CN118265621A - 轮毂电机驱动系统及机动车 - Google Patents

Abstract

提供了一种轮毂电机驱动系统，其包括转向节(1)、驱动机构(2)、车轮轴承(3)和制动系统(4)。在驱动机构(2)的输出轴(24)的轴向(A)上，驱动机构(2)位于转向节(1)的一侧，车轮轴承(3)和制动系统(4)位于转向节(1)的另一侧。车轮轴承(3)的外圈(32)可拆卸地安装于转向节(1)，内圈(31)与输出轴(24)通过花键传动联接，制动系统(4)的制动钳机构可拆卸地安装于安装部(11)。以上的结构设计都有利于本申请的轮毂电机驱动系统的转向节等结构与不同的制动系统和车轮轴承适配和拆装，由此本申请的轮毂电机驱动系统的通用性获得了改善。还提供了一种包括该轮毂电机驱动系统的机动车。

Description

轮毂电机驱动系统及机动车 技术领域

本申请涉及例如电动汽车等的机动车领域，具体地涉及用于机动车的轮毂电机驱动系统及包括该轮毂电机驱动系统的机动车。

背景技术

在现有技术中，例如电动汽车等的新能源机动车仍然主要使用中央驱动电机、离合器、变速器和差速器来组成用于传递驱动车轮的扭矩的驱动系统，这导致了扭矩的传递路径较长，从而使得驱动系统的动力损耗高且效率低，而这严重影响了新能源机动车的行驶距离。因此，技术人员开发出扭矩传递路径较短的轮毂电机驱动系统来克服上述问题。

但是，现有的轮毂电机驱动系统一般将驱动电机、变速器以及车轮的制动系统和车轮轴承都集成在一起，一旦定型之后只能组装特定的车轮轴承和制动系统，适配其它车轮轴承和制动系统则需要改变整个轮毂电机驱动系统的结构。因此，现有的轮毂电机驱动系统的通用性较差。

发明内容

基于上述现有技术的缺陷做出了本申请。本申请的一个目的在于提供一种新型的轮毂电机驱动系统，其能够容易地适配具有不同的车轮轴承和制动系统的车轮，因而改善了轮毂电机驱动系统的通用性。本申请的另一个目的在于提供一种包括上述轮毂电机驱动系统的机动车。

为了实现上述发明目的，本申请采用如下的技术方案。

本申请提供了一种轮毂电机驱动系统，其包括：

转向节，所述转向节包括安装部；

驱动机构，所述驱动机构可拆卸地安装于所述安装部，并且包括电机组件、多级齿轮减速机构、壳体组件和输出轴，所述电机组件与所述输出轴经由所述多级齿轮减速机构始终传动联接，所述输出轴沿着其轴向穿过所述安装部且能够相对于所述安装部转动，所述多级齿轮减速机构位于所述壳体组件和所述安装部包围的安装空间内；

车轮轴承，所述车轮轴承包括内圈和外圈，所述外圈可拆卸地安装于所述安装部，所述内圈与所述输出轴通过花键传动联接；以及

制动系统，所述制动系统包括制动盘和制动钳机构，所述制动盘与所述输出轴相对固定，所述制动钳机构可拆卸地安装于所述安装部，

在所述轴向上，所述驱动机构位于所述安装部的一侧，所述车轮轴承和所述制动系统位于所述安装部的另一侧。

在一种可选的技术方案中，所述多级齿轮减速机构包括输入轴、第一齿轮、第二齿轮、中间轴、第三齿轮和第四齿轮，

所述输入轴与所述输出轴同轴布置，并且所述输入轴与所述电机组件的转子始终传动联接，所述第一齿轮抗扭地设置于所述输入轴且与所述第二齿轮始终处于啮合状态，所述第二齿轮和所述第三齿轮均抗扭地设置于所述中间轴，所述第三齿轮与所述第四齿轮始终处于啮合状态，所述第四齿轮抗扭地设置于所述输出轴。

在另一种可选的技术方案中，所述第一齿轮与所述输入轴形成为一体，所述第三齿轮与所述中间轴形成为一体，所述第四齿轮与所述输出轴形成为一体。

在另一种可选的技术方案中，所述轮毂电机驱动系统还包括用于支撑所述输入轴的第一轴承和第二轴承，所述第一轴承位于所述输入轴与所述壳体组件之间，所述第二轴承位于所述输入轴的插入所述输出轴内的部分和所述 输出轴之间。

在另一种可选的技术方案中，所述轮毂电机驱动系统还包括用于支撑所述中间轴的第三轴承和第二轴承，

所述壳体组件形成有朝向所述一侧凹陷的第一凹部，所述第三轴承位于所述第一凹部内，且位于所述壳体组件和所述中间轴之间，

所述转向节形成有朝向所述另一侧凹陷的第二凹部，所述第四轴承位于所述第二凹部内，且位于所述转向节和所述中间轴之间。

在另一种可选的技术方案中，所述制动盘与所述内圈固定，所述制动盘与所述输出轴同轴布置。

在另一种可选的技术方案中，所述转向节还包括弯折部、第一枢转部位和第二枢转部位，所述弯折部从所述安装部伸出，所述第一枢转部位设置于所述弯折部，所述第二枢转部位设置于所述安装部。

本申请还提供了一种如下的机动车，其包括以上技术方案中任意一项技术方案所述的轮毂电机驱动系统。

在一种可选的技术方案中，所述机动车包括车轮，所述车轮轴承、所述制动系统和所述转向节的安装部位于所述车轮的内部，所述转向节的弯折部的一部分延伸到所述车轮的外部。

在另一种可选的技术方案中，所述内圈与所述车轮的轮毂固定。

通过采用上述技术方案，本申请提供了一种新型的轮毂电机驱动系统和包括该轮毂电机驱动系统的机动车。该轮毂电机驱动系统包括转向节、驱动机构、车轮轴承以及制动系统。转向节包括安装部，驱动机构可拆卸地安装于安装部。驱动机构包括电机组件、多级齿轮减速机构、壳体组件和输出轴。电机组件与输出轴经由多级齿轮减速机构始终传动联接，输出轴沿着其轴向穿过安装部且能够相对于安装部转动，多级齿轮减速机构安装于壳体组件和 转向节包围的安装空间内。车轮轴承包括内圈和外圈，外圈可拆卸地安装于安装部，内圈与输出轴通过花键始终传动联接。制动系统包括制动盘和制动钳机构，制动盘与输出轴相对固定，制动钳机构可拆卸地安装于安装部。在轴向上，驱动机构位于安装部的一侧，车轮轴承和制动系统位于安装部的另一侧。

这样，以转向节为基准，制动系统和车轮轴承位于驱动机构所在侧的相反侧，制动系统的制动钳机构和车轮轴承的外圈可拆卸地安装于转向节，车轮轴承的内圈与驱动系统的输出轴通过花键传动联接。以上的结构设计都有利于本申请的轮毂电机驱动系统的转向节等结构与不同的制动系统和车轮轴承适配和拆装，也就是说根据本申请的轮毂电机驱动系统不必进行结构调整，就能够适配具有不同的制动系统和车轮轴承的车轮。由此，本申请的轮毂电机驱动系统的通用性获得了改善。

附图说明

图1是示出了根据本申请的一实施例的轮毂电机驱动系统和车轮的组装体的立体示意图。

图2是示出了图1中的轮毂电机驱动系统的剖视示意图。

图3是示出了图1中的轮毂电机驱动系统的转向节的一立体示意图。

图4是示出了图1中的轮毂电机驱动系统的转向节的另一立体示意图。

附图标记说明

WH车轮 HU轮毂 TI轮胎

DR轮毂电机驱动系统

1转向节 11安装部 111主体部 111c第二凹部 112凸柱 113环状部 11h1通孔 11h2安装孔 12弯折部 13第一枢转部位 14第 二枢转部位

2驱动机构 21电机组件 22多级齿轮减速机构 221输入轴 222第一齿轮 223第二齿轮 224中间轴 225第三齿轮 226第四齿轮 23壳体组件 24输出轴 S安装空间

3车轮轴承 31内圈 32外圈 33滚动体

4制动系统 41制动盘

B1第一轴承 B2第二轴承 B3第三轴承 B4第四轴承 B5第五轴承

A轴向 R径向。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施例。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

在本申请中，轮毂电机驱动系统的输出轴可以为直线状延伸的实心轴。如无其它特殊说明，“轴向”、“径向”和“周向”分别是指输出轴的轴向、径向和周向。“轴向一侧”是指图2中的右侧，“轴向另一侧”是指图2中的左侧。“径向外侧”是指在径向上远离输出轴的中心轴线的那侧，“径向内侧”是指在径向上接近输出轴的中心轴线的那侧。

在本申请中，“传动联接”是指两个部件之间以能够传递扭矩的方式连接，包括直接连接和间接连接。“抗扭”是指两个部件之间能够传递扭矩，这两个部件能够一起转动。

以下结合说明书附图说明根据本申请的一实施例的轮毂电机驱动系统。

如图1和图2所示，根据本申请的一实施例的轮毂电机驱动系统DR包括 组装在一起的转向节1、驱动机构2、车轮轴承3和制动系统4。转向节1的安装部11位于车轮WH的内部且套装于驱动机构2的输出轴24上，驱动机构2安装于安装部11且位于该安装部11的轴向一侧，车轮轴承3和制动系统4安装于安装部11且位于该安装部11的轴向另一侧。

在本实施例中，如图1至图4所示，转向节1包括形成为一体的安装部11、弯折部12、第一枢转部位13和第二枢转部位14。

具体地，如图3和图4所示，安装部11包括形成为一体的主体部111、凸柱112和环状部113。

主体部111形成为平板形状，其具有与轴向A垂直的轴向一侧面和轴向另一侧面。主体部111的中央部位形成有沿着轴向A贯通的通孔11h1，驱动机构2的输出轴24插入穿过该通孔11h1。该通孔11h1可以形成为台阶孔，以便车轮轴承3的一部分进入通孔11h1中。另外，在主体部111的与通孔11h1完全错开的部位，主体部111形成有朝向轴向另一侧凹陷的第二凹部111c，该第二凹部111c用于供多级齿轮减速机构22的中间轴224插入且安装第四轴承B4。

在通孔11h1的四周且在环状部113的外部，四个凸柱112成阵列分布。每个凸柱112从主体部111的轴向一侧面沿着轴向A朝向轴向一侧凸出。每个凸柱都形成有沿着轴向A延伸的安装孔11h2，安装孔11h2仅朝向轴向一侧开放，使得安装孔11h2形成为盲孔。利用插入安装孔11h2的安装件能够将壳体组件23固定安装于转向节1。

环状部113呈“跑道形状”，并且从主体部111的轴向一侧面朝向轴向一侧凸出，使得环状部113包围形成凹陷部。四个凸柱112均位于环状部113的外部。通孔11h1和与通孔11h1完全错开的第二凹部111c均位于环状部113的内部。环状部113用于与壳体组件23配合包围形成安装空间S。

进一步地，如图3和图4所示，弯折部12从安装部11伸出，并且弯折部12 通过多次弯折形成。如图1所示，弯折部12的一部分位于轮胎TI的内部，弯折部12的另一部分延伸到轮胎TI的外部，直至轮胎TI的径向外侧。第一枢转部位13设置于弯折部12的位于轮胎TI的径向外侧的那部分，第二枢转部位14设置于安装部11的背离弯折部12的部分。转向节1可以通过第一枢转部位13和第二枢转部位14与机动车的悬挂系统转动连接(构成类似万向节的结构)，使得车轮WH能够绕着由第一枢转部位13和第二枢转部位14限定的轴线转动。

在本实施例中，如图1和图2所示，驱动机构2可拆卸地安装于安装部11，并且包括电机组件21、多级齿轮减速机构22、壳体组件23和输出轴24。电机组件21与输出轴24经由多级齿轮减速机构22始终传动联接，输出轴24沿着轴向A穿过转向节1的安装部11的通孔11h1且能够相对于安装部11转动。另外，多级齿轮减速机构22安装于壳体组件23和转向节1包围形成的安装空间S内。

具体地，如图2所示，电机组件21整体可以安装于由壳体组件23形成的另一安装空间内，也可以安装于与壳体组件23固定的电机壳体内。电机组件21可以包括定子和转子。当电机组件21整体可以安装于由壳体组件23形成的另一安装空间内时，定子可以与壳体组件23固定在一起，定子与壳体组件23之间可以设置有冷却套，以用于降低在电机组件21工作过程中定子的温度。转子可以位于定子的径向内侧且与定子在径向R上相对，并且转子能够相对于定子转动。转子还可以与多级齿轮减速机构22的输入轴221传动联接。可以理解，输入轴221可以与转子、转子支架或输出轴花键连接。转子支架或输出轴可以与转子抗扭连接。

如图2所示，多级齿轮减速机构22位于壳体组件23和转向节1包围形成的安装空间S内。多级齿轮减速机构22包括输入轴221、第一齿轮222、第二齿轮223、中间轴224、第三齿轮225和第四齿轮226。

输入轴221与输出轴24同轴布置，并且输入轴221的一部分插入输出轴的内部。而且，输入轴221与电机组件21的转子始终传动联接。第一齿轮222可以与输入轴221形成为一体，使得第一齿轮222抗扭地设置于输入轴221。而且，第一齿轮222与第二齿轮223始终处于啮合状态。例如通过花键，第二齿轮223抗扭地设置于中间轴224。进一步地，第三齿轮225可以与中间轴224形成为一体，使得第三齿轮225抗扭地设置于中间轴224。而且，第三齿轮225与第四齿轮226始终处于啮合状态。进一步地，第四齿轮226可以与输出轴24形成为一体，使得第四齿轮226抗扭地设置于输出轴24。

在本实施例中，如图2所示，利用插入转向节1的安装孔11h2中的安装件，壳体组件23能够固定于转向节1的安装部11。在安装到位之后，壳体组件23与转向节1的环状部113抵接在一起，从而在壳体组件23和转向节1的环状部113之间包围形成安装空间S。另外，壳体组件23还形成有面向转向节1的第一凹部23c，第一凹部23c朝向轴向一侧凹陷，用于供中间轴224插入并且用于安装第三轴承B3。电机组件21的定子、转子等部件也可以安装在壳体组件23内。

在多级齿轮减速机构22和输出轴24安装到位之后，为了保证多级齿轮减速机构22的输入轴221和中间轴224以及输出轴24的顺畅工作，轮毂电机驱动系统DR可以包括五个轴承B1、B2、B3、B4、B5。第一轴承B1位于壳体组件23和输入轴221之间。第二轴承B2安装于输出轴24内且位于输入轴221插入输出轴24内的部分和输出轴24之间。第三轴承B3安装于壳体组件23的第一凹部23c内且位于壳体组件23和中间轴224的插入第一凹部23c内的部分之间。第四轴承B4安装于转向节1的安装部11的第二凹部111c内且位于中间轴224的插入第二凹部111c内的部分和转向节1之间。第五轴承B5安装于转向节1的通孔11h1内且位于输出轴24和转向节1之间。

在本实施例中，如图2所示，车轮轴承3包括内圈31、外圈32和滚动体33。可以在转向节1的安装部11设置对应的安装孔，利用插入该安装孔的安装件，能够使外圈32可拆卸地安装于安装部11。内圈31与输出轴24通过花键传动联接。当内圈31和外圈32产生相对转动时，滚动体33能够在外圈32和内圈31的滚道中滚动。在本实施例中，车轮轴承3可以为双列滚珠轴承。

在本实施例中，如图1和图2所示，制动系统4可以为浮钳盘式制动系统。该制动系统包括制动钳机构(包括制动钳、制动缸等)和制动盘41。可以在转向节1的安装部11设置对应的安装孔，利用插入该安装孔的安装件，该制动系统4的制动钳机构可拆卸地安装于安装部11。该制动系统4的制动盘41与内圈31固定，从而与输出轴24相对固定，制动盘41与输出轴24同轴布置。这样，通过制动缸内活塞的运动，能够带动浮动的制动钳夹紧制动盘41，进而产生阻止车轮WH转动的摩擦力矩，实现制动。

本申请还提供了包括上述轮毂电机驱动系统DR的机动车，该机动车尤其可以是具有两个以上车轮的电动车辆。在根据本申请的机动车的一个可选的示例中，机动车包括四个车轮WH，轮毂电机驱动系统DR安装到车轮WH。如图1和图2所示，轮毂电机驱动系统DR的车轮轴承3、制动系统4和转向节1的安装部11位于车轮WH的内部，转向节1的弯折部12的一部分延伸到车轮WH的外部。另外，驱动机构2可以位于车轮WH的外部。为了使得扭矩从驱动机构2传递到车轮WH，内圈31与车轮WH的轮毂HU固定。这样，来自驱动机构2的电机的扭矩的传递路径如下：电机组件→输入轴221→第一齿轮222→第二齿轮223→中间轴224→第三齿轮225→第四齿轮226→输出轴24→内圈31→车轮WH。

本申请不限于上述实施例，本领域技术人员在本申请的教导下可以对本申请的上述实施例做出各种变型，而不脱离本申请的范围。另外，还进行以 下说明。

i.通过采用上述构造，一方面，以转向节1为基准，制动系统4和车轮轴承3位于驱动机构2所在侧的相反侧，制动系统4和车轮轴承3可拆卸地安装于转向节1，车轮轴承3的内圈31与驱动系统的输出轴24通过花键传动联接，以上结构都有利于本申请的轮毂电机驱动系统DR的转向节1等部件与不同的制动系统4和车轮轴承3适配和拆装，由此，本申请的轮毂电机驱动系统DR的通用性获得了改善。可以理解，由于多级齿轮减速机构22安装于壳体组件23和转向节1包围的安装空间S内，而且输入轴221与输出轴24同轴配合且输入轴221的一部分插入输出轴24中，因此能够减小轮毂电机驱动系统DR的轴向长度。

另一方面，能够使得扭矩从该轮毂电机驱动系统DR传递到输出轴24以驱动轮毂HU，从而最终驱动车轮WH。这样，电机不经由传统的位于车轮WH外的变速器和驱动轴而直接驱动机动车的车轮WH，因此相比现有技术的机动车的驱动系统缩短了扭矩传递路径，使得提高了驱动系统的效率并且减小了传递过程中的能量损耗。而且，驱动机构2、车轮轴承3和制动盘41同轴布置，能够节省所占据的空间，并且轮毂电机驱动系统DR与车轮WH整合在一起，这便于机动车的结构布局并且减小在机动车处于颠簸和转向情况下空间干涉的影响。

ii.可以理解，在壳体组件23与输入轴221之间，在转向节1和输出轴24之间，以及在车轮轴承3的内圈31和外圈32之间都可以根据需要设置密封组件。

iii.在上述实施例中，多级齿轮减速机构22的第一齿轮222与输入轴221形成为一体，第三齿轮225与中间轴224形成为一体，第四齿轮226与输出轴24形成为一体，有利于简化结构且降低成本。

另外，为了改变多级齿轮减速机构22的传动比，可以设置更多的中间轴和齿轮副，而不限于上述具体实施例中说明的二级齿轮减速机构。

Claims (10)

1. 一种轮毂电机驱动系统，其包括：

   转向节(1)，所述转向节(1)包括安装部(11)；

   驱动机构(2)，所述驱动机构(2)可拆卸地安装于所述安装部(11)，并且包括电机组件(21)、多级齿轮减速机构(22)、壳体组件(23)和输出轴(24)，所述电机组件(21)与所述输出轴(24)经由所述多级齿轮减速机构(22)始终传动联接，所述输出轴(24)沿着其轴向(A)穿过所述安装部(11)且能够相对于所述安装部(11)转动，所述多级齿轮减速机构(22)位于所述壳体组件(23)和所述安装部(11)包围的安装空间(S)内；

   车轮轴承(3)，所述车轮轴承(3)包括内圈(31)和外圈(32)，所述外圈(32)可拆卸地安装于所述安装部(11)，所述内圈(31)与所述输出轴(24)通过花键传动联接；以及

   制动系统(4)，所述制动系统(4)包括制动盘(41)和制动钳机构，所述制动盘(41)与所述输出轴(24)相对固定，所述制动钳机构可拆卸地安装于所述安装部(11)，

   在所述轴向(A)上，所述驱动机构(2)位于所述安装部(11)的一侧，所述车轮轴承(3)和所述制动系统(4)位于所述安装部(11)的另一侧。
2. 根据权利要求1所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述多级齿轮减速机构(22)包括输入轴(221)、第一齿轮(222)、第二齿轮(223)、中间轴(224)、第三齿轮(225)和第四齿轮(226)，

   所述输入轴(221)与所述输出轴(24)同轴布置，并且所述输入轴(221)与所述电机组件(21)的转子始终传动联接，所述第一齿轮(222)抗扭地设置于所述输入轴(221)且与所述第二齿轮(223)始终处于啮合状态，所述第二齿轮(223)和所述第三齿轮(225)均抗扭地设置于所述中间轴(224)，所述第三齿轮(225)与所述第四齿轮(226)始终处于啮合状态，所述第四 齿轮(226)抗扭地设置于所述输出轴(24)。
3. 根据权利要求2所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述第一齿轮(222)与所述输入轴(221)形成为一体，所述第三齿轮(225)与所述中间轴(224)形成为一体，所述第四齿轮(226)与所述输出轴(24)形成为一体。
4. 根据权利要求2或3所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述轮毂电机驱动系统(DR)还包括用于支撑所述输入轴(221)的第一轴承(B1)和第二轴承(B2)，所述第一轴承(B1)位于所述输入轴(221)与所述壳体组件(23)之间，所述第二轴承(B2)位于所述输入轴(24)的插入所述输出轴(24)内的部分和所述输出轴(24)之间。
5. 根据权利要求2至4中任一项所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述轮毂电机驱动系统(DR)还包括用于支撑所述中间轴(224)的第三轴承(B3)和第二轴承(B4)，

   所述壳体组件(23)形成有朝向所述一侧凹陷的第一凹部(23c)，所述第三轴承(B3)位于所述第一凹部(23c)内，且位于所述壳体组件(23)和所述中间轴(224)之间，

   所述转向节(1)形成有朝向所述另一侧凹陷的第二凹部(111c)，所述第四轴承(B4)位于所述第二凹部(111c)内，且位于所述转向节(1)和所述中间轴(224)之间。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述制动盘(41)与所述内圈(31)固定，所述制动盘(41)与所述输出轴(24)同轴布置。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述转向节(1)还包括弯折部(12)、第一枢转部位(13)和第二枢转部位 (14)，所述弯折部(12)从所述安装部(11)伸出，所述第一枢转部位(13)设置于所述弯折部(12)，所述第二枢转部位(14)设置于所述安装部(11)。
8. 一种机动车，其包括权利要求1至7中任一项所述的轮毂电机驱动系统(DR)。
9. 根据权利要求8所述的机动车，其特征在于，所述机动车包括车轮(WH)，所述车轮轴承(3)、所述制动系统(4)和所述转向节(1)的安装部(11)位于所述车轮(WH)的内部，所述转向节(1)的弯折部(12)的一部分延伸到所述车轮(WH)的外部。
10. 根据权利要求8或9所述的机动车，其特征在于，所述内圈(31)与所述车轮(WH)的轮毂固定。