CN113044003B - 高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法及行车制动器 - Google Patents

Abstract

高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法及行车制动器，根据高功率密度重载电动轮的特点，在行车制动器与减速器连接时，采用多夹钳制动的行车制动方式，并将行车制动器套装在减速器外壳外，形成行车制动器套装在减速器外壳外的套叠结构，以此减少行车制动器与减速器之间的轴向连接距离，降低整个高功率重载电动轮行车制动器的重量，实现高功率重载电动轮行车制动器轻量化。本发明提出了一种高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法及行车制动器，通过行车制动器套装在减速器外壳外的套叠结构，减少行车制动器与减速器之间的轴向连接距离，从而降低行车制动器的重量。

Description

高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法及行车制动器

技术领域

本发明涉及到一种电驱动动力总成构成方法及驱动总成，尤其是指一种高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法及行车制动器，该种高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法及行车制动器可有效地缩小驱动电动轮的总体结构，并降低电动轮的重量；属于电力驱动制造技术领域。

背景技术

高功率重载电动轮行车制动器通常是与高功率重载电动轮的减速器连接在一起的，用于电动轮行驶过程中的制动。通常的行车制动器都是采取的轴向并排在减速器旁边的位置，紧靠减速器排列，并与驱动电机和减速器一起形成“三合一电驱动总成”。

随着电驱动轮应用的越来越来越广泛，在如何提高功率，并减小体积方面，要求也越来越高；尤其是对于一些特定的工况场所，比如在原有的空间内，怎样将原来的结构更加轻量化，或如何在原有空间内进一步提升电动轮的功率密度，成为了这些“三合一电驱动总成”所追求的目标。

另一方面，高功率重载电动轮行车制动器通常采用的是双制式的制动方式，既在电驱动总成中同时包含驻车制动和行车制动两个制动装置，而且行车制动所需要的制动力，由于高功率密度的需要，往往制动力都比较大，这就导致行车制动器的体积比较大；如何在保持行车制动器的制动效果的前提下，提高行车制动器的制动效率，减轻行车制动器的重量对于改善整个高功率密度电驱动总成来说是至关重要的。但是目前对于双制式高功率重载电动轮的小型化和轻量化一直没有什么好的方法，所以也都没有进行深入的研究和探讨。可是对于目前一些特定的动力总成，尤其是在轴向尺寸上无法得到更多的空间，又需要大功率的电驱动总成来说，由于驱动总成安装空间极为有限，因此对于这一类狭小空间来说，要实现将减速器与驱动电机和制动器集成到一起的“三合一”也并非易事，由于狭小空间的动力总成轴向空间有限，是相对固定的尺寸，要将制动器、减速器和驱动电机全部安装到动力总成中去，除了要考虑结构尺寸外，还需要考虑整体结构强度、传动的效率，以及如何润滑和密封，这些都是非常难以实现的；其中，主要是如何将轴向空间尺寸让出来，又不影响原有的驱动总成的特性，这是极为关键的；尤其是对于高功率密度的电驱动总成，采用的是三合一电驱动总成方案，其中减速器在左边，驱动电机设在中间，两侧设置制动器，在空中的轴向位置已经无法再向外进行扩张，所以如何在有限的空间内不仅将行车制动器集成到驱动电机的总成中去，在保证制动效果的同时，还能有效降低重量是一个值得改进的难点。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201710606550.1，名称为“一种电动轮总成”，申请人为：湖北航天技术研究院特种车辆技术中心的发明专利，该专利公开了一种电动轮总成，所述电动轮总成包括：驱动部件通过齿轮轴与减速器相连；齿轮轴安装在所述驱动部件的一侧；减速器安装在所述齿轮轴的一端；接线盒，所述接线盒安装在驱动部件另一侧的壳体上；壳体，所述壳体的第一位置处预留有电动轮安装接口，所述壳体的第二位置处设置有制动液液接口，所述壳体的第三位置处设置有制动液接口；所述行车制动器安装在所述驱动部件的一侧，所述行车制动器还位于所述齿轮轴的一侧；驻车制动器，固定在所述驱动部件壳体的第四位置处；如此，使得驱动部件、减速器、行车制动器及驻车制动器等部件可以合理布置在有限空间内，实现电动轮驱动、行车制动、驻车制动等功能，满足越野电动车辆的需求。

2、专利号为CN201921191214.6，名称为“电动轮系统及电动车”，申请人为：武汉理工大学的实用新型专利，该专利公开了一种电动轮系统及电动车，电动轮系统包括驱动电机、制动器和减速器；还包括机壳、轴套、中心轴和输出法兰；机壳提供一个容纳驱动电机、制动器、减速器、轴套和中心轴的安装空间，制动器的输出端通过轴套与驱动电机的输出端抗扭相连；轴套、驱动电机的输出端、减速器的输入端及其输出端均能够相对中心轴转动的设置；驱动电机的输出端与减速器的输入端一体相连，减速器的输出端与输出法兰抗扭相连。

3、专利号为CN201920981259.7，名称为“一种低速大扭矩电动轮装置及电动车”，申请人为：吉林大学的实用新型专利，该专利公开了一种低速大扭矩电动轮装置及电动车，涉及电动轮结构领域；一种低速大扭矩电动轮装置，包括轮辋，其安装在轮毂上；设置在轮辋内部的轮毂电机，其具有外壳；制动器，包括制动盘，所述制动盘与所述轮毂电机的电机轴固定连接；单级行星齿轮减速器，其包括太阳轮、内齿圈和行星架；所述太阳轮固定套置在所述轮毂电机的电机轴上；所述内齿圈固定安装在所述外壳内；所述轮毂与所述单级行星齿轮减速器的行星轴固定连接，能够与所述行星轴同步转动，用于将旋转力输出。

通过对上述这些专利的仔细分析，这些专利虽然都涉及了一些将制动器与减速器一起安装在电机侧面，也提出了一些改进技术方案，但根据这些技术方案可以发现，这些技术方案中的制动器都是安装在减速器轴向平行的位置，并不完全适合作为高功率密度的电驱动轮结构，尤其是缺乏对电驱动轮整体的小型化和轻量化的考虑，所以仍有待进一步加以研究改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有电驱动总成缺乏小型化轻量化方面考虑，提出一种新的高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法及行车制动器，该种高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法及行车制动器，可以有效的在有限固定空间内，进一步将电驱动轮小型化和轻量化，从而提高电驱动总成的性能。

为了达到这一目的，本发明提供了一种高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法，根据高功率密度重载电动轮的特点，在行车制动器与减速器连接时，采用多夹钳制动的行车制动方式，并将行车制动器套装在减速器外壳外，形成行车制动器套装在减速器外壳外的套叠结构，以此减少行车制动器与减速器之间的轴向连接距离，降低整个高功率重载电动轮行车制动器的重量，实现高功率重载电动轮行车制动器轻量化。

进一步地，所述的减少行车制动器与减速器之间的轴向连接距离是将行车制动器套装在减速器外壳外，形成行车制动器与减速器的同轴套装结构，通过减少行车制动器与减速器之间的轴向距离，降低整个高功率重载电动轮行车制动器的重量，实现高功率重载电动轮行车制动器轻量化。

进一步地，所述的将行车制动器套装在减速器外壳外是在减速器输出轴上安装一个反向套装的轮毂，轮毂反向包围在减速器外壳外，且轮毂的支撑轴承安装在减速器的外壳上，且轮毂的支撑轴承安装在减速器的外壳上，再将行车制动器的制动盘安装在轮毂的内侧面，使得行车制动器通过轮毂套装在减速器的外壳外面，形成套装结构。

进一步地，所述的轮毂反向包围在减速器外壳外是在减速器输出轴上通过花键套装一个带有反向连接支撑圈的连接轴套，再将轮毂壳体安装在反向连接支撑圈的内面，使得轮毂从反向连接支撑圈向减速器壳体外进一步延伸，形成轮毂壳体套在减速器外壳外的形式，轮毂壳体的支撑轴承安装在减速器的壳体外面，再将行车制动器的制动盘安装在轮毂壳体的靠驱动电机的内侧面，使得行车制动器进一步靠近驱动电机，也形成了行车制动器套装在减速器外壳外。

进一步地，所述的对行车制动器结构优化是采用液压盘式制动器，且为了缩小制动器的有效半径，采用3个制动钳进行制动，3个制动钳等分分布；通过合理分配夹钳的制动力，减小行车制动器在保持制动功率的情况下的外部体积结构，同时通过对制动钳的轻量化处理减轻制动钳的重量，达到轻量化的目的。

进一步地，所述的制动钳为内置式制动液流道，进一步简化制动钳的外部结构，充分利用制动钳的内部空间，既达到减轻制动钳重量的效果，又减少制动液泄漏的风险。

一种高功率重载电动轮行车制动器，包括制动盘、制动钳，制动盘安装在轮毂的内侧面，制动钳卡在制动盘外，且制动盘位于在减速器外壳外，形成行车制动器套装在减速器外壳外的套装结构。

进一步地，所述的套装结构是指将行车制动器的主体，包括制动盘、制动钳都安装在减速器的外壳的外径外，将制动盘的中心部分挖空，并安装到减速器的外壳外，通过外壳上安装轴承，支撑行车制动器。

进一步地，所述的行车制动器套装在减速器外壳外是轮毂壳体通过一个支撑圈的连接轴套与减速器输出轴连接，支撑圈反向向上连接轮毂壳体，使得轮毂壳体从支撑圈侧面反向向减速器壳体外延伸，形成轮毂壳体套在减速器外壳外的结构；轮毂壳体的支撑轴承安装在减速器的壳体外面，再将行车制动器的制动盘安装在轮毂壳体的靠驱动电机的内侧面，使得行车制动器进一步靠近驱动电机，也形成了行车制动器套装在减速器外壳外的套装结构 。

进一步地，所述的制动钳为3个以上的制动钳，3个制动钳等分分布在制动盘的外周边。

进一步地，所述的连接轴套与减速器为花键连接，连接轴套的花键轴套的端头向上连接支撑圈，支撑圈的内端面通过止口连接轮毂壳体。

本发明的优点在于：

本发明提出了一种高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法及行车制动器。将行车制动器套装在减速器壳体外，具有以下优点：

1. 本发明通过将行车制动器套装在减速器壳体外，可以有效利用减速器的轴向距离，省去了常规的行车制动器的轴向距离，这样对于高功率的电动轮来说，可以有效将行车制动器与减速器结合起来统筹考虑，从而有效缩短电动轮的轴向结构尺寸，达到将电动轮小型化、轻量化的目的，同时行车制动器套装在减速器外壳外的套叠结构也有利于在有限空间内进一步提升电动轮的功率密度；

2. 本发明采取将行车制动器安装在轮毂壳体的内侧面，有效利用了轮毂结构，不仅简化了驱动电机的结构，而且可以大大缩减驱动电机的轴向结构尺寸，使得行车制动器能够与减速器在轴向尺寸上形成了重叠，这为缩小整体电动轮的大小，降低电动轮的重量提供了很大的空间；

3. 本发明通过反向设置支撑圈，将轮毂及行车制动器改为向驱动电机旁边靠拢，这样可以极大地减低行车制动器对驱动电机所造成的偏矩，有利于简化驱动电机和减速器的结构，减少行车制动器所造成的偏摆现象。

4. 本发明采用3个制动钳，能够有效缩小制动钳的体积，从而在保证相同的制动功率情况下，减轻制动钳的重量。

附图说明

图1为本发明双制动高功率重载电动轮总体结构示意图；

图2为图1的右侧面结构示意图；

图3为图1的结构剖面示意图；

图4本发明一种轻量化结构的制动钳立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

从附图1-4可以看出，本发明涉一种高功率重载电动轮行车制动器，行车制动器12紧靠电机6一侧安装；行车制动器12包括制动盘1、制动钳2，制动盘1安装在电动轮轮毂3的内侧面，制动钳卡2在制动盘1外，且制动盘1位于在减速器外壳4外，形成行车制动器套装在减速器外壳4外的套装结构。

所述的套装结构是指将行车制动器12的主体，包括制动盘1、制动钳2都安装在减速器的外壳4的外径外，这是利用高功率重载电动轮行车制动器所需的制动力很大，所以制动盘的直径都会很大，而且为了增加制动扭矩，一般都是利用制动钳夹住制动盘靠外圈的部分，中心部分几乎不起作用。这样对于高功率密度的行车制动器，由于本身需要的制动力比较大，制动盘也就比较大，可以充分利用中心部分，将制动盘的中心部分挖空，并安装到减速器的外壳外，通过外壳4上安装支撑轴承7，支撑行车制动器12，这样既能使得行车制动器12得到更好的支撑效果，减轻制动盘1的重量；还能使得行车制动器12的轴向位置与减速器的轴向位置重叠在一起，有效缩短行车制动器所占的轴向位置。

所述的行车制动器12套装在减速器外壳4外是轮毂壳体通过一个支撑圈形式的连接轴套5与减速器输出轴8连接，连接轴套5反向向上连接电动轮轮毂3，使得电动轮轮毂3从支撑圈形式的连接轴套5侧面反向向减速器壳体4外延伸，形成电动轮轮毂3壳体套在减速器外壳4外的结构；电动轮轮毂3壳体的支撑轴承7安装在减速器壳体4外面，再将行车制动器的制动盘1安装在电动轮轮毂3壳体的靠驱动电机的内侧面11，使得行车制动器进一步靠近驱动电机6，也形成了行车制动器套装在减速器外壳4外的套装结构 。

为了有效均匀分布制动力，采取多夹钳的制动方式；所述的制动钳2为3个以上的制动钳，3个制动钳等分分布在制动盘1的外周边。这样可以有效减小制动钳的体积，并通过将3个制动钳2合理均匀等分分布在制动盘1的外周边，可以大大提高制动的效果，从而有利于功率密度的提升。

所述的连接轴套5与减速器输出轴8为花键连接，连接轴套5的花键轴套的端头为反向向上的连接支撑圈9，支撑圈9的内端面通过子口10连接电动轮轮毂3壳体。

实施例二

实施例二的基本原理与实施例以是一样的，只是结构稍微有一些不同，为一种高功率重载电动轮行车制动器，行车制动器包括制动盘、制动钳，制动盘安装在电动轮轮毂的内侧面，制动钳卡在制动盘外，且制动盘位于在减速器外壳外，形成行车制动器套装在减速器外壳外的套装结构。

只是所述的行车制动器的制动钳采用轻量化的制动钳（如附图4所示），在制动钳体的外表面和内面根据制动钳体的特点去除多余的金属，并在制动钳体内设置推动活塞运动的液压流道，减轻制动钳体的重量。

所述的制动钳体的外表面和内面根据制动钳体的特点去除多余的金属是制动钳体的上表面和下表面，根据制动钳体内设置的活塞位置，去除制动钳上表面的多余金属，形成活塞位置内凹形面的上表面，去除下表面的多余金属，形成活塞位置“M”形的下表面。

所述的制动钳体的外表面和内面根据制动钳体的特点去除多余的金属是在保持制动钳体强度的前提下，去除制动钳体两端头多余的金属，包括削掉制动钳体外端四角多余的金属，使得制动钳体成为两头小中间大的梭形形状，在制动钳体两端头内面挖去多余的金属，形成制动钳体的两端带有槽缺口的异性面。

其它部分与实施例一一样。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，而且本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。同时，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

同时通过上述实施例可以看出，本发明还涉及一种高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法，根据高功率密度重载电动轮的特点，通过行车制动器套装在减速器外壳外的套叠结构，通过对行车制动器结构的优化，减少行车制动器与减速器之间的轴向连接距离，将行车制动器套装在减速器外壳外，形成行车制动器与减速器的同轴套装结构，通过减少行车制动器与减速器之间的轴向距离，降低整个高功率重载电动轮行车制动器的重量，实现高功率重载电动轮行车制动器轻量化。

进一步地，所述的减少行车制动器与减速器之间的轴向连接距离是将行车制动器套装在减速器外壳外，形成行车制动器与减速器的同轴套装结构，通过减少行车制动器与减速器之间的轴向距离，降低整个高功率重载电动轮行车制动器的重量，实现高功率重载电动轮行车制动器轻量化。

进一步地，所述的将行车制动器套装在减速器外壳外是在减速器输出轴上安装一个反向套装的轮毂，轮毂反向包围在减速器外壳外，且轮毂的支撑轴承安装在减速器的外壳上，且轮毂的支撑轴承安装在减速器的外壳上，再将行车制动器的制动盘安装在轮毂的内侧面，使得行车制动器通过轮毂套装在减速器的外壳外面，形成套装结构。

进一步地，所述的轮毂反向包围在减速器外壳外是在减速器输出轴上通过花键套装一个带有反向连接支撑圈的连接轴套，再将轮毂壳体安装在反向连接支撑圈的内面，使得轮毂从反向连接支撑圈向减速器壳体外进一步延伸，形成轮毂壳体套在减速器外壳外的形式，轮毂壳体的支撑轴承安装在减速器的壳体外面，再将行车制动器的制动盘安装在轮毂壳体的靠驱动电机的内侧面，使得行车制动器进一步靠近驱动电机，也形成了行车制动器套装在减速器外壳外。

进一步地，所述的对行车制动器结构优化是采用液压盘式制动器，且为了缩小制动器的有效半径，采用3个制动钳进行制动，3个制动钳等分分布；通过合理分配夹钳的制动力，减小行车制动器在保持制动功率的情况下的外部体积结构，同时通过对制动钳的轻量化处理减轻制动钳的重量，达到轻量化的目的。

进一步地，所述的制动钳为内置式制动液流道，进一步简化制动钳的外部结构，充分利用制动钳的内部空间，既达到减轻制动钳重量的效果，又减少制动液泄漏的风险。

本发明的优点在于：

1. 本发明提出了一种高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法及行车制动器。将行车制动器套装在减速器壳体外，具有以下优点：

2. 本发明通过将行车制动器套装在减速器壳体外，可以有效利用减速器的轴向距离，省去了常规的行车制动器的轴向距离，这样对于高功率的电动轮来说，可以有效将行车制动器与减速器结合起来统筹考虑，从而有效缩短电动轮的轴向结构尺寸，达到将电动轮小型化、轻量化的目的，同时行车制动器套装在减速器外壳外的套叠结构也有利于在有限空间内进一步提升电动轮的功率密度；

3. 本发明采取将行车制动器安装在轮毂壳体的内侧面，有效利用了轮毂结构，不仅简化了驱动电机的结构，而且可以大大缩减驱动电机的轴向结构尺寸，使得行车制动器能够与减速器在轴向尺寸上形成了重叠，这为缩小整体电动轮的大小，降低电动轮的重量提供了很大的空间；

4. 本发明通过反向设置支撑圈，将轮毂及行车制动器改为向驱动电机旁边靠拢，这样可以极大地减低行车制动器对驱动电机所造成的偏矩，有利于简化驱动电机和减速器的结构，减少行车制动器所造成的偏摆现象；

本发明采用3个制动钳，能够有效缩小制动钳的体积，从而在保证相同的制动功率情况下，减轻制动钳的重量。

Claims (3)

1.一种高功率重载电动轮行车制动器轻量化方法，其特征在于：根据高功率密度重载电动轮的特点，在行车制动器与减速器连接时，采用多夹钳制动的行车制动方式，并将行车制动器套装在减速器外壳外，形成行车制动器套装在减速器外壳外的套叠结构，以此减少行车制动器与减速器之间的轴向连接距离，降低整个高功率重载电动轮行车制动器的重量，实现高功率重载电动轮行车制动器轻量化；在减速器输出轴上安装一个反向套装的轮毂，轮毂反向包围在减速器外壳外，且轮毂的支撑轴承安装在减速器的外壳上，轮毂的支撑轴承安装在减速器的外壳上，再将行车制动器的制动盘安装在轮毂的内侧面，使得行车制动器通过轮毂套装在减速器的外壳外面，形成套装结构；在减速器输出轴上通过花键套装一个带有反向连接支撑圈的连接轴套，再将轮毂壳体安装在反向连接支撑圈的内面，使得轮毂从反向连接支撑圈向减速器壳体外进一步延伸，轮毂壳体的支撑轴承安装在减速器的壳体外面，再将行车制动器的制动盘安装在轮毂壳体的靠驱动电机的内侧面，使得行车制动器进一步靠近驱动电机；对行车制动器结构优化是采用液压盘式制动器，且为了缩小制动器的有效半径，采用3个制动钳进行制动，3个制动钳等分分布；通过合理分配夹钳的制动力，减小行车制动器在保持制动功率的情况下的外部体积结构，同时通过对制动钳的轻量化处理减轻制动钳的重量，达到轻量化的目的；所述的制动钳为内置式制动液流道，进一步简化制动钳的外部结构，充分利用制动钳的内部空间，既达到减轻制动钳重量的效果，又减少制动液泄漏的风险。

2.一种高功率重载电动轮行车制动器，包括制动盘、制动钳，制动盘安装在轮毂的内侧面，制动钳卡在制动盘外，且制动盘位于在减速器外壳外，形成行车制动器套装在减速器外壳外的套装结构；将行车制动器的主体，包括制动盘、制动钳都安装在减速器的外壳的外径外，将制动盘的中心部分挖空，并安装到减速器的外壳外，通过外壳上安装支撑轴承，支撑行车制动器；轮毂壳体通过一个支撑圈的连接轴套与减速器输出轴连接，支撑圈反向向上连接轮毂壳体，使得轮毂壳体从支撑圈侧面反向向减速器壳体外延伸，形成轮毂壳体套在减速器外壳外的结构；轮毂壳体的支撑轴承安装在减速器的壳体外面，再将行车制动器的制动盘安装在轮毂壳体的靠驱动电机的内侧面，使得行车制动器进一步靠近驱动电机，也形成了行车制动器套装在减速器外壳外的套装结构。

3.如权利要求2所述的高功率重载电动轮行车制动器，其特征在于：所述的制动钳为3个以上的制动钳，3个制动钳等分分布在制动盘的外周边；所述的连接轴套与减速器为花键连接，连接轴套的花键轴套的端头向上连接支撑圈，支撑圈的内端面通过止口连接轮毂壳体。

Images