CN209336701U - 无人驾驶车辆电控制动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人驾驶车辆电控制动装置，包括控制单元、信息监测单元、制动系统、遥控器；制动系统包括与车轮轴同轴连接的制动鼓、设置在制动鼓内的制动蹄组件、与制动蹄组件连接并控制制动蹄组件进行制动的制动器摇臂，与制动器摇臂铰接的连接杆；控制单元包括具有自锁功能的电动推杆、控制电动推杆动作的微控制器，电动推杆与连接杆连接的并用于推动该连接杆；信息监测单元包括压力传感器，压力传感器的一端固定在车辆底盘上，另一端与电动推杆铰接连接；微控制器与电动推杆、压力传感器电连接，并通过无线方式与遥控器连接。本装置结构可靠，制动效果好，使用及控制方便。

Description

无人驾驶车辆电控制动装置

技术领域

本实用新型涉及一种制动装置，具体涉及一种无人驾驶车辆电控制动装置。

背景技术

日常生活的各种车辆给人们的生活带来极大的便利，不仅可以载客也可以运输，是人们生产生活中必不可少的工具。时至今日，车辆已经有一百多年的发展历史，小到小轿车，大到巨型矿山车辆，种类繁多。近年来，随着人工智能的不断发展，车辆无人驾驶技术正在逐渐成熟。车辆制动十分重要，是决定车辆安全性能的一项重要标志，必须控制灵活、可靠性强，能够满足轻度刹车和急刹车的需要，而且作为电控刹车，最为关键的是能够以可靠的方式反馈刹车信息，目前的相关技术难以满足该要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种无人驾驶车辆电控制动装置，能够通过电控精准控制车辆制动，结构安全可靠。

为实现上述目的，本实用新型采用的无人驾驶车辆电控制动装置，包括控制单元、信息监测单元、制动系统、遥控器；

所述制动系统包括与车轮轴同轴连接的制动鼓、设置在制动鼓内的制动蹄组件、与制动蹄组件连接并控制制动蹄组件进行制动的制动器摇臂，与制动器摇臂铰接的连接杆；

所述控制单元包括具有自锁功能的电动推杆、控制电动推杆动作的微控制器，电动推杆与所述连接杆连接的并用于推动该连接杆；

所述信息监测单元包括压力传感器，压力传感器的一端固定在车辆底盘上，另一端与所述电动推杆铰接连接；

所述微控制器与所述电动推杆、压力传感器电连接，并通过无线方式与所述遥控器连接。

本装置通过遥控器来控制微控制器，当遥控器发出制动信号时，微控制器接收到制动信号，然后控制电动推杆伸长，电动推杆将力通过连接杆传输至制动器摇臂上，并在制动器摇臂上产生力矩，制动器摇臂控制制动蹄合件逐渐与制动鼓接触，从而在车轮轴上产生阻力矩，该阻力矩与制动器摇臂的力矩成正比。根据作用力与反作用力原理，制动器摇臂收到的电动推杆推力越大，则电动推杆对其另一端的压力传感器的压力值也越大，当压力传感器检测到的压力达到预设值时，微控制器将切断向电动推杆的供电，电动推杆自锁，保持对车轮轴上的阻力矩；当遥控器发出解除制动信号时，微控制器收到解除制动信号，为电动推杆提供反向电流，电动推杆缩回，直至压力传感器测量值为零，然后微控制器切断反向电流，由此实现遥控行车制动的整个过程可控。

通过本装置，也可以实现驻车制动功能，当遥控器发出驻车指令时，微控制器收到驻车指令信号，控制电动推杆伸出至一定长度，使制动蹄合件压紧制动鼓，保持车轮轴无法转动，在压力传感器检测到的压力值能实现该条件时，微控制器控制电动推杆断电，电动推杆自锁，车轮轴无法转动，从而实现驻车功能。

进一步的，还包括有可转动地固定在车辆底板上制动轴上的制动套筒，制动套筒位于所述电动推杆及所述连接杆之间，制动套筒包括制动套筒本体，制动套筒本体外壁上下两侧设有主动摇臂、被动摇臂；所述电动推杆的伸缩部端头与主动摇臂铰接，所述连接杆的始端与被动摇臂铰接、终端与所述制动器摇臂铰接。

进一步的，所述连接杆包括位于始端的并与所述被动摇臂铰接的连接叉I、位于终端的并与所述制动器摇臂铰接的连接叉II、连接连接叉I和连接叉II的用于调节连接杆长度的调节丝杆。

进一步的，所述制动蹄组件包括两个弧形的制动蹄、固定板、制动器摇臂轴，固定板位于所述制动鼓内、并固定在车体上，两个制动蹄相对地布置在制动鼓内、其固定端固定在固定板上，制动器摇臂轴位于两个制动蹄的滑动端之间，并设有双头凸轮分别与两个制动蹄接触，两个制动蹄中部通过复位弹簧连接。

进一步的，所述压力传感器的一端通过传感器支座固定在车辆底盘上、另一端固定有电动推杆支座，电动推杆支座与所述电动推杆的固定部铰接。

优选的，所述遥控器设有动作幅度和所述电动推杆伸长长度呈正比的制动控制杆。

本装置结构可靠，制动效果好，使用及控制方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构侧视图；

图2是图1的侧视图；

图3是本实用新型中制动系统的结构示意图；

图4是图3的透视图；

图5是本实用新型中的制动套筒结构示意图；

图6是本实用新型中遥控器的结构示意图；

图7是本实用新型制动控制逻辑原理图；

图中：1.1、传感器支座，1.2、传感器固定螺栓，1.3、压力传感器，1.4、电动推杆支座，1.5、销轴I，1.6、电动推杆，1.7、销轴II，1.8、制动套筒，1.8.1、主动摇臂，1.8.2、制动套筒本体，1.8.3、被动摇臂，1.9、销轴III，1.10、连接叉I，1.11、调节丝杆，1.12、连接叉II，1.13、销轴IV，1.14、支座固定螺栓，1.15、推杆支座固定螺栓；

2.1、制动器摇臂，2.2、车轮连接法兰，2.3、制动蹄合件，2.4、制动鼓，2.5、固定板，2.6、制动器前罩板，2.7、车轮轴，2.8、制动器摇臂轴，2.9、双头凸轮，2.10.1、制动蹄I，2.10.2、制动蹄II，2.11、定位销轴，2.12、复位弹簧；

3、制动器壳体，4、车辆底盘，5、制动轴，6、隔套，7、遥控器，7.1、制动控制杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图5所示，无人驾驶车辆电控制动装置，包括控制单元、信息监测单元、制动系统、遥控器7；

制动系统包括与车轮轴2.7同轴连接的制动鼓2.4、设置在制动鼓2.4内的制动蹄组件、与制动蹄组件连接并控制制动蹄组件进行制动的制动器摇臂2.1，与制动器摇臂2.1铰接的连接杆；

控制单元包括具有自锁功能的电动推杆1.6、控制电动推杆1.6动作的微控制器，电动推杆1.6与连接杆连接的并用于推动该连接杆；电动推杆1.6可以采用直流电机驱动丝杠螺母的结构，丝杠螺母结构可以实现自锁功能；

信息监测单元包括压力传感器1.3，压力传感器1.3的一端固定在车辆底盘4上，另一端与电动推杆1.6铰接连接；

微控制器与电动推杆1.6、压力传感器1.3电连接，并通过无线方式与遥控器7连接。

本装置通过遥控器7来控制微控制器，如图7所示，

如图7所示，当遥控器7发出制动信号时，微控制器接收到制动信号，然后控制电动推杆1.6伸长，电动推杆1.6将力通过连接杆传输至制动器摇臂2.1上，并在制动器摇臂2.1上产生力矩，制动器摇臂2.1控制制动蹄合件2.3逐渐与制动鼓2.4接触，从而在车轮轴2.7上产生阻力矩，该阻力矩与制动器摇臂2.1的力矩成正比。根据作用力与反作用力原理，制动器摇臂2.1收到的电动推杆1.6推力越大，则电动推杆1.6对其另一端的压力传感器1.3的压力值也越大，当压力传感器1.3检测到的压力达到预设值时，微控制器将切断向电动推杆1.6的供电，电动推杆1.6自锁，保持对车轮轴2.7上的阻力矩；当遥控器7发出解除制动信号时，微控制器收到解除制动信号，为电动推杆1.6提供反向电流，电动推杆1.6缩回，直至压力传感器1.3测量值为零，然后微控制器切断反向电流，由此实现遥控行车制动的整个过程可控。

通过本装置，也可以实现驻车制动功能，当遥控器7发出驻车指令时，微控制器收到驻车指令信号，控制电动推杆1.6伸出至一定长度，使制动蹄合件2.3压紧制动鼓2.4，保持车轮轴2.7无法转动，在压力传感器1.3检测到的压力值能实现该条件时，微控制器控制电动推杆1.6断电，电动推杆1.6自锁，车轮轴2.7无法转动，从而实现驻车功能。

在本实用新型中，所选用的压力传感器1.3、电动推杆1.6、微控制器均为成熟的工业产品，控制精度高、成本低。本实用新型构建了制动力与压力传感器1.3电压信号之间的关系，实现了车辆制动功能的电气控制，除了用于人工控制外，也可以用于车辆智能自动驾驶。所选用的压力传感器1.3型号为：DYLY-102；电动推杆1.6型号为HF-TGF-50-24-15；电动推杆1.6中的直流电机驱动板：7A160W双路直流电机驱动板。

进一步的，如图1及图5所示，还包括有可转动地固定在车辆底板上的制动轴5上的制动套筒1.8，制动套筒1.8位于电动推杆1.6及连接杆之间，制动套筒1.8包括制动套筒本体1.8.2，制动套筒本体1.8.2外壁上下两侧设有主动摇臂1.8.1、被动摇臂1.8.3；电动推杆1.6的伸缩部端头与主动摇臂1.8.1铰接，连接杆的始端与被动摇臂1.8.3铰接、终端与制动器摇臂2.1铰接。电动推杆1.6推动主动摇臂1.8.1，制动套筒1.8转动，从而带动连接杆运动，由此实现传动。其中，主动摇臂1.8.1与被动摇臂1.8.3长度不同，其二者的长度比值为制动杠杆比，可以根据电推杆推力大小与制动器摇臂2.1所需有效拉力大小的关系选定不同的制动杠杆比，可以放大电推杆的推力，即制动杠杆比＞1，制动杠杆比的计算公式如下：

进一步的，如图1所示，连接杆包括位于始端的并与被动摇臂1.8.3铰接的连接叉I1.10、位于终端的并与制动器摇臂2.1铰接的连接叉II1.12、连接连接叉I1.10和连接叉II1.12的用于调节连接杆长度的调节丝杠杆1.11。调节丝杆1.11一端为左旋螺纹，一端为右旋螺纹，使得转动调节丝杆1.11可调节连接叉I1.10与连接叉II1.12之间的距离，一种旋向使连接叉I1.10与连接叉II1.12之间的距离增大，另一种旋向使连接叉I1.10与连接叉II1.12之间的距离减小；从而能够实现连接杆的连接长度在一定范围内连续可调，方便进行现场调节。

作为进一步的方案，如图3至4所示，制动蹄组件包括两个弧形的制动蹄、固定板2.5、制动器摇臂轴2.8，固定板2.5位于制动鼓2.4内、并固定在车体上，两个制动蹄相对地布置在制动鼓2.4内、其固定端固定在固定板2.5上，制动器摇臂轴2.8位于两个制动蹄的滑动端之间，并设有双头凸轮2.9分别与两个制动蹄接触，两个制动蹄中部通过复位弹簧2.12连接。制动器摇臂2.1带动制动器摇臂轴2.8转动时，双头凸轮2.9转动，从而将两个制动蹄向相互远离的方向转动，使制动蹄的摩擦片与制动鼓2.4接触，从而施加阻力矩。

作为进一步的固定方案，如图1所示，压力传感器1.3的一端通过传感器支座1.1固定在车辆底盘4上、另一端固定有电动推杆支座1.4，电动推杆支座1.4与电动推杆1.6的固定部铰接，从而使压力传感器1.3及电动推杆1.6固定更加稳固。

优选的，如图6所示，遥控器7设有动作幅度和电动推杆1.6伸长长度呈正比的制动控制杆7.1，通过扳动制动控制杆7.1的幅度，可以调节电动推杆1.6输出的阻力矩，调节控制方便。

本装置结构可靠，制动效果好，使用及控制方便。

为了对本实用新型再次进行详细说明，以图1至图6为例，在以下说明中，销轴、螺栓等固定方式均可以采用其他常规技术方式替代，且为了方便说明，以图1中的左为前进方向，垂直纸面向里为右方向。

如图1及图2所示，以其中一侧的无人驾驶车辆电控制动装置为例进行说明：

传感器支座1.1通过支座固定螺栓1.14固定在车辆底盘4下方，压力传感器1.3通过传感器固定螺栓1.2固定在传感器支座1.1上，并使其测力方向为前后方向，电动推杆支座1.4通过推杆支座固定螺栓1.15固定在压力传感器1.3的后端，电动推杆1.6的固定部与电动推杆支座1.4通过销轴I1.5铰接，电动推杆1.6中的伸缩部向后伸出，并通过销轴II1.7与制动套筒1.8上的主动摇臂1.8.1铰接，制动套筒1.8可旋转的固定在制动轴5上、并且使焊合在制动套筒本体1.8.2上的主动摇臂1.8.1位于下方、被动摇臂1.8.3位于上方；

连接杆由与被动摇臂1.8.3通过销轴III1.9铰接的连接叉I1.10、与制动器摇臂2.1通过销轴IV1.13铰接的连接叉II1.12、及连接两个连接叉的调节丝杠组成，调节丝杠通过旋转可以使连接叉I1.10及连接叉II1.12之间的距离增大或减小；

如图3及图4所示，制动器摇臂2.1与制动器摇臂轴2.8固定安装，制动器摇臂轴2.8插入制动器壳体3上的安装孔内，制动器壳体3固定安装在车辆底盘4上。制动器安装在制动器壳体3内，制动器壳体3安装有制动鼓2.4，制动鼓2.4与车轮轴2.7固定连接，车轮安装在车轮连接法兰2.2上，车轮行驶时车轮连接法兰2.2带动车轮轴2.7转动，车轮轴2.7带动制动鼓2.4转动。而制动器中的制动蹄合件2.3、固定板2.5、制动器前罩板2.6不会发生转动。

制动器摇臂2.1与制动器摇臂轴2.8固定连接，制动器摇臂轴2.8与双头凸轮2.9固定连接，双头凸轮2.9与制动蹄I 2.10.1和制动蹄II2.10.2的滑动端相接触，制动蹄I和制动蹄II的固定端由定位销轴2.11固定在固定板2.5上，制动蹄I和制动蹄II之间装有复位弹簧2.12，将二者拉紧。

操作人员通过控制遥控器7发出信号遥控车辆，向下搬动制动控制杆7.1，电动推杆1.6伸长带动制动套筒1.8转动，销轴I1.5与销轴II1.7之间的距离增大，制动套筒1.8转动拉动连接叉I1.10，调节丝杆1.11拉动连接叉II1.12，连接叉II1.12拉动制动器摇臂2.1，制动器摇臂2.1带动制动器摇臂轴2.8转动，制动器摇臂轴2.8带动双头凸轮2.9转动，双头凸轮2.9的转动增大了制动蹄I2.10.1和制动蹄II的滑动端之间的距离，制动蹄I2.10.1和制动蹄II向相互远离的方向转动，制动蹄I2.10.1和制动蹄II上的摩擦片开始与制动鼓2.4相接触，向车轮轴2.7施加阻力矩。

Claims (5)

1.无人驾驶车辆电控制动装置，其特征在于：包括控制单元、信息监测单元、制动系统、遥控器(7)；

所述制动系统包括与车轮轴(2.7)同轴连接的制动鼓(2.4)、设置在制动鼓(2.4)内的制动蹄组件、与制动蹄组件连接并控制制动蹄组件进行制动的制动器摇臂(2.1)，与制动器摇臂(2.1)铰接的连接杆；

所述控制单元包括具有自锁功能的电动推杆(1.6)、控制电动推杆(1.6)动作的微控制器，电动推杆(1.6)与所述连接杆连接的并用于推动该连接杆；

所述信息监测单元包括压力传感器(1.3)，压力传感器(1.3)的一端固定在车辆底盘(4)上，另一端与所述电动推杆(1.6)铰接连接；

所述微控制器与所述电动推杆(1.6)、压力传感器(1.3)电连接，并通过无线方式与所述遥控器(7)连接。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆电控制动装置，其特征在于：还包括有可转动地固定在车辆底板上的制动轴上的制动套筒(1.8)，制动套筒(1.8)位于所述电动推杆(1.6)及所述连接杆之间，制动套筒(1.8)包括制动套筒本体(1.8.2)，制动套筒本体(1.8.2)外壁上下两侧设有主动摇臂(1.8.1)、被动摇臂(1.8.3)；所述电动推杆(1.6)的伸缩部端头与主动摇臂(1.8.1)铰接，所述连接杆的始端与被动摇臂(1.8.3)铰接、终端与所述制动器摇臂(2.1)铰接。

3.根据权利要求2所述的无人驾驶车辆电控制动装置，其特征在于：所述连接杆包括位于始端的并与所述被动摇臂(1.8.3)铰接的连接叉I、位于终端的并与所述制动器摇臂(2.1)铰接的连接叉II、连接连接叉I和连接叉II的用于调节连接杆长度的调节丝杆(1.11)。

4.根据权利要求2或3所述的无人驾驶车辆电控制动装置，其特征在于：所述制动蹄组件包括两个弧形的制动蹄、固定板(2.5)、制动器摇臂轴(2.8)，固定板(2.5)位于所述制动鼓(2.4)内、并固定在车体上，两个制动蹄相对地布置在制动鼓(2.4)内、其固定端固定在固定板(2.5)上，制动器摇臂轴(2.8)位于两个制动蹄的滑动端之间，并设有双头凸轮(2.9)分别与两个制动蹄接触，两个制动蹄中部通过复位弹簧(2.12)连接。

5.根据权利要求2或3所述的无人驾驶车辆电控制动装置，其特征在于：所述压力传感器(1.3)的一端通过传感器支座(1.1)固定在车辆底盘(4)上、另一端固定有电动推杆支座(1.4)，电动推杆支座(1.4)与所述电动推杆(1.6)的固定部铰接。