CN107605999B - 电子钳式制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电子钳式制动装置，包括执行电机、减速单元、控制单元、输入齿轮、输出轴、制动执行单元、钳体架、左钳体、右钳体；所述右钳体与机架固定连接；所述右钳体上设置有圆孔滑道，所述钳体架通过导向销与右钳体的圆孔滑道配合连接，所述钳体架可沿圆孔滑道轴向往复移动；所述左钳体与右钳体固定连接形成安装腔体；所述控制单元与执行电机电性连接，所述执行电机的输出轴与减速单元的输入端连接；减速单元的输出端与输出轴连接，所述输出轴的两端分别与左钳体、右钳体连接；所述输入齿轮与输出轴连接，所述输入齿轮分别与对称设置的两个制动执行单元连接。本发明可靠性高、成本低、体积小、易于线性控制、环境适应性强。

Description

电子钳式制动装置

技术领域

本发明涉及汽车制动设备领域，特别涉及电子钳式制动装置。

背景技术

传统钳式制动装置一般有两种结构，一种是通过拉索通过杠杆和凸轮机构推动摩擦块夹紧制动盘，实现对制动盘制动；另一种是通过液压缸和液压回路推动摩擦块夹紧制动盘，实现对制动盘制动。对于第一种制动钳结构而言，就车辆制动器而言，由于从驾驶者操控处到各个制动钳体，路径很长，拉索需要设置多个结点，存在容易导致拉索结点磨损以及拉索断裂，易发生制动力矩不够或失效等问题。对于第二种制动钳结构而言，是目前普及使用范围最广泛的车辆刹车装置，驾驶者通过操控制动油缸并借助真空助力器或高压油液助力后，将高压油液注入到制动钳活塞腔内，推动活塞带动摩擦块夹紧制动盘，从驾驶室位置到各个车轮处制动钳位置需要布置很长的液压管路或气路，存在底盘管路占用空间大，管路压力损失大，结合-分离响应时间有滞后以及布管线耗时长等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种安全性高，有效减少制动装置占用空间，提高结合-分离响应灵敏度，降低生产成本的电子钳式制动装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

电子钳式制动装置，包括执行电机、减速单元、控制单元、输入齿轮、输出轴、制动执行单元、钳体架、左钳体、右钳体；

所述右钳体与机架固定连接；所述右钳体上设置有圆孔滑道，所述钳体架通过导向销与右钳体的圆孔滑道配合连接，所述钳体架可沿圆孔滑道轴向往复移动；所述左钳体与右钳体固定连接形成安装腔体；

所述控制单元与执行电机电性连接，所述执行电机的输出轴与减速单元的输入端连接；所述减速单元的输出端与输出轴连接，所述输出轴的两端分别通过轴承与左钳体、右钳体连接；

所述输入齿轮通过花键副与输出轴连接，所述输入齿轮分别与对称设置的两个制动执行单元连接；

所述控制单元用于控制执行电机驱动输出轴和输入齿轮正向转动、或反向转动、或复位、或停止；所述输入齿轮驱动制动执行单元实现结合、制动，或分离、释放工作过程。

优选地，所述制动执行单元包括输出齿轮、左螺杆、右螺杆、左活塞、右活塞、左摩擦块、右摩擦块、制动盘；

所述输出齿轮中心孔的两端分别通过过瘾配合与左螺杆、右螺杆连接；所述左活塞中心设置有内螺纹与左螺杆配合连接；所述右活塞中心设置有内螺纹与右螺杆配合连接；

所述左活塞圆周上均布连接多个沿轴向的左活塞凸块，所述左钳体上设置有多个与左活塞凸块配合连接的轴向滑槽，所述左活塞相对左钳体可沿轴向移动；

所述右活塞圆周上均布连接多个沿轴向的右活塞凸块，所述右钳体上设置有多个与右活塞凸块配合连接的轴向滑槽，所述右活塞相对右钳体可沿轴向移动；

所述左活塞的左端与钳体架的左端内侧固定连接；所述右活塞的右端与左摩擦块连接；所述右摩擦块与钳体架右端的内侧连接；所述制动盘位于左摩擦块、右摩擦块之间形成间隙配合连接；所述输出齿轮与输入齿轮外啮合连接。

优选地，所述右活塞与左摩擦块之间还连接有左钢衬里；所述左钢衬里的两端设置有左凸牙，所述右钳体的右端面设置有与左凸牙配合连接的左滑动凹槽，所述左钢衬里可沿左滑动凹槽在右活塞轴向上往复运动。

优选地，所述右摩擦块与钳体架之间还连接有右钢衬里，所述右钢衬里的两端设置有右凸牙，所述钳体架右端内侧设置有与右凸牙配合连接的右滑动凹槽，所述右钢衬里可沿右滑动凹槽在右活塞轴向上往复运动。

优选地，还包括码盘、所述码盘与执行电机安装连接，所诉码盘与控制单元电性连接，所述码盘用于测量执行电机转速转数。

优选地，还包括测速传感器，所述测速传感器与钳体架固定连接，所述制动盘圆周上均布设置有多个测速齿，所述测速传感器距离测速齿在制动盘的径向上的间距为1.8mm～2.2mm；所述测速传感器与控制单元电性连接。

优选地，还包括手动拉杆，所述输出轴延伸出右钳体与手动拉杆连接。

优选地，所述左活塞与左钳体之间还设置有左密封圈；所述右活塞与右钳体之间还设置有右密封圈。

优选地，所述执行电机为伺服电机。

采用上述技术方案，由于使用了执行电机、减速单元、控制单元、输入齿轮、输出轴、制动执行单元、钳体架、左钳体、右钳体等技术特征。通过控制单元控制执行电机驱动输出轴和输入齿轮正向转动、或反向转动、或复位、或停止；输入齿轮驱动制动执行单元实现结合、制动，或分离、释放工作过程。本发明具有如下优点：1、取消了各种复杂管路和拉索结构，底盘结构大幅度简化，成本大幅度下降；2、不再受地域温度环境影响；3、采用伺服执行电机驱动容易实现智能化制动力矩控制；4、响应迅速、可靠性更高；5、制动系统更节能；6、易于与电动汽车电制动能量回收联合控制；7、便于发现故障点、维修更换更简洁；8、便于实现多个制动盘的均衡制动力矩控制；9、操控制动踏板更易于线性化控制。

附图说明

图1为本发明原理示意图；

图2为本发明活塞、螺杆、齿轮装备示意图；

图3为本发明输入齿轮与输出齿轮啮合示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1所示，电子钳式制动装置，包括执行电机1、减速单元2、控制单元3、输入齿轮4、输出轴5、制动执行单元、钳体架7、左钳体8、右钳体9。将右钳体9与机架(图中未视出)固定连接；在右钳体9上设置有圆孔滑道，将钳体架7通过导向销与右钳体9的圆孔滑道配合连接，使钳体架7可沿圆孔滑道轴向往复移动；将左钳体8与右钳体9固定连接形成安装腔体。将控制单元3与执行电机1电性连接，将执行电机1的输出轴与减速单元2的输入端连接；将减速单元2的输出端与输出轴5连接，将输出轴5的两端分别通过轴承10与左钳体8、右钳体9连接。将输入齿轮4通过花键副与输出轴5连接，将输入齿轮4分别与对称设置的两个制动执行单元连接。控制单元3用于控制执行电机1驱动输出轴5和输入齿轮4正向转动、或反向转动、或复位、或停止；使得输入齿轮4驱动制动执行单元实现结合、制动，或分离、释放工作过程。

更为具体地，制动执行单元包括输出齿轮11、左螺杆12、右螺杆13、左活塞14、右活塞15、左摩擦块16、右摩擦块17、制动盘18。将输出齿轮11中心孔的两端分别通过过瘾配合与左螺杆12，右螺杆13连接；在左活塞14中心设置内螺纹与左螺杆12配合连接；在右活塞中15心设置内螺纹与右螺杆13配合连接。在左活塞14圆周上均布连接多个沿轴向的左活塞凸块19，左钳体8上设置有多个与左活塞凸块19配合连接的轴向滑槽，使得左活塞14相对左钳体8在轴向滑槽内可沿轴向移动。

在右活塞15圆周上均布连接多个沿轴向的右活塞凸块20，右钳体9上设置有多个与右活塞凸块20配合连接的轴向滑槽，右活塞15相对右钳体9在轴向滑槽内可沿轴向移动。将左活塞14的左端与钳体架7的左端内侧固定连接；将右活塞15的右端与左摩擦块16连接；将右摩擦块17与钳体架7右端的内侧连接；制动盘18位于左摩擦块16、右摩擦块17之间形成间隙配合连接；将输出齿轮11与输入齿轮4外啮合连接，将输出齿轮11通过轴承6分别与左钳体8、右钳体9连接。

在右活塞15与左摩擦块16之间还连接有左钢衬里21；左钢衬里21的两端设置有左凸牙，在右钳体9的右端面设置有与左凸牙配合连接的左滑动凹槽，使得左钢衬里21可沿左滑动凹槽在右活塞15轴向上往复运动。在右摩擦块17与钳体架7之间还连接有右钢衬里22，在右钢衬里22的两端设置有右凸牙，在钳体架7右端内侧设置有与右凸牙配合连接的右滑动凹槽，右钢衬里22可沿右滑动凹槽在右活塞15轴向上往复运动。

为了进一步提高控制的精确性，具体实施中还包括码盘23、将码盘23与执行电机1安装连接，将码盘23与控制单元3电性连接，码盘23用于测量执行电机1的转速转数。还包括测速传感器24，测速传感器24与钳体架7固定连接，在制动盘18圆周上均布设置有多个测速齿，测速传感器24距离测速齿在制动盘18的径向上的间距为1.8mm～2.2mm；具体实施中间距为2mm。并将测速传感器24与控制单元2电性连接。采用的执行电机1为伺服电机。

为了进一步提高本发明的安全性，还包括手动拉杆25，将输出轴5延伸出右钳体9与手动拉杆25连接。可以通过控制手动拉杆25控制输出轴5的运动状态。在左活塞14与左钳体8之间还设置有左密封圈26；自右活塞15与右钳体9之间还设置有右密封圈27。以避免左活塞14与左钳体8之间、右活塞15与右钳体9之间有污染物进入，以提高滑动轴向往复运动的效果。

本发明主要控制策略和主要工作过程为：

一结合-制动

当控制单元3接收到上级控制命令后，驱动执行电机1正向转动(定义正向转动为制动方向)，执行电机1经减速单元2增加转矩后，通过输出轴5带动输入齿轮4正向转动，输入齿轮4带动输出齿轮11反向转动，输出齿轮11带动左螺杆12反向转动，由于左活塞14只能轴向移动，因而，左螺杆12推动左活塞14向左移动，进而，钳体架7通过钳体架右端面带动右摩擦块17向左移动；同时，输出齿轮11带动右螺杆13反向转动，由于右活塞15只能轴向移动，因而，右螺杆13推动右活塞15向右移动，进而，右活塞15推动左摩擦块16向右移动；随着执行电机1的驱动电流强度不断增大，作用在制动盘18上的制动力矩在左摩擦块16和右摩擦块17的作用下不断增大，制动盘18逐渐被制动；当执行电机1的驱动电流强度达到设定阈值时，制动盘18被完全制动，控制单元3将执行电机1的驱动电流强度降至锁止电流强度阈值，使作用在制动盘18上的制动力矩得以保持。若测速传感器24检测到制动盘18发生转动，且转动速度到达设定阈值时，控制单元3增大驱动执行电机1的电流强度，进而，作用在左摩擦块16和右摩擦块17上的夹紧力不断增加，制动盘18上的制动力矩不断增大，当测速传感器24检测到制动盘18被完全制动后，控制单元3将执行电机1的驱动电流强度重新降至锁止电流强度阈值。

二分离-释放

当制动盘18由制动状态向释放状态转变时，控制单元3按上级控制命令驱动执行电机1反向转动(定义反向转动为释放方向)，执行电机1经减速单元2增加转矩后，通过输出轴5带动输入齿轮4反向转动，输入齿轮4带动输出齿轮11正向转动，输出齿轮11带动左螺杆12正向转动，由于左活塞14只能轴向移动，因而，左螺杆12带动左活塞14向右移动，进而，左活塞14左端面离开钳体架7的左端面31的内侧，钳体架7在钳体架上导杆密封圈复位力作用下，带动左活塞14右端面向右移动，进而右摩擦块17向右移动，右摩擦块17与制动盘18右端面分离；同时，输出齿轮11带动右螺杆13正向转动，由于右活塞15只能轴向移动，因而，右螺杆13带动右活塞15向左移动，进而，右活塞15与左摩擦块16分离，左摩擦块16在各构件弹性变形恢复力作用下与制动盘18左端面分离；当控制单元3通过码盘23检测到执行电机1旋转设定转数后，控制单元3关闭执行电机1，完成制动盘18的分离-释放；分离-释放工作模式时，控制单元3控制执行电机1反向转动设定转数，这样就可以解决左摩擦块16和右摩擦块17因为磨损导致与制动盘18间隙越来越大，解决每次制动执行响应时间不一致的问题。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.电子钳式制动装置，其特征在于，包括执行电机、减速单元、控制单元、输入齿轮、输出轴、制动执行单元、钳体架、左钳体、右钳体；

所述右钳体与机架固定连接；所述右钳体上设置有圆孔滑道，所述钳体架通过导向销与右钳体的圆孔滑道配合连接，所述钳体架可沿圆孔滑道轴向往复移动；所述左钳体与右钳体固定连接形成安装腔体；

所述控制单元与执行电机电性连接，所述执行电机的输出轴与减速单元的输入端连接；所述减速单元的输出端与输出轴连接，所述输出轴的两端分别通过轴承与左钳体、右钳体连接；

所述输入齿轮通过花键副与输出轴连接，所述输入齿轮分别与对称设置的两个制动执行单元连接；

所述控制单元用于控制执行电机驱动输出轴和输入齿轮正向转动、或反向转动、或复位、或停止；所述输入齿轮驱动制动执行单元实现结合、制动，或分离、释放工作过程；

所述制动执行单元包括输出齿轮、左螺杆、右螺杆、左活塞、右活塞、左摩擦块、右摩擦块、制动盘；

输出齿轮中心孔的两端分别通过过盈配合与左螺杆、右螺杆连接；所述左活塞中心设置有内螺纹与左螺杆配合连接；所述右活塞中心设置有内螺纹与右螺杆配合连接；

所述左活塞圆周上均布连接多个沿轴向的左活塞凸块，所述左钳体上设置有多个与左活塞凸块配合连接的轴向滑槽，所述左活塞相对左钳体可沿轴向移动；所述右活塞圆周上均布连接多个沿轴向的右活塞凸块，所述右钳体上设置有多个与右活塞凸块配合连接的轴向滑槽，所述右活塞相对右钳体可沿轴向移动；所述左活塞的左端与钳体架的左端内侧固定连接；所述右活塞的右端与左摩擦块连接；所述右摩擦块与钳体架右端的内侧连接；所述制动盘位于左摩擦块、右摩擦块之间形成间隙配合连接；所述输出齿轮与输入齿轮外啮合连接；

所述右活塞与左摩擦块之间还连接有左钢衬里；所述左钢衬里的两端设置有左凸牙，所述右钳体的右端面设置有与左凸牙配合连接的左滑动凹槽，所述左钢衬里可沿左滑动凹槽在右活塞轴向上往复运动；

所述右摩擦块与钳体架之间还连接有右钢衬里，所述右钢衬里的两端设置有右凸牙，所述钳体架右端内侧设置有与右凸牙配合连接的右滑动凹槽，所述右钢衬里可沿右滑动凹槽在右活塞轴向上往复运动。

2.根据权利要求1所述的电子钳式制动装置，其特征在于，还包括码盘、所述码盘与执行电机安装连接，所述码盘与控制单元电性连接，所述码盘用于测量执行电机转速转数。

3.根据权利要求2所述的电子钳式制动装置，其特征在于，还包括测速传感器，所述测速传感器与钳体架固定连接，所述制动盘圆周上均布设置有多个测速齿，所述测速传感器距离测速齿在制动盘的径向上的间距为1.8mm～2.2mm；所述测速传感器与控制单元电性连接。

4.根据权利要求1～3任一项所述的电子钳式制动装置，其特征在于，还包括手动拉杆，所述输出轴延伸出右钳体与手动拉杆连接。

5.根据权利要求4所述的电子钳式制动装置，其特征在于，所述左活塞与左钳体之间还设置有左密封圈；所述右活塞与右钳体之间还设置有右密封圈。

6.根据权利要求5所述的电子钳式制动装置，其特征在于，所述执行电机为伺服电机。