CN1812898A - 用于悬吊其内具有电机的车轮的悬架系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于悬吊其内具有电机的车轮的悬架系统。车辆用悬架系统(10)用于悬吊车轮(1)。外转子式电机(20)设置在车轮(1)内。电机(20)具有设置在限定向车辆的至少内侧开口的空间(70)的圆筒状部件(24)的外表面上的定子(28，30)，以及由该圆筒状部件(24)可转动支承的转子(22，26)。车轮(1)接纳电机(20)且与转子(22，26)连接。悬架臂(50，52，54)的安装部设置在圆筒状部件(24)的内表面上。

Description

用于悬吊其内具有电机的车轮的悬架系统
技术领域
本发明涉及一种悬吊车轮的车辆用悬架系统，该车轮内设有用于驱动车轮的电机。
背景技术
JP2-120198A公开了一种车辆用悬架系统，其中，用于驱动车轮的电机设置在该车轮内。在此悬架系统中，与电机的转子部对应的该电机的外部同轮辐连接，而与电机的定子部对应的该电机的内部被支承为不相对于车身转动。
在如JP2-120198A中公开的传统悬架系统中，因为电机占据了车轮内部的大量空间且由于其它部件例如轮毂的存在而使得车轮中心周围实质上没有剩余任何可用空间，所以不得不将制动系统或悬架臂设置在车辆相对于电机的中心侧上。尤其，有关转向盘，对悬架臂的安装位置和形状具有严格限制以避免转向操作过程中该悬架臂与电机之间的干扰。因此，对于这种布置而言，不能实现悬架系统本质要求的功能。
此外，对于制动系统安装在车辆相对于电机的中心侧上的布置而言，由于制动盘的盘形转子或鼓，对悬架臂的安装位置具有更严格的限制。另外，此布置降低了制动系统的冷却性能。
发明内容
本发明目的是提供一种其内悬架和/或制动系统按有效方式设置在车轮内的悬架系统。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种车辆用悬架系统，它包括：外转子式电机，它具有设置在限定向所述车辆的至少内侧开口的空间的圆筒状部件的外表面上的定子，和由所述圆筒状部件可转动地支承的转子，其中所述外转子式电机设置在车轮内，所述外转子式电机的转子与所述车轮相连接；和其安装部设置在所述圆筒状部件的内表面上的悬架臂。
根据本发明的此方面，将悬架臂的安装部设置在圆筒状部件的内表面上增大了悬架臂的设计自由度以及该悬架系统的定位(alignment)变化。这能够赋予悬架系统以悬架系统本质要求的预期功能，即便采用电机设置在车轮内的悬架系统。
有利地，悬架系统可包括设置在所述圆筒状部件与所述转子之间并且在所述转子的外侧的轴承。此布置能够使诸如上下负荷、横向负荷和前后负荷之类作用于车轮的各种负荷、制动系统的制动力矩以及电机的驱动力矩的各传递路径的长度最小化。这允许负荷传递路径上的组件小型化，从而降低成本。
有利地，悬架系统可包括设置在所述圆筒状部件与所述转子之间并且在所述转子的内侧的密封件；和设置在所述圆筒状部件与所述转子之间并且与所述密封件邻接的第二密封件。此布置稳定并增强圆筒状部件与电机转子之间的密封性，因为第二轴承设置在密封件附近的布置能够减小由于该圆筒状部件及电机的转子部的变形导致的密封唇的接合边缘的变化。应当注意，第二轴承可以是深沟小轴承，而不是起到承受施加给车轮的负荷的功能的轴承，例如设置在电机外侧的轴承。
此外，制动盘可按照使该制动盘的盘面位于由圆筒状部件限定的空间内的方式与转子连接。对于这种布置，经由该空间产生的空气流提高制动盘面和转子的冷却效率。此外，将制动盘面设置在车辆相对于悬架臂安装位置的外侧允许将该悬架臂和制动系统理想地定位在车轮内。
通过结合附图阅读以下详细说明，本发明的其它目的、特征和优点将变得更明显。
附图说明
图1是在从车辆内侧看时的透视图中示出根据本发明实施例的悬架系统的示图，和
图2是利用包括连接于车轮中心之间的中心线的垂直平面截取的图1所示悬架系统10的主要部分的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图说明根据本发明的优选实施例。
图1是在从车辆内侧看时的局部截面结构及透视图中示出根据本发明实施例的悬架系统10的示图。图2是图1所示悬架系统10的主要部分的截面图。
根据此实施例的悬架系统具有用于驱动车轮的电机20。车辆的每个车轮内设置电机20中的一个。因为车轮之间的布置实质上没有任何差别，以下仅针对一个车轮进行说明。然而应注意的是，根据此实施例的布置可应用于仅前轮或仅后轮。
参照图1和图2，电机20设置在车轮1内，如以下要进一步论述的。电机20具有与车轮1的内周对应的环状形状。电机20具有与车轮1的内周相对的外壳22。外壳22具有其半径等于或略小于车轮1的内周的半径的圆筒形。换句话说，外壳22被设置成邻接车轮1的内周或者被设置成离开该内周少量间隙。或者，外壳22可物理地与车轮1一体形成。
外壳22上设有内壳24，使该内壳24与外壳22的内周相对。内壳24具有圆筒形。外壳22的内周与内壳24之间形成下述用于容纳电机20组件的空间。永久磁铁26利用适当装置例如螺栓和粘接剂与外壳22的内周连接。永久磁铁26具有环形且连接到外壳22的内周上。卷绕有线圈30的环形铁心28连接到内壳24的外周上。应当注意，内壳24的内周不一定具有环形面，只要该内壳24的外周具有环形面即可。例如，凸起或凹进可形成在内壳24的内周上。此外，尽管图2所示内壳24具有一种其内形成基本圆柱形空间的圆筒形外部形状，但该内壳24可具有其它构造，只要它们限定对车辆内侧开口的空间。例如，内壳24可限定一种在车辆内侧上被包围的空间。
外壳22和内壳24(相对于车辆横向)的外侧上安装有轮毂2。轮毂2具有一种可容纳在外壳22与内壳24之间的环形形状，如图2所示。轮毂2可利用螺栓40固定到轮辋1a附近的车轮1上以及利用螺栓42附加地固定到轮辋1a附近的外壳22上，如图1所示。这样，此实施例的电机20的外壳22(包括永久磁铁26)被构造成与车轮1(包括轮胎)一起转动。应当注意，轮毂2可与外壳22一起栓接到车轮1上，且该外壳22直接固定到车轮1上。
轮毂2与内壳24之间设有半轴轴承4。半轴轴承4承受施加给车轮1(包括轮胎)的横向负荷、垂直负荷等，同时允许内壳24与轮毂2之间相对转动。图2所示半轴轴承4由单列四点接触式轴承滚珠组成，轴承滚珠沿着内壳24的周向设置且隔开规则间隔。或者，半轴轴承4可以是能够提供同单列四点接触式轴承相同功能的双列角(接触)轴承。在图2所示实施例中，半轴轴承4的内座圈6装配在内壳24内，挡环7被设置用于限制该内座圈6相对于内壳24的移动。或者，内座圈6和内壳24可使用螺栓接合在一起或者一体形成。
悬架臂的端部经由球形接头连接到内壳24的内周上。更具体地，上臂50的一端经由球形接头51连接到内壳24的内周相对于垂直方向的上侧，下臂52的一端经由球形接头53连接到下侧。上臂50和下臂52的另一端经由衬套可枢转地连接到车身(未表示)例如车架上。此外，构成一部分转向机构的横拉杆54(如有必要，在后轮情况中为杆状件)经由球形接头55连接到内壳24的内周上。螺旋弹簧(卷簧)56和吸振器57如图1所示设置在下臂52与车身之间，并起到减少和吸收车轮1(包括轮胎)的垂直振动的功能。
如自前述显而易见的，允许此实施例的电机20的内壳24相对于车轮1和外壳22转动，同时不允许其相对于车身转动。换句话说，在此实施例中，外壳22(包括永久磁铁26)构成电机20的转动部(外部)，内壳24(包括定子部例如铁心28等)构成电机20的非转动部(内部)。
这里，对于利用车轮中心附近的空间设置电机的传统布置而言，占据车轮内大部分空间的电机对悬架臂的安装位置有限制。为此，根据此传统布置，不得不将悬架臂设置在车辆相对于电机20的中心侧上，导致难以赋予该悬架臂以悬架臂本质要求的功能。
相反，根据此实施例，通过将电机20的外半径(即，外壳22的外半径)设定得相对于车轮1的内半径尽可能大以及通过在保持电机20的各个组件的预期功能的同时使这些组件的位置朝向车轮1的周侧和车辆的外侧偏置，车轮中心附近形成有较大空间70(由内壳24的内周限定的空间)。
根据此实施例，由于形成与电机20的内侧相对的空间70，变得可以将悬架臂的所有安装位置都设置在该空间70内，也就是说，电机20的内侧(即内壳24的内周)上。例如，如自图1和图2显而易见的，各个球形接头都位于空间70内。
因此，根据此实施例，即便采用电机20设置在车轮1内的布置，也变得可以自由设计悬架臂安装到车辆1上的安装位置，而不会由于电机20的存在受到限制。换句话说，可自由设计预期悬架功能所需要的主销的定位变化或理想位置，而不受电机20的限制。此外，悬架臂构造的设计自由度增强，因为可以使该悬架臂与电机之间的干扰的可能性最小化。此外，还变得可以将安装在车轮1上的螺旋弹簧56和吸振器57的安装位置设定成更接近车辆的外侧。
接着，参照图1和图2说明根据此实施例的制动系统。在此实施例中，制动系统80设置在与电机20的内侧相对的空间70中。更具体地，制动盘(转子)82和制动钳84(其形状如图2中的虚线所示)设置在位于电机20内侧下的空间70中。此实施例中的制动盘82是一种其中心处具有环形开口82a的环形件。制动钳84被设置成使其经由制动盘82的开口82a即从该制造盘82的内侧夹紧该制动盘82的滑动面82b。制动钳84经由螺栓等固定到内壳24的内周上。制造钳84安装到内壳24上的安装位置被设计成沿车轮1的周向以及车辆的横向靠近悬架臂安装到该内壳24上的安装位置，确保不与该悬架臂干扰。应当注意，制动钳84可以是任何类型的制动钳，例如，固定型钳、浮动型钳等。
制动盘82的外表面82c经由螺栓44固定到轮毂2上。根据图2所示制动盘82，位于空间70内的滑动面82b经由法兰面82d与同电机20的外侧相对的外表面82c连接。应当注意，制动盘82的外表面82c可栓接到与轮毂2一起的车轮1上(例如，经由半轴轴承4附近的螺栓44)。
这样，根据此实施例，即便采用电机20设置在车轮1内的布置，也变得可以将制动盘82设置在该车轮1内。换句话说，变得可以将制动盘82设置在车轮1内，同时维持悬架臂的理想安装位置。
另外，在此实施例中，轮毂2与车轮1之间的连接点设置在该车轮1的外侧上(即，轮辋1a附近)。这排除了在结构和强度上对车轮1的盘面中央部的要求。因此，变得可以完全或者部分地省略车轮1的中央部(或者增大孔口面积)以有助于经由空间70的空气通风。结果，这增强了制动系统(制动盘82)和电机20的冷却效率。
另外，在此实施例中，当制动钳84从其内侧压向制动盘82时产生的制动力矩经由该制动盘82和制动钳84从车轮1传递给内壳24。此外，在永久磁铁26与铁心28或线圈30之间产生的驱动力矩直接经由轮毂2从该永久磁铁26(外壳22)传递给车轮1，而不需要减速齿轮等。这样，根据此实施例，由于制动力矩和驱动力矩的传递路径短，可以使得在该传递路径上工作的组件尺寸(重量和成本)最小化。从类似观点来看，半轴轴承4相对于车轮中心的径向位置被设置成基本对应于悬架臂的安装点的径向位置。换句话说，半轴轴承4的径向位置基本对应于内壳24的基面的径向位置。
接着，再次参照图1和图2，环状外部密封件5设置在电机20的外侧上。外部密封件5设置在半轴轴承4的内座圈6与轮毂2之间。外部密封件5起到在车辆外侧上密封内壳24与外壳22之间的间隙的功能。
由橡胶形成的环状内部密封件90设置在电机20的内侧上。内部密封件90被设置用于在车辆内侧上密封内壳24与外壳22之间的间隙。内部密封件90起到防止灰尘进入电机20的功能以及阻止机油或润滑脂漏出电机20的功能。
深沟小轴承92设置在内部密封件90的外侧上。深沟小轴承92设置在内部密封件90附近。对于这种布置，深沟小轴承92在来自外部的不同负荷(包括转动反作用力)作用于电机20时维持内壳24与外壳22之间的间隙基本恒定，并因而使内部密封件90的密封唇的接合边缘稳定化，从而导致内壳24与外壳22之间的高度密封性。尤其，在根据车轮1的大内径将电机20的外径设定得大的情况中，如同此实施例的情况，内部密封件90的直径变得相应地大，这导致密封唇的接合边缘不稳定。因此，将深沟小轴承92设置在内部密封件90附近的显著优点在于能够尽可能减小密封唇的接合边缘的变化。
如自前述显而易见的，深沟小轴承92可以是其它类型的轴承。然而，如上所述，由于轴承92的主要目的是使内部密封件90的唇密封的接合边缘稳定化，代替承受高负荷的轴承例如前述半轴轴承4的具有单列小滚珠的深沟球轴承就足以用于此目的。
参照优选实施例公开了本发明。然而，应理解的是，本发明不限于上述实施例，可作出变化和变形而不脱离本发明的范围。
例如，尽管前述实施例涉及双横臂式悬架，但其可应用于其它类型悬架。例如，对于支柱式(strut type)悬架，通过将吸振器57(以及螺旋弹簧56)直接固定到内壳24的内周上，能同等地获得如参照上述实施例描述的优点或效果。
另外，前述说明是基于车辆包括四个车轮的假设；然而，本发明可应用于其它类型车辆例如具有两个车轮的车辆。

Claims (4)

1、一种车辆用悬架系统，它包括：
外转子式电机，它具有设置在限定向所述车辆的至少内侧开口的空间的圆筒状部件的外表面上的定子，和由所述圆筒状部件可转动地支承的转子，其中所述外转子式电机设置在车轮内，所述外转子式电机的转子与所述车轮相连接；和
其安装部设置在所述圆筒状部件的内表面上的悬架臂。
2、根据权利要求1所述的悬架系统，其特征在于，它还包括：
设置在所述圆筒状部件与所述转子之间并且在所述转子的外侧的轴承。
3、根据权利要求2所述的悬架系统，其特征在于，它还包括：
设置在所述圆筒状部件与所述转子之间并且在所述转子的内侧的密封件；和
设置在所述圆筒状部件与所述转子之间并且与所述密封件邻接的第二密封件。
4、根据权利要求1所述的悬架系统，其特征在于，与所述转子相连接的是制动盘，该制动盘被设置成其盘面位于由所述圆筒状部件限定的所述空间内。
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