CN110566603A - 一种线控制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种线控制动器，包括压电驱动器，传动机构，内活塞，外活塞，摩擦限位装置等。利用压电驱动器随输入电压的变化产生不同的变形伸长量，经传动机构推动内活塞，使外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，得到高效可靠的制动效果。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。

Description

一种线控制动器
技术领域
本发明涉及制动器领域，特指一种线控制动器。
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。
压电驱动器是利用压电陶瓷材料的逆压电效应，当输入一定的电压时，压电驱动器将产生随电压升高而逐渐增大的变形量，从而将电能转变成机械运动，具有强度大，功耗低，响应速度快，位移控制精度高等一系列优点。
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，实现制动效能的精确控制，降低空间要求，同时实现制动间隙自动调整。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种线控制动器，包含压电驱动器，传动机构，外活塞，内活塞，摩擦限位装置，滚子，压簧，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，一个安装在所述的外活塞上，一个安装在所述的制动钳体上；其特征在于：所述的压电驱动器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内活塞；所述的外活塞经由所述的摩擦限位装置安装在所述的制动钳体上，其一端安装所述的摩擦片，另一端有楔形槽，所述的楔形槽内安装有所述的滚子和压簧；所述的内活塞一端通过所述的滚子和所述的压簧安装在所述的外活塞内，另一端安装在所述的制动钳体上，与所述的传动机构连接。
一种线控制动器，包含压电驱动器，传动机构，外活塞，内活塞，摩擦限位装置，楔形块，促动元件，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，一个安装在所述的外活塞上，一个安装在所述的制动钳体上；其特征在于：所述的压电驱动器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内活塞；所述的内活塞安装在所述的制动钳体上，其一端与所述的传动机构连接，另一端与所述的楔形块和所述的促动元件配合安装；所述的外活塞经由所述的摩擦限位装置安装在所述的制动钳体上，其一端安装所述的摩擦片，另一端与所述的楔形块和所述的促动元件配合安装。
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，另一部分与所述的外活塞间有较大的摩擦力，当所述的外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。
所述的楔形块可以在所述的促动元件作用下向其小端移动。
所述的楔形块安装在所述的外活塞和所述的内活塞之间能够自锁。即，当外活塞和内活塞压紧楔形块时，楔形块相对于外活塞和内活塞的位置固定。
压电驱动器的输入电压可根据需要自由调节。
附图说明
图1是本发明的一种线控制动器的实施例一的主视图。
图2是本发明的一种线控制动器的实施例二的主视图。
附图中标注说明：1-制动钳支架 2-导向销 3-制动钳体 4-楔形块 5-压电驱动器6-连接杆 7-内活塞 8-卡环 9-促动弹簧 10-压簧 11-弹簧 12-滚子 13-密封圈 14-外活塞 15-摩擦片 16-制动盘
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，一个装在外活塞(14)上，外活塞(14)通过卡环(8)装在制动钳体(3)上，卡环(8)被弹簧(11)推向远离制动盘(16)的一侧，弹簧(11)安装在制动钳体(3)上，卡环(8)与外活塞(14)的接触面间有较大的摩擦力，当外活塞(14)的位移在弹簧(11)的弹性变形范围内时，卡环(8)与外活塞(14)的接触面间无相对运动。外活塞(14)的另一侧有楔形槽，槽内安装有滚子(12)和压簧(10)，压簧(10)将滚子(12)压向楔形槽内间隙较小的一端。内活塞(7)的一端通过滚子(12)和压簧(10)安装在外活塞(14)内，另一端与连接杆(6)弹性连接。压电驱动器(5)一端固定，另一端与连接杆(6)铰链连接，另有连接杆(6)连接压电驱动器(5)和制动钳体(3)。本实施例中连接杆(6)的连接方式采用弹性连接或铰链连接均可。
制动工作时，压电驱动器(5)的输入电压逐渐增大，压电驱动器(5)逐渐伸长，通过连接杆(6)驱动内活塞(7)向左运动，制动钳体(3)向右运动。内活塞(7)与滚子(12)之间的摩擦力与压簧(10)的作用方向一致，使滚子(12)卡在外活塞(14)与内活塞(7)之间，因此外活塞(14)也向左移动，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。此时，卡环(8)和外活塞(14)一起移动，压缩弹簧(11)，弹簧(11)发生弹性变形，储存弹性势能，卡环(8)和外活塞(14)的接触面间无相对运动。解除制动工作时，压电驱动器(5)的输入电压降低，长度恢复初始状态，带动连接杆(6)、内活塞(7)和制动钳体(3)也随之恢复初始位置，弹簧(11)储存的弹性势能释放，使外活塞(14)同时回位，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，压电驱动器(5)输入电压升高逐渐伸长，通过连接杆(6)驱动内活塞(7)、外活塞(14)和制动钳体(3)运动，弹簧(11)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，压电驱动器(5)输入电压继续升高，长度伸长，即外活塞(14)相对于制动钳体(3)继续移动，此时，弹簧(11)保持最大弹性变形量，而外活塞(14)克服与卡环(8)之间的摩擦力，以新的接触面与卡环(8)配合，即外活塞(14)相对于制动钳体(3)的位移量大于弹簧(11)的最大弹性变形量，直至达到需要的制动强度。解除制动时，压电驱动器(5)的输入电压降低，长度逐渐减小，连接杆(6)、内活塞(7)和制动钳体(3)也随之逐渐复位，同时，弹簧(11)的弹性势能释放，使外活塞(14)和制动钳体(3)相对移动回位，当弹簧(11)的弹性势能完全释放后，外活塞(14)的位置保持不动，保持制动间隙不变，此时内活塞(7)在连接杆(6)的作用下继续向右移动，滚子(12)与内活塞(7)之间的摩擦力向右，使滚子(12)克服压簧(10)的作用，位于楔形槽中自由的位置，因此内活塞(7)的运动对外活塞(14)不产生影响，所有元件可以顺利回位，而外活塞(14)和内活塞(7)之间的距离增加，以补偿摩擦片磨损造成的影响，为下一个工作过程做好准备。
参考附图2，对本发明的另一个实施例进行详细描述。
如图2所示，一种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，一个装在外活塞(14)上，外活塞(14)通过密封圈(13)装在制动钳体(3)上，密封圈(13)与外活塞(14)的接触面间有较大的摩擦力，当外活塞(14)的位移在密封圈(13)的弹性变形范围内时，密封圈(13)与外活塞(14)的接触面间无相对运动。外活塞(14)的另一侧有楔形块(4)和促动弹簧(9)，促动弹簧(9)对楔形块(4)施加向其小端移动的推力。楔形块(4)的另一侧与内活塞(7)配合安装，内活塞(7)安装在制动钳体(3)内，压电驱动器(5)一端固定安装在制动钳体(3)上，另一端固定安装在内活塞(7)上。
制动工作时，压电驱动器(5)的输入电压逐渐增大，压电驱动器(5)逐渐伸长，驱动内活塞(7)向左运动，制动钳体(3)向右运动。内活塞(7)通过楔形块(4)推动外活塞(14)向左移动，此时楔形块(4)受压自锁，相对于内活塞(7)和外活塞(14)固定，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。此时，密封圈(13)发生弹性变形，储存弹性势能，密封圈(13)和外活塞(14)的接触面间无相对运动。解除制动工作时，压电驱动器(5)的输入电压降低，长度恢复初始状态，带动内活塞(7)和制动钳体(3)也随之恢复初始位置，密封圈(13)储存的弹性势能释放，使外活塞(14)同时回位，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，压电驱动器(5)输入电压升高逐渐伸长，驱动内活塞(7)、外活塞(14)和制动钳体(3)运动，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，压电驱动器(5)输入电压继续升高，长度伸长，即外活塞(14)相对于制动钳体(3)继续移动，此时，密封圈(13)保持最大弹性变形量，而外活塞(14)克服与密封圈(13)之间的摩擦力，以新的接触面与密封圈(13)配合，即外活塞(14)相对于制动钳体(3)的位移量大于密封圈(13)的最大弹性变形量，直至达到需要的制动强度。解除制动时，压电驱动器(5)的输入电压降低，长度逐渐减小，内活塞(7)和制动钳体(3)也随之逐渐复位，同时，密封圈(13)的弹性势能释放，使外活塞(14)和制动钳体(3)相对移动回位，当密封圈(13)的弹性势能完全释放后，外活塞(14)的位置保持不动，此时内活塞(7)继续向右移动，外活塞(14)与内活塞(7)之间的距离增加，楔形块(4)在促动弹簧(9)的作用下向小端移动，以补偿间隙。因此制动器的制动间隙保持不变，仍然为密封圈(13)的最大变形量。
传动机构除采用直接传动、杆系传动外还可以采用拉索传动、斜面机构，楔块机构等其他传动方式或上述传动方式的组合，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，楔形块的数量和形状等也可以有多种变化，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 (6)

1.一种线控制动器，包含压电驱动器，传动机构，外活塞，内活塞，摩擦限位装置，滚子，压簧，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，一个安装在所述的外活塞上，一个安装在所述的制动钳体上；其特征在于：所述的压电驱动器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内活塞；所述的外活塞经由所述的摩擦限位装置安装在所述的制动钳体上，其一端安装所述的摩擦片，另一端有楔形槽，所述的楔形槽内安装有所述的滚子和压簧；所述的内活塞一端通过所述的滚子和所述的压簧安装在所述的外活塞内，另一端安装在所述的制动钳体上，与所述的传动机构连接。
2.一种线控制动器，包含压电驱动器，传动机构，外活塞，内活塞，摩擦限位装置，楔形块，促动元件，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，一个安装在所述的外活塞上，一个安装在所述的制动钳体上；其特征在于：所述的压电驱动器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内活塞；所述的内活塞安装在所述的制动钳体上，其一端与所述的传动机构连接，另一端与所述的楔形块和所述的促动元件配合安装；所述的外活塞经由所述的摩擦限位装置安装在所述的制动钳体上，其一端安装所述的摩擦片，另一端与所述的楔形块和所述的促动元件配合安装。
3.根据权利要求1或2所述的一种线控制动器，其特征在于：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，另一部分与所述的外活塞间有较大的摩擦力，当所述的外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。
4.根据权利要求2所述的一种线控制动器，其特征在于：所述的楔形块可以在所述的促动元件作用下向其小端移动。
5.根据权利要求2所述的一种线控制动器，其特征在于：所述的楔形块安装在所述的外活塞和所述的内活塞之间能够自锁。
6.根据权利要求1或2所述的一种线控制动器，其特征在于：压电驱动器的输入电压可根据需要自由调节。
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