CN103625454A - 一种无人驾驶车辆制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无人驾驶车辆制动装置，行车制动驱动组件中的第一壳体上装有行车制动电机，行车制动电机的输出轴固定有第一蜗杆，第一蜗轮与第一蜗杆常啮合；齿条后部与齿轮常啮合，齿条前端部通过力传感器与制动油缸的活塞杆同轴固定；制动油缸两个出油端分别通过一根制动油管与对应的一个制动钳进油端相连；驻车制动驱动组件中的车驱动壳体内装有第二蜗杆、第二蜗轮和绕线器，第二蜗杆与驻车制动电机的输出轴同轴固定；第二蜗轮与第二蜗杆常啮合；绕线器上绕有两根驻车拉索，这两根驻车拉索分别与对应一个制动钳上的驻车拐臂相连，每根驻车拉索外活套有一个保护套管。本发明通过机械传动实现制动，可靠性高，本发明同时具备驻车功能。

Description

一种无人驾驶车辆制动装置

技术领域

本发明属于无人驾驶车辆领域，具体地说，尤其涉及一种无人驾驶车辆制动装置。

背景技术

传统的无人驾驶车辆现在越来越多的应用在军事、救援、防爆、科考等领域。其工作方式主要分为两种，其一是在一定范围内的遥控驾驶；其二是半自主驾驶，即在设定终点后进行自主路线规划和障碍规避等。无论采取哪种工作方式，其制动系统的控制，供能，执行机构都需要实现自动化。而当前，无人驾驶车辆的制动装置发展还不成熟，行业内公开的资料非常少。

现有的无人驾驶车辆都是用有人驾驶车辆改装而来，其制动装置仅对行车制动实现了自动控制，主要是通过电机带动绕线器将制动踏板下拉来实现行车制动，如中国专利201020145245.0、201010110467.3所公开的结构，都是在制动踏板处进行改装。

现有制动装置的缺陷是：1、由于采用绕线器带动制动钢索来拉动制动踏板，进而实现制动，而制动钢索容易被卡住，这样就会导致制动失效，因此这种制动方式的可靠性较差；

2、现有的制动装置不具备驻车功能，功能比较单一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可靠性好的无人驾驶车辆制动装置，并同时具备行车制动和驻车制动功能。

本发明的技术方案如下：一种无人驾驶车辆制动装置，其特征在于：包括行车制动驱动组件和驻车制动驱动组件，其中行车制动驱动组件包括第一壳体（1）、第一蜗轮（4）和齿条（6），其中第一壳体（1）上装有一个行车制动电机（2），该行车制动电机为直流电机，且行车制动电机（2）的输出轴同轴固定有一根第一蜗杆（3）；所述第一蜗轮（4）和齿轮（5）均装在第一壳体（1）内，这两个件同轴固套在一根转轴上，该转轴两端通过轴承支撑在第一壳体（1）上，且第一蜗轮（4）与所述第一蜗杆（3）常啮合；所述齿条（6）中部穿设在第一壳体（1）上的滑动孔中，该齿条后部与所述齿轮（5）常啮合，且齿条（6）前端部通过一个力传感器（7）与制动油缸（8）的活塞杆同轴固定；所述制动油缸（8）两个出油端分别通过一根制动油管（9）与对应的一个制动钳（10）进油端相连，该制动钳装在对应的一个制动盘（11）上；

所述驻车制动驱动组件包括第二壳体（12）和驻车制动电机（16），其中车驱动壳体（12）内装有第二蜗杆（13）、第二蜗轮（14）和绕线器（15），其中第二蜗杆（13）与所述驻车制动电机（16）的输出轴同轴固定，该驻车制动电机为直流电机，且驻车制动电机（16）装在第二壳体（12）上；所述第二蜗轮（14）和绕线器（15）同轴固套在一根转轴上，该转轴的两端通过轴承支撑在所述第二壳体（12）上，且第二蜗轮（14）与所述第二蜗杆（13）常啮合，并在转轴上装有用于测量第二蜗轮（14）转动角度的转角传感器（17）；

所述绕线器（15）上绕有两根驻车拉索（18），且这两根驻车拉索（18）分别与对应一个所述制动钳（10）上的驻车拐臂（10a）相连，并在每根驻车拉索（18）外活套有一个保护套管（19），该保护套管的一端与对应的制动钳（10）固定，且保护套管（19）的另一端固设有一个安装支耳（20）；当所述绕线器（15）转动时，带动两根驻车拉索（18）同时拉紧或放松。

安装时，所述制动钳（10）及制动盘（11）可装在对应端的轮边，并作为轮边制动器使用；也可以装在传动系统中作为中央制动器使用，且两个所述安装支耳（20）装在车体的合适位置。

采用以上技术方案，本发明通过机械传动实现行车制动，可靠性高，有效克服传统结构利用绕线器制动可靠性差的缺陷，且本发明同时具备驻车制动功能，并且由于蜗轮蜗杆具有自锁功能，当整车断电后也能可靠地实现驻车，且本制动装置结构简单，易于制造，可靠性高，适于广泛推广运用。

作为优选，所述第一壳体（1）的内壁上固设有一个位置传感器（21），该位置传感器（21）用于检测所述齿条（6）后端的位置。

采用以上结构，所述位置传感器（21）与力传感器（7）的作用是双保险，当力传感器（7）失效后，所述位置传感器（21）可以检测齿条（6）的位置，从而达到紧急制动的功能，从而进一步提高本发明的可靠性。

在本案中，所述齿轮（5）位于第一蜗轮（4）的上方，且所述绕线器（15）位于第二蜗轮（14）的上方。

有益效果：本发明通过机械传动实现行车制动，可靠性高，有效克服传统结构利用绕线器制动可靠性差的缺陷，且本发明同时具备驻车制动功能，并且由于蜗轮蜗杆具有自锁功能，当整车断电后也能可靠地实现驻车，且本制动装置结构简单，易于制造，可靠性高，适于广泛推广运用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中行车制动驱动组件的内部结构示意图；

图3为图1中驻车制动驱动组件的内部结构示意图；

图4为图1中制动钳10的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1至4所示，一种无人驾驶车辆制动装置，主要由行车制动驱动组件、驻车制动驱动组件、力传感器7、制动油缸8、制动油管9、制动钳10和制动盘11等部件构成。其中，所述行车制动驱动组件由第一壳体1、行车制动电机2、第一蜗杆3、第一蜗轮4、齿轮5和齿条6构成，其中第一壳体1上装有一个行车制动电机2，该行车制动电机2为直流电机，且行车制动电机2的输出轴同轴固定有一根第一蜗杆3。所述第一蜗轮4和齿轮5均装在第一壳体1内，这两个件同轴固套在一根转轴上，该转轴两端通过轴承支撑在第一壳体1上，而第一蜗轮4与所述第一蜗杆3常啮合，且第一蜗轮4位于齿轮5的下方。

所述齿条6中部穿设在第一壳体1上的滑动孔中，该齿条6后部与所述齿轮5常啮合，且齿条6前端部通过一个力传感器7与制动油缸8的活塞杆同轴固定。作为优选，所述第一壳体1的内壁上固设有一个位置传感器21，该位置传感器21用于检测所述齿条6后端的位置。

所述制动油缸8两个出油端分别通过一根制动油管9与对应的一个制动钳10进油端相连，该制动钳10为外购件，并具有驻车拐臂10a和复位弹簧10b等部件。并且，所述制动钳10装在对应的一个制动盘11上，其装配方式为本领域技术人员所熟知。

如图1至4所示，所述驻车制动驱动组件由车驱动壳体12、第二蜗杆13、第二蜗轮14、绕线器15、驻车制动电机16和转角传感器17构成，其中车驱动壳体12内装有第二蜗杆13、第二蜗轮14和绕线器15。所述第二蜗杆13与驻车制动电机16的输出轴同轴固定，该驻车制动电机16为直流电机，且驻车制动电机16装在第二壳体12上。所述第二蜗轮14和绕线器15同轴固套在一根转轴上，该转轴的两端通过轴承支撑在所述第二壳体12上，且第二蜗轮14与所述第二蜗杆13常啮合，并在转轴上装有一个用于测量第二蜗轮14转动角度的转角传感器17，且所述绕线器15位于该第二蜗轮14的上方。

所述绕线器15上绕有两根驻车拉索18，且这两根驻车拉索18分别与对应一个所述制动钳10上的驻车拐臂10a相连，并在每根驻车拉索18外活套有一个保护套管19，该保护套管19的一端与对应的制动钳10固定，且保护套管19的另一端固设有一个安装支耳20。当所述绕线器15转动时，带动两根驻车拉索18同时拉紧或放松，从而通过两根驻车拉索18同时拉紧或放松制动钳10上的驻车拐臂10a，以实现驻车或解除驻车。

本发明制动时的原理如下：当需要制动时，车辆主控制器（以下简称VCU）向制动控制器（以下简称ECU）发出制动指令时，ECU控制行车制动电机2正向运转（规定制动时电机为正转），行车制动电机2的输出轴通过第一蜗杆3带动第一蜗轮4转动，从而带动第一蜗轮4同轴安装的齿轮5同步运转，进而通过齿轮5带动齿条6向前移动；随着齿条6被向前推动，制动油缸8的活塞杆受到推力使得制动油缸8内部的液压压力增加，从而使两个制动钳10活塞受到的压力同时增加，在液压力作用下制动钳10的活塞向外推出，并推动制动钳10的制动摩擦块夹紧制动盘11，从而实现制动。

制动过程中力传感器7即时向ECU反馈推力信息，如果推力大小不能满足制动要求，ECU会控制行车制动电机2持续运转，齿条6被继续向前推动，进而使制动油缸8内的液压压力及制动力随之增加，直到满足一定的制动减速度要求为止，其中在ECU中需先建立制动油缸8活塞杆推力和制动力矩的匹配关系，而这种关系需要通过试验实际测得。

当车辆降低到一定车速或停止时，VCU向ECU发出解除制动指令，ECU控制行车制动电机2开始反向运转（规定制动解除时电机为反转），随之蜗杆蜗轮减速机构反转，与第一蜗轮4同轴的齿轮5同时反转并将齿条6向后移动，直到齿条6后端触动位置传感器21，ECU向行车制动电机2发出停止指令，这时制动油缸8的活塞杆复位，制动解除。

本发明驻车时的原理如下：车辆主控制器（以下简称VCU）向制动控制器（以下简称ECU）发出制动指令时，ECU控制驻车制动电机16正向运转（规定驻车时电机为正转），驻车制动电机16的输出轴通过第二蜗杆13带动第二蜗轮14运转，与第二蜗轮14同轴安装的绕线器15同步运转，并开始同步卷绕驻车拉索18，这两根驻车拉索18同时拉动对应制动钳10的驻车拐臂10a，从而使制动钳10的活塞被螺旋挤出并通过其摩擦块夹紧制动盘11实现驻车。当所述第二蜗轮14转过一定转角时，转角传感器17向ECU反馈信号，ECU控制驻车制动电机16停转，驻车成功。其中，在ECU中需先建立第二蜗轮14的转角和驻车力矩之间的匹配关系，而这种关系需要通过试验实际测得。运用本装置驻车时，整车电源可以切断，因为涡轮蜗杆机构有自锁功能，所以在断电时第二蜗杆13和第二蜗轮14不会反转，两根驻车拉索18不会在整车断电后被释放。

当需要解除驻车时，VCU向ECU发出解除驻车指令，ECU控制驻车制动电机16开始反向运转（规定制动解除时电机为反转），随之第二蜗杆13和第二蜗轮14反转，与第二蜗轮14同轴的绕线器15同时反转并释放两根驻车拉索18，直到第二蜗轮14上的转角传感器17测得第二蜗轮14恢复到初始位置时，ECU控制驻车制动电机16停止运转，在这个过程中制动钳10的复位弹簧10b将驻车拐臂10a拉回原位，制动解除。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，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。

Claims (3)

1.一种无人驾驶车辆制动装置，其特征在于：包括行车制动驱动组件和驻车制动驱动组件，其中行车制动驱动组件包括第一壳体（1）、第一蜗轮（4）和齿条（6），其中第一壳体（1）上装有一个行车制动电机（2），该行车制动电机为直流电机，且行车制动电机（2）的输出轴同轴固定有一根第一蜗杆（3）；所述第一蜗轮（4）和齿轮（5）均装在第一壳体（1）内，这两个件同轴固套在一根转轴上，该转轴两端通过轴承支撑在第一壳体（1）上，且第一蜗轮（4）与所述第一蜗杆（3）常啮合；所述齿条（6）中部穿设在第一壳体（1）上的滑动孔中，该齿条后部与所述齿轮（5）常啮合，且齿条（6）前端部通过一个力传感器（7）与制动油缸（8）的活塞杆同轴固定；所述制动油缸（8）两个出油端分别通过一根制动油管（9）与对应的一个制动钳（10）进油端相连，该制动钳装在对应的一个制动盘（11）上；

所述驻车制动驱动组件包括第二壳体（12）和驻车制动电机（16），其中车驱动壳体（12）内装有第二蜗杆（13）、第二蜗轮（14）和绕线器（15），其中第二蜗杆（13）与所述驻车制动电机（16）的输出轴同轴固定，该驻车制动电机为直流电机，且驻车制动电机（16）装在第二壳体（12）上；所述第二蜗轮（14）和绕线器（15）同轴固套在一根转轴上，该转轴的两端通过轴承支撑在所述第二壳体（12）上，且第二蜗轮（14）与所述第二蜗杆（13）常啮合，并在转轴上装有用于测量第二蜗轮（14）转动角度的转角传感器（17）；

所述绕线器（15）上绕有两根驻车拉索（18），且这两根驻车拉索（18）分别与对应一个所述制动钳（10）上的驻车拐臂（10a）相连，并在每根驻车拉索（18）外活套有一个保护套管（19），该保护套管的一端与对应的制动钳（10）固定，且保护套管（19）的另一端固设有一个安装支耳（20）；当所述绕线器（15）转动时，带动两根驻车拉索（18）同时拉紧或放松。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆制动装置，其特征在于：所述第一壳体（1）的内壁上固设有一个位置传感器（21），该位置传感器（21）用于检测所述齿条（6）后端的位置。

3.根据权利要求1或2所述的无人驾驶车辆制动装置，其特征在于：所述齿轮（5）位于第一蜗轮（4）的上方，且所述绕线器（15）位于第二蜗轮（14）的上方。

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