CN108263356B - 制动器以及制动系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制动器以及制动系统和车辆，制动器包括：驱动电机；转换组件，转换组件适于将驱动电机的转动转化成直线运动；楔块组件，楔块组件包括：第一楔块和第二楔块，第一楔块和第二楔块的楔形面相对设置，第一楔块与转换组件同步直线运动；制动片，制动片设置成与第二楔块同步移动；制动盘，制动盘的一部分与制动片相对设置。在本发明中，由于采用驱动电机，这种机械和电气连接的连接方式，不仅使得制动器结构简单，机械连接少，重量小，体积小，而且还信号传递迅速，制动响应快，反应灵敏，可以有利于快速制动的实现。另外，这样的连接方式还促使传动效率高，可以有效节省能源。

Description

制动器以及制动系统和车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种制动器以及具有该制动器的制动系统和具有该制动系统的车辆。

背景技术

相关技术中，车辆一般采用液压式制动器作为制动元件，但是液压式制动器体积大，导致占用车轮处的空间较大，而且结构复杂，制动响应慢，导致制动效果差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种制动器，该制动器通过驱动电机驱动，可以使得制动响应迅速，而且体积小，成本低。

本发明进一步地提出了一种制动系统。

本发明进一步地还提出了一种车辆。

根据本发明的制动器，包括：驱动电机；转换组件，所述转换组件适于将所述驱动电机的转动转化成直线运动；楔块组件，所述楔块组件包括：第一楔块和第二楔块，所述第一楔块和所述第二楔块的楔形面相对设置，所述第一楔块与所述转换组件同步直线运动；制动片，所述制动片设置成与所述第二楔块同步移动；制动盘，所述制动盘的一部分与所述制动片相对设置。

在本发明中，由于采用驱动电机，这种机械和电气连接的连接方式，不仅结构简单，机械连接少，重量小，体积小，而且还信号传递迅速，制动响应快，反应灵敏，可以有利于快速制动。另外，这样的连接方式还传动效率高，可以有效节省能源。

另外，根据本发明的制动器还可以具有以下区别技术特征：

在本发明的一些示例中，所述转换组件为螺旋副，所述螺旋副包括第一部件和第二部件，所述第一部件与所述驱动电机同步转动，所述第二部件设置在所述第一部件上且相对所述第一部件直线运动，其中，所述第一楔块与所述第二部件同步直线运动。

在本发明的一些示例中，所述第二部件和所述第一楔块之间设置有滚珠，所述第二部件和所述第一楔块的表面还分别设置有与所述滚珠配合的凹槽。

在本发明的一些示例中，所述第一部件为丝杠，所述第二部件为螺母，所述螺母套设在所述丝杠上。

在本发明的一些示例中，所述旋转副为行星滚柱丝杠，所述第一部件为丝杠，所述第二部件为螺母，所述丝杠和所述螺母之间设置有螺纹滚柱。

在本发明的一些示例中，所述制动器还包括：减速器，所述减速器设置在所述驱动电机和所述转换组件之间。

在本发明的一些示例中，所述减速器为行星齿轮减速机构，所述行星齿轮减速机构包括：太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，所述驱动电机与所述太阳轮相连，所述齿圈固定，所述行星架与所述转换组件相连。

在本发明的一些示例中，所述第一楔块和所述第二楔块之间设置有滚动件。

在本发明的一些示例中，所述制动器还包括：制动钳体，所述楔块组件位于所述制动钳体内，所述第二楔块和所述制动片位于所述制动盘的侧向。

在本发明的一些示例中，所述制动器还包括：抱死件，所述抱死件适于在所述制动器制动时选择性地抱死所述驱动电机的电机轴，以实现驻车制动。

在本发明的一些示例中，所述抱死件包括：壳体；电磁线圈，所述电磁线圈设置在所述壳体内；

磁性滑块，所述磁性滑块与所述电磁线圈相对应；第一摩擦片，所述第一摩擦片可轴向移动地设置在所述壳体上；第二摩擦片，所述第二摩擦片固定在所述电机轴上且与所述第一摩擦片相对设置；弹性件，所述弹性件设置在所述壳体和所述磁性滑块之间以驱动所述磁性滑块压紧所述第一摩擦片和所述第二摩擦片。

在本发明的一些示例中，所述第一摩擦片和所述壳体之间设置有滑动花键结构。

根据本发明的制动器，包括：两个驱动装置，两个所述驱动装置相对设置，每个所述驱动装置均包括：驱动电机；转换组件，所述转换组件为螺旋副，所述螺旋副包括第一部件和第二部件，所述第一部件与所述驱动电机同步转动，所述第二部件设置在所述第一部件上且相对所述第一部件直线运动；楔块组件，所述楔块组件包括：第一楔块和第二楔块，所述第一楔块和所述第二楔块的楔形面相对设置；滚珠，所述滚珠配合在所述第一楔块和两个所述第二部件之间；制动片，所述制动片设置成与所述第二楔块同步移动；制动盘，所述制动盘的一部分与所述制动片相对设置。

根据本发明的制动系统，包括：踏板模拟器；控制器，所述踏板模拟器与所述控制器电连接；功率驱动电路，所述功率驱动电路与所述控制器电连接；所述的制动器，所述驱动电机与所述功率驱动电路电连接，其中，所述控制器根据车速轮速、所述电机的电流和转子位置信号发出控制信号。

根据本发明的车辆，包括所述的制动系统。

附图说明

图1和图2是根据本发明两种实施例的制动器的结构示意图；

图3是减速器的结构示意图；

图4是行星滚柱丝杠的示意图；

图5是抱死件的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的制动系统的示意图；

图7是第二部件和第一楔块配合的剖视图。

附图标记：

制动系统1000；

制动器100；

驱动电机10；电机轴11；

转换组件20；第一部件21；第二部件22；滚柱24；

滚珠31；

楔块组件40；第一楔块41；第二楔块42；滚动件43；

制动片50；制动盘60；

减速器70；太阳轮71；行星轮72；行星架73；齿圈74；

制动钳体80；

抱死件90；壳体91；电磁线圈92；磁性滑块93；第一摩擦片94；第二摩擦片95；弹性件96；滑动花键结构97；

踏板模拟器200；控制器300；功率驱动电路400。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图详细描述根据本发明实施例的制动器100，该制动器100可以应用在车辆的制动系统1000中，以用来制动车轮。

根据本发明实施例的制动器100可以包括：驱动电机10、转换组件20、楔块组件40、制动盘60和制动片50。

驱动电机10可以正转和反转。转换组件20适于将驱动电机10的转动转化成直线运动，也就是说，转换组件20可以起到转换运动方式的作用，从而可以便于直线运动输出。

其中，如图1和图2所示，转换组件20可以为螺旋副，螺旋副包括第一部件21和第二部件22，第一部件21与驱动电机10同步转动，第二部件22设置在第一部件21上，而且第二部件22相对第一部件21直线运动。

如图1和图2所示，楔块组件40可以包括：第一楔块41和第二楔块42，第一楔块41和第二楔块42的楔形面相对设置，第一楔块41与转换组件20同步直线运动，具体地，第一楔块41与第二部件22同步直线运动，制动片50设置成与第二楔块42同步移动，制动盘60的一部分与制动片50相对设置。这样转换组件的第二部件22在直线运动时，第一楔块41可以同步直线运动。

可选地，如图1和图2所示，第二部件22和第一楔块41之间设置有滚珠31，滚珠31可以为钢珠，而且滚珠31可以分布在第一楔块41和第二部件22之间的表面上，以及滚珠31可以分布在第二部件22和制动器100的制动钳体80之间的表面上。需要指出的是，制动钳体80为浮动钳体，换言之，制动钳体80为能够移动的钳体。

下面先描述一下分布在第一楔块41和第二部件22之间的表面之间的滚珠31的布置情况。第一楔块41的外表面和和第二部件22的外表面上可以设置有呈半圆的凹槽，滚珠31的一部分配合在凹槽内，这样滚珠31可以在第一楔块41的外表面和和第二部件22的外表面上滚动，而且第二部件22可以通过滚珠31带动第一楔块41直线运动。

下面再描述一下分布在第二部件22和制动器100的制动钳体80之间的表面之间的滚珠31的布置情况。第二部件22的外表面上可以设置有呈半圆的凹槽，滚珠31的一部分配合在凹槽内，制动钳体80上可以设置有长圆形凹槽，长圆形凹槽的延伸方向与第二部件22的直线运动方向相同。由此，滚珠31可以在长圆形凹槽内直线移动，换言之，制动钳体80可以通过滚珠31限制第二部件22做相对转动，而且制动钳体80不会妨碍第二部件22带动滚珠31的直线运动。

当然，也可以相反设置，即在制动钳体80的表面设置凹槽，在第二部件22的表面设置长圆形凹槽，在此不再详述。

其中，需要说明的是，第一楔块41和制动钳体80可以相对作用，从而可以防止第二部件22转动，可以使得第二部件22更好地直线运动，这样可以提高制动器100的工作可靠性。

下面以图1所示的制动器100为例详细说明根据本发明实施例的制动器100的工作原理。

由于第一楔块41和第二楔块42的楔形面相对设置，这样当驱动电机10工作时，转换组件20将驱动电机10的旋转运动转化成直线运动，第一楔块41的楔形面与第二楔块42的楔形面对应的位置不断改变，第一楔块41和第二楔块42的整体长度(即第一楔块41和第二楔块42在图1中左右方向上的长度)将发生变化，第二楔块42在第一楔块41的迫使下向左或向右移动。

例如，当驱动电机10正转时，第一楔块41向下运动，第二楔块42可以带动右侧的制动片50向左运动，即向靠近制动盘60的方向运动，直至制动制动盘60，从而可以实现刹车效果。同时，在相对作用力的作用下，制动钳体80可以同步左侧的制动片50向右运动，即向靠近制动盘60的方向运动，直至制动制动盘60，从而可以实现刹车效果。

下面再以图2所示的制动器100为例做简单说明。

如图2所示，当第一楔块41随第二部件22向右运动，第二楔块42带动制动片50向下运动，直至制动制动盘60，从而可以实现刹车效果。

另外，当需要执行驻车制动时，制动器100可以通过抱死驱动电机10的电机轴11的方式实现，从而可以使得驻车制动简单且可靠。

传统的液压式制动器一般需要布置液压管路以及液压缸等装置，这样导致制动器结构复杂，重量大，体积大，严重侵占车轮处的空间。

而在本发明中，由于采用驱动电机10，这种机械和电气连接的连接方式，不仅结构简单，机械连接少，重量小，体积小，而且还信号传递迅速，制动响应快，反应灵敏，可以有利于快速制动。另外，这样的连接方式还传动效率高，可以有效节省能源。

根据本发明的一个优选实施例，如图1和图2所示，第一部件21可以为丝杠，第二部件22可以为螺母，螺母套设在丝杠上。也就是说，驱动电机10的电机轴11可以同步带动丝杠转动，而且螺母可以相对丝杠螺旋运动以实现轴向运动，这样螺母可以通过滚珠31带动第一楔块41轴向运动。

根据本发明的另一个实施例，如图4所示，旋转副可以为行星滚柱丝杠，第一部件21可以为丝杠，第二部件22可以为螺母，丝杠和螺母之间设置有螺纹滚柱24。螺母通过螺纹滚柱24相对丝杠轴向运动。其中，行星滚柱丝杠的具体结构和工作原理均为本领域技术人员的已知技术，在此不再详述。

根据本发明的一个具体实施例，如图1和图2所示，制动器100还可以包括：减速器70，减速器70设置在驱动电机10和转换组件20之间。减速器70可以起到减速增矩的作用，从而可以使得驱动电机10输出给转换组件20的转速适宜，可以使得第一楔块41相对第二楔块42的运动速度适宜，进而可以使得制动器100工作可靠且准确，可以提升车辆的制动性能。

可选地，如图3所示，减速器70可以为行星齿轮减速机构，行星齿轮减速机构可以包括：太阳轮71、行星轮72、行星架73和齿圈74，驱动电机10与太阳轮71相连，齿圈74固定，行星架73与转换组件20相连。也就是说，在动力传递时，驱动电机10产生的动力可以通过电机轴11直接传递给行星齿轮减速机构中的太阳轮71，太阳轮71和行星架73之间可以实现减速增矩，并且可以将动力传递给转换组件20。这样行星齿轮减速机构结构简单，减速增矩效果较好。

需要说明的是，如果第一楔块41和第二楔块42的楔形面直接接触的话，两者之间的摩擦阻力较大，而且对第一楔块41和第二楔块42的磨损较严重。所以可选地，如图1和图2所示，第一楔块41和第二楔块42之间可以设置有滚动件43。滚动件43可以采用纯滚动的方式，这样可以明显降低第一楔块41和第二楔块42之间的摩擦阻力，可以使得第一楔块41和第二楔块42之间相对运动顺畅且可靠，进而可以提高制动器100的工作可靠性。滚动件43可以为滚柱。

其中，如图1所示，制动器100还可以包括：制动钳体80，其中制动钳体80和第二楔块42的布置方式有多种，下面结合图1和图2进行描述。

如图1所示，楔块组件40位于制动钳体80内，第二楔块42和制动片50位于制动盘60的侧向。这样第二楔块42可以在侧向方向带动制动片50接触制动盘60，从而可以使得制动片50和制动盘60接触可靠，可以减小制动器100的改动。

下面结合图1和图5详细描述一下根据本发明实施例的制动器100中的用于驻车制动的部件：抱死件90。抱死件90适于在制动器100制动时选择性地抱死驱动电机10的电机轴11，以实现驻车制动。可以理解的是，在需要驻车制动时，驾驶员可以通过相应的操作来控制抱死件90工作，抱死件90抱死驱动电机10的电机轴11，从而可以使得第一楔块41被固定，相应地，第二楔块42也固定，这样制动片50持续地与制动盘6接触并制动。

如图5所示，抱死件90可以包括：壳体91、电磁线圈92、磁性滑块93、第一摩擦片94、第二摩擦片95和弹性件96，其中壳体91可以为驱动电机10的壳体，换之，抱死件90可以集成在驱动电机10内部，这样可以使得制动器100结构紧凑，体积小。

电磁线圈92设置在壳体91内，例如，电磁线圈92可以固定在壳体91的内周面，这样可以保证电磁线圈92在壳体91内的可靠性。磁性滑块93与电磁线圈92相对应，当电磁线圈92通电时，磁性滑块93在电磁线圈92的作用下移动。

第一摩擦片94可以轴向移动地设置在壳体91上，例如，如图5所示，第一摩擦片94和壳体91之间设置有滑动花键结构97。滑动花键结构97可以保证第一摩擦片94在壳体91上的轴向移动的可靠性。

第二摩擦片95固定在电机轴11上，而且第二摩擦片95与第一摩擦片94相对设置，这样当第一摩擦片94和第二摩擦片95相互贴合时，电机轴11被制动。弹性件96设置在壳体91和磁性滑块93之间以驱动磁性滑块93压紧第一摩擦片94和第二摩擦片95。其中，弹性件96可以为螺旋弹簧。

下面结合图5详细描述抱死件90的工作原理。

驻车制动状态：电磁线圈92断电时，磁性滑块93在弹性件96的作用下推动第一摩擦片94向靠近第二摩擦片95的方向运动，直至第一摩擦片94和第二摩擦片95相互贴靠并相互夹紧，驱动电机10通电工作，制动片50制动制动盘60，然后驱动电机10断电，此时，电机轴11被抱死，从而可以实现驻车制动。

解驻状态：电磁线圈92通电，磁性滑块93压缩弹性件96，第一摩擦片94和第二摩擦片95彼此分离，解除对电机轴11的抱死，电机轴11处于自由状态，从而可以实现电动解驻。

由此，制动器100的驻车制动方式简单且可靠，另外通过电磁线圈92和驱动电机10的通断电状态切换即可实现，从而可以使得驻车制动迅速且可靠。

下面结合图1和图2详细描述一种根据本发明具体实施例的制动器100。

根据本发明实施例的制动器100可以包括：两个驱动装置、滚珠31、楔块组件40、制动片50和制动盘60，两个驱动装置相对设置，这样在制动器100未工作时，两个驱动装置可以对称布置。

每个驱动装置均包括：驱动电机10和转换组件20，转换组件20为螺旋副，螺旋副包括第一部件21和第二部件22，第一部件21与驱动电机10同步转动，第二部件22设置在第一部件21上，而且第二部件22相对第一部件21直线运动。

楔块组件40包括：第一楔块41和第二楔块42，第一楔块41和第二楔块42的楔形面相对设置。滚珠31配合在第一楔块41和两个第二部件22之间。

制动片50设置成与第二楔块42同步移动，制动盘60的一部分与制动片50相对设置。

需要说明的是，通过设置两个驱动电机10，一方面可以提高制动器100的工作可靠性，另一方面可以延长制动器100的使用寿命，例如，其中一个驱动电机10损坏后，另一个驱动电机10仍可继续工作。

下面结合图6详细描述一种根据本发明实施例的制动系统1000。

根据本发明实施例的制动系统1000包括：踏板模拟器200、控制器300、功率驱动电路400和上述实施例的制动器100，踏板模拟器200与控制器300电连接，功率驱动电路400与控制器300电连接，驱动电机10与功率驱动电路400电连接，其中，控制器300根据车速轮速、驱动电机10的电流和转子位置信号发出控制信号。

下面详述制动系统1000的工作原理。

当汽车制动时，驾驶员踩下电子制动踏板，电子制动踏板带有踏板模拟器200，踏板行程信号通过线束(比如CAN总线)传送至控制器300。控制器300同时接收车速轮速、驱动电机10电流和转子位置信号，通过综合的计算分析，控制器300发出控制信号。

功率驱动电路400根据控制器300的控制信号向驱动电机10提供相应大小和方向的电流，从而控制驱动电机10的转速、输出力矩、转动方向。驱动电机10再带动机械执行机构，产生制动力输给车轮而实施制动。该制动系统1000可以用一个电子式制动踏板替代了传统的制动踏板，取消了体积较大的真空制动助力器、制动主缸、储油器等常规液压制动系统的部件，可以使得制动系统1000结构简单，体积小，成本低，实现功能响应迅速。

而且，一方面，在执行制动防抱死等动作时电子制动踏板不会有回弹振动，提高了制动舒适性；另一方面，在车辆发生碰撞时冲击力也不会通过制动系统1000传到驾驶室内，提高了汽车的被动安全性。

根据本发明实施例的车辆，包括上述实施例的制动系统1000。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种制动器，其特征在于，包括：

驱动电机；

转换组件，所述转换组件适于将所述驱动电机的转动转化成直线运动；

楔块组件，所述楔块组件包括：第一楔块和第二楔块，所述第一楔块和所述第二楔块的楔形面相对设置，所述第一楔块与所述转换组件同步直线运动；

制动片，所述制动片设置成与所述第二楔块同步移动；

制动盘，所述制动盘的一部分与所述制动片相对设置；

所述转换组件为螺旋副，所述螺旋副包括第一部件和第二部件，所述第一部件与所述驱动电机同步转动，所述第二部件设置在所述第一部件上且相对所述第一部件直线运动，

其中，所述第一楔块与所述第二部件同步直线运动；

所述第二部件和所述第一楔块之间设置有滚珠，所述第二部件和所述第一楔块的表面分别设置有与所述滚珠配合的凹槽。

2.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述第一部件为丝杠，所述第二部件为螺母，所述螺母套设在所述丝杠上。

3.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述螺旋副为行星滚柱丝杠，所述第一部件为丝杠，所述第二部件为螺母，所述丝杠和所述螺母之间设置有螺纹滚柱。

4.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，还包括：减速器，所述减速器设置在所述驱动电机和所述转换组件之间。

5.根据权利要求4所述的制动器，其特征在于，所述减速器为行星齿轮减速机构，所述行星齿轮减速机构包括：太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，所述驱动电机与所述太阳轮相连，所述齿圈固定，所述行星架与所述转换组件相连。

6.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述第一楔块和所述第二楔块之间设置有滚动件。

7.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，还包括：制动钳体，所述楔块组件位于所述制动钳体内，所述第二楔块和所述制动片位于所述制动盘的侧向。

8.根据权利要求1所述的制动器，其特征在于，还包括：抱死件，所述抱死件适于在所述制动器制动时选择性地抱死所述驱动电机的电机轴，以实现驻车制动。

9.根据权利要求8所述的制动器，其特征在于，所述抱死件包括：

壳体；

电磁线圈，所述电磁线圈设置在所述壳体内；

磁性滑块，所述磁性滑块与所述电磁线圈相对应；

第一摩擦片，所述第一摩擦片可轴向移动地设置在所述壳体上；

第二摩擦片，所述第二摩擦片固定在所述电机轴上且与所述第一摩擦片相对设置；

弹性件，所述弹性件设置在所述壳体和所述磁性滑块之间以驱动所述磁性滑块压紧所述第一摩擦片和所述第二摩擦片。

10.根据权利要求9所述的制动器，其特征在于，所述第一摩擦片和所述壳体之间设置有滑动花键结构。

11.一种制动器，其特征在于，包括：

两个驱动装置，两个所述驱动装置相对设置，每个所述驱动装置均包括驱动电机；

转换组件，所述转换组件为螺旋副，所述螺旋副包括第一部件和第二部件，所述第一部件与所述驱动电机同步转动，所述第二部件设置在所述第一部件上且相对所述第一部件直线运动；

楔块组件，所述楔块组件包括：第一楔块和第二楔块，所述第一楔块和所述第二楔块的楔形面相对设置；

滚珠，所述滚珠配合在所述第一楔块和两个所述第二部件之间，所述第二部件和所述第一楔块的表面分别设置有与所述滚珠配合的凹槽；

制动片，所述制动片设置成与所述第二楔块同步移动；

制动盘，所述制动盘的一部分与所述制动片相对设置。

12.一种制动系统，其特征在于，包括：

踏板模拟器；

控制器，所述踏板模拟器与所述控制器电连接；

功率驱动电路，所述功率驱动电路与所述控制器电连接；

根据权利要求1-11中任一项所述的制动器，所述驱动电机与所述功率驱动电路电连接，

其中，所述控制器根据车速轮速、所述电机的电流和转子位置信号发出控制信号。

13.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求12所述的制动系统。

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