CN114688185B - 一种电控机械制动器锁止机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电控机械制动器锁止机构，属于制动器领域，一种电控机械制动器锁止机构，包括电子机械制动器和机械锁止机构，电子机械制动器以无刷电机为动力源，机械锁止机构装配在无刷电机上，机械锁止机构包括有外壳、驱动组件、滚子、转动轴和弹力组件，转动轴固定在无刷电机的输出端，外壳制动连接在转动轴的外侧，外壳的内部且位于转动轴的周侧开设有多个工作槽，工作槽的内部装配有滚子，工作槽的一端为开口，弹力组件安装在工作槽的开口端，其弹力组件的一端延伸至工作槽的内部，它可以实现，简化制动器系统运行逻辑，并且结构简单，响应快速，安全可靠，性能良好。

Description

一种电控机械制动器锁止机构
技术领域
本发明涉及制动器领域，更具体地说，涉及一种电控机械制动器锁止机构。
背景技术
随着电动车的普及，没有了发动机动力源，同时又由于电动车制动回收的需求，传统真空助力器的应用已经不能满足整车系统需求。所以电控液压制动系统成为了第一代线控制动的解决方案，该系统继承了所有传统制动系统的优势。但是其劣势为液压制动部件多，结构复杂，装配复杂，需定期检查泄露，定期更换液压油。
基于上述劣势，电子机械制动器取消了液压制动管路，并且具备反应迅速，制动性能好，维护简单，整车装配简化等优点。
电子机械制动器（EMB）通常由浮动式卡钳作用器总成，摩擦片，支架组成。而作用器总成中的机械力的传递顺序为，通过控制无刷电机的输出扭矩，传动机构进行减速增扭，滚珠丝杠将旋转运动转换为直线运动，最后作用于活塞和卡钳壳体，产生相对运动并最终产生制动夹紧力。
当需要长期维持制动力，或驻车等情况，即当电机不长期提供制动扭矩时，机械锁止机构来维持制动扭矩。
现有技术如申请公布号为CN108657358A所公开的基于抱刹制动器的锁止机构及其锁止控制方法，其虽然将抱刹制动器的制动机构与锁止机构结合，可在共享单车这类公共自行车上广泛推广应用。
但并未解决现有技术中锁止机构运行逻辑较为复杂，结构复杂，响应效率较差，降低了安全性的问题，为此我们提出一种电控机械制动器锁止机构。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电控机械制动器锁止机构，它可以实现，简化制动器系统运行逻辑，并且结构简单，响应快速，安全可靠，性能良好。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种电控机械制动器锁止机构，包括电子机械制动器和机械锁止机构，所述电子机械制动器以无刷电机为动力源，所述机械锁止机构装配在无刷电机上；
所述机械锁止机构包括有外壳、驱动组件、滚子、转动轴和弹力组件，所述转动轴固定在无刷电机的输出端，所述外壳制动连接在转动轴的外侧，所述外壳的内部且位于转动轴的周侧开设有多个工作槽，所述工作槽的内部装配有滚子，所述工作槽的一端为开口，所述弹力组件安装在工作槽的开口端，其所述弹力组件的一端延伸至工作槽的内部，用以带动滚子朝远离工作槽开口端的方向进行移动，所述驱动组件装配在外壳上，用以带动滚子朝靠近工作槽开口端的方向进行移动。
进一步的，所述驱动组件包括有拨杆和双向自保持电磁铁，所述拨杆转动连接在外壳上，且所述拨杆的一端插入工作槽的内部且位于滚子远离弹力组件的一侧，所述拨杆的另一端与双向自保持电磁铁的输出端连接。
进一步的，所述拨杆包括有拨动片和多个动力杆，所述拨动片转动连接在外壳上，且所述拨动片远离外壳的一端和双向自保持电磁铁的输出端连接，多个所述动力杆呈环形阵列固定在拨动片上，且所述动力杆远离拨动片的一端插接在工作槽的内部且位于滚子远离弹力组件的一侧。
进一步的，所述弹力组件包括有安装在工作槽开口端的堵头，所述工作槽的内部且位于堵头远离工作槽开口端的一侧安装有弹簧，所述工作槽的内部且位于弹簧远离堵头的一侧安装有顶销。
进一步的，所述外壳上还安装有小卡簧、垫片和大卡簧。
进一步的，所述电子机械制动器包括有浮动式壳体，所述无刷电机安装在浮动式壳体的内部，所述浮动式壳体的内部还装配有滚珠丝杠、活塞、制动盘、两个摩擦片，所述滚珠丝杠转动连接在浮动式壳体的内部，所述无刷电机上的转动轴和滚珠丝杠之间通过齿轮传动系统连接，所述活塞滑动连接在浮动式壳体的内部，且所述活塞和滚珠丝杠螺纹连接，其中一个所述摩擦片安装在活塞远离齿轮传动系统的一侧，另一个所述摩擦片安装在摩擦片内部与活塞相对的位置，所述制动盘安装在两个摩擦片之间。
进一步的，所述浮动式壳体的内部还滑动连接有支架，且两个所述摩擦片均滑动连接在支架的外侧。
进一步的，所述浮动式壳体的内部还装配有推力轴承，所述推力轴承装配在浮动式壳体和滚珠丝杠之间。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过各个配件的配合，打开和锁止控制简单，效率高，结构简单，响应快速，安全可靠，性能良好，且极大的简化系统控制逻辑，避免了频繁的开关。
附图说明
图1为本发明电子机械制动器的结构示意图；
图2为本发明机械锁止机构的结构示意图；
图3为本发明图2部件的横截面剖面图；
图4为本发明图2部件的纵截面剖面图；
图5为本发明机械锁止机构的结构爆炸图；
图6为本发明机械锁止机构“打开”状态结构示意图；
图7为本发明图6中的局部放大图；
图8为本发明机械锁止机构“单向锁止”状态结构示意图
图9为本发明图8中的局部放大图。
图中标号说明：
101、齿轮传动系统；102、推力轴承；103、滚珠丝杠；104、活塞；105、浮动式壳体；106、制动盘；107、机械锁止机构；108、无刷电机；109、摩擦片；110、支架；1、小卡簧；2、拨杆；3、外壳；4、滚子；5、转动轴；6、垫片；7、大卡簧；8、堵头；9、弹簧；10、顶销；11、双向自保持电磁铁。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1-9所示，一种电控机械制动器锁止机构，包括电子机械制动器和机械锁止机构107，其中，电子机械制动器以无刷电机108为动力源，当无刷电机108正转，提供制动扭矩，电子机械制动器开启制动功能，对车轮进行固定，当无刷电机108反转时，电子机械制动器停止制动功能，不再对车轮进行固定；
当需要长期维持制动力，或驻车等情况，即当无刷电机108不长期提供制动扭矩时，通过机械锁止机构107来维持制动扭矩，机械锁止机构107装配在无刷电机108上；
其中，请参阅图2-4所示，机械锁止机构107包括有外壳3、驱动组件、滚子4、转动轴5和弹力组件，转动轴5固定在无刷电机108的输出端，外壳3制动连接在转动轴5的外侧，且外壳3通常固定在车架上，外壳3的内部且位于转动轴5的周侧开设有多个工作槽，工作槽的内部装配有滚子4，当滚子4和转动轴5贴合时，滚子4会对转动轴5进行锁定，工作槽的一端为开口，弹力组件安装在工作槽的开口端，其弹力组件的一端延伸至工作槽的内部，用以带动滚子4朝远离工作槽开口端的方向进行移动，为了对滚子4进行驱动，驱动组件装配在外壳3上，用以带动滚子4朝靠近工作槽开口端的方向进行移动。
此时，当滚子4和转动轴5贴合时，机械锁止机构107处于“单向锁止”状态，如果转动轴5正向旋转，滚子4和转动轴5接触点的机械角度小于该接触的摩擦角，转动轴5克服滚子4产生的摩擦阻力可以继续正向旋转，同时滚子4和外壳3的接触点的机械角度也小于该接触的摩擦角，因此滚子4产生旋转，降低法向接触力，进一步降低摩擦阻力，转动轴5可以实现几乎无力矩损失的正向旋转；
如果转动轴5反向旋转，滚子4和转动轴5接触点的机械角度大于该接触的摩擦角（法向力和最大静摩擦力的合力与摩擦力的夹角），即产生自锁，同时滚子4和外壳3的接触点的机械角度也大于该接触的摩擦角，同时产生自锁，通过两个接触点的自锁，阻碍滚子4和转动轴5的进一步反向运动，实现夹紧力的保持；
以上，当机械锁止机构107处于单向锁止状态下，转动轴5只能正向旋转，即提高夹紧力，无法反向旋转。
同时，当滚子4和转动轴5不再贴合时，锁止机构处于“打开”状态，转动轴5和滚子4不产生接触，转动轴5可以自由的正反转动。
其中，请参阅图1、图4-5所示，驱动组件包括有拨杆2和双向自保持电磁铁11，拨杆2转动连接在外壳3上，且拨杆2的一端插入工作槽的内部且位于滚子4远离弹力组件的一侧，拨杆2的另一端与双向自保持电磁铁11的输出端连接，双向自保持电磁铁11固定在车架上；
同时，拨杆2包括有拨动片和多个动力杆，拨动片转动连接在外壳3上，且拨动片远离外壳3的一端和双向自保持电磁铁11的输出端连接，多个动力杆呈环形阵列固定在拨动片上，且动力杆远离拨动片的一端插接在工作槽的内部且位于滚子4远离弹力组件的一侧。
此时，当双向自保持电磁铁11启动后会对拨杆2进行转动，让拨杆2在外壳3的外侧进行转动，拨杆2转动时会通过动力杆对滚子4进行拨动，让滚子4朝靠近工作槽开口端的方向进行移动，使滚子4和转动轴5贴合。
当双向自保持电磁铁11停止启动后，弹力组件会带动滚子4朝远离工作槽开口端的方向进行移动，使滚子4和转动轴5分离。
其中，请参阅图4-6所示，弹力组件包括有安装在工作槽开口端的堵头8，工作槽的内部且位于堵头8远离工作槽开口端的一侧安装有弹簧9，工作槽的内部且位于弹簧9远离堵头8的一侧安装有顶销10，此时，弹簧9会对顶销10进行推动，让顶销10带动滚子4在工作槽的内部进行移动。
同时，为了提升装置的密封性、稳定性和美观性，外壳3上还安装有小卡簧1、垫片6和大卡簧7。
请参阅图1所示，电子机械制动器包括有浮动式壳体105，浮动式壳体105安装在车轮上，无刷电机108安装在浮动式壳体105的内部，浮动式壳体105的内部还装配有滚珠丝杠103、活塞104、制动盘106、两个摩擦片109，滚珠丝杠103转动连接在浮动式壳体105的内部，无刷电机108上的转动轴5和滚珠丝杠103之间通过齿轮传动系统101连接，活塞104滑动连接在浮动式壳体105的内部，且活塞104和滚珠丝杠103螺纹连接，其中一个摩擦片109安装在活塞104远离齿轮传动系统101的一侧，另一个摩擦片109安装在摩擦片109内部与活塞104相对的位置，制动盘106安装在两个摩擦片109之间，且制动盘106安装在车轮上；
此时，启动无刷电机108正转时，无刷电机108会通过齿轮传动系统101带动滚珠丝杠103一起进行转动，因为滚珠丝杠103和活塞104螺纹连接，活塞104会带动摩擦片109朝靠近制动盘106的方向进行移动，旋转运动转化为直线运动，让摩擦片109对制动盘106进行夹持，产生制动力矩，通过控制无刷电机108的正反旋转来调节制动力矩的大小。
为了提升摩擦片109的稳定性，浮动式壳体105的内部还滑动连接有支架110，且两个摩擦片109均滑动连接在支架110的外侧。
同时，为了减小滚珠丝杠103转动时的摩擦力，浮动式壳体105的内部还装配有推力轴承102，推力轴承102装配在浮动式壳体105和滚珠丝杠103之间。
在使用时：启动无刷电机108正转时，无刷电机108会通过齿轮传动系统101带动滚珠丝杠103一起进行转动，因为滚珠丝杠103和活塞104螺纹连接，活塞104会带动摩擦片109朝靠近制动盘106的方向进行移动，旋转运动转化为直线运动，让摩擦片109对制动盘106进行夹持，产生制动力矩，通过控制无刷电机108的正反旋转来调节制动力矩的大小；
当需要长期维持制动力，或驻车等情况，即当无刷电机108不长期提供制动扭矩时，通过机械锁止机构107来维持制动扭矩；
此时，通过双向自保持电磁铁11启动后会对拨杆2进行转动，让拨杆2在外壳3的外侧进行转动，拨杆2转动时会通过动力杆对滚子4进行拨动，让滚子4朝靠近工作槽开口端的方向进行移动，使滚子4和转动轴5贴合，进入“单向锁止”状态；
如果转动轴5正向旋转，滚子4和转动轴5接触点的机械角度小于该接触的摩擦角，转动轴5克服滚子4产生的摩擦阻力可以继续正向旋转，同时滚子4和外壳3的接触点的机械角度也小于该接触的摩擦角，因此滚子4产生旋转，降低法向接触力，进一步降低摩擦阻力，转动轴5可以实现几乎无力矩损失的正向旋转；
如果转动轴5反向旋转，滚子4和转动轴5接触点的机械角度大于该接触的摩擦角（法向力和最大静摩擦力的合力与摩擦力的夹角），即产生自锁，同时滚子4和外壳3的接触点的机械角度也大于该接触的摩擦角，同时产生自锁，通过两个接触点的自锁，阻碍滚子4和转动轴5的进一步反向运动，实现夹紧力的保持；
当车辆启动时，关闭双向自保持电磁铁11，当双向自保持电磁铁11停止启动后，弹力组件会带动滚子4朝远离工作槽开口端的方向进行移动，使滚子4和转动轴5分离，进入“打开”状态，转动轴5可以自由的正反转动；
综上，本发明通过各个配件的配合，打开和锁止控制简单，效率高，结构简单，响应快速，安全可靠，性能良好，且极大的简化系统控制逻辑，避免了频繁的开关。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电控机械制动器锁止机构，包括电子机械制动器和机械锁止机构(107)，其特征在于：所述电子机械制动器以无刷电机(108)为动力源，所述机械锁止机构(107)装配在无刷电机(108)上；
所述机械锁止机构(107)包括有外壳(3)、驱动组件、滚子(4)、转动轴(5)和弹力组件，所述转动轴(5)固定在无刷电机(108)的输出端，所述外壳(3)制动连接在转动轴(5)的外侧，所述外壳(3)的内部且位于转动轴(5)的周侧开设有多个工作槽，所述工作槽的内部装配有滚子(4)，所述工作槽的一端为开口，所述弹力组件安装在工作槽的开口端，其所述弹力组件的一端延伸至工作槽的内部，用以带动滚子(4)朝远离工作槽开口端的方向进行移动，所述驱动组件装配在外壳(3)上，用以带动滚子(4)朝靠近工作槽开口端的方向进行移动；
所述驱动组件包括有拨杆(2)和双向自保持电磁铁(11)，所述拨杆(2)转动连接在外壳(3)上，且所述拨杆(2)的一端插入工作槽的内部且位于滚子(4)远离弹力组件的一侧，所述拨杆(2)的另一端与双向自保持电磁铁(11)的输出端连接；
所述拨杆(2)包括有拨动片和多个动力杆，所述拨动片转动连接在外壳(3)上，且所述拨动片远离外壳(3)的一端和双向自保持电磁铁(11)的输出端连接，多个所述动力杆呈环形阵列固定在拨动片上，且所述动力杆远离拨动片的一端插接在工作槽的内部且位于滚子(4)远离弹力组件的一侧；
当转动轴（5）正向旋转，滚子（4）和转动轴（5）接触点的机械角度小于该接触的摩擦角，转动轴（5）克服滚子（4）产生的摩擦阻力可以继续正向旋转，同时滚子（4）和外壳（3）的接触点的机械角度也小于该接触的摩擦角，因此滚子（4）产生旋转，降低法向接触力，进一步降低摩擦阻力，转动轴（5）可以实现几乎无力矩损失的正向旋转；
当转动轴（5）反向旋转，滚子（4）和转动轴（5）接触点的机械角度大于该接触的摩擦角，所述摩擦角为法向力和最大静摩擦力的合力与摩擦力的夹角，即产生自锁，同时滚子（4）和外壳（3）的接触点的机械角度也大于该接触的摩擦角，同时产生自锁，通过两个接触点的自锁，阻碍滚子（4）和转动轴（5）的进一步反向运动，实现夹紧力的保持。
2.根据权利要求1所述的一种电控机械制动器锁止机构，其特征在于：所述弹力组件包括有安装在工作槽开口端的堵头(8)，所述工作槽的内部且位于堵头(8)远离工作槽开口端的一侧安装有弹簧(9)，所述工作槽的内部且位于弹簧(9)远离堵头(8)的一侧安装有顶销(10)。
3.根据权利要求1所述的一种电控机械制动器锁止机构，其特征在于：所述外壳(3)上还安装有小卡簧(1)、垫片(6)和大卡簧(7)。
4.根据权利要求1所述的一种电控机械制动器锁止机构，其特征在于：所述电子机械制动器包括有浮动式壳体(105)，所述无刷电机(108)安装在浮动式壳体(105)的内部，所述浮动式壳体(105)的内部还装配有滚珠丝杠(103)、活塞(104)、制动盘(106)、两个摩擦片(109)，所述滚珠丝杠(103)转动连接在浮动式壳体(105)的内部，所述无刷电机(108)上的转动轴(5)和滚珠丝杠(103)之间通过齿轮传动系统(101)连接，所述活塞(104)滑动连接在浮动式壳体(105)的内部，且所述活塞(104)和滚珠丝杠(103)螺纹连接，其中一个所述摩擦片(109)安装在活塞(104)远离齿轮传动系统(101)的一侧，另一个所述摩擦片(109)安装在摩擦片(109)内部与活塞(104)相对的位置，所述制动盘(106)安装在两个摩擦片(109)之间。
5.根据权利要求4所述的一种电控机械制动器锁止机构，其特征在于：所述浮动式壳体(105)的内部还滑动连接有支架(110)，且两个所述摩擦片(109)均滑动连接在支架(110)的外侧。
6.根据权利要求4所述的一种电控机械制动器锁止机构，其特征在于：所述浮动式壳体(105)的内部还装配有推力轴承(102)，所述推力轴承(102)装配在浮动式壳体(105)和滚珠丝杠(103)之间。
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