CN102691735A - 一种鼓式电子驻车制动器及其运作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种鼓式电子驻车制动器及其运作方法，包括制动鼓，左制动蹄，右制动蹄，左挺柱，右挺柱，螺套，电机蜗杆总成，减速齿轮以及压电式传感器，其中，所述电机蜗杆总成包括电机和蜗杆，所述电机连接并驱动蜗杆的旋转；所述电机蜗杆总成连接至所述减速齿轮并由其进行减速；所述减速齿轮连接螺套并可带动其转动；所述螺套左右两端分别连接左挺柱和右挺柱，其转动可带动左挺柱和右挺柱分别相背运动；所述左挺柱和右挺柱分别对应左右制动蹄并可推动其绕其转轴转动并使其与制动鼓接触；所述压电式传感器设置在左挺柱内，其用于检测制动蹄与制动鼓之间的压力并控制驱动电机的工作。

Description

一种鼓式电子驻车制动器及其运作方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件领域，具体涉及一种鼓式电子驻车制动器及其运作方法。

背景技术

目前的电子驻车主要分为两种，一种是拉线式EPB 另一种是卡钳式EPB,拉线式EPB 代替的是手刹的手刹部分，还需要布置拉索以及固定拉索的各种支架，需要占据很大一部分空间，没有真正起到轻量化节约空间的效果。

卡钳式EPB是将驱动电机直接集成在了卡钳之上，在空间方面确实有很大优势，但由于卡钳式EPB 本身容量的问题，在大型车辆上无法满足驻车效果，另外卡钳式EPB 结构复杂，目前的成本非常高昂，非一般车企所能承担。

目前，在已知技术中，与本发明或实用新型技术效果相近似的技术材料有：CN1729366A可机电式操作的驻车制动器，它主要的结构是电机、制动蹄、制动底板，通过这个技术我们可以实现 驻车，但是它的缺点是 只能实现单一驻车功能、需要额外的间隙自调机构。

发明内容

本发明的目的在于在成熟的鼓式制动器上集成一套电机驱动的机构，可以实现驻车、释放、间隙自调、应急制动功能，也可与液压行车制动器结合适用（纯鼓式制动器），还间接起了制动蹄间隙调整功能。

具体来说，本发明的目的在于提供一种鼓式电子驻车制动器及其运作方法，直流电机通过涡轮蜗杆及齿轮系的减速机构，驱动一个带有正反螺纹的螺纹套筒，螺纹套筒驱动两个分别带有左旋及右旋螺纹的挺柱，挺柱推动两个制动蹄实现驻车，驱动电机及涡轮蜗杆减速机构固定在一起然后固定在制动底板上；驱动机构为一个两端带有正反内螺纹的螺套 两个分别带有左旋及右旋外螺纹的挺柱与螺套啮合，螺套的转动驱动两个挺柱向向两侧推开；执行机构为两个制动蹄。

具体技术方案如下：

一种鼓式电子驻车制动器，包括制动鼓，左制动蹄，右制动蹄，左挺柱，右挺柱，螺套，电机蜗杆总成，减速齿轮以及压电式传感器，其中，

所述电机蜗杆总成包括电机和蜗杆，所述电机连接并驱动蜗杆的旋转；

所述电机蜗杆总成连接至所述减速齿轮并由其进行减速；

所述减速齿轮连接螺套并可带动其转动；

所述螺套左右两端分别连接左挺柱和右挺柱，其转动可带动左挺柱和右挺柱分别相背运动；

所述左挺柱和右挺柱分别对应左右制动蹄并可推动其绕其转轴转动并使其与制动鼓接触；

所述压电式传感器设置在左挺柱内，其用于检测制动蹄与制动鼓之间的压力并控制驱动电机的工作。

进一步地，所述螺套上设有齿轮，其与减速齿轮通过该齿轮连接并被带动。

进一步地，所述螺套的两端分别设有左旋及右旋的内螺纹，所述左挺柱和右挺柱为对应领蹄的左螺旋纹挺柱和对应从蹄的右螺旋纹挺柱，螺套的转动带动与之两端内螺纹啮合的左螺旋纹挺柱及右螺旋纹挺柱分别相背运动。

进一步地，还包括一螺套支架，螺套设在该螺套支架上并可旋转。

进一步地，左制动蹄为领蹄，右制动蹄为从蹄。

进一步地，所述电机为直流电机，所述螺套为两端带有正反螺纹的螺纹套筒。

进一步地，还包括制动底板，所述驱动电机及涡轮蜗杆与减速机构固定在一起，并均固定在制动底板上。

上述鼓式电子驻车制动器的运作方法，包括驻车、解除、间隙自调、应急制动的运作方法，其中驻车的运作方法包括如下步骤：

（1）停车后拉起驻车开关，电机蜗杆总成接通电源开始正向转动；

（2）蜗杆的转动驱动减速齿轮的转动，并进行减速；

（3）减速齿轮的转动驱动带有齿轮的螺套转动；

（4）螺套的转动带动与之两端内螺纹啮合的左螺旋纹挺柱及右螺旋纹挺柱分别相背运动；

（5）左螺旋纹挺柱及右螺旋纹挺柱的运动将推动领蹄及从蹄绕其转轴转动；

（6）领蹄及从蹄的外张与制动鼓接触；

（7）电机继续驱动，通过挺柱施加在领蹄从蹄上的压力变大；

（8）压电式传感器开始检测，当压力达到上限值之后，传感器发出一个信号，驱动电机停止工作，实现可靠驻车。

其中解除驻车的运作方法包括如下步骤：

（1）再次按下驻车开关，电机以相反的方向转动；

（2）减速齿轮驱动螺套以及左螺旋纹挺柱及右螺旋纹挺柱相向运动；

（3）施加在领蹄及从蹄上的压力消失，制动鼓的转动限制解除，驻车解除；

（4）当压电式传感器感受到力变化为0时发出信号，电机停止工作。

其中应急制动的运作方法包括如下步骤：

（1）在行车制动系统失效的情况下，一直拉起手制动开关；

（2）此时电机的工作模式与ABS系统进行通讯，并屏蔽挺柱总成中的压电式传感器信号，进入应急制动控制逻辑；

（3）当ABS轮速信号不是抱死状态，电机继续正向工作施加压力给领蹄及从蹄；

（4）当ABS发现车轮抱死并发出信号给电机电机反向转动，释放一部分制动力。

与目前现有技术相比，本发明最低成本的开发出了EPB，进一步扩展了EPB的应用范围（从小轿车到卡车）。实现方式简单，成本低廉。具体来说：

1）在非常成熟的鼓式制动器之上增加了一套电机驱动的机构来实现驻车。具有节省空间（无需布置手刹、拉索等部件）成本低廉，适用范围广；

2）既可以单独作为驻车制动器（DIH）结构，也可以与行车制动器结合适用（纯鼓式后制动器）；

3）EPB 执行机构既是驻车驱动装置，也是制动蹄间隙自调机构（不需要另外布置间隙自调装置）；

4）在目前非常成熟的鼓式制动器上集成了一套由电机驱动的机构来实现驻车功能。相比拉线式EPB 节省空间，相比较卡钳式EPB 则更廉价且容量更大。

附图说明

图1 鼓式制动器带电子驻车机构总成图

在附图中：1领蹄 2 制动底板 3 左旋螺纹挺柱总成（带压电式力传感器） 4-6 轮缸活塞 5 轮缸壳体 7 螺套（两段正反内螺纹） 8 螺套支架 9 右旋螺纹挺柱 10 从蹄 11 减速齿轮总成12 电机蜗杆总成 13制动鼓（与车轮连接）

图2 EPB 驱动原理图

图3 EPB 驱动原理图

图4是EPB驱动原理图

图5 间隙自调原理图

图6 应急制动原理图

具体实施方式

下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。

1.驻车

如图2-3-4 停车后拉起驻车开关，电机带蜗杆总成12 接通电源开始正向转动，蜗杆的转动驱动减速齿轮11的转动，并大比例的减速，减速齿轮11的转动驱动带有齿轮的螺套7转动，螺套7可在螺套支架8孔内做转动，也可沿其轴向滑动，螺套7两段分别有左旋及右旋的内螺纹，螺套7的转动带动与之两段内螺纹啮合的左旋挺柱总成3 及 右旋挺柱9 分别相背运动（二者距离变大），挺柱3和9 的运动将推动领蹄1 及从蹄10 绕其转轴转动（如图4，转轴固定在制动底板2上）领蹄1及从蹄10的外张最终将与制动鼓13接触，随着驱动的继续，通过挺柱3、9施加在领蹄1从蹄10上的压力越来越大，此时挺柱总成3里面的压电式传感器开始起作用（这里需要预先根据所适用的车辆大小设置一个上限值）当压力达到上限值之后，传感器发出一个信号，驱动电机12停止工作，由于涡轮蜗杆的不可逆效应，此时即使不给电机12任何驱动，整个机构也是稳定的不会自动释放，实现可靠的驻车。

在实际上，由于加工误差以及磨损的不均匀性，没有办法保证领蹄1从蹄10 与制动鼓13的间隙始终相同，所以机构中应设计出充分容差的措施。螺套7的轴向滑动便是实现这一功能的方法。比如当领蹄1与制动鼓13先接触之后，挺柱总成3的行程将被限制，此时螺套7将沿其轴向滑动（驱动齿面有滑动），并带动挺柱9推向从蹄10；直到力达到了预先设定的上限值。从蹄10先与制动鼓13解除，情况类似，只不过螺套7的滑动方向相反。

2.解除驻车

与实施驻车过程相反，在按下驻车开关，电机12以相反的方向转动，通过减速机构11最终驱动挺柱3和9相向运动（二者距离变小）施加在领蹄1及从蹄10上的压力消失，制动鼓13的转动限制解除，驻车解除。当压电式传感器感受到力变化为0时发出信号，电机停止工作。

3. 间隙自调

在使用过程中，领蹄1及从蹄10的摩擦材料的磨损，制动鼓13的内圆磨损都是不可避免的，当磨损后，领蹄1从蹄10与制动鼓13之间的间隙增大，在实施驻车时，电机必然需要更长的工作时间来驱动挺柱3及9压紧制动鼓13，但在释放时由于力传感器的作用，当力为0时电机停止工作，也就是说，这种情况下挺柱3、9推出行程大于退回行程，如图5所示，进而实现了间隙自调的功能。

4.应急制动

如图6所示 在行车制动系统失效的情况下，驻车制动系统要充当起应急制动的较色，这种情况下，驾驶人员需一直拉起手制动开关，此时电机的工作模式与ABS 系统进行通讯，并屏蔽挺柱总成3中的压电式传感器信号，进入应急制动控制逻辑。当ABS 轮速信号不是抱死状态，电机12 继续正向工作施加压力给领蹄1及从蹄10，当ABS 发现车轮抱死并发出信号（可以通过CAN 或硬线）给电机12 电机反向转动，释放一部分制动力。如此一个闭环的工作系统可实现应急制动并具备ABS 功能。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种鼓式电子驻车制动器，其特征在于，包括制动鼓，左制动蹄，右制动蹄，左挺柱，右挺柱，螺套，电机蜗杆总成，减速齿轮以及压电式传感器，其中，

所述电机蜗杆总成包括电机和蜗杆，所述电机连接并驱动蜗杆的旋转；

所述电机蜗杆总成连接至所述减速齿轮并由其进行减速；

所述减速齿轮连接螺套并可带动其转动；

所述螺套左右两端分别连接左挺柱和右挺柱，其转动可带动左挺柱和右挺柱分别相背运动；

所述左挺柱和右挺柱分别对应左右制动蹄并可推动其绕其转轴转动并使其与制动鼓接触；

所述压电式传感器设置在左挺柱内，其用于检测制动蹄与制动鼓之间的压力并控制驱动电机的工作。

2.如权利要求1所述的鼓式电子驻车制动器，其特征在于，所述螺套上设有齿轮，其与减速齿轮通过该齿轮连接并被带动。

3.如权利要求1或2所述的鼓式电子驻车制动器，其特征在于，所述螺套的两端分别设有左旋及右旋的内螺纹，所述左挺柱和右挺柱为对应领蹄的左螺旋纹挺柱和对应从蹄的右螺旋纹挺柱，螺套的转动带动与之两端内螺纹啮合的左螺旋纹挺柱及右螺旋纹挺柱分别相背运动。

4.如权利要求1-3中任一项所述的鼓式电子驻车制动器，其特征在于，还包括一螺套支架，螺套设在该螺套支架上并可旋转。

5.如权利要求1-4中任一项所述的鼓式电子驻车制动器，其特征在于，左制动蹄为领蹄，右制动蹄为从蹄。

6.如权利要求1-5中任一项所述的鼓式电子驻车制动器，其特征在于，所述电机为直流电机，所述螺套为两端带有正反螺纹的螺纹套筒。

7.如权利要求1-6中任一项所述的鼓式电子驻车制动器，其特征在于，还包括制动底板，所述驱动电机及涡轮蜗杆与减速机构固定在一起，并均固定在制动底板上。

8.如权利要求1-7所述鼓式电子驻车制动器的运作方法，其特征在于，包括驻车、解除、间隙自调、应急制动的运作方法，其中驻车的运作方法包括如下步骤：

（1）停车后拉起驻车开关，电机蜗杆总成接通电源开始正向转动；

（2）蜗杆的转动驱动减速齿轮的转动，并进行减速；

（3）减速齿轮的转动驱动带有齿轮的螺套转动；

（4）螺套的转动带动与之两端内螺纹啮合的左螺旋纹挺柱及右螺旋纹挺柱分别相背运动；

（5）左螺旋纹挺柱及右螺旋纹挺柱的运动将推动领蹄及从蹄绕其转轴转动；

（6）领蹄及从蹄的外张与制动鼓接触；

（7）电机继续驱动，通过挺柱施加在领蹄从蹄上的压力变大；

（8）压电式传感器开始检测，当压力达到上限值之后，传感器发出一个信号，驱动电机停止工作，实现可靠驻车。

9.如权利要求8所述鼓式电子驻车制动器的运作方法，其特征在于，其中解除驻车的运作方法包括如下步骤：

（1）再次按下驻车开关，电机以相反的方向转动；

（2）减速齿轮驱动螺套以及左螺旋纹挺柱及右螺旋纹挺柱相向运动；

（3）施加在领蹄及从蹄上的压力消失，制动鼓的转动限制解除，驻车解除；

（4）当压电式传感器感受到力变化为0时发出信号，电机停止工作。

10.如权利要求8或9所述鼓式电子驻车制动器的运作方法，其特征在于，其中应急制动的运作方法包括如下步骤：

（1）在行车制动系统失效的情况下，一直拉起手制动开关；

（2）此时电机的工作模式与ABS系统进行通讯，并屏蔽挺柱总成中的压电式传感器信号，进入应急制动控制逻辑；

（3）当ABS轮速信号不是抱死状态，电机继续正向工作施加压力给领蹄及从蹄；

（4）当ABS发现车轮抱死并发出信号给电机电机反向转动，释放一部分制动力。

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