CN103171419A - 无毂车轮驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无毂车轮驱动装置，其集成于车轮内部以驱动或制动车轮，包括：轮内电机，其包括制动盘托架、转子托架、环形转子、环形定子、三相配电环、内车轮轴承、外车轮轴承、内环形转向节和外环形转向节；无毂车轮，其为外侧具有安装凸缘的轮辋；车轮封盖，其静止不旋转；以及制动装置，其包括环形制动盘和制动卡钳。本发明的无毂车轮驱动装置采用了无毂车轮、大直径薄壁车轮轴承、具有大内部空间的环形转向节和静止不旋转的车轮封盖，整车装配和维护拆卸方便，并能提高车辆的舒适性和行驶安全性，改善车辆的空气动力学特性，因此，可以得到一种综合性能优的无毂车轮驱动装置。

Description

无毂车轮驱动装置

技术领域

本发明涉及车辆驱动技术领域，特别涉及一种车轮驱动装置，尤其涉及一种无毂车轮驱动装置。

背景技术

无毂车轮（hubless wheel）取消了轮毂和轮辐，只保留了轮辋和在轮辋外侧设置的安装凸耳，将常规车轮质量减轻了一半，特别适用于匹配车轮驱动装置，以抵消轮内电机增加的非悬挂质量。现有的车轮驱动装置主要有两类，一种是带减速器的高速内转子电机驱动装置，另一种是不带减速器的低速外转子电机驱动装置。与前者相比，后者的结构更紧凑，采用的外转子电机具有环状结构，而且易于与无毂车轮在较大直径处进行集成。

美国专利申请US2010/0163323A1公开了一种无毂车轮驱动装置，其包括外转子轮内电机、环形制动器、轮毂单元和无毂车轮，其中，无毂车轮通过设置在轮辋外侧的安装凸耳与外转子的轴向外侧端面固接，外转子通过轮毂单元支撑在内定子的径向外侧，环状制动器固接在外转子的轴向内侧端面上，在外转子内侧端面上固接着转子端盖，其径向延伸到轮毂单元附近，支撑在设置在轮毂单元轴向内侧的第二轴承上，冷却管路和三相动力电缆通过设置在轮毂单元内的孔进出轮内电机。

美国专利US7735588B2公开了另外一种无毂车轮驱动装置，其包括无毂车轮、环形转子、环形定子、具有法兰面的外车轮轴承、内车轮轴承、环形转向节、环形制动盘和制动卡钳，其中，环形转子和无毂车轮分别固接到外车轮轴承法兰面的内外端面上，环形转子通过内外车轮轴承支撑在环形定子上，环形制动盘通过固接在外车轮轴承法兰面的外侧，并在径向和轴向上向内布置在环形转向节内，制动卡钳布置在环形制动盘径向内侧，并固接在环形转向节内壁上，悬架横臂通过上下球铰与环形转向节相连接，在环形转向节内壁还设置有用于连接转向横拉杆的凸台。

上述公开的技术方案存在着以下显而易见的技术难题：第一种技术方案难于装配和拆卸，必须先将常规转向节和无毂车轮驱动装置进行装配，或许也要先连接冷却管路和直流动力电缆后再装配到悬架上；第二种技术方案的环形制动盘布置在环形转向节内空中间位置，其直径受到限制，且冷却效果不佳，热负荷对环形定子也有不利影响；从车轮外侧看，外侧零件都是转动的，不利于设置可减小空气阻力的静止不动的车轮封盖。

因此，还存在着提供一种综合性能更优的无毂车轮驱动装置的需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种综合性能更优的无毂车轮驱动装置。

本发明提供了一种无毂车轮驱动装置，其集成于车轮内部以驱动或制动车轮，包括：轮内电机，其包括制动盘托架、转子托架、环形转子、环形定子、三相配电环、内车轮轴承、外车轮轴承、内环形转向节和外环形转向节；无毂车轮，其为外侧具有安装凸缘的轮辋；车轮封盖，其静止不旋转；以及制动装置，其包括环形制动盘和制动卡钳。

根据本发明的无毂车轮驱动装置，所述无毂车轮、所述制动盘托架、所述转子托架、所述环形转子、所述内车轮轴承、所述外车轮轴承、所述环形定子、所述三相配电环、所述内环形转向节和所述外环形转向节沿径向从外到内依次同轴设置，其中，所述无毂车轮固接在所述转子托架的轴向外侧，所述制动盘托架固接在所述转子托架的轴向内侧，所述环形转子固设在所述转子托架的径向内侧，并与所述环形定子相对布置，所述内环形转向节和所述外环形转向节固接，所述环形定子固设在所述内环形转向节和所述外环形转向节的径向外侧，所述三相配电环设置在所述环形定子与所述制动盘托架和所述内环形转向节所围成的空间内或所述转子托架和所述外环形转向节所围成的空间内，所述内车轮轴承设置在所述制动盘托架和所述内环形转向节之间，所述外车轮轴承设置在所述转子托架和所述外环形转向节之间。

根据本发明的无毂车轮驱动装置，所述环形制动盘固接在所述制动盘托架的轴向内侧，所述制动卡钳设置在所述环形制动盘的径向内侧并固接在所述内环形转向节的内环壁上。

根据本发明的无毂车轮驱动装置，所述车轮封盖设置在所述无毂车轮的轴向外侧并固接在所述外环形转向节的内环壁或外端面上。

根据本发明的无毂车轮驱动装置，所述内车轮轴承和所述外车轮轴承为薄壁角接触球轴承，其外径基本等于环形定子的外径。

根据本发明的无毂车轮驱动装置，所述内环形转向节或所述外环形转向节的内环壁上分别设置有用于和转向横拉杆相连接的转向凸台、用于和悬架横臂相连接的悬架凸台、用于固接所述制动卡钳的卡钳座、用于与冷却管路相连接的电机水口座以及用于电连接三相动力电缆和所述三相配电环的三相交流配电座。

根据本发明的无毂车轮驱动装置，所述转向凸台、所述悬架凸台、所述卡钳座、所述电机水口座和所述三相交流配电座设置成在所述内环形转向节或所述外环形转向节的内部空间内易于对对应零部件用手或借助于工具进行装配和拆卸。

根据本发明的无毂车轮驱动装置，整车装配时，首先完成所述悬架凸台、所述转向凸台、所述卡钳座、所述电机水口座和所述三相交流配电座处的对应零部件的装配或连接，再安装所述车轮封盖；以及维护拆卸时，首先拆卸所述车轮封盖，再进行所述三相交流配电座、所述电机水口座、所述卡钳座、所述转向凸台和所述悬架凸台处的对应零部件的拆卸或断开。

本发明的无毂车轮驱动装置采用了无毂车轮、大直径薄壁车轮轴承、具有大内部空间的环形转向节和静止不旋转的车轮封盖，整车装配和维护拆卸方便，并能提高车辆的舒适性和行驶安全性，改善车辆的空气动力学特性。因此，根据本发明可以得到一种综合性能优的无毂车轮驱动装置。

附图说明

图1是本发明的一具体实施例的内侧视示意图；

图2是图1的沿A-A截面的剖视示意图；

图3是图1所示的具体实施例的内外环形转向节的内侧轴测示意图；

图4是图1所示的具体实施例的内外环形转向节的外侧轴测示意图；

图5是图1所示的具体实施例的外侧轴测示意图；

图6是图1所示的具体实施例的在拆去车轮封盖后的外侧轴测示意图；以及

图7是图1所示的具体实施例的在拆去车轮封盖后的外侧视示意图。

图中：10制动盘托架；11转子托架；12环形转子；13环形定子；141、142分别是内环形转向节和外环形转向节；14a、14b、14c、14d、14e分别是转向凸台、悬架凸台、卡钳座、电机水口座和三相交流配电座；15三相配电环；2无毂车轮；31、32分别是内车轮轴承和外车轮轴承；4车轮封盖；51、52分别是环形制动盘和制动卡钳；D1车轮轴承外径；D2环形定子外径。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。应理解，实施例仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。

图1是本发明的一具体实施例的内侧视示意图；图2是图1的沿A-A截面的剖视示意图；图3是图1所示的具体实施例的内外环形转向节的内侧轴测示意图；图4是图1所示的具体实施例的内外环形转向节的外侧轴测示意图；图5是图1所示的具体实施例的外侧轴测示意图；图6是图1所示的具体实施例的在拆去车轮封盖后的外侧轴测示意图；以及图7是图1所示的具体实施例的在拆去车轮封盖后的外侧视示意图。

参考图1和图2，集成于车轮内部以驱动或制动车轮的无毂车轮驱动装置包括：轮内电机，其包括制动盘托架10、转子托架11、环形转子12、环形定子13、三相配电环15、内车轮轴承31、外车轮轴承32、内环形转向节141和外环形转向节142；无毂车轮2，其为外侧具有安装凸缘的轮辋；车轮封盖4，其静止不旋转；以及制动装置，其包括环形制动盘51和制动卡钳52。

无毂车轮2、制动盘托架10、转子托架11、环形转子12、内车轮轴承31、外车轮轴承32、环形定子13、三相配电环15、内环形转向节141和外环形转向节142沿径向从外到内依次同轴设置，其中，无毂车轮2固接在转子托架11的轴向外侧，制动盘托架10固接在转子托架11的轴向内侧，环形转子12固设在转子托架11的径向内侧，并与环形定子13相对布置，内环形转向节141和外环形转向节142固接，环形定子13固设在内环形转向节141和外环形转向节142的径向外侧，三相配电环15设置在环形定子13、制动盘托架10和内环形转向节141所围成的空间内或转子托架11和外环形转向节142所围成的空间内，内车轮轴承31设置在制动盘托架10和内环形转向节141之间，外车轮轴承32设置在转子托架11和外环形转向节142之间。

无毂车轮2将常规车轮的轮毂和轮辐取消了，通过设置在轮辋外侧的安装凸缘固接到转子托架11上，不仅减轻了车轮质量，而且为从车轮外侧对内部结构或相关零部件进行装配或连接工作提供了可能。

环形制动盘51固接在制动盘托架10的轴向内侧，制动卡钳52设置在环形制动盘51的径向内侧并固接在内环形转向节141的内环壁上。外盘内卡钳类型的制动装置，可以提供更大的摩擦制动力，或者减小液压制动管路压力和作用在制动盘上的压力，而且由于靠近车轮内侧，因此，可以获得较佳的冷却效果，其热负荷对于轮内电机的影响也较小。

车轮封盖4设置在所述无毂车轮2的轴向外侧并固接在外环形转向节142的内环壁或外端面上。车轮封盖4起到保护布置在无毂车轮2内部的零部件的作用，防止外界轻易接触到或破坏涉及车辆安全的零部件。静止不旋转的车轮封盖4还具有减小空气阻力的功能，其可以根据所需的车辆空气动力学特性制成如图2所示的将无毂车轮2的外端面基本盖住的端盖形状，或者将大半个轮胎都罩住的轮罩形状。

由于车轮封盖4固接在外环形转向节142上，故可随其一起转向或上下跳动。此外，车轮封盖4也在无毂车轮2的附近提供了一个不旋转的平台，具有实现更多功能的可能，例如，可在其上设置传感器或信号灯等。

内车轮轴承31和外车轮轴承32为薄壁角接触球轴承，其外径D1基本等于环形定子13的外径D2。无毂车轮2取消了轮毂和轮辐，因此，不能再采用常规轮毂轴承。增大车轮轴承的直径，使内环形转向节141和外环形转向节142的内部空间较大，显然也是从车轮外侧对内部结构或相关零部件进行装配或连接工作的要求。大直径薄壁轴承内装有更多的滚动体，其承载能力更强。但也应指出，外径达381mm的大直径薄壁轴承的最高转速低于常规轮毂轴承2000rpm的最高转速，但其近1400rpm的最高转速也可以使得装有18英寸车轮的车辆的最高车速达到160km/h。

内车轮轴承31和外车轮轴承32的外径D1基本等于环形定子13的外径D2，意味着D1可以比D2略大或者略小，取决于无毂车轮2、环形转子12与环形定子13的装配需求。这里的略大或略小意味着在2mm以内的差别。

参考图3和图4，内环形转向节141和外环形转向节142主要用于支撑环形定子13、内车轮轴承31和外车轮轴承32，必须设置成可装配的两部分，以便将环形定子13和车轮轴承3装配到其上。这也为根据受力情况选择不同材料分别制造内环形转向节141和外环形转向节142，以获得更好的综合效果提供了可能。

内环形转向节141或外环形转向节142的内环壁上分别设置有用于和转向横拉杆相连接的转向凸台14a、用于和悬架横臂相连接的悬架凸台14b、用于固接制动卡钳52的卡钳座14c、用于与冷却管路相连接的电机水口座14d以及用于电连接三相动力电缆和三相配电环15的三相交流配电座14e。

转向凸台14a、悬架凸台14b、卡钳座4c、电机水口座14d和三相交流配电座14e设置成在内环形转向节141或外环形转向节142的内部空间内易于用手或借助于工具对对应零部件进行装配和拆卸。

根据车轮定位参数、悬架和转向系统的设计要求，转向凸台14a、悬架凸台14b和卡钳座14c主要设置在内环形转向节141的内环壁上。电机水口座14d和三相交流配电座14e可根据需要设置在内环形转向节141或外环形转向节142的内环壁上。

特别地，内环形转向节141或外环形转向节142的大内部空间也为自由选择四轮定位参数提供了可能。选择综合考虑驱动、制动、转向以及减小前轮轮内电机故障后造成的转矩转向（Torque Steering）所期望的四轮定位参数，可提高四轮独立驱动车辆的故障安全性。

参考图5、图6和图7，整车装配时，首先完成悬架凸台14b、转向凸台14a、卡钳座4c、电机水口座14d和三相交流配电座14e处的对应零部件的装配或连接，再安装车轮封盖4。

维护拆卸时，首先拆卸车轮封盖4，再进行三相交流配电座14e、电机水口座14d、卡钳座4c、转向凸台14a和悬架凸台14b处的对应零部件的拆卸或断开。

本发明的具体实施例的无毂车轮驱动装置采用了无毂车轮2、大直径薄壁车轮轴承、具有大内部空间的环形转向节和静止不旋转的车轮封盖4，整车装配和维护拆卸方便，并能提高车辆的舒适性和行驶安全性，改善车辆的空气动力学特性。因此，根据本发明可以得到一种综合性能优的无毂车轮驱动装置。

本发明并不局限于上述实施例，而是覆盖在不脱离本发明的精神和范围的情况下所进行的所有改变和修改。这些改变和修改不应被认为是脱离了本发明的精神和范围，并且所有诸如对于本领域技术人员来说显而易见的修改均应被包括在所附权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种无毂车轮驱动装置，其集成于车轮内部以驱动或制动车轮，包括：

轮内电机，其包括制动盘托架、转子托架、环形转子、环形定子、三相配电环、内车轮轴承、外车轮轴承、内环形转向节和外环形转向节；

无毂车轮，其为外侧具有安装凸缘的轮辋；

车轮封盖，其静止不旋转；以及

制动装置，其包括环形制动盘和制动卡钳。

2.根据权利要求1所述的无毂车轮驱动装置，其特征在于，

所述无毂车轮、所述制动盘托架、所述转子托架、所述环形转子、所述内车轮轴承、所述外车轮轴承、所述环形定子、所述三相配电环、所述内环形转向节和所述外环形转向节沿径向从外到内依次同轴设置，其中，所述无毂车轮固接在所述转子托架的轴向外侧，所述制动盘托架固接在所述转子托架的轴向内侧，所述环形转子固设在所述转子托架的径向内侧，并与所述环形定子相对布置，所述内环形转向节和所述外环形转向节固接，所述环形定子固设在所述内环形转向节和所述外环形转向节的径向外侧，所述三相配电环设置在所述环形定子与所述制动盘托架和所述内环形转向节所围成的空间内或所述转子托架和所述外环形转向节所围成的空间内，所述内车轮轴承设置在所述制动盘托架和所述内环形转向节之间，所述外车轮轴承设置在所述转子托架和所述外环形转向节之间。

3.根据权利要求1所述的无毂车轮驱动装置，其特征在于，

所述环形制动盘固接在所述制动盘托架的轴向内侧，所述制动卡钳设置在所述环形制动盘的径向内侧并固接在所述内环形转向节的内环壁上。

4.根据权利要求1所述的无毂车轮驱动装置，其特征在于，

所述车轮封盖设置在所述无毂车轮的轴向外侧并固接在所述外环形转向节的内环壁或外端面上。

5.根据权利要求1所述的无毂车轮驱动装置，其特征在于，

所述内车轮轴承和所述外车轮轴承为薄壁角接触球轴承，其外径基本等于所述环形定子的外径。

6.根据权利要求1所述的无毂车轮驱动装置，其特征在于，

所述内环形转向节或所述外环形转向节的内环壁上分别设置有用于和转向横拉杆相连接的转向凸台、用于和悬架横臂相连接的悬架凸台、用于固接所述制动卡钳的卡钳座、用于与冷却管路相连接的电机水口座以及用于电连接三相动力电缆和所述三相配电环的三相交流配电座。

7.根据权利要求6所述的无毂车轮驱动装置，其特征在于，

所述转向凸台、所述悬架凸台、所述卡钳座、所述电机水口座和所述三相交流配电座设置成在所述内环形转向节和所述外环形转向节的内部空间内易于对对应零部件用手或借助于工具进行装配和拆卸。

8.根据权利要求1所述的无毂车轮驱动装置，其特征在于，

整车装配时，首先完成所述悬架凸台、所述转向凸台、所述卡钳座、所述电机水口座和所述三相交流配电座处的对应零部件的装配或连接，再安装所述车轮封盖；以及

维护拆卸时，首先拆卸所述车轮封盖，再进行所述三相交流配电座、所述电机水口座、所述卡钳座、所述转向凸台和所述悬架凸台处的对应零部件的拆卸或断开。

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