CN113431852B - 一种高效、自锁电子机械制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效、自锁电子机械制动器，包括制动箱、制动盘，制动箱底部设有两个制动卡钳，制动盘位于两个制动卡钳之间，制动箱内的安装空腔中设有传动机构，通过传动机构带动两个制动卡钳相互靠近或相互远离，从而实现两个摩擦片与制动盘的接触或脱离；传动机构包括相啮合的主动锥齿轮和从动锥齿轮，从动锥齿轮底壁面设有向下凸出的等距螺旋线轨道，每个制动卡钳顶部分别设有与等距螺旋线轨道相配合的多个等距的弧形滑槽，通过电机带动主动锥齿轮旋转，在等距螺旋线轨道与弧形滑槽的配合下，旋转的从动锥齿轮再带动两个制动卡钳沿左右方向反向移动。本发明的优点：实现了制动力输出高效、稳定、柔和、连续可调。

Description

一种高效、自锁电子机械制动器
技术领域
本发明涉及车用线控制动器，尤其涉及的是一种高效、自锁电子机械制动器。
背景技术
随着汽车智能化的发展，线控底盘系统是现阶段汽车行业的发展趋势。线控制动系统作为智能汽车重要的一部分，它直接涉及到行车安全问题。国内外汽车制动相关企业与学者都提出了关于线控制动器的创新结构。目前线控制动主要包括电子液压制动器(Electro-hydraulic Brake,简称EHB)和电子机械制动器(Electro-Mechanical Brake,简称EMB)两种。其中EMB直接取消了制动主缸和液压管路，将电机集成在制动钳上，踏板产生制动信号直接输入到制动电机，简化了信号输入到制动力输出的中间过程，由电机产生制动力，控制制动器制动。相比之下，EHB属于部分线控，EMB则属于完全线控。EMB的主要优点是制动作用时间短，结构简单。中间环节能量损失少，故效率较高。
但是现有的EMB也发现一些不足：1.现有的电子机械制动器不存在自锁结构，在长坡制动时会存在电机长时间堵转问题，会减短电机使用寿命。2.现有的EMB制动器都无法自动调节制动间隙。3.对电机制动力要求较高，如果不采用较大的传动比，会导致电机尺寸较大，无法找到合适的安装空间。4.现有的EMB制动器在制动时不能满足传动平稳、噪音小的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种高效、自锁电子机械制动器，以实现制动力输出高效、稳定、柔和、连续可调的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高效、自锁电子机械制动器，包括与车架固连的制动箱、与车轮固连的制动盘，所述制动箱底部设置有左右两个制动卡钳，制动卡钳仅能沿着制动箱的左右方向来回滑动，两个制动卡钳相对的一侧分别设有摩擦片，制动盘位于两个制动卡钳之间，制动箱内设一安装空腔，安装空腔中设置有传动机构，通过传动机构带动两个制动卡钳相互靠近或相互远离，从而实现两个摩擦片与制动盘的接触或脱离；
所述传动机构包括相啮合的主动锥齿轮和从动锥齿轮，从动锥齿轮转动安装在制动箱的安装空腔中且轴线沿竖直方向延伸，主动锥齿轮的安装轴转动安装在制动箱侧壁上，主动锥齿轮的安装轴伸出制动箱外侧并与安装在车架上的电机的输出轴相连接，从动锥齿轮底壁面设有向下凸出的等距螺旋线轨道，每个制动卡钳顶部分别设有与等距螺旋线轨道相配合的多个等距的弧形滑槽，多个弧形滑槽沿从动锥齿轮的径向方向依次排布，通过电机带动主动锥齿轮和从动锥齿轮旋转，在等距螺旋线轨道与弧形滑槽的配合下，旋转的从动锥齿轮再带动两个制动卡钳沿左右方向反向移动，从而实现两个制动卡钳相互靠近或相互远离。
进一步的，所述转动箱体底部开有沿左右方向延伸的滑槽，每个制动卡钳顶部伸入至滑槽内的部分为滑动部，滑槽的前后两侧壁上分别设有沿左右方向延伸的导向凸棱，制动卡钳的滑动部前后两侧分别开有沿左右方向延伸的导向凹槽，两个导向凸棱分别与两个导向凹槽滑动配合，从而实现对制动卡钳的滑动方向进行导向。
进一步的，所述制动箱上设有对传动机构进行散热的散热结构。
进一步的，所述散热结构采用干式散热结构，具体设置为：制动箱侧壁上开有散热槽，散热槽连通安装空腔和外界。
进一步的，所述散热结构采用湿式散热结构，具体设置为：制动箱的安装空腔为密闭空腔，密闭的安装空腔内填充有液压油。
进一步的，所述制动箱由制动箱体和制动箱盖构成，制动箱体和制动箱盖之间固定连接，制动箱体和制动箱盖之间共同围成环形的安装空腔。
进一步的，所述主动锥齿轮和从动锥齿轮分别通过轴承转动安装在制动箱上。
进一步的，所述主动锥齿轮和从动锥齿轮均采用曲面齿锥齿轮。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明提供的一种高效、自锁电子机械制动器，其传动机构采用等距螺旋线轨道与多个等距的弧形滑槽相配合，通过旋转的等距螺旋线轨道驱动两个制动卡钳相互远离或相互靠近，此种结构使得该制动器具有自锁功能，有效地解决了在长下坡时制动电机长时间堵转而造成的电机长时间过热问题；并且此种结构，能保证制动力更稳定和柔和，能获得较大的传动比。
2、本发明提供的一种高效、自锁电子机械制动器，其传动机构采用锥齿轮副，结合着等距螺旋线轨道与多个等距的弧形滑槽相配合，结构设计巧妙，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，实现了在较小的空间内产生更大的制动力。
3、本发明提供的一种高效、自锁电子机械制动器，其锥齿轮均采用曲面齿锥齿轮，具有斜齿渐进接触的啮合特点,且重合度较大，故传动平稳、噪声小、承载能力强，可获得较大的传动比和较小的机构尺寸，相比于现有电子机械制动器制动能力更为高效。
附图说明
图1是本发明的整体立体图。
图2是本发明的制动箱的立体图。
图3是本发明拿掉制动箱盖后的立体图。
图4是本发明的传动机构的立体装配图。
图5是本发明的等距螺旋线推力机构的立体装配图。
图6是本发明的立体爆炸图。
图7是本发明的锥齿轮采用曲面齿锥齿轮的立体图。
图中标号：1制动箱；2制动盘；3制动箱体；4制动箱盖；5安装空腔；6制动卡钳；7滑槽；8导向凸棱；9导向凹槽；10摩擦片；11主动锥齿轮；12从动锥齿轮；13轴承；14安装轴；15等距螺旋线轨道；16弧形滑槽；17主动曲面齿锥齿轮；18从动曲面齿锥齿轮。
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。
参见图1至图7，本实施例公开了一种高效、自锁电子机械制动器，包括与车架固连的制动箱1、与车轮固连的制动盘2，制动箱1由制动箱体3和制动箱盖4构成，制动箱体3和制动箱盖4之间固定连接，制动箱体3和制动箱盖4之间共同围成环形的安装空腔5。制动箱1底部设置有左右两个制动卡钳6，制动卡钳6仅能沿着制动箱1的左右方向来回滑动。转动箱体底部开有沿左右方向延伸的滑槽7，每个制动卡钳6顶部伸入至滑槽7内的部分为滑动部，滑槽7的前后两侧壁上分别设有沿左右方向延伸的导向凸棱8，制动卡钳6的滑动部前后两侧分别开有沿左右方向延伸的导向凹槽9，两个导向凸棱8分别与两个导向凹槽9滑动配合，从而实现对制动卡钳6的滑动方向进行导向，使得制动卡钳6只能沿着左右方向滑动。
两个制动卡钳6相对的一侧分别设有摩擦片10，摩擦片10铆接在制动卡钳6上。制动盘2位于两个制动卡钳6之间，制动箱1内的安装空腔5中设置有传动机构，通过传动机构带动两个制动卡钳6相互靠近或相互远离，从而实现两个摩擦片10与制动盘2的接触或脱离。
传动机构包括相啮合的主动锥齿轮11和从动锥齿轮12，从动锥齿轮12转动安装在制动箱1的安装空腔5中且轴线沿竖直方向延伸，主动锥齿轮11的安装轴14转动安装在制动箱1侧壁上，主动锥齿轮11和从动锥齿轮12分别通过轴承13转动安装在制动箱1上。主动锥齿轮11的安装轴14伸出制动箱1外侧并与安装在车架上的电机的输出轴相连接，从动锥齿轮12底壁面设有向下凸出的等距螺旋线轨道15，每个制动卡钳6顶部分别设有与等距螺旋线轨道15相配合的多个等距的弧形滑槽16，多个弧形滑槽16沿从动锥齿轮12的径向方向依次排布，通过电机带动主动锥齿轮11和从动锥齿轮12旋转，在等距螺旋线轨道15与弧形滑槽16的配合下，旋转的从动锥齿轮12再带动两个制动卡钳6沿左右方向反向移动，从而实现两个制动卡钳6相互靠近或相互远离。
制动箱1上设有对传动机构进行散热的散热结构。散热结构可采用干式散热结构和湿式散热结构两种结构形式。
干式散热结构具体设置为：制动箱1侧壁上开有散热槽，散热槽连通安装空腔5和外界；通过在制动箱1侧壁上开有散热槽，减轻了制动器质量的同时有利于通风散热。
湿式散热结构具体设置为：制动箱1的安装空腔5为密闭空腔，密闭的安装空腔5内填充有液压油用于散热，采用液压油，在制动时能够有效吸收传动机构产生的热量，使得制动器制动时散热情况较好，制动力输出保持稳定。采用湿式散热结构时，用于安装主动锥齿轮11的轴承13采用密封轴承13，以保证安装空腔5的密闭性。
主动锥齿轮11和从动锥齿轮12均采用曲面齿锥齿轮，两个曲面齿锥齿轮分别为主动曲面齿锥齿轮17和从动曲面齿锥齿轮18。采用曲面齿锥齿轮，具有斜齿渐进接触的啮合特点,且重合度较大，故传动平稳、噪声小、承载能力强，最少齿数可到5,因而可获得较大的传动比和较小的机构尺寸。曲面齿锥齿轮轮传动通常用于大于5米/秒的场合,用经过磨齿的齿轮,速度可大于40米/秒，这种传动应用汽车传动非常合适。
由带有等距螺旋线轨道15的从动锥齿轮12与带有多个等距的弧形滑槽16的制动卡钳6构成等距螺旋线推力机构。电机的输出扭矩经过锥齿轮机构放大后传递给等距螺旋线推力机构，从而带动两个制动卡钳6沿左右方向反向滑动，使得两侧的制动摩擦片10与制动盘2紧密贴合实现制动或者相互远离取消制动。
本实施例按如下工作模式分情况进行：
1.在有制动需求时，电机带动主动锥齿轮11旋转，主动锥齿轮11旋转带动被动锥齿轮旋转，在等距螺旋线推力机构的作用下，进而推动制动卡钳6克服阻力和制动间隙相互靠近，两个摩擦片10从左右两侧压紧制动盘2，实现制动；
2.若车轮趋于抱死，控制电机反方向旋转，减小摩擦片10和制动盘2的压力，从而减小摩擦，减小摩擦片10和制动盘2的制动力，进入制动防抱死系统的减压阶段；
3.若车轮处于最佳制动转态，电机堵转，摩擦片10施加在制动盘2上的挤压力不会减小，进入制动防抱死系统的保压阶段；
4.若车轮制动力不足，电机继续启动推动主动锥齿轮11旋转，施加在制动盘2上的挤压力增大，进入制动防抱死系统的增压阶段；
5.制动需求终止时，电机反向旋转，主动锥齿轮11反向转动带动被动锥齿轮反向转动，两个制动卡钳6在等距螺旋线推力机构的推力作用下远离制动盘2，使得两个摩擦片10和制动盘2分离，从而解除制动。
以上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 (8)

1.一种自锁电子机械制动器，包括与车架固连的制动箱（1）、与车轮固连的制动盘（2），其特征在于：所述制动箱（1）底部设置有左右两个制动卡钳（6），制动卡钳（6）仅能沿着制动箱（1）的左右方向来回滑动，两个制动卡钳（6）相对的一侧分别设有摩擦片（10），制动盘（2）位于两个制动卡钳（6）之间，制动箱（1）内设一安装空腔（5），安装空腔（5）中设置有传动机构，通过传动机构带动两个制动卡钳（6）相互靠近或相互远离，从而实现两个摩擦片（10）与制动盘（2）的接触或脱离；
所述传动机构包括相啮合的主动锥齿轮（11）和从动锥齿轮（12），从动锥齿轮（12）转动安装在制动箱（1）的安装空腔（5）中且轴线沿竖直方向延伸，主动锥齿轮（11）的安装轴（14）转动安装在制动箱（1）侧壁上，主动锥齿轮（11）的安装轴（14）伸出制动箱（1）外侧并与安装在车架上的电机的输出轴相连接，从动锥齿轮（12）底壁面设有向下凸出的等距螺旋线轨道（15），每个制动卡钳（6）顶部分别设有与等距螺旋线轨道（15）相配合的多个等距的弧形滑槽（16），多个弧形滑槽（16）沿从动锥齿轮（12）的径向方向依次排布，通过电机带动主动锥齿轮（11）和从动锥齿轮（12）旋转，在等距螺旋线轨道（15）与弧形滑槽（16）的配合下，旋转的从动锥齿轮（12）再带动两个制动卡钳（6）沿左右方向反向移动，从而实现两个制动卡钳（6）相互靠近或相互远离。
2.如权利要求1所述的一种自锁电子机械制动器，其特征在于：所述制动箱（1）底部开有沿左右方向延伸的滑槽（7），每个制动卡钳（6）顶部伸入至滑槽（7）内的部分为滑动部，滑槽（7）的前后两侧壁上分别设有沿左右方向延伸的导向凸棱（8），制动卡钳（6）的滑动部前后两侧分别开有沿左右方向延伸的导向凹槽（9），两个导向凸棱（8）分别与两个导向凹槽（9）滑动配合，从而实现对制动卡钳（6）的滑动方向进行导向。
3.如权利要求1所述的一种自锁电子机械制动器，其特征在于：所述制动箱（1）上设有对传动机构进行散热的散热结构。
4.如权利要求3所述的一种自锁电子机械制动器，其特征在于：所述散热结构采用干式散热结构，具体设置为：制动箱（1）侧壁上开有散热槽，散热槽连通安装空腔（5）和外界。
5.如权利要求3所述的一种自锁电子机械制动器，其特征在于：所述散热结构采用湿式散热结构，具体设置为：制动箱（1）的安装空腔（5）为密闭空腔，密闭的安装空腔（5）内填充有液压油。
6.如权利要求1所述的一种自锁电子机械制动器，其特征在于：所述制动箱（1）由制动箱体（3）和制动箱盖（4）构成，制动箱体（3）和制动箱盖（4）之间固定连接，制动箱体（3）和制动箱盖（4）之间共同围成环形的安装空腔（5）。
7.如权利要求1所述的一种自锁电子机械制动器，其特征在于：所述主动锥齿轮（11）和从动锥齿轮（12）分别通过轴承（13）转动安装在制动箱（1）上。
8.如权利要求1所述的一种自锁电子机械制动器，其特征在于：所述主动锥齿轮（11）和从动锥齿轮（12）均采用曲面齿锥齿轮。
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