本发明专利技术公开了一种基于非充气轮胎的电驱动车轮，包括：电动轮毂、非充气轮胎和紧固外罩；所述非充气轮胎为圆环状结构，所述电动轮毂为圆柱状结构，所述非充气轮胎同轴套装在电动轮毂的外周并与其过盈配合；所述紧固外罩为一端开口的圆筒状结构，其同轴嵌入所述非充气轮胎中，并通过紧固件与电动轮毂固连；本发明专利技术的车轮将电动轮毂和非充气轮胎结合为一体，既能够使得每个车轮都具有较好的独立驱动能力，又能够有效防止爆胎和脱胎等情况发生，同时有效减轻了簧下质量，从而有利于提高车辆的机动性、舒适性和运行可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于非充气轮胎的电驱动车轮
本专利技术涉及车辆
，具体涉及一种基于非充气轮胎的电驱动车轮。
技术介绍
近20年来，随着电气化和电驱动技术的不断发展，车用电机的体积功率密度不断提高，将电机集成到轮辋内部的电驱动车轮吸引了来自国内外的密切关注和大量的研发投入。由于其车轮转矩和转速可独立精确控制，能够实现很高的机动性，并且将动力系统布置在轮辋内部，节省了车内空间，有利于车辆的模块化和整体布局，因此，从民用市场到军事领域，电驱动车轮产品纷纷涌现。在民用领域，有以Protean公司为代表的外转子方案的电驱动车轮；在军事和特种车辆领域，为了提高电驱动车轮的转矩密度，减少体积和质量，大多数都采用内转子电机匹配行星减速器的技术方案。为了摆脱爆胎的风险，提升车辆的易维护性，国内外许多轮胎厂商相继推出了基于高性能橡胶、高分子复合材料等弹性材料的非充气轮胎，大多数是基于辐板状和蜂窝状的弹性拓扑支撑结构，如米其林公司推出的Tweel和Uptis、固特异公司推出的TurfCommand等。非充气轮胎在特殊用途的车辆(如全地形车、装卸叉车等)上得到了率先应用。但这些都是基于传统内燃机驱动的车辆，且行驶速度不高，在高速电驱动车辆，尤其是高速电驱动车轮装置上，还极少见到非充气轮胎的应用。一方面，虽然围绕电驱动车轮的研发已经取得了广泛的进展，但是目前市场上能够见到的应用于四轮以上车辆的电驱动车轮都是基于传统充气轮胎方案的。轮毂电机、减速机构等部件带来簧下质量增加的问题，会严重影响车辆行驶的平顺性和操纵稳定性，传统充气轮胎的特性很难为簧下质量的不利影响做进一步改善。更严重的是，增加的簧下质量会带来更剧烈的路面冲击振动，从而进一步提升爆胎的风险，影响车辆行驶的安全性，这也是充气轮胎所无法避免的问题。另一方面，现有的非充气轮胎并未在中、重型特种车辆和大功率电驱动车轮的应用上开展针对性的优化设计，因此存在一些问题：1、特种车辆的行驶工况比较苛刻，尤其是在做一些复杂的高机动动作时，车轮受到的路面垂向力、纵向力、侧向力、回正力矩等的综合作用，幅值较大且变化剧烈；传统充气轮胎通过胎内高压气体的膨胀实现轮胎与轮辋之间的紧密配合，尚且容易出现意外“脱胎”的事故，非充气轮胎则更需要专门的安装紧固装置，以实现轮胎与电驱动轮毂之间的牢固、可靠的配合，并同时便于拆卸；2、在车轮转向以及遇到颠簸和路面不平时，由于车轮主销后倾角、外倾角等因素的存在，胎面很难与地面始终保持充分平行接触。在这种情况下，充气轮胎可以通过胎内“各向同性”的高压气体的自由流动性实现胎面的充分形变，从而达到与地面之间的充分良好接触；而非充气轮胎大多通过特殊拓扑结构的弹性材料实现支撑和减震，其拓扑支撑结构的“各向异性”不利于胎面与地面之间的充分良好接触，轮胎的附着性能较差；3、电驱动车轮中的轮毂电机和传动机构增加了簧下质量，给车辆的行驶平顺性和车轮的附着性能带来了不利影响，现有的非充气轮胎结构并未针对这一因素开展专门的考虑和优化设计。此外，目前的大多数非充气轮胎设计，大多数只适用于特殊行驶场景下的中低速车辆(车速低于60km/h)，如单乘员的全地形车和装卸叉车等，而对于复杂路面上行驶的高速车辆(最高车速可达100km/h)，如军用战术车辆和警用防暴车辆，由于非充气轮胎在减震性能、附着性能、安装牢固性等方面的限制，尚不能完全胜任。因此，为了实现非充气轮胎与电驱动车轮之间的充分匹配结合，以提高车辆的整体性能，并使其更适合在复杂路面和更高行驶车速下的应用，有必要设计一种基于非充气轮胎的电驱动车轮。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于非充气轮胎的电驱动车轮，既能够使得每个车轮都具有较好的独立驱动能力，又能够有效防止爆胎，同时有效减轻了簧下质量，从而有利于提高车辆的机动性、舒适性和运行可靠性。本专利技术的技术方案为：一种基于非充气轮胎的电驱动车轮，包括：电动轮毂、非充气轮胎和紧固外罩；所述非充气轮胎为圆环状结构，所述电动轮毂为圆柱状结构，所述非充气轮胎同轴套装在电动轮毂的外周并与其过盈配合；所述紧固外罩为一端开口的圆筒状结构，其同轴嵌入所述非充气轮胎中，并通过紧固件与电动轮毂固连。优选地，所述电动轮毂包括：制动卡钳、盘式制动器、高速内转子永磁同步电机、行星减速机构和轮毂外圈；所述轮毂外圈为一端开口的圆筒状结构，其轴向设有空心的中心轴；所述高速内转子永磁同步电机通过轴承B同轴支撑在中心轴外周，作为所述电动轮毂的原动机部分；所述行星减速机构同轴安装在所述高速内转子永磁同步电机和轮毂外圈之间，用于为所述电动轮毂减速增矩；所述高速内转子永磁同步电机轴向端部的周向设置一个以上制动卡钳，所述盘式制动器一端设置在制动卡钳中，另一端与中心轴内部键连接，用于为车轮提供制动作用。优选地，所述高速内转子永磁同步电机包括：电机壳体、电机定子、电机转子和电机输出轴；所述电机输出轴为空心轴，通过轴承B同轴支撑在中心轴的外周；所述电机壳体为环状腔体结构，其通过轴承A107同轴支撑在电机输出轴后端的外周，行星减速机构同轴固定在电机输出轴前端的外周；电机定子和电机转子分别同轴安装在电机壳体中，其中，电机定子同轴设置在电机转子之外，电机转子同轴固定在电机输出轴的外周。优选地，所述行星减速机构包括：太阳轮、行星齿轮、外齿圈和行星保持架；所述太阳轮同轴固定在电机输出轴前端的外周；所述外齿圈同轴固连在电机壳体前端端部；所述行星保持架沿周向均匀固定在轮毂外圈的前端的内端面上；每个行星保持架上同轴安装有行星齿轮，行星齿轮分别与太阳轮和外齿圈啮合。优选地，所述电机壳体的后端外端面上还安装有悬架接口，用于与车体悬架相连接。优选地，所述非充气轮胎包括：轮胎内圈、拓扑支撑主体、缓冲减震层和高耐磨胎面；所述轮胎内圈和拓扑支撑主体均由弹性材料构成且均为环状结构，拓扑支撑主体同轴固定在轮胎内圈上；所述缓冲减震层为环形高弹性腔体，其同轴固定在拓扑支撑主体的外周；所述高耐磨胎面为环形结构，其同轴固定在缓冲减震层外周。优选地，所述拓扑支撑主体采用沿周向均匀布置的辐板结构或蜂窝结构。优选地，所述缓冲减震层的外壁由弹性材料构成，其内部填充有ETPU。优选地，所述拓扑支撑主体和缓冲减震层沿径向的相对厚度可调。优选地，所述紧固外罩包括：端面板和爪形结构；所述端面板为圆盘形结构，所述爪形结构为锯齿状的环形结构，爪形结构与端面板垂直，二者一体成型形成一端开口的圆筒状结构；所述爪形结构穿过所述拓扑支撑主体中的镂空部分后与所述电动轮毂固连。有益效果：(1)本专利技术的车轮将电动轮毂和非充气轮胎结合为一体，既能够使得每个车轮都具有较好的独立驱动能力，又能够有效防止爆胎和脱胎等情况发生，同时有效减轻了簧下质量，从而有利于提高车辆的机动性、舒适性和运行可靠性。(2)本专利技术车轮的电动轮毂中的高速内转子永磁同步电机能够显著提升电动轮毂的功率密度，但电机的高速化会导致其工作转速与车轮的实际工作转速不匹配，因此在高速内转子永磁同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于非充气轮胎的电驱动车轮，其特征在于，包括：电动轮毂(1)、非充气轮胎(2)和紧固外罩(3)；所述非充气轮胎(2)为圆环状结构，所述电动轮毂(1)为圆柱状结构，所述非充气轮胎(2)同轴套装在电动轮毂(1)的外周并与其过盈配合；所述紧固外罩(3)为一端开口的圆筒状结构，其同轴嵌入所述非充气轮胎(2)中，并通过紧固件(4)与电动轮毂(1)固连。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于非充气轮胎的电驱动车轮，其特征在于，包括：电动轮毂(1)、非充气轮胎(2)和紧固外罩(3)；所述非充气轮胎(2)为圆环状结构，所述电动轮毂(1)为圆柱状结构，所述非充气轮胎(2)同轴套装在电动轮毂(1)的外周并与其过盈配合；所述紧固外罩(3)为一端开口的圆筒状结构，其同轴嵌入所述非充气轮胎(2)中，并通过紧固件(4)与电动轮毂(1)固连。
2.如权利要求1所述的基于非充气轮胎的电驱动车轮，其特征在于，所述电动轮毂(1)包括：制动卡钳(102)、盘式制动器(103)、高速内转子永磁同步电机、行星减速机构和轮毂外圈(110)；
所述轮毂外圈(110)为一端开口的圆筒状结构，其轴向设有空心的中心轴(114)；所述高速内转子永磁同步电机通过轴承B(111)同轴支撑在中心轴(114)外周，作为所述电动轮毂(1)的原动机部分；所述行星减速机构同轴安装在所述高速内转子永磁同步电机和轮毂外圈(110)之间，用于为所述电动轮毂(1)减速增矩；所述高速内转子永磁同步电机轴向端部的周向设置一个以上制动卡钳(102)，所述盘式制动器(103)一端设置在制动卡钳(102)中，另一端与中心轴(114)内部键连接，用于为车轮提供制动作用。
3.如权利要求2所述的基于非充气轮胎的电驱动车轮，其特征在于，所述高速内转子永磁同步电机包括：电机壳体(101)、电机定子(104)、电机转子(105)和电机输出轴(106)；
所述电机输出轴(106)为空心轴，通过轴承B(111)同轴支撑在中心轴(114)的外周；所述电机壳体(101)为环状腔体结构，其通过轴承A107同轴支撑在电机输出轴(106)后端的外周，行星减速机构同轴固定在电机输出轴(106)前端的外周；电机定子(104)和电机转子(105)分别同轴安装在电机壳体(101)中，其中，电机定子(104)同轴设置在电机转子(105)之外，电机转子(105)同轴固定在电机输出轴(106)的外周。
4.如权利要求3所述的基于非充气轮胎的电驱动车轮，其特征在于，所述行星减速机构包括：太阳轮(108)、行星齿轮(109)、外齿圈(112)和行...
【专利技术属性】
技术研发人员：帅志斌，盖江涛，李耀恒，陈尧，张颖，李勇，贺帅，周广明，袁艺，陈泳丹，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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