CN113062935B - 一种多摩擦片式纯线控制动器 - Google Patents

一种多摩擦片式纯线控制动器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多摩擦片式纯线控制动器，包括制动器轴以及制动器壳体，制动器壳体与车轮的半轴固定连接，制动器轴转动套装在半轴上，制动器壳体内设一端敞口、一端封闭的圆柱形空腔，制动器轴以及制动机构均位于制动器壳体的空腔中，制动机构包括沿制动器轴的轴向依次套装的传动机构、楔块推力机构、制动执行机构；电机的输出扭矩经蜗轮蜗杆机构进行放大后传递给楔块推力机构，在主动楔块与从动楔块的斜面配合的作用下，压盘沿轴向不断挤压制动执行机构，将制动执行机构压紧在制动器壳体上，使得制动盘与两侧的摩擦盘紧密贴合实现制动。本发明相比现有技术具有以下优点：在相同功率的电机驱动的情况下能够产生更大的制动力，且制动力更稳定。

Description

一种多摩擦片式纯线控制动器
技术领域
本发明涉及车用线控制动器，尤其涉及的是一种多摩擦片式纯线控制动器。
背景技术
汽车线控制动技术是应对汽车智能化、电气化发展需求的关键技术。电子机械制动器 (electromechanical brake，简称EMB)是一种典型汽车线控制动器，由电机驱动执行模块、驾驶员制动意图识别模块、制动力分配控制模块和传感器等构成。其中，电机驱动执行模块一般由直流力矩电机、减速增扭机构、运动转换机构和制动块组成。相对于传统液压制动系统或电液复合制动系统，EMB具有结构简单、性能可靠、功能集成度高等优势。可以预见， EMB是未来汽车制动系统的主要方式之一。
然而现有的EMB执行器存在着制动力不足，电机要求功率大，结构复杂，制动性能稳定性差等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种多摩擦片式纯线控制动器，以期能满足更高的制动性能要求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种多摩擦片式纯线控制动器，包括与车架相固连的制动器轴、以及与车轮相固连的制动器壳体，制动器壳体与车轮的半轴固定连接，制动器轴转动套装在半轴上，制动器壳体内设一端敞口、一端封闭的圆柱形空腔，制动器轴以及制动机构均位于制动器壳体的空腔中，制动机构包括沿制动器轴的轴向依次套装的传动机构、楔块推力机构、制动执行机构，
传动机构包括电机、蜗轮、蜗杆，蜗轮转动套装在制动器轴上，电机固定安装在车架上，且电机的输出轴与蜗杆连接，蜗杆与蜗轮配合形成蜗轮蜗杆机构，通过电机带动蜗轮转动；
楔块推力机构包括主动楔块组、从动楔块组，主动楔块组包括沿蜗轮周向均布的多个主动楔块，从动楔块组包括压盘、以及沿压盘周向均布的多个从动楔块，压盘滑动套装在制动器轴上且仅能沿着制动器轴的轴向移动，多个主动楔块与多个从动楔块一一对应的通过斜面相配合；
制动执行机构包括多个摩擦盘，相邻摩擦盘之间通过制动盘隔开，摩擦盘滑动套装在制动器轴上且仅能沿着制动器轴的轴向移动，制动盘滑动设置在制动器壳体内腔中且仅能沿着制动器壳体的轴向移动；
电机的输出扭矩经蜗轮蜗杆机构进行放大后传递给楔块推力机构，在主动楔块与从动楔块的斜面配合的作用下，压盘沿轴向不断挤压制动执行机构，将制动执行机构压紧在制动器壳体上，使得制动盘与两侧的摩擦盘紧密贴合实现制动。
进一步的，所述制动器的散热结构采用干式散热结构和湿式散热结构的其中一种，
所述干式散热结构设置为：制动器壳体的侧壁上开有多个散与空腔连通的散热槽；
所述湿式散热结构设置为：制动器壳体的空腔的敞口端通过第一密封结构进行密封，使得制动器壳体的空腔形成一个密闭的空腔，并在密闭的空腔内填充有液压油进行散热。
进一步的，所述第一密封结构具体设置为：所述制动器轴通过第一密封轴承转动套装在半轴上，蜗轮通过第二密封轴承转动套装在制动器轴上，蜗轮一端设有安装环，制动器壳体内侧壁开有密封槽，密封槽中嵌装有密封圈，通过密封圈实现安装环外侧壁与制动器壳体内侧壁之间的密封。
进一步的，所述制动器轴与半轴之间设有励磁线圈轴，励磁线圈轴与制动器轴固定套装在一起，制动器轴转动套装在半轴上，励磁线圈轴上缠绕有励磁线圈，制动器壳体的空腔的敞口端通过第二密封结构进行密封，使得制动器壳体的空腔形成一个密闭的空腔，并在密闭的空腔内填充有磁流变液；
给励磁线圈通入电流产生磁场，使得制动盘与摩擦盘之间的磁流变液发生流变反应变得粘稠，产生制动力，同时在电机的作用下，压盘在主动楔块与从动楔块的斜面配合下不断挤压摩擦盘与制动盘间粘稠化的磁流变液，从而增大制动力。
进一步的，所述第二密封结构具体设置为：所述励磁线圈轴通过第三密封轴承转动套装在半轴上，励磁线圈轴与制动器轴之间过盈配合，蜗轮通过第四密封轴承转动套装在制动器轴上，蜗轮一端设有安装环，制动器壳体内侧壁开有密封槽，密封槽中嵌装有密封圈，通过密封圈实现安装环外侧壁与制动器壳体内侧壁之间的密封。
进一步的，所述制动盘外径大于摩擦盘外径，制动盘凸出于摩擦盘的部分称为制动盘的凸出环，相邻的两个凸出环之间、以及制动器壳体的空腔封闭端与凸环之间分别设置有回位弹簧。
进一步的，所述压盘与制动器轴之间、摩擦盘与制动器轴之间、制动盘与制动器壳体内侧壁之前分别通过花键连接的方式实现滑动连接。
进一步的，所述制动器轴和电机分别固定安装在制动器支架上。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明提供的一种多摩擦片式纯线控制动器，其采用多个摩擦盘与多个制动盘相间隔排布的结构形式，制动接触面积更大，在相同功率的电机驱动的情况下能够产生更大的制动力，且制动力更稳定。
2、本发明提供的一种多摩擦片式纯线控制动器，其中一种结构形式为采用电机驱动与磁流变液控制相结合的方式实现制动，能进一步增大制动力，且在能产生较大制动力的同时能减少磨损。
3、本发明提供的一种多摩擦片式纯线控制动器，其整体结构简单、布局紧凑，在不改变现有底盘结构的情况下能最大限度的利用汽车底盘空间，通用性好。
4、本发明提供的一种多摩擦片式纯线控制动器，其设置的楔块推力机构通过斜面配合，将旋转运动转化为压盘的轴向运动，使得压盘沿轴向不断挤压制动执行机构实现制动，实现了在较小的空间内产生更大的制动力。
附图说明
图1是实施例一拿掉制动器外壳后的立体装配图。
图2是实施例一的立体爆炸图。
图3是实施例一的制动器外壳与制动盘的装配图。
图4是实施例二的立体装配图。
图5是实施例二的立体爆炸图。
图6是实施例三的立体装配图。
图7是实施例三的立体爆炸图。
图中标号：1制动器轴；2制动器壳体；3制动器支架；4电机；5蜗轮；6蜗杆；7主动楔块；8压盘；9从动楔块；10摩擦盘；11制动盘；12安装环；13密封槽；14散热槽；15 励磁线圈轴；16励磁线圈。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一：
参见图1至图3，本实施例公开了一种多摩擦片式纯线控制动器，包括与车架相固连的制动器轴1、以及与车轮相固连的制动器壳体2。其中，所述制动器轴1固定安装在制动器支架3上，制动器支架3再与车架固定安装。制动器壳体2与车轮的半轴固定连接，制动器轴 1转动套装在半轴上，制动器壳体2内设一端敞口、一端封闭的圆柱形空腔，制动器轴1以及制动机构均位于制动器壳体2的空腔中，制动机构包括沿制动器轴1的轴向依次套装的传动机构、楔块推力机构、制动执行机构。
传动机构包括电机4、蜗轮5、蜗杆6，蜗轮5转动套装在制动器轴1上，电机4固定安装在制动器支架3上，且电机4的输出轴与蜗杆6连接，蜗杆6与蜗轮5配合形成蜗轮蜗杆机构，通过电机4带动蜗轮5转动。
楔块推力机构包括主动楔块组、从动楔块组，主动楔块组包括沿蜗轮5周向均布的多个主动楔块7，从动楔块组包括压盘8、以及沿压盘8周向均布的多个从动楔块9，压盘8滑动套装在制动器轴1上且仅能沿着制动器轴1的轴向移动，多个主动楔块7与多个从动楔块9一一对应的通过斜面相配合。
制动执行机构包括多个摩擦盘10，相邻摩擦盘10之间通过制动盘11隔开，摩擦盘10 滑动套装在制动器轴1上且仅能沿着制动器轴1的轴向移动，制动盘11滑动设置在制动器壳体2内腔中且仅能沿着制动器壳体2的轴向移动。所述制动盘11外径大于摩擦盘10外径，制动盘11凸出于摩擦盘10的部分称为制动盘11的凸出环，相邻的两个凸出环之间、以及制动器壳体2的空腔封闭端与凸环之间分别设置有回位弹簧。所述压盘8与制动器轴1之间、摩擦盘10与制动器轴1之间、制动盘11与制动器壳体2内侧壁之前分别通过花键连接的方式实现滑动连接。
电机4的输出扭矩经蜗轮蜗杆机构进行放大后传递给楔块推力机构，在主动楔块7与从动楔块9的斜面配合的作用下，压盘8沿轴向不断挤压制动执行机构，将制动执行机构压紧在制动器壳体2上，使得制动盘11与两侧的摩擦盘10紧密贴合实现制动。
本实施例中的散热结构采用湿式散热结构，该湿式散热结构设置为：制动器壳体2的空腔的敞口端通过第一密封结构进行密封，使得制动器壳体2的空腔形成一个密闭的空腔，并在密闭的空腔内填充有液压油进行散热。采用液压油，在制动时能够有效吸收摩擦盘10产生的热量，使得制动器制动时散热情况较好，制动力输出保持稳定。
其中，第一密封结构具体设置为：所述制动器轴1通过第一密封轴承转动套装在半轴上，蜗轮5通过第二密封轴承转动套装在制动器轴1上，蜗轮5一端设有安装环12，制动器壳体 2内侧壁开有密封槽13，密封槽13中嵌装有密封圈，通过密封圈实现安装环12外侧壁与制动器壳体2内侧壁之间的密封。
本实施例按如下工作模式分情况进行：
A、在有制动需求时，电机4带动蜗杆6旋转，蜗杆6带动蜗轮5旋转，在楔块推力机构的作用下，进而推动压盘8克服阻力和制动间隙，压盘8压紧摩擦盘10和制动盘11，实现制动；
B、若车轮趋于抱死，控制电机4反方向旋转，减小压盘8对摩擦盘10的挤压力，从而减小摩擦盘10与制动盘11之间的制动力，进入制动防抱死系统的减压阶段；
C、若车轮处于最佳制动转态，电机4停转，由于蜗轮蜗杆机构具有自锁性，施加在摩擦盘10上的挤压力不会减小，进入制动防抱死系统的保压阶段；
D、若车轮制动力不足，电机4继续启动推动蜗轮5旋转，施加在摩擦盘10上的挤压力增大，进入制动防抱死系统的增压阶段；
E、制动需求终止时，电机4反向旋转，蜗轮5复位，制动盘11在回位弹簧作用下复位，摩擦盘10自动与制动盘11分离。
实施例二：
参见图4至图5，本实施例与实施例一的区别仅在于散热结构不同，本实施例将实施例一中的散热结构改成了干式散热结构，该干式散热结构设置为：制动器壳体2的侧壁上开有多个散与空腔连通的散热槽14。将制动器壳体2改为镂空设计且取消了第一密封结构的相关设置，减轻了制动器质量的同时有利于通风散热。
实施例三：
参见图6至图7，本实施例在实施例一的基础上，取消了其散热结构，并加入了磁流变结构，增加的磁流变液结构具体为：所述制动器轴1与半轴之间设有励磁线圈轴15，励磁线圈轴15与制动器轴1固定套装在一起，制动器轴1转动套装在半轴上，励磁线圈轴15上缠绕有励磁线圈16，制动器壳体2的空腔的敞口端通过第二密封结构进行密封，使得制动器壳体2的空腔形成一个密闭的空腔，并在密闭的空腔内填充有磁流变液。
给励磁线圈16通入电流产生磁场，使得制动盘11与摩擦盘10之间的磁流变液发生流变反应变得粘稠，产生制动力，同时在电机4的作用下，压盘8在主动楔块7与从动楔块9的斜面配合下不断挤压摩擦盘10与制动盘11间粘稠化的磁流变液，从而增大制动力。
其中，所述第二密封结构具体设置为：所述励磁线圈轴15通过第三密封轴承转动套装在半轴上，励磁线圈轴15与制动器轴1之间过盈配合，蜗轮5通过第四密封轴承转动套装在制动器轴1上，蜗轮5一端设有安装环12，制动器壳体2内侧壁开有密封槽13，密封槽13中嵌装有密封圈，通过密封圈实现安装环12外侧壁与制动器壳体2内侧壁之间的密封。
由于本实施例加入了磁流变结构，因此其工作方式较实施例一有所不同，本实施例按如下工作模式分情况进行：
A、若需求制动力距T小于磁流变流变效应所能提供的最大制动力T0时，电机4不工作，给励磁线圈16通入一定电流，磁流变液产生流变效应，粘滞力增大，实现制动。
B、若需求制动力矩T大于磁流变流变效应所能提供的最大制动力矩T0时，给励磁线圈 16通入最大电流，同时电机4正向转动驱动蜗轮蜗杆机构动作，进而推动从动楔块9克服阻力和制动间隙，由压盘8挤压摩擦盘10盘与制动盘11间固化的磁流变液，实现制动；
C、若车轮趋于抱死,即当前滑移率大于最佳滑移率上限S0，励磁线圈16电流不变，电机 4反方向旋转，减小对摩擦盘10与制动盘11间的压力，进入制动防抱死系统的减压阶段；
D、若车轮处于最佳制动转态，励磁线圈16电流不变，电机4停转，由于蜗轮5蜗杆6具有自锁性，施加在制动盘11上的挤压力不会减小，进入制动防抱死系统的保压阶段；
E、若车轮制动力不足，即当前滑移率小于最佳滑移率下限S1，励磁线圈16电流不变，电机4继续推动蜗轮5旋转，施加在制动盘11上的挤压力增大，进入制动防抱死系统的增压阶段；
F、制动需求终止时，停止对励磁线圈16通电，电机4反向旋转，蜗轮5复位，制动盘11在回位弹簧作用下复位。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多摩擦片式纯线控制动器，包括与车架相固连的制动器轴(1)、以及与车轮相固连的制动器壳体(2)，其特征在于：制动器壳体(2)与车轮的半轴固定连接，制动器轴(1)转动套装在半轴上，制动器壳体(2)内设一端敞口、一端封闭的圆柱形空腔，制动器轴(1)以及制动机构均位于制动器壳体(2)的空腔中，制动机构包括沿制动器轴(1)的轴向依次套装的传动机构、楔块推力机构、制动执行机构，
传动机构包括电机(4)、蜗轮(5)、蜗杆(6)，蜗轮(5)转动套装在制动器轴(1)上，电机(4)固定安装在车架上，且电机(4)的输出轴与蜗杆(6)连接，蜗杆(6)与蜗轮(5)配合形成蜗轮蜗杆机构，通过电机(4)带动蜗轮(5)转动；
楔块推力机构包括主动楔块组、从动楔块组，主动楔块组包括沿蜗轮(5)周向均布的多个主动楔块(7)，从动楔块组包括压盘(8)、以及沿压盘(8)周向均布的多个从动楔块(9)，压盘(8)滑动套装在制动器轴(1)上且仅能沿着制动器轴(1)的轴向移动，多个主动楔块(7)与多个从动楔块(9)一一对应的通过斜面相配合；
制动执行机构包括多个摩擦盘(10)，相邻摩擦盘(10)之间通过制动盘(11)隔开，摩擦盘(10)滑动套装在制动器轴(1)上且仅能沿着制动器轴(1)的轴向移动，制动盘(11)滑动设置在制动器壳体(2)内腔中且仅能沿着制动器壳体(2)的轴向移动；
电机(4)的输出扭矩经蜗轮蜗杆机构进行放大后传递给楔块推力机构，在主动楔块(7)与从动楔块(9)的斜面配合的作用下，压盘(8)沿轴向不断挤压制动执行机构，将制动执行机构压紧在制动器壳体(2)上，使得制动盘(11)与两侧的摩擦盘(10)紧密贴合实现制动；
所述制动器轴(1)与半轴之间设有励磁线圈轴(15)，励磁线圈轴(15)与制动器轴(1)固定套装在一起，制动器轴(1)转动套装在半轴上，励磁线圈轴(15)上缠绕有励磁线圈(16)，制动器壳体(2)的空腔的敞口端通过第二密封结构进行密封，使得制动器壳体(2)的空腔形成一个密闭的空腔，并在密闭的空腔内填充有磁流变液；
给励磁线圈(16)通入电流产生磁场，使得制动盘(11)与摩擦盘(10)之间的磁流变液发生流变反应变得粘稠，产生制动力，同时在电机(4)的作用下，压盘(8)在主动楔块(7)与从动楔块(9)的斜面配合下不断挤压摩擦盘(10)与制动盘(11)间粘稠化的磁流变液，从而增大制动力。
2.如权利要求1所述的一种多摩擦片式纯线控制动器，其特征在于：所述第二密封结构具体设置为：所述励磁线圈轴(15)通过第三密封轴承转动套装在半轴上，励磁线圈轴(15)与制动器轴(1)之间过盈配合，蜗轮(5)通过第四密封轴承转动套装在制动器轴(1)上，蜗轮(5)一端设有安装环(12)，制动器壳体(2)内侧壁开有密封槽(13)，密封槽(13)中嵌装有密封圈，通过密封圈实现安装环(12)外侧壁与制动器壳体(2)内侧壁之间的密封。
3.如权利要求1所述的一种多摩擦片式纯线控制动器，其特征在于：所述制动盘(11)外径大于摩擦盘(10)外径，制动盘(11)凸出于摩擦盘(10)的部分称为制动盘(11)的凸出环，相邻的两个凸出环之间、以及制动器壳体(2)的空腔封闭端与凸环之间分别设置有回位弹簧。
4.如权利要求1所述的一种多摩擦片式纯线控制动器，其特征在于：所述压盘(8)与制动器轴(1)之间、摩擦盘(10)与制动器轴(1)之间、制动盘(11)与制动器壳体(2)内侧壁之前分别通过花键连接的方式实现滑动连接。
5.如权利要求1所述的一种多摩擦片式纯线控制动器，其特征在于：所述制动器轴(1)和电机(4)分别固定安装在制动器支架(3)上。
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