CN110513410A - 一种电子机械液压线控制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子机械液压线控制动器，包括电机，传动机构，螺纹机构，大活塞，小活塞，连接杆，液压系统等。电机通过传动机构带动螺纹机构，通过螺纹机构带动连接杆的运动，利用连接杆推动液压系统使大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，同时避免了液压系统失效以及长时间持续制动工作可能造成的影响。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

一种电子机械液压线控制动器
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，以电控机械液压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，特指一种电子机械液压线控制动器。
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，且仍然存在液压油的油压建立及压力油流动传递能量等特点，因此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，由于机械传动部件要实现较大的传动比时，往往存在尺寸较大、空间要求较高等情况，因此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液压线控制动器。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，通过液压系统与机械系统的配合，利用了液压系统的小空间、大传动比等优点，同时避免了液压系统中由于液压油的流动以及压力建立等问题造成的灵敏度降低等现象，此外还针对液压系统失效以及长时间持续制动等情况进行了结构设计。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种电子机械液压线控制动器，包含电机，传动机构，螺纹机构，大活塞，小活塞，大密封圈，补液罐，单向阀，限压阀，节流孔，制动钳体，制动盘，摩擦片，连接杆；其特征在于：所述的摩擦片有两片，对称布置在所述的制动盘两侧，一个安装在所述的大活塞上，一个安装在所述的制动钳体上；所述的螺纹机构包括转动件和移动件；所述的电机连接所述的传动机构的动力输入元件，所述的传动机构的动力输出元件连接所述的螺纹机构的转动件；在所述的螺纹机构的移动件与所述的小活塞之间或所述的制动钳体之间采用所述的连接杆连接；所述的小活塞安装在所述的制动钳体上，一端与所述的连接杆连接，另一端包括带有一定斜率的曲面结构；所述的大活塞经由所述的大密封圈安装在所述的制动钳体上的安装孔中，其一端安装所述的摩擦片，另一端设置与所述的小活塞的曲面结构相对应的曲面结构；所述的大活塞的曲面端与所述的小活塞的曲面端之间为液压腔；所述的液压腔通过所述的单向阀与所述的补液罐相连；所述的液压腔通过所述的限压阀与所述的补液罐相连，在所述的限压阀与所述的液压腔之间设置有所述的节流孔。
所述的大活塞的曲面端与所述的小活塞的曲面端直接接触配合构成接触曲面，所述的接触曲面可以是斜面、圆弧面、双曲线面、抛物线面等曲面或上述曲面的组合。
所述的大活塞与所述的制动钳体上的安装孔之间有间隙，此间隙大小大于制动工作中从摩擦片与制动盘接触到产生最大制动效能时的变形量在大活塞和小活塞接触曲面上的反馈，小于摩擦片与制动盘之间的自由间隙在大活塞和小活塞接触曲面上的反馈，即，当制动工作时，摩擦片与制动盘接触，由于摩擦力作用，在大活塞和小活塞之间的曲面上产生相对移动，实现自增力效果，当达到最大制动强度时，大活塞与安装孔不接触。当由于摩擦片与制动盘之间的杂质或不平度等使两者接触时，也可以在大小活塞之间的曲面上产生相对移动，在自由间隙被完全消除之前，大活塞与安装孔接触，因而不会出现自增力效果。
还包括在所述的大活塞与所述的小活塞曲面配合的位置采用滚子机构，以减小摩擦阻力。
所述的连接杆与所述的螺纹机构的移动件/小活塞/制动钳体之间的连接，可以通过所述的连接杆与所述的螺纹机构的移动件/小活塞/制动钳体之间的相对运动满足制动器工作时部件间的位置变化，也可以通过所述的连接杆与所述的螺纹机构的移动件/小活塞/制动钳体之间连接处的弹性变形满足制动器工作时部件间的位置变化。
当所述的传动机构或所述的螺纹机构传动副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；当所述的传动机构或所述的螺纹机构传动副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。
还包括在所述的小活塞与制动钳体之间设置密封装置。
还包括在所述的螺纹机构中采用滚珠结构，以减小摩擦阻力，提高系统工作效率。
附图说明
图1是本发明的一种电子机械液压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液压线控制动器的实施例二的主视图。
图3是本发明的一种电子机械液压线控制动器的实施例三的主视图。
图4是本发明的一种电子机械液压线控制动器的实施例四的主视图。
图5是本发明的一种电子机械液压线控制动器的实施例五的主视图。
图6是本发明的一种电子机械液压线控制动器的实施例六的主视图。
附图中标注说明：1-制动钳支架 2-导向销 3-制动钳体 4-螺杆(4.1右旋螺杆4.2左旋螺杆 4A双向螺杆) 5-螺母(5.1右旋螺母 5.2左旋螺母 5A双向螺母) 6-连接杆7-小活塞 8-补液罐 9-锁止轮 10-电机 11-电机轴 12-电磁制动器 13-大密封圈 14-大活塞 15-摩擦片 16-制动盘 17-单向阀 18-限压阀 19-主动齿轮 20-从动齿轮 21-回位弹簧 22-电磁线圈 23-锁止销 24-蜗轮 25-蜗杆 26-节流孔 27-小密封圈
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，一种电子机械液压线控制动器包含一个可以在导向销(2)上移动的制动钳体(3)，导向销(2)固定在制动钳支架(1)上。制动钳体(3)的钳口内有制动盘(16)，制动盘(16)的两侧有摩擦片(15)，一个装在制动钳体(3)上，一个装在大活塞(14)上，大活塞(14)通过大密封圈(13)装在制动钳体(3)上。大活塞(14)的另一端有斜面，与同样具有斜面的小活塞(7)相对安装，小活塞(7)通过小密封圈(27)安装在制动钳体(3)内，可沿其轴线移动，另一端有双向螺母(5A)，其上的左旋螺纹部分安装有左旋螺杆(4.2)，右旋螺纹部分安装有右旋螺杆(4.1)，连接杆(6)铰链连接左旋螺杆(4.2)和小活塞(7)，右旋螺杆(4.1)和小活塞(7)，左旋螺杆(4.2)和制动钳体(3)，右旋螺杆(4.1)和制动钳体(3)，这几个连接杆上下对称，左右不对称。双向螺母(5A)与蜗轮(24)固定连接，与蜗轮(24)配合工作的蜗杆(25)由电机(10)驱动。在大活塞(14)与小活塞(7)之间有液压腔，小活塞(7)对液压腔的作用面积小于大活塞(14)对液压腔的作用面积。液压腔通过单向阀(17)与补液罐(8)相连，同时，液压腔与补液罐(8)之间还通过限压阀(18)相连，在限压阀(18)与液压腔之间有节流孔(25)。
制动工作时，电机(10)带动蜗杆(25)和蜗轮(24)转动，带动双向螺母(5A)转动，左旋螺杆(4.2)和右旋螺杆(4.1)受连接杆(6)限制，只能沿双向螺母(5A)的轴线方向移动，此时，左旋螺杆(4.2)向下移动，右旋螺杆(4.1)向上移动，即两者同时旋入双向螺母(5A)，相向运动，带动连接杆(6)运动，推动制动钳体(3)向右运动，同时推动小活塞(7)向左运动，液压腔内压力升高，推动大活塞(14)向左移动，带动两侧的摩擦片(15)压紧制动盘(16)，产生高效可靠的制动效果。解除制动工作时，电机(10)带动蜗轮蜗杆机构反向转动，双向螺母(5A)反转，带动连接杆(6)运动，使小活塞(7)和制动钳体(3)相对运动，恢复初始位置，大密封圈(13)储存的弹性势能释放，使大活塞(14)回位，所有元件恢复初始位置。
当摩擦片(15)磨损，厚度变薄后，制动工作时，电机(10)通过蜗轮蜗杆机构驱动双向螺母(5A)转动，通过液压系统推动大活塞(14)/小活塞(7)和制动钳体(3)相对运动，大密封圈(13)的弹性变形量达到最大时，由于摩擦片(15)磨损，制动效果不佳，电机(10)驱动双向螺母(5A)继续转动，即大活塞(14)相对于大密封圈(13)继续移动，直至达到需要的制动强度。解除制动时，电机(10)带动双向螺母(5A)反转，通过连接杆(6)使小活塞(7)和制动钳体(3)相对运动，恢复初始位置，大密封圈(13)的弹性势能释放，使大活塞(14)相对于制动钳体(3)移动回到平衡位置，由于摩擦片磨损，液压腔内压力降低，单向阀(17)开启，油液从补液罐(8)流入液压腔中，以补偿摩擦片磨损造成的容积变化。大活塞(14)的回位由大密封圈(13)实现，与传统的液压盘式制动器相同，因此保持了制动间隙与磨损前一致，实现了制动间隙的自动调整。
当液压系统失效，液压腔内无法建立压力时，电机(10)可以驱动蜗轮蜗杆机构和螺纹机构使小活塞(7)与大活塞(14)以曲面端直接接触，推动摩擦片(15)从两侧压紧制动盘(16)。当摩擦片(15)与制动盘(16)接触，产生摩擦力时，由于摩擦力和大小活塞之间的曲面作用，使大活塞(14)相对于小活塞(7)移动，实现自增力效果，同样可以利用较小的电机功率得到较大的制动强度。达到最大制动强度时，大活塞(14)和安装孔不接触。
当长时间持续制动工作，制动器温度上升将导致液压腔内压力升高，当压力升高到一定值时，限压阀(18)开启，避免造成破坏。节流孔(26)用于消除压力波动造成的影响。
当蜗轮蜗杆机构或螺纹机构的传动逆效率为零时，可以使电机(10)驱动摩擦片(15)压紧制动盘(16)，达到驻车制动要求后，利用蜗轮蜗杆机构或螺纹机构的自锁功能实现电机(10)断电情况下的驻车制动。
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(24)为传动机构的动力输出元件，固定连接螺纹机构的转动件-双向螺母(5A)；附图2中采用直接传动，电机轴(11)直接连接螺纹机构的转动件-双向螺杆(4A)。
螺纹机构及其连接方式不同，附图1中，螺纹机构为双向螺母(5A)及两个旋向相反的螺杆(4.1，4.2)，双向螺母(5A)为转动件，螺杆(4.2，4.1)为移动件，通过连接杆(6)同时与小活塞(7)和制动钳体(3)相连；附图2中，螺纹机构为双向螺杆(4A)、左旋螺母(5.2)和右旋螺母(5.1)，双向螺杆(4A)为转动件，螺母(5.1，5.2)为移动件，通过连接杆(6)连接小活塞(7)。
结构与运动特点不同，附图1中，螺杆(4)通过连接杆(6)同时连接小活塞(7)和制动钳体(3)，利用左右不对称的连接杆尺寸特征使小活塞(7)和制动钳体(3)的运动规律与液压系统的尺寸特征相匹配，螺纹机构的安装定位以及运动状态与制动钳体(3)是相对独立的，互不影响；附图2中，螺母(5)通过连接杆(6)只连接小活塞(7)，螺杆(4)支承在制动钳体(3)上，工作过程中，螺杆(4)除绕自身轴线的运动外，还和制动钳体(3)一起移动。
驻车制动功能实现的方式不同，附图1中，利用蜗轮蜗杆机构或螺纹机构的逆效率为零，直接可以实现电机(10)断电情况下的驻车制动；附图2中，表示了采用电磁制动器(12)通电时释放电机轴(11)，断电时锁止电机轴(11)实现电机(10)断电情况下的驻车制动方式。
实施例二的制动工作过程以及间隙调整方式等与实施例一基本相同，这里不再详述。
附图3所表示的实施例三中，螺纹机构为常规的螺杆螺母，电机(10)通过齿轮传动机构驱动螺纹机构的转动件：螺杆(4)，从动齿轮(20)为传动机构的动力输出元件，固定连接螺杆(4)。前两个实施例中，连接杆的连接方式为铰链连接，通过铰链运动满足系统的工作要求。在这一实施例中，连接杆(6)与小活塞(7)/螺母(5)/制动钳体(3)之间的连接方式为弹性连接，制动工作过程中及解除制动过程中，通过连接处的弹性变形满足各部件之间的相对运动要求。在这一实施例中，还表示了采用锁止机构的驻车制动方式。当需要驻车制动时，使电机(10)驱动摩擦片(15)压紧制动盘(16)，达到驻车制动要求，然后电磁制动器(12)断电，锁止电机轴(11)，保持制动效能不变，此时即可实现电机(10)断电情况下的驻车制动功能。或者采用电控机械制动装置，在电机轴(11)上安装锁止轮(9)，电磁线圈(22)通电时，锁止销(23)受电磁力作用，压缩回位弹簧(21)，使锁止销(23)与锁止轮(9)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(10)驱动摩擦片(15)压紧制动盘(16)，达到驻车制动要求，然后电磁线圈(22)断电，锁止销(23)在回位弹簧(21)的弹力作用下插入锁止轮(9)的齿中，保持驻车制动效果，即可实现电机(10)断电情况下的驻车制动功能。电控机械制动装置还可以直接作用在主动齿轮(19)上，或从动齿轮(20)上，可得到类似的驻车制动效果。
实施例三的工作过程以及工作特性等与实施例一基本相同，这里不再详述。
附图4的实施例四中，螺纹机构也是双向螺母机构，和实施例一的区别在于螺纹机构的转动件：双向螺母(5A)支承在小活塞(7)上，随小活塞(7)一起移动，螺杆(4)通过连接杆(6)只连接制动钳体(3)。
附图5的实施例五中也采用常规的螺杆螺母机构，与实施例三的区别在于：传动机构为蜗轮蜗杆，螺纹机构的转动件为螺母(5)，连接杆(6)的连接方式为铰链连接。
附图6的实施例六中，采用常规的螺杆螺母机构，与实施例二比较接近。
由于具体的实施方式过多，这里只给出一部分，旨在表明：螺纹机构的转动件可以是螺母或其变形件，如双向螺母；也可以是螺杆或其变形件，如双向螺杆。转动件的位置可以固定，可以支承在制动钳体上，也可以支承在小活塞上。
传动机构除采用直接传动、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或上述传动方式的组合，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 (8)

1.一种电子机械液压线控制动器，包含电机，传动机构，螺纹机构，大活塞，小活塞，大密封圈，补液罐，单向阀，限压阀，节流孔，制动钳体，制动盘，摩擦片，连接杆；其特征在于：所述的摩擦片有两片，对称布置在所述的制动盘两侧，一个安装在所述的大活塞上，一个安装在所述的制动钳体上；所述的螺纹机构包括转动件和移动件；所述的电机连接所述的传动机构的动力输入元件，所述的传动机构的动力输出元件连接所述的螺纹机构的转动件；在所述的螺纹机构的移动件与所述的小活塞之间或所述的制动钳体之间采用所述的连接杆连接；所述的小活塞安装在所述的制动钳体上，一端与所述的连接杆连接，另一端包括带有一定斜率的曲面结构；所述的大活塞经由所述的大密封圈安装在所述的制动钳体上的安装孔中，其一端安装所述的摩擦片，另一端设置与所述的小活塞的曲面结构相对应的曲面结构；所述的大活塞的曲面端与所述的小活塞的曲面端之间为液压腔；所述的液压腔通过所述的单向阀与所述的补液罐相连；所述的液压腔通过所述的限压阀与所述的补液罐相连，在所述的限压阀与所述的液压腔之间设置有所述的节流孔。
2.根据权利要求1所述的一种电子机械液压线控制动器，其特征在于：所述的大活塞的曲面端与所述的小活塞的曲面端直接接触配合构成接触曲面，所述的接触曲面可以是斜面、圆弧面、双曲线面、抛物线面等曲面或上述曲面的组合。
3.根据权利要求2所述的一种电子机械液压线控制动器，其特征在于：所述的大活塞与所述的制动钳体上的安装孔之间有间隙，此间隙大小大于制动工作中从摩擦片与制动盘接触到产生最大制动效能时的变形量在大活塞和小活塞接触曲面上的反馈，小于摩擦片与制动盘之间的自由间隙在大活塞和小活塞接触曲面上的反馈。
4.根据权利要求2所述的一种电子机械液压线控制动器，其特征在于：还包括在所述的大活塞与所述的小活塞曲面配合的位置采用滚子机构，以减小摩擦阻力。
5.根据权利要求1所述的一种电子机械液压线控制动器，其特征在于：所述的连接杆与所述的螺纹机构的移动件/小活塞/制动钳体之间的连接，可以通过所述的连接杆与所述的螺纹机构的移动件/小活塞/制动钳体之间的相对运动满足制动器工作时部件间的位置变化，也可以通过所述的连接杆与所述的螺纹机构的移动件/小活塞/制动钳体之间连接处的弹性变形满足制动器工作时部件间的位置变化。
6.根据权利要求1所述的一种电子机械液压线控制动器，其特征在于：当所述的传动机构或所述的螺纹机构传动副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；当所述的传动机构或所述的螺纹机构传动副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液压线控制动器，其特征在于：还包括在所述的小活塞与制动钳体之间设置密封装置。
8.根据权利要求1所述的一种电子机械液压线控制动器，其特征在于：还包括在所述的螺纹机构中采用滚珠结构，以减小摩擦阻力，提高系统工作效率。
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