CN107428238B - 具有制动组件的电轮毂驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有制动组件的电轮毂驱动器（4）。轮毂驱动器（4）包括壳体（5）；被安装在壳体（5）内的旋转驱动传输系统；和被定位在壳体（5）内的制动组件。制动组件包括制动构造（7），其被联接成由旋转驱动传输系统旋转驱动。优选地制动构造（7）被联接成由旋转驱动传输系统的具有比输出轴（6）更高的角速度的部分旋转驱动。这允许制动构造（7）以比车轮轮毂更快的速度旋转。

Description

具有制动组件的电轮毂驱动器
技术领域
本发明涉及具有制动组件的电轮毂驱动器，具体地涉及包括轮毂驱动器壳体和具有被容纳在壳体内的制动组件的电轮毂驱动器。
背景技术
电驱动车轮轮毂被用于独立地驱动车辆车轮是有利的情况下，例如在车辆较大或用在不平整地形上的情况下。车轮轮毂通常包括容纳电转子的壳体以及包括驱动轴和传动机构的动力传动系（drivetrain），其中部件被布置在壳体内以确保整个组件是水密的。这允许组件被用于各种各样的地形上和各种天气条件中。
提供制动机构来减速车轮。制动机构例如由制动盘和卡钳形成，该卡钳的大小被设计成确保在各种速度下制动此种大型车辆产生的转矩被妥善处理。例如，通风的或空气冷却的制动盘可以与卡钳结合使用来产生必要的能量吸收。然而，因为整个驱动器组件被安装在各个车轮上而不是居中在车辆上，所以整个组件的大小被限制成车轮轮缘直径，换言之，车轮自身的内部容积的直径。实际上，在具有带有超过25英寸（大约635mm）的轮缘直径的车轮的大轮车辆中，相对容易地提供在广泛条件下提供足够制动的制动盘和卡钳组件，这是因为其容易地位于轮毂驱动器和车轮的轮缘之间的径向空间内。然而，在具有小于21英寸（大约533mm）直径的轮缘的较小直径车轮时产生问题，这是因为可能难以将足够直径的制动盘或多个较小的制动盘中的任一者装纳在车轮的内部容积提供的空间内。虽然具有较小直径的制动盘能够联接在一起与一个特定的卡钳一起使用，并且这形成对于某些车轮轮廓的实际解决方案，不过这不总是期望的，因为由于轮毂驱动器的其它部件的原因，在车轮内仅存在有限的横向空间。因此整个横向尺寸通过轮胎的有用大小和车轮轮毂的可用空间限制，以便或者位于车辆下方或者从使用中的车辆向外突出。
发明内容
本发明旨在通过提供电轮毂驱动器解决这些问题，该电轮毂驱动器包括：壳体；旋转驱动传输系统（transmission system），包括输入轴和输出轴和安装在壳体内以便实现输入轴和输出轴之间的旋转联接的转矩传递布置结构；以及制动组件，包括定位在壳体内的制动构造；其中所述制动构造被联接成由驱动传输系统旋转地驱动。
将制动构造安装在壳体内不再需要如现有车轮中那样将任意形式的制动装置径向定位在任意壳体和车轮轮缘的内表面之间的空间内。这导致能够在各种各样的车辆中将部件最佳地定位在通过使用较小直径的车轮轮缘所产生的减小的容积中。
根据本发明，制动构造被安装在壳体内并且被联接成被驱动传输系统的适当部分旋转地驱动。优选地，制动构造被联接成以等于或大于轮毂驱动器的输出轴的角速度且最优选地大于轮毂驱动器的输出轴的角速度的角速度被旋转地驱动。
通常，电轮毂驱动器的输入轴被合适的电驱动器装置驱动，电轮毂驱动器的输出轴被构造成驱动车轮，并且从动输入轴角速度被包括传动组件的驱动传输系统减少到驱动输出轴角速度。在这样的情况下，制动构造优选地被联接成借助于至传动组件的一部分的转矩联接以大于轮毂驱动器的输出轴的角速度的角速度被旋转地驱动，所述传动组件的该部分具有大于输出轴的角速度的角速度并且例如在至少最终传动减速件前方。例如，传动组件包括最终减速齿轮，该减速齿轮的输出驱动轮毂输出轴，并且制动构造具有至减速齿轮的输入的转矩联接。
优选地制动构造被承载在联接成被驱动传输系统旋转驱动的驱动轴上。制动构造被旋转地联接到驱动轴但是可以相对于驱动轴自由地轴向移动。
优选地，制动构造是摩擦构造，其可抵靠被承载在壳体内的一个或更多个互补摩擦表面选择性地接合。
优选地，制动构造包括一个或更多个制动盘。一个或更多个制动盘可以被同轴地安装在驱动轴上，该驱动轴被联接成被驱动传输系统旋转地驱动。
优选地，（多个）摩擦表面包括被承载在壳体内的一个或更多个制动垫的表面，并且例如被安装成与壳体成旋转静态关系。因此，优选地，制动组件进一步包括被安装在壳体内且适于接触制动构造的多个制动垫。
在可能的实施例中，例如包括多个制动垫的多个摩擦表面被设置在一个或更多个承载构造上。承载构造例如是承载盘。垫可以被置于遍及承载盘的表面。
例如承载盘的承载构造可以被设置在制动盘的任一侧上，以便接合制动盘的相应表面并且实现制动动作。在一个以上的盘被设置在轴向阵列中的情况下，承载构造，例如在两侧上具有制动垫或其它摩擦表面的承载盘可以被置于盘之间。
优选地，制动组件进一步包括致动装置以便实现制动构造抵靠（多个）摩擦表面的选择性接合和脱离。在可能的实施例中，致动装置可操作成将制动构造移动成与（多个）摩擦表面接合和脱离。在替代性实施例中，（多个）摩擦表面被承载在承载构造上，并且致动装置可操作成将承载构造移动成且因而使得（多个）摩擦表面与制动构造接合和脱离。
在可能的实施例中，致动装置包括滚珠坡道机构（ball ramp mechanism）或者一个或多个液压汽缸或者气动致动器。
优选地，轮毂驱动器具有用于接近车辆定位的内侧和用于远离车辆定位的外侧，并且制动盘被定位在轮毂驱动器的内侧上。
优选地，轮毂驱动器进一步包括被联接成驱动输入轴的电驱动装置，并且例如是具有马达转子的电动马达，用于驱动被安装在壳体内的轮毂驱动器输入轴，该马达转子例如绕轮毂驱动器输入轴同轴地定位。
优选地，轮毂驱动器进一步包括被安装在壳体内的传动组件，该传动组件相对于输入轴被轴向定位。
优选地，轮毂驱动器输出轴被联接成被传动系统的输出侧驱动，并且例如被联接成被输出减速齿轮的输出轴驱动。
优选地，制动盘、转子和传动组件相对于彼此轴向布置。
优选地，马达转子被插在制动盘和传动组件之间。
优选地，壳体适于装配在待被轮毂驱动器驱动的车轮的车轮轮缘的轴向宽度内。
优选地，壳体被冷却。
附图说明
现在将参考附图且仅以示例的方式描述本发明，其中：
图1是根据本发明的实施例的电车轮轮毂制动系统的示意性横截面；以及
图2是根据本发明的适合用于使用于制动系统的制动盘和垫的实施例的分解视图。
具体实施方式
在本发明中已经意识到，不必要将制动盘定位在车轮轮缘的内表面和轮毂驱动器之间的径向空间内，以便在甚至高转矩时提供足够的制动。根据本发明的实施例，电轮毂驱动器包括壳体、旋转驱动传输系统和根据本发明原理被定位在壳体内的制动组件，其中所述旋转驱动传输系统包括输入轴和输出轴以及安装在壳体内以便实现输入轴和输出轴之间的旋转联接的转矩传递布置结构。制动装置借助于至驱动传输系统且在具体优选情况下至所述传输系统的一部分的转矩联接被驱动，所述传输系统的该部分具有与驱动车轮的输出轴相同或更大的角速度，从而其在制动期间比车轮更快地或以与车轮相同的速度旋转。
图1是根据本发明的实施例的电轮毂驱动器系统的示意性横截面，包括结合制动系统的电轮毂驱动器。电轮毂驱动器系统1包括电轮毂驱动器4以驱动车轮，所述车轮包括在车轮轴承16上被密封件17密封的车轮轮缘2，所述车轮轮缘大体具有开口圆柱体的形式，具有内表面和外表面，其中轮胎3被径向安装在车轮轮缘2的外表面上，用于与承载车轮轮毂的车辆（未示出）将在其上开车碾过（drive over）的地形接触。
由车轮轮缘2的开口圆柱体的内表面所描述的容积容纳电轮毂驱动器4。轮毂驱动器4包括例如铝的壳体5，其容纳电驱动装置、制动组件和驱动传输系统，所述驱动传输系统包括传动组件以便将驱动从电驱动装置传输到从动车轮。
电驱动装置包括安装在壳体内的旋转电动马达9。马达绕轴6同轴定位。在实施例中的传动系统包括可选择性接合的变速齿轮组10和固定比输出减速齿轮11。油冷却器系统15冷却齿轮箱。
制动组件包括安装在壳体5内的轴6和安装在轴6上的制动构造7，从而制动构造7被轴6可旋转地驱动。在这种实施例中，制动构造7是制动盘，其被同轴地安装在驱动轴6上。换言之，驱动轴6穿过制动盘的中心。
传动组件10、11相对于轴6被轴向定位。这确保了制动盘7、马达9和传动组件10、11相对于彼此和轴6被轴向布置。该布置结构被优化以便将用于轮毂驱动器的所有所需部件装配在车轮轮缘2所允许的径向空间以及在车辆上用于实际使用的轮毂组件可用的横向空间两者内。
轮毂驱动器4具有用于接近车辆定位的内侧和用于远离车辆定位的外侧。制动盘7优选地定位在组件的内侧上。这是有利的，因为这是具有用于连接到悬挂系统的静止壳的侧面并且制动垫组件能够被安装到该侧面。所述壳的外部部分随车轮旋转。
为了通过与制动盘7的摩擦施加足够的制动，多个制动垫12被安装在壳体5内在被冷却的盘上并且适于接触制动盘7。所述布置结构在图2中被更详细地示出。
优选地，轴6被转矩联接到驱动传输系统的以比输出到车轮的速度更高的速度旋转的部分。在实施例中，轴6被转矩联接到输出减速齿轮11的输入侧。减速齿轮的输入侧比驱动车轮的输出侧具有更高的角速度。因此制动盘以比车轮更快的速度旋转。通常，减速齿轮的输入侧将运行为是输出侧且因此是车轮的四倍，从而制动器的转矩容量是其直接制动车轮时会达到的四分之一。相比于现有制动组件，制动盘7、制动垫12的大小和操作制动器所需的力被成比例地减少，从而允许大小和质量的减小。
如图1中所示，壳体5适于被装配在车轮轮缘2内。壳体5可以通过使用冷却机构14冷却，该冷却机构14可以例如是水冷却机构。使用水冷却代替空气冷却允许密封系统以便防止污垢进入。水冷却轮毂结构冷却制动垫以及马达壳体和齿轮箱壳。齿轮箱被轮毂内侧容纳的固定容积的油冷却并润滑。所述油填充支撑齿轮箱的被冷却结构和旋转的外部壳之间的间隙。狭窄的间隙设置有热传递特征，从而在间隙内的油的剪切动作有助于热传递-否则来自静态油的热传递不良。
理想地，制动盘7被旋转地联接到轴6，不过自由地轴向移动，并且可以被安装在花键、轴向销、键槽或其它连接装置上，以实现该情况。
制动盘7可以是例如钢制动盘的金属制动盘或者例如碳纤维制动盘的复合材料制动盘。制动盘可以是封闭的或者通风的，并且可以被冷却。如所指出的，封闭的水冷却系统是优选的，从而允许壳体5被完全密封以免例如水、灰尘、泥和污垢的外部元素进入。
制动垫12可以由与制动盘材料具有理想摩擦关系的材料形成，例如烧结金属材料或粘结的有机材料。
图2示出在制动部件被拆卸的情况下的盘式制动器组件的优选实施例。
制动盘21被设置为安装在驱动轴上且随驱动轴旋转，在优选情况下，以大于轮毂输出轴的角速度的角速度随驱动轴旋转，并且例如通过联接到如参考图1所描述的最终减速齿轮的输入级随驱动轴旋转。制动盘是环状的并且在内侧上设置有花键，借此其随轴旋转且可轴向浮动。
成对的制动垫组件被设置在制动盘的每侧上。内部制动垫组件22被固定在轮毂壳内并且包括承载盘，该承载盘承载基本上覆盖其整个表面的多个制动垫23。制动垫组件被水冷却。外部制动垫组件24包括承载盘，该承载盘同样在其整个表面上基本被多个制动垫23覆盖，该外部制动垫组件24安装在轮毂壳内以便通过制动致动器（未示出）轴向可移动。外部制动垫组件同样被水冷却。
在制动致动器的作用下，在制动盘和成对制动垫组件之间实现接合，从而实现制动盘的减速，且因此实现轴的减速，且因此因为轴被转矩联接到轮毂驱动传输器（hubdrive transmission）且例如被转矩联接到输出减速齿轮的输入，所以实现了轮毂驱动器和车轮的制动。
虽然在实施例中使用单个制动盘，不过例如对于更高容量的制动器，可能的配置可以具有轴向堆叠的多个盘。在这样的布置结构中，在其相对的面的每个面上承载多个制动垫的承载盘可于是被设置在堆叠阵列中的相邻每对盘之间。
轮毂驱动器可以适于用于再生制动（regenerative braking）。
虽然在图1中所示的实施例中有利地将制动机构定位在轮毂驱动器的内侧上且传动组件10、11在外侧上并且电动马达9中心地定位，不过还可能不同地布置部件同时仍维持其轴向布置结构并且因此利用本发明的主要益处。例如，制动机构可以被定位在外侧上或者中心地定位。
本发明的这些和其它优点将从所附权利要求变得显而易见。

Claims (16)

1.一种电轮毂驱动器，包括：
壳体；
旋转驱动传输系统，包括输入轴和输出轴和被安装在所述壳体内的用于实现在所述输入轴和所述输出轴之间的旋转联接的转矩传递布置结构；以及
制动组件，包括定位在所述壳体内的制动构造；
其中，所述制动构造被联接成由所述驱动传输系统旋转地驱动，
其中，所述旋转驱动传输系统包括被构造成将较高输入轴角速度减小到较低输出轴角速度的传动组件，并且所述制动构造被联接成由所述传动组件的具有大于所述输出轴的角速度的角速度的部分旋转驱动，
其中，所述传动组件包括可选择性接合的变速齿轮组，所述可选择性接合的变速齿轮组旋转地联接到最终减速齿轮，该最终减速齿轮的输出驱动所述输出轴，并且所述制动构造具有至所述最终减速齿轮的输入的转矩联接。
2.根据权利要求1所述的轮毂驱动器，其中，所述制动构造被承载在被联接成由所述驱动传输系统旋转驱动的驱动轴上。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的轮毂驱动器，其中，所述制动构造是摩擦构造，其能够抵靠被承载在所述壳体内的一个或更多个互补摩擦表面选择性地接合。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的轮毂驱动器，其中，所述制动构造包括至少一个制动盘。
5.根据权利要求4所述的轮毂驱动器，其中，所述至少一个制动盘被同轴地安装在被联接成由所述驱动传输系统旋转驱动的轴上。
6.根据权利要求3所述的轮毂驱动器，其中，所述摩擦表面包括被承载在所述壳体内的一个或更多个制动垫的表面。
7.根据权利要求6所述的轮毂驱动器，其中，多个制动垫被设置在一个或更多个承载构造上。
8.根据权利要求7所述的轮毂驱动器，其中，所述多个制动垫被设置成遍及一个或更多个承载构造中的每个的表面放置，每个承载构造采用承载盘的形式。
9.根据权利要求8所述的轮毂驱动器，其中，所述制动构造包括至少一个制动盘，并且其中，设置一对所述承载盘，所述制动盘的每一侧上放置有一个承载盘，以便接合所述制动盘的相应表面并且在使用中实现制动动作。
10.根据权利要求3所述的轮毂驱动器，其中，所述制动组件进一步包括致动装置，以便实现所述制动构造抵靠所述摩擦表面的选择性接合和脱离。
11.根据权利要求1或权利要求2所述的轮毂驱动器，其中，所述轮毂驱动器具有用于接近车辆定位的内侧和用于远离车辆定位的外侧，并且所述制动构造被定位在所述内侧上。
12.根据权利要求1或权利要求2所述的轮毂驱动器，进一步包括具有马达转子的电动马达，用于驱动被安装在所述壳体内的所述轮毂驱动器的输入轴。
13.根据权利要求12所述的轮毂驱动器，其中，所述马达转子被插在所述制动构造和所述传动组件之间。
14.根据权利要求1或权利要求2所述的轮毂驱动器，其中，所述壳体适于装配在车轮的车轮轮缘内。
15.根据权利要求1或权利要求2所述的轮毂驱动器，其中，所述壳体被冷却。
16.一种车辆，包括根据前述权利要求中任一项所述的轮毂驱动器。
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