CN117526662A - 电磁促动器和电子机械制动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁促动器和电子机械制动器。电磁促动器，其包括：外壳，所述外壳具有相对的第一端和第二端；所述外壳的第一端处具有第一开口，移动件设置在所述第一开口中并且能够沿所述第一开口直线移动，所述移动件包括操作端；所述外壳的第二端具有向所述第一端延伸的延伸部；以及设置在所述外壳的内部且围绕所述移动件和/或所述延伸部的线圈；所述外壳和所述移动件至少部分地由铁磁性材料制成，并且在所述线圈未通电时，所述移动件处于第一位置并且所述移动件与所述延伸部之间存在间隙d，在所述线圈通电时，所述线圈产生经过所述外壳和所述移动件的铁磁性部分以及所述间隙d的磁回路，使得所述移动件向所述延伸部移动至第二位置。

Description

电磁促动器和电子机械制动器

技术领域

本发明涉及致动装置领域，更具体地，本发明涉及电磁促动器和配置有电磁促动器的电子机械制动器。

背景技术

电子机械制动器是通过电机驱动制动钳来实现制动的装置，相比于传统液压管路制动，其具有响应快，结构简单，便于维护等优点。随着车辆向电动化智能化发展，电子机械制动器由于更容易与电动控制系统整合，成为制动系统的发展趋势。由于电子机械制动器设置在车辆轮毂内部，如何兼顾紧凑性和功能性是电子机械制动器设计中的一个挑战。

在常规的液压制动系统中，通过手刹或脚刹来保持制动缸中的液压，由此实现驻车制动。对于电子机械制动器而言，为了实现驻车制动功能，常配置有驻车锁止装置，例如利用由电磁促动器驱动的销来与传动机构中的棘轮干涉来锁止制动。由于电子机械制动器本身设置在紧凑的轮毂中，用于布置电磁促动器的空间将受到限制，而如何兼顾电磁促动器的体积和能力是该类电子机械制动器中的一个挑战。

发明内容

本申请的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题。

根据一方面，提供了一种电磁促动器，其包括：

外壳，所述外壳具有相对的第一端和第二端；

所述外壳第一端处具有第一开口，移动件设置在所述第一开口中并且能够沿所述第一开口直线移动，所述移动件包括操作端；

所述外壳的第二端具有向所述第一端延伸的延伸部；以及

设置在所述外壳的内部且围绕所述移动件和/或所述延伸部的线圈；

其中，所述外壳和所述移动件至少部分地由铁磁性材料制成，并且在所述线圈未通电时，所述移动件处于第一位置并且所述移动件与所述延伸部之间存在间隙，在所述线圈通电时，所述线圈产生经过所述外壳和所述移动件的铁磁性部分以及所述间隙的磁回路，使得所述移动件向所述延伸部移动至第二位置。

可选地，在所述电磁促动器的实施例中，在所述第一位置时，所述移动件和所述延伸部之间的间隙小于10mm，优选地，小于5mm，在所述第二位置时，所述移动件和所述延伸部相接触。

可选地，在所述电磁促动器的实施例中，所述移动件的操作端由非铁磁性材料制成；其中，所述操作端向所述电磁促动器的第二端延伸并且穿过所述第二端的第二开口；或者所述操作端向远离所述电磁促动器的第二端的方向延伸。

可选地，在所述电磁促动器的实施例中，所述移动件和所述延伸部之间设置有复位弹簧，所述复位弹簧趋于将所述移动件推回所述第一位置。

可选地，在所述电磁促动器的实施例中，所述外壳大致呈圆柱形，所述第一端和所述第二端分别处于所述外壳的相对平面处，所述外壳包括本体和所述本体的第二端的端盖，所述端盖中部向所述第一端延伸形成所述延伸部；或者所述外壳呈扇形，所述第一端和所述第二端分别处于所述外壳的内弧形面和外弧形面处。

可选地，在所述电磁促动器的实施例中，所述移动件的外端包括多个坡面或圆弧面，使得在所述移动件从所述第一位置移动至所述第二位置的过程中，所述移动件与所述第一端口的间隙逐渐增大。

根据另一方面，提供了一种电子机械制动器，所述电子机械制动器包括：

制动电机；

与所述制动电机联接的主轴，所述主轴在所述制动电机的驱动下沿第一方向转动以驱动制动制动卡钳模块建立制动扭矩；

与所述主轴关联的转轮；以及

锁止装置，所述锁止装置包括根据各个实施例所述的电磁促动器，在所述电磁促动器的线圈通电时，所述移动件的操作端的直线移动使得所述锁止装置与所述转轮互锁，由此阻止所述主轴沿与所述第一方向相反的第二方向转动。

可选地，在所述电子机械制动器的实施例中，在所述电磁促动器的线圈通电时，所述移动件的操作端沿直线移动以直接卡入所述转轮外周的棘齿之间的间隙或所述转轮外周的孔。

可选地，在所述电子机械制动器的实施例中，所述电子机械制动器还包括设置在所述电磁促动器和所述转轮之间的中间构件，在所述电磁促动器的线圈通电时，所述移动件的操作端直线移动，由此驱动中间构件的执行构件的端部移动并卡入所述转轮外周的棘齿之间的间隙。

可选地，在所述电子机械制动器的实施例中，所述中间构件包括壳体，所述壳体中的柱塞以及设置在所述壳体和所述柱塞之间的复位弹性构件，所述柱塞能够在所述壳体中直线移动，所述柱塞的直线移动方向与所述操作端的直线移动方向相垂直，其中，所述柱塞包括相对的前端和后端，所述柱塞的后端具有第一槽口，所述电磁促动器的操作端包括第二槽口，在所述电磁促动器的线圈未通电时，所述第一槽口和所述第二槽口对齐并且滚珠容纳在所述第一槽口和所述第二槽口中，在所述电磁促动器的线圈通电时，所述电磁促动器的操作端的移动至第二位置时，所述第一槽口和所述第二槽口错开，使得所述滚珠移动出所述第二槽口，由此推动所述柱塞移动与所述转轮互锁。

可选地，在所述电子机械制动器的实施例中，所述中间构件包括可旋转的杠杆，所述电磁促动器的操作端作用于或者直接连接至杠杆，在所述电磁促动器的移动件移动至所述第二位置时，所述杠杆的端部与所述转轮互锁。

根据本发明的实施例的电磁促动器兼顾体积和能力。

附图说明

参照附图，本申请的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本申请的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的构件，其中：

图1示出了根据实施例的电子机械制动器组装至轮毂时的分解视图；

图2示出了根据实施例的电子机械制动器的原理图；

图3示出了根据一个实施例的电磁促动器的内部结构示意图；

图4示出了图3中的电磁促动器的磁场分布；

图5示出了图3中的电磁促动器的磁回路分布；

图6示出了图3的电磁促动器在移动后的内部结构示意图

图7示出了根据另一个实施例的电磁促动器的内部结构示意图；

图8和图9分别示出了图3和图7的电磁促动器的应用方式示意图；

图10和图11分别示出了根据另一个实施例的电磁促动器的立体图和内部结构示意图；

图12和图13示出了根据另一个实施例的电磁促动器的应用方式示意图；以及

图14和图15分别示出了根据实施例的备选电磁促动器的内部结构示意图。

具体实施方式

图1示出了电子机械制动器的安装图，其中示出了转轴91，减震器92，轴承94，转向节臂93、制动盘95和车轮96，以及根据实施例的电子机械制动器100，其由电机驱动以利用制动卡钳夹持制动盘95来建立制动扭矩。在组装时电子机械制动器100安装在转向节臂93上，同时电子机械制动器100又容纳在车轮96的轮毂内侧的紧凑空间内，因此对于电子机械制动器100本身的体积有严格限制。

参考图2所示，其中示出了电子机械制动器100的原理图。电子机械制动器大致包括制动电机1、主模块3、制动卡钳模块5、电子控制单元4和锁止装置8。主模块3包括与制动电机1联接的主轴301，主轴301沿轴向方向延伸，包括相对的第一端302和第二端303。主轴301在制动电机1的驱动下沿第一方向转动以驱动制动卡钳模块5建立制动扭矩，即夹紧制动盘95。在一些实施例中，主轴301上设置有涡轮或齿轮32以接收制动电机1的扭矩而沿第一方向转动，而主轴301的第一端302构造成丝杆以通过滚珠丝杠机构304驱动柱塞305来驱动制动卡钳模块5建立扭矩。主轴301还与转轮33关联，例如转轮33可通过花键直接设置在主轴301的第二端303，或者通过齿轮等方式与主轴301上的齿轮啮合等。锁止装置8与转轮33相互作用以用于驻车制动。例如锁止装置8包括电磁促动器81，电磁促动器81在接收到驻车制动信号后可操作地与转轮33发生干涉以阻止转轮33转动，并由此阻止与转轮33关联的主轴301沿与第一方向相反的第二方向转动，从而保持所建立的制动扭矩以用于驻车制动的目的。在一些实施例中，转轮33例如为棘轮而电磁促动器的操作端设置有棘爪、柱销或钩部。电磁促动器81的具体结构将在下文中详细描述。

参考图3至图6，其中示出了根据一个实施例的电磁促动器。电磁促动器包括：外壳82，外壳82具有相对的第一端821和第二端822；外壳第一端821处具有第一开口851，移动件83设置在第一开口851中并且能够沿第一开口851直线移动(图中上下方向上)，移动件83包括操作端831；外壳的第二端822具有外壳内部向第一端延伸的延伸部841；以及设置在外壳82的内部且围绕移动件83和/或延伸部841的线圈86。尽管在图示的实施例中线圈86围绕移动件83和延伸部841两者，备选地，线圈86也可仅围绕移动件83或延伸部841。外壳82和移动件83至少部分地由铁磁性材料制成，并且在线圈86未通电时，移动件83处于第一位置并且移动件83与延伸部841之间存在间隙d，而在线圈86通电时，线圈86产生经过外壳82和移动件83的铁磁性部分以及间隙d的磁回路(参考图4和图)，使得移动件83向延伸部841移动至如图6所示的第二位置。在移动件83从第一位置移动至第二位置的过程中，移动件83始终处于第一开口851中。

图4中示出了线圈86通电时的磁场分布，从图4可见磁场呈闭合回路。图5更清楚第示出了线圈86通电时的磁回路方向。在该电磁促动器的实施例中，外壳82完全由铁磁体材料制成，移动件83除了操作端831以外也均由铁磁性材料制成，例如外壳82和移动件83的主体可由铁制成，而操作端831则可由不锈钢、塑料或铝合金制成。将外壳82和移动件83构造成能够形成磁回路可在不增加电磁促动器体积的情况下增加了电磁促动器的能力，即其操作端831能够提供的力。

另一方面，为了形成磁回路，外壳82和移动件83之间的间隙d需要设置成能够由线圈86所产生的磁场击穿，因此，间隙d应当足够小并且与线圈86所产生的磁场强度相关。在一些实施例中，移动件和延伸部之间的间隙d小于10mm，可选地，小于5mm，例如3mm。如图6所示，在第二位置上，移动件83和延伸部841相接触，则操作端831在移动件从第一位置移动至第二位置的过程中的位移d′与间隙d相等，例如小于5mm。在所示的实施例中，操作端831向电磁促动器的第二端822延伸并且穿过第二端822处的第二开口852延伸出外壳82。因此，在移动件83从第一位置移动至第二位置的过程中，操作端831向远离电磁促动器的方向移动，即操作端831执行“向外推”的动作。

此外，在移动件83和延伸部841之间设置有复位弹簧87，复位弹簧87在移动件从第一位置向第二位置移动的过程中被压缩，并且复位弹簧87在被压缩后趋于将移动件83推回第一位置。在备选实施例中，复位弹簧87也可设置在移动件83和任何固定部件如外壳82之间。

尽管在图示的截面图中无法看到，外壳82可整体大致呈圆柱形而第一端821和第二端822分别处于外壳82的相对端面处。应当理解，图3至图6仅示出了一个纵截面的情况，但电磁促动器可以是中心对称的且在每个纵截面中具有类似的结构和磁回路。为了便于布置线圈86，外壳82的第一端821或第二端822可设置成端盖84。在图示的实施例中，外壳82包括本体和本体第二端822处的端盖84，端盖84中部向第一端延伸形成延伸部841，延伸部841中形成了第二开口852。

继续参考图7，其中示出了电磁促动器的另一实施例。在图7所示的电磁促动器的实施例中，电磁促动器的结构、材料和工作原理与图3中所示的类似，区别在于移动件83的操作端831向远离(背向)第二端的方向延伸。在该实施例中，当电磁促动器的移动件83从第一位置移动至第二位置的过程中，操作端831向电磁促动器的方向移动，即执行“向回拉”的动作。

继续参考图8和图9，其中示出了电磁促动器81与转轮33相互作用的一些方式。对于图3所示的实施例中的电磁促动器81，可直接利用其操作端831移动至转轮的外周的齿的间隙之间以与转轮33的齿实现互锁。在备选实施例中，也可在电磁促动器和转轮之间添加中间构件。在电磁促动器的线圈86通电时，移动件的操作端831直线移动，由此驱动中间构件的执行构件的端部移动并卡入转轮外周的棘齿之间的间隙。

如图8所示，锁止装置8包括电磁促动器8l和中间构件89。中间构件89包括能够沿转动中心o旋转的杠杆，杠杆作为上述执行构件。电磁促动器的操作端831可作用于或者直接连接至杠杆，复位弹性构件892同样作用于或直接连接至杠杆，杠杆具有端部891，例如端部可具有棘爪、柱销或钩部，在电磁促动器的操作端向外推杠杆时，杠杆的端部891可与转轮33外国的棘齿互锁，由此阻止转轮33沿第二方向转动而释放制动扭矩，由此实现驻车制动。如图9所示，其中的电磁促动器81则为图7中所示的能够执行向回拉动作的电磁促动器，在该实施例中，仅需将杠杆设置位置进行调整即可通过电磁促动器的回拉来使杠杆与转轮33互锁，而复位弹性构件892的位置也可进行相应调整。如图8和图9所示的实施例中，采用可转动的杠杆可放大电磁促动器操作端的位移，克服由于移动件和延伸部之间的间隙d较小而导致操作端831的位移受限的问题。

继续参考图10和图11，其中示出了电磁促动器的另一种改型。在该实施例中，为了与转轮33结合并且为了适应紧凑的空间，电磁促动器的外壳82构造成扇形，第一端821和第二端822分别处于扇形外壳的外弧形面和内弧形面处，内弧形面822可设置成与转轮33的外圆周相接近，因此电磁促动器可设置在转轮33的外圆周外侧并与转轮的外圆周保持较小的间隙。此外，如图10所示，外壳82的两个轴向端面可为敞开的以便于布置线圈86，此时则外壳82一体形成。另外，在该实施例中示出了转轮33的备选实施例中，其外周可均匀设置有孔330，电磁促动器的操作端831可卡入任一个孔330中以实现电磁促动器和转轮的互锁。

继续参考图12和图13，其中示出了中间构件的备选实施例。在该实施例中，中间构件88包括壳体881，壳体881中的柱塞882(作为执行构件)以及设置在壳体881和柱塞882之间的复位弹性构件884。如图所示，柱塞882包括肩部，而复位弹性构件884设置在壳体881的内端面和柱塞882的肩部之间。柱塞882能够在壳体881中直线移动，柱塞882的直线移动方向(图中的左右方向)与电磁促动器的操作端831的直线移动方向(图中的上下方向)相垂直。柱塞882包括相对的前端和后端，柱塞882的后端与电磁促动器的移动件的操作端831的侧壁接合。柱塞882的后端具有第一槽口886，操作端831的侧壁上包括第二槽口832，在电磁促动器的线圈未通电(如图12所示)时，第一槽口886和第二槽口832对齐并且滚珠887容纳在第一槽口886和第二槽口832中，在电磁促动器的线圈通电(如图13所示)时，电磁促动器的操作端831从第一位置移动至第二位置，这使得第一槽口886和第二槽口832错开，滚珠887则被推出第二槽口832，由此推动执行构件882的直线移动。在一些实施例中，第一槽口886可为半圆形槽口，第二槽口832则可为坡面槽口，其可包括一个或两个引导坡面8321，8322。另外，在本发明的任何一个实施例中，操作端831、柱塞882或杠杆的端部891可设置有钩部、柱销或棘爪等结构以与转轮33外周的对应结构互锁，使得即使电磁促动器断电，也能保持阻止转轮33的沿第二方向的转动，例如如图中所示，执行构件882的端部具有钩部885。如图12和图13所示的装置允许电磁促动器的布置方向的灵活性并且可应用于上述外推或内拉式的电磁促动器，由此促进将电磁促动器布置在紧凑空间中。

继续参考图14和图15，移动件83的后端832，即处于第一端口851外侧的一端由多个坡面833,834,835组成或者构造成圆弧面836。在移动件83从第一位置移动至第二位置的过程中，移动件83的后端832与第一端口851之间的间隙逐渐增大，使得磁场减弱，则移动件83受到的吸力减小，由此减小移动件83与延伸部841之间的撞击，控制由于两者撞击而产生的噪音。如图14和图15所示，该结构适用于外推和内拉两种类型的电磁促动器。

另外，本发明还旨在提供了一种电子机械制动器，电子机械制动器包括：制动电机；与所述制动电机联接的主轴，所述主轴在所述制动电机的驱动下沿第一方向转动以驱动制动制动卡钳模块建立制动扭矩；与所述主轴关联的转轮；以及锁止装置，所述锁止装置包括根据各个实施例所述的电磁促动器，在所述电磁促动器的线圈通电时，所述移动件的操作端的直线移动使得所述锁止装置与所述转轮互锁，由此抑制所述主轴沿与所述第一方向相反的第二方向转动。

本申请以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本申请的原理，其中清楚地示出或描述了各个构件而使本发明的原理更容易理解。在不脱离本申请的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本申请进行各种修改或变化。故应当理解的是，这些修改或者变化均应包含在本申请的专利保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电磁促动器，其包括：

外壳(82)，所述外壳(82)具有相对的第一端(821)和第二端(822)；

所述外壳的第一端(821)处具有第一开口(851)，移动件(83)设置在所述第一开口(851)中并且能够沿所述第一开口(851)直线移动，所述移动件(83)包括操作端(831)；

所述外壳的第二端(822)具有向所述第一端(821)延伸的延伸部(841)；以及

设置在所述外壳(82)的内部且围绕所述移动件(83)和/或所述延伸部(841)的线圈(86)；

其中，所述外壳(82)和所述移动件(83)至少部分地由铁磁性材料制成，并且在所述线圈(86)未通电时，所述移动件(83)处于第一位置并且所述移动件(83)与所述延伸部(841)之间存在间隙d，在所述线圈(86)通电时，所述线圈(86)产生经过所述外壳(82)和所述移动件(83)的铁磁性部分以及所述间隙d的磁回路，所述移动件(83)向所述延伸部(841)移动至第二位置。

2.根据权利要求1所述的电磁促动器，其特征在于，在所述第一位置时，所述移动件(83)和所述延伸部(841)之间的间隙d小于10mm，可选地，所述间隙d小于5mm，在所述第二位置时，所述移动件(83)和所述延伸部(841)相接触。

3.根据权利要求1或2所述的电磁促动器，其特征在于，所述移动件的操作端(831)由非铁磁性材料制成；其中，所述操作端(831)向所述电磁促动器的第二端(822)延伸并且穿过所述第二端的第二开口(852)；或者所述操作端(831)向远离所述电磁促动器的第二端的方向延伸。

4.根据权利要求1或2所述的电磁促动器，其特征在于，所述移动件(83)和所述延伸部(841)之间设置有复位弹簧(87)，所述复位弹簧(87)趋于将所述移动件(83)推回所述第一位置。

5.根据权利要求1或2所述的电磁促动器，其特征在于，所述外壳(82)大致呈圆柱形，所述第一端(821)和所述第二端(822)分别处于所述外壳(82)的相对端面处，所述外壳(82)包括本体和所述本体的第二端的端盖(84)，所述端盖(84)中部向所述第一端延伸形成所述延伸部(841)；或者

所述外壳呈扇形，所述第一端(821)和所述第二端(822)分别处于所述外壳的外弧形面和内弧形面处。

6.根据权利要求1或2所述的电磁促动器，其特征在于，所述移动件(83)的外端(832)包括多个坡面(833，834，835)或圆弧面(836)，使得在所述移动件(83)从所述第一位置移动至所述第二位置的过程中，所述移动件与所述第一端口(851)的间隙逐渐增大。

7.一种电子机械制动器，其特征在于，所述电子机械制动器包括：

制动电机(1)；

与所述制动电机(1)联接的主轴(301)，所述主轴(301)在所述制动电机的驱动下沿第一方向转动以驱动制动制动卡钳模块(5)建立制动扭矩；

与所述主轴关联的转轮(33)；以及

锁止装置(8)，所述锁止装置(8)包括如权利要求1-6中任一项所述的电磁促动器(81)，在所述电磁促动器的线圈通电时，所述移动件的操作端(831)的直线移动使得所述锁止装置(8)与所述转轮(33)互锁，由此阻止所述主轴(301)沿与所述第一方向相反的第二方向转动。

8.根据权利要求7所述的电子机械制动器，其特征在于，在所述电磁促动器的线圈通电时，所述移动件的操作端沿直线移动以直接卡入所述转轮(33)外周的棘齿之间的间隙中或所述转轮(33)外周的孔中。

9.根据权利要求7所述的电子机械制动器，其特征在于，所述锁止装置(8)还包括设置在所述电磁促动器(81)和所述转轮(33)之间的中间构件(88，89)，在所述电磁促动器的线圈(86)通电时，所述移动件的操作端(831)直线移动，由此驱动中间构件(88，89)的执行构件的端部移动并卡入所述转轮外周的棘齿之间的间隙。

10.根据权利要求9所述的电子机械制动器，其特征在于，所述中间构件包括壳体(881)，所述壳体(881)中的柱塞(882)以及设置在所述壳体(881)和所述柱塞(882)之间的复位弹性构件(884)，所述柱塞(882)能够在所述壳体(881)中直线移动，所述柱塞(882)的直线移动方向与所述操作端(831)的直线移动方向相垂直，其中，所述柱塞(882)包括相对的前端和后端，所述柱塞(882)的后端具有第一槽口(886)，所述电磁促动器的操作端包括第二槽口(832)，在所述电磁促动器的线圈(86)未通电时，所述第一槽口(886)和所述第二槽口(832)对齐并且滚珠(887)容纳在所述第一槽口(886)和所述第二槽口(832)中，在所述电磁促动器的线圈(86)通电时，所述电磁促动器的操作端(831)的移动至第二位置时，所述第一槽口(886)和所述第二槽口(832)错开，使得所述滚珠(887)移动出所述第二槽口(832)，由此推动所述柱塞(882)移动与所述转轮互锁。

11.根据权利要求9所述的电子机械制动器，其特征在于，所述中间构件包括可旋转的杠杆，所述电磁促动器的操作端作用于或者直接连接至杠杆，在所述电磁促动器的移动件移动至所述第二位置时，所述杠杆的端部(891)与所述转轮(33)互锁。