CN213228594U - 一种制动设备、制动系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及制动设备、制动系统以及车辆，包括电机、弹性部件以及活塞推杆，电机通过传动部件与活塞推杆相连，电机用于驱动活塞推杆直线伸出，并同步带动弹性部件释放所储存的弹性势能，且所释放的弹性势能用于同步驱动活塞推杆直线伸出，电机还用于驱动活塞推杆直线回缩，并同步带动弹性部件增加弹性势能，当电机断电时，弹性部件自动释放所储存的弹性势能，并通过弹性势能驱动活塞推杆直线伸出；本制动设备，不仅体积小巧、结构紧凑、便于集成和安装，而且可以实现断电自动刹车功能，可以有效提高车辆的安全性，可以广泛适用于轨道车辆、电动车辆，尤其适用于能够实现自动控制和无人驾驶等功能的轨道车辆或电动车辆。

Description

一种制动设备、制动系统以及车辆

技术领域

本实用新型涉及交通工具技术领域，具体涉及一种制动设备、制动系统以及车辆。

背景技术

刹车系统作为车辆的重要组成部分，对于车辆安全的重要性不言而喻，制动系统主要用于为车辆提供减速和制动，现有技术中常用的制动系统通常包括制动设备(或称为制动装置、供能装置)、控制装置、传动装置以及制动器，其中，所述制动设备包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件，所述控制装置包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件，如现有技术中常用的真空助力泵；所述传动装置包括将制动能量传输到制动器的各个部件，如现有技术中常用的制动总泵；制动器包括产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力(制动力)的部件，如现有技术中常用的制动鼓、盘式制动器、定钳盘式制动器以及浮钳盘式制动器等。

然而，现有的制动系统，通常需要电力供应才能正常工作，通常不能在断电的情况下实现自动刹车功能，尤其是对于依靠电力运行的火车、动车、用于个人快速运输系统中的车辆以及近年来发展迅速的电动汽车等，存在较大的安全隐患，例如，近年来大力发展的无人驾驶车辆，通常依靠电力进行驱动和制动，当车辆因故障而断电时，依靠电力驱动的制动系统不能自行制动，只能依靠人工制动，不仅安全风险大，而且不利于无人驾驶车辆的发展和车辆自动控制系统的发展；此外，现有的制动系统还存在结构复杂、体积大，成本高等问题，亟待解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种体积小巧、结构紧凑、便于集成和安装的制动设备，可以实现断电自动刹车功能，不仅可以有效提高车辆的安全性，而且非常适用于轨道车辆、电动车辆等实现自动控制和无人驾驶功能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型第一方面要解决车辆在断电或故障情况下不能自动刹车的问题，提供了一种制动设备，包括电机、弹性部件以及与制动总泵中的活塞套筒相适配的活塞推杆，

所述电机通过传动部件与所述活塞推杆相连，所述电机用于驱动活塞推杆伸出，并同步带动弹性部件释放所储存的弹性势能，且所释放的弹性势能用于同步驱动活塞推杆伸出，

所述电机还用于驱动活塞推杆回缩，并同步带动弹性部件增加弹性势能，

当电机断电时，所述弹性部件自动释放所储存的弹性势能，并通过所述弹性势能驱动活塞推杆伸出。在本方案中，初始时，所述弹性部件处于压缩状态，并储存有所设定的弹性势能，活塞推杆的一端延伸进活塞套筒中，当车辆运行正常且需要刹车时，电机可以在控制器的控制下开始转动，以输出刹车动力，并通过传动部件驱动活塞推杆向着制动总泵的方向移动，且所述弹性部件中所储存的弹性势能同步被释放，也用于驱动活塞推杆向着制动总泵的方向移动，达到助力的目的，以便在二者的共同作用下驱动活塞套筒相对于制动总泵移动，以增加制动总泵内的油压，从而达到制动(刹车)的目的；当需要解除制动时，控制器控制电机反向转动，此时，活塞推杆反向移动，且在电机的驱动下弹性部件逐渐被压缩，直到活塞推杆恢复到初始时的位置时，弹性部件中所储存的弹性势能恢复到初始值；而当车辆发生故障或意外断电，导致电机处于断电状态时，所述弹性部件中所储存的弹性势能自动释放，以驱动活塞推杆向着制动总泵的方向移动，从而驱动活塞套筒相对于制动总泵移动，以增加制动总泵内的油压，从而达到故障或断电自动制动(刹车)的目的；本制动设备相比于现有的制动设备，不仅体积小巧、结构紧凑、便于集成和安装，而且可以实现断电自动刹车功能，可以有效提高车辆的安全性，可以广泛适用于轨道车辆、电动车辆，尤其适用于能够实现自动控制和无人驾驶等功能的轨道车辆或电动车辆。

为解决本制动设备的集成和安装问题，进一步的，还包括机架，所述电机设置于所述机架，且所述机架还构造有用于可拆卸连接制动总泵的连接部。通过将电机集成于机架，有利于整个制动设备的体积更加小巧，结构更加紧凑，而通过设置连接部，可以方便的实现与制动总泵的连接，从而方便的完成安装工作。

为解决弹性部件所释放的弹性势能可以驱动活塞推杆运动的问题，进一步的，所述弹性部件为压簧，所述压簧沿活塞推杆的长度方向设置，压簧在活塞推杆伸出的过程中释放弹性势能，在活塞推杆回缩的过程中压缩并增加弹性势能；

或，所述弹性部件为扭簧，且沿电机到活塞推杆的传动路径上，所述扭簧的一端固定于某一能够在电机的驱动下转动的部件，扭簧的另一端固定于所述机架，扭簧在活塞推杆伸出的过程中释放弹性势能，在活塞推杆回缩的过程中增加弹性势能；

或，所述弹性部件为发条弹簧，且沿电机到活塞推杆的传动路径上，所述发条弹簧的一端固定于某一能够在电机的驱动下转动的部件，发条弹簧的另一端固定于所述机架，发条弹簧在活塞推杆伸出的过程中释放弹性势能，在活塞推杆回缩的过程中增加弹性势能。在本方案中，在电机断电的状态下，当弹性部件采用压簧时，压簧所储存的弹性势能可以沿着活塞推杆的中心轴线方向释放，从而可以直接驱动活塞推杆移动；当弹性部件采用扭簧或发条弹簧时，扭簧及发条弹簧所储存的弹性势能可以驱动与之相连的部件转动，从而间接或直接驱动活塞推杆移动。

本实用新型第二方面要解决锁紧弹性部件的问题，进一步的，还包括电磁制动器，所述电磁制动器用于在通电时锁死所述电机、弹性部件、传动部件和/ 或活塞推杆，及用于在断电时解锁，所述弹性部件用于在电磁制动器和电机均断电时，自动释放所储存的弹性势能，并通过所述弹性势能驱动活塞推杆伸出。在本方案中，通过在制动设备中设置电磁制动器，电磁制动器处于通电状态时锁紧电机、弹性部件、传动部件和/或活塞推杆，从而可以直接或间接锁紧弹性部件，防止弹性部件中所储存的弹性势能自动释放；电磁制动器处于断电状态时自动解锁，此时，弹性部件可以与电机一起共同驱动活塞推杆移动，以便制动；而如果电机断电，则弹性部件中所储存的弹性势能可以自动释放，并驱动活塞推杆移动，从而实现断电自动刹车功能。

为将电机输出的旋转动力转化为活塞推杆的运动，进一步的，所述传动部件包括丝杆及与所述丝杆相适配的螺母，所述螺母与丝杆构成螺旋传动机构，所述活塞推杆设置于所述丝杆的一端，所述螺母活动安装于所述机架，所述电机用于驱动螺母转动。通过螺母与丝杆所构成的螺旋传动机构，可以方便的将转动转化为运动，从而可以利用电机方便的驱动活塞推杆运动。

本实用新型第三方面要解决丝杆跟随螺母转动的问题，进一步的，还包括限位部件和与所述限位部件相适配的限位部，

所述限位部件构造于所述丝杆，或，限位部件可拆卸的固定于所述丝杆，

所述限位部构造于所述机架，所述限位部用于约束限位部件，使限位部件只能相对于限位部沿丝杆的长度方向移动。即，限位部件与限位部构成沿丝杆长度方向的移动副，使得限位部件在丝杆的带动下只能相对于限位部移动，而不能相对于限位部转动，从而达到约束限位部件和丝杆，避免丝杆跟随螺母转动的目的。

优选的，所述限位部为沿丝杆长度方向设置的限位槽，所述限位部件为沿丝杆径向设置的凸起，所述凸起延伸进所述限位槽中；

和/或，所述限位部为沿丝杆长度方向设置的两个相互平行的限位板，所述限位部件为沿丝杆径向设置的凸起，所述凸起延伸进所述两个限位板之间。通过限位槽与凸起的配合，或两个限位板与凸起的配合，均能达到导向和限制丝杆转动的目的。

为减小相对运动过程中的摩擦力，进一步的，还包括滚轮，所述滚轮固定于所述凸起，用于沿所述限位板滚动。以便实现滚动摩擦，从而达到减小摩擦，尽量减少制动力损失的目的。

本实用新型第四方面要解决调节压簧压缩量的问题，进一步的，还包括压簧套筒及设置于所述压簧套筒内的活动部件，活动部件与所述压簧套筒构成移动副，所述压簧套筒设置于所述丝杆的一端，所述压簧设置于所述压簧套筒内，并位于所述丝杆与所述活动部件之间，所述压簧套筒远离所述丝杆的一端设置有调节螺纹孔，所述调节螺纹孔设置有调节螺杆，所述调节螺杆用于调节所述活动部件与丝杆之间的最大间距。在本方案中，活动部件设置于压簧套筒内，并可以沿压簧套筒的长度方向移动，由于压簧设置于丝杆与活动部件之间，压簧的最大长度等于丝杆与活动部件之间的间距，调节螺杆与调节螺纹孔通过螺纹连接在一起，通过转动调节螺杆，可以调节调节螺杆插入压簧套筒中的距离，从而有效改变活动部件与丝杆之间的最大间距，进而达到有效调节压簧伸缩量的目的，从而可以方便的调节断电后自动制动过程中，压簧驱动丝杆移动的弹性势能大小。

为便于加工和装配，进一步的，还包括压簧顶推部件，所述压簧顶推部件设置于所述压簧套筒内，压簧顶推部件与所述压簧套筒构成移动副，压簧顶推部件的一端可拆卸的连接所述丝杆，所述压簧设置于所述压簧顶推部件与所述活动部件之间；所述限位槽设置于所述压簧套筒，所述凸起设置于所述压簧顶推部件。通过设置压簧顶推部件传递丝杆与压簧之间的作用力，有利于受力更平稳，此外，通过可拆卸的方式安装压簧顶推部件，便于对压簧顶推部件及丝杠进行分别加工和制造，从而更便于加工和装配。

本实用新型第五方面要解决制动设备的体积更小巧，结构更紧凑的问题，进一步的，所述传动部件还包括传动机构，所述传动机构分别与所述电机及螺母相连，所述传动机构为齿轮传动机构、带传动机构、链传动机构、蜗轮蜗杆传动机构，连杆传动机构中的一种或多种的组合，且沿电机到螺母的方向，所述传动机构的传动比大于或等于1。即，在本方案中，通过在电机与螺母之间设置传动比大于或等于1的传动机构，尤其是当传动比大于1时，不仅可以实现精确的传动比，以便精确控制刹车量，而且能够在降低转速的同时达到增加传动扭矩的目的，既可以有效增加刹车力，又可以在传功的过程中达到减速的目的，从而可以避免设置单独的减速机，有利于本制动设备的体积更小巧，结构更紧凑。

优选的，所述传动机构包括传动轴、设置于传动轴的主齿轮、设置于所述螺母的副齿轮，所述电机的轴与所述传动轴的一端相连，传动轴的另一端通过轴承固定于机架，所述主齿轮与所述副齿轮相啮合，且主齿轮的齿数小于副齿轮的齿数，所述螺母通过轴承固定于所述机架。电机驱动传动轴转动，并带动主齿轮转动，从而带动副齿轮及螺母同步转动，最后达到驱动丝杆移动的目的。

优选的，所述电磁制动器包括铁轭组件、转子组件以及衔铁组件，所述转子组件固定于电机的轴或所述传动轴，所述铁轭组件和衔铁组件分别设置于所述转子组件的两侧，且铁轭组件固定于所述机架或电机的壳体，所述铁轭组件设置线圈，所述线圈用于在通电时产生电磁力，所述衔铁组件用于在所述电磁力的吸附下沿传动轴的轴向移动并压紧转子组件一侧的摩擦片。从而达到通电锁紧电机，断电解锁电机的目的。

一种制动系统，包括控制器和所述制动设备，所述电磁制动器的供电线路上设置有开关，所述控制器分别与所述开关及所述电机相连，以便分别控制开关连通/断开，及用于控制所述电机启/停、正转/反转。不仅可以通过控制器精确控制刹车过程，而且可以实现断电自动刹车功能，可以有效提高车辆的安全性，尤其有利于轨道车辆、电动车辆等。

一种车辆，包括制动总泵、及所述制动设备或所述制动系统，所述制动总泵的一端设置有活塞套筒，所述活塞推杆的一端设置于所述活塞套筒内。

与现有技术相比，使用本实用新型提供的一种制动设备、制动系统以及车辆，具有以下有益效果：

1、本制动设备，相比于现有的制动设备，不仅体积小巧、结构紧凑、便于集成和安装，而且可以实现断电自动刹车功能，可以有效提高车辆的安全性，可以广泛适用于轨道车辆、电动车辆，尤其适用于能够实现自动控制和无人驾驶等功能的轨道车辆或电动车辆。

2、本制动设备，不仅能够实现断电自动刹车功能，而且可以实现线性刹车，从而有效避免现有技术中存在的空行程和刹车行程较短的问题，更有利于实现平稳刹车。

3、本制动组，除了通过车辆测距自动控制刹车，以便应用于新能源车辆，也可以通过人为踩踏制动踏板控制电机的转动量来控制刹车量的大小。

4、本制动系统与传统制动系统相比取消了真空助力泵，采用弹性部件助力，减小了总体体积。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有制动系统中一种制动总泵的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中提供的一种制动设备的结构示意图。

图3为图2的局部示意图。

图4为图2的局部剖视图。

图5为图4的主视图。

图6为图5的局部剖视图。

图7为本实用新型实施例中提供的一种电磁制动器的结构示意图。

图8为本实用新型实施例中提供的一种制动设备与制动总泵装配在一起后的结构示意图。

图中标记说明

制动总泵100、活塞套筒101、油壶102、

制动设备200、电机201、电磁制动器202、传动轴203、主齿轮204、副齿轮205、螺母206、丝杆207、活塞推杆208、弹性部件(压簧)209、机架210、通孔211、安装孔212、

压簧套筒301、调节螺纹孔302、调节螺杆303、活动部件304、压簧顶推部件305、基体306、连接头307、螺栓308、凸起309、滚轮310、限位板311、槽口312、

轴承套401、轴承402、第一挡圈403、第二挡圈404、

铁轭组件501、转子组件502、衔铁组件503、摩擦片504、复位弹簧505、线圈506。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

制动系统中制动总泵100的结构如图1所示，制动总泵100的上部设置有油壶102，制动总泵100设置有若干用于连接制动器的接口，制动总泵100的一端设置有活塞套筒101，活塞套筒101活动设置于制动总泵100，并可以在外力的作用下直线运动，并挤压制动总泵100内的油，达到提高油压，实现刹车的目的；根据现有的制动总泵100，本实施例中提供了一种制动设备200，如图2- 图8所示，包括电机201、弹性部件209以及与制动总泵中的活塞套筒101相适配的活塞推杆208，

所述电机201通过传动部件与所述活塞推杆208相连，所述电机201用于驱动活塞推杆208伸出，并同步带动弹性部件209释放所储存的弹性势能，且所释放的弹性势能用于同步驱动活塞推杆208伸出，以驱动活塞套筒101；

所述电机201还用于驱动活塞推杆208回缩，并同步带动弹性部件209增加(或称为储存，后文不再赘述)弹性势能，

当电机201断电(指故障或意外断电)时，所述弹性部件209自动释放所储存的弹性势能，并通过所述弹性势能驱动活塞推杆208伸出，以驱动活塞套筒101。

在本实施例中，初始时，弹性部件209处于压缩状态，并储存有所设定的弹性势能，活塞推杆208的一端延伸进活塞套筒101中，当车辆运行正常且需要刹车时，电机201可以在控制器的控制下开始转动，以输出刹车动力，并通过传动部件驱动活塞推杆208向着制动总泵的方向移动，且所述弹性部件209 中所储存的弹性势能同步被释放，也用于驱动活塞推杆208向着制动总泵的方向移动，达到助力的目的，以便在二者的共同作用下驱动活塞套筒101相对于制动总泵移动，以增加制动总泵内的油压，从而达到制动(刹车)的目的；可以理解，在这个过程中，活塞推杆208的伸出量是通过电机201进行控制的，而推动活塞推杆208移动所需的力，可以是由电机201提供的，也可以是由弹性部件209提供的，还可以是二者共同提供的，例如，在一次刹车过程中，在刹车行程的前段，利用弹性部件所释放的弹性势能作为制动力进行刹车，电机用于控制弹性势能的释放量及释放速度，在刹车行程的后段，由于弹性势能逐渐降低，此时，利用电机的转动作为制动力进行刹车，在这个过程中，弹性部件起到助力和/或随动的作用。

当需要解除制动时，控制器控制电机201反向转动，此时，活塞推杆208 反向移动，且在电机201的驱动下弹性部件209逐渐被压缩，直到活塞推杆208 恢复到初始时的位置时，弹性部件209中所储存的弹性势能恢复到初始值。

而当车辆发生故障或意外断电，导致电机201处于断电状态时，所述弹性部件209中所储存的弹性势能自动释放，以驱动活塞推杆208向着制动总泵的方向移动，从而驱动活塞套筒101相对于制动总泵移动，以增加制动总泵内的油压，从而达到故障或断电自动制动(刹车)的目的。

电机201可以优先采用步进电机或伺服电机。

如图2-图5所示，本制动设备200还包括机架210，所述电机201、弹性部件209和/或传动部件分别设置于所述机架210，且所述机架210还构造有用于可拆卸连接制动总泵100的连接部；通过将电机201、弹性部件209以及传动部件集成于机架210，有利于整个制动设备200的体积更加小巧，结构更加紧凑，而通过设置连接部，可以方便的实现与制动总泵100的连接，从而方便的完成安装工作；作为举例，如图所示，所述连接部可以为设置于所述机架210的若干通孔211，所述通孔211分别与制动总泵100一端的螺纹孔相适配，且一一对应，以便通过螺栓308实现可拆卸连接。

在本实施例中，所述机架210起到支撑作用，不对机架210的结构进行限制，采用现有技术中常用的机架210即可，这里不再赘述。

活塞推杆208可以相对于制动总泵100中的活塞套筒101直线运动，也可以在相对于活塞套筒101运动的过程中相对于活塞套筒101的中心轴线具有一定的摆动，这与所采用的传动部件的结构有限，作为优选，在本实施例中，为将电机201输出的旋转动力转化为活塞推杆208的直线运动，所述传动部件包括丝杆207及与所述丝杆207相适配的螺母206，所述螺母206与丝杆207构成螺旋传动机构，如图所示，所述活塞推杆208设置于所述丝杆207的一端，所述螺母206活动安装于所述机架210，所述电机201用于驱动螺母206转动。通过螺母206与丝杆207所构成的螺旋传动机构，可以方便的将转动转化为直线运动，从而可以利用电机201方便的驱动活塞推杆208直线伸出及直线回缩。

活塞推杆208与丝杆207具有多种实施方式，作为一种优选的实施方式，所述活塞推杆208与所述丝杆207可以为一体结构，即，活塞推杆208与丝杆 207可以为一根轴，如阶梯轴等，通过在轴的上加工外螺纹而形成所述丝杆207，而活塞推杆208的端部可以为钝头结构，以便与活塞套筒101相适配；作为另一种优选的实施方式，所述活塞推杆208可以采用可拆卸的方式固定于所述丝杆207的一端，如图2、图4、图5及图6所示，活塞推杆208和丝杆207分别两根杆，活塞推杆208的前端为与所述活塞套筒101相适配钝头结构，另一端设置有外螺纹，而所述丝杆207的一端设置有与活塞推杆208相适配的螺纹孔，活塞推杆208通过螺纹连接可拆卸的固定于所述丝杆207的一端，并与丝杆207 共轴，如图5及图6所示，可以根据实际需求安装不同规格的活塞推杆208，实用性更强。

为使得弹性部件所释放的弹性势能可以驱动活塞推杆直线运动，弹性部件具有多种实施方式，作为一种优选的实施方式，在本实施例中，所述弹性部件采用的是压簧，即压缩弹簧，所述压簧沿活塞推杆的长度方向设置，如图4-图 6所示，压簧的中心轴线与丝杆的中心轴线重合，压簧在活塞推杆直线伸出的过程中释放弹性势能，以驱动丝杆直线移动；及在活塞推杆直线回缩的过程中压缩并增加弹性势能。

此外，在另一种优选的实施方式中，所述述弹性部件还可以为扭簧(即扭转弹簧)，且沿电机到活塞推杆的传动路径上，所述扭簧的一端固定于某一能够在电机的驱动下转动的部件，所述部件可以为电机的轴、后文所述的传动轴、主齿轮、副齿轮、螺母等，均可以在电机的驱动下通过转动传动，扭簧的另一端固定于所述机架，扭簧在活塞推杆直线伸出的过程中释放弹性势能，在活塞推杆直线回缩的过程中增加弹性势能；作为一种实施方式，所述扭簧可以套设于所述丝杆的外侧，如可以套设于螺母(所述能够转动的部件)，扭簧的中心轴线可以与丝杆及螺母的中心轴线重合，且扭簧不与丝杆相接触，所述扭簧的一端固定于所述螺母，另一端固定于所述机架，当螺母转动时，可以同步带动扭簧发生扭转，以增加扭簧的弹性势能或释放扭簧的弹性势能，而在断电状态下，扭簧中所储存的弹性势能可以自动释放，并通过所述弹性势能驱动螺母转动，螺母通过转动可以驱动丝杆直线移动。

同理，在又一种优选的实施方式中，所述弹性部件还可以为发条弹簧，沿沿电机到活塞推杆的传动路径上，所述发条弹簧的一端固定于某一能够在电机的驱动下转动的部件，所述部件可以为电机的轴、后文所述的传动轴、主齿轮、副齿轮、螺母等，均可以在电机的驱动下通过转动传动，发条弹簧的另一端固定于所述机架，发条弹簧在活塞推杆直线伸出的过程中释放弹性势能，在活塞推杆直线回缩的过程中增加弹性势能；作为一种实施方式，所述发条弹簧可以套设于所述螺母的外侧，即发条弹簧的中心轴线可以丝杆及螺母的中心轴线重合，所述发条弹簧的内端固定于所述螺母，外端可以固定于所述机架，当螺母转动时，可以同步带动发条弹簧发生扭转，以增加发条弹簧的弹性势能或释放发条弹簧的弹性势能，而在断电状态下，发条弹簧中所储存的弹性势能可以自动释放，并通过所述弹性势能驱动螺母转动，螺母通过转动可以驱动丝杆直线移动。

为便于说明本制动设备的其余结构，在本实例中采用压簧作为弹性部件进行说明，可以理解，采用扭簧和发条弹簧也能实现相同的效果，后文不再赘述。为防止丝杆207跟随螺母206转动，在进一步的方案中，还包括限位部件和与所述限位部件相适配的限位部，

所述限位部件可以构造于所述丝杆207，也可以可拆卸的固定于所述丝杆 207，

所述限位部可以构造于所述机架210，所述限位部用于约束限位部件，使限位部件只能相对于限位部沿丝杆207的长度方向移动。即，限位部件与限位部构成沿丝杆207长度方向的移动副，使得限位部件在丝杆207的带动下只能相对于限位部移动，而不能相对于限位部转动，从而达到约束限位部件和丝杆207，避免丝杆207跟随螺母206转动的目的。

限位部件与限位部具有多种实施方式，作为一种优选的方案，所述限位部可以为沿丝杆207长度方向设置的限位槽，所述限位槽可以设置于机架210，所述限位部件可以为沿丝杆207径向设置的凸起309，所述凸起309延伸进所述限位槽中，并与限位槽相互配合，从而达到限制丝杆207转动的目的；

在另一种优选的方案中，所述限位部可以为沿丝杆207长度方向设置的两个相互平行的限位板311，所述限位部件为沿丝杆207径向设置的凸起309，所述凸起309延伸进所述两个限位板311之间；通过两个限位板311与凸起309 的配合，达到限制丝杆207转动的目的，如图3-图6所示，为减小相对运动过程中的摩擦力，在进一步的方案中，还包括滚轮310，所述滚轮310固定于所述凸起309，用于沿所述限位板311滚动，如图3所示，以便实现滚动摩擦，从而达到减小摩擦，尽量减少制动力损失的目的。

在本实施例中，所述压簧209设置于所述丝杆207的一端，以便使得压簧 209的弹性势能方向与丝杆207的长度方向一致，从而便于利用压簧209的弹性势能驱动丝杆207直线移动；而为便于调节压簧209压缩量，在进一步的方案中，本制动设备200还包括具有内部空腔的压簧套筒301及设置于所述压簧套筒301内的活动部件304，如图4-图6所示，活动部件304与所述压簧套筒301 构成移动副，所述压簧套筒301设置于所述丝杆207的一端，所述压簧209设置于所述压簧套筒301内，并位于所述丝杆207与所述活动部件304之间，所述压簧套筒301远离所述丝杆207的一端设置有调节螺纹孔302，所述调节螺纹孔302设置有调节螺杆303，所述调节螺杆303用于调节所述活动部件304与丝杆207之间的最大间距。在本实施例中，活动部件304设置于压簧套筒301内，并可以沿压簧套筒301的长度方向移动，由于压簧209设置于丝杆207与活动部件304之间，压簧209的最大长度等于丝杆207与活动部件304之间的间距，调节螺杆303与调节螺纹孔302通过螺纹连接在一起，通过转动调节螺杆303，可以调节调节螺杆303插入压簧套筒301中的距离，从而有效改变活动部件304 与丝杆207之间的最大间距，进而达到有效调节压簧209伸缩量的目的，从而可以方便的调节断电后自动制动过程中，压簧209驱动丝杆207移动的弹性势能大小。

作为优选的，所述活动部件304可以为板状结构、柱状结构或一端开口另一端封闭的筒状结构，如图4-图6所示，以便容纳压簧209的一端。

为便于加工和装配，在进一步的方案中，本制动设备200还包括压簧顶推部件305，所述压簧顶推部件305设置于所述压簧套筒301内，压簧顶推部件 305的一端可拆卸的连接所述丝杆207，所述压簧209设置于所述压簧顶推部件 305与所述活动部件304之间；沿压簧套筒301的长度方向设置有用于通过所述凸起309的槽口312，所述凸起309设置于所述压簧顶推部件305，如图4-图6 所示，通过设置压簧顶推部件305传递丝杆207与压簧209之间的作用力，有利于受力更平稳，此外，通过可拆卸的方式安装压簧顶推部件305，便于对压簧顶推部件305及丝杠进行分别加工和制造，从而更便于加工和装配。压簧顶推部件305具有多种实施方式，作为优选的，如图4-图6所示，所述压簧顶推部件305包括用于连接压簧209的基体306，所述基体306的结构可以与所述活动部件304相同，且所述基体306可以与压簧套筒301构成移动副，也可以不与压簧套筒301构成移动副，能够在压簧套筒301内移动即可，所述基体306的一侧设置有连接头307，所述连接头307设置有连接孔，所述丝杆207的一端插入所述连接孔中，且该端设置有螺纹孔，通过螺栓308可以实现连接头307与所述丝杆207固定连接，所述凸起309设置于所述基体306，如图所示，且所述基体306设置有用于连接滚轮310的螺纹孔，便于滚轮310的安装。

可以理解，为将动力从电机201传递到螺母206，具有多种实施方式，为使本制动设备200的体积更小巧，结构更紧凑，作为优选的，所述传动部件还包括传动机构，所述传动机构分别与所述电机201及螺母206相连，所述传动机构可以为齿轮传动机构、带传动机构、链传动机构、蜗轮蜗杆传动机构，连杆传动机构中的一种或多种的组合，且沿电机201到螺母206的方向，所述传动机构的传动比大于1；作为优选，所述传动机构优先采用齿轮传动机构，且沿电机201到螺母206的方向，所述齿轮传动机构的传动比大于1。即，在本实施例中，利用齿轮传动机构进行传动，不仅可以实现精确的传动比，以便精确控制刹车量，而且由于齿轮传动机构的传动比大于1，能够在降低转速的同时达到增加传动扭矩的目的，既可以有效增加刹车力，又可以在传功的过程中达到减速的目的，从而可以避免设置单独的减速机，有利于本制动设备200的体积更小巧，结构更紧凑。

可以理解，当传动机构的传动比等于1时，可以实现等速传动，可能达到传动的目的，满足本实施例的需求。

如图2-图8所示，作为一种优选的实施方式，所述传动机构包括传动轴203、设置于传动轴203的主齿轮204、设置于所述螺母206的副齿轮205，所述电机 201的轴与所述传动轴203的一端相连，传动轴203的另一端通过轴承402固定于机架210，所述主齿轮204与所述副齿轮205相啮合，且主齿轮204的齿数小于副齿轮205的齿数，以便有效增加传动比，所述螺母206通过轴承402固定于所述机架210，如图4-图6所示，电机201驱动传动轴203转动，并带动主齿轮204转动，从而带动副齿轮205及螺母206同步转动，最后达到驱动丝杆207直线移动的目的。为便于螺母206的安装，在进一步的方案中，如图4-图6 所示，所述螺母206的外侧设置于环状台阶，所述副齿轮205安装于所述环状台阶，所述环状台阶还安装有轴承402套401，且所述轴承402套401设置于所述副齿轮205的一侧，如图4-图6所示，所述机架210设置有用于容纳轴承402 的安装孔212，所述安装孔212内设置有轴承402，所述轴承402的外圈固定于安装孔212，轴承402的内圈固定于轴承402套401，所述轴承402可以优先采用角接触轴承402，角接触轴承402可以为一个或多个，所述安装孔212的两端分别设置有用于固定轴承402外圈的第一挡圈403和用于固定轴承402内圈的第二挡圈404，所述第一挡圈403固定于所述机架210，所述第二挡圈404固定于所述轴承402套401，以便实现轴承402的定位和固定。

实施例2

为解决弹性部件209的锁紧问题，使得在电机201未启动或电机201未断电的情况下，弹性部件209中的弹性势能不能释放，本实施例2与上述实施例1 的主要区别在于，本实施例所提供的制动设备还包括电磁制动器202，如图所示，所述电磁制动器202用于在通电时锁死所述电机201、弹性部件209、传动部件和/或活塞推杆208，及用于在断电时解锁，所述弹性部件209用于在电磁制动器202和电机201均断电时，自动释放所储存的弹性势能，并通过所述弹性势能驱动活塞推杆208直线伸出。

在本实施例中，通过在制动设备中设置电磁制动器202，电磁制动器202处于通电状态时锁紧电机201、弹性部件209、传动部件和/或活塞推杆208，从而可以直接或间接锁紧弹性部件209，防止弹性部件209中所储存的弹性势能自动释放；电磁制动器202处于断电状态时自动解锁，此时，弹性部件209可以与电机201一起共同驱动活塞推杆208移动，以便制动；而如果电机201断电，则弹性部件209中所储存的弹性势能可以自动释放，并驱动活塞推杆208移动，从而实现断电自动刹车功能。

在本实施例中，电磁制动器202还可以起到控制制动过程的作用，具体而言，当所述电磁制动器202处于通电状态，电机201、传动机构以及螺母被锁死，活塞推杆208的一端延伸进活塞套筒中，但活塞推杆208不能动作；

当车辆运行正常且需要刹车时，所述电磁制动器202可以在控制器的控制下自动断电，从而使得电机201可以转动，且所述弹性部件209中所储存的弹性势能也可以顺利释放；当制动后，为保持制动状态，所述电磁制动器202可以在控制器的控制下自动通电，从而锁紧整个制动设备，以保持制动状态；当需要解除制动时，所述电磁制动器202可以在控制器的控制下自动断电，控制器可以控制电机201反向转动，且所述弹性部件209中的弹性势能可以逐渐增加，以便于恢复到初始时的状态，此时，电磁制动器202断电，锁紧整个制动设备。

在本实施例中，电磁制动器202具有多种设置位置，只需设置于从电机201 到活塞推杆208的传动路径上即可，当电磁制动器202处于通电状态时，可以锁紧整个电机201、传动部件以及活塞推杆208，从而达到锁紧弹性部件209的目的；而由于电磁制动器202是在通电的情况下锁紧电机201，在断电的情况下解锁电机201，电磁制动器202可以采用现有技术中常用的电磁抱闸(或称为闸瓦制动器)或电磁刹车器，作为优选，在本实施例中，电磁制动器202优先采用电磁刹车器，如图7所示，所述电磁刹车器包括铁轭组件501、转子组件502以及衔铁组件503，所述转子组件502固定于电机201的轴或所述传动轴203，所述铁轭组件501和衔铁组件503分别设置于所述转子组件502的两侧，且分别固定于所述机架210或电机201的壳体，所述衔铁组件503活动固定于所述铁轭组件501，且二者之间还设置有复位弹簧505，所述铁轭组件501内设置有线圈506，所述线圈506用于在通电时产生电磁力，所述衔铁组件503用于在所述电磁力的吸附下沿传动轴203的轴向移动并压紧转子组件502一侧的摩擦片 504，从而达到通电锁紧电机201；而当铁轭组件501处于断电状态时，所述衔铁组件503在复位弹簧505的作用下脱离转子组件502，达到断电解锁电机201 的目的。

由于电动机的轴通常是贯穿电动机的，从前端延伸出电动机内部定子的轴通常称为输出端，用于输出动力，所述电磁制动器202也可以安装于该端，如图2、图4、图5及图8所示，而从后端延伸出电动机内部定子的轴通常称为散热端，通常用于安装风扇，本电磁制动器202也可以安装于该端，用于在通电时锁紧电动机的轴，电磁制动器202的安装方法是现有的公知常识，这里不再赘述。

此外，电磁制动器202还可以起到保护电机201的作用(防止电机201持续工作发热)。

实施例3

本实施例提供了一种制动系统，包括控制器、及实施例1或实施例2中所述的制动设备200，所述电磁制动器202的供电线路上设置有开关，所述控制器分别与所述开关及所述电机201相连，控制器通过控制开关的连通/断开，实现对电磁制动器202通电/断电的控制，控制器通过控制所述电机201的启/停、正转/反转，以便实现对制动、解除制动以及制动力的控制。

可以理解，所述开关可以采用现有技术中常用的可控开关，如现有技术中常用的继电器等，如电磁继电器等，以便利用控制器进行控制。

所述控制器可以是现有技术中常用的控制器，如单片机、PLC、以及嵌入式芯片，如ARM芯片等，当本制动器安装于车辆时，所述控制器还可以是车辆的中央处理器。

实施例4

本实施例提供了一种车辆，包括制动总泵100、及实施例1或实施例2中所述的制动设备200或实施例3中所述的制动系统，所述制动总泵100的一端设置有活塞套筒101，所述机架210与所述制动总泵100相连，且所述活塞推杆 208的一端设置于所述活塞套筒101内，如图8所示。

在本实施例中，所述车辆可以是现有的火车、动车、用于个人快速运输系统中的车辆以及汽车等，尤其适用于电动汽车，可以是有人驾驶的车辆，也可以是无人驾驶的车辆，由于实施例1中所提供的制动设备200，具有断电自动刹车的功能，尤其适用于无人驾驶的车辆或自动控制的车辆。

为实现自动刹车功能，所述车辆设置有测距传感器和/或测速传感器，并分别与控制器相连，控制器根据测距传感器和/或测速传感器自动控制是/否制动及制动量等，从而实现自动刹车功能。

此外，还可以人为踩踏制动踏板实现刹车工作，例如，车辆设置于制动踏板，所述制动踏板设置检测部件，检测部件与控制器相连，用于检测人踩踏制动踏板的力度和/或制动踏板的转动角度，并发送给控制器，控制器根据检测部件所检测的数据控制电机201，从而达到人工制动的目的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制动设备，其特征在于，包括电机、弹性部件以及与制动总泵中的活塞套筒相适配的活塞推杆，

所述电机通过传动部件与所述活塞推杆相连，所述电机用于驱动活塞推杆伸出，并同步带动弹性部件释放所储存的弹性势能，且所释放的弹性势能用于同步驱动活塞推杆伸出，

所述电机还用于驱动活塞推杆回缩，并同步带动弹性部件增加弹性势能，

当电机断电时，所述弹性部件自动释放所储存的弹性势能，并通过所述弹性势能驱动活塞推杆伸出。

2.根据权利要求1所述的制动设备，其特征在于，还包括机架，所述电机设置于所述机架，且所述机架还构造有用于可拆卸连接制动总泵的连接部。

3.根据权利要求2所述的制动设备，其特征在于，所述弹性部件为压簧，所述压簧沿活塞推杆的长度方向设置，压簧在活塞推杆伸出的过程中释放弹性势能，在活塞推杆回缩的过程中压缩并增加弹性势能；

或，所述弹性部件为扭簧，且沿电机到活塞推杆的传动路径上，所述扭簧的一端固定于某一能够在电机的驱动下转动的部件，扭簧的另一端固定于所述机架，扭簧在活塞推杆伸出的过程中释放弹性势能，在活塞推杆回缩的过程中增加弹性势能；

或，所述弹性部件为发条弹簧，且沿电机到活塞推杆的传动路径上，所述发条弹簧的一端固定于某一能够在电机的驱动下转动的部件，发条弹簧的另一端固定于所述机架，发条弹簧在活塞推杆伸出的过程中释放弹性势能，在活塞推杆回缩的过程中增加弹性势能。

4.根据权利要求1-3任一所述的制动设备，其特征在于，还包括电磁制动器，所述电磁制动器用于在通电时锁死所述电机、弹性部件、传动部件和/或活塞推杆，及用于在断电时解锁，所述弹性部件用于在电磁制动器和电机均断电时，自动释放所储存的弹性势能，并通过所述弹性势能驱动活塞推杆伸出。

5.根据权利要求2-3任一所述的制动设备，其特征在于，所述传动部件包括丝杆及与所述丝杆相适配的螺母，所述螺母与丝杆构成螺旋传动机构，所述活塞推杆与所述丝杆为一体结构或可拆卸的固定于所述丝杆的一端，所述螺母活动安装于所述机架，所述电机用于驱动螺母转动。

6.根据权利要求5所述的制动设备，其特征在于，还包括限位部件及与所述限位部件相适配的限位部，

所述限位部件构造于所述丝杆，或，限位部件可拆卸的固定于所述丝杆，

所述限位部构造于所述机架，所述限位部用于约束限位部件，使限位部件只能相对于限位部沿丝杆的长度方向移动。

7.根据权利要求6所述的制动设备，其特征在于，所述限位部为沿丝杆长度方向设置的限位槽，所述限位部件为沿丝杆径向设置的凸起，所述凸起延伸进所述限位槽中；

和/或，所述限位部为沿丝杆长度方向设置的两个相互平行的限位板，所述限位部件为沿丝杆径向设置的凸起，所述凸起延伸进所述两个限位板之间。

8.根据权利要求5所述的制动设备，其特征在于，所述传动部件还包括传动机构，所述传动机构分别与所述电机及螺母相连，所述传动机构为齿轮传动机构、带传动机构、链传动机构、蜗轮蜗杆传动机构、连杆传动机构中的一种或多种的组合，且沿电机到螺母的方向，所述传动机构的传动比大于或等于1。

9.一种制动系统，其特征在于，包括控制器、及权利要求4所述的制动设备，所述电磁制动器的供电线路上设置有开关，所述控制器分别与所述开关及所述电机相连，用于控制开关的连通/断开，及用于控制所述电机启/停、正转/反转。

10.一种车辆，其特征在于，包括制动总泵、权利要求1-8任一所述的制动设备或权利要求9所述的制动系统，所述制动总泵的一端设置有活塞套筒，所述活塞推杆的一端设置于所述活塞套筒内。

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