电动重型载重车辆的驱动和制动集成系统
技术领域
本实用新型涉及汽车技术领域,尤其涉及一种电动重型载重车辆的驱动和制动集成系统。
背景技术
目前,国内外电动重载AGV(Autoguided vehicle,自动导引运输车)的驱动方式大部分采用的是:中央电机驱动,动力通过万向节传递到转向驱动桥。按照承载车桥的数量可分为双桥和多桥。该结构型式的优点是技术相对成熟,风险小。但也有如下缺点:
(1)传统重型载重车辆使用的车桥减速比较低、与目前市场上主流高转速的电机较难匹配、无法让电机在高效区间工作。
(2)传统转向驱动桥的转向角较小,对于车身较长的重型载重车,转弯半径较大,不灵活。
(3)采用双桥承载的方案,对转向驱动桥的载重要求非常高,目前只有国外极少数供应商能够提供,采购周期长、价格昂贵。多桥方案则存在中间桥在转向时无法自行转向被拖拽的情况,轮胎磨损较大。
(4)传统重型载重车辆采用气制动,制动系统体积大,元器件多、结构复杂、成本高等缺点。
实用新型内容
针对现有技术中的问题,本实用新型的目的在于提供一种电动重型载重车辆的驱动和制动集成系统,实现低速大扭矩驱动车辆,并且只需选择制动力小的制动卡钳即可以实现制动功能。
本实用新型实施例提供一种电动重型载重车辆的驱动和制动集成系统,包括至少一驱动制动集成装置,所述驱动制动集成装置包括驱动机构和制动机构,所述驱动机构包括驱动电机、输入轴和减速机,所述制动机构包括制动卡钳和制动盘;
所述减速机与车辆的轮毂固定连接,所述驱动电机依次通过所述输入轴和所述减速机驱动所述轮毂转动;
所述制动盘固定于所述输入轴上,所述制动卡钳驱动所述制动盘进行制动时,所述制动盘的制动力矩通过所述输入轴传递至所述减速机,以对所述轮毂进行制动。
可选地,所述系统还包括容纳所述制动机构的第一壳体,所述输入轴穿设于所述第一壳体的中部,所述输入轴的一侧设置有所述制动卡钳,所述制动盘套设于所述输入轴的外部。
可选地,所述输入轴上设置有台阶部,所述制动盘通过固定件固定于所述台阶部的台阶面上。
可选地,所述第一壳体靠近所述驱动电机的一侧还固定设置有过渡法兰,所述输入轴穿设于所述过渡法兰的中部。
可选地,所述输入轴的一侧设置有连接座,所述制动卡钳固定于所述连接座上,所述连接座包括交叉为L型的第一支撑臂和第二支撑臂,所述第一支撑臂沿所述输入轴的延伸方向设置,所述第二支撑臂垂直于所述第一支撑臂且固定于所述过渡法兰的表面。
可选地,所述驱动制动集成装置与所述车辆的车轮一一对应设置。
可选地,位于所述车辆的两侧的两个对称设置的第一壳体之间通过一连接桥相连接。
可选地,所述减速机安装于所述轮毂中,所述减速机的第二壳体与所述轮毂固定连接,以通过所述减速机的第二壳体将转动力矩传递至所述轮毂。
可选地,所述减速机的第二壳体的内部设置有轴承,所述轴承设置于所述减速机的第二壳体与所述输入轴之间。
可选地,所述减速机的第二壳体的外表面设置有固定环,所述轮毂的内侧壁设置有固定部,所述减速机的固定环通过固定件固定于所述轮毂的固定部上。
可选地,所述制动卡钳为液压式制动卡钳。
本实用新型所提供的电动重型载重车辆的驱动和制动集成系统,分别对单个车轮进行制动和驱动,驱动电机的转速和扭矩通过输入轴传递到减速机,通过减速机的减速作用,将电机的高转速缩小多倍之后输出到轮毂,而扭矩也放大很多倍,从而实现低速大扭矩驱动车辆;车辆在转弯时可以分别对左右两侧的电机发出不同的转速和扭矩控制指令来控制左右轮转速不同,实现车轮的差速控制,使得车辆所需的转向力矩大大减小;在制动时,由安装在减速机输入端的制动卡钳夹紧制动盘,此时制动卡钳提供的制动力矩也通过减速机放大多倍对车轮制动,即使采用制动力小的制动器也可以实现整车的制动功能。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是本实用新型一实施例的电动重型载重车辆的驱动制动集成装置的剖视图;
图2是本实用新型一实施例的电动重型载重车辆的结构示意图;
图3是本实用新型一实施例的一连接桥连接两侧驱动制动集成装置的示意图;
图4是本实用新型一实施例的驱动制动集成装置的结构示意图。
附图标记:
1 驱动电机 7 轮毂
2 过渡法兰 71 固定部
3 第一壳体 8 减速机
31 安装环 81 第二壳体
4 连接座 82 轴承
41 第一支撑臂 83 固定环
42 第二支撑臂 9 输入轴
5 制动卡钳 91 台阶部
6 制动盘 10 连接桥
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略对它们的重复描述。
为了解决现有技术中的技术问题,本实用新型提供了一种电动重型载重车辆的驱动和制动集成系统,包括至少一驱动制动集成装置,所述驱动制动集成装置包括驱动机构和制动机构,所述驱动机构包括驱动电机、输入轴和减速机,所述制动机构包括制动卡钳和制动盘;所述减速机与车辆的轮毂固定连接,所述驱动电机依次通过所述输入轴和所述减速机驱动所述轮毂转动;所述制动盘固定于所述输入轴上,所述制动卡钳驱动所述制动盘进行制动时,所述制动盘的制动力矩通过所述输入轴传递至所述减速机,以对所述轮毂进行制动。通过该种驱动和制动集成系统,将驱动机构和制动机构集成在一个驱动制动集成装置中,驱动制动集成装置可以与车轮一一对应设置,也可以仅设置在部分驱动轮上,由驱动制动集成装置单独驱动和制动对应的单个车轮,实现低速大扭矩驱动车辆,并且只需选择制动力小的制动卡钳即可以实现制动功能。
下面结合图1~4和一实施例详细介绍本实用新型的电动重型载重车辆的驱动和制动集成系统。
如图1所示,示出了在本实用新型一实施例中,电动重型载重车辆的驱动和制动集成系统中的一个驱动制动集成装置与轮毂配合的结构。所述驱动制动集成装置的驱动机构包括驱动电机1、输入轴9和减速机8,所述驱动制动集成装置的制动机构包括制动卡钳5和制动盘6;所述减速机8与车辆的轮毂7固定连接,所述驱动电机1依次通过所述输入轴9和所述减速机8驱动所述轮毂7转动。因此,本实用新型中的驱动电机1通过输入轴9和减速机8直接驱动单个的车轮转动,不必采用复杂的传动结构,可以实现低转速大力矩驱动,并且可以实现差速控制,减小转向力矩的需求。
所述制动盘6固定于所述输入轴9上,所述制动卡钳5驱动所述制动盘6进行制动时,所述制动卡钳5的制动力矩依次通过所述制动盘6和所述输入轴9传递至所述减速机8,以对所述轮毂7进行制动,由于制动机构设置在减速机8的输入端,制动力矩也被减速机8所放大多倍,由此选用小制动力的制动器即可以实现车轮制动。例如,制动卡钳5可以选择为液压制动卡钳,相比于现有技术中的启动卡钳,液压制动的制动机构整体体积较小,结构简单,大大降低了制动机构的成本。
在该实施例中,所述系统还包括容纳所述制动机构的第一壳体3,所述输入轴9穿设于所述第一壳体3的中部,且所述输入轴9相对于所述第一壳体3可转动。在所述输入轴9的一侧设置有所述制动卡钳5,所述制动盘6套设于所述输入轴9的外部,且所述制动盘6与输入轴9固定连接。在制动卡钳5对制动盘6施加制动力矩时,制动盘6将制动力矩通过输入轴9传递到减速机8的输入端,通过减速机8进行力矩放大后,传递到轮毂,以实现车轮制动。
在该实施例中,所述输入轴9上设置有台阶部91,台阶部91的外径大于输入轴9其他部位的外径,所述制动盘6通过固定件固定于所述台阶部91的台阶面上。此处,固定件可以采用螺丝、螺钉、铆钉等,均属于本实用新型的保护范围之内。
在该实施例中,所述第一壳体3靠近所述驱动电机1的一侧还固定设置有过渡法兰2,所述输入轴9穿设于所述过渡法兰2的中部。所述输入轴9的一侧设置有连接座4,所述制动卡钳5固定于所述连接座4上,所述连接座4包括交叉为L型的第一支撑臂41和第二支撑臂42,所述第一支撑臂41沿所述输入轴9的延伸方向设置,所述第二支撑臂42垂直于所述第一支撑臂41且固定于所述过渡法兰2的表面。通过第二支撑臂42与过渡法兰2的面接触以及第一支撑臂41和第二支撑臂42的配合,可以对连接座4进行径向定位,实现制动卡钳5的安装稳定性,避免车辆在行驶过程中制动卡钳5移位。
在该实施例中,所述减速机8直接安装于所述轮毂7中,所述减速机8的第二壳体81与所述轮毂7固定连接,以通过所述减速机8的第二壳体81将转动力矩传递至所述轮毂7。即所述减速机8的输入为所述输入轴9,输出为第二壳体81,通过减速机8内部的多级减速(减速级数可以根据需要选择,例如二级减速等),将输入轴9输入的转速缩小多倍,将输入轴9输入的驱动力矩放大多倍,然后通过第二壳体81输出缩小后的转速和放大后的力矩,并且直接传递到轮毂7中。由于本实用新型中的轮毂7直接安装在减速机8的第二壳体81上,安装更加方便,结构更加稳定可靠。
本实用新型将制动机构和驱动机构集成在一个很小的空间内,同时由于减速机8承受径向载荷的能力较强,由减速机8来承载所有车身传递过来的载荷。因此,本实用新型的减速机8还承担着承载整车重量的任务,减速机8与轮毂7连接处的直径需要尽量大一些。在该实施例中,如图1、图3和图4所示,所述减速机8的第二壳体81的外表面设置有固定环83,所述轮毂7的内侧壁设置有固定部71,所述减速机8的固定环83通过固定件固定于所述轮毂7的固定部71上,由此减速机8的外径基本上可以近似等于轮毂7的固定部71处的内径,以获得尽可能大的减速机8的直径。固定环83与减速机8的第二壳体81可以一体成型或分体设置。此处,固定件可以为螺钉、螺丝、铆钉等,均属于本实用新型的保护范围之内。此外,所述减速机8的第二壳体81的内部设置有用于支撑的轴承82,所述轴承82设置于所述减速机8的第二壳体81与所述输入轴9之间。通过这种结构设置,提高了减速机承载径向载荷的能力。在一实施例中,单个减速机可以承载350kN的径向载荷。由于本实用新型的动力输出具有低速大扭矩的特征,同时有很好地承载性能,因此,本实用新型特别适用于重载集装箱转运车、矿卡等特殊场景使用的车辆,此外,本实用新型也可以应用于其他场景中的重型载重车辆,相比于现有技术中的载重车辆,可以提高载重量和使用稳定性。
如图2和图3所示,在该实施例中,所述驱动制动集成装置与所述车辆的车轮一一对应设置,位于所述车辆的两侧的两个对称设置的第一壳体3之间通过一连接桥10相连接。如图3所示,可以在第一壳体3的外表面设置安装环31,由穿过安装环31的多个固定件将第一壳体3固定到连接桥10上。安装环31可以与第一壳体3一体成型或分体设置。此处,固定件可以是螺钉、螺丝、铆钉等,均属于本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型可以实现四轮独立驱动,对各个车轮的扭矩和转速实现单独的精确控制。整车可以由设置在车辆中部的电池包分别向四个电机控制器供电,由电机控制器控制各个电机的输出转速和扭矩,实现左右轮的差速控制。车辆在转弯时电机控制器可以向左右两个电机发出不同的转速和扭矩指令来控制左右轮转速不同,使得车辆所需要的转向力矩大大减小,并且可以大幅度缩小转弯半径。如图2所示,为整个驱动和制动集成系统在车辆上的布置位置,该系统可以同时实现驱动和制动功能,并且承载整车和货物的所有重量,其单轴可以实现360度回转,前后轴同时转向也能够实现50度转向角。由于四个轮子上单独在轮毂7中设置有减速机8,在单个减速机8能够承受径向载荷达到350kN的基础上,整车四个减速机8总的径向载荷可以达到1400kN,大大提高了整车的运输承载能力。在其他可替代的实施方式中,驱动制动集成装置也可以只设置在部分驱动轮上,而不必设置在全部的车轮处,也属于本实用新型的保护范围之内。
本实用新型的工作原理为:驱动动力直接从驱动电机1传递到减速机8的输入轴9,然后通过减速机8的行星齿轮减速增矩传递到轮毂7,制动卡钳5通过连接座4安装在过渡法兰2上进行固定,制动盘6直接与输入轴9固定连接,当需要制动时,制动卡钳5直接夹紧制动盘6进行制动。本实用新型的减速比可以达到25,整车速度在25km/h时,也能让电机转速工作在高效区间。由于制动卡钳5和制动盘6布置在减速机8的输入端,制动机构提供的制动力矩可以通过减速机放大25倍,因此对整车制动机构的制动力矩要求较低,成本较低、结构较简单的液压制动器即能够满足整车制动需求。
与现有技术相比,本实用新型所提供的电动重型载重车辆的驱动和制动集成系统,分别对单个车轮进行制动和驱动,驱动电机的转速和扭矩通过输入轴传递到减速机,通过减速机的减速作用,将电机的高转速缩小多倍之后输出到轮毂,而扭矩也放大很多倍,从而实现低速大扭矩驱动车辆;车辆在转弯时可以分别对左右两侧的电机发出不同的转速和扭矩控制指令来控制左右轮转速不同,实现车轮的差速控制,使得车辆所需的转向力矩大大减小;在制动时,由安装在减速机输入端的制动卡钳夹紧制动盘,此时制动卡钳提供的制动力矩也通过减速机放大多倍对车轮制动,即使采用制动力小的制动器也可以实现整车的制动功能;综上,本实用新型的电动重型载重车辆的驱动和制动集成系统相比于现有技术中使用进口的转向驱动桥的布置方案可以降低超过50%的成本,更加经济实用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明,不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本实用新型的保护范围。