CN114987193B - 一种轮毂电驱动装置及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轮毂电驱动装置及车辆，包括轮毂电机、减速传动机构，还包括行驻一体制动装置，所述行驻一体制动装置布置在轮毂电机的外侧，减速传动机构布置在电机的轴向前部，位于轮毂内；减速传动机构包括两个人字齿行星排，行驻一体制动装置的行车制动活塞、驻车操纵活塞均布置在主卡钳体内，且形成套接结构，整个制动装置的尺寸基本上由主卡钳体的尺寸决定。本发明将电机、行星减速机构、制动机构等集成一体设计，一方面支撑件共用，减小了尺寸，另一方面便于整体拆卸和维护。该结构整体可与原有机械轮边装置原位替换，并且可适应于多种类型的悬挂接口。

Description

一种轮毂电驱动装置及车辆
技术领域
本发明涉及一种轮毂电驱技术，尤其是一种轮毂电驱动装置及车辆。
背景技术
轮毂电机最大的特点就是将驱动、传动和制动装置都整合到轮毂内，省略了离合器、变速器、传动轴、差速器、分动器等传动部件。相对于中央电机驱动具有明显优势：简化底盘结构、可以实现真正的实时全驱，具备差速转向功能等。
在轮辋内部的有限空间中，集成轮毂电机、减速机构、制动器，同时，还需要考虑散热、润滑和高压电气安全等，以及电驱动轮与车体之间的悬架连接。因此，轮毂电驱动系统的布局设计直接决定了各子系统部件的后续实现方案，也影响着系统的性能、可靠性和生产制造成本。
现有技术1(CN113580922A)、(CN108128141A)、(CN201710614319.7)制动卡钳1和制动盘总成2安装在电机的轴向侧，使得轮毂的整体轴向尺寸太大；现有技术2(CN215186275U)公开了一种带行驻集成制动功能的轮毂驱动电机，将制动器同样设置在悬架侧，占用轴向尺寸空间，悬架的内倾角大，不利于车辆操稳；现有技术3(CN111361358A)公开了一种重载电动轮，针对双胎运输车辆，将行车制动器布置在外轮辋，轮毂电机和减速器布置在内轮辋方式，轴向尺寸长，也没有考虑到驻车制动的布置，无法满足现有通用型运输车辆对电动轮原位替换的需求。
因此，需要一种大扭矩(超过15000Nm)高紧凑高兼容性适用于中重型特种运输车辆的轮毂电驱动装置，满足特种运输车辆在机械轮边尺寸、轮辋、轮胎、悬架、转向等诸多部件不作任何改动的前提下原位安装轮毂电驱动装置，实现运输车辆驱动高效、操控平稳等目标。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种轮毂电驱动装置及车辆，其中轮毂电驱动装置是适用于中重载运输车辆的高紧凑宽兼容轮毂电驱动装置。
本发明提供一种轮毂电驱动装置，包括轮毂电机、减速传动机构，还包括行驻一体制动装置，所述行驻一体制动装置布置在轮毂电机的外侧，减速传动机构布置在电机的轴向前部，位于轮毂内。
优选地，所述行驻一体制动装置包括主卡钳体和副卡钳体，所述主卡钳体为中空结构，主卡钳体内设置行车制动活塞和驻车制动活塞；所述主卡钳体内周设置有第一挡圈，所述驻车制动活塞的外周设置有第二挡圈，第一挡圈布置在第二挡圈的前部，对所述第二挡圈止挡限位；第二挡圈的后部设有套在驻车制动活塞外周的蝶形弹簧组，所述蝶形弹簧组位于所述第二挡圈和弹簧底座之间。
优选地，所述行车制动活塞包括第一径部和第二径部，所述第一径部的直径大与所述第二径部的直径，所述第二径部插入所述驻车制动活塞内，所述第一径部的直径与所述主卡钳体的内径基本相同。
优选地，所述驻车制动活塞内部设置有调节螺杆，调节螺杆和驻车制动活塞通过螺纹连接。
优选地，所述行驻一体制动装置还包括锁紧螺母，调节螺杆和锁紧螺母组成的行车驻车制动操纵机构，并置于主卡钳体内。
优选地，所述减速传动机构包括第一行星排、第二行星排；所述第一行星排包括第一太阳轮，第一行星排齿圈、第一行星架和若干第一行星轮；所述第二行星排包括第二太阳轮，第二行星排齿圈、第二行星架和若干第二行星轮；所述第一太阳轮与第一行星轮啮合、所述第一行星轮与第一行星排齿圈啮合、所述第二太阳轮与第二行星轮啮合，所述第二行星轮和第二行星排齿圈啮合，上述啮合均采用人字齿啮合。
优选地，所述第一行星排齿圈和第二行星排齿圈外设置有轮毂承载结构件，在所述轮毂承载结构件外侧设置有一对圆锥滚子轴承组。
优选地，所述轮毂承载结构件通过螺栓与轮毂电机壳体固连，轮毂承载件环形水道与轮毂电机壳体水道连接，用于冷却减速传动机构内的润滑油。
优选地，所述装置还包括中央充放气系统，所述中央放气系统包括中心气管、前端支撑轴承、后端支撑轴承、法兰盖板，油气封，所述中央气管由前端支撑轴承附近进入，穿过轮毂电机和减速传动机构到输出法兰盖板处。
本发明还涉及一种车辆，包括上述轮毂电驱动装置。
本发明的轮毂电驱动装置的发明点和技术效果如下：(1)行驻一体制动装置布置在轮毂电机外围，形成径向空间的重用，节省了轮毂内的轴向空间，留出轮毂电机内侧端盖与车体之间的整体规则空间，可兼容不同类型的悬挂接口，降低了系统的成本和体积，提高了兼容性。(2)将行车制动活塞、驻车操纵活塞均布置在主卡钳体内，且形成套接结构，整个制动装置的尺寸基本上由主卡钳体的尺寸决定，从而有效地减少了行驻一体制动装置的尺寸，使其能够方便地布置在轮毂电机的周向外围；且可以根据需要在轮毂电机的轴向布置多个行驻一体制动装置，提高了制动效果。(3)采用人字齿的两级行星排结构，缩小了径向尺寸，提高了传递扭矩，又可以减少轴向力产生，轮毂锥轴承支撑在行星机构齿圈位置，形成径向空间重用，并可兼容原有轮辋、轮胎等配套体系。(4)行驻一体制动装置驻车、行车都采用液压操纵，驻车采用弹簧储能、液压释放的操纵方式，操纵方式上实现互斥，保证行车安全性。利用液压操纵体积功率密度大的特点，达到减小体积重用轴向尺寸，以达到减小轴向尺寸的目的。
附图说明
图1是本发明实施例中的轮毂电驱动装置整体结构图；
图2是本发明实施例中的双行星排减速传动机构结构图；
图3是本发明实施例中的行驻一体制动装置结构图。
具体实施方式
在以下的描述中，“前”指的是在制动时，行车制动活塞/驻车制动活塞移动的方向。
参见图1-3，本发明实施例涉及的一种轮毂电驱动装置，包括轮毂电机1、减速传动机构2、行驻一体制动装置3、所述行驻一体制动装置3布置在轮毂电机1的外侧，减速传动机构2布置在轮毂电机的轴向前部，位于轮毂内。行驻一体制动装置3布置在轮毂电机外围，形成径向空间的重用，节省了轮毂内的轴向空间，留出轮毂电机内侧端盖与车体之间的整体规则空间，可兼容不同类型的悬挂接口，降低了系统的成本和体积，提高了兼容性。
所述轮毂电机1包括轮毂电机壳体101、定子绕组102、转子永磁铁心103、转子轴支架104和旋转变压器105。
所述减速传动机构2包括第一行星排21、第二行星排22；所述第一行星排21包括第一太阳轮211，第一行星排齿圈212、第一行星架213和若干第一行星轮214；所述第二行星排22包括第二太阳轮221，第二行星排齿圈222、第二行星架223和若干第二行星轮224。
所述电机转子轴支架104与第一太阳轮211固定连接，第一级行星框架213与第二级行星排太阳轮221固定连接，轮毂电机转子驱动第一太阳轮211转动，第一太阳轮211带动第一行星轮214，动力经第一行星框架213输出至第二级行星排太阳轮221，减速增扭后同样驱动第二级行星轮224，动力传递至第二行星排框架223，轮毂输出法兰206通过螺栓与第二级行星排框架223固连，螺栓207将输出法兰206与轮辋401连接，动力最终传递至轮辋输出。
所述第一太阳轮211与第一行星轮214啮合、所述第一行星轮214与第一行星排齿圈212啮合、所述第二太阳轮221与第二行星轮224啮合，所述第二行星轮224和第二行星排齿圈222啮合，上述啮合均采用人字齿啮合。
由于采用了双斜齿构成的人字齿，减少了单齿啮合力，从而实现小模数大承载的行星传动设计；进一步地，与斜齿行星传动相比，人字齿无轴向力，不需使用推力轴承、角接触轴承等轴向承载元件，便于布置，可利用与直齿方案完全相同的结构布置形式，进而实现电驱动轮轴向、径向高紧凑设计。
另外，人字齿形传动径向尺寸的大幅减少，适用于螺栓组合成的两件式轮辋，满足轮辋安装止口的苛刻要求。传动结构向轮毂电机侧轴向移动，进一步缩小了整体结构的轴向尺寸，有利于车辆操纵稳定性。
第一行星排齿圈212和第二行星排齿圈222外设置有轮毂承载结构件201，在所述轮毂承载结构件201外侧设置有一对圆锥滚子轴承组204和205，用于承载车重和行驶过程中的载荷；圆锥滚子轴承组204和205支撑在行星机构齿圈外部位置，形成径向空间重用，并可兼容原有轮辋、轮胎等配套体系。
所述轮毂承载结构件201通过螺栓与轮毂电机壳体101固连，轮毂承载件环形水道202与轮毂电机壳体101水道连接，用于冷却减速传动机构内润滑油。
参见图3，是本发明行驻一体制动装置结构图，行驻一体制动装置包括主卡钳体301和副卡钳体307，通过螺栓连接在一起。制动钳体通过销轴可滑动支撑于支架315上，支架固定在轮毂电机壳体101上。
具体而言，所述主卡钳体301为中空结构，行车制动活塞304和驻车制动活塞305位于主卡钳301内；所述主卡钳301内周设置有第一挡圈303，所述驻车制动活塞305的外周设置有第二挡圈318，第一挡圈303布置在第二挡圈316的前部，对所述第二挡圈318止挡限位；第二挡圈318的后部设有套在驻车制动活塞305外周的蝶形弹簧组306，所述蝶形弹簧组306位于所述第二挡圈318和弹簧底座310之间。
所述行车制动活塞304包括第一径部3041和第二径部3042，所述第一径部3041的直径大与所述第二径部3042，所述第二径部3042插入所述驻车制动活塞内，所述第一径部3041的直径与所述主卡钳体301的内径基本相同。
第一挡圈303和第二挡圈318之间形成驻车制动油腔309，所述第一径部3041的后端和所述第一挡圈303之前形成行车制动油腔313。
进一步地，在所述驻车制动活塞305的内部设置有调节螺杆308，调节螺杆308和驻车制动活塞305通过螺纹连接。调节螺杆308和锁紧螺母311组成的行车驻车制动操纵机构，并置于主卡钳体301内。
车辆处于行驶状态时，行车制动油腔313没有油压，驻车制动油腔309通过管道316施加油压，驻车操纵活塞305在油压作用下移动，压缩蝶形弹簧组306，调节螺杆308和行车制动活塞304之间出现间隙，行车制动活塞304没有压力作用于摩擦片314，此时摩擦片314没有压紧制动盘33，没有制动力矩。
需要驻车时，驻车制动油腔309油压释放，蝶形弹簧组306推动驻车操纵活塞305移动，带动调节螺杆308压紧行车制动活塞304，行车制动活塞304进而推动摩擦片314压紧制动盘33产生制动力矩，实现驻车。
需要行车制动时，通过管道317对行车制动油腔304施加油压，行车制动活塞304在压力作用下推动摩擦片304压紧制动盘33产生制动力矩，实现行车制动。
本发明的行驻一体制动装置将行车制动活塞304、驻车操纵活塞305均布置在主卡钳体内，且形成套接结构，整个制动装置的尺寸基本上由主卡钳体的尺寸决定，从而有效地减少了行驻一体制动装置的尺寸，使其能够方便地布置在轮毂电机的周向外围；且可以根据需要在轮毂电机的轴向布置多个行驻一体制动装置，提高了制动效果。
此外，轮毂电驱动装置还包括中央充放气系统6，为轮胎自动充放气提供便利。所述中央充放气系统6包括中心气管602、前端支撑轴承603、后端支撑轴承604、法兰盖板605，油气封601，充气气流从中心气管602的由前端支撑轴承603附近进入，穿过轮毂电机和行星减速传动机构到输出法兰盖板605处，通过外部气道输送到轮胎阀处。油气封601用于将保证压力空气传输过程的气密性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种轮毂电驱动装置，包括轮毂电机、减速传动机构，其特征在于，还包括行驻一体制动装置，所述行驻一体制动装置布置在轮毂电机的外侧，减速传动机构布置在电机的轴向前部，位于轮毂内；
所述行驻一体制动装置包括主卡钳体(301)和副卡钳体(307)，所述主卡钳体(301)为中空结构，主卡钳体(301)内设置行车制动活塞(304)和驻车制动活塞(305)；所述主卡钳体(301)内周设置有第一挡圈(303)，所述驻车制动活塞(305)的外周设置有第二挡圈(318)，第一挡圈(303)布置在第二挡圈(318)的前部，对所述第二挡圈(318)止挡限位；第二挡圈(318)的后部设有套在驻车制动活塞(305)外周的蝶形弹簧组(306)，所述蝶形弹簧组(306)位于所述第二挡圈(318)和弹簧底座(310)之间；
所述行车制动活塞(304)包括第一径部(3041)和第二径部(3042)，所述第一径部(3041)的直径大与所述第二径部(3042)的直径，所述第二径部(3042)插入所述驻车制动活塞(305)内，所述第一径部(3041)的直径与所述主卡钳体(301)的内径基本相同；
所述驻车制动活塞(305)内部设置有调节螺杆(308)，调节螺杆(308)和驻车制动活塞(305)通过螺纹连接；
所述行驻一体制动装置还包括锁紧螺母(311)，调节螺杆(308)和锁紧螺母(311)组成的行车驻车制动操纵机构，并置于主卡钳体(301)内；
所述减速传动机构包括第一行星排(21)、第二行星排(22)；所述第一行星排(21)包括第一太阳轮(211)，第一行星排齿圈(212)、第一行星架(213)和若干第一行星轮(214)；所述第二行星排(22)包括第二太阳轮(221)，第二行星排齿圈(222)、第二行星架(223)和若干第二行星轮(224)；所述第一太阳轮(211)与第一行星轮(214)啮合、所述第一行星轮(214)与第一行星排齿圈(212)啮合、所述第二太阳轮(221)与第二行星轮(224)啮合，所述第二行星轮(224)和第二行星排齿圈(222)啮合，上述啮合均采用人字齿啮合；
所述第一行星排齿圈(212)和第二行星排齿圈(222)外设置有轮毂承载结构件(201)，在所述轮毂承载结构件(201)外侧设置有一对圆锥滚子轴承组(204、205)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轮毂承载结构件(201)通过螺栓与轮毂电机壳体(101)固连，轮毂承载件环形水道(202)与轮毂电机壳体(101)水道连接，用于冷却减速传动机构内的润滑油。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括中央充放气系统(6)，所述中央充放气系统包括中心气管(602)、前端支撑轴承(603)、后端支撑轴承(604)、法兰盖板(605)，油气封(601)，所述中心 气管(602)由前端支撑轴承(603)附近进入，穿过轮毂电机和减速传动机构到输出法兰盖板(605)处。
4.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的轮毂电驱动装置。
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