CN101003254A - 用于轮式车辆的机电式驱动和制动模块以及装备该机电模块的轮式车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能够在单一的轮子上执行驱动和制动功能的机电模块。根据本发明的机电模块特别包括被单一的控制单元控制的机电式驱动装置和机电式制动装置，从而电动力可以提供给所述机电式驱动和制动装置的每一个。而且，根据本发明的特别实施例，电动力可以从所述驱动装置接收并供应到所述制动装置。

Description

用于轮式车辆的机电式驱动和制动模块以及装备该机电模块的轮式车辆

技术领域

本发明涉及汽车应用领域。尤其地，本发明涉及用于轮式车辆的机电模块以及装备该模块的轮式车辆。更详细地，本发明涉及机电式驱动和制动模块，即适于作用在车辆的轮子上以在该轮子上执行驱动和制动功能的机电模块。再详细地，本发明涉及包括适于执行所述驱动功能的机电式驱动装置和适于执行所述制动功能的机电式制动装置的机电模块。特别地，本发明涉及的机电模块中，其中所述机电式驱动装置和所述机电式制动装置均包括电动机，且其中所述机电模块进一步包括为所述机电式驱动和制动装置两者共有的并适于控制向所述两个发动机提供电动力的装置。另外，本发明涉及机电模块，其中所述用于控制对所述两个发动机提供电动力的装置包括用于从驱动发动机接收动力并传送，至少部分地，从所述驱动发动机接收的电动力传送到制动发动机的装置。

背景技术

过去多年，很多努力投入在汽车领域以开发适合替代在很多如转向、制动、换档和差动系统应用中的传统的液压和/或机械系统的新系统。特别地，很多努力致力于开发所谓的“线控”(by-wire)系统，即将电气和/或电子设备与机械或者液压组件相结合的系统。新开发的线控系统相对于传统的机械系统的优点，特别是在高可靠性、低重量和低成本方面，使得它们可以在多种汽车应用中实现。而且，相对于传统的液压或机械方案，线控技术提供了附加的优点，例如改进了车辆动态性，改进了舒适度和车辆构造。实际上，值得注意的是线控系统在更好地控制纵向和横向力方面改进了性能，从而随着在被动和主动安全方面相关的改进，产生更好的车辆动态运转。而且，关于车辆的舒适度，不存在到制动、转向、齿轮、换档、离合器、差动等的机械连接物，改进了驾驶员和其驾驶感觉之间的界面。另外，关于车辆构造，不存在到驾驶员命令的机械连接物为与人类工程学和安全问题相关的新型车辆构造展现了良好的可能性。线控电-液压制动传动装置的例子可以参见文献US 6623087；特别地，从该文件得知的线控制动系统包括由电动机以变速驱动的液压致动器(泵)，以及两个用于控制液压机液体压力的电阀。而且，一个电子控制单元控制电动机和电阀的操作。因此，该方案可以被认为是混合电驱动线控方案，其包括电子控制单元以管理驾驶员、致动器和制动钳(caliper)的相互作用。

文献US 6623087公开的线控电-液压致动器提供了多种优点并克服了(至少部分)影响传统液压系统的缺点。实际上，电子控制单元采用的电子控制使得系统能容易地集成以及容易地适于普通的制动系统。而且，由于是电致动，不需要驾驶员用力并提供非常高的致动速度。另外，由于它的液压组件，该系统提供了非常高的减速比，因为液压致动器相对较大的移动被转化为制动块极其小的移动。另外，该线控制动传动装置的一个非常重要的特点涉及齿隙恢复(backlashrecovery)，也就是自动恢复由于随着时间的磨损的制动块的齿隙的可能性。换句话说，制动块的磨损和导致的齿隙被自动地恢复和补偿，归功于液压机液体和泵的使用。

然而，尽管提供了上述优点，从文献US 6623087获知的该类型的电-液压线控制动传动装置并不是没有缺点和/或缺陷。实际上，液压组件(泵、管和液体)的存在也带来了一些影响传统的液压致动器的老问题；特别地，泄露危险仍然存在，因为当前使用的液压机液体的吸湿行为导致失灵。使用密封回路这些问题仅部分可避免。而且，液压机液体的替换和/或其在车辆的寿命终结时的处理相当麻烦和昂贵，因为液压机液体不能简单地处理和/或排放到环境中，而是不得不根据非常严格的反污染程序收集并销毁。最后，从压力产生器(泵)连接管和/或软管到致动器和/或制动钳的需要很可能不能避免，即需要至少一个大的，或可选地，大体上小的液压回路，因此致使公知的线控电-液压致动器体积大而且重，因此，不能满足汽车制造商的实际需要。

为了至少部分克服影响电-液压线控制动传动装置的缺点的目的，在过去提出了电-机械线控方案；特别地，这些方案开发用于消除来自致动器的液压机液体的目的，从而提高系统的环境特性。然而，开发电-机械线控致动装置被认为是相当艰难的任务，本质上归因于必须被处理的非常重要的技术问题。因此，一方面，即使可以理解获得了重要的成果，另一方面，也不得不注意到所提出的方案受一些缺点的影响，导致这些方案在汽车领域应用的吸引力减少。特别地，这些缺点本质上涉及相对大的重量、较高的结构复杂性、需要从汽车的电气系统获得大功率以及这些系统相应的高成本。

除了上面公开的影响过去提出的电-液压和电-机械线控方案的缺点外，还要注意的是当前采用的线控方案通常基于致动单元，其每一个执行单独的功能，例如转向、制动、驱动等；特别地，在公知的方案中，独立的电气和/或电子设备被提供用于控制每个单独的致动单元的功能的用途。

如果可以理解这些方案在减少每个单独的线控系统的复杂性方面提供了一些优点，那么不得不注意到，在另一方面，一些缺点出现了，本质上涉及减少了同时执行一些功能和/或通过集中的系统控制每个单独的致动单元的功能的可能性，因此全面控制每个单独的功能不能满足汽车制造商的实际需要；而且，该公知的方案受到与它们的太高的重量和成本有关的更多的缺点的影响。

发明内容

因此，由于上述确定的问题和/或缺点，本发明的目的在于提供一种能克服这些缺点和/或问题的新的线控方案。特别地，本发明的目的在于提供一种新的机电模块，其包括多个适于同时执行相应的不同的功能的机电式致动装置，并且这些多个机电式致动装置由唯一的电气和/或电子设备控制和/或管理。更详细地，本发明的目的在于提供一种新的适于作用于车轮的线控机电模块，以便在这个轮子上执行驱动和制动功能。而且，本发明的更进一步的目的在于提供一种新的线控驱动和制动机电模块，其包括机电式驱动和制动装置以及同步的电气或电子设备使能充分地控制所述机电式驱动和制动装置的电动力的供给。本发明的更进一步的目的在于提供一种包括机电式驱动和制动装置的机电式线控模块，其中由驱动装置产生的机电能量可以，至少部分地，在所述集中的电气和/或电子设备的控制下充分地传送给制动装置。本发明的更进一步的目的还在于提供一种包括机电式驱动和制动装置的机电式线控模块，其中所述制动装置提供了较大的减速比并克服了影响现有技术中的机电式制动装置的问题，例如较大的重量、较高的构造复杂性、较低的后驱动效率等。而且，本发明的另一个目的在于提供一种包括机电式驱动和制动装置的机电式线控模块，其中所述制动装置容许恢复由于制动块磨损出现的齿隙，以及其中制动传动和磨损恢复的两个的阶段可以被分开。

最后，根据本发明，提供了一种适于作用在车轮上并对于所述单个轮子通过相应的机电式致动器执行驱动和制动功能的机电模块。而且，除了机电式致动器之外，根据本发明提出的方案包括电子控制单元以驱动致动器使得在所述单个轮子上实现完全的控制。该方案可以标识为角线控方案(corner by-wire solution)并设想为操作停留在车辆的单个角(单个轮子)上的制动和驱动扭矩。

特别地，根据本发明，提供了一种如权利要1所述的机电模块，也就是一种适于作用在车轮子上并对所述轮子执行驱动和制动功能的机电模块，其中所述模块包括适于对所述轮子执行所述驱动功能的第一机电式驱动装置和适于对所述轮子的摩擦装置执行所述制动功能的第二机电式制动装置，以及用于控制对所述第一驱动装置和第二制动装置中的每个提供电动力的装置。

而且，根据本发明，提供了一种如权利要2所述的机电模块，也就是一种机电模块，其中所述用于控制对所述第一驱动装置和第二制动装置中的每个提供电动力的装置包括电性连接到所述第一机电式驱动装置的第一动力电子单元(power electric unit)、电性连接到所述第二机电式制动装置的第二动力电子单元、和电性连接到所述第一和第二动力电子单元的每个的控制单元。

仍根据本发明，提供了一种如权利要4所述机电模块，也就是一种机电模块，其中第一动力电子单元适于电性连接到第一电池组以控制从所述第一电池组到所述第一驱动装置的电动力供应，且其中第二动力电子单元适于电性连接到第二电池组以控制从所述第二电池组到所述第二制动装置的电动力供应。

根据本发明，还提供了一种如权利要11所述机电模块，也就是一种机电模块，其中所述第一驱动装置包括电性连接到所述第一动力电子单元并且适于提供执行所述驱动功能的驱动扭矩的第一电气驱动发动机，和适于机械地连接到所述轮子的第一机械致动装置。

根据本发明，还提供了一种如权利要16所述的机电模块，也就是一种机电模块，其中所述第二制动装置包括电性连接到所述第二动力电子单元的第二电动机，和适于被所述第二电动机启动以在所述轮子的所述摩擦装置上执行所述制动功能的第二致动装置。

此外，根据本发明，还提供了一种如权利要18所述的机电模块，也就是一种机电模块，其中所述第二致动装置包括适于被所述电动机旋转的可旋转装置和适于致动至少一个制动摩擦片的可移动致动组件，从而将制动摩擦片向着所述摩擦装置压下，其中所述可旋转装置包括具有邻接所述致动组件的面的可旋转组件，从而所述组件在第一旋转方向上的旋转导致所述致动组件沿着第一致动方向被移动，从而致动所述至少一个制动摩擦片并将制动摩擦片向着所述至少一个摩擦组件压下。

仍根据本发明，还提供了一种如权利要24所述机电模块，也就是一种具有固定装置的机电模块，其包括适于沿着第二预设定方向移动的可移动装置，所述可移动装置沿着所述第二预设定方向的移动导致所述发动机和所述可转动装置一起沿着基本垂直于所述第二预设定方向和基本平行于所述第一致动方向的第三预设定方向移动。

还提供了一种采用了根据本发明的机电模块的轮式车辆，也就是如权利要求36所述的轮式车辆，包括至少两个轮子和装备有至少一个如权利要求1至35之一所述的机电模块，所述至少一个模块作用在所述两个轮子相应的一个上。

本发明的进一步的实施例和/或细节在附加的权利要求中限定。

通过下面的公开将会更加明显，本发明基于的原理涉及以下事实：单独的机电模块可以通过机电式致动器在车辆的一个轮子上执行驱动和制动功能。特别地，本发明基于的原理可以通过提供在单独的电气和/或电子设备的控制下工作的独立的机电式驱动和制动装置而获得。而且，本发明基于以下原理：两个驱动和制动功能可以通过提供适于产生电动力的驱动装置，和通过提供适于充分地接收驱动装置产生的电动力并传送接收的电动力给制动装置的电气和/或电子装置充分地集成到一起。而且，本发明基于以下原理：提供两个独立的电动机用于供给需要的驱动和制动扭矩使得制动装置能提供较大的减速比和改进的制动性能的用途。而且，利用用于制动装置的电动机，结合适于被所述电动机转动的可转动凸轮组件，使得可以充分地恢复由于制动块随着时间的磨损出现的齿隙。

附图说明

在下面，将结合本发明的特别和/或优选实施例的附图给出说明；然而，需要注意的是除非公开的实施例仅涉及本发明的特别的例子，否则本发明并不限于公开的实施例，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。特别地，在附图中：

图1a涉及根据本发明的机电式线控模块的第一个实施例的示意图。

图1b涉及根据本发明的机电式线控模块的另一个实施例的示意图。

图2a和2b涉及适于应用在根据本发明的机电式线控模块中的相应的机电式制动装置的侧视图。

图3a和3b涉及适于应用在根据本发明的机电式线控模块中的另一个制动装置的相应的俯视图。

图4和4a到4d涉及适于应用在根据本发明的机电式线控模块中的另一个机电式制动装置的后视图。

图5a和5b涉及根据本发明的机电式线控模块可以应用于车轮的方式的相应例子的示意图。

图6涉及图1b所示的根据本发明的机电式线控模块的实施例的电气布线示意图。

图7a和7b涉及根据本发明的机电式线控模块可以应用于车辆的方式的相应例子的示意图。

具体实施方式

本发明将参照下面对实施例的详细描述以及附图进行说明，应当理解下面的详细描述以及附图不会将本发明限制为所公开的特别说明性的实施例，而所描述的说明性的实施例仅举例说明了本发明的多个方面，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

如上面给出的公开的显而易见的形式，可理解本发明用于汽车领域的应用时特别有益；特别地，可理解本发明用于车辆的单个轮子时特别有益。实际上，如前所述，通过在车辆中采用本发明，例如将根据本发明的两个机电式线控模块实现在车辆的两个相应的轮子上(例如后轮或前轮)可以获得车辆的全动态控制。因为此原因，下面将给出例子，其中结合车辆轮子及其摩擦装置，例如制动盘，描述了根据本发明的机电式线控模块的相应的实施例。而且，基于相同的原因，下面给出例子，其中结合在所述轮子上执行驱动和制动功能的所述实施例，描述了根据本发明的机电式线控模块的相应的实施例。然而，要注意的是本发明不限于适于作用在车辆的轮子上的机电模块的特别情况；特别地，要注意的是本发明不限于在所述轮子上执行驱动和制动功能的特别情况。相反地，根据本发明的机电式线控模块基于的原理也可以应用于适于作用在除了车辆的轮子之外的系统和/或装置，并在所述轮子上执行除了驱动和制动功能之外的功能的机电模块。因此，从下面的公开易见本发明还可以用于其他的应用，特别用于其它汽车应用，例如，结合转向、离合、换档、变速、差动和类似系统。而且，从下面的公开易见本发明还可以适用和应用于所有其中两个独立的执行相应的不同功能的机电式致动器被同时地和/或结合地控制和操纵的情况；而且，从下面的公开易见本发明还可以应用于所有那些其中电动力被充分地供应到所述独立的机电式致动器的每一个的情况，以及其中出现需要在两个独立的机电式致动器之间传送电动力的情况。

在下面，结合附图1，描述根据本发明的机电式线控模块的第一个实施例(下面称为机电模块和/或角，或线控模块或角，或只是模块或角)；特别地，在图1中，所述机电模块通常用标号100标识。而且，在图1a中，标号110和107标识第一和第二动力电子单元，分别地，同时标号108标识电性连接到所述第一和第二动力电子单元110和107的每一个的第三电子控制单元。仍在图1a中，标号102和101分别标识第一和第二机电式致动装置；特别地，所述第一机电式致动装置包括第一电动机105和相应的机械致动装置103。从图1a易见，所述第一机电式致动装置连接到轮子104。因此，可清楚地看出所述第一机电式致动装置102，即电动机105和机械装置103的组合被提供用于在所述轮子104上执行驱动功能。仍在图1a中，标号101标识包括第二电动机3和第二机械致动装置1的第二机电式致动装置；从图1a易见，所述第二机电式致动装置101图示为和所述轮子104的摩擦装置7相连接。例如所述轮子104的制动盘。因此，可清楚地看出所述第二机电式致动装置101被提供用于在同一轮子104上执行制动功能，在该轮子上第一机电式装置102执行驱动功能。最后，在图1a中，标号106和111分别地标识两个电池组，电池组106电性连接到第一动力电子单元110，同时第二电池组111电性连接到第二动力电子单元107。然而，要注意的是实施公开的图1a图示的实施例之前，不是图示的所有的组件部分必须属于标号100标识的机电模块；例如两个电池组，即使在图1a中图示了也不必须属于机电模块100；同样地，轮子104，包括其制动盘7，也不必须属于机电模块100。因此，图1a的目的在于，说明根据本发明的机电模块可以在轮子上结合两个电池组实现的方式。

在图1a图示的实施例中，第一电池组106通过第一动力电子单元110将电动力供应到第一机电式驱动装置102(特别地，到第一电动机105)。以相同的方式，第二电池组111通过第二动力电子单元107将电动力供应到第二机电式制动装置101(特别地，到第二电动机3)。供应电动力到第一电动机105导致所述第一电动机105施加驱动扭矩，从而导致所述第一发动机105通过机械致动装置103在轮子104上执行驱动功能。以同样的方式，当电力从第二电池组111通过第二动力电子单元107供应到第二制动装置101时(特别地到第二电动机3)，所述第二电动机3施加扭矩，导致所述第二电动机3通过第二机械制动装置1在轮子104的制动盘7上执行制动功能。从两个电池组106和111分别供应到第一驱动装置102和第二制动装置101的电动力被两个动力电子单元110和107结合第三电子控制单元108管理和控制。因此，在图1a图示的实施例中标识了两个独立的链路，第一个上部的链路(包括第三电子控制单元108、第一动力电子单元110、第一驱动装置102和第一电池组106)在轮子104上执行电牵引，同时第二下部的链路(包括第三电子控制单元108、第二动力电子单元107、第二制动装置101和第二电池组111)在轮子104的制动盘7上执行制动作用。上部和下部的链路被同一电子控制单元108结合第一和第二动力电子单元110和107各自地驱动，从而获得了轮子104的完全的控制。在图1a图示的机电模块特别适于结合适于采集涉及驱动条件和/或轮子104的运转的数据的传感装置(例如图1a未示出的传感单元)使用；在此情况下，由传感单元采集的数据被充分地详细描述，并且作为采集的数据的函数的相应的信号被所述传感单元提供给第三电子控制单元108。以相同的方式，相应的信号被电子控制单元108提供给第一和第二动力电子单元110和107中的一个或两个，从而充分地控制从两个电池组106和111到第一驱动装置102和第二制动装置101的电动力。并且可选地，根据情况，第三电子控制单元108还可以被设计作为适于执行采集和详细描述涉及轮子的驱动条件和/或运转的数据的功能的传感单元。而且，在那些安装了图1a的机电模块的车辆已经提供有主传感单元的情况，采集所述数据的功能可以交给所述主传感单元，从而导致第三电子控制单元108具有较低复杂度。

因此，从上面可以得到图1a中所示的机电模块能够在车辆的同一轮子上控制驱动和制动功能；特别地，这是由于驱动装置和制动装置可以被分别地供应电动力。而且，驱动装置102，特别是第一电气驱动发动机105可以用于产生可以供应给第一电池组106的电动力，从而给第一电池组106充电，从而提高所述电池组的独立性。

如图1a图示的根据本发明的机电模块的不同工作形式可以总结如下。

在正常的行驶(例如在直路上)过程中，第一电池组106(也称为牵引电池组)供给第一动力电子单元110和电动机105以通过机械致动装置103提供扭矩给轮子104。由于高失速扭矩，电动机105可以提供高加速。而且电池组106的容量(Ah)定义了车辆在只有电气牵引情况下的独立性。而且，同样地，可以从作为发电机工作的牵引电动机105获得制动(也称为滑行)；在此情况下，动力电子单元110结合在发动机终端的可变阻力以产生需要的制动力。在此形式下，电动机105作为发电机工作并且制动能量可以至少部分地用于给第一电池组106(再生制动)充电。在紧急制动的情况下，机电式制动装置101必须被使用，以代替或附加到当第一电动机105用作发电机时产生的制动力，即当电动力接收自所述第一电动机105；这特别由于在强制动过程中，所需要的扭矩太大，以致再生制动是不够的。因此，电动力从第二电池组111通过第二动力电子单元107供应到第二机电式驱动装置101(特别是到第二电动机3)以启动机电式制动装置101的机械制动装置1。特别地，制动力可以通过控制电动机3的扭矩调节；而且，机电式ABS系统可以通过读取轮子104的速度以及调节目前控制电动机3的制动力实现。

在下部的制动链路(发动机3、动力电子单元107或电池组111)故障的情况下，驱动发动机105的制动扭矩可以用于停止车辆。特别地，上部驱动和/或牵引链路中的动力电子单元110可以被驱动短路发动机105的终端。当然，在此情况下，制动系统的性能被降低，但车辆可以在制动链路和/或制动系统故障的情况下安全地停下。

因此，从上可以看出，结合图1a图示的机电模块，通过将驱动或牵引发动机105以及制动发动机3一起驱动，可以得到重要的结果。例如轮子的滑行可以通过充分地调节作用在牵引发动机105上的扭矩和通过机电式制动装置101施加的制动力来控制。而且，在安装于车辆的同一个轴上的两个相应的轮子上安装图1a中图示的两个机电模块，可以实现电子差动并且可以在每个轮子实现牵引控制。而且，在车辆的四个相应的轮子上应用图1a中图示的机电模块的情况下，通过充分地控制牵引扭矩和在所述四个轮子上每个的制动作用可以获得完全的车辆动态控制。特别地，在轮子高速滑行的情况下，电子控制单元108(结合第一和第二动力电子单元110和107)可以管理供应到第一驱动装置102和第二制动装置101的电动力，以充分地操纵牵引发动机105和制动发动机103，从而恢复轮子的正确操作。而且，扩展该控制到同一轴的轮子，就可以获得车辆的稳定的控制；在车辆装备有主传感单元的情况下，所述传感单元知道车辆的所有角的状态，特别地，每个轮子的速度、刹车状态、刹车磨损和电气牵引状态。因此，该信息或数据可以传送给每个机电模块(每一个角)的控制单元108，从而，在四个轮子上的角线控的情况下，中央的主传感单元具有车辆和其动态运转的完全控制。例如当车辆高速接近弯道时，角线控系统可以用于充分地控制外部和内部轮子的速度，从而防止车辆失去控制。

如上所述，在上面参照图1a公开的实施例中，只要一产生需要，电动力可以从两个电池组106和111被分别地供应给驱动发动机105和制动发动机3。而且，在图1a图示的实施例中，还可以将驱动发电机105用作发电机从而从电气驱动发电机105接收的电动力可以用作给电池组106充电。然而，可能出现方便地直接传送从电动机105接收的电动力到下部制动链路的情况，特别是到电气制动发动机3。适于直接传送来自上部的驱动链路的电动力到下部的制动链路的实施例的例子将在下面参照图1b讨论，其中已经在上面参照图1a描述过的组件部分使用相同的标号标识。

图1b图示的机电模块本质上与上面参照图1a公开的相似，和图1a中的模块不同处在于在图1b的模块中，第一和第二动力电子单元101和107通过第三动力电子单元109直接相连，本质上适于使得电动力能直接地在上部驱动链路和下部制动链路之间传送，特别地在第一动力电子单元110和第二电子单元107之间。而且，第三动力电子单元109电性连接到控制单元108，从而，如图1b图示，三个动力电子单元110、109和107的功能被所述控制单元108控制。图1b的电气模块区别于图1a的电气模块的第一个方面涉及如下事实，在图1b的机电模块中，需要唯一的电池组106以供应电动力到上部的驱动链路，同时图1a的机电模块中提供的电池组111被省略。

在正常条件下，例如在直路上正常行驶时，图1b的模块在相似于图1a的模块的方式下工作；特别地，电动力从电池组106通过第一动力电子单元110提供到第一驱动模块105以提供扭矩给轮子104。而且，仍相似于图1a的模块的情况，在图1b的模块中，轻制动(滑行)可以从作为发电机工作的电气驱动发电机105获得；特别地，在此情况下，从驱动发电机105接收电动力，导致电气驱动发电机105通过机械致动装置103施加制动动作于轮子104上。然而，当需要紧急制动时，当驱动发电机105用作发电机时从滑行制动获得的制动能量可能不足以停止车辆；在此情况下，参照图1b的实施例，附加的制动作用施加在摩擦装置7上，在控制单元108的控制下通过三个动力电子单元110、109和107，摩擦装置7供应从电动机105接收的制动电动力到制动发动机3。因此，图1a的实施例的电池组111不再需要但可以绕过。将在下面参照图6更详细的描述，动力电子单元109可以包括电容器组和多个开关装置。

图1b图示的方案能增加线控模块中的第一驱动发电机105和第二制动发动机3的集成度。而且，在制动过程中，没有从唯一的电池组106吸收能量(在提供有第二电池组的情况下也没有从电池组111吸收)；因此，考虑到制动轮子需要大量能量，图1b图示的实施例呈现了显著的优点。而且，在动力电子单元109故障的情况下，即该情况下传送从发动机105接收的电动力到制动发动机103不再可能，所述制动发动机103可以用牵引电池组106产生的电动力供应，因而提高了系统的安全性。

根据本发明的机电模块可以实施在车辆轮子上的两个相应的可能的方式的例子将分别地参照图5a和5b在以下公开，其中，照常，已经参照前图描述过的组件部分用相同的标号标识。

在图5a图示的例子中，包括驱动电气发电机105的驱动致动器容纳在轮子104的轮毂中，同时包括电气制动发动机103和机械致动装置1的机电式制动传动装置安置于轮子104的邻接处，以使得所述致动装置1作用在制动盘7上。在此情况下，可以使用直接驱动电动机105，即适于供应驱动扭矩给轮子104的不具有中间机械致动装置的电动机。该方案能获得轮子中的驱动致动器的高集成度。而且，制动传动装置可以包括除了制动发动机3之外的包括弹簧和凸轮的机械系统以传送制动力上的发电机扭矩到盘上；而且，可以提供补偿制动块(未在图5a中图示)磨损的机械装置。关于所述机械制动装置的另外的细节将在下面提供。

在图5b图示的例子中，轮子104包括驱动轴112，其带有通过适当的传动装置113施加所要求的驱动扭矩到所述驱动轴112的电气驱动发动机105；特别地，在图5b图示的例子中，所述传动装置113本质上包括传动带。然而，可以理解的是可以提供其他传动装置，例如传动齿轮箱等。在所有不强制电气机械模块的总尺寸保持尽可能小的情形下，图5b图示的方案可能比图5a图示的优选。实际上，同时在一方面，图5a图示的方案可能优选地用于更好地集成机电模块到车辆中的目的，图5b的方案在轮子的动态运转方面提供了明显的优点。而且，具有较小扭矩，以及相应地，具有较轻质量的电动机可以被采用。而且，驱动轴112的存在能够将电气驱动发电机105以最适宜车辆的体积的利用方式远离轮子104安置。因而，影响图5b的方案的本质上涉及动力传动效率的减少的缺点可以被其更灵活的相反布置的组件部分补偿。

在下面，适于实施到根据本发明的机电模块的机电式制动传动装置的第一个例子将参照图2a描述，其中，照常，已经参照前图描述过的组件部分用相同的标号标识。

特别地，在图2a中，所述机电式致动器(下面也称为机电式制动装置)用标号101标识，同时标号3标识包括可旋转轴8的电动机。而且，在图2a中，标号7和5分别地标识属于车辆的轮子制动系统摩擦组件(制动盘)和两个制动块或摩擦片，及由于明显原因未在图2a中图示的两个所述轮子和所述车辆。图2a更进一步图示了框架6和适于紧固发动机3到框架6的紧固和/或固定装置6a和6b。而且，标号2标识固定和/或锁定到可旋转轴8上的凸轮组件，所述可旋转凸轮组件包括凸轮表面2a。最后，标号4和4a标识致动组件。

在图2a的机电式制动装置101中，致动部件4适于沿着Z方向移动和/或往复运动；沿着Z方向移动致动部件4导致一个或两个制动组件5(制动块或制动摩擦片)被再次压下并从摩擦组件(制动盘)7抬离。最终，可以提供结合致动部件4的装置，该装置适于将两个制动组件5向着摩擦组件7压下以及适于将两个制动组件5抬离所述摩擦组件7。例如，所述装置可以包括仅在现有技术的制动系统中使用的种类的制动钳或者爪(claw)部件。然而，所述装置并不落入本发明的范围，因此，并不详细描述。为了更好的描述图2a图示的制动装置的操作，假定制动盘7的旋转轴平行于Z方向。致动部件4通过可旋转组件2在图示箭头方向的旋转沿着Z方向移动。实际上，从图2a明显看出，可旋转组件2包括邻接致动部件4的凸轮表面2a。而且，可旋转组件2固定于发动机3的轴8。因此，导致可旋转组件2在图2a中箭头所述方向旋转过程中，横向的力施加在致动部件4，因此致动部件4在Z方向移动。为了使得可旋转组件能横向地移动致动部件4，发动机3通过固定组件或装置6a和6b固定到框架6；特别地，所述固定组件或装置6a和6b用于避免发动机3在X方向和在盘7的圆周方向移动。另外，所述固定装置用于避免发动机3的定子在扭矩被应用到可旋转轴8时旋转。致动部件4也可以提供有邻接可旋转凸轮组件的凸轮表面2a的旋转部件4a；特别地，该旋转部件4a能减少凸轮组件2施加在致动部件4上的垂直(在X方向)力，从而可旋转凸轮组件2的旋转更有用地转换为致动部件4沿着Z方向的横向移动。

图2a示意性图示的机电式致动器的工作原理总结如下。当没有制动请求时，可旋转凸轮组件2和致动部件4处于等待和/或原位置，可旋转凸轮组件2的凸轮表面2a保持和旋转部件4a轻微接触或紧密邻接。一旦制动动作需要产生，例如作为车辆的驾驶员施加压力到制动踏板(未在图2a中图示)的结果，电动机3被充电；作为电流流过电动机3的结果，轴8和可旋转凸轮组件2在图2a中箭头方向一起被旋转。因而，旋转部件4a被可旋转凸轮组件2推动并横向地移动，也就是在图2a中的Z方向上。这样，两个制动块5被向着摩擦组件7推动以在其上施加制动作用，并相应地作用在轮子上。明显看出，可旋转凸轮组件2施加在旋转部件4a上的力(从而被制动块5施加在摩擦组件7上)和可旋转凸轮组件2延伸的角度成一定比例。而且，制动力可以被直接控制以在电动机3引入电流控制。在制动阶段的最后，也就是说一旦驾驶员没有在刹车踏板上施加进一步的压力，可旋转组件2后转(即在与图2a中箭头相反的方向)并且旋转部件4a也向回移动直到可旋转组件2和旋转部件4a到达等待位置。后转可以作为制动作用过程中产生的弹性力的结果或作为可选的获得，并且根据情况，通过应用电动机3或甚至引入弹簧产生的反扭矩有助于所述后转。

图2a的致动器101能克服影响现有技术的致动装置的问题；实际上，可以理解可旋转凸轮组件2能将相对大的转动转换为极小的移动(即获得较大的减速比)。而且，获得该较大的减速比没有影响现有技术的机电式装置的问题，例如低后驱动效率、相对大的重量和较高的结构复杂度。可旋转凸轮组件2连接到电动机3，根据情况，电动机3可以被动力电子单元110和电子控制单元108控制。而且，获得的高减速比减少了发动机的设计扭矩以及其尺寸和重量。

当然，很多修改和/或改动可以引入到上面参照图2a公开的机电式致动器中；例如，根据情况，图2a中图示的可旋转凸轮组件2可以用偏心的可旋转组件替换，即偏心地固定到电动机3的轴8上的可旋转的组件。特别地，该方案简化了结构并减少了成本，即使它可能需要更大尺寸的电动机。

如上所述，现代的制动传动装置必须能够恢复由于制动块磨损和/或消耗产生的齿隙，以满足汽车制造商的急需和需要。能够充分地恢复和/或补偿齿隙的机电式制动装置的例子将在下面参照图2b公开，其中已经参照图2a公开的组件部分用相同的标号标识。

相对于图2a的制动装置，图2b的制动装置附加地包括发动机3通过其固定到框架6的可移动装置6b，和适于代替所述可移动装置6b的可移动装置6c。而且，在图2b中，标号6d和6e分别标识两个衬片滑动表面(facing sliding surface)，提供在框架6和可移动装置6b上。在图2b图示的是实例中，可移动装置6b包括滑动组件；在一侧(在图2b中的右侧)，滑动组件6b和发动机3相应的表面部分保持邻接，同时在相对侧(图2b中的左侧)，滑动组件6b的滑动表面6e和框架6相应的衬片表面6d保持邻接，以此方式，在滑动组件6b在X方向移动过程中(图2b中的垂直方向)，滑动表面6e可以在框架6的表面6d上滑动。而且，可移动装置6c包括弹性组件，例如弹簧，并适于在垂直方向上移动滑动组件6b，这将在下面更详细地描述。沿着X方向移动滑动组件6b导致发动机3在图2b中的Z方向和可旋转组件2一起横向移动。附加的固定装置6a在图2b的实施例中进一步提供用以固定电动机3到框架6；特别地，这些固定装置6a将电动机3限制在X方向。因而，在图2b的实施例中，发动机3和可旋转组件2不能在X方向移动(甚至不在与滑动组件6b相同方向移动时)，同时发动机3可以在Z方向移动，即在致动部件4的致动方向。

在制动阶段期间，图2b的制动装置以和上面参照图2a公开的制动装置相似的方式工作；即一旦制动动作被请求(例如，由于驾驶员施加到刹车踏板上的压力)，可旋转组件2如图2b中的箭头所指示地旋转，并且致动部件4在Z方向移动，从而导致制动块5向着摩擦组件(制动盘)7被压迫。以相同的方式，可旋转组件2向后旋转(以及致动部件4相应地向回移动)直到达到等待位置，与图2a的制动装置的方式相似。

然而，在没有制动动作的时候，齿隙恢复步骤被执行以补偿由于制动块和/或摩擦组件7的磨损产生的齿隙。这是由于在没有任何制动动作时，从而没有任何制动力作用在Z方向上，弹簧6c在X方向拉动滑动组件6b；因此，作为滑动组件6b和框架6的斜坡(角度α)的结果，发动机3和凸轮组件2一起在Z方向上移动，直到可旋转组件2的表面2a和致动部件4轻微接触，最终包含可旋转组件4a；因此，制动块5也和摩擦组件7轻微接触。然而，弹簧6c的硬度和预加负荷可以设计为能使得发动机3具有充分的齿隙恢复地在Z方向移动，但不产生不需要的制动作用。相反地，在制动阶段期间，在Z方向的制动力锁定向框架6的滑动表面6d的滑动，从而避免滑动移动组件6b由于弹性弹簧6c的拉动动作的移动。

即使基于相当简单的概念，上面参照图2b图示的致动器已经显示为对于充分的齿隙恢复特别有用；特别地，这是由于制动阶段和恢复阶段是分开的，结果，滑动，相应地，发动机3和可旋转组件2只在制动阶段外移动，因为在制动阶段期间，产生的横向力锁定对着表面6d的滑动。当然，仍在图2b的实施例的情况下，根据情况可以引入很多修改或改动；例如，发动机3和可旋转组件2的向后旋转可以通过产生的反转扭矩的结果或通过电动机应用的反转扭矩而获得。而且，仍在该情况中，凸轮组件2可以由偏心组件代替。最后，引入电流控制到电动机3上可以直接控制制动力。

在下面，适于实施在根据本发明的机电模块中的机电式制动装置将参照图3a和3b描述，其中，照常，已经参照前图描述过的组件部分用相同的标号标识。

图3a和图2b的致动器最重要的区别涉及以下事实，在图3a的致动器中，齿隙恢复通过有效的应用发动机3的旋转，特别是产生的反扭矩获得。最后，图3a的制动装置101包括容纳在牢固地与滑动组件6b固定的相应的线状螺母组件10中的螺钉组件9。因而，在图3a的致动器中，螺钉组件9的旋转造成滑动组件6b在X方向移动，这将在下面详细公开。

在制动阶段期间，图3a的致动器如图2b那样运转；因而，仍在图3a的实施例中，电动机3的可转动轴8连接到具有和致动部件4，最终还包括可旋转组件4a邻接的邻接面的可旋转组件2。因而，作为可旋转组件2的旋转结果，致动部件4横向移动从而制动块5被推向摩擦组件7，同时，在可旋转组件2后转期间，制动块5被从摩擦组件7抬离。而且，仍在图3a的制动装置101中，凸轮和发动机被限制在沿发动机的轴向，即图3a中的X方向；然而，作为滑动组件6b在X方向移动的结果，发动机3可以和可旋转组件2一起在Z方向移动。在图3a的实施例中，螺钉组件9被锁定和/或牢固地固定到发动机3的定子；可选地，螺钉或螺纹组件9甚至可以是发动机3的定子的部分。在制动阶段期间，即在可旋转组件2在向前方向转动期间，作为产生的反扭矩的结果，发动机的定子将趋向向后方向旋转；然而，滑动组件6b的斜坡(角度α)以及发动机和滑动组件6b的交界面设计为，在制动阶段期间，由于滑动在框架6的表面6d施加的压力，滑动组件被锁定。从而发动机3的定子不能旋转。也就是说滑动的斜坡设计为，在制动阶段期间，作为产生的反扭矩的结果，作用在螺栓组件10上以及发动机的定子和滑动组件6b之间的力，将不足以使滑动组件6b在图3a的X方向移动。在制动阶段的最后，或者由于反扭矩的结果或由于电动机3产生的反旋转的应用，可旋转组件2向后旋转(即在与图2中箭头标识的方向相反的方向)。特别地，在其向后旋转期间，可旋转组件2被带回到其被后锁装置(back locking device)(图3未图示)锁定的等待或静止位置。一旦可旋转组件2到达静止位置(并因此被后锁装置锁定在该位置)，产生一个反扭矩，其在向前旋转方向旋转发动机的定子和螺纹组件9。从而，由于在此阶段没有施加横向力，在螺母或螺栓组件10内的螺纹组件9的旋转造成滑动组件6b在X方向移动。因此，明显看出，作为滑动组件6b接近的结果，包括发动机和可旋转组件的发动机组将在Z方向移动。因此，可旋转组件2将和致动部件4邻接，并且制动块5将和摩擦组件7轻微接触。然而，仍在该情况中，滑动组件6b的(和/或框架6的滑动表面6d的)斜坡可以设计为使得发动机组能在Z方向移动及因而发生齿隙恢复，而不产生不需要的制动作用。

图3b的实施例运转如图3a的实施例，两个实施例主要的不同涉及以下事实，在图3b中，采用了轴向凸轮。电动机3的可转动轴8连接到具有和致动部件4的相应的表面4a邻接的邻接面2a的可旋转组件2。因而，作为可旋转组件2按图3b中箭头指示方向旋转的结果，致动部件4横向移动从而制动块5被推向摩擦组件7，同时，在可旋转组件2后转期间，制动块5被从摩擦组件7抬离。作为发动机的定子旋转的结果，发动机3和可旋转组件2一起在Z方向移动。最后，在图3b的实施例中，螺钉组件9锁定和/或牢固地固定到发动机3的定子；可选地，螺钉或螺纹组件9甚至可以是发动机3的定子的部分。在制动阶段期间，即在可旋转组件2在箭头指示的向前方向转动期间，作为产生的反扭矩的结果，发动机的定子将驱向与在向后方向旋转；然而，螺钉组件9的螺距和直径设计为，在制动阶段期间，由于在螺钉9和螺母10之间产生的磨擦扭矩，发动机3的定子被锁定。从而发动机3的定子不能旋转。也就是说螺钉9和螺母10设计为，在制动阶段期间，作用在致动部件4上的力，将产生螺钉9和螺母10之间的避免发动机3的定子的所有旋转的磨擦扭矩。在制动阶段的最后，或者由于导致的反扭矩或由于电动机3产生的反旋转的应用，可旋转组件2向后旋转(即在与图2中箭头标识的方向相反的方向)。特别地，在其向后旋转期间，可旋转组件2被带回到其被后锁装置(图3未图示)锁定的等待或静止位置。一旦可旋转组件2到达静止位置(并因此被后锁装置锁定在该位置)，产生一个反扭矩，其在向前旋转方向旋转发动机的定子和螺纹组件9。从而，由于在此期间没有在螺钉的轴向(Z方向)施加力，螺母或螺栓组件10内的螺纹组件9可以旋转并将导致发动机和可旋转组件2一起在Z方向移动。因此，可旋转组件2将和致动部件4邻接，并且制动块5将和摩擦组件7轻微接触。然而，仍在该情况中，螺钉组件9和螺栓10的螺距和直径可以设计为使得发动机组能在Z方向移动及因而发生齿隙，而不产生不需要的制动作用。可选的实施例将采用具有合适的预加负荷以及硬度的扭转弹簧以在发动机3的定子上产生扭矩以在齿隙恢复阶段使得发动机3的定子产生旋转。

上面参照图3a和3b描述的实施例相对于前面参照图2a和2b描述的实施例的优点涉及以下事实，图3a和3b的实施例能主动控制块磨损恢复阶段，意味着移动发动机3和旋转组件2的力现在是受控的，并且在整个齿隙恢复阶段以及所有的磨损范围内都保持恒定。而且，有关图3a和3b的致动器的可能的修改，应用与两个前面的实施例指出的相同的考虑。因而，如前所述，可旋转组件2在向后方向上的旋转可以通过电动机的反扭矩的应用获得。而且，仍在该情况中，可以使用偏心组件代替凸轮组件。另外，由于在本例中，发动机定子可以旋转，可以使用一些特殊类型的电气连接。最后，参照图3a的实施例，可以利用足够的固定装置6a将发动机组沿着发动机的轴限制，即在图3a中的X方向。

在下面，适于在根据本发明的机电模块中使用的机电式致动器的进一步的例子将参照图4描述；再次，图4中描述的组件部分和已经参照前图描述过的组件部分使用相同的标号标识。

在图4中，仅描述了机电式致动器和/或制动装置的发动机组，同时其他组件部分，例如支撑发动机组的框架、和发动机组以及可旋转组件结合使用的滑动组件、邻接致动组件、制动块和摩擦组件由于清楚的原因被省略；然而，应理解为图4的发动机组适于实施于图3a和3b描述的致动器，即结合其中描述的组件部分。然而，要注意的是在图4中，描述了发动机组的后视图，即从后方看的视图，相对于可旋转组件被提供的一侧。当图4的发动机组在致动器中实施时，例如在图3a和3b的致动器中，作为结果的制动阶段和前面参照图3a和3b公开的制动阶段相似；也就是说，通过固定到轴8的可旋转组件的旋转，以及致动部件相应的移动导致制动块施加相应的压力在摩擦组件上而获得制动结果。然而，图4的发动机组和图3的发动机组的区别在于执行齿隙恢复的方式；实际上，同时的齿隙恢复阶段仍基于发动机的旋转的应用(外壳的或定子的)，在本例中，发动机外壳不能被旋转，而螺钉组件9可以相对其自由旋转。最后，飞轮16被插入到轴8和螺钉组件9之间，飞轮16包括内环11和外环12。而且，“飞轮”应理解为内环11可以相对于外环12在旋转方向B上自由的旋转，或者换句话说，当内环11在B方向上旋转时，外环12不旋转；相反，当内环11在向后旋转方向A上旋转时，外环也在相同的向后旋转方向A上旋转。另外，外环12牢固地固定和/或锁定到容纳在螺栓10内的螺钉9上。如图4图示，发动机轴8包括固定到发动机轴8并适于与内环11的第二栓或闭锁部件15配合的第一栓或凸出部分14。通过下面的描述将明显看出，闭锁部件15的用途在于使得外环能被旋转轴8在向后旋转方向A上旋转。

因此，图4的发动机组的功能，实施该发动机组的相应的机电式致动器的功能将在下面参照图4和4a到4d描述。在制动阶段期间，实施图4的发动机组的致动器的运转相似于前面参照图3a和3b公开的致动器的运转；因而，在制动阶段期间，可旋转组件(图4和4a到4d未图示)在图4中箭头B标识的旋转方向上旋转，从而致动部件横向移动，并且制动块被推向摩擦组件；在制动阶段期间，由于产生的磨擦力发动机组没有移动。在制动阶段开始时，凸出部分14和闭锁部件15在图4中相反地安置于可旋转组件的相应的等待或静止位置。一旦制动动作被请求，相应的制动阶段开始，意味着轴8和可旋转组件一起在箭头B方向旋转；因而，由于凸出部分14没有施加作用于闭锁部件15，内环11和外环12都不旋转。换句话说，在制动阶段的开始时和制动阶段期间，内环11和外环12既不在箭头B方向也不在相反的方向旋转，从而没有旋转推动提供给牢固地固定到外环12的螺钉组件9。轴8和内环11呈现的位置，特别是凸出部分14和闭锁部件15在制动阶段结束时呈现的位置在图4a中表示；特别地，从图4a明显看出，在制动阶段结束时，闭锁部件15仍处于制动阶段开始时呈现的位置(原位置)。一旦制动阶段完成或停止，发动机轴8在向后方向旋转，即在与箭头B标识的方向相反的方向A。因而，闭锁部件15没有和凸出部分14啮合直到凸出部分14又到达其原位置(参看图4b)：这意味着轴8单独地在A方向旋转直到凸出部分14到达其原位置(参看图4b)。然而，一旦旋转轴8(以及凸出部分14)再次到达原位置，轴8在A方向进一步的旋转使得凸出部分14和闭锁部件15啮合，因此导致内环11也在向后方向A上旋转(参看图4c)。而且，由于飞轮的作用，外环12也在向后方向A上旋转相同量。因而，螺钉组件9也在向后方向A上旋转，从而容纳所述螺钉组件9的线状螺母组件10在推动发动机凸轮组到框架的方向移动从而实现了齿隙恢复。旋转轴8呈现的位置，特别是凸出部分14和闭锁部件15在齿隙恢复阶段结束时呈现的位置如图4c表示。

一旦齿隙恢复阶段完成，旋转轴8再次在B向前的方向旋转直到旋转轴8和凸出部分14再次到达原位置(参看图4d)。而且，在旋转轴8再次向前旋转期间，不再是旋转轴8被单独地旋转，尽管凸出部分14没有施加作用于闭锁部件15；相反地，通过例如弹簧的弹性装置(未图示)，内环11仍在B的向前方向上旋转直到内环11也到达原位置，凸出部分14和闭锁部件15也再次被相对地安置，如图4图示，从而为新的制动阶段和新的恢复阶段准备发动机-凸轮组。

在下面，参照图6，将公开图1b的机电模块可能的电布线图的例子；同样在图6的例子中，已经参照前图描述过的那些组件部分用相同的标号标识。

从图6明显看出，两个动力电子单元110和107的每一个包括多个并联的开关装置125以及与所述多个开关装置125并联的电容器组126；在图6图示的特别实施例中，每一个开关装置125包括两个串联的开关装置。例如，所述开关装置可以包括双极晶体管、mosfet晶体管等。特别地，开关装置125的功能通过连接线108b和108a被控制单元108控制，通过该控制单元，可以激活每一个单独的开关装置，即接通或切断。而且，动力电子单元110的每一个开关装置通过连接线107a与电动机105相连，该电动机105通过机械致动装置103机械地连接到和/或耦合到相应的轮子104。以同样的方式，动力电子单元107的每一个开关装置125通过连接线106a与电动机3相连，所述电动机3通过致动装置1机械地耦合和/或连接到到相应的轮子7。而且，两个动力电子单元110和107通过连接线106c(在图6中用虚线表示)和第三动力电子单元109相互地连接。

图6图示的模块的功能可以总结如下，其中，为清楚起见，假定电动力从电动机105接收并至少部分地传送给电动机3。

一旦需要从电动机105接收电动力，例如由于在轮子104上施加强制动作用的需要出现，作为控制单元108通过连接线108b提供信号给动力电子单元110的结果，动力电子单元110的开关装置接通；这导致产生直流电并且电容器组126被相应地加载，从而在电容器组126两端产生电压。

由于连接线106c，相同的电压出现在动力电子单元109的输入侧(图6中的左侧)；而且，动力电子单元109设计为在其输出侧(图6中的右侧)提供恒定电压。因此，恒定电压就被应用到动力电子单元107的电容器组126。因而，如果动力电子单元107的开关装置125的开关也被接通(例如由于出现强制动的需要，控制单元108通过连接线108a提供给开关装置125的相应的信号)，产生的电流也可以通过连接线106a传送到电动机3，导致制动装置1被激活，并且制动作用施加于制动盘7。

如上参照图6公开的电布线图在电动机在交流电下工作的三个阶段的情况下已经显示了特别的优点；然而，相同的工作原理可以应用到其他的方案，例如在直流电下工作的单相发动机。以相同的方式，不同数量的开关装置和/或开关工具可以根据情况分配到每一个动力电子单元。而且，如上所述，可以在两个动力电子单元110和107之间提供消耗装置或等效装置，以便在接收的电动力不需要全部传送给制动发动机3的情况下至少部分地消耗该接收自发动机105的电动力。

下面参照图7a和7b，将公开根据本发明的机电模块应用到车辆中的方式的相应的例子。在图7a和7b图示的所有例子中，假定这里图示的机电模块至少包括上面公开的机电式驱动装置102和机电式制动装置101，其中所述机电式驱动装置至少包括一个电气驱动发动机105，同时所述机电式制动装置至少包括所述电气制动发动机3。而且，还假定所述机电模块至少包括两个各自地电性连接到所述机电式驱动和制动装置的动力电子单元，以及适于控制所述两个动力电子单元的功能的控制单元。而且，取决于其采用在图1a中图示的还是在图1b中的机电模块，所述机电模块可以进一步包括电性连接到所述两个动力电子单元的第三动力电子单元。最后，所述机电模块可以包括一个或多个电池组，或者车辆的主电池组可以用于激活所述机电模块。在图7a图示的特别的例子中，使用了两个根据本发明的机电模块100，这里图示了每一所述机电模块作用在车辆115的两个后轮104的其中一个。而且，在图7a的车辆115中，两个前轮104被主发动机(例如内燃机)通过机械差动装置119驱动。从图7a明显看出，传感装置130被提供用于采集涉及行驶条件和/或轮子的动态运转的数据，从而作为数据采集的结果，相应的信号可以被供应到两个机电模块100。图7a图示的方案能够实现四轮混合动力(four wheel hybrid)车辆而无需修改车辆的主传动系。因此，后轮104可以用于在正常行驶条件下提高车辆的牵引能力以及在困难条件下，例如转弯、在冰或雪上行驶、甚至在需要强制动的情况下，提高车辆的性能。

在图7b图示的例子中，根据本发明的四个机电模块100应用到那里图示的车辆115中，同时所述车辆没有提供附加的主发动机；因而，四个模块100执行驱动功能从而获得了具有本发明的机电模块提供的所有优点的真正的电气车辆。

当然，要注意的是，除了上面参照图7a和7b公开的例子，以其他方式将根据本发明的机电模块应用到车辆中的方式也是可能的；例如，根据本发明的机电模块可以应用到三轮车辆中或者甚至包括多于四个轮子的车辆中。而且，根据本发明的机电模块应用到车辆中轮子倾斜的车辆中。

总之，从上面给出的公布可知，根据本发明的机电模块能够克服，至少部分地克服影响现有技术的机电模块的问题。特别地，根据本发明的机电模块能通过被唯一的控制单元控制的相应的机电式驱动和制动装置执行驱动和制动功能。而且，根据本发明的机电模块的额外的优点总结如下。

由于能够在任何条件下控制每一个轮子的运转的角线控模块的存在，获得了更高的安全性；而且，如上所述，引入根据本发明的角线控模块到车辆的每一个轮子能够实现真正的电动车辆。另外，采用根据本发明的角线控模块，至少同一轴的轮子能获得车辆的改进的动态控制。机电模块还可以用作差动机电模块，从而提高传动装置、电子牵引力控制装置的效率；而且，也获得了电子ABS系统的优点。根据本发明的机电模块还增加了驾驶员的舒适度，因为驾驶员作用在制动踏板上的力相比于传统方案减少。另外，由于驾驶员的肌肉力量不用于激励制动系统，可以设计可替代形式的制动传动装置。在装备有根据本发明的角线控模块的每一个轮子上的控制单元的存在保证了更高的安全性，因为可以集成监控系统以检测轮子的状态和故障的可能性。应用根据本发明的机电模块能够在制动系统故障的情况下停止车辆；驱动发动机产生的制动扭矩可以在机电式制动装置故障时用于停止车辆。该故障可以进一步被控制单元检测到从而驱动发动机的驱动功能可以停止。相比于附加的制动线控方案，需要更少的来自车辆电气系统的电动力，特别是来自车辆的电池组；特别地，这是由于驱动发动机可以用于发电模式从而电动力可以被供应到制动发动机，例如紧急制动的情况。

当然，可以理解大范围的改变和改动可以用于上面描述的实施例，而不脱离本发明的范围。因此，应理解为本发明的范围不限于公开的实施例，而是由所附的权利要求确定。

由于本说明书，本发明的进一步的改动和改变对本领域技术人员是显而易见的。因而，本说明书仅解释为说明性的并且用于教授本领域技术人员实现本发明的一般方法。也应理解为这里图示和描述的发明形式是作为当前优选的实施例。

Claims (42)

1、一种适于作用在车辆(115)的轮子(104)上以在所述轮子上执行驱动功能和制动功能的机电模块(100)，其特征在于，

所述模块包括适于在所述轮子上执行所述驱动功能的第一机电驱动装置(102)和适于在所述轮子的摩擦装置(7)上执行所述制动功能的第二机电制动装置(101)，和用于控制到所述第一驱动装置(102)和第二制动装置(101)中的每一个的电动力供应的装置。

2、如权利要求1所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述用于控制到所述第一驱动装置(102)和第二制动装置(101)中的每一个的电动力供应的装置包括电性连接到所述第一机电驱动装置(102)的第一动力电子单元(110)、电性连接到所述第二机电制动装置(101)的第二动力电子单元(107)和电性连接到所述第一和第二动力电子单元(110、107)中的每一个的控制单元(108)。

3、如权利要求2所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述控制单元(108)适于连接到适于采集涉及所述车辆(115)的行驶条件和/或涉及所述轮子(104)的运转的数据的传感装置，并且所述控制单元(108)可以被提供所述数据，所述控制单元还适于提供作为所述数据的函数的相应的信号给所述第一和第二动力电子单元(110、107)，从而控制到所述第一驱动装置(102)和所述第二制动装置(101)的电动力供应。

4、如权利要求2和3之一所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述第一动力电子单元(110)适于电性连接到所述第一电池组(106)以控制从所述第一电池组(106)到所述第一驱动装置(102)的电动力供应，并且所述第二动力电子单元(107)适于电性连接到第二电池组(111)以控制从所述第二电池组(111)到所述第二制动装置(101)的电动力供应。

5、如权利要求2和3之一所述的机电模块(100)，其特征在于，

当不执行所述驱动功能时，所述第一驱动装置(102)适于产生电动力，并且所述模块进一步包括电性连接到所述第一和第二动力电子单元(110、107)中的每一个的第三动力电子单元(109)，以使得所述驱动装置产生的电动力被所述第一驱动装置接收，并且至少部分地供应给所述第二制动装置。

6、如权利要求5所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述第三动力电子单元(109)进一步包括用于至少部分地消耗从所述第一驱动装置(102)接收的电动力的装置，从而传送给所述第二制动装置(101)的电动力少于从所述第一驱动装置(102)接收的电动力。

7、如权利要求2到6之一所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述第一和第二动力电子单元(110、107)包括多个并联电性连接的开关装置(125)和与所述多个开关装置并联的电容器组(126)。

8、如权利要求7所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述多个开关装置包括多个晶体管。

9、如权利要求8所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述晶体管包括一个或多个双极型晶体管、IGBT晶体管和MOSFET晶体管。

10、如权利要求7到9之一所述的机电模块(100)，当其从属于权利要求5到6之一时，其特征在于，

所述第一和第二动力电子单元(110、107)的每个的所述开关装置(125)通过相应的电性连接(108a、108b)被分别连接到所述控制单元(108)。

11、如权利要求1到10之一所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述第一驱动装置(102)包括电性连接到所述第一动力电子单元(110)，并适于提供用于执行所述驱动功能的驱动扭矩的第一电气驱动电动机(105)，以及适于机械地连接到所述轮子(104)的第一机械致动装置(103)。

12、如权利要求11所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述电动机(105)适于和所述第一机械致动装置(103)一起容纳在所述轮子(104)的轮毂内。

13、如权利要求11所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述第一机械致动装置(103)包括适于作用在所述轮子(104)的驱动轴(112)上的传送装置(113)。

14、如权利要求13所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述传送装置(113)包括传送带。

15、如权利要求13所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述传送装置(113)包括齿轮箱。

16、如权利要求1到15之一所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述第二制动装置(101)包括电性连接到所述第二动力电子单元(107)的第二电动机(3)，以及适于被所述第二电动机启动以在所述轮子(104)的摩擦装置(7)上执行所述制动功能的第二致动装置(1)。

17、如权利要求16所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述的第二致动装置包括被所述第二电动机(3)驱动的液压泵。

18、如权利要求16所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述第二致动装置(1)包括适于被所述第二电动机(3)旋转的可旋转装置，以及适于致动至少一个制动摩擦片(5)，因此将该制动摩擦片(5)向至少一个摩擦组件(7)压下的可移动致动部件(4)，并且所述可旋转装置包括具有和所述可致动部件(4)邻接的表面(2a)的可旋转组件(2)，从而所述组件在第一旋转方向的旋转导致所述致动部件(4)沿着第一致动方向移动，因而致动至少一个所述制动摩擦片(5)并将其向至少一个所述摩擦组件(7)压下。

19、如权利要求18所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述电动机(3)包括转动轴(8)并且所述可旋转组件(2)被牢固地固定到所述轴(8)。

20、如权利要求19所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述可旋转组件(2)是具有和所述致动部件(4)邻接的凸轮表面(2a)的凸轮组件。

21、如权利要求19所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述可旋转组件(2)偏心地固定到所述轴(8)。

22、如权利要求18到21之一所述的致动装置，其特征在于，

所述致动部件(4)包括与所述表面(2a)邻接的可旋转组件(4a)。

23、如权利要求18到22之一所述的机电模块(100)，其特征在于，

其进一步包括支撑框架(6)和用于固定所述电动机(3)到所述框架(6)的固定装置(6a、6b)。

24、如权利要求23所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述固定装置包括适于沿着第二预设定方向移动的可移动装置(6b)，所述可移动装置沿着第二预设定方向的移动导致所述电动机(3)和所述可移动装置一起沿着与所述第二预设定方向基本垂直并且与所述第一致动方向基本平行的第三预设定方向移动。

25、如权利要求24所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述可移动装置包括具有适于在所述框架(6)的相应的滑动面(6d)上滑行的滑动面(6e)的滑动部件(6b)，所述滑动面(6e、6d)位于相对于所述第二预设定方向成角度α布置的平面上。

26、如权利要求24和25之一所述的机电模块(100)，其特征在于，

其进一步包括适于沿着所述第二预设定方向移动所述可移动装置的移动装置。

27、如权利要求26所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述移动装置包括适于沿着所述第二预设定方向拉动所述可移动装置的弹性部件(6c)。

28、如权利要求26所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述移动装置被所述电动机(3)致动。

29、如权利要求28所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述移动装置包括适于被所述电动机(3)旋转的可旋转螺钉部件(9)，和容纳所述螺钉部件(9)并牢固地固定到所述可移动装置的螺母或螺栓部件(10)，从而所述螺钉部件(9)的旋转导致所述可移动装置沿着所述第二预设定方向移动。

30、如权利要求29所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述可旋转装置适于在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，其进一步包括当所述可旋转装置在所述第二旋转方向旋转时，在预设定的原位置停止所述可旋转装置的停止装置，并且当所述可旋转装置到达所述原位置时，由于产生的反扭矩，所述螺钉部件(9)在所述第一旋转方向旋转。

31、如权利要求30和31之一所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述螺钉部件(9)牢固地固定到所述电动机(3)的定子。

32、如权利要求30所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述螺钉部件(9)通过包括内环(11)和外环(12)的飞轮(16)固定到所述电动机(3)的轴(8)，所述内环(11)安装到所述轴(8)，所述外环(12)连接到所述螺钉部件(9)。

33、如权利要求32所述的机电模块(100)，其特征在于，

所述轴(8)包括第一凸起部分(14)，所述内环(11)包括闭锁部件(15)，所述第一凸起部分(14)适于与所述闭锁部件(15)接合以选择所述内环(11)相对于所述外环(12)的自由旋转方向。

34、如权利要求33所述的机电模块(100)，其特征在于，

在所述轴(8)在所述第一旋转方向旋转期间，所述闭锁部件(15)被所述第一凸起部分(14)啮合，导致所述内环(11)相对于所述外环(12)在所述第一旋转方向自由地旋转，当所述轴(8)在所述第二旋转方向旋转期间，所述闭锁部件(15)从所述第一凸起部分(14)脱离，导致所述内环(11)相对于所述外环(12)在所述第二旋转方向自由地旋转。

35、如权利要求18所述的机电模块(100)，其特征在于，

在所述轴(8)在所述第二旋转方向旋转期间，一旦由于产生的反扭矩使所述轴(8)到达所述原位置，所述内环(11)在所述第一旋转方向旋转，从而在所述第一旋转方向旋转所述外环(12)和螺钉部件(9)，导致所述可移动装置(6b)在所述第二预设定方向移动。

36、一种包括至少两个轮子(104)的轮式车辆(115)，其特征在于，

其装备有至少一个如权利要1到35之一所述的机电模块，所述至少一个模块作用于所述两个轮子中相应的一个。

37、如权利要求36所述的车辆，其特征在于，

所述车辆为包括两个前轮和两个后轮的四轮车辆，前轮或者后轮被主发动机驱动，并且所述车辆包括两个所述模块，每个模块作用于没有被所述主发动机驱动的两个轮子之一。

38、如权利要求36所述的车辆，其特征在于，

所述车辆为包括两个前轮和两个后轮的四轮车辆，前轮或者后轮被主发动机驱动，并且所述车辆包括两个所述模块，每个模块作用于被所述主发动机驱动的两个轮子之一。

39、如权利要求37和38之一所述的车辆，其特征在于，

所述主发动机为内燃机。

40、如权利要求37和38之一所述的车辆，其特征在于，

所述主发动机包括主电动机。

41、如权利要求36所述的车辆，其特征在于，

所述车辆为四轮车辆，并且所述车辆包括四个所述模块，每个模块作用于所述四个轮子之一。

42、如权利要求36所述的车辆，其特征在于，

所述车辆为包括所述模块的至少两个的三轮车辆，每个模块作用于所述两个轮子之一。

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