CN114590120A - 一种集成制动器和轮毂电机的车轮总成 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种集成制动器和轮毂电机的车轮总成，属于电动轮技术领域，包括轮辋；转子，通过固定件固定安装在轮辋的空腔；轮轴，通过固定件固定安装在轮辋的空腔，轮轴设置在转子内部，用于与转子和轮辋组成共同转动或静止的整体；轮毂轴承，转动安装在轮轴上；定子，安装在转子的空腔内并与轮毂轴承相连，用于相对轮轴进行转动；制动盘，安装在轮轴上；轮毂电机端盖，固定安装在转子上，用于跟随转子转动；转向连接件，固定安装在定子上，用于连接悬架系统。本发明所提供的车轮总成采用轮毂轴承支撑轮毂电机，解决了轮毂电机的受力问题，保证了汽车行驶安全性；减少了轴向空间的占用，便于转向及悬架系统的布置。

Description

一种集成制动器和轮毂电机的车轮总成
技术领域
本发明涉及电动轮技术领域，具体是一种集成制动器和轮毂电机的车轮总成。
背景技术
在新能源发展的大背景下，电动轮技术飞速发展，电动轮是指将电机和车轮集成为一体的驱动轮，可以实现电动汽车的车轮独立驱动。电动轮可直接由轮内电机驱动，不需要传统汽车中发动机、减速器、传动轴等复杂装置，这大大简化了车辆的底盘结构，也大幅提高了能源的利用效率，对未来节能策略有重要意义；同时电动轮使用电力驱动，不再使用汽油、柴油等传统能源，具有环保、无污染、能量来源多样化等优点。因此电动轮技术是未来新能源汽车发展的重要方向。
电动轮需要将电机和制动机构都安装在轮内，这必然会导致电动轮内部结构更复杂，占用空间更大，与此同时，电动轮受力较为复杂，这会影响轮内电机的工作安全性。传统电动轮轮毂电机多采用双轴承支承，且电机与制动系统多为轴向布置。双轴承支撑的电机转子和定子需要承受来自轮毂和车身的力，容易发生变形，导致电机无法工作，使汽车失去动力；电机与制动系统轴向布置会使电动轮占用空间更大，导致悬架或转向系统难以布置，间接恶化车辆行驶性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成制动器和轮毂电机的车轮总成，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种集成制动器和轮毂电机的车轮总成，包括：
轮辋；
转子，通过固定件固定安装在所述轮辋的空腔；
轮轴，通过固定件固定安装在所述轮辋的空腔，所述轮轴设置在转子内部，用于与转子和轮辋组成共同转动或静止的同轴设置的整体；
轮毂轴承，转动安装在所述轮轴上；
定子，安装在所述转子的空腔内并与轮毂轴承相连，用于相对轮轴进行转动；
制动盘，安装在所述轮轴上；
轮毂电机端盖，固定安装在所述转子上，用于跟随转子转动；
转向连接件，固定安装在所述定子上，用于连接悬架系统。
作为本发明的进一步技术方案，所述固定件包括：
螺栓；
螺母，安装在所述螺栓一端并与其螺纹连接。
作为本发明的更进一步技术方案，所述转子表面均匀固定有永磁体，所述定子表面均匀分布有定子绕组，当定子绕组与永磁体相互作用时，驱动转子转动，并使得轮辋、轮轴和制动盘一起转动。
作为本发明的再进一步技术方案，所述定子通过轮毂轴承固定螺栓与轮毂轴承相连，所述定子与转子之间安装有转子密封圈。
作为本发明的再进一步技术方案，所述轮毂轴承一端与轮轴的轴肩相配合，另一端通过套筒与制动盘相连，所述轮轴上套设有用于锁紧轮毂轴承、套筒和制动盘的轮轴螺母。
作为本发明的再进一步技术方案，所述制动盘通过花键安装在轮轴上。
作为本发明的再进一步技术方案，所述轮毂电机端盖通过端盖固定螺钉固定在转子上，所述轮毂电机端盖与定子之间安装有端盖密封圈。
作为本发明的再进一步技术方案，所述定子上固定安装有卡钳支架，所述卡钳支架上安装有制动卡钳，在制动状态下制动卡钳所受制动力可以传递到定子和卡钳支架上，构成浮钳盘式制动系统。
作为本发明的再进一步技术方案，所述卡钳支架通过卡钳支架固定螺钉固定在定子上，所述定子上开设有第一导杆孔、第二导杆孔和卡钳衬块卡槽，所述制动卡钳上安装有与第一导杆孔相配合的第一导杆和与第二导杆孔相配合的第二导杆，所述制动卡钳上还安装有与卡钳支架相配合的第一卡钳衬块和与卡钳衬块卡槽相配合的第二卡钳衬块，在制动状态下，第一卡钳衬块和第二卡钳衬块紧压在制动盘上，所受制动反力可以传递到定子和卡钳支架上，在未制动时，制动卡钳上的第一卡钳衬块和第二卡钳衬块悬浮在制动盘两侧，构成浮钳盘式制动系统
作为本发明的再进一步技术方案，所述转向连接件包括：
上转向节，通过转向节固定螺栓固定安装在所述定子上；
下转向节，通过转向节固定螺栓固定安装在所述定子上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所提供的车轮总成采用轮毂轴承支撑轮毂电机，解决了轮毂电机的受力问题，保证了汽车行驶安全性；
2、本发明提供了一种集成度更高的电动轮结构，将轮毂电机、轮胎和制动器集成为一体，轮毂电机安装在轮辋空腔内，制动器安装在轮毂电机中定子形成的空腔内，减少了轴向空间的占用，便于转向及悬架系统的布置；
3、本发明所提供的车轮总成将制动器的支架与轮毂电机定子相融合，将制动器外侧的卡钳衬块卡在定子对应槽内，大大减小了制动器安装所需的空间，也减小了电动轮的质量；
4、本发明给所提供的车轮总成中制动盘相对于定子外置，有利于制动系统的散热，保证了汽车制动系统的工作稳定性。
附图说明
图1为集成制动器和轮毂电机的车轮总成的整体结构示意图；
图2为集成制动器和轮毂电机的车轮总成的爆炸图；
图3为集成制动器和轮毂电机的车轮总成的全剖视图图；
图4为集成制动器和轮毂电机的车轮总成的另一种全剖视图；
图5为集成制动器和轮毂电机的车轮总成中制动系统安装的爆炸图；
图6为集成制动器和轮毂电机的车轮总成中定子的正视图。
图中：1-下转向节、2-转向节固定螺栓、3-轮毂轴承固定螺栓、4-制动盘、5-轮轴、6-轮轴螺母、7-套筒、8-轮毂轴承、9-定子、9a-第一导杆孔、9b-第二导杆孔、9c-卡钳衬块卡槽、10-上转向节、11-端盖密封圈、12-轮毂电机端盖、13-端盖固定螺钉、14-转子、15-永磁体、16-定子绕组、17-转子密封圈、18-轮辋、19-螺栓、20-螺母、21-制动卡钳、21a-第一导杆、21b-第二导杆、21c-第一卡钳衬块、21d-第二卡钳衬块、22-卡钳支架、23-卡钳支架固定螺钉。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明实施例是这样实现的，如图1至图6所示的集成制动器和轮毂电机的车轮总成，包括:
轮辋18；
转子14，通过固定件固定安装在所述轮辋18的空腔；
轮轴5，通过固定件固定安装在所述轮辋18的空腔，所述轮轴5设置在转子14内部，用于与转子14和轮辋18组成共同转动或静止的同轴设置的整体；
轮毂轴承8，转动安装在所述轮轴5上；
定子9，安装在所述转子14的空腔内并与轮毂轴承8相连，用于相对轮轴5进行转动；
制动盘4，安装在所述轮轴5上；
轮毂电机端盖12，固定安装在所述转子14上，用于跟随转子14转动；
转向连接件，固定安装在所述定子9上，用于连接悬架系统。
本发明在实际应用时，采用轮毂轴承8支撑轮毂电机，解决了轮毂电机的受力问题，保证了汽车行驶安全性；将轮毂电机、轮胎和制动器集成为一体，集成度更高的电动轮结构，即将轮毂电机安装在轮辋18空腔内，制动器安装在轮毂电机中定子9形成的空腔内，减少了轴向空间的占用，便于转向及悬架系统的布置，制动盘4相对定子9安装在外侧，有利于制动系统的散热，保证了汽车制动系统的工作稳定性。
如图2、图3所示，作为本发明一个优选的实施例，所述固定件包括：
螺栓19；
螺母20，安装在所述螺栓19一端并与其螺纹连接。
在本实施例的一种情况中，通过多个螺栓19与螺母20配合，分别将转子14和轮轴5固定在轮辋18的空腔内，优选的，每个螺栓19依次穿过转子14、轮辋18和轮轴5，然后与螺母20螺纹连接，即转子14和轮轴5通过螺栓19、螺母20安装固定在轮辋18的空腔内，保证三者共同转动或静止。
如图3所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述转子14表面均匀固定有永磁体15，所述定子9表面均匀分布有定子绕组16，当定子绕组16与永磁体15相互作用时，驱动转子14转动，并使得轮辋18、轮轴5和制动盘4一起转动。
在本实施例的一种情况中，转子14内表面槽内均匀固定着永磁体15；定子9安装在转子14的空腔内，外表面上均匀分布着定子绕组16，在车辆正常行驶时，定子9上定子绕组16和转子14上的永磁体15在相互作用下，驱动转子14转动，同时使轮辋18、轮轴5和与轮轴5连接的制动盘4一起转动；优选的，为保证连接稳定和密封性，所述定子9通过轮毂轴承固定螺栓3与轮毂轴承8相连，所述定子9与转子14之间安装有转子密封圈17，所述轮毂轴承8一端与轮轴5的轴肩相配合，另一端通过套筒7与制动盘4相连，所述轮轴5上套设有用于锁紧轮毂轴承8、套筒7和制动盘4的轮轴螺母6，所述制动盘4通过花键安装在轮轴5上，所述轮毂电机端盖12通过端盖固定螺钉13固定在转子14上，所述轮毂电机端盖12与定子9之间安装有端盖密封圈11。
如图4至图6所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述定子9上固定安装有卡钳支架22，所述卡钳支架22上安装有制动卡钳21，在制动状态下，制动卡钳21所受制动力可以传递到定子9和卡钳支架22上，构成浮钳盘式制动系统。
在本实施例的一种情况中，在车辆正常行驶时，定子9上定子绕组16和转子14上的永磁体15在相互作用下，驱动转子14转动，同时使轮辋18、轮轴5和与轮轴5连接的制动盘4一起转动，此时制动卡钳21不工作，具体的，所述卡钳支架22通过卡钳支架固定螺钉23固定在定子9上，所述定子9上开设有第一导杆孔9a、第二导杆孔9b和卡钳衬块卡槽9c，所述制动卡钳21上安装有与第一导杆孔9a相配合的第一导杆21a和与第二导杆孔9b相配合的第二导杆21b，所述制动卡钳21上还安装有与卡钳支架22相配合的第一卡钳衬块21c和与卡钳衬块卡槽9c相配合的第二卡钳衬块21d，在车辆未制动时，制动卡钳21上的第一卡钳衬块21c、第二卡钳衬块21d悬浮在制动盘4两侧，不产生制动力；在车辆制动时，制动卡钳21工作，制动卡钳21上的第一卡钳衬块21c、第二卡钳衬块21d紧压在制动盘4上，摩擦制动盘4，使制动盘4、轮轴5和与轮轴5连接转子14、轮辋18转速下降，从而达到车辆减速的目的。
如图3所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述转向连接件包括：
上转向节10，通过转向节固定螺栓2固定安装在所述定子9上；
下转向节1，通过转向节固定螺栓2固定安装在所述定子9上。
在本实施例的一种情况中，上转向节10和下转向节1外侧通过转向节固定螺栓2固定在定子9上，内侧可连接悬架系统。
工作原理：在车辆正常行驶时，定子9上定子绕组16和转子14上的永磁体15在相互作用下，驱动转子14转动，同时使轮辋18，轮轴5和与轮轴5连接的制动盘4一起转动，此时制动卡钳21不工作，制动卡钳21上的第一卡钳衬块21c、第二卡钳衬块21d悬浮在制动盘4两侧，不产生制动力；在车辆制动时，制动卡钳21工作，制动卡钳21上的第一卡钳衬块21c、第二卡钳衬块21d紧压在制动盘4上，摩擦制动盘4，使制动盘4、轮轴5和与轮轴5连接转子14、轮辋18转速下降，从而达到车辆减速的目的。此时车轮总成内部的受力情况如下：轮辋18所受来自地面的力传递到轮轴5上，轮轴5通过轮毂轴承8将力传递到定子9上，再传递到与定子9连接的上转向节10和下转向节1上，最后通过悬架系统传递到车身上。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种集成制动器和轮毂电机的车轮总成，其特征在于，包括：
轮辋；
转子，通过固定件固定安装在所述轮辋的空腔；
轮轴，通过固定件固定安装在所述轮辋的空腔，所述轮轴设置在转子内部，用于与转子和轮辋组成共同转动或静止的同轴设置的整体；
轮毂轴承，转动安装在所述轮轴上；
定子，安装在所述转子的空腔内并与轮毂轴承相连，用于相对轮轴进行转动；
制动盘，安装在所述轮轴上；
轮毂电机端盖，固定安装在所述转子上，用于跟随转子转动；
转向连接件，固定安装在所述定子上，用于连接悬架系统。
2.根据权利要求1所述的集成制动器和轮毂电机的车轮总成，其特征在于，所述固定件包括：
螺栓；
螺母，安装在所述螺栓一端并与其螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的集成制动器和轮毂电机的车轮总成，其特征在于，所述转子表面均匀固定有永磁体，所述定子表面均匀分布有定子绕组，当定子绕组与永磁体相互作用时，驱动转子转动，并使得轮辋、轮轴和制动盘一起转动。
4.根据权利要求1或3所述的集成制动器和轮毂电机的车轮总成，其特征在于，所述定子通过轮毂轴承固定螺栓与轮毂轴承相连，所述定子与转子之间安装有转子密封圈。
5.根据权利要求4所述的集成制动器和轮毂电机的车轮总成，其特征在于，所述轮毂轴承一端与轮轴的轴肩相配合，另一端通过套筒与制动盘相连，所述轮轴上套设有用于锁紧轮毂轴承、套筒和制动盘的轮轴螺母。
6.根据权利要求1所述的集成制动器和轮毂电机的车轮总成，其特征在于，所述制动盘通过花键安装在轮轴上。
7.根据权利要求1所述的集成制动器和轮毂电机的车轮总成，其特征在于，所述轮毂电机端盖通过端盖固定螺钉固定在转子上，所述轮毂电机端盖与定子之间安装有端盖密封圈。
8.根据权利要求1所述的集成制动器和轮毂电机的车轮总成，其特征在于，所述定子上固定安装有卡钳支架，所述卡钳支架上安装有制动卡钳，在制动状态下，制动卡钳所受制动力可以传递到定子和卡钳支架上，构成浮钳盘式制动系统。
9.根据权利要求8所述的集成制动器和轮毂电机的车轮总成，其特征在于，所述卡钳支架通过卡钳支架固定螺钉固定在定子上，所述定子上开设有第一导杆孔、第二导杆孔和卡钳衬块卡槽，所述制动卡钳上安装有与第一导杆孔相配合的第一导杆和与第二导杆孔相配合的第二导杆，所述制动卡钳上还安装有与卡钳支架相配合的第一卡钳衬块和与卡钳衬块卡槽相配合的第二卡钳衬块，在制动状态下，第一卡钳衬块和第二卡钳衬块紧压在制动盘上，所受制动反力可以传递到定子和卡钳支架上，在未制动时，制动卡钳上的第一卡钳衬块和第二卡钳衬块悬浮在制动盘两侧，构成浮钳盘式制动系统。
10.根据权利要求1所述的集成制动器和轮毂电机的车轮总成，其特征在于，所述转向连接件包括：
上转向节，通过转向节固定螺栓固定安装在所述定子上；
下转向节，通过转向节固定螺栓固定安装在所述定子上。
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