高穩定性電動輪轂的製作方法
2023-05-16 03:38:36
專利名稱：高穩定性電動輪轂的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機動車輪轂，特別涉及一種高穩定性電動輪轂。
背景技術：
電動汽車作為一種以潔淨能源做動力的機動車，由於在環保和節能方面具有明顯優勢，越來越成為企事業單位開發研究和人們日常生活所關注的項目。特別是在環境汙染和能源危機加劇的狀況下，電動汽車作為降低排放、節約能源和環境保護的交通工具，成為重點發展的目標。現有的電動汽車驅動形式一般包括集中電機驅動和輪轂電機驅動(包括減速驅動型和直接驅動型)，輪轂電機驅動由於傳動鏈短、傳動系統簡化、傳動效率較高且節約空間而成為電動車輛的一個重要發展方向。現有技術中，輪轂電機安裝型式，較普遍的將電機與車輪剛性傳動連接，雖然能夠保證電機與車輪之間的傳動效率較高，但車輪在行進過程中將振動直接傳遞到電機，對電機的使用性能和使用壽命具有明顯不利的影響，同時，輪轂電機增加的車輪簧下質量嚴重影響了車輛的安全性、穩定性和舒適性；因此，電動輪轂的電動汽車較多的應用於小功率低轉矩場合，如旅遊觀光車、沙灘車、球場車等低速小功率車上。另外，電動輪轂如應用於高轉速和高功率的場合，則對電機的轉矩特性、功率要求較高，而要獲得較大的轉矩，就現有的電機材料和製造技術，必須增加電機體積和質量，也就進一步增加了非簧載質量，則對汽車安全性、穩定性和舒適性進一步不良影響。因此，需要對上述電動輪轂結構進行改進，能夠適用於現代汽車的高轉速和高輸出功率的要求，減小車輛的非簧載質量，提高車輛的平順性、舒適性和安全性，同時延長車輛的電機和制動裝置的使用壽命。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的是提供一種高穩定性電動輪轂，能夠適用於現代汽車的高轉速和高輸出功率的要求，減小車輛的非簧載質量，提高車輛的平順性、舒適性和安全性，同時延長車輛的電機和制動裝置的使用壽命。本發明的高穩定性電動輪轂，包括電機、車輪組件、制動總成和將電機動力傳遞至車輪的傳動系統，還包括用於將電機以及制動總成懸掛於車輪組件的懸掛系統；所述懸掛系統包括設置於車輪組件和電機及制動總成之間用於上下方向減振的減振器；所述傳動系統包括與電機轉子傳動配合的主動件、與車輪傳動配合的從動件及使主動件和從動件之間傳遞動力的中間件，所述中間件使主動件和從動件之間至少具有上下相對運動的自由度。進一步，所述車輪組件包括固定輪軸和外套於固定輪軸並與其轉動配合的車輪，所述電機設置有電機殼體，所述減振器設置於固定輪軸和電機及制動總成之間用於上下方向減振；
進一步，所述制動總成包括運動件和制動組件，所述運動件與電機轉子在圓周方向固定配合，制動組件安裝於電機定子或/和電機殼體；進一步，所述減振器包括滑杆、滑套和減振彈簧，所述滑杆以可縱向滑動的方式內套於滑套，所述減振彈簧對滑杆和滑套施加用於減振的縱向預應力，所述滑杆和滑套選擇性對應固定連接於固定輪軸和電機定子或電機殼體；進一步，所述運動件為與電機轉子在圓周方向固定連接的制動盤，制動組件包括用於對制動盤施加制動力的制動鉗和用於驅動制動鉗完成制動動作的制動驅動組件；進一步，所述電機為外轉子電機，所述電機殼體位於電機定子的徑向內側並支撐電機定子，與電機殼體固定連接沿徑向設置的輻板，所述制動鉗及制動驅動組件安裝於輻板；進一步，所述滑套在豎直方向與固定輪軸固定連接，所述滑杆上下兩端分別固定連接於電機定子，所述減振彈簧包括分別位於滑套兩端外套於滑杆的上減振彈簧和下減振 彈黃;進一步，所述主動件為與電機轉子在圓周方向固定配合的主動盤，從動件為與車輪在圓周方向固定配合的從動盤，所述中間件為中間傳動盤，所述主動盤和從動盤分列中間傳動盤兩側並在分別在兩個不同的徑向方向單自由度滑動配合；進一步，所述中間傳動盤作為滑塊使主動盤、中間傳動盤和從動盤之間採用十字滑塊聯軸器的配合結構，主動盤、中間傳動盤和從動盤之間的配合滑動側隙為3-5 ym，主動盤、中間傳動盤和從動盤之間的軸向間隙在0. 1-0. 2mm ；進一步，所述制動盤沿徑向向內延伸形成環狀結構且外緣與電機轉子在圓周方向固定連接，所述制動鉗位於制動盤的徑向內側並沿徑向向外卡在制動盤上；所述阻尼器以阻尼方向與減振器的減振方向相同的方式連接於滑套與輻板之間，所述阻尼器的活塞杆上固定設有用於限定減振器的跳動量的限位塊；所述車輪的輪輻上開有正對電機的導風口，電機殼體徑向外表面加工有水槽，電機定子內表面形成環形支撐，環形支撐與電機殼體過盈配合形成蛇形冷卻水道，冷卻水道的入口和出口均位於電機殼體。本發明的有益效果是本發明的高穩定性電動輪轂，將電機和制動總成均通過減振器懸掛於車輪組件，減小車輛的非簧載質量，提高車輛的平順性、舒適性和安全性，能夠適用於現代汽車的高轉速和高輸出功率的要求，同時，還保證電機和制動總成不發生偏磨和較大的震動衝擊，避免由于震動導致的電機非正常運轉，延長車輛電機的使用壽命；由於制動總成減小震動，對於平衡制動力、保證制動過程的均勻摩擦具有較明顯的作用，延長制動裝置的使用壽命和保證制動安全性；本發明充分利用了車輪裡面的空間，結構緊湊，不但實現機電一體化的電動輪轂結構，還將輪轂電機和制動部分的質量轉化為了阻尼吸振器的結構形式，消除了簧下質量增加帶來的不利影響，實驗證明，電動輪轂的穩定性和平順性指標較現有技術的電動輪轂車輛有較大的提高。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。圖I為本發明的原理示意圖2為本發明的結構示意圖；圖3為圖2沿A向視圖；圖4為圖2沿B-B向剖視圖。
具體實施例方式圖I為本發明的原理示意圖，圖2為本發明的結構示意圖，圖3為圖2沿A向視圖，圖4為圖2沿B-B向剖視圖，如圖所示本發明的高穩定性電動輪轂，包括電機、車輪組件、制動總成和將電機動力傳遞至車輪的傳動系統，還包括用於將電機以及制動總成懸掛於車輪組件的懸掛系統；所述懸掛系統包括設置於車輪組件和電機及制動總成之間用於上下方向減振的減振器；車輪組件一般包括輪軸和車輪1，配合方式一般是車輪轉動配合於輪軸，而輪軸固 定，此種結構減振器設置於輪軸與電機及制動總成之間；或者，輪軸與車輪同轉，並支撐於輪軸座，該輪軸座為車輪組件的部件之一，此種結構中，減振器設置於輪軸座與電機及制動總成之間。所述傳動系統包括與電機轉子2傳動配合的主動件、與車輪I傳動配合的從動件及使主動件和從動件之間傳遞動力的中間件，所述中間件使主動件和從動件之間至少具有上下相對運動的自由度；中間件可採用現有的能夠在傳動過程中使主動件和從動件產生上下浮動的任何機械結構，包括軟軸傳動和彈性連接件傳動等，以保證電機與車輪相對垂向跳動的時候依然可以等速傳動。本實施例中，所述車輪組件包括固定輪軸9和外套於固定輪軸並與其轉動配合的車輪，如圖所示，車輪通過輪輻3外套於固定輪軸9，並通過滾動軸承與其轉動配合；所述電機設置有電機殼體5，所述減振器設置於固定輪軸9和電機及制動總成之間用於上下方向減振；固定輪軸9通過懸置14設置於車架，利用較為簡單的結構實現整車的安裝，節約空間及製造成本。本實施例中，所述制動總成包括運動件和制動組件，所述運動件與電機轉子在圓周方向固定配合，制動組件安裝於電機定子4或/和電機殼體5 ;該制動總成可以為鼓式制動裝置也可以是盤式制動裝置，而該制動組件可以安裝於電機定子或電機殼體，甚至與電機定子4和電機殼體5同時固定連接,均能實現發明目的。本實施例中，所述減振器包括滑杆12、滑套11和減振彈簧，所述滑杆12以可縱向滑動的方式內套於滑套11，所述減振彈簧對滑杆12和滑套11施加用於減振的縱向預應力，所述滑杆12和滑套11選擇性對應固定連接於固定輪軸9和電機定子4或電機殼體5 ；BP滑杆12和滑套11其中之一連接於固定輪軸9，另一固定連接於電機定子4或電機殼體5。本實施例中，所述運動件為與電機轉子2在圓周方向固定連接的制動盤15，制動組件包括用於對制動盤15施加制動力的制動鉗18和用於驅動制動鉗18完成制動動作的制動驅動組件17 ;採用制動盤15結構，利於簡化整體的輪轂結構，並且具有較好的制動效果；制動驅動組件17 —般米用液壓制動缸，制動甜18米用現有技術的制動甜結構，並設有保證制動鉗動作方向的導向銷19，屬於現有的制動結構，在此不再贅述。本實施例中，所述電機為外轉子電機，而該電機的冷卻可採用的是風冷與水冷相結合的方式，如圖所示，車輪的輪輻3上開有導風口 31，電機工作時氣體流過電機表面實現風冷；水冷則是在電機殼體5徑向外表面加工有水槽,並與電機定子4徑向內側表面之間過盈配合形成蛇形冷卻水道，如圖所示，電機定子內表面形成環形支撐41，該環形支撐41與電機殼體5過盈配合,水管入口與出口均在電機殼體5上,冷卻水泵安裝在車身上,屬於現有冷卻結構，在此不再贅述；所述電機殼體5位於電機定子4的徑向內側並支撐電機定子4，與電機殼體5固定連接沿徑向設置的輻板16，所述制動鉗18及制動驅動組件安裝於輻板16 ;本結構利於減小輪轂的徑向尺寸，通過輻板16布置制動組件，安裝拆卸方便，節約製造成本；當然，輻板16設有用於通過固定輪軸9並保證電機的徑向跳動量的中心孔。本實施例中，所述滑套11至少在豎直方向與固定輪軸9固定連接，本實施例中，滑套11與固定輪軸9固定連接，可以焊接也可以直接製成一體；所述滑杆12上下兩端分別固定連接於電機定子4，如圖所示，滑杆12上下兩端分別通過輻板16固定連接於電機定子4，輻板16上設有用於與滑杆12上下兩端固定連接的連接座161 ;所述減振彈簧包括分別位於滑套11兩端外套於滑杆12的上減振彈簧13和下減振彈簧10 ;結構簡單，製作容易；同時，通過上減振彈簧13和下減振彈簧10的作用，從上下兩個方向形成減振，具有較好的阻尼減振效果，並增強減振器本身的負載能力。 本實施例中，所述主動件為與電機轉子2在圓周方向固定配合的主動盤6，從動件為與車輪I在圓周方向固定配合的從動盤8，如圖所示，從動盤8與車輪I的輪輻3在圓周方向固定配合，所述中間件為中間傳動盤7，所述主動盤6和從動盤8分列中間傳動盤7兩側並在分別在兩個不同的徑向方向單自由度滑動配合；即主動盤6和從動盤8與中間傳動盤7的滑動自由度方向不同，可完成上下浮動同時實現等速傳遞，以保證不發生減振與傳動的幹涉。本實施例中，所述中間傳動盤7作為滑塊使主動盤6、中間傳動盤7和從動盤8之間採用十字滑塊聯軸器的配合結構，主動盤6、中間傳動盤7和從動盤8之間的配合滑動側隙為3-5 y m，主動盤6、中間傳動盤7和從動盤8之間的軸向間隙在0. 1-0. 2mm ;側隙用於保證傳動精度，軸向間隙防止傳動幹涉，並保證滑動副的正常化滑動，十字滑塊可以是槽型或圓柱形，槽型時可以採用自潤滑材料進行潤滑，如果採用圓柱形時通過加入直線軸承將滑動摩擦變為滾動摩擦減小移動副的磨損，軸承可以用脂潤滑，可以在圓柱筒上下端加彈性橡膠套進行密封。本實施例中，所述制動盤15沿徑向向內延伸形成環狀結構且外緣與電機轉子2在圓周方向固定連接，所述制動鉗18位於制動盤15的徑向內側並沿徑向向外卡在制動盤15上，在相同制動力矩下，大大節省輪內的徑向空間，工作原理與普通外卡盤式制動器相同，並可根據輪內空間的情況，直接應用傳統的制動器；所述減振器並列設有阻尼器20，所述阻尼器20以阻尼方向與減振器的減振方向相同的方式連接於滑套11與輻板16之間，如圖所示，阻尼器20的活塞杆通過固定座162固定設置於輻板16，阻尼器20的缸體通過固定連接塊22固定設置於滑套11，均採用現有的固定連接結構，在此不再贅述；所述阻尼器20的活塞杆上固定設有用於限定減振器的跳動量的限位塊21，即跳動量大時，限位塊21與阻尼器20的缸體端部相接觸達到限位效果，阻尼器20和減振器共同組成了一個彈簧阻尼減振系統，電機與制動總成通過彈簧阻尼減振系統懸置在固定軸上，並通過與整車及電機參數的合理匹配，選擇合適的阻尼係數及彈簧剛度，能迅速衰減振動，達到滿意的減振效果，同時通過限位塊限制電機與制動組件的跳動量，以防與車輪發生碰撞。
由上述實施例可以看出，本發明區別於普通電動輪轂車輛之處在於將電機與制動器質量作為動力吸振器質量從簧下移出，通過對模型參數進行優化及匹配來解決簧下質量負效應問題。從模型看出，電機與制動器在輪內的聯接實現(1)電機與制動器相對車輪可以一起垂向跳動，(2)動力穩定、可靠的輸出。基於此，本發明將制動盤與電機轉子固定連接，制動鉗18的支架固定在電機殼體5 (輻板)上，形成電機與制動器組成一體而又不影響各自功能的發揮；整個電機通過彈簧阻尼減振系統與固定輪軸相連實現電機的垂向跳動，電機轉子與車輪之間通過中間盤的調節作用保證電機跳動時依然可以將動力穩定可靠的輸出。本發明的動力傳遞路線電機轉子2 —主動盤6 —中間傳動盤7 —從動盤8 —車輪輪輻3 —車輪I ;制動力傳遞路線制動鉗18 —制動盤15 —電機轉子2 —主動盤6 —中間傳動盤7 —從動盤8 —車 輪輪輻3 —車輪I。本發明中，轉動配合需設有必要的軸承，固定連接採用螺栓等必要的機械連接結構，屬於現有技術的方式，在此不再贅述。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種高穩定性電動輪轂，包括電機、車輪組件、制動總成和將電機動力傳遞至車輪的傳動系統，其特徵在於還包括用於將電機以及制動總成懸掛於車輪組件的懸掛系統； 所述懸掛系統包括設置於車輪組件和電機及制動總成之間用於上下方向減振的減振器； 所述傳動系統包括與電機轉子傳動配合的主動件、與車輪傳動配合的從動件及使主動件和從動件之間傳遞動力的中間件，所述中間件使主動件和從動件之間至少具有上下相對運動的自由度。
2.根據權利要求I所述的高穩定性電動輪轂，其特徵在於所述車輪組件包括固定輪軸和外套於固定輪軸並與其轉動配合的車輪，所述電機設置有電機殼體，所述減振器設置於固定輪軸和電機及制動總成之間用於上下方向減振。
3.根據權利要求2所述的高穩定性電動輪轂，其特徵在於所述制動總成包括運動件和制動組件，所述運動件與電機轉子在圓周方向固定配合，制動組件安裝於電機定子或/和電機殼體。
4.根據權利要求3所述的高穩定性電動輪轂，其特徵在於所述減振器包括滑杆、滑套和減振彈簧，所述滑杆以可縱向滑動的方式內套於滑套，所述減振彈簧對滑杆和滑套施加用於減振的縱向預應力，所述滑杆和滑套選擇性對應固定連接於固定輪軸和電機定子或電機殼體。
5.根據權利要求4所述的高穩定性電動輪轂，其特徵在於所述運動件為與電機轉子在圓周方向固定連接的制動盤，制動組件包括用於對制動盤施加制動力的制動鉗和用於驅動制動鉗完成制動動作的制動驅動組件。
6.根據權利要求5所述的高穩定性電動輪轂，其特徵在於所述電機為外轉子電機，所述電機殼體位於電機定子的徑向內側並支撐電機定子，與電機殼體固定連接沿徑向設置的輻板，所述制動鉗及制動驅動組件安裝於輻板。
7.根據權利要求6所述的高穩定性電動輪轂，其特徵在於所述滑套至少在豎直方向與固定輪軸固定連接，所述滑杆上下兩端分別固定連接於電機定子，所述減振彈簧包括分別位於滑套兩端外套於滑杆的上減振彈簧和下減振彈簧。
8.根據權利要求7所述的高穩定性電動輪轂，其特徵在於所述主動件為與電機轉子在圓周方向固定配合的主動盤，從動件為與車輪在圓周方向固定配合的從動盤，所述中間件為中間傳動盤，所述主動盤和從動盤分列中間傳動盤兩側並在分別在兩個不同的徑向方向單自由度滑動配合。
9.根據權利要求8所述的高穩定性電動輪轂，其特徵在於所述中間傳動盤作為滑塊使主動盤、中間傳動盤和從動盤之間採用十字滑塊聯軸器的配合結構，主動盤、中間傳動盤和從動盤之間的配合滑動側隙為3-5 u m,主動盤、中間傳動盤和從動盤之間的軸向間隙在0. 1-0. 2mm。
10.根據權利要求9所述的高穩定性電動輪轂，其特徵在於所述制動盤沿徑向向內延伸形成環狀結構且外緣與電機轉子在圓周方向固定連接，所述制動鉗位於制動盤的徑向內側並沿徑向向外卡在制動盤上；所述阻尼器以阻尼方向與減振器的減振方向相同的方式連接於滑套與輻板之間，所述阻尼器的活塞杆上固定設有用於限定減振器的跳動量的限位塊；所述車輪的輪福上開有正對電機的導風口，電機殼體徑向外表面加工有水槽，電機定子內表面形成環形支撐，環形支撐與電機殼體過盈配合形成蛇形冷卻水道， 冷卻水道的入口和出口均位於電機殼體。
全文摘要
本發明公開了一種高穩定性電動輪轂，包括用於將電機以及制動總成懸掛於車輪組件的懸掛系統；懸掛系統包括設置於車輪組件和電機及制動總成之間用於上下方向減振的減振器；電機轉子與車輪之間至少具有上下相對運動的自由度，本發明減小車輛的非簧載質量，提高車輛的平順性、舒適性和安全性，還保證電機和制動總成不發生偏磨和較大的震動衝擊，避免由于震動導致的電機非正常運轉，延長車輛電機的使用壽命；由於制動總成減小震動，對於平衡制動力、保證制動過程的均勻摩擦具有較明顯的作用，延長制動裝置的使用壽命和保證制動安全性；本發明空間利用充分，結構緊湊，電動輪轂的穩定性和平順性指標較現有技術的電動輪轂車輛有較大的提高。
文檔編號B60T1/06GK102700372SQ20121017117
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月29日 優先權日2012年5月29日
發明者張玉明, 王子龍, 謝丹, 鄧兆祥, 馬英, 黃斌 申請人:重慶大學