CN114233776B - 一种新型汽车电子机械制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型汽车电子机械制动器，行车制动执行器由力矩电机、运动转换机构、减速增扭机构、间隙自动调节机构、制动摩擦片、制动块等组成。其中减速增扭机构是由一对啮合直齿锥齿轮与一对啮合直齿轮组成，可以有效降低制动器的轴向尺寸。间隙自动调节机构由传动螺栓、二爪转轮、三爪转轮、链轮、链条等组成，其作用是当制动摩擦片发生磨损时，能够实现制动间隙的自动调节。驻车制动执行机构由驻车操作杆、导向丝、导向拉杆组成，其作用是实现汽车的驻车功能。本发明解决了现有电子机械制动器制动力分布不均、制动可靠性低、尺寸较大等问题，并且能够实现间隙自动调节和驻车制动功能。

Description

一种新型汽车电子机械制动器
技术领域
本发明属于汽车底盘制动技术领域，涉及一种新型汽车电子机械制动器的结构。
背景技术
随着社会的发展与科技的进步，汽车的安全、节能、环保越来越受到人们的关注。传统的液压制动系统由于存在着液压执行机构较为复杂、控制精度较低、制动响应较慢并且维修不便等缺陷已经无法满足人们对汽车轻量化，电控化，智能化的追求。电子机械制动系统作为一种新型的线控制动系统，它以电机作为动力源省却了复杂费力的操作机构，且具有结构简单、体积小、控制精度高、节能环保等优点，更便于与其他一些电控单元进行集成，因此已成为制动技术的潮流。
目前电子机械制动器的运动转换机构主要采用滚珠丝杠机构与蜗杆蜗轮机构。采用滚珠丝杠机构工作时，通常通过滚珠丝杠驱动丝杠螺母进而推动制动块压紧制动盘实现制动。虽然滚珠丝杠具有精度高、寿命长、工作平稳、可靠性高等特点，但也有承载能力较差、制造成本高等缺陷。采用蜗杆蜗轮机构工作时，利用蜗轮驱动蜗杆从而推动制动块压紧制动盘实现制动。虽然蜗杆蜗轮机构可以在一定程度上减小轴向尺寸但也增加了径向尺寸。此外，采用套筒的方式驱动制动块，制动块受力面积较小，这会引起制动块的变形和制动力分布不均等问题。
发明内容
为了解决目前技术的不足，本发明提供了一种新型汽车电子机械器：运动转换机构采用凸轮推杆、行车推杆、转动连杆、转动连杆座串联的方式传动，具有较大的传动比且能够实现增力效果，减小对滚珠丝杠的依赖，还有利于减小制动器的结构尺寸、节约成本。减速增扭机构采用一对直齿锥齿轮与一对直齿轮组合的方式能够很大程度上减小制动器的轴向尺寸。采用双活塞推动制动块实现了制动夹紧力的平稳传动，使制动摩擦片磨损程度近似、制动块受力均匀且不易变形。除此之外，本发明的一种新型汽车电子机械器还具有间隙自动调节功能，这有效的解决了现有电子机械制动器制动力分布不均、制动可靠性低、制动响应慢，制动间隙变大等问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种新型汽车电子机械制动器，包括驻车制动执行机构和行车制动执行器两部分，并且驻车制动执行机构和行车制动执行器通过上导向拉杆(8-1)与下导向拉杆(8-2)配合使用。行车制动执行器由力矩电机(1)、减速增扭机构、运动转换机构、间隙自动调节机构、钳体(15)、制动块(17)、制动摩擦片(13)和制动盘(14)、导向销(19)组成。其中两制动块(17)安装在钳体(15)内，制动块(17-1)相对于钳体(15)可以轴向移动，制动块(17-2)则固定在钳体(15)上；制动摩擦片(13)分别附着在两制动块(17)上，制动盘(14)固定在汽车轮毂上，底座(16)安装在汽车底盘上，钳体(15)沿着两侧导向销(19)相对于底座(16)可以轴向移动。行车制动时，力矩电机(1)通过减速增扭机构驱动运动转换机构，运动转换机构再带动间隙自动调节机构部分从而推动制动块(17)，制动块(17)则通过其上的制动摩擦片(13)压紧制动盘(14)完成行车制动。
驻车制动执行机构包括驻车操作杆(29)、导向丝(28)、上下导向拉杆(8)。驻车操作杆(29)固定在驾驶室内底盘上，并通过导向丝(28)与上下导向拉杆(8)进行连接。上下导向拉杆(8)则穿过钳体(15)并且其上端与导向丝(28)连接，下端与行车推杆(7)外端接触。
减速增扭机构包括小直齿锥齿轮(3)、大直齿锥齿轮(5)、小直齿轮(27)、大直齿轮(25)、一级转轴(26)、二级转轴(24)等。小直齿锥齿轮(3)固定在转轴(2)上，并且与大直齿锥齿轮(5)通过轮齿啮合。大直齿锥齿轮(5)和小直齿轮(27)与一级转轴(26)通过花键连接。大直齿轮(25)与二级转轴(24)花键连接，并且左端与小直齿轮(27)的轮齿啮合。一级转轴(26)分别安装在轴承c(4-1)和轴承d(4-2)内。二级转轴(24)分别安装在轴承(6-1)和轴承(6-2)内。
运动转换机构包括凸轮推杆(23)、行车推杆(7)、转动连杆(10)、转动连杆座(11)。凸轮推杆(23)通过花键与二级转轴(24)连接。行车推杆(7)左端与凸轮推杆(23)接触，左端外侧分别与上下导向拉杆(8)接触，右端穿过内部钳体(15)且与转动连杆(10)接触。转动连杆(10)与转动连杆座(11)通过转动副连接。
间隙自动调节机构包括传动螺栓(20)、中央回位弹簧(12)、二爪转轮(9)、三爪转轮(21)、链轮(22)、链条(30)。中央回位弹簧(12)一端顶在钳体(15)内壁上，另一端顶在转动连杆座(11)内部，其作用是使转动连杆座(11)通过传动螺栓(20)带动两活塞(18)回位。两传动螺栓(20)安装在转动连杆座(11)外端两侧内部，并通过螺纹与其连接。两个二爪转轮(9)分别固定在转动连杆(10)下端两侧，两个三爪转轮(21)与两个传动螺栓(20)通过花键连接，两个链轮(22)通过形面结合分别安装在两个传动螺栓(20)的左端部，链条(30)则套装在两个链轮(22)上。二爪转轮(9)与三爪转轮(21)通过轮齿啮合并且啮合齿之间存在一定的间隙。
进一步的，力矩电机(1)为无刷直流力矩电机，它具有启动转矩大、过载能力强、调速方便、运转平稳、嗓音低、工作可靠等优点。
进一步的，导向丝(28)的作用是完成驻车制动时力的传递，并且其抗拉能力与弯曲变形能力较强，通常为钢丝。
进一步的，小直齿锥轮(3)与大直齿锥轮(5)中心轴线相互垂直相交。小直齿轮(27)与大直齿轮(25)厚度相同且在同一个平面内。
进一步的凸轮推杆(23)、行车推杆(7)与转动连杆(10)的中心轴共线以提高传动效率。转动连杆(10)、转动连杆座(11)的转动副中心与行车推杆(7)中心在竖直方向上存在一定的距离。此外，转动连杆(10)与转动连杆座(11)组合件具有较大的传动比能够实现增力效果，还有利于减小制动器的结构尺寸、节约成本。
进一步的，二爪转轮(9)与三爪转轮(21)啮合齿之间的间隙是用来保证当制动摩擦片(13)磨损时，制动器能够通过间隙自动调节维持固定的制动间隙。链条(30)的作用是实现两个链轮(22)的同步转动，以保证间隙调节时两个活塞(18)产生的磨损补偿量相同。
本发明的有益效果是：
本发明的一种新型汽车电子机械制动器，减速增扭机构采用一对啮合直齿锥齿轮与一对啮合直齿轮组合的方式能够很大程度上减小制动器的轴向尺寸。同时，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。运动转换机构则采用采用凸轮推杆、行车推杆、转动连杆、转动连杆座串联的方式传动。其中，转动连杆与转动连杆座组合件具有较大的传动比能够实现增力作用并有利于减小制动器的整体结构尺寸。间隙自动调节机构中的两个传动螺栓之间采用链条与其上的链轮啮合传动能够实现运动的同步，以保证间隙调节时两个活塞产生的磨损补偿量相同。两个传动螺栓末端的活塞同时推动制动块压紧制动盘增大了与制动块的接触面积，降低了制动摩擦片的磨损，使制动盘受力均匀。综上，本发明的一种新型汽车电子机械制动器不仅能够实现行车制动、驻车制动和制动间隙的自动调节而且还能有效解决现有电子机械制动器制动力分布不均、制动可靠性低、制动间隙变大等问题。
附图说明
图1为电子机械制动器完整结构正视示意图。
图2为电子机械制动器行车制动执行器结构正视示意图。
图3为电子机械制动器驻车制动执行机构正视示意图。
图4为电子机械制动器行车制动执行器结构侧视示意图。
图5为转动连杆座俯视结构示意图。
图6为二爪转轮结构示意图。
图7为三爪转轮结构示意图。
图8为链轮结构示意图。
图9为电子机械制动器结构装置局部示意图。
图10大小直齿锥齿轮啮合结构示意图。
图11为导向拉杆侧视结构示意图。
图12为导向拉杆俯视结构示意图。
图13为凸轮推杆俯视结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。
参考图1至图13，本发明的一种新型汽车电子机械制动器，包括驻车制动执行机构和行车制动执行器两部分，并且驻车制动执行机构和行车制动执行器通过上导向拉杆(8-1)与下导向拉杆(8-2)配合使用。行车制动执行器由力矩电机(1)、减速增扭机构、运动转换机构、间隙自动调节机构、钳体(15)、制动块(17)、制动摩擦片(13)和制动盘(14)、导向销(19)组成。其中两制动块(17)安装在钳体(15)内，制动块(17-1)相对于钳体(15)可以轴向移动，制动块(17-2)则固定在钳体(15)上；制动摩擦片(13)分别附着在两制动块(17)上，制动盘(14)固定在汽车轮毂上，底座(16)安装在汽车底盘上，钳体(15)沿着两侧导向销(19)相对于底座(16)可以轴向移动。行车制动时，力矩电机(1)通过减速增扭机构驱动运动转换机构，运动转换机构再带动间隙自动调节机构部分从而推动制动块(17)，制动块(17)则通过其上的制动摩擦片(13)压紧制动盘(14)完成行车制动。钳体(15)的作用是保护电子机械制动器的内部结构，防止外界灰尘等物质进入制动器内部影响制动器的制动性能和寿命。
驻车制动执行机构包括驻车操作杆(29)、导向丝(28)、上下导向拉杆(8)。驻车操作杆(29)固定在驾驶室内底盘上，并通过导向丝(28)与上下导向拉杆(8)进行连接。上下导向拉杆(8)则穿过钳体(15)并且其上端与导向丝(28)连接，下端与行车推杆(7)外端接触。
驻车时，驾驶员拉动驻车操作杆(29)通过导向丝(28)带动上下导向拉杆(8)转动，转动拉杆(8)转动从而推动运动转换机构带动制动块(17)压紧制动盘(14)。
减速增扭机构包括小直齿锥齿轮(3)、大直齿锥齿轮(5)、小直齿轮(27)、大直齿轮(25)、一级转轴(26)、二级转轴(24)等。小直齿锥齿轮(3)固定在转轴(2)上，并且与大直齿锥齿轮(5)通过轮齿啮合。大直齿锥齿轮(5)和小直齿轮(27)与一级转轴(26)通过花键连接。大直齿轮(25)与二级转轴(24)花键连接，并且左端与小直齿轮(27)的轮齿啮合。一级转轴(26)分别安装在轴承c(4-1)和轴承d(4-2)内。二级转轴(24)分别安装在轴承(6-1)和轴承(6-2)内。
力矩电机(1)通过转轴(2)驱动小直齿锥齿轮(3)转动，小直齿锥齿轮(3)转动并通过啮合齿驱动大直齿锥齿轮(5)，大直齿锥齿轮(5)转动的同时也通过花键带动一级转轴(26)转动，一级转轴(26)再通过其上的花键带动小直齿轮(27)，小直齿轮(27)驱动大直齿轮(25)转动，大直齿轮(25)再通过其上的花键驱动二级转轴(24)，然后二级转轴(24)带动运动转换机构将旋转运动转化为两活塞(18)的轴向移动。
运动转换机构包括凸轮推杆(23)、行车推杆(7)、转动连杆(10)、转动连杆座(11)。凸轮推杆(23)通过花键与二级转轴(24)连接。行车推杆(7)左端与凸轮推杆(23)接触，左端外侧分别与上下导向拉杆(8)接触，右端则穿过内部钳体(15)且与转动连杆(10)接触。转动连杆(10)与转动连杆座(11)通过转动副连接。
行车制动时，力矩电机(1)通过减速增扭机构中的二级转轴(24)驱动凸轮推杆(23)转动，凸轮推杆(23)转动并推动行车推杆(7)将运动传递到转动连杆(10)，转动连杆(10)转动的同时也带动转动连杆座(11)右移推动两活塞(18)带动制动块(17)及其上的制动摩擦片(13)压紧制动盘(14)。
间隙自动调节机构包括传动螺栓(20)、中央回位弹簧(12)、二爪转轮(9)、三爪转轮(21)、链轮(22)、链条(30)。中央回位弹簧(12)一端顶在钳体(15)内壁上，另一端顶在转动连杆座(11)内部，其作用是使转动连杆座(11)通过传动螺栓(20)带动两活塞(18)回位。两传动螺栓(20)安装在转动连杆座(11)外端两侧内部，并通过螺纹与其连接。两个二爪转轮(9)分别固定在转动连杆(10)下端两侧，两个三爪转轮(21)与两个传动螺栓(20)通过花键连接，两个链轮(22)通过形面结合分别安装在两个传动螺栓(20)的左端部，链条(30)则套装在两个链轮(22)上，二爪转轮(9)与三爪转轮(21)通过轮齿啮合并且啮合齿之间存在一定的间隙。
间隙自动调节时，力矩电机(1)通过减速增扭机构驱动运动转换机构中的转动连杆(10)转动，转动连杆(10)转动的同时也带动两侧二爪转轮(9)一起转动，二爪转轮(9)通过齿轮传动带动两三爪转轮(21)驱动两传动螺栓(20)正转，传动螺栓(20)转动并相对转动连杆座(11)右移，传动螺栓(20)右移的同时，也带着其上的两活塞(18)右移消除两制动摩擦片(13)的磨损量。
本发明的一种新型汽车电子机械制动器的详细工作原理：
行车制动时：驾驶员发出制动指令，给力矩电机(1)施加正向电压，力矩电机(1)快速转动并通过转轴(2)驱动小直齿锥齿轮(3)转动，小直齿锥齿轮(3)转动通过啮合齿驱动大直齿锥齿轮(5)，大直齿锥齿轮(5)转动的同时也通过花键带动一级转轴(26)转动，一级转轴(26)再通过其上的花键带动小直齿轮(27)，小直齿轮(27)驱动大直齿轮(25)转动，大直齿轮(25)再通过其上的花键驱动二级转轴(24)，然后二级转轴(24)通过花键带动凸轮推杆(23)转动，凸轮推杆(23)转动并推动行车推杆(7)将运动传递到转动连杆(10)，转动连杆(10)转动的同时也推动转动连杆座(11)右移，转动连杆座(11)右移压缩中央回位弹簧(12)并推动与其螺纹连接的两传动螺栓(20)上的活塞(18)右移；活塞(18)右移并推动制动块(17-1)通过其上的摩擦片(13-1)压在制动盘(14)上，制动盘(14)通过活塞(18)给整个钳体(15)一个向左的反作用力，这个反作用力推动钳体(15)沿着两导向销(19)左移从而带动其上的制动块(17-2)通过其上的摩擦片(13-2)也压在制动盘(14)上，直到达到最大制动力完成制动。
行车制动释放释时，驾驶员发出解除制动指令，给力矩电机(1)施加反向电压，力矩电机(1)快速反转并通过转轴(2)驱动小直齿锥齿轮(3)反转，小直齿锥齿轮(3)反转通过啮合齿驱动大直齿锥齿轮(5)，大直齿锥齿轮(5)反转的同时也通过花键带动一级转轴(26)反转，一级转轴(26)再通过其上的花键带动小直齿轮(27)，小直齿轮(27)驱动大直齿轮(25)反转，大直齿轮(25)再通过其上的花键驱动二级转轴(24)反转，然后二级转轴(24)通过花键带动凸轮推杆(23)反转，凸轮推杆(23)反转并通过行车推杆(7)释放对转动连杆(10)的压力，转动连杆(10)与转动连杆座(11)在中央回位弹簧(12)的作用下回位，转动连杆座(11)左移回位并带动与其螺纹连接的两传动螺栓(20)上的活塞(18)快速释放制动盘(14)完成释放过程。
驻车制动分为驻车过程和释放过程。驻车时，驾驶员拉动驻车操作杆(29)通过导向丝(28)带动上下导向拉杆(8)转动，转动拉杆(8)转动从而推动行车推杆(7)将运动传递到转动连杆(10)，转动连杆(10)转动的同时也带动转动连杆座(11)右移推动两活塞(18)带动制动块(17)及其上的制动摩擦片(13)压紧制动盘(14)完成驻车制动。
释放时，驾驶员释放驻车操作杆(29)放松导向丝(28)，上下导向拉杆(8)在行车推杆(7)的反作用力下与其一起回位，行车推杆(7)回位的同时转动连杆(10)也反转带动转动连杆座(11)左移，转动连杆座(11)左移的同时也带动两活塞(18)逐渐释放制动块(17)，最后制动块(17)在制动盘(14)反作用力下带着制动摩擦片(13)回位。
间隙调节时，力矩电机(1)通过减速增扭机构驱动运动转换机构中的凸轮推杆(23)转动，凸轮推杆(23)转动并推动行车推杆(7)将运动传递到转动连杆(10)，转动连杆(10)转动并带动两侧二爪转轮(9)一起转动，二爪转轮(9)通过齿轮传动带动两三爪转轮(21)驱动两传动螺栓(20)正转，传动螺栓(20)转动并相对转动连杆座(11)右移，传动螺栓(20)右移的同时，也带着其上的两活塞(18)右移消除制动摩擦片(13)的磨损量。当制动摩擦片(13)没有发生磨损时，由于二爪转轮(9)与三爪转轮(21)啮合齿间有一定的啮合间隙，二爪转轮(9)的转动量较小并恰好消除啮合间隙而不会带动三爪转轮(21)转动。

Claims (7)

1.一种新型汽车电子机械制动器，其特征在于，包括驻车制动执行机构和行车制动执行器两部分，并且驻车制动执行机构和行车制动执行器通过上导向拉杆(8-1)与下导向拉杆(8-2)配合使用；
行车制动执行器由力矩电机(1)、减速增扭机构、运动转换机构、间隙自动调节机构、钳体(15)、制动块(17)、制动摩擦片(13)和制动盘(14)、导向销(19)组成；其中两制动块(17)安装在钳体(15)内，制动块a(17-1)相对于钳体(15)可以轴向移动，制动块b(17-2)则固定在钳体(15)上；制动摩擦片(13)分别附着在两制动块(17)上，制动盘(14)固定在汽车轮毂上，底座(16)安装在汽车底盘上，钳体(15)沿着两侧导向销(19)相对于底座(16)可以轴向移动；行车制动时，力矩电机(1)通过减速增扭机构驱动运动转换机构，运动转换机构再带动间隙自动调节机构部分从而推动制动块(17)，制动块(17)则通过其上的制动摩擦片(13)压紧制动盘(14)完成行车制动；
所述驻车制动执行机构包括驻车操作杆(29)、导向丝(28)、上下导向拉杆(8)；驻车操作杆(29)固定在驾驶室内底盘上，并且通过导向丝(28)与上下导向拉杆(8)进行连接，上下导向拉杆(8)则穿过钳体(15)并且其上端与导向丝(28)连接，下端与行车推杆(7)外端接触；
所述减速增扭机构包括小直齿锥齿轮(3)、大直齿锥齿轮(5)、小直齿轮(27)、大直齿轮(25)、一级转轴(26)、二级转轴(24)，小直齿锥齿轮(3)固定在同力矩电机(1)连接的转轴(2)上，并且与大直齿锥齿轮(5)通过轮齿啮合，大直齿锥齿轮(5)和小直齿轮(27)与一级转轴(26)通过花键连接，大直齿轮(25)与二级转轴(24)花键连接，并且左端与小直齿轮(27)的轮齿啮合，一级转轴(26)分别安装在轴承c(4-1)和轴承d(4-2)内，二级转轴(24)分别安装在轴承a(6-1)和轴承b(6-2)内；
所述运动转换机构包括凸轮推杆(23)、行车推杆(7)、转动连杆(10)、转动连杆座(11)，凸轮推杆(23)通过花键与二级转轴(24)连接；行车推杆(7)左端与凸轮推杆(23)接触，左端外侧上下端分别与上下导向拉杆(8)接触，右端穿过内部钳体(15)且与转动连杆(10)接触，转动连杆(10)与转动连杆座(11)通过转动副连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型汽车电子机械制动器，其特征在于，所述间隙自动调节机构包括传动螺栓(20)、中央回位弹簧(12)、二爪转轮(9)、三爪转轮(21)、链轮(22)、链条(30)；中央回位弹簧(12)一端顶在钳体(15)内壁上，另一端顶在转动连杆座(11)内部，其作用是使转动连杆座(11)通过传动螺栓(20)带动两活塞(18)回位，两传动螺栓(20)安装在转动连杆座(11)外端两侧内部，并通过螺纹与其连接，两个二爪转轮(9)分别固定在转动连杆(10)下端两侧，两个三爪转轮(21)与两个传动螺栓(20)通过花键连接，两个链轮(22)通过形面结合分别安装在两个传动螺栓(20)的左端部，链条(30)则套装在两个链轮(22)上，二爪转轮(9)与三爪转轮(21)通过轮齿啮合并且啮合齿之间存在一定的间隙。
3.根据权利要求1所述的一种新型汽车电子机械制动器，其特征在于，所述的力矩电机(1)为无刷直流力矩电机。
4.根据权利要求1所述的一种新型汽车电子机械制动器，其特征在于，所述导向丝(28)是完成驻车制动时力的传递，并且其抗拉能力与弯曲变形能力较强，为钢丝。
5.根据权利要求1所述的一种新型汽车电子机械制动器，其特征在于，小直齿锥齿轮(3)与大直齿锥齿轮(5)中心轴线相互垂直相交，小直齿轮(27)与大直齿轮(25)厚度相同且在同一个平面内。
6.根据权利要求1所述的一种新型汽车电子机械制动器，其特征在于，所述的凸轮推杆(23)、行车推杆(7)与转动连杆(10)的中心轴共线以提高传动效率；转动连杆(10)、转动连杆座(11)的转动副中心与行车推杆(7)中心在竖直方向上存在一定的距离。
7.根据权利要求2所述的一种新型汽车电子机械制动器，其特征在于，所述的二爪转轮(9)与三爪转轮(21)啮合齿之间的间隙是用来保证当制动摩擦片(13)磨损时，制动器能够通过间隙自动调节维持固定的制动间隙，链条(30)是实现两个链轮(22)的同步转动，以保证间隙调节时两个活塞(18)产生的磨损补偿量相同。
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