CN114928208A - 一种电子机械制动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子机械制动机构，涉及制动结构技术领域，包括：电机、谐波减速机构和推杆机构；电机包括电机壳和自外而内依次设置于电机壳内的转子、定子以及转轴，转子与转轴固定连接，转轴的一端绕自身轴线能够转动地连接于电机壳的后端盖上，谐波减速机构也设置于电机壳内，转子背离电机壳后端盖一侧的转轴插设于谐波减速机构一侧的扭矩输入端并实现两者之间的传动连接，推杆机构固定设置于谐波减速机构另一侧的扭矩输出面上，谐波减速机构用于驱动推杆机构推动制动卡钳的杠杆推力臂，本发明中的电子机械制动机构面向商用车制动特点，具有输出转动力矩大，轴向承载力大，机构间耦合程度高，整体布局紧凑，空间占用小的优势。

Description

一种电子机械制动机构

技术领域

本发明涉及制动结构技术领域，特别是涉及一种电子机械制动机构。

背景技术

目前，大部分商用车依然采用气压制动，由发动机驱动空压机输出的压缩空气作为制动能源，整套制动系统机构复杂，底盘占用空间大，制动响应时间相对较长。

电子机械制动(EMB)系统相对于传统商用车的气压制动系统机理完全不同，通过电子控制单元控制EMB中的直流电机，从而驱动制动执行机构实现制动。EMB具有控制精度高、响应时间短等特点，符合汽车电气化、智能化发展趋势。

由于商用车制动力需求大，常规直流电机不具备轴向大承载能力，现有公开技术多采用平行轴形式避开电机轴向承载，导致制动系统体积庞大，结构较为复杂，且与传统商用车制动卡钳匹配度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子机械制动机构，以解决上述现有技术存在的问题，本发明中的电子机械制动机构面向商用车制动特点，具有输出转动力矩大，轴向承载力大，机构间耦合程度高，整体布局紧凑，空间占用小的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种电子机械制动机构，包括：电机、谐波减速机构和推杆机构；

所述电机包括电机壳和自外而内依次设置于所述电机壳内的转子、定子以及转轴，所述转子与所述转轴固定连接，所述转轴的一端绕自身轴线能够转动地连接于所述电机壳的后端盖上，所述谐波减速机构也设置于所述电机壳内，所述转子背离所述电机壳后端盖一侧的所述转轴插设于所述谐波减速机构一侧的扭矩输入端并实现两者之间的传动连接，所述推杆机构固定设置于所述谐波减速机构另一侧的扭矩输出面上，所述谐波减速机构用于驱动所述推杆机构推动所述制动卡钳的杠杆推力臂，所述推杆机构推动所述杠杆推力臂时能够给予所述谐波减速机构一垂直于所述扭矩输出面的反作用力；所述转子以及所述转子与所述转轴之间的连接架形成转子支架；

所述谐波减速机构与转子支架之间、所述转子支架与所述电机壳的后端盖之间、所述谐波减速机构与所述电机壳的前端盖之间均设置有平面推力轴承；所述电机壳的前端盖的外壁面用于与制动卡钳固定连接。

优选的，所述电机为永磁同步电机，所述定子为线圈绕组；所述转轴、所述转子支架和所述线圈绕组同轴设置，所述转轴穿过所述转子支架的中心轴孔并与所述转子支架固定连接。

优选的，所述推杆机构包括螺纹杆、螺纹套和压杆，所述螺纹杆的一端伸进所述电机壳内并与所述扭矩输出面通过一法兰盘固定连接，所述螺纹套螺纹连接于所述螺纹杆上，所述螺纹杆转动时驱动所述螺纹套沿着所述转轴的轴线方向移动，所述压杆的一端设置于所述螺纹套上，另一端用于推动所述杠杆推力臂。

优选的，所述压杆用于推动所述杠杆推力臂的一端为球面顶头，所述球面顶头具备浮动特性，所述球面顶头能够沿着第一圆弧转动，所述第一圆弧的中心线与所述螺纹杆的轴线同线。

优选的，所述压杆包括所述球面顶头和压杆本体，所述压杆本体的端部设置有一限位槽，所述球面顶头包括头部和连接杆，所述头部固定设置于所述连接杆的一端，所述头部远离所述连接杆的一端面为光滑凸面，所述连接杆远离所述头部的一端伸进所述限位槽内并被限位于所述限位槽内；所述限位槽开口处的内壁为第一环形面，位于所述第一环形面内的所述连接杆的外壁为第二环形面，所述第一环形面和所述第二环形面均为回转面，所述第一环形面和所述第二环形面之间的夹角为α，0°＜α＜3°。

优选的，所述压杆本体包括顶头基座和顶头盖板，所述顶头基座的一端与所述连接杆可拆卸连接，所述顶头基座与所述螺纹套的端部采用球铰接触形式，所述顶头盖板盖设于所述螺纹套的端部并将所述顶头基座的球头限位于所述螺纹套端部的球槽内，所述连接杆穿过所述顶头盖板，且所述顶头盖板中间过孔的内壁即为所述第一环形面。

优选的，所述电机壳包括中间壳体、前端盖和后端盖；所述中间壳体呈套筒状，所述前端盖和所述后端盖分别固定设置于所述中间壳体的前后两端，且所述前端盖和所述后端盖与所述中间壳体之间均设置有密封圈。

优选的，还包括编码器，所述编码器设置于所述后端盖上，所述编码器用于对所述转轴的转速和转数进行监测。

优选的，所述后端盖的外侧加装电磁失电制动器。

优选的，所述螺纹套外壁上设置有周向限位件，所述周向限位件包括多个沿所述螺纹套周向设置的限位凸起，各所述凸起的外侧面均为平面，所述前端盖上设置有导向孔，所述导向孔的内壁面包括多个导向面，所述凸起的外侧面与所述导向面相配合实现所述螺纹套沿着所述转轴的轴线方向移动。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

使用本发明提供的电子机械制动机构进行制动时，推杆机构推动杠杆推力臂实现一侧摩擦片贴紧制动盘，产生的反作用力依次经过谐波减速机构、谐波减速机构与转子支架之间的平面推力轴承、转子支架、转子支架与电机壳的后端盖之间的平面推力轴承、电机壳后端盖、中间壳体以及前端盖后传递至制动卡钳上，实现轴向力的传递以及对侧摩擦片贴紧制动盘的目的，且其中的谐波减速机构及转子外侧布局形式能够实现放大转动力矩的目的，因此，本发明中的电子机械制动机构面向商用车制动特点，具有输出转动力矩大，轴向能够承受的最大承载力大，机构间耦合程度高，整体布局紧凑，空间占用小的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的电子机械制动机构的剖视图；

图2为图1中前端盖后侧视图；

图3为图1中前端盖前侧视图；

图4为图1中推杆机构的视图；

图5为图1中球面顶头与球面顶头盖板接触的剖面图；

图6为图1中谐波减速机构的视图；

图7为商用车制动卡钳端面视图；

图8为本发明提供的电子机械制动机构与商用车制动卡钳装配视图；

图9为本发明提供的电子机械制动机构轴向受力示意图；

图10为制动卡钳受力示意图；

图中：1、球面顶头；2、顶头基座；3、螺纹套；4、顶头盖板；5、螺纹杆；6、第一平面推力球轴承；7、凸轮轮毂；8、柔轮；9、柔性薄壁轴承；10、前端盖；11、中间壳体；12、定子铁芯；13、线圈绕组；14、转子支架；15、后端盖；16、第二平面推力球轴承；17、深沟球轴承；18、转轴；19、键；20、第三平面推力球轴承；21、密封槽；22、内齿圈；23、电机前端盖固定螺纹孔；24、导向面；25、周向限位件；26、外齿圈；27、制动卡钳固定通孔；28、杠杆推力臂；29、连接件；30、第一摩擦片；31、第二摩擦片；32、制动卡钳；33、制动盘。

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。

本发明的目的是提供一种电子机械制动机构，以解决现有技术存在的问题，本发明中的电子机械制动机构面向商用车制动特点，具有输出转动力矩大，轴向能够承受的最大承载力大，机构间耦合程度高，整体布局紧凑，空间占用小的优势。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种电子机械制动机构，适用于所需制动力较大的车体，例如商用车，如图1～图9所示，包括：电机、谐波减速机构和推杆机构；

电机包括电机壳和自外而内依次设置于电机壳内的转子、定子以及转轴18，转子与转轴18固定连接，转轴18的一端绕自身轴线能够转动地连接于电机壳的后端盖15上，通过深沟球轴承17实现转动连接的目的，谐波减速机构也设置于电机壳内，转子背离电机壳后端盖15一侧的转轴18插设于谐波减速机构一侧的扭矩输入端并实现两者之间的传动连接，推杆机构固定设置于谐波减速机构另一侧的扭矩输出面上，谐波减速机构用于驱动推杆机构推动制动卡钳的杠杆推力臂28，推杆机构推动杠杆推力臂28时能够给予谐波减速机构一垂直于扭矩输出面的反作用力；转子以及转子与转轴18之间的连接架形成转子支架14；

谐波减速机构与转子支架14之间、转子支架14与电机壳的后端盖15之间、谐波减速机构与电机壳的前端盖10之间均设置有平面推力轴承；电机壳的前端盖10的外壁面用于与制动卡钳固定连接。

使用本发明提供的电子机械制动机构进行制动时，推杆机构推动杠杆推力臂28实现一侧摩擦片贴紧制动盘，产生的反作用力依次经过谐波减速机构、谐波减速机构与转子支架14之间的平面推力轴承、转子支架14、转子支架14与电机壳的后端盖15之间的平面推力轴承、电机壳后端盖15、中间壳体11以及前端盖10后传递至制动卡钳上，实现对侧摩擦片贴紧制动盘和轴向力的传递，且其中的谐波减速机构及转子外侧布局形式能够实现放大转动力矩的目的，因此，本发明中的电子机械制动机构面向商用车制动特点，具有输出转动力矩大，轴向能够承受的最大承载力大，机构间耦合程度高，整体布局紧凑，空间占用小的优势。

制动卡钳工作原理：推杆机构推动杠杆推力臂28，杠杆推力臂28驱动连接件29水平移动，实现一侧摩擦片，即第一摩擦片30贴紧制动盘33，产生的反作用力依次经过谐波减速机构、谐波减速机构与转子支架14之间的平面推力轴承、转子支架14、转子支架14与电机壳的后端盖15之间的平面推力轴承、电机壳后端盖15、中间壳体11以及前端盖10。由于前端盖10固定在卡钳32上，实现轴向力的传递以及对侧摩擦片，即第二摩擦片31贴紧制动盘33的目的。

进一步的，电机为永磁同步电机，优选为大扭矩永磁同步电机，定子为线圈绕组13；转轴18、转子支架14和线圈绕组13同轴设置，线圈绕组13指代多组线圈组，转轴18穿过转子支架14的中心轴孔并与转子支架14固定连接，通过多个螺栓固定连接。

进一步的，推杆机构包括螺纹杆5、螺纹套3和压杆，螺纹杆5的一端伸进电机壳内并与扭矩输出面通过一法兰盘固定连接，螺纹套3螺纹连接于螺纹杆5上，螺纹杆5转动时驱动螺纹套3沿着转轴18的轴线方向移动，压杆的一端设置于螺纹套3上，另一端用于推动杠杆推力臂28，推杆机构实现将转动扭矩转化为直线运动的目的，压杆伸出时实现制动，压杆缩回时实现接触制动状态。

进一步的，压杆用于推动杠杆推力臂28的一端为球面顶头1，杠杆推力臂28在往复摆动时，其与球面顶头1接触部位的运动轨迹呈圆弧线，因此将球面顶头1设置我具备浮动特性，球面顶头1能够沿着第一圆弧转动，第一圆弧的中心线与螺纹杆5的轴线同线，实现球面顶头1在推动杠杆推力臂28时的圆弧摆动轨迹要求。

进一步的，压杆包括球面顶头1和压杆本体，压杆本体的端部设置有一限位槽，球面顶头1包括头部和连接杆，头部固定设置于连接杆的一端，头部远离连接杆的一端面为光滑凸面，连接杆远离头部的一端伸进限位槽内并被限位于限位槽内；限位槽开口处的内壁为第一环形面，位于第一环形面内的连接杆的外壁为第二环形面，第一环形面和第二环形面均为回转面，第一环形面和第二环形面之间的夹角为α，0°＜α＜3°，实现球面顶头1在推动杠杆推力臂28时的圆弧摆动轨迹要求。

进一步的，压杆本体包括顶头基座2和顶头盖板4，顶头基座2的一端与连接杆可拆卸连接，顶头基座2与螺纹套3的端部采用球铰接触形式，顶头盖板4盖设于螺纹套3的端部并将顶头基座2的球头限位于螺纹套3端部的球槽内，连接杆穿过顶头盖板4，且顶头盖板4中间过孔的内壁即为第一环形面，第二环形面为圆柱面。

进一步的，电机壳包括中间壳体11、前端盖10和后端盖15；中间壳体11呈套筒状，前端盖10和后端盖15分别固定设置于中间壳体11的前后两端，且前端盖10和后端盖15与中间壳体11之间均设置有密封圈，密封圈设置于密封槽21内，实现整套机构具有防尘、防水功能。

进一步的，各组推力轴承、推杆机构、谐波减速机构、电机壳、端盖及相应连接螺栓均通过强度校核，满足大轴向力的承载要求。

进一步的，谐波减速机构包括：凸轮轮毂7、柔轮8和柔性薄壁轴承9，转轴18与凸轮轮毂7通过键19实现周向约束，前端盖10内壁设置有内齿圈22，配合柔轮8上的外齿圈26，实现转动力矩进一步增大效果，凸轮轮毂7通过柔性薄壁轴承9与柔轮8周向约束，柔轮8与螺纹杆5通过法兰面上的螺栓固定连接，实现转动力矩由转子支架14放大传递给螺纹杆5。

进一步的，电子机械制动机构还包括编码器，编码器设置于后端盖15上，编码器用于对转轴18的转速和转数进行监测，可实现对电机位置、转速的伺服控制。

进一步的，后端盖15的外侧加装电磁失电制动器，可实现驻车制动功能。编码器及电磁失电制动器作为常用机构，不在本发明中做详细介绍。

进一步的，螺纹套3外壁上设置有周向限位件25，周向限位件25包括多个沿螺纹套3周向设置的限位凸起，各凸起的外侧面均为平面，前端盖10上设置有导向孔，导向孔的内壁面包括多个导向面24，凸起的外侧面与导向面24相配合实现螺纹套3沿着转轴18的轴线方向移动。

行车制动功能实现方式如下：

制动控制单元(BCU)根据制动指令，将动力电池所存储的电能转化为EMB中永磁同步电机所需的电能。此时，线圈绕组13通电，使得转子支架14正向转动并带动转轴18转动，谐波减速机构将转轴18的力矩放大以后传递至螺纹杆5上，螺纹杆5转动时，利用螺纹的旋转变直线特性，推动螺纹套3轴向移动。由于球面顶头1与球面顶头基座2通过球面顶头盖板限位在螺纹套3的球槽内，螺纹套3轴向移动带动球面顶头1的同步轴向移动，实现球面顶头1推动制动卡钳上的杠杆推力臂28，本发明中的机构与商用车制动卡钳，通过电机前端盖10固定螺纹孔与制动卡钳固定通孔27固定连接，最终完成制动力加载。

当BCU获得制动解除指令时，控制改变线圈绕组13的端电压极性，转子支架14反向转动，整套执行机构完成与制动力加载时的逆向运动，实现制动力解除。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电子机械制动机构，其特征在于：包括：电机、谐波减速机构和推杆机构；

所述电机包括电机壳和自外而内依次设置于所述电机壳内的转子、定子以及转轴，所述转子与所述转轴固定连接，所述转轴的一端绕自身轴线能够转动地连接于所述电机壳的后端盖上，所述谐波减速机构也设置于所述电机壳内，所述转子背离所述电机壳后端盖一侧的所述转轴插设于所述谐波减速机构一侧的扭矩输入端并实现两者之间的传动连接，所述推杆机构固定设置于所述谐波减速机构另一侧的扭矩输出面上，所述谐波减速机构用于驱动所述推杆机构推动制动卡钳的杠杆推力臂，所述推杆机构推动所述杠杆推力臂时能够给予所述谐波减速机构一垂直于所述扭矩输出面的反作用力；所述转子以及所述转子与所述转轴之间的连接架形成转子支架；

所述谐波减速机构与转子支架之间、所述转子支架与所述电机壳的后端盖之间、所述谐波减速机构与所述电机壳的前端盖之间均设置有平面推力轴承；所述电机壳的前端盖的外壁面用于与制动卡钳固定连接。

2.根据权利要求1所述的电子机械制动机构，其特征在于：所述电机为永磁同步电机，所述定子为线圈绕组；所述转轴、所述转子支架和所述线圈绕组同轴设置，所述转轴穿过所述转子支架的中心轴孔并与所述转子支架固定连接。

3.根据权利要求1所述的电子机械制动机构，其特征在于：所述推杆机构包括螺纹杆、螺纹套和压杆，所述螺纹杆的一端伸进所述电机壳内并与所述扭矩输出面通过一法兰盘固定连接，所述螺纹套螺纹连接于所述螺纹杆上，所述螺纹杆转动时驱动所述螺纹套沿着所述转轴的轴线方向移动，所述压杆的一端设置于所述螺纹套上，另一端用于推动所述杠杆推力臂。

4.根据权利要求3所述的电子机械制动机构，其特征在于：所述压杆用于推动所述杠杆推力臂的一端为球面顶头，所述球面顶头具备浮动特性，所述球面顶头能够沿着第一圆弧转动，所述第一圆弧的中心线与所述螺纹杆的轴线同线。

5.根据权利要求4所述的电子机械制动机构，其特征在于：所述压杆包括所述球面顶头和压杆本体，所述压杆本体的端部设置有一限位槽，所述球面顶头包括头部和连接杆，所述头部固定设置于所述连接杆的一端，所述头部远离所述连接杆的一端面为光滑凸面，所述连接杆远离所述头部的一端伸进所述限位槽内并被限位于所述限位槽内；所述限位槽开口处的内壁为第一环形面，位于所述第一环形面内的所述连接杆的外壁为第二环形面，所述第一环形面和所述第二环形面均为回转面，所述第一环形面和所述第二环形面之间的夹角为α，0°＜α＜3°。

6.根据权利要求5所述的电子机械制动机构，其特征在于：所述压杆本体包括顶头基座和顶头盖板，所述顶头基座的一端与所述连接杆可拆卸连接，所述顶头基座与所述螺纹套的端部采用球铰接触形式，所述顶头盖板盖设于所述螺纹套的端部并将所述顶头基座的球头限位于所述螺纹套端部的球槽内，所述连接杆穿过所述顶头盖板，且所述顶头盖板中间过孔的内壁即为所述第一环形面。

7.根据权利要求1所述的电子机械制动机构，其特征在于：所述电机壳包括中间壳体、前端盖和后端盖；所述中间壳体呈套筒状，所述前端盖和所述后端盖分别固定设置于所述中间壳体的前后两端，且所述前端盖和所述后端盖与所述中间壳体之间均设置有密封圈。

8.根据权利要求1所述的电子机械制动机构，其特征在于：还包括编码器，所述编码器设置于所述后端盖上，所述编码器用于对所述转轴的转速和转数进行监测。

9.根据权利要求1所述的电子机械制动机构，其特征在于：所述后端盖的外侧加装电磁失电制动器。

10.根据权利要求3所述的电子机械制动机构，其特征在于：所述螺纹套外壁上设置有周向限位件，所述周向限位件包括多个沿所述螺纹套周向设置的限位凸起，各所述凸起的外侧面均为平面，所述前端盖上设置有导向孔，所述导向孔的内壁面包括多个导向面，所述凸起的外侧面与所述导向面相配合实现所述螺纹套沿着所述转轴的轴线方向移动。

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