CN104192113A - 轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，它包括行星齿轮系、摩擦制动器、电机及液力缓速器，行星齿轮系包括行星架、太阳轮、齿圈和多个行星齿轮，行星齿轮设置在太阳轮和齿圈之间，并且分别与太阳轮和齿圈相啮合，齿圈与轮毂固定连接，行星齿轮还安装在行星架上，行星架呈固定状，摩擦制动器包括制动钳体、摩擦块组和制动盘，制动盘与轮毂固定连接，摩擦块组安装在制动钳体上，并且其与制动盘相配合，液力缓速器具有动轮、定轮和壳体，定轮与壳体固定连接，电机的旋转轴的一端通过电磁离合器与动轮连接，电机的旋转轴的另一端与太阳轮固定连接。本发明不仅结合了摩擦制动器、电机再生制动及液力缓速器的功能，而且可以消除液力缓速器的空损能耗。

Description

轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置

技术领域

本发明涉及一种轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，属于车辆制动技术领域。

背景技术

目前，轮毂电机式载重车辆在长时间持续制动、高强度制动或频繁制动时，制动盘或制动鼓温度会大幅度升高，使得摩擦因数下降、磨损程度加重，出现制动效能部分甚至全部损失的危险热衰退现象。虽然制动防抱死***(ABS)、电子制动力分配***(EBD)等的应用提高了车辆制动的稳定性和可靠性，但是它们对制动器的热衰退现象作用甚微。目前，包括我国在内的许多国家已明确规定一定规格以上的客车、载重车必须安装辅助制动装置，有效分流制动器的负荷，提高车辆制动安全性能。缓速器是车辆辅助制动装置之一，主要有液力缓速器和电涡流缓速器两种。

液力缓速器，也称为液力减速器，一般安装于变速器前面或后面，内部设有动轮与定轮，动轮与液力缓速器输入轴相连接，定轮与液力缓速器壳体相连接。变速器输入轴或输出轴带动液力缓速器输入轴转动，工作时工作腔内根据要求充入一定量油液，动轮带动油液转动冲击定轮，将一部分车辆制动能量转变为油液的热能，通过冷却散热***散发掉，实现车辆缓速制动、提高抗热衰退性能的目的。但是，这种液力缓速器作用于各个车轮的缓速制动力矩不可独立调节，且需要油-水热交换器及其与发动机冷却***的连接管道，体积较大、成本偏高、装配相对困难。由于轮毂电机式载重车辆取消了传统载重车辆的传动***及发动机，因此上述液力缓速器不适用于轮毂电机式载重车辆。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，它不仅结合了摩擦制动器、电机再生制动及液力缓速器的功能，通过协调摩擦制动器、再生电机及液力缓速器工作，可以在保证制动稳定性、舒适性的前提下，充分利用再生电机回收制动能量，必要时开启液力缓速器分流制动负荷，降低摩擦制动器磨损，防止热衰退现象发生，而且可以消除液力缓速器的空损能耗。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，它包括行星齿轮系、摩擦制动器、电机及液力缓速器，行星齿轮系包括行星架、太阳轮、齿圈和多个行星齿轮，行星齿轮设置在太阳轮和齿圈之间，并且分别与太阳轮和齿圈相啮合，齿圈与轮毂固定连接，行星齿轮还安装在行星架上，行星架呈固定状，摩擦制动器包括制动钳体、摩擦块组和制动盘，制动盘与轮毂固定连接，摩擦块组安装在制动钳体上，并且其与制动盘相配合以便当车辆制动使制动钳体动作时，制动钳体将摩擦块组压向制动盘产生摩擦制动力阻碍轮毂转动，液力缓速器具有动轮、定轮和壳体，壳体内设置有缓速工作腔，壳体、电机壳体和制动钳体依次固定连接，定轮和动轮均设置在缓速工作腔内，并且定轮与壳体固定连接，电机的旋转轴的一端通过电磁离合器与动轮连接，电机的旋转轴的另一端与太阳轮固定连接，电磁离合器设置在动轮与电机的旋转轴之间以便通过电磁离合器的接合或分离驱使动轮和电机的旋转轴的同步转动或相对转动。

进一步为了实现对液力缓速器内冷却介质的冷却和散热，所述的液力缓速器还具有冷却散热***，所述的液力缓速器还具有冷却散热***，该冷却散热***包括泵、进口管道、出口管道和散热器，缓速工作腔的出口、出口管道、散热器、进口管道和缓速工作腔的进口依次相连通形成一冷却介质循环回路，所述的泵的旋转轴与动轮固定连接，并且泵的压力部连接在冷却介质循环回路中以便当电磁离合器接合时泵工作带动冷却介质回路内的冷却介质流动。

进一步为了能够收集冷却介质循环回路内的水蒸气，同时满足液力缓速器工作时对冷却介质液量的要求，冷却介质回路上连接有补偿介质箱。

进一步为了能够调节液力缓速器的充液量，进而控制液力缓速器的缓速制动转矩，冷却散热***还包括控制进口管道内冷却液流通量的进口节流控制阀以及控制出口管道内冷却液流通量的出口节流控制阀，所述的进口节流控制阀连接在进口管道上，所述的出口节流控制阀连接在出口管道上。

进一步提供了一种进口节流控制阀和/或出口节流控制阀的具体结构，进口节流控制阀和/或出口节流控制阀包括驱动电机、阀芯和丝杆机构以及开有流通通道的阀体，驱动电机通过丝杆机构与阀芯活动连接，阀芯位于流通通道内并通过驱动驱动电机带动阀芯在流通通道内移动从而改变流通通道的流通截面大小。

进一步为了增强散热器的散热能力，冷却散热***还包括温度传感器和冷却风扇，温度传感器设置在缓速工作腔的出口处以便用于感应冷却介质的温度，冷却风扇的出风口正对散热器，并且冷却风扇和温度传感器相配合以便当冷却介质温度超过阈值时则开启冷却风扇工作和当冷却介质温度低于阈值使关闭冷却风扇。

进一步提供了一种电磁离合器的具体结构，所述的电磁离合器包括导磁盘、磁粉、磁粉室和可外接电源的激励线圈，导磁盘固套在电机的旋转轴上，激励线圈安装在动轮上与导磁盘相对应的部位上，磁粉分布于磁粉室内，并且磁粉室位于激励线圈和导磁盘之间。

进一步，所述激励线圈通过电性组件与外部电源相连接，该电性组件包括滑环、碳刷和继电器，激励线圈、滑环、碳刷和继电器依次相电性连接后与外部电源连接。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

1、本发明集成了摩擦制动器、液力缓速器及电机再生制动功能，结构紧凑，且每个轮毂上均安装一个本装置，各个轮毂的缓速制动力矩可以独立调节，适用于三者间高质量的集成控制策略；

2、本发明采用独立散热***，利用散热器散热，散热器可以安装于车辆底部，利用车辆底部空气流散热，取消了油-水热交换器，不依赖于传统的发动机散热***，具有结构简单、布置方便、散热效果好等优点；

3、本发明能够通过控制电磁离合器的接入和分开，从而有效地消除液力缓速器的空损能耗，提供有效缓速制动功能；

4、本发明的泵由车轮带动，可以进一步利用车辆制动能量；

5、本发明不依赖于传统载重车辆的传动***，适合于轮毂电机式载重车辆。

6、本发明通过控制出口节流控制阀和进口节流控制阀，从而分别控制出口管道和进口管道的流通量，从而提供有效地车辆缓速制动力矩。

附图说明

图1是本发明的轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置的结构示意图；

图2是本发明的电磁离合器的结构示意图；

图3是本发明的进口节流控制阀和出口节流控制阀的结构示意图；

图4是本发明的液力缓速器的散热器的俯视示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1~4所示，一种轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，它包括行星齿轮系、摩擦制动器、电机21及液力缓速器，行星齿轮系包括行星架3、太阳轮4、齿圈22和多个行星齿轮5，行星齿轮5设置在太阳轮4和齿圈22之间，并且分别与太阳轮4和齿圈22相啮合，齿圈22与轮毂1固定连接，行星齿轮5还安装在行星架3上，行星架3呈固定状，摩擦制动器包括制动钳体7、摩擦块组8和制动盘6，制动盘6与轮毂1固定连接，摩擦块组8安装在制动钳体7上，并且其与制动盘6相配合以便当车辆制动使制动钳体7动作时，制动钳体7将摩擦块组8压向制动盘6产生摩擦制动力阻碍轮毂1转动，液力缓速器具有动轮11、定轮10和壳体，壳体内设置有缓速工作腔，壳体、电机壳体和制动钳体7依次固定连接，定轮10和动轮11均设置在缓速工作腔内，并且定轮10与壳体固定连接，电机21的旋转轴9的一端通过电磁离合器20与动轮11连接，电机21的旋转轴9的另一端与太阳轮4固定连接，电磁离合器20设置在动轮11与电机21的旋转轴9之间以便通过电磁离合器20的接合或分离驱使动轮11和电机21的旋转轴9的同步转动或相对转动。电机21得电工作时，行星架3固定，旋转轴9通过太阳轮4带动齿圈及固定在轮毂1上的车轮2转动，驱动汽车行驶；车辆制动时，车轮2通过轮毂1、齿圈、太阳轮4带动电机21旋转轴9转动发电，回收部分制动能量，且产生一定的制动力矩。当需要液力缓速器工作时，电磁离合器20吸合，电机21的旋转轴9带动动轮11转动，产生缓速制动力矩；当不需要液力缓速器工作时，电磁离合器20分离，电机21的旋转轴9与动轮11间动力传递断开，动轮11不转动，可以消除液力缓速器的空损能耗。

如图1所示，液力缓速器还具有冷却散热***，该冷却散热***包括泵12、进口管道、出口管道和散热器16，缓速工作腔的出口、出口管道、散热器16、进口管道和缓速工作腔的进口依次相连通形成一冷却介质循环回路，泵12的旋转轴与动轮11固定连接，并且泵12的压力部连接在冷却介质循环回路中以便当电磁离合器20接合时泵12工作带动冷却介质回路内的冷却介质流动。如图1所示，冷却介质回路上连接有补偿介质箱14。如图1所示，冷却散热***还包括温度传感器19和冷却风扇15，温度传感器19设置在缓速工作腔的出口处以便用于感应冷却介质的温度，冷却风扇15的出风口正对散热器16，并且冷却风扇15和温度传感器19相配合以便当冷却介质温度超过阈值时则开启冷却风扇15工作和当冷却介质温度低于阈值使关闭冷却风扇15。若油液温度达到允许的上限值，则控制单元限制液力缓速器工作，并通过警告指示灯或声响提醒驾驶员注意。补偿介质箱14安装于车辆尾部的下方，位置较散热器16等稍高。冷却风扇15、散热器16及百叶窗17连接为一体，安装于车辆后侧的下方，基本平行于地面。液力缓速器不工作时，百叶窗17关闭，减小空气阻力；液力缓速器工作时，百叶窗17打开，车辆底部空气流经过散热器16带走冷却介质热量，若冷却介质温度仍然偏高，则可启动冷却风扇15进行强制散热。泵12壳体与液力缓速器的壳体固定连接，其旋转轴与动轮11固定连接，电磁离合器20接合时，泵12旋转轴随动轮11一起转动，将油液压入液力缓速器工作腔内。

如图1所示，冷却散热***还包括控制进口管道内冷却液流通量的进口节流控制阀13以及控制出口管道内冷却液流通量的出口节流控制阀18，进口节流控制阀13连接在进口管道上，出口节流控制阀18连接在出口管道上。如图3所示，进口节流控制阀13和/或出口节流控制阀18包括驱动电机13-2、阀芯13-3和丝杆机构以及开有流通通道的阀体13-1，驱动电机13-2通过丝杆机构与阀芯13-3活动连接，阀芯13-3位于流通通道内并通过驱动驱动电机13-2带动阀芯13-3在流通通道内移动从而改变流通通道的流通截面大小。控制单元根据需要控制驱动电机13-2转动，通过丝杆机构将驱动电机13-2的旋转运动转变为阀芯13-3的直线移动，使节流控制阀的流通截面发生变化。进口节流控制阀13与散热器16出口相连接，冷却介质通过其进入缓速工作腔；出口节流控制阀18与散热器16入口相连接，吸能升温后的油液由其进入散热器16。若进口节流控制阀13流通截面大、出口节流控制阀18流通截面小，则液力缓速器的充液率高，制动力矩大；若进口节流控制阀13流通截面小、出口节流控制阀18流通截面大，则液力缓速器的充液率低，制动力矩小。

如图2所示，电磁离合器20包括导磁盘20-6、磁粉20-2、磁粉室和可外接电源的激励线圈20-3，导磁盘20-6固套在电机13-2的旋转轴上，激励线圈20-3安装在动轮11上与导磁盘20-6相对应的部位上，磁粉20-2分布于磁粉室内，并且磁粉室位于激励线圈20-3和导磁盘20-6之间。激励线圈20-3通过电性组件与外部电源相连接，该电性组件包括滑环、碳刷20-1和继电器，激励线圈、滑环、碳刷20-1和继电器依次相电性连接后与外部电源连接。激磁线圈20-3安装于动轮壳体20-4内，通过碳刷20-1、滑环、继电器与电源相连接，获得供电后周围产生磁场。动轮11通过滚动轴承20-5与电机旋转轴9相连接，两者在激磁线圈20-3没有电流通过时可以自由转动。磁粉20-2为可以磁化的30～50μm钢微粒粉末，在激磁线圈20-3没有电流通过时，磁粉20-2没有受到磁场作用，松散地分布于磁粉室内，电磁离合器20为分离状态，此时电机21的旋转轴9与动轮11可以自由转动；在激磁线圈20-3有电流通过时，磁粉20-2在磁场作用下快速凝固，由“松散”状态竖起呈链状，在磁场中形成“固体磁链”，电磁离合器20为接合状态，将电机21的旋转轴9与动轮11连接为一体。导磁盘20-6通过花键与电机21的旋转轴9相连接，随着电机21的旋转轴9一起转动。液力缓速器不工作时，电磁离合器20分离，电机21的旋转轴9不能带动动轮11转动，可以消除液力缓速器的空损能耗；液力缓速器工作时，电磁离合器20接合，电机21的旋转轴9带动动轮11旋转，实现车辆缓速制动功能。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，其特征在于：它包括行星齿轮系、摩擦制动器、电机（21）及液力缓速器，行星齿轮系包括行星架（3）、太阳轮（4）、齿圈（22）和多个行星齿轮（5），行星齿轮（5）设置在太阳轮（4）和齿圈（22）之间，并且分别与太阳轮（4）和齿圈（22）相啮合，齿圈（22）与轮毂（1）固定连接，行星齿轮（5）还安装在行星架（3）上，行星架（3）呈固定状，摩擦制动器包括制动钳体（7）、摩擦块组（8）和制动盘（6），制动盘（6）与轮毂（1）固定连接，摩擦块组（8）安装在制动钳体（7）上，并且其与制动盘（6）相配合以便当车辆制动使制动钳体（7）动作时，制动钳体（7）将摩擦块组（8）压向制动盘（6）产生摩擦制动力阻碍轮毂（1）转动，液力缓速器具有动轮（11）、定轮（10）和壳体，壳体内设置有缓速工作腔，壳体、电机壳体和制动钳体（7）依次固定连接，定轮（10）和动轮（11）均设置在缓速工作腔内，并且定轮（10）与壳体固定连接，电机（21）的旋转轴（9）的一端通过电磁离合器（20）与动轮（11）连接，电机（21）的旋转轴（9）的另一端与太阳轮（4）固定连接，电磁离合器（20）设置在动轮（11）与电机（21）的旋转轴（9）之间以便通过电磁离合器（20）的接合或分离驱使动轮（11）和电机（21）的旋转轴（9）的同步转动或相对转动。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，其特征在于：所述的液力缓速器还具有冷却散热***，该冷却散热***包括泵（12）、进口管道、出口管道和散热器（16），缓速工作腔的出口、出口管道、散热器（16）、进口管道和缓速工作腔的进口依次相连通形成一冷却介质循环回路，所述的泵（12）的旋转轴与动轮（11）固定连接，并且泵（12）的压力部连接在冷却介质循环回路中以便当电磁离合器（20）接合时泵（12）工作带动冷却介质回路内的冷却介质流动。

3.根据权利要求2所述的轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，其特征在于：冷却介质回路上连接有补偿介质箱（14）。

4.根据权利要求2或3所述的轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，其特征在于：冷却散热***还包括控制进口管道内冷却液流通量的进口节流控制阀（13）以及控制出口管道内冷却液流通量的出口节流控制阀（18），所述的进口节流控制阀（13）连接在进口管道上，所述的出口节流控制阀（18）连接在出口管道上。

5.根据权利要求4所述的轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，其特征在于：进口节流控制阀（13）和/或出口节流控制阀（18）包括驱动电机（13-2）、阀芯（13-3）和丝杆机构以及开有流通通道的阀体（13-1），驱动电机（13-2）通过丝杆机构与阀芯（13-3）活动连接，阀芯（13-3）位于流通通道内并通过驱动驱动电机（13-2）带动阀芯（13-3）在流通通道内移动从而改变流通通道的流通截面大小。

6.根据权利要求2或3所述的轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，其特征在于：冷却散热***还包括温度传感器（19）和冷却风扇（15），温度传感器（19）设置在缓速工作腔的出口处以便用于感应冷却介质的温度，冷却风扇（15）的出风口正对散热器（16），并且冷却风扇（15）和温度传感器（19）相配合以便当冷却介质温度超过阈值时则开启冷却风扇（15）工作和当冷却介质温度低于阈值使关闭冷却风扇（15）。

7.根据权利要求1或2或3所述的轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，其特征在于：所述的电磁离合器（20）包括导磁盘（20-6）、磁粉（20-2）、磁粉室和可外接电源的激励线圈（20-3），导磁盘（20-6）固套在电机（13-2）的旋转轴上，激励线圈（20-3）安装在动轮（11）上与导磁盘（20-6）相对应的部位上，磁粉（20-2）分布于磁粉室内，并且磁粉室位于激励线圈（20-3）和导磁盘（20-6）之间。

8.根据权利要求7所述的轮毂电机式载重车辆机电液复合制动装置，其特征在于：所述激励线圈（20-3）通过电性组件与外部电源相连接，该电性组件包括滑环、碳刷（20-1）和继电器，激励线圈、滑环、碳刷（20-1）和继电器依次相电性连接后与外部电源连接。