CN104773140B - 一种车用传动制动集成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车用传动制动集成装置，属于车辆技术领域。该装置包括位于轮辋中制动器、减速器；轮辋的一侧具有与输出法兰固连的开孔端盘；制动器邻近端盘的一端含有间隔分布的摩擦片，相邻摩擦片之间装有制动盘，摩擦片和制动盘构成的摩擦副一侧安装油缸块；油缸块中具有行车制动油缸和驻车制动油缸，行车制动油缸和驻车制动油缸中分别装有行车活塞和驻车活塞，驻车活塞的外圆周向间隔分布有将回位机构包容其中的驻车弹簧；减速器由轮辋的开口端伸入油缸块中部的空腔中，其中部的输出轴与输出法兰固连，其外壳连同制动器壳体与车架固连。本发明在保证原有功能前提下，实现了结构尽可能紧凑，可以切实满足结构空间狭小新型车辆的研发需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种传动制动集成装置，尤其是一种应用于新型汽车的车用传动制动集成装置，属于车辆技术领域。
背景技术
随着石油资源的日渐枯竭以及人们环保意识的提高，新能源汽车将成为未来汽车发展的主流。据申请人了解，目前新能源汽车的发展过程中，依然采用在传统车辆传动系统基础上，将其燃油动力单元更换为混合动力或纯电力驱动单元。国内外较先进的新能源汽车、尤其是新能源公交车的传动系统，大多仍采用低地板车桥方案，即在传统的低地板车桥上使用彼此分离的电机、制动器加减速器，不仅结构复杂，而且车桥、电机、制动器和减速器分别占据车辆底盘空间，体积较大，对于新能源公交车的整体布置和内部空间有较大的影响，无法实现理想的低地板化，降低了新能源公交车的优势。而在越野车和特种车辆方面，传统的车辆因受车桥和传动系统的结构限制，整车通过性受到较大影响，不能很好地适应特种需求。
因此，无论是公交车还是特种车，如何在不影响性能前提下，尽可能缩小传动制动系统的体积，成为一道需要研究的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，通过突破性的结构设计，提出一种结构十分紧凑的车用传动制动集成装置，从而在不影响性能前提下，为设计制造结构空间狭小的新型车辆奠定基础。
为了达到以上目的，本发明的车用传动制动集成装置包括位于车辆中的C形截面轮辋、位于所述轮辋中的制动器、以及减速器；所述轮辋的一侧具有与输出法兰固连的开孔端盘，所述输出法兰的内侧径向延伸出法兰凸缘；所述制动器邻近所述端盘的一端含有间隔分布的一组外圆与制动器壳体周向约束且轴向构成移动副的摩擦片，相邻摩擦片之间装有内孔与所述法兰凸缘周向约束且轴向构成移动副的制动盘，所述摩擦片和制动盘构成摩擦副；所述摩擦副远离所述端盘的一侧安装与所述壳体固连的环形油缸块；所述油缸块中具有分别邻近和远离摩擦副的环形行车制动油缸和驻车制动油缸，所述行车制动油缸和驻车制动油缸中分别装有行车活塞和一端嵌套在行车活塞内的驻车活塞，所述驻车活塞的外圆周向间隔分布有将回位机构包容其中的驻车弹簧；所述减速器由所述轮辋的开口端伸入所述油缸块中部的空腔中，其中部的输出轴与所述输出法兰固连，其外壳连同制动器壳体与车架固连。
由于本发明突破传统设计，同时采取了将行车活塞与驻车活塞相互嵌套、并将驻车弹簧圆周分布且包容回位机构的巧妙结构，因此得以将减速器的大部分安装与腾出的制动器中部空间，即使减速器主体嵌套于制动器内，因此在保证原有功能的前提下，实现了结构尽可能紧凑，从而显著缩小了传动制动系统的体积，可以切实满足结构空间狭小新型车辆的研发需求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为图1中制动器的结构示意图。
图3为图7的XC-XC截面驻车油缸进油结构局部放大图。
图4为图7的XB-XB截面行车油缸进油结构局部放大图。
图5为图2中回位机构局部放大图。
图6为图2中间隙调节机构局部放大图。
图7为图2的右视图。
图8为图1中减速器的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的车用传动制动集成装置基本结构如图1所示，主要由位于车辆4中的C形截面轮辋3、位于轮辋中的制动器5、以及减速器6构成。
轮辋3的一侧具有与输出法兰7固连的开孔端盘3-1。输出法兰7的内侧径向延伸出法兰凸缘7-1。
制动器5邻近端盘3-1的一端含有间隔分布的一组外圆通过花键结构与制动器壳体5-3周向约束且轴向构成移动副的摩擦片5-7，相邻摩擦片之间装有内孔通过花键结构与法兰凸缘7-1周向约束且轴向构成移动副的制动盘5-8。摩擦片和制动盘构成摩擦副，摩擦副的两端为内侧具有摩擦层的单面摩擦片，中间为两侧具有摩擦层的双面摩擦片。
摩擦副远离端盘3-1的一侧安装与壳体5-3固连的环形油缸块5-2，另一侧安装与壳体5-3固连的摩擦片端盖5-4。油缸块5-2中具有分别邻近和远离摩擦副的环形行车制动油缸5-22和驻车制动油缸5-23，行车制动油缸5-22和驻车制动油缸5-23中分别装有行车活塞5-5和一端嵌套在行车活塞内的驻车活塞5-6，驻车活塞5-6的外圆周向间隔分布有将回位机构5-12包容其中的驻车弹簧5-11。具体而言，如图2所示，油缸块5-2具有轴向的油缸孔，该油缸孔具有邻近摩擦副的大径段5-2-1、中部的隔离段5-2-3、以及远离摩擦副的扩径段5-2-4。大径段5-2-1与隔离段5-2-3之间为缩径段5-2-2。大径段5-2-1与缩径段5-2-2内安装具有阶梯外圆的中空行车活塞5-5。
如图3所示，行车活塞5-5阶梯外圆的外径分别与嵌装防尘圈5-14、耐磨圈5-15、密封圈5-16的大径段5-2-1和嵌装密封圈5-17、耐磨圈5-18的缩径段5-2-2的内径动配合，行车活塞5-5与大径段和缩径段变径处形成的环形空腔构成行车制动油缸5-22。行车活塞5-5与驻车活塞5-6之间嵌装耐磨片5-21。如图4所示，该行车制动油缸5-22通过进油通道5-27以及进油接头5-25外接供油管路。为了便于散热和隔热，壳体5-3外圆设有周向间隔分布的径向散热孔5-30，壳体5-3与油缸块5-2之间装有位于外侧的隔热环5-29和位于中部的隔热片5-28。
隔离段5-2-3和扩径段5-2-4内安装具有阶梯外圆且插入行车活塞5-5中的中空驻车活塞5-6，驻车活塞5-6阶梯外圆的外径分别与嵌装密封圈5-19、5-20的隔离段5-2-3和扩径段5-2-4的内径动配合。如图3所示，驻车制动油缸5-23过进油通道5-26以及进油接头5-25外接供油管路。
如图3所示，驻车活塞5-6与隔离段和扩径段变径处形成的环形空腔构成驻车制动油缸5-23。再看图2，驻车活塞5-6的内部周向间隔分布有内、外端分别抵靠于其中空底部和活塞端盖5-1的驻车弹簧5-11，驻车弹簧5-11中装有回位机构5-12。该回位机构如图5所示，包括被回位螺栓5-12-1压持端通过回位挡圈5-12-2压持的回位弹簧5-12-3，回位螺栓5-13-1远离压持端的一端穿过驻车活塞5-6底部与行车活塞5-5螺纹连接。该机构使得行车活塞和驻车活塞得以在移位制动之后，回复原始位置。
驻车活塞5-6的内部在与驻车弹簧5-11和回位机构5-12中心的等径圆周上，还周向间隔分布有对称的间隙调节机构5-13。本实施例油缸块5-2周向均布的八个盲孔中，间隔分布带回位机构的驻车弹簧5-11和间隙调节机构5-13。该间隙调节机构如图6所示，含有从活塞端盖5-1旋入的调隙螺栓5-13-4，该调隙螺栓5-13-4的旋入端与位于驻车活塞5-6内具有中心孔的调隙套筒5-13-5一端旋合，该调隙套筒5-13-5的另一端装有位于中心孔中且限位于套筒卡圈5-13-8且与调节螺杆5-13-1紧配合的补偿弹簧5-13-6，该中心孔中插入端头紧贴驻车活塞5-6底部的调节螺杆5-13-1，驻车活塞5-6内嵌装通过螺杆垫圈5-13-2相对调节套筒形成轴向补偿间隙D的螺杆卡簧5-13-3。
行车时，高压油通过进油接头流经驻车制动油缸进油通道，最终进入驻车制动油缸推动驻车活塞5-6压紧油缸端盖5-1，驻车活塞5-6内部的驻车弹簧5-11同样被压缩；行车活塞5-5在回位机构5-12的作用下沿轴线S3向右移动与驻车活塞5-6压紧，从而实现摩擦副相互分离，保证车辆自由行使。行车制动时，高压油通过进油接头流经行车制动油缸进油通道，最终进入行车制动油缸，推动行车活塞5-5向摩擦副方向移动，压紧摩擦副，通过单面摩擦片5-7、双面摩擦片5-9与制动盘5-8之间的摩擦力实现行车制动。驻车时，行车制动油缸进油通道及驻车制动油缸进油通道均不通高压油，驻车弹簧5-11依次推动驻车活塞5-6、行车活塞5-5轴向移动，压紧摩擦副，实现驻车制动。
当摩擦片磨损后，参见图6，摩擦副与行车活塞5-5之间的制动间隙D将增大到D1，驻车制动时驻车活塞5-6在驻车弹簧5-11的作用下推动行车活塞5-5沿S3轴线向左移动D1距离，驻车活塞5-6自身也沿S3轴线向左移动D1距离，此时位于驻车活塞5-6内的螺杆卡簧5-13-3随着驻车活塞5-6移动D距离之后，将继续推动螺杆垫圈5-13-2，进而推动调节螺杆5-13-1沿S3轴线相对于驻车活塞5-6向左移动(D1-D)距离。行车时，驻车制动油缸5-23进油产生沿轴线S3向右的液压推力F1，推动驻车活塞5-6克服驻车弹簧5-11的弹力F2，沿轴线S3向右移动距离D后，驻车活塞5-6对调节螺杆5-13-1产生沿轴线S3向右的力F1，此时补偿弹簧(本实施例为矩形弹簧)5-13-6因与调节螺杆5-13-1紧配而对调节螺杆5-13-1产生阻碍其沿轴向S3向右运动的摩擦力F3，并且F2≤F1≤F2+F3，因此驻车活塞5-6无法继续向右移动。因此调节螺杆5-13-1实际伸长距离D1-D，实现了摩擦副磨损的间隙补偿功能。
减速器6由轮辋3的开口端伸入油缸块5-2中部的空腔中，其中部的输出轴8与输出法兰7固连，其外壳6-16连同制动器壳体与车架2固连。减速器6的输入轴9与电机1传动连接，其具体结构如图8所示，包括行星轮系、输入轴9、输出轴8、输出法兰7、壳体6-15、6-16、6-17、6-18、6-21、密封装置6-3、6-13。行星轮系具有二级(也可以按需为一级或更多级)行星齿轮组，行星齿轮组具有太阳轮6-6、6-10、行星轮6-9、6-12、齿圈6-19、6-20、支架6-4、6-11和轴承6-2、6-5、6-8、6-14，其减速工作原理是本领域公知技术常识，故不详述。
工作时，电机1通过输入轴9可选择与行星齿轮组的太阳轮6-6、行星轮6-9、齿圈6-19或支架6-4传动连接输入旋转动力。电机1与减速器6连接的输入轴9上装有将减速器内液体与减速器外界隔离的输入端密封装置6-3。二级行星齿轮组的支架6-4、6-11分别通过轴承6-5、6-14支撑固定连接于减速器壳体6-15、6-16、6-17、6-18、6-21上，可沿减速器中心轴线S1旋转。二级行星齿轮组的行星轮6-9、6-12分别通过轴承6-2、6-8和行星轮轴6-7、6-12固定连接于支架6-4、6-11上，可分别绕二级行星轮轴6-7、6-12轴线S2旋转。该减速器的输出轴8可选择与第二级(对于更多级则为最后一级)行星齿轮组的太阳轮6-10、行星轮6-12、齿圈6-20或支架6-11传动连接。减速器6与输出轴8连接处装有将减速器内液体与减速器外界隔离的输出端密封装置6-13。减速器的壳体6-15、6-16、6-17、6-18、6-21支撑固定于轮架2上。减速器的输出法兰7固定连接于输出轴8上，并与轮辋3固定连接。
本实施例的制动方式为减速器输出端进行制动，即所谓外置式结构。制动盘随输出轴及输出法兰转动，并可在输出法兰的花键上沿减速器中心轴线S1轴向运动。摩擦片与壳体连接被限制旋转，也可沿减速器中心轴线S1轴向运动。
电机的动力经减速器减速后，输出轴上的输出法兰带动轮辋输出转矩。当制动器进油口进油后油压大于复位弹簧压缩力以及摩擦副沿中心轴线S1轴向运动的摩擦阻力时，驻车活塞沿中心轴线S3轴向左移运动，压紧摩擦片；当进油的油压释放后，复位弹簧压缩力大于摩擦副沿中心轴线S1轴向运动的摩擦阻力，驻车活塞右移运动，放松摩擦片。因此通过液压控制制动器行车活塞对摩擦副的压紧程度可以实现减速器在行驶过程中的减速和制动。当制动器的摩擦副完全脱开时，车辆自由行使，当制动器的摩擦副完全结合时，可对车轮进行完全制动。
试验表明，采用本实施例的车用传动制动集成装置将传动、制动装置有机集成后置于轮辋内部，并通过轮架与车架相连接，实现车轮独立悬挂，省去了传统的车桥，结构十分紧凑，体积非常小巧，大大节省了车架空间，并通过与各自的电机连接组成独立驱动单元，构成了整车的分散动力驱动，灵便可靠，可以自由组合应用于4X2，4x4，6x2，6x4，6x6，8x2，8x4，8x6，8x8等不同驱动方式的各自车辆、尤其是设计空间狭小的车辆，实现其整车驱动方式的灵活配置。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种车用传动制动集成装置，包括位于车辆(4)中的C形截面轮辋(3)、位于所述轮辋中的制动器(5)、以及减速器(6)；所述轮辋的一侧具有与输出法兰(7)固连的开孔端盘(3-1)，其特征在于：所述输出法兰的内侧径向延伸出法兰凸缘(7-1)；所述制动器邻近所述端盘的一端含有间隔分布的一组外圆与制动器壳体(5-3)周向约束且轴向构成移动副的摩擦片(5-7)，相邻摩擦片之间装有内孔与所述法兰凸缘周向约束且轴向构成移动副的制动盘(5-8)，所述摩擦片和制动盘构成摩擦副；所述摩擦副远离所述端盘的一侧安装与所述壳体固连的环形油缸块(5-2)；所述油缸块中具有分别邻近和远离摩擦副的环形行车制动油缸(5-22)和驻车制动油缸(5-23)，所述行车制动油缸和驻车制动油缸中分别装有行车活塞(5-5)和一端嵌套在行车活塞内的驻车活塞(5-6)，所述驻车活塞的外圆周向间隔分布有将回位机构(5-12)包容其中的驻车弹簧(5-11)；所述减速器由所述轮辋的开口端伸入所述油缸块中部的空腔中，其中部的输出轴(8)与所述输出法兰固连，其外壳(6-16)连同制动器壳体与车架(2)固连；至少所述驻车活塞的内部周向间隔分布有对称的间隙调节机构，所述间隙调节机构含有从活塞端盖旋入的调隙螺栓，所述调隙螺栓的旋入端与位于行车活塞内具有中心孔的调隙套筒一端旋合，所述调隙套筒的另一端装有位于中心孔中且限位于套筒卡圈的补偿弹簧，所述中心孔中插入端头紧贴行车活塞底部的调节螺杆，所述行车活塞内嵌装相对调节套筒形成轴向补偿间隙的螺杆卡簧。
2.根据权利要求1所述的车用传动制动集成装置，其特征在于：所述减速器为行星轮减速器。
3.根据权利要求2所述的车用传动制动集成装置，其特征在于：所述间隙调节机构分布在驻车活塞内部与驻车弹簧和回位机构中心的等径圆周上。
4.根据权利要求3所述的车用传动制动集成装置，其特征在于：所述间隙调节机构分布相邻带回位机构的驻车弹簧之间。
5.根据权利要求4所述的车用传动制动集成装置，其特征在于：所述摩擦副的两端为内侧具有摩擦层的单面摩擦片，中间为两侧具有摩擦层的双面摩擦片。
6.根据权利要求5所述的车用传动制动集成装置，其特征在于：所述行车活塞阶梯外圆的外径分别嵌装防尘圈、耐磨圈、密封圈的大径段和嵌装密封圈、耐磨圈的缩径段的内径动配合；所述驻车活塞阶梯外圆的外径分别与嵌装密封圈的隔离段和扩径段的内径动配合。
7.根据权利要求6所述的车用传动制动集成装置，其特征在于：所述壳体外圆设有周向间隔分布的径向散热孔，所述壳体与油缸块之间装有位于外侧的隔热环和位于中部的隔热片。
8.根据权利要求7所述的车用传动制动集成装置，其特征在于：所述补偿弹簧与调节螺杆紧配合。
9.根据权利要求8所述的车用传动制动集成装置，其特征在于：所述行车活塞与驻车活塞之间嵌装耐磨片。
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