CN220930026U - 一种线控式电子制动钳结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种线控式电子制动钳结构。电机驱动减速机构，减速机构驱动滚珠丝杠活塞总成，滚珠丝杠活塞总成将旋转运动转换成直线运动推动活塞进而推动摩擦片，摩擦片夹紧制动盘，实现制动；通过驻车锁止机构对减速机构的锁止，实现驻车功能；通过角度传感器、力传感器实现电机位置和制动力的实时检测和反馈，通过电路板接收和输出角度传感器、力传感器信号，反馈控制电机进行制动控制。本实用新型的系统成本降低，制动响应时间加快，可单独驻车锁止，电子化程度高，系统重量减轻，制动性能提升，四轮独立冗余，制动力控制精确，响应时间快。

Description

一种线控式电子制动钳结构

技术领域

本实用新型涉及了一种电子制动器的内部结构，尤其是涉及了一种线控式电子制动钳结构。

背景技术

传统的制动系统，需要制动液作为制动力传递介质，需要制动管路作为制动液载体，系统部件多，结构复杂，故障率高，响应时间慢，无法应对未来的电子化车辆的要求。

而线控电子制动卡钳，无需制动液和制动管路，系统硬件明显减少，结构简化，电子化程度高，制动响应时间短，能实现四轮单独制动等优点，满足自动驾驶。

实用新型内容

针对现传统制动系统结构复杂、装配工艺复杂、重量重等问题，本实用新型提出了一种线控式的电子制动卡钳结构，总体成本降低、材料节约、装配效率高，驻车锁止，无管路和制动液，电子化程度高，四轮独立冗余，制动力控制精确，响应时间快，且性能提高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型包括钳体、电机、驻车锁止机构和丝杆活塞总成；所述的电机布置在钳体外且位于钳体的侧方，电机一端与丝杠活塞总成中同步连接，使得钳体空间充分利用；所述的驻车锁止机构布置在电机的附近且和电机的电机轴连接，用于锁止电机的电机轴旋转；所述的丝杠活塞总成外端安装有用于检测丝杠活塞总成中活塞推动摩擦片制动力的力传感器，力传感器和丝杠活塞总成的旋转件同轴布置；所述钳体一端布置有电路板，电路板分别和电机、力传感器电连接；电机一端装有和电路板上芯片配合进而检测电机转动的磁石。

所述的力传感器与电路板机械相连。

所述的电路板的芯片与磁石之间相对间隔距离布置。

所述的驻车锁止机构包括棘轮、棘爪、扭簧和电磁铁，棘轮同轴固定装配在电机轴上，棘爪布置在棘轮周缘旁，棘爪一端靠近棘轮且用于和棘轮的棘齿连接，棘爪另一端旁布置电磁铁，电磁铁端部用于和棘爪另一端推动连接。

当电磁铁在缩回情况下，棘爪与棘轮的棘齿啮合，使得棘轮无法旋转处于锁止状态。

所述的丝杠活塞总成采用滚珠丝杠副或者滚柱丝杠副。

还包括减速机构，电机一端经减速机构与丝杠活塞总成中的旋转件同步连接。

所述的减速机构采用多级齿轮传动结构。

本实用新型中，电机驱动减速机构，减速机构驱动滚珠丝杠活塞总成，滚珠丝杠活塞总成将旋转运动转换成直线运动，推动活塞，进而活塞推动摩擦片，摩擦片夹紧制动盘，实现制动；通过驻车锁止机构对减速机构的锁止，实现驻车功能；通过角度传感器、力传感器实现电机位置和制动力的实时检测和反馈，通过电路板接收和输出角度传感器、力传感器信号，通过ECU策略控制卡钳总成。

本实用新型可在具体实施中采用高精度力传感器和高精度角度传感器，实现制动力精确控制和实时反馈，保证车辆和乘客安全。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型解决了针对现传统制动系统，结构复杂，装配工艺复杂，整体重量重，响应时间慢等问题，采用线控式的电子制动卡钳结构，总体成本降低、材料节约、装配效率高，无管路和制动液，电子化程度高，四轮独立冗余，响应时间快，且性能提高。

本实用新型的系统成本降低，制动响应时间加快，可单独驻车锁止，电子化程度高，系统重量减轻，制动性能提升。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构装配示意图(带接插口)；

图2为本实用新型的驻车锁止机构结构图；

图3为本实用新型的电路板结构图；

图4为本实用新型的接插口和散热器与电路板结构图。

图中：电机(1)、驻车锁止机构(2)、棘轮(2-1)、棘爪(2-2)、扭簧(2-3)、电磁铁(2-4)、磁石(3)、电路板(4)、减速机构(5)、力传感器(6)、下壳体(7)、轴承(8)、丝杠活塞总成(9)、钳体(10)、支架(11)、摩擦片(12)；

电路板(13-1)、安装螺栓(13-2)、电容电阻(13-3)、散热块(13-4)、上壳体散热柱(13-5)、接插口(13-6)；

电路板本体(14-1)、芯片(14-4)、弹簧针(14-2)、磁石(14-3)、力传感器(14-5)。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，包括钳体10、支架11、摩擦片12、电机1、驻车锁止机构2和丝杆活塞总成9；钳体10安装在支架11上，具体地钳体10与支架11通过销连接，丝杠活塞总成9装入钳体10缸孔内，丝杠活塞总成9和摩擦片12接触连接，摩擦片12装在支架11凹槽上，摩擦片12用于摩擦连接到盘式制动器的制动盘上。其特征在于：

电机1布置在钳体10外且位于钳体10的侧方，电机1的电机轴轴向与钳体10的缸孔轴向非同轴地布置，电机1一端与丝杠活塞总成9中的旋转件同步连接，丝杠活塞总成9和摩擦片12一侧接触连接，使得钳体空间充分利用；驻车锁止机构2布置在电机1的附近且和电机1的电机轴连接，用于锁止电机1的电机轴旋转；

丝杠活塞总成9外端安装有用于检测丝杠活塞总成9中活塞推动摩擦片12制动力的力传感器6，力传感器6和丝杠活塞总成9的旋转件同轴布置，丝杠活塞总成9与力传感器6之间设有用于承力的轴承8；

钳体10在远离制动盘和摩擦片12的一端布置有电路板4，电路板4分别和电机1、力传感器6电连接，力传感器6将检测的制动力反馈到电路板4进而用于控制电机的工作；电机1一端装有和电路板4上芯片配合进而检测电机1转动的磁石3，磁石3用于产生局部磁场和电路板4上芯片配合检测磁场变化进而反映获得电机1转动角度，构成了角度传感器。

本实用新型通过电路板4对电机1进行控制，利用减速机构5传递扭矩并放大扭矩，传递给丝杆活塞总成9，丝杆活塞总成9推动摩擦片12，实现制动。

其中通过力传感器6反馈制动力大小到电路板4，同时通过装在电机1上的磁石3与电路板4上的芯片检测电机1转动角度位置。

具体实施中，所述钳体10在远离制动盘和摩擦片12的一端布置有下壳体7，电路板4通过安装螺栓固定在下壳体7。

力传感器6与电路板4机械相连，具体可通过卡扣、弹簧压紧、焊接等方式连接。力传感器6塑性变形后产生应力，从而应变片回路中产生电流差信号，再通过弹簧引针把信号实时传输到电路板4回路中，由于电子卡钳处于轮边强震动和激励的环境中，因此柔性和可靠的连接必不可少，本实用新型采用的就是合适的弹力连接，保证在最恶劣工况下，也不会出现信息丢失。

电路板4的芯片与磁石3之间相对间隔距离布置，具体的距离可以设置为0.5mm～5mm。

磁石14-3与电路板14-1上的芯片相对，通过芯片选型，选择合适的磁通量1t～10t，从而设计符合对应磁通量的磁石尺寸和机构，磁石14-3可以通过设计模拟，确定磁石14-3的设计尺寸和材料选择，同时也可以确定好磁石和芯片14-4之间合适的距离，一般设置1mm～5mm，满足装配公差波动和缩小空间尺寸。

电机1与电路板4之间可通过引脚焊接固定，可通过鱼眼卡扣连接固定。

电路板4上具有发热元器件，发热元器件朝上朝外布置，并通过散热块13-3和下壳体7连接传递散热。

电路板4的发热元器件特殊选择，加固处理，增加锁紧点位，保证轮边的强震动耐久可靠性。

如图3所示，电机1与电路板13-1通过三根引脚伸入电路板的三个通孔超出背面，再通过焊接固定(连接形式不限于焊接，也可以引线，也可以鱼尾扣，弹力针脚等等方式)，选择相应方式连接，需要考虑电路布置走线以及电路干扰等问题，同时考虑电路板在轮边高强度振动的可靠性。

接插口13-6与电路板13-1通过L型针脚或者直线型针脚进行焊接连接，接插口13-6选择信号和电源针脚一起，或者信号针脚和电源针脚分开布置，本实用新型引用一个接插口示意，接插口13-6布置在下壳体7上，通过L型针脚插入电路板13-1对应预留孔中并穿过电路板，再通过焊接实现连接和固定，同时考虑电路板在轮边高强度振动的可靠性。

具体实施中，电路板13-1通过n颗安装螺栓13-2固定在下壳体上7，安装固定点位，需要考虑空间、外观、工艺；本实用新型在考虑锁紧强度的前提下，最大努力的减少了设计空间，安装螺栓13-2从上往下锁紧，方便售后维修逻辑按照常规设计，锁紧在上壳体外侧，这会引起防水不良问题。

如图3所示，电路板13-1上发热元器件朝上布置，并通过散热块13-4和上壳体散热柱13-5连接传递散热，并在上壳体外侧设计有散热柱，最大程度增加散热面积。

如图3所示，电路板13-1元器件采用短引脚，粗引脚，双针脚等选择，焊接量加固处理，增加锁紧力，同时，质量大，高度高的电容电阻13-3等元件周边采用泡沫胶固定，保证轮边的强震动耐久可靠性。

如图4所示，芯片14-4贴在电路板14-1上，芯片感应到磁石14-3的磁场信号，通过芯片进行信号处理，进行SENT信号转化；力传感器14-5把应变片中电流差信号，通过弹簧针14-2把信号实时传输到电路板14-1回路中，通过电路板主芯片进行信号运算和处理转化成SENT信号，再由电路板电子回路把SENT信号传递给给ECU决策中心进行逻辑决策。

由此实施可见，本实用新型能明显提升制动钳电子化结构，通过高精度力传感器和角度传感器实现实时信号传递，从而达到制动高性能需求，为后期的电车无人驾驶做好制动基础设计。

具体实施中，驻车锁止机构2具有棘轮结构。

如图2所示，驻车锁止机构2包括棘轮2-1、棘爪2-2、扭簧2-3和电磁铁2-4，棘轮2-1同轴固定装配在电机轴上，棘爪2-2布置在棘轮2-1周缘旁，棘爪2-2一端靠近棘轮2-1且用于和棘轮2-1的棘齿连接，棘爪2-2另一端旁布置电磁铁2-4，电磁铁2-4端部用于和棘爪2-2另一端推动连接。

电磁铁中具有衔铁，衔铁可伸出和缩回。

当电磁铁2-4的衔铁在缩回情况下，棘爪2-2与棘轮2-1的棘齿啮合，使得棘轮2-1无法旋转处于锁止状态。

丝杠活塞总成9采用滚珠丝杠副或者滚柱丝杠副，其中丝杆为旋转件。

丝杠活塞总成9中包括丝杆、螺母和活塞，丝杆作为旋转件，丝杆一端和减速机构5同步连接，另一端外通过螺纹套装有螺母，螺母和活塞同步固定连接，活塞仅可轴向移动地活动装在钳体10的缸孔内。

具体实施还包括减速机构5，电机1一端经减速机构5与丝杠活塞总成9中的旋转件同步连接，具体地电机1一端与减速机构5一端连接，减速机构5另一端与丝杠活塞总成9中的旋转件同步连接。驻车锁止机构2也布置在减速机构5的附近。

本实用新型中，由电机驱动减速机构，减速机构驱动滚珠丝杠活塞总成，滚珠丝杠活塞总成将旋转转换成直线运动，推动活塞，活塞推动摩擦片，实现制动；电机与钳体非同轴布置，设置驻车锁止机构实现驻车功能。

具体实施中，减速机构5采用多级齿轮传动结构。

这样情况下，减速结构5一端的输入齿轮与电机1的电机轴上的齿轮相连，同时驻车锁止机构2的棘轮2-1与电机1的电机轴上的齿轮相连，减速机构5另一端的输出齿轮与丝杠活塞总成9相连。

具体实施中，减速机构5也不限于齿轮形式组成，减速机构5也可以由蜗轮蜗杆等其它方式实现。

丝杠活塞总成9安装在钳体10缸孔内，丝杠活塞总成9一端在摩擦片12一侧。驻车锁止机构2中棘爪2-2一端安装在棘轮2-1周缘，另一端装在电磁铁2-4一端，棘爪2-2的中部和扭簧2-3同轴装配，扭簧2-3的一端与棘爪2-2连接，另一端与钳体10内部设置的底座连接。

本实用新型的具体实施工作过程：

电机1转动带动减速机构5，经减速机构5带动丝杠活塞总成9转动，丝杠活塞总成9将旋转运动转化成轴向运动，通过丝杠活塞总成9中的活塞推动摩擦片7推出，实现制动；

在驻车锁止机构中，电磁铁2-4在与棘爪连接侧缩回，棘爪2-2在扭簧作用力下与棘轮2-1咬合，达到锁止功能；在行驶过程中，电磁铁2-4推开棘爪2-2，使棘爪与棘轮2-1脱开，驻车功能解除。

具体实施中，棘轮2-1逆时针转动时，制动钳实现驻车夹紧功能，棘爪2-2可防止棘轮2-1出现顺时针转动，从而保证夹紧力不衰退。也可以通过调整电磁铁2-4和棘爪2-2和布置位置，实现棘轮2-1顺时针转动时的夹紧功能。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种线控式电子制动钳结构，包括钳体(10)、电机(1)、驻车锁止机构(2)和丝杆活塞总成(9)；其特征在于：所述的电机(1)布置在钳体(10)外且位于钳体(10)的侧方，电机(1)一端与丝杠活塞总成(9)中同步连接，使得钳体空间充分利用；所述的驻车锁止机构(2)布置在电机(1)的附近且和电机(1)的电机轴连接，用于锁止电机(1)的电机轴旋转；所述的丝杠活塞总成(9)外端安装有用于检测丝杠活塞总成(9)中活塞推动摩擦片(12)制动力的力传感器(6)，力传感器(6)和丝杠活塞总成(9)的旋转件同轴布置；所述钳体(10)一端布置有电路板(4)，电路板(4)分别和电机(1)、力传感器(6)电连接；电机(1)一端装有和电路板(4)上芯片配合进而检测电机(1)转动的磁石(3)。

2.根据权利要求1所述的一种线控式电子制动钳结构，其特征在于：

所述的力传感器(6)与电路板(4)机械相连。

3.根据权利要求1所述的一种线控式电子制动钳结构，其特征在于：

所述的电路板(4)的芯片与磁石(3)之间相对间隔距离布置。

4.根据权利要求1所述的一种线控式电子制动钳结构，其特征在于：

所述的驻车锁止机构(2)包括棘轮(2-1)、棘爪(2-2)、扭簧(2-3)和电磁铁(2-4)，棘轮(2-1)同轴固定装配在电机轴上，棘爪(2-2)布置在棘轮(2-1)周缘旁，棘爪(2-2)一端靠近棘轮(2-1)且用于和棘轮(2-1)的棘齿连接，棘爪(2-2)另一端旁布置电磁铁(2-4)，电磁铁(2-4)端部用于和棘爪(2-2)另一端推动连接。

5.根据权利要求4所述的一种线控式电子制动钳结构，其特征在于：

当电磁铁(2-4)在缩回情况下，棘爪(2-2)与棘轮(2-1)的棘齿啮合，使得棘轮(2-1)无法旋转处于锁止状态。

6.根据权利要求1所述的一种线控式电子制动钳结构，其特征在于：

所述的丝杠活塞总成(9)采用滚珠丝杠副或者滚柱丝杠副。

7.根据权利要求1所述的一种线控式电子制动钳结构，其特征在于：

还包括减速机构(5)，电机(1)一端经减速机构(5)与丝杠活塞总成(9)中的旋转件同步连接。

8.根据权利要求7所述的一种线控式电子制动钳结构，其特征在于：

所述的减速机构(5)采用多级齿轮传动结构。