电动车辆及其车轮组件的制作方法

本发明涉及一种用于电动车辆的车轮组件。此外，本发明还涉及一种包括这种车轮组件的电动车辆。

背景技术：

随着新能源车辆在全球范围内的研发和推广，电驱动系统的应用越来越广泛。在各种电驱动方案中，近轮式安装是一种被普遍采用的方案。近轮式安装指的是将电驱动系统同轴地安装在车轮旁边。这种安装方式决定了近轮式电驱动系统通常为直接驱动式的，即电机被直接连接至车轮以将其驱动力矩直接提供给车轮。

尽管这种直接式电驱动系统易于实现，但是它们无法提供较大的驱动力矩和较高的功率密度。为了提高电驱动系统的输出力矩和功率密度，优选的方案是在电驱动系统中增加具有减速功能的减速器。然而，现有技术中已知的减速器并不适合直接用在近轮式安装的电驱动系统中，这是因为已有的减速器通常尺寸较大并由此会导致电驱动系统整体尺寸的显著增加。同时，车辆内可用于近轮式电驱动系统在的安装空间又非常有限。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有近轮式安装的电驱动系统的车轮组件，这种车轮组件不仅具有大驱动力矩和高功率密度，而且有效利用轮毂内空间来作为电驱动系统的安装空间并由此具有显著的结构紧凑性。

根据本发明的一方面，上述目的通过一种用于电动车辆的车轮组件来实现的。所述车轮组件包括具有轮毂的车轮和用于驱动所述轮毂的电驱动系统，所述电驱动系统包括用于产生驱动力矩的驱动装置，所述轮毂限定出轮毂内空间。所述电驱动系统还包括传动地连接于所述驱动装置下游并具有减速功能的减速装置，所述电驱动系统以至少部分地容置于所述轮毂内空间内的方式同轴地连接至所述轮毂。

在一优选的实施例中，所述电驱动系统以所述减速装置大部分或完全容置于所述轮毂内空间内的方式连接至所述轮毂。

在另一优选的实施例中，所述电驱动系统与所述轮毂直接连接。

在又一优选的实施例中，所述电驱动系统还包括实现所述电驱动系统与所述轮毂直接连接的轮毂耦接件，并且，所述轮毂耦接件包括用于与所述电驱动系统的系统输出轴不可相对旋转地配合的轴向延伸杆和位于所述轴向延伸杆的端部处的、用于与所述轮毂不可相对旋转地配合的径向延伸板。

在再一优选的实施例中，所述系统输出轴具有用于接收所述轮毂耦接件的所述轴向延伸杆的接收孔，其中，所述接收孔沿着所述系统输出轴的轴向延伸并通向所述系统输出轴的面向所述轮毂的轴向端面。

在另外的优选的实施例中，所述轮毂耦接件还包括用于限定所述轴向延伸杆在所述接收孔内的插入深度的阶梯部，所述阶梯部设置在所述轴向延伸杆与所述径向延伸板之间的过渡角部处。

在一优选的实施例中，所述轮毂在其中心处设置有用于接收所述径向延伸板的接收凹部，所述径向延伸板形锁合和/或力锁合地装配在所述接收凹部中。

在另一优选的实施例中，所述减速装置包括与所述驱动装置的驱动装置输出轴传动地连接的第一级行星齿轮部和传动地连接于所述第一级行星齿轮部下游的第二级行星齿轮部，其中，所述第二级行星齿轮部包括可旋转的第二级齿圈，所述第二级齿圈与所述电驱动系统的系统输出轴以不可相对旋转的方式连接并向所述系统输出轴提供驱动力矩。

优选地，所述第一级行星齿轮部和所述第二级行星齿轮部共用一个固定不动的行星架，所述系统输出轴的一端可旋转地支撑于所述行星架的中央开孔内，而另一端可旋转地支撑于所述减速装置的壳体的面向所述轮毂的壁上的中央通孔内。

特别地，所述减速装置还包括用于实现所述第二级齿圈与所述系统输出轴之间不可相对旋转的连接的连接板，所述连接板固定至所述第二级齿圈的面向所述轮毂的轴向表面并在其中央处设置有供所述系统输出轴延伸穿过的贯通孔，并且，所述系统输出轴借助位于所述系统输出轴的外侧壁上的外凸缘而固定至所述连接板。

根据本发明的另一方面，上述目的通过一种包括具有上述特征的车轮组件的电动车辆的来实现。

附图说明

本发明的特征及其优点可以通过阅读下述参考附图的对一些示例性优选实施例的详细说明来进一步理解。所述附图为：

图1示出具有根据本发明的一实施例的电驱动系统5的电动车辆的一部分的立体图；

图2示出根据本发明的该实施例的电驱动系统5的正视立体图；

图3示出图2所示的电驱动系统5的侧后视立体图；

图4示出图2所示的电驱动系统5的分解图；

图5示出电动车辆沿图1中的线a-a的剖视图；并且

图6示出图2所示的电驱动系统5中的行星齿轮组件12的简化图。

具体实施方式

在本申请文件中，相同的附图标记指代相同或类似的部件或元件。

本申请文件中所使用的方位术语、如“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“顶”、“底”等均是参考说明书附图中所展示的部件的定位和定向来描述的。这些术语的使用只是为了更清楚地说明部件的相对位置，而并非用来限定绝对位置。

此外，除非另有说明，否则本申请文件中所使用的术语“轴向”指的是平行于或重合于车轮轴线的方向，而术语“径向”和“周向”是基于车轮轴线的方向所确定的对应的方向。

除非另有说明，否则本申请文件中所使用的术语“直接连接”、“直接安装”或“直接固定”等类似表述指的是被连接的两个部件或装置之间不存在第三部件或装置或中介部件或装置。

图1示出电动车辆的一部分的立体图，该部分体现了本发明的主要技术构思并主要包括车轮组件1、用于定位车轮组件1的支撑框架2和用于吸收震动的减震装置3。其中，车轮组件1包括车轮4和安装至车轮4并对车轮4提供驱动力矩的电驱动系统5。

在此，需要说明的是，尽管图1示出的电动车辆为电动两轮车，但是，本文所使用的术语“电动车辆”并不局限于电电动两轮车，而是，可以是电驱动的任何适当类型的车辆，比如四轮的电动汽车(如纯电动汽车和混动汽车)、两轮的电动滑板车、以及甚至电动独轮车。

下面结合图2-6来详细描述根据本发明的电驱动系统5。图2示出根据本发明的一实施例的电驱动系统5的正视立体图，图3示出图2所示的电驱动系统5的侧后视立体图，图4示出图2所示的电驱动系统5的分解图，图5示出电动车辆沿图1中的线a-a的剖视图，并且图6示出图2所示的电驱动系统5中的行星齿轮组件12的简化图。

如图2-6所示，根据本发明的电驱动系统5构造成一个可以直接附接至车轮4的整体模块并具体包括驱动装置6和传动地连接于驱动装置6下游的减速装置7。其中，驱动装置6构造成用于产生并输出驱动运动并且还能够用来发电以进行制动能量回收，而减速装置7构造成接收驱动装置6输出的驱动运动并且对其予以减速并向外部部件、例如负载(比如车轮4)输出。

在此，驱动装置6与减速装置7之间的连接至少体现在两方面。在第一方面，驱动装置6与减速装置7之间存在机械意义上的连接。具体如图示2所示，驱动装置6与减速装置7之间借助螺栓8在机械意义上连接在一起。当然，其它适当的机械连接手段也可以作为螺栓8的辅助或替代予以使用。在第二方面，驱动装置6与减速装置7之间存在动力学意义上的连接，即驱动装置6与减速装置7之间存在直接或间接的动力或运动传递。具体如图5所示，借助驱动装置6的驱动装置输出轴9与减速装置7的第一级太阳齿轮10之间的配合连接，驱动装置6所产生的驱动运动传递给减速装置7。

驱动装置6可以构造成能够将电能转换成机械能的任何适当类型的电机。由于电机的结构和工作原理可以从现有技术中获知，因此在此不再予以赘述。

如图4-5所示，减速装置7包括壳体11和容置在壳体11中的行星齿轮组件12。壳体11由两个盆状、尤其是圆盆状的壳体部13和14对扣形成。第一壳体部13与第二壳体部14之间的连接可以采用任何适当的机械连接手段来实现。在图示的示例性实施例中，第一、第二壳体部13、14的侧壁的外表面上分别设置有若干个一一对应的突起16，突起16上开设有对应的孔17，通过将螺栓18拧入第一和第二壳体部13、14上的孔17内来将两个壳体部连接在一起。

此外，如图1和5所示，在电驱动系统5安装至车轮4的状态下，壳体11的圆柱轴线与车轮4的中央轴线大致平行或重合，也即，壳体11此时定位成使得壳体部13和14中的一个的端壁(在图1和5所示的实施例中是第二壳体部14的端壁22)面向车轮1的轮毂15，而另一个壳体部的端壁(在图1和5所示的实施例中是第一壳体部13的端壁19)背向轮毂15。

进一步而言，第一壳体部13具有第一端壁19和第一侧壁20。第一端壁19上开设有供驱动装置输出轴9延伸穿过的第一通孔24，该第一通孔24尤其位于第一端壁19的中心处。由此，驱动装置输出轴9可以经由第一通孔24伸入壳体11内以与壳体11内的第一级太阳齿轮10配合连接。类似地，第二壳体部14具有第二端壁22和第二侧壁23，第二端壁22上开设有用于插入轮毂耦接件21(将在下文中予以详细描述)的第二通孔30。

此外，为了利用螺栓8将驱动装置6固定至减速装置7，第一端壁19的外表面上开设有用于接收螺栓8的孔(图中未示出)。

第一壳体部13上还设置有连接结构以用于实现电驱动系统5与支撑框架2的连接。具体如图1-3所示，第一壳体部13的外侧上设置有大致三角形的径向延伸部25，该径向延伸部25在其三个角部处分别设置有一个带有螺纹孔27的轴向凸起26。对应地，支撑框架2的端部设置有三个对应的开孔29。由此，借助螺栓65与开孔29和螺纹孔27的配合而实现了电驱动系统5对支撑框架2的附接。

如图4-6所示，行星齿轮组件12由两级行星齿轮部、即第一级行星齿轮部和第二级行星齿轮部组成。第一级行星齿轮部包括与驱动装置输出轴9传动地连接并受驱动装置输出轴9驱动的第一级太阳齿轮10和与第一级太阳齿轮10啮合并受第一级太阳齿轮10驱动的第一级行星齿轮33。第二级行星齿轮部包括与第一级行星齿轮33传动地连接的第二级行星齿轮35、与第二级行星齿轮35啮合并受第二级行星齿轮35驱动的第二级齿圈36、固定于第二级齿圈36并受第二级齿圈36驱动的连接板37、以及固定于连接板37连接并受连接板37驱动的用于向负载、如车轮4提供驱动力矩的系统输出轴38。尤其，第一级行星齿轮33和第二级行星齿轮35共用一个固定不动的行星架34。

下面结合图4-5来进一步详细说明减速装置7的结构细节。

第一级太阳齿轮10和与第一级太阳齿轮10啮合的至少一个(在图示的实施例中为三个)第一级行星齿轮33容置于第一壳体部13内。并且，驱动装置输出轴9穿过第一壳体部13的第一端壁19上的第一通孔24并伸入第一级太阳齿轮10的中央孔内以与第一级太阳齿轮10不可相对旋转地连接。第一级行星齿轮33绕着第一级太阳齿轮10等距地分布。

此外还容置在第一壳体部13内的是行星架34。行星架34借助于螺栓39固定至第一壳体部13内的至少一个(在图示的实施例中为三个)固定台40上。具体而言，所述至少一个固定台40在第一壳体部13内沿着第一端壁19的圆周等距地分布并且其形状构造为近似于梯形。固定台40的轴向顶表面42上开设有用于接收螺栓39的孔41。由此，第一级行星架34可以借助螺栓39固定在轴向顶表面42上。此外，为了使得行星架34在组装状态下能至少部分地容置于第一壳体部13内，所述至少一个固定台40的轴向顶表面42的高度小于第一端壁19的高度(可以从图4清楚地观察到)，从而在固定台40上方留出用以接收行星架34的空间。

在图示的实施例中，特别地，周向上彼此相邻的每两个固定台40之间定位有一个第一级行星齿轮33，而第一级太阳齿轮10定位在固定台40的径向内侧，即定位在三个固定台40所围出的中央空间内。而且，在组装状态下，第一级太阳齿轮10和第一级行星齿轮33的顶表面与固定台40的轴向顶表面42基本齐平，或者略低于固定台40的轴向顶表面42(可以从图5清楚地观察到)。

此外，行星架34的形状可以设计成不同于第一壳体部13的横截面的形状。特别地，第一壳体部13的横截面的形状设计成大致圆形，而行星架34的形状设计成非旋转对称式，从而节约了行星架34的材料并减轻了系统的总重量。

布置于行星架34上方的是容置于第二壳体部14内的第二级行星齿轮35和与第二级行星齿轮35啮合的第二级齿圈36。第一级行星齿轮部与第二级行星齿轮部之间的力矩传递是依靠连接于第一级行星齿轮33与对应的第二级行星齿轮35之间的连接件43来实现的。在图示的实施例中，连接件43构造成柱状并延伸穿过行星架34上的孔44。而且，连接件43的位于行星架34下方的一端以不可相对旋转的方式插接于第一级行星齿轮33的中央孔内，而位于行星架34上方的另一端也以不可相对旋转的方式插接于第二级行星齿轮35的中央孔内。此外，连接件43借助相应的轴承45可旋转地支撑于孔44内。为此，行星架34在其顶表面上于每个孔44处构造有沿着孔44的圆周延伸的环状的轴向凸缘46。由此，轴承45接收在相应的轴向凸缘46内并且轴向凸缘46的内侧面连同孔44的内侧面一起形成用于连接件43的扩大的支撑面。

进一步而言，布置于第二级行星齿轮35和第二级齿圈36上方的是用于将第二级齿圈36的力矩传递给系统输出轴38的连接板37。连接板37构造为大致圆形的板并且该板的直径大致等于第二级齿圈36的外直径。连接板37借助螺栓49固定至第二级齿圈36的顶表面，而系统输出轴38延伸穿过连接板37的中央处所开设的贯通孔56并借助螺栓50固定至连接板37。

行星架34在其中心处开设有用于接收系统输出轴38的端部的中央开孔51。与孔44类似地，中央开孔51处也对应地设置有沿着中央开孔51的圆周延伸的中央凸缘52，从而使行星架34能够更稳定地支撑并定位系统输出轴38。此外，第二壳体部14的第二通孔30处也对应地设置有沿着第二通孔30的圆周延伸的轴向向外和/或轴向向内的环状凸缘53(参见图4-5)。在组装状态下，系统输出轴38延伸穿过连接板37的贯通孔56，并且，系统输出轴38的位于连接板37下方的一端接收在中央凸缘52内并借助轴承54可旋转地支撑于中央凸缘52的内侧壁上，而系统输出轴38的位于连接板37上方的相反的另一端接收在第二通孔30内并借助轴承55可旋转地支撑于第二通孔30的内侧壁上。

此外，在系统输出轴38的外侧壁的中间区段上设置有外凸缘57，该外凸缘57设置成在组装状态下其顶表面恰好贴靠在连接板37的下表面上(参见图5)，由此可以通过将螺栓50拧入外凸缘57的开孔59与连接板37的对应的开孔60内来实现系统输出轴38与连接板37的固定连接。

此外，根据本发明的电驱动系统5还包括用于将电驱动系统5直接地传动连接至轮毂15的轮毂耦接件21。为此，系统输出轴38设置有用于接收轮毂耦接件21的接收孔62，所述接收孔62沿着系统输出轴38的轴向延伸并通向系统输出轴38的面向轮毂15的轴向端面61。由此，轮毂耦接件21可以插入系统输出轴38内并借助力配合和/或形状配合与系统输出轴38锁定在一起。

特别地，轮毂耦接件21包括用于与接收孔62配合连接的轴向延伸杆47和位于轴向延伸杆47的面向轮毂15的一端的、用于与轮毂15配合连接的径向延伸板48。在组装状态下，轮毂耦接件21的轴向延伸杆47从第二壳体部14外侧经由第二通孔30插入在系统输出轴38的接收孔62内，而径向延伸板48留在第二壳体部14外以与轮毂15配合连接。

优选地，在轴向延伸杆47与径向延伸板48之间的过渡角部处设置有阶梯部58，用以限定轴向延伸杆47在接收孔62内的插入深度。由此，在将轮毂耦接件21插入系统输出轴38的过程中，可以使轴向延伸杆47沿着接收孔62一直向内插入，直至阶梯部58抵靠在轴承55和/或系统输出轴38上(参见图5)。

此外，轮毂耦接件21的径向延伸板48可以以任何适当的方式固定在轮毂15上。在图示的实施例中，径向延伸板48以形状配合或力配合的方式嵌设在轮毂15中心处的接收凹部63内。

具有上述特征的减速装置7具有紧凑的轴向尺寸，从而当其连接于驱动装置6的下游时，没有使电驱动系统5整体的轴向尺寸显著增加，但是却有效地提高了电驱动系统5的输出力矩和功率密度。

下面结合图4-6来详细说明减速装置7的工作原理。

首先，第一级太阳齿轮10在驱动装置输出轴9的驱动下绕其轴线执行旋转运动(即“自转”)。继而，第一级太阳齿轮10借助第一级太阳齿轮10与第一级行星齿轮33之间的啮合而带动第一级行星齿轮33绕着第一级太阳齿轮10旋转(即“公转”)。进一步地，第一级行星齿轮33绕着第一级太阳齿轮10的旋转经由连接件43传递给第二级行星齿轮35。进而，第二级行星齿轮35借助第二级行星齿轮35与第二级齿圈36之间的啮合而带动第二级齿圈36执行旋转运动。然后，第二级齿圈36的旋转运动借助连接板37传递给系统输出轴38。最后，系统输出轴38的旋转运动借助轮毂耦接件21输出给轮毂15。

除了电驱动系统5本身有利的结构设计之外，本发明另一方面的有利设计在于电驱动系统5在车轮4上的定位方式。

如图5所示，车轮4主要包括轮毂15和轮胎64，其中，轮毂15具有轮毂周向部31和轮毂径向部32，轮毂周向部31和轮毂径向部32共同限定出轮毂内空间28。在组装状态下，优选地，电驱动系统5的至少一部分容置在轮毂内空间28内；更优选地，电驱动系统5的减速装置7基本上完全容置在轮毂内空间28内；更优选地，电驱动系统5的减速装置7基本上完全容置在轮毂内空间28内，同时电驱动系统5的驱动装置6至少部分地容置在轮毂内空间28内。

通过这种轮内定位方式，有效利用了轮毂内空间，从而使得车轮组件1整体具有紧凑的空间结构。换言之，具有上述特征的电驱动系统5的结构紧凑性为这种轮内定位方式提供了可行性，而这种轮内定位方式在电驱动系统5本身已经具备紧凑性的基础上进一步提升了系统整体的紧凑性。

尽管一些实施例已经被说明，但是这些实施例仅仅是以示例的方式予以呈现，而没有旨在限定本发明的范围。所附的权利要求和它们的等价形式旨在覆盖落在本发明范围和精神内的所有改型、替代和改变。

附图标记列表

1车轮组件

2支撑框架

3减震装置

4车轮

5电驱动系统

6驱动装置

7减速装置

8螺栓

9驱动装置输出轴

10第一级太阳齿轮

11壳体

12行星齿轮组件

13第一壳体部

14第二壳体部

15轮毂

16突起

17孔

18螺栓

19第一端壁

20第一侧壁

21轮毂耦接件

22第二端壁

23第二侧壁

24第一通孔

25径向延伸部

26轴向凸起

27螺纹孔

28轮毂内空间

29开孔

30第二通孔

31轮毂周向部

32轮毂径向部

33第一级行星齿轮

34行星架

35第二级行星齿轮

36第二级齿圈

37连接板

38系统输出轴

39螺栓

40固定台

41孔

42轴向顶表面

43连接件

44孔

45轴承

46轴向凸缘

47轴向延伸杆

48径向延伸板

49螺栓

50螺栓

51中央开孔

52中央凸缘

53凸缘

54轴承

55轴承

56贯通孔

57外凸缘

58阶梯部

59开孔

60开孔

61轴向端面

62接收孔

63接收凹部

64轮胎

65螺栓