CN113206572A - 一种轮毂电机用制动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮毂电机用制动系统，包括轮辋、电机、制动盘组件和制动卡钳，所述轮辋与所述制动盘组件，所述电机设置于所述轮辋与所述制动盘组件之间，其特征在于：所述轮辋与所述电机的转子固接，所述制动卡钳与所述电机的定子固接，所述制动卡钳和所述制动盘组件连接，所述电机和所述制动组件不接触。本发明不仅便于装配，而且能够有效地避免了制动过程中因制动盘高温传递到转子上可能引起磁钢退磁的风险、降低了制动盘极限情况下开裂失效风险、解决了电机高低压线束布置的空间问题。
Description
技术领域
本发明公开了一种电机制动系统，属于轮毂电机技术领域，具体公开了一种轮毂电机用制动系统。
背景技术
轮毂电机驱动，是新能源汽车的重要发展方向之一，其原理便是将电机安装在汽车轮辋内，由电机直接驱动车轮，省掉了传统的传动装置，轮毂电机安装侧有制动盘、制动卡钳、以及相关线束、水管等零件，电机运行过程中需要进行水冷散发热量，由于受钕铁硼永磁体技术所限，会在200℃左右开始退磁，多余的热量会对电机的性能产生不利影响，电机运行温度应不大于140℃。而制动过程中，制动盘表面温度将高达到300℃以上，此多余的热量会通过制动盘、固定螺栓传导至电机外壳体上，对电机的散热产生不利影响，高温会导致电机磁钢退磁、绝缘材料老化加速等问题，而现有技术是在电机外壳体和制动盘之间加隔热垫片，减少制动盘与电机壳体的接触面积，降低热量的传导，从而达到隔热的目的。同时，由于制动盘的空间影响，也会导致高低压线束和冷却进出水管的布置受限制，特别是进出水管，由于使用橡胶材料，如果与制动盘太近，在车辆运动过程中可能因为摆动造成与制动盘接触风险，从而出现管路受损，最后造成冷却管路失效，电机得不到及时冷却而烧毁。此外，由于这种外转子轮毂电机特性，往往只能将制动盘设计成环状，这种结构不同于传统通风式制动盘，在结构刚性和散热上都有比较大的差距，特别是在结构强度方面，极限情况下有开裂的风险。
以现有技术中的某款轮毂电机为例，结构形式如图1所示，其包括车轮D1、轮毂电机转子D2、隔热垫片D3、制动卡钳D4、制动盘D5、制动盘紧固螺栓D6，制动盘D5通过螺栓D6固定到电机转子D2上，制动盘D5为环状实心铸铁，其中的隔热结构采用隔热垫片D3结构，用于隔开电机转子D2和制动盘D5，能够减少制动盘D5在制动摩擦过程中产生的热传递到电机转子D2上，这样降低了转子内壁上的磁钢因制动热带来退磁的风险。该技术方案存在以下缺陷：(1)拆装过程中，隔热垫片较小，径向不能准确定位，不能有效隔离制动盘紧固螺栓和电机壳体的热量传导，且容易丢失；(2)此结构因为要与转子紧固，占用较多径向尺寸，造成高低压线束和冷却管路的空间需求比较紧张；(3)实心环状制动盘结构散热不畅，而且不能解决极限工况下的强度问题，在实际使用中存在开裂风险；(4)连接螺栓直接压在制动盘上，应力集中比较明显，从实际零件看，弹垫对制动盘会有压痕，存在一定的压溃风险。
中国实用新型专利CN209402334U的说明书中公开了一种隔热轮毂电机，包括依次连接的电机本体、端盖和制动器，制动器由制动盘和卡设于制动盘上的制动钳组成，端盖朝向制动器的一面设有多个凸台，用于减少制动盘与端盖的接触面积，各凸台与制动盘之间均设有隔热元件。与现有技术相比，本实用新型适用于集成或匹配制动器的外转子轮毂电机，通过在电机端盖上设计若干个凸台，并在制动盘和端盖的凸台之间加装若干个隔热元件，在减小端盖与制动盘导热接触面积的同时，通过隔热元件有效地衰减由制动盘传导至轮毂电机的热量，从而达到保护轮毂电机的目的。该技术方案仍然存在以下技术问题：(1)此结构因为要与转子紧固，占用较多径向尺寸，造成高低压线束和冷却管路的空间需求比较紧张；(2)实心环状制动盘结构散热不畅，而且不能解决极限工况下的强度问题，在实际使用中存在开裂风险；(3)连接螺栓直接压在制动盘上，应力集中比较明显，从实际零件看，弹垫对制动盘会有压痕，存在一定的压溃风险
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种轮毂电机用制动系统，其不仅便于装配，而且能够有效地避免了制动过程中因制动盘高温传递到转子上可能引起磁钢退磁的风险、降低了制动盘极限情况下开裂失效风险、解决了电机高低压线束布置的空间问题。
本发明公开了一种轮毂电机用制动系统，包括轮辋、电机、制动盘组件和制动卡钳，所述轮辋与所述制动盘组件，所述电机设置于所述轮辋与所述制动盘组件之间，所述轮辋与所述电机的转子固接，所述制动卡钳与所述电机的定子固接，所述制动卡钳和所述制动盘组件连接，所述电机和所述制动组件不接触。
在本发明的一种优选实施方案中，所述轮辋的内端面上设置有沿其周向旋转对称布置的转子连接孔，所述转子连接孔的旋转对称中轴线与所述轮辋的中轴线同轴。
在本发明的一种优选实施方案中，所述轮辋的内周面上设置有沿其周向旋转对称布置的加强筋，所述加强筋的宽度沿沿所述轮辋的轴向布置，所述加强筋的厚度沿所述轮辋的径向布置，所述加强筋的宽度与所述轮辋的宽度相对应。
在本发明的一种优选实施方案中，所述制动盘组件包括中间连接盘，所述中间连接盘由钢板制成，所述中间连接盘的轴向两侧固接有与其同轴布置的制动盘本体。
在本发明的一种优选实施方案中，所述中间连接盘和所述制动盘本体之间通过锁紧支架和锁紧衬套实现压接。
在本发明的一种优选实施方案中，所述制动盘本体的外周壁上设置有用于连接所述锁紧支架的凸耳，所述中间连接盘上设置由用于连接所述锁紧支架的孔，所述锁紧支架为Z字形，至少一个锁紧支架上固接由所述锁紧衬套，所述锁紧衬套中部设置由供螺栓通过的过孔。
在本发明的一种优选实施方案中，一个所述制动盘本体朝向所述中间连接盘的端面上设置有沿其周向旋转对称布置的定位凸台，另一个所述制动盘本体朝向所述中间连接盘的端面上设置有沿其周向旋转对称布置的定位凹槽，所述定位凸台和所述定位凹槽配合对所述中间连接盘实现轴向限位和周向限位，所述中间连接盘上设置有沿其周向旋转对称布置的过孔，所述过孔、所述定位凹槽、所述定位凸台三者布置位置相对应。
在本发明的一种优选实施方案中，所述制动盘本体的外周面上设置有沿其周向旋转对称布置的散热凸台。
在本发明的一种优选实施方案中，所述中间连接盘为正六边形状，所述中间连接盘的中心设置有通孔，所述通孔的两侧设置有沿其轴向延伸的翻边。
在本发明的一种优选实施方案中，所述制动卡钳通过转接盘与所述电机的定子固接，所述转接盘包括圆环状的定子连接部和回旋镖状的卡钳连接部。
本发明的有益效果是：本发明不仅结构简单、便于装配，而且能够有效地避免了制动过程中因制动盘高温传递到转子上可能引起磁钢退磁的风险、降低了制动盘极限情况下开裂失效风险、解决了电机高低压线束布置的空间问题；本发明通过轮辋与电机的转子固接，制动卡钳与电机的定子固接，制动卡钳和制动盘组件连接，电机和制动组件不接触，从而完全将转子与制动盘隔离开，基本不存在转子磁钢受制动盘高温影响出现退磁风险；进一步的，本发明通过在轮辋的内端面上直接加工转子连接孔，需要添加多余的连接件，具有简单高效的优点；进一步的，本发明通过在轮辋的内周面上设置有沿其周向旋转对称布置的加强筋，使轮辋在传递制动力矩时整体受力无断层，不存在大的应力集中问题；进一步的，本发明通过组合式的制动盘组件能够有效地避免制动盘极限情况下开裂失效风险；进一步的，本发明通过在中间连接盘和制动盘本体之间通过锁紧支架和锁紧衬套实现压接，并采用如下压接技术方案：制动盘本体的外周壁上设置有用于连接锁紧支架的凸耳，中间连接盘上设置由用于连接锁紧支架的孔，锁紧支架为Z字形，至少一个锁紧支架上固接由所述锁紧衬套，锁紧衬套中部设置由供螺栓通过的过孔，能够能将制动卡钳传递到制动盘的制动力矩均匀传递到中间连接盘上，且制动盘的连接孔损耗降至最低，提升了制动盘的使用安全性；进一步的，本发明通过在制动盘本体的外周面上设置有沿其周向旋转对称布置的散热凸台，使其可以在车辆行驶过程中的风中迅速散热，从而降低了制动盘极限情况下过热造成的开裂失效风险；进一步的，本发明通过将中间连接盘设计为正六边形状，所述中间连接盘的中心设置有通孔，所述通孔的两侧设置有沿其轴向延伸的翻边，能够提供足够的强度和刚度来传递制动力矩而保持不发生形变；进一步的，本发明的制动卡钳通过转接盘与电机的定子固接，转接盘包括圆环状的定子连接部和回旋镖状的卡钳连接部，从而使得结构更加紧凑、便于更换维护。
附图说明
图1是吸纳有技术中轮毂电机用制动系统示意图；
图2是一种轮毂电机用制动系统的示意图；
图3是一种轮毂电机用制动系统的爆炸视图；
图4是一种轮毂电机用制动系统的轮辋结构示意图；
图5是一种轮毂电机用制动系统的电机结构示意图；
图6是一种轮毂电机用制动系统的转接结构示意图；
图7是一种轮毂电机用制动系统的制动盘组件结构示意图；
图8是一种轮毂电机用制动系统的制动盘组件结构爆炸视图；
图9是一种轮毂电机用制动系统的锁紧支架示意图；
图10是一种轮毂电机用制动系统的制动盘本体示意图；
图11是一种轮毂电机用制动系统的制动盘本体上散热凸台示意图；
图12是一种轮毂电机用制动系统的中间连接盘示意图。
具体实施方式
下面通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种轮毂电机用制动系统，包括轮辋1、电机2、制动盘组件和制动卡钳5，轮辋1与制动盘组件，电机2设置于轮辋1与制动盘组件之间，轮辋1与电机2的转子固接，制动卡钳5与电机2的定子固接，制动卡钳5和制动盘组件连接，电机2和制动组件不接触。
优选地，轮辋1的内端面上设置有沿其周向旋转对称布置的转子连接孔11，转子连接孔11的旋转对称中轴线与轮辋1的中轴线同轴，转子连接孔11。
优选地，轮辋1的内周面上设置有沿其周向旋转对称布置的加强筋12，加强筋12的宽度沿沿轮辋1的轴向布置，加强筋12的厚度沿轮辋1的径向布置，加强筋12的宽度与轮辋1的宽度相对应，加强筋12的存在使得轮辋在传递制动力矩时整体受力无断层，不存在大的应力集中问题，并且完全将转子与制动盘隔离开，基本不存在转子磁钢受制动盘高温影响出现退磁风险。
优选地，制动盘组件包括中间连接盘9，中间连接盘9由钢板制成，中间连接盘9的轴向两侧固接有与其同轴布置的制动盘本体8。制动盘本体8的结构特征包括以下两点：(1)一面为与卡钳配合的摩擦光面，一面为两个制动盘与中间连接盘相互配合凸起和凹进结构，通过相互配合可以在径向形成自锁；(2)两个制动盘相互配合面四周设有特殊的散热结构(采用多段曲线形成的凹槽，既能保证最大化散热面积，同时确保强度基本不会受到影响)，该结构可以在车辆行驶过程中的风中迅速散热。
优选地，制动盘部分可以包含连接螺栓/螺母、带衬套锁紧支架6、两个完全一样的制动盘和中间连接盘。其中，带衬套锁紧支架6较不带衬套锁紧支架6多了一个衬套，该衬套作为螺栓过孔，能将制动卡钳传递到制动盘本体8的制动力矩均匀传递到中间连接盘9上，且制动盘本体8的连接孔损耗降至最低，提升了制动盘的使用安全性。带衬套锁紧支架6不仅能将制动力矩均匀分散，确保制动盘安装孔应力集中最小化，同时还在与锁紧支架6的共同作用下降低中间连接盘的应力。
优选地，制动盘的摩擦热主要由行驶过程中的空气耗散，其余部分经过中间转接盘的沿途散热，最后还通过锁紧支架6隔热，传递到轮辋上的热量基本可以忽略不计，从而对轮胎内的空气基本不造成影响。
优选地，中间连接盘9和制动盘本体8之间通过锁紧支架6和锁紧衬套7实现压接。
优选地，制动盘本体8的外周壁上设置有用于连接锁紧支架6的凸耳81，中间连接盘9上设置由用于连接锁紧支架6的孔，锁紧支架6为Z字形，至少一个锁紧支架6上固接由锁紧衬套7，锁紧衬套7中部设置由供螺栓通过的过孔。
优选地，一个制动盘本体8朝向中间连接盘9的端面上设置有沿其周向旋转对称布置的定位凸台81，另一个制动盘本体8朝向中间连接盘9的端面上设置有沿其周向旋转对称布置的定位凹槽82，定位凸台和定位凹槽配合对中间连接盘9实现轴向限位和周向限位，中间连接盘9上设置有沿其周向旋转对称布置的过孔91，过孔91、定位凹槽82、定位凸台81三者布置位置相对应。
优选地，制动盘本体8的外周面上设置有沿其周向旋转对称布置的散热凸台83。
优选地，中间连接盘9为正六边形状，中间连接盘9的中心设置有通孔，通孔的两侧设置有沿其轴向延伸的翻边92。
优选地，制动卡钳5通过转接盘3与电机2的定子固接，转接盘3包括圆环状的定子连接部31和回旋镖状的卡钳连接部32。
本发明的中间连接盘的结构特征包括三个：(1)中间尺寸预留足够大，完全能满足定子上高低压线束和冷却管路的布置；(2)四周有翻边，能满足足够的强度和刚度来传递制动力矩而保持不发生形变。
转接盘3主要作用是将电机定子和制动卡钳5进行固定，该结构特征主要是通过CAE分析优化出最佳的制动反力传递途径，通过对螺栓位置的设定和材料的选择，在满足空间限制的基础上达成实现轻量化目标。
本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种轮毂电机用制动系统，包括轮辋(1)、电机(2)、制动盘组件和制动卡钳(5)，所述轮辋(1)与所述制动盘组件，所述电机(2)设置于所述轮辋(1)与所述制动盘组件之间，其特征在于：所述轮辋(1)与所述电机(2)的转子固接，所述制动卡钳(5)与所述电机(2)的定子固接，所述制动卡钳(5)和所述制动盘组件连接，所述电机(2)和所述制动组件不接触。
2.根据权利要求1所述的轮毂电机用制动系统，其特征在于：所述轮辋(1)的内端面上设置有沿其周向旋转对称布置的转子连接孔(11)，所述转子连接孔(11)的旋转对称中轴线与所述轮辋(1)的中轴线同轴。
3.根据权利要求1所述的轮毂电机用制动系统，其特征在于：所述轮辋(1)的内周面上设置有沿其周向旋转对称布置的加强筋(12)，所述加强筋(12)的宽度沿沿所述轮辋(1)的轴向布置，所述加强筋(12)的厚度沿所述轮辋(1)的径向布置，所述加强筋(12)的宽度与所述轮辋(1)的宽度相对应。
4.根据权利要求1所述的轮毂电机用制动系统，其特征在于：所述制动盘组件包括中间连接盘(9)，所述中间连接盘(9)由钢板制成，所述中间连接盘(9)的轴向两侧固接有与其同轴布置的制动盘本体(8)。
5.根据权利要求4所述的轮毂电机用制动系统，其特征在于：所述中间连接盘(9)和所述制动盘本体(8)之间通过锁紧支架(6)和锁紧衬套(7)实现压接。
6.根据权利要求5所述的轮毂电机用制动系统，其特征在于：所述制动盘本体(8)的外周壁上设置有用于连接所述锁紧支架(6)的凸耳(81)，所述中间连接盘(9)上设置由用于连接所述锁紧支架(6)的孔，所述锁紧支架(6)为Z字形，至少一个锁紧支架(6)上固接由所述锁紧衬套(7)，所述锁紧衬套(7)中部设置由供螺栓通过的过孔。
7.根据权利要求4所述的轮毂电机用制动系统，其特征在于：一个所述制动盘本体(8)朝向所述中间连接盘(9)的端面上设置有沿其周向旋转对称布置的定位凸台(81)，另一个所述制动盘本体(8)朝向所述中间连接盘(9)的端面上设置有沿其周向旋转对称布置的定位凹槽(82)，所述定位凸台和所述定位凹槽配合对所述中间连接盘(9)实现轴向限位和周向限位，所述中间连接盘(9)上设置有沿其周向旋转对称布置的过孔(91)，所述过孔(91)、所述定位凹槽(82)、所述定位凸台(81)三者布置位置相对应。
8.根据权利要求4所述的轮毂电机用制动系统，其特征在于：所述制动盘本体(8)的外周面上设置有沿其周向旋转对称布置的散热凸台(83)。
9.根据权利要求4所述的轮毂电机用制动系统，其特征在于：所述中间连接盘(9)为正六边形状，所述中间连接盘(9)的中心设置有通孔，所述通孔的两侧设置有沿其轴向延伸的翻边(92)。
10.根据权利要求1所述的轮毂电机用制动系统，其特征在于：所述制动卡钳(5)通过转接盘(3)与所述电机(2)的定子固接，所述转接盘(3)包括圆环状的定子连接部(31)和回旋镖状的卡钳连接部(32)。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113525068A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-10-22 | 吉林大学 | 一种集成制动、转向及环形轮毂电机的车轮总成 |
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