CN108317186B - 一种电子机械线控制动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子机械线控制动器，包括电机，传动机构，主动杆，从动杆，活塞，滚子，摩擦限位装置等。电机通过传动机构驱动主动杆转动，通过主动杆和从动杆之间的滚子和凹槽驱动从动杆运动，使活塞和制动钳体向相反的方向移动，从制动盘两侧以相同的力将摩擦片压紧，实现高效的制动效果。本发明结构简单，工作可靠，制动效率高，能自动调节制动间隙，并补偿由于摩擦片磨损造成的影响，简化控制系统的设计，可用于行车制动及驻车制动。

Description

一种电子机械线控制动器

技术领域

本发明涉及制动器领域，具体是能够代替现有的浮钳盘式液压制动器，以电控机械的方式实现摩擦片从两侧以相同的压力夹紧制动盘，同时可以实现制动间隙可调，制动强度可调的线控机械制动器，特指一种电子机械线控制动器。

背景技术

线控制动技术是近年来出现的一种新型的制动技术，在制动器和制动踏板之间不依靠机械的或是液力的连接，由控制系统接收传感器的信息控制电机工作，实现对于汽车的稳定可靠的制动控制。目前主要有电子液压式制动系统（EHB）和电子机械式制动系统（EMB）两种。线控制动系统有利于整车制动性能的优化，能够方便的与ABS、ASR、ESP等其它电子控制系统整合在一起，因此具有广阔的发展空间。

电子液压式制动系统（EHB）由传统的液压制动系统改造而来，制动过程更加迅速，稳定，提高了汽车的制动安全性和舒适性，但由于保留了液压部件，不具备完全线控制动系统的全部优点，通常被看作是电子机械式制动系统（EMB）的一种先期的产品。

电子机械式制动系统（EMB）通过电机驱动机械机构实现制动过程，大大简化了制动系统的结构，使制动器更加易于布置、装配和检修。但现有的电子机械式制动系统由于在制动器部分往往缺少制动间隙自动调节的功能，使制动器在外部环境变化以及摩擦片磨损的情况下引起制动执行器效率变化不定的问题，从而给制动效能控制带来一定的困难。同时，大部分制动器存在结构比较复杂，安装尺寸较大等问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种电子机械线控制动器。本发明具有结构简单，工作可靠等优点，能够实现制动间隙的自动调节，通过检测摩擦片驱动机构的位移或转角，即可换算得出制动夹紧力大小，从而使控制系统得以相应的简化。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种电子机械线控制动器，包含电机，传动机构，主动杆，从动杆，滚子，促动元件，活塞，摩擦限位装置，制动钳体，制动盘，摩擦片；所述的摩擦片有两片，对称布置在所述的制动盘两侧，一个安装在所述的活塞上，一个安装在所述的制动钳体上；所述的活塞经由所述的摩擦限位装置安装在所述的制动钳体上；所述的摩擦限位装置一部分固定安装在所述的制动钳体上，另一部分与所述的活塞间有较大的摩擦力，当所述的活塞与所述的制动钳体之间有相对位移时，由于摩擦力作用使所述的摩擦限位装置内产生弹性势能；所述的电机连接所述的传动机构的输入元件；所述的传动机构的终端元件固定连接所述的主动杆，所述的主动杆安装在所述的活塞上，可绕自身轴线转动，但相对于所述的活塞无法产生轴向的移动；所述的从动杆固定安装在所述的制动钳体上，与所述的主动杆相对；所述的从动杆的端面上有圆周方向的楔形凹槽，所述的滚子安装在凹槽内，所述的促动元件使所述的滚子向凹槽的浅端移动，所述的主动杆的端面与所述的滚子接触；所述的传动机构的终端元件运动，带动所述的主动杆转动，使所述的滚子在转动的同时向凹槽的浅端移动，所述的主动杆和所述的从动杆同时向相反的方向移动，驱动所述的制动钳体和所述的活塞向相反的方向运动，带动所述的摩擦片从两侧压紧所述的制动盘；

制动时，所述的电机经由所述的传动机构驱动所述的主动杆转动，所述的主动杆与所述的滚子之间的摩擦力使所述的滚子向凹槽的浅端方向移动，推动所述的从动杆和所述的主动杆向相反的方向移动，即驱动所述的活塞和所述的制动钳体分别向相反的方向运动，使所述的摩擦片压紧在所述的制动盘两侧，得到高效可靠的制动效果，此时，所述的活塞和所述的制动钳体之间有相对位移，在所述的摩擦限位装置内产生弹性势能；当解除制动时，所述的电机经由所述的传动机构驱动所述的主动杆反向运动，同时所述的摩擦限位装置内部的弹性势能作用，使所述的活塞和所述的制动钳体相对运动，恢复初始位置，此时所述的主动杆与所述的滚子之间的摩擦力使所述的滚子向凹槽的深端方向移动，克服所述的促动元件的作用力，恢复到初始位置；

当所述的摩擦片有磨损，厚度变薄后，制动工作时，所述的电机经由所述的传动机构驱动所述的主动杆转动，使所述的活塞和所述的制动钳体相对运动，所述的摩擦限位装置内弹性势能达到最大，由于摩擦片变薄，制动效果不佳，此时所述的电机继续工作，带动所述的主动杆继续转动，克服所述的活塞与所述的摩擦限位装置之间的摩擦力，使所述的活塞和所述的制动钳体继续相对移动，压紧制动盘，得到可靠高效的制动效果；解除制动时，所述的电机经由所述的传动机构驱动所述的主动杆反向运动，同时所述的摩擦限位装置内的弹性势能作用，使所述的活塞和所述的制动钳体相对运动，此时所述的活塞与所述的摩擦限位装置以新的接触位置相对固定，因此所述的活塞和所述的制动钳体在解除制动时的回位位移小于制动工作过程中的位移，此时所述的电机带动所述的主动杆反向运动以恢复到初始工作位置的过程中，凹槽中的所述的滚子工作在新的位置，使所述的主动杆和所述的从动杆之间的距离变化，以满足所述的摩擦片磨损后的尺寸要求，实现制动间隙的自动调整。

还包括保持架，所述的滚子安装在所述的保持架上。

所述的促动元件作用在所述的保持架上，使所述的滚子向凹槽的浅端移动。

所述的滚子为锥台形，锥顶在所述的主动杆和所述的从动杆的中心线上。

所述的滚子与所述的主动杆、所述的从动杆之间受压自锁，即所述的滚子被压紧在所述的主动杆和所述的从动杆端面之间时，不会产生沿所述的滚子轴线方向的运动。

当所述的传动机构中无逆效率为零的传动环节时，采用锁止机构实现所述的电机断电情况下的驻车制动，所述的锁止机构采用电磁制动器或电控机械制动装置，能够在通电时断开、断电时固定传动环节中的传动元件，保持所述的摩擦片和所述的制动盘间压力的大小，实现驻车制动功能；当所述的传动机构中设置有逆效率为零的传动环节时，可以利用所述的锁止机构实现驻车制动，也可以利用逆效率为零、动力和运动无法反向传递，实现所述的电机断电情况下的驻车制动。

还包括所述的从动杆固定安装在所述的活塞上，所述的主动杆安装在所述的制动钳体上，此时在所述的活塞和所述的制动钳体之间安装活塞定位装置，使所述的活塞只能在轴线方向往复运动，无法转动。

安装所述的滚子的凹槽，可以设置在所述的主动杆端面上，也可以设置在所述的从动杆端面上。

所述的主动杆和所述的活塞/制动钳体结合处，采用滚子机构或轴承，以减小摩擦。

所述的从动杆与所述的活塞/制动钳体制成一体，不再单独作为一个零件。

附图说明

图1是本发明的一种电子机械线控制动器的实施例一的主视图。

图2是本发明的一种电子机械线控制动器的实施例二的主视图。

附图中标注说明：1-滚子 2-促动弹簧 3-制动钳体 4-主动杆 5-次级从动齿轮 6-蜗轮 7-保持架 8-蜗杆 9-密封圈 11-活塞 12-摩擦片 13-制动盘 14 -电机 15-从动杆 16-定位圆柱滚子 17-弹簧 18-卡环 19-电机轴 20-电磁制动器21-初级主动齿轮 22-初级从动齿轮 23-次级主动齿轮 24-锁止销 25-电磁线圈26-回位弹簧

具体实施方式

参考附图1，对本发明的一个实施例进行详细描述。

如图1所示，一种电子机械线控制动器包含一个制动钳体3，制动钳体3的钳口内有制动盘13，制动盘13的两侧有摩擦片12，一个装在制动钳体3上，一个装在活塞11上，活塞11通过密封圈9装在制动钳体3上，密封圈9和活塞11 的接触面间有较大的摩擦力，当活塞11的位移在密封圈9的弹性变形范围内时，密封圈9和活塞11的接触面间无相对运动。活塞11的一端安装摩擦片12，另一端安装主动杆4。主动杆4与蜗轮6固定连接，蜗杆8由电机14驱动。从动杆15固定安装在制动钳体3上，与主动杆4相对，端面上有圆周方向的楔形凹槽，凹槽内装有滚子1和促动弹簧2。滚子1安装在保持架7上，并沿圆周方向均匀布置，促动弹簧2使滚子1向凹槽的浅端移动。主动杆4的端面与滚子1接触，与从动杆15的端面不接触。

制动工作时，电机14带动蜗杆8转动，驱动蜗轮6减速转动，带动主动杆4 转动，由于主动杆4与滚子1之间的摩擦力作用，主动杆4的转动带动滚子1 转动并向凹槽的浅端移动，使主动杆4和从动杆15同时向相反的方向移动，即活塞11 和制动钳体3同时向相反的方向移动，带动对应的摩擦片12从两侧以相同的力压向制动盘13，实现高效可靠的制动效果。此时，密封圈9发生弹性变形，储存弹性势能，密封圈9和活塞11的接触面间无相对运动。解除制动工作时，电机14带动蜗杆8 反向转动，驱动蜗轮6也反向转动，主动杆4与滚子1之间的摩擦力作用使滚子1 向凹槽的深端移动，密封圈9储存的弹性势能释放，使活塞11和制动钳体3相对运动，带动主动杆4和从动杆15相向运动，所有元件恢复初始位置。

当摩擦片12磨损，厚度变薄后，制动工作时，电机14通过蜗杆8、蜗轮6 驱动主动杆4转动，使从动杆15和主动杆4同时向相反的方向移动，推动活塞11 和制动钳体3相对运动，密封圈9的弹性变形量达到最大时，由于摩擦片12磨损，制动效果不佳，此时电机14驱动主动杆4继续转动，即活塞11和制动钳体3 继续相对运动，因此，密封圈9保持最大弹性变形量，而活塞11克服与密封圈9 之间的摩擦力，以新的接触面与密封圈9相配合，即活塞11相对于制动钳体3的位移大于密封圈9的最大弹性变形量。解除制动时，电机14带动蜗轮蜗杆机构反转，密封圈9的弹性势能释放，使活塞11和制动钳体3相对运动，带动从动杆15 和主动杆4相向运动，滚子1停留在新的工作位置，此时密封圈9和活塞11以新的接触面配合定位，回位位移量仍然是密封圈9的最大弹性变形量，因此保持了制动间隙与磨损前相同，实现了制动间隙的自动调整。

当蜗杆8和蜗轮6的逆效率为零时，可以在电机14通电达到驻车制动效果后断电，利用蜗轮蜗杆机构的自锁功能实现电机14断电情况下的驻车制动。

参考附图2，对本发明的另一个实施例进行描述。

附图2的实施例与附图1的实施例主要区别如下：

传动机构不同，附图1中采用蜗轮蜗杆机构传动，蜗轮6为传动机构的终端元件，连接主动杆4；附图2中采用两级齿轮传动，次级从动齿轮5为传动机构的终端元件，连接主动杆4。

摩擦限位装置不同，附图1中采用密封圈9实现摩擦限位功能，利用密封圈9的弹性变形储存弹性势能；附图2中采用弹簧17和卡环18实现摩擦限位功能，利用弹簧17产生弹性变形储存弹性势能。

活塞定位装置不同，附图1中主动杆4可以绕自身轴线转动，活塞11的周向转矩较小，无需采用活塞定位装置；附图2中采用定位圆柱滚子16作为活塞定位装置，使活塞11只能沿轴向移动，无法转动。

驻车制动功能实现的方式不同，附图1中，利用蜗轮蜗杆机构的逆效率为零，直接可以实现电机14断电情况下的驻车制动；附图2中，表示了采用电磁制动器20通电时释放电机轴19，断电时锁止电机轴19实现电机14断电情况下的驻车制动，以及采用电控机械制动装置的驻车制动方式。

安装方式不同，附图1中，主动杆4安装在活塞11上，从动杆15固定安装在制动钳体3上；附图2中，主动杆4安装在制动钳体3上，从动杆15固定安装在活塞11上。

凹槽的设置位置不同，附图1中，凹槽设置在从动杆15的端面上；附图2中，凹槽设置在主动杆4的端面上。

如图2所示，一种电子机械线控制动器包含一个制动钳体3，制动钳体3的钳口内有制动盘13，制动盘13的两侧有摩擦片12，一个装在制动钳体3上，一个装在活塞11上，活塞11通过定位圆柱滚子16和卡环18装在制动钳体3上，卡环18被弹簧17推向远离制动盘13的一侧，弹簧17安装在制动钳体3上。定位圆柱滚子16使活塞11只能沿轴线方向移动，不能转动，卡环18和活塞11 的接触面间有较大的摩擦力，当活塞11的位移在弹簧17的弹性变形范围内时，卡环18和活塞11的接触面间无相对运动。活塞11的一端安装摩擦片12，另一端固定安装从动杆15。主动杆4安装在制动钳体3上，与从动杆15相对。主动杆4 与次级从动齿轮5固定连接，次级从动齿轮5、次级主动齿轮23、初级从动齿轮22 与初级主动齿轮21构成两级齿轮减速机构，初级主动齿轮21与电机14的电机轴19固定连接。主动杆4的端面上有圆周方向的楔形凹槽，凹槽内装有滚子1和促动弹簧2。滚子1安装在保持架7上，并沿圆周方向均匀布置，促动弹簧2使滚子1向凹槽的浅端移动。从动杆15的端面与滚子1接触，与主动杆4的端面不接触。

制动工作时，电机14通过两级齿轮减速机构带动主动杆4转动，由于从动杆15 与滚子1之间的摩擦力作用，使主动杆4和从动杆15同时向相反的方向移动，推动活塞11和制动钳体3同时向相反的方向移动，带动对应的摩擦片12从两侧以相同的力压向制动盘13，实现高效可靠的制动效果。此时，卡环18和活塞11一起移动，压缩弹簧17，弹簧17发生弹性变形，储存弹性势能，卡环18和活塞11的接触面间无相对运动。解除制动工作时，电机14带动两级齿轮减速机构反向转动，从动杆15与滚子1之间的摩擦力作用使滚子1向凹槽的深端移动，弹簧17储存的弹性势能释放，使活塞11和制动钳体3相对运动，带动从动杆15和主动杆4相向运动，所有元件恢复初始位置。

当摩擦片12磨损，厚度变薄后，制动工作时，电机14通过两级齿轮减速机构驱动主动杆4转动，使从动杆15和主动杆4同时向相反的方向移动，推动活塞11 和制动钳体3相对运动，弹簧17的弹性变形量达到最大，卡环18靠紧在左侧台阶面上时，由于摩擦片12磨损，制动效果不佳，此时电机14驱动主动杆4继续转动，即活塞11和制动钳体3继续相对运动，因此，弹簧17保持最大弹性变形量，而活塞11克服与卡环18之间的摩擦力，以新的接触面与卡环18相配合。解除制动时，电机14带动两级齿轮减速机构反转，弹簧17的弹性势能释放，使活塞11和制动钳体3相对运动，带动从动杆15和主动杆4相向运动，滚子1停留在新的工作位置，此时卡环18和活塞11以新的接触面配合定位，回位位移量仍然是弹簧17 的最大弹性变形量，因此保持了制动间隙与磨损前相同，实现了制动间隙的自动调整。

当需要驻车制动时，使电机14驱动摩擦片12压紧制动盘13，达到驻车制动要求，然后电磁制动器20断电，锁止电机轴19，保持制动效果不变，此时即可实现电机14断电情况下的驻车制动功能。电磁制动器20通电时，释放电机轴19，此时制动转矩大小可由电机14自由控制。

或者采用电控机械制动装置实现驻车制动。电磁线圈25通电时，锁止销24受电磁力作用，压缩回位弹簧26，使锁止销24与次级从动齿轮5互不接触，对制动器的制动或释放没有任何影响；当需要驻车制动时，电机14驱动摩擦片12压紧制动盘13，达到驻车制动要求，然后电磁线圈25断电，锁止销24在回位弹簧26的弹力作用下插入次级从动齿轮5的齿中，保持驻车制动效果，即可实现电机14断电情况下的驻车制动功能。

传动机构除采用定轴齿轮机构、蜗轮蜗杆机构外还可以采用链传动、带传动、杠杆传动、拉索传动、行星齿轮传动等其他传动方式，摩擦限位装置除采用密封圈、弹簧/卡环外也可以采用其他的结构得以实现类似的功能，活塞定位装置除采用定位圆柱滚子外也可以采用花键、销、导向平键、活塞外表面非圆等多种方式，锁止机构也可以将锁止销作用于其他齿轮上或与齿轮一体的专用锁止棘轮上，或在电机轴上安装棘轮棘爪机构等方式实现锁止功能。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域内的普通技术人员在没有进行创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子机械线控制动器，包含电机，传动机构，主动杆，从动杆，滚子，促动元件，活塞，摩擦限位装置，制动钳体，制动盘，摩擦片；所述的摩擦片有两片，对称布置在所述的制动盘两侧，一个安装在所述的活塞上，一个安装在所述的制动钳体上；所述的活塞经由所述的摩擦限位装置安装在所述的制动钳体上；所述的摩擦限位装置一部分固定安装在所述的制动钳体上，另一部分与所述的活塞间有较大的摩擦力，当所述的活塞与所述的制动钳体之间有相对位移时，由于摩擦力作用使所述的摩擦限位装置内产生弹性势能；所述的电机连接所述的传动机构的输入元件；所述的传动机构的终端元件固定连接所述的主动杆，所述的主动杆安装在所述的活塞上，可绕自身轴线转动，但相对于所述的活塞无法产生轴向的移动；所述的从动杆固定安装在所述的制动钳体上，与所述的主动杆相对；所述的从动杆的端面上有圆周方向的楔形凹槽，所述的滚子安装在凹槽内，所述的促动元件使所述的滚子向凹槽的浅端移动，所述的主动杆的端面与所述的滚子接触；所述的传动机构的终端元件运动，带动所述的主动杆转动，使所述的滚子在转动的同时向凹槽的浅端移动，所述的主动杆和所述的从动杆同时向相反的方向移动，驱动所述的制动钳体和所述的活塞向相反的方向运动，带动所述的摩擦片从两侧压紧所述的制动盘；

制动时，所述的电机经由所述的传动机构驱动所述的主动杆转动，所述的主动杆与所述的滚子之间的摩擦力使所述的滚子向凹槽的浅端方向移动，推动所述的从动杆和所述的主动杆向相反的方向移动，即驱动所述的活塞和所述的制动钳体分别向相反的方向运动，使所述的摩擦片压紧在所述的制动盘两侧，得到高效可靠的制动效果，此时，所述的活塞和所述的制动钳体之间有相对位移，在所述的摩擦限位装置内产生弹性势能；当解除制动时，所述的电机经由所述的传动机构驱动所述的主动杆反向运动，同时所述的摩擦限位装置内部的弹性势能作用，使所述的活塞和所述的制动钳体相对运动，恢复初始位置，此时所述的主动杆与所述的滚子之间的摩擦力使所述的滚子向凹槽的深端方向移动，克服所述的促动元件的作用力，恢复到初始位置；

当所述的摩擦片有磨损，厚度变薄后，制动工作时，所述的电机经由所述的传动机构驱动所述的主动杆转动，使所述的活塞和所述的制动钳体相对运动，所述的摩擦限位装置内弹性势能达到最大，由于摩擦片变薄，制动效果不佳，此时所述的电机继续工作，带动所述的主动杆继续转动，克服所述的活塞与所述的摩擦限位装置之间的摩擦力，使所述的活塞和所述的制动钳体继续相对移动，压紧制动盘，得到可靠高效的制动效果；解除制动时，所述的电机经由所述的传动机构驱动所述的主动杆反向运动，同时所述的摩擦限位装置内的弹性势能作用，使所述的活塞和所述的制动钳体相对运动，此时所述的活塞与所述的摩擦限位装置以新的接触位置相对固定，因此所述的活塞和所述的制动钳体在解除制动时的回位位移小于制动工作过程中的位移，此时所述的电机带动所述的主动杆反向运动以恢复到初始工作位置的过程中，凹槽中的所述的滚子工作在新的位置，使所述的主动杆和所述的从动杆之间的距离变化，以满足所述的摩擦片磨损后的尺寸要求，实现制动间隙的自动调整。

2.根据权利要求1所述的一种电子机械线控制动器，其特征在于还包括保持架，所述的滚子安装在所述的保持架上。

3.根据权利要求2所述的一种电子机械线控制动器，其特征在于所述的促动元件作用在所述的保持架上，使所述的滚子向凹槽的浅端移动。

4.根据权利要求1所述的一种电子机械线控制动器，其特征在于所述的滚子为锥台形，锥顶在所述的主动杆和所述的从动杆的中心线上。

5.根据权利要求1所述的一种电子机械线控制动器，其特征在于所述的滚子与所述的主动杆、所述的从动杆之间受压自锁，即所述的滚子被压紧在所述的主动杆和所述的从动杆端面之间时，不会产生沿所述的滚子轴线方向的运动。

6.根据权利要求1所述的一种电子机械线控制动器，其特征在于当所述的传动机构中无逆效率为零的传动环节时，采用锁止机构实现所述的电机断电情况下的驻车制动，所述的锁止机构采用电磁制动器或电控机械制动装置，能够在通电时断开、断电时固定传动环节中的传动元件，保持所述的摩擦片和所述的制动盘间压力的大小，实现驻车制动功能；当所述的传动机构中设置有逆效率为零的传动环节时，可以利用所述的锁止机构实现驻车制动，也可以利用逆效率为零、动力和运动无法反向传递，实现所述的电机断电情况下的驻车制动。

7.根据权利要求1所述的一种电子机械线控制动器，其特征在于还包括所述的从动杆固定安装在所述的活塞上，所述的主动杆安装在所述的制动钳体上，此时在所述的活塞和所述的制动钳体之间安装活塞定位装置，使所述的活塞只能在轴线方向往复运动，无法转动。

8.根据权利要求1所述的一种电子机械线控制动器，其特征在于安装所述的滚子的凹槽，可以设置在所述的主动杆端面上，也可以设置在所述的从动杆端面上。

9.根据权利要求1或权利要求7所述的一种电子机械线控制动器，其特征在于所述的主动杆和所述的活塞/制动钳体结合处，采用滚子机构或轴承，以减小摩擦。

10.根据权利要求1或权利要求7所述的一种电子机械线控制动器，其特征在于所述的从动杆与所述的活塞/制动钳体制成一体，不再单独作为一个零件。

Images