CN110606060A - 与电力车轮端部驱动马达一起使用的多件式转子 - Google Patents

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Abstract

一种制动盘布置，其位于由电力马达驱动的车辆的轮轴的端部，包括具有利用紧固件连结在一起的多个转子组装件的转子组件，以及适配器。所提及的部件包括限定具有要与摩擦垫接触的表面的接合部的转子区段。转子组件还包括附接基部和中间区段，中间区段围绕转子组件的旋转轴线，沿着转子组件旋转轴线在接合部和附接基部之间延伸。当组装时，适配器在车轮轮毂基部和转子组件的附接基部之间延伸，使得转子组件能够固定到车轮轮毂。适配器限定内部容积，在其中能够容纳用于电力马达的壳体和车轮轮毂的至少一部分。

Description

与电力车轮端部驱动马达一起使用的多件式转子
技术领域
电力马达驱动卡车和其他类型的电力马达运输的新发展已开辟使用多个小型电力马达以独立地为每一个车轮供能和独立地制动每一个车轮的可能性。这些系统具有减少车辆重量，进而增加货物容量的可能性。出于安全考虑，仍然需求冗余空气动力制动办法。公开了一种用于包含允许这种冗余制动的多件式制动转子的布置，其具有在车轴的端部处的电力马达和其他元件。
背景技术
海斯(Hayes)等人的美国专利申请公报2004/0124046A1，公开一种可分离的制动转子，制动转子具有能够借助于螺纹紧固件安装到轮毂的转子部，轮毂具有延伸部。
克诺尔商用车制动系统有限公司(Knorr-Bremse Syeteme für NutzfahrzeugeGmbH)的德语公报DE 298 23 371 U1公开了一种用于商用车辆盘式制动器的两件式制动盘。
也存在考虑多零件式制动转子或多零件式盘的其他文献，包括鲍德(Baude)的美国专利1,198,314，普旭(Busch)的美国专利2,869,688，百利金(Pelikan)的美国专利3,314,509，奥托(Otto)等人的美国专利3,933,228，埃尔哈德(Airheart)的美国专利4,120,386，鲍姆加特纳(Baumgartner)等人的美国专利5,864,935，伯尼斯(Berneiser)等人的德语公报DE 195 27 173 A1和穆勒(Mueller)的德语公报DE 10 2008 042 173 A1，丹尼斯(Dennis)的国际PCT公报WO 89/05925和戈蒂(Gotti)等人的国际PCT公报WO 03/002885A1，奥特拉特(Wautelet)等人的法国公报2 626 637 A1和陈跃等人的中国公报101865223A，曾奇夫的中国公报105114492A和105114493A两者，陈国贤等人的中国公报106812835A，苏新吉的中国公报201554802 U，钱坤才等人的中国公报202215642 U，曾奇夫的又一中国公报204852100 U。
沃格(Volger)等人的美国专利9,073,425 B2考虑一种具有可以布置在车轮轮辋内侧的电力马达的车轮轮毂驱动系统。
发明内容
为改进单独车轮电力马达系统的效率，所提及类型的电力马达的理想位置紧邻车轮轮毂。电力马达内里的任何东西都不会旋转，因此制动器需要能够连接到轮毂，同时仍然围绕马达封装。此外，转子的寿命比轮毂或马达的寿命短。这样，期望不移除轮毂或马达而移除和翻新或更换转子的能力。假定当前的转子“封装”在轮辋内侧，设计更大的直径引入新的地面间隙问题的可能性。本发明所解决的一个挑战是通过使马达位于其理想位置而与此同时促进转子移除和修理或更换而不需要移除轮毂或马达，从而改进系统效率。
根据本发明，该挑战借助于位于由邻近车辆的车轮轮毂安置的电力马达驱动的车辆的轮轴的端部的制动盘布置来满足。制动盘布置提供用于制动要由电力马达驱动的单独车辆车轮，并且包括具有利用紧固件连结在一起的多个转子组装件的转子组件，以及适配器。多个转子组装件包括限定具有要与摩擦垫接触的表面的接合部的转子区段，并且，转子组件除了接合部之外还包括附接基部和中间区段，中间区段围绕转子组件旋转轴线，沿着转子组件旋转轴线在接合部和附接基部之间延伸。当组装时，适配器在车轮轮毂的基部和转子组件的附接基部之间延伸，使得借助于适配器，转子组件能够固定到车轮轮毂。适配器限定内部容积，在其中能够容纳用于电力马达的壳体和车轮轮毂的至少一部分。
在一个布置中，转子组装件包括一对转子组件半部，转子组件半部中的每一个与附接基部和中间区段的半部一体地形成，而在另一布置中，转子组件半部中的每一个通过紧固件附接到中间区段和附接基部。转子叶片可以固接到附接基部，例如，借助于用来要求叶片抵靠附接基部的保持环。在该情况下，转子叶片中的每一个转子叶片可以包括至少一个凸耳，转子叶片可以通过凸耳抵靠附接基部由保持环夹紧。在另一布置中，转子叶片可以形成连接到附接基部的一体地形成的单个元件的一部分。
在一个构造中，当转子安装时，车轮轮毂夹在要由电力马达驱动的单独车辆车轮的轮辋和适配器的轴向端部之间。然而，替换性地，适配器可以包括端部凸缘，端部凸缘夹在车轮轮毂的基部和要由电力马达驱动的单独车辆车轮的轮辋之间。在优选的实施例中，转子组件和适配器中的至少一个被开槽，以减少重量并且用于围绕容纳在封套或壳体内的马达的通风，以改进冷却。此外，本发明还考虑一种包含诸如所提及的制动盘布置的车辆，以及一种组装该制动盘布置的处理。
附图说明
图1是示意性图示根据本发明的与马达、轮毂、轮轴和轮辋一起使用的转子组件和适配器的一个可能的装配过程的分解视图。
图2是图1中示出的马达、轮毂和轮辋的分解视图，没有轮轴、转子组件、适配器或轮轴。
图3是处于组装状态的图1和图2中示出的轮毂、轮辋和马达封套的一部分的横截面侧视图。
图4是图示与根据本发明的转子组件和适配器一起使用的流体或电力操作的卡钳制动布置的横截面视图，其中适配器围绕马达封套的一部分并固定到轮毂和轮辋。
图5图示在适配器、轮毂和轮辋以及马达封套的部分和固定到适配器的转子组件之间的修改接口。
图6是示出转子组件的分离部分以及用于将这些分离部分固定在一起的紧固件的视图。
图7是示出从适配器分离并且能够从适配器移除的转子组件和位于轮轴端部的其他元件的局部分解截面视图，包括马达封套、轮毂和轮辋。
图8是示出固定到转子组件的一组转子叶片的视图。
图9是示出一起形成大部分转子组件的转子和转子基部的分离部件，以及转子叶片，转子叶片保持环和用于将分离部件固定在一起的紧固件的分解视图。
图10类似于图9，但是从不同角度示出部件的视图。
图11是图10的一部分的放大视图。
图12类似于图9，但是示出不需要保持环的替换性转子叶片结构的分解视图。
图13类似于图12，但是从不同角度示出部件的视图。
具体实施方式
在借助于图1中的示例图示的特定实施例中，不可旋转的轮轴管20的端部或延伸部通过由将要描述的多个部件形成的转子组件22突出。借助于固定到不可旋转的轮轴管20的端部或围绕不可旋转的轮轴管20的周向外表面固定的合适的凸缘或其他连接件(未示出)，电力马达的封套或壳体24借助于延伸通过马达封套安装孔38(图2和图3)的螺栓或其他适当的紧固件固定到轮轴管20上，马达封套安装孔38被包括在马达封套24的径向内区段中。在将要描述的几个方式中的一个中，转子组件22，用于转子组件22的适配器26，车辆的车轮轮辋28和车轮轮毂30全部都固定在一起，相对于轮轴管20和马达封套或壳体24节点旋转。换言之，适配器26用于将转子组件22固定到车辆的车轮轮辋28和轮毂30，用于与轮辋28和轮毂30一起旋转。图1中还图示转子组件基部中的空隙94，用于将要讨论的重量减少和通风目的，以及能够容纳在适配器26的轴向端部36中的钻孔34中的螺栓32。这些螺栓32用来将多件式转子组件22固定到适配器26的轴向端部36。
图2以分解视图图示包括封套径向内区段处的安装孔38的马达封套或壳体24以及车轮轮辋28和轮毂30，其中与图1关联提及的其他元件被移除。一系列孔40绕着轮毂30的基部42分布。这些孔40与轮辋28中的相应孔44对齐，使得经过对齐的孔40和44的螺栓可将轮辋28和轮毂30固定在一起。此外，轮毂30的基部42包括绕着轮毂的基部42分布的另一系列孔48。在图1至图4示出的特定布置中，该另一系列孔中的每一个孔48与适配器26的轴向端部53处的对应螺纹孔60(图4)对齐，以将适配器26和轮毂30连结在一起。示出的车轮轮辋28进一步包括用于通风和减少重量的可选开口46。
合适的轴承布置(未示出)能够将轮毂30可旋转地安装在相对轮轴管20的适当轴向位置处。参照图3中的横截面示出的轮毂，轮毂的相对轴向端部包括相应的凹槽50和52，在它们相邻的最内端部具有端部止动凸缘54和56。当使用包括所提及的元件的整个车轮布置时，端部止动凸缘54和56用来恰当地定位以按压配合或其他方式固定在轴向凹槽50和52内的轴承的相应外环，以允许在附接了轮辋28的轮毂30和具有经由所提及的螺栓和安装孔38附接马达封套24的轮轴20之间的相对旋转。凸缘54和56用作用于外轴承环的轴向止动件，并且在封闭在马达封套24内的电力马达的影响下，以这种方式恰当定位的整个轴承因而可以提供转子组件22、适配器26、轮辋28和轮毂30相对于轮轴管20的旋转。还如图3所示，在内侧端部处，马达封套24包括凹槽82，围绕马达封套24的盖84的边缘形成的相应突起可以卡扣配合或以其他方式固定在凹槽82中，以将盖84(图2)和马达封套24固定在一起。这种布置用来保护安置在马达封套中的电力马达(未示出)的部件免于污染。
图4示出由通过所提及的螺栓32附接到适配器26的一个轴向端部36的多个部件形成的转子组件22。在图4示出的布置中，轴向端部36是由适配器26的放大边缘形成的内侧适配器端部。每一个螺栓32容纳在形成在放大的适配器边缘中的适当孔62中。转子组件22包括附接基部64、接合部68和中间区段78，接合部68包括被合适的制动组件76的摩擦垫74接触的表面70和72，中间区段78沿着转子组件的旋转轴线A-A延伸并且将附接基部64和接合部68互连。因而，适配器26允许以熟悉的组装处理将具有所提及的安装特征的转子组件22直接安装在轮毂30上。转子组件22与当前合适的制动组件76一同工作。不需求重新设计制动器，并且没有离地间隙问题呈现。借助于可选的通道80，并且借助于适配器26中的开口88，转子组件22和适配器26两者都可以开槽以减少重量并通过允许围绕容纳在封套或壳体内的马达以及其他部件的空气流动来通风以改进冷却。适配器26在车轮轮毂30的基部42和转子组件22的附接基部64之间延伸，使得借助于适配器26，转子组件22能够固定到车轮轮毂30。一旦安装就位，适配器26限定内部容积，在其中能够容纳用于电力马达的壳体24和车轮轮毂30的至少一部分。
图5图示附接基部64，其设置有孔66，允许螺栓32通过进入钻孔62中以将附接基部64，进而整个转子组件22，固定到适配器26。图示的转子组件22的摩擦垫接合部68包括所提及的可选的通风通道80，以在组件使用时帮助冷却转子组件22。此外，图5示出安装孔38，通过安装孔38，电力马达封套或壳体24以之前提及的方法使用螺栓或其他适当的紧固件固定到轮轴管20上。
图4中图示的构造与图5中图示的构造，在适配器26如何附接到车轮轮辋28和轮毂30方面略有不同。在图4和图5示出的两个结构中，螺栓(诸如图4中示出的螺栓86)插入通过绕着轮毂基部42分布的孔。然而，在图4示出的布置中，每一个螺栓86从轮毂基部42的外部侧延伸，通过轮毂基部42中的孔48中的一个，进入适配器26中的与孔48对齐的螺纹孔60中的一个，不涉及车轮轮辋28。
再参照图1，车轮轮辋28通过经过轮辋28中的孔44的螺栓和绕着轮毂30的基部42分布的孔40分离地固定到轮毂30，使得轮毂30借助于其基部42夹在车辆的车轮轮辋28和适配器26之间。相对地，在图5示出的布置中，螺栓将从车轮轮辋28的外部侧延伸，通过轮辋28中的孔44，通过设置在适配器26的圆形端部凸缘63中的孔61，然后进入轮毂基部42中的孔40的一个中，使得适配器26借助于其端部凸缘63夹在车轮轮辋28和轮毂30之间。换言之，借助于图5中示出的布置，适配器接口夹在轮毂30和车轮轮辋28之间，容许车轮双头螺栓被用于安装适配器26。因而，在图5图示的构造中可以省略绕着轮毂基部42分布的另一系列孔48。此外，空隙94设置在转子组件附接基部64中，用于减少重量和通风的目的。
多件式转子组件22的一个构造本身在图6中图示。图6中图示的转子组件22包括第一转子组件半部22a，第二转子组件半部22b和转子半部连接元件，这里图示为螺钉或螺栓90。每一个螺钉或螺栓90容纳在一组对齐的钻孔92中，钻孔92设置在第一转子组件半部22a和第二转子组件半部22b中，以将这些半部连结在一起。图6提供的图示还示出转子组件接合部68中的通风通道80，以及设置在转子组件附接基部64中的空隙94，用来所提及的减少重量和通风目的。这里，具有多个转子组装件的转子组件22由转子组件半部22a和22b形成，利用紧固件连结在一起。这些多个转子组装件包括转子区段22a、22b，其限定具有与摩擦垫74接触的表面70、72的接合部68。转子组件22进一步包括附接基部64和中间区段78，中间区段围绕转子组件的旋转轴线A，沿着转子组件的旋转轴线A在接合部68和附接基部64之间延伸。
图7类似于图5，但是示出螺栓32，它们被插入到形成在适配器轮辋中的钻孔62中，提供与适配器的接口，用于连接转子组件22。同样，转子组件22分离成识别的两个半部22a和22b。螺栓32在转子组件22和封套或壳体26之间提供选择性地可接合和可脱离的连接。仅仅通过拧下螺栓32和螺钉或螺栓90，允许转子组件22与整个轮轴端部布置的所有其他元件(包括适配器26、电力马达封套或壳体24、轮毂30、轮轴20本身和轮辋28)快速简单地分离而不移除任何所提及的其他部件。
图8图示修改的转子组件122，其为轮轴端部布置的其他元件提供强制空气通风。所提及的轮轴端部布置的其他元件未在图8中示出。修改的转子组件122包括转子半部122a和122b、通风通道180和附接基部164。在该组件中，安置在空隙194中的转子叶片196可以添加到转子组件中，以增加围绕马达(图8中未示出)的空气流动，以进一步改进马达冷却。换言之，转子叶片196添加围绕马达的强制空气以减少冷却需求，否则冷却需求必须通过其他途径实现。保持环198可以用于抵靠附接基部164将形成在转子叶片196上的凸耳夹紧就位。
通过图9和图10提供修改的转子组件122的分解视图。示出的组件122包括转子半部122a和122b、附接基部164、转子叶片196和保持环198。图9中还示出了形成在转子叶片196上的凸耳200，其允许叶片196抵靠转子附接基部164通过保持环198夹紧。在该特定组件中，转子半部122a和122b能够从将附接基部164和由转子半部形成的接合部互连的中间区段178拆卸。螺钉或螺栓202用于将转子半部122a和122b、附接基部164、保持环198和转子叶片196连接在一起以形成整个转子组件122。如图10和图11中最佳图示的，凸耳200可以插入到近似径向的开槽204中，开槽204在转子附接基部164中被切出或以其他方式形成，以将转子叶片196围绕转子组件122定位，然后保持环198螺栓连接到转子附接基部164上，以轴向地固定叶片。
图12和图13是另一转子组件222的视图，除了使用具有转子叶片296的单个冲压金属元件220合并图8至图10中示出的保持环198和转子叶片196的结构和功能，转子组件222与图8至图10中示出的转子组件几乎相同。再次，转子叶片296添加围绕马达的强制空气以减少冷却需求，否则冷却需求必须通过其他途径实现。通过使带有转子叶片296的元件220从一张金属冲压出来，减少部件的数量，并且改进组装时间。再次，螺钉或螺栓202用于将转子半部222a和222b、附接基部264和具有转子叶片296的单个冲压金属元件220连接在一起以形成整个转子组件222。
前述公开内容只是阐述来图示本发明，而不是限制性的。由于本领域技术人员可以想到对并入本发明的精神和实质的公开实施例的修改，因此本发明应该被解释为包括所附权利要求及其等同物的范围内的所有内容。

Claims (22)

1.一种制动盘布置，所述制动盘布置位于车辆的轮轴的端部，所述车辆能够由邻近所述车辆的相关车轮轮毂安置的相关电力马达驱动，所述制动盘布置提供用于制动要由所述电力马达驱动的单独车辆车轮，其特征在于，所述制动盘布置包含：
转子组件，所述转子组件具有利用紧固件连结在一起的多个转子组装件，所述多个转子组装件包括转子区段，所述转子区段限定具有要与摩擦垫接触的表面的接合部，所述转子组件进一步包括附接基部和中间区段，所述中间区段围绕转子组件旋转轴线并且沿着所述转子组件旋转轴线在所述接合部和所述附接基部之间延伸，以及
制动盘适配器，所述制动盘适配器在所述相关车轮轮毂的基部和所述转子组件的所述附接基部之间延伸，通过所述制动盘适配器，所述转子组件能够固定到所述相关车轮轮毂，所述适配器限定内部容积，在所述内部容积内能够容纳用于所述相关电力马达的壳体和所述相关车轮轮毂的至少一部分。
2.如权利要求1所述的制动盘布置，其特征在于，其中，所述转子组装件包括一对转子组件半部，其中所述转子组件半部中的每一个转子组件半部与所述附接基部和所述中间区段的半部一体地形成。
3.如权利要求1所述的制动盘布置，其特征在于，其中，所述转子组装件包括一对转子组件半部，其中所述转子组件半部中的每一个通过紧固件附接到所述中间区段和所述附接基部。
4.如权利要求1所述的制动盘布置，其特征在于，进一步包含转子叶片，所述转子叶片固定到所述附接基部。
5.如权利要求4所述的制动盘布置，其特征在于，其中，所述转子叶片抵靠所述附接基部通过保持环夹紧。
6.如权利要求5所述的制动盘布置，其特征在于，其中，所述转子叶片中的每一个转子叶片包括至少一个凸耳，通过所述凸耳，所述转子叶片抵靠所述附接基部通过所述保持环夹紧。
7.如权利要求4所述的制动盘布置，其特征在于，其中，所述转子叶片形成连接到所述附接基部的一体形成的单个元件的一部分。
8.如权利要求1所述的制动盘布置，其特征在于，其中，所述车轮轮毂夹在要由所述电力马达驱动的所述单独车辆车轮的轮辋和所述适配器的轴向端部之间。
9.如权利要求1所述的制动盘布置，其特征在于，其中，所述适配器包括端部凸缘，所述端部凸缘夹在所述车轮轮毂的所述基部和要由所述电力马达驱动的所述单独车辆车轮的轮辋之间。
10.根据权利要求1所述的制动盘布置，其特征在于，其中，所述转子组件和所述适配器中的至少一个包括开槽，以围绕容纳在所述内部容积内的所述马达通风，以改进冷却。
11.如权利要求1所述的制动盘布置，其特征在于，其中，所述多个转子组装件是铸铁件，并且所述制动盘适配器是钢或铝。
12.如权利要求1所述的制动盘布置，其特征在于，其中，所述制动盘适配器完全封装所述相关电力马达，并且不接触所述电力马达。
13.如权利要求4所述的制动盘布置，其特征在于，其中，当所述车辆运动时，所述转子叶片增加围绕所述相关电力马达的空气流动。
14.一种由电力马达驱动的车辆，所述电力马达邻近所述车辆中的至少一个车轮轮毂安置，所述车辆具有位于所述车辆的轮轴的端部的制动盘布置，所述制动盘布置提供用于制动要由所述电力马达驱动的单独车辆车轮，其特征在于，所述制动盘布置包含：
转子组件，所述转子组件具有利用紧固件连结在一起的多个转子组装件，所述多个转子组装件包括转子区段，所述转子区段限定具有要与摩擦垫接触的表面的接合部，所述转子组件进一步包括附接基部和中间区段，所述中间区段围绕转子组件旋转轴线并且沿着所述转子组件旋转轴线在所述接合部和所述附接基部之间延伸，以及
适配器，所述适配器在所述车轮轮毂的基部和所述转子组件的所述附接基部之间延伸，通过所述适配器，所述转子组件能够固定到所述车轮轮毂，所述适配器限定内部容积，在所述内部容积内能够容纳用于所述电力马达的壳体和所述车轮轮毂的至少一部分。
15.如权利要求14所述的车辆，其特征在于，其中，所述转子组装件包括一对转子组件半部，其中所述转子组件半部中的每一个转子组件半部与所述附接基部和所述中间区段的半部一体地形成。
16.如权利要求15所述的车辆，其特征在于，其中，所述转子组装件包括一对转子组件半部，其中所述转子组件半部中的每一个转子组件半部通过紧固件附接到所述中间区段和所述附接基部。
17.如权利要求16所述的车辆，其特征在于，进一步包含转子叶片，所述转子叶片固定到所述附接基部。
18.如权利要求17所述的车辆，其特征在于，其中，所述转子叶片抵靠所述附接基部通过保持环夹紧。
19.如权利要求18所述的车辆，其特征在于，其中，所述转子叶片中的每一个转子叶片包括至少一个凸耳，通过所述凸耳，所述转子叶片抵靠所述附接基部通过所述保持环夹紧。
20.如权利要求17所述的车辆，其特征在于，其中，所述转子叶片形成连接到所述附接基部的一体形成的单个元件的一部分。
21.一种组装制动盘布置的处理，所述制动盘布置位于车辆的轮轴的端部，所述车辆由邻近所述车辆的车轮轮毂安置的电力马达驱动，所述制动盘布置提供用于制动要由所述电力马达驱动的单独车辆车轮，其特征在于，所述处理包含：
将所述电力马达组装到所述车轮轮毂；
在所述轮轴上滑动所述车轮轮毂；
将适配器固定到所述车轮轮毂和所述单独车辆车轮中的至少一个；
连结多个转子组装件，所述多个转子组装件包括限定具有要与摩擦垫接触的表面的接合部的转子区段、附接基部和中间区段，与紧固件一起形成转子组件，使得所述中间区段围绕转子组件旋转轴线并且沿着所述转子组件旋转轴线在所述接合部和所述附接基部之间延伸；以及
将所述转子组件附接到所述适配器，以在所述车轮轮毂的基部和所述转子组件的所述附接基部之间延伸，以将所述电力马达的壳体封闭在内部容积内，在所述内部容积内能够容纳所述电力马达的所述壳体和所述车轮轮毂的至少一部分。
22.一种组装制动盘布置的处理，所述制动盘布置位于车辆的轮轴的端部，所述车辆由邻近所述车辆的车轮轮毂安置的电力马达驱动，所述制动盘布置提供用于制动要由所述电力马达驱动的单独车辆车轮，其特征在于，所述处理包含：
将适配器固定到所述车轮轮毂；
将所述电力马达组装到所述车轮轮毂；
在所述轮轴上滑动所述车轮轮毂；
连结多个转子组装件，所述多个转子组装件包括限定具有要与摩擦垫接触的表面的接合部的转子区段、附接基部和中间区段，与紧固件一起形成转子组件，使得所述中间区段围绕转子组件旋转轴线并且沿着所述转子组件旋转轴线在所述接合部和所述附接基部之间延伸；
将所述转子组件附接到所述适配器，以在所述车轮轮毂的基部和所述转子组件的所述附接基部之间延伸，以将所述电力马达的壳体封闭在内部容积内，在所述内部容积内能够容纳所述电力马达的所述壳体和所述车轮轮毂的至少一部分；以及
将所述单独车辆车轮的轮辋附接到所述车轮轮毂。
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