CN109578477B - 一种电子机械制动器 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种电子机械制动器，包括减速增扭机构、运动转换机构、间隙调整机构、制动钳机构、剖分式壳体和电机；减速增扭机构包括一个太阳轮、三个大行星齿轮、三个小行星齿轮、行星架和齿圈；运动转换机构包括圆筒、带小锥度的圆台滚动体和支架；间隙调整机构包括推杆、推板和圆柱推块；制动钳包括制动钳体和制动衬片。圆筒上开设四道从下到上斜率逐渐变小的圆弧型轨道；圆台滚动体置于圆弧形轨道内；通过圆筒周向旋转，驱动圆台滚动体从圆筒上圆弧形轨道下轨道面的最低处沿着轨道面向上滚动，产生轴向位移，推动制动钳体移动实现制动。本发明能解决现有电子机械制动器加工精度要求高、制动可靠性低、制动响应慢等问题。

Description

一种电子机械制动器

技术领域

本发明涉及汽车安全领域，更具体地涉及一种汽车制动器

背景技术

随着科学技术的不断进步和汽车保有量的不断增加，人们对汽车安全性能的要求与日俱增。优异的制动性能和一体化的底盘综合控制技术是现代汽车安全性的一个重要评价指标。传统的汽车制动系统虽然能满足制动法规关于制动性能的各项要求，但还存在制动效能低、响应慢、结构复杂、维护困难、制动液污染环境等缺点。为此，人们提出了有望解决以上问题的电子机械制动系统。电子机械制动系统是一种全新的制动系统，具有制动力分配精确、智能控制易应用、制动响应快等优点。

现有的电子机械制动器多采用丝杠螺母机构作为运动转换机构，其中滚珠丝杠应用得最为广泛。在电子机械制动器中丝杠是主动体，由电机驱动旋转。螺母将丝杠的转动转换为直线运动，制动衬片通过螺母座与螺母相连，在螺母的带动下实现对制动盘的夹紧操作。滚珠丝杠具有精度高、寿命长、工作平稳、可靠性高的特点，但同时也有承载能力较差、制动力产生能力较小、制造成本高等缺陷。特别是由于受到导程的限制，丝杆需要旋转多周才能达到需要制动的效果，因此制动响应慢。

申请号201110077658.9公开了一种电子机械制动器执行机构，采用电机作为驱动机构，两级齿轮作为减速增扭机构。转换机构包括上压盘和下压盘以及上压盘和下压盘之间的弹子。上压盘下部开设有三道等分角的直线滚槽，直线滚槽的槽深从里到外由浅到深，下压盘上开设有与上压盘滚槽对应的阿基米德滚槽。利用弹子在上、下压盘之间滚动，产生轴向位移，推动制动衬片，实现汽车制动。但其弹子与滚槽面的接触为点接触，较大的局部应力容易产生点蚀和胶合现象，导致制动不可靠，甚至失效。另外，为了保证弹子在同一水平高度，进一步保证上下两压板时刻处于水平位置，对上下两压板的滚槽加工精度要求较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的电子机械制动器，解决现有电子机械制动器加工精度要求高、制动可靠性低、制动响应慢等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:

一种电子机械制动器，包括减速增扭机构、运动转换机构、间隙调整机构、制动钳、剖分式壳体和电机；减速增扭机构用于将电机的转速降低和扭矩增大，包括一个太阳轮、三个大行星齿轮、三个小行星齿轮、行星架和齿圈；运动转换机构将电机的旋转运动转换为直线运动，包括圆筒、带小锥度的圆台滚动体和支架；间隙调整机构用于调整制动衬片在制动器钳的初始位置，包括推杆、推板和圆柱推块；剖分式壳体用于保护内部机械结构；制动钳是产生制动效果的执行机构，包括制动钳体和制动衬片。

减速增扭机构的太阳轮直接与电机的轴相连，太阳轮与三个大行星齿轮啮合，三个大行星齿轮以中心轴线等角分布，大行星齿轮绕太阳轮公转，同时自转；三个大行星齿轮与三个小行星齿轮分别固定连接，大行星齿轮和小行星齿轮具有相同的转速和旋转方向；三个小行星齿轮与齿圈啮合，齿圈固定在剖分式壳体上；行星架用于支撑大行星齿轮和小行星齿轮，跟随大行星齿轮和小行星齿轮转动，旋转速度与大行星齿轮和小行星齿轮的公转速度相同；行星架靠近小行星齿轮的一端嵌入运动转换机构的圆筒的下端，带动圆筒周向转动，行星架与电机之间安装有一个推力球轴承，用于抵消制动反力。

运动转换机构的圆筒上开设四道从下到上斜率逐渐变小的圆弧形轨道，四道所述圆弧形轨道贯穿圆筒内壁，且以中心轴线沿圆周等角分布，进一步的各个轨道上下两轨道面带一定斜度，倾斜方向均向里；圆台滚动体置于圆弧形轨道内，滚动体大端朝外，小端朝里；圆台滚动体的锥度大小与上下两轨道面斜度大小在数值上一致；圆台滚动体两端采用销钉连接方式与支架下端相连。

进一步的，推杆上端制有一段小螺距螺纹，推杆上端颈部预先旋入两个螺母内。推板上制有螺纹孔，螺纹孔与推杆上端螺纹相配合,推杆上端旋入螺纹孔且贯穿推板。旋下推板上端颈部两个螺母，可将推杆与推板锁死。推杆下端为光杆，通过联轴器与支架上端相连，圆柱推块固定在推板上。

进一步的，四个支架上端布置有固定架，防止支架在制动过程中产生摆动，提高电子机械制动器的稳定性。

进一步的，推板与圆柱推块相连，推板边缘开设四道沿圆周等角分布的半圆形凹槽，所述的半圆形凹槽与剖分式壳体凸起的半圆弧轨道间隙配合，防止推板产生周向转动。

进一步的剖分式壳体的剖分面上左右对称布置有五个螺纹孔，通过外六角铰制孔螺栓定位连接，组合成整体壳体。

本发明的有益效果：本发明电子机械制动器采用行星齿轮系作为减速增扭机构，能极大地缩小电子机械制动器的径向尺寸。与此同时，行星齿轮系传动具有传动比大、效率高的优点，能达到较好的减速增扭效果；运动转换机构利用圆台滚动体在开设有从下到上斜率逐渐变小的圆弧型轨道内滚动，产生轴向位移，实现制动功能；进一步的，轨道从下到上斜率逐渐变小，圆台滚动体在制动初始阶段轨道斜率较大能产生较大的轴向位移，此时制动衬片与制动盘尚未接触，制动阻力小，有利于快速消除制动衬片与制动盘之间的间隙；随着圆台滚动体继续滚动，轨道面的斜率逐渐变小，轴向力增益效果变大，产生的制动力增大；圆台滚动体与轨道面的接触为线接触，能提高疲劳强度；汽车的长时间使用，制动衬片磨损，造成制动性能下降，推板与推杆采用小螺距的螺纹联接的方式，通过调节推杆调整制动钳和制动衬片的相互位置，恢复制动性能。

附图说明

图1为本发明实施例中电子机械制动器的剖面结构示意图。

图2为本发明实施例中电子机械制动器的行星轮系安装示意图。

图3为本发明实施例中电子机械制动器的圆筒。

图4为本发明实施例中电子机械制动器的支架。

图5为本发明实施例中电子机械制动器的固定架。

图6为本发明实施例中电子机械制动器的带螺纹的推杆。

图7为本发明实施例中电子机械制动器的推板。

图8为本发明实施例中电子机械制动器的圆台滚动体。

图9为本发明实施例中电子机械制动器的剖分式壳体。

图10为本发明实施例中电子机械制动器的制动衬片。

图11为本发明实施例中电子机械制动器的制动钳体。

图中：1-电机；21-太阳轮；22-大行星齿轮；33圆筒；32-圆台滚动体；31-支架；43-固定架；42-推板；51-制动衬片；52-制动钳体；6-剖分式壳体；41-圆柱推块；45-螺母；44-推杆；46-联轴器；23-齿圈；25-小行星齿轮；24-行星架；7-推力球轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的解释和说明：

实施例1，如图1所示，包括减速增扭机构2、运动转换机构3、间隙调整机构4、制动钳5、剖分式壳体6和电机1；减速增扭机构2用于将电机1的转速降低和扭矩增大，包括一个太阳轮21、三个大行星齿轮22、三个小行星齿轮25、行星架24和齿圈23；运动转换机构3用于将来自电机1的旋转运动转换为直线运动，包括圆筒33、带小锥度的圆台滚动体32和支架31；间隙调整机构4用于调整制动衬片51在制动钳体52的初始位置，包括推杆44、推板42和圆柱推块41；制动钳5是产生制动的执行机构，包括制动钳体52和制动衬片51；剖分式壳体6用于保护内部机械结构。

减速增扭机构2主要由行星轮系构成，行星轮系安装示意图如图2所示，减速增扭机构2的太阳轮21轴直接与电机1的轴相连，太阳轮21与三个大行星齿轮22啮合，三个大行星齿轮22以中心轴线等角分布，大行星齿轮22绕太阳轮21公转同时自转；三个大行星齿轮22与三个小行星齿轮25分别固定连接；剖分式壳体6内壁上制有一道沟槽，齿圈23置于沟槽内，并将其固定；行星架24用于支撑大行星齿轮22和小行星齿轮25，跟随大行星齿轮22和小行星齿轮25转动，旋转速度与大行星齿轮22和小行星齿轮25的公转速度相同；行星架24靠近小行星齿轮25的一端嵌入运动转换机构3的圆筒33的下端，带动圆筒33周向转动；行星架24与电机1之间安装有一个推力球轴承19，用于抵消制动反力。

本发明圆筒33结构如图3所示，圆筒33上开设四道从下到上斜率逐渐变小的圆弧形轨道，四道所述圆弧形轨道贯穿圆筒33内壁，且以中心轴线沿圆周等角分布，进一步的各个轨道上下两轨道面带一定斜度，倾斜方向均向里；圆台滚动体32置于圆弧形轨道内，圆台滚动体32大端朝外，小端朝里；圆台滚动体32的锥度大小与上下两轨道面斜度大小在数值上一致；圆台滚动体32两端采用销钉连接方式与支架31下端相连。

本发明推杆44结构如图6所示，推杆44上端制有一段小螺距螺纹，推杆44上端颈部预先旋入两个螺母13内。推板42上制有螺纹孔，螺纹孔与推杆44上端螺纹相配合,推杆44上端旋入螺纹孔且贯穿推板42。通过调节推杆44的旋进量可以调节制动衬片51的相对位置。调节完成后，旋下推杆44上端颈部两个螺母，可将推杆44与推板42锁死。推杆44下端为光杆，通过联轴器46与支架31上端相连，圆柱推块固定在推板42上。

本发明圆台滚动体32结构如图8所示，由于圆台滚动体32有一定的锥度。制动时，将产生向内的弯矩。解除制动时，将产生向外的弯矩。为了消除弯矩，在支架与联轴器之间设置有固定架43，抵消弯矩，同时防止支架在制动过程中产生摆动，提高电子机械制动器的稳定性。

本发明采用的是剖分式壳体6，剖分式壳体6结构如图6所示，剖分式壳体6的剖分面上左右对称布置有五个螺纹孔，通过外六角铰制孔螺母定位连接，组合成整体壳体。

本发明推板结构如图7所示，推板42边缘开设四道沿圆周等角分布的半圆形凹槽，半圆形凹槽与制动器钳体10上凸起的半圆弧轨道间隙配合，防止推板42产生周向转动。

本发明的工作原理：电机1带动太阳轮21旋转，同时带动相啮合的三个大行星齿轮22绕太阳轮21公转，同时自转。三个大行星齿轮22与三个小行星齿轮25固定连接，即大行星齿轮22与小行星齿轮25具有相同的转速和旋转方向。小行星齿轮25与齿圈23啮合，齿圈23固定在剖分式壳体6上，圆筒33与行星架24固定，随同行星架24周向转动。实现了将电机1输出力矩增大传递到圆筒33上。行星架24带动圆筒33周向转动时，驱动圆台滚动体32从圆筒33上圆弧形轨道的下轨道面的最低处沿着轨道面向上滚动。由于推板42上开设有半圆形凹槽与剖分式壳体6的凸起轨道间隙配合，因此推板42、推杆44以及支架31不会发生周向转动。支架31下端连接圆台滚动体32两端，圆台滚动体32的滚动推动支架31产生轴向位移，该轴向位移通过推杆44作用在推板42上，推板42再推动圆柱推块41推动制动衬片52实现制动。由于轨道从下到上斜率逐渐变小，圆台滚动体32在制动初始阶段能产生较大的轴向位移，快速消除制动衬片52与制动盘的间隙。随着圆台滚动体32继续滚动轨道面的斜率逐渐变小，轴向位移变慢，轴向力增益效果变大，产生的制动力增大。

制动时，通过调节电机1的输入电流，控制电机1的输出扭矩。电机1的扭矩通过减速增扭机构放大后传递给圆筒33，进而驱动布置在圆筒33上的圆弧形轨道内的圆台滚动体32滚动至下轨道面相应的位置，产生一定的轴向位移，推动制动衬片51移动，由此调节制动时的摩擦力。

解除制动时，控制电机1反向转动，输出扭矩放大后传递给圆筒33，圆筒33反向转动，驱动圆台滚动体32沿着圆筒33上轨道的上轨道面滚动，将支架31拉回，进一步的将制动衬片52拉回，制动摩擦力解除。

为了在描述上更加简洁，以上实施方法仅为了表达本发明的原理而采取示例性实施方式，本发明并不局限于此。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的前提下对本发明的改进，也视为在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种电子机械制动器，其特征在于：包括减速增扭机构(2)、运动转换机构(3)、间隙调整机构(4)、制动钳(5)、剖分式壳体(6)和电机(1)；减速增扭机构(2)用于将电机(1)的转速降低和扭矩增大，包括一个太阳轮(21)、三个大行星齿轮(22)、三个小行星齿轮(25)、行星架(24)和齿圈(23)；运动转换机构(3)将来自电机(1)的旋转运动转换为直线运动，包括圆筒(33)、带小锥度的圆台滚动体(32)和支架(31)；间隙调整机构(4)用于调整制动衬片(51)在制动嵌体(52)的初始位置，包括推杆(44)、推板(42)和圆柱推块(41)；制动钳(5)是产生制动的执行机构，包括制动钳体(52)和制动衬片(52)；

减速增扭机构(2)的太阳轮(21)轴直接与电机(1)的轴相连，太阳轮(21)与三个大行星齿轮(22)啮合，三个大行星齿轮(22)以中心轴线等角分布，大行星齿轮(22)绕太阳轮(21)公转，同时自转；三个大行星齿轮(22)与三个小行星齿轮(25)分别固定连接，大行星齿轮(22)和小行星齿轮(25)具有相同的转速和旋转方向；三个小行星齿轮(25)与齿圈(23)啮合；齿圈(23)固定在剖分式壳体(6)上，行星架(24)用于支撑大行星齿轮(22)和小行星齿轮(25)，跟随大行星齿轮(22)和小行星齿轮(25)转动，旋转速度与大行星齿轮(22)和小行星齿轮(25)公转速度相同；行星架(24)靠近小行星齿轮(25)的一端嵌入运动转换机构(3)的圆筒(33)的下端，带动圆筒(33)周向转动；行星架(24)与电机(1)之间安装有一个推力球轴承(7)，用于抵消制动反力；

运动转换机构(3)的圆筒(33)上开设四道从下到上斜率逐渐变小的圆弧形轨道，四道所述圆弧形轨道贯穿圆筒(33)内壁，且以中心轴线沿圆周等角分布，进一步的各个轨道上下两轨道面带一定斜度，倾斜方向均向里；圆台滚动体(32)置于圆筒(33)的圆弧形轨道内，滚动体大端朝外，小端朝里；圆台滚动体(32)的锥度大小与上下两轨道面斜度大小在数值上一致；圆台滚动体(32)两端采用销钉连接方式与支架(31)下端相连；

推杆(44)上端制有一段小螺距螺纹，推杆(44)上端颈部预先旋入两个螺母(45)内；推板(42)上制有螺纹孔，螺纹孔与推杆(44)上端螺纹相配合，推杆(44)上端旋入螺纹孔且贯穿推板(42)；旋下推杆 上端颈部两个螺母(45)，可将推杆(44)与推板(42)锁死；推杆(44)下端为光杆，通过联轴器(46)与支架(31)上端相连，圆柱推块(41)固定在推板上。

2.如权利要求1所述的电子机械制动器，其特征在于：四个支架(31)上端布置有固定架(43)，防止支架在制动过程中产生摆动，提高电子机械制动器的稳定性。

3.如权利要求1所述的电子机械制动器，其特征在于：推板(42)边缘开设四道沿圆周等角分布的半圆形凹槽，半圆形凹槽与剖分式壳体(6)上凸起的半圆弧轨道间隙配合，防止推板(42)产生周向转动。

4.如权利要求1所述的电子机械制动器，其特征在于：剖分式壳体(6)的剖分面上左右对称布置有五个螺纹孔，通过外六角铰制孔螺栓定位连接，组合成整体壳体。

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