[实用新型]一种基于非充气轮胎的电驱动车轮

说明书

本实用新型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；本实用新型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。

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，具体涉及一种基于非充气轮胎的电驱动车轮。

背景技术

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。