CN213899814U - 一种高转矩输出、高集成度的轮毂功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高转矩输出、高集成度的轮毂功率模块，本轮毂功率模块由功率模块和轮毂组件组成；本实用新型在功率模块中集成两级减速器，并将减速器的输出轴与轮毂固定连接，得到一个集成度高的轮毂功率模块；通过合理分配功率模块中减速器组件的减速比，并合理配置轴承，改善功率模块的运动和受力情况；通过将高速级减速器与电机铁芯在轴向尺寸上完全重合，降低了功率模块的高度，提升了轮毂功率模块的转矩输出密度；通过将轮毂组件与功率模块在轴向尺寸上重合，进一步降低了轮毂功率模块的轴向尺寸。

Description

一种高转矩输出、高集成度的轮毂功率模块

技术领域

本实用新型属于传动技术领域，具体涉及一种高输出转矩、高集成度的轮毂功率模块。

背景技术

随着技术的发展，在某些技术领域，例如交通工具、轮式机器人、工业传动领域等等，对轮毂功率模块的输出转矩密度和集成度提出了越来越高的要求。但是现有的驱动方案无法同时兼顾高转矩输出和高集成度这两项要求。

现有的驱动方案主要有两种，一种是采用电机直驱，不加变速装置，这种方案的转矩输出能力有限；另一种是采用减速电机驱动，这种方案电机、减速器、轮毂组件三者轴向尺寸上没有重合，轴向尺寸较大。对于尺寸要求较严苛的场景下，适用性低。

因此，研发一种可以解决上述问题的轮毂功率模块具有重要意义。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了高输出转矩、高集成度的轮毂功率模块：所述模块包括轮毂总成1，驱动轮轴承座2，压线罩3，功率模块4，驱动尾盖5；

其中，所述轮毂总成1设有轮毂11、滑动轴承12、履带驱动齿13；

其中，所述功率模块4设有轴承座41、低速级减速器42、高速级减速器43、电机支座44、尾轴承座45、铁芯组件46、转子组件47；

其中，所述高速级减速器42包括：高速级齿圈421、若干高速级行星齿422、低速级太阳齿423、高速级下行星架424、高速级上行星架425；

其中，所述低速级减速器43包括：低速级齿圈431、若干低速级行星齿432、低速级下行星架433、低速级上行星架434；

其中，所述转子组件47包括：高速级太阳轮471、转子472；所述轮毂总成1 整体为圆管形，其中间设有圆板将其分割为上下空腔；所述滑动轴承12设在下空腔内，所述轮毂11上集成有履带驱动齿13，均匀分布于轮毂11外表面，并与所述圆板在轴向尺寸上重合；

所述驱动轮轴承座2为扁圆柱单开口薄壁结构，在其内壁一侧开有凹槽21；

所述功率模块4为整体为阶梯圆柱状，其中的铁芯组件46为圆环状；所述转子组件47为单开口空心圆柱状，其底部有凸台，背面有转子轴承473安装的轴承孔；所述铁芯组件46与转子组件47同轴安装；

所述功率模块4还包含两级减速结构：低速级减速器42，高速级减速器43；

所述高速级减速器42置于低速级减速器43下；

所述高速级齿圈421、三个高速级行星齿422、低速级太阳齿423、高速级下行星架424及高速级上行星架425构成高速级减速器42；

其中高速级齿圈421固定连接在支座44上；

其中高速级行星齿422安装在高速级下行星架424及高速级上行星架425之间；

其中高速级下行星架424及高速级上行星架425固定连接；

其中高速级太阳轮471与转子组件47的底部凸台固定连接；

其中高速级太阳轮471、高速级下行星架424及高速级上行星架425的转轴处，配置有径向轴承，保证其承载能力及运动性能；

其中，高速级下行星架424通过轴承固定在尾轴承座45上；

其中，高速级上行星架425通过轴承固定在低速级下行星架433上；

其中，所述高速级下行星架424及高速级上行星架425的外径尺寸小于电机铁芯组件46的内径尺寸；

其中，所述低速级齿圈431、低速级行星齿432、低速级下行星架433及低速级上行星架434构成低速级减速器43；

其中，低速级太阳齿423作为动力输入，与高速级上行星架425固定连接；

其中低速级行星齿432安装在低速级下行星架433和低速级上行星架434之间；

其中低速级下行星架433和低速级上行星架434固定连接；

其中低速级齿圈431固定连接在支座44和尾轴承座45上；

其中低速级下行星架433通过轴承固定在支座44上；

其中低速级上行星架434通过轴承固定在尾轴承座45上；

其中轴承座41、支座44、尾轴承座45三者固定连接；

其中，高速级齿轮(包括高速级齿圈421、高速级行星齿422和高速级太阳轮 471)模数小于低速级齿轮(包括低速级齿圈431、低速级行星齿432和低速级太阳齿423)模数；

其中驱动尾盖5为法兰状，其中部设有内凸环51。

所述轮毂总成1与驱动轮轴承座2、功率模块4、驱动尾盖5同轴配合布置；

所述驱动轮轴承座2整体位于轮毂总成1后部；

所述驱动轮轴承座2前部凸起位于于轮毂总成1内部，二者轴向紧配固定连接，周向可转动连接；

所述功率模块4位于驱动轮轴承座2内部，二者轴向紧配固定连接，周向可转动连接；

所述功率模块4与驱动尾盖5可转动连接；

所述驱动尾盖5位于驱动轮轴承座2后部，且与驱动轮轴承座2固定连接；

所述压线罩3为U型卡槽结构，其形为弧片状，与凹槽21形状吻合，且固定连接在驱动轮轴承座2上；

所述功率模块4上的转子轴承473与驱动尾盖5上的内凸环51同轴安装，使功率模块4中的转子组件47与驱动尾盖5构成转动连接；

所述功率模块4上的转子组件47与高速级太阳轮471固定连接；

所述功率模块4上的铁芯组件46固定连接在支座44上；

所述轮毂总成1与功率模块4中的低速级上行星架434同轴布置，并固定连接；

所述高速级减速器43置于电机铁芯组件46的内部空间并同轴设置；

所述支座44、低速级齿圈431和轴承座41固定连接，轴承座41固定连接在驱动轮轴承座2上；

所述驱动尾盖5与驱动轮轴承座2固定连接，并压紧驱动总成4中的转子轴承 473，防止其轴向运动；

所述滑动轴承12与轮毂11同轴安装。

在本专利中，功率模块设计了两级减速器；其中高速级减速器与电机铁芯组件在轴向尺寸上完全重合；功率模块轴向尺寸仅仅是低速级减速器高度和电机铁芯组件高度，节省了高速级减速器的高度，优化了轴向尺寸；低速级齿轮载荷较大，为保证承载能力使用较大模数的齿轮，低速级内齿圈外径较大(与功率模块外轮廓直径相当)，能够同时保证减速比和输出能力；高速级齿轮载荷较小，可以使用较小模数的齿轮，充分利用铁芯内部空间；通过高速级和低速级减速比的匹配，在有限的轴向空间内将输出能力最大化；

此外，本实用新型输出端根据受力情况合理配置轴承和传动件；近输出端配置高承载能力，能够同时承受双向轴向载荷和径向载荷的轴承；远输出端配置径向轴承；输出轴使用两个轴承来承受载荷，提高其承载能力；传动件布置在两个轴承之间，改善其运动和受力情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型正面的整体外观图(履带轮毂)；

图2是本实用新型的整体剖视图；

图3是本实用新型的整体爆炸图；

图4是本实用新型的驱动总成爆炸图；

图5是本实用新型的二级减速器组件爆炸图；

图6是本实用新型的轮毂外观图；

图7是本实用新型背面的整体外观图(履带轮毂)；

图8是本实用新型轮胎轮毂的整体外观图。

其中，1-轮毂总成；2-驱动轮轴承座；3-压线罩；4-功率模块；5-驱动尾盖； 11-轮毂；12-滑动轴承；13-履带驱动齿；41-轴承座；42-高速级减速器；43-低速级减速器；44-支座；45-尾轴承座；46-铁芯组件；47-转子组件；421-高速级齿圈；422-高速级行星齿；423-低速级太阳齿；424-高速级下行星架；425-高速级上行星架；431-低速级齿圈；432-低速级行星齿；433-低速级下行星架；434- 低速级上行星架；471-高速级太阳轮；472-转子；473-转子轴承；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本专利提供了一个高集成度高转矩输出密度的轮毂功率模块，如图1-7所示，所述模块包括轮毂总成1，驱动轮轴承座2，压线罩3，功率模块4，驱动尾盖5；

其中，所述轮毂总成1设有轮毂11、滑动轴承12、履带驱动齿13；

其中，所述功率模块4设有轴承座41、低速级减速器42、高速级减速器43、电机支座44、尾轴承座45、铁芯组件46、转子组件47；

其中，所述高速级减速器42包括：高速级齿圈421、若干高速级行星齿422、低速级太阳齿423、高速级下行星架424、高速级上行星架425；

其中，所述低速级减速器43包括：低速级齿圈431、若干低速级行星齿432、低速级下行星架433、低速级上行星架434；

其中，所述转子组件47包括：高速级太阳轮471、转子472；

下面结合附图描述各部件的内部特征和内部位置关系：

所述轮毂总成1整体为圆管形，其中间设有圆板将其分割为上下空腔；所述滑动轴承12设在下空腔内，所述轮毂11上集成有履带驱动齿13，均匀分布于轮毂11外表面，并与所述圆板在轴向尺寸上重合；

所述驱动轮轴承座2为扁圆柱单开口薄壁结构，在其内壁一侧开有凹槽21；

所述功率模块4为整体为阶梯圆柱状，其中的铁芯组件46为圆环状；所述转子组件47为单开口空心圆柱状，其底部有凸台，背面有转子轴承473安装的轴承孔；所述铁芯组件46与转子组件47同轴安装；

所述功率模块4还包含两级减速结构：低速级减速器42，高速级减速器43；

所述高速级减速器42置于低速级减速器43下；

所述高速级齿圈421、三个高速级行星齿422、低速级太阳齿423、高速级下行星架424及高速级上行星架425构成高速级减速器42；

其中高速级齿圈421固定连接在支座44上；

其中高速级行星齿422安装在高速级下行星架424及高速级上行星架425之间；

其中高速级下行星架424及高速级上行星架425固定连接；

其中高速级太阳轮471与转子组件47的底部凸台固定连接；

其中高速级太阳轮471、高速级下行星架424及高速级上行星架425的转轴处，配置有径向轴承，保证其承载能力及运动性能；

其中，高速级下行星架424通过轴承固定在尾轴承座45上；

其中，高速级上行星架425通过轴承固定在低速级下行星架433上；

其中，所述高速级下行星架424及高速级上行星架425的外径尺寸小于电机铁芯组件46的内径尺寸；

其中，所述低速级齿圈431、低速级行星齿432、低速级下行星架433及低速级上行星架434构成低速级减速器43；

其中，低速级太阳齿423作为动力输入，与高速级上行星架425固定连接；

其中低速级行星齿432安装在低速级下行星架433和低速级上行星架434之间；

其中低速级下行星架433和低速级上行星架434固定连接；

其中低速级齿圈431固定连接在支座44和尾轴承座45上；

其中低速级下行星架433通过轴承固定在支座44上；

其中低速级上行星架434通过轴承固定在尾轴承座45上；

其中轴承座41、支座44、尾轴承座45三者固定连接；

其中，高速级齿轮(包括高速级齿圈421、高速级行星齿422和高速级太阳轮 471)模数小于低速级齿轮(包括低速级齿圈431、低速级行星齿432和低速级太阳齿423)模数；

其中驱动尾盖5为法兰状，其中部设有内凸环51。

下面描述各主要部件的外部相对位置和外部连接关系：

所述轮毂总成1与驱动轮轴承座2、功率模块4、驱动尾盖5同轴配合布置；

所述驱动轮轴承座2整体位于轮毂总成1后部；

所述驱动轮轴承座2前部凸起位于于轮毂总成1内部，二者轴向紧配固定连接，周向可转动连接；

所述功率模块4位于驱动轮轴承座2内部，二者轴向紧配固定连接，周向可转动连接；

所述功率模块4与驱动尾盖5可转动连接；

所述驱动尾盖5位于驱动轮轴承座2后部，且与驱动轮轴承座2固定连接；

所述压线罩3为U型卡槽结构，其形为弧片状，与凹槽21形状吻合，且固定连接在驱动轮轴承座2上；

所述功率模块4上的转子轴承473与驱动尾盖5上的内凸环51同轴安装，使功率模块4中的转子组件47与驱动尾盖5构成转动连接；

所述功率模块4上的转子组件47与高速级太阳轮471固定连接；

所述功率模块4上的铁芯组件46固定连接在支座44上；

所述轮毂总成1与功率模块4中的低速级上行星架434同轴布置，并固定连接；

所述高速级减速器43置于电机铁芯组件46的内部空间并同轴设置；

所述支座44、低速级齿圈431和轴承座41固定连接，轴承座41固定连接在驱动轮轴承座2上；

所述驱动尾盖5与驱动轮轴承座2固定连接，并压紧驱动总成4中的转子轴承 473，防止其轴向运动；

所述滑动轴承12与轮毂11同轴安装。

下面结合附图描述该运动模块的运动输出方式：

电机转子组件47和高速级太阳轮471作为一个整体转动，通过齿轮啮合，将带动高速级上行星架425的转动；高速级上行星架425与低速级太阳齿423作为一个整体，通过齿轮啮合，驱动低速级上行星架434转动；低速级上行星架434与轮毂11作为一个整体，一起转动；整体实现两级减速；

所述高速级减速器43和低速级减速器42都通过两端轴承进行支撑，优化设计后其力学模型为两端简支梁，保证了整体的承载能力和运动性能；高速级减速器43置于铁芯组件46的内部，并与铁芯组件46同轴设置，使得系统的整体轴向尺寸缩小。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种高转矩输出、高集成度的轮毂功率模块，其特征在于，包括轮毂总成(1)，驱动轮轴承座(2)，压线罩(3)，功率模块(4)，驱动尾盖(5)；

所述轮毂总成(1)与驱动轮轴承座(2)、功率模块(4)、驱动尾盖(5)同轴配合布置；

所述驱动轮轴承座(2)整体位于轮毂总成(1)后部；

所述驱动轮轴承座(2)前部凸起位于于轮毂总成(1)内部，二者轴向紧配固定连接，周向可转动连接；

所述功率模块(4)位于驱动轮轴承座(2)内部，二者轴向紧配固定连接，周向可转动连接；

所述功率模块(4)与驱动尾盖(5)可转动连接；

所述驱动尾盖(5)位于驱动轮轴承座(2)后部，且与驱动轮轴承座(2)固定连接；

所述压线罩(3)为U型卡槽结构，其形为弧片状，且固定连接在驱动轮轴承座(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种高转矩输出、高集成度的轮毂功率模块，其特征在于，所述轮毂总成(1)设有轮毂(11)、滑动轴承(12)、履带驱动齿(13)；

所述轮毂总成(1)整体为圆管形，其中间设有圆板将其分割为上下空腔；

所述滑动轴承(12)设在下空腔内；

所述轮毂(11)上集成有履带驱动齿(13)，均匀分布于轮毂(11)外表面，并与所述圆板在轴向尺寸上重合。

3.根据权利要求1所述的一种高转矩输出、高集成度的轮毂功率模块，其特征在于，所述驱动轮轴承座(2)为扁圆柱单开口薄壁结构，在其内壁一侧开有凹槽(21)。

4.根据权利要求1所述的一种高转矩输出、高集成度的轮毂功率模块，其特征在于，所述功率模块(4)设有轴承座(41)、高速级减速器(42)、低速级减速器(43)、电机支座(44)、尾轴承座(45)、铁芯组件(46)、转子组件(47)；

所述功率模块(4)为整体为阶梯圆柱状，其中铁芯组件(46)为圆环状；

所述转子组件(47)为单开口空心圆柱状，其底部有凸台，背面设有轴承孔；

所述铁芯组件(46)与转子组件(47)同轴安装；

所述高速级减速器(42)置于低速级减速器(43)下；

所述轴承座(41)、支座(44)、尾轴承座(45)三者固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种高转矩输出、高集成度的轮毂功率模块，其特征在于，所述高速级减速器(42)包括高速级齿圈(421)、若干高速级行星齿(422)、低速级太阳齿(423)、高速级下行星架(424)、高速级上行星架(425)；所述低速级减速器(43)包括低速级齿圈(431)、若干低速级行星齿(432)、低速级下行星架(433)、低速级上行星架(434)；

所述高速级齿圈(421)、三个高速级行星齿(422)、低速级太阳齿(423)、高速级下行星架(424)及高速级上行星架(425)构成高速级减速器(42)；

其中高速级齿圈(421)固定连接在支座(44)上；

其中高速级行星齿(422)安装在高速级下行星架(424)及高速级上行星架(425)之间；

其中高速级下行星架(424)及高速级上行星架(425)固定连接；

其中高速级太阳轮(471)与转子组件(47)的底部凸台固定连接；

其中高速级太阳轮(471)、高速级下行星架(424)及高速级上行星架(425)的转轴处，配置有径向轴承；

其中，高速级下行星架(424)通过轴承固定在尾轴承座(45)上；

其中，高速级上行星架(425)通过轴承固定在低速级下行星架(433)上；

其中，所述高速级下行星架(424)及高速级上行星架(425)的外径尺寸小于电机铁芯组件(46)的内径尺寸；

其中，所述低速级齿圈(431)、低速级行星齿(432)、低速级下行星架(433)及低速级上行星架(434)构成低速级减速器(43)；

其中，低速级太阳齿(423)作为动力输入，与高速级上行星架(425)固定连接；

其中低速级行星齿(432)安装在低速级下行星架(433)和低速级上行星架(434)之间；

其中低速级下行星架(433)和低速级上行星架(434)固定连接；

其中低速级齿圈(431)固定连接在支座(44)和尾轴承座(45)上；

其中低速级下行星架(433)通过轴承固定在支座(44)上；

其中低速级上行星架(434)通过轴承固定在尾轴承座(45)上；

其中，高速级齿圈(421)、高速级行星齿(422)和高速级太阳轮(471)的模数分别小于低速级齿圈(431)、低速级行星齿(432)和低速级太阳齿(423)的模数。

6.根据权利要求1所述的一种高转矩输出、高集成度的轮毂功率模块，其特征在于，所述驱动尾盖(5)为法兰状，其中部设有内凸环(51)。

7.根据权利要求1所述的一种高转矩输出、高集成度的轮毂功率模块，其特征在于，所述压线罩(3)与凹槽(21)形状吻合。

Images