CN212131142U - 一种无人车线性传动制动系统及无人车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆制动技术领域，特别涉及一种制动传动系统。一种无人车线性传动制动系统，它包括：动力输出装置、动力换向装置以及制动主泵；动力换向装置包括：凸轮盘、平移滑块以及传动杆；本实用新型中，动力换向装置的凸轮盘通过高度方向沿凸轮盘周向逐渐变化的曲面与平移滑块相顶靠，凸轮盘旋转推动平移滑块，平移滑块将旋转运动转化为直线运动，进一步通过传动杆向制动主泵进行动力输出；利用本实用新型能够实现制动系统制动力的线性输出。同时，本实用新型还公开了一种安装有该制动传动系统的无人车。

Description

一种无人车线性传动制动系统及无人车

技术领域

本实用新型涉及车辆制动技术领域，特别涉及一种制动传动系统及安装有该制动传动系统的无人车。

背景技术

无人车的制动系统通常包括：电机、动力换向机构、制动主泵、油压传感器、刹车钳以及刹车盘。当整车需要制动操作时，由整车控制器发出刹车指令控制电机启动，动力换向机构与电机相连，将电机的旋转运动转化为直线运动，推动制动主泵产生压力，控制由刹车钳及刹车盘所组成的制动执行机构完成制动。同时液压油经制动主泵及油路传递至油压传感器，油压传感器将油压模拟量信号反馈到整车控制器，形成闭环控制系统。其中，动力换向机构通常选用齿轮齿条或丝杠滑块运动副，或直接选用推杆电机与制动主泵相连。采用以上方式压缩制动主泵，无法解决制动线性度问题，且响应速度慢、结构刚度较低。无人车还可采用蜗轮蜗杆绕线轮，牵拉钢丝绳的方式进行制动，但采用拉线式制动系统制动力弱、可靠性差，还需要经常调节与维护。

综上，传统制动传动方式受制于现有材料及零件，机构复杂，零部件多，稳定性差，而且难以实现制动力的线性变化，给无人车电控制动带来较多困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是：针对现有技术的不足，为令无人车的制动系统达到线性传动效果，提供一种无人车线性传动制动系统及安装有该制动传动系统的无人车。

本实用新型的一个技术方案是：一种无人车线性传动制动系统，它包括：动力输出装置、动力换向装置以及制动主泵。

动力换向装置包括：凸轮盘、平移滑块以及传动杆；凸轮盘的一端接受动力输出装置的动力输出，凸轮盘的另一端与平移滑块相顶靠，凸轮盘与平移滑块相顶靠的端面为一曲面，该曲面高度随凸轮盘的周向逐渐连续变化；平移滑块的另一端连接传动杆，传动杆连接制动主泵的输入端。

本装置的工作原理为：

当制动开始时，动力输出装置工作，动力传递至凸轮盘，凸轮盘旋转，由于凸轮盘与平移滑块相顶靠的端面为曲面，该曲面的高度沿周向逐渐变化，曲面推动平移滑块移动，凸轮盘的运动呈线性输出；平移滑块直线运动推动传动杆向制动主泵一侧运动，在传动杆朝向制动主泵压缩运动的过程中，制动主泵开始制动。

当制动停止时，动力输出装置反向输出，凸轮盘反向旋转，平移滑块受制动主泵回复作用力反向直线运动，与凸轮盘的顶靠端回复至在曲面上的初始位。

在上述方案的基础上，进一步的，凸轮盘上曲面与制动主泵的制动压力曲线相匹配，当制动压力曲线的斜率较大时，曲面的斜率较小；当制动压力曲线的斜率较小时，曲面的斜率较大。常用的制动系统中，制动总泵的制动压力随制动行程而变化，制动力随制动行程的增大，增加速度越来越快，即随制动行程中前半段制动力变化较缓，后半段制动力变化较大。相应的，凸轮盘的旋转行程应不断增大，传动杆行程应逐渐减缓。具体的，凸轮盘的曲面各点应具有不同的斜率，即将凸轮盘展开后，凸轮盘筒壁的顶端轨迹应为曲线，且靠近平移滑块与凸轮盘的顶靠端运动起点处的曲面斜率大于靠近顶靠端运动终点处曲面的斜率。凸轮盘上曲面结构与制动主泵制动力的特性相匹配，使凸轮盘的运动能够呈线性输出；制动过程中制动力输出是随动力输出装置的转动而均匀增大的过程，整个系统的制动力为线性输出。

在上述方案的基础上，进一步的，凸轮盘为由左瓣与右瓣所组成的中空筒状结构；左瓣与右瓣的顶面上分别设置曲面；左瓣与右瓣关于凸轮盘的中心轴中心对称；平移滑块的一侧端面上的两处分别抵靠在左瓣与右瓣上；在制动主泵的每个制动行程过程中，凸轮盘的转动角度不会超过180°，平移滑块在运动时不脱离所相接触的左瓣、右瓣的顶面。

在上述方案的基础上，进一步的，为减少滑移时的摩擦阻力，在平移滑块上设有滚轮；平移滑块通过滚轮与凸轮盘的曲面相接触，接触方式为滑动接触。

在上述方案的基础上，具体的，传动杆的一端设有豁口；平移滑块为扁平板状结构，平移滑块的中部嵌置于豁口内，实现与传动杆的连接。

在上述方案的基础上，具体的，动力输出装置包括：伺服电机以及减速器；减速器连接伺服电机的输出端，减速器的输出端通过平面轴承与凸轮盘连接。

在上述方案的基础上，具体的，传动杆通过衬套接入制动主泵的输入端；传动杆外套接有弹簧，弹簧的两端分别与平移滑块、衬套相抵触，当制动停止时，平移滑块受制动主泵与弹簧共同回复作用力的作用下反向直线运动。

在上述方案的基础上，进一步的，为降低对周围空间的要求，动力输出装置、动力换向装置以及制动主泵沿直线布置；整个传动线路呈直线布置，传动效率更高。

在上述方案的基础上，进一步的，为避免平移滑块在随凸轮盘转动的过程中发生扭转，在平移滑块的两侧设有直线滑道，平移滑块在直线滑道内移动，从而保证平移滑块在受凸轮盘旋转产生的水平推力的情况下保持直线运动。

本实用新型的另一个技术方案是：一种无人车，它包括如上所述的无人车线性传动制动系统。

进一步的，无人车线性传动制动系统可通过支架安装在无人车的底盘内。支架设置在动力换向装置外侧，安装在与动力换向装置相邻的固定零部件上，如可设置在动力输出装置或制动主泵上；防止平移滑块发生扭转的直线滑道设置在支架内侧。

有益效果：本实用新型中动力换向装置的凸轮盘顶部设有高度沿凸轮盘周向逐渐变化的曲面，凸轮盘利用该曲面与平移滑块相接触，凸轮盘旋转推动平移滑块，平移滑块将旋转运动转化为直线运动，进一步通过传动杆向制动主泵进行输出；利用本实用新型能够实现制动系统制动力的线性输出。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中动力换向装置处的结构示意图；

图3为本实用新型中平移滑块与凸轮盘相配合的结构示意图；

图4为本实用新型中平移滑块与直线滑道相配合的结构示意图；

图5为本实用新型中制动主泵制动力与制动行程线性关系图；

图6为本实用新型中传动杆的推杆行程与凸轮盘旋转行程线性关系图；

图7为本实用新型中凸轮盘左瓣/右瓣顶部结构示意图；

图中：1-伺服电机、2-减速器、3-平面轴承、4-凸轮盘、41-左瓣、42-右瓣、5-平移滑块、51-滚轮、6-传动杆、7-弹簧、8-衬套、9-制动主泵、10-支架、11-直线滑道。

具体实施方式

实施例1，参见附图1，一种无人车线性传动制动系统，它包括：动力输出装置、动力换向装置以及制动主泵9。

参见附图2、3、7，动力换向装置包括：凸轮盘4、平移滑块5以及传动杆6；凸轮盘4的一端接受动力输出装置的动力输出，凸轮盘4的另一端与平移滑块5相顶靠，凸轮盘4与平移滑块5相顶靠的端面为一曲面，该曲面高度随凸轮盘的周向逐连续变化；平移滑块5的另一端连接传动杆6，传动杆6连接制动主泵9的输入端。

本例中，凸轮盘4为由左瓣41与右瓣42所组成的中空筒状结构；左瓣41与右瓣42的顶面分别设置曲面；左瓣41与右瓣42关于凸轮盘4的中心轴中心对称；平移滑块5的一侧端面上的两处分别抵靠在左瓣41与右瓣42上；在制动主泵的每个制动行程过程中，凸轮盘的转动角度不会超过180°，平移滑块5在运动时不脱离所相接触的左瓣41、右瓣42的顶面。

动力输出装置包括：伺服电机1以及减速器2；减速器2连接伺服电机1的输出端，减速器2的输出端通过平面轴承3与凸轮盘4连接。传动杆6的一端设有豁口，平移滑块5为扁平板状结构，平移滑块5的中部嵌置于豁口内，实现与传动杆6的连接。传动杆6通过衬套8接入制动主泵9的输入端；传动杆6外套接有弹簧7，弹簧7的两端分别与平移滑块5、衬套8相抵触。如图2所示，豁口沿传动杆6的轴向开设，平移滑块5上下表面通过销轴固定在传动杆6的豁口内，平移滑块5较长一侧的端面与凸轮盘4的曲面相顶靠。

当制动开始时，动力输出装置工作，动力传递至凸轮盘4，凸轮盘4旋转，由于凸轮盘与平移滑块5相顶靠的端面为曲面，该曲面的高度沿周向逐渐变化，曲面推动平移滑块5移动，凸轮盘4的运动呈线性输出；本例中，由凸轮盘4左瓣41、右瓣42的顶面推动平移滑块5移动，平移滑块5直线运动推动传动杆6向制动主泵9一侧运动，在传动杆6朝向制动主泵9压缩运动的过程中，制动主泵9开始制动。

在制动主泵9的每个制动行程过程中，凸轮盘4的转动角度不会超过180°；在凸轮盘4推动平移滑块5运动的各个周期中，平移滑块5与凸轮盘4的接触端分别与左瓣41、右瓣42的顶面相接触，每个接触端分别对应左瓣41、右瓣42中的一瓣，不会接触到另一瓣。

当制动停止时，动力输出装置反向输出，凸轮盘4反向旋转，平移滑块5受制动主泵9与弹簧7共同回复作用力的作用下反向直线运动，与凸轮盘4的接触端回复至在左瓣41、右瓣42顶面上的初始位。

实施例2，在实施例1的基础上，进一步的，凸轮盘4上曲面与制动主泵9的制动压力曲线相匹配，当制动压力曲线的斜率较大时，曲面的斜率较小；当制动压力曲线的斜率较小时，曲面的斜率较大。

参见附图5，常用的制动系统中，制动总泵的制动压力随制动行程的增大，增加速度越来越快，即随制动行程中前半段制动力变化较缓，后半段制动力变化较大。相应地，将凸轮盘4推动平移滑块5沿凸轮盘4轴向平移运动的行程设计为随制动总泵9的制动压力而变化；当初始时制动力增加速度较慢时，凸轮盘4曲面的斜率较大，平移滑块5的行程变化较快，当后期时制动力增加速度较快时，凸轮盘4曲面的斜率较小，平移滑块5的行程变化较慢，使制动系统的输出呈线性或接近线性。

参见附图6，相应的，凸轮盘4的旋转行程应不断增大，传动杆6行程应逐渐减缓。具体的，凸轮盘4的顶面各点应具有不同的斜率，即将凸轮盘4展开后，凸轮盘4筒壁的顶端轨迹应为曲线，且靠近平移滑块5与凸轮盘4的顶靠端运动起点处的顶面斜率大于靠近顶靠端运动终点处顶面的斜率。凸轮盘4筒壁顶面结构与制动主泵9制动力的特性相匹配，使凸轮盘4的运动能够呈线性输出；制动过程中制动力输出是随动力输出装置的转动而均匀增大的过程，整个系统的制动力为线性输出。

实施例3，在实施例1或2的基础上，进一步的，为减少滑移时的摩擦阻力，在平移滑块5上设有滚轮51；平移滑块5通过滚轮51与左瓣41、右瓣42的顶面相接触，接触方式为滑动接触。

进一步的，为降低对周围空间的要求，动力输出装置、动力换向装置以及制动主泵9沿直线布置；整个传动线路呈直线布置，传动效率更高。

参见附图4，进一步的，为避免平移滑块5在随凸轮盘4转动的过程中发生扭转，在平移滑块5的两侧设有直线滑道11，平移滑块5在直线滑道11内移动，从而保证平移滑块5在受凸轮盘4旋转产生的水平推力的情况下保持直线运动。

进一步的，为保证平移滑块5的运动平稳，在动力换向装置外侧设有支架10，支架10可设置在与动力换向装置相邻的固定零部件上，如可设置在动力输出装置或制动主泵9上；直线滑道11设置在支架10内。当本系统设置在整车上时，可利用支架10将本系统安装于车辆底盘。

实施例4，一种无人车，它包括如实施例1-3所述的无人车线性传动制动系统。

无人车包括底盘；无人车线性传动制动系统可通过支架10安装在无人车的底盘内。支架10设置在动力换向装置外侧，安装在与动力换向装置相邻的固定零部件上，如可设置在动力输出装置或制动主泵上；防止平移滑块发生扭转的直线滑道设置在支架10内侧。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种无人车线性传动制动系统，它包括：动力输出装置、动力换向装置以及制动主泵(9)；其特征在于：

所述动力换向装置包括：凸轮盘(4)、平移滑块(5)以及传动杆(6)；所述凸轮盘(4)的一端接受所述动力输出装置的动力输出，所述凸轮盘(4)的另一端与所述平移滑块(5)相顶靠，所述凸轮盘(4)与所述平移滑块(5)相顶靠的端面为一曲面，所述曲面高度随凸轮盘的周向逐渐连续变化；所述平移滑块(5)的另一端连接所述传动杆(6)，所述传动杆(6)连接所述制动主泵(9)的输入端。

2.如权利要求1所述的一种无人车线性传动制动系统，其特征在于：所述曲面与所述制动主泵(9)的制动压力曲线相匹配，靠近所述平移滑块(5)与所述凸轮盘(4)的顶靠端运动起点处的曲面的斜率大于靠近所述顶靠端运动终点处的曲面的斜率。

3.如权利要求1或2所述的一种无人车线性传动制动系统，其特征在于：所述凸轮盘(4)为由左瓣(41)与右瓣(42)所组成的中空筒状结构；在所述左瓣(41)与所述右瓣(42)的顶面上分别设置曲面；所述左瓣(41)与所述右瓣(42)关于所述凸轮盘(4)的中心轴中心对称；所述平移滑块(5)的一侧端面上的两处分别抵靠在所述左瓣(41)与所述右瓣(42)上，在运动时不脱离所相接触的所述左瓣(41)、所述右瓣(42)的顶面。

4.如权利要求1或2所述的一种无人车线性传动制动系统，其特征在于：所述平移滑块(5)设有滚轮(51)；所述平移滑块(5)通过所述滚轮(51)与所述曲面相顶靠。

5.如权利要求1或2所述的一种无人车线性传动制动系统，其特征在于：所述传动杆(6)的一端设有豁口，所述平移滑块(5)的中部嵌置于豁口内。

6.如权利要求1或2所述的一种无人车线性传动制动系统，其特征在于：所述传动杆(6)通过衬套(8)接入所述制动主泵(9)的输入端；所述传动杆(6)外套接有弹簧(7)，所述弹簧(7)的两端分别与所述平移滑块(5)、所述衬套(8)相抵触。

7.如权利要求1或2所述的一种无人车线性传动制动系统，其特征在于：所述动力输出装置、所述动力换向装置以及所述制动主泵(9)沿直线布置。

8.如权利要求1或2所述的一种无人车线性传动制动系统，其特征在于：所述平移滑块(5)的两侧设有直线滑道(11)；所述平移滑块(5)在所述直线滑道(11)内移动。

9.一种无人车，其特征在于：它包括如权利要求1-8任一项所述的一种无人车线性传动制动系统。

10.如权利要求9所述的一种无人车，所述无人车还包括底盘，其特征在于：所述无人车线性传动制动系统通过支架(10)安装在所述无人车的底盘内。

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