CN220842500U - 一种车载系统断电自动刹车装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载系统断电自动刹车装置，涉及车辆自动驾驶安全技术领域，包括伺服电机、力矩电机、电磁离合器及备用电容；伺服电机通过汽车内部的车载系统提供动力源；力矩电机的长轴方向开设有第一通孔，力矩电机的力矩输出端与汽车的刹车组件传动连接；电磁离合器的一端与伺服电机传动连接，电磁离合器的另一端贯穿第一通孔与刹车组件固定连接；备用电容与力矩电机串联，用于在车载系统断电情况下驱动力矩电机运转以执行自动刹车的动作。车辆正常状态下，伺服电机通过电磁离合器的作用进行正常刹车和复位动作；当车载系统断电，备用电容驱动力矩电机执行自动刹车的动作，刹车动作更加可靠方便，有效的保证了人车安全。

Description

一种车载系统断电自动刹车装置

技术领域

本实用新型涉及车辆自动驾驶安全技术领域，更具体的说是涉及一种车载系统断电自动刹车装置。

背景技术

近年来，随着自动驾驶、机器人驾培的逐步推广，机器人教练系统逐步替代人工进行驾驶培训。在机器人驾驶培训过程中，车辆需要自动旋转方向盘、自动换挡、自动刹车等，以控制车辆的速度、姿态及前进、后退、转弯等轨迹，其中自动刹车是关系车辆行车安全及教学效果的核心部件，在车辆及机器人系统断电、刹车控制系统或电机损坏不能工作的情况下，实现自动刹车，防止车辆溜车等危险情况，是自动驾培系统重要的安全保障。

现有自动刹车装置中，主要有直流电机结合电磁离合器和弹簧，在系统断电时，电磁离合器把电机传动断开，由弹簧反推刹车踏板转动进行刹车，这些装置由于弹簧在电机正常驱动刹车转动时，随着刹车杆产生周期性伸缩，耗费一部分电机功率，导致电机体积大，调试及维护强度大，性价比低，无法满足自动驾驶和驾驶培训中，大批量安装实施需求。

因此，如何提供一种性价比优异、安全可靠、维护性佳的断电自动刹车装置，确保车载系统断电情况下，可靠刹车，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种车载系统断电自动刹车装置，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种车载系统断电自动刹车装置，包括：

伺服电机，所述伺服电机通过汽车内部的车载系统提供动力源；

力矩电机，所述力矩电机的长轴方向开设有第一通孔，所述力矩电机的力矩输出端与汽车的刹车组件传动连接；

电磁离合器，所述电磁离合器的一端与所述伺服电机传动连接，所述电磁离合器的另一端贯穿所述第一通孔与所述刹车组件固定连接；

备用电容，所述备用电容与所述力矩电机串联，用于在所述车载系统断电情况下驱动所述力矩电机运转以执行自动刹车的动作。

上述技术方案的有益效果是，车辆正常状态下，通过车载系统为伺服电机提供动力，伺服电机通过电磁离合器的作用进行刹车组件的正常刹车和复位动作；当汽车控制系统断电、刹车控制系统或电机损坏不能工作的情况发生后，此时备用电容发挥作用为力矩电机供电，力矩电机能够驱动刹车组件执行自动刹车的动作，此过程中无弹簧功率损耗情况的发生，减少了驱动电机的尺寸，通过力矩电机刹车，动作控制更加可靠方便。

优选的，在上述一种车载系统断电自动刹车装置中，所述电磁离合器包括主动齿轮、主动轴、从动齿轮及从动轴；所述主动轴的一端与所述主动齿轮的端面固定连接，所述主动轴的另一端与所述伺服电机的输出端传动连接；所述从动齿轮可与所述主动齿轮啮合，所述从动轴的一端与所述从动齿轮远离所述主动齿轮端面固定连接，所述从动轴的另一端与所述刹车组件固定连接。

优选的，在上述一种车载系统断电自动刹车装置中，所述电磁离合器内设置有用于使其开启和关闭的电磁铁。

上述技术方案的有益效果是，电磁铁控制电磁离合器的开启与关闭，电磁离合器在闭合状态下，力矩电机不发生运动，电磁离合器的从动轴只穿过力矩电机与刹车组件固定连接，通过伺服电机的动力输出进行正常的刹车和复位动作。

优选的，在上述一种车载系统断电自动刹车装置中，所述刹车组件包括安装板、制动拉杆、刹车夹板、刹车杆及刹车踏板；所述安装板上开设有第二通孔；所述制动拉杆与所述力矩电机对称在所述安装板的两侧，且所述制动拉杆的一端通过所述第二通孔与所述力矩电机的力矩输出端传动连接；所述刹车夹板固定在所述制动拉杆的另一端，所述刹车杆的中部与所述刹车夹板传动连接；所述刹车踏板固定在所述刹车杆的一端。

优选的，在上述一种车载系统断电自动刹车装置中，所述制动拉杆为气压式、电磁式、液压式或机械式中的任一种。

上述技术方案的有益效果是，伺服电机的动力通过制动拉杆传递给刹车杆，进而保证汽车在正常形式过程中的刹车和复位动作的执行。

优选的，在上述一种车载系统断电自动刹车装置中，所述电磁离合器为干式单片电磁离合器、干式多片电磁离合器、湿式多片电磁离合器或磁粉离合器。

优选的，在上述一种车载系统断电自动刹车装置中，所述力矩电机为直流力矩电机、交流力矩电机或无刷直流力矩电机。

优选的，在上述一种车载系统断电自动刹车装置中，所述力矩电机以恒功率输出动力或以恒力矩输出功率。

优选的，在上述一种车载系统断电自动刹车装置中，所述备用电容为500F备用电容。

优选的，在上述一种车载系统断电自动刹车装置中，所述备用电容输出电压为12V，输出电流为瞬时4-5秒。

上述技术方案的有益效果是，在汽车控制系统断电、刹车控制系统或电机损坏不能工作的情况下，大容量备用电容能够为力矩电机提供电压和驱动所需的能量，通过体积紧凑的力矩电机迅速转动刹车杆，进行断电情况下的刹车，确保自动驾驶汽车、教练车等的行车安全。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种车载系统断电自动刹车装置，车辆正常运行时，伺服电机受到车载系统的启停、加减速等控制信号，同时给电磁离合器通电，此状态下的电磁离合器在电磁铁的作用下处于闭合状态，同时电容处于断电状态，使得力矩电机无动力输入处于静止状态，电磁离合器的从动轴穿过力矩电机与刹车组件中的制动拉杆固定连接，伺服电机的动力通过制动拉杆传递给刹车杆，进行正常的刹车和复位动作；当汽车控制系统突然断电、刹车控制系统或电机损坏不能工作的突发情况发生后，此时电磁离合器并未通电，电磁离合器处于断开状态，备用电容启动从而驱动力矩电机运转，由于力矩电机与制动拉杆传动连接，力矩电机的转动可以带动刹车杆进行迅速刹车。

本实用新型提供的汽车系统断电自动刹车装置，采用备用电容供电(车载电池需要高温电池，不合适，备用电容合适)，结合力矩电机的组合方式，在汽车控制系统突然断电、刹车控制系统或电机损坏不能工作的情况下能够使汽车执行自动刹车的动作，此过程无弹簧功率损耗，减少驱动电机的功率体积，结构简单，系统可靠，易维护；同时，采用力矩电机控制刹车动作更加可靠和安全，确保系统异常时能够保证车辆及时刹车，保证人车安全，减少交通事故的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本使用新型提供的刹车装置结构示意图；

图2为本实用新型提供的电磁离合器结构示意图；

图3为本实用新型提供的刹车组件结构示意图。

其中：

1-伺服电机；

2-电磁离合器；

21-主动齿轮；22-主动轴；23-从动齿轮；24-从动轴；

3-力矩电机；

4-刹车组件；

41-安装板；42-制动拉杆；43-刹车杆；44-刹车踏板；45-刹车夹板；5-备用电容。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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：

参见附图1，本实用新型实施例公开提供了一种车载系统断电自动刹车装置，包括：

伺服电机1，伺服电机1通过汽车内部的车载系统提供动力源；

力矩电机3，力矩电机3的长轴方向开设有第一通孔；力矩电机3的力矩输出端与汽车的刹车组件4传动连接；

电磁离合器2，电磁离合器2的一端与伺服电机1传动连接，电磁离合器2的另一端贯穿第一通孔与刹车组件4固定连接；

备用电容5，备用电容5与力矩电机3串联，用于在车载系统断电情况下驱动力矩电机3运转以执行自动刹车的动作。

参见附图2，电磁离合器2包括主动齿轮21、主动轴22、从动齿轮23及从动轴24；主动轴22的一端与主动齿轮21的端面固定连接，主动轴22的另一端与伺服电机1的输出端传动连接；从动齿轮23可与主动齿轮21啮合；从动轴24的一端与从动齿轮23远离主动齿轮21端面固定连接，从动轴24的另一端与刹车组件4固定连接。

参见附图3，刹车组件4包括安装板41、制动拉杆42、刹车夹板45、刹车杆43及刹车踏板44；安装板41上开设有第二通孔；制动拉杆42与力矩电机3对称在安装板41的两侧，且制动拉杆42的一端通过第二通孔与力矩电机3的力矩输出端传动连接；刹车夹板45固定在制动拉杆42的另一端，刹车杆43的中部与刹车夹板45传动连接；刹车踏板44固定在刹车杆43的一端。

在本实施例中，备用电容5为500F备用电容，能够提供12V的输出电压和瞬时4-5秒的输出电流。

为了进一步优化上述技术方案，电磁离合器2内设置有用于使其开启和关闭的电磁铁。车辆正常形式状态下，通过伺服电机1给电磁离合器2通电，电磁离合器2在电磁铁的作用下能够处于闭合状态(即主动齿轮21与从动齿轮23啮合)，备用电容5并未发挥功效，力矩电机3处于停止状态，从动轴24穿过力矩电机3与制动拉杆42固定连接，通过伺服电机1的动力，使汽车执行正常的刹车和复位信号。

在其他一些具体实施例中，制动拉杆42为气压式、电磁式、液压式或机械式中的任一种。

在其他一些具体实施例中，电磁离合器2为干式单片电磁离合器、干式多片电磁离合器、湿式多片电磁离合器或磁粉离合器。

在其他一些具体实施例中，力矩电机3为直流力矩电机、交流力矩电机或无刷直流力矩电机。

在其他一些具体实施例中，力矩电机3以恒功率输出动力或以恒力矩输出功率。

实施例2：

汽车的车载系统配置实施例1中的自动刹车装置，其工作原理是：

参见图1，采用电容驱动型的自动刹车装置，由1台伺服电机，1个电磁离合器，1个电容及1台力矩电机组成；

车载系统正常运行时，伺服电机1收到车载系统的启停、加减速等控制信号，同时给电磁离合器2通电，电磁离合器2此时在电磁铁的作用主动齿轮21和从动齿轮23啮合，使电磁离合器2处于闭合状态，同时备用电容5不发挥功效，力矩电机3处于静止状态；从动轴24穿过力矩电机3与制动拉杆42固定连接，伺服电机1的动力和运动通过电磁离合器2传递给制动拉杆42，制动拉杆42驱动刹车夹板45来控制刹车杆43的运转，从而进行正常的刹车和复位动作；

在车载系统突然断电、无法供电或者伺服电机异常无法工作时，电磁离合器2处于未通电状态自行断开(主动齿轮21与从动齿轮23分离)，由于备用电容5具备电池的功能，能提供12V和瞬时4-5秒的电流输出，给力矩电机3提供电源和能量，驱动力矩电机3转动，力矩电机3的转动能够驱动制动拉杆42驱动刹车夹板45发挥功效，进而带动刹车杆43进行迅速刹车，确保车载系统异常时，车辆仍然能及时刹车，确保行车安全。

本实用新型提供的自动刹车装置，通过伺服电机驱动汽车的正常刹车和复位动作，车载系统断电异常时，备用电容发挥电池的功能，带动力矩电机进行自动刹车动作，在自动刹车过程中，汽车内部不会发生弹簧功率损耗的情况，相应的减少了驱动电机的尺寸，结构简单，成本低廉，力矩电机控制自动刹车动作更加可靠安全，有效的避免了事故的发生，保证了人车安全。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种车载系统断电自动刹车装置，其特征在于，包括：

伺服电机(1)，所述伺服电机(1)通过汽车内部的车载系统提供动力源；

力矩电机(3)，所述力矩电机(3)的长轴方向开设有第一通孔；

刹车组件(4)，所述刹车组件(4)包括安装板(41)、制动拉杆(42)、刹车夹板(45)、刹车杆(43)及刹车踏板(44)；所述安装板(41)上开设有第二通孔；所述制动拉杆(42)与所述力矩电机(3)对称在所述安装板(41)的两侧，且所述制动拉杆(42)的一端通过所述第二通孔与所述力矩电机(3)的力矩输出端传动连接；所述刹车夹板(45)固定在所述制动拉杆(42)的另一端，所述刹车杆(43)的中部与所述刹车夹板(45)传动连接；所述刹车踏板(44)固定在所述刹车杆(43)的一端；

电磁离合器(2)，所述电磁离合器(2)包括主动齿轮(21)、主动轴(22)、从动齿轮(23)及从动轴(24)；所述主动轴(22)的一端与所述主动齿轮(21)的端面固定连接，所述主动轴(22)的另一端与所述伺服电机(1)的输出端传动连接；所述从动齿轮(23)可与所述主动齿轮(21)啮合；所述从动轴(24)的一端与所述从动齿轮(23)远离所述主动齿轮(21)端面固定连接，所述从动轴(24)的另一端穿过所述力矩电机(3)与所述制动拉杆(42)的一端固定连接；

备用电容(5)，所述备用电容(5)与所述力矩电机(3)串联，用于在所述车载系统断电情况下驱动所述力矩电机(3)运转以执行自动刹车的动作。

2.根据权利要求1所述的一种车载系统断电自动刹车装置，其特征在于，所述电磁离合器(2)内设置有用于使其开启和关闭的电磁铁。

3.根据权利要求1所述的一种车载系统断电自动刹车装置，其特征在于，所述制动拉杆(42)为气压式、电磁式、液压式或机械式中的任一种。

4.根据权利要求1所述的一种车载系统断电自动刹车装置，其特征在于，所述电磁离合器(2)为干式单片电磁离合器、干式多片电磁离合器、湿式多片电磁离合器或磁粉离合器。

5.根据权利要求1所述的一种车载系统断电自动刹车装置，其特征在于，所述力矩电机(3)为直流力矩电机、交流力矩电机或无刷直流力矩电机。

6.根据权利要求1所述的一种车载系统断电自动刹车装置，其特征在于，所述力矩电机(3)以恒功率输出动力或以恒力矩输出功率。

7.根据权利要求1所述的一种车载系统断电自动刹车装置，其特征在于，所述备用电容(5)为500F备用电容。

8.根据权利要求7所述的一种车载系统断电自动刹车装置，其特征在于，所述备用电容(5)输出电压为12V，输出电流为瞬时4-5秒。