轮毂、轮毂组件、制动器及电机的制作方法

1.本发明涉及制动技术领域，具体而言，涉及一种轮毂、轮毂组件、制动器及电机。


背景技术：

2.制动器是旋转机构(如电机装置等)的机械制动过程所不可缺少的零件，制动器由端盖、制动器铁芯、摩擦片、弹簧、轮毂、衔铁、绕组及骨架等组成，制动器铁芯与端盖通过螺钉或冷压或热套形成固定结构，摩擦片与轮毂固结形成轮毂组件，骨架和绕组嵌入在制动器铁芯中，铁芯与衔铁之间存在间隙，该间隙即为衔铁的工作行程，制动器铁芯与衔铁之间布置有多个弹簧。
3.其中，轮毂组件安装在电机转轴上，端盖安装在电机机壳上，端盖上设置有轴承位。当制动器断电时，弹簧的弹力将衔铁紧紧压向轮毂组件，此时轮毂组件因不能周向旋转而呈现制动状态；当制动器通电时，制动器铁芯与绕组形成的电磁力克服弹簧弹力将衔铁吸引下来，轮毂组件可自由旋转以呈现解除制动状态。
4.但是，当现有技术中的制动器断电时，弹簧弹力将衔铁压向轮毂组件，会出现以下问题：
5.(1)衔铁与轮毂组件因碰撞产生较大的冲击力，导致零件产生大变形，以使铁芯与衔铁之间间隙变大，工作行程增大，最终导致电磁力减小不足以克服弹簧弹力，引起制动器失效；
6.(2)衔铁与轮毂组件碰撞产生较大的噪音，影响用户的使用体验。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的在于提供一种轮毂、轮毂组件、制动器及电机，以解决当现有技术中的制动器断电时，会在衔铁与轮毂组件之间产生较大的冲击力而导致零件变形的问题。
8.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种轮毂，适用于制动器，轮毂包括：第一轴段，用于与制动器的摩擦片的内孔插接配合；第二轴段，第二轴段的直径大于第一轴段的直径；轴孔，轴孔贯穿第一轴段和第二轴段，以用于套设在转轴上；多个缓冲孔，多个缓冲孔间隔设置在第二轴段的端面上，各个缓冲孔的中心线平行于轴孔的中心线。
9.进一步地，第一轴段的直径为d1，第二轴段的直径为d2，缓冲孔的中心线与轴孔的中心线之间的距离为r，其中，d1＜2r＜d2；和/或缓冲孔为圆孔，缓冲孔直径为d，其中，
10.进一步地，多个缓冲孔环绕轴孔的中心线呈360
°
均匀布置。
11.进一步地，缓冲孔为通孔或盲孔；和/或缓冲孔的数量为九个；和/或缓冲孔为圆孔、或椭圆孔、或方孔。
12.进一步地，第一轴段的直径与第二轴段的直径之比的取值范围为0.2至0.8。
13.进一步地，轮毂包括第三轴段，轴孔贯穿第三轴段，第三轴段位于第二轴段远离第一轴段的一侧，第三轴段的直径小于第一轴段的直径。
14.进一步地，第三轴段的直径与第二轴段的直径之比的取值范围为0.2至0.8。
15.进一步地，第三轴段上设置有用于与多个紧固件一一对应地螺纹配合的多个螺纹孔，多个螺纹孔绕第三轴段的外周面间隔布置，各个螺纹孔的中心线垂直与轴孔的中心线；各个螺纹孔的一端位于第三轴段的外周面上，各个螺纹孔的一端位于轴孔的孔壁面上，各个紧固件的一端穿过相应的螺纹孔后抵接在转轴的外周面上。
16.进一步地，轮毂包括第一键槽，第一键槽设置在轴孔内，转轴上设置有与第一键槽相对应的第二键槽，以共同围成用于安装键的安装空间。
17.根据本发明的第二方面，提供了一种轮毂组件，包括：上述的轮毂；摩擦片；其中，轮毂与摩擦片固定连接，摩擦片位于第二轴段靠近第一轴段的一侧且套设在第一轴段上。
18.根据本发明的第三方面，提供了一种制动器，包括轮毂组件和至少部分可运动的衔铁组件，衔铁组件包括与轮毂组件相接触的制动状态和与轮毂组件相分离的接触制动状态，轮毂组件为上述的轮毂组件。
19.根据本发明的第四方面，提供了一种电机，包括转轴和安装在转轴上的制动器，制动器为上述的制动器。
20.应用本发明的技术方案，本发明的轮毂适用于制动器，轮毂包括：第一轴段，用于与制动器的摩擦片的内孔插接配合；第二轴段，第二轴段的直径大于第一轴段的直径；轴孔，轴孔贯穿第一轴段和第二轴段，以用于套设在转轴上；多个缓冲孔，多个缓冲孔间隔设置在第二轴段的端面上，各个缓冲孔的中心线平行于轴孔的中心线，以减小制动器在制动时衔铁与轮毂碰撞产生的冲击力，降低零件的变形量，保证制动器的合理的工作行程，降低制动时产生的噪音，提升用户使用体验，解决了当现有技术中的制动器断电时，会在衔铁与轮毂组件之间产生较大的冲击力而导致零件变形的问题。
附图说明
21.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
22.图1示出了根据本发明的轮毂的实施例的结构示意图；
23.图2示出了图1所示的轮毂的主视图；
24.图3示出了图1所示的轮毂的半剖视图；
25.图4示出了本发明的具有图1所示的轮毂的轮毂组件的实施例在一个方向的结构示意图；
26.图5示出了本发明的具有图1所示的轮毂的轮毂组件的实施例在另一个方向的结构示意图；
27.图6示出了本发明的具有图4所示的轮毂组件的制动器的实施例安装在电机上的剖视图；
28.图7示出了本发明的具有图4所示的轮毂组件的制动器的实施例在工作时的磁路示意图；
29.图8示出了具有图1所示的轮毂的制动器在断电时产生的冲击力随缓冲孔直径的
变化而变化的曲线图；以及
30.图9示出了具有图1所示的轮毂的制动器在断电时轮毂的第二轴段所产生的零件永久变形量随缓冲孔的直径的变化而变化的曲线图。
31.其中，上述附图包括以下附图标记：
32.1、第一轴段；2、第二轴段；3、第三轴段；4、轴孔；5、缓冲孔；6、螺纹孔；7、第一键槽；
33.10、轮毂；20、摩擦片；21、内孔；30、衔铁；40、弹性件；50、线圈；60、骨架；70、铁芯；71、内气隙；72、外气隙；80、端盖；90、引出线；100、转轴；110、机壳。
具体实施方式
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
35.如图1至图7所示，本发明提供了一种轮毂，适用于制动器，轮毂包括：第一轴段1，用于与制动器的摩擦片20的内孔插接配合；第二轴段2，第二轴段2的直径大于第一轴段1的直径；轴孔4，轴孔4贯穿第一轴段1和第二轴段2，以用于套设在转轴100上；多个缓冲孔5，多个缓冲孔5间隔设置在第二轴段2的端面上，各个缓冲孔5的中心线平行于轴孔4的中心线。
36.本发明的轮毂适用于制动器，轮毂包括：第一轴段1，用于与制动器的摩擦片20的内孔插接配合；第二轴段2，第二轴段2的直径大于第一轴段1的直径；轴孔4，轴孔4贯穿第一轴段1和第二轴段2，以用于套设在转轴100上；多个缓冲孔5，多个缓冲孔5间隔设置在第二轴段2的端面上，各个缓冲孔5的中心线平行于轴孔4的中心线，以减小制动器在制动时衔铁与轮毂碰撞产生的冲击力，降低零件的变形量，保证制动器的合理的工作行程，降低制动时产生的噪音，提升用户使用体验，解决了当现有技术中的制动器断电时，会在衔铁与轮毂组件之间产生较大的冲击力而导致零件变形的问题。
37.具体地，在轮毂受到来自衔铁的冲击力时，第二轴段2受到的冲击力和变形与轮毂冲击面本身的材料机械刚性度、柔性度与和第二轴段2连接的第一轴段1及第三轴段3的机械性能有关。在第二轴段2设计缓冲孔5能够在提高第二轴段2的柔性同时减小其刚度，柔性的提高能够加强第二轴段2在受到冲击时的缓冲能力；同时合理设计第一轴段1与第三轴段3的尺寸，保证第二轴段2与第一轴段1和第三轴段3之间的连接刚度，三个轴段的合理配合的同时结合第二轴段2的缓冲孔5的合理设计，最终实现了提高第二轴段2的柔性的同时保证其与第一轴段1和第三轴段3之间的连接刚度的目的，从而减小了第二轴段2受到冲击力之后产生的变形和噪声。
38.优选地，第一轴段1的直径为d1，第二轴段2的直径为d2，缓冲孔5的中心线与轴孔4的中心线之间的距离为r，其中，d1＜2r＜d2；和/或缓冲孔5为圆孔，缓冲孔5直径为d，其中，
39.由图8所示的具有本发明的轮毂的制动器在断电时产生的冲击力随缓冲孔5的直径的变化而变化的曲线图可知，开设缓冲孔5可显著削弱轮毂所受到的冲击力，并且随着d
×
d1/d2的增大，该冲击力先减小后增大。
40.由图9示出的具有图1所示的轮毂的制动器在断电时轮毂的第二轴段2产生的零件永久变形量随缓冲孔5的直径的变化而变化的曲线图可知，随着d
×
d1/d2的增大，第二轴段
2所受到冲击力后产生的零件永久变形量先减小后增大。
41.具体地，零件永久变形的位置为轮毂的第二轴段2的端面，如果因为冲击力大使此处永久变形则会导致衔铁30与铁芯70之间的工作行程的气隙增大，在电流和电压大小不变的情况下对制动器通电，线圈50产生的电磁吸引力因为工作行程的气隙的增大而大大减小，从而导致电磁吸引力不能克服弹簧的弹力，最终导致制动器的衔铁30不能吸合制动。
42.综上，采用具有本发明的轮毂的制动器，当缓冲孔5的直径d满足d3＜d1＜d且时，可有效地削弱制动器在制动时衔铁30与轮毂组件碰撞产生的冲击力，不仅能够降低轮毂的零件永久变形量，保证制动器的合理的工作行程，而且能够降低制动时产生的噪音，提升用户的使用体验。
43.进一步优选地，多个缓冲孔5环绕轴孔4的中心线呈360
°
均匀布置，即任意相邻两个缓冲孔5的中心线与轴孔4的中心线之间的连线的夹角相等。
44.另外，多个缓冲孔5环绕轴孔4的中心线也可呈360
°
不均匀布置，即任意相邻两个缓冲孔5的中心线平行于轴孔4的中心线之间的连线的夹角可以相等也可以不相等。
45.缓冲孔5为通孔或盲孔；和/或缓冲孔5的数量为九个；和/或缓冲孔5为圆孔、或椭圆孔、或方孔或其他不规则形状的孔。
46.第一轴段1的直径与第二轴段2的直径之比的取值范围为0.2至0.8。这样，既能够保证轮毂10和摩擦片20之间的可靠连接，又能够在制动器制动时使衔铁30与轮毂碰撞产生的冲击力和零件永久变形量较小。
47.如图1至图3所示，轮毂包括第三轴段3，轴孔4贯穿第三轴段3，第三轴段3位于第二轴段2远离第一轴段1的一侧，第三轴段3的直径小于第一轴段1的直径。
48.具体地，第三轴段3上设置有用于与多个紧固件一一对应地螺纹配合的多个螺纹孔6，多个螺纹孔6绕第三轴段3的外周面间隔布置，各个螺纹孔6的中心线垂直于轴孔4的中心线；各个螺纹孔6的一端位于第三轴段3的外周面上，各个螺纹孔6的一端位于轴孔4的孔壁面上，各个紧固件的一端穿过相应的螺纹孔6后抵接在转轴100的外周面上，以通过螺纹孔6实现对轮毂在转轴100上的轴向限位。
49.其中，第三轴段3的直径与第二轴段2的直径之比的取值范围为0.2至0.8，以保证螺纹孔6具有足够的长度以便于紧固件的安装和固定；和/或第三轴段3的长度与螺纹孔6的大径之间的差值大于等于4mm，以保证能够加工具有足够尺寸的大径的螺纹孔6以便于相应的尺寸的紧固件的安装和固定。
50.轮毂包括第一键槽7，第一键槽7设置在轴孔4内，转轴100上设置有与第一键槽7相对应的第二键槽，以共同围成用于安装键的安装空间，以通过第一键槽7和第二键槽实现对轮毂在转轴100上的周向限位。
51.如图4和图5所示，本发明提供了一种轮毂组件，包括：上述的轮毂10；摩擦片20；其中，轮毂与摩擦片20固定连接，摩擦片20位于第二轴段2靠近第一轴段1的一侧且套设在第一轴段1上，以用于与可运动的衔铁接触以产生摩擦力。
52.其中，摩擦片20上设置有用于与第一轴段1配合并套设在第一轴段1上的内孔21，内孔21和第一轴段1之间过盈连接，以使轮毂10和摩擦片20之间固定连接。
53.如图6所示，本发明提供了一种制动器，包括轮毂组件和至少部分可运动的衔铁组
件，衔铁组件包括与轮毂组件相接触的制动状态和与轮毂组件相分离的接触制动状态，轮毂组件为上述的轮毂组件。
54.如图6所示，本发明提供了一种电机，包括转轴100和安装在转轴100上的制动器，制动器为上述的制动器。
55.具体地，本发明的制动器为分体式制动器，包括轮毂组件和衔铁组件，轮毂组件包括固定连接的轮毂10和摩擦片20，衔铁组件包括衔铁30、弹性件40、线圈50、骨架60、铁芯70、端盖80和引出线90等，整个制动器安装在电机的转轴100上并位于机壳110内，衔铁30沿转轴100可运动地设置，端盖80上设置有轴承位，铁芯70与端盖80通过紧固件、或冷压、或热套连接以形成固定结构，线圈50绕设在骨架60上并嵌入铁芯70中，铁芯70与衔铁30之间存在间隙，该间隙内布置有多个弹性件40。
56.如图7所示，经理论分析可知，当制动器通电时，磁场会沿着衔铁30
→
外气隙72
→
铁芯70
→
内气隙71
→
衔铁30形成如箭头所指的循环主磁回路，将该回路产生的电磁力记为f1，弹性件40的弹力记为f2，其中，f1＜2f2。
57.当制动器通电时，电磁力f1＞弹力f2，衔铁在电磁力f1和弹力f的合力的作用下向靠近铁芯70处运动并与铁芯70碰撞以产生第一冲击力f3；当制动器断电时，电磁力f1＝0，此时衔铁在弹簧弹力f2作用下向靠近轮毂组件的方向运动并与摩擦片20碰撞以产生第二冲击力f4，设定衔铁30的质量为m，衔铁30的运动行程为s。
58.当制动器通电时，应满足：
59.f1
‑
f2＝ma160.当制动器断电时，应满足：
61.f2＝ma262.显然，a1＜a2，因此，在制动器通电和断电时衔铁30的运动行程s相同的情况下，f3＜f4，即与制动器通电时相比，制动器断电时衔铁30与轮毂10碰撞会产生更大的冲击力，从而形成更大的零件变形和噪声，因此，需要设置本发明的轮毂10来减小制动器断电时衔铁30与轮毂10碰撞产生的冲击力、零件变形和噪声。
63.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
64.本发明的轮毂适用于制动器，轮毂包括：第一轴段1，用于与制动器的摩擦片20的内孔插接配合；第二轴段2，第二轴段2的直径大于第一轴段1的直径；轴孔4，轴孔4贯穿第一轴段1和第二轴段2，以用于套设在转轴100上；多个缓冲孔5，多个缓冲孔5间隔设置在第二轴段2的端面上，各个缓冲孔5的中心线平行于轴孔4的中心线，以减小制动器在制动时衔铁与轮毂碰撞产生的冲击力，降低零件的变形量，保证制动器的合理的工作行程，降低制动时产生的噪音，提升用户使用体验，解决了当现有技术中的制动器断电时，会在衔铁与轮毂组件之间产生较大的冲击力而导致零件变形的问题。
65.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
66.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部
分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
67.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
68.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
69.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
70.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。