CN209972428U - 一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，属于自动驾驶车辆制动技术领域。该装置包括电机、传动组件、弹簧、滚珠丝杠装置和活塞，电机与第一齿轮过盈配合联接，第一齿轮与双联齿轮啮合，双联齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮与滚珠丝杠装置联接，滚珠丝杠装置的丝杠与所述活塞连接，滚珠丝杠装置的丝母与活塞之间连接有弹簧，滚珠丝杠装置的丝杠上还装有转动限制组件。该装置上设有进油孔和出油孔，分别与制动主缸和车轮的制动器相连。该装置作为自动驾驶车辆的备用制动，实现车辆制动系统的冗余设置，使自动驾驶车辆在整车电源故障使得车辆线控系统失效等极端条件下，仍能实现制动功能，提高了自动驾驶车辆的安全性能。

Description

一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置

技术领域

本实用新型涉及自动驾驶车辆制动技术领域，具体为一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置。

背景技术

汽车制动系统与汽车行车安全密切相关，汽车制动系统一般采用双回路结构，以提高行车制动的可靠性。随着汽车无人化方向的发展，高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统(ADS)等智能汽车系统所要求的自主制动(所谓“自主制动”，是指在未踩下制动踏板的情况下对部分或全部车轮所施加的制动)市场需求越来越明显。

线控制动系统因取消了传统制动系统的机械连接，具有结构更简单、控制更灵活、响应时间更短、制动性能更好、维护简单等优点。目前已经提出的线控制动系统主要包括电子液压制动系统(EHB)和电子机械式制动系统(EMB)等。从功能上看，线控制动系统一方面可以灵活地协调摩擦制动与回馈制动，以支持电动汽车在不影响制动踏板感觉的前提下尽可能多地回收制动能量；另一方面，还可方便地实现自主制动，以满足智能汽车系统对制动的要求。

但是线控制动系统严重依赖汽车的电源，电源一旦出现故障或没电了，自主制动系统就会失效，此时车辆仍然具有一定车速的情况下，就会造成严重的交通事故。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，作为自动驾驶车辆的备用制动装置，实现车辆制动系统的冗余设置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，包括电机、滚珠丝杠装置和活塞，其特征在于，还包括传动组件、转动限制组件和弹簧；所述电机与所述传动组件联接，所述传动组件与所述滚珠丝杠装置联接；所述滚珠丝杠装置包括丝母、滚珠和丝杠，所述丝杠的一端与所述活塞连接，所述丝杠上还装有转动限制组件；所述丝母与所述活塞之间装有所述弹簧；所述的活塞与该装置的壳体之间形成的空腔为油腔，所述壳体上开设有与油腔连通的进油孔和出油孔。

进一步地，所述传动组件包括第一齿轮、第二齿轮和双联齿轮，所述双联齿轮包括一个大齿轮和一个小齿轮，所述电机的输出轴与所述第一齿轮之间过盈配合联接，所述第一齿轮与所述双联齿轮上的大齿轮啮合，所述双联齿轮上的小齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第二齿轮与所述滚珠丝杠装置的丝母联接。

进一步地，所述第二齿轮与所述丝母之间还装有键。

进一步地，所述的双联齿轮通过轴承安装在壳体内部。

进一步地，所述壳体内固定安装有支撑轴，所述双联齿轮转动设置在所述支撑轴上，所述轴承设置在所述双联齿轮和所述支撑轴之间。

进一步地，所述丝杠贯穿所述丝母，所述丝杠与所述丝母之间装有所述滚珠，所述丝母通过轴承固定在所述壳体的内部。

进一步地，所述的进油孔通过油路与制动主缸相连，所述的出油孔通过油路与车轮的制动器相连。

进一步地，所述的活塞外侧面的中部设有一圈凹槽，所述凹槽内装有皮碗。

进一步地，所述壳体上还设有与所述丝杠轴向平行的条形槽，所述转动限制组件包括连接部、支撑部和滚动部，所述连接部依次贯穿于所述滚动部、支撑部，并固定在所述丝杠上，所述滚动部位于所述条形槽内。

进一步地，所述连接部为螺栓，所述支撑部为螺母，所述滚动部为滚球，所述滚球沿直径方向开设有一通孔。

由于采用上述技术方案，本实用新型达到如下的技术效果：

当自动驾驶车辆正常制动时，该装置依靠电机输出的扭矩压缩弹簧储存能量；当自动驾驶车辆因故障导致整车电源失效，该装置电机因无法供电无法输出扭矩，在压缩弹簧的复位弹簧力作用下会挤压油缸残余制动液，产生制动压力实现制动。该装置作为自动驾驶车辆的备用制动，实现车辆制动系统的冗余设置，使自动驾驶车辆在整车电源故障使得车辆线控系统失效等极端条件下，仍能实现制动功能，提高了自动驾驶车辆的安全性能。

附图说明

附图1为一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置的结构示意图。

附图2为转动限制组件的结构放大示意图。

附图中：1-电机，200-传动组件，201-第一齿轮，202-第二齿轮，203-双联齿轮，203a-大齿轮，203b-小齿轮，3-弹簧，400-滚珠丝杠装置，401-丝母，402-丝杠，403-滚珠，5-活塞，600-转动限制组件，601-螺栓，602-第二螺母，603-滚球，7-第一轴承，8-第二轴承，9-油腔，10-进油孔，11-出油孔，12-凹槽，13-皮碗，14-键，15-壳体,16-沉头螺钉,17-支撑轴，18-第一螺母，19-条形槽。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步描述。

参见图1-2所示，一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，包括电机1、传动组件200、弹簧3、滚珠丝杠装置400、转动限制组件600和活塞5，传动组件200包括第一齿轮201、第二齿轮202和双联齿轮203，双联齿轮203包括一个大齿轮203a和一个小齿轮203b。电机1的输出轴与第一齿轮201过盈配合联接，第一齿轮201与双联齿轮203上的大齿轮203a啮合，双联齿轮203上的小齿轮203b与第二齿轮202啮合。壳体15内固定安装有支撑轴17，双联齿轮203转动设置在支撑轴17上，第一轴承7安装在双联齿轮203和支撑轴17之间。支撑轴17的贯穿于壳体15的一端通过第一螺母18固定。

滚珠丝杠装置400包括丝母401、滚珠403和丝杠402，丝杠402贯穿所述丝母401，滚珠403位于丝杠402和丝母401之间，丝杠402的一端与活塞5联接，丝杠402上还装有转动限制组件600，丝母401的与第二齿轮202联接，第二齿轮202与丝母401之间还装有键14。丝母401通过两个第二轴承8安装在壳体15的内部。

壳体15上还设有与丝杠轴向平行的条形槽19。转动限制组件600包括连接部、支撑部和滚动部，所述连接部为螺栓601，所述支撑部为第二螺母602，所述滚动部为滚球603，所述滚球603沿直径方向有一通孔。螺栓601依次贯穿于滚球603、第二螺母602，并固定在丝杠402上，滚球603位于条形槽19内。由于条形槽的限制，当丝杠402沿轴向运动时，带动滚球603沿着条形槽19滑动，起到限制丝杠402转动的作用。

丝母401与活塞5之间连接有弹簧3。

电机1输出的扭矩可依次经过第一齿轮201、双联齿轮203、第二齿轮202，传递至滚珠丝杠装置400。通过滚珠丝杠装置400，可将电机1的扭矩转换为丝杠402的拉力。丝杠402上装有转动限制组件600，可限制丝杠402的转动，实现丝母401的转动转换为丝杠402的平动。活塞5与丝杠402之间通过沉头螺钉16连接，在丝杠402拉力的作用下，活塞5会与丝杠402一起平移向右移动，对丝母401和活塞5之间的弹簧3进行压缩储存能量。

活塞5与该装置的壳体15之间形成的空腔为油腔9，油腔9的上部设有贯穿于壳体15的进油孔10，油腔9的下部设有贯穿于壳体15的出油孔11。进油孔10通过油路与制动主缸(图中未示)相连，其制动主缸(图中未示)的制动压力可经进油孔10进入壳体15内的油腔9；出油孔11通过油路与车轮的制动器(图中未示)相连，油腔9的制动液可经出油孔11进入制动器(图中未示)，实现车辆制动。

活塞5外侧面的中部设有一圈凹槽12，凹槽12内装有皮碗13。皮碗13可随活塞5一起向左移动，当皮碗13移动至进油孔10时，使油腔9内的制动液无法回流至制动主缸(图中未示)，起到密封作用。

工作原理：当自动驾驶车辆正常供电时，该装置的电机1供电启动，电机1输出的扭矩通过传动组件200传递至滚珠丝杠装置400，带动丝杠402与活塞5和皮碗13一起向右移动，压缩弹簧3储存能量，此时自动驾驶车辆的线控制动产生的制动液可经该装置的进油孔10进入油腔9，通过出油孔11至制动器(图中未示)，实现制动。

当自动驾驶车辆的整车电源出现故障断电或没电时，该装置的电机1失去电源供电，电机1无法输出扭矩，此时作用在丝杠402上的拉力瞬间消失，在壳体15内部压缩弹簧3的回位力作用下，带动丝杠402与活塞5、皮碗13一起向左移动，至皮碗13完全堵住进油孔10时，此时油腔9的残余制动液无法经进油孔10回流至制动主缸(图中未示)，压缩弹簧力使丝杠402与活塞5、皮碗13一起继续向左移动，活塞5会挤压油腔9的残余制动液产生制动压力，可经出油孔11至制动器(图中未示)，实现制动。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，包括电机、滚珠丝杠装置和活塞，其特征在于，还包括传动组件、转动限制组件和弹簧；

所述电机与所述传动组件联接，所述传动组件与所述滚珠丝杠装置联接；

所述滚珠丝杠装置包括丝母、滚珠和丝杠，所述丝杠的一端与所述活塞连接，所述丝杠上还装有转动限制组件；

所述丝母与所述活塞之间装有所述弹簧；

所述的活塞与该装置的壳体之间形成的空腔为油腔，所述壳体上开设有与油腔连通的进油孔和出油孔。

2.根据权利要求1所述的一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，其特征在于，所述传动组件包括第一齿轮、第二齿轮和双联齿轮，所述双联齿轮包括一个大齿轮和一个小齿轮，所述电机的输出轴与所述第一齿轮之间过盈配合联接，所述第一齿轮与所述双联齿轮上的大齿轮啮合，所述双联齿轮上的小齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第二齿轮与所述滚珠丝杠装置的丝母联接。

3.根据权利要求2所述的一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，其特征在于，所述第二齿轮与所述丝母之间还装有键。

4.根据权利要求2所述的一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，其特征在于，所述的双联齿轮通过轴承安装在壳体内部。

5.根据权利要求4所述的一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，其特征在于，所述壳体内固定安装有支撑轴，所述双联齿轮转动设置在所述支撑轴上，所述轴承设置在所述双联齿轮和所述支撑轴之间。

6.根据权利要求1所述的一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，其特征在于，所述丝杠贯穿所述丝母，所述丝杠与所述丝母之间装有所述滚珠，所述丝母通过轴承固定在所述壳体的内部。

7.根据权利要求1所述的一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，其特征在于，所述的进油孔通过油路与制动主缸相连，所述的出油孔通过油路与车轮的制动器相连。

8.根据权利要求1所述的一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，其特征在于，所述的活塞外侧面的中部设有一圈凹槽，所述凹槽内装有皮碗。

9.根据权利要求1所述的一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，其特征在于，所述壳体上还设有与所述丝杠轴向平行的条形槽，所述转动限制组件包括连接部、支撑部和滚动部，所述连接部依次贯穿于所述滚动部、支撑部，并固定在所述丝杠上，所述滚动部位于所述条形槽内。

10.根据权利要求9所述的一种利用储能弹簧实现汽车冗余制动的装置，其特征在于，所述连接部为螺栓，所述支撑部为螺母，所述滚动部为滚球，所述滚球沿直径方向开设有一通孔。

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