CN116945890A - 用于机动车辆的具有集成的电动马达的车轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于机动车辆(1)的车轮装置(4)，其包括：轮辋(5)，该轮辋具有轴线(H)和限定用于安装轮胎(8)的座(7)的外表面(6)；轮毂(9)，该轮毂围绕轴线(H)设置在轮辋(5)内并且适于联接到机动车辆(1)的悬架；电动马达(10)，该电动马达包括定子(11)和转子(12)，所述定子与轮毂(9)同轴地设置在相对于轮毂(9)的固定位置，所述转子被配置为与定子(11)磁性地相互作用；径向轴承(13)，该径向轴承可相对于车轮(9)和定子(11)围绕轴线(H)旋转地支撑转子(12)，其中轮辋(5)利用干涉而装配在转子(12)上，由此轮辋(5)相对于转子(12)固定。

Description

用于机动车辆的具有集成的电动马达的车轮装置

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求于2022年4月27日提交的意大利专利申请第102022000008270号的优先权，该专利申请的内容在此通过引用并入。

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆、特别是运动型的机动车辆的车轮装置，或者更简单地说，车轮。

背景技术

在本领域中，将电动马达集成到机动车辆的车轮上的想法已经被探索了若干次。

车轮上的电动马达的集成使传动装置的使用变得不必要，使车辆更高效。

电动马达在车轮中的放置允许车辆的内部空间显著增加，从而使乘客和行李受益。此外，适当的悬架方案使得能够在瞬变过程中更好地控制纵倾和横滚运动。

另一方面，车轮的复杂性随着所需部件数量的上升而增加，随之成本相对增加。

因此，感到需要提供具有集成的电动马达的车轮装置，该车轮装置可替代已知的那些车轮装置，并且更具体地在不牺牲性能、效率或可靠性的情况下被简化，例如通过减少部件和/或机械连接件的数量。

本发明的目的是满足上述要求，优选以简单且具有成本效益的方式。

发明内容

上述目的通过权利要求1所限定的车轮装置来实现。

从属权利要求限定本发明的特定实施方式。

附图说明

下面，通过非限制性示例并参照附图来描述本发明的实施方式以更好地理解本发明，在附图中：

图1是包括根据本发明的车轮装置的车辆的立体图；

图2是根据与车轮装置的轴线正交的平面的车轮装置的截面；

图3是车轮装置的分解图；

图4是车轮装置的横截面；以及

图5是根据图2中由截面线V-V识别的截面平面的车轮装置的截面。

具体实施方式

在图1中，附图标记1用于表示作为整体的机动车辆。

机动车辆1包括车身2，车身2又包括车架(未被示出)和由车架支撑的车身外壳(bodywork)3，车身外壳3限定机动车辆1的外表面。

此外，机动车辆1包括多个车轮或车轮装置4，图1中仅示出了其中的两个。车轮4通过悬架(未被示出)联接到车身2或更确切地联接到车架。

车轮4限定机动车辆1的非悬置的质量体。悬架使车身2或更确切地使车架相对于车轮4悬置，由此车身2是机动车辆1的悬置质量体的一部分。

除了一些例外，例如尺寸，车轮4具有彼此相似的特性，因此将更详细地仅描述其中一个车轮4。然而，应当注意，针对其中一个车轮4描述的特性也适用于其他车轮。

车轮4包括轮辋5，轮辋5特别地具有管状几何形状。轮辋5具有轴线H，轮辋5围绕轴线H延伸，从而限定回转体。

轴线H相对于机动车辆1的前进方向是横向的。

轮辋5还具有围绕轴线H延伸的外表面6，从而限定回转表面。

外表面6限定被配置为接收车轮4的轮胎8的座或通道7。轮胎8在座7处安装在轮辋5上，特别是根据典型的模式。

换句话说，座7允许轮胎8的安装。

此外，车轮4包括轮毂9、电动马达10和至少一个径向轴承13，电动马达10具有相对于轮毂9固定的定子11和相对于轮辋5固定的转子12，径向轴承13可相对于轮毂9并因此可相对于定子11围绕轴线H旋转地在轮毂9上支撑转子12并且因此支撑轮辋5。

轮毂9围绕轴线H设置在轮辋5内。换句话说，轮毂9与轮辋同轴。轮毂9联接到机动车辆1的一个悬架。因此，车身2借助于该悬架相对于轮毂9悬置。

定子11与轮毂9同轴或同轴地设置。特别地，定子11比轮毂9径向靠外。更具体地，定子11直接装配在轮毂9上。

因此，轮毂9是或限定定子支撑件。事实上，术语“轮毂”可以在任何地方用定子支撑件替换。

转子12被配置为与定子11磁性地相互作用，如通常根据现有技术的情况那样。事实上，转子12和定子11之间的磁相互作用允许转子12围绕轴线H相对于定子11旋转。

在这种情况下，电动马达10是AC马达，更具体地说是永磁同步马达，特别是无刷的。

更详细地，转子12包括与定子11同轴或同轴地设置的部分14，该部分14相对于定子11设置在径向外部位置。

特别地，定子11至少部分地设置在部分14内。事实上，部分14具有环形形状，因此限定围绕轴线H的转子环。定子11至少部分地位于该环内部或被该环径向地覆盖。

转子12的部分14或可选地另一部分包括一个或多个永磁体或极性对，所述一个或多个永磁体或极性对被配置为产生磁通量，该磁通量具体地径向地指向定子11或轴线H。

定子11包括电绕组30，该电绕组30被配置为响应于电流流过绕组30而产生磁场。换句话说，电绕组30可以连接到电源(例如，机动车辆1的电池)以通过电流供电。电力供应引起磁场的产生。

该磁场与由转子12的永磁体产生的磁通量相互作用。磁通量和磁场之间的磁相互作用触发转子12相对于定子11的相对旋转。

相反地，在电动马达的技术领域中众所周知，如果转子12由于除了磁相互作用之外的原因而旋转，则电动马达10可以表现为发电机。

便利地，电绕组30的供电可以由机动车辆1或车轮4的特殊控制单元主动控制。这样，电动马达10作为马达或发电机的行为可完全由控制单元控制。

根据本发明，轮辋5利用干涉而装配到转子12上，即，通过使轮辋5和转子12相互接触，使得轮辋5相对于转子12固定。然后，转子12围绕轴线H的旋转直接传递到轮辋5。

因此，由此得出，轮辋5在干涉区域处与转子12相互接触，其中转子12利用干涉或通过干涉而联接到轮辋5。

优选地，从图中可以推断出，轮辋5和转子12之间的干涉区域与径向轴承13径向对准。

实际上，从图2中可以直接且明确地得出，轮辋5优选地在干涉区域处具有朝向H轴线的渐缩部分。换句话说，渐缩部分在干涉区域处利用干涉或通过干涉而联接到转子12。

如已知的，渐缩精确地用于促进干涉联接，由此渐缩部分的存在清楚地指示干涉区域位于渐缩部分处。

更详细地，轮辋5具有径向地面朝轴线H的内表面20；转子12直接与内表面20接触，特别是在干涉区域处。

轮辋5可以包括设置成与转子12接触的部分，其中例如，该部分包括聚合物或弹性体，例如橡胶，特别是硫化的，而不完全是金属的。

换句话说，轮辋5的包括聚合物或弹性体的部分将包括内表面20。

因此，转子12和轮辋5之间的干涉或相互接触可以发生在两种相应的金属材料之间(金属-金属接触)或发生在金属材料与聚合物或弹性体之间(金属-聚合物/弹性体接触)，或者甚至发生在不完全是金属的材料之间，而不失一般性。

总体而言，轮辋5和转子12之间的干涉或相互接触不排除转子12还可以通过另外的固定装置(例如螺纹构件)附接于轮辋5。事实上，车轮4可以包括用于将轮辋5固定到转子12上的附加固定装置。

轮辋5以及转子12可制成单件或包括若干固定部分或彼此固定，而不失一般性。

如已经提到的，轮辋5通过干涉而联接到转子12，由此轮辋5的内径可以小于转子12的外径，但是转子12径向地设置在轮辋5内。

更确切地说，转子12包括部分15，该部分15特别地直接与轮辋5接触，并且因此通过干涉或相互接触而联接到轮辋5。

部分15限定壳体，其容纳定子11并且特别是还容纳部分14；后者相对于部分15固定并且径向地设置在部分15内。

具体地，部分15具有钟形形状。

更具体地，部分15具有相对于定子11设置在径向内部位置处的径向内端部16。

端部16限定围绕轴线H的轴向孔17。

轮毂9包括设置在由部分15限定的壳体内的部分18，以及沿着轴线H延伸穿过轴向孔17的部分19。

定子11由轮毂9在部分18处承载。部分18与由部分14限定的环同轴并且径向地设置在同一环内。

径向轴承13包括内环21、外环22和径向地设置在内环21和外环22之间的滚动体23。

特别地，滚动体23由滚珠限定，更具体地，由滚珠的两个冠部限定。

具体地，径向轴承13是倾斜轴承，由此它支撑轴向和径向载荷。径向轴承13的安装类型没有详细描述，但是可以是附带的滚珠的轴线在径向轴承13内的安装(X型安装)或在径向轴承13外的安装(O型安装)。

外环22围绕轴线H设置并且相对于转子12固定。更确切地说，外环22在轴向孔17内的端部16处固定到转子12上。

因此，隐含地或替代地，从图2中可直接且明确地得出，端部16与外环22径向对准并且更一般地与径向轴承13对准。

换句话说，端部16从轮辋5或者更确切地说从干涉区域径向地延伸到外环22。

内环21围绕轴线H设置并且相对于轮毂9固定。更确切地说，内环21在轴向孔17内的部分19处固定到轮毂9上。

内环21比部分19径向靠外，而外环22比端部16径向靠内。

因此，外环22相对于内环21围绕轴线H旋转，内环21相对于轮毂9固定。

这里，旨在作为车轮4的中心构件或径向最内构件的轮毂9不能围绕轴线H旋转，并且更具体地，它相对于轴线H固定。

由此清楚地理解，轮毂9是定子支撑件。

优选地，从图2中可直接且明确地导出，径向轴承13在轮辋5的轴向中心区域(即，根据轴线H的中心)处在外部支撑转子12。

换句话说，外环22和径向端部16轴向地设置在轴向中心区域处。

优选地，车轮4包括制动盘24，制动盘24由转子12承载，特别是在端部16处承载，相对于转子12处于固定位置。

从图中可以直接得出，制动盘24比转子12轴向靠外。术语“轴向靠外”旨在参考机动车辆1和轴线H。

因此，制动盘24根据轴线H面对机动车辆1的外部，并且根据轴线H从机动车辆1的内部到外部，制动盘24设置在转子12的前方或转子12的下游。

制动盘24设置在由部分15限定的壳体外部。

从附图中可直接得出，由部分15限定的壳体面对机动车辆1的内部。部分15设置在制动盘24和壳体之间。换句话说，制动盘24设置在壳体的面对机动车辆1的内侧的相对侧上。

更确切地说，径向端部16轴向地(即，根据轴线H)设置在制动盘24与由部分15限定的壳体之间。

具体地，车轮4包括轴向地设置在转子12和制动盘24之间的间隔板25。间隔板25例如通过未被示出的螺纹构件附接于转子12和制动盘24。

显然，从附图中可得出，间隔板25使制动盘24与转子12轴向隔开。

进一步优选地，车轮4包括制动钳装置26。该装置26被配置为选择性地与制动盘24接触。换句话说，装置26可控制为抓住制动盘24，从而通过磨料摩擦而在转子12上施加制动动作，并且可控制为释放制动盘24，从而停止施加制动动作。

因此，装置26和制动盘24是车轮制动装置4的一部分。这里，在这种情况下，该制动装置适用于紧急使用或用于进行驻车制动或用作辅助制动装置。

事实上，当作为发电机操作时，电动马达10可以用作制动器。

装置26由轮毂9承载。换句话说，装置26具有相对于轮毂9固定的至少一个元件27。

特别地，装置26包括在内环21内延伸的至少一个部分28。

便利地，车轮4包括轮辋盖29，该轮辋盖29例如借助于形状联接或借助于螺纹构件被正面固定到轮辋5上。

在轮辋盖29与轮辋5的分离可以在不对轮辋盖29或轮辋5造成损坏的情况下发生的意义上，轮辋盖29以可释放或可移除的方式附接于轮辋5。

换句话说，轮辋盖29是可选的并且是可移除的。

因此，必要地，移除轮辋盖29涉及释放轮辋5的开口；该开口被配置为接收轮辋盖29。

因此，从附图中可直接得出，开口直接与机动车辆1的外部连通。

更确切地说，开口根据远离机动车辆1的方向面向外侧。

从附图直接推断出，制动盘24根据轴线H设置在转子12和开口之间。

优选地，车轮4包括联接到转子12或更确切地说联接到部分15的一个或多个传感器，该一个或多个传感器被配置为检测指示作用在轮辋5上并因此作用在转子12本身上的力和/或扭矩的一个或多个量。

力或扭矩可以在三维空间中具有多个力或扭矩分量，因此大小可以分别指示力或扭矩分量。

例如，传感器可以是固定到转子12上或更确切地说固定到部分15上、特别是直接固定的应变仪。

根据上述内容，根据本发明的车轮4的优点是显而易见的。

车轮4以简单、有效且高效的方式集成电动马达10。

转子12借助于干涉联接而与轮辋5集成一体；这种类型的联接可以不使用齿轮马达。

转子12相对于外环22固定的事实，即转子12由径向轴承13在外部支撑的事实允许轮辋5和转子12之间的干涉区域根据轴线H更居中地布置以及允许干涉区域与径向轴承13的径向对准。

这样，由于在机动车辆1的使用期间轮辋5上的载荷通常根据轴线H居中地排出，因此径向轴承13更好地支撑这样的载荷，并且最小地受到由于干涉区域与径向轴承13的中心之间的径向未对准而造成的扭矩。

这导致车轮4的更大的稳健性和可靠性。

此外，干涉联接最小化了车轮4的操作所需的部件的数量。

因此，车轮4易于制造且可靠。

此外，传感器将允许直接获取直接指示作用在轮辋5上的力和/或扭矩并且可用于控制机动车辆1的动力学的信息。这些传感器比基于作用在轮辋5上的力和/或扭矩的间接测量做出的估计更准确和灵敏。

最后，清楚的是，可以对根据本发明的车轮4进行修改和变化，然而，这些修改和变化不在由权利要求限定的保护范围之外。

特别地，附图中包括的每个细节独立于其他细节，并且具体地被设计为解决与其他细节分离的特定技术问题。

特别地，附图中包括的每个细节独立于其他细节，并且具体地被设计为解决与其他细节分离的特定技术问题。

特别地，所提及的细节包括示出的各种部件相对于其他部件的每个布置。

更具体地，所示出的形状和尺寸仅仅是示例性的，并且与部件的布置没有解不开的联系。

Claims (11)

1.一种用于机动车辆(1)的车轮装置(4)，所述装置(4)包括：

-轮辋(5)，该轮辋具有轴线(H)和限定用于安装轮胎(8)的座(7)的外表面(6)，

-轮毂(9)，该轮毂围绕所述轴线(H)设置在所述轮辋(5)内并且适于联接到所述机动车辆(1)的悬架，

-电动马达(10)，该电动马达包括定子(11)和转子(12)，所述定子(11)与所述轮毂(9)同轴地设置在相对于所述轮毂(9)的固定位置，所述转子(12)被配置为与所述定子(11)磁性地相互作用，

-径向轴承(13)，该径向轴承可相对于所述轮毂(9)和所述定子(11)围绕所述轴线(H)旋转地支撑所述转子(12)，

其特征在于，所述轮辋(5)利用干涉而装配在所述转子(12)上，由此所述轮辋(5)相对于所述转子(12)固定。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转子(12)包括在相对于所述定子(11)的径向外部位置与所述定子(11)同轴地设置的至少一个第一转子部分(14、15)，所述轮辋(5)装配在所述第一转子部分(14、15)上。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述径向轴承(13)包括围绕所述轴线(H)设置并且相对于所述转子(12)固定的外环(22)。

4.根据前述任一项权利要求所述的车轮装置，其还包括制动盘(24)，所述制动盘(24)由所述转子(12)在相对于所述转子(12)的固定位置承载。

5.根据前述任一项权利要求所述的车轮装置，其特征在于，所述径向轴承(13)包括围绕所述轴线(H)设置并且相对于所述轮毂(9)固定的内环(21)。

6.根据权利要求5所述的车轮装置，其还包括由所述轮毂(9)承载的制动钳装置(26)，所述制动钳装置(26)具有在所述径向轴承(13)的所述内环(21)内延伸的至少一个部分(28)。

7.根据前述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述转子(12)包括第二转子部分(14)，所述第二转子部分(14)包括被配置为产生磁通量的一个或多个永磁体，所述定子(11)包括电绕组(30)，所述电绕组(30)被配置为响应于电流流过所述绕组(30)而产生与所述磁通量相互作用的磁场。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述磁通量径向地指向所述定子(11)。

9.根据前述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述转子(12)包括限定围绕所述轴线(H)的转子环的第三转子部分(14)，所述定子(11)包括与所述转子环同轴并且径向地设置在所述转子环内的定子部分(18)。

10.根据前述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述转子(12)包括限定容纳所述定子(11)的壳体的第四部分(15)。

11.根据前述任一项权利要求所述的装置，其还包括联接到所述转子(12)的一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为检测指示作用在所述轮辋(5)上或所述转子(12)上的力或扭矩的一个或多个量。