CN115771392A - 轮毂电机驱动系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的轮毂电机驱动系统，包括：驱动电机，其具有电机定子和位于所述电机定子的径向内侧且能够相对所述电机定子转动的电机转子；电机防护壳，其用于保护和支承所述驱动电机并且与所述车辆的车架固定连接；输出法兰轴，其在径向上支撑所述电机转子支架且与所述电机转子支架抗扭连接，其中，所述输出法兰轴在轴向一侧上与所述车轮的轮辋抗扭连接，其中，所述驱动电机与所述输出法兰轴同轴布置；轴承装置(6，10)，其中，所述轴承装置(6，10)在径向上支承在所述输出法兰轴(6)和电机防护壳之间，其中，所述轴承装置(6，10)既承载所述驱动电机的负荷又承载所述车轮轴的负荷。

Description

轮毂电机驱动系统和车辆

技术领域

本发明涉及一种用于新能源汽车的轮毂电机驱动系统。它将驱动电机、车轮轴承和鼓式制动器集成到车轮空间中，有效地利用了车轮空间，实现了驱动电机对车轮的直接驱动，无需离合器和传动轴。此外，本发明还涉及一种具有轮毂电机驱动系统的车辆。

背景技术

轮毂电机技术又称车轮内装电机技术，其最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。可以直接将驱动电机安装在车轮轮毂中，在驱动车轮时，驱动电机直接向车轮输出驱动扭矩；在车轮制动时，则通过安装在轮毂驱动器之外的制动器来实现。

CN201710507523、CN201710077995、CN201910256999公开了一种带差动行星齿轮减速器的轮毂驱动装置。驱动电机通过电机轴承支承在与车身刚性连接的支承轴上。此外，在支承轴上还设有车轮轴承，用于承载该车轮所应承载的负荷。

CN103328247A、CN103026103A、CN102648362A公开了一种带摆线齿轮减速器的轮毂驱动装置。这种轮毂驱动装置的结构与前面所述的带差动行星齿轮减速器的轮毂驱动装置相似，同样都设有车轮轴承和电机轴承，以用来分别承载电机和车轮的负荷。

目前直接驱动装置为了具有较高的驱动转矩性能，电机的直径非常大。所以它只适用于大尺寸轮胎，对于电机轴承的要求也很高。现有的带齿轮减速器的车轮驱动装置，将车轮轴承和减速器、制动器和驱动电机简单地集成在一起。整体安装宽度很大，应用范围有限。市场对于缩小轮毂驱动系统的轴向尺寸具有迫切需求。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种轮毂电机驱动系统，其具有较小的轴向尺寸，并且能够进一步降低部件成本。

所述技术问题被一种用于车辆的轮毂电机驱动系统所解决。该轮毂电机驱动系统包括：驱动电机、电机防护壳、输出法兰轴以及轴承装置，其中，所述驱动电机具有电机定子和位于电机定子的径向内侧且能够相对电机定子转动的电机转子，其中，所述电机防护壳用于保护和支承驱动电机，其中，输出法兰轴在径向上支述电机防护壳并且输出法兰轴随着电机转子一起转动，其中，输出法兰轴在轴向一侧上与车轮的轮辋抗扭连接，其中，驱动电机与输出法兰轴同轴布置，其中，所述轴承装置在径向上支承在输出法兰轴和电机防护壳之间，其中，轴承装置既承担所述驱动电机的荷载又承担所述输出法兰轴的荷载。

如前面背景技术所述，在现有的轮毂电机驱动系统中，通常包括两种独立的轴承装置，用作承担驱动电机荷载的电机轴承和用作承担车架荷载的车轮轴承。根据本发明的技术方案，通过改进轮毂电机驱动系统的结构，使得根据本发明的轴承装置既用作车轮轴承又用作电机轴承，从而减少了轴承的数量，能够缩小轮毂电机驱动系统的轴向尺寸。此外，本发明的技术方案实现了驱动电机与轴承装置的同轴布置，大大减少了驱动装置占用的空间。它将驱动装置集成到车轮上，方便了车辆的布局，减少了颠簸和转弯时空间干扰的影响。将电机转子集成到轮辋上，动力可直接从电机转子传递到车轮上，提高了动力传递效率。

根据本发明的优选实施方式，所述轮毂电机驱动系统还包括制动装置，该制动装置与车轮轴同轴布置。由于将驱动电机、轴承装置和制动装置全都同轴布置，节省了空间并且提高了系统的稳定性。另外优选地是，输出法兰轴在轴向另一侧上与制动装置抗扭连接。输出法兰在轴向一侧上与轮辋抗扭连接，在轴向另一侧上与制动装置抗扭连接，简化了轮毂电机驱动系统的传动系，提高了扭矩的传递效率。

根据本发明的优选实施方式，驱动电机的电机防护壳包括电机壳体和电机壳体盖，驱动电机的电机定子被电机壳体盖支承，其中，电机壳体和电机壳体盖都通过轴承装置支承在输出法兰上。通过电机壳体和电机壳体盖形成对驱动电机的驱动保护，防止外部因素影响电机运行。将电机壳体和电机壳体盖同样支承在输出法兰上，简化了系统结构。另外优选地是，在电机壳体和输出法兰轴之间设有第一密封件，在电机壳体盖和输出法兰轴之间设有第二密封件，用于保持电机室的清洁，防止灰尘和泥水进入电机室。还可以考虑地是，在电机壳体盖上装配用于监测电机定子的旋变定子，在电机转子支架上装配用于监测电机转子的旋变转子，充分利用轮毂电机驱动系统的结构来设置用于监测的传感器，使得整体结构更紧凑。

根根据本发明的优选实施方式，轴承装置包括设在轴向一侧的外轴承和设在轴向另一侧的内轴承，其中，外轴承和内轴承在轴向上相互间隔，利用一对轴承形成轴承组，两者相互配合构成更稳定地支承结构。进一步优选地是，在外轴承和内轴承之间设置电机转子支架，其中，输出法兰轴通过电机转子支架支承所述电机转子的径向内侧，所述电机转子支架在径向上与所述输出法兰轴和所述电机转子抗扭连接，从而使得系统结构更加灵活和紧凑。另外优选地是，输出法兰轴通过轮辋螺栓与轮辋固定连接，使用比较简单的固定结构将输出法兰轴与轮辋固定连接，从而提高扭矩的传递效率。

此外，所述技术问题还能够被一种车辆所解决，该车辆具有根据前面所述的轮毂电机驱动系统。

附图说明

下面结合附图阐述本发明的优选实施方式。附图为：

图1示出根据本发明的轮毂驱动系统的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的轮毂驱动系统的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。

此外，空间相关术语(诸如“上”、“下”、“左”和“右”等)用于描述附图所示的元件与另一个元件的相对位置关系。因此，空间相关术语可以应用到使用时与附图所示的方向不同的方向中。显然，虽然为了易于说明，所有这些空间相关术语指地是附图所示的方向，但是本领域技术人员能够理解可以使用与附图中所示的方向不同的方向。在本说明书中，“轴向”、“径向”和“周向”分别是指轮毂电机驱动系统的壳体的轴向、径向和周向，轴向一侧是指图1中的左侧，轴向另一侧是指图1中的右侧。

图1示出根据本发明的轮毂驱动系统的示意图。以下参照图1详细介绍根据本发明的轮毂驱动系统。

如图所示，本发明描述的轮毂驱动系统主要包括驱动电机、冷却装置、轴承装置和制动装置，这些部件都与输出法兰轴7同轴布置。此外，该轮毂驱动系统还具有用来支承和保护电机的电机防护壳，该电机防护壳具有电机壳体1和电机壳体盖12，并且该电机壳体1能够被作为冷却装置2的冷却通道的一部分。在电机壳体1内安置冷却装置2，用来形成冷却通道以冷却驱动电机。在电机壳体1上还设有冷却接头11，电机壳体盖12设在轴向另一侧用于封闭驱动电机。电机防护壳与车辆的车架固定连接，并且该电机防护壳将车辆的重量传导给车轮，电机防护壳承担车架的荷载。

驱动电机包括电机定子3和电机转子4，电机转子4通过电机转子支架5与输出法兰轴7抗扭连接。输出法兰轴7在轴向一侧通过轮辋螺栓9与轮辋(图中未示出)固定连接，在轴向另一侧与制动鼓15固定连接。驱动电机的重量通过转子支架传递到输出法兰轴7上，输出法兰轴7承担驱动电机的荷载。此外，在电机壳体盖12上装配用于监测电机定子3位置的旋变定子16，在电机转子支架5上装配用于监测电机转子4位置的旋变转子17。在朝向轮辋一侧，在电机壳体1和输出法兰轴6之间设有密封件8，用于保持电机室的清洁，防止灰尘和泥水进入电机室。在轴向另一侧，在电机壳体盖12和输出法兰轴7之间设有密封件20，作用同样是用于保持电机室的清洁，防止灰尘和泥水进入电机室。

轴承装置包括位于轴向一侧的外轴承6和位于轴向另一侧的内轴承10，外轴承6被安置在输出法兰轴7与电机壳体1之间，内轴承10被安置在输出法兰轴7与电机壳体盖12之间，因此，外轴承7和内轴承10既用作车轮轴承以支承车辆车架的载荷，同时也用作电机轴承以承担驱动电机的载荷，也就是说该轴承装置同时兼顾车轮轴承和电机轴承的作用，在本实施方式中，只设置了一对轴承用于同时支承车架和驱动电机，节省了轴承的数量，减少了空间需求，尤其减少了轮毂电机驱动系统的轴向空间，并降低了成本。

制动装置包括制动片14和制动鼓15。制动片14通过外罩板13连接到电机壳体盖12，制动鼓15与输出法兰轴7抗扭连接。在输出法兰轴7朝向制动装置的端部上安置轴承预紧螺母18，从而固定输出法兰轴7与制动鼓15。此外，制动装置还包括车速传感器19。

根据本发明的轮毂电机驱动系统的驱动扭矩在系统中这样传导：

驱动电机的电机转子4产生驱动扭矩并且将驱动扭矩传输到电机转子支架5，由于电机转子支架5与输出法兰轴7抗扭连接，驱动扭矩被进一步传导给输出法兰轴7，输出法兰轴7与轮辋抗扭连接，从而将驱动扭矩通过轮辋传递到车轮，带动车轮转动。

根据本发明的轮毂电机驱动系统的制动装置这样工作：

在需要进行制动时，系统控制制动片14向制动鼓15传递制动力矩，由于制动鼓15与输出法兰轴7固定连接，因此制动鼓15通过输出法兰轴7向轮辋传递制动力矩，从而使得车轮制动。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变。

附图标记列表

1 电机壳体

2 冷却装置

3 电机定子

4 电机转子

5 电机转子支架

6 外轴承

7 输出法兰轴

8 密封件

9 轮辋螺栓

10 内轴承

11 冷却接头

12 电机壳体盖

13 外罩板

14 制动片

15 制动鼓

16 旋变定子

17 旋变转子

18 轴承预紧螺母

19 车速传感器

20 密封件

Claims (10)

1.一种用于车辆的轮毂电机驱动系统，包括：

驱动电机，其中，所述驱动电机具有电机定子(3)和位于所述电机定子(3)径向内侧的、能够相对所述电机定子(3)转动的电机转子(4)；

电机防护壳，其中，所述电机防护壳用于保护和支承所述驱动电机并且与所述车辆的车架固定连接；

输出法兰轴(7)，其中，所述输出法兰轴(7)在径向上支承所述电机防护壳并且所述输出法兰轴(7)随着所述电机转子(4)一起转动，其中，所述输出法兰轴(7)在轴向一侧上与所述车轮的轮辋抗扭连接；

轴承装置(6，10)，其中，所述轴承装置(6，10)在径向上支承在所述输出法兰轴(7)和所述电机防护壳之间，其中，所述轴承装置(6，10)既承担所述驱动电机的荷载又承担所述车架的荷载。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述轮毂电机驱动系统还包括制动装置(14，15)，其中，所述制动装置(14，15)与所述输出法兰轴(7)同轴布置。

3.根据权利要求2所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述输出法兰轴(7)在轴向另一侧与所述制动装置(14，15)抗扭连接。

4.根据权利要求1所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述电机防护壳具有设在轴向一侧的电机壳体(1)和设在轴向另一侧的电机壳体盖(12)，所述电机定子(3)被所述电机壳体盖(12)支承，其中，所述电机壳体(1)和所述电机壳体盖(12)均借助所述轴承装置(6，10)支承在所述输出法兰轴(7)上。

5.根据权利要求4所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，在所述电机壳体(1)和所述输出法兰轴(7)之间设有第一密封件(8)，其中，在所述电机壳体盖(12)和所述输出法兰轴(7)之间设有第二密封件(20)。

6.根据权利要求4所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，在所述电机壳体盖(12)上装配用于监测所述电机定子(3)的旋变定子(16)，在所述电机转子支架(5)上装配用于监测所述电机转子(4)的旋变转子(17)。

7.根据权利要求1所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述轴承装置包括设在轴向一侧的外轴承(6)和设在轴向另一侧的内轴承(10)，其中，所述外轴承(6)和所述内轴承(10)在轴向上相互间隔。

8.根据权利要求7所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，在所述外轴承(6)和所述内轴承(10)之间设置电机转子支架(5)，其中，所述输出法兰轴(7)通过电机转子支架(5)支承所述电机转子(4)的径向内侧，所述电机转子支架(5)在径向上与所述输出法兰轴(7)和所述电机转子(4)抗扭连接。

9.根据权利要求1所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述输出法兰轴(7)通过轮辋螺栓(9)与所述轮辋固定连接。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆具有根据权利要求1至9中任一项所述的轮毂电机驱动系统。

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