CN111845320B - 集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮毂电机一体车轮领域，公开了集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮及汽车，包括外部的轮辋和安装在轮辋内的盘式电机、减速器和制动盘，还包括主轴，盘式电机包括转子和定子组件，转子与主轴连接并绕主轴转动，减速器安装在主轴上；转子与减速器的输入端连接带动减速器工作，轮辋与减速器输出端连接实现转动，定子组件通电驱动转子转动带动减速器运转，减速器的输出端带动轮辋转动。本发明创造性地将电机、减速器和制动器集成在轮辋内，所以整个结构的紧凑性较好，占用空间交小，空间利用率高，节约了汽车的成本和空间。

Description

集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮及汽车

技术领域

本发明涉及轮毂电机领域，尤其涉及了集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮及汽车。

背景技术

中国发明专利200910137765.9公开了一体化轮毂电机，其公开了技术方案为：包括电机轴和固定在其上的定子，定子外套设有转子外壳，转子外壳的前后两端通过转子端盖和轴承可旋转固定在电机轴上，电机轴的两端凸伸于转子端盖之外形成长端和短端，转子端盖的外侧固定有轴承端盖，将电机轴的短端罩在其中，所述的轴承端盖中部凸设有轴承端盖轴，朝电机轴方向凸设，所述的电机轴端部和轴承端盖轴的对应位置设有位置检测装置；所述的电机轴上还套设有伺服控制器；所述位置检测装置感测到轴承端盖轴的转动，并将感测到的信号传输给伺服控制器，通过伺服控制器的处理，获得转子转动的角度或位置，进而实现对电机的精确控制。该技术方案提供的主要为电机性能的改进，提供了一种一体化轮毂电机。

中国发明专利申请201780023404.4公开了一种车轮模块，其公开了制动器、电机以及轮毂单元，该发明的一个方式所涉及的车轮模块具备轮毂、马达、保持部件、以及制动器。轮毂供轮胎安装。马达配置于轮毂的内侧，具备定子以及转子。轴与转子的旋转轴同轴地固定于转子，将该转子的旋转力传递至轮毂。保持部件对定子进行保持。制动器限制轴的旋转。而且，保持部件的在转子的旋转轴的轴向上的一方的端部固定支承于支承部件。另外，制动器隔着支承部件而配置于与轮毂相反的一侧。另外，轴穿过在保持部件的一方的端部以及支承部件形成的贯通孔而延伸至制动器的内部。

该技术方案存在结构复杂，适用范围较窄。同时一体化车轮的集成化程度低，可靠性较差，制动器没有和车轮一体设计。

发明内容

本发明根据现有技术中制动力矩传递灵敏度低，结构不够紧凑，空间占用率较大等缺点，提供了集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，包括外部的轮辋和安装在轮辋内的盘式电机、减速器和制动盘，还包括主轴，盘式电机包括转子和定子组件，转子通过轮毂轴承单元与主轴连接并绕主轴转动，减速器安装在主轴上；转子与减速器的输入端连接带动减速器工作，轮辋与减速器输出端连接实现转动，定子组件通电驱动转子转动带动减速器运转，减速器的输出端带动轮辋转动。该技术方案创造性地将盘式电机、减速器和制动盘集成在轮辋内，从而实现了一体化轮集成化程度高，使得装配更加简单，方便。

作为优选，主轴上安装有轮毂轴承单元，主轴与轮毂轴承单元的非转动部固连，转子安装在轮毂轴承单元的转动部上，定子组件包括左定子和右定子，左定子和右定子固定连接，且左定子和右定子之间形成为用于放置转子的安装腔，左定子与轮毂轴承单元固定连接。轮毂轴承单元起到支撑和传动的作用。

作为优选，减速器为行星减速器，包括太阳轮、行星架、安装在行星架上的行星轮、齿圈盖板、减速器齿圈和行星架盖板，太阳轮与行星轮相互啮合，太阳轮与转子固定连接，减速器齿圈和齿圈盖板与定子组件固定连接，行星架和行星架盖板与轮辋固定连接；转子转动带动太阳轮同步转动，太阳轮通过与行星轮啮合带动行星架转动，行星架带动制动盘和轮辋同步转动。行星减速器具有体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低以及具有功率分流、多齿啮合独用的特性。能够匹配轮辋内的空间，而且通过设计之后能够匹配电机使用，而且装配方便，简单。

作为优选，还包括固定安装在主轴上第二轴承，行星架与第二轴承的外圈固定；太阳轮包括安装部和齿轮部，安装部伸出在齿圈盖板的外部且与转子固定连接。

作为优选，齿圈盖板的端面设置有第一安装口，安装部与第一安装口的内侧面密封配合，安装部的左端面贴合在转子端面上，安装部和转子通过第一螺栓固定连接。安装部与转子采用此种方式进行连接优点在于，固定牢靠，同时便于拆卸，安装部和转子的贴合面较大，所以稳定性更好，同时增加了转子的强度，能够防止转子发生晃动，而且环形的安装面能够保证转子不会发生晃动，稳定性更好，寿命更长。

作为优选，减速器齿圈上安装有第二螺栓，第二螺栓依次连接减速器齿圈、齿圈盖板和右定子，第二螺栓设置在减速齿圈的外边部。减速器齿圈作为减速器的外壳与右定子进行固定，使得减速器外壳与右定子成为固定的一体结构，通过结构设计，仅通过设置螺栓进行固定使得安装更加方便，便于后期的维护和保养。

作为优选，制动盘安装在行星架盖板和轮辋内壁之间，制动盘、行星架盖板、行星架和轮辋同步转动。该种方式的制动盘设置在轮辋的内部，具有安装方便的特点，而且制动盘能够作为加强件使用，避免轮辋和减速器直接接触，增加了整个装置的强度。

作为优选，制动盘为环形制动盘，制动盘固定安装在轮辋的左端。

作为优选，轮辋内还安装有制动器，制动器与制动盘配合。

作为优选，一种汽车，配置了上述的集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

首先本申请创造性地将电机、减速器和制动器集成在轮辋内，所以整个结构的紧凑性较好，占用空间交小，空间利用率高，节约了汽车的成本和空间。同时本方案中采用的轮毂电机为盘式轮毂电机，盘式电机具有厚度小，输出的扭矩大的特点，而且本专利中的盘式电机具有结构紧凑，效率高的特点，适用于各类需要匹配轮毂电机的车型。

为了匹配轮辋以及便于安装维护转子，盘式电机的定子分为左定子和右定子，从而实现方便拆装和与其余部件装配。行星轮减速器能够按照要求设计出不同的结构和不同的传动比，满足车辆传动的力矩和转速需求；行星轮减速器中的太阳轮与转子相互固定，保证减速的精确。采用制动盘与行星架和轮辋直接配合，方便制动力矩的传递，同时太阳轮能够对定子起到支撑作用，从而保证转子的结构，不会出现变形现象。采用传统制动盘或环形制动盘，能够利用现有车型的普遍制动器设计方案，能够匹配普通前卡钳、IPB、EPB等，具有极强的模块化特性；将轮毂电机、行星轮减速器和制动装置集成于轮辋之中，形成驱制动一体化的电动轮，方便客户进行模块化装配。

附图说明

图1是实施例1和实施例2装置的内侧外形结构示意图。

图2是实施例1和实施例2装置的外侧外形结构示意图。

图3是实施例1的装置的剖视图。

图4是实施例3和实施例4装置的内侧外形结构示意图。

图5是图4的剖视图。

图中的附图标记对应的技术名称为：1—盘式电机、2—减速器、3—制动盘、4—主轴、5—转子、6—轮辋、7—轮毂轴承单元、8—左定子、9—右定子、10—安装腔、11—太阳轮、12—行星架、13—行星轮、14—齿圈盖板、15—减速器齿圈、16—行星架盖板、17—第二轴承、18—安装部、19—齿轮部、20—第一安装口、21—第一螺栓、22—第二螺栓、23—制动器、24—水道。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。需要声明的是文描述中的左、右方位均以剖面图为基准。

实施例1

如图1至3所示，集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，包括外部的轮辋6和安装在轮辋6内的盘式电机1、减速器2和制动盘3，还包括主轴4，盘式电机1包括转子5和定子组件，转子5与主轴4连接并绕主轴4转动，减速器2安装在主轴4上；转子5与减速器2的输入端连接带动减速器2工作，轮辋6与减速器2输出端连接实现转动，定子组件通电驱动转子5转动带动减速器2运转，减速器2的输出端带动轮辋6转动。其中本实施例中的左端为轮辋6靠近内侧的一端，右端为轮辋6靠近外侧的一端。其中永磁体36均匀分布在转子5的横向截面上，也就是分布在转子5的左端面和右端面上；线圈分别均匀地分布在定子的横向截面上。

主轴4上安装有轮毂轴承单元7，轮毂轴承单元7相当于轴承单元，但是轮毂轴承单元7能够承担较大的载荷，轮毂轴承单元7为现有技术。支撑盘式电机1的主轴4与轮毂轴承单元7的非转动部固连。轮毂轴承单元7的左端设置有装配槽31，轮毂轴承单元7包括中部与主轴4同轴线的装配孔，主轴4的左端设置有卡座32，主轴4与装配孔过盈配合安装，卡座32落入在装配槽31内。在实际工作中，主轴4以及轮毂轴承单元7的内圈是不发生转动的，轮毂轴承单元7的外圈发生转动。

转子5安装在轮毂轴承单元7的转动部上，也就是安装在轮毂轴承的外圈上与轮毂轴承单元7的外圈同步发生转动，本实施例中，轮毂轴承单元7的外圈与转子5通过螺栓进行固定连接。定子组件包括左定子8和右定子9，左定子8和右定子9固定连接，且左定子8和右定子9之间形成为用于放置转子5的安装腔10，左定子8与轮毂轴承单元7固定连接，具体的左定子8和轮毂轴承单元7的内圈固定，具体的通过固定螺栓41进行固定；从而盘式电机1的定子组件不发生转动。左定子8与车辆的车桥或者转向节或者汽车底盘进行固定，不发生转动。

为了更好的安装左定子8和右定子9，左定子8和右定子9通过螺栓作为连接件进行固连，左定子8和右定子9的边部均包括垂直端面的装配部25，装配部25之间支撑起用于安装转子5的安装腔10，很显然装配部25沿左定子8和右定子9的边部环形布置，装配部25上安装有第三螺栓26，左定子8的装配部25和右定子9的装配部25的端面上均开设有螺纹孔，第三螺栓26通过与装配部25上的螺纹孔配合将左定子8和右定子9固定连接，第三螺栓26沿圆周方向均匀布置，从而保证左定子8和右定子9转动时更加平稳。

由于行星减速器2具有体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低。具有功率分流、多齿啮合独用的特性。所以本实施例中的减速器2为行星减速器2，该行星减速器2包括太阳轮11、行星架12、安装在行星架12上的行星轮13、齿圈盖板14、减速器齿圈15和行星架盖板16，太阳轮11与行星轮13相互啮合，为了匹配本设计，该技术方案中太阳轮11与转子5固定连接，采用该种方式的优点在于，保证太阳轮11的响应速度，同时也能够保证减速器2的减速比，能够更好的传动力矩。

减速器齿圈15和齿圈盖板14与定子组件固定连接，行星架12和行星架盖板16与轮辋6固定连接能够方便制动力的传递，保证制动的及时性和准确性；转子5转动带动太阳轮11同步转动，太阳轮11通过与行星轮13啮合带动行星架12转动，行星架12带动轮辋6同步转动实现驱动车轮转动的目的。

还包括固定安装在主轴4上第二轴承17，第二轴承17设置在主轴4的右端用于支撑行星架12。行星架12与第二轴承17的外圈固定，本实施例中的固定方式采用行星架12与第二轴承17外圈过盈配合的方式进行固定；主轴4与第二轴承17的内圈固定连接，本实施例中采用弹性挡圈以及轴间的方式对第二轴承17进行固定。太阳轮11包括安装部18和齿轮部19，安装部18伸出在齿圈盖板14的外部且与转子5固定连接。

齿圈盖板14的中部设置有第一安装口20，安装部18与第一安装口20的内侧面密封配合，安装部18的左端面贴合在转子5端面上，安装部18和转子5通过第一螺栓21固定连接。安装部18与齿轮部19一体成，安装部18的环形侧面上安装有环形密封圈用于与齿圈盖板14之间形成密封，从而防止异物进入到行星减速器2；安装部18的左端面与转子5的右端面也就是接触面之间设置有密封结构，具体的为转子5的右端面上设置有环形的密封圈。而且太阳轮11套设在主轴4上，太阳轮11和主轴4之间设置有密封圈，防止太阳轮11与主轴4直接接触发生磨损以及噪音，而且能够保证主轴4的稳定性。本实施例中行星减速器2的轴线和主轴4的轴线重合，沿主轴4环形分布。本实施例中第一螺栓21穿过安装部18与转子5上开设的螺纹孔配合，从而保证转子5和太阳轮11连接的可靠性。需要说明的是，右定子9的中部设置有圆形的通道27，安装部18穿过通道27固定安装在转子5的端面上。本实施例中，很显然由于安装部18需要伸出在齿圈盖板14的外部即图中齿圈盖板14的左侧，所以齿圈盖板14为中间开设有圆孔的环形盖板，而安装部18具体的尺寸和形状大小由转子5右端面、右定子9中部的通道27、齿圈盖板14的内环和主轴4围成的空间形状以及大小所决定。

齿圈盖板14放置在减速器齿圈15和右定子9之间，齿圈盖板14的右端面与减速器齿圈15的左端面贴合，齿圈盖板14的左端面与右定子9的右端面贴合，齿圈盖板14与右定子9和减速器齿圈15固定连接。减速器齿圈15上安装有第二螺栓22，第二螺栓22依次连接减速器齿圈15、齿圈盖板14和右定子9，第二螺栓22设置在减速齿圈的外边部。齿圈盖板14的右侧面通过密封圈与减速器齿圈15密封配合，齿圈盖板14的左端面通过密封圈与右定子9密封配合。减速器齿圈15与行星架盖板16、齿圈盖板14围成行星减速器2的传动空间，行星架盖板16嵌入在减速器齿圈15右端的内环面上，行星架盖板16与减速器齿圈15内壁通过设置密封圈进行密封；行星架12的侧壁与减速器齿圈15的内壁密封配合，行星架12上固定设置有安装轴28，安装轴28上装配有行星轮13，行星轮13与减速器齿圈内壁15的齿以及太阳轮11的齿啮合，由于减速器齿圈15不发生转动，所以工作时行星轮13带动行星架12转动实现减速器2的功能，行星架12包括输出轴，输出轴与主轴4同轴线。行星架盖板16设置在输出轴的右端，制动盘3安装在行星架盖板16和轮辋6内壁之间，制动盘3、行星架盖板16、行星架12和轮辋6同步转动，本实施例中通过设置第四螺栓30的方式对上述部件进行固定，如图所示，也就是第四螺栓30依次穿过轮辋6的右端、制动盘3、行星架盖板16固定在行星架12上，从而实现行星架12带动轮辋6、制动盘3同步转动。其中制动盘3的中部设置有加强台阶，台阶的左侧面贴合在行星架盖板16上，右侧面贴合在轮辋6右端的内壁上，从而保证结构紧凑不会发生晃动，减小或者消除装置的纵向剪切力。轮辋6内还安装有制动器23，制动器23与制动盘3配合，减速器齿圈15的右端外侧面延伸设置有安装架40，制动器23安装在安装架40上。

为了保证装置的散热性能，电机左定子8和右定子9上均设置有水道24，水道24用于水管的安装从而保证左定子8和右定子9及时散热。

本装置的工作过程为，左定子8和右定子9的线圈通电后驱动转子5转动，转子5驱动太阳轮11同步转动，太阳轮11通过与行星轮13啮合传动带动行星架12减速转动，行星架12带动制动盘3和轮辋6同步转动，实现驱动车轮转动的功能，在需要减速时，制动器23作用在刹车盘上，刹车盘减速带动行星架12、轮辋6以及太阳轮11等转速降低，从而实现制动减速的目的。

实施例2

如图1至图5所示，集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，本实施例与实施例1区别之处在于，制动盘3为环形制动盘301，环形制动盘301安装在轮辋6的左端并通过螺栓与轮辋6的左端面固定，制动器23通过固定螺栓固定安装在车架或转向节上。

实施例3

如图1至图5所示，集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，本实施例与实施例1的区别之处在于，制动器23为内钳式制动器23。

实施例4

一种汽车，配置了实施例1或者实施例2或者实施例3的集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (3)

1.集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，包括外部的轮辋（6）和安装在轮辋（6）内的盘式电机（1）、减速器（2）和制动盘（3），其特征在于：还包括主轴（4），盘式电机（1）包括转子（5）和定子组件，转子（5）与主轴（4）连接并绕主轴（4）转动，减速器（2）安装在主轴（4）上；转子（5）与减速器（2）的输入端连接带动减速器（2）工作，轮辋（6）与减速器（2）输出端连接实现转动，定子组件通电驱动转子（5）转动带动减速器（2）运转，减速器（2）的输出端带动轮辋（6）转动；定子组件包括左定子（8）和右定子（9），左定子（8）和右定子（9）固定连接，且左定子（8）和右定子（9）之间形成为用于放置转子（5）的安装腔（10），左定子（8）与轮毂轴承单元（7）固定连接，转子（5）上均匀布置有永磁体（36）；主轴（4）上安装有轮毂轴承单元（7），主轴（4）与轮毂轴承单元（7）的非转动部固连，转子（5）安装在轮毂轴承单元（7）的转动部上，减速器（2）为行星减速器（2），包括太阳轮（11）、行星架（12）、安装在行星架（12）上的行星轮（13）、齿圈盖板（14）、减速器齿圈（15）和行星架盖板（16），太阳轮（11）与行星轮（13）相互啮合，太阳轮（11）与转子（5）固定连接，减速器齿圈（15）和齿圈盖板（14）与定子组件固定连接，行星架（12）和行星架盖板（16）与轮辋（6）固定连接；转子（5）转动带动太阳轮（11）同步转动，太阳轮（11）通过与行星轮（13）啮合带动行星架（12）转动，行星架（12）带动轮辋（6）同步转动；制动盘（3）安装在行星架盖板（16）和轮辋（6）内壁之间，制动盘（3）、行星架盖板（16）、行星架（12）和轮辋（6）同步转动;还包括固定安装在主轴（4）上第二轴承（17），行星架（12）与第二轴承（17）的外圈固定；太阳轮（11）包括安装部（18）和齿轮部（19），安装部（18）伸出在齿圈盖板（14）的外部且与转子（5）固定连接;齿圈盖板（14）的端面设置有第一安装口（20），安装部（18）与第一安装口（20）的内侧面密封配合，安装部（18）的左端面贴合在转子（5）端面上，安装部（18）和转子（5）通过第一螺栓（21）固定连接;齿圈盖板（14）放置在减速器齿圈（15）和右定子（9）之间，齿圈盖板（14）的右端面与减速器齿圈（15）的左端面贴合，齿圈盖板（14）的左端面与右定子（9）的右端面贴合，齿圈盖板（14）与右定子（9）和减速器齿圈（15）固定连接；减速器齿圈（15）上安装有第二螺栓（22），第二螺栓（22）依次连接减速器齿圈（15）、齿圈盖板（14）和右定子（9），第二螺栓（22）设置在减速器齿圈的外边部；制动盘（3）为环形制动盘（301），制动盘（3）固定安装在轮辋（6）的左端。

2.根据权利要求1所述的集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，其特征在于：还包括制动器（23），制动器（23）与制动盘（3）配合。

3.一种汽车，其特征在于：配置了权利要求1至2所述的任意一种集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮。

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