CN117719324A - 一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车领域，公开了一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成，包括：车轮部件和主动散热风扇、一级轮内环形柔性悬架、轮毂电机、制动器总成和二级悬架；所述一级轮内环形柔性悬架设置在车轮部件与轮毂电机之间，其外侧与车轮部件连接，内侧与轮毂电机的输出侧连接；所述轮毂电机设置在一级轮内环形柔性悬架的内侧，轮毂电机定子通过转向节与二级悬架的一端连接；本发明通过设置两级悬架降低了路面冲击对轮毂电机的影响，将驱动、转向、传动系统集成在两级悬架之间，减小车辆簧下质量的同时，解决了轮毂电机驱动系统存在的机构复杂、集成性差问题，还通过设置散热风扇进行主动散热提高散热性能。

Description

一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体涉及一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成。

背景技术

电动汽车通常是通过电动机来驱动的。这些电动机使用电能来产生机械动力，推动车辆前进。

轮毂电机是将轮毂和驱动装置直接合并为一体的电机，也就是将电机、传动和制动装置都整合到轮毂中，系统集成性高，大为简化汽车传动及制动装置的机械部分，根据电机的转子型式轮毂电机驱动系统主要分成两种结构型式：内转子式结构的优点是功率密度大、电机高效率工作区域广；外转子式结构的优点是结构简单紧凑、传动效率高。

但是现有的专利，如公开号为CN115076245A和CN116852976A，均分别制作了柔性联轴器和减振器，并且上述柔性联轴器和减振器均不能起到传递轮胎垂向力、侧向力和纵向力的作用，因此需要依赖额外的机构如传统轮辐结构或大尺寸轴承，将车轮与转向节固连。上述设计结构复杂，部件繁多，并且除轮毂电机外的其余部件如减速器、制动器、轴承等仍固连于车轮上，因此仍有较大的非簧载质量。此外，轮毂驱动系统高度集中的布置方式带来了散热性差的问题，限制了驱动功率的增加，并降低系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成，解决以下技术问题：如何解决轮毂电机驱动系统中存在的机构复杂、集成性差，轮毂电机频繁受到路面冲击，车辆非簧载质量大和散热性能差等问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成，包括：制动器总成和二级悬架，以及转向节，还包括车轮部件、一级轮内环形柔性悬架、轮毂电机和制动盘连接架；

所述轮毂电机通过转向节固定在二级悬架的一端；

所述一级轮内环形柔性悬架设置在车轮部件内侧，所述轮毂电机设置在一级轮内环形柔性悬架的内侧；

所述轮毂电机的输出侧通过制动盘连接架与制动器总成连接，所述轮毂电机固定在二级悬架的一端。

作为本发明的优选方案：所述一级轮内环形柔性悬架包括相互交叉叠放设置的第二柔性环结构和第一柔性环结构；

所述第二柔性环结构和第一柔性环结构均包括多个柔性模块，所述柔性模块包括下钢板弹簧和上钢板弹簧，所述下钢板弹簧和上钢板弹簧铰接设置，所述下钢板弹簧与相邻柔性模块的上钢板弹簧铰接。

作为本发明的优选方案：所述上钢板弹簧和下钢板弹簧的两端均开设有限位轴孔，所述上钢板弹簧和下钢板弹簧的一端中部开设有限位凹槽，所述上钢板弹簧的单端通过限位轴孔与车轮轮辋内表面铰接，所述上钢板弹簧的双端通过限位轴孔与轮毂电机外表面铰接，所述下钢板弹簧通过单端的限位轴孔与轮毂电机外表面铰接，所述下钢板弹簧通过双端的限位轴孔与车轮轮辋内表面铰接。

作为本发明的优选方案：所述车轮部件包括限位轴、散热风扇、车轮轮辋和汽车轮胎，所述汽车轮胎固定套接在车轮轮辋的外表面，所述车轮轮辋的内表面均匀设置有限位轴，所述散热风扇设置在车轮轮辋的外侧面中心。

作为本发明的优选方案：所述散热风扇的材质为PBT材质。

作为本发明的优选方案：所述二级悬架包括转向横臂、弹簧减振器和转向节，所述弹簧减振器的一端固定连接在转向节的上部侧面，所述转向横臂的一端活动连接在转向节的底部一侧。

作为本发明的优选方案：还包括所述行星齿轮箱，所述轮毂电机为内转子轮毂电机，所述行星齿轮箱的外部是行星齿轮箱外壳，所述行星齿轮箱外壳内部设置有行星齿轮组，所述内转子轮毂电机的定子通过转向节固定连接有行星齿轮箱定子座，所述内转子轮毂电机的转子连接行星齿轮箱输入轴；

所述行星齿轮箱外壳一侧与制动盘连接架的侧面固定连接，所述行星齿轮箱外壳的另一侧与一级轮内环形柔性悬架内部转动连接。

本发明的有益效果：

(1)本发明中的一级轮内环形柔性悬架由钢板弹簧通过轴销铰接组成，代替了一般轮毂电机驱动系统中的轮辐和连接机构，采用柔性连接的方式与轮辋相连，能够允许轮毂电机与车轮相对运动，显著降低路面颠簸对轮毂电机和减速器的冲击，并起到传递扭矩和各向地面作用力的作用，提高车辆运行平顺性和轮毂电机使用寿命，同时提高系统集成性，获得更大的轮内空间。

(2)本发明中的轮辋外侧有散热风扇，跟随轮胎转动，能够起到主动散热的功能，从而提高轮毂电机驱动系统的散热效率，提高系统的工作效率及稳定性。

(3)本发明的技术方案将一级轮内环形柔性悬架和二级悬架通过串联的形式连接，分级承载来自地面的各向作用力，减振效果更好，能够使车辆行驶更加平稳，此外，本技术方案将轮毂电机驱动模块、减速器总成、制动器总成都布置在两级悬架之间，大大降低了车辆的非簧载质量，大幅提升车辆的平顺性和操纵性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为轮毂电机驱动总成第一实施例结构示意图；

图2为轮毂电机驱动总成第一实施例爆炸结构示意图；

图3为支撑部件结构示意图；

图4为一级轮内环形柔性悬架结构示意图；

图5为第一柔性环结构的拆分示意图；

图6为二级悬架结构示意图；

图7为轮毂电机驱动总成第二实施例爆炸剖切结构示意图。

附图说明：1、车轮部件；2、一级轮内环形柔性悬架；3、轮毂电机；31、外转子；32、主轴承；33、内定子；4、制动器总成；5、二级悬架；6、制动盘连接架；9、行星齿轮箱；11、限位轴；12、散热风扇；13、车轮轮辋；14、汽车轮胎；21、限位凹槽；22、第二柔性环结构；23、第一柔性环结构；221、柔性模块；2211、下钢板弹簧；2212、上钢板弹簧；24、限位轴孔；51、转向横臂；52、弹簧减振器；53、转向节；911、行星齿轮箱外壳；912、行星齿轮组；913、行星齿轮箱定子座；914、行星齿轮箱输入轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-图6所示，本发明为一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成，包括：制动器总成4和二级悬架5，以及转向节53，还包括车轮部件1、一级轮内环形柔性悬架2、轮毂电机3和制动盘连接架6；

轮毂电机3通过转向节53固定在二级悬架5的一端；

一级轮内环形柔性悬架2设置在车轮部件1内侧，轮毂电机3设置在一级轮内环形柔性悬架2的内侧；

轮毂电机3的输出侧通过制动盘连接架6与制动器总成4连接，轮毂电机3固定在二级悬架5的一端。

一级轮内环形柔性悬架2包括相互交叉叠放设置的第二柔性环结构22和第一柔性环结构23；

第二柔性环结构22和第一柔性环结构23均包括多个柔性模块221，柔性模块221包括下钢板弹簧2211和上钢板弹簧2212，下钢板弹簧2211和上钢板弹簧2212铰接设置，下钢板弹簧2211与相邻柔性模块221的上钢板弹簧2212铰接。

上钢板弹簧2212和下钢板弹簧2211的两端均开设有限位轴孔24，上钢板弹簧2212和下钢板弹簧2211的一端中部开设有限位凹槽21，上钢板弹簧2212的单端通过限位轴孔24与车轮轮辋13内表面铰接，上钢板弹簧2212的双端通过限位轴孔24与轮毂电机3外表面铰接，下钢板弹簧2211通过单端的限位轴孔24与轮毂电机3外表面铰接，下钢板弹簧2211通过双端的限位轴孔24与车轮轮辋13内表面铰接。

车轮部件1包括限位轴11、散热风扇12、车轮轮辋13和汽车轮胎14，汽车轮胎14固定套接在车轮轮辋13的外表面，车轮轮辋13的内表面均匀设置有限位轴11，散热风扇12设置在车轮轮辋13的外侧面中心。

散热风扇12的材质可以为轻质材料，例如PBT材质，而且轮内环形柔性悬架2安装在车轮轮辋13的内壁上，因此传统车轮的轮辐位置空置，可以用来安装散热风扇12，其散热风扇12的材质为PBT材质，是一种轻质材料制成，在汽车轮胎14转动时，能够带动散热风扇12转动起到强制散热的功能，有利于提高轮毂电机驱动系统的散热效率、工作效率及稳定性。

二级悬架5包括转向横臂51、弹簧减振器52和转向节53，弹簧减振器52的一端固定连接在转向节53的上部侧面，转向横臂51的一端活动连接在转向节53的底部一侧。

通过上述技术方案，能够配合一级轮内环形柔性悬架2实现多级悬架共同减振的作用，从而提高汽车运行的稳定性，而且本发明中的二级悬架5的外悬架形式，可以为多种悬架，例如麦弗逊悬架、双横臂悬架、多连杆悬架均可应用。

外转子31外表面和车轮轮辋13内表面的相邻轴销之间的夹角均为四十五度，外转子31外表面和车轮轮辋13内表面的轴销之间夹角为零度，在本实施实例中，上钢板弹簧2212和下钢板弹簧2211可以设置总共16片，每种8片，圆周内对称排布，因此轴销之间的夹角为45度，下钢板弹簧2211和上钢板弹簧2212内部的柔性模块221各分为四组彼此首尾铰接设置，也可以设置为总共12片，每种6片，或其他布置数量，但需保证圆周均布。

通过上述技术方案，能够使得一级轮内环形柔性悬架2与车轮轮辋13内表面均匀对齐铰接，使得汽车轮胎14受力时，一级轮内环形柔性悬架2能够对车轮轮辋13内表面进行均匀柔性支撑，从而达到减振作用。

而且呈环形和旋转对称式的一级轮内环形柔性悬架，可以起到多种功能：

①传递扭矩：即可靠地传递由内转子轮毂电机直接产出或经由减速器产出的驱动力矩，至汽车轮胎上，并有一定的扭转减振性；

②传递汽车轮胎所受的各向力：即可以将汽车轮胎与地面之间的X、Y、Z各向力传递至转向节，代替了传统汽车轮胎中的轮辐结构，减轻重量；

③柔性结构：即在上述传递扭矩和传递各向地面载荷的基础上，允许汽车轮胎相对于内转子轮毂电机跳动，实现缓冲减振。

本发明第一实施例的工作原理：汽车高速运行时，会同步带动散热风扇12转动，产生向内的风压，吹向轮毂电机3一端面，可以对轮毂电机3以及制动器起到主动散热的目的，从而提高轮毂电机3的散热效率，其中，制动盘连接架6的高度大于制动器总成4的高度，从而防止制动器总成4转动过程中与内定子33产生摩擦干涉，由于轮毂电机3可以适配再生制动能量回收系统，在车辆滑行或者制动过程中反拖轮毂电机3产生制动力，因此制动器总成4可采用单制动盘的结构即可满足车辆的制动需求，保证车辆制动性能的同时降低了车辆的簧下质量，而且汽车轮胎14转动时，会通过车轮轮辋13将来自地面的各向载荷传递给一级轮内环形柔性悬架2，使得一级轮内环形柔性悬架2承载发生形变，保证轮毂电机3能够相对于车轮轮辋13上下跳动，当轮毂电机3向上跳动时，会使得一级轮内环形柔性悬架2上侧的下钢板弹簧2211和上钢板弹簧2212受到压缩力并沿限位轴11向上摆动，下钢板弹簧2211和上钢板弹簧2212会受到拉伸力并沿限位轴11向下摆动；当轮毂电机3向下跳动时，会使得一级轮内环形柔性悬架2上侧的下钢板弹簧2211和上钢板弹簧2212受到拉伸力并沿限位轴11向下摆动，下侧的下钢板弹簧2211和上钢板弹簧2212受到压缩力并限位轴11销向上摆动，所以在汽车行驶在颠簸路面上时，一级轮内环形柔性悬架2能够在传递驱动扭矩和来自地面的各向载荷的基础上，允许汽车轮胎14相对于轮毂电机3跳动，显著降低路面颠簸对轮毂电机和减速器的冲击，当轮毂电机3驱动外转子31顺时针转动时，上钢板弹簧2212受到压缩力，下钢板弹簧2211受到拉伸力，一级轮内环形柔性悬架2将轮毂电机3产生的扭矩传递到车轮轮辋13上带动汽车轮胎14顺时针转动，当轮毂电机3驱动外转子31逆时针转动时，上钢板弹簧2212受到拉伸力，下钢板弹簧2211受到压缩力，一级轮内环形柔性悬架2将轮毂电机3产生的扭矩传递到车轮轮辋13上带动汽车轮胎14逆时针转动，从而达到驱动汽车行驶的目的，所以在汽车轮胎14和车身之间设置一级轮内环形柔性悬架2和二级悬架5，能够使得轮毂电机3和制动器总成受到的路面冲击得到多级缓冲，大幅改善车辆平顺性并提高轮毂电机驱动系统的使用寿命。

实施例二

请参阅图7所示，本发明为一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成，还包括：行星齿轮箱9，轮毂电机3为内转子轮毂电机，行星齿轮箱9的外部固定安装有行星齿轮箱外壳911，行星齿轮箱外壳911内部设置有行星齿轮组912，内转子轮毂电机一端通过转向节53固定连接有行星齿轮箱定子座913，内转子轮毂电机的另一端固定连接有行星齿轮箱输入轴914，

行星齿轮箱外壳911一侧与制动盘连接架6的侧面固定连接，行星齿轮箱外壳911的另一侧与一级轮内环形柔性悬架2内部转动连接。

而且呈环形和旋转对称式的一级轮内环形柔性悬架2，可以起到多种功能：

①传递扭矩：即可靠地传递由内转子轮毂电机直接产出或经由减速器产出的驱动力矩，至汽车轮胎14上，并有一定的扭转减振性；

②传递汽车轮胎14所受的各向力：即可以将汽车轮胎14与地面之间的X、Y、Z各向力传递至转向节53，代替了传统汽车轮胎14中的轮辐结构，减轻重量；

③柔性结构：即在上述传递扭矩和传递各向地面载荷的基础上，允许汽车轮胎14相对于内转子轮毂电机跳动，实现缓冲减振。

本发明第二实施例的工作原理：本发明的两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成采用两级悬架串联的机械结构，地面载荷通汽车轮胎14传递到车轮轮辋13上，经由车轮轮辋13上的轴销传递到一级轮内环形柔性悬架2，再经行星齿轮箱外壳911上的轴销将载荷传递到内转子轮毂电机上，再传递到二级悬架5上，最后经由弹簧减振器52传递到车辆的车架上，当汽车行驶在颠簸路面上时，两级悬架起到更好的减振效果，并大幅降低簧下质量，提高车辆行驶平顺性，同时解决了目前轮毂电机驱动系统中内转子轮毂电机不能相对于车轮上下跳动的问题，能够保护电机、提高寿命。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成，包括：制动器总成(4)和二级悬架(5)，以及转向节(53)，其特征在于，还包括车轮部件(1)、一级轮内环形柔性悬架(2)、轮毂电机(3)和制动盘连接架(6)；

所述轮毂电机(3)为外转子轮毂电机，其定子通过转向节(53)固定在二级悬架(5)的一端；

所述一级轮内环形柔性悬架(2)设置在车轮部件(1)内侧，所述轮毂电机(3)设置在一级轮内环形柔性悬架(2)的内侧；

所述轮毂电机(3)的输出侧通过制动盘连接架(6)与制动器总成(4)连接，所述轮毂电机(3)固定在二级悬架(5)的一端。

2.根据权利要求1所述的一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成，其特征在于，所述一级轮内环形柔性悬架(2)包括相互交叉叠放设置的第二柔性环结构(22)和第一柔性环结构(23)；

所述第二柔性环结构(22)和第一柔性环结构(23)均包括多个柔性模块(221)，所述柔性模块(221)包括下钢板弹簧(2211)和上钢板弹簧(2212)，所述下钢板弹簧(2211)和上钢板弹簧(2212)铰接设置，所述下钢板弹簧(2211)与相邻柔性模块(221)的上钢板弹簧(2212)铰接。

3.根据权利要求2所述的一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成，其特征在于，所述上钢板弹簧(2212)和下钢板弹簧(2211)的两端均开设有限位轴孔(24)，所述上钢板弹簧(2212)和下钢板弹簧(2211)的一端中部开设有限位凹槽(21)，所述上钢板弹簧(2212)的单端通过限位轴孔(24)与车轮轮辋(13)内表面铰接，所述上钢板弹簧(2212)的双端通过限位轴孔(24)与轮毂电机(3)外表面铰接，所述下钢板弹簧(2211)通过单端的限位轴孔(24)与轮毂电机(3)外表面铰接，所述下钢板弹簧(2211)通过双端的限位轴孔(24)与车轮轮辋(13)内表面铰接。

4.根据权利要求1所述的一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成，其特征在于，所述车轮部件(1)包括限位轴(11)、散热风扇(12)、车轮轮辋(13)和汽车轮胎(14)，所述汽车轮胎(14)固定套接在车轮轮辋(13)的外表面，所述车轮轮辋(13)的内表面均匀设置有限位轴(11)，所述散热风扇(12)设置在车轮轮辋(13)的外侧面中心。

5.根据权利要求4所述的一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成，其特征在于，所述散热风扇(12)的材质为PBT材质。

6.根据权利要求1所述的一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成，其特征在于，所述二级悬架(5)包括转向横臂(51)和弹簧减振器(52)，所述弹簧减振器(52)的一端固定连接在转向节(53)的上部侧面，所述转向横臂(51)的一端活动连接在转向节(53)的底部一侧。

7.根据权利要求1所述的一种两级悬架主动散热式轮毂电机驱动总成，其特征在于，还包括所述行星齿轮箱(9)，所述轮毂电机(3)为内转子轮毂电机，所述行星齿轮箱(9)的外部是行星齿轮箱外壳(911)，所述行星齿轮箱外壳(911)内部设置有行星齿轮组(912)，所述内转子轮毂电机的定子通过转向节(53)固定连接有行星齿轮箱定子座(913)，所述内转子轮毂电机的转子连接行星齿轮箱的输入轴(914)；

所述行星齿轮箱外壳(911)一侧与制动盘连接架(6)的侧固定连接，所述行星齿轮箱外壳(911)的圆柱面与一级轮内环形柔性悬架(2)内部转动连接。