电机碟刹组件、电机以及电动车辆的制作方法

本发明涉及电机碟刹组件、电机以及电动车辆。

背景技术：

作为传统的自行车大国，我国居民自行车保有率非常之高。据一份统计显示，目前中国自行车保有量有3.7亿辆之多。而且，随着人们环保观念的逐步深入以及城市交通拥堵问题的日益严重，自行车数量将来有进一步增加的趋势。

近年来，随着锂电池技术的不断提高，电池体积不断减小而电池容量却不断提高，电动助力车最近几年也崭露头角。目前，据统计显示，中国电动自行车的保有量也已高达1.8亿辆之多。

电动助力车/电动自行车(本文中有时统称为“电动车”)的出现大大提高了居民出行的效率，但是另一方面，由于车速较普通自行车快很多，而且车身自重也比普通自行车重，因此行车安全成为一个问题。

普通自行车中所采用的刹车系统一般是被称作“V刹”的装置，V刹主要是通过线拉的方式带动刹车皮压紧车圈，从而通过摩擦力来进行刹车。这种结构的优点在于重量轻、结构简单、价格便宜、无需维护，但是另一方面，V刹容易发生抱死，在涉水或涉泥的情况下容易打滑，而且长期使用的情况下制动效果会下降。另外，在电动车的情况下，由于车身重、速度快，V刹已经难以满足刹车需要，已经被所谓“盘刹”所取代。

盘刹是在汽车中所广泛采用的一种刹车方式，盘刹系统包括刹车钳和刹车盘，通过线拉或油压的方式将刹车片压紧到刹车盘上来进行制动。例如，在中国实用新型专利CN203888934U中公开了一种带碟刹的电动自行车。其中，如该申请的图1所示，刹车钳被安装在车架上而与车架相对保持静止，刹车盘被安装在车轮等上而与车轮相对保持静止，通过刹车钳夹紧刹车盘，从而致使车轮制动。

但是在上述结构中，刹车钳通过连接支架与车架连接，因此存在刹车钳使用时因受力晃动而导致与刹车盘摩擦的问题。另外，由于需要多余的安装部件而增加了车辆制造的成本。

技术实现要素：

本发明正是为了解决上述问题而产生，其目的在于提供一种结构简单的电机碟刹组件。

本发明的第一方面是一种电机碟刹组件，用于电动车辆，包括电机和碟刹器，其特征在于，所述电机包括转子轮毂、定子铁芯、主轴以及固定端盖，所述碟刹器被直接安装在所述电机的所述固定端盖上。

在本发明的第一方面中，也可以在所述电机中，所述定子铁芯与所述固定端盖固定，所述转子轮毂围绕所述定子铁芯旋转，所述主轴穿过所述定子铁芯的中心，并与所述转子轮毂连接。

在本发明的第一方面中，也可以在所述固定端盖上一体设有安装部，用于安装所述碟刹器。

在本发明的第一方面中，所述安装部也可以是一对安装耳。

在本发明的第一方面中，也可以所述安装耳的高度被调整为在将所述碟刹器安装到所述安装耳上的情况下，碟刹器的底部与所述固定端盖接触。

在本发明的第一方面中，也可以所述固定端盖上与所述碟刹器的底部相接触的部分的形状被调整为使得所述固定端盖与所述碟刹器的底部进行面接触。

在本发明的第一方面中，也可以在所述固定端盖的圆周方向上外围安装有控制器罩，用于容纳所述电机的控制器。

在本发明的第一方面中，也可以所述控制器罩为带有缺口的环状，所述安装耳设置在所述缺口中。

在本发明的第一方面中，在所述固定端盖的端面上，沿所述电机的直径方向设有法兰，用于安装所述控制器罩。

在本发明的第一方面中，也可以所述法兰上设有缺口，且法兰上的缺口位置与所述控制器罩上的缺口位置对准。

在本发明的第一方面中，也可以在所述固定端盖的端面上设有与所述电动车辆的车架安装的马蹄铁形的安装台。

在本发明的第一方面中，也可以所述安装台的开口位置与所述控制器罩上的缺口位置在所述电机的圆周方向上错开一定角度。

本发明的第二方面是一种电机，用于电动车辆，其特征在于，所述电机包括转子轮毂、定子铁芯、主轴以及固定端盖，在所述固定端盖上设置有用于安装碟刹器的安装部。

本发明的第三方面是一种电动车辆，包括电机碟刹组件，所述电机碟刹组件包括电机和碟刹器，其特征在于，所述电机包括转子轮毂、定子铁芯、主轴以及固定端盖，所述碟刹器被直接安装在所述电机的所述固定端盖上。

根据本发明，能够简化刹车钳的安装结构、减少多余的安装部件并且使得刹车钳的安装更加稳固。

附图说明

图1是自行车的示意图。

图2是本发明的电机碟刹组件的包括电机内部结构的爆炸视图。

图3是本发明的电机碟刹组件的不包括电机内部结构的爆炸视图。

图4是本发明的电机碟刹组件的沿主轴方向的纵向剖面图。

图5是本发明的电机碟刹组件与自行车的第一装配图。

图6是本发明的电机碟刹组件与自行车的第二装配图。

图7是本发明的碟刹锁组件的结构示意图。

具体实施方式

下面参考附图，基于具体实施方式来详细描述本发明。为了清楚起见，本文没有具体描述本领域技术人员公知的部件或结构。另外，尽管结合特定实施方式对本发明进行描述，但应理解，该描述并不旨在将本发明限制于所描述的实施方式。相反，该描述旨在覆盖可包括在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的替换、改进和等同方案。

以下以被安装于自行车的车轮轴上的碟刹系统为例进行说明，但本系统当然也能适用于电动自行车、摩托车、汽车等任意的车辆。

[自行车的说明]

下面，先就安装本发明的碟刹系统的自行车进行简单的说明。如图1所示，本发明实施方式的自行车主要包括车架100、前轴组件200、中轴组件300、后轴组件400、车轮500、以及省略了图示的车把、车座、曲柄及脚踏。车架100包括前叉110、头管120、车架下管130、集成底架140、座管150。前叉110可绕头管120的轴向转动地连接至头管120的一端；头管120的另一端用于安装车把(未图示)；头管120在中部与车架下管130的一端相对固定连接；车架下管130的另一端相对固定地连接至集成底架140的车架下管连接部；座管150的一端相对固定地连接至集成底架140的座管连接部；座管150的另一端用于安装车座(未图示)。此外，集成底架140为兼具五通、后下叉及后轴安装部功能的集成构件，且其后下叉部仅存在于后轮的单侧，即为单叉结构。同样的，前叉110也为单叉结构，即仅在前轮的单侧存在。

如下文将介绍的，在本发明的自行车中，在前轴组件200或后轴组件400或者两者上安装有本发明的电机碟刹组件。另外，虽然未图示，但是图1的自行车配备有锂电池，可以对上述电机提供电力以助于骑行，另外，也可以通过用户骑行而对该锂电池进行充电。

这里，虽然以单叉结构的自行车为例进行了说明，但这仅仅是一个实施例，只要是能够安装本发明的电机以及刹车系统的结构，则也可以是双叉等任何结构。

[电机碟刹组件的说明]

图2是本发明的电机碟刹组件的包括电机内部结构的爆炸视图。首先，利用图2等就电机1的结构进行简单的说明。

如图2所示，本实施方式的电机1为永磁无刷直流电机(以下简称电机)，其在功能结构上主要包括：转子轮毂11、定子铁芯12、主轴13、棘轮架14、棘轮15、固定端盖16、控制器(未图示)以及控制器罩17等。

主轴13位于电机1的中心，主轴13的一头与棘轮棘爪15连接，另一头经由未图示的传动机构与未图示的脚蹬连接。其中，该传动机构可以是普通的链条传动机构，也可以齿轮传动机构等任何现有的传动机构。另外，该棘轮棘爪15被安装在棘轮架14上，棘轮架14通过螺钉等方式与转子轮毂11连接。

定子铁芯12上缠绕多个线圈c(如图4所示)，各线圈c之间以预定相位分布。定子铁芯12中央设有通孔，用于容纳主轴13以及后述的轴套s(如图4所示)。

转子轮毂11内壁上固定有多个片状的磁钢，并且与定子铁芯12同轴地围绕在其外部。

固定端盖16上，在中心处设有通孔，并在图2中向左方向，即电机内侧方向上，在所述通孔外侧与该通孔同心地设有轴套s。如图4所示，上述定子铁芯12例如通过键连接而固定在该轴套s外周面上，并且上述主轴13通过轴承等被支承在该轴套s的内壁上，从而能够与该轴套s。而且如图4所示，上述转子轮毂11经由轴承被支承在固定端盖16内壁上，从而能够与固定端盖16相对转动。

另外，在固定端盖16外侧沿圆周方向固定有带有缺口的环形的控制器罩17，该控制器罩17的内部安装有用于对电机进行控制的控制器。其中，如图2所示，在固定端盖16的端面上，沿着电机的直径方向，向外侧突出形成有法兰p，用于安装上述控制器罩17。所述法兰p同样为带有缺口的环形，且该缺口与后述安装台t的缺口对准，以方便碟刹器的安装和检修等。另外，在固定端盖16的端面上，如图2所示，设有与车架进行连接的安装结构，而且，在转子轮毂11的端面上设有与车轮连接的多个螺孔。关于上述用于电机碟刹组件与车体的连接结构将在下面进行详细说明。

图3是本发明的电机碟刹组件的不包括电机内部结构的爆炸视图。如图3所示，碟刹系统包括碟刹器2(碟刹器)和碟刹盘3，碟刹器2以安装在其钳口内侧的刹车片的平面与碟刹盘3平行的方式，通过螺栓被安装到上述定子外壳上形成的一对安装耳m上。另外，优选适当调整安装耳m的高度，使得碟刹器2通过两个螺栓与安装耳固定的同时，碟刹器2的底部与固定端盖16接触以使该安装更加稳固。进一步优选适当调整两安装耳m之间的固定端盖16的形状，使之与碟刹器2的底部形成面接触，从而使该安装进一步稳固。这里，以两个安装耳为例进行了说明，但是安装耳的数目不限于两个，只要能够保证安装牢固则可以是一个或者多个。另外，也可以采用安装环、安装孔等任何结构来代替安装耳。

另外，碟刹盘3通过螺栓安装到形成在转子轮毂11上的碟刹盘安装部上，并且插入到碟刹器2的钳口中。在本实施例中，如图2所示，所述碟刹盘安装部为在转子轮毂11的圆周方向表面上形成的多个安装耳m’，安装耳m’的数目与碟刹盘3的安装孔的数目对应，通过螺栓穿过安装耳m’与碟刹盘3上的安装孔，从而将碟刹盘3固定在转子轮毂11上。但是，也可以不采用安装耳的方式，而是在转子轮毂11的圆周方向表面上形成环形的安装面，另外也可以采用其他的安装结构。

这里，碟刹器2的钳口中设有刹车片(未图示)，在正常骑行状态下，刹车片不与碟刹盘3接触；在用户通过例如安装在车把上的刹车手柄而进行刹车的情况下，碟刹器2例如通过线拉或油压等方式将刹车片挤压到碟刹盘上，通过刹车片和碟刹盘之间的摩擦力而使碟刹盘制动。

此外，本发明的特点在于将碟刹器2不经由额外的安装支架等辅助部件而直接安装在电机的固定端盖16上，虽然这里采用安装耳的方式，将碟刹器2与固定端盖16通过螺栓进行了连接，但是连接方式并不限于此，也可以根据碟刹器2的结构而选择通过螺栓将碟刹器2与固定端盖16的周面直接连接，或者任何现有的连接/安装方式。

另外，这里，将碟刹盘3通过螺栓安装到形成在固定端盖16上的碟刹盘安装部上，但是连接方式并不限于此，也可以采用类似于单反相机中的镜头与主机的连接方式等任何现有的连接/安装方式。而且，碟刹盘3并非必须固定在电机上，也可以固定在车轮上。

[电机碟刹组件的装配方法]

上面，就电机碟刹组件的结构进行了说明。下面说明上述电机碟刹组件的装配方法。

首先，在电机的转子轮毂11上安装碟刹盘3。具体来说，将碟刹盘3中间的孔套进电机的转子轮毂11中的端部，使碟刹盘3的盘面与转子轮毂11上的碟刹盘安装部贴合，然后将碟刹盘3与碟刹盘安装部上的多个安装孔分别对准，用螺栓进行固定，从而完成碟刹盘3的安装。然后，在电机的固定端盖16上安装碟刹器2。具体来说，将碟刹器2的钳口对准碟刹盘3，同时将其安装孔的安装面对准两个安装耳m上的安装孔的安装面，在该状态下，将碟刹器在电机主轴的直径方向上从外向内推，并当碟刹盘3进入碟刹器2的钳口、且碟刹器2的安装孔与两个安装耳的安装孔对准的情况下，在碟刹器2的安装孔与安装耳的安装孔穿过螺栓并套上螺母拧紧，从而完成碟刹器2的安装。

通过本发明的电机碟刹组件可以带来以下技术效果：

(1)去掉了以往用于安装碟刹器的连接支架，降低了生产成本。

(2)优化了工艺，提高生产效率。

(3)碟刹器与电机的定子外壳直接固定在一起，当刹车时碟刹盘的受力与碟刹器的受力相反都作用在电机机壳上从而化解了电机因碟刹受力而导致极体的变形问题。

[电机碟刹组件与自行车的装配方法]

上面，对电机的结构和电机碟刹组件的装配结构和方法进行了说明。下面，主要结合图2～图6来说明电机碟刹组件与自行车的安装结构和方法。

下面，结合图2来说明本发明的电机碟刹组件与自行车的装配结构。首先，说明电机碟刹组件与集成底架140的装配结构。如图2所示，在固定端盖16上，在中心形成有用于插入主轴13的通孔，通孔内安装有轴承以用于支承主轴13。在固定端盖16的外侧，即与集成底架140的安装面上，围绕通孔形成有环形凸台r。在环形凸台r的外围形成有马蹄铁形的安装台t，安装台t上形成有多个螺孔，以与集成底架140固定连接。环形凸台r与安装台t之间隔开一定间距，以容纳集成底架140中的相应部分。另外，如图4所示，环形凸台r的高度低于安装台t的高度。通过上述环形凸台r和安装台t的结构与集成底架140上的对应结构进行配合，从而能够安装固定集成底架140的同时，防止集成底架140与电机碟刹组件相对转动。

此外，如图2所示，安装台t的开口方向与上述控制器罩17的开口方向在主轴13的圆周方向上错开一定角度，从而碟刹器2与集成底架140不会产生冲突，而且也使得电机碟刹组件在厚度方向上能够进一步变薄。

其次，说明电机碟刹组件与车轮的安装结构。如图3和4所示，在转子轮毂11的外侧端面上形成环装的类似法兰结构的安装面f，在安装面f上形成螺孔，从而通过螺栓将车轮固定在该安装面f上。

通过如上所述，分别在转子轮毂11和固定端盖16上设置与车身的安装结构，从而如图5所示，将电机碟刹组件安装在集成底架140和车轮之间。这里，以电机碟刹组件为例说明了其与车辆之间的安装结构，但本发明不限定于电机碟刹组件，也可以是如图6所示的在电机内部集成了电磁刹等刹车系统或者没有集成有具备刹车系统的结构，只要是通过将电机的外壳与车辆连接的方式都属于本发明的保护范围。

另外，这里以将电机碟刹组件安装在后轮为例进行了说明，但将电机碟刹组件安装在前轮或同时安装在前轮和后轮都能够实现本发明的目的。在安装在前轮的情况下，本发明的电机碟刹组件的固定端盖16例如被安装在前叉110上。

通过本发明的电机碟刹组件与车轮的安装结构能够带来以下的技术效果：

(1)组装、拆卸方便，优化了工艺，提高生产效率，并且以更低的成本实现更可靠的结构；

(2)电机主轴不承受车重而只作为传动作用，车重被分配在承受部分在转子轮毂和固定端盖上，即电机外壳上，从而提高了电机的寿命；

(3)转子轮毂通过轴承将车轮的外应力传递到电机的固定座上，这样可以更好的保护电机的内部零部件不受到外界因素的干扰，从而大大减小了电机内部零部件的损坏同时也减少加工及材料的使用要求。

[碟刹锁组件的说明]

上面，就电机碟刹组件的结构以及安装方法进行了说明。另外，本发明还涉及一种新颖的碟刹锁组件的结构。

图7是本发明的碟刹锁组件的结构示意图。本发明不同于以往的对车轮加锁的方式，特征在于对碟刹盘直接进行锁定。

如图7所示，本发明的碟刹锁组件主要包括碟刹盘3和车锁4。此外，如下所述，本发明的车锁4可以通过手机APP进行控制，因此其还包括未图示的通信模块和控制模块。车锁4可以采用机械式上锁方式也可以采用电子式上锁方式，其主要包括锁身和锁销41。锁销41通过机械力或电磁力等而在收回到锁身内和伸出到锁身外的两个位置之间运动。另外，车锁4通过螺栓而被固定在集成底架140上，且位于集成底架140和刹车盘3之间，并且处于控制器罩17的缺口中。这里，由于碟刹器2也被安装在该缺口中，因此，在安装车锁4时只要适当调整其位置，使得与碟刹器2之间不互相干扰即可。此外，在本例中，车锁4通过螺栓而被固定在集成底架140上，但是例如也可以通过与安装碟刹器2类似的方式，将车锁4安装在固定端盖16上。

另外，与上述车锁4相对应地，在碟刹盘3上，在距离圆心相同位置的圆周方向上设置一系列锁孔，锁孔的位置与锁销41对应，当用户例如通过手机APP等控制车锁4的锁销41穿过碟刹盘3上的孔即可完成上锁。

此外，当上锁时若锁销41未能够对应碟刹盘3上的孔位时，锁销41通过设置在车锁4中的弹簧装置而被顶在碟刹盘3的任意位置上，这时，只要用户轻轻转动车轮而使碟刹盘3随整车后轮转动，则锁销41即可落入与其当前位置相邻的碟刹盘3上的孔中。另一方面，解锁通过用户操作手机APP控制车锁4上的锁销41缩回完成解锁。

这里，在本实施例中，优选通过手机APP控制来完成上锁和解锁，这样既能省去繁琐的机械结构，又能减少用户的操作负担。关于具体如何通过APP控制来进行上锁和解锁的内容，请参见本申请人的另一申请文件“一种锁”(申请号：201510886031.6)。当然，本领域技术人员明白可以通过任何机械或电子方式来控制上锁和解锁。

另外，这里以将碟刹锁组件安装在后轮为例进行了说明，但将碟刹锁组件安装在前轮或同时安装在前轮和后轮都能够实现本发明的目的。在安装在前轮的情况下，上述车锁4例如被安装在前叉110上。

以上说明了将本发明的电机碟刹组件、电机、以及碟刹锁组件适用于以曲柄旋转产生中轴的驱动力的自行车的实施例，但这些部件的结构及其连接关系也可以适用于电动自行车、摩托车、老年代步车、电动车等各种电动车辆。

以上参照上述各实施方式说明了本发明，但本发明并非限定于上述的各实施方式，将各实施方式的构成适当组合或置换后的方案，也包含在本发明范围内。另外，还可以基于本领域技术人员的知识适当重组各实施方式中的组合和处理顺序，或者对各实施方式施加各种设计变更等变形，被施加了这样的变形的实施方式也可能包含在本发明的范围内。

本发明虽然已详细描述了各种概念，但本领域技术人员可以理解，对于那些概念的各种修改和替代在本发明公开的整体教导的精神下是可以实现的。本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。