CN216833619U - 一种用于无人驾驶汽车的双重电子机械制动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于无人驾驶汽车的双重电子机械制动装置，其包括制动盘、第一对摩擦衬块、第二对摩擦衬块、第一卡钳、第二卡钳、第一电机、第二电机、第一增矩传动模块、第二增矩传动模块、第一制动执行模块、第二制动执行模块、第一位置传感器、第二位置传感器；增矩传动模块包括太阳轮、行星架、行星架和齿圈；制动执行模块包括齿轮轴、滚珠、螺母。本实用新型采用了两对摩擦衬片同时对制动盘进行夹紧，提供双倍制动力，制动时间较短，制动效果较好，能够有效提升安全性能；本装置在一套制动系统失效时，另一套制动系统仍可以满足制动需求，并及时向驾驶员发出安全警报，实现备份制动。

Description

一种用于无人驾驶汽车的双重电子机械制动装置

技术领域

本实用新型涉及一种无人驾驶汽车线控制动技术领域，尤其涉及一种用于无人驾驶汽车的双重电子机械制动装置。

背景技术

近年来，汽车安全性越来越得到广泛关注，而汽车制动系统是汽车主动安全的重要系统之一。随着电子及网络技术的发展，线控技术飞速发展，车辆电子机械制动（EMB）系统应运而生。此外，随着汽车智能化的发展，自动驾驶将越来越多的替代人工驾驶，这也对车辆控制的安全性提出了更高的要求。

通常，车辆的制动器装置用来产生制动力用于使运行的车辆减速或停止，车辆保持静止状态。尽管众多成熟的制动电子安全控制技术已经得到了广泛的应用，但是现有汽车制动力过小、刹车距离和时间太长，极易发生交通碰撞事故从而导致车祸，满足不了汽车在各种复杂路况上高速行驶时的紧急制动要求。而现有的电子机械制动系统虽然相比于液压制动系统具有更高的安全性，但是依然无法满足目前更高的安全性要求。

中国专利授权公告号CN 107466345 B 公开了“盘式双重制动机构与制动系统”，该系统通过制动液压调节装置，其设有制动液压主泵、电机泵、储液罐、电磁阀、限压阀液压调节部件，以两个制动钳液压分泵对活塞腔进行建压和减压，实现同步“抱死、松开、再抱死、再松开”制动盘，达到制动目的。但是传统的液压方式制动管路长，阀类元件多，往往导致液压传递迟滞时间过长，使制动距离增加，安全性降低。

目前现有电子机械制动装置设计，大多由于结构复杂、体积大、制造装配难度大等原因未能成功应用到实际生活种。因此，根据现有汽车制动系统的不足之处，迫切需要一种结构紧凑、稳定性高、安全性强的双重电子机械制动装置，能够有效缩短制动距离，增强制动效果，延长制动寿命，提高车辆控制的安全性。

实用新型内容

为弥补现有技术的不足，本实用新型的目的在于提出一种用于无人驾驶汽车的双重电子机械制动装置，能够有效缩短制动距离，大幅提高制动性能，采取双电机驱动两对摩擦衬片同时产生制动力，具有体积小、响应快、制动效果好的优点。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现。

一种用于无人驾驶汽车的双重电子机械制动装置，包括制动盘、第一对摩擦衬块、第二对摩擦衬块、第一钳体、第二钳体、第一电机、第二电机、第一增矩传动模块、第二增矩传动模块、第一制动执行模块、第二制动执行模块、第一位置传感器、第二位置传感器；所述第一电机、第二电机经第一增矩传动模块、第二增矩传动模块和第一制动执行模块、第二制动执行模块与所述第一对摩擦衬块、第二对摩擦衬块连接；所述第一制动执行模块包括齿轮轴、滚珠、螺母a、螺母b，用于推动所述第一对摩擦衬块对所述制动盘进行夹紧；所述第一增矩传动模块包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，用于减速增扭；所述行星架固定在壳体上；所述第一电机通过传动轴与所述太阳轮连接；所述太阳轮与所述行星轮啮合，所述齿圈具有内啮合齿和外啮合齿，所述内啮合齿与所述行星轮啮合，所述外啮合齿与所述齿轮轴啮合。

进一步地，所述第一电机、第二电机均为大功率、高转矩电机。

进一步地，所述齿轮轴表面设有轴向限位环、丝杠a、丝杠b，所述丝杠a、丝杠b的螺纹旋向相反，所述齿轮轴的齿轮和所述齿圈的外啮合齿采用斜齿，所述齿轮轴两端的丝杠a、丝杠b同轴安装在对应的螺母a、滚珠丝杠b内。

进一步地，所述螺母a、螺母b内圆周设置有滚珠导槽，所述齿轮轴两端的丝杠a、丝杠b处也对应设置有滚珠导槽，用于安装所述滚珠；所述滚珠安装在螺母a、螺母b和丝杠a、丝杠b之间。

进一步地，所述轴向限位环卡在限位卡槽，所述限位卡槽固定在所述壳体上，防止所述齿轮轴横向移动，保证制动精度。

进一步地，所述第一钳体、第二钳体水平布置在所述制动盘两侧，所述第一钳体、第二钳体处安装有所述第一位置传感、第二位置传感器，位置传感器将采集到的位置信号传输至电子控制单元，若其中有出现断电故障情况，会及时向驾驶员发出安全警报。

进一步地，所述第一对摩擦衬块和所述第二对摩擦衬块都是同时工作，与所述制动盘接触时间更短即可满足制动要求，即所述第一对摩擦衬块和所述第二对摩擦衬块磨损更少，能够延长制动器的使用寿命。

本实用新型具有如下有益效果。

（1）本实用新型双重电子机械制动装置由双电机驱动，制动时两对摩擦衬片同时对制动盘夹紧，能够提供双倍制动力，制动时间较短，制动效果较好，有效提高安全性能。

（2）本实用新型设置双重制动系统，在车辆行驶中一套制动系统断电故障失效时，另一套制动系统仍可工作满足制动需求，且及时向驾驶员发出安全警报，实现备份制动。

（3）本实用新型利用行星轮系减速增扭，齿轮轴和具有外圆周斜齿轮的行星轮系啮合传递扭矩，结构简单紧凑，传动高效，输出的驱动力大，所占空间体积小。

（4）本实用新型利用滚珠丝杠机构，实现旋转运动与直线运动的转换，使得制动力的输出平稳，且滚珠丝杠与滚珠螺母通过光滑钢珠传动，摩擦力小，磨损低。

（5）本实用新型中利用两对摩擦衬片进行制动，在保证有效制动下，摩擦片与制动盘接触时间更短，能够减少制动片和制动盘的磨损，延长制动器的使用寿命。

附图说明

下面对本实用新型的各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明。

图1为本实用新型结构示意图。

图2为具有内外啮合齿齿圈的行星轮系结构示意图。

图3为具有轴向限位和环丝杠的齿轮轴结构示意图。

附图标记说明：1、制动盘；2、第一对摩擦衬块；3、第二对摩擦衬块；4、第一钳体；5、第二钳体；6、第一位置传感器；7、螺母a；8、滚珠；9、限位卡槽；10、齿轮轴；10-1、轴向限位环；10-2、丝杠a；10-3、丝杠b，11、第一制动执行模块；12、螺母b；13、行星架；14、太阳轮；15、行星轮；16、齿圈；16-1、内啮合齿；16-2、外啮合齿；17、第一电机；18、第一增矩传动模块；19、第二位置传感器；20、第二增矩传动模块；21、第二电机；22、第二制动执行模块；23、壳体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，应当理解，进一步地实施例仅为了说明本实用新型，并非限制本实用新型的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供一种用于无人驾驶汽车的双重电子机械制动装置，包括制动盘1、第一钳体4、第二钳体5、第一对摩擦衬块2、第二对摩擦衬块3、第一电机17、第二电机21、第一增矩传动模块18、第二增矩传动模块20、第一制动执行模块11、第二制动执行模块22、第一位置传感器6、第二位置传感器19；第一电机17、第二电机21经第一增矩传动模块18、第二增矩传动模块20和第一制动执行模块11、第二制动执行模块22与第一对摩擦衬块2、第二对摩擦衬块3连接；第一制动执行模块11包括齿轮轴10、滚珠8、螺母a7、螺母b12，用于推动第一对摩擦衬块2对制动盘1进行夹紧；第一增矩传动模块18包括太阳轮14、行星轮15、行星架13和齿圈16，用于减速增扭；行星架13固定在壳体23上；第一电机17通过传动轴与太阳轮14连接；太阳轮14与行星轮15啮合，齿圈16具有内啮合齿16-1和外啮合齿16-2，内啮合齿16-1与行星轮15啮合，外啮合齿16-2与齿轮轴10啮合。

在本实例中，第一钳体和第二钳体、第一对摩擦衬片和第二对摩擦衬片、第一电机和第二电机、第一增矩传动模块和第二增矩传动模块、第一制动执行模块和第二制动模块结构均相同，下面仅以第一钳体、第一对摩擦衬块、第一电机、第一增矩传动模块、第一制动执行模块进行描述。

在本实例中，所述第一电机17、第二电机21均为大功率、高转矩电机，可以独立达到增扭所需的最大功率或转矩，第一电机17的转矩通过太阳轮14、行星轮15、齿圈16、齿轮轴10、丝杠a10-2、丝杠b10-3、螺母a7、螺母b12实现转矩耦合。

如图1、2、3所示，齿轮轴10表面设有轴向限位环10-1、丝杠a10-2、丝杠b10-3，丝杠a10-2、丝杠b10-3的螺纹旋向相反，两端的螺母a7、螺母b12可以反方向直线运动，齿轮轴10的齿轮和齿圈16的外啮合齿16-2采用斜齿，齿轮轴10两端的丝杠a10-2、丝杠b10-3同轴安装在对应的螺母a7、滚珠丝杠b12内。

在本实例中，螺母a7、螺母b12内圆周设置有滚珠导槽，齿轮轴10两端丝杠a10-2、丝杠b10-3处也对应设置有滚珠导槽，用于安装滚珠8，滚珠8安装在螺母a7、螺母b12和丝杠a10-2、丝杠b10-3之间，制动时，螺母a7、螺母b12与齿轮轴两端的丝杠a10-2、丝杠b10-3通过滚珠8配合，形成滚珠丝杆螺母副，从而将齿轮轴10的旋转运动转化为螺母a7、螺母b12的直线运动。

在本实例中，轴向限位环10-1卡在限位卡槽9，限位卡槽9固定在壳体23上，防止齿轮轴10横向移动，保证制动精度。

在本实例中，第一钳体4、第二钳体5水平布置在制动盘1两侧，第一钳体4、第二钳体5处安装有第一位置传感器6、第二传感器19，位置传感器将采集到的位置信号传输至电子控制单元，若其中有出现断电故障情况，会及时向驾驶员发出安全警报。

在本实例中，第一对摩擦衬块2和第二对摩擦衬块3都是同时工作，与制动盘1接触时间更短即可满足制动要求，即第一对摩擦衬块2和第二对摩擦衬块3磨损更少，能够延长制动器的使用寿命。

本实用新型提出的一种无人驾驶的双制动电子机械制动系统的工作原理如下。

当汽车进行制动时，电子控制单元检测到踏板位移传感器传输的信号，向第一电机17和第二电机21发出刹车指令，第一电机17和第二电机21运行，现以第一电机部分为例，第二电机部分的运行步骤与第一电机部分一致。当第一电机17接收到电子控制单元的刹车指令后，第一电机17通过传动轴带动太阳轮14转动，通过行星架13固定的行星轮15带动具有内外啮合齿的齿圈16转动，实现减速增扭，进而带动与齿圈16啮合的齿轮轴10转动，通过齿轮轴10两端的滚珠副，将齿轮轴10的旋转运动转化位螺母a7、螺母12的直线运动，推动第一对摩擦衬片2、第二对摩擦衬片3对制动盘1进行夹紧，最后达到制动效果，此时第一电机17为堵转状态。由于有两对摩擦衬片同时对制动盘进行夹紧，车辆受到两倍的制动力，车速迅速下降，制动时间少，制动距离短，大大提高了其制动效果，有效提高车辆控制的安全性。

当驾驶员抬起脚踏板，踏板位移传感向电子控制单元传输信号，电子控制单元向第一电机17和第二电机21发出还原指令，仍以第一电机部分为例，第二电机部分的运行步骤与第一电机部分一致。当第一电机17接收到电子控制单元的还原指令后，第一电机17反转，第一电机17通过传动轴带动太阳轮14反向转动，通过行星架13固定的行星轮15带动具有内外啮合齿的齿圈16反向转动，进而带动与齿圈16啮合的齿轮轴10反向转动，通过齿轮轴10两端的滚珠副，螺母a7、螺母12反向直线运动，使第一对摩擦衬片2、第二对摩擦衬片3回到原位，制动过程结束。

本实用新型是通过优选实施例来进行描述的，任何熟悉本技术领域的人员在不违背本实用新型的精神以及保护范围的情况下，可以对本实用新型的实施例以及特征进行改变或者等效替换。本实用新型可以不受此处所公开的就具体实施例的限制，但是其他纳入本实用新型权利要求的实施例都在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于无人驾驶汽车的双重电子机械制动装置，包括制动盘（1）、第一对摩擦衬块（2）、第二对摩擦衬块（3）、第一钳体（4）、第二钳体（5）、第一电机（17）、第二电机（21）、第一增矩传动模块（18）、第二增矩传动模块（20）、第一制动执行模块（11）、第二制动执行模块（22）、第一位置传感器（6）、第二位置传感器（19），其特征在于：所述第一电机（17）、第二电机（21）经第一增矩传动模块（18）、第二增矩传动模块（20）和第一制动执行模块（11）、第二制动执行模块（22）与所述第一对摩擦衬块（2）、第二对摩擦衬块（3）连接；所述第一制动执行模块（11）包括齿轮轴（10）、滚珠（8）、螺母a（7）、螺母b（12），用于推动所述第一对摩擦衬块（2）对所述制动盘（1）进行夹紧；所述第一增矩传动模块（18）包括太阳轮（14）、行星轮（15）、行星架（13）和齿圈（16），用于减速增扭；所述行星架（13）固定在壳体（23）上；所述第一电机（17）与所述太阳轮（14）连接；所述太阳轮（14）与所述行星轮（15）啮合，所述齿圈（16）具有内啮合齿（16-1）和外啮合齿（16-2），所述内啮合齿（16-1）与所述行星轮（15）啮合，所述外啮合齿（16-2）与所述齿轮轴（10）啮合。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人驾驶汽车的双重电子机械制动装置，其特征在于：所述齿轮轴（10）两端丝杠a（10-2）、丝杠b（10-3）的螺纹旋向相反，所述齿轮轴（10）的齿轮和所述齿圈（16）的外啮合齿（16-2）均采用斜齿，所述齿轮轴（10）两端的丝杠a（10-2）、丝杠b（10-3）通过所述滚珠（8）同轴安装在对应的螺母a（7）、螺母b（12）内。

3.根据权利要求1所述的一种用于无人驾驶汽车的双重电子机械制动装置，其特征在于：所述齿轮轴（10）上的轴向限位环（10-1）卡在限位卡槽（9），所述限位卡槽（9）固定在所述壳体（23）上，防止所述齿轮轴（10）横向移动，保证制动精度。

4.根据权利要求1所述的一种用于无人驾驶汽车的双重电子机械制动装置，其特征在于：所述第一钳体（4）、第二钳体（5）水平布置在所述制动盘（1）两侧，所述第一钳体（4）、第二钳体（5）处安装有所述第一位置传感器（6）、第二位置传感器（19），位置传感器将采集到的位置信号传输至电子控制单元，若其中有出现断电故障情况，会及时向驾驶员发出安全警报。

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