专利名称：轮辋驱动装置的制作方法
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，尤其涉及一种轮辋驱动装置。
背景技术：
汽车车轮主要由轮毂、用于支撑轮胎的轮辋和用于连接轮毂和轮辋的轮辐组成，其中轮毂和轮辐的质量约占车轮质量的一半。当轮内电机被布置和配置到车轮内时，非悬挂质量将不可避免地增大，车辆舒适性和行驶安全性随之下降。因此，当采用轮内电机驱动车轮时，必须采取综合措施来克服由此带来的负面动力学效应。高转矩密度的轮内电机是期望的。另一方面，也可以减小车轮质量以抵消部分轮内电机质量。如果取消轮毂和轮辐，直接驱动轮辋，则车轮质量可以降低一半。如果轮辋和轮内电机转子托架还进行集成，则可以进一步地降低非悬挂质量。此外，如果轮胎内可以充入更多的气体，使轮胎的径向更软，则有助于改善舒适性并提高行驶安全性。美国专利申请US2011/0247887 Al公开了一种轮辋驱动装置，其包括三件式轮辋、环形转子、环形定子、薄壁车轮轴承、环形转向节、环形制动盘和制动卡钳，其中环形转子安装在中间轮辋内，内侧轮辋和中间轮辋通过螺栓相联接，其间设置有O型密封圈，并通过薄壁车轮轴承支撑在环形转向节上，外侧轮辋通过螺栓和中间轮辋相联接，其间设置有O型密封圈，环形制动盘通过螺栓固接在中间轮辋的轴向外侧，并在径向和轴向上向内布置在环形定子内，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侧，悬架横臂通过球铰与环形转向节相连接，在环形转向节内侧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问题: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，热负荷也对环形定子有影响；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转动的车轮封盖；没有考虑轮辋和环形转子集成后带来的增大充入轮胎内部空气体积的可能性。因此，还存在着提供一种综合性能更优的轮辋驱动装置的需求。
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轮辋驱动装置。本发明提供了一种轮辋驱动装置，其集成于轮辋内部以驱动或制动轮辋，包括:轮内电机，其包括环形转子、内车轮轴承、外车轮轴承、环形定子、三相配电环、内环形转向节和外环形转向节；三件式轮辋，其包括内轮辋、中轮辋和外轮辋；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。根据本发明的轮辋驱动装置，所述内轮辋、所述外轮辋、所述中轮辋、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，所述外轮辋固接在所述中轮辋的轴向外侧，所述内轮辋固接在所述中轮辋的轴向内侧，所述环形转子固设在所述中轮辋的径向内侧，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、所述内轮辋或所述中轮辋与所述内环形转向节或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内轮辋和所述内环形转向节之间，所述外车轮轴承设置在所述中轮辋和所述外环形转向节之间。根据本发明的轮辋驱动装置，所述中轮辋配置成具有比标准轮辋更大的槽底深度，并分别与所述内轮辋和外轮辋相固接，其中，在所述中轮辋和所述内轮辋之间涂抹密封胶或设置O型密封圈，在所述中轮辋和所述外轮辋之间设置O型密封圈。根据本发明的轮辋驱动装置，所述环形制动盘固接在所述内轮辋的轴向内侧，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。根据本发明的轮辋驱动装置，所述车轮封盖设置在所述外轮辋的轴向外侧，并固接在所述外环形转向节的内环壁上。根据本发明的轮辋驱动装置，所述内车轮轴承和所述外车轮轴承为薄壁角接触球轴承，其外径基本等于所述环形定子的外径。根据本发明的轮辋驱动装置，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。根据本发明的轮辋驱动装置，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。根据本发明的轮辋驱动装置，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；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；以及装配或更换轮胎时，依次将所述车轮封盖和所述外轮辋拆卸下来，安装新的O型密封圈，将轮胎安装到所述内轮辋和中轮辋上后，安装所述外轮辋，轮胎安装到位后充气，最后安装所述车轮封盖。本发明的轮辋驱动装置采用了和转子托架集成在一起且配置成具有比标准轮辋更大的槽底深度的三件式轮辋、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轮辋驱动装置。
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三件式轮辋的内侧轴测示意图；图4是图1所示的具体实施例的三件式轮辋的外侧轴测示意图5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6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7是图1所示的具体实施例的在拆去车轮封盖装上轮胎后的外侧轴测示意图；图8是图1所示的具体实施例的在拆去车轮封盖装上轮胎后的外侧视示意图。图9是图1所示的具体实施例的外侧轴测示意图；以及图10是图1所示的具体实施例的在拆去车轮封盖和外轮辋后的外侧轴测示意图。图中: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、141e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；21、22、23分别是内轮辋、中轮辋和外轮辋；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；H0标准轮辋槽底深度；H1中轮辋槽底深度。
具体实施例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三件式轮辋的内侧轴测示意图；图4是图1所示的具体实施例的三件式轮辋的外侧轴测示意图；图5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6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7是图1所示的具体实施例的在拆去车轮封盖装上轮胎后的外侧轴测示意图；图8是图1所示的具体实施例的在拆去车轮封盖装上轮胎后的外侧视示意图；图9是图1所示的具体实施例的外侧轴测示意图；以及图10是图1所示的具体实施例的在拆去车轮封盖和外轮辋后的外侧轴测示意图。参考图1和图2，集成于轮辋内部以驱动或制动轮辋的轮辋驱动装置包括:轮内电机，其包括环形转子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 ;三件式轮辋，其包括内轮辋21、中轮辋22和外轮辋23 ;车轮封盖4，其静止不旋转；以及制动装置5，其包括环形制动盘51和制动卡钳52。内轮辋21、外轮辋23、中轮辋22、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，外轮辋23固接在中轮辋22的轴向外侧，内轮辋21固接在中轮辋22的轴向内侧，环形转子12固设在中轮辋22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、内轮辋21或中轮辋22与内环形转向节141或外环形转向节142所围成的空间内，内车轮轴承31设置在内轮辋21和内环形转向节141之间，外车轮轴承32设置在中轮辋22和外环形转向节142之间。参考图2、图3和图4，中轮辋22配置成具有比标准轮辋更大的槽底深度Hl，并分别与内轮辋21和外轮辋23相固接，其中，在中轮辋22和内轮辋21之间涂抹密封胶或设置O型密封圈，在中轮辋22和外轮辋23之间设置O型密封圈。如图2所示，由于中轮辋22也集成了转子托架的功能，两者的集成设计使其槽底深度Hl可以设置成比标准轮辋槽底深度HO更大。由此在轮胎内可以充入更多的气体，使轮胎径向更软，而轮胎侧向刚度则不受影响，同时改善了车辆的舒适性和行驶安全性，也确保了车辆的操纵稳定性。三件式轮辋将常规车轮的轮毂和轮辐取消了，而且与转子托架进行集成，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。从力的传递路径来看，轮内电机的动力直接通过中轮辋22分别传递到内轮辋21和外轮辋23上，其受力更均匀，因此，三件式轮辋的壁厚可以设计得比常规车轮的更薄，而这也进一步减小了非悬挂质量。参考图1和图2，环形制动盘51固接在内轮辋21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，其热负荷对轮内电机的影响也较小。车轮封盖4设置在外轮辋23的轴向外侧，并固接在外环形转向节142的内环壁上。车轮封盖4起到保护布置在轮辋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和图9所示的将外轮辋23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。此夕卜，车轮封盖4也在外轮辋23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Dl基本等于环形定子13的外径D2。三件式轮辋取消了轮毂和轮辐，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Dl基本等于环形定子13的外径D2，意味着Dl可以比D2略大或者略小，取决于内轮辋21、中轮辋22和环形转子12与环形定子13的装配需求。这里的略大或略小意味着在2_以内的差别。参考图5和图6，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、内车轮轴承31和外车轮轴承32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He。
转向凸台14a、悬架凸台14b、卡钳座14c、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7、图8、图9和图10，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He、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。装配或更换轮胎时，依次将车轮封盖4和外轮辋23拆卸下来，安装新的O型密封圈，将轮胎安装到内轮辋21和中轮辋22上后，安装外轮辋23，轮胎安装到位后充气，再安装车轮封盖4。本发明的具体实施例的轮辋驱动装置采用了和转子托架集成在一起且配置成具有比标准轮辋更大的槽底深度的三件式轮辋、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轮辋驱动装置。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。
权利要求
1.一种轮辋驱动装置，其集成于轮辋内部以驱动或制动轮辋，包括: 轮内电机，其包括环形转子、内车轮轴承、外车轮轴承、环形定子、三相配电环、内环形转向节和外环形转向节； 三件式轮辋，其包括内轮辋、中轮辋和外轮辋； 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所述的轮辋驱动装置，其特征在于， 所述内轮辋、所述外轮辋、所述中轮辋、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，所述外轮辋固接在所述中轮辋的轴向外侧，所述内轮辋固接在所述中轮辋的轴向内侧，所述环形转子固设在所述中轮辋的径向内侧，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、所述内轮辋或所述中轮辋与所述内环形转向节或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内轮辋和所述内环形转向节之间，所述外车轮轴承设置在所述中轮辋和所述外环形转向节之间。
3.根据权利要求1所述的轮辋驱动装置，其特征在于， 所述中轮辋配置成具有比标准轮辋更大的槽底深度，并分别与所述内轮辋和外轮辋相固接，其中，在所述中轮辋和所述内轮辋之间涂抹密封胶或设置O型密封圈，在所述中轮辋和所述外轮辋之间设置O型密封圈。
4.根据权利要求1所述的轮辋驱动装置，其特征在于， 所述环形制动盘固接在所述内轮辋的轴向内侧，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。
5.根据权利要求1所述的轮辋驱动装置，其特征在于， 所述车轮封盖设置在所述外轮辋的轴向外侧，并固接在所述外环形转向节的内环壁上。
6.根据权利要求1所述的轮辋驱动装置，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。
7.根据权利要求1所述的轮辋驱动装置，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。
8.根据权利要求7所述的轮辋驱动装置，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。
9.根据权利要求7所述的轮辋驱动装置，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； 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；以及 装配或更换轮胎时，依次将所述车轮封盖和所述外轮辋拆卸下来，安装新的O型密封圈，将轮胎 安装到所述内轮辋和中轮辋上后，安装所述外轮辋，轮胎安装到位后充气，最后安装所述车轮封盖。
全文摘要
本发明提供了一种轮辋驱动装置，其集成于轮辋内部以驱动或制动轮辋，包括轮内电机，其包括环形转子、内车轮轴承、外车轮轴承、环形定子、三相配电环、内环形转向节和外环形转向节；三件式轮辋，其包括内轮辋、中轮辋和外轮辋；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。本发明的轮辋驱动装置采用了和转子托架集成在一起且配置成具有比标准轮辋更大的槽底深度的三件式轮辋、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轮辋驱动装置。
文档编号B60K7/00GK103112313SQ20131008031
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者夏承钢, 孙江明 申请人:上海中科深江电动车辆有限公司