CN217301371U - 一种车辆用电子机械式制动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆用电子机械式制动器，所述制动器包括壳体、电机、齿轮箱、支架组件、滚珠丝杠单元，橡胶件；所述齿轮箱包括第一行星齿轮组、行星轮保持架、内齿轮、第二行星齿轮组、行星输出轴；所述滚珠丝杠单元包括丝杠螺母、丝杠、垫片、推力轴承机构；所述橡胶件用于所述电子机械式制动器的防水密封。本实用新型公开的电子机械式制动器能够简化整车制动系统架构；实现制动电控化，为自动驾驶等提供基础；提高制动效能；减少车辆拖滞产生的能量损耗，提高车辆续航。

Description

一种车辆用电子机械式制动器

技术领域

本实用新型属于汽车制动技术领域，涉及一种车辆用电子机械式制动器，通过电机驱动的制动机构实现车辆完全电控化。

背景技术

电子机械式制动器，应用于车辆制动系统；随着车辆电控化和自动驾驶等新技术发现，对于车辆制动系统的电控化提出了新的需求。

传统的车辆制动系统为采用液压式的制动系统，驾驶员制动过程中需要通过制动踏板并给制动系统加压，以实现制动功能；这种传统的制动系统对于车辆自动驾驶等功能的实现不是很有利：传统的液压式制动系统包含液压式制动器，制动管路，用于驱动的制动主缸，助力器和相关控制单元；其中液压式制动器采用的是液压推动活塞运动的形式，壳体缸孔内部布置有活塞，制动过程中通过液压推动摩擦片以贴合制动盘实现制动功能。该系统采用纯机械的形式，制动器相对简单，但是要让制动器工作，需要在制动主缸，助力器等控制单元并制动管路等相互协作才能完成，整个制动系统就显得较为复杂；同时纯机械的结构形式不利于车辆自动化和电控化发展。

当下随着电动车和混合动力技术的发展，对于车辆制动系统的电控化提出了新的而要求，采用电机直接驱动的电子机械式制动器是一个很好的技术路线。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种车辆用电子机械式制动器。

本实用新型通过使用电子机械式制动器，可以满足：

1.车辆制动系统电控化，可以为自动驾驶提供技术条件；

2.车辆制动系统结构简化，系统匹配相对简单。

电子机械式制动器将传统的制动液压系统简化为直流电机驱动的传动系统，制动功能通过直流电机驱动齿轮箱，齿轮箱将电机转矩放大，并传递至滚珠丝杠单元；滚珠丝杠单元将电机转矩转换为直线推力，并推动制动器摩擦片贴合传统的制动盘以实现车辆制动功能。

具体地，本实用新型提供了一种车辆用电子机械式制动器，所述制动器包括壳体、电机、齿轮箱、支架组件、滚珠丝杠单元，橡胶件；

所述齿轮箱包括第一行星齿轮组、行星轮保持架、内齿轮、第二行星齿轮组、行星输出轴；

所述滚珠丝杠单元包括丝杠螺母、丝杠、垫片、推力轴承。

所述电机通过安装螺栓安装于壳体底部，电机的驱动轴在制动过程中旋转输出扭矩；沿着壳体轴向顺序，在壳体缸孔内部安装齿轮箱和滚珠丝杠单元，且所述壳体、电机、齿轮箱、滚珠丝杠单元同轴布置；所述电机和齿轮箱在运动过程中无相对位移。

所述电机的驱动轴上安装有行星太阳轮；所述行星太阳轮和齿轮箱连接，将电机驱动扭矩传递至齿轮箱；所述齿轮箱将驱动扭矩进行放大。

所述齿轮箱采用行星齿轮组形式，包括一级或多级行星齿轮组，输出特定扭矩；所述齿轮箱安装在壳体中，安装位置位于壳体缸孔内部；所述齿轮箱通过内齿轮固定安装在壳体端部；并通过行星输出轴与滚珠丝杠单元连接，将转矩传递至滚珠丝杠单元。

所述滚珠丝杠单元安装于壳体缸孔内部，并采用中间内空的镂空结构；所述滚珠丝杠单元的推力轴承和壳体底部贴合，沿着壳体缸孔轴向顺序安装有垫片和丝杠；所述滚珠丝杠单元将齿轮箱输出转矩转换为制动器实现制动功能所需的轴向推力。

所述齿轮箱内齿轮外侧为圆形结构；安装过程中垫片和推力轴承通过齿轮箱外圆周向定位。

齿轮箱的内齿轮包含内齿圈，内齿轮外圆等结构特征；如图4所示的，齿轮箱通过内齿轮上的内齿轮外圆安装在位于壳体底部的齿轮箱安装孔上，安装方式为过盈形式的紧配合，以确保齿轮传动过程中内齿轮和壳体缸孔固定，不发生相对位移；电机上包含有电机安装凸台，电机安装过程中，电机通过电机安装凸台和齿轮箱上设置的圆环结构配合，所述圆环结构同时作为电机定位孔，用于电机精确定位，以保证动力传递过程的稳定性和平顺性。

图6所示的丝杠采用内部镂空的中空结构形式，齿轮箱安装在壳体底部对应的齿轮箱安装孔上，为提高电子机械式制动器空间布置的效率，减少轴向长度，齿轮箱沿着轴向部分长度完全布置于丝杠对应的中间镂空部分；丝杠镂空部分直径大于齿轮箱内齿轮外圆部分，两者为间隙配合形式，扭矩传递过程中，内齿轮相对壳体固定，丝杠旋转。

齿轮箱通过行星输出轴将转矩传递至滚珠丝杠单元，如图10所示，行星输出轴扭矩输出的接口形式类似于花键啮合的形式；如图9所示，行星输出轴上沿着轴向分布有3个或以上的行星输出齿肩，丝杠上对应的布置有丝杠齿槽；安装过程中，行星输出齿肩和丝杠齿槽一对一配合，在齿肩和齿槽的作用力下，丝杠接受齿轮箱传递的转矩，从而可以产生可以推动丝杠螺母直线运动的轴向力。

当车辆制动时，丝杠推动丝杠螺母向着摩擦片运动，从而丝杠在反作用力的作用下，会和丝杠螺母产生相向运动，其中丝杠在制动力产生时是朝着壳体底部(如图4所示电机方向) 运动的，此时丝杠的轴向运动是受控的；当制动释放时，电机反向旋转，此时丝杠会有远离电机的运动趋势，这种趋势会导致丝杠螺母制动力释放不完全，产生系统潜在的失效风险，为了很好的解决上述问题，引入图8和图9所示的定位销。

如图8所示，定位销固定安装在壳体的缸孔中，其相对位置如图4所示，位于壳体底部接近于齿轮箱的位置；定位销和壳体固定安装，不发生位移。按图8所示的，定位销的轴线和滚珠丝杠单元轴向垂直，也就是定位销轴向也和壳体缸孔垂直。丝杠底部布置有限位槽，限位槽和定位销啮合，在制动释放过程中用于限制丝杠的反向运动，从而可以很好的限定丝杠运动模式，并可以保证丝杠螺母很好的回位。

如图4所示的橡胶件等用于防水密封的，根据需要安装在壳体对应的位置。

本实用新型还提供了利用上述车辆用电子机械式制动器实现车辆制动的方法，包括如下步骤：

步骤1：电机通电，电机轴旋转，并通过安装在电机的驱动轴上的行星太阳轮(见图3 中)和齿轮箱啮合将电机转矩传递至齿轮箱；如图3所示的第一行星齿轮组旋转推动行星轮保持架旋转，行星轮保持架旋转从而驱动第二行星齿轮组旋转，第二行星齿轮组推动行星输出轴旋转。图3所示的齿轮箱通过两级行星齿轮组将电机的输出转矩放大并通过行星输出轴将转矩传递至滚珠丝杠单元。

步骤2：在行星输出轴的作用下，丝杠旋转产生轴向推力并压紧垫片，垫片紧紧贴合安装在壳体底部的推力轴承上(如图4所示)从而在壳体底部产生反作用力，以推动滚珠丝杠单元的丝杠螺母沿着远离壳体缸孔的方向(即朝着摩擦片的方向)运动，滚珠丝杠单元在转矩的作用下产生的轴向推力通过丝杠螺母作用在摩擦片上产生制动器制动过程中摩擦片压紧制动盘所需要的正压力，实现车辆制动功能。

本实用新型可取得的有益效果包括：

1.简化整车制动系统架构；

2.制动电控化，为自动驾驶等提供基础；

3.提高制动效能；

4.减少车辆拖滞产生的能量损耗，提高车辆续航。

附图说明

图1是本实用新型电子机械式制动器一种外观立体图。

图2是本实用新型电子机械式制动器一种外观立体图。

图3是本实用新型电子机械式制动器结构爆炸图。

图4是本实用新型电子机械式制动器轴向剖视图。

图5是本实用新型包括电机、齿轮箱、滚珠丝杠单元的轴向剖视图。

图6是本实用新型齿轮箱滚珠丝杠及齿轮箱部分的局部立体视图。

图7是本实用新型齿轮箱滚珠丝杠及齿轮箱部分的轴向剖视图。

图8是本实用新型传动机构局部剖视图。

图9是本实用新型传动机构局部视图。

图10是本实用新型滚珠丝杠驱动细节图。

图11是现有技术中传统液压式制动器示意图。

图1-图11中，1-支架组件，13-摩擦片，2-壳体，21-壳体缸孔，3-电机，31-电机安装凸台，32-圆环结构，33-驱动轴，4-齿轮箱，41-第一行星齿轮组，42-行星轮保持架，43- 内齿轮，431-内齿圈，432-内齿轮外圆，44-第二行星齿轮组，45-行星输出轴，451-行星输出齿肩，5-滚珠丝杠单元，51-推力轴承，52-垫片，53-丝杠，531-丝杠齿槽，54-丝杠螺母， 55-丝杠镂空，6-橡胶件，7-螺栓，8-行星太阳轮，9-齿轮箱安装孔，10-定位销，11-限位槽。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明。实施本实用新型的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本实用新型没有特别限制内容。

本实用新型提供了一种电子机械式制动器，如图1和图2所示为本实用新型电子机械式制动器外观结构示意图。所述电子机械式制动器结构形式和传动液压式制动器(如图11)比较接近，制动功能同样是通过安装在支架组件上的摩擦片13压紧制动盘而实现制动功能；区别在于制动驱动由电机替换传统的制动液压系统，即电子机械式制动器壳体上安装有驱动电机等驱动单元。

如图3所示，电子机械式制动器主要包含支架组件1，壳体2，电机3，齿轮箱4，滚珠丝杠单元5和实现功能必须的橡胶件6；其中支架组件1结构形式和传统液压式制动器结构形式一致，区别传统液压式制动器主要在于壳体2结构和安装在其上面的电机3，齿轮箱4和滚珠丝杆单元5等。

本实用新型由电机驱动的电子机械式制动器主要结构示意如图4所示，电机3通过螺栓 7安装在壳体2底部，齿轮箱4和滚珠丝杠单元5安装在壳体缸孔21内部，其中齿轮箱4安装在壳体底部；滚珠丝杠单元5的推力轴承51和壳体2底部贴合，沿着壳体缸孔轴向顺序安装有垫片52和丝杠53。

电子机械式制动器工作过程如下：电机3通电，电机轴旋转，并通过安装在电机的驱动轴上的行星太阳轮8(见图3中)和齿轮箱4啮合将电机3转矩传递至齿轮箱4；如图3所示的第一行星齿轮组41旋转推动行星轮保持架42旋转，行星轮保持架42旋转从而驱动第二行星齿轮组44旋转，第二行星齿轮组44推动行星输出轴45旋转。图3所示的齿轮箱4通过两级行星齿轮组将电机3的输出转矩放大并通过行星输出轴45将转矩传递至滚珠丝杠单元5。

所述滚珠丝杠单元5包含推力轴承51，垫片52，丝杠53和丝杠螺母54。行星输出轴45 将转矩传递至丝杠53，在行星输出轴45的作用下，丝杠53旋转产生轴向推力并压紧垫片52，垫片52紧紧贴合安装在壳体底部的推力轴承51上(如图4所示)从而在壳体2底部产生反作用力，以推动滚珠丝杠单元5的丝杠螺母54沿着远离壳体缸孔的方向(即朝着摩擦片13的方向)运动，滚珠丝杠单元5在转矩的作用下产生的轴向推力通过丝杠螺母54作用在摩擦片13上产生制动器制动过程中摩擦片13压紧制动盘所需要的正压力，实现车辆制动功能。

本实用新型中，齿轮箱4为行星齿轮机构，其中如图7所示，内齿轮43包含内齿圈431，内齿轮外圆432等结构特征；如图4所示的，齿轮箱4通过内齿轮43上的内齿轮外圆432安装在位于壳体2底部的齿轮箱安装孔9上，安装方式为过盈形式的紧配合，以确保齿轮传动过程中内齿轮43和壳体缸孔21固定，不发生相对位移；电机3上包含有电机安装凸台31，电机3安装过程中，电机3通过电机安装凸台31和齿轮箱上设置的圆环结构32配合，所述圆环结构也是电机定位孔，用于电机精确定位，以保证动力传递过程的稳定性和平顺性。

图6所示的丝杠53采用内部镂空的中空结构形式，齿轮箱4安装在壳体底部对应的齿轮箱安装孔9上，为提高电子机械式制动器空间布置的效率，减少轴向长度，齿轮箱4沿着轴向部分长度完全布置于丝杠53对应的中间镂空部分；丝杠镂空55部分直径大于齿轮箱内齿轮外圆432部分，两者为间隙配合形式，扭矩传递过程中，内齿轮43相对壳体2固定，丝杠53旋转。

齿轮箱4通过行星输出轴45将转矩传递至滚珠丝杠单元5，如图10所示，行星输出轴 45扭矩输出的接口形式类似于花键啮合的形式；如图9所示，行星输出轴45上沿着轴向分布有3个或以上的行星输出齿肩451，丝杠53上对应的布置有丝杠齿槽531；安装过程中，行星输出齿肩451和丝杠齿槽531一对一配合，在齿肩和齿槽的作用力下，丝杠53接受齿轮箱4传递的转矩，从而可以产生可以推动丝杠螺母54直线运动的轴向力。

当车辆制动时，丝杠53推动丝杠螺母54向着摩擦片13运动，从而丝杠53在反作用力的作用下，会和丝杠螺母54产生相向运动，其中丝杠53在制动力产生时是朝着壳体2底部(如图4所示电机方向)运动的，此时丝杠53的轴向运动是受控的；当制动释放时，电机3 反向旋转，此时丝杠53会有远离电机3的运动趋势，这种趋势会导致丝杠螺母54制动力释放不完全，产生系统潜在的失效风险，为了很好的解决上述问题，引入图8和图9所示的定位销10。

如图8所示，定位销10固定安装在壳体2的缸孔中，其相对位置如图4所示，位于壳体 2底部接近于齿轮箱4的位置；定位销10和壳体2固定安装，不发生位移。按图8所示的，定位销10的轴线和滚珠丝杠单元5轴向垂直，也就是定位销10轴向也和壳体缸孔垂直。丝杠53底部布置有限位槽11，限位槽11和定位销10啮合，在制动释放过程中用于限制丝杠 53的反向运动，从而可以很好的限定丝杠53运动模式，并可以保证丝杠螺母54很好的回位。

如图4所示的橡胶件6等用于防水密封的，根据需要安装在壳体2对应的位置。

本实用新型的保护内容不局限于以上实施例。在不背离本实用新型构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本实用新型中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (9)

1.一种车辆用电子机械式制动器，其特征在于，所述制动器包括壳体(2)、电机(3)、齿轮箱(4)、支架组件(1)、滚珠丝杠单元(5)，橡胶件(6)；

所述齿轮箱(4)包括第一行星齿轮组(41)、行星轮保持架(42)、内齿轮(43)、第二行星齿轮组(44)、行星输出轴(45)；

所述滚珠丝杠单元(5)包括丝杠螺母(54)、丝杠(53)、垫片(52)、推力轴承(51)；

所述橡胶件(6)用于所述电子机械式制动器的防水密封。

2.如权利要求1所述的电子机械式制动器，其特征在于，所述电机(3)通过安装螺栓(7)安装于壳体(2)底部，所述电机(3)通过驱动轴(33)在制动过程中旋转输出扭矩；沿着壳体(2)轴向顺序，在壳体缸孔(21)内部安装齿轮箱(4)和滚珠丝杠单元(5)，且所述壳体(2)、电机(3)、齿轮箱(4)、滚珠丝杠单元(5)同轴布置；所述电机(3)和齿轮箱(4)在运动过程中无相对位移。

3.如权利要求2所述的电子机械式制动器，其特征在于，所述电机(3)的驱动轴(33)上安装有行星太阳轮(8)；所述行星太阳轮(8)和齿轮箱(4)连接，将电机(3)驱动扭矩传递至齿轮箱(4)；所述齿轮箱(4)将驱动扭矩进行放大。

4.如权利要求1所述的电子机械式制动器，其特征在于，所述齿轮箱(4)采用行星齿轮组形式，包括一级或多级行星齿轮组，输出特定扭矩；所述齿轮箱(4)安装在壳体(2)中，安装位置位于壳体缸孔(21)内部；所述齿轮箱(4)通过内齿轮(43)固定安装在壳体(2)端部；并通过行星输出轴(45)与滚珠丝杠单元(5)连接，将转矩传递至滚珠丝杠单元(5)。

5.如权利要求4所述的电子机械式制动器，其特征在于，所述齿轮箱内齿轮(43)外侧为圆形结构；安装过程中垫片(52)和推力轴承(51)通过齿轮箱(4)外圆周向定位。

6.如权利要求1所述的电子机械式制动器，其特征在于，所述齿轮箱(4)上设置有圆环结构(32)，所述电机(3)通过齿轮箱(4)上的圆环结构(32)定位；所述齿轮箱的内齿轮(43)包括内齿圈(431)，内齿轮外圆(432)。

7.如权利要求1所述的电子机械式制动器，其特征在于，所述滚珠丝杠单元(5)安装于壳体缸孔(21)内部，并采用中间内空的镂空结构，用于安装齿轮箱(4)结构；所述滚珠丝杠单元(5)的推力轴承(51)和壳体(2)底部贴合，沿着壳体缸孔(21)轴向顺序安装有垫片(52)和丝杠(53)；所述滚珠丝杠单元(5)能够在转矩作用下向支架组件(1)中的摩擦片(13)提供轴向推力。

8.如权利要求1所述的电子机械式制动器，其特征在于，电子机械式制动器的壳体缸孔(21)上安装有定位销(10)；所述定位销(10)固定安装在壳体(2)上，并和壳体缸孔(21)轴线垂直；所述丝杠(53)底部设置有限位槽(11)，限位槽(11)和定位销(10)啮合，在制动释放过程中用于限制丝杠(53)的反向运动。

9.如权利要求1所述的电子机械式制动器，其特征在于，所述滚珠丝杠单元(5)工作过程中旋转并产生轴向位移；定位销(10)用于滚珠丝杠单元(5)旋转部件轴向限位支撑，其轴向垂直于所述滚珠丝杠单元(5)。

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