一种电动轮鼓式制动器论文和设计-李建秋

全文摘要

本实用新型公开了一种电动轮鼓式制动器，包括制动蹄、回位装置、圆柱滚轮、促动凸轮等部件。与常规制动蹄相比，本实用新型的制动蹄具有较大的内外径比，从而使得制动器具有大的中心开孔，制动蹄包括左右对称设置的制动蹄片和摩擦材料，回位装置为对称设置的螺旋弹簧或C型弹簧，利用回位装置的预紧力，使圆柱滚轮卡紧在制动蹄片与所述促动凸轮之间，制动蹄片的回位通过回位装置实现。本实用新型适用于独立和非独立悬架、减速驱动和直接驱动等方案的电动轮；采用气压促动方式，减少制动器的轴向长度，有效节省空间；采用两种不同的回位装置布置方式，均可使制动器中心开孔扩大，可供独立或非独立悬架穿过；采用散热肋和通风口，可增强冷却能力。

主设计要求

1.一种电动轮鼓式制动器，其特征在于，所述制动器包括制动蹄、回位装置(4)、圆柱滚轮(7)、促动凸轮(8)、促动凸轮轴(12)和制动调整臂(9)，所述制动蹄包括左右对称设置的制动蹄片(3)和摩擦材料(2)，所述制动蹄片(3)具有大的内外径比，从而使得所述制动器具有大的中心开孔，所述回位装置(4)的一个方案为左右对称设置的两个螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的一端连接于所述制动蹄片(3)，另一端连接于所述促动凸轮(8)，利用所述螺旋弹簧的预紧力，使所述圆柱滚轮(7)卡紧在所述制动蹄片(3)与所述促动凸轮(8)之间，所述制动蹄片(3)的回位通过所述螺旋弹簧实现，所述促动凸轮(8)位于所述促动凸轮轴(12)末端，所述促动凸轮轴(12)连接所述制动调整臂(9)。

设计方案

1.一种电动轮鼓式制动器，其特征在于，所述制动器包括制动蹄、回位装置(4)、圆柱滚轮(7)、促动凸轮(8)、促动凸轮轴(12)和制动调整臂(9)，

所述制动蹄包括左右对称设置的制动蹄片(3)和摩擦材料(2)，所述制动蹄片(3)具有大的内外径比，从而使得所述制动器具有大的中心开孔，

所述回位装置(4)的一个方案为左右对称设置的两个螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的一端连接于所述制动蹄片(3)，另一端连接于所述促动凸轮(8)，利用所述螺旋弹簧的预紧力，使所述圆柱滚轮(7)卡紧在所述制动蹄片(3)与所述促动凸轮(8)之间，所述制动蹄片(3)的回位通过所述螺旋弹簧实现，

所述促动凸轮(8)位于所述促动凸轮轴(12)末端，所述促动凸轮轴(12)连接所述制动调整臂(9)。

2.根据权利要求1所述的电动轮鼓式制动器，其特征在于，所述两个螺旋弹簧具有夹角，进而使得所述制动器具有大的中心开孔。

3.根据权利要求1所述的电动轮鼓式制动器，其特征在于，所述回位装置(4)的另一个方案为C型弹簧，其左右对称布置在所述制动蹄片(3)的内部，开口朝向所述促动凸轮(8)，利用所述C型弹簧的预紧力，使所述圆柱滚轮(7)卡紧在所述制动蹄片(3)与所述促动凸轮(8)之间，所述制动蹄片(3)的回位通过所述C型弹簧实现。

4.根据权利要求1或3所述的电动轮鼓式制动器，其特征在于，所述制动蹄片(3)在远离所述凸轮(8)的一端设置有制动蹄安装销(1)。

5.根据权利要求1或3所述的电动轮鼓式制动器，其特征在于，所述制动蹄片(3)在远离所述凸轮(8)的一端具有另一种布置方式，即在所述制动蹄片的端部设置有顶杆(15)，所述制动蹄片(3)通过所述顶杆(15)相连。

6.根据权利要求1所述的电动轮鼓式制动器，其特征在于，所述制动器还包括制动鼓(13)，其外侧布置有散热肋，增加所述制动鼓(13)散热的表面积。

7.根据权利要求6所述的电动轮鼓式制动器，其特征在于，所述散热肋具有斜角，以增强散热能力。

8.根据权利要求1所述的电动轮鼓式制动器，其特征在于，所述制动器还包括制动器端盖(14)，所述制动器端盖(14)上设置有通风口冷却制动系统。

9.根据权利要求6所述的电动轮鼓式制动器，其特征在于，所述制动器还包括制动气室(11)和制动气室顶杆(10)，所述制动气室顶杆(10)与所述制动调整臂(9)铰接，制动时，所述制动气室(11)推动所述制动气室顶杆(10)移动，从而推动所述制动调整臂(9)旋转，进而带动所述促动凸轮(8)旋转，然后通过推动所述圆柱滚轮(7)滚动进而推动所述制动蹄片(3)，使所述制动蹄的摩擦材料(2)与所述制动鼓(13)的内壁接触摩擦，产生制动力。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于汽车制动技术领域，特别地，涉及一种针对电动轮的鼓式制动器。

背景技术

现有技术中，电动轮制动器具有盘式制动器与鼓式制动器两类制动器方案，对于采用普通盘式制动器的方案，该方案会浪费较大的周向空间，且制动卡钳厚度较大，也会浪费一定的轴向空间，这样会造成轮毂电机尺寸受限，不利于电动轮动力性的提高；对于采用鼓式制动器方案时，一般是将制动器布置在电动轮的内部，而不利于制动器的散热。另外，电动轮设计中，根据的载荷和转矩需求等，会有轮毂电机直驱、减速驱动等不同方案，现有的电动轮制动器方案一般只适用于直驱或减速驱动方案，减速驱动方案中制动器一般只适于布置在电动轮低速级或只适于布置在高速级，或对轮辋内部空间浪费情况较严重。

目前已有多项关于电动轮制动器的专利文献：

1)气压盘式制动器与外齿式轮边减速器布置结构总成(专利公开号：CN103287403A)，其方案为：采用盘式制动器，但此方案浪费了较大的周向空间。

2)一种基于轮毂电机的驱动与制动集成系统(专利公开号：CN104553744A)，其方案为：采用盘式制动器，利用杠杆原理增大盘式制动器的制动推力，并利用导磁片令制动盘产生涡流从而产生制动力矩，但是此方案杠杆、导磁套、导磁板的存在浪费了更多的轴向、径向和周向空间。

3)高效制动电动轮(专利公开号：CN105774765A)，其方案为：将盘式制动器布置在电动轮的高速级，使得制动器的制动力能够被减速系统放大，但是此方案浪费了较多的周向空间。

4)前驱动轮毂电机鼓式制动器的安装结构(专利公告号：CN202059262U)，其方案为：将鼓式制动器安装在轮毂电机总成的凹槽内，制动鼓通过制动鼓接盘与轮毂电机转子连接并且一起转动，内张型制动器总成通过螺栓与转向轴盘端固定，只适用于外转子轮毂电机，且制动器布置于电机内部，不利于制动器散热，制动器发热还会影响轮毂电机性能。

5)一种用于纯电动汽车的带有驱动电机的轮毂系统(专利公开号：CN105329088A)，其方案为：将鼓式制动器的制动鼓通过螺栓连接固定在外转子电机端盖上，此方案适用于外转子轮毂电机，但不适用于内转子轮毂电机。

另外，舍弗勒的电动轮制动器方案，采用鼓式制动器，并将制动器布置在电机转子内部而结构紧凑，但是此方案将制动鼓布置在电机定子内侧，不利于制动器的散热，制动器发热还会影响轮毂电机性能。

因此，亟待设计一种新型的针对电动轮专用的鼓式制动器，以至少解决现有技术中存在的技术问题之一，具有重要现实意义。

发明内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，针对现有技术中制动器浪费空间较大、散热不良等缺点，本实用新型提出一种适用于电动轮的鼓式制动器方案。本专利提出解决方案如下：一种电动轮鼓式制动器，所述制动器包括制动蹄、回位装置4、圆柱滚轮7、促动凸轮8和制动调整臂9，所述制动蹄包括左右对称设置的制动蹄片3和摩擦材料2，与常规制动蹄片相比，所述制动蹄片3具有较大的内外径比，从而使得所述制动器具有大的中心开孔，所述回位装置4为左右对称设置的两个螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的一端连接于所述制动蹄片3，另一端连接于所述促动凸轮8，同时利用所述螺旋弹簧的预紧力，使所述圆柱滚轮7卡紧在所述制动蹄片3与所述促动凸轮8之间，所述制动蹄片3的回位通过所述螺旋弹簧实现，所述促动凸轮8位于所述促动凸轮轴12末端，所述促动凸轮轴12连接所述制动调整臂9。进一步地，所述两个螺旋弹簧具有夹角，进而使得所述制动器具有大的中心开孔。

或者，所述回位装置4为C型弹簧，其左右对称布置在所述制动蹄片3的内部，开口朝向所述促动凸轮8，同时利用所述C型弹簧的预紧力，使所述圆柱滚轮7卡紧在所述制动蹄片3与所述促动凸轮8之间，所述制动蹄片3的回位通过所述C型弹簧实现。

优选地，所述制动蹄片3在远离所述凸轮8的一端部设置有制动蹄安装销1；

或者，所述制动蹄片3在远离所述凸轮8的一端部设置有顶杆15，所述制动蹄片3通过所述顶杆15相连。

进一步地，所述制动器还包括制动鼓13，其外侧布置有散热肋，增加所述制动鼓13散热的表面积。

进一步地，所述散热肋具有斜角，增强散热能力。

进一步地，所述制动器还包括制动器端盖14，所述制动器端盖14上设置有通风口冷却制动系统。

进一步地，所述制动器还包括制动气室11和制动气室顶杆10，所述制动气室顶杆10与所述制动调整臂9铰接，制动时，所述制动气室11推动所述制动气室顶杆10移动，从而推动所述制动调整臂9旋转，进而带动所述促动凸轮8旋转，然后通过推动所述圆柱滚轮7滚动进而推动所述制动蹄片3，使所述制动蹄的摩擦材料2与所述制动鼓13的内壁接触摩擦，产生制动力。

本实用新型具有以下优点和有益效果：

1)适用于独立悬架和非独立悬架等多种形式的电动轮，适用于减速驱动和直接驱动等多种驱动方案的电动轮；

2)采用气压促动方式，不需要液压缸或者气顶液机构，减少制动器的轴向长度，有效节省空间；

3)两种可供选择的回位装置的布置方式，可使制动器中心开孔扩大，可供独立悬架的转向节或者非独立悬架的车桥从中间穿过，适于安装至结构紧凑的电动轮；

4)可以灵活调整制动蹄的布置方式，从而可以根据具体需要在领从蹄式与双向自增力式之间选择；

5)采用散热肋和通风口，可使制动器的冷却能力强。

附图说明

本实用新型的上述和\/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型的一种电动轮鼓式制动器的不包括制动鼓和制动器端盖的正视图，其中的回位装置采用螺旋弹簧的形式；

图2为本实用新型的一种电动轮鼓式制动器的不包括制动鼓和制动器端盖的侧视图；

图3为本实用新型的一种电动轮鼓式制动器的包括制动鼓和制动器端盖的正视图；

图4为本实用新型的一种电动轮鼓式制动器的制动鼓的俯视图；

图5为本实用新型的一种电动轮鼓式制动器的不包括制动鼓和制动器端盖的正视图，其中的回位装置采用C型弹簧的方式；

图6为本实用新型的一种电动轮鼓式制动器的不包括制动鼓和制动器端盖的正视图，采用双向自增力的方式；

图7为本实用新型的一种电动轮鼓式制动器的不包括制动鼓和制动器端盖的正视图，采用双向自增力配合C型弹簧的方式；

其中，附图中的附图标记为：

1-制动蹄安装销，2-摩擦材料，3-制动蹄片，4-回位装置，5-柱销，6-销钉，7-圆柱滚轮，8-促动凸轮，9-制动调整臂，10-制动气室顶杆，11-制动气室，12-促动凸轮轴，13-制动鼓，14-制动器端盖，15-顶杆。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合实施例和附图1-7，对本实用新型的具体实施方式进行进一步详细描述。

为实现本实用新型的目的，针对现有技术中制动器浪费空间较大、散热不良等问题，本专利提出解决如下方案。

如图1-4所示，为本实用新型的优选实施例1：

一种电动轮鼓式制动器，包括制动蹄、圆柱滚轮7、促动凸轮8、制动调整臂9、促动凸轮轴12、制动气室顶杆10、制动气室11、制动鼓13和制动器端盖14等部件。其中，

所述制动蹄包括左右对称设置的制动蹄片3和摩擦材料2，

所述制动器用于对空间紧凑程度要求很高的电动轮，故而希望充分利用电动轮的径向空间与制动器的中心空间，因此所述制动蹄片3可以设置成具有相对传统鼓式制动器的更大的内外径比，从而使得制动器中心开孔较大，

优选地，所述内径范围在0.65-0.75之间，

可以理解的是，本实施例中所述制动器安装在电动轮上且布置在在靠近车身方向一侧，因此其靠近车身方向需要连接独立悬架中用于连接悬架杆系的转向节或者非独立悬架的车桥：对于独立悬架方案，转向节用于支撑轮毂轴承及轮毂，其轴承段直径不能过小，而轮毂位置又在电动轮中部，因此需要制动器有较大的中心开孔以便转向节和轮毂等穿过；对于非独立悬架方案，同样需要制动器有较大的中心开孔以便安装在车桥上的支撑轴或支撑套等结构从其中心穿过而方便布置轮毂轴承等，

本实施例中所述的制动器既可以用于轮毂电机直驱的电动轮方案，也可以用于减速驱动的电动轮方案，对于减速驱动的方案，所述制动器既可以安装在电动轮的高速级，又可以安装在电动轮的低速级。本实施例中所述的制动器尤其适用于安装在减速驱动电动轮高速级的方案，在这种方案中，制动器提供的制动力可以经由减速器放大，故仅需要较小的制动力，制动蹄片3的外径可以进一步减小。

综上，本实施例中的将所述制动蹄片3设置成具有较大内径并允许具有较小外径的方式，正好满足了上述要求。

优选地，所述制动蹄片3与摩擦材料2之间可以通过铆钉连接，所述铆钉的数量以及位置不限；

优选地，所述制动蹄片3通过销连接等铰连接方式，安装在所述制动器端盖14上。

传统制动器的回位装置(回位弹簧)一般为直接布置在制动蹄片之间，会占用较大中心开孔区域，如图1所示，本实施例中为留出较大的中心开孔空间，回位装置4为左右对称设置的两个螺旋弹簧，即所述制动蹄片3的回位通过两个螺旋弹簧实现。

所述螺旋弹簧的一端连接于所述制动蹄片3下方的柱销5，另一端连接于所述促动凸轮8端部的销钉6，

两个螺旋弹簧之间有一定夹角，为所述制动器留下更大了的中心开孔，

本实施例中，利用所述螺旋弹簧的预紧力，使所述圆柱滚轮7卡紧在所述制动蹄片3与所述促动凸轮8之间，

所述促动凸轮8位于所述促动凸轮轴12末端。

如图3所示，所述制动鼓13的外侧布置有散热肋，以满足所述制动器的散热需求，

如图4所示，给出了一种布置散热肋的方案，此方案所述散热肋加大了所述制动鼓13散热的表面积，且斜角β使其具有类似风扇的效果，增强散热能力，

优选地，所述散热肋布置的角度、多少不限，

本实施例中，受安装空间限制，所述制动鼓13的轴向尺寸较小，但是由于处于高速级，其制动力经过减速系统的放大后，同样能够满足制动力矩的要求，所述制动鼓13的内部还布置有内花键，与电机转子套筒连接，并实现在转子套筒上的轴向定位。

如图1-3所示，所述制动气室11通过螺栓、焊接等方式直接或者间接地与所述制动器端盖14固连。

对于非独立悬架的电动轮，所述制动器端盖14通过螺栓或者其他方式，直接或者间接地安装在车桥上，所述制动蹄安装销1安装在制动器端盖14上，所述制动蹄通过所述制动器安装销1安装，绕所述制动蹄安装销1转动。

对于独立悬架的电动轮，所述制动器端盖14通过螺栓或者其他方式，直接或者间接地安装在转向节上，所述制动蹄安装销1同时固接在转向节上，所述制动蹄通过所述制动蹄安装销1安装，所述促动凸轮轴12从转向节中穿过，连接所述制动调整臂9。

当然，制动蹄安装销1也不限于安装在制动器端盖14上，根据所述制动器在不同电动轮上安装的具体情况，制动蹄安装销1也调整为不经过制动器端盖14的固定方式，即直接安装在非独立悬架方案的车桥上或独立悬架方案的转向节上，制动器端盖14仍与车桥或者转向节连接。

优选地，所述制动器端盖14上还设置有通风口冷却制动系统，通风口的数量、形状不限。

本实施例的电动轮鼓式制动器的工作原理如下：

所述制动气室顶杆10与所述制动调整臂9铰接，采取制动时，所述制动气室11推动所述制动气室顶杆10移动，从而推动所述制动调整臂9旋转，进而带动所述促动凸轮8旋转，然后通过推动所述圆柱滚轮7滚动进而推动所述制动蹄片3，使所述制动蹄上的摩擦材料2与制动鼓13的内壁接触摩擦，产生制动力。

如图5所示，为本实用新型的优选实施例2：

本实施例中，回位装置4则采用C型弹簧，同样可以不占用制动器中心开孔的空间，具体方案为，

在实施例1的基础上，去除实施例1中的螺旋弹簧以及与螺旋弹簧两端相联的销钉6，而将销钉6安装在所述制动蹄片3的中部偏向所述促动凸轮8的一侧，

将所述C型弹簧左右对称布置在所述制动蹄片3的内部和所述销钉6的外侧，开口朝向所述促动凸轮8，保证在非制动情况下所述C型弹簧具有一定的预紧力，使所述圆柱滚轮7卡紧在所述制动蹄片3与所述促动凸轮8之间，所述制动蹄片3的回位通过所述C型弹簧实现。

如图6所示，为本实用新型的优选实施例3：

本实施例中，也可以采用双向自增力的制动蹄片组合，具体方案为，

在实施例1的基础上，不将所述制动蹄片3通过销连接等铰连接方式安装在所述制动器端盖14上，而是将两个制动蹄片3通过顶杆15相连。

可以理解的是，在这种布置方式下，由于所述鼓式制动器为双向自增力式鼓式制动器，制动鼓正向和反向旋转时均能借助蹄鼓间的摩擦起自增力作用，在相同的摩擦系数下具有更大的制动效能因数。而对不具有顶杆15结构、而在制动蹄片3远离凸轮的一端直接设置制动蹄安装销的前述实施例1中，所述鼓式制动器属于领从蹄制动器，相同摩擦系数下的制动效能因数小于双向自增力式结构，但因此其制动效能系数受摩擦系数的影响也更小，制动效能受制动鼓与摩擦片的表面状况变化(涉水、沾油、出现烧结现象等)的影响小，性能更为稳定。在本实用新型中，采用有顶杆15的双向自增力方案或无顶杆15的领从蹄方案，可以根据不同电动轮中对制动效能和稳定性的设计要求进行选择。

如图7所示，为本实用新型的优选实施例4：

本实施例中，在实施例1的基础上，采用实施例3中双向自增力方式配合实施例2中C型弹簧方式的方案。在此不再赘述。

本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

设计图

一种电动轮鼓式制动器论文和设计

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