轮毂电机驱动系统及机动车的制作方法

1.本技术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：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.基于上述现有技术的缺陷做出了本技术。本技术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系统的通用性。本技术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。
5.为了实现上述发明目的，本技术采用如下的技术方案。
6.本技术提供了一种如下的轮毂电机驱动系统，所述轮毂电机驱动系统包括：
7.转向节，所述转向节包括安装部；
8.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、行星轮减速机构、壳体组件和输出轴，所述电机组件与所述输出轴经由所述行星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，所述行星轮减速机构位于所述壳体组件和所述安装部包围的第一安装空间内；
9.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
10.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，
11.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。
12.在一种可选的方案中，所述驱动机构包括定子、转子和电机轴，所述行星轮减速机构包括太阳轮、行星轮、行星轮架和齿圈，
13.所述转子能够相对于所述定子转动，所述转子经由所述电机轴与所述太阳轮传动联接，所述输出轴与所述行星轮架传动联接，所述齿圈与所述安装部固定，
14.所述电机轴与所述输出轴同轴布置。
15.在另一种可选的方案中，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。
16.在另一种可选的方案中，所述壳体组件的内部形成有第二安装空间，所述电机组件安装于所述第二安装空间内。
17.在另一种可选的方案中，所述安装部形成有沿着所述轴向贯通的多组安装孔，所述制动钳机构经由穿过所述多组安装孔中的任意一组安装孔的连接件与所述安装部固定连接。
18.在另一种可选的方案中，所述轮毂电机驱动系统还包括电机轴承和支撑轴承，所述电机轴承位于所述电机轴与所述壳体组件之间，所述支撑轴承位于所述输出轴和所述安装部之间。
19.在另一种可选的方案中，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，所述第一枢转部位与所述弯折部固定，所述第二枢转部位与所述安装部固定。
20.本技术还提供了一种如下的机动车，所述机动车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。
21.在一种可选的方案中，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。
22.在另一种可选的方案中，所述内圈与所述车轮的轮毂固定。
23.通过采用上述技术方案，本技术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、行星轮减速机构、壳体组件和输出轴。电机组件与输出轴经由行星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，行星轮减速机构安装于由壳体组件和安装部包围的安装空间内。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。
24.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技术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，也就是说根据本技术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，本技术的轮毂电机驱动系统的通用性获得了改善。而且，由于行星轮减速机构以转向节作为其壳体的一部分，因而省略原来用作行星轮减速机构的壳体的一部分结构，由此使得本技术的轮毂电机驱动系统轴向长度可以减小。
附图说明
25.图1是示出了根据本技术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。
26.图2是示出了图1中的组装体的剖视示意图。
27.图3是示出了图1中的轮毂电机驱动系统的剖视示意图，其中省略了制动系统。
28.图4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。
29.图5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。
30.图6是示出了图1中的轮毂电机驱动系统的驱动机构的局部结构的剖视示意图。
31.附图标记说明
32.wh车轮hu轮毂ti轮胎
33.dr轮毂电机驱动系统
34.1转向节11安装部11h通孔11h1第一安装孔11h2第二安装孔11h3第三安装孔12弯折部13第一枢转部位14第二枢转部位
35.2驱动机构21电机组件211定子212转子213转子支架214电机轴22行星轮减速机构221太阳轮222行星轮223行星轮架224齿圈23壳体组件231第一壳体232第二壳体24输出轴s1第一安装空间s2第二安装空间
36.3车轮轴承31内圈32外圈33滚动体
37.4制动系统41制动盘
38.b1电机轴承b2支撑轴承
39.a 轴向r径向。
具体实施方式
40.下面参照附图描述本技术的示例性实施例。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技术，而不用于穷举本技术的所有可行的方式，也不用于限制本技术的范围。
41.在本技术中，轮毂电机驱动系统的输出轴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、图3和图6中的右侧，“轴向另一侧”是指图2、图3和图6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。
42.在本技术中，“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。
43.以下结合说明书附图说明根据本技术的一实施例的轮毂电机驱动系统的结构。
44.如图1至图3所示，根据本技术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。
45.在本实施例中，如图2至图5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。
46.具体地，如图4和图5所示，安装部11整体形成为大致板状，其具有与轴向a垂直的
轴向一侧面和轴向另一侧面。安装部11的中央部位处形成有沿着轴向贯通的通孔11h，驱动机构2的输出轴24插入穿过该通孔11h。该通孔11h可以形成台阶孔，以便安装用于支撑输出轴24的支撑轴承b2。在通孔11h的四周，安装部11还形成有用于安装驱动机构2的第一安装孔11h1、用于安装车轮轴承3的外圈32的第二安装孔11h2以及用于安装制动系统4的制动钳机构的第三安装孔11h3。
47.如图4和图5所示，第一安装孔11h1为沿着轴向a贯通的通孔，多个第一安装孔11h1沿着周向分布。如图3所示，至少部分第一安装孔11h1可以为台阶孔，该台阶孔的小径部分在安装部11的轴向一侧面开放，该台阶孔的大径部分在安装部11的轴向另一侧面开放。这样，通过大径部分能够方便操作插入小径部分和驱动机构2的壳体组件23的对应安装孔内的连接件，使得驱动机构2可拆卸地安装于安装部11。
48.如图5所示，第二安装孔11h2为沿着轴向a延伸的盲孔，多个第二安装孔11h2沿着周向分布。每个第二安装孔11h2在安装部11的轴向另一侧面开放，每个第二安装孔11h2在安装部11的轴向一侧面封闭。这样，通过插入第二安装孔11h2和车轮轴承3的外圈32的对应安装孔内的连接件，使得车轮轴承3的外圈32可拆卸地安装于安装部11。
49.如图4和图5所示，第三安装孔11h3为沿着轴向贯通的通孔。多个第三安装孔11h3被分成两组，第一组第三安装孔11h3为位于图4中左侧和图5中右侧的两个第三安装孔11h3，第二组第三安装孔11h3为位于图4中右侧和图5中左侧的两个第三安装孔11h3。可以利用任意一组第三安装孔11h3将制动系统4的制动钳机构可拆卸地安装于安装部11，这样能够提高转向节1与制动系统4的制动钳机构安装的灵活性。
50.进一步地，如图4和图5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和图2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与弯折部12的位于轮胎ti的径向外侧的那部分固定，第二枢转部位14与安装部11的背离弯折部12的部分固定。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。
51.进一步地，如图2和图3所示，转向节1的形状被构造成与驱动机构2的壳体组件23的第二壳体232匹配，从而转向节1作为行星轮减速机构22的壳体的一部分，也就是说行星轮减速机构22安装于由转向节1和第二壳体232包围的第一安装空间s1内。
52.在本实施例中，如图2、图3和图6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、行星轮减速机构22、壳体组件23和输出轴24。电机组件21与输出轴24经由行星轮减速机构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且能够相对于安装部11转动。
53.具体地，如图2和图3所示，电机组件21整体安装于由壳体组件23限定的第二安装空间s2内。电机组件21包括定子211、转子212、转子支架213和电机轴214。定子211与壳体组件23固定在一起，定子211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211的温度。转子212位于定子211的径向内侧且与定子211在径向r上相对，并且转子212能够相对于定子211转动。转子支架213位于转子212的径向内侧且与转子212固定在一起，转子支架213还与电机轴214固定在一起，使得转子212和电机轴214经由转子支架213传动联接。
54.如图3所示，行星轮减速机构22位于壳体组件23和安装部11包围的第一安装空间s1内。行星轮减速机构22包括太阳轮221、行星轮222、行星轮架223和齿圈224。在本实施例中，电机组件21的电机轴214的一端部形成有轮齿以构成行星轮减速机构22的太阳轮221，也就是说太阳轮221与电机轴214形成为一体。多个行星轮222位于太阳轮221的径向外侧且沿着周向均匀分布，各行星轮222均与太阳轮221齿啮合，使得随着太阳轮221的转动各行星轮222能够进行绕着各自的中心轴的自转和绕着太阳轮221的公转。行星轮架223位于太阳轮221的径向外侧，并且多个行星轮222安装于该行星轮架223，行星轮架223固定于输出轴24。随着行星轮222进行公转，能够带动行星轮架223进行转动进而带动输出轴24转动。齿圈224位于多个行星轮222的径向外侧并且固定于转向节1，在齿圈224和太阳轮221之间形成供多个行星轮222公转的轨道，齿圈224与多个行星轮222齿啮合。
55.在本实施例中，如图2、图3和图6所示，壳体组件23包括第一壳体231和第二壳体232。第二壳体232可以通过过盈配合固定于转向节1的安装部11，并且第二壳体232与转向节1的安装部11的对应结构包围形成了第一安装空间s1，行星轮减速机构22安装于该第一安装空间s1内。利用第一安装孔11h1，第一壳体231可拆卸地安装于转向节1。另外，第一壳体231的内部形成有第二安装空间s2，除了电机轴214之外，电机组件21的其它部件均安装于第二安装空间s2内。另外，电机轴214从第二安装空间s2延伸到第一安装空间s1内，输出轴24从第一安装空间s1穿过转向节1的通孔11h延伸到转向节1的轴向另一侧。在本实施例中，如图2、图3和图6所示，输出轴24与电机轴214同轴布置，由此整个驱动机构2具有同轴的结构布局。
56.在本实施例中，如图2和图3所示，车轮轴承3包括内圈31、外圈32和滚动体33。利用转向节1的第二安装孔11h2，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。
57.在本实施例中，如图1至图3所示，制动系统4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。利用转向节1的任意一组第三安装孔11h3，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。
58.在本实施例中，为了保证电机轴214和输出轴24的正常工作，轮毂电机驱动系统dr包括两个电机轴承b1和一个支撑轴承b2。两个电机轴承b1位于第一壳体231和电机轴214之间。一个支撑轴承b2位于转向节1的安装部11和输出轴24之间。
59.本技术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。在根据本技术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：转子212
→
转子支架213
→
电机轴214
→
太阳轮221
→
行星轮222
→
行星轮架223
→
输出轴24
→
内圈31
→
车轮wh。
60.本技术不限于上述实施例，本领域技术人员在本技术的教导下可以对本技术的上述实施例做出各种变型，而不脱离本技术的范围。另外，还进行以下说明。
61.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技术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，本技术的轮毂电机驱动系统dr的通用性获得了改善。而且，由于行星轮减速机构22以转向节1作为其壳体的一部分，因而省略或简化原来用作行星轮减速机构22的壳体，由此使得本技术的轮毂电机驱动系统dr轴向长度减小。
62.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。
63.ii.可以理解，在第一壳体231与电机轴214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。
64.iii.在上述实施例中，行星轮减速机构22的太阳轮221与电机轴214形成为一体，有利于简化结构，降低成本。在其它的可选方案中，太阳轮221与电机轴214可以是分开制造的部件，然后通过过盈、形状配合、键连接或者花键接合等方式实现传动联接。

技术特征：
1.一种轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述轮毂电机驱动系统(dr)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)、行星轮减速机构(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)经由所述行星轮减速机构(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，所述行星轮减速机构(22)位于所述壳体组件(23)和所述安装部(11)包围的第一安装空间(s1)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，所述驱动机构(2)包括定子(211)、转子(212)和电机轴(214)，所述行星轮减速机构包括太阳轮(221)、行星轮(222)、行星轮架(223)和齿圈(224)，所述转子(212)能够相对于所述定子(211)转动，所述转子(212)经由所述电机轴(214)与所述太阳轮(221)传动联接，所述输出轴(24)与所述行星轮架(223)传动联接，所述齿圈(224)与所述安装部(11)固定，所述电机轴(214)与所述输出轴(24)同轴布置。3.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。4.根据权利要求1至3中任一项所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述壳体组件(23)的内部形成有第二安装空间(s2)，所述电机组件(21)安装于所述第二安装空间(s2)内。5.根据权利要求1至3中任一项所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述安装部(11)形成有沿着所述轴向(a)贯通的多组安装孔(11h3)，所述制动钳机构经由穿过所述多组安装孔(11h3)中的任意一组安装孔的连接件与所述安装部(11)固定连接。6.根据权利要求2所述的轮毂电机驱动系统，其特征在于，所述轮毂电机驱动系统(dr)还包括电机轴承(b1)和支撑轴承(b2)，所述电机轴承(b1)位于所述电机轴(214)与所述壳体组件(23)之间，所述支撑轴承(b2)位于所述输出轴(24)和所述安装部(11)之间。7.根据权利要求1至3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)与所述弯折部(12)固定，所述第二枢转部位(14)与所述安装部(11)固定。8.一种机动车，其特征在于，所述机动车包括权利要求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。

技术总结
本申请提供了一种轮毂电机驱动系统及机动车。在该轮毂电机驱动系统中，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。电机驱动系统的通用性获得了改善。电机驱动系统的通用性获得了改善。


技术研发人员：蔡向阳
受保护的技术使用者：舍弗勒技术股份两合公司
技术研发日：2022.01.05
技术公布日：2023/7/13