CN103174698B - 电液执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电液执行器，包括主缸和电机，所述主缸包括液压缸和一端伸入液压缸内并可相对液压缸作线性运动的活塞，所述电机包括定子和可相对定子旋转的转子，所述活塞受电机转子驱动，所述电液执行器还包括一用于对所述电机转子进行选择性制动的电子机械制动装置。本发明的电液执行器，通过使用电子机械制动装置对电机转子进行制动来保持液压回路中较大的压力，消耗较小的能量即可保持液压回路中较大的压力，可避免现有的电液执行器为保持液压回路中较大的压力电机需消耗高能量并产生高热量。

Description

电液执行器
技术领域
本发明涉及一种电液执行器，尤其涉及一种带制动装置的电液执行器。
背景技术
一种电液执行器通常包括一电机，用于驱动液压回路中液压缸的活塞运动。此种类型的电液执行器可用于车辆中，如车辆刹车系统和离合系统等。电机驱动活塞进入液压缸内从而增加整个油路中的压力。驱动过程中，油路中的压力相对比较低，因此电机不需要消耗太多的能量来提供需要的力矩。但在驱动过程的末端，油路中的压力会相对较高，较高的压力将对活塞产生较大的反作用力，因此为保持油路中的压力，电机需要提供较大的力矩。如果依靠电机本身来提供此较大的保持力矩，则电机需要供给较大的电流从而消耗较高的能量并产生相对高的热量。
然而，车辆部件的能量消耗直接影响到汽油机/柴油机的油耗或电动汽车的充电电池的使用时间，且产生高热量可能会导致电机过热。
本发明旨在发明一种能提供较高保持力矩却无需消耗高能量、产生高热量的电液执行器。
发明内容
本发明提供一种电液执行器，包括主缸和电机，所述主缸包括液压缸和一端伸入液压缸内并可相对液压缸作线性运动的活塞，所述电机包括定子和可相对定子旋转的转子，所述活塞受电机转子驱动，所述电液执行器还包括一用于对所述电机转子进行制动的电子机械制动装置。
优选地，所述电机为无刷电机或步进电机。
优选地，所述电液执行器还包括一用于将电机转子的旋转运动转换成直线运动的运动转换装置，所述运动转换装置连接于电机转子与活塞之间以驱动活塞相对液压缸作线性运动。
优选地，所述电子机械制动装置安装于电机的远离活塞的一端。
优选地，所述电子机械制动装置包括相对电机定子固定的电磁铁，和安装至电机转子并可随之旋转的制动片。
优选地，所述制动片通过一弹性元件安装至电子转子，所述弹性元件产生的弹力可驱使所述制动片沿转子轴向相对转子运动。
优选地，所述电磁铁包括铁心和线圈，线圈通电时可产生穿过铁心和制动片的电磁场。
优选地，所述电磁铁还包括一摩擦面，制动时所述制动片在电磁铁的电磁场作用下或在弹性元件的弹力作用下与所述摩擦面抵接从而对电机转子进行制动。
优选地，所述摩擦面形成于铁心的末端。
优选地，所述铁心为环形且具有U形横截面，所述U形横截面包括底壁和从底壁延伸的内外侧壁，底壁与内外侧壁之间形成收容空间，收容空间远离底壁的一端为开口端，所述开口端朝向制动片，线圈收容于收容空间内，所述摩擦面形成于铁心的开口端。
优选地，电磁铁未通电时，所述弹性元件的弹力使得制动片与铁心的开口端之间保留一定的间隙以便制动片可随电机转子旋转；电磁铁通电时，所述制动片在电磁铁的电磁场作用下克服弹性元件的弹力与铁心的开口端抵接从而对电机转子制动。
本发明所举实施例具有以下有益效果：本发明的电液执行器，通过使用电子机械制动装置对电机转子进行制动来保持液压回路中较大的压力，消耗较小的能量即可保持液压回路中较大的压力，可避免现有的电液执行器为保持液压回路中较大的压力而需消耗高能量并产生高热量。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
附图中：
图1是本发明一实施例的电液执行器的剖视示意图；
图2是图1的电液执行器的圆圈部分的放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
请参阅图1，一种电液执行器，包括主缸12、电机14及制动装置16。主缸12主要用于连接到液压回路(图未示)从而驱动一个或多个从动缸，从动缸可用于驱动如离合器的拨叉(clutch shifter)，离合器的拨叉通常具有两个工作位置且于两工作位置之间的运动可控；或用于为车辆的刹车踏板提供动力。上述两种应用，都存在一定程度的反作用力，该反作用力将传递至主缸12的活塞22，且随着液压回路中的压力增加而增加。
所述主缸12具有储油箱18，用于储存工作液体如液压油等。所述储油箱18与一液压缸20相通，液压缸20端部设置一活塞22，所述活塞22的一端伸入液压缸20内，一个或多个密封结构设置于活塞22与液压缸20之间，以防止液压缸20内的流体溢出。所述活塞22设有一具较大尺寸的头部24，优选地，所述头部24位于活塞22远离液压缸20的另一端，可选地，所述头部24也可以位于活塞22的两端之间。当然，所述头部24的尺寸必须保证头部24不能进入液压缸20内，这样，所述头部24具有轴向定位功能。所述头部24与一个或多个导向杆26相配合，从而引导活塞22在液压缸20内的滑动。每一导向杆26上套设有复位弹簧28，所述复位弹簧28位于活塞头部24与主缸12的壁部上，用于活塞22的复位。
所述电机14通过螺钉30等固定方式固定至主缸12的壁部，所述电机14可以是无刷电机或步进电机。所述电机14包括定子和可相对定子旋转的转子34，转子34的旋转运动可通过一运动转换装置如带螺纹的输出轴32转换为直线运动，所述输出轴32的中心线与电机14转子34中心线一致，输出轴32与电机转子34连接的一端的外表面设螺纹，并与电机转子34的设内螺纹的孔配合，输出轴32的另一端连接至活塞22的头部24，优选地，所述活塞22头部24设盲孔，所述输出轴32的另一端插入所述盲孔内。电机转子34旋转时，输出轴32与活塞22相连的一端可推动活塞22进入液压缸20内，从而压缩液压缸20。
所述电机14的另一端设电子机械制动装置16，所述制动装置16放大后的剖视图如图2所示。所述制动装置16包括电磁铁46和制动片42，制动片42通过一弹性元件如膜片弹簧44(membrane spring)固定至电机14转子34的末端，膜片弹簧44使得制动片42沿转子轴向可相对转子34运动，但圆周方向的运动受到限制，从而使得制动片42可随转子34一起转动。电磁铁46相对电机定子固定，包括线圈48和铁心50。所述铁心50具有U形截面，所述U形截面包括底壁54和从底壁54内外侧延伸的内外侧壁56，底壁54与两侧壁56之间形成收容空间58，收容空间58的远离底壁54的一端为开口端52，所述开口端52朝向制动片42，线圈48收容于收容空间58内。膜片弹簧44的设置使得：当制动片42位于初始位置时，制动片42朝向铁心50但与之隔开一较小的轴向气隙62。当电磁铁被通电时，制动片42克服弹簧44的弹力被吸引至电磁铁50，从而使得电机转子34相对电磁铁的铁心50固定。铁心50的开口端52也即铁心侧壁56的末端形成摩擦面60，当制动装置16工作时，所述摩擦面60与制动片42相抵接，从而阻止制动片42和电机转子34旋转。所述电磁铁的铁心50固定至壳体64，壳体64固定至电机定子或外壳，从而使得铁心50相对电机定子固定。密封元件如O形密封圈66可设置于电磁铁铁心50与壳体64之间，以防电磁铁进水。
可以理解地，所述铁心50还可以通过一安装架直接或间接固定至电机。
使用时，电机14驱动活塞22进入液压缸20内，从而压缩液压缸20内的工作介质，复位弹簧28受到压缩。当液压缸内20/液压回路中的压力增加到预定值时，电机被切断电源，此时，复位弹簧28具有促使活塞22回到原位从而驱动电机反转的趋势。然而，此时电磁铁46的线圈48通电，通电线圈48产生穿过铁心和制动片的电磁场，制动片42在电磁场作用下被吸引至并抵顶铁心50的摩擦面60，从而阻止制动片42和电机转子34受活塞22驱动而旋转，也即电机转子被制动。这样，通过消耗较小的能量即可保持液压回路中压力。当液压回路中的压力需要降低时，电磁铁46线圈48断电，电机转子制动解除，电机控制电路控制电机转子34运动以使得活塞22可按照预定的速度从液压缸20中退出预定的量。同理，当液压回路中的压力需要增加时，电磁铁46线圈48断电以使得电机转子可自由转动，电机工作，电机转子34驱动活塞22朝液压缸20运动。这样，当活塞22需要运动至新的位置时，电磁铁将被断电以释放制动装置16(也即电机转子34被释放)。电磁铁断电后，膜片弹簧44驱使制动片42回到原位，从而使得制动片42与摩擦面60不再接触，电机转子34可自由转动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。例如，膜片弹簧44是一种连接制动片42与转子34的简单方式，膜片弹簧44可防止制动片42相对电机转子34转动，而容许制动片42在被电磁铁50吸引时相对转子做轴向运动直至与电磁铁50的摩擦面60紧贴，而在电磁铁50断电后驱使制动片42回位从而脱离电磁铁50的摩擦面60。具有上述同样功能的其他弹性装置也可应用到本发明中，如转子34与制动片42之间使用花健连接(spline connection)，再通过使用螺旋弹簧(coil spring)促使制动片42复位。另外，尽管本发明实施例描述的电磁铁通电时，制动装置16发挥制动作用，相反配置即弹性装置44促使制动装置16提供制动，电磁铁50通电后制动解除)亦是可行方案。具体选用何种配置，可根据实际需要选择。

Claims (10)

1.一种电液执行器，包括主缸和电机，所述主缸包括液压缸和一端伸入液压缸内并可相对液压缸作线性运动的活塞，所述电机包括定子和可相对定子旋转的转子，所述活塞受电机转子驱动，其特征在于，所述活塞设有一具较大尺寸的头部，所述头部的尺寸保证头部不能进入液压缸内，所述电液执行器还包括一用于对所述转子进行选择性制动的电子机械制动装置，所述电子机械制动装置包括相对电机定子固定的电磁铁，和安装至电机转子的末端并可随之旋转的制动片，所述制动片通过一弹性元件安装至电机转子。
2.根据权利要求1所述的电液执行器，其特征在于，所述电机为无刷电机或步进电机。
3.根据权利要求1所述的电液执行器，其特征在于，所述电液执行器还包括一用于将电机转子的旋转运动转换成直线运动的运动转换装置，所述运动转换装置连接于电机转子与活塞之间以驱动活塞相对液压缸作线性运动；所述活塞与一个或多个导向杆相配合从而引导活塞在液压缸内的滑动。
4.根据权利要求1所述的电液执行器，其特征在于，所述电子机械制动装置安装于电机的远离活塞的一端。
5.根据权利要求1所述的电液执行器，其特征在于，所述弹性元件产生的弹力可驱使所述制动片沿转子轴向相对转子运动。
6.根据权利要求5所述的电液执行器，其特征在于，所述电磁铁包括铁心和线圈，线圈通电时可产生穿过铁心和制动片的电磁场。
7.根据权利要求6所述的电液执行器，其特征在于，所述电磁铁还包括一摩擦面，对电机转子制动时，所述制动片在电磁铁的电磁场作用下或在弹性元件的弹力作用下与所述摩擦面抵接从而对电机转子进行制动。
8.根据权利要求7所述的电液执行器，其特征在于，所述摩擦面形成于铁心的末端。
9.根据权利要求8所述的电液执行器，其特征在于，所述铁心为环形且具有U形横截面，所述U形横截面包括底壁和从底壁延伸的内外侧壁，底壁与内外侧壁之间形成收容空间，收容空间远离底壁的一端为开口端，所述开口端朝向制动片，线圈收容于收容空间内，所述摩擦面形成于铁心侧壁的末端。
10.根据权利要求9所述的电液执行器，其特征在于，电磁铁未通电时，所述弹性元件的弹力使得制动片与铁心的开口端之间保留一定的间隙以便制动片可随电机转子旋转；电磁铁通电时，所述制动片在电磁铁的电磁场作用下克服弹性元件的弹力被吸引至电磁铁以使得转子相对电磁铁的铁心固定。
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