CN117104205B - 一种emb制动器总成及其制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆制动系统技术领域，具体涉及一种EMB制动器总成及其制动系统，其中EMB制动器总成包括主体、一对制动片、丝杠传动机构及执行器；一对制动片沿预设的第一方向分布，丝杠传动机构设置于主体内，并受执行器作用驱动一侧制动片沿第一方向运动；丝杠传动机构中的丝杠传动轴与丝杠之间形成有球面接触副，有利于分散压力实现受力更均匀；基于丝杠中的内陷设计，有效缩短结构轴向尺寸；同时在主体中嵌入限位销，限位销不仅能够配合丝杠螺母外壁处的防转限位槽实现丝杠螺母的防转，还能平衡主体内外的气压压差；再者，整体结构内部的限位设计简单且限位效果好。

Description

一种EMB制动器总成及其制动系统

技术领域

本发明涉及车辆制动系统技术领域，特别涉及一种EMB制动器总成及其制动系统。

背景技术

随着乘用车电控技术的快速发展，整车底盘线控化趋势逐渐成为行业共识，传统液压制动系统面临向线控制动发展的诉求，目前EMB制动器结构设计面临的难点主要有：

(1)结构紧凑化需求：由于整车架构迭代需要一定时间、叠加整车底盘空间紧凑化的需求，导致EMB线控制动的制动器开发应用中面临整车轴向空间紧凑的问题；

(2)结构简单化需求：公开号为CN218718346U的一种制动钳总成及汽车制动系统，通过多种复杂的弹性件设计对丝杠轴的周向间隙进行限位、同时在联轴器底部设置有防转柱形段与丝杠螺母的防转槽卡接配合以限制丝杠与螺母的相对运动，增加了机构设计的复杂度；

(3)丝杠螺母螺杆防转需求：公开号为CN217761817U的一种制动卡钳，采用滚珠丝杠副及其限位机构设计，传统的滚珠丝杠副设计限位机构的目的是限制螺母回退的深度，以防止滚珠丝杠副损坏；但这种在滚珠丝杠副上设计专门的限位机构方案无形中增加了结构复杂度，同时也不利于成本最优化；

(4)活塞腔内气压平衡需求：制动器在频繁摩擦制动时产生的热能传递到活塞腔内后，会使其内部零件空隙内的空气膨胀后产生气阻，严重的会破坏内部零件结构或造成制动器回位后产生多余的残余内阻，造成整车能耗升高。

同时，因EMB制动器在制动减速过程中，其内部滚珠丝杠副的螺母受压力退出后与摩擦片结合夹紧制动盘摩擦制动过程中，因摩擦片平行度、摩擦片偏磨、制动钳变形、活塞缸孔配合间隙等因素影响滚珠丝杠副微观上会产生径向偏转现象，如滚珠四个的丝杠与传动轴设计为一体结构会导致丝杠副的钢球承受扭转力矩而引起局部接触疲劳，影响丝杠寿命；如专利CN218718346U的通过联轴器与丝杠中心位置球面接触的结构设计方式，在滚珠丝杠副承受扭转力矩时会因受力点集中且位置单一加剧滚珠丝杠副的翻转趋势，不利于滚珠丝杠副上钢球的受力均衡。

因此，本发明研制了一种EMB制动器总成及其制动系统，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的是：提供一种EMB制动器总成及其制动系统，以解决现有技术中本发明的技术方案是：一种EMB制动器总成及其制动系统，包括：

主体及一对制动片，一对所述制动片沿预设的第一方向分布；

丝杠传动机构及执行器，所述丝杠传动机构设置于所述主体内，并受所述执行器作用驱动一侧所述制动片沿第一方向运动；

其中，

所述丝杠传动机构的轴线沿第一方向设置，包括分体设置的丝杠传动轴及丝杠，以及与丝杠配合的丝杠螺母；所述丝杠传动轴具有与所述丝杠配合的第一连接端，以及与所述执行器配合的第二连接端；并且，所述丝杠传动轴与所述丝杠之间具有球面接触副，所述球面接触副形成于所述第一连接端偏向所述第二连接端的一侧。

优选的，所述丝杠传动机构采用滚珠丝杠副，所述丝杠螺母与所述丝杠之间分布有若干滚珠；所述丝杠沿轴向的两侧端面分别内凹形成第一腔室及第二腔室；所述第一腔室偏向所述制动片一侧，所述第二腔室偏向所述执行器一侧；所述第一腔室与第二腔室之间形成安装部，所述第一连接端嵌入或贯穿所述安装部。

优选的，所述安装部偏向所述第二腔室的端面内凹形成第一半球型弧面，所述丝杠传动轴外壁凸出形成第二半球型弧面，所述第一半球型弧面与所述第二半球型弧面始终相抵，并构成所述球面接触副。

优选的，所述丝杠传动轴外部套装有轴承，且所述丝杠传动轴外壁处凸出设置有与所述轴承相抵的止推板，所述轴承与所述止推板均内陷于所述第二腔室内。

优选的，所述轴承偏向第二连接端的一侧还设置有力传感器，所述力传感器套装于所述丝杠传动轴上，并固定于所述主体内。

优选的，所述第一连接端与所述第二连接端采用花键槽或多边形槽，并分别与所述安装部及所述执行器的输出端配合，实现防转；

所述第一连接端与所述安装部端部之间嵌装有第一卡簧，所述第二连接端与所述执行器输出端端部之间嵌装有第二卡簧，所述第一卡簧与所述第二卡簧用于限制所述丝杠传动轴的轴向位移；

所述丝杠传动轴外壁与所述主体之间嵌装有衬套，所述衬套用于限制所述丝杠传动轴的径向位移。

优选的，所述丝杠螺母外壁上开设有防转限位槽，所述防转限位槽的长度方向与所述丝杠螺母的轴线方向平行，且所述防转限位槽由远离所述制动片的一端开设，并终止于所述丝杠螺母外壁中部位置，终止端形成限位槽头部；

所述主体内嵌入限位销，所述限位销端部延伸至所述防转限位槽内，实现所述丝杠螺母始终沿第一方向发生前进、回退的平移运动；所述限位销在所述丝杠螺母回退时与所述限位槽头部相抵挡，限制所述丝杠螺母继续回退。

优选的，所述丝杠螺母嵌入所述主体内，输出端与一侧所述制动片固定连接；所述丝杠螺母外壁处与所述主体之间设置有密封圈，使所述主体内形成相对密封的内腔。

优选的，所述限位销轴线方向上贯穿设置有透气孔，连通所述内腔与外界，实现平衡所述主体内外的气压压差，所述透气孔内嵌入防水透气膜。

与现有技术相比，一种EMB制动器总成的优点是：

(1)本申请通过在第一连接端的后置位形成球面接触副，增大了丝杠传动轴与丝杠在压力传递时的接触面积，有利于分散压力传递时丝杠传动机构的受力情况，使滚珠丝杠副内钢球的受力更均衡。

(2)基于丝杠与丝杠传动轴的结构设计，实现止推板内陷于丝杠中的第二腔室内，并与轴承配合，优化整体EMB制动器总成的轴向尺寸，结构紧凑。

(3)限位销的设计，既能配合防转限位槽，限制丝杠螺母的旋转运动，又能通过开设于其内部的透气孔，平衡主体内外的气压压差，同时在限位销上集成有防水透气膜，可仅使空气透过，同时又能够隔绝尘土、泥水等其它污染物进入，整体布局实现单零件多重功能且结构设计简单。

(4)采用卡簧实现丝杠传动轴的轴向限位，采用衬套实现对丝杠传动轴的径向限位，限位效果优异且结构设计简单。

本发明还研制了一种制动系统，包括上述的一种EMB制动器总成，并集成了EMB制动器总成所具备的受力均衡、尺寸优化、防转动、结构简单的优势。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明所述的一种EMB制动器总成的剖视图；

图2为本发明所述主体与制动片的剖视图；

图3为本发明所述丝杠传动机构的剖视图；

图4为本发明所述丝杠与丝杠传动轴的剖视图；

图5为本发明所述丝杠传动机构的爆炸图。

其中：1、主体；

11、内腔，12、密封圈；

2、制动片；

3、丝杠传动机构；

31、丝杠传动轴，311、第一连接端，312、第二连接端，313、球面接触副，3131、第一半球型弧面，3132、第二半球型弧面，314、轴承，315、止推板，316、力传感器，317、第一卡簧，318、第二卡簧，319、衬套；

32、丝杠，321、第一腔室，322、第二腔室，323、安装部；

33、丝杠螺母，331、防转限位槽，3311、限位槽头部；

4、执行器；

5、限位销，51、透气孔，52、防水透气膜。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：

如图1所示，一种EMB制动器总成，包括主体1、一对制动片2、丝杠传动机构3及执行器4；其中，一对制动片2沿预设的第一方向分布，丝杠传动机构3设置于主体1内，并受执行器4作用驱动一侧制动片2沿第一方向运动，进而实现一对制动片2相互靠近或远离。

具体如下：

关于主体1，如图2所示，其内部形成有内腔11，内腔11对应的大开口端一侧具有一对对称设置的制动片2，其中远离内腔11一侧的制动片2固定连接，靠近内腔11一侧的制动片2与丝杠传动机构3的输出端连接，并受丝杠传动机构3与执行器4控制。在应用场景下，一对制动片2之间设置有制动盘，通过一对制动片2之间的相对靠近，实现对制动盘的夹紧，完成对车辆的制动；通过一对制动片2之间的相对远离，实现对制动盘的释放，解除制动，车辆行驶。

关于丝杠传动机构3，如图3-5所示，本实施方式中采用滚珠丝杠副，其轴线沿第一方向设置，包括分体设置的丝杠传动轴31及丝杠32，与丝杠32配合的丝杠螺母33，以及分布于丝杠32与丝杠螺母33之间的若干滚珠，滚珠在图中未示出；该滚珠丝杠副采用执行器4进行驱动，执行器4内设置有电机及减速机构，减速机构的输出端与丝杠传动轴31连接。

丝杠32沿轴向的两侧端面分别内凹形成第一腔室321及第二腔室322；第一腔室321偏向制动片2一侧，第二腔室322偏向执行器4一侧，第一腔室321与第二腔室322之间形成安装部323。

丝杠传动轴31具有与丝杠32配合的第一连接端311，以及与执行器4的输出端配合的第二连接端312，第一连接端311嵌入或贯穿安装部323；关于配合方式，如图4所示，第一连接端311与第二连接端312可采用花键槽，进而安装部323与执行器4的输出端也采用与之配合的花键槽结构，花键配合采用径向及尺侧间隙配合方式，以实现既能传递扭矩又不影响丝杠32与丝杠传动轴31的相对绕轴转动。在其他实施方式中，第一连接端311与第二连接端312还可采用多边形槽，不同的槽体结构均是用于起到防转的作用。

如图3所示，丝杠传动轴31与丝杠32之间具有球面接触副313，球面接触副313形成于第一连接端311偏向第二连接端312的一侧，可以理解为，球面接触副313后置于第一连接端311配合位置处。具体的，结合图4所示，安装部323偏向第二腔室322的端面内凹形成第一半球型弧面3131，丝杠传动轴31外壁凸出形成第二半球型弧面3132，第一半球型弧面3131与第二半球型弧面3132始终相抵，并构成球面接触副313。在制动夹紧实施过程中，滚珠丝杠副会产生径向偏转现象，此时第一半球型弧面3131会与第二半球型弧面3132相对旋转配合形成一定夹角以避免滚珠丝杠副内的钢球因受力不均形成局部接触应力，影响产品使用寿命；本实施方式中，球面接触副313设置于花键配合处的后部，并为半球型接触，有利于平衡滚珠丝杠副的受力稳定性，保障使用寿命。

丝杠传动轴31外部套装有轴承314，本实施方式中轴承314采用推力轴承；丝杠传动轴31外壁处凸出设置有与轴承314相抵的止推板315，止推板315处于轴承314偏向第一连接端311的一侧，轴承314与止推板315均内陷于第二腔室322内，进而在空间上优化了EMB制动器总成的轴向尺寸，满足结构紧凑化的需求。同时，轴承314偏向第二连接端312的一侧还设置有力传感器316，力传感器316套装于丝杠传动轴31上，与轴承314相抵，并固定于主体1内。

第一连接端311与安装部323偏向第一腔室321的一侧端部之间嵌装有第一卡簧317，第二连接端312与执行器4输出端端部之间嵌装有第二卡簧318，丝杠传动轴31上具有用于安装第一卡簧317与第二卡簧318的卡槽，第一卡簧317与第二卡簧318用于限制丝杠传动轴31的轴向位移；丝杠传动轴31外壁与主体1之间嵌装有衬套319，衬套319与主体1固定连接，并用于限制丝杠传动轴31的径向位移。

丝杠螺母33嵌入主体1内，输出端与一侧制动片2固定连接，丝杠螺母33外壁处与主体1之间设置有密封圈12，使主体1内形成相对密封的内腔11；由于丝杠螺母33会发生沿第一方向的运动，因此密封圈12与丝杠螺母33连接的内圈侧也会随丝杠螺母33同步发生位移，而密封圈12的外圈侧则固定于内腔11的内壁处。进一步的，为保证制动片2能够沿第一方向发生前进、后退的平移运动，进而丝杠螺母33也需发生前进、后退的平移运动，因此丝杠螺母33外壁上开设有防转限位槽331，防转限位槽331的长度方向与丝杠螺母33的轴线方向平行，且防转限位槽331由远离制动片2的一端开设，并终止于丝杠螺母33外壁中部位置，终止端形成限位槽头部3311；主体1内嵌入至少两个限位销5，限位销5的数量与防转限位槽331的数量相匹配，限位销5端部形成凸台，并延伸至防转限位槽331内，实现对丝杠螺母33的防转限位；结合图1、图5所示，当丝杠螺母33发生前进运动时，限位销5端部与限位槽头部3311之间的距离逐步递增；当丝杠螺母33发生回退运动时，限位销5端部与限位槽头部3311之间的距离逐步递减，直至限位销5端部与限位槽头部3311相抵挡，此时限位销5用于限制丝杠螺母33继续回退；由于内腔11属于相对密封的空间，因此限位销5轴线方向上贯穿设置有透气孔51，连通内腔11与外界，实现平衡主体1内外的气压压差，透气孔51内嵌入防水透气膜52，可仅使空气透过，同时又能够隔绝尘土、泥水等其它污染物进入。基于限位销5的设置，简化了结构设计，利于成本最优化。

上述防转限位槽331的长度与制动片2的运动行程相关，其功能主要为：第一，配合限位销5，限制丝杠螺母33的轴向旋转；第二，在丝杠螺母33回退过程中，因防转限位槽331的特定长度，实现限位槽头部3311与限位销5配合，限制丝杠螺母33继续回退，从而避免滚珠丝杠副损坏。而关于限位销5，其功能主要为：第一，配合丝杠螺母33限制其轴向旋转；第二，平衡内外气压压差。

在应用场景下，制动过程中，执行器4内的电机通过减速机构与丝杠传动轴31的第二连接端312的花键配合传递扭矩，该扭矩再通过丝杠传动轴31的第一连接端311的花键配合传递至丝杠32，并由丝杠32与丝杠螺母33的旋转前进运动，将扭矩转化为推力并推动制动片2，使制动片2滑动并夹紧制动盘。制动盘被夹紧后的反作用力反向压缩制动片2，并通过丝杠螺母33传递至丝杠32上，并通过丝杠32上的第一半球型弧面3131与丝杠传动轴31上的第二半球型弧面3132配合将压力传递至丝杠传动轴31；该压力再通过设置于丝杠传动轴31上的止推板315与轴承314配合传递至力传感器316上，同时该力传感器316固连于主体1尾部，从而实现对制动盘的夹紧力闭环。

在释放制动过程中，执行器4内的电机通过减速机构与丝杠传动轴31的第二连接端312的花键配合传递反向扭矩，该反向扭矩再通过丝杠传动轴31的第一连接端311的花键配合传递至丝杠32，使丝杠32产生旋转并带动丝杠螺母33产生后退运动，从而释放制动片2的压紧力来解除制动片2与制动盘的夹紧力。

在EMB制动器总成受振动过程中，衬套319与丝杠传动轴31通过相对紧密的间隙配合限制丝杠传动轴31仅能进行轴向旋转运动，从而避免丝杠传动轴31产生径向的窜动异响；内置于主体1内的丝杠螺母33通过其外壁面与内腔11内壁之间相对紧密的间隙配合，用以限制滚珠丝杠副产生径向窜动异响。

本发明还研制了一种制动系统，包括上述的一种EMB制动器总成，并集成了EMB制动器总成所具备的受力均衡、尺寸优化、防转动、结构简单、寿命长的优势。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (7)

1.一种EMB制动器总成，其特征在于，包括：

主体及一对制动片，一对所述制动片沿预设的第一方向分布；

丝杠传动机构及执行器，所述丝杠传动机构设置于所述主体内，并受所述执行器作用驱动一侧所述制动片沿第一方向运动；

其中，

所述丝杠传动机构的轴线沿第一方向设置，包括分体设置的丝杠传动轴及丝杠，以及与丝杠配合的丝杠螺母；所述丝杠传动轴具有与所述丝杠配合的第一连接端，以及与所述执行器配合的第二连接端；并且，所述丝杠传动轴与所述丝杠之间具有球面接触副，所述球面接触副形成于所述第一连接端偏向所述第二连接端的一侧；

所述丝杠螺母外壁上开设有防转限位槽，所述防转限位槽的长度方向与所述丝杠螺母的轴线方向平行，且所述防转限位槽由远离所述制动片的一端开设，并终止于所述丝杠螺母外壁中部位置，终止端形成限位槽头部；所述主体内嵌入限位销，所述限位销端部延伸至所述防转限位槽内，实现所述丝杠螺母始终沿第一方向发生前进、回退的平移运动；所述限位销在所述丝杠螺母回退时与所述限位槽头部相抵挡，限制所述丝杠螺母继续回退；

所述丝杠螺母嵌入所述主体内，输出端与一侧所述制动片固定连接；所述丝杠螺母外壁处与所述主体之间设置有密封圈，使所述主体内形成相对密封的内腔；

所述限位销轴线方向上贯穿设置有透气孔，连通所述内腔与外界，实现平衡所述主体内外的气压压差，所述透气孔内嵌入防水透气膜。

2.根据权利要求1所述的一种EMB制动器总成，其特征在于：所述丝杠传动机构采用滚珠丝杠副，所述丝杠螺母与所述丝杠之间分布有若干滚珠；所述丝杠沿轴向的两侧端面分别内凹形成第一腔室及第二腔室；所述第一腔室偏向所述制动片一侧，所述第二腔室偏向所述执行器一侧；所述第一腔室与第二腔室之间形成安装部，所述第一连接端嵌入或贯穿所述安装部。

3.根据权利要求2所述的一种EMB制动器总成，其特征在于：所述安装部偏向所述第二腔室的端面内凹形成第一半球型弧面，所述丝杠传动轴外壁凸出形成第二半球型弧面，所述第一半球型弧面与所述第二半球型弧面始终相抵，并构成所述球面接触副。

4.根据权利要求2所述的一种EMB制动器总成，其特征在于：所述丝杠传动轴外部套装有轴承，且所述丝杠传动轴外壁处凸出设置有与所述轴承相抵的止推板，所述轴承与所述止推板均内陷于所述第二腔室内。

5.根据权利要求4所述的一种EMB制动器总成，其特征在于：所述轴承偏向第二连接端的一侧还设置有力传感器，所述力传感器套装于所述丝杠传动轴上，并固定于所述主体内。

6.根据权利要求2所述的一种EMB制动器总成，其特征在于：所述第一连接端与所述第二连接端采用花键槽或多边形槽，并分别与所述安装部及所述执行器的输出端配合，实现防转；

所述第一连接端与所述安装部端部之间嵌装有第一卡簧，所述第二连接端与所述执行器输出端端部之间嵌装有第二卡簧，所述第一卡簧与所述第二卡簧用于限制所述丝杠传动轴的轴向位移；

所述丝杠传动轴外壁与所述主体之间嵌装有衬套，所述衬套用于限制所述丝杠传动轴的径向位移。

7.一种制动系统，其特征在于：包括权利要求1-6任一项所述的一种EMB制动器总成。