CN111873791A - 一种集成式电动轮及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成式电动轮及车辆，其技术方案为：包括轮毂电机，所述轮毂电机内部安装一级行星减速器，轮毂电机外侧安装二级行星减速器，所述二级行星减速器的外圈安装湿式制动器；轮毂电机一端通过转向节连接转向节支撑总成，转向节与转向节支撑总成之间设有与电机轴相连的驻车制动器；驻车制动器连接于充放气组件的一端，充放气组件另一端连接轮辋组件。本发明采用两级行星减速器驱动，提高输出扭矩，采用内置湿式制动器提高了输出扭矩，减少轴向尺寸的占用，集成度更高。

Description

一种集成式电动轮及车辆
技术领域
本发明涉及电动汽车电驱动技术领域，尤其涉及一种集成式电动轮及车辆。
背景技术
电动轮技术也被称为车轮内装电机技术，该电机也称轮毂电机，最大特点就是将动力装置、传动装置和制动装置都整合一起到轮毂内，得以将电动车辆的机械部分大为简化，相比其他驱动形式，具备传动链短、传动效率高、布置灵活等居多优势。采用电动轮技术的电动车辆在车辆总布置、动力性表现和控制等性方面的明显优势使其受到学术界和产业界的普遍关注。
针对电动汽车，尤其是大吨位，其车辆承载、动力需求和轮毂轴向和径向空间有严格限制且一般电动汽车指标要求最高车速不小于100km/h、纵向爬坡度不小于60％。发明人发现，现有电动轮产品，只能满足最高车速和爬坡度不小于30％的指标要求，且轴向尺寸过大。外转子轮毂电机转矩能力有限，重量大导致簧下质量增加影响车辆高速行驶性能。采用现有外转子轮毂电机无法满足车辆所需牵引特性，所以选用高速内转子电机，并在车轮与电机之间安装大减速比减速器的轮毂电机方案更适合。
现有技术公开了一种轮毂电机驱动装置，其没有明确所用的减速机构，且该装置轴向尺寸和体积都比较大。现有技术公开了一种具有一体化转向节端盖的电动轮，其采用单级行星减速驱动，驱动扭矩和输出功率有限，行车制动器外置占用空间较大。现有技术还公开了一种采用全盘式制动器的两级减速电动轮，其中间轮辋承载输出轴由于总方案布置及尺寸限制，悬臂过长，不利于大吨位的载荷承载；两级减速集成布置，速比组合选择有限。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种集成式电动轮及车辆，采用两级行星减速器驱动，提高输出扭矩，采用内置湿式制动器提高了输出扭矩，减少轴向尺寸的占用，集成度更高。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明的实施例提供了一种集成式电动轮，包括轮毂电机，所述轮毂电机内部安装一级行星减速器，轮毂电机外侧安装二级行星减速器，所述二级行星减速器的外圈安装湿式制动器；
轮毂电机一端通过转向节连接转向节支撑总成，转向节与转向节支撑总成之间设有与电机轴相连的驻车制动器；驻车制动器连接于充放气组件的一端，充放气组件另一端连接轮辋组件。
作为进一步的实现方式，所述一级行星减速器包括与电机轴固定连接的一级太阳轮、与一级太阳轮啮合的一级行星轮、与一级行星轮啮合的齿圈，所述齿圈通过电机轴承与电机轴相连；
所述一级行星轮连接一级行星架，二级行星减速器的二级太阳轮与一级行星架固定连接。
作为进一步的实现方式，所述二级行星减速器还包括与二级太阳轮啮合的二级行星轮，二级行星轮安装在二级行星架上；所述二级行星架与湿式制动器的制动摩擦片连接。
作为进一步的实现方式，所述驻车制动器包括驻车制动器壳体和安装于驻车制动器壳体内部的第一制动端齿盘、第二制动端齿盘；
所述第一制动端齿盘通过驻车制动活塞盘连接第一活塞，第一活塞与驻车制动器壳体之间安装驻车压力碟簧；第二制动端齿盘通过ABS齿圈连接电机轴。
作为进一步的实现方式，所述驻车制动器壳体一端安装驻车端盖，另一端安装驻车螺母；所述驻车端盖中心设有内凹的柱形空间，充放气组件与驻车端盖形成密封气室。
作为进一步的实现方式，所述充放气组件包括钢管、连接于钢管一端的充放气接头，所述充放气接头与轮辋组件相连且形成密封腔室，充放气接头与轮辋组件之间安装密封接头。
作为进一步的实现方式，所述轮辋组件包括轮辋、轮辋过渡盘端盖、轮辋过渡盘，轮辋通过轮辋过渡盘连接轮辋过渡盘端盖；其中，所述轮辋包括连接在一起的内轮辋和外轮辋，且内轮辋、外轮辋的表面分别间隔设有两组螺栓孔。
作为进一步的实现方式，所述内轮辋具有凸缘状的安装法兰及止口，所述外轮辋具有凹状的安装法兰及止口。
作为进一步的实现方式，所述轮毂电机外侧安装轮组壳体，轮组壳体包括轮毂壳体、安装于轮毂壳体一端的水套；所述轮毂壳体内部设有用于湿式制动器的制动摩擦片安装的卡槽，且卡槽沿轮毂壳体内部呈圆周分布。
第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括所述的集成式电动轮。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
(1)本发明的一个或多个实施方式采用了两级大变比行星减速技术，实现了电机动力大变比减速增扭；一级减速器集成与轮毂电机内部，并采用内置的湿式制动器，大幅减小了部件轴向尺寸；重量轻、集成度高、结构紧凑、传动高效，尤其适合大转矩、重载荷的采用电动轮驱动的重型车辆；
(2)本发明的一个或多个实施方式的轮辋设置两组螺栓，既实现了内、外轮辋的紧固，也可靠固定连接了轮辋过渡盘；在更换轮胎时只需解除轮毂螺栓即可将轮辋拆下，实现轮辋维修方便性；在车辆行驶时两种螺栓共同作用于内轮辋和外轮辋，保证了力传动结构可靠性；通过内、外轮辋的向车轮外侧的凸起法兰连接，实现了轮辋的大偏距安装，有利于减小车辆的轮距；
(3)本发明的一个或多个实施方式的驻车制动器安装在转向节与转向节支撑总成之间，占用悬架内部尺寸，并且集成了ABS和充放气的部分结构功能，不会造成整车宽度尺寸的增加，结构紧凑，维修方便；
(4)本发明的一个或多个实施方式的充放气组件充分利用电动轮内部空间，结构简单，油封和钢管通过轮辋过渡盘端盖及驻车制动器端盖可更换，维护简单。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的结构简图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的爆炸图；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的装配图；
图4是本发明根据一个或多个实施方式的剖视图；
图5是本发明根据一个或多个实施方式的轮毂电机与轮组壳体装配图；
图6(a)-图6(b)是本发明根据一个或多个实施方式的轮毂电机与轮组壳体有限元应变和应力图；
图7(a)是本发明根据一个或多个实施方式的轮毂电机驱动力或电制动力传动路线；
图7(b)是本发明根据一个或多个实施方式的电动轮承载力或地面对轮辋作用力传递路线；
图7(c)是本发明根据一个或多个实施方式的轮毂制动器动力传递路线；
图8是本发明根据一个或多个实施方式的轮毂传动承载结构剖视图；
图9是本发明根据一个或多个实施方式的轮毂轮辋结构爆炸图；
图10是本发明根据一个或多个实施方式的充放气组件结构示意图；
图11是本发明根据一个或多个实施方式的充放气组件爆炸图；
图12是本发明根据一个或多个实施方式的驻车制动器结构示意图；
图13是本发明根据一个或多个实施方式的驻车制动器结构爆炸图；
其中，1-转向节支撑总成，1.1-上主销，1.2-下主销，1.3-转向节支撑座；2-驻车制动器，2.1-驻车端盖，2.2-驻车压力碟簧，2.3-油封，2.4-第一活塞，2.5-油封，2.6-第二活塞，2.7-驻车制动器壳体，2.8-驻车制动活塞盘，2.9-第一制动端齿盘，2.10-第二制动端齿盘，2.11-ABS齿圈，2.12-驻车螺母；3-转向节，4-轮毂电机，4.1-电机轴，4.2-电机定子，4.3-电机轴承，4.4-电机接线盒；5-一级行星减速器，5.1-一级太阳轮，5.2-一级行星轮，5.3-一级行星架，5.4-一级齿圈；6-轮组壳体，6.1-轮毂壳体，6.2-水套，6.3-散热接头，6.4-制动接口；7-湿式制动器，8-第一轮毂轴承，9-二级行星减速器，9.1-二级太阳轮，9.2-二级行星轮，9.3-二级行星架；10-第二轮毂轴承，11-轮毂传动壳体，12-轮毂支撑壳体，13-轮辋过渡盘，13.1-轮毂螺栓，13.2-车轮螺母；14-轮辋过渡盘端盖，15-充放气组件，15.1-充放气接头，15.2-钢管，15.3-油封，15.4-密封接头，15.5-密封圈；16-轮辋，16.1-内轮辋、16.2-外轮辋、16.3-密封圈、16.4-气门嘴、16.5-夹紧螺栓、16.6-螺母；17-转向摆臂。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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申请的限制。
术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
驻车螺母、车轮螺母、驻车端盖、电机轴承、轮毂轴承、夹紧螺栓等均为功能性名称，并不对其结构进行限定。
实施例一：
本实施例提供了一种集成式电动轮，如图1-图3所示，包括轮毂电机4、一级行星减速器5、二级行星减速器9、湿式制动器7、驻车制动器2、充放气组件15、轮辋过渡盘13、轮组壳体6和轮辋16，其中，一级行星减速器5位于轮毂电机4内部，二级行星减速器9位于轮毂电机4外侧。所述湿式制动器7位于二级行星减速器9外圈，轮毂电机4外侧安装一侧轮组壳体6，轮组壳体6一端连接转向节3。转向节3的端盖连接转向节支撑总成1，转向节支撑总成1用于连接车辆悬架摆臂。
在本实施例中，转向节支撑总成1包括转向节支撑座1.3、上主销1.1、下主销1.2，如图4所示，转向节支撑座1.3的两端分别通过上主销1.1、下主销1.2与转向节3相连。上主销1.1和下主销1.2分布在转向节3边缘，上主销1.1和下主销1.2同轴线分布，该轴线与电动轮垂直方向保持一定倾斜角。可以理解的，在其他实施例中，转向节3也可通过球销直接连接车辆悬架摆臂。驻车制动器2安装于转向节3与转向节支撑座1.3所形成的空间内，所述驻车制动器2连接充放气组件15。
轮辋16上的载荷由轮组壳体6传递到转向节3，再由转向节3边缘的上主销1.1和下主销1.2传递到转向节支撑座1.3，再到相应悬架摆臂。如图3所示，转向节3的边缘圆周方向厚度比中间厚，由于下主销1.2比上主销1.1承载大，并附转向臂转矩，所以转向节3下部材料厚度比上部过渡处材料厚。
上主销1.1的安装孔上表面连接转向节支撑座1.3内侧，下主销1.2的安装孔上表面连接转向节支撑座1.3外侧，构成了从下到上的力的承载方式。转向节支撑座1.3上的孔连接车辆悬架摆臂，转向节3下表面连接转向摆臂17，悬架上、下摆臂在转向节支撑总成1两侧可以沿水平方向旋转和上下跳动，转向节3形状还结合车车轮转向和悬架跳动范围确定，保证消除运动干涉。本实施例通过上述力传递方式，在车辆驱动、制动和转向时实现了电机动力、制动器动力、转向动力、整车垂向载荷和地面对轮辋的作用力合理传递。
如图5所示，轮组壳体6包括轮毂壳体6.1、水套6.2，水套6.2安装于轮毂壳体6.1靠近万向节3的一端，水套6.2外侧安装有散热接头6.3。轮组壳体6集成电机冷却水路，该情况下电机外壳也被称为电机水套。轮毂壳体6.1外侧设有制动接口6.4，轮毂壳体6.1内部具有活塞安装环状空间。所述轮毂壳体6.1内部设有用于湿式制动器7制动摩擦片安装的卡槽，其卡槽沿轮毂壳体6.1内部空间呈圆周分布。
轮毂电机4包括电机轴4.1、电机定子4.2、电机接线盒4.4，如图5所示，电机接线盒4.4安装于转向节3外侧，为了减小电机轴向长度和电机轴身侧空间限制，电机接线盒4.4的出线沿电机轴向方向从该电动轮端部出线。进一步的，出线沿电机轴向方向从转向节3端部出线。
电机轴4.1一端连接驻车制动器2，另一端安装一级行星减速器5。所述一级行星减速器5连接于电机轴4.1与二级减速器9之间，包括一级太阳轮5.1、一级行星轮5.2、一级行星架5.3和一级齿圈5.4，所述一级行星减速器5的输入为电机轴4.1、一级行星架5.3。轮毂电机4转子产生的电磁转矩，通过电机轴4.1传递给一级太阳轮5.1，电机轴4.1另一端伸出转向节3，并与驻车制动器2相连。
所述一级齿圈5.4通过电机轴承4.3安装于电机轴4.1外侧，且一级齿圈5.4端部与轮毂壳体6.1固定连接。所述一级齿圈5.4和转向节3同轴布置，并有轴承安装孔。一级齿圈5.4和轮毂壳体6.1可以是分体部件，也可以是一体成型部件。
在本实施例中，一级太阳轮5.1通过花键连接于电机轴4.1端部(远离驻车制动器2的一端)，一级行星轮5.2与啮合，且一级行星轮5.2安装在一级行星架5.3上。所述一级行星架5.3两端设有限位垫片，以保证一级行星减速器5的轴向定位，使齿轮啮合实现自动轴向定位并处于一种轴向浮动状态，保证减速行星减速器良好的啮合状态和承载能力。
本实施例的轮毂电机4位于转向节3、一级齿圈5.4和轮毂壳体6.1包围形成的空间。轮毂电机4为内转子高速电机，基于电磁学原理，当电机定子4.2绕组有设计的电流通过时，电机转子和电机定子4.2通过电磁作用产生预期的电磁转矩，驱动电机转子转动，带动轮毂电机转子轴转动输出动力。
二级行星减速器9的输入为一级行星架5.3，其连接于轮辋过渡盘13与一级行星架5.3之间。二级行星减速器9包括二级太阳轮9.1、二级行星轮9.2、二级行星架9.3，二级太阳轮9.1与一级行星架5.3通过花键连接，二级行星轮9.2与二级太阳轮9.1啮合，所述二级行星轮9.2安装于二级行星架9.3上。二级行星架9.3的外圆具有伸出的环状结构，其上有花键或滑动槽，制动摩擦片可在二级行星架9.3上轴向移动，并随二级行星架9.3转动。
二级行星减速器9外侧安装轮毂传动壳体11，轮毂传动壳体11与轮毂支撑壳体12固定连接。一级行星架5.3与二级太阳轮9.1固定连接，二级行星架9.3和轮辋过渡盘13固定连接，轮毂传动壳体11与轮毂壳体6.1固定连接，实现了扭矩和转速的传递。二级行星架9.3的一端设有第一轮毂轴承8，另一端设有第二轮毂轴承10，保证二级行星减速器9的定位。二级行星架9.3和轮辋过渡盘13固定连接，轮辋过渡盘13和轮辋16固定连接，轮辋过渡盘13和轮毂壳体6.1固定连接，轮组壳体6与转向节3的端盖连接，转向节端盖与转向节支撑总成1连接，实现了轮胎承载载荷到车辆悬架的传递。
本实施例采用一级行星减速器5和二级行星减速器9，实现了大减速比，使得高速轮毂电机4和低速轮辋16之间转矩和转速匹配。轮毂电机4电磁转矩经过一级行星减速器5和二级行星减速器9减速增扭后将动力传递给轮辋16，实现驱动或电制动车轮。
所述湿式制动器7位于轮毂壳体6.1、二级行星减速器9和轮毂传动壳体11围成的空间内，湿式制动器7由制动活塞、制动摩擦片和制动摩擦片组成，制动活塞位于轮毂壳体6.1的空腔内。制动摩擦片与二级行星架9.3连接，制动摩擦片通过花键或滑轨与轮毂壳体6.1连接，制动摩擦片可在轮毂壳体6.1内轴向移动。制动磨擦片通过花键或滑动槽支撑在二级行星架9.3上，制动摩擦片可在二级行星架9.3上轴向移动和随二级行星架9.3转动。当高压液压油或气体通过制动接口6.4流经油腔或气室，其作用于活塞产生轴向推力，使得制动摩擦片与钢片压紧，产生摩擦转矩，阻碍二级行星减速器9和轮毂总成16旋转，完成轮辋16制动功用。
驻车制动器2设置在转向节3与转向节支撑总成1之间，占用悬架空间，有利于电动轮的结构紧凑布置，不会增加车轮整体尺寸。进一步的，如图12和图13所示，驻车制动器2包括驻车端盖2.1、驻车压力碟簧2.2、第一活塞2.4、第二活塞2.6、驻车制动器壳体2.7、驻车制动活塞盘2.8、第一制动端齿盘2.9，第二制动端齿盘2.10、ABS齿圈2.11、驻车螺母2.12，第一制动端齿盘2.9，第二制动端齿盘2.10通过端面细齿错位连接。驻车制动器壳体2.7一端通过驻车螺母2.12与万向节3连接，在驻车时，驻车螺母2.12承受驻车压力碟簧2.2的轴向推力。
驻车制动器壳体2.7另一端安装驻车端盖2.1，驻车端盖2.1内侧设有第一活塞2.4，第一活塞2.4外侧与驻车端盖2.1之间设有驻车压力碟簧2.2。第一制动端齿盘2.9通过驻车制动活塞盘2.8连接第一活塞2.4，第一活塞2.4的外侧安装第二活塞2.6，驻车制动器壳体2.7安装于第一活塞2.4、第二活塞2.6外侧。在本实施例中，第一制动端齿盘2.9的外圆有花键，其与驻车制动壳体2.7内的花键连接，同时与第一活塞2.4通过螺栓连接。
第二活塞2.6与驻车制动器壳体2.7为静连接，第一活塞2.4能够在驻车制动器壳体2.7内滑动。第一活塞2.4与驻车制动器壳体2.7之间设置油封2.3，第二活塞2.6与第一活塞2.4之间设置油封2.5，第二活塞2.6与驻车制动器壳体2.7之间设置油封2.6。第二制动端齿盘2.10通过圆柱销与ABS齿圈2.11连接，第二制动端齿盘2.10通过ABS齿圈2.11连接电机轴4.1。
具体的，活塞之间通过油封2.3、油封2.5、驻车制动器壳体2.7组成密封腔体，通过对密封腔体通气或液体，第一活塞2.4与第二活塞2.6之间距离变大，拉动与第一活塞2.4连接的第一制动端齿盘2.9，完成制动的解除。泄压后，在驻车压力碟簧2.2的推动下，第一活塞2.4与第二活塞2.6之间的距离变小，第一制动端齿盘2.9和第二制动端齿盘2.10重新接触。
所述驻车端盖2.1中心设有内凹的柱形空间，驻车端盖2.1周向设有通孔，第一活塞2.4上有螺栓孔，在紧急状态下可用螺栓拉动第一活塞2.4，第一活塞2.4与第二活塞2.6之间距离变大，拉动与第一活塞2.4连接的第一制动端齿盘2.9，完成制动的解除。进一步的，ABS齿圈2.11的外圆设有ABS传感齿槽，驻车制动壳体2.7设有ABS传感器安装接口，通过驻车制动壳体2.7上的ABS传感器完成电机轴4.1转动的信号读取。
所述驻车制动器2连接充放气组件15，如图10和图11所示，充放气组件15包括充放气接头15.1、钢管15.2、密封接头15.4，钢管15.2贯穿电机轴4.1、行星减速结构，钢管15.2一端连接充放气接头15.1，钢管15.2另一端连接驻车端盖2.1。电机轴4.1安装于钢管15.2外侧，钢管15.2、电机轴4.1、驻车端盖2.1、驻车制动器壳体2.7同轴布置。所述钢管15.2与驻车端盖2.1、驻车制动活塞盘2.8之间设置油封15.3。
轮辋过渡盘13端部安装轮辋过渡盘端盖14，轮辋过渡盘端盖14与钢管15.2之间设置密封圈15.5。所述轮辋过渡盘端盖14具设有内凹空间，充放气接头15.1安装于轮辋过渡盘端盖14端部，密封接头15.4设于所述内凹空间中；钢管15.2通过密封接头15.4与轮辋过渡盘端盖14固定，同轮辋16一起转动。充放气接头15.1、钢管15.2、密封接头15.4、密封圈15.5形成密封气室结构。驻车端盖2.1内径大于电机轴4.1外径，电机轴4.1伸入驻车端盖2.1内部的柱形空间，与钢管15.2、密封圈15.6组成密封气室结构。轮辋过渡盘13端和驻车制动器2端分别用油封和端盖做密封气室，充放气气体从钢管15.2通过经轮边阀组给轮胎充气和放气。
充放气组件15的工作原理为：当电机轴4.1转动时，轮辋端的密封气室处于转动状态，钢管15.2相对于轮辋端的密封气室静止。钢管15.2与充放气接头15.1、钢管15.2、密封接头15.4、密封圈15.6相对静止、无转动，密封接头15.4、密封圈15.6和钢管15.2保证了密封气室的气密性。驻车制动器2端密封气室的钢管15.2处于转动状态，钢管15.2、驻车端盖2.1和密封圈15.6保证了此处密封气室的气密性。
充放气气路传递路线为：充放气控制阀气源→驻车制动器2端密封气室→钢管15.2→密封接头15.4→充放气接头15.1→轮边阀→气门嘴16.4→轮胎。
轮辋16、轮辋过渡盘端盖14、轮辋过渡盘13构成轮辋组件，轮辋16通过轮辋过渡盘13连接轮辋过渡盘端盖14。如图4所示，轮辋过渡盘端盖14、轮辋过渡盘13与轮辋16通过轮毂螺栓13.1连接，轮毂螺栓13.1通过车轮螺母13.2固定。
如图8和图9所示，轮辋16包括内轮辋16.1、外轮辋16.2、密封圈16.3、气门嘴16.4、夹紧螺栓16.5和螺母16.6，所述内轮辋16.1具有朝向车轮外的凸缘状的安装法兰及止口，所述外轮辋16.2具有朝向车轮外的凹状的安装法兰及止口。所述内轮辋16.1的圆周上均布两组彼此相间的螺栓孔，其中一组螺栓孔用于安装夹紧螺栓16.5，另一组螺栓孔用于安装轮毂螺栓13.1。外轮辋16.2的圆周同样设置两组间隔布置的螺栓孔。
夹紧螺栓16.5连接内轮辋16.1、外轮辋16.2，轮毂螺栓13.1连接内轮辋16.1、外轮辋16.2、密封圈16.3和轮辋过渡盘13。具体地，夹紧螺栓16.5安装孔的中心和轮毂螺栓13.1布置扩口的中心所在的轴向和径向位置相同。内轮辋16.1安装法兰内侧设置轮辋过渡盘13的连接端面，轮辋过渡盘13和内轮辋16.1的连接端面有相同半径的圆周分布孔，内轮辋16.1侧面安装气门嘴16.4。
为了便于轮胎充气，在轮毂螺栓13.1和夹紧螺栓16.5的分布圆上还设置有轮胎气门芯安装孔位，轮胎气门芯穿过该孔进行安装。本实施例通过两组螺栓的设计，既完成了内、外轮辋的紧固，也可靠固定连接了轮辋过渡盘13。在更换轮胎时只需解除轮毂螺栓13.1即可将轮辋16拆下，实现轮辋16维修方便性。在车辆行驶时两种螺栓共同作用于内轮辋16.1和外轮辋16.2，保证了力传动结构可靠性。通过内、外轮辋向车轮外侧的凸起法兰连接，实现了轮辋16的大偏距安装，有利于减小车辆的轮距。
本实施例结合车辆行驶工况，采用有限元分析手段，对轮组壳体6各受力部分结构强度和刚度进行验证，如图6(a)和图6(b)所示，分析方法是在转向节3的上主销孔和下主销孔固定，选取最为恶劣的两种工况，分别是车辆地面冲击载荷，取3倍静载，以及车辆转向时侧向最大加速度0.65g，通过轮辋过渡盘13作用在转向节3上，从轮组壳体6和转向节3应力和应变图上可以看出，应力和应变分布较为合理，该装置在结构上满足承载要求。
车辆驱动时，根据选定的整车控制策略，整车给轮毂电机4定子绕组充电，与转子作于产生电磁转矩，通过轮毂电机轴将动力传递给一级太阳轮5.1和二级行星减速器9减速增扭后由二级行星架9.3将动力传递给轮辋过渡盘13和轮辋16，驱动车轮。
一、轮毂电机4驱动力传递路径，如下：
如图7(a)所示，作用在轮辋16上的驱动力由轮毂电机4产生，电机轴4.1输出的动力经过一级太阳轮5.1和二级行星减速器9减速增扭，由轮辋过渡盘13传递至轮辋16最终作用于车轮，实现轮毂电机4驱动车轮转动。
二、制动力传递路径，如下：
对于电动车辆，作用在轮辋16上的行车制动力由湿式制动器7和轮毂电机4共同提供，其中湿式制动器7产生机械制动力，轮毂电机4产生电制动力。电驱动车辆高速行驶时轮辋16制动力主要由轮毂电机4的制动力提供，车辆低速行驶时的制动力由湿式制动器7和轮毂电机4两者共同提供，通过控制湿式制动器7和轮毂电机4的介入时间和强度实现机械制动力和电制动力合理高效分配，在保证车辆制动安全前提下最大回收电制动产生的电能。
车辆行车制动时，依据选定的整车控制策略，当车辆行驶速度高于某一车速时和制动踏板动作满足一定条件，首先由轮毂电机4产生电制动转矩，通过一级太阳轮5.1和二级行星减速器9减速增扭，由轮辋过渡盘13传递至轮辋16，起到制动轮辋1的功用。当车辆行驶速度低压某一车速，和制动踏板动作满足一定条件，湿式制动器7和轮毂电机4都投入工作，通过一级太阳轮5.1和二级行星减速器9减速增扭，由轮辋过渡盘13传递至轮辋16，起到制动轮辋1的功能，完成轮辋16的机电联合制动。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，电制动力撤销，仅由湿式制动器7和产生制动力作用与轮辋16，完成车辆的制动。
车辆驻车制动时，驻车制动器2的驻车压力碟簧2.2压紧，第一制动端齿盘2.9与第二制动端齿盘2.10啮合，通过ABS齿圈2.11、电机轴4.1、一级太阳轮5.1和二级行星减速器9减速增扭，由轮辋过渡盘13传递至轮辋16，起到制动轮辋1的功用，完成车辆的驻车制动。
机械制动力传递路径如图7(c)所示：行车制动时，湿式制动器7制动摩擦片与二级行星架9.3连接，制动摩擦片通过花键或滑轨与轮毂壳体6.1连接，制动摩擦片可在轮毂壳体6.1内轴向移动。制动磨擦片通过花键或滑轨支撑在二级行星架9.3上，制动摩擦片可在二级行星架9.3上轴向移动和随二级行星架9.3转动，实现了轮毂制动器4产生机械制动力直接作用到轮毂上并传递给车轮。
驻车制动时，通过ABS齿圈2.11、电机轴4.1、一级太阳轮5.1和二级行星减速器9，由轮辋过渡盘13传递至轮辋16，起到制动轮辋1的功能，并传递给车轮。电制动力传递路径如图7(a)所示，其与驱动力传递路径相同，轮毂电机4产生电制动力依次经过电机轴4.1、一级太阳轮5.1和二级行星减速器9减速增扭，由轮辋过渡盘13传递至轮辋16，最终作用于车轮。
三、整车垂向载荷、电动轮的承载力传递路径如图7(b)所示，如下：
整车施加在悬架的力，依次经过悬架摆臂、转向节3、轮组壳体6、轮毂传动壳体11、轮毂支撑壳体12进行分流，通过第一轮毂轴承8和第二轮毂轴承10再汇聚至二级行星架9.3和轮辋过渡盘13，最终传递至轮辋16，以此实现电动轮的承载力传递。由行星架传递动力并且共同承载上述整车垂向载荷，缩短了电动轮的轴向尺寸，本方案适用于重型电动车辆。
四、地面作用于轮辋16的力传递路径如图7(b)所示，如下：
地面作用于轮辋16的力，经由轮辋过渡盘13传递至二级行星架9.3进行分流，通过轮毂轴承8和轮毂轴承10再汇聚至轮毂传动壳体11、轮毂支撑壳体12、轮组壳体6，经转向节3、悬架摆臂传递至悬架。
本实施例在车辆驱动、制动和转向时实现了电机动力、制动器动力、转向动力、整车垂向载荷和地面对轮辋的作用力合理传递；并在电动轮力合理传递基础上，采用了二级行星减速技术、湿式制动技术，大幅减小了部件轴向尺寸，提高了传动部件可靠性、减小了电动轮重量，提高了传动效率，特别适合于重型电动车辆。
实施例二：
本实施例提供了一种车辆，包括实施一所述的集成式电动轮、车体、轮胎等，集成式电动轮的轮辋16上安装轮胎。
车体结构为现有技术，此处不再赘述。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成式电动轮，其特征在于，包括轮毂电机，所述轮毂电机内部安装一级行星减速器，轮毂电机外侧安装二级行星减速器，所述二级行星减速器的外圈安装湿式制动器；
轮毂电机一端通过转向节连接转向节支撑总成，转向节与转向节支撑总成之间设有与电机轴相连的驻车制动器；驻车制动器连接于充放气组件的一端，充放气组件另一端连接轮辋组件。
2.根据权利要求1所述的一种集成式电动轮，其特征在于，所述一级行星减速器包括与电机轴固定连接的一级太阳轮、与一级太阳轮啮合的一级行星轮、与一级行星轮啮合的齿圈，所述齿圈通过电机轴承与电机轴相连；
所述一级行星轮连接一级行星架，二级行星减速器的二级太阳轮与一级行星架固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种集成式电动轮，其特征在于，所述二级行星减速器还包括与二级太阳轮啮合的二级行星轮，二级行星轮安装在二级行星架上；所述二级行星架与湿式制动器的制动摩擦片连接。
4.根据权利要求1所述的一种集成式电动轮，其特征在于，所述驻车制动器包括驻车制动器壳体和安装于驻车制动器壳体内部的第一制动端齿盘、第二制动端齿盘；
所述第一制动端齿盘通过驻车制动活塞盘连接第一活塞，第一活塞与驻车制动器壳体之间安装驻车压力碟簧；第二制动端齿盘通过ABS齿圈连接电机轴。
5.根据权利要求4所述的一种集成式电动轮，其特征在于，所述驻车制动器壳体一端安装驻车端盖，另一端安装驻车螺母；所述驻车端盖中心设有内凹的柱形空间，充放气组件与驻车端盖形成密封气室。
6.根据权利要求1或5所述的一种集成式电动轮，其特征在于，所述充放气组件包括钢管、连接于钢管一端的充放气接头，所述充放气接头与轮辋组件相连且形成密封腔室，充放气接头与轮辋组件之间安装密封接头。
7.根据权利要求1所述的一种集成式电动轮，其特征在于，所述轮辋组件包括轮辋、轮辋过渡盘端盖、轮辋过渡盘，轮辋通过轮辋过渡盘连接轮辋过渡盘端盖；其中，所述轮辋包括连接在一起的内轮辋和外轮辋，且内轮辋、外轮辋的表面分别间隔设有两组螺栓孔。
8.根据权利要求7所述的一种集成式电动轮，其特征在于，所述内轮辋具有凸缘状的安装法兰及止口，所述外轮辋具有凹状的安装法兰及止口。
9.根据权利要求1所述的一种集成式电动轮，其特征在于，所述轮毂电机外侧安装轮组壳体，轮组壳体包括轮毂壳体、安装于轮毂壳体一端的水套；所述轮毂壳体内部设有用于湿式制动器的制动摩擦片安装的卡槽，且卡槽沿轮毂壳体内部呈圆周分布。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的集成式电动轮。
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WO2024022562A1 (de) * 2022-07-25 2024-02-01 Continental Automotive Technologies GmbH Achsschenkelintegriertes kraftmodul

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