CN104691304A - 轮毂总成及具备上述轮毂总成的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮毂总成及具备上述轮毂总成的车辆，在轮内侧包括电动机的轮毂驱动装置，具体而言，提供所述电动机置于所述轮内部的轮毂驱动装置，使所述电动机的旋转轴中心以轮中心为基准置于前方的同时位于上方，从而提供提高轮内部的设计自由度的有益效果。

Description

轮毂总成及具备上述轮毂总成的车辆

技术领域

 本发明涉及一种轮毂总成及具备上述轮毂总成的车辆，具体说是关于在轮内部具有减速手段的轮毂总成及配有它的车辆。

背景技术

轮毂(In-Wheel)驱动装置指的是在各轮的内侧安装电动机使得各轮分别独立执行驱动及制动的装置。轮毂内***通过电力变换装置启动安装于各个轮(Wheel)上的电动机。这种轮毂内***可控制车辆的姿势及进行回生制动，具有大大提高车辆的安全性及汽油效率的好处。

但轮毂驱动装置因有复杂的行星齿轮设置于毂轴承内部，为了轮的驱动及荷重的支撑，只能将毂盒置于行星齿轮***。结果，为了应用轮毂驱动装置就要额外地制作毂，具有不能与现有的轮兼容使用的问题。

另外，因为在行星齿轮上进行二次减速，为了增大扭矩需要增大复杂的行星齿轮的容量。而要增大行星齿轮容量就要增大行星齿轮的宽、外径等的设计，这些都会引发增加制造成本的问题。

而韩国注册专利第10-1080664号(2011.11.08. 公告)上记载有左侧轮上的反转齿轮的螺旋角即扭转角的方向与位于右侧轮上的反转齿轮的扭转角方向相反；位于左侧轮上的行星齿轮的扭转角方向与位于右侧轮上的行星齿轮的扭转角方向相同的结构的具有轮毂电动机的轮子总成。

但这种结构的轮毂驱动装置，其左侧轮上的反转齿轮和右侧轮上的反转齿轮因为其扭转角的方向是互为相反的，只能由不同的零部件充当其功能，从结果上看具有零部件数量增加的问题。

在先技术文献

专利文献

韩国注册专利第10-1080664号(2011.11.08. 公告)。

发明内容

技术问题

本发明是为解决上述问题点，在设计轮子内部方面，以提供小型且自由度高的轮毂总成及配有它的车辆为目的。

另外，本发明的又一目的在于：在组成减速结构上无需另备毂盒，提供可与现有轮子兼容使用的轮毂总成及配有它的车辆。

另外，本发明的又一目的在于：提供可以减少零部件数量的轮毂总成及配有它的车辆。

技术方案

为实现上述目的的本发明是在车轮的内侧包括有电动机的轮毂驱动装置，而所述电动机可提供旋转轴的中心较车轮中心位于前上处，并置于所述轮内部的轮毂驱动装置。

优选地，卡钳以轮中心为准可置于后上处的所述轮内部，支柱以轮中心为准位于上面，下臂以轮中心为准位于下面，前轮连接杆则以轮中心为准被置于后侧的同时被置于下面。

优选地，第一减速部连接于所述电动机的转子上，第二减速部连接于所述第一减速部以及毂组装体上从而可向所述毂组装体传递旋转力。

优选地，所述第一减速部可包括：结合于所述电动机的旋转轴上的中心齿轮、咬合于所述齿轮的至少两个行星齿轮、支撑所述行星齿轮的载体、形成于所述行星齿轮的周围与所述至少两个行星齿轮相咬合的环型齿轮。

优选地，所述中心齿轮可用花键联接在所述电动机的旋转轴上。

优选地，所述环型齿轮被固定在车体上的铰链连接支撑。

优选地，所述第二减速部可能是与结合于所述载体上的小齿轮相咬合的反转齿轮。

优选地，所述行星齿轮的扭转角方向可能与所述小齿轮的扭转角方向相反。

优选地，可在所述载体小齿轮两侧配置轴承，从而支撑咬合时发生的半径方向及轴方向的荷重。

优选地，所述轴承中，电动机一侧在载体和环型齿轮之间配备大口径轴承(第一轴承)，毂侧可使用比所述第一轴承口径更小的第二轴承。

优选地，第二轴承可用于因小齿轮和行星齿轮产生的推力的合力被第一轴承所支撑上。

优选地，所述毂组装体可能包括：与所述反转齿轮形成一体的轴、所述轴用花键联接在所述轴上并与圆盘相连结的轮毂内圈以及支持所述毂内圈可旋转的毂外圈。

优选地，所述毂组装体在毂的内圈与外圈之间包括珠子，与所述轴结合后可能会因毂螺帽的拧紧力向珠子施以适当的预负荷。

优选地，所述毂外圈可被固定于车体的铰链连接支持。

优选地，所述铰链连接可通过支柱及所述下臂固定于车体上。

优选地，所述电动机的转子可被复列轴承支持为可旋转。

优选地，所述复列轴承可能是径向止推滚珠轴承。

为实现所述目的的另一发明可提供包括如上所述轮毂驱动装置的车辆。

有益效果

根据本发明的一实施例，以轮中心为准，在前方上侧配备电动机使得在没有卡钳、前轮连接杆以及下臂的干扰下将电动机打包在轮内部，从而提供可提高轮内部的设计自由度的有益效果。

另外，根据本发明的一实施例，将行星齿轮与电动机相连进行第一次减速，再通过反转齿轮进行第二次减速，从而最大限度地减小为增大扭力的行星齿轮的宽度及外径增加，实现节约制造费用的有益效果。

另外，根据本发明的一实施例，因反转齿轮是连接在毂组装体上的，故提供可与现有的轮兼容使用的有益效果。

另外，根据本发明的一实施例，将行星齿轮的扭转角方向和与反转齿轮咬合的小齿轮的扭转角方向置成相反方向，使行星齿轮上产生的推力和小齿轮上产生的推力相互抵消，从而提供增加对减速机轴承的设计自由度并可减少零部件数量的有益效果。

附图说明

图1是根据本发明一实施例表示轮毂驱动装置的示意图；

图2是以图1的A-A为准表示轮毂驱动装置截面的示意图；

图3是表示图1中所示的轮毂驱动装置的动力传达过程的示意图；

图4是表示行星齿轮的扭转角方向和小齿轮的扭转角方向的示意图。

附图标记说明

10：轮;                                20：卡钳;

30：支柱;                         40：下臂;

50：前轮连接杆;                 100：轮毂驱动装置;

110：电动机;                        111：转子;

112：定子;                        113：线圈;

114：旋转轴;                        120：第一减速部;

121：中心齿轮;                    122：行星齿轮;

123：载体;                               124：套环;

130：第二减速部(反转齿轮);  140：毂组装体;

141：轴;                             142：毂内圈;

143：毂外圈;                     150：铰链连接;

160：小齿轮;                        170：圆盘。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施例。首先需要注意的是，在给各个图纸上的组成因素附上参考符号时，即使不在同一图纸，但对于同一构成因素尽可能使用相同的符号。另外，在说明本发明的实施例的过程中也会提到，本发明的技术思想并不仅仅限定或局限于此，可由从业者将其变形后以各种各样的方式进行实施。

轮毂驱动装置由产生驱动力的电动机、冷却电动机的冷却装置、将驱动力传递给轮的减速装置、产生制动力的制动装置、转换车辆方向的转向装置及将轮支持到车辆的悬架装置等组成。要将这些组成部件配置在轮内侧，就要求有整合零部件相互间的连接部分，融合功能的技术。

在本发明中，为了在轮内部安装轮毂电动机来驱动车辆的目的，将电动机设置在以轮中心轴车轴为准的前上方，从而在不受卡钳及前轮连接杆下臂干扰的情况下装上机。而且，在电动机内部配备行星齿轮进行第一轮减速，并在铰链连接内部有反转齿轮进行第二次减速从而最大限度的减小宽度方向增加，采用第三代毂可直接使用现有的轮。另外，将结合于减速机总成载体上的反转齿轮和行星齿轮的旋转角设置成相反方向，使推力负荷相抵消，从而实现即使左侧轮和右侧轮的推力负荷方向不同，减速机总成依然可以同样使用的特点。

图1是根据本发明一实施例表示轮毂驱动装置的示意图；图2是以图1的A-A为准表示轮毂驱动装置截面的示意图。

本发明的电动机位置是为了轮在行驶中上下弹动或旋转时，即使转至转向角也能避开底盘部件的干扰并将电动机的尺寸做到最大。而如图1所示，在轮内后下方会形成相应于与电动机不重合的不被电动机所占有的空间。结果，在下方可安排悬挂的自由度增大。另外，如图1中所示，刹车卡钳20可轻易收到轮内电动机不重合一侧的对面。

由此，本发明的***组成从车辆的内侧向外侧看上去时，如图1所示，电动机的中心在距车轴中心一定距离内的前上方，后上方有卡钳20，以车轴为中心的上方是支柱安装部，下方是下臂40安装部，而后下方则有前轮连接杆50。

并列结合图1及图2，根据本发明实施例的轮毂驱动装置100中，电动机110被置于轮10内部时，其旋转轴中心C2被置于以轮10中心C1为准的前上方。

即，电动机110在位于轮10内部时，旋转轴的中心C2可位于穿过轮毂10中心C1的垂直基准线L1前方（车辆的前方）。同时电动机110在位于轮10内部时，旋转轴的中心C2可位于穿过轮毂10中心C1的水平基准线L2上方。

这样的电动机110位置，是为了即使在行驶中轮10上下弹动或旋转时转至转向角，也不会与底盘部件相互干扰，并且能将电动机110的尺寸增至最大。

而且，这样向前上方偏移的电动机110位置，在轮10内部的后下方形成一定的空间。结果，在轮10内部下方安排悬挂60的自由度可能会变大。

在轮10内部配备卡钳20时可让其位于以垂直基准线L1为准的（车辆的后方）并且位于以水平基准线L2为准的上方。 

支柱30可安排在以水平基准线L2为准的上方。

下臂40可安排在以水平基准线L2为准的下方。

而前轮连接杆50可在轮毂10内部位于以垂直基准线L1为准的后方（车辆的后方）同时位于以水平基准线L2为准的下方。 

由此，可实现在与卡钳20、下臂40以及前轮连接杆50相互不干扰的情况下将电动机110装于轮10内部。

图3是表示图1中所示轮毂驱动装置的动力传递过程的示意图。

驱动时如图2的截图A-A所示，在电动机内有动力传递轴转子111，由安装于转子末端的中心齿轮121和，与此中心齿轮咬合的行星齿轮122，以及支持此行星齿轮的载体123实施第一段减速。

然后，由用花键联接于载体上的小齿轮160、与所述齿轮咬合的反转齿轮130实施第二段减速。

与反转齿轮一体化的轴用花键联接的毂内圈142和，在轮毂内圈用毂螺栓结合的圆盘170以及轮的旋转，致使车辆被驱动。

行驶过程中由两个珠子支持毂内圈的毂外圈143和支持毂外圈的铰链连接150通过支柱及下臂40结合于车体上并支撑车辆。

制动时，被支持在铰链连接上的卡钳20对与轮一起旋转的圆盘产生磨擦力实现制动，转向时使轮产生转向角的前轮连接杆50连接在铰链连接上实现。

并列结合图1至图3所示，根据一实施例的轮毂驱动装置100，可以是第一减速部120连接在电动机110的旋转轴上，第二减速部130连接在第一减速部120以及毂组装体140上。

具体地，第一减速部120可包括中心齿轮121、行星齿轮122、载体123、环型齿轮124。

中心齿轮121可用花键联接在电动机110转子111的旋转轴114上。多数个的行星齿轮122沿着中心齿轮121的周围咬合，接受由中心齿轮121传递的旋转力。而载体123则支持行星齿轮122。环型齿轮124沿着多数个的行星齿轮122的周围咬合。环型齿轮124由固定于车体的铰链连接150支持。

当电动机110的旋转轴114旋转，连接于旋转轴114上的中心齿轮121跟着旋转。由于中心齿轮121的旋转，行星齿轮122进行自转并公转中心齿轮121的周围。而随着行星齿轮122的旋转，支持行星齿轮122的载体123也跟着旋转，从而形成第一次减速。

第二减速部130可能是与结合于载体123小齿轮160相咬合的反转齿轮130。

当载体123旋转，结合于载体123上的小齿轮160也跟着旋转，与小齿轮160咬合的反转齿轮130也旋转，从而实现二次减速，扭力增大。

反转齿轮130的旋转力传递到毂组装体140上。

毂组装体140可包括轴141、毂内圈142、毂外圈143。轴141可与反转齿轮130形成一体。毂内圈142结合在轴141上之后由毂螺帽拧紧，并结合于圆盘170上。毂内圈142通过螺栓B联结在轮10上。毂外圈143支撑毂内圈142使之可以旋转。而毂外圈143可由铰链连接150支持。铰链连接150通过支柱30以及下臂40可结合于车体上。

当反转齿轮130旋转，毂内圈142亦跟着旋转，从而使轮10旋转。

与轮10一起旋转的圆盘170上，由卡钳20磨擦接触实现制动。此时，卡钳20由铰链连接150支持。同时由连接于铰链连接150上的前轮连接杆50实现轮10的转向。

另一方面，通常用于车辆上的变速机装置的减速齿轮为了降低噪音具有扭转角。在轮毂驱动装置上，左侧轮和右侧轮上分别需要如上所述的减速部，如果要完成2层以上的减速就需要更多数量的齿轮部件。因此，在左侧轮和右侧轮上采用相同的部件，就能将制造工程简单化，有利于节约费用。为此，可以在左侧轮及右侧轮上分别采用齿轮的扭转角方向相同的齿轮部件。

但是，齿轮的扭转角会产生推力，在相同方向的扭转角上发生的推力会给轴承形成较大的负荷压力。为了增加轴承的寿命就要增加轴承的直径，但问题是要获得最大旋转速度又不能增加轴承的直径。

本发明的行星齿轮和小齿轮结合在载体上，由直径不同的轴承支持小齿轮两端，行星齿轮的螺旋角和小齿轮的螺旋角的方向相反地结合为特点。

传递到载体上的由行星齿轮产生的推力和产生于小齿轮上的推力相互抵消，从而传递到电动机内部的推力将大大减小。

两个推力的合力可以让相对更大轴承支撑。

其结果，减速机内部的轴承只考虑最大允许旋转速度而设计，寿命上也完全不会有任何问题，因此可以很好地设计减速机一侧的轴承。

另外，因推力会在内部相抵消，减速机构可以在左侧轮和右侧轮上相同地应用，具有可减少齿轮部件数的优点。

图4为表示行星齿轮的扭转角方向和小齿轮的扭转角方向的示意图。

根据本发明一实施例的轮毂驱动装置100为了解决这样的问题，如图4所示，将行星齿轮122的扭转角(螺旋角)G1的方向与小齿轮160的扭转角方向G2设置相反。结果，行星齿轮122上产生的推力和小齿轮160上发生的推力在载体123上相互抵消，推力大大减小。

由此，在设计支持小齿轮的轴承上，可以只考虑最大允许旋转速度，非常有利于良好地设计轴承。另外，因推力会在轮10的内部抵消，具有可将减速部同样应用于左侧轮和右侧轮上从而减少齿轮部件数量的优点。 

而电动机110的转子111可由复列轴承115可旋转地被支持。此时，复列轴承115为径向止推(angular)轴承，可无关中心齿轮上产生的推力方向地去支持。复列轴承115上设有分解器116将电动机110的旋转信息传给逆变器。转子111的周围形成定子112，定子112上缠绕有线圈113。

本发明按电动机、铰链连接、行星齿轮组、小齿轮、反转齿轮、毂总成、圆盘等顺序组装。

电动机包括定子核112、定子线圈113以及转子111 (rotor)。如果电动机为三相(three phase) 电动机，定子线圈可包括U状线圈、V状线圈以及W状线圈。

转子111安排在定子核或定子线圈的内周侧，通过双重径向止推滚珠轴承115由电动机罩支持其旋转。

滚珠轴承后面安装分解器116将控制电动机的位置信息传递给逆变器。 

转子111旋转输出经减速机构传递到轮上。减速机构包括行星齿轮组及反转齿轮机构实现两阶段的减速。

如图2的截面A-A所示，行星齿轮组比轮胎/轮毂集成内的电动机更位于车辆外部侧。

行星齿轮组位于与电动机中心相同的轴线上，包括中心齿轮、行星齿轮、行星载体以及套环。

中心齿轮121用花键联接在转子111上，环型齿轮124用螺栓固定于铰链连接上，因此可以通过载体减速。

载体为三个轴承，由转子111、环型齿轮124、毂外圈143和一体化的减速机罩支持。

反转齿轮组比第一行星齿轮更位于车辆外部一侧。反转齿轮组包括位于第一行星齿轮输出载体上的小直径的齿轮160以及与驱动齿轮相咬合的大直径的反转齿轮130。

小直径的驱动齿轮用花键连接在载体上。

大直径的反转齿轮，其铰链连接一侧由轴承支持，毂侧由轴用花键联接到毂内圈142上并由毂螺帽固定。

毂的内圈侧构件与反转齿轮的轴用花键联接，将增倍的扭力传递给轮。外轮侧的辅材让其从外圈侧围绕内轮侧构件，用螺栓固定在铰链连接上支持内圈侧辅材。

另外，外圈侧的辅材上有减速机罩一体化并结合到铰链连接上，并进行密封处理，以防止内部漏油。

铰链连接和电动机外壳之间也用密封，防止电动机内部的油泄漏。

以上，结合附图具体说明了根据本发明的一实施例的轮毂驱动装置。

以上说明仅仅是将本发明的技术思想举例进行了说明，如果是具有本发明所属领域里一般知识的人，可在本质上不脱离本发明特点的范围内进行各式各样的修改、变更以及置换。因此，本发明所展示的实施例及附加的图纸都不是为了限定本发明的技术思想，而只是为了说明，本发明的技术思想范围并不仅限于这样的实施例及附图。本发明的保护范围应由下面的权利要求范围来解释，而与它属于同等范围内的所有技术思想都应被解释为包括在本发明的权利范围内。

Claims (10)

1.一种轮毂总成，其特征在于，

配置于车辆的轮内部，包括：

轮毂电动机；

反转齿轮机构；

行星齿轮组；以及

在两边支持结合配备于所述反转齿轮机构上的小齿轮的载体的轴承；

并且位于所述车辆内侧轴承的尺寸比位于所述车辆外侧的轴承更大。

2.如权利要求1所述的轮毂总成，其特征在于，还包括：

供应油料，沿着车宽方向位于所述轮毂电动机和铰链连接之间，按前后方向位于前轮连接杆和所述轮毂电动机之间，按上下方向位于下臂和支柱之间的空间上的油泵。

3.如权利要求2所述的轮毂总成，其特征在于，

所述油料通过形成于所述轮毂电动机旋转轴内部的中空流入，经支持所述载体和所述行星齿轮的轴的流路供应到位于所述行星齿轮内侧的轴承上。

4.如权利要求1所述的轮毂总成，其特征在于，

所述轮毂电动机的输出轴以车轴为基准偏移到前上方位置。

5.一种轮毂总成，其特征在于，

配备于车辆的轮内部，包括：

轮毂电动机；

反转齿轮机构；以及

行星齿轮组；

而被所述行星齿轮组的载体支持的计数机构和组成所述行星齿轮组的行星齿轮的旋转角方向相反地形成。

6.一种车辆，其特征在于，包括：

安装于各车轮上的轮；以及

配备于所述轮内部并包括轮毂电动机、反转齿轮机构以及行星组齿轮，被所述行星齿轮组的载体支持的计数机构和构成所述行星齿轮组的行星齿轮的旋转角方向相反形成的轮毂总成。

7.如权利要求6所述的车辆，其特征在于，

所述轮毂总成是配备于所述载体上的，还包括位于所述车辆的外侧及内侧的轴承；

位于所述车辆外侧的轴承为左侧轮与右侧轮互为对称，位于所述车辆内侧的轴承是左侧轮与右侧轮相同。

8.如权利要求6所述的车辆，其特征在于，还包括：

供应油料，沿着车宽方向位于所述轮毂电动机和铰链连接之间，按前后方向位于前轮连接杆和所述轮毂电动机之间，按上下方向位于下臂和支柱之间的空间上的油泵。

9.如权利要求8所述的车辆，其特征在于，

所述油料通过形成于所述轮毂电动机旋转轴内部的中空流入，经支持所述载体和所述行星齿轮的轴的流路供应到位于所述行星齿轮内侧的轴承上。

10.如权利要求6所述的车辆，其特征在于，

所述轮毂电动机的输出轴以车轴为基准偏移到前上方位置。