電動汽車及輪內電機驅動系統的製作方法

2023-05-07 20:24:03

本發明涉及電動汽車，特別涉及電動汽車的輪內電機驅動系統。

背景技術：

隨著電動汽車的發展，已經開發出輪內電機驅動系統。輪內電機驅動系統是在車輪中內置電機，能夠對各個車輪進行獨立控制，動力傳動效率和響應性均較高，而且不需要傳動軸和差動齒輪等部件。因此，輪內電機驅動系統不僅使車身設計自由度得以提高，而且能夠加大車內空間。

圖1顯示了現有技術的輪內電機驅動系統的一個例子。如圖1所示，輪內電機驅動系統包括與輪轂(未示出)相連的輪轂側旋轉部件100』，與車橋(未示出)相連的支撐軸200』，外殼300』，和殼體後蓋400』。輪轂側旋轉部件100』與車軸固定地連接，其徑向內側安裝有輪轂軸承(圖中未示出)。支撐軸200』與輪轂側旋轉部件100』相耦接並通過減速器與電機轉子的輸出相連接，其外側(圖中左側)連接到輪圈(圖中未示出)。外殼300』與殼體後蓋400』限定電機腔室1』以用於安裝電機，外殼300』與支撐軸200』限定減速器腔室2』以用於安裝減速器，減速器腔室2』內充有油以用於潤滑減速器齒輪。殼體後蓋400』與輪轂側旋轉部件100』也限定空間，用於安裝輪制動器。在該輪內電機驅動系統中，在外殼300』與支撐軸200』之間設置有第一減速器油封20』和第二減速器油封40』，電機腔室1』和減速器腔室2』之間通過電機減速器油封50』密封，殼體後蓋400』通過第一電機油封60』和第二電機油封70』與外殼300』密封連接。在圖1中，第二電機油封70』為O形圈形式。

在上述輪內電機驅動系統的工作過程中，減速器腔室2』內的油氣 壓力由於熱漲和冷縮而變化。為平衡減速器腔室2』內的氣壓以保護第一和第二減速器油封20』，40』以及電機減速器油封50』不受熱疲勞，在外殼300』上靠近支撐軸200』處設有與減速器腔室2』相通的開口，開口內安裝了通氣閥10』。這樣，當減速器腔室2』內的氣壓由於溫度升高而過大時，氣體可以通過通氣閥10』排到外部。但是，當氣壓由於溫度降低而減小時，減速器腔室2』內的氣壓無法保持平衡。

而且，在實際工況下，輪內電機驅動系統需要滿足IP6以上的防水標準。在此情況下，整個輪子將被浸沒到水中一段時間。當水面高於通風閥10』時，水會流入減速器腔室2』內，這將對第一和第二減速器油封20』，40』以及電機減速器油封50』造成損害並因此腐蝕減速器。

另外，電機腔室1』始終處於密封狀態下，當溫度升高時，電機腔室1』的內部壓力將高於外部壓力，從而對第一和第二電機油封60』，70』以及電機減速器油封50』產生壓力，這迫使氣體流入減速器腔室2』或流到外部，並且縮短第一和第二電機油封60』，70』以及電機減速器油封50』的使用壽命。另一方面，當溫度突然降低時，電機腔室1』的外部壓力將高於內部壓力，從而對第一和第二電機油封60』，70』以及電機減速器油封50』產生壓力，這會迫使外部的氣體或水流入電機腔室1』，並且縮短第一和第二電機油封60』，70』以及電機減速器油封50』的使用壽命。

所有這些都會對輪內電機驅動系統造成損害。因此，存在對改進的輪內電機驅動系統的需要。

技術實現要素：

在第一方面，本發明提供一種輪內電機驅動系統，包括輪轂側旋轉部件，支撐軸，外殼和殼體後蓋，輪轂側旋轉部件與輪轂相連，支撐軸與車橋相連，支撐軸與輪轂側旋轉部件相耦接。外殼與殼體後蓋限定電機腔室以用於安裝電機，外殼與支撐軸限定減速器腔室以用於安裝減速器。與圖1所示的現有技術的輪內電機驅動系統的不同在於， 本發明的輪內電機驅動系統還包括壓力平衡裝置，外殼上設有電機腔室開口和/或減速器腔室開口，所述壓力平衡裝置通過電機腔室開口和/或減速器腔室開口分別與對應腔室相通，氣體能夠從所述壓力平衡裝置分別進出對應腔室。

根據本發明，除電機腔室開口和/或減速器腔室開口之外，輪內電機驅動系統的其餘部分都是密封的。

優選地，壓力平衡裝置安裝在外殼上，以在工況下保持電機腔室和/或減速器腔室的壓力平衡。

根據本發明的實施例，外殼的外表面上設有周向凹槽，所述壓力平衡裝置裝配在所述周向凹槽內。優選地，所述壓力平衡裝置通過壓條固定在所述周向凹槽內。

所述壓力平衡裝置構造為封閉的中空結構，例如類似自行車內胎的中空結構。優選地，所述壓力平衡裝置由可形變材料製成，例如由柔性橡膠材料製成。以此方式，氣體可以自由流入流出電機腔室和/或減速器腔室。

優選地，所述壓力平衡裝置在初始狀態下充有一定壓力的氣體。壓力小於電機腔室和減速器腔室內的最大可能氣壓，可以根據減速器腔室和電機腔室內的氣體從正常溫度到最大溫度的熱膨脹來確定。

根據本發明的實施例，所述壓力平衡裝置包括彼此分離的電機壓力平衡裝置和減速器壓力平衡裝置，其分別與電機腔室開口和減速器腔室開口相通。優選地，所述電機壓力平衡裝置和減速器壓力平衡裝置分別構造為半環形。以此方式，電機壓力平衡裝置和減速器壓力平衡裝置可以單獨進行設計，防止減速器腔室內的油氣流入電機腔室。

根據本發明，電機壓力平衡裝置使電機腔室構成一個相對封閉的單元，這使電機腔室與外部相對隔離。同樣，減速器壓力平衡裝置使減速器腔室構成一個相對封閉的單元，這使減速器腔室與外部相對隔離。而且，電機壓力平衡裝置能夠確保電機腔室內的正常壓力，而不管輪內電機驅動系統內的溫度升高或降低。在沒有內外壓差的情況下，對電機油封的壓縮要求降低，有效提高了電機油封的使用壽命。同樣，減速器壓力平衡裝置能夠確保減速器腔室內的正常壓力，而不管輪內電機驅動系統內的溫度升高或降低。在沒有內外壓差的情況下，對減速器油封的壓縮要求降低，有效提高了減速器油封的使用壽命。

因此，電機壓力平衡裝置使電機空間(包括電機腔室和電機壓力平衡裝置)與外部相對隔離，保護電機腔室內的部件免受由於外部腐蝕而造成的損害。同樣，減速器壓力平衡裝置使減速器空間(包括減速器腔室和減速器壓力平衡裝置)與外部相對隔離，保護減速器腔室內的部件免受由於外部腐蝕而造成的損害。

在第二方面，本發明提供一種電動汽車，其包括上述的輪內電機驅動系統。

本發明的輪內電機驅動系統具有以下優點。

1.可以單獨設計電機壓力平衡裝置和減速器壓力平衡裝置，有效防止減速器腔室內的油氣流入電機腔室而導致電機腐蝕損害。

2.電機壓力平衡裝置和減速器壓力平衡裝置無需改變已有輪內電機驅動系統的布局和安裝布置，並且不會增加輪內電機驅動系統的軸向空間。

3.電機壓力平衡裝置和減速器壓力平衡裝置結構簡單，成本低，容易安裝和更換。

附圖說明

本領域技術人員通過參照附圖，通過下文例證性實施例的詳細說明，將明白和理解本發明的這些和其它方面和優點。在圖中：

圖1是現有技術的不帶壓力平衡裝置的輪內電機驅動系統的局部剖面圖。

圖2是本發明的帶壓力平衡裝置的輪內電機驅動系統的平面視圖。

圖3是沿圖2的Z2-Z2線的剖面圖。

圖4是沿圖2的Z3-Z3線的剖面圖。

附圖標記列表

1』 電機腔室

2』 減速器腔室

10』 通氣閥

20』 第一減速器油封

40』 第二減速器油封

50』 電機減速器油封

60』 第一電機油封

70』 第二電機油封

100』 輪轂側旋轉部件

200』 支撐軸

300』 外殼

400』 殼體後蓋

1 電機腔室

2 減速器腔室

3 減速器壓力平衡裝置

4 電機壓力平衡裝置

5 電機腔室開口

6 減速器腔室開口

20 第一減速器油封

40 第二減速器油封

50 電機減速器油封

60 第一電機油封

70 第二電機油封

100 輪轂側旋轉部件

200 支撐軸

300 外殼

400 殼體後蓋

具體實施方式

在下文例證性實施例的詳細說明中，將參照圖2-4描述本發明的各個特徵和方面。

圖2顯示了根據本發明實施例的輪內電機驅動系統，其具有減速器壓力平衡裝置3和電機壓力平衡裝置4。兩個壓力平衡裝置3和4均為由柔性橡膠製成的中空結構，與自行車內胎類似。在外殼300上設有電機腔室開口5和減速器腔室開口6，分別與電機腔室1和減速器腔室2相通。在本例中，壓力平衡裝置3和4均構造為半環形，外殼300的外表面上設有周向凹槽，以用於安裝壓力平衡裝置3和4。

圖3顯示了沿圖2的Z2-Z2線的剖面圖，其中示出了減速器壓力平衡裝置3。如圖3所示，輪內電機驅動系統包括與輪轂(未示出)相連的輪轂側旋轉部件100，與車橋(未示出)相連的支撐軸200，外殼300，和殼體後蓋400。輪轂側旋轉部件100與車軸固定地連接，其徑向內側安裝有輪轂軸承(圖中未示出)。支撐軸200與輪轂側旋轉部件100相耦接並通過減速器與電機轉子的輸出相連接，其外側(圖中左側)連接到輪圈(圖中未示出)。外殼300與殼體後蓋400限定電機腔室1以用於安裝電機，外殼300與支撐軸200限定減速器腔室2以用於安裝減速器，減速器腔室2內充有油以用於潤滑減速器齒輪。 殼體後蓋400與輪轂側旋轉部件100也限定空間，用於安裝輪制動器。在該輪內電機驅動系統中，在外殼300與支撐軸200之間設置有第一減速器油封20和第二減速器油封40，電機腔室1和減速器腔室2之間通過電機減速器油封50密封，殼體後蓋400通過第一電機油封60和第二電機油封70與外殼300密封連接。在本例中，第二電機油封70為O形圈形式。

在圖3中，減速器腔室2與減速器壓力平衡裝置3通過減速器腔室開口6相通。減速器壓力平衡裝置3確保減速器腔室2與外部相對密封。在初始階段，減速器壓力平衡裝置3內充有一定氣壓的氣體，氣壓小於減速器腔室2內的最大可能氣壓且根據減速器腔室2內的氣體從正常溫度到最大溫度的熱膨脹來確定。當減速器腔室2內的溫度升高時，氣體熱膨脹，並且減速器腔室2內的氣體流動通過減速器腔室開口6到減速器壓力平衡裝置3，從而使減速器腔室2內的壓力平衡(因為減速器壓力平衡裝置3由柔性材料製成，所以減速器壓力平衡裝置3的壓力變化是可以忽略不計的)。另一方面，當減速器腔室2內的溫度下降時，氣體收縮，並且減速器壓力平衡裝置3內的氣體流動通過減速器腔室開口6到減速器腔室2，從而使減速器腔室2內的壓力平衡。

圖4顯示了沿圖2的Z3-Z3線的剖面圖，其中示出了電機壓力平衡裝置4。

在圖4中，電機腔室1與電機壓力平衡裝置4通過電機腔室開口5相通。電機壓力平衡裝置4確保電機腔室1與外部相對密封。類似的，在初始階段，電機壓力平衡裝置4內充有一定氣壓的氣體，氣壓小於電機腔室1內的最大可能氣壓且根據電機腔室1內的氣體從正常溫度到最大溫度的熱膨脹來確定。當電機腔室1內的溫度升高時，氣體熱膨脹，並且電機腔室1內的氣體流動通過電機腔室開口5到電機壓力平衡裝置4，從而使電機腔室1內的壓力平衡(因為電機壓力平衡裝置 4由柔性材料製成，所以電機壓力平衡裝置4的壓力變化是可以忽略不計的)。另一方面，當電機腔室1內的溫度下降時，氣體收縮，並且電機壓力平衡裝置4內的氣體流動通過電機腔室開口5到電機腔室1，從而使電機腔室1內的壓力平衡。

上面參考例證性實施例描述了本發明。但是，通過閱讀和理解本發明的說明書和附圖，本領域技術人員可以想到其它變型和替換。因此，本發明不限於以上描述的實施例，而是可以在權利要求書的範圍內對本發明作出修改和變化。本發明的意圖是包含所有這些變型和替換，它們均落入附權利要求書及其等同物的範圍內。