用于车轮马达的定子组件及其轴颈式支撑件的制作方法

本发明总体上涉及集成到车辆中的具有电驱动的车轮(这通常被称作“车轮马达”)的牵引-制动装置，。更具体地，本发明涉及用于车轮马达的定子组件及其相关联的轴颈式支撑件，其意于装备容置在车辆车轮中的特别紧凑的牵引-制动装置。

在此注意，该车轮可以是车辆的导向车轮或非导向车轮，该车轮还可以通过悬挂系统或以刚性的方式连接到车辆连接。

背景技术：

根据本发明的车轮马达可装备例如环保运载车辆、100％电动实用车辆、任何类型的四轮车、100％电动三轮车、电动二轮车。本发明还可用于混合动力车辆的情况，其车轴之一可以电动模式被机动化。

例如由文献US2013099554已知设置一种牵引-制动装置，其至少部分地容置于车轮轮缘的内部空间中。然而，要注意的是，盘的最大可行尺寸由在盘之上的电缆通道限制。

还例如由文献WO01/54939已知一种其中设置有液体冷却装置的机动车轮；然而，中央轴是旋转部件，这意味着将流体管道布置在远离该轴的位置处。还要注意的是，还必须将制动装置设置在车辆的内侧。

还例如由文献EP1109298已知一种其中设置有液体冷却装置的机动车轮。但在该情况下，中央轴也是旋转部件，这意味着将流体管道布置在远离该轴的位置处。还要注意的是，制动装置也向着车辆内侧凸出很多。

因此，仍然存在需求以提出具有牵引-制动装置的机动车轮，制动包括传统的盘式制动系统，所述装置大部分容置于具有传统的尺寸的车轮轮缘的体积内部。

技术实现要素：

根据第一方面，其披露了一种用于定子组件的轴颈式支撑件，该定子组件意于用于牵引-制动装置，该牵引-制动装置用于电动车辆的机动车轮，

轴颈式支撑件包括意于将该牵引-制动装置连接到车辆的固定基部，该轴颈式支撑件意于固定地支撑定子组件并意于旋转地支撑转子和机动车轮，

轴颈式支撑件包括至少三个轴向通道，用于两个流体管道且一个用于线缆通道，这三个通道敞开到固定基部的中央区域中，

借助于这些布置，定子组件能够被连接到车辆的其余部分，以用于电气控制和液体冷却功能，而没有干扰旋转部件的风险，且不会对旋转部件的尺寸设置产生约束。对于轴颈式支撑件而言的这种解决方案准许有利于性能良好地集成到车轮轮缘的体积中的几何和架构构造。

有利地，所述三个通道是分离的，以将两个液体管道和所述线缆通道良好地分隔开。

有利地，轴颈式支撑件包括用于第一轴承的第一支承部、用于接收定子主体的中间支承部、用于第二轴承的第二支承部，直径从固定基部起直至与固定基部相对的自由端部递减。借此方便了自端部的安装，并且该形式对于对挠曲力的抵抗性是优化的。

有利地，线缆通道径向地敞开到与定子主体相邻的空间中。使得能够将线缆连接到定子绕组。

有利地，线缆通道可轴向地敞开到与基部相对的端部处。使得可以在轴颈式支撑件末端处安装正弦余弦式位置传感器并给其供电。

用于两个管道的所述两个轴向通道由与轴颈式支撑件的主轴线A平行的孔形成。

所述孔可以是贯穿的；这是容易的且低成本的加工操作；

所述孔可以是非贯穿的，每个孔底部敞开到径向地指向外部并优选地由铸造获得的不通的管道中。

根据第二方面，披露了一种定子组件，该定子组件包括如前所述的轴颈式支撑件、定子主体、以及界定冷却室的盖件；

由此，借助于轴颈式支撑件中的轴向通道，提出用液体流体来冷却定子，该冷却是与控制定子绕组的导通线缆通道兼容的。

定子包括环形绕组设备，该环形绕组设备优选地被设置为处于比承载于轴颈式支撑件上的支座的轴向中间位置更加远离轴颈式支撑件的基部的轴向中间位置。换句话说，定子的电磁部分相对于基部向着外部偏置，这允许能够容置制动系统、尤其是制动盘和对应的钳，并将它们固定在轴颈式支撑件的固定凸缘附近。

界定冷却室的盖件被设置在定子主体的外侧，即轴颈式支撑件的自由端部13那一侧；由此，能够优化定子设备的冷却性能；并且，连接到绕组的连接件位于内侧，电气控制线缆的路径长度可被最小化。

界定冷却室的盖件被设置在定子主体的内侧，即轴向地布置在定子主体和固定基部之间。使得该盖件能够更加易于制造，并且连接到绕组的连接件位于外侧，线缆的路径可以具有不明显的弯曲部，这方便了线缆的引入和连接操作。

根据第三方面，本发明的主题在于一种牵引-制动装置，包括如前所述的定子组件、转子、与该转子旋转地联结的制动盘，该制动盘被布置为比定子和转子更接近固定到车辆的固定之处，该制动盘通过可用于至少容置制动钳的空间G与转子分隔开，由此可通过使用标准的制动钳提出一种在非常紧凑的体积中被机动化和制动的车轮，并由此最小化成本。

有利地，牵引-制动装置被限定在14英寸的车轮轮缘的内部体积中。由此，牵引-制动装置可用于各种各样的实用车辆、四轮车、三轮车等，同时具有直至10或15kW的电功率；

转子被形成为由承载永磁体的圆柱形中央部分、于其上可固定车轮轮缘的外部盘、以及其上固定有制动盘的具有颈部的内部盘组成的组装件；这构成一简单组装件，该组装件允许转子包围定子并被直接连接到相对于定子设置在内侧的制动盘，同时留出放置钳所需要的环形空间，这还允许确保与轮缘的简单且直接的连接。

由转子界定的内部空间通过密封件与外部环境隔离，这允许避免由牵引-制动装置内部的制动颗粒造成的可能的污染。

根据第四方面，还披露了一种形成封隔器的有缝隙的密封件，用于在轴颈式支撑件的基部位置处密封电缆通道和冷却管道(“导通件”)。更准确地，提出了一种柔性密封件(例如由弹性体材料制成)，其呈具有小的高度的圆柱体、具有周边边缘的整体形状，该密封件包括圆柱形的且贯穿的通道开孔，所述开孔具有与密封件的整体轴线相同的轴线，每个开孔用于一个导通件(电缆和/或流体管道)，对于每个开孔具有将该通到开孔连接到周边边缘的径向缝隙，密封件被接收到形成高度小于密封件的高度的接收凹部的部件中，该凹部包括能够与密封件的周边边缘协作的保持边缘，该接收凹部具有面对密封件开孔的镂空的底部和具有封闭部件，该封闭部件意于被组装在形成凹部的部件上并施加使密封件变形的压力，以夹紧导通件和/或减小开孔的截面，以压在凹部的边缘和底部上并封闭径向缝隙，从而确保密封的通道。

借助于这些布置，获得了一种形成封隔器的密封件，其准许在维护操作的情况下径向地移出导通件；而且，对密封件施压通过具有封闭部件的部件的组装而被自动地确保，而没有专门的卡箍或其它专门的施压装置。

可选地，密封件可具有整体平面并垂直于密封件的整体轴线的第一面、大致平面并与第一面平行的第二面；由此，与凹部和封闭部件的连接是特别简单的。

可选地，密封件呈具有回转周边边缘的饼状的整体形状，；由此，密封件是特别易于制造的部件。

附图说明

现在简略地说明附图。

图1是集成符合本发明的机动车轮的车辆底板的俯视整体示意图；

图2是集成到机动车轮中的牵引-制动装置的立体分解图；

图3是牵引-制动装置的正视图；

图4示出了牵引-制动装置的轴向剖面图；

图5是牵引-制动装置的轴向剖面立体图，其带有车轮轮缘；

图6示出了定子组件沿着在图7可见的剖切线VI-VI的局部剖视图；

图7示出了液体冷却室；

图8A、图8B和图8C更加详细地示出了轴颈式支撑件；

图9示出了轴承和密封功能；

图10示出了用于线缆密封的有缝隙的密封件。

具体实施方式

以下附带示例并参照附图详细说明了对本发明的多个实施方式。

在所示示例中，车辆200包括四个车轮100，每个车轮被形成为装备有牵引-制动装置的车轮马达。当然，在其它构造中可仅使用两个机动车轮，其它车轮则是随动的。独立于机动化而言，这些车轮中的两个或四个可以是导向的。

而且，车轮可通过悬挂系统连接到车辆。

如已经指出的，将要说明的机动车轮也可以被用于具有多于四个的车轮的车辆、三轮车、二轮车中。

参照图1，外部整体宽度被标记为D2，(机动)车轮之间的宽度被标记为D1。

这涉及最大化比值D1/D2，即对于受限的外部宽度，提供最大的可用内部空间。对于运输车辆，装载体积和车轮拱罩之间的宽度D1是决定性标准。

要注意的是，由于将机动化装置容置于车轮中，在车辆中的其它位置没有机动化构件，使得除了电池组、驾驶舱和几个附件以外，车身的全部剩余空间都可用于装载，这是有利的。

参照图3，机动车轮100包括严格意义上的沉沦9，该车轮9包括以传统的方式被安装在标准轮缘92上的轮胎93和形成轮缘的中心部分的轮缘罩(un voile de jante)91，其带有用于接收自牵引-制动装置50突出的螺栓95的固定孔。

牵引-制动装置

参照图2，牵引-制动装置50包括连接到车辆的轴颈式支撑件1、定子主体21、定子盖件22、被安装为在轴颈式支撑件上围绕定子旋转的转子组件3，旋转轴线(也称作车轮轴线)被标记为A。

转子3径向地位于定子外部，这涉及的是一种具有外部转子的构造。盘式制动系统4使牵引-制动装置50的构造完整。

轴颈式支撑件1包括固定基部12，该固定基部12位于第一轴向端部1a处，并以向着第二轴向端部1b而整体地递减的截面延伸。轴颈式支撑件1是坚固的并相对重的金属部件，其必须支撑车辆(既在静态中也在动态中)的重量的一部分。轴颈式支撑件1优选地是单件式的(如所示出的)，但不排除其由组装的两个部分实现。

按照常规，在下文中，在没有修饰语“径向”或“径向地”的情况下，用“外部”或“外侧”表示被定位为更加接近轴颈式支撑件的自由端部1b的元件，用“内部”或“内侧”表示被定位为更加接近轴颈式支撑件的固定基部12、1a的元件。“向着内部”表示被定义为向着固定基部1a的方向而远离轴颈式支撑件的自由端部1b的轴向取向。“向着外部”表示被定义为向着轴颈式支撑件的自由端部1b的方向而远离固定基部12、1a的轴向取向。

如图2至图6所示，固定基部12包括五个螺纹孔85，所述螺纹孔85意于将机动车轮固定在被称作轴颈式承载件8或托架(jambe de force)8的部件上，后者被连接到车辆的车身，如有必要，其通过弹簧或扭杆式悬挂装置(在示出的范围之外)被连接到车辆的车身。

螺栓88允许联结轴颈式承载件8和轴颈式支撑件1的固定基部12(图3)。要注意的是，这实际是悬臂式的安装，相对的自由端部1b未相对于车辆的车身被支撑。

制动器和转子

制动盘45被安装为与转子3旋转联结，制动盘被布置为比定子2和转子3更接近固定到车辆的固定之处(即内侧)，制动盘45通过可用于容置标准制动钳47的空间G(图4)而与转子3分隔开。

制动钳47被安装在与托架8联结的支撑支架46上。标准制动板片48意于在制动的情况下被按压抵靠盘45，并在没有液压的情况下仅施加可忽略的力。该类型的具有钳和板的盘式制动系统是从市场上的标准部件中选择的，其本身是已知的，在此不再详细描述。盘45以已知的方式通过埋头螺钉49被螺固在转子上。

要注意的是，将轴颈式支撑件1的固定基部限定在其中的直径(标记为R1)小于盘45的径向内部直径。此外，R2是盘的径向外部直径。

在本发明的构造中，最大化比值R1/R2，以将足够坚固的基部容置于制动盘45的中央凹槽的中心处，同时使用市场上标准的带有钳的盘式制动系统4。

在所示示例中，转子3被形成为由承载永磁体34(北-南磁极交替)的圆柱形中央部分30、其上可固定车轮轮缘91、92的外部盘31、以及其上固定有制动盘45的具有颈部38的内部盘39组成的组装件。

定子

关于定子，定子组件2包括已提到的轴颈式支撑件1、联结地固定到轴颈式支撑件1的定子主体21以及盖件22，该盖件被固定到定子主体21并与定子主体一起界定以下将详细说明的冷却室5。定子主体21包括定中心在轴线A上的圆柱形内部轴承20，其意于无显著间隙地安装在轴颈式支撑件1的承载部18上。定子主体21在由内部边界25a和外部边界25b界定的宽的环形槽25中接收环形定子绕组设备24。环形定子设备通常可包括在周向方向上绕组序列，这形成电磁极。例如，这可以是本身已知的具有U、V、W极序列的三相同步电机。

多个绕组由计算器(未示出)控制，该计算器意于控制由定子+转子组件形成的电机产生的力矩。控制计算器被容置在车轮外部，这使得车轮本身和车辆其余部分之间的电气连接是必需的。

牵引-制动装置50的电机被启动以提供牵引力矩，并且该电机也被用于再生式制动功能(la fonction freinage récupératif)。电功率是几千瓦的，因此在某些不利的使用条件下有效的冷却是必需的。在“停停走走”式的城市情形下，同时将电机启动为发动机模式和发电机模式，并还启动制动系统4，借助于空气的冷却显得不足够。因此，所采用的解决方案是液体冷却，在液体冷却中，热量在远离牵引-制动装置本身之处被排走。这则涉及借助于液体流通来冷却定子、尤其是其中产生热耗散的绕组设备，该液体流通第一管道和第二管道，该第一管道从车辆引导新鲜液体，冷却液体通过该第二管道重返向车辆。

因此，必须在定子设备和车辆之间建立三个连接，且根据本发明，这三个连接是穿过轴颈式支撑件的内部而建立的：两个液压连接和一个电气连接，后者可包括多个独立导电件。

由此，轴颈式支撑件包括三个轴向通道：两个用于流体液压管道14、15(一个“去程”14和另一“回程”15)，和用于电缆60通过的第三通道16。

在托架8处的固定基部12处，这三个通道敞开到固定基部12的中央区域11中，因此与旋转部件(盘、轮缘)相距有利的距离。所述三个轴向通道有利地按照三角形的整体布置分布在轴线A附近，第三通道16具有大于两个第一通道14、15的尺寸。

在所提及的车轮是导向车轮的情况下，有利地根据本发明，将车轮的导向枢转轴线W定位在紧邻基部12的连接平面P的附近处是可行的，以如上所述地优化比值D1/D2。而且，优选地将枢转轴线W定位为与车轮轴线A相距小的距离(甚至它们相交)，以使得在(围绕W)导向旋转运动期间，在电缆和液压线缆上不存在牵引力，而是简单的铰链作用。

当然，注意到可具有多于三个的通道。

关于用于线缆的通道，其从车辆固定侧的开口16a起向着自由端部延伸，其通过径向向外敞开的出口16b敞开到定子主体21附近，以使得控制线缆能够连接绕组设备24的不同绕组。在所示示例中，出口16b相对于定子主体21在内侧敞开，因此，绕组在环形绕组设备24内侧通过线缆连接。

此外，可选地，该通道还可以通过端部开口13敞开到轴颈式支撑件的轴向端部1b。

通道16优选地通过铸造获得，且径向开口16b具有倾斜(例如倾斜至45°)的边缘，以方便线缆通过(图8b)。

环形绕组设备24通常相对于轴颈式支撑件1向着外部偏置。换句话说，环形绕组设备24被设置为处于比承载在轴颈式支撑件上的支座20的轴向中间位置20M更加远离轴颈式支撑件1的轴向中间位置25M(图6)，以便能够在固定凸缘附近容置制动盘和对应的钳(图4)。

考虑到该偏置，在内部支座20中设置凹槽27，该凹槽定位为面对线缆通道的开口16b并延长该开口16b(图2和图4)。

冷却回路

轴颈式支撑件的去程管道14通过螺固在通道14的螺纹开口14a中的流体连接件81而连接在车辆侧。

在该第一实施方式中，孔14是贯穿的，并敞开到实现于定子盖件22中的不通孔56中，该不通孔敞开到冷却室的入口部分52中。多个管道将入口部分连接到出口部分51，在盖件中实现的另一不通孔55敞开到该出口部分51中，该另一不通孔55与第一不通孔平行但偏置于在横向平面中，该另一不通孔接合第二回程管道15。

分隔隔板59将入口部分52与出口部分51气密性地分隔开。

呈圆弧形的热交换管道53、54同心地布置；在所述示例中，它们是液压地并联布置的；它们也可以以曲径密封(labyrinthe)的方式液压地串联布置。

设置有密封件73、74(图9)，其允许避免液体自冷却室5向着定子的电气设备泄露。在每个液压管道14、15和盖件之间的连接处，还设置有O形圈形密封件79。

组装

轴颈式支撑件1包括用于接收第一轴承71的第一圆柱形承载部17、用于接收定子主体21的支座20中间承载部分18(借助于键28在旋转方面锁定)、用于第二轴承72的第二圆柱形承载部19，直径自固定基部起直至端部1b递减。实际上，为了方便安装，将以下元件安装在轴颈式支撑件上：

-首先，具有减少的摩擦的保护密封件77，

-然后，第一轴承71(在此是标准的高强度滚珠轴承)，

-然后，安装转子的内部盘39，转子的内部盘39的颈部38被安装在第一轴承71上，

-然后，安装键28和装备有环形绕组设备24的定子主体21和包括密封件的盖件22，

-然后，带有永磁体的圆柱形中央部分30，该中央部分是被固定到内部盘39的，

-然后，转子的外部盘31，该外部盘是被固定到转子的中央部分30的，

-然后，第二轴承72，该第二轴承在此是倾斜接触式的滚珠轴承，用于承受轴向紧固和由车轮承受的横向力(即沿着轴线A)，

-然后，具有停止垫圈的紧固螺母75，以及最后，带有O形圈形密封件78的罩子94。

由于设置在外部盘的中央毂中的内部翻边36，第二轴承72轴向地固定转子的外部盘31。

要注意的是，根据一个替代方案，第一轴承71和/或第二轴承72可以是具有锥形滚子的轴承。

设置在第二圆柱形支座19的端部处的沟槽99允许接收紧固螺母75的停止垫圈的止动制子(un linguet)。

有缝隙的密封件

制动系统4产生从板48的摩擦材料脱离的颗粒，这些颗粒是有污染性的，且可在不期望的位置处积累。为了避免颗粒能够进入牵引-制动装置50的内部，由转子3限定的内部体积有利地与外部环境隔离，尤其是相对于制动系统4。

首先，布置已提及的与第一轴承71相邻的摩擦密封件77。可以使用唇式、甚或是双唇式密封件，但力求采用具有减小的摩擦的密封件。

此外，布置形成封隔器的密封件6，以在固定基部12处密封用于电缆61、62、63的通道。更准确地，选择由弹性体材料(例如硅酮)制成的密封件6，该密封件6整体形状呈具有小的高度H2的圆柱体(“饼状”形状)，并具有外部周边边缘67。

该密封件包括圆柱形通过开孔65，所述开孔65具有与密封件的整体轴线相同的轴线(与A平行)，个通过开孔用于电缆61、62、63中的每个。要注意的是，还可以使流体管道在贯穿的所述开孔中通过，由此可用一般性术语“导通件”来表示电缆、液压管道。

对于每个开孔65，径向缝隙66将该通过开孔连接到周边边缘67，以准许导通件(线缆或管道)的自外部边缘直至通过开孔中的安装。

密封件6被接收到具有的高度H1小于密封件的高度的接收凹部84形状中，以使得在休止时，密封件6从固定基部的连接平面P突出(参见图8A、图8B和图9)。

接收凹部的底部87在面对密封件的开孔65处是镂空的，以让导通件通到凹部的底部以外。

当将轴颈式支撑件1安装在托架8上时，托架8的与密封件邻近的表面沿着轴向方向A压缩密封件6。

由此导致意于施加使密封件变形的压力的压缩。

该压缩的效果一方面在于紧固导通件60或甚至预先减小开孔65的截面，另一方面在于将外部边缘67压在凹部的边界86和/或底部上。此外，该压缩的效果还在于气密性地地再封闭径向缝隙66，以确保封隔器类型的密封通道。

但有利地，该解决方案允许出于维护目的而拆除并重新安装该组装件。

在所示示例中，由于密封件6具有大的柔性，不需要设置休止状态(àl'état repos)(未被压缩)下的安装间隙；但上述压缩还允许补偿对于将密封件本身安装到凹部中或将导通件安装到开孔中将必需的最小间隙。换句话说，处于休止的密封件6可以具有略微小于、等于或略微大于凹部的内部边界86的直径的外部直径。

在所示示例中，对于16mm的密封件厚度(圆柱体的高度H2)和14mm的凹槽深度H1，休止状态的凸出大约为2mm。

在图4至图10中所示的示例中，有缝隙的密封件6包括用于电机的三个相的电力线缆61、62、63的、具有大直径的三个开孔65，和包括用于允许将一个或多个传感器连接到控制计算器的多导通线缆64的具有更小的尺寸的开孔68。

当将轴颈式支撑件1组装在托架8上时，所述压缩施加在在图10中以细斜线示出的区域69上，该区域69具有相对于密封件的表面积而言相对大的表面积，并允许良好地封闭所述缝隙并良好地压缩开孔65、68中的导通件。

变型

在一个未在附图中示出的变型中，出口16b位于定子主体21的外侧，冷却室被布置在定子主体的内侧；换句话说，相对于前述例子，调换了电气设备(尤其是连接件)和冷却室相对于定子主体的位置。

在该例子中，与前述例子相反地，界定冷却室的盖件被设置在定子主体的内侧，即轴向地布置在定子主体21和固定基部之间。

在该变型中，两个液压管道的外侧的开口也是径向地取向的，并在内部管道中直接进入冷却室中，这些内部管道是在盖件或定子主体中通过铸造获得的；在该情况下，孔14、15是非贯穿的，每个孔底部敞开到径向向外取向的不通管道中。

关于用于电缆60的通道16，由于径向开口更加远离固定基部，这允许线缆60的带有较不明显的弯曲的布置。

根据另一未示出的变型，孔14、15是非贯穿的，且每个敞开到一个不通管道中，但这两个不通管道处于轴向偏置的位置处。与此针对地，在盖件或在定子主体中形成两个部分的或完全的径向沟槽，每个定位为与一个对应的不通管道相对。