CN103192722A - 电子机械制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子机械制动器，包括驱动电机、运动转换机构、制动钳体总成、驻车制动机构、压应变传感器和旋转变压器，运动转换机构包括导向筒、滚珠丝杠和丝杠螺母；驱动电机的转子通过减速机构和滚珠丝杠连接；制动钳体总成包括制动块、制动钳和制动器支架，制动块和丝杠螺母通过传动件相接；驻车制动机构包括拔盘和楔块式超越离合器。本发明将行车制动和驻车制动在同一个执行机构上实现，同时能够实现长下坡制动力保持功能，将运动转换机构内置于驱动电机转子中空部分，楔块式超越离合器的内圈和行星架是同一部件，使得本制动器具有结构紧凑、体积小、重量轻、制造成本低等优点，并能准确检测制动力压力，控制制动夹紧力和制动间隙。

Description

电子机械制动器

技术领域

本发明涉及一种制动器，特别涉及一种电子机械制动器。

背景技术

20世纪以来汽车技术飞速发展，人们对汽车安全性和舒适性的要求越来越高，而传统液压制动系统存在液压管路多、真空助力器体积大、布置装配难度大、ABS电控系统复杂、制造和维修成本高等诸多固有缺陷。而电子机械制动系统（EMB）不仅克服了液压制动的固有缺陷，同时还具有载荷传递平稳、制动效能稳定、信号传输速度快、制动行程短、传动效率高、制动响应时间短等突出优点。随着力矩电机技术和电子控制技术的发展, EMB电子机械制动系统作为汽车新一代制动器，将成为未来汽车制动的主要发展方向。

现有电子机械制动器的行车制动执行器和驻车制动执行器往往是两套机构，需要分别设置驱动电机和传动系统，存在外形尺寸大、结构空间利用率低、安装不便、成本高等特点。因此，需要一种具有行车制动、驻车制动、制动力保持等功能，同时结构紧凑、零件少、质量轻、成本低、便于安装的新型电子机械制动器。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电子机械制动器，其具有行车制动、驻车制动和制动力保持等功能，并具有结构紧凑、质量轻、成本低、便于安装等优点，可解决现有电子机械制动器存在的缺点。

本发明电子机械制动器，包括驱动电机、运动转换机构、制动钳体总成和驻车制动机构，

所述运动转换机构包括固定设置的导向筒、设置于导向筒内的滚珠丝杠和与滚珠丝杠配合的丝杠螺母，所述丝杠螺母与导向筒在滚珠丝杠轴向上单自由度滑动配合；

所述驱动电机的转子通过减速机构和滚珠丝杠传动配合；

所述制动钳体总成包括制动块、制动钳和制动器支架，所述制动钳与驱动电机的壳体固定连接，所述制动块和制动器支架在滚珠丝杠轴向上单自由度滑动配合，且所述制动块和丝杠螺母通过传动件相接；

所述驻车制动机构包括拔盘和楔块式超越离合器，所述楔块式超越离合器的外圈固定设置，楔块式超越离合器的内圈和滚珠丝杠同轴固定配合，所述拔盘和楔块式超越离合器的楔块连接。

进一步，所述减速机构为由太阳轮、行星轮、行星轴、行星架和齿圈组成的行星齿轮减速机构，所述太阳轮外套于滚珠丝杠并固定在驱动电机转子上，所述齿圈固定在驱动电机的壳体上，所述楔块式超越离合器的内圈为行星架，所述行星轮通过行星轴设置于楔块式超越离合器的内圈上；

进一步，所述导向筒位于驱动电机的转子内，且导向筒的第一端通过轴承固定于滚珠丝杠上，导向筒的第二端支撑于制动钳上、并与制动钳固定配合；

进一步，所述导向筒的内壁上固定有套在丝杠螺母上、并与丝杠螺母过盈配合的密封圈。

进一步，所述丝杠螺母外侧面上设置有环形凹槽，所述传动件包括外套在丝杠螺母外侧环形凹槽中的摩擦环和固定外套于摩擦环的制动压盘；

进一步，所述制动压盘的外圆柱面上设置有环形槽，所述环形槽中设置有压应变传感器；

进一步，所述制动压盘和制动块之间设置有隔热垫，所述隔热垫和制动块之间设置有消音片；

进一步，所述电子机械制动器还包括旋转变压器，所述旋转变压器的转子固定在滚珠丝杠上，所述旋转变压器的定子固定设置；

进一步，所述拔盘上设置有将旋转变压器和滚珠丝杠端部密封在内的密封端盖；

进一步，所述导向筒的端部和隔热垫之间设置有波纹管防尘罩，所述波纹管防尘罩粘接在隔热垫端面上。

本发明的有益效果：

1、本发明电子机械制动器，将行车制动和驻车制动在同一个执行机构上实现，同时能够实现长下坡制动力保持功能，简化了制动器的结构。

2、本发明电子机械制动器，将运动转换机构内置于驱动电机转子中空部分，充分利用了有限空间，减小了制动器体积。

3、本发明电子机械制动器，其楔块式超越离合器的内圈和行星架是同一部件，简化了制动器结构，缩小了制动器体积，有利于整车安装布置。

4、本发明电子机械制动器，在制动压盘上设置了压应变传感器，通过采集制动压盘的压应变获取制动压力，有利于实现制动力闭环控制，且压应变传感器设置于环形凹槽中，不占用空间，便于安装布置。

5、本发明电子机械制动器，制动压盘与丝杆螺母通过摩擦环联接，能降低传递到制动压盘上的扭矩，使得制动压盘的周向剪切应变较小，有利于提高制动压盘的轴向压应变测量精度，进而提高制动压力的测试精度。

6、本发明电子机械制动器，制动块与制动压盘之间设置有隔热垫，减少了制动时热量向执行机构的传递，延长了滚珠丝杆副和驱动电机的使用寿命。

7、本发明电子机械制动器，本发明通过在滚珠丝杆上安装旋转变压器采集转速信号，有利于对制动夹紧力和制动间隙的精确控制。

附图说明

图1为本电子机械制动器的剖视结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图所示，本实施例电子机械制动器，包括驱动电机、运动转换机构、制动钳体总成和驻车制动机构；

所述运动转换机构包括固定设置的导向筒1、设置于导向筒1内的滚珠丝杠2和与滚珠丝杠2配合的丝杠螺母3，所述丝杠螺母3与导向筒1在滚珠丝杠轴向上单自由度滑动配合；本实施例中，所述导向筒1上设置有沿滚珠丝杠轴向延伸的键槽，所述丝杠螺母3上设置有的平键4，通过平键4和键槽配合实现丝杠螺母3与导向筒1在滚珠丝杠轴向上单自由度滑动配合，当然在不同实施方式中也可采用花键或其它直线运动导向结构实现单自由度滑动配合；

所述驱动电机的转子5通过减速机构和滚珠丝杠2传动配合，本实施例中所述驱动电机的转子5一端通过轴承支撑于驱动电机的壳体9上，另一端通过滚针轴承支撑于导向筒1上；

所述制动钳体总成包括制动块6、制动钳7和制动器支架8，所述制动钳7与驱动电机的壳体9固定连接，所述制动块6和制动器支架8在滚珠丝杠轴向上单自由度滑动配合，且所述制动块6和丝杠螺母3通过传动件相接。在具体实施中，制动器支架8固定安装在车辆相应部位，制动钳7和制动器支架8之间可采用传统浮动式制动器中制动钳和制动器支架的连接方式；所述制动器支架8上设置有沿滚珠丝杠轴向延伸的导向槽，所述制动块6安装于导向槽中与制动器支架8实现单自由度滑动配合。

所述驻车制动机构包括拔盘10和楔块式超越离合器，所述楔块式超越离合器的外圈11固定设置，楔块式超越离合器的内圈12和滚珠丝杠2同轴固定配合，所述拔盘10和楔块式超越离合器的楔块13连接；本实施例中，所述楔块式超越离合器的外圈11同驱动电机的壳体9固定连接，所述拔盘10和楔块式超越离合器的楔块13通关过螺栓螺母组件14及卡圈15固定连接，且拔盘10还通过轴承固定支撑在外圈11上。

本电子机械制动器的制动动作过程为：

行车制动时，驱动电机启动，其转子5输出的动力经减速机构传递至滚珠丝杠2，滚珠丝杠2旋转驱动丝杠螺母3沿滚珠丝杠轴向移动，丝杠螺母3再通过传动件推动制动块6，制动块6和制动钳7配合实现车辆行车制动。

驻车制动时，通过外力机构推动拔盘10转动，拔盘10转动推动楔块13转动，楔块13楔紧楔块式超越离合器的外圈11和内圈12，使内圈12保持停转状态，固定拨盘10，维持楔块13处于楔紧状态，便可实现停车制动和制动力保持。

本发明电子机械制动器，将行车制动和驻车制动在同一个执行机构上实现，同时能够实现长下坡制动力保持功能，简化了制动器的结构，缩小了制动器体积，降低了制动器的制造成本。

作为对本实施例的改进，所述减速机构为由太阳轮16、行星轮17、行星轴18、行星架和齿圈19组成的行星齿轮减速机构，所述太阳轮16外套于滚珠丝杠2并固定在驱动电机的转子5上，所述齿圈19固定在驱动电机的壳体9上，所述楔块式超越离合器的内圈12为行星架，所述行星轮17通过行星轴18设置于楔块式超越离合器的内圈12上；行星齿轮减速机构传动比大，可输出较大的制动转矩，并且本改进将行星架作为楔块式超越离合器的内圈12，巧妙的结合了驻车制动机构和减速机构，减少了制动器的零件，简化了结构，缩小了制动器的体积，减轻了制动器重量和制造成本。

作为对本实施例的改进，所述导向筒1位于驱动电机的转子5内，且导向筒1的第一端通过轴承固定于滚珠丝杠2上，导向筒1的第二端支撑于制动钳上7、并与制动钳7固定配合；本实施例中，导向筒、滚珠丝杠2和丝杠螺母3均位于驱动电机的转子5内，从而充分利用了驱动电机的内部空间，使制动器的结构十分紧凑，体积更小。本实施例中，所述导向筒1的第二端上还设置有螺母20，螺母20的端面和制动钳7之间设置有预紧弹簧垫圈21，螺母20压紧在制动钳7上能进一步防止导向筒1发生转动，可提高制动器制动性能的稳定性，预紧弹簧垫圈21使螺母20和导向筒1的螺纹副始终处于紧密接触状态，可防止螺母20松动。 

作为对本实施例的改进，所述导向筒1的内壁上固定有套在丝杠螺母3上、并与丝杠螺母3过盈配合的密封圈32。在制动过程中，滚珠丝杠2驱动丝杠螺母3向前移动，丝杠螺母3和密封圈32 之间的摩擦力会使密封圈32产生向前的弹性变形；当撤销制动力时，密封圈32 的回弹力会拉动丝杠螺母3向后退回一定距离，其与驱动电机的制动间隙控制系统配合，能实现制动器制动间隙的快速恢复，避免制动块6和制动盘间产生摩擦而增加制动块6的磨损。     

作为对本实施例的改进，所述丝杠螺母3外侧面上设置有环形凹槽，所述传动件包括外套在丝杠螺母3外侧环形凹槽中的摩擦环22和固定外套于摩擦环22的制动压盘23，通过摩擦环22连接制动压盘23和丝杠螺母3，可减小丝杠螺母3传递到制动压盘23上的扭矩，同时也便于加工制造和安装。

作为对本实施例的改进，所述制动压盘23的外圆柱面上设置有环形槽，所述环形槽中设置有压应变传感器26，通过压应变传感器26检测制动压盘23的压应变，进而可计算出制动力的大小，有利于实现制动力闭环控制；并且由于制动压盘23和丝杠螺母3的分体式组合结构，丝杠螺母3传递到制动压盘23上的扭矩较小，使得制动压盘23的周向剪切应变也较小，压应变传感器26的检测精度受周向剪切应变的影响也较小，压应变检测精度高；同时由于压应变传感器26设置于环形凹槽中，不占用空间，也更便于安装布置。

作为对本实施例的改进，所述制动压盘23和制动块6之间设置有隔热垫24，隔热垫24减少了制动时热量向执行机构的传递，延长了滚珠丝杆副和驱动电机的使用寿命；所述隔热垫24和制动块6之间设置有消音片25，消音片25可减小转动噪声。

作为对本实施例的改进，本电子机械制动器还包括旋转变压器，所述旋转变压器的转子27固定在滚珠丝杠2上，所述旋转变压器的定子28固定设置；通过旋转变压器采集滚珠丝杠2的转速信号，有利于实现对制动夹紧力和制动间隙的精确控制。本实施例中，所述旋转变压器的定子28固定在楔块式超越离合器的外圈11上，旋转变压器的转子27外套于与滚珠丝杠2端部螺纹配合的丝杠预紧螺母31，旋转变压器的转子27通过丝杠预紧螺母31压紧在滚珠丝杠2上，结构紧凑；预紧螺母31对滚珠丝杠2施加轴向预紧力，可使滚珠丝杠2的轴向位置保持稳定不变，当然在不同实施方式中，也可采用卡圈等方式来限定滚珠丝杠2的轴向位置。

作为对本实施例的改进，所述拔盘10上设置有将旋转变压器和滚珠丝杠端部密封在内的密封端盖29，可避免灰尘进入制动器内部加快传动副的磨损，有利于延长制动器的寿命。

作为对本实施例的改进，所述导向筒1的端部和隔热垫24之间设置有波纹管防尘罩30，所述波纹管防尘罩30粘接在隔热垫24端面上，可避免灰尘进入制动器内部加快传动副的磨损，有利于延长制动器的寿命。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种电子机械制动器，其特征在于：包括驱动电机、运动转换机构、制动钳体总成和驻车制动机构，

所述运动转换机构包括固定设置的导向筒、设置于导向筒内的滚珠丝杠和与滚珠丝杠配合的丝杠螺母，所述丝杠螺母与导向筒在滚珠丝杠轴向上单自由度滑动配合；

所述驱动电机的转子通过减速机构和滚珠丝杠传动配合；

所述制动钳体总成包括制动块、制动钳和制动器支架，所述制动钳与驱动电机的壳体固定连接，所述制动块和制动器支架在滚珠丝杠轴向上单自由度滑动配合，且所述制动块和丝杠螺母通过传动件相接；

所述驻车制动机构包括拔盘和楔块式超越离合器，所述楔块式超越离合器的外圈固定设置，楔块式超越离合器的内圈和滚珠丝杠同轴固定配合，所述拔盘和楔块式超越离合器的楔块连接。

2.根据权利要求1所述的电子机械制动器，其特征在于：所述减速机构为由太阳轮、行星轮、行星轴、行星架和齿圈组成的行星齿轮减速机构，所述太阳轮外套于滚珠丝杠并固定在驱动电机转子上，所述齿圈固定在驱动电机的壳体上，所述楔块式超越离合器的内圈为行星架，所述行星轮通过行星轴设置于楔块式超越离合器的内圈上。

3.根据权利要求1所述的电子机械制动器，其特征在于：所述导向筒位于驱动电机的转子内，且导向筒的第一端通过轴承固定于滚珠丝杠上，导向筒的第二端支撑于制动钳上、并与制动钳固定配合。

4.根据权利要求1所述的电子机械制动器，其特征在于：所述导向筒的内壁上固定有套在丝杠螺母上、并与丝杠螺母过盈配合的密封圈。

5.根据权利要求1所述的电子机械制动器，其特征在于：所述丝杠螺母外侧面上设置有环形凹槽，所述传动件包括外套在丝杠螺母外侧环形凹槽中的摩擦环和固定外套于摩擦环的制动压盘。

6.根据权利要求5所述的电子机械制动器，其特征在于：所述制动压盘的外圆柱面上设置有环形槽，所述环形槽中设置有压应变传感器。

7.根据权利要求6所述的电子机械制动器，其特征在于：所述制动压盘和制动块之间设置有隔热垫，所述隔热垫和制动块之间设置有消音片。

8.根据权利要求1-7中任一所述的电子机械制动器，其特征在于：还包括旋转变压器，所述旋转变压器的转子固定在滚珠丝杠上，所述旋转变压器的定子固定设置。

9.根据权利要求8所述的电子机械制动器，其特征在于：所述拔盘上设置有将旋转变压器和滚珠丝杠端部密封在内的密封端盖。

10.根据权利要求9所述的电子机械制动器，其特征在于：所述导向筒的端部和隔热垫之间设置有波纹管防尘罩，所述波纹管防尘罩粘接在隔热垫端面上。

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