CN216861429U - 一种无人驾驶汽车双向推进式电子机械制动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开涉及了一种无人驾驶汽车双向推进式电子机械制动装置，该电子机械制动装置由电机、移动壳顶、连杆机构、蜗轮、蜗杆、齿轮A、齿轮B、制动盘、制动块、棘齿条装置、汽车电子控制单元、位移传感器等装置组成。所述移动壳顶包括配合导轨、导向销、位移传感器，配合导轨与导向销用于限制移动壳顶与制动钳的相对运动；所述电机输出的力矩经过蜗轮、蜗杆减速增距后，齿轮B绕轴的旋转运动转化为连杆的旋转运动，制动钳直线运动的同时移动壳顶向着与制动钳相反的方向进行直线运动，使位于制动盘两侧的制动块压向制动盘，从而实现制动。该装置制动响应迅速，制动力大，整体结构简单，易于安装，且内部的棘齿条装置可以实现驻车功能。

Description

一种无人驾驶汽车双向推进式电子机械制动装置

技术领域

本实用新型涉及一种无人驾驶汽车制动系统技术，尤其涉及一种汽车电子机械制动装置。

背景技术

无人驾驶汽车技术是当今汽车领域中的热门领域，无人驾驶汽车是一种智能汽车，通过雷达传感器、视觉传感器等来感知车辆周边环境，而后将感知信息和数据传输至中央处理器，中央计算中心融合感知、定位等信息后，再由规划决策执行模块控制车辆完成，最终保证车辆安全行驶。

在无人驾驶汽车行驶过程中，制动系统起到关键作用，制动器是整个制动系统的执行装置。如今无人驾驶汽车大多使用液压制动，但是液压制动操纵费力、制动力不大，并且长时间连续进行制动会出现制动液产生汽化现象，严重影响制动效果。将来电子机械制动系统在无人驾驶领域会得到广泛应用，但是目前的电子机械制动装置普遍存在制动力不足的问题，因此设计一种结构简单、易于安装、响应迅速、制动力大、安全可靠的电子机械制动装置具有重大意义。

中国专利授权公开号CN214304948U公开了“一种肘杆增力式电子机械制动器”，该专利采用电机和电磁铁组件组合产生动力源，利用肘杆增力，但该装置结构较复杂，其零部件不易于加工，在高温时电磁铁的磁性容易受到影响，制动力得不到保障，且制动装置无法实现驻车制动功能。

实用新型内容

鉴于上述存在问题，本实用新型提供了一种无人驾驶汽车双向推进式的电子机械制动装置。

为了解决上述问题，本实用新型所提供的技术方案为：一种双向推进式汽车电子机械制动装置，该制动装置具有结构简单、制动力大、响应迅速、制动精准的特点。它包括蜗轮、蜗杆、齿轮A、齿轮B、连杆A、连杆B、连杆C、移动壳顶、制动块A、制动块B、棘爪、棘齿条、线圈、复位弹簧A、复位弹簧B、压缩弹簧片、支撑弹簧、锁止销、圆柱滚子、销孔、汽车电子控制单元、支撑销、导向销、位移传感器等装置，所述蜗杆通过键与直流无刷电机键连接，电机被电机通电后输出转矩依次通过蜗轮、连杆A、连杆B、连杆C、制动块A、制动块B后实现对制动盘的制动；所述蜗轮通过花键与齿轮A键连接；所述连杆机构包括连杆A、连杆B、连杆C，连杆B中部通过花键与齿轮B键连接；所述移动壳顶包括制动块A、配合导轨、导轨槽、制动块；所述棘爪可绕定轴进行旋转，压缩弹簧片的一端始终与棘爪的爪端相抵接，使棘爪有逆时针向下绕定轴旋转的趋势；所述圆柱滚子一端与棘爪的下端相抵接，另一端与支撑弹簧相抵接；所述锁止销的一端通过支撑销与圆柱滚子相连接，锁止销在支撑弹簧的作用下克服压缩弹簧片的弹力，使棘爪远离棘齿条；所述位移传感器安装在移动壳顶靠近制动钳的一端，用于实时监测制动块的磨损情况，当制动块达到磨损极限时及时发出警报。

本实用新型通过电机输出的转矩传递至蜗轮、蜗杆，减速增距，蜗轮带动齿轮B旋转，在连杆机构作用下增大了推动的力矩，制动钳和移动壳顶发生相对位移同时向制动盘推进，在制动块的共同作用下，从而使汽车减速。

上述技术方案中，通过蜗轮与蜗杆驱动能够平稳、高效地减速增距。

上述技术方案中，制动钳的上下两侧上装有棘齿条装置，通过控制线圈的开闭可以实现驻车的功能。

上述技术方案中，移动壳顶上设有位移传感器，该位移传感器响应迅速，可以实时检测制动块与制动盘的相对距离，制动过程中可以通过位移传感器检测移动壳顶和制动钳的相对位移从而计算得出制动块是否达到磨损极限，及时做出警报，提高了无人驾驶车辆的安全稳定性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是。

（1）本实用新型具有双向推进的连杆机构，相比传统的汽车电子机械制动装置，代替了行星齿轮机构等复杂结构，在缩小了整体的装置尺寸。

（2）本实用新型通过内部的棘齿条装置可以在行车制动的基础之上实现驻车的功能。

（3）本实用新型通过简单的蜗轮蜗杆和齿轮组的结合实现了减速增距的功能，实现输出制动力大。

（4）本实用新型可通过由位移传感器感知移动壳顶与制动钳的相对位移信息并传递至中央计算中心，中央计算中心可以计算制动块的磨损情况，当制动块达到磨损极限时及时发出警报，提升了无人驾驶车辆的制动安全性。

（5）本实用新型使用电子机械制动装置，不需要制动液,不仅促进了环保,而且在很大程度上提高了安装的速度以及质量，不需要安装真空增压器,在很大程度上减少了安装的空间。

附图说明

下面对本实用新型的附图的内容及图中标记做进一步说明，使接下来对实施例的描述更加明显和容易理解。

图1是本实用新型的整体结构简图。

图2是本实用新型的棘齿条装置相对位置及安装示意图。

图3是本实用新型的棘齿条装置中支撑弹簧与锁止销局部细节图。

图4是本实用新型的蜗轮、蜗杆、齿轮A的相对位置及安装示意图。

图5是本实用新型的电子机械制动的控制原理图。

附图标记：1.移动壳顶，2.支撑销，3.蜗杆，4.齿轮A，4-1.蜗轮，5.电机，6.棘齿条装置，6-1.压缩弹簧片，6-2.棘爪，6-3.圆柱滚子，6-4.锁止销，6-5.支撑弹簧，6-6.线圈，6-7.棘齿条，6-8.配合导轨，7.位移传感器，8-1.复位弹簧A，8-2.复位弹簧B，9.制动块B，10.制动块A ，11.制动盘，12.制动钳，13.连杆A，14. 定位销，15. 齿轮B，16.连杆B，17.连杆C。

具体实施方式

下面结合附图和实施步骤对本实用新型作进一步阐述，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。以下参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，参考附图用于说明本实用新型，不代表本实用新型的实际结构和真实比例。

在本实用新型的描述中，“中心”“顺时针”“逆时针”“左”“右”“上”“下”“一侧”等指示的方位或位置或相对位置的关系为基于附图所示的方位或位置或相对位置的关系，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装置或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。

本实用新型为一种无人驾驶汽车双向推进式电子机械制动装置包括移动壳顶1，支撑销2，蜗杆3，齿轮A4，蜗轮4-1，电机5，棘齿条装置6，压缩弹簧片6-1，棘爪6-2，圆柱滚子6-3，锁止销6-4，支撑弹簧6-5，线圈6-6，棘齿条6-7，配合导轨6-8，位移传感器7，复位弹簧A8-1，复位弹簧B8-2，制动块B9，制动块A10，制动盘11，制动钳12，连杆A13，定位销14，齿轮B15，连杆B16，连杆C17，所述电机5安装在固定机架上，电机5与蜗杆3相连接输出扭矩；所述蜗轮4-1的一侧与蜗杆相啮合，蜗轮4-1与齿轮A4的轴通过直键连接；所述齿轮A4与齿轮B15相啮合，齿轮B15通过花键与连杆B16相连接一起被安装在一根定轴上；连杆B15的两侧分别与连杆A13、连杆C17的其中一侧通过支撑销2相连接，连杆A13、连杆C17均可绕支撑销2铰接处转动；所述连杆A13的另一侧与制动钳12通过支撑销2相连接，连杆C17的另一侧与移动壳顶1通过支撑销2相连接，传递制动力；所述棘齿条装置包括棘爪6-2、棘齿条6-7、线圈6-6、压缩弹簧片6-1、支撑弹簧6-5、锁止销6-4、圆柱滚子6-3、销孔，棘爪6-2可绕定轴进行旋转，压缩弹簧片6-1的一端始终与棘爪6-2的爪端相抵接，使棘爪6-2有逆时针向下绕定轴旋转的趋势；所述圆柱滚子6-3一端与棘爪6-2的下端相抵接；所述锁止销6-4的一端通过支撑销2与圆柱滚子6-3相连接，另一端与支撑弹簧6-5相抵接，锁止销6-4在支撑弹簧6-5的作用下克服压缩弹簧片6-1的弹力，使棘爪6-2远离棘齿条6-7；所述线圈6-6通电，锁止销6-4克服支撑弹簧6-5的弹力被吸入销孔中，棘爪6-2在压缩弹簧片6-1的压力之下被压向棘齿条6-7。

进一步地，所述的一种无人驾驶汽车双向推进式电子机械制动装置还包括位移传感器7，所述位移传感器7安装在移动壳顶1靠近制动钳12的一侧，位移传感器7用于实时检测移动壳顶（1）与制动钳（12）的相对位移，在制动过程中，随着制动块A10和制动块B9逐渐被磨损，制动过程将会需要更长的制动块推进量，由于制动块A10安装在移动壳顶1，制动块B9安装在制动钳12，制动块推进量可转化为移动壳顶（1）与制动钳（12）的相对位移，当移动壳顶（1）与制动钳（12）的相对位移超过预设定的阈值时，即制动块A10和制动块B9达到磨损极限时，位移传感器（7）将移动壳顶（1）和制动钳（12）的相对位移信息传递至中央计算中心，从而进行警报，提醒驾驶员需更换制动块，提高了行车制动的安全性。

进一步地，所述的一种无人驾驶汽车双向推进式电子机械制动装置还包括复位弹簧A8-1、复位弹簧B8-2，所述复位弹簧A8-1一端与制动钳12的前端相抵接，另一端与移动壳顶1相抵接，复位弹簧A8-1、复位弹簧B8-2在外力的作用将发生压缩形变，在外力逐渐消除之后又会恢复原状；所述复位弹簧B8-2安装在与复位弹簧A8-1对称的一侧且其功能及安装方法一致。

进一步地，所述的一种无人驾驶汽车双向推进式电子机械制动还包括制动块A10、制动块B9，所述地制动块A10安装在移动壳顶1靠近制动盘11地一侧上，制动块A10与制动盘11紧贴时会产生与制动盘11旋转方向相反的制动力矩，从而对制动盘11进行摩擦制动；所述制动块B9安装在制动钳12靠近制动盘11的一侧上，制动块B9与制动盘11紧贴时会产生与制动盘11旋转方向相反的制动力矩，从而对制动盘11进行摩擦制动。

下面结合附图1对本实用新型的制动过程以及消除制动过程进行阐述。

在行车制动状态的工作过程，中央计算中心经过分析，给电机5传入制动信号，电机5旋转带动蜗杆3旋转，转矩通过蜗轮4-1与蜗杆3后，减速增矩，使蜗轮4-1和齿轮A4逆时针旋转，小齿轮A4逆时针旋转带动大齿轮B15顺时针旋转运动从而传递转矩，齿轮B15的顺时针旋转运动转化成连杆B16绕齿轮B15中心的顺时针旋转运动，连杆B16与连杆A13、连杆C17分别相连接的制动钳12和移动壳顶1构成双向推进的制动装置，制动钳12沿着配合导轨6-8向左推进的同时移动壳顶1也沿着定位销14向右推进，位于制动盘11两侧的制动块A10与制动块B9逐渐紧压制动盘11，在制动块A10与制动块B9的共同作用下，在制动盘11上产生与运动方向相反的制动力矩，从而使汽车减速。

在行车解除制动状态的工作过程，中央计算中心检测到需要停止制动的信号，由汽车电子控制单元向电机5发出反转信号，移动壳顶1和制动钳12在复位弹簧A8-1、复位弹簧B8-2的作用下，开始恢复原位，蜗杆3的反向旋转带动小齿轮A4从而使大齿轮B15逆时针旋转，制动钳12沿着配合导轨6-8向右反向运动的同时移动壳顶1也沿着定位销14向左移动，随即制动块A10与制动块B9逐渐远离制动盘11，制动解除。

下面结合附图2、图3对本实用新型的驻车制动过程以及驻车解除制动过程的工作原理进行阐述。

驻车制动状态的工作过程：当无人驾驶车辆切换至停车档位并开启电子驻车功能后，汽车电子控制单元给线圈6-6发出信号，线圈6-6通电，可把锁止销6-4吸入销孔中，棘爪6-2在压缩弹簧片6-1的压力作用下被压向棘齿条6-7，压缩弹簧片6-1迫使棘爪6-2和棘齿条6-7保持接触，棘爪6-2插入棘齿条6-7的齿槽中，在制动块A10、制动块B9逐渐压向制动盘11过程中，即移动壳顶1沿着定位销14向右移动、制动钳12沿着配合导轨6-8向左移动时，棘爪6-2在棘齿条6-7的齿背上作步进运动至下一个齿槽，使制动钳12、移动壳顶1只能作单向压紧运动，棘齿条装置6可用于防止其逆向运动从而实现驻车制动功能。

驻车解除制动状态的工作过程：当无人驾驶车辆解除电子驻车制动后，汽车电子控制单元给线圈6-6发出信号，线圈6-6断电，锁止销6-4在支撑弹簧6-5的弹力作用下，锁止销6-4迅速弹出并通过圆柱滚子6-3将棘爪6-2顶离棘齿条6-7，达到驻车制动解除的效果。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种无人驾驶汽车双向推进式电子机械制动装置，包括移动壳顶（1）、支撑销（2）、蜗杆（3）、齿轮A（4）、电机（5）、棘齿条装置（6）、配合导轨（6-8）、位移传感器（7）、复位弹簧A（8-1）、复位弹簧B（8-2）、制动块B（9）、制动块A（10）、制动盘（11）、制动钳（12）、连杆A（13）、定位销（14）、齿轮B（15）、连杆B（16）、连杆C（17），其特征在于：所述电机（5）通电后给蜗杆（3）输出力矩的力依次通过蜗轮（4-1）、齿轮B（15）、连杆机构、制动钳（12）和移动壳顶（1）后实现对制动盘（11）的制动；所述蜗轮（4-1）与蜗杆（3）相啮合，蜗轮（4-1）的一侧与齿轮A（4）的轴通过直键连接；所述移动壳顶（1）包括制动块A（10）、配合导轨（6-8）、位移传感器（7）；所述齿轮A（4）与齿轮B（15）相啮合，齿轮B（15）通过花键与连杆B（16）中部相连接一起被安装在一根定轴上；连杆B（16）的两侧分别与连杆A（13）、连杆C（17）的其中一侧通过支撑销（2）相连接；所述连杆A（13）的另一侧与制动钳（12）通过支撑销（2）相连接，连杆C（17）的另一侧与移动壳顶（1）通过支撑销（2）相连接，传递制动力。

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车双向推进式电子机械制动装置，其特征在于：所述棘齿条装置（6）包括棘爪(6-2)、棘齿条(6-7)、压缩弹簧片(6-1)、支撑弹簧(6-5)、圆柱滚子(6-3)、线圈(6-6)，圆柱滚子(6-3)一端与棘爪(6-2)的下端相抵接，另一端与支撑弹簧(6-5)相抵接；锁止销(6-4)的一端通过支撑销（2）与圆柱滚子(6-3)相连接，锁止销(6-4)在支撑弹簧(6-5)的作用下克服压缩弹簧片(6-1)的弹力，使棘爪(6-2)远离棘齿条(6-7),棘齿条装置（6）安装在移动壳顶（1）靠近制动钳（12）的一侧;所述线圈(6-6)通电后，锁止销(6-4)被吸入销孔中，棘爪(6-2)在压缩弹簧片(6-1)的压力之下被压向棘齿条(6-7)，使制动钳（12）只能沿配合导轨（6-8）与移动壳顶（1）发生单向的相对运动，从而实现驻车功能。

3.根据权利要求1所述一种无人驾驶汽车双向推进式电子机械制动装置，其特征在于：所述移动壳顶（1）中有安装位移传感器（7），位移传感器（7）响应迅速，位移传感器（7）用于实时检测移动壳顶（1）与制动钳（12）的相对位移量，在制动过程中，随着制动块逐渐被磨损，当移动壳顶（1）与制动钳（12）的相对位移超过预设定的阈值时，位移传感器（7）可以将移动壳顶（1）和制动钳（12）的相对位移信息传递至中央计算中心，从而进行警报，提醒驾驶员需更换制动块，提高了行车制动的安全性。

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