一种轮毂内置的集成式电动轮组及包含该电动轮组的车辆的制作方法

1.本发明涉及电动轮组技术领域，特别是涉及一种轮毂内置的集成式电动轮组及包含该电动轮组的车辆。


背景技术：

2.电驱动总成是电动车辆十分重要的组成部件，目前电动汽车驱动方式分为中央电机驱动和电动轮驱动两种，中央电机驱动方式的动力分配基本依赖于机械传动机构，该方式效率低，整车舒适性差；后者电动轮组将动力系统、传动系统、制动系统、转向系统接口、悬架系统接口等等都设计在轮组内，将电动车辆的机械部分高度集成，具有传动效率高、方便模块化布置等优势。
3.针对电动汽车，尤其是具有泥泞、山地等复杂工作路面环境的越野汽车，其车辆动力需求、簧下质量、离地间隙、轮毂轴向和径向空间有严格限制，现有鼓式制动系统热稳定性差，轴向尺寸太长，拆装困难，不能满足电动轮空间高度紧凑的要求，因此采用盘式制动器，并使用大变速器减速器的电动轮组方案更适合。
4.公开号为cn210234643u的“集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮及汽车”专利公开了集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，该电动轮采用一级行星减速，驱动扭矩与输出功率有限，不利于加速性与爬坡能力等整车综合性能的提高，且该电动轮从电机轴端布置制动器，要求制动器转速高导致寿命降低。
5.公开技术“一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构”(公开号：cn113752821a)公开了一种基于复合行星轮系高速轮边电机驱动系统减速机构，包括电机机构、双联行星齿轮系机构、车轮机构。该装置输出轴悬臂过长，车轮轮辋中心线位于输出轴悬臂处，轴承使用环境恶劣，寿命缩短，不利于大吨位载荷承载。公开号为cn108128143a的“一种集成式电动轮及车辆”专利公开了集成轮毂电机与一级行星减速器的集成式电动轮，该电动轮由最外侧轮毂电机端部所连接的转向节端盖与悬架结构连接，使电动轮组至车辆中心内的轴向距离无法充分应用，悬架结构设计空间受限，不利于提高车轮上下跳动量，无法满足越野车辆高通过性的越障需求。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种轮毂内置的集成式电动轮组及包含该电动轮组的车辆，兼顾轮组最高车速的同时满足大爬坡度的要求，同时通过电机偏心悬置，增大车辆离地间隙，从而提高车辆通过性，本发明的技术方案如下所述：
7.作为本发明的第一个方面，在于提供一种轮毂内置的集成式电动轮组，包括两级减速器、钳盘式制动器、电机、轮组壳体、支撑套筒、轮毂总成及轮辋，所述两级减速器包括相互连接的一级减速器和二级减速器；所述钳盘式制动器包括制动盘与制动卡钳；
8.所述轮组壳体包括端盖、中段壳体、输入端壳体；所述输入端壳体一端与电机外壳相连，另一端与中段壳体连接；
9.所述电机位于轮辋外部，安装于电机外壳内；
10.所述一级减速器位于中段壳体内，通过输入齿轮轴连接至电机；所述二级减速器位于端盖和轮毂总成之间；
11.所述轮毂总成位于二级减速器与一级减速器之间，与轮辋、制动盘分别固定连接；
12.所述支撑套筒一端与中段壳体固定连接，另一端贯穿轮毂总成。
13.优选的，所述轮毂总成包括轮毂本体、轮毂轴承与紧固套筒；所述轮毂轴承位于轮毂本体内部，位于轮毂本体与支撑套筒之间；紧固套筒固定连接至轮毂本体最右端，在轮毂轴承与紧固套筒之间设置轮毂油封。
14.优选的，所述轮毂本体上面向轮毂轴承一面均匀设置若干个加强筋，轮毂加强筋与制动盘固定连接。
15.优选的，所述一级减速器为定轴轮系减速器，二级减速器为ngw减速器。
16.一级采用定轴轮系减速器使电机可以偏心设置，提高离地间隙，二级ngw减速器重量轻、结构紧凑、传动比高，二级减速满足越野车辆大传动比，高通过性的使用需求。其中二级减速可以采用其他种类的行星减速器。
17.制动盘与轮毂相连，轮毂轴承布置在支撑套筒上，而支撑套筒直接与壳体固定连接，支撑轮毂内置避免传动结构的悬臂结构，能够现轮毂动力、制动器制动力以及地面对轮辋作用力的合理传递与分配。
18.优选的，所述输入齿轮轴位于中段壳体内，并与电机输出轴固定连接，优选花键连接。
19.优选的，所述一级减速器和二级减速器通过低速花键轴连接，所述低速花键轴位于支撑套筒内部。具体的，一级减速齿轮与二级ngw减速太阳轮分别设置有内花键，两者通过低速花键轴连接配合，从而使二级ngw减速太阳轮为浮动式，在受载不均时自动定心，寻找最佳平衡位置。
20.优选的，所述二级ngw减速器包括二级ngw减速器行星架、二级ngw减速太阳轮、二级ngw减速器齿圈以及二级ngw减速器行星轮，所述二级ngw减速太阳轮与二级ngw减速器行星轮啮合，二级ngw减速器行星架与二级ngw减速器行星轮啮合；二级ngw减速器齿圈固定连接至支撑套筒，支撑套筒又与中段壳体固定连接，实现动力通过低速花键轴输入到二级ngw减速太阳轮后，通过二级ngw减速器行星架输出。所述二级ngw减速器行星架同轮毂总成与轮辋连接，用于输出扭矩和承载。
21.优选的，所述二级ngw减速器齿圈与支撑套筒之间设置齿圈连接架，所述二级ngw减速器齿圈与齿圈连接架通过花键固定连接，二级ngw减速器齿圈面向电机一端内部设置沿圆周的卡槽，设置弹性挡圈安装于卡槽，对齿圈连接架进行轴向定位，所述齿圈连接架与支撑套筒花键连接，利用锁紧螺母固定齿圈连接架，使二级ngw减速器齿圈与轮组壳体相对静止。
22.优选的，所述制动卡钳固定连接至中段壳体，所述制动盘设有通风孔。
23.优选的，所述中段壳体上下设置有螺纹孔，采用螺接的方式与悬架结构连接。所述悬架结构包括螺接方式固定于中段壳体上方的上连接架和下方的下连接架，所述上连接架下部垂直固定于中段壳体上，上连接架上部与上连接架下部成8～10度的倾斜角，所述上连接架通过铰接至上连接架上部的上横臂连接至车架；所述下连接架垂直于中段壳体，通过
铰接至下连接架的下横臂连接至车架。
24.现有的电动轮组结构中，电机完全位于电动轮内多采用轮毂电机，集成度高但电动轮组径向尺寸较大，对车轮轮辋内空间有很高要求；同时大径向尺寸下，悬架与电动轮组的连接也不易布置，其中下悬架的安装位置与车辆离地间隙息息相关。本发明提供的电动轮组机构，电机位于轮辋外部，为车轮轮辋内其他结构的布置预留空间，同时有利于悬架的排布，提高离地间隙，通过性好，适用于行驶在沙石山路等复杂路面的越野车使用。
25.相比于普通减速器，本技术采用的ngw减速器承载力更大，运动平稳，抗冲击振动能力强。另外，在相同功率和传动条件下，行星减速器的外廓尺寸和重量仅为普通齿轮传动的1/2至1/6。
26.另外，现有技术中，制动盘位于减速器的一侧时，对应制动钳的布置需额外空间，大幅增大轮胎中心至电机输出的整体轴向距离，影响悬架及主销的安装距离，而本发明提供的结构，制动盘位于二级减速器和一级减速器之间的支撑套筒上，将二级减速置于轮辋外侧，一定程度上减小悬架安装的轴向距离，可减小主销偏距，防止制动跑偏，提高制动稳定性。
27.作为本发明的第二个方面，在于提供一种车辆，包括所述的轮毂内置的集成式电动轮组。
28.优选的，所述车辆为电动越野车或电动运动型多用途汽车，能满足越野车辆高通过性的越障需求。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
30.1，本发明将轮毂内置，合理安排动力系统、传动系统、制动系统的轴向分布，实现了电机动力、轮毂制动器制动力、转向动力、整车对轮辋承载力，以及地面对轮辋的作用力合理传递、分配，整体结构轻巧紧凑，传动高效；将制动器与轮毂连接，使得制动器作用时间较短，避免制动器转速过高寿命降低。
31.2，本技术将轮毂内置，轮毂总成处于轮组中段位置，缩短车轮轮辋中心线至轮毂轴承的距离，从而避免了悬臂梁结构，减小轮毂轴承所受力矩，为轮毂轴承提供良好的服役环境，提高整体装备可靠性，有利于大吨位载荷的承载。
32.3，本发明集成一级定轴轮系减速器与二级ngw减速器，对电机输出动力进行减速增扭，兼顾轮组最高车速的同时满足大爬坡度的要求；一级定轴轮系连接电机，电机偏心悬置，位置高于轮毂中心线，增大车辆电机离地间隙，从而提高车辆通过性。
33.4，本发明提供的电动轮组中，制动盘位于二级减速器和一级减速器之间的支撑套筒上，将二级减速置于轮辋外侧，将悬架结构安装在轮组中段壳体上，可减小悬架安装的轴向距离，可减小主销偏距，防止制动跑偏，提高制动稳定性。
34.5，本发明提供的电动轮组取消了转向节，采用上、下双横臂结构，减小了电动轮轴向长度，增大了车架空间，便于设置其他组件；两横臂的起始端接近轮辋位置，一方面避免对电机的干涉，另一方面有助于增加横臂长度，从而可以提高车轮上下跳动量，更能满足越野车辆高通过性的越障需求。
附图说明
35.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示
意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
36.图1为本发明电动轮组传动关系示意图；
37.图2为本发明电动轮组整体结构图；
38.图3为本发明电动轮组装配爆炸图，图3为倒置角度；
39.图4为本发明电动轮组装配剖视图；
40.图5为本发明电动轮组轮毂总成的结构图；
41.图6为本发明电动轮组齿圈连接部位的结构图。
42.其中，1-电机，2-输入端壳体，3-输入齿轮轴，4-中段壳体，5-制动卡钳，6-制动盘，7-轮毂总成，8-轮辋，9-二级ngw减速器行星架，10-端盖，11-二级ngw减速器行星轮，12-二级ngw减速太阳轮，13-低速花键轴，14-锁紧螺母，15-二级ngw减速器齿圈，16-齿圈连接架，17-支撑套筒，18-一级减速齿轮，19-电机输出轴，20-悬架结构，21-上横臂，22-下横臂，23-上连接架，24-下连接架，61-通风孔，71-轮毂，72-轮毂加强筋，73-轮毂轴承，74-轮毂油封，75-紧固套筒，151-弹性挡圈，152-卡槽。
具体实施方式
43.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
44.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
45.实施例1：
46.如图1～4所示，所述电动轮组包括电机1、输入端壳体2，输入齿轮轴3，中段壳体4，浮钳盘式制动器，轮毂总成7，轮辋8，二级ngw减速器行星架9，端盖10，二级ngw减速器行星轮11，二级ngw减速太阳轮12，低速花键轴13，锁紧螺母14，二级ngw减速器齿圈15，齿圈连接架16，支撑套筒17，一级减速齿轮18和电机输出轴19。所述电机1位于轮辋8外，安装于电机外壳内；所述端盖10、中段壳体4与输入端壳体2组成轮组壳体。所述浮钳盘式制动器包括制动卡钳5和制动盘6。制动器采用常用的盘式制动器，本实施例采用浮钳盘式制动器，本领域技术人员也可采用如定钳盘式制动器。
47.所述输入端壳体2一端与电机外壳相连，另一端与中段壳体4连接。所述中段壳体4设置上悬架接口41、下悬架接口42与悬架结构20固定连接，中段壳体4的另一端通过螺钉固定连接支撑套筒17，所述支撑套筒17的另一端连接齿圈连接架16，所述轮毂总成7套于支撑套筒17外围。
48.所述中段壳体4内设置一级定轴轮系减速器，包含输入齿轮轴3与一级减速齿轮18，所述输入齿轮轴3与电机输出轴19花键连接，并与一级减速齿轮18啮合，实现动力由电机到减速器的传递。
49.所述低速花键轴13分别通过花键结构连接一级减速齿轮18与二级ngw减速器太阳轮12，所述低速花键轴13位于支撑套筒17内部，所述支撑套筒17通过锁紧螺母14与低速花
键轴13固定。
50.所述二级ngw减速器行星架9、二级ngw减速太阳轮12、二级ngw减速器齿圈15以及二级ngw减速器行星轮11构成二级ngw减速器，二级ngw减速太阳轮12与二级ngw减速器行星轮11啮合，二级ngw减速器行星架9与二级ngw减速器行星轮11啮合；二级ngw减速器齿圈15通过齿圈连接架16，由锁紧螺母固定在支撑套筒17，支撑套筒17又与中段壳体4固定连接，实现动力通过低速花键轴13输入到二级ngw减速太阳轮12后，通过二级ngw减速器行星架9输出。所述二级ngw减速器行星架9同轮毂总成7与轮辋8连接，用于输出扭矩和承载。
51.如图5所示，所述轮毂总成7包括轮毂本体71、轮毂加强筋72、轮毂轴承73、轮毂油封74、与紧固套筒75，位于二级ngw减速器与一级定轴轮系减速器之间；所述轮毂加强筋72均匀设置于轮毂本体71表面，轮毂加强筋72设有螺纹孔与制动盘6螺栓连接，轮毂轴承73位于轮毂本体71内部，紧固套筒75位于轮毂本体71最右端，紧固套筒75与轮毂本体71螺钉连接，在轮毂轴承73与紧固套筒75之间设置轮毂油封74。所述支撑套筒17与轮毂本体71之间布置有两个轮毂轴承73，轮辋8中心线位于两个轮毂轴承72之间；所述轮毂紧固套筒75与支撑套筒17间、输入齿轮轴3与输入端壳体2间均设有骨架油封。本结构将制动器与轮毂连接，使得制动器作用时间缩短。轮毂总成处于轮组中段位置，缩短车轮轮辋中心线至轮毂轴承的距离，减小轮毂轴承所受力矩，有利于大吨位载荷的承载。
52.所述输入端壳体2同时作为一级减速器与电机的输入端端盖。
53.本发明提供了包含制动卡钳5和制动盘6的浮钳盘式制动器用于行车制动，所述制动卡钳5通过螺钉固定至中段壳体4，与制动盘6配合实现轮毂的制动。
54.所述制动盘6设有通风孔61，增大散热面积，降低热衰退效率。
55.如图6所示，所述齿圈连接架16设置于二级ngw减速器齿圈15与支撑套筒17之间，所述二级ngw减速器齿圈15与齿圈连接架16花键连接，二级ngw减速器齿圈15面向电机一端内部设置沿圆周的卡槽152，弹性挡圈151安装在卡槽152，对齿圈连接架16进行轴向定位，所述齿圈连接架16与支撑套筒17花键连接，锁紧螺母14与支撑套筒17螺纹连接，固定齿圈连接架16，使二级ngw减速器齿圈15与轮组壳体相对静止；
56.所述支撑套筒17一端与中段壳体4固定连接，另一端通过螺纹设置锁紧螺母14，为二级ngw减速器齿圈15、轮毂轴承73提供轴向定位。
57.具体的，电机输出轴19与输入端壳体2之间、输入齿轮轴3和一级减速齿轮18分别与中段壳体之间均采用深沟球轴承，轮毂总成7的轮毂轴承73采用圆锥滚子轴承。本结构集成一级定轴轮系减速器与二级ngw减速器，在较短输出轴长度的基础上对电机输出动力进行可靠的减速增扭，兼顾轮组最高车速的同时满足大爬坡度的要求，既可实现越野车辆120km/h，也可实现爬坡度60％的性能，这是一般车辆无法同时满足的。
58.具体的，在本实施例中，电机1采用永磁同步电机。
59.本发明提供的集成式电动轮组运行时，电机1的输出轴转动，通过内花键与输入齿轮轴3连接，动力由输入齿轮轴3传递至一级减速齿轮18，一级减速齿轮18带动低速花键轴13转动，进而带动二级ngw减速太阳轮12、将动力由二级ngw减速器行星架9输出，二级ngw减速器行星架9在螺栓的连接下带动轮毂总成7和轮辋8转动，轮组转动，最终完成动力传递。
60.轮组进行制动时，制动卡钳5的液压油路建立压力，推动摩擦片与制动盘6接触，进一步阻止制动盘6的转动，制动盘6带动轮毂总成7停止运动，进一步的，轮毂总成7带动轮辋
8与车轮停止转动；
61.轮组制动解除时，制动卡钳5的液压油路泄压，制动盘6所受摩擦力消失，轮毂总成7带动轮辋8恢复转动，进一步的，轮组恢复转动。
62.实施例2：一种包含所述电动轮组的车辆
63.所述车辆可以为电动越野车或电动运动型多用途汽车，如图1和图4所示，包含实施例1所述的电动轮组，其中，所述电动轮组的中段壳体4通过上悬架接口41、下悬架接口42连接至与车架连接的悬架结构20，所述上悬架接口41、下悬架接口42均为螺纹孔，所述悬架结构20包括螺接方式固定于中段壳体4上方的上连接架23和下方的下连接架24，所述上连接架下部垂直于中段壳体4，上连接架上部与上连接架下部成8～10度的倾斜角，所述上连接架23通过铰接至上连接架上部的上横臂21连接至车架；所述下连接架24垂直于中段壳体4，通过铰接至下连接架的下横臂22连接至车架。该结构省略了转向节，缩短了电动轮轴向长度；在避免与电机干涉的基础上，还使得上、下横臂更贴近轮辋，延长了上、下横臂设计长度，有利于提高车轮跳动高度，提升了车辆越障通过性。。
64.本发明提供的轮毂内置的集成式电动轮，利用两级减速结构实现了电机偏心设置，一方面提升了电机高度，提高了越野车的通过性，另一方面避免了电机与摆臂的干涉。
65.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。