专利名称：带有静态制动器的电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及结合到用于驱动车轮的电动机之中的一种静态制动器。
背景技术：
作为与传统内燃机动力传动系相对立的方式，经常使用电动机来驱 动车轮。电动机也可以作为混合动力配置中的组成部分而用于为车轮提 供补充驱动力。使用电动机的最主要优点是提供改进的燃料经济性。
为车轮驱动单元添加电动机带来的一个难题是在其中结合一个静 态或驻车制动器特征。在目前的电机配置当中难以在有限的可用空间内 装入一个有效的驻车制动机构。
因此，需要有一种电动机和驻车制动器的组合，该组合可以有效地 并有效率地装入一个车轮的可用空间之内。
发明内容
用于驱动车轮的一种电动机包括一个驻车制动器，该制动器可以选 择性地在一个释放位置和一个制动的位置之间移动。该电动机中包括一 个电机壳体和相对于该电机壳体可围绕电机轴线旋转的一根电机轴。安 装了用于同电机轴一起旋转的一个驻车制动盘，并且它可沿电机轴相对 于电机壳体滑动。至少有一个制动活塞保持为对抗绕电机轴线的转动， 并且可沿电机轴线滑动，从而将驻车制动器移动到与电机壳体相接合以 实现该制动的位置。
在一个实例中，该驻车制动器由一个流体压力系统保持在该释放位 置，该流体压力系统施加一个对抗制动活塞的流体压力。这个力使驻车 制动盘从与电机壳体接合的位置上释放。响应于一个驻车制动请求，该 流体压力撤销而一个弹性机构向制动活塞施加一个力，将制动活塞移动 到与驻车制动盘相接合。这进而迫使驻车制动盘滑动到与电机壳体相接
合，从而实现该制动的位置。在一个实例当中，使用了一个单个的制动活塞来施加驻车制动。该 单个的制动活塞包括一个盘形体，上面有多个用于接收弹簧元件的凹 座。在另一个实例当中，使用了多个制动活塞来施加驻车制动。每一制 动活塞可滑动地支撑在一个制动器壳体内，该制动器壳体则安装在电机 壳体上。每个制动活塞包括接收一个弹簧元件的凹陷。
该驻车制动盘与制动活塞协同提供了一种紧凑高效的用于车轮的 驻车制动器，它可以很容易地安装在现有的空间限度之内。
本发明的这些特征以及其他特征可以通过以下说明书及附图得到 最好的理解，以下是这些附图的简要说明。
图l为一个车轮组件的示意图，该车轮组件由结合了本发明的一个 电动机驱动器。
图2为驻车制动器和电动机构造的一个实例的部分剖面图。 图3为图2所示实例的一个端部视图。 图4为驻车制动器和电动机构造的另一实例的端部视图。 图5为图4中实例的剖视图。
具体实施例方式
如图1所示，车轮10由电动机12驱动。电动机12可以用于为车 轮10提供唯一的驱动输入，或者可以用于在混合动力配置中为车轮10 按需要提供补充驱动输入。在所示实例中，该电动机12驱动一个齿轮 减速器14，该齿轮减速器进而连接为对车轮10进行驱动；但是，根据 车辆应用的情况，并不一定需要齿轮减速器。
车轮IO围绕车轮轴线16旋转并包括车轮制动器18，该车轮制动器 响应于车辆运行期间发生的操作制动请求而对车轮施加一个制动力。该 车轮制动器18可以是任何类型的制动器，例如，包括鼓式制动器或盘 式制动器，并且可以由机械或电动方式来进行制动。一个静态或驻车制动器20与电动机12相关联，从而在车轮10上 提供独立于车轮制动器18的一种驻车制动功能。该电动机12包括一个 电机轴22，它围绕电机轴线24相对于电机壳体26转动。在所示实例中， 该电机轴线24与车轮轴线16同轴，以此提供一种紧凑的、直线配置的 优点；然而，电机轴线24也可以相对车轮轴线16进行其他配置的安排。
该驻车制动器20为一种离合器式制动器并支撑在电机轴22上。驻 车制动器20独立于车轮制动器18,并且可在释放位置和制动的位置之 间移动。在释放位置上，车轮10可以自由旋转并可根据需要通过车轮 制动器18进行制动。当相关车辆驻车时，驻车制动器20在该制动的位 置上施加一个驻车制动力，保持车轮10不能转动。在车辆正常运行期 间， 一个车辆流体压力系统，例如一个液压系统H将驻车制动器20保 持在释放位置上。响应于一个驻车制动请求，施加在驻车制动器20上 的流体压力被撤销并且驻车制动器20于是可以移动到制动的位置。这 将在以下进行详细讨论。
图2-3中示出驻车制动构造的一个实例。在这一构造中，电机轴22 包括朝车轮10的外侧方向延伸的一个外侧端30以及朝车辆中心的内侧 方向延伸的一个内侧端32。车轮轴22由轴承36支撑而用于围绕电机轴 24相对于电机壳体26旋转。电机轴22的外侧端30延伸到电机壳体26 的外侧。
该驻车制动器20包括一个驻车制动盘38，它被连接为用于同电动 机轴22 —起绕电动机轴线24旋转。该驻车制动盘38还被安装为沿电 动机轴线24方向相对于电动机轴22可轴向移动。在所示实例中，^^用 了一个花键连接界面将驻车制动盘38紧固在电动机轴22上，然而，也 可以使用其他类型的连接。
一个制动器活塞40与驻车制动盘38协作以便在释放位置和制动的 位置之间移动该驻车制动盘38。在该释放位置上，在正常的、非车轮制 动的车辆运行过程中该驻车制动盘38与电动机轴22 —起自由旋转。在 该制动的位置上，驻车制动盘38滑动到与电动机壳体26接合的位置上 以实现一种施加了驻车制动的状态。在一个或多个制动活塞40、驻车制 动盘38、电动机壳体26的接合表面上使用了摩擦材料F制成的一种制 动片或层，以便帮助产生驻车制动力。在图2所示的实例中，该摩擦材料F位于制动活塞40的外侧表面上。
制动器活塞40由电动机壳体26支撑，该壳体是安装在车辆底盘、 车架或其他非旋转车辆结构(未示出)上的一个非旋转元件。该制动器 活塞40被安装为使其不能相对于电动机壳体26而旋转，但是可以相对 于电动机壳体26沿着电动机轴线24滑动。在所示实例中，d吏用了多个 滑动销42 (图3)将制动器活塞40连接到电动机壳体26上。
在本实例中，该制动器活塞40包括带有盘形体44 (图3)的一个 单个活塞，上面有一个中央开口 46,它按照上述方式连接到电动机轴 22。该盘形体44有朝向驻车制动盘38的一个第一表面48 (图2 )和朝 向与第一表面48相反方向的一个第二表面50。盘形体44内部形成了向 第二表面50开放的多个凹座52 (仅在图2中示出)。每个凹座52接受 一个弹性弹簧组件54 (图3),如一个螺旋弹簧、 一叠弹簧元件、等等。 在所示实例中，使用了三个凹座52和弹簧组件54(图3),然而，可以 根据需要使用更少或更多的凹座52和弹簧组54。
这些弹簧组件54在制动器活塞40的第二表面50和一个端帽56之 间起作用。该端帽56固定在电动机壳体26上，以便将制动器活塞40 和驻车制动盘38封闭在端帽56和电动机壳体26之间形成的一个壳体 凹陷70当中。
该电动机壳体26包括一个内表面60和一个外表面62,该内表面朝 向容纳了转子和定子(未示出)的电动机12的内腔，该外表面朝向与 内表面60相反的方向。在电动机壳体26的外表面62与制动活塞40的 第一表面48之间形成了一个流体腔64。该流体腔64中容纳了流体，以 便产生流体压力把制动活塞40保持在释放位置，这样驻车制动盘38可 与电动机轴22—起旋转。在所示实例当中，该流体腔64从车辆液压系 统H (图1)中接受液压流体。
响应于一个驻车制动请求，作用在制动活塞40上的流体压力被排 放或释出，这样一旦流体压力降至一个预定水平以下，在这些弹簧组件 54中储存的弹性力即足以推动制动活塞对抗驻车制动盘38。这个力使 得驻车制动盘38滑动到直接与电动机壳体26的外表面62接合，从而 使用驻车制动器20。任何类型的流体连接和控制均可用于控制流体在该流体压力系统与流体腔64之间的流动。
在图2-3中所示的实例中，驻车制动盘38与电动机壳体26的外表 面62直接相邻。驻车制动盘38就放置在电动机壳体26外部的壳体凹 陷70当中，使制动器活塞40直接在驻车制动盘38旁边。端帽56是在 制动活塞40旁边并直接连接在电动机壳体26上，这样制动活塞40与 驻车制动盘38直接夹在电动机壳体26和端帽56之间。这提供了一种 非常紧凑的驻车制动器构造，用于为电驱动车轮应用提供车轮上的驻车 制动力。
图4和5中示出另外一种驻车制动器构造。该实例中示出与图2-3 中类似的一种驻车制动器100，但不同于一个单个活塞，使用了多个活 塞102来施加驻车制动器100。该构造中所示的是三个活塞102,然而， 应该理解活塞的数量可以根据应用要求而变化。这些活塞102滑动地支 撑在一个制动器壳体104之内，该制动器壳体则装在电机壳体26上。
该制动器壳体104包括用于每个活塞102的开口 106,改活塞从一 个外侧表面108 (图5)延伸到内侧表面110。每个活塞102包括一个 凹陷112，其中接受与上述弹簧组件类似的一个弹簧组件114。安装了 弹簧组件114之后，就用一个固定在制动器壳体104上的端帽116将这 些凹陷112封闭。
每个活塞102还包括一个在活塞102周边形成的一个直径增大的凸 缘部分118。当安装在制动器壳体104之内时，在该直径增大的凸缘部 分118与制动器壳体104之间围绕着每个活塞102形成了一个流体腔 120 (图5 )。该流体腔中容纳的流体产生一个流体压力使活塞102保持 在释放位置上，这样驻车制动盘122可以与同电机轴22—起旋转。在 所示实例中，该流体腔120从车辆液压系统H (图1)接受液压流体。 在制动器壳体104中围绕每个制动活塞102安装了密封件124,以此将 流体腔120密封。制动器102内部配有孔132， 4吏得流体可以导入流体 腔，用于每一制动活塞102。
该驻车制动盘122用类似于以上图2中所述的花键连接固定在电动 机轴22上。在图5所示实例中，驻车制动盘122是由两部分组成的部 件，其中包括一个花键环126和固定在花键环126的凸缘上的一个盘片128，但是，在这一构造中也可以使用如图1中所示的一个单件式驻车 制动盘。类似地，图5中的驻车制动盘122也可用在图2的构造中。
一个制动操纵环130轴向置于制动壳体104和驻车制动盘122之间。 这些制动活塞102同制动操纵环130的一个表面相接合，以此移动驻车 制动盘122并施加驻车制动器100。
如上所述，施加在这些制动活塞102上的流体压力使得驻车制动器 100保持在释放位置。响应于一个驻车制动请求，作用在制动活塞102 上的流体压力被排放或释出，这样一旦流体压力降到预定水平以下，这 些弹簧组件114中储存的弹性力即足以推动制动活塞对抗驻车操纵环 130。这一弹性力使得制动操作环130与驻车制动盘122相接触，驻车 制动盘滑动到直接与电机壳体26的外表面62相接合以施加驻车制动器 100。
在图4-5所示实例中，驻车制动盘122与电动机壳体26的外表面 62直接相邻。驻车制动盘122放置在电动机壳体26外面的壳体凹陷140 当中，使制动操纵环120直接在驻车制动盘122旁边。制动器壳体104 和制动活塞102都与制动操纵环130相邻，并且端帽116与制动器壳体 104相邻以封闭壳体凹陷140。该端帽116直接连接在制动器壳体104 上，并且该制动器壳体104直接连接在电动机壳体26上，使得这些制 动活塞102和驻车制动盘122被封闭在电动机壳体26与端帽116之间 形成的壳体凹陷140之中。这就提供了一种非常紧凑的驻车制动构造， 用于为电驱动车轮应用提供车轮上的驻车制动力。
图4-5中的构造提供了一种额外的优点，该优点是更均匀地分布施 加在驻车制动盘122和电动机壳体26上的制动力。图2-3种的构造利 用了一个单个的制动活塞，在弹簧组件施力将驻车制动器移动到制动的 位置时会倾向于发生倾斜或卡住。使用多个分离的活塞可以防止倾斜的 发生。
虽然已经披露了本发明的一个优选实施方案，本领域普通技术人员 应认识到某些修改将在本发明的范围之内。因此，应研究以下权利要求 以确定本发明的真正范围和内容。
权利要求
1.一种车轮驱动器，包括一台电动机，具有一个电动机壳体和一个电动机轴，该电动机轴得到支撑而用于相对于所述电动机壳体围绕一个电动机轴线旋转，所述电动机轴被适配为与一个车轮部件联接用于驱动一个车轮；一个驻车制动盘，安装在所述电动机轴上用于随所述电动机轴围绕所述电动机轴线而旋转；以及至少一个制动活塞，该制动活塞被保持为对抗围绕所述电动机轴线的旋转并安装为用于沿着所述电动机轴线滑动；所述至少一个制动活塞由一个第一机构保持在一个释放位置上，并且所述至少一个制动活塞可由一个第二机构移动到与所述驻车制动盘相接合从而将所述驻车制动盘保持在一个驻车制动的位置上。
2. 根据权利要求l的车轮驱动器，其中所述驻车制动盘相对于所 述电动机壳体可沿着所述电动机轴线而滑动。
3. 根据权利要求2的车轮驱动器，其中所述电动机轴具有一个第 一端，该第一端与该车轮部件相联接；以及一个第二端，该第二端支撑 所述驻车制动盘，使所述驻车制动盘位于直接在所述电动机壳体的一个 外表面和所述至少一个制动活塞之间的一个位置上。
4.根据权利要求3的车轮驱动器，包括一个端帽，该端帽安装在 所述至少一个制动活塞的与所述驻车制动盘相反的一侧上，从而将所述 至少一个制动活塞与所述驻车制动盘封闭在所述电动机壳体的所述外 表面与所述端帽之间形成的一个凹陷当中。
5.根据权利要求l的车辆驱动器，其中该车轮可以围绕一个车轮 轴线旋转，并且其中所述电动机轴线与该车轮轴线共轴。
6.根据权利要求l的车轮驱动器，其中所述的第一机构包括将所述驻车制动盘保持在该释放位置上的一个流体压力系统。
7.根据权利要求l的车轮驱动器，其中所述第二机构包括一个弹 性机构，该弹性机构响应于一个驻车制动请求而将所述驻车制动盘移动 到所述驻车制动的位置。
8. 根据权利要求l的车轮驱动器，其中所述的第一机构包括一个 液压系统，该液压系统通过一个液压力将所述驻车制动盘保持在该释放 位置，并且其中所述的第二机构包括一个弹簧系统，该弹簧系统在所述 液压力下降到一个预定压力水平以下时通过将所述驻车制动盘移动到与所述电动机壳体相接合来施加一个驻车制动力。
9. 根据权利要求l的车轮驱动器，包括一层摩擦材料，该材料位 于所述电动机壳体、所述驻车制动盘、以及所述至少一个制动活塞中的 至少一个之上。
10. 根据权利要求l的车轮驱动器，其中所述至少一个制动活塞包 括一个单个活塞，该活塞具有大体上绕所述电机轴线延伸的一个制动接合表面。
11.根据权利要求l的车轮驱动器，其中所述至少一个制动活塞包 括多个制动活塞，它们由安装在所述电动机壳体上的一个制动器壳体滑 动地支撑。
12. —个车轮驱动器，包括一台电动机，具有一个电动机壳体和一个电动机轴，该电动机轴得 到支撑而用于相对于所述电动机壳体围绕一个电动机轴线旋转，所述电 动机轴被适配为与一个车轮部件联接用于驱动一个车轮；一个驻车制动盘，该驻车制动盘安装在所述电动机轴上用于与所述 电动机轴一起围绕着所述电动机轴线旋转，所述驻车制动盘相对于所述电动机壳体可沿所述电轴机轴线在一个驻车释放位置和一个驻车制动的位置之间移动；至少一个制动活塞，该制动活塞在所述电动机壳体上被固定为使所 述至少一个制动活塞不会围绕所述电动机轴线旋转，并且所述至少一个 制动活塞被安装为使其沿所述电动机轴线相对于所述电动机壳体可以 滑动；一个流体压力机构，提供将所述驻车制动盘保持在所述驻车释放位置上的一个流体压力；以及一个弹性机构，在所述流体压力下降到一个预定流体压水平以下时 该弹性机构将所述驻车制动盘移动到所述驻车制动的位置上。
13.根据权利要求12的车轮驱动器，其中所述电动机轴具有与该车 轮部件联接的一个第一端以及支撑所述驻车制动盘的一个第二端，并包 括一个车轮制动组件，该车轮制动组件响应于一个操作制动请求而提供 该车轮的主制动作用，所述驻车制动盘独立于该车轮制动组件。
14.根据权利要求13的车轮驱动器，其中所述电动机壳体包括定义 了一个电动机腔体的一个内表面以及一个外表面，所述驻车制动盘相对 于所述外表面而安装在部位，从而^f吏所述至少一个制动活塞在移动到所 述驻车制动的位置上时迫^吏所述驻车制动盘与所述电动机壳体的所述外表面相接合。
15.根据权利要求14的车轮驱动器，其中所述驻车制动盘通过一种 花键连接与所述电动机轴相连，所述至少一个制动活塞通过多个滑动销 直接固定在所述电动机壳体上，并且包括一个端帽，该端帽把所述至少 一个制动活塞与所述驻车制动盘封闭在所述端帽与所述电动机壳体的 所述外表面之间的一个壳体凹陷中。
16.根据权利要求12的车轮驱动器，其中所述弹性机构包括多个弹 簧组件，并且其中所述至少一个制动活塞包括一个单个活塞，该活塞具 有一个第一表面和与所述第一表面相对的一个第二表面，在所述第一表面中形成了多个凹座，使每个凹座中接受至少一个弹簧组件，并且包括 在所述第二表面与所述电动机壳体之间形成的一个流体腔，所述流体腔 容纳了 一种流体，该流体提供了所述流体压力将所述驻车制动活塞保持 在所述驻车释放位置上。
17.根据权利要求16的车轮驱动器，其中所述驻车制动盘包括与所 述电动机壳体的一个外表面直接接合的一个第一盘表面，以及与所述单 个活塞的所述第二表面直接接合的一个第二盘表面。
18.根据权利要求12的车轮驱动器，其中所述弹性机构包括多个弹 簧组件，并且其中所述至少一个制动活塞包括多个制动活塞，这些制动 活塞由一个制动器壳体滑动地支撑，该制动器壳体安装在所述电动机壳 体上，所述多个制动活塞各自包括用于接收所述多个弹簧组件之一的一 个内部凹座。
19.根据权利要求18的车轮驱动器，包括轴向地置于所述多个制动活塞与所述驻车制动盘之间的一个制动操作环，并且其中所述多个活塞各自包括在一端的一个直径增大的凸缘部分，这些在所述直径增大的凸 缘部分与所述制动壳体之间围绕所述多个活塞的每一个都形成一个流体腔，这些流体腔接受提供所述流体压力的一种流体，以此将所述驻车 制动盘保持在所述驻车释放位置，并且其中每一个弹簧组件在所述流体 压力下降到所述预定流体压水平以下时将一个相应的制动活塞移动到 与所述制动操作环相接合，这就致使所述制动操作环移动到与所述驻车 制动盘相接合，这进而移动所述驻车制动盘与所述电动机壳体相接合， 从而实现所述驻车制动的位置。
全文摘要
一种用于驱动车轮的带有静态制动器的电动机包括一个驻车制动器，选择性地使用该制动器来提供一种驻车制动状况。该驻车制动器是一种离合器式的制动器，并包括安装为同电动机轴一起旋转的一个滑动制动盘。使用了一个制动活塞来移动该滑动制动盘与一个电动机壳体相接合从而实现一个驻车制动的位置。该驻车制动器由一个流体压力系统保持在释放位置，该流体压系统施加一个对抗制动活塞的流体压力。一旦该流体压力消失，一个弹性机构与该制动活塞协作来施加该驻车制动。
文档编号H02K7/102GK101286671SQ20081008167
公开日2008年10月15日 申请日期2008年3月5日 优先权日2007年3月7日
发明者亚当·里奇, 朗·库珀, 马克·C·史密斯 申请人:阿文美驰技术有限责任公司