CN104948618A - 一种定钳盘式电子驻车制动器及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定钳盘式电子驻车制动器，包括依次连接的驱动电机、第一减速机构、第二减速机构以及第三减速机构，经过三级减速后将驱动电机输出扭矩进行放大。三级减速机构之后连接运动转换机构，其将所述第三减速机构输出的圆周运动转化为直线运动，所述运动转换机构设置有两套，每套运动转换机构连接一个摩擦片，所述摩擦片在所述运动转换机构带动下能够做直线运动，以夹紧制动盘。本发明提供的定钳盘式电子驻车制动器结构简单，占用空间体积小，易于布置，制动响应时间短，对驾驶员体力消耗小，坡道起步操作简单，安全性高。本发明还公开了一种汽车以内燃机作为动力源的汽车，摩托车，改装车及赛车。

Description

一种定钳盘式电子驻车制动器及汽车

技术领域

本发明涉及一种应用于乘用车的电子驻车制动器，更确切地说，本发明涉及一种应用于定钳盘式制动器的电子驻车制动器。

背景技术

目前普通乘用车多采用浮钳盘式制动器，而跑车或赛车多采用多缸定钳盘式制动器。现有轿车人力驻车制动装置主要通过驻车制动手柄控制机械拉索拖拽制动杠杆等机构使制动蹄片压紧制动鼓实现驻车制动(鼓式制动器)，或拖拽滚珠楔盘机构(BIR)使制动盘两侧制动块夹紧制动盘实现驻车制动(浮钳盘式制动器)。随着汽车电子化水平的提高，汽车舒适性和便利性装备日益繁多。传统人力驻车制动装置也逐渐被电子驻车制动装置(EPB)所替代。这不仅减少了驾驶员体力负担，而且随着其自动驻车功能、坡道辅助起步功能的日益成熟，驻车制动和坡道起步安全性得到大为改善。目前，以TRW公司的EPB为代表的应用于浮钳盘式制动器的电子驻车制动装置得到普遍使用。然而，响应更快、制动力更大、更为均匀的应用于跑车和运动型轿车的多缸定钳盘式制动器，由于结构原因则很难升级为电子驻车制动，故此类车型仍普遍使用传统人力制动装置，这无法与其高昂的车价和豪华配置相匹配。目前的解决方案普遍采用单独在后轮添加一个额外的浮钳盘式电子驻车制动器实现自动驻车和辅助起步，此方案集成化程度低、空间占用较多、布置较为困难。

发明内容

本发明目的是解决现有技术中空间占用较多、集成化成都低的缺陷，提供了一种定钳盘式电子驻车制动器，其采用三级减速机构，具有结构紧凑、质量小的优点。

本发明提供的技术方案为：

一种定钳盘式电子驻车制动器，包括：

驱动电机；

依次连接的第一减速机构、第二减速机构以及第三减速机构，所述第一减速机构与驱动电机连接，通过第一减速机构、第二减速机构以及第三减速机构将驱动电机输出的扭矩进行三级放大；

运动转换机构，其与所述第三减速机构连接，将所述第三减速机构输出的圆周运动转化为直线运动，所述运动转换机构设置有两套；

其中，所述第二减速机构包括：

太阳轮，其通过蜗轮轴与所述蜗轮同轴固定连接；

行星齿轮，其与所述太阳轮啮合；

行星齿轮轴，其设置成左端为齿轮右端为中心轴，所述行星齿轮轴与行星齿轮同轴固定连接；

固定齿轮，其固定设置，所述固定齿轮与行星齿轮轴的齿轮端啮合；

行星架，其与所述行星齿轮轴及行星齿轮连接，将行星齿轮绕固定齿轮的公转运动转换为所述行星架的自转运动并输出；

所述第三减速机构包括与第二减速机构连接的链轮轴，所述链轮轴两端分别固定连接两个小链轮，所述小链轮通过传动链将动力传递给大链轮。

优选的是，所述驱动电机采用永磁同步直流电机。

优选的是，所述第一减速机构包括相啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆与所述驱动电机输出轴同轴固定连接。

优选的是，所述定钳盘式电子驻车制动器还包括两个分别与两套运动转换机构连接的摩擦片，所述两个摩擦片布置在制动盘的两侧，所述摩擦片在所述运动转换机构带动下能够同时做直线运动，以夹紧制动盘。

优选的是，所述直线运动机构包括：

螺杆，其与所述第二减速机构连接，在所述第二减速机构带动下；

螺母，其与所述螺杆啮合，在所述螺杆带动下实现沿所述螺杆轴线运动；

活塞，其与所述螺母表面接触，实现所述活塞的前后移动；所述活塞与摩擦片固定连接，带动摩擦片前后移动，以改变两个摩擦片之间的间隙。

优选的是，所述驱动电机外设置有电机盖，以固定以及保护驱动电机。

优选的是，所述第一减速机构和第二减速机构安装于齿轮箱内。

优选的是，所述固定齿轮通过两个L形架与所述齿轮箱相对固定。

优选的是，所述第二减速机构还包括相啮合的第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述第一传动齿轮与行星架连接，所述第二传动齿轮与链轮轴连接，以将行星架输出的动力传递给所述链轮轴。

一种汽车，包括上述的定钳盘式电子驻车制动器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器使得装备定钳盘式制动器的跑车或运动型轿车驻车制动手柄被替代，节省了驾驶室空间，降低了驾驶员的劳动强度，并提高了坡路起步安全性。

2、本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器采用由蜗轮蜗杆减速机构和行星齿轮减速机构组合而成的减速机构，其结构紧凑、传动比大、传动平稳、承载能力强、实现交错轴传递，减小制动器轴向尺寸。

3、本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器通过一对相反旋向的螺杆螺母机构实现定钳盘式制动器两侧的轮缸活塞相对同步运动，夹紧制动盘，结构紧凑、传动可靠、响应匀速。

4、本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器可以实现逆向自锁，故可以减少长时间驻车时的电能消耗。

5、本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器是在传统定钱盘式制动器总成上添加新结构改进设计的，故改造加工成本低，制造过程和工艺流程继承性好。

附图说明

图1为本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器立体图。

图2为本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器结构原理示意图

图3为本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器内部零件分解图。

图4为本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器壳体部分分解图。

图5为本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器行星架与蜗杆轴连接方式示意图。

图6为本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器固定齿轮的固定方式示意图。

图7为本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器两行星齿轮连接方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-图3所示，本发明提供了一种定钳盘式电子驻车制动器，包括驱动电机111、第一减速机构、第二减速机构、第三减速机构、运动转换机构以及摩擦片。由电机输出的动力依次经过第一减速机构、第二减速机构、第三减速机构的三级减速后，驱动电机111输出的扭矩被放大。第三减速机构后连接运动转换机构，其将第三减速机构输出的周向运动转换为直线运动。所述运动转换机构设置有两套，每套运动转换机构分别连接一个摩擦片162，两个摩擦片162之间留有一定间隙，使两个摩擦片置于制动盘的两侧。两个摩擦片162在运动转换机构带动下相对运动，使它们之间的间隙减小，直至夹紧制动盘，使汽车制动。

所述驱动电机111采用永磁直流电机，驱动电机能够输出动力，作为定钳盘式电子驻车制动器的动力发出装置。如图4所示，驱动电机111外设置有齿轮箱盖124以及电机盖112，通过齿轮箱盖124以及电机盖112将驱动电机固定，同时也起到保护驱动电机111的作用。第一减速机构和第二级减速机构安装在齿轮箱123内，三级减速机构安装在钳体146内。

驱动电机111的输出轴制成蜗杆状，蜗轮121与蜗杆啮合，由蜗杆和蜗轮121构成了第一减速机构。其中蜗轮121由一平键171圆周固定于蜗轮轴122的右端。

二级减速机构为由太阳轮131，蜗轮轴122，固定齿轮136，行星架137，行星齿轮132，行星齿轮轴133组成的行星轮系减速机构，其中太阳轮131为行星轮系减速机构主动部件，由一平键171将其圆周固定于蜗轮轴122带有轴肩的左端，太阳轮131将第一减速机构传递过来的动力传递给第二减速机构。太阳轮131轴向由蜗轮轴122端面轴肩及一卡环172轴向固定。

如图7所示行星齿轮轴133为一个左端为齿轮、右端为中心轴式的零件，其齿轮轴轴部分由最左侧光轴，中部花键轴、卡环槽和右侧光轴三部分组成，行星齿轮轴133中心轴部分的中间轴颈带有花键，行星齿轮轴133其轴端插入行星架137头部轴孔中，并倚靠在行星架137头部端面上实现轴向限位，轴孔长度与行星齿轮轴133中心轴部分的左侧光轴长度一致。，行星齿轮132内中心孔也同样加工有花键槽，与行星齿轮轴133中心轴部分的中间花键轴配合，同时行星齿轮132轴向由一固定于行星齿轮轴133中心轴部分的右端卡环槽中的卡环172固定。行星架137底部靠近太阳轮131一侧的轴肩插入蜗轮轴122左端中心孔内，并以滚针轴承173支撑，固定齿轮136空套在行星架137底部左端轴颈上。如图6所示，固定齿轮136端面加工有两螺孔，与两L形架138通过两个紧固螺钉139连接限位。两L形架138同样采用两个紧固螺钉139固定于齿轮箱123侧内壁上，从而将固定齿轮136固定在齿轮箱上不转动。一并参阅图5，行星架137底部一侧通过小轴承173插入蜗轮轴122轴孔内，左侧直接插入齿轮箱底部的孔内，支撑在齿轮箱壳体上；第二传动齿轮135位于行星架137与齿轮箱侧壁之间，通过一平键171与行星架底部左侧圆周固定，并由两卡环172将其轴向固定，。第二传动齿轮135与第一传动齿轮134为两齿数相同的相互啮合的传动齿轮，用以实现动力平行的传递，将从行星架137传递到第二传动齿轮135的动力，再通过两传动齿轮的啮合作用，由第一传动齿轮134通过一平键171传递至链轮轴141。

如图3所示，第三减速机构为由两套小链轮142，链轮轴141，大链轮144，以及传动链143组成的链传动减速机构。两个小链轮分别安装在链轮轴141的左右两端，通过传动链143将动力传递给两个大链轮144。通过三级减速实现了动力传递轴线平移和进一步降速增扭的目的。作为一种优选的，链轮轴141一侧加工有链轮，另一侧为阶梯轴的结构，两段阶梯轴均加工有键槽，分别通过平键与第一传动齿轮134右侧小链轮142圆周固定并用以传递动力链轮轴141插入嵌体146顶部的轴孔中，由两滚针轴承173支撑在嵌体146顶部轴孔中，链轮轴141右端阶梯轴并从左到右通过两个卡环172将其上的滚针轴承173、小链轮142、第一传动齿轮134轴向固定。嵌体146侧面安装链轮盖145，以将第三减速机构密封在嵌体146内。

三级减速机构中第一减速机构以及第二减速机构为大减速比减速机构，而第三减速机构为小减速比机构，上述三级减速减速比可以根据常用电子驻车制动电机参数分别选取减速比为：第一减速机构减速比i₁＝13.5，第二减速机构减速比i₂＝20，第三减速机构减速比i₃＝2。

在另一实施例中，本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器的运动转换机构由螺杆和螺母151构成，其中螺杆与大链轮144为一体式设置，即大链轮144的一侧链轮，另一侧为中心轴，并且轴端加工成螺纹的结构螺杆。螺杆与螺母151相啮合。

螺母151头部为开有凹槽的类似方形结构。运动装换机构将电机通过减速机构传来的旋转运动变为螺母151的轴向运动，并推动活塞161以及摩擦片162将制动盘夹紧。六个活塞由嵌体146中部开槽装配进其缸体内孔。六个活塞中间的两个兼作为驻车制动用活塞，为保证响应一致，六个轮缸活塞结构和质量完全一致。驻车制动活塞内部两侧有平面凸台，与螺母151方形头部两边贴合，用以限制螺母151的转动，只允许其轴向移动。

如图2所示，本发明所述的定钳盘式电子驻车制动器的工作原理如下：

驻车制动时，驱动电机111正转，电机输出轴上的蜗杆驱动蜗轮121转动，实现第一级减速增扭。蜗轮121通过平键171带动蜗轮轴122转动。蜗轮轴122再通过平键171带动太阳轮131转动，太阳轮131绕蜗轮轴122轴线自转，由于行星齿轮132与太阳轮131啮合，故行星齿轮132一边绕自身轴线自转，一边绕太阳轮131公转。由于行星齿轮132与行星齿轮133同轴装配在行星架137头部，因此当齿轮132绕太阳轮131公转过程中会带动行星架137与行星齿轮133一同绕太阳轮131轴线旋转。由于固定齿轮136不做旋转运动，因而行星齿轮133仅绕固定齿轮136公转。动力由行星架137低速传出并通过平键171传至第二传动齿轮135。由于固定齿轮136是空套在行星架137上的，因此行星架137的的旋转运动不会受到固定齿轮136的影响，于是动力经行星齿轮减速机构将电机111发出的转速降低，转矩增加。第二传动齿轮135将动力传递给相结合的第一传动齿轮134。由于第二传动齿轮135与第一传动齿轮134齿数相同，故两齿轮配合只传递运动，等速旋转。第一传动齿轮134通过一平键171带动链轮轴141旋转，从而带动两侧链轮组旋转。两侧小链轮的旋转运动通过各自传动链143再次减速增扭后传递给两侧大链轮144，两侧链传动比相同，两侧大链轮144轴头部分均加工有螺纹与螺母151配合传动，实现运动形式转换。并且两侧螺杆部分螺纹旋转方向相反，当两侧大链轮144通过传动链143的带动同向旋转时，两螺母会沿轴向相向运动，驻车制动时，两螺母151在大链轮144的推动下推动活塞161沿轴向相向运动，从而推动两摩擦片162消除制动间隙将制动盘夹紧，产生摩擦力矩，使车轮制动。

释放制动力时，驱动电机111反转，由电机控制器根据正常制动间隙要求预先设定的电机反转时间，控制电机反转时间，由于反转时电机无负载，电机电流为恒定值，故电机转速一定，因此相同时间内电机转过的圈数一定。由于电机发出的旋转运动，使蜗杆带动蜗轮121转动，通过蜗轮轴122带动行星轮系太阳轮131反向转动，行星架137在齿轮132带动下反向减速转动，动力由行星架137传递至齿轮135，通过第一传动齿轮134传递至链轮轴141，最终由传动链143带动两大链轮144反向转动，由于传动过程中传动比固定，因此由大链轮带动的两螺母151沿轴向反向运动的行程一定，活塞在活塞密封圈弹性变形的作用下与两螺母同向运动，并带动摩擦片144回位，实现制动力释放，并保证了制动间隙始终为恒定值。

此定钳盘式电子驻车制动器结构简单，制动响应时间短，对驾驶员体力消耗小，坡道起步操作简单，安全性高。整套机构结构紧凑，占用空间体积小，轴向尺寸小，易于布置，极大地拓宽了定钳盘式制动器的应用领域。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种定钳盘式电子驻车制动器，其特征在于，包括：

驱动电机；

依次连接的第一减速机构、第二减速机构以及第三减速机构，所述第一减速机构与驱动电机连接，通过第一减速机构、第二减速机构以及第三减速机构将驱动电机输出的扭矩进行三级放大；以及

运动转换机构，其与所述第三减速机构连接，将所述第三减速机构输出的圆周运动转化为直线运动，所述运动转换机构设置有两套；

其中，所述第二减速机构包括：

太阳轮，其通过蜗轮轴与所述蜗轮同轴固定连接；

行星齿轮，其与所述太阳轮啮合；

行星齿轮轴，其设置成左端为齿轮右端为中心轴，所述行星齿轮轴与行星齿轮同轴固定连接；

固定齿轮，其固定设置，所述固定齿轮与行星齿轮轴的齿轮端啮合；

行星架，其与所述行星齿轮轴及行星齿轮连接，将行星齿轮绕固定齿轮的公转运动转换为所述行星架的自转运动并输出；

所述第三减速机构包括与第二减速机构连接的链轮轴，所述链轮轴两端分别固定连接两个小链轮，所述小链轮通过传动链将动力传递给大链轮。

2.根据权利要求1所述的定钳盘式电子驻车制动器，其特征在于，所述驱动电机采用永磁直流电机。

3.根据权利要求1或2所述的定钳盘式电子驻车制动器，其特征在于，所述第一减速机构包括相啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆与所述驱动电机输出轴同轴固定连接。

4.根据权利要求3所述的定钳盘式电子驻车制动器，其特征在于，所述定钳盘式电子驻车制动器还包括两个分别与两套运动转换机构连接的摩擦片，所述两个摩擦片布置在制动盘的两侧，所述摩擦片在所述运动转换机构带动下能够同时做直线运动，以夹紧制动盘。

5.根据权利要求1所述的定钳盘式电子驻车制动器，其特征在于，所述直线运动机构包括：

螺杆，其与所述第二减速机构连接，在所述第二减速机构带动下；

螺母，其与所述螺杆啮合，在所述螺杆带动下实现沿所述螺杆轴线运动；

活塞，其与所述螺母表面接触，实现所述活塞的前后移动；所述活塞与摩擦片固定连接，带动摩擦片前后移动，以改变两个摩擦片之间的间隙。

6.根据权利要求1所述的定钳盘式电子驻车制动器，其特征在于，所述驱动电机外设置有电机盖，以固定以及保护驱动电机。

7.根据权利要求1所述的定钳盘式电子驻车制动器，其特征在于，所述第一减速机构和第二减速机构安装于齿轮箱内。

8.根据权利要求7所述的定钳盘式电子驻车制动器，其特征在于，所述固定齿轮通过两个L形架与所述齿轮箱相对固定。

9.根据权利要求4-8中任一项所述的定钳盘式电子驻车制动器，其特征在于，所述第二减速机构还包括相啮合的第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述第一传动齿轮与行星架连接，所述第二传动齿轮与链轮轴连接，以将行星架输出的动力传递给所述链轮轴。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的定钳盘式电子驻车制动器。