CN107600051A - 电动汽车用新型刹车装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车用新型刹车装置及其方法，壳体上设有与刹车控制器连接的刹车电机，刹车电机靠近盘体的一侧设有一挤压盘，挤压盘设置在滑座上，刹车电机与挤压盘通过螺旋传动机构连接，挤压盘与盘体之间设有刹车片。刹车装置还包括与刹车控制器连接辅助电机，辅助电机与一摩擦装置连接，摩擦装置在辅助电机的轴向上可滑动设置，摩擦装置包括锥形摩擦轮及传动机构。本发明的电动汽车用新型刹车装置及其方法可以实现主动刹车及提升制动系统的响应时间，并在非紧急制动时可以回收刹车能量，具有很高的实用价值。

Description

电动汽车用新型刹车装置及其方法

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，尤其是涉及一种电动汽车用新型刹车装置及其方法。

背景技术

传统制动系统的制动实现，是通过驾驶员施加力在制动踏板上，经过真空助力系统的放大与转化为液压力，作用在制动器上，从而实现制动。现在汽车上用的真空助力系统由真空助力器带制动主缸、真空罐、真空泵、真空管组成，其中真空助力器带制动主缸利用真空与大气的压力差，将驾驶员施加于脚踏板上的制动力进行放大，并将这个力传导至制动主缸，建立液压，实现踏板力向液压力的转变，制动液将压力传导至制动器，进而实现制动。这种制度方式存在以下缺点，一是不能实现主动刹车，因为现有制动器的工作方式，决定了必须要有踏板力的输入，转化为液压力后，才能实现制动，而踏板力的输入必须由驾驶员来完成；二是现有制动系统的响应较慢，因为现有制动系统只能通过制动液作为力的传递媒介，将人作用在脚踏板上的力，经过主缸建压，传递到制动器，液体传导压力的效率及涉及部件较多，导致制动响应较慢；三是现有制动系统，不能实现能量回收，因为制动原理为摩擦片与制动盘进行摩擦进行制动，摩擦生热部分的能量不能回收。公开日为2016年6月29日，公开号为CN105715707A的中国专利文件公开了一种电动推杆式汽车盘式制动器控制装置，包括制动轮盘、制动片、电动推杆总成和杠杆，以及卡钳壳体；制动片包括前制动片和后制动片，前制动片和后制动片平行间隔的滑设在卡钳壳体内；制动轮盘用于安装在汽车轮毂上，卡钳壳体用于安装在车架上，且前制动片和后制动片分别设置在制动轮盘的两侧；电动推杆总成与杠杆的一端传动连接，杠杆的另一端通过顶杆与前制动片抵接，且杠杆与电动推杆总成连接的一端至杠杆的支点的距离大于杠杆的另一端至其支点的距离。该制动器控制装置，采用推力加杠杆结构实现制动力的大幅增长，但杠杆机构复杂，响应制动较慢。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术的制动系统存在不能实现主动刹车及制动系统响应较慢的问题，提供一种电动汽车用新型刹车装置及其方法，可以实现主动刹车及提升制动系统的响应时间，提高汽车的安全性能。

本发明的另一目的是为解决现有技术的制动系统不能实现能量回收的问题，提供一种电动汽车用新型刹车装置及其方法，在非紧急制动时可以回收刹车能量，节约了电动汽车的能源。

本发明为实现上述发明目的所采用的技术方案是：一种电动汽车用新型刹车装置，包括壳体及设置在壳体内的盘体，盘体与轮毂单元连接，壳体上设有与刹车控制器连接的刹车电机，所述刹车电机靠近盘体的一侧设有一挤压盘，所述挤压盘设置在滑座上，所述刹车电机与挤压盘通过螺旋传动机构连接，所述挤压盘与盘体之间设有刹车片，刹车电机转动时，挤压盘轴向移动挤压或松开刹车片。本发明采用刹车电机通过螺旋传动机构推动刹车片对盘体进行制动的方式实现刹车，刹车时，刹车控制器根据刹车踏板的位移信号控制刹车电机转动，刹车电机转动推动挤压盘挤压刹车片，由于刹车电机设置在盘体附近，且刹车控制器与刹车电机之间通过线束传递信号，因此具有刹车响应时间短的优点，另外由于刹车指令通过电信号的形式传递，因此在某些情况下控制系统也可以对汽车实施主动刹车以避免安全事故的发生。这样，本发明解决了现有技术的制动系统存在不能实现主动刹车及制动系统响应较慢的问题。

作为优选，挤压盘呈阶梯轴状，挤压盘靠近刹车电机的小径段中间设有螺孔，刹车电机的输出轴上设有与螺孔适配的外螺纹；挤压盘小径段的外周通过花键与滑座滑动连接。

作为优选，挤压盘靠近刹车片的大径段中间设有与所述螺孔连通的活塞孔，活塞孔内设有液压驱动的活塞，所述活塞靠近刹车片的一端设有与挤压盘端面适配的压板，压板与挤压盘之间设有拉簧；所述的活塞与活塞孔之间设有密封圈，刹车电机的输出轴末端设有与活塞孔适配的光轴段，所述光轴段的外周与活塞孔之间设有密封圈，刹车电机输出轴的光轴段与活塞之间构成油腔，输出轴内设有与油腔连通的油道。除电动驱动外，本发明的刹车装置还可以液压驱动，这样当电动驱动失效时，可以通过液压驱动实现刹车，确保行车安全；另外，在某些如紧急刹车的情况下也可以电动驱动与液压驱动同时进行，这样可以加快刹车速度。

作为优选，刹车装置还包括与刹车控制器连接辅助电机，所述辅助电机与一摩擦装置连接，所述摩擦装置在辅助电机的轴向上可滑动设置，所述摩擦装置包括一锥形摩擦轮及传动机构，锥形摩擦轮通过传动机构与辅助电机连接，摩擦装置向盘体一侧移动时，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵触；摩擦装置向辅助电机一侧移动时，锥形摩擦轮与盘体脱离。在汽车处于正常刹车状态时，本发明可以利用刹车的能量带动辅助电机转动发电，并将电能输入到车用电池，这样就节约了电动汽车的能源，解决了现有技术的制动系统不能实现能量回收的问题。而汽车处于紧急刹车状态时，本发明可以通过辅助电机驱动锥形摩擦轮反转并与盘体抵接，这样锥形摩擦轮的反转抵消部分盘体转动的能量从而起到辅助刹车作用。

作为优选，传动机构包括一转向盒，转向盒内设有伞形齿轮组，所述伞形齿轮组的第一轴连接锥形摩擦轮，伞形齿轮组的第二轴连接辅助电机，转向盒的外壳与壳体通过花键连接，伞形齿轮组第二轴与辅助电机之间通过花键连接；转向盒的外壳连接液压机构，转向盒的外壳与壳体之间设有复位弹簧。

一种电动汽车用新型刹车装置的刹车方法，包括以下步骤：

a.汽车正常行驶时（即刹车踏板未踩下），刹车电机停转，挤压盘与刹车片分离。在正常行驶状态下，挤压盘与刹车片之间处于分离状态，这样刹车片与盘体之间不接触，盘体及与盘体连接的轮毂均处于自由转动状态。

b.汽车刹车踏板踩下时，刹车控制器控制刹车电机正转，刹车电机的输出轴正向转动通过螺旋传动装置带动挤压盘向盘体一侧移动，挤压盘挤压刹车片，刹车片挤压盘体；刹车片挤压盘体从而实现刹车。

c.汽车刹车踏板从踩下状态松开时，刹车控制器控制刹车电机反转，刹车电机的输出轴反向转动通过螺旋传动装置带动挤压盘向刹车电机一侧移动，挤压盘与刹车片分离，刹车片与盘体分离；刹车片与盘体分离即回到正常行驶状态。

作为优选，挤压盘靠近刹车片的一端设有与所述螺孔连通活塞孔，活塞孔内设有液压驱动的活塞，所述活塞靠近刹车片的一端设有与挤压盘端面适配的压板，压板与挤压盘之间设有拉簧；刹车电机的输出轴末端设有与活塞孔适配的光轴段，刹车电机输出轴的光轴段与活塞之间构成油腔，输出轴内设有与油腔连通的油道；其刹车方法还包括以下步骤：

d.在紧急刹车状态或刹车电机故障状态下，当汽车刹车踏板踩下时，刹车控制器控制液压机构推动活塞向盘体一侧移动，活塞推动压板向盘体一侧移动，压板挤压刹车片，刹车片挤压盘体；当汽车刹车踏板放开时，刹车控制器控制液压机构使油腔泄压，压板在拉簧的作用下紧贴挤压盘。在紧急刹车状态或刹车电机故障的情况下，刹车控制器可以通过液压系统推动活塞及压板完成对刹车片的挤压，从而完成刹车，这样本发明的刹车装置可以实现双重驱动，其中在紧急刹车状态下可以加快刹车速度，另外在其中电动驱动系统故障的情况下也可以确保实现刹车，从而大大提高了汽车的安全性能。

作为优选，刹车装置还包括与刹车控制器连接辅助电机，所述辅助电机与一在辅助电机的轴向上滑动设置的摩擦装置连接，摩擦装置包括一锥形摩擦轮及传动机构，传动机构包括一转向盒，转向盒的外壳连接液压机构，转向盒的外壳与壳体之间设有复位弹簧，其刹车方法还包括以下步骤：

e.汽车正常行驶时（刹车踏板未踩下），辅助电机停转，锥形摩擦轮与盘体分离；

f.汽车刹车踏板踩下时，刹车控制器通过踏板位移传感器检测踏板运动状态并判断刹车状态：当汽车处于正常刹车状态时，刹车控制器控制液压机构推动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体抵接，盘体带动锥形摩擦轮转动，锥形摩擦轮转动带动辅助电机转动，辅助电机发电并通过转换电路对汽车电池充电；当汽车处于紧急刹车状态时，刹车控制器控制辅助电机转动带动锥形摩擦轮转动，控制器控制控制液压机构推动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体抵接且其抵接处锥形摩擦轮与盘体的转动方向相反，锥形摩擦轮转动抵消盘体转动起到辅助刹车作用。

本发明的刹车装置在汽车处于正常刹车状态时，可以利用刹车的能量带动辅助电机转动发电，并将电能输入到车用电池，这样就节约了电动汽车的能源。而汽车处于紧急刹车状态时，本发明利用辅助电机驱动锥形摩擦轮反转并与盘体抵接，这样锥形摩擦轮的反转抵消部分盘体转动的能量从而起到辅助刹车作用。

这里所述的正常刹车，是指可预见的主动性刹车行为，例如汽车正常的行驶过程中的下坡减速、停车或其他行驶过程中的可预见性减速行为，这种刹车通常刹车踏板位移变化比较平缓，单位时间内的刹车踏板位移量较小；这里所述的紧急刹车，是指不可预见的被动性刹车行为，即汽车行驶过程中遇到突发或意外情况实施的非预见性减速行为，这种刹车通常刹车踏板位移变化比较急剧，单位时间内的刹车踏板位移量较大。现有技术中有关正常刹车与紧急刹车的检测判定属于公知技术，不属于本发明的创新内容，本发明不做详细描述。

在上述技术方案中，刹车控制器可以是单独设立的控制部件，也可以是汽车整车VCU中包含该控制器的控制程序，通过踏板位移传感器反馈来的位移信号，以及对应测算出来的踏板加速度信号识别驾驶员的制动意图，以实现按不同刹车状态控制本发明的刹车装置。本发明的主刹车部分（即刹车电机及挤压盘部分）与辅助刹车部分（即辅助电机及锥形摩擦轮部分）可以同时使用，也可以各自单独使用；这些对本领域技术人员都是显而易见的。另外，本发明未详细描述的部分都是本领域的公知技术或者可以通过本领域的常规技术手段实现，不属于本发明的创新内容，因此本发明不做详细描述。

本发明的有益效果是，它有效地解决了现有技术的制动系统存在不能实现主动刹车及制动系统响应较慢的问题，也解决了有技术的制动系统不能实现能量回收的问题，本发明的电动汽车用新型刹车装置可以实现主动刹车及提升制动系统的响应时间，提高汽车的安全性能，并在非紧急制动时可以回收刹车能量，节约了电动汽车的能源，具有很高的实用价值。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种结构剖视图；

图2是本发明实施例2的一种结构剖视图；

图3是本发明实施例3的一种结构剖视图；

图4是图2的局部结构放大图；

图5是图3的局部结构放大图。

图中，1.壳体，2.盘体，3.轮毂单元，4.刹车电机，5.挤压盘，6.滑座，7.刹车片，8.输出轴，9.活塞，10.压板，11.拉簧， 12.油道，13.辅助电机，14.锥形摩擦轮，15.转向盒，16.伞形齿轮组，17.第二轴，18.复位弹簧，19.轴承。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的描述。

实施例1

在如图1所示的实施例1中，一种电动汽车用新型刹车装置，包括壳体1及设置在壳体内的盘体2，盘体与轮毂单元3连接，轮毂单元与壳体之间设有轴承19，壳体上设有与刹车控制器连接的刹车电机4，所述刹车电机靠近盘体的一侧设有一挤压盘5，所述的挤压盘呈阶梯轴状，挤压盘靠近刹车电机的小径段中间设有螺孔，刹车电机的输出轴8上设有与螺孔适配的外螺纹，刹车电机与挤压盘通过螺旋传动机构连接，挤压盘小径段的外周通过花键与设置在壳体上的滑座6滑动连接。所述挤压盘与盘体之间设有刹车片7，刹车电机转动时，挤压盘轴向移动挤压或松开刹车片。

实施例1的电动汽车用新型刹车装置的刹车方法，包括以下步骤：

a.汽车正常行驶时，刹车电机停转，挤压盘与刹车片分离；

b.汽车刹车踏板踩下时，刹车控制器控制刹车电机正转，刹车电机的输出轴正向转动通过螺旋传动装置带动挤压盘向盘体一侧移动，挤压盘挤压刹车片，刹车片挤压盘体；

c.汽车刹车踏板从踩下状态松开时，刹车控制器控制刹车电机反转，刹车电机的输出轴反向转动通过螺旋传动装置带动挤压盘向刹车电机一侧移动，挤压盘与刹车片分离，刹车片与盘体分离。

实施例2

在如图2图4所示的实施例2中，挤压盘靠近刹车片的大径段中间设有与前述螺孔连通的活塞孔，活塞孔内设有液压驱动的活塞9，所述的活塞与活塞孔之间设有密封圈，刹车电机的输出轴末端设有与活塞孔适配的光轴段，所述光轴段的外周与活塞孔之间设有密封圈，刹车电机输出轴的光轴段与活塞之间构成油腔，输出轴内设有与油腔连通的油道12。所述活塞靠近刹车片的一端设有与挤压盘端面适配的压板10，压板与挤压盘之间设有拉簧11，其余和实施例1相同。

实施例2的电动汽车用新型刹车装置的刹车方法，除实施例1的方法外，还包括以下步骤：

d.在紧急刹车状态或刹车电机故障状态下，当汽车刹车踏板踩下时，刹车控制器控制液压机构推动活塞向盘体一侧移动，活塞推动压板向盘体一侧移动，压板挤压刹车片，刹车片挤压盘体；当汽车刹车踏板放开时，刹车控制器控制液压机构使油腔泄压，压板在拉簧的作用下紧贴挤压盘。

实施例3

在如图3图5所示的实施例3中，刹车装置还包括与刹车控制器连接辅助电机13，所述辅助电机与一摩擦装置连接，所述摩擦装置在辅助电机的轴向上可滑动设置，所述摩擦装置包括一锥形摩擦轮14及传动机构，锥形摩擦轮通过传动机构与辅助电机连接，摩擦装置向盘体一侧移动时，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵触；摩擦装置向辅助电机一侧移动时，锥形摩擦轮与盘体脱离。

传动机构包括一转向盒15，转向盒内设有伞形齿轮组16，所述伞形齿轮组的第一轴连接锥形摩擦轮，伞形齿轮组的第二轴17连接辅助电机，转向盒的外壳与壳体通过花键连接，伞形齿轮组第二轴与辅助电机之间通过花键连接；转向盒的外壳连接液压机构，转向盒的外壳与壳体之间设有复位弹簧18；本实施例的机构可以单独使用，也可以与实施例1或实施例2的结构共同使用。

实施例3的电动汽车用新型刹车装置的刹车方法，除实施例1或实施例2的方法外，还包括以下步骤：

e.汽车正常行驶时（刹车踏板未踩下），辅助电机停转，锥形摩擦轮与盘体分离；

f.汽车刹车踏板踩下时，刹车控制器通过踏板位移传感器检测踏板运动状态并判断刹车状态：当汽车处于正常刹车状态时，刹车控制器控制液压机构推动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体抵接，盘体带动锥形摩擦轮转动，锥形摩擦轮转动带动辅助电机转动，辅助电机发电并通过转换电路对汽车电池充电；当汽车处于紧急刹车状态时，刹车控制器控制辅助电机转动带动锥形摩擦轮转动，控制器控制控制液压机构推动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体抵接且其抵接处锥形摩擦轮与盘体的转动方向相反，锥形摩擦轮转动抵消盘体转动起到辅助刹车作用。

除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车用新型刹车装置，包括壳体（1）及设置在壳体内的盘体（2），盘体与轮毂单元（3）连接，其特征在于，壳体上设有与刹车控制器连接的刹车电机（4），所述刹车电机靠近盘体的一侧设有一挤压盘（5），所述挤压盘设置在滑座（6）上，所述刹车电机与挤压盘通过螺旋传动机构连接，所述挤压盘与盘体之间设有刹车片（7），刹车电机转动时，挤压盘轴向移动挤压或松开刹车片。

2.根据权利要求1所述的电动汽车用新型刹车装置，其特征在于，所述的挤压盘呈阶梯轴状，挤压盘靠近刹车电机的小径段中间设有螺孔，刹车电机的输出轴（8）上设有与螺孔适配的外螺纹；挤压盘小径段的外周通过花键与滑座滑动连接。

3.根据权利要求2所述的电动汽车用新型刹车装置，其特征在于，挤压盘靠近刹车片的大径段中间设有与所述螺孔连通的活塞孔，活塞孔内设有液压驱动的活塞（9），所述活塞靠近刹车片的一端设有与挤压盘端面适配的压板（10），压板与挤压盘之间设有拉簧（11）。

4.根据权利要求1所述的电动汽车用新型刹车装置，其特征在于，所述的活塞与活塞孔之间设有密封圈，刹车电机的输出轴末端设有与活塞孔适配的光轴段，所述光轴段的外周与活塞孔之间设有密封圈，刹车电机输出轴的光轴段与活塞之间构成油腔，输出轴内设有与油腔连通的油道（12）。

5.根据权利要求1所述的电动汽车用新型刹车装置，其特征在于，所述刹车装置还包括与刹车控制器连接辅助电机（13），所述辅助电机与一摩擦装置连接，所述摩擦装置在辅助电机的轴向上可滑动设置，所述摩擦装置包括一锥形摩擦轮（14）及传动机构，锥形摩擦轮通过传动机构与辅助电机连接，摩擦装置向盘体一侧移动时，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵触；摩擦装置向辅助电机一侧移动时，锥形摩擦轮与盘体脱离。

6.根据权利要求5所述的电动汽车用新型刹车装置，其特征在于，所述传动机构包括一转向盒（15），转向盒内设有伞形齿轮组（16），所述伞形齿轮组的第一轴连接锥形摩擦轮，伞形齿轮组的第二轴（17）连接辅助电机，转向盒的外壳与壳体通过花键连接，伞形齿轮组第二轴与辅助电机之间通过花键连接。

7.根据权利要求6所述的电动汽车用新型刹车装置，其特征在于，转向盒的外壳连接液压机构，转向盒的外壳与壳体之间设有复位弹簧（18）。

8.根据权利要求1所述电动汽车用新型刹车装置的刹车方法，其特征在于包括以下步骤：

a.汽车正常行驶时，刹车电机停转，挤压盘与刹车片分离；

b.汽车刹车踏板踩下时，刹车控制器控制刹车电机正转，刹车电机的输出轴正向转动通过螺旋传动装置带动挤压盘向盘体一侧移动，挤压盘挤压刹车片，刹车片挤压盘体；

c.汽车刹车踏板从踩下状态松开时，刹车控制器控制刹车电机反转，刹车电机的输出轴反向转动通过螺旋传动装置带动挤压盘向刹车电机一侧移动，挤压盘与刹车片分离，刹车片与盘体分离。

9.根据权利要求8所述的刹车方法，其特征在于，挤压盘靠近刹车片的一端设有与所述螺孔连通活塞孔，活塞孔内设有液压驱动的活塞，所述活塞靠近刹车片的一端设有与挤压盘端面适配的压板，压板与挤压盘之间设有拉簧；刹车电机的输出轴末端设有与活塞孔适配的光轴段，刹车电机输出轴的光轴段与活塞之间构成油腔，输出轴内设有与油腔连通的油道；其刹车方法还包括以下步骤：

d.在紧急刹车状态或刹车电机故障状态下，当汽车刹车踏板踩下时，刹车控制器控制液压机构推动活塞向盘体一侧移动，活塞推动压板向盘体一侧移动，压板挤压刹车片，刹车片挤压盘体；当汽车刹车踏板放开时，刹车控制器控制液压机构使油腔泄压，压板在拉簧的作用下紧贴挤压盘。

10.根据权利要求8或9所述的刹车方法，其特征在于，刹车装置还包括与刹车控制器连接辅助电机，所述辅助电机与一在辅助电机的轴向上滑动设置的摩擦装置连接，摩擦装置包括一锥形摩擦轮及传动机构，传动机构包括一转向盒，转向盒的外壳连接液压机构，转向盒的外壳与壳体之间设有复位弹簧，其刹车方法还包括以下步骤：

e.汽车正常行驶时，辅助电机停转，锥形摩擦轮与盘体分离；

f.汽车刹车踏板踩下时，刹车控制器通过踏板位移传感器检测踏板运动状态并判断刹车状态：当汽车处于正常刹车状态时，刹车控制器控制液压机构推动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体抵接，盘体带动锥形摩擦轮转动，锥形摩擦轮转动带动辅助电机转动，辅助电机发电并通过转换电路对汽车电池充电；当汽车处于紧急刹车状态时，刹车控制器控制辅助电机转动带动锥形摩擦轮转动，控制器控制控制液压机构推动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体抵接且其抵接处锥形摩擦轮与盘体的转动方向相反，锥形摩擦轮转动抵消盘体转动起到辅助刹车作用。