CN114810879A - 一种复合式线控制动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合式线控制动器，包括小活塞腔，小活塞杆，大活塞，制动钳体，液压腔等。由制动器的致动装置推动小活塞杆移动，小活塞杆驱动小活塞腔使液压系统压力升高，通过液压系统使大活塞推动摩擦片移动，将制动盘与摩擦片压紧，产生可靠的制动效果，同时避免了液压系统失效可能造成的影响。本发明还可以与汽车上的传统液压制动系统协同工作，提高工作可靠性。

Description

一种复合式线控制动器

技术领域

本发明涉及制动器领域，特指一种复合式线控制动器。

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。

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。

由于制动系统与安全问题直接相关，因此线控制动系统的推广使用必须建立在线控制动系统极高的可靠性上，这就要求一方面线控制动系统自身的可靠性很高，同时可以通过采用备用制动系统提高制动安全性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种复合式线控制动器。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，与传统液压制动系统结合提高制动安全的可靠性。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种复合式线控制动器，其特征在于：包含大活塞，小活塞杆，小活塞腔，单向离合机构，液压腔，制动钳体，制动盘，摩擦片；所述的大活塞和所述的小活塞腔安装在所述的制动钳体上，所述大活塞和所述小活塞腔之间形成所述的液压腔；所述的小活塞杆通过所述单向离合机构安装在所述的小活塞腔内；所述大活塞的外侧有所述摩擦片、所述制动盘。

所述单向离合机构包括楔形凹槽，以及装在所述楔形凹槽内的滚子，促动元件，所述楔形凹槽最大深度大于所述的滚子直径，最小深度小于所述的滚子直径，所述的促动元件将所述的滚子推向深度最小的方向。

或所述单向离合机构包括凹槽，以及装在凹槽内的摩擦块，保持架，所述摩擦块有大径和小径，所述凹槽深度大于所述摩擦块的小径，小于所述摩擦块的大径，所述保持架使所述摩擦块以大径工作在所述的凹槽中。

或所述单向离合机构包括棘爪，棘齿，弹性元件，所述弹性元件使所述棘爪与所述棘齿啮合。

还包括在所述单向离合机构远离所述液压腔的一侧设置操作孔。

还包括制动主缸，控制阀，所述控制阀的一端连接所述制动主缸，另一端连接所述液压腔。

所述大活塞和所述小活塞腔朝向所述液压腔的一端包括带有一定曲率的曲面结构，所述大活塞的曲面端与所述小活塞腔的曲面端相匹配，所述大活塞的曲面端与所述小活塞腔的曲面端直接接触配合构成接触端面，所述的接触端面为平面/斜面/圆弧面/双曲线面/抛物线面其中一种曲面或上述曲面的组合。

还包括在所述大活塞或所述小活塞腔与所述制动钳体之间采用密封装置。

还包括放气阀，所述放气阀与所述液压腔相连。

还包括电机，传动机构，运动转换机构。

本发明技术方案至少具有以下优点：

在制动器中集成了机械传动部分和液压传动部分，可以利用液压部分实现增力，同时还可以利用液压部分隔离摩擦片的震动传递到机械传动部分，提高工作可靠性。

液压系统中油液的量保持不变，因此在所有的工作过程中，液压部分的工作特性基本保持稳定，例如不同压力下，液压油的体积变化始终保持稳定，避免了由于液压油的增加，在液压系统压力增加过程中，因为液压油的体积变化导致制动系统工作特性的变化，比如响应时间的增加。

通过将液压腔与常规液压制动系统连接，当线控的制动系统失效时，可以通过常开的控制阀利用常规液压制动系统工作，提高了系统的制动安全性和可靠性。

通过在小活塞腔和大活塞端面设置曲面特征，在液压腔泄漏或其他液压系统失效的情况下，曲面特征直接接触配合构成接触端面，具有一定的增力效应，仍然可以实现可靠的制动。

通过改变小活塞杆和小活塞腔之间的尺寸适应摩擦片磨损造成的尺寸变化，液压腔中油液量不变，因此保障了液压系统失效的情况下，小活塞腔始终可以与大活塞以曲面端直接接触，不会出现由于摩擦片的磨损，大活塞距离小活塞腔较远，无法直接接触的情况。

油液的量保持不变，小活塞腔在摩擦片磨损时逐步靠近大活塞，当油液泄漏等原因造成液压系统失效时，依靠小活塞腔与大活塞直接接触实现制动的响应时间更短。

在每一次制动解除后，小活塞杆都回到初始工作位置，因此驱动小活塞杆的致动装置，即传动机构，运动转换机构始终回到初始位置，致动装置的设计比较自由，控制难度相对较低。

工作的液压系统仅以液压腔形式存在于大活塞和小活塞腔之间，无任何外接的工作油路等其他液压元件，工作效率高。

结构上的改进对部分原有的元件继续兼容，产业方面的继承性更好。

实现制动间隙的自动消除。

附图说明

图1是本发明的一种复合式线控制动器的实施例一的主视图。

图2是本发明的一种复合式线控制动器的实施例二的主视图。

图3是本发明的一种复合式线控制动器的实施例三中部分元件的示意图。

附图中标注说明：1－液压腔 2－促动弹簧 3－制动钳体 4－小活塞腔 5－电磁阀 6－密封圈 7－小活塞杆 8—滚子 9—放气阀 10—制动主缸 11—踏板力模拟装置 12—制动推杆 13—制动踏板 14—大活塞 15—摩擦片 16—制动盘17—蜗杆 18—蜗轮 19—连接杆 20—左旋螺杆 21—双向螺母 22—右旋螺杆23—摩擦块 24—保持架 25—摩擦块大径 26—摩擦块小径 27—棘爪 28—弹簧。

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，一种复合式线控制动器包含制动钳体3，大活塞14，小活塞腔4和小活塞杆7，小活塞杆7的一端安装在小活塞腔4内部，小活塞杆7与小活塞腔4配合的部分有楔形凹槽，楔形凹槽内有滚子8和促动弹簧2，促动弹簧2将滚子8推向楔形凹槽的浅端，滚子8的直径大于楔形凹槽浅端的深度，小于楔形凹槽深端的深度。小活塞杆7与小活塞腔4在设置单向离合机构即楔形凹槽及其中元件的位置远离液压腔的一端有操作孔。大活塞14通过密封圈6安装在制动钳体3上，大活塞14的右端为具有一定曲率特征的曲面端，图1中为斜面及平面的组合，小活塞腔4的左端为与大活塞14右端的曲面特征相匹配的曲面端，大活塞14和小活塞腔4的曲面端之间为液压腔1，液压腔1通过电磁阀5与制动主缸10相连。液压腔1还连接了一个放气阀9，用于向液压腔1中充注油液时排出腔内气体。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，一个装在大活塞14上。电机未在图中示出，与蜗杆17相连，传动机构为蜗杆17和蜗轮18组成的蜗轮蜗杆机构以及连接杆19组成的传动部件，运动转换机构为双向螺母21和左旋螺杆20、右旋螺杆22组成的螺纹机构，蜗轮18与双向螺母21连接，电机、传动机构、运动转换机构组成制动器的致动装置。

制动工作时，制动器的致动装置驱动小活塞杆7向左运动，此时小活塞杆7与小活塞腔4之间的相对运动使滚子8向楔形凹槽浅端移动，即卡死在楔形凹槽中，因此小活塞杆7带动小活塞腔4一起向左移动，压缩液压腔1，液压腔1内压力升高，推动大活塞14向左移动，同时致动装置推动制动钳体3向右运动，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。解除制动工作时，致动装置恢复初始位置，带动小活塞腔4和小活塞杆7恢复原位，密封圈6储存的弹性势能释放，使大活塞14及制动钳体3回位，所有元件恢复初始位置。正常的线控制动过程中，电磁阀5始终保持关闭。

当摩擦片15磨损，厚度变薄后，制动工作时，致动装置驱动小活塞腔4和小活塞杆7持续向左移动，通过液压腔1内压力持续推动大活塞14和制动钳体3相对运动，直至达到需要的制动强度。解除制动时，致动装置带动小活塞杆7恢复初始位置，大活塞14的回位由密封圈6实现，与传统的液压盘式制动器相同，由于摩擦片15的磨损，大活塞14在制动完成后位置将向左移动一定距离，而由于电磁阀5始终关闭，液压腔1中油液的量保持不变，因此在小活塞杆7回到原位的过程中，小活塞腔4在液压腔1中压力降为零后保持位置不变，此时小活塞杆7和小活塞腔4之间的相对移动使滚子8克服促动弹簧2的弹力向楔形凹槽深端移动，所以小活塞杆7和小活塞腔4的组合尺寸变化，补偿了摩擦片的磨损影响，保持了制动间隙与磨损前一致，实现了制动间隙的自动调整。

当液压系统失效，液压腔1内无法建立压力时，致动装置可以驱动小活塞杆7、小活塞腔4与大活塞14以曲面端直接接触，推动摩擦片15从两侧压紧制动盘16。当摩擦片15与制动盘16接触，产生摩擦力时，由于摩擦力和大活塞14/小活塞腔4之间的曲面作用，使大活塞14相对于小活塞腔4移动，实现自增力效果，同样可以得到理想的制动强度。

当线控制动系统的元件失效，如电机等损坏时，无法驱动小活塞杆7移动，此时线控制动器的控制单元使电磁阀5打开油路，驾驶员踩踏制动踏板13通过制动推杆12使制动主缸10内的油压增加，高压的油液此时可以通过电磁阀5进入液压腔1，推动大活塞14向左移动，使摩擦片15压紧制动盘16，得到可靠的制动效果。通过控制阀在线控制动系统的致动装置失效时打开油路，使液压腔1与制动主缸10的油路接通，利用常规的液压制动系统工作，实现线控制动系统失效情况下的制动，提高了制动系统的安全性和可靠性。

附图2所示的实施例二中，单向离合机构采用了凹槽，摩擦块23，保持架24。摩擦块大径25大于凹槽深度，摩擦块小径26小于凹槽深度，保持架24使摩擦块23以摩擦块大径25工作在凹槽中。小活塞杆7与小活塞腔4在设置凹槽的位置远离液压腔的一端有操作孔。其余部分与实施例一相同，致动装置未在图中示出，与传统液压制动系统即制动主缸的连接及控制阀等未在图中示出。

制动开始时，致动装置驱动小活塞杆7向左移动，此时小活塞杆7与小活塞腔4之间的相对运动使摩擦块23以摩擦块大径25工作在凹槽中，即小活塞杆7与小活塞腔4卡死，一起向左移动，通过液压腔1压缩大活塞14，使摩擦片15压紧制动盘16，实现可靠的制动效果。当摩擦片15磨损时，致动装置驱动小活塞杆7，小活塞腔4，大活塞14持续移动直至得到理想的制动强度。解除制动时，致动装置带动小活塞杆7恢复初始位置，大活塞14由于摩擦片的磨损，在密封圈6的作用下回复到新的工作位置，液压腔1中油液的量不变，小活塞腔4在液压腔1中压力为零后保持位置不变，此后的回位过程中，小活塞杆7与小活塞腔4之间的相对运动使摩擦块23以摩擦块小径26工作在凹槽中，因此小活塞杆7和小活塞腔4的组合尺寸变化，以补偿摩擦片磨损造成的容积变化。其余工作过程与实施例一相同，同样可以实现制动间隙自动补偿和液压系统失效、线控系统失效情况下的制动工作过程，这里不再详述。

附图3所表示的实施例三中仅示出了单向离合机构及小活塞杆7、小活塞腔4。单向离合机构包括设置在小活塞腔4内壁上的棘齿，安装在小活塞杆7上的棘爪27以及使棘爪27与棘齿啮合的弹簧28。小活塞杆7和小活塞腔4在设置单向离合机构的位置远离液压腔的一端有操作孔。实施例三的工作过程与前两个实施例基本相同，制动工作时，小活塞杆7与小活塞腔4之间的相对运动使单向离合机构结合，即通过棘爪棘齿啮合使小活塞杆7与小活塞腔4卡死，一起运动。解除制动时，如果摩擦片有磨损情况，导致大活塞14移动到新的工作位置，此时由于液压腔1中油液的量不变，在小活塞腔4回位的过程中，单向离合机构分离，即棘齿相对于棘爪27向左移动，使小活塞腔4也回到新的工作位置，以补偿摩擦片磨损造成的影响，小活塞杆7由致动装置带动，回复到初始位置。与前两个实施例相比，实施例三只能实现阶跃式的有级调节，实施例一和实施例二可以实现无级调节。

单向离合机构远离液压腔的一端有操作孔，用于在更换摩擦片时，通过特定工具伸入操作孔，改变单向离合机构的工作状态，特定工具使单向离合机构始终保持分离，从而利用专用工具压缩大活塞14，压缩液压腔1，小活塞腔4在压力作用下向右移动，相对于小活塞杆7重新进入初始工作位置。

传动机构可以采用蜗轮蜗杆机构、杠杆机构、连杆机构、齿轮机构、拉索传动、直接传动、链传动、带传动、斜面机构、楔块机构等传动方式或上述传动方式的组合，运动转换机构可以采用螺纹机构、凸轮机构、齿轮齿条机构、曲柄连杆/滑块机构等运动转换方式或上述方式的组合，单向离合机构中楔形凹槽、凹槽、棘齿等特征可以设置在小活塞杆上，也可以设置在小活塞腔上。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，通过各种等同变换所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合式线控制动器，其特征在于：包括大活塞，小活塞杆，小活塞腔，单向离合机构，液压腔，制动钳体，制动盘，摩擦片；所述的大活塞和所述的小活塞腔安装在所述的制动钳体上，所述大活塞和所述小活塞腔之间形成所述的液压腔；所述的小活塞杆通过至少一个所述单向离合机构安装在所述的小活塞腔内，；所述大活塞的外侧有所述摩擦片、所述制动盘。

2.根据权利要求1所述的一种复合式线控制动器，其特征在于：所述单向离合机构包括楔形凹槽，以及装在所述楔形凹槽内的滚子，促动元件，所述楔形凹槽最大深度大于所述的滚子直径，最小深度小于所述的滚子直径，所述的促动元件将所述的滚子推向深度最小的方向。

3.根据权利要求1所述的一种复合式线控制动器，其特征在于：所述单向离合机构包括凹槽，以及装在凹槽内的摩擦块，保持架，所述摩擦块有大径和小径，所述凹槽深度大于所述摩擦块的小径，小于所述摩擦块的大径，所述保持架使所述摩擦块以大径工作在所述的凹槽中。

4.根据权利要求1所述的一种复合式线控制动器，其特征在于：所述单向离合机构包括棘爪，棘齿，弹性元件，所述弹性元件使所述棘爪与所述棘齿啮合。

5.根据权利要求1所述的一种复合式线控制动器，其特征在于：还包括在所述单向离合机构远离所述液压腔的一侧设置操作孔。

6.根据权利要求1所述的一种复合式线控制动器，其特征在于：还包括制动主缸，控制阀，所述控制阀的一端连接所述制动主缸，另一端连接所述液压腔。

7.根据权利要求1所述的一种复合式线控制动器，其特征在于：所述大活塞和所述小活塞腔朝向所述液压腔的一端包括带有一定曲率的曲面结构，所述大活塞的曲面端与所述小活塞腔的曲面端相匹配，所述大活塞的曲面端与所述小活塞腔的曲面端直接接触配合构成接触端面，所述的接触端面为平面/斜面/圆弧面/双曲线面/抛物线面其中一种曲面或上述曲面的组合。

8.根据权利要求1所述的一种复合式线控制动器，其特征在于：还包括在所述大活塞或所述小活塞腔与所述制动钳体之间采用密封装置。

9.根据权利要求1所述的一种复合式线控制动器，其特征在于：还包括放气阀，所述放气阀与所述液压腔相连。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种复合式线控制动器，其特征在于：还包括电机，传动机构，运动转换机构。

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