CN117597249A - 轮毂电机驱动系统和车辆 - Google Patents

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CN117597249A CN202180100030.8A CN202180100030A CN117597249A CN 117597249 A CN117597249 A CN 117597249A CN 202180100030 A CN202180100030 A CN 202180100030A CN 117597249 A CN117597249 A CN 117597249A
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蔡向阳
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
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Abstract

一种用于车辆的轮毂电机驱动系统，包括：车轮轴(8)，其与车辆的车架固定连接；驱动电机，其具有电机定子(3)和位于所述电机定子(3)的径向内侧且能够相对所述电机定子(3)转动的电机转子(4)，所述驱动电机与所述车轮轴(8)同轴布置；输出法兰(6)，其在径向上支承所述电机转子(4)且随着所述电机转子(4)一起转动，其中，所述输出法兰(6)在轴向一侧上与所述车轮的轮辋抗扭连接；轴承装置(7，18)，其在径向上支承在所述输出法兰(6)和所述车轮轴(8)之间，其中，所述轴承装置(7，18)既承载所述驱动电机的荷载又承载所述车架的荷载。

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架固定连接的车轮轴上。此外，在车轮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：
车轮轴，其与车辆的车架固定连接；
驱动电机，其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电子转动的电机转子，驱动电机与车轮轴同轴布置；
输出法兰，其在径向上支承所述电机转子且随着所述电机转子一起转动，其中，所述输出法兰在轴向一侧上与所述车轮的轮辋抗扭连接；
轴承装置，其在径向上支承在输出法兰和车轮轴之间，其中，该轴承装置既承载驱动电机的负荷又承载车轮轴的负荷。
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轮荷载的车轮轴承。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，使得轴承装置既用作车轮轴承又用作电机轴承，从而减小了轴承的数量，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，输出法兰在轴向另一侧上与制动装置抗扭连接。根据本发明，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，从而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，驱动电机具有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保护壳， 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。进一步优选地是，在输出法兰和电机壳体盖之间设置电机振动轴承。由于轮毂电机驱动系统被安装在车轮上，在实际运行时会碰到颠簸，为了避免影响驱动电机的性能，设置电机振动轴承，用来在发生振动时对电机定子提供支承，以保持驱动电机定子的稳定性。另外优选地是，在电机壳体和输出法兰之间设有第一密封件，在电机壳体盖和输出法兰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。
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。为了简化结构，输出法兰通过电机转子支架支承电机转子，其中，电机转子支架在径向上与输出法兰和电机转子抗扭连接，电机转子将扭矩通过电机转子支架传递给输出法兰，缩短了动力传递路径，提高了动力传递效率。另外还可以考虑的是，在输出法兰上设置轮辋定位件，输出法兰通过轮辋定位件与轮辋相连接，以十分便捷的方式实现输出法兰与轮辋的精确连接，将扭矩通过输出法兰传递给轮辋，降低了部件成本并且简化了结构。
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，这些部件都与车轮轴8同轴布置，车轮轴8与车架固定连接，用于将整车的荷载传递给车轮。
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6抗扭连接。输出法兰6也与车轮轴8同轴布置。输出法兰6在轴向一侧与轮辋(图中未示出)固定连接，在轴向另一侧与制动鼓21固定连接。驱动电机的重量通过转子支架传递到输出法兰6上，输出法兰6承载驱动电机的荷载。在驱动电机外侧设置电机壳体1，用于保护和支撑驱动电机，并且电机壳体1同时也可以作为冷却装置2的一部分。冷却装置2被装配在电机壳体1上并形成冷却通道来冷却电机定子3。冷却装置2还具有设置在电机壳体1上的冷却接头12。在轴向另一侧借助电机壳体盖13封闭驱动电机。此外，在电机壳体盖13上装配用于监测电机定子3的定子传感器16，在电机转子支架5上装配用于监测电机转子4的转子传感器15。在朝向轮辋一侧，在电机壳体1和输出法兰6之间设有密封件11，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13和输出法兰6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7和位于轴向另一侧的内轴承18，外轴承7和内轴承18被安置在输出法兰6与车轮轴8之间，套接在车轮轴8上，因此，外轴承7和内轴承18既用作车轮轴承以支撑车辆的重量，同时也用作电机轴承以承载驱动电机的负荷，即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重和电机，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。此外，如图1所示，在输出法兰6和电机壳体盖13之间设置电机振动轴承17，该电机转子轴承17仅在系统振动时用于支撑电机定子3。此外，在输出法兰6上、在外轴承7的轴向一侧设置轮辋定位件10，用于输出法兰6和车辆车轮轮辋的连接。
制动装置包括制动片19和制动鼓21。制动片19通过外罩板14连接到电机壳体盖13，制动鼓21与输出法兰6抗扭连接。
根据本发明的轮毂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6抗扭连接，驱动扭矩被进一步传导给输出法兰6，输出法兰6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19向制动鼓21传递制动力矩，由于制动鼓21与输出法兰6固定连接，因此制动鼓21通过输出法兰6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 输出法兰
7 外轴承
8 车轮轴
9 轴承预紧螺母
10 轮辋定位件
11 密封件
12 冷却接头
13 电机壳体盖
14 外罩板
15 转子传感器
16 定子传感器
17 电机振动轴承
18 内轴承
19 制动片
20 密封件
21 制动鼓

Claims (10)

  1. 一种用于车辆的轮毂电机驱动系统，包括：
    车轮轴(8)，其中，所述车轮轴(8)与所述车辆的车架固定连接；
    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)，所述驱动电机与所述车轮轴(8)同轴布置；
    输出法兰(6)，其中，所述输出法兰(6)在径向上支承所述电机转子(4)且随着所述电机转子(4)一起转动，其中，所述输出法兰(6)在轴向一侧上与所述车轮的轮辋抗扭连接；
    轴承装置(7，18)，其中，所述轴承装置(7，18)在径向上支承在所述输出法兰(6)和所述车轮轴(8)之间，其中，所述轴承装置(7，18)既承载所述驱动电机的荷载又承载所述车架的荷载。
  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(19，21)，其中，所述制动装置(19，21)与所述车轮轴(8)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(6)在轴向另一侧上与所述制动装置(19，21)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，所述驱动电机具有电机壳体(1)和电机壳体盖(13)，所述电机定子(3)被所述电机壳体盖(13)支承，其中，所述电机壳体(1)和所述电机壳体盖(13)支承在所述输出法兰(6)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，在所述输出法兰(6)和所述电机壳体盖(13)之间设置电机振动轴承(17)。
  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(1)和所述输出法兰(6)之间设有第一密封件(11)，在所述电机壳体盖(13)和所述输出法兰(6)之间设有第二密封件(20)。
  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(7)和设在轴向另一侧的内轴承(18)， 其中，所述外轴承(7)和所述内轴承(18)在轴向上相互间隔。
  8. 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(6)通过电机转子支架(5)支承所述电机转子(4)，其中，所述电机转子支架(5)在径向上与所述输出法兰(6)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，在所述输出法兰(6)上设置轮辋定位件(10)。
  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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