CN111448108A - 具有电驱动器和机械制动器的集成式驱动单元 - Google Patents

具有电驱动器和机械制动器的集成式驱动单元 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种驱动和减速单元(1)，其具有机械制动器(12)和电驱动器(11)，其中，所述机械制动器(12)和所述电驱动器(11)设置为用于作用到唯一的车轮附接件(21)上的单元。此外，公开了一种用于控制或调节这样的驱动和减速单元(1)的方法。

Description

具有电驱动器和机械制动器的集成式驱动单元
技术领域
本发明涉及一种具有电驱动器和机械制动器的单元，该单元用于商用车辆和/或轨道车辆。
背景技术
图1以示意图示出了根据现有技术的驱动单元和制动单元连同它们与车轮附接的常见布置，如下所述那样。
通常，为从动车轮2设置了电驱动单元3以及制动单元4，所述电驱动单元和制动单元构造为单独的单元。在这种情况下，在车轮2和电驱动单元3之间设置有机械连接件23。此外，在车轮2和制动单元4之间设置有附加的机械连接24。所述连接件23和24被设立为在车轮2与电驱动单元3或制动单元4之间传递驱动力和制动力。
电驱动单元3(根据现有技术)具有电驱动器31以及控制器32，该控制器设置为用于控制电驱动器31。为此，电驱动器31和控制器32借助连接件33彼此连接，以便传递能量和信号。
制动单元4(根据现有技术)具有机械制动器41以及自身的制动控制装置42，该制动控制装置设置为用于控制制动器41。为此，制动器41和制动控制装置42借助连接件43彼此连接，以便传递能量和信号(即，例如数据，电，也可能是液压液体或压缩空气，和其他信号)。
在上述现有技术中，虽然电驱动单元3和制动单元4都作用到相同的车轮2上，但是它们彼此分开地设置。因此，所述电驱动单元和制动单元视为在拓扑和***方面彼此分开的子***。由此，在两个子***共同作用时、尤其是在调节或控制制动过程时会产生问题。此外，在现有技术中由于彼此分开的子***而需要许多构件，这既昂贵又费事，并且需要大的安装空间。尤其，必须为每个子***设置一个自身的控制器。
发明内容
本发明的任务是，设置一种设备以及方法，以便消除现有技术的缺点。该任务通过独立权利要求来解决。
通过将电驱动单元以及制动单元(机械制动器)实施为唯一的单元，可以节省安装空间。此外，在所述单元和要被驱动或制动的车轮之间仅需要设置一个连接件。
优选，电驱动单元以及制动单元实施为集成且紧凑的单元。
优选，电驱动器的转子构造为机械制动器的组成部分。由此，节省了构件，这降低了生产成本。因此，制动器和电驱动器具有共同的部分。这意味着，一个构件既属于电驱动器又属于机械制动器。在这种情况下，所述共同的构件是电驱动器的转子。其他构件也可以既属于电驱动器又属于机械制动器。
优选，设置共同的控制器，该控制器设立为用于控制机械制动器并用于控制电驱动器。由此节省了构件，即节省了另一控制器。由此，还简化了对制动过程的控制或调节。用于机械制动器和电驱动器的唯一的控制器有能力以低的计算花费在发电机运行中协调机械制动器和电驱动器之间的共同作用，以便减小机械制动器的耗损。因为借助处于发电机运行中的电驱动器可以无磨损地进行制动。因此，共同的控制器优选以如下方式协调机械制动器和电驱动器之间的共同作用，使得处于发电机运行中的电驱动器最大程度地满足制动需求。因此，优选仅在绝对必要时(例如在完全制动的情况下或在火车或商用车辆停止前的最后几米的情况下)才使用机械制动器。
优选，所述单元具有用于至少电驱动单元和制动单元的共同壳体。优选，所述控制器也集成在该壳体中。
根据另一构型，控制器布置在共同壳体之外。
优选，设置用于电驱动器的传动装置，以便在车轮的任何转速范围内尽可能优化地利用电驱动器的转矩特性。由此提高了效率，因而使***效率最大化。所述传动装置优选是可切换的。
根据另一构型，所述传动装置优选是不可切换的，而是具有固定的传动比。
优选，所述传动装置和电驱动器也具有共同的构件。这意味着，一个构件既属于电驱动器又属于传动装置。由此节省了构件。
优选，所述传动装置和机械制动器也具有共同的构件。这意味着，一个构件既属于机械制动器又属于传动装置。由此节省了构件。所述共同的构件可选地是最后一个传动装置级。
通常，由于根据本发明的构造，尽可能多的构件可以满足多种功能。优选，因此通常也将彼此分开地设置的构件彼此组合。由此减少了构件数量并且节省了安装空间，因为能够实现更紧凑的结构。
优选，传动装置构造为行星传动装置。由此实现了紧凑的结构。
优选，车轮与根据本发明的驱动和减速单元之间的连接件构造为振动解耦的轴。由此，防止或至少最小化车轮与根据本发明的驱动和减速单元之间的振动传递。
优选，驱动和减速单元装配在商用车辆或轨道车辆的底盘上，由此减少了振动质量。
优选，驱动和减速单元直接装配在车轮上，由此在驱动和减速单元与车轮之间不需要轴。
即使可以通过仅借助处于发电机运行中的电驱动器进行的制动来实现制动请求，优选也应在火车停止前的最后几米处激活机械制动器，或者优选在火车停止前的最后几米处仅机械地进行制动。由此能够实现精确的停车，即恰好停车在预设点上。
优选，在紧急制动请求的情况下，立即激活机械制动器，而无需事先检查该制动请求是否也可以单独由处于发电机运行中的电驱动器实现。由此，在紧急制动的情况下节省了时间和行驶距离，因为借助所有可用的器件尽可能提早地进行制动。
优选，尽可能频繁地并且尽可能仅由处于发电机运行中的电驱动器进行制动。然而优选，如果不能消耗或不能导走由处于发电机运行中的电驱动器转换成电流的能量，那么附加地借助机械制动器进行制动。
根据另一构型，在上述情况中，如果不能消耗或不能导走由处于发电机运行中的电驱动器转换成电能的能量，那么优选仅借助机械制动器进行制动。
附图说明
图1示出根据现有技术的驱动单元和制动单元连同它们与车轮附接的常见布置，如在开头已阐述那样。
图2示出根据本发明的构型的实施例。
具体实施方式
在对图2的以下描述中，尤其探讨与在图1中所示的布置的区别。图2还示出了示意性表示的车轮2。此外，示出了根据本发明的驱动和减速单元1。与根据现有技术的两个连接件23、24(参见图1)不同，在车轮2和驱动和减速单元1之间仅设置唯一的连接件21。电驱动器11中央地布置在驱动和减速单元1内。在此示出的实施方式具有可选的传动装置13，该传动装置与制动器12和电驱动器11邻接地布置。如果要驱动车轮2，那么由电驱动器11产生的转矩经由传动装置13被传导，并且从那里通过连接件21被传导至车轮2。虽然在图2中未示出从传动装置13到连接件21的直接的转矩传递可能性，但是仍能够实现该转矩传递可能性。图2仅应理解为原理性图示，其示出了各个不同构件的原理性布置的示例。
如果要制动车轮2，那么必须由驱动和减速单元1将制动力施加到连接件21上。这在仅通过处于发电机运行中的电驱动器11就可以满足制动力要求的情况下发生。然而，如果处于发电机运行中的电驱动器11的制动作用不足，那么附加地通过机械制动器12施加制动力。
为了控制或调节电驱动器11和机械驱动器12的共同作用，驱动和减速单元1具有集成在其中的控制器14。控制器14还具有安全性功能，例如ABS以及ESP功能(在商用车辆中)或防滑保护装置(在轨道车辆中)。
附图标记列表
1 驱动和减速单元
11 电驱动器
12 制动器
13 传动装置
14 (驱动和减速单元1的)控制器
2 车轮
21 车轮2与驱动和减速单元1之间的连接件
23 车轮2与电驱动单元3之间的连接件(现有技术)
24 车轮2与制动单元4之间的连接件(现有技术)
3 电驱动单元(现有技术)
31 电驱动器(现有技术)
32 控制器(现有技术)
33 电驱动器31与控制器32之间的连接
4 制动单元(现有技术)
41 制动器(现有技术)
42 制动控制装置(现有技术)
43 制动器41与制动控制装置42之间的连接件

Claims (15)

1.一种驱动和减速单元(1)，具有：
机械制动器(12)，和
电驱动器(11)，
其中，所述机械制动器(12)和所述电驱动器(11)设置为用于作用到唯一的车轮附接件(21)上的单元。
2.根据上述权利要求所述的驱动和减速单元(1)，其中，所述电驱动器(11)的转子构造为所述机械制动器(12)的组成部分。
3.根据上述权利要求之一所述的驱动和减速单元(1)，还具有：
共同的控制器(14)，所述控制器设置为既用于控制所述机械制动器(12)又用于控制所述电驱动器(11)。
4.根据前一权利要求所述的驱动和减速单元(1)，所述驱动和减速单元能被所述控制器(14)这样控制，使得
或者单独地通过所述机械制动器(12)，
或者单独地通过所述电驱动器(11)，
或者组合地通过所述机械制动器(12)和所述电驱动器(11)
能将制动作用施加到所述车轮附接件(21)上。
5.根据上述权利要求之一所述的驱动和减速单元(1)，还具有：
传动装置(13)，所述传动装置也集成到组合式并且紧凑的单元中。
6.根据上述权利要求所述的驱动和减速单元(1)，其中，所述传动装置(13)是所述电驱动器(11)的一部分，和/或最后一个传动装置级构造为所述机械制动器(12)的构件。
7.根据前两项权利要求之一所述的驱动和减速单元(1)，其中，所述传动装置(13)构造为行星传动装置。
8.根据上述权利要求之一所述的驱动和减速单元(1)，其中，所述机械制动器(12)构造为鼓式制动器或盘式制动器并且能以气动、液压或电动的方式被激活。
9.根据上述权利要求之一所述的驱动和减速单元(1)，所述驱动和减速单元设置为用于在商用车辆和/或轨道车辆中使用。
10.根据上述权利要求之一所述的驱动和减速单元(1)，还具有：
车轮附接件(21)，所述车轮附接件设置为刚性轴或者振动解耦的轴，其中，所述驱动和减速单元(1)设置为用于装配在车辆底盘上。
11.根据权利要求1至9之一所述的驱动和减速单元(1)，其中，所述驱动和减速单元(1)设置为用于直接装配在车轮(2)上。
12.一种用于控制驱动和减速单元(1)的方法，所述驱动和减速单元具有机械制动器(12)、电驱动器(11)和控制器(14)，所述方法在制动请求的情况下具有以下步骤：
仅由处于发电机运行中的所述电驱动器(11)进行制动，如果这样能按照制动请求实现制动作用的话，
如果不能单独地由所述电驱动器(11)按照制动请求实现制动作用，那么借助所述机械制动器(12)附加地进行制动。
13.根据上述权利要求所述的方法，附加地具有以下步骤：
如果仅由处于所述发电机运行中的所述电驱动器(11)进行制动足以满足所述制动请求，那么在车辆停止前的最后制动阶段中借助所述机械制动器(12)附加地进行制动。
14.根据上述方法权利要求之一所述的方法，附加地具有以下步骤：
如果存在紧急制动请求，那么附加地立即激活所述机械制动器(12)，而无需检查是否能单独地由处于所述发电机运行中的所述电驱动器(11)按照所述制动请求实现制动作用。
15.根据上述方法权利要求之一所述的方法，附加地具有以下步骤：
如果不能消耗由处于所述发电机运行中的所述电驱动器(11)转化为电流的能量，那么借助所述机械制动器(12)附加地进行制动。
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