CN214661650U - 一种低能耗电子机械制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低能耗电子机械制动装置，包括电子控制单元ECU、齿轮传动机构一、电磁离合器、齿轮传动机构二、螺齿直线传动机、制动钳体、制动块、摩擦块及制动盘等。电子控制单元ECU用于控制电磁离合器的分离和接合状态的切换；齿轮传动机构一，磁流变离合器，齿轮传动机构二和螺齿直线传动机用于使驱动轴来驱动制动机构产生制动摩擦转矩。本发明结构简单，易于实现，工作可靠，可以实现在无需额外能量消耗的前提下充分利用车辆的运动动能进行制动，尤其适用于无人驾驶车辆。

Description

一种低能耗电子机械制动装置

技术领域

本发明涉及汽车制动领域，尤其是一种低能耗电子机械制动装置。

背景技术

制动系统是车辆的重要系统之一，尤其是基于现在汽车保有量爆发式增长的现状，为了进一步提高对车辆的制动效果的控制并逐步向非人力式制动控制发展，以消除人力操控过程中存在的时间延迟，以及人的潜在缺陷等造成的对制动效果的不利影响，急需开发新一代的可自动控制和具有优良应用性能的制动装置。电子机械制动技术是线控技术和机械式制动技术相结合而诞生的新技术，它综合有线控技术可实现自动控制的优势和机械制动技术具有制动效能高和响应快的性能，十分利于汽车在自动化方向或是无人驾驶方向上的发展。

中国专利文献CN201538307U公布了一种电子机械制动装置，亦是一种电机驱动连杆式电子制动机构，在实施制动时，驱动电机工作使偏心轮转动，通过连杆和活塞的传递，将制动块压向制动盘，电机的驱动转矩转化为制动压力。该制动实现方法是以额外增加的电机为动力源，这对于车辆的轻量化发展是存在阻碍作用。另外，其制动实现方法中还有运用连杆机构，其所需运动空间较大，这对于车辆的集成紧凑化发展也存在阻碍作用。

中国专利文献CN108317186A公布了一种电子机械线控制动器，在实施制动时，其所述的电机经由传动机构驱动主动杆转动，该主动杆与滚子之间的摩擦力使滚子向凹槽的浅端方向移动，推动从动杆和主动杆反向运动，进而驱动活塞和制动钳体分别向相反的方向运动，使摩擦片压紧制动盘从而产生制动效果。该制动实现方法是以额外增加的电机为动力源，这对于车辆的轻量化发展是存在阻碍作用。

发明内容

鉴于上述存在的问题，本发明提出了一种低能耗电子机械制动装置，通过实施该制动方法，可以实现在无需额外能量消耗的前提下充分利用车辆的运动动能进行制动，而且该制动方法具有制动强度负反馈控制特性。另外，在驱动电机再生制动和液压制动的共同配合作用下，可增补该制动方法可能存在的制动强度不足的问题，尤其适用于无人驾驶车辆。

实现本发明的技术方案如下：一种低能耗电子机械制动装置，包括齿轮传动机构一、磁流变离合器、齿轮传动机构二、螺齿直线传动机、制动钳体、制动块、摩擦块及制动盘；所述的齿轮传动机构一的主动轮固定安装在驱动轴上，从动轮固定安装在磁流变离合器的输入轴上；所述的磁流变离合器的控制端与磁流变离合器控制器相连，磁流变离合器控制器用于为磁流变离合器提供24V工作电压和切断供电；所述的齿轮传动机构二的主动齿轮固定安装在磁流变离合器输出轴上，从动轮固定安装在螺齿直线传动机构的内螺轴上；所述的螺齿直线传动机构的外螺轴与制动钳体中的制动块固定连接。

所述的驱动轴是指与车轮同轴安装并驱动车轮转动的轴。

所述的齿轮传动机构一和齿轮传动机构二均采用减速增矩的安装方式，即主动齿轮齿数小于从动齿轮齿数，且其比值为传动比倒数。

所述的螺齿直线传动机构的外螺轴与制动钳体中的制动块的连接方式包括螺纹连接、焊接及一体铸造。

所述的制动块安装在制动钳体中的腔体中，其润滑方式为油润滑。

所述的摩擦块与制动盘的接触方式包括局部摩擦接触和全盘式环状接触。同现有的制动装置相比，本发明具有如下有益效果：所述电子机械制动装置可将转矩转变为制动块对制动盘的压紧力以产生制动摩擦转矩，实现制动。

所述电子机械制动装置可回收利用汽车的运动动能，减少能量消耗。

所述电子机械制动装置安装布置空间需求小，优选地可实现四轮独立制动。所述电子机械制动装置可实现完全的ECU控制，适合无人驾驶车辆制动。

附图说明

图1为本发明装置的主传动机构示意图。

图2为本发明装置的螺齿直线传动机构示意图。

图3为本发明装置的齿轮啮合示意图。

图4为本发明装置的制动执行机构示意图。

附图中标注说明：1-齿轮传动机构一主动轮2-驱动轴3-电子控制单元 ECU 4-磁流变离合器5-齿轮传动机构二从动轮6-内螺轴7-齿轮传动机构二主动轮8-磁流变离合器输出轴9-磁流变离合器输入轴10-齿轮传动机构一从动轮11-外螺轴12-制动钳体13-浮动摩擦块14-制动盘15-动摩擦块16-制动块

具体实施方式

车辆在行驶过程中，由驾驶员发出或智能传感系统检测并发出制动请求后，电子控制单元ECU3检测到这一信息后，控制并接通磁流变离合器4的工作电压，使磁流变离合器4处于接合状态并将转矩通过齿轮传动机构一主动轮1和齿轮传动机构一从动轮10以及齿轮传动机构二主动轮7和齿轮传动机构二从动轮5由驱动轴2放大并传递至内螺轴6。由于齿轮传动机构二从动轮5固定安装在内螺轴6上，因此内螺轴6在轴向方向上不会产生运动，而只是转动，从而通过其内螺齿与外螺轴11的外螺齿的啮合传动使外螺轴11产生轴向运动，即实现了转动到直线运动的变换。由于外螺轴11与制动块16固定连接，外螺轴11的轴向运动会使制动块16和动摩擦块15产生同轴轴向运动。合理设计内螺齿的啮合运动，可使外螺轴11在驱动转矩的作用下使动摩擦块15压向制动盘14，同时浮动摩擦块13压向制动盘14，从而产生摩擦制动转矩。因为当磁流变离合器4开始滑转时，说明外螺轴11的轴向运动已达到极限状态，即产生的摩擦制动转矩达到极限。

在所述的制动过程中，由于车辆的运动动能在不断减少，故而驱动轴2 所能驱动的负载转矩也会减小，因此通过主传动机构和螺齿直线传动机构使动摩擦块15和浮动摩擦块13对制动盘14产生的极限压紧程度是不断降低的，即所能产生的极限摩擦转矩是逐渐减小的，这一效果即所述的制动强度负反馈。

车辆在制动过程中，由驾驶员发出或智能传感系统检测并发出制动放松或取消请求时，电子控制单元ECU3检测到这一信息后，通过低压线路断开磁流变离合器4的工作电压，使磁流变离合器4处于分离状态。由于齿轮传动机构二主动轮7失去了驱动转矩，则其下级传动机构均处于自由状态。当车辆仍处于行驶状态时，制动块16和动摩擦块15和浮动摩擦块13 在和制动盘14的摩擦转矩作用下产生转动，并在直线传动机构的作用下产生与制动盘14的分离运动，达到解除摩擦制动转矩的目的。

以上对本发明进行了工作过程的描述，但本发明的具体应用实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低能耗电子机械制动装置，包括齿轮传动机构一、磁流变离合器、齿轮传动机构二、螺齿直线传动机、制动钳体、制动块、动摩擦块、浮动摩擦块及制动盘；所述的齿轮传动机构一的主动轮固定安装在驱动轴上，从动轮固定安装在磁流变离合器的输入轴上；所述的磁流变离合器的控制端与磁流变离合器控制器相连，磁流变离合器控制器用于为磁流变离合器提供24V工作电压和切断供电；所述的齿轮传动机构二的主动齿轮固定安装在磁流变离合器输出轴上，从动轮固定安装在螺齿直线传动机构的内螺轴上；所述的螺齿直线传动机构的外螺轴与制动钳体中的制动块固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种低能耗电子机械制动装置，其特征在于驱动轴是指与车轮同轴安装并驱动车轮转动的轴。

3.根据权利要求1所述的一种低能耗电子机械制动装置，其特征在于齿轮传动机构一和齿轮传动机构二均采用减速增矩的安装方式，即主动齿轮齿数小于从动齿轮齿数，且其比值为传动比倒数。

4.根据权利要求1所述的一种低能耗电子机械制动装置，其特征在于螺齿直线传动机构的外螺轴与制动钳体中的制动块的连接方式包括螺纹连接、焊接及一体铸造。

5.根据权利要求1所述的一种低能耗电子机械制动装置，其特征在于制动块安装在制动钳体中的腔体中，其润滑方式为油润滑。

6.根据权利要求1所述的一种低能耗电子机械制动装置，其特征在于摩擦块与制动盘的接触方式包括局部摩擦接触和全盘式环状接触。

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