CN109927533A - 一种内置电机悬挂的新型电动轮系统 - Google Patents

Abstract

一种内置电机悬挂的新型电动轮系统，属于电动汽车领域，包括：轮内电机、电机悬挂系统、车轮、制动系统、执行器及控制系统。本发明通过设置电机悬挂系统，降低非簧载质量，衰减轮内电机的振动，减小轮内电机气隙的变化，保证了轮内电机的工作性能，提高了轮内电机的使用寿命、车辆行驶的平顺性以及车轮的接地安全性。

Description

一种内置电机悬挂的新型电动轮系统

技术领域

本发明涉及一种电动轮结构及安装方式，具体地说是一种内置电机悬挂的新型电动轮系统及安装方式，属于电动汽车领域。

背景技术

近年来，轮内电机受到越来越多的关注和研究。轮内电机与其他集中电机和轮边电机相比具有很大优势，具体表现在以下几个方面：(1)高效节能，由于轮内电机可以直接驱动车轮，因此相对于传统汽车而言省略了离合器、变速器、传动轴等传动部件，提高了传动效率，从而增加了电动汽车的续航里程；(2)集成化，将电机、制动系统、减速系统和电机悬挂等集成在轮内，简化了底盘结构并节省了车内空间，有利于提高汽车空间利用率；(3)驱动灵活，微控制器无需复杂指令就可以精确控制车轮的运动，满足车辆在不同工况下的行驶要求。同时，便于实现四轮驱动，改善车辆的动力性能。

然而，将电机安装在车轮内部，不仅增加了簧下质量，并且车辆在行驶时，不平路面激励下引起的车轮跳动、不同行驶状态(加速、制动、转向等)都会引起电机振动以及定转子间的气隙波动变化，而气隙波动变化又将导致轮内电机振动进一步恶化，从而影响车辆的行驶平顺性、接地安全性，电机的工作性能以及电机的使用寿命。因此，解决轮内电机驱动系统簧下质量过大，电机振动以及气隙波动变化的问题，对于电动汽车技术的发展具有重要的现实意义。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，提供了一种内置电机悬挂的新型电动轮系统，通过设置电机悬挂系统解决了该系统簧下质量过大，轮内电机振动和气隙波动变化的问题。

本发明的技术目的通过以下技术方案实现：

一种内置电机悬挂的新型电动轮系统，其特征在于，包括轮内电机、电机悬挂系统、车轮、制动系统、执行器及控制系统，其中：所述轮内电机和所述车轮之间设置所述电机悬挂系统；所述电机悬挂系统包括橡胶元件和可变阻尼器；所述车轮包括轮胎、轮毂、轮辐、轮毂轴承、中心轴；所述轮内电机包括外部转子、中空结构的内部定子、转子壳体、定子壳体、电机壳体轴承，其中：所述转子壳体通过所述橡胶元件与所述轮毂相连，所述定子壳体通过所述可变阻尼器支撑安装在所述中心轴上，所述转子壳体和所述定子壳体之间安装所述电机壳体轴承。

所述可变阻尼器包括第一活塞杆、第二活塞杆、第二活塞、第一节流孔、第一活塞、第二节流孔、下膜片、上膜片、液压油、第三节流孔、可变阻尼器壳、连接部，其中：所述第一活塞杆与所述定子壳体的内圆孔面配合通过键和螺栓固定连接，所述连接部套在所述中心轴上通过键和螺栓固定连接；当实时电机状态值小于设定值时，所述控制系统控制所述执行器关闭所述第一节流孔，所述可变阻尼器通过开关所述第二节流孔、所述第三节流孔改变阻尼力的大小，当实时电机状态值大于等于设定值时，所述控制系统控制所述执行器打开所述第一节流孔，所述可变阻尼器通过调节第二节流孔、第三节流孔的开闭，第一节流孔的开度来改变阻尼力的大小，从而起到减振和调节气隙的效果。

所述控制系统包括汽车电子控制单元ECU、加速度传感器、直线位移传感器、角位移传感器、制动开关，其中：所述加速度传感器测量车身垂直加速度、所述直线位移传感器测量悬架位移、所述角位移传感器测量车辆转弯方向和转弯角度、所述制动开关测量车辆行驶过程中制动状态，所述汽车电子控制单元ECU处理加速度传感器、直线位移传感器、角位移传感器、制动开关检测到的数据并向执行器输出指令。

所述制动系统包括制动盘和制动钳，其中：所述制动盘与所述轮毂轴承的外圈用螺栓固连随所述车轮转动，所述轮毂轴承的内圈安装在所述车轮中心轴上并保持静止，所述制动钳安装在所述车轮中心水平方向上的定子壳体上。

所述可变阻尼器垂直布置在所述轮内电机的中心线上，并且沿所述中心线上下相隔180°的方向上各布置一个。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

1.本发明通过在轮内电机与车轮之间设置电机悬挂系统，将轮内电机和制动钳悬浮起来，降低了非簧载质量，有效的提高了车辆行驶平顺性和接地安全性。

2.电机悬挂系统中的橡胶元件和可变阻尼器不仅能吸收由于路面不平和车辆不同的行驶状态引起轮内电机振动的能量，而且可变阻尼器还能调节气隙的变化，从而保证了轮内电机的工作性能及提高了轮内电机的使用寿命、车辆行驶的平顺性和舒适性。

3.在安装可变阻尼器时，考虑到转矩的影响，采用键和螺栓的连接形式增加了连接的可靠性。

4.本发明的可变阻尼器结构简单，低耗节能。

附图说明

图1为一种内置电机悬挂的新型电动轮系统正面剖视图。

图2为一种内置电机悬挂的新型电动轮系统的右视图。

图3为图2中I部局部放大图。

图4为可变阻尼器的结构及控制视图。

图5为可变阻尼器的俯视图。

1、转子，2、转子壳体，3、定子，4、定子壳体，5、上连接键，6、执行器，7、第一活塞杆，8、第二活塞杆，9、第二活塞，10、第一节流孔，11、第一活塞，12、第二节流孔，13、中心轴，14、下连接键，15、下膜片，16、上膜片,17、电机壳体轴承，18、轮胎，19、轮毂，20、液压油，21、制动盘，22、轮辐，23、轮毂轴承，24、可变阻尼器壳，25、橡胶元件，26、连接部，27、汽车电子控制单元ECU，28、加速度传感器，29、制动开关，30、直线位移传感器，31、角位移传感器，32、螺栓，33、制动钳，34、第三节流孔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步详细说明。

本实施例包括轮内电机、电机悬挂系统、车轮、制动系统执行器6及控制系统，其中：轮内电机和车轮之间设置电机悬挂系统；所述电机悬挂系统包括橡胶元件25和可变阻尼器；所述车轮包括轮胎18、轮毂19、轮辐22、轮毂轴承23、中心轴13；所述轮内电机包括外部转子1、中空结构的内部定子3、转子壳体2、定子壳体4、电机壳体轴承17，转子壳体2和定子壳体4之间安装电机壳体轴承17，以保证转动的转子壳体2和静止的定子壳体4的分离，转子壳体2通过橡胶元件25与轮毂19相连，定子壳体4通过可变阻尼器支撑安装在中心轴13上，以降低非簧载质量和衰减轮内电机的振动。

所述制动系统包括制动盘21和制动钳33，其中：制动盘21与轮毂轴承23的外圈用螺栓固连随车轮转动，轮毂轴承23的内圈安装在车轮中心轴13上并保持静止，制动钳33安装在车轮中心水平方向上的定子壳体4上，避免与电机悬挂系统干涉。

所述控制系统包括汽车电子控制单元ECU27、加速度传感器28、直线位移传感器30、角位移传感器31、制动开关29，其中：加速度传感器28测量车身垂直加速度、直线位移传感器30测量悬架位移、角位移传感器31测量车辆转弯方向和转弯角度、制动开关29测量车辆行驶过程中制动状态；汽车电子控制单元ECU27会预先设定一个电机状态值，汽车电子控制单元ECU27将加速度传感器28、直线位移传感器30、角位移传感器31、制动开关29检测到的数据进行运算处理得到实时电机状态值，如果实时电机状态值＜设定值，执行器6控制关闭第一节流孔10，如果实时电机状态值≥设定值，执行器6控制打开第一节流孔10来提供适应当前状态的阻尼。

所述可变阻尼器包括第一活塞杆7、第二活塞杆8、第二活塞9、第一节流孔10、第一活塞11、第二节流孔12、下膜片15、上膜片16、液压油20、第三节流孔34、可变阻尼器壳24、连接部26。可变阻尼器垂直布置在轮内电机的中心线上，并且在中心轴13上下相隔180°的方向上各布置一个。第一活塞杆7与定子壳体4的内圆孔面相配合，连接部26套在中心轴13上与其外圆柱面配合，考虑到转子1的转矩会通过电机壳体轴承17传递到定子壳体4上，第一活塞杆7与定子壳体4在周向主要通过上连接键5固定，轴向通过螺栓32固定，上连接键5承受定子壳体4大部分的转矩和剪切力，同理连接部26和中心轴13采用下连接键14和螺栓固定，增加连接的可靠性。

车辆行驶时，不平路面激励下引起的车轮跳动、不同行驶状态(加速、制动、转向等)都会引起轮内电机振动以及定转子间的气隙波动变化，而气隙波动变化又将导致轮内电机振动进一步恶化。若轮内电机振动位移向下或电机上方气隙增大，且当电机振动轻微或气隙变化不大，实时电机状态值＜设定值时，执行器6关闭第一节流孔10，可变阻尼器中第一活塞杆7向下运动，带动第一活塞11向下运动，此时由于液压油20油压的作用，下膜片15关闭第二节流孔12，上膜片16打开第三节流孔34，液压油20由下腔经第三节流孔34进入上腔，同时，另一对向安装的可变阻尼器会呈现与其相反的运动状态；当电机振动较大或气隙变化较大，实时电机状态值≥设定值时，执行器6打开第一节流孔10来配合第二节流孔12、第三节流孔34的工作以进一步改变可变阻尼器的阻尼力，加速衰减路轮内电机的振动或使气隙尽快恢复到原来的状况，保证了轮内电机的工作性能，提高了车辆行驶的平顺性。若电机振动位移或气隙反方向变化时，也是同样原理。

通过上述实施例，实现了一种新型电动轮系统将轮内电机、制动系统和电机悬挂系统集成在轮内，降低车辆的非簧载质量，衰减轮内电机的振动，减小轮内电机气隙的变化，提高了轮内电机的使用寿命，车辆行驶的平顺性以及车轮的接地安全性。同时，可变阻尼器在与轮内电机、车轮中心轴连接时使用了键和螺栓，增加了连接的可靠性。

Claims (4)

1.一种内置电机悬挂的新型电动轮系统，其特征在于，包括轮内电机、电机悬挂系统、车轮、制动系统、执行器及控制系统，其中：所述轮内电机和所述车轮之间设置所述电机悬挂系统；所述电机悬挂系统包括橡胶元件和可变阻尼器；所述车轮包括轮胎、轮毂、轮辐、轮毂轴承、中心轴；所述轮内电机包括外部转子、中空结构的内部定子、转子壳体、定子壳体、电机壳体轴承，其中：所述转子壳体通过所述橡胶元件与所述轮毂相连，所述定子壳体通过所述可变阻尼器支撑安装在所述中心轴上，所述转子壳体和所述定子壳体之间安装所述电机壳体轴承；

所述可变阻尼器包括第一活塞杆、第二活塞杆、第二活塞、第一节流孔、第一活塞、第二节流孔、下膜片、上膜片、液压油、第三节流孔、可变阻尼器壳、连接部，其中：所述第一活塞杆与所述定子壳体的内圆孔面配合通过键和螺栓固定连接，所述连接部套在所述中心轴上通过键和螺栓固定连接；当实时电机状态值小于设定值时，所述控制系统控制所述执行器关闭所述第一节流孔，所述可变阻尼器通过开关所述第二节流孔、所述第三节流孔改变阻尼力的大小，当实时电机状态值大于等于设定值时，所述控制系统控制所述执行器打开所述第一节流孔，所述可变阻尼器通过调节第二节流孔、第三节流孔的开闭，第一节流孔的开度来改变阻尼力的大小，从而起到减振和调节气隙的效果。

2.根据权利要求1所述的一种内置电机悬挂的新型电动轮系统，其特征在于，所述控制系统包括汽车电子控制单元ECU、加速度传感器、直线位移传感器、角位移传感器、制动开关，其中：所述加速度传感器测量车身垂直加速度、所述直线位移传感器测量悬架位移、所述角位移传感器测量车辆转弯方向和转弯角度、所述制动开关测量车辆行驶过程中制动状态，所述汽车电子控制单元ECU处理加速度传感器、直线位移传感器、角位移传感器、制动开关检测到的数据并向执行器输出指令。

3.根据权利要求1所述的一种内置电机悬挂的新型电动轮系统，其特征在于，所述制动系统包括制动盘和制动钳，其中：所述制动盘与所述轮毂轴承的外圈用螺栓固连随所述车轮转动，所述轮毂轴承的内圈安装在所述车轮中心轴上并保持静止，所述制动钳安装在所述车轮中心水平方向上的定子壳体上。

4.根据权利要求1所述的一种内置电机悬挂的新型电动轮系统，其特征在于，所述可变阻尼器垂直布置在所述轮内电机的中心线上，并且沿所述中心线上下相隔180°的方向上各布置一个。