腔隔离。此外，当制动器400相对于减速器300设置在靠近轮毂110的轮毂安装部111一侧时，减速器腔的密封件的设置位置也需要相应地调整。

由此，根据本发明的实施例的轮毂驱动总成，通过将减速器腔和电机腔流体地连通且与外界环境密封，能够增大齿轮油的填充量，降低在轮毂驱动总成运行期间的齿轮油温度，改善轮毂驱动总成的散热。

此外，根据本发明的实施例的轮毂驱动总成省略了减速器腔和电机腔之间的密封件，可以节约成本，并且消除了由于密封件的密封效果变差使减速器腔中的流体泄露到电机腔中而影响电机的正常运行的隐患。

此外，根据本发明的实施例的轮毂驱动总成，电机的转子支架的支撑轴承均采用齿轮油润滑，减小了电机的拖拽力矩，提高了动力使用效率。

此外，在上述实施例中，密封件S1，S2和S3可以为唇形密封圈，并其唇部的朝向可以根据需要适当的调整。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于上述实施例的构造和方法。相反，本发明意在覆盖各种修改例和等同配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开发明的各种元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本发明的范围之内。

Claims (12)

1.一种轮毂驱动总成，其包括：

轮毂；

减速器和驱动电机，两者沿所述轮毂的轴线方向相邻地布置在所述轮毂的容纳空间中；以及

用于容纳所述减速器的减速器腔和用于容纳所述驱动电机的电机腔，其中，所述减速器腔和所述电机腔布置成相互流体连通且与外部环境或腔体流体地密封，并且所述驱动电机配置成通过填充在所述电机腔中的流体冷却。

2.根据权利要求1所述的轮毂驱动总成，还包括：

磁性过滤装置，其布置在所述减速器腔和所述电机腔之间的流体通路中，并且能够吸附从所述减速器腔流向所述电机腔的流体中的金属杂质。

3.根据权利要求1或2所述的轮毂驱动总成，还包括：

第一壳体，所述减速器腔和所述电机腔共用所述第一壳体，并且所述第一壳体设置有多个通孔，所述减速器腔和所述电机腔经由所述多个通孔流体连通。

4.根据权利要求3所述的轮毂驱动总成，其中

所述第一壳体包括轴向两侧分别为所述减速器腔和所述电机腔的径向延伸部分，

所述多个通孔形成为布置在所述第一壳体的径向延伸部分的多个轴向通孔。

5.根据权利要求4所述的轮毂驱动总成，其中

所述多个通孔沿周向间隔布置。

6.根据权利要求3所述的轮毂驱动总成，其中

所述磁性过滤装置为覆盖所述多个通孔的磁性过滤网。

7.根据权利要求3所述的轮毂驱动总成，其中

所述驱动电机包括同轴套设的电机定子、电机转子以及固设于所述电机转子的转子支架，所述转子支架用作所述驱动电机的输出端，所述转子支架经由第一轴承支撑在所述第一壳体上，

其中，所述第一轴承为自密封轴承。

8.根据权利要求7所述的轮毂驱动总成，其中

所述壳体还包括第二壳体，所述第二壳体与所述第一壳体共同限定所述电机腔，所述第二壳体与所述转子支架之间设置有第一密封件。

9.根据权利要求8所述的轮毂驱动总成，其中

所述转子支架经由第二轴承支撑在所述第二壳体上，并且所述第二轴承相对于所述第一密封件设置在所述电机腔内。

10.根据权利要求3所述的轮毂驱动总成，还包括：

输出轴，其沿所述轮毂的轴线方向布置并且固定到所述轮毂，所述输出轴具有凸缘部，其中，

所述转子支架连接到所述减速器的输入端，所述减速器的输出端连接到所述输出轴的凸缘部，所述第一壳体，所述转子支架和所述输出轴的凸缘部限定所述减速器腔，

所述第一壳体与所述输出轴的凸缘部之间设置有第二密封件。

11.根据权利要求10所述的轮毂驱动总成，还包括：

制动器，所述制动器的输出端经由所述转子支架连接到所述减速器的输入端，

其中，所述输出轴与所述转子支架之间设置有第三密封件。

12.一种车辆，其安装有如权利要求1-11中任一项所述的轮毂驱动总成。