CN114148160A - 一种电动轮及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于新能源汽车技术领域，提供了一种电动轮及车辆，所述电动轮包括：轮轴和轮毂；轮毂电机模块，所述轮毂电机模块包括定子单元和转子单元，所述定子单元通过连接模块转动安装在轮轴上，所述定子单元具有容纳转子单元的空腔，所述转子单元固定安装在轮轴上；所述连接模块，还用于连接所述定子单元远离所述转子单元的一侧与车体；行星齿轮模块，所述行星齿轮模块安装在转子单元远离连接模块一侧的轮轴上，并与轮毂连接；以及制动模块，所述制动模块用于制动所述轮毂电机模块；本方案通过连接模块连接车体和定子单元一侧，行星齿轮模块与轮毂连接，解决了现有轮毂电机的壳体受轮毂或车身的力变形可能会使转子与定子相撞的问题。

Description

一种电动轮及车辆
技术领域
本发明属于新能源汽车技术领域，尤其涉及一种电动轮及车辆。
背景技术
随着电动汽车迅速发展，轮毂电机和电子制动技术也飞速发展，轮毂电机代替发动机成为汽车的驱动力来源，电子制动也取代传统汽车的制动系统，轮毂电机和电子制动系统可直接安装在轮内，形成一个具备驱动和制动功能的电动轮模块这极大地简化了汽车的底盘结构，构造了一种汽车底盘的新构型。
相比于传统汽车，轮毂电机具有环保无污染，能源利用率更高的优点，电子制动则具有反应更加灵敏，更易于与车辆ABS(制动防抱死系统，antilock brake system)等系统联合，更好的控制汽车的制动，更加安全可靠等优点。
现在汽车的轮毂电机在轮内的安装多采用双轴承支撑，电机壳体需要承受来自车身或轮毂的力，这可能会使电机壳体受力变形，而轮毂电机中的定子绕线与转子上的永磁体间隙较小，壳体的变形可能会使转子与定子相撞，导致转子无法正常转动。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电动轮，旨在解决现有汽车的轮毂电机多采用双轴承支撑，在电机壳体变形后容易卡死轮毂电机转子的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种电动轮，包括：
轮轴和轮毂；
轮毂电机模块，所述轮毂电机模块包括定子单元和转子单元，所述定子单元通过连接模块转动安装在轮轴上，所述定子单元具有容纳转子单元的空腔，所述转子单元固定安装在轮轴上；
所述连接模块，还连接所述定子单元远离所述转子单元的一侧与车体；
行星齿轮模块，所述行星齿轮模块安装在所述转子单元远离连接模块一侧的轮轴上，并与轮毂连接；
以及制动模块，用于制动所述轮毂电机模块。
本发明实施例的另一目的在于提供一种车辆，所述车辆包括：车体、如上所述的电动轮，若干所述电动轮分别安装在所述车体上。
本发明实施例提供的一种电动轮，通过所述连接模块连接车体、定子单元一侧和轮轴，轮毂通过行星齿轮模块连接轮轴，在电动轮需要承受来自车体或轮毂的力时，通过连接模块与行星齿轮模块直接将所受的力转移给车轴，解决了现有轮毂电机的定子绕线与转子上的永磁体间隙较小，壳体的变形可能会使转子与定子相撞的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电动轮的立体结构图；
图2为本发明实施例提供的电动轮的部分剖视图；
图3为本发明实施例提供的轮毂轴承和定子单元连接处的部分剖视图；
图4为本发明实施例提供的电动轮的全剖视图；
图5为本发明实施例提供的制动卡钳的装配示意图；
图6为本发明实施例提供的制动卡钳和定子单元的爆炸结构图。
图中：1-定子Ⅰ；2-定子Ⅱ；2a-半月板；3-密封圈Ⅰ；4-制动卡钳；4a-卡钳衬块Ⅰ；4b-卡钳衬块Ⅱ；4c-第一导杆；4d-第二导杆；5-螺母Ⅰ；6-轮轴；7-套筒Ⅰ；8-轮毂轴承；9-套筒Ⅱ；10-制动盘；11-防尘罩；12-防尘罩垫片；13-螺钉Ⅰ；14-定子Ⅲ；15-定子线圈；16-永磁体；17-轮毂；18-密封圈Ⅱ；19-转子；20-滚针轴承；21-行星轮轮轴；22-行星轮；23-圆锥滚子轴承Ⅰ；24-圆锥滚子轴承Ⅱ；25-螺钉Ⅱ；26-套筒Ⅲ；27-太阳轮；28-轴承端盖；29-行星架Ⅰ；30-螺母Ⅱ；31-行星架固定螺栓；32-行星架Ⅱ；33-齿圈；34-下横臂；35-螺栓Ⅰ；36-螺钉Ⅲ；37-上横臂；38-螺栓Ⅱ；39-卡钳支架；40-螺钉Ⅳ；41-排杂通道。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种电动轮的结构图，包括轮轴6和轮毂17，所述电动轮还包括：轮毂电机模块，所述轮毂电机模块包括定子单元和转子单元，所述定子单元通过连接模块转动安装在轮轴6上，所述定子单元具有容纳转子单元的空腔，所述转子单元固定安装在轮轴6上；所述连接模块，还连接所述定子单元远离所述转子单元的一侧与车体；行星齿轮模块，所述行星齿轮模块安装在所述转子单元远离连接模块一侧的轮轴6上，并与轮毂17连接；以及制动模块，所述制动模块用于制动所述轮毂电机模块。
本发明实施例提供的一种电动轮，通过所述连接模块连接车体、定子单元一侧和轮轴6，轮毂17通过行星齿轮模块连接轮轴6，在电动轮需要承受来自车体或轮毂17的力时，通过连接模块与行星齿轮模块直接将所受的力转移给轮轴6，解决了现有轮毂电机的定子绕线与转子上的永磁体间隙较小，壳体的变形可能会使转子与定子相撞的问题。
在本发明的一个实例中，所述定子单元为一半开口结构，轮轴6转动安装在所述定子单元的回转中心，在轮轴6上安装转子单元和行星齿轮模块，定子单元与外部蓄电池组电性连接，在通电后，转子单元相对于定子单元旋转，进而带动轮轴6和行星齿轮模块和轮毂17旋转；所述定子单元可以是通过结构件拼接形成，也可以是通过铸造后加工形成。
如图1-图3所示，作为本发明的一种优选实施例，所述连接模块包括转动件和连接件，所述定子单元通过所述转动件转动安装在轮轴6上，所述连接件连接定子单元远离所述转子单元的一侧与车体，用于将其所受的力通过所述转动件传递给轮轴6。
所述转动件包括轮毂轴承8、螺栓Ⅱ38和套筒Ⅰ7，所述连接件包括下横臂34、上横臂37、螺栓Ⅰ35，如图1、图2所示，所述定子单元包括第一定子、第二定子和定子线圈15，所述第一定子、第二定子可拆卸安装，且形成有所述空腔，若干所述定子线圈15阵列设置在所述第二定子的内壁，并与所述转子单元相对安装；
具体地，所述第一定子、第二定子分别为定子Ⅱ2、定子Ⅰ1，所述定子Ⅰ1、定子Ⅱ2通过螺钉Ⅲ36进行可拆卸安装，所述定子线圈15绕装在定子Ⅲ14上，定子Ⅲ14阵列设置在所述定子Ⅰ1的内壁，与所述转子单元相对安装；所述定子Ⅱ2通过轮毂轴承8安装在轮轴6上，所述定子Ⅱ2与轮毂轴承8之间通过螺栓Ⅱ38连接固定，再通过套筒Ⅰ7和螺母Ⅰ5限位约束轮毂轴承8的一侧壁，轮毂轴承8的另一侧壁通过轮轴6的一轴肩约束限位，之后，通过螺栓Ⅰ35连接定子Ⅱ2与下横臂34、上横臂37的一端，下横臂34、上横臂37的另一端连接车体。本实施例通过螺栓Ⅱ38连接定子Ⅱ2与轮毂轴承8，在车体所受的力通过下横臂34、上横臂37进行传递时，通过螺栓Ⅱ38、定子Ⅱ2、轮毂轴承8直接传递到轮轴6，保证定子Ⅰ1和定子Ⅱ2能与轮轴6相对转动，同时定子Ⅱ2受到的来自下横臂34、上横臂37的力可直接传递给轮轴6，定子Ⅰ1不受力，可避免轮毂电机因壳体受力变形而无法正常工作。所述转子单元包括转子19和永磁体16，转子19通过键销安装在轮轴6上，且转子19的一侧通过轮轴6的另一轴肩限位，转子19的另一侧通过设置在轮毂轴承8一侧的套筒Ⅱ9限位，所述永磁体16安装在转子19相对于定子Ⅰ1内壁的一侧；所述制动模块至少包括制动盘10，制动盘10与转子19过盈配合连接或固定安装。因此，转子19在转动的过程中，带动制动模块的制动盘10同步旋转。
如图4所示，在另一个实施例中，所述定子Ⅱ2、定子Ⅰ1之间的连接处安装有密封圈Ⅰ3，用于密封所述空腔，提高转子单元运行的密闭性。
如图4-图6所示，在另一个实施例中，所述制动模块包括制动盘10和制动卡钳4，所述制动盘10与所述转动单元固定连接，所述制动卡钳4安装在所述第一定子上，且所述制动卡钳4的卡钳衬块悬浮设置在所述制动盘10的两侧。
具体地，所述制动盘10与所述转动单元的转子19固定连接，所述卡钳衬块设置有两个，分别是卡钳衬块Ⅰ4a、卡钳衬块Ⅱ4b，卡钳衬块Ⅰ4a、卡钳衬块Ⅱ4b分别悬浮设置在制动盘10两侧，卡钳衬块Ⅱ4b卡接在定子Ⅱ2设有的对应槽中，卡钳衬块Ⅰ4a卡在卡钳支架39中，且卡钳衬块Ⅰ4a和卡钳衬块Ⅱ4b通过一安装在定子Ⅱ2上的制动轮缸驱动运动；第一导杆4c、第二导杆4d穿过定子Ⅱ2与卡钳支架39连接，且在第一导杆4c、第二导杆4d上具有一定的轴向滑移量，构成浮钳盘式刹车系统；所述卡钳支架39通过螺钉Ⅳ40安装在定子Ⅱ2上；制动盘10与转子19固定连接，可以简化整体结构，同时保证在需要对转子19进行制动时，可以快速通过制动制动盘10实现。
本实施例中，所述的制动盘10与转子19固定连接，可以解决现在汽车多将电子制动执行装置与轮毂电机轴向并排安装，占用空间较大、集成度较低的问题。
如图2、图6所示，作为本发明的一个优选实施例，所述第一定子上开设有排杂通道41，所述排杂通道41与所述空腔接通，用于供所述空腔内转动单元运行产生的杂物逃逸。
本实施例中，所述第一定子是定子Ⅱ2，在定子Ⅱ2靠近制动盘10的一侧设置有半月板2a，在半月板2a的最低端设置有一通孔，通过所述通孔构成排杂通道41，使得空腔内转动单元运行产生的杂物掉落在半月板2a上并通过所述通孔排除，提高转子19的运行稳定性。
所述通孔螺旋设置在定子Ⅱ2上，通孔的一端开口设置在半月板2a的最低端，通孔的另一端开口位于定子Ⅱ2远离制动盘10的一侧，两端开口之间形成的通道呈螺旋状或弧形，使得外界杂物无法直接进入通孔内，同时顺应定子Ⅱ2内转子转动产生的离心力排出杂物；
如图2、图4所示，在另一个实施例场景中，所述第一定子上开设有散热槽，若干所述散热槽与所述空腔接通，用于散热；
本实施例的一些场景中，所述电动轮还包括防尘件，所述防尘件嵌设在所述散热槽远离连接模块的一侧内壁。
本实施例中，所述防尘件包括防尘罩11、防尘罩垫片12和螺钉Ⅰ13，所述防尘罩11通过防尘罩垫片12和螺钉Ⅰ13嵌设在所述第一定子的内壁，螺钉Ⅰ13采用沉头开槽螺钉；将防尘罩11嵌设安装，一方面可以起到防尘效果，防止外部环境中的杂物进入空腔，另一方面保持不突出于第一定子的表面，避免影响制动盘10和转子19的运行。
如图4所示，在另一个实施例场景中，所述转子19靠近制动盘的一侧设置有加强筋；设置加强筋可以加快空腔内空气的流动，使制动和轮毂电机产生的热量可以更快地通过散热槽散失。
在一个实施例场景中，所述第一定子相对于散热槽的另一侧设置有贯穿孔，所述贯穿孔供第一导杆4c、第二导杆4d延伸通过，以使第一导杆4c、第二导杆4d与位于第一定子外侧的卡钳支架39活动连接，并通过制动轮缸进行传动驱动，制动轮缸为常规的制动系统的组成部分；进而第一导杆4c、第二导杆4d移动，第一导杆4c、第二导杆4d移动带动卡钳衬块Ⅰ4a、卡钳衬块Ⅱ4b与制动盘10接触，进行制动。
如图4所示，作为本发明的一个优选实施例，所述行星齿轮模块至少包括行星轮系和行星架，所述行星轮系通过所述行星架安装在所述轮轴6上，所述行星轮系的输出端连接所述轮毂17，所述行星架也连接所述轮毂17；所述行星架通过轴承组件安装在所述轮轴6上，所述轴承组件通过紧固件限位安装在所述轮轴6上。
本实施例中，所述行星轮系包括太阳轮27、行星轮22和齿圈33，所述太阳轮27固定安装在所述轮轴6上，所述齿圈33设置在所述定子单元的内壁，具体是齿圈33设置在定子Ⅰ1的内壁，所述行星轮22通过所述行星架安装在所述太阳轮27与所述齿圈33之间，且所述行星轮22分别与所述齿圈33和太阳轮27啮合。
在一个实施例场景中，如图4所示，所述行星架设置有两个，分别为行星架Ⅰ29和行星架Ⅱ32，所述行星架Ⅰ29、行星架Ⅱ32分别通过圆锥滚子轴承Ⅱ24和圆锥滚子轴承Ⅰ23安装在轮轴6上，行星架Ⅰ29、行星架Ⅱ32通过螺母Ⅱ30和行星架固定螺栓31连接固定，并与轮毂17连接，在行星架Ⅰ29、行星架Ⅱ32之间，太阳轮27固定安装在轮轴6上，并通过套筒Ⅲ26限位，通过行星轮轮轴21安装所述行星轮22，所述行星轮轮轴21与行星轮22之间设置滚针轴承20，行星轮轮轴21与行星架Ⅰ29通过轴承端盖28限位固定，轴承端盖28通过螺钉Ⅱ25安装在轮轴6的端部；在一些场景中，所述行星架Ⅰ29与定子Ⅰ1的连接处设置有密封圈Ⅱ18，与密封圈Ⅰ3配合，对定子Ⅱ2与定子Ⅰ1内的空腔进行密封。
本实施例通过行星轮轮轴21、行星架固定螺栓31与轮毂17连接，在轮毂17受力时，其所受的力通过行星轮轮轴21、行星架固定螺栓31传递给行星架Ⅰ29、行星架Ⅱ32，由行星架Ⅰ29、行星架Ⅱ32通过圆锥滚子轴承Ⅱ24和圆锥滚子轴承Ⅰ23直接传递给轮轴6，避免轮毂电机壳体受力变形，进而影响定子和转子的运行。
本实施例中电动轮的工作过程：车辆正常行驶过程中，转子19通过与定子Ⅲ14、定子线圈15的相互作用旋转，带动制动盘10、轮轴6及其上的太阳轮27共同转动，再通过行星齿轮减速机构带动轮毂17旋转，此时制动卡钳4不工作，所述卡钳衬块Ⅰ4a、卡钳衬块Ⅱ4b分布在制动盘10两侧，不夹紧制动盘10；在需要制动时，制动卡钳4动作，产生合理的制动力，使卡钳衬块Ⅰ4a和卡钳衬块Ⅱ4b压在制动盘10上，使制动盘10、转子19、轮轴6转速和轮毂17的转速合理下降，从而使车辆安全可靠的减速。
如图4所示，本发明的一个实施例还提供的一种车辆，所述车辆包括：车体、如上所述的电动轮，若干所述电动轮分别安装在所述车体上。
本实施例通过电动轮驱动传统汽车的发动机成为汽车的驱动力来源，一方面可以替代发动机和传动系统，另一方面便于与线控转向和线控制动进行结合，提高汽车的自动化程度和驾驶体验，相比于传统汽车，轮毂电机具有环保无污染，能源利用率高的优点，电子制动具有更加灵敏的反应，更易于与车辆ABS等系统联合，更好地控制汽车的制动，更加安全可靠。
本发明实施例提供的一种电动轮，通过所述连接模块连接车体、定子单元一侧和轮轴，轮毂通过行星齿轮模块连接轮轴，在电动轮需要承受来自车体或轮毂的力时，通过连接模块与行星齿轮模块直接将所受的力转移给车轴，解决了现有轮毂电机的定子绕线与转子上的永磁体间隙较小，壳体的变形可能会使转子与定子相撞的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动轮，包括轮轴和轮毂，其特征在于，所述电动轮还包括：
轮毂电机模块，所述轮毂电机模块包括定子单元和转子单元，所述定子单元通过连接模块转动安装在轮轴上，所述定子单元具有容纳转子单元的空腔，所述转子单元固定安装在轮轴上；
所述连接模块，还连接所述定子单元远离所述转子单元的一侧与车体；
行星齿轮模块，所述行星齿轮模块安装在所述转子单元远离连接模块一侧的轮轴上，并与轮毂连接；
以及制动模块，用于制动所述轮毂电机模块。
2.根据权利要求1所述的电动轮，其特征在于，所述连接模块包括转动件和连接件，所述定子单元通过所述转动件转动安装在轮轴上，所述连接件连接定子单元远离所述转子单元的一侧与车体，用于将其所受的力通过所述转动件传递给轮轴。
3.根据权利要求1或2所述的电动轮，其特征在于，所述定子单元包括第一定子、第二定子和定子线圈，所述第一定子、第二定子可拆卸安装，且形成有所述空腔，若干所述定子线圈阵列安装在所述第二定子的内壁，并与所述转子单元相对安装。
4.根据权利要求3所述的电动轮，其特征在于，所述制动模块包括制动盘和制动卡钳，所述制动盘与所述转动单元固定连接，所述制动卡钳安装在所述第一定子上，且所述制动卡钳穿过所述第一定子连接有卡钳衬块，所述卡钳衬块悬浮安装在所述制动盘的两侧。
5.根据权利要求3所述的电动轮，其特征在于，所述第一定子上开设有排杂通道，所述排杂通道与所述空腔接通，用于供所述空腔内转动单元运行产生的杂物逃逸。
6.根据权利要求3所述的电动轮，其特征在于，所述第一定子上开设有散热槽，若干所述散热槽与所述空腔接通，用于空腔的散热。
7.根据权利要求6所述的电动轮，其特征在于，所述电动轮还包括防尘件，所述防尘件嵌设在所述散热槽远离连接模块的一侧内壁。
8.根据权利要求1所述的电动轮，其特征在于，所述行星齿轮模块至少包括行星轮系和行星架，所述行星轮系通过所述行星架安装在所述轮轴上，所述行星轮系的输出端连接所述轮毂，所述行星架也连接所述轮毂。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：车体、如权利要求1-8任一所述的电动轮，若干所述电动轮分别安装在所述车体上。
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