用于分布式驱动车辆的制动器的制动盘、轮毂电机驱动组件以及分布式驱动车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于分布式驱动车辆的制动器的制动盘，该制动盘包括：被制动部，该被制动部被设置成当与制动器的动作部接触时产生制动力；转轴固定部，被设置成可与转动轴固定以传递旋转运动使制动盘旋转；复数个叶片，设置在被制动部与转轴固定部之间并连接二者，这些叶片被设置成可在制动盘旋转时形成轴向空气流动的形状排列。本实用新型还提出一种用于分布式驱动车辆的轮毂电机驱动组件。利用本实用新型的制动盘，可在车辆行驶或者制动过程中，产生轴向的空气流动，对驱动电机进行高效冷却。
【专利说明】
用于分布式驱动车辆的制动器的制动盘、轮毂电机驱动组件以及分布式驱动车辆
技术领域
[0001]本实用新型涉及车辆制动系统技术领域，具体而言涉及一种适用于分布式驱动车辆的制动器的制动盘。
【背景技术】
[0002]制动盘是车辆的盘式制动器的摩擦偶件，其在制动系统中用以产生阻碍车辆运动或运动趋势的制动力。制动盘除应具有作为构件所需要的强度和刚度外，对耐磨性、耐热性、散热性和热容量具有较高的要求。
[0003]盘式制动器在工作过程中，驾驶者或者自动驾驶系统给予的制动需求被传递到制动系统中，通常由轮边主缸来驱动盘式制动器工作，通过卡钳与制动盘的摩擦，消耗车辆的动能产生制动力来阻碍车辆运动或运动趋势，制动盘(通常是金属圆盘)的两工作端面的在摩擦过程中将产生高温，这部分高温将对制动盘本身及其使用寿命产生重大影响，希望能够尽快地降低温度。
[0004]同时，在分布式驱动车辆中，对轮毂电机的散热也是一个关键问题，电机的发热问题将直接影响到电机的效率和寿命，现有技术中通常采用电机内的风冷或者水冷技术，但其实现均需要对电机结构进行改造，结构复杂，而且对电机本身的影响比较大，同时，我们建议对于车载电机来说，水冷方式是不推荐使用的。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型目的在于提供一种用于分布式驱动车辆的制动器的制动盘，利用制动盘本身在转动时的能量产生散热的路径，对制动盘进行散热，尤其是在其余卡钳配合实现车辆制动时的散热。
[0006]本实用新型的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。
[0007]为达成上述目的，本实用新型提出一种用于分布式驱动车辆的制动器的制动盘，该制动盘包括:
[0008]被制动部，该被制动部被设置成当与制动器的动作部接触时产生制动力；
[0009]转轴固定部，被设置成可与转动轴固定以传递旋转运动使制动盘旋转；
[0010]复数个叶片，设置在被制动部与转轴固定部之间并连接二者，这些叶片被设置成可在制动盘旋转时形成轴向空气流动的形状排列。
[0011]进一步的例子中，所述的复数个叶片，其在所述环状被制动部的两侧工作端面的方向上的位置不超出所述的环状被制动部的两侧工作端面。
[0012]进一步的例子中，所述的复数个叶片在转轴固定部与被制动部之间均匀排列。
[0013]进一步的例子中，所述的转轴固定部构造成环状，并且该转轴固定部与所述环状被制动部在其横截面上的圆心位置均重合。
[0014]进一步的例子中，所述转轴固定部构造成中央开孔的方形形状。
[0015]根据本实用新型的改进，还提出一种用于分布式驱动车辆的轮毂电机驱动组件，该轮毂电机驱动组件包括:
[0016]电机，具有定子、转子和转子轴，转子被设置通过转子轴转动提供动力输出；
[0017]电机驱动器，被设置用于驱动所述电机运行；
[0018]制动器，具有动作部以及制动盘，该制动盘与前述电机的转子轴连接；
[0019]变速机构，其输入端与前述转子轴连接；
[0020]扭矩输出轴，其一端被设置成连接至所述变速机构的输出端，另一端被设置成用于连接至车辆的轮毂，以传递扭矩；
[0021]其中，所述制动器的制动盘与电机的转子同轴配置，制动器或电机所产生的扭矩均作用于转子轴，并由变速机构进行扭矩变化后输出到扭矩输出轴，由扭矩输出轴将扭矩施加到车辆的轮毂；
[0022]所述制动盘上设置有复数个叶片，这些叶片被设置成可在制动盘旋转时形成轴向空气流动的形状排列。
[0023]进一步的例子中，所述的制动盘还包括:
[0024]被制动部，尤其是构造成环形，该被制动部被设置成当与制动器的动作部接触时产生制动力；
[0025]转轴固定部，被设置成可与所述转子轴固定以传递旋转运动使制动盘旋转；
[0026]其中，所述的复数个叶片设置在所述被制动部与转轴固定部之间并连接二者。
[0027]进一步的例子中，所述的复数个叶片在转轴固定部与被制动部之间均匀排列。
[0028]进一步的例子中，所述复数个叶片，其在所述环状被制动部的两侧工作端面的方向上的位置不超出所述的环状被制动部的两侧工作端面。
[0029]应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。
[0030]结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的【具体实施方式】的实践中得知。
【附图说明】
[0031 ]附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中:
[0032]图1是根据本实用新型某些实施例的用于分布式驱动车辆的轮毂电机驱动组件的示意图。
[0033]图2是根据本实用新型某些实施例的用于分布式驱动车辆的制动器的制动盘的示意图。
[0034]图3是图2所示制动盘的另一方向的结构示意图。
[0035]图4是根据本实用新型某些实施例的用于分布式驱动车辆的制动器的制动盘的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0036]为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0037]在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。
[0038]分布式驱动车辆，尤其是电驱动车辆，采用分布式驱动方式来简化动力传递路径，便于实现底盘系统的电子化、智能化和主动化。分布式驱动电动车辆的每个驱动轮都具有一套驱动电机组件，并且各套驱动电机组件独立地控制和驱动，其驱动电机组件直接安装在驱动轮内或者驱动轮附近，结构紧凑、传动链短、传动高效。
[0039]轮毂电机或者轮边电机是实现分布式驱动的关键。当车辆在正常行驶或者制动时，电机都会发热，过高的稳定将导致电机性能、能效的下降，寿命的衰减，尤其是车载电机，同时，在制动时，制动盘由于摩擦而产生大量的热，因此分布式驱动车辆，尤其是电驱动车辆的驱动电机和/或制动盘的散热问题，是本实用新型所提出制动盘解决方案和轮毂电机驱动组件解决方案的目的和要旨所在。
[0040]结合图1所示，根据本实用新型的实施例，提出的一种用于驱动和制动车辆的轮毂电机驱动组件100，为一种一体化的电机组件，通过将电机输出轴(转子轴)与制动器的被制动部分(例如制动盘)连接并同轴配置，电机输出轴与变速机构(一般为减速机构)输入端连接，电机和制动器产生的扭矩共同作用于动力输出轴，经变速装置后对外提供扭矩。如此，制动盘或电机转子的扭矩经电机输出轴进入变速机构输入端，经变速(例如齿轮变速)后，扭矩由变速机构输出端输出到扭矩输出轴，如此以提供驱动扭矩使车辆运动，或者制动扭矩使得车辆制动，同时通过制动盘的特殊设计，使得制动盘在随着电机转动时，轴向进风来对电机进行冷却，达到对制动盘本身和驱动电机的同时冷却效果。
[0041]由此，利用该轮毂电机驱动组件进行车辆(例如分布式驱动车辆)的牵引和制动实现时，尤其是新能源车辆(例如纯电动车辆、混合动力电动车辆、燃料电池车辆等)时，驾驶者只需要施加一个相对较小的脚踏力(例如施加到制动踏板上)，通过例如拉索、液压、气动或者电磁的方式推动制动器的被制动部分，如制动盘，通过变速机构的作用，即可获得较大的制动力。在一些利用本实用新型实施例的车辆中，可实现以较小的制动盘即可得到较大的制动力，甚至可以取消现有车辆上用于制动助力的机构，同时实现对电机的有效散热。
[0042]本实用新型下述实施例所描述的轮毂电机驱动组件，作为一体式的电机组件，尤其可用在分布式驱动的电动车辆或者混动车辆中。
[0043]下面结合图示，更加具体地描述本实用新型实施例的轮毂电机驱动组件的各个方面的实例。
[0044]如图1所示，根据本实用新型的某些实施例，用于驱动和制动车辆的电机组件100，包括:具有定子102、转子103以及转子轴104的电机、制动器(包括制动盘105、动作部106)、扭矩输出轴108、变速机构110。
[0045]前述的电机还具有一电机壳101，容纳所述的定子102、转子103以及转子轴104。转子轴104至少部分地容纳在电机壳101内。转子103被设置通过转子轴104的转动提供扭矩输出。
[0046]例如，电机收到来自于车辆的ECU发送的控制信号，使得电机旋转以输出驱动车辆前进或者后退的扭矩。
[0047]结合图1，制动盘105与前述电机的转子轴104连接。
[0048]车辆的制动器的动作部，即制动执行部，例如盘式刹车机构的制动卡钳106，与所述制动盘105配合实现车辆的制动。
[0049]在车辆制动时，通过该制动执行部(例如在制动助力/增压机构的驱动下)发生动作而抵接制动盘105，通过摩擦产生制动扭矩，使车辆制动。
[0050]车辆一般具有复数个这样的制动器，例如对应于车辆的轮毂的数量。
[0051]结合图1，变速机构110，用于变速，其输入端与前述转子轴104连接。
[0052]来自电机转子103或者来自制动器的制动盘105的扭矩，共同作用于转子轴104上，再经由该变速机构110变速后输出到扭矩输出轴108。
[0053]扭矩输出轴108，被设置成连接在变速机构110的输出端以及车辆的轮毂之间，以传递扭矩，实现对车辆的驱动或者制动。
[0054]如图1所示，该扭矩输出轴108的一端与所述变速机构110的输出端连接，另一端可连接至车辆的轮毂。
[0055]如此，通过将制动器的制动盘105与电机的转子轴104同轴配置，制动器或电机所产生的扭矩均作用于转子轴104上，并通过变速机构后输出以用来制动或驱动车辆。
[0056]应当理解，在另一些实施例中，扭矩输出轴108的一端与所述变速机构110的输出端连接，其另一端可可以连接到车辆的底盘系统的传动轴上，以传递扭矩，实现对车辆的驱动或者制动。
[0057]结合图2、图3、图4所示，前述制动盘105上设置有复数个叶片，这些叶片被设置成可在制动盘105旋转时形成轴向空气流动的形状排列，如此，当制动盘105随着电机旋转而旋转时，所产生的轴向空气将直接对电机进行冷却(同时也对制动盘本身进行冷却)，充分利用电机的转动能量来进行自身的冷却。
[0058]制动器的制动盘与电机转子同轴配置，且共同经过减速机构与车轮相连，可使得电机输出的驱动扭矩或者来自制动盘的制动扭矩经由变速机构而传输到车轮上(如前述的通过扭矩输出轴)，以减小车辆制动时所需要的制动力，降低对助力装置的要求，尤其是在新能源车辆上，甚至可以取消制动助力装置的设计。因此，大幅提高轮毂电机驱动单元的集成度，大幅降低体积和重量。同时由于制动盘的特殊设计的叶片结构，使得制动盘在车辆正常行驶或者制动过程中均可以持续地产生轴向空气流动来对电机和/或制动盘进行冷却，提尚电机的效能和寿命。
[0059]结合图2、图3以及图4所示，作为示例性的构造，前述的制动盘105包括被制动部1051、转轴固定部1052以及设置在被制动部1051与转轴固定部1052之间连接并固定二者的复数个叶片1053。
[0060]如图2所示，被制动部1051，该被制动部1051被设置成当与制动器的动作部106接触时产生制动力。
[0061 ]优选地，被制动部1051构造成环形。当然，在另外的例子中，还可以构造成莲花状等。
[0062]转轴固定部1052，被设置成可与转动轴(如前述的转子轴104)固定以传递旋转运动使制动盘105旋转。
[0063]复数个叶片1053，设置在被制动部1051与转轴固定部1052之间并连接二者，这些叶片被设置成可在制动盘105旋转时形成轴向空气流动的形状排列。
[0064]在优选的例子中，前述复数个叶片1053，其在所述环状被制动部1051的两侧工作端面的方向上的位置不超出所述的环状被制动部的两侧工作端面。
[0065]在一些例子中，前述复数个叶片1053在转轴固定部1052与被制动部1051之间均匀排列。
[0066]结合图2、图3、图4，转轴固定部1052构造成环状，并且该转轴固定部1052与所述环状被制动部1051在其横截面上的圆心位置均重合。
[0067]在另一些例子中，所述转轴固定部1052构造成中央开孔的方形形状。
[0068]在一些例子中，前述变速机构110构造为一个减速机构，例如行星齿轮减速机构。
[0069]优选地，如图1，前述行星齿轮减速机构具有:由一个太阳轮I1a构成的输入端，以及由行星架IlOc和行星轮IlOb构成的输出端。
[0070]如图1所示，由一个太阳轮IlOa构成的输入端与所述电机的转子轴104连接。由行星架11Oc和行星轮11Ob构成的输出端，与扭矩输出轴108的一端连接。
[0071]如此，由电机输出的扭矩将通过变速机构110传递到扭矩输出轴，进而传递到车辆的轮毂上。
[0072]同时，由于车辆的制动器的制动盘105，与前述电机的转子轴104同轴的设置，因而通过制动盘105传递到转子轴104的制动扭矩将通过变速机构110传递到扭矩输出轴，进而传递到车辆的轮毂上。
[0073]结合图1所示，在使用行星齿轮减速机构的例子中，前述电机的转子轴104、制动盘105以及行星齿轮减速机构110共轴线，并且其轴线与所述扭矩输出轴108的轴线在同一轴线方向，或者大致在同一轴线方向。
[0074]在另一些实施例中，前述的变速机构110还可以构造为定轴齿轮减速机构，例如两级齿轮减速机构，被设置用于接收来自电机轴的电机输出转矩或者来自制动盘的制动扭矩，经过齿轮变速(例如两级齿轮减速)后，将电机输出转矩或制动扭矩传递至扭矩输出轴上，并进一步传递到车辆的轮毂上，实现对车辆的车轮的驱动或者制动。
[0075]结合图1，在驾驶者所希望的制动效果(达到驾驶者所期望的制动效果的制动扭矩需求)一定时，利用前述的电机组件100，可通过较小的制动盘即可实现制动扭矩需求;而如果使用较大的制动盘，当驾驶者所希望的制动效果(达到驾驶者所期望的制动效果的制动扭矩需求)一定时，利用本实用新型的电机驱动组件100，仅仅需要更小的脚踏力的施加(到制动踏板)即可实现制动扭矩需求。
[0076]在一些实施例中，所述的制动机构的制动盘105，位于所述电机与变速机构110之间。
[0077]在另一些实施例中，前述的电机，位于所述变速机构110与所述的制动机构的制动盘105之间。
[0078]如图1所示，变速机构110容纳在所述电机壳101内。
[0079 ]在一些实施例中，所述变速机构110以及所述制动机构的制动盘105中的至少一者容纳于该电机壳101内。
[0080]结合图1所示，电机壳110上还设置有一可封闭的、并连通到电机壳101内部的端口120，该端口作为润滑油端口用于供润滑油进入电机壳内，用于给减速机构和/或电机内部输入和输出润滑油。
[0081]在一些例子中，电机壳110内还可设置一个或多个轴承(112、116)，用于支撑转子轴104。如图1所示，电机壳110内部位于定子102、转子103的轴向两端分别设置了第一轴承112和第二轴承116，用于支撑转子轴104，保证经由电机以及制动盘105所提供的扭矩可以沿着电机的轴线方向平稳地递至变速机构，防止整个电机驱动组件发生晃动等影响扭矩输出特性的情况发生。
[0082]在一些例子中，结合图1所示，整个电机驱动组件100还设置了一个第三轴承114，用于支撑所述扭矩输出轴108。
[0083]在另一些例子中，前述用于支撑扭矩输出轴108的第三轴承114还可以设置在电机壳101的外部。
[0084]结合图1图示以及以上内容所描述的一个或多个实施例，本公开还提出一种驱动或制动车辆的方法，该方法包括:
[0085]籍由车辆的制动器或者电机的转子103所产生的扭矩共同作用至前述电机的转子轴104上，其中，前述制动器的制动盘105(例如制动盘或者制动鼓)以及电机的转子轴104同轴配置；
[0086]通过转子轴104传递扭矩至一变速机构110;
[0087]变速机构110最后输出的扭矩作用于车辆的轮毂上，驱动或制动车辆。
[0088]正如以上内容所描述的，该方法中所使用的变速机构110优选为减速机构，对转子轴所传递的扭矩进行放大后作用到车辆的轮毂上。
[0089]在一些更加优选的例子中，该方法中所用的减速机构尤其选择为行星齿轮减速机构，通过该行星齿轮减速机构对转子轴所传递的扭矩进行放大后作用到车辆的轮毂上。
[0090]在一些例子中，前述变速机构110具有一个或多个减速机构，用于对转子轴传递扭矩的放大。也就是说，经由转子轴104传递的扭矩可以经过至少一个、甚至两个或者更多个减速机构进行扭矩放大，其最后输出的扭矩被通过扭矩输出轴108传输至车辆的轮毂上，实现对车辆的驱动或者制动。
[0091]根据本公开，还提出一种分布式驱动车辆，包括至少一个基于液压的制动系统，该制动系统具有动作部以及制动盘，该动作部受控地动作而接触制动盘产生制动力，其特征在于，前述制动盘被设置成具有前述任意一实施例所述的构造，尤其是图2、图3、图4所示的构造。
[0092]虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【主权项】
1.一种用于分布式驱动车辆的制动器的制动盘，其特征在于，该制动盘包括: 被制动部，该被制动部被设置成当与制动器的动作部接触时产生制动力； 转轴固定部，被设置成可与转动轴固定以传递旋转运动使制动盘旋转； 复数个叶片，设置在被制动部与转轴固定部之间并连接二者，这些叶片被设置成可在制动盘旋转时形成轴向空气流动的形状排列。2.根据权利要求1所述的用于分布式驱动车辆的制动器的制动盘，其特征在于，所述的复数个叶片，其在所述被制动部的两侧工作端面的方向上的位置不超出所述被制动部的两侧工作端面。3.根据权利要求1所述的用于分布式驱动车辆的制动器的制动盘，其特征在于，所述的复数个叶片在转轴固定部与被制动部之间均匀排列。4.根据权利要求1所述的用于分布式驱动车辆的制动器的制动盘，其特征在于，所述的转轴固定部构造成环状，并且该转轴固定部与所述环状被制动部在其横截面上的圆心位置均重合。5.—种用于分布式驱动车辆的轮毂电机驱动组件，其特征在于，该轮毂电机驱动组件包括: 电机，具有定子、转子和转子轴，转子被设置通过转子轴转动提供动力输出； 电机驱动器，被设置用于驱动所述电机运行； 制动器，具有动作部以及制动盘，该制动盘与前述电机的转子轴连接； 变速机构，其输入端与前述转子轴连接； 扭矩输出轴，其一端被设置成连接至所述变速机构的输出端，另一端被设置成用于连接至车辆的轮毂，以传递扭矩； 其中，所述制动器的制动盘与电机的转子同轴配置，制动器或电机所产生的扭矩均作用于转子轴，并由变速机构进行扭矩变化后输出到扭矩输出轴，由扭矩输出轴将扭矩施加到车辆的轮毂； 其中，所述制动盘上设置有复数个叶片，这些叶片被设置成可在制动盘旋转时形成轴向空气流动的形状排列，并且所述制动盘还包括: 被制动部，该被制动部被设置成当与制动器的动作部接触时产生制动力； 转轴固定部，被设置成可与所述转子轴固定以传递旋转运动使制动盘旋转； 其中，所述的复数个叶片设置在所述被制动部与转轴固定部之间并连接二者。6.根据权利要求5所述的用于分布式驱动车辆的轮毂电机驱动组件，其特征在于，所述的复数个叶片在转轴固定部与被制动部之间均匀排列。7.根据权利要求5或6所述的用于分布式驱动车辆的轮毂电机驱动组件，其特征在于，所述复数个叶片，其在所述被制动部的两侧工作端面的方向上的位置不超出所述的被制动部的两侧工作端面。8.—种分布式驱动车辆，包括至少一个基于液压的制动系统，该制动系统具有动作部以及制动盘，该动作部受控地动作而接触制动盘产生制动力，其特征在于，前述制动盘被设置成具有权利要求1-4中任意一项所述的构造。9.一种分布式驱动车辆，其特征在于，包括前述权利要求5-7中任意一项所述的轮毂电机驱动组件。
【文档编号】F16D65/12GK205592302SQ201520931535
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年11月20日
【发明人】殷德军, 王舸
【申请人】南京理工大学, 王舸