CN117501036A - 轮毂电机驱动系统用密封结构及轮毂电机驱动系统 - Google Patents

轮毂电机驱动系统用密封结构及轮毂电机驱动系统 Download PDF

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Abstract

一种轮毂电机驱动系统用密封结构，用于输出轴的第一被密封部(90s)和壳体的第二被密封部(10s)之间的密封。该密封结构(1)包括防尘环(11)和密封组件(12)。防尘环(11)用于固定于第一被密封部(90s)，防尘环(11)朝向径向外侧延伸，以使得防尘环(11)与第二被密封部(10s)形成迷宫密封结构(1)。密封组件(12)用于固定于第二被密封部(10s)，密封组件(12)具有朝向第一被密封部(90s)和/或防尘环(11)延伸的多个唇，用于阻断迷宫密封结构(1)与轮毂电机驱动系统的内部之间的连通，极大降低了由于水进入密封组件所在位置之后冻结使得密封组件的唇受损的几率。还有包括上述密封结构的轮毂电机驱动系统。

Description

轮毂电机驱动系统用密封结构及轮毂电机驱动系统 技术领域
本申请涉及密封领域，具体地涉及用于轮毂电机驱动系统的输出轴和壳体之间的密封结构。
背景技术
在现有技术中，例如电动汽车等的新能源机动车将驱动电机、行星齿轮减速器、车轮轴承和制动系统等整合在车轮空间内以构成轮毂电机驱动系统，其中驱动电机能够直接驱动车轮。
图1A示出了一种现有技术的轮毂电机驱动系统的结构。如图1A所示，该轮毂电机驱动系统包括组装在一起的壳体(包括壳体主体10和壳体盖20)、驱动电机30、转子支架40、密封结构50、径向轴承60、行星齿轮减速器70、推力轴承80和输出轴(法兰轴)90等。密封结构50设置在壳体主体10与输出轴90之间用于对壳体内的安装空间进行密封，从而防止异物进入行星齿轮减速器70所在的位置。
具体地，如图1B所示，该密封结构50设置在壳体主体10和输出轴90彼此相对的部分之间。具体地，该密封结构50包括防尘环501和密封组件502。防尘环501固定到输出轴90从而能够随着输出轴90转动，防尘环501朝向壳体主体10延伸且与壳体主体10具有一定间隔。密封组件502固定到壳体主体10，密封组件502具有延伸到防尘环501和壳体主体10之间的间隙内的防尘唇502p。虽然该防尘唇502p能够防止例如灰尘等的外部的异物进入到轮毂电机驱动系统的内部，但是雪水或清洁用水仍然有可能会进入到防尘唇502p处，在低温环境下雪水或清洁用水凝结成冰将使防尘唇502p与防尘环501冻结在一起。这样，一旦包括上述轮毂电机驱动系统的车辆行驶时输出轴90相对于 壳体发生转动，防尘唇502p易于损坏。
发明内容
基于上述现有技术的缺陷做出了本申请。本申请的一个目的在于提供一种新型的轮毂电机驱动系统用密封结构，该密封结构能够实现轮毂电机驱动系统的壳体与输出轴之间密封的同时，降低了由于水进入密封结构冻结之后使得密封唇受损的几率。本申请的另一个目的在于提供一种包括密封结构的轮毂电机驱动系统。
为了实现上述发明目的，本申请采用如下的技术方案。
本申请提供了一种如下的轮毂电机驱动系统用密封结构，其整体呈环状，用于所述轮毂电机驱动系统中的输出轴的第一被密封部和壳体的第二被密封部之间的密封，所述第一被密封部和所述第二被密封部在所述输出轴的径向上彼此相对，所述第二被密封部位于所述第一被密封部的径向外侧，所述密封结构包括防尘环和密封组件，
所述防尘环用于固定于所述第一被密封部，所述防尘环朝向径向外侧延伸，使得所述防尘环延伸超过所述第二被密封部的内周面，所述防尘环还形成朝向所述第二被密封部弯折的结构，以使得所述防尘环与所述第二被密封部在所述输出轴的轴向和径向上间隔开的同时还彼此重叠，从而形成迷宫密封结构，
所述密封组件用于固定于所述第二被密封部，使所述密封组件整体位于所述第一被密封部和所述第二被密封部之间，所述密封组件具有朝向所述第一被密封部和/或所述防尘环延伸的多个唇，用于阻断所述迷宫密封结构与所述轮毂电机驱动系统的内部之间的连通。
在一个可选的方案中，所述防尘环包括形成为一体的第一轴向部分、径 向部分和第二轴向部分，所述第一轴向部分沿着所述轴向延伸并且用于固定于所述第一被密封部，所述径向部分沿着所述径向延伸并且与所述第一轴向部分和所述第二轴向部分相连，所述第二轴向部分从所述径向部分沿着所述轴向朝向所述第二被密封部延伸。
在另一个可选的方案中，所述第二被密封部的径向外侧部分形成有缺口，所述第二轴向部分从所述径向部分延伸到所述缺口处。
在另一个可选的方案中，所述防尘环的外周面与所述第二被密封部的外周面大致平齐；或者所述防尘环的外周面位于所述第二被密封部的外周面的径向内侧。
在另一个可选的方案中，所述密封组件包括骨架、主唇和径向弹性件，所述主唇附接于所述骨架，所述主唇朝向所述第一被密封部延伸并与所述第一被密封部接触，所述径向弹性件从所述主唇的径向外侧套装于所述主唇，以施加使所述主唇与所述第一被密封部始终接触的弹性力。
在另一个可选的方案中，所述主唇的至少一部分朝向径向内侧延伸的同时朝向远离所述防尘环的方向倾斜地延伸。
在另一个可选的方案中，所述密封结构还包括附接于所述骨架的第一副唇和第二副唇，所述第一副唇和所述第二副唇在所述径向上间隔开排列，所述第一副唇从所述骨架朝向所述防尘环延伸并与所述防尘环始终接触，所述第二副唇从所述骨架朝向所述防尘环延伸并与所述防尘环始终接触。
在另一个可选的方案中，所述第一副唇的至少一部分和所述第二副唇的至少一部分朝向所述防尘环延伸的同时朝向径向外侧倾斜地延伸。
在另一个可选的方案中，所述密封组件还包括第三副唇，所述第三副唇相对于所述第一副唇和所述第二副唇位于径向外侧，所述第三副唇与所述第一副唇和所述第二副唇间隔开，所述第三副唇从所述骨架朝向所述防尘环延 伸，所述第三副唇与所述防尘环具有轴向间隔。
在另一个可选的方案中，所述第三副唇被构造成具有朝向径向外侧弯折的结构。
本申请还提供了一种如下的轮毂电机驱动系统，包括：
输出轴；
壳体；以及
根据以上技术方案中任意一项技术方案所述的轮毂电机驱动系统用密封结构，
其中，所述防尘环固定于所述第一被密封部，所述密封组件固定于所述第二被密封部。
通过采用上述技术方案，本申请提供了一种新型的轮毂电机驱动系统用密封结构及包括该密封结构的轮毂电机驱动系统。该密封结构整体呈环状，用于轮毂电机的输出轴的第一被密封部和轮毂电机的壳体的第二被密封部之间的密封。第一被密封部和第二被密封部在输出轴的径向上彼此相对，第二被密封部位于第一被密封部的径向外侧。密封结构包括防尘环和密封组件，防尘环用于固定于第一被密封部，防尘环朝向径向外侧延伸，使得防尘环延伸超过第二被密封部的内周面。防尘环还形成朝向第二被密封部弯折的结构，以使得防尘环与第二被密封部在输出轴的轴向和径向上间隔开的同时还彼此重叠，从而形成迷宫密封结构。密封组件用于固定于第二被密封部，使得密封组件整体位于第一被密封部和第二被密封部之间，密封组件具有朝向第一被密封部和/或防尘环延伸的多个唇，用于阻断迷宫密封结构与轮毂电机驱动系统的内部之间的连通。
这样，由于防尘环与壳体之间形成了迷宫密封结构，因而提高了本申请的密封结构的密封效果。而且，密封组件整体位于壳体和输出轴之间且密封 组件整体与外部空间基本被防尘环隔绝开，例如水等的液体难以通过该迷宫密封结构进入密封组件所在的位置，因而极大降低了由于水进入密封组件所在位置之后冻结使得密封组件的唇受损的几率。
附图说明
图1A是根据现有技术的轮毂电机驱动系统的剖视示意图。
图1B是图1A中的轮毂电机驱动系统的局部结构的放大剖视示意图，其中省略了剖面线。
图2是图1A中的轮毂电机驱动系统的包括根据本申请的一实施例的密封结构的局部结构的放大剖视示意图，其中省略了剖面线。
附图标记说明
10壳体主体 10c缺口 10s第二被密封部 20壳体盖 30驱动电机 40转子支架 50密封结构 501防尘环 502密封组件 502p防尘唇 60径向轴承 70行星齿轮减速器 80推力轴承 90输出轴 90s第一被密封部
1密封结构 11防尘环 111第一轴向部分 112径向部分 113第二轴向部分 12密封组件 121骨架 1211骨架轴向部分 1212骨架径向部分 122主唇 123径向弹性件 124第一副唇 125第二副唇 126第三副唇
A轴向 R径向。
具体实施方式
以下将结合说明书附图详细说明本申请的具体实施例。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。
在本说明书中，如无特殊说明，“轴向”、“径向”分别是指轮毂电机驱动系统的输出轴的轴向、径向，轴向一侧是指图2中的左侧，轴向另一侧是指图2中的右侧。
在本说明书中，如无特殊说明，“唇”均是指由弹性材料制成的用于密封的密封唇。
如图2所示，根据本申请的一实施例的轮毂电机驱动系统用密封结构1整体呈环状，用于轮毂电机驱动系统的输出轴的第一被密封部90s和轮毂电机驱动系统的壳体的第二被密封部10s之间的密封，第一被密封部90s和第二被密封部10s在径向R上彼此相对，第二被密封部10s位于第一被密封部90s的径向外侧。密封结构1以与输出轴同轴的方式安装，密封结构1包括防尘环11和密封组件12，防尘环11比密封组件12靠轴向一侧(轴向外侧)的位置，也就是说密封组件12被设置成更靠近轮毂电机驱动系统的内部。
在本实施例中，防尘环11可以由金属制成。防尘环11固定于第一被密封部90s，使得防尘环11能够随着输出轴的第一被密封部90s一起转动。防尘环11从第一被密封部90s朝向径向外侧延伸超过第二被密封部10s的内周面。此外，防尘环11与第二被密封部10s之间始终存在间隙。
具体地，防尘环11包括形成为一体的第一轴向部分111、径向部分112和第二轴向部分113。第一轴向部分111沿着轴向A延伸并且例如通过过盈配合固定于第一被密封部90s。径向部分112沿着径向R延伸并且与第一轴向部分111和第二轴向部分113相连，径向部分112的径向内侧端与第一轴向部分111的轴向一侧端相连，径向部分112的径向外侧端与第二轴向部分113的轴向一侧端相连。第二轴向部分113从径向部分112沿着(包括大致沿着)轴向A朝向第二被密封部10s延伸(也就是朝向轴向另一侧延伸)，直至第二被密封部10s的径向外侧部分所形成的缺口10c处。此外，在本实施例中，防尘环11的 外周面与第二被密封部10s的外周面大致平齐，避免防尘环11朝向径向外侧延伸过长与其它部件发生不期望的干涉。
这样，防尘环11形成朝向第二被密封部10s弯折的结构。具体地，防尘环11的径向部分112的一部分(径向外侧部分)以及第二轴向部分113与第二被密封部10s在径向R上重叠(即，在径向上占据相同的高度，或者说，沿轴向观察彼此遮挡)；防尘环11的第二轴向部分113还与第二被密封部10s在轴向A上重叠(即，在轴向上占据相同的位置，或者说，沿径向观察彼此遮挡)。由此，防尘环11与第二被密封部10s在的轴向A和径向R上间隔开的同时还彼此重叠，从而形成了迷宫密封结构，能够防止包括灰尘以及水等的异物进入防尘环11和密封组件12之间的空间内。
在本实施例中，密封组件12整体位于第一被密封部90s和第二被密封部10s之间，密封组件12固定于第二被密封部10s，用于阻断上述迷宫密封结构与轮毂电机驱动系统的内部之间的连通。具体地，密封组件12包括骨架121、主唇122、径向弹性件123、第一副唇124、第二副唇125和第三副唇126。
骨架121可以由金属材料制成，骨架121包括形成为一体的骨架轴向部分1211和骨架径向部分1212。骨架轴向部分1211沿着轴向A延伸。骨架径向部分1212与骨架轴向部分1211的轴向一侧端相连，并且沿着径向R朝向径向内侧延伸到与第一被密封部90s具有预定间隔的位置。
主唇122由例如橡胶等的弹性材料制成，并且例如通过硫化附接固定于骨架径向部分1212的径向内侧端。主唇122朝向第一被密封部90s延伸并与第一被密封部90s接触，具体地，主唇122朝向径向内侧延伸的同时朝向远离防尘环11的方向倾斜地延伸以与第一被密封部90s接触。径向弹性件123从主唇122的径向外侧套装于主唇122，径向弹性件123能够对主唇122施加朝向径向内侧的弹性力，从而使主唇122与第一被密封部90s始终接触。该径向弹性件 123的示例为整体具有圆形形状的螺旋弹簧。
第一副唇124和第二副唇125由例如橡胶等的弹性材料制成。第一副唇124例如通过硫化附接固定于骨架径向部分1212的径向内侧端。第二副唇125例如通过硫化附接固定于骨架径向部分1212的径向中央部位。第一副唇124和第二副唇125在径向R上间隔开排列，第一副唇124位于第二副唇125的径向内侧。第一副唇124和第二副唇125具有大致相同的延伸趋势，第一副唇124的一部分和第二副唇125的一部分朝向防尘环11的径向部分112延伸的同时朝向径向外侧倾斜地延伸。由此，第一副唇124从骨架121朝向防尘环11的径向部分112延伸并与防尘环11的径向部分112始终接触，第二副唇125从骨架121朝向防尘环11的径向部分112延伸并与防尘环11的径向部分112始终接触。
第三副唇126由例如橡胶等的弹性材料制成。第三副唇126例如通过硫化附接固定于骨架径向部分1212的径向外侧端，因此第三副唇126相对于第一副唇124和第二副唇125位于径向外侧。第三副唇126与第一副唇124和第二副唇125间隔开，第三副唇126从骨架121朝向防尘环11的径向部分112延伸，但是第三副唇126的自由端部与防尘环11具有轴向间隔而并不接触。具体地，第三副唇126的自由端部被构造成朝向径向外侧弯折。
通过进行如上所述的结构设定，例如水的液体难以通过防尘环11与壳体的第二被密封部10s形成的迷宫密封结构进入防尘环11和密封组件12之间的空间，由此极大降低了背景技术中说明的防尘唇冻结而受损的情况发生的几率。实际上，即使例如水的液体进入迷宫密封结构，也难以进入防尘环11与密封组件12之间的空间，而是在防尘环11与壳体之间形成迷宫密封结构的区域可能会冻结，但是这不会导致密封唇受损。进一步地，即使灰尘通过迷宫密封结构进入防尘环11和密封组件12之间的空间也会密封副唇阻挡住，进而 防止了灰尘进入到轮毂电机驱动系统的内部。
以上详细地说明了根据本申请的轮毂电机驱动系统的具体实施例，以下进行补充说明。
i.在以上的具体实施例中说明了形成一个主唇122和三个副唇124、125、126的密封组件12，但是本申请不限于此。可以根据需要设置包括其它数量的主唇和副唇的密封组件12。
ii.在以上的具体实施例中，如图2所示，骨架轴向部分1211的径向外侧面可以通过硫化附接固定一部分橡胶结构，密封组件12通过这部分橡胶结构与壳体的第二被密封部10s接触固定。
可以理解，虽然分别说明了各唇与骨架121的连接关系，但是，这些唇通常是一体地与骨架121附着在一起的，因而，这些唇之间可以是彼此连接的。
iii.在以上的具体实施例中说明了防尘环11的外周面与第二被密封部10s的外周面大致平齐，但是本申请不限于此。防尘环11的外周面可以被定位成位于第二被密封部10s的外周面的径向内侧。
iv.可以理解，为了防止在输出轴处于转动状态下由于振动等因素的影响导致防尘环11与第二被密封部10s发生碰撞，防尘环11与第二被密封部10s之间必须具有足够的间隔。
v.可以理解，防尘环11与第二被密封部10s之间的迷宫密封结构还提供了较好的防火保护，使得明火不会经由防尘环11与第二被密封部10s之间的结构进入。
vi.可以理解，在本申请中，与背景技术相比，防尘环11与密封组件12之间的空间变大，因而能够设置更多的密封唇，有利于改善密封效果。

Claims (11)

  1. 一种轮毂电机驱动系统用密封结构，其整体呈环状，用于所述轮毂电机驱动系统中的输出轴的第一被密封部(90s)和壳体的第二被密封部(10s)之间的密封，所述第一被密封部(90s)和所述第二被密封部(10s)在所述输出轴的径向(R)上彼此相对，所述第二被密封部(10s)位于所述第一被密封部(90s)的径向外侧，所述密封结构(1)包括防尘环(11)和密封组件(12)，
    所述防尘环(11)用于固定于所述第一被密封部(90s)，所述防尘环(11)朝向径向外侧延伸，使得所述防尘环(11)延伸超过所述第二被密封部(10s)的内周面，所述防尘环(11)还形成朝向所述第二被密封部(10s)弯折的结构，以使得所述防尘环(11)与所述第二被密封部(10s)在所述输出轴的轴向(A)和径向(R)上间隔开的同时还彼此重叠，从而形成迷宫密封结构(1)，
    所述密封组件(12)用于固定于所述第二被密封部(10s)，使所述密封组件(12)整体位于所述第一被密封部(90s)和所述第二被密封部(10s)之间，所述密封组件(12)具有朝向所述第一被密封部(90s)和/或所述防尘环(11)延伸的多个唇，用于阻断所述迷宫密封结构(1)与所述轮毂电机驱动系统的内部之间的连通。
  2. 根据权利要求1所述的轮毂电机驱动系统用密封结构，其特征在于，所述防尘环(11)包括形成为一体的第一轴向部分(111)、径向部分(112)和第二轴向部分(113)，所述第一轴向部分(111)沿着所述轴向(A)延伸并且用于固定于所述第一被密封部(90s)，所述径向部分(112)沿着所述径向(R)延伸并且与所述第一轴向部分(111)和所述第二轴向部分(113)相连，所述第二轴向部分(113)从所述径向部分(112)沿着所述轴向(A)朝向所述第二被密封部(10s)延伸。
  3. 根据权利要求2所述的轮毂电机驱动系统用密封结构，其特征在于，所述第二被密封部(10s)的径向外侧部分形成有缺口(10c)，所述第二轴向部分(113)从所述径向部分(112)延伸到所述缺口(10c)处。
  4. 根据权利要求1至3中任一项所述的轮毂电机驱动系统用密封结构，其特征在于，
    所述防尘环(11)的外周面与所述第二被密封部(10s)的外周面大致平齐；或者
    所述防尘环(11)的外周面位于所述第二被密封部(10s)的外周面的径向内侧。
  5. 根据权利要求1至4中任一项所述的轮毂电机驱动系统用密封结构，其特征在于，所述密封组件(12)包括骨架(121)、主唇(122)和径向弹性件(123)，所述主唇(122)附接于所述骨架(121)，所述主唇(122)朝向所述第一被密封部(90s)延伸并与所述第一被密封部(90s)接触，所述径向弹性件(123)从所述主唇(122)的径向外侧套装于所述主唇(122)，以施加使所述主唇(122)与所述第一被密封部(90s)始终接触的弹性力。
  6. 根据权利要求5所述的轮毂电机驱动系统用密封结构，其特征在于，所述主唇(122)的至少一部分朝向径向内侧延伸的同时朝向远离所述防尘环(11)的方向倾斜地延伸。
  7. 根据权利要求5或6所述的轮毂电机驱动系统用密封结构，其特征在于，所述密封结构(1)还包括附接于所述骨架(121)的第一副唇(124)和第二副唇(125)，所述第一副唇(124)和所述第二副唇(125)在所述径向上间隔开排列，所述第一副唇(124)从所述骨架(121)朝向所述防尘环(11)延伸并与所述防尘环(11)始终接触，所述第二副唇(125)从所述骨架(121)朝向所述防尘环(11)延伸并与所述防尘环(11)始终接触。
  8. 根据权利要求7所述的轮毂电机驱动系统用密封结构，其特征在于，所述第一副唇(124)的至少一部分和所述第二副唇(125)的至少一部分朝向所述防尘环(11)延伸的同时朝向径向外侧倾斜地延伸。
  9. 根据权利要求5至8中任一项所述的轮毂电机驱动系统用密封结构，其特征在于，所述密封组件(12)还包括第三副唇(126)，所述第三副唇(126)相对于所述第一副唇(124)和所述第二副唇(125)位于径向外侧，所述第三副唇(126)与所述第一副唇(124)和所述第二副唇(125)间隔开，所述第三副唇(126)从所述骨架(121)朝向所述防尘环(11)延伸，所述第三副唇(126)与所述防尘环(11)具有轴向间隔。
  10. 根据权利要求9所述的轮毂电机驱动系统用密封结构，其特征在于，所述第三副唇(126)被构造成具有朝向径向外侧弯折的结构。
  11. 一种轮毂电机驱动系统，包括：
    输出轴；
    壳体；以及
    根据权利要求1至10中任一项所述的轮毂电机驱动系统用密封结构，
    其中，所述防尘环(11)固定于所述第一被密封部(90s)，所述密封组件(12)固定于所述第二被密封部(10s)。
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