CN104648347A - 用于电子驻车制动系统的致动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电子驻车制动系统的致动器，其能够减少元件的数量并降低在致动器运行时产生的噪音。所述致动器包括：壳体；电机，所述电机安装在所述壳体中用以提供动力；驱动齿轮，所述驱动齿轮设置到所述电机的旋转轴；一对传动构件，所述一对传动构件安装在所述壳体内部，用以降低驱动齿轮的扭矩并传递降低的扭矩；以及输出齿轮，所述输出齿轮设置到输出轴，以再次降低通过所述传动构件传递的所述降低的扭矩，并将再次降低的扭矩通过所述输出轴输出。

Description

用于电子驻车制动系统的致动器

技术领域

本发明涉及一种用于电子驻车制动系统的致动器。更加具体而言，本申请涉及一种用于电子驻车制动系统的致动器，其能够减少元件的数量并降低在致动器运行时产生的噪音。

背景技术

当使用者停驻车辆时，车辆的移动一般通过操作驻车制动器而受到限制。如果通过普通驻车制动器中的手刹车拉杆来拉动拉索，则施加至拉索的力通过均衡器来分配至安装在车轮的制动机构，因此，制动机构限制车轮，从而防止车辆移动。

然而，操作驻车制动器的手刹车拉杆使得使用者感到不便。因此，已发展出电子驻车制动(EPB)系统，其通过按钮操作使用电机动力，从而产生用于停驻车辆的制动动力。

近来，用于通过简单按钮操作而不使用拉杆操作来控制车辆的驻车/释放的EPB系统已得到广泛使用。EPB系统消除了使用者手动操作手刹车拉杆的不便，从而增加了使用者的便利。

EPB系统包括拉索牵引类型的EPB系统、电机卡钳类型(在本领域中通常称为“卡钳整合”)EPB系统、液压EPB系统等。在这些EPB系统中，卡钳整合EPB系统得到广泛使用，其使用将EPB系统与卡钳整合的方法，从而促进EPB系统的可安装性。

EPB系统通过一起使用通过制动踏板的液压制动和通过作为电动力生成装置的致动器的电机动力，从而产生制动动力(目标夹紧力)。因此，EPB系统能够一起执行液压制动和电动力驻车制动。

特别而言，在EPB系统与卡钳整合的情况下，应用了将最终输出转换为巨大负载的齿轮装置，并同时使用了小尺寸的电机，从而卡钳的尺寸没有增加，因此获得紧凑的构造。

现在将描述EPB系统的构造。EPB系统包括：通过驱动器操作的按钮；控制器，所述控制器通过接收按钮操作信号来输出用于产生停驻车辆的制动动力的控制信号；致动器，所述致动器根据来自控制器的控制信号而产生动力；以及卡钳(EPB卡钳)，所述卡钳安装成围绕安装至车轮的刹车盘，从而借助致动器的动力来限制刹车盘和车轮，从而实施驻车制动。

图1和图2为示出了电子驻车制动(EPB)系统的构造的视图。图1中，附图标记10表示致动器，而附图标记20表示卡钳。如图2中所示，致动器的扭矩传递至主轴21，以被改变成允许螺母构件22向前移动的线性移动力。在线性移动螺母构件22通过向前移动而与活塞23的内表面接触的情况下，螺母构件22推动活塞23，因而刹车盘25通过刹车片24而受到挤压，从而产生制动动力。

然而，常规的EPB系统至少具有如下问题，其构件包括产生驱动动力(从电机传递至主轴的减速的扭矩)的致动器，主轴等。

首先，就封装布局和结构而言，在设定用于加强电机的旋转扭矩的减速比方面自由度受到限制，因此，电机的负载和电流的消耗受到限制。

其次，当车辆的动力消失时，主轴负责用于防止致动器被向后推动的自锁功能。因此，在选择主轴的规格方面自由度受到限制，并且不可避免的使用低效主轴。因此，致动器的电流消耗过度。

第三，存在扭矩损耗及振动过度的问题，这是由齿轮接合的齿隙导致的。此外，齿轮元件的数量和单位成本由于使用具有正齿轮、斜齿轮和行星齿轮的多齿轮构造而增加。

第四，当运行EPB系统时，由于齿轮元件过多而显著产生摩擦声音。此外，与用于固定和组装齿轮的齿轮箱有关的元件数量过多，并且单位成本增加。

第五，由于与齿轮和齿轮箱有关的元件数量过多，因此极有可能会发生组装错误或者故障。

为了解决这些问题，韩国专利申请第10-2013-0082021号(2013.7.18)公开了一种使用高减速比的蜗杆齿轮类型的齿轮的具有简单构造的致动器，而不使用正齿轮、斜齿轮和行星齿轮的齿轮组合的具有复杂构造的致动器。

在现有专利的致动器中，位于电机轴上的驱动齿轮在电机的驱动下旋转，其形成为蜗杆齿轮形状，并且传动构件的第一齿轮部分与驱动齿轮啮合，其形成为正齿轮形状(蜗轮(worm wheel))。

此外，传动构件的第二齿轮部分将扭矩传递至输出齿轮，所述传动构件的第二齿轮部分形成为蜗杆齿轮形状，并且与传动构件的第二齿轮部分啮合的输出齿轮形成为正齿轮形状(蜗轮)。

如上所述，电机轴上的驱动齿轮和轴形形状的传动构件的第二齿轮部分具有形成为蜗杆齿轮形状的双蜗杆齿轮构造，并且主减速和再次减速通过驱动齿轮和第二齿轮部分形成。

也就是说，在位于驱动齿轮与第一齿轮部分之间的动力传递的过程中形成减速(主减速)，并且在位于第二齿轮部分与输出齿轮之间的动力传递的过程中形成减速(再次减速)。

然而，在现有专利的致动器中，由于在施加负载时齿轮轴(传动构件)的过度扭曲扭矩、轴系统的变形、发生齿轮之间的齿隙等而使得扭矩传递效率不是很良好。

此外，由于在施加负载时特定构件中产生过度应力，因此致动器的耐磨损性下降，并且致动器的使用寿命降低。此外，由于过度应力以及轴系统的不稳定性，摩擦声音(运行声音)巨大。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供一种用于电子驻车制动系统的致动器，其能够减少元件的数量，并降低在致动器运行时产生的噪音。本发明还提供了一种致动器，其能够克服轴的过度扭曲扭矩、轴系统变形以及产生齿隙，并且改进扭矩传递效率。本发明还提供了一种致动器，其能够克服由于在特定部件中的过度应力而造成的耐磨性的下降、使用寿命降低，以及出现齿轮之间的摩擦声音。

在各个方面中，本发明提供了一种用于电子驻车制动系统的致动器，所述致动器包括：壳体；安装在壳体中用以提供动力的电机；驱动齿轮，所述驱动齿轮设置到电机的旋转轴；一对传动构件，所述一对传动构件安装在所述壳体内部，以降低驱动齿轮的扭矩并传递降低的扭矩；以及输出齿轮，所述输出齿轮设置到输出轴，以再次降低通过传动构件传递的降低的扭矩，并将再次降低的扭矩通过输出轴输出。

在一个方面中，每个传动构件可形成为轴的形状，以将驱动齿轮和输出齿轮连接，并且所述一对传动构件可设置在关于驱动齿轮和输出齿轮的左侧和右侧处。另一方面，每个传动构件可包括轴形主体，所述轴形主体可旋转地安装在壳体内部；第一齿轮部分，所述第一齿轮部分设置在主体的一侧并与驱动齿轮啮合；以及第二齿轮部分，所述第二齿轮部分设置在主体的另一侧并与输出齿轮啮合。

在另一方面，驱动齿轮可形成为蜗杆齿轮形状，并且第一齿轮部分可形成为蜗轮形状的齿轮。在另一方面，第二齿轮部分可形成为蜗杆齿轮形状，并且输出齿轮可形成作为蜗轮形状的齿轮。

在另一方面，所述一对传动构件可具有基本相同的形状和尺寸，并且可设置成相对于驱动齿轮和输出齿轮而彼此基本对称。

下文将讨论本发明的其他方面和示例性实施方案。

根据本发明的致动器，该致动器的构造包括驱动齿轮、传动构件和输出齿轮，从而与具有正齿轮、斜齿轮和行星齿轮的组合的致动器的构造相比，有可能提供如下若干优点，包括有减少元件数量，降低噪音，减少组装错误和故障的发生，减低单位成本，实现较高的减速比，提升操作效率，降低电力消耗，降低轴系统变形和齿隙，并增加扭矩传递效率。

此外，由于实现了蜗杆齿轮的自锁功能，有可能应用具有非自锁功能的高效的主轴。此外，使用了设置在关于驱动齿轮和输出齿轮的左右两侧处的所述一对传动构件，从而与使用单独的传动构件的致动器的构造相比，能够降低扭曲扭矩、轴系统变形以及齿隙，从而增加扭矩传递效率。此外，有可能克服由于在应力集中和产生过度应力而造成的耐磨性的下降和致动器的使用寿命降低，以及出现的齿轮摩擦声音。

下文将讨论本发明的上述及其他特征。

在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式中，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。

附图说明

接下来将参照由所附附图显示的本发明的某些示例性实施方案来详细地描述本发明的以上及其它特征，这些附图在下文中仅以显示的方式给出，因而对本发明是非限定性的，在这些附图中：

图1和图2为示出了电子驻车制动系统的构造的视图；

图3为示出了根据本发明的示例性致动器的立体图；

图4为示出了根据本发明的示例性传动构件的扭曲扭矩和推力的施加方向的视图；

图5为示出了比较实例的构造的视图。

应理解的是，附图呈现了描述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、定向、位置以及形状，将部分地由具体意图的应用以及使用环境所确定。

图中，附图标记在附图的几幅图片中指代本发明的相同或等效的部件。

具体实施方式

现在将具体参考本发明的各个实施例，这些实施例的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。而是相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等同形式及其它实施方案中。

本发明提供了一种用于电子驻车制动系统的致动器，其能够减少元件数量并降低在致动器运行时产生的噪音。

在电子驻车制动系统中，致动器为提供驱动力用于产生制动动力(即，用于运行驻车制动系统的驱动力)的元件。所述致动器具有将电机产生的扭矩降低并然后将降低的扭矩通过输出齿轮输出的构造。在致动器中输出的降低扭矩传递至驻车制动系统的主轴，并且产生驻车制动，从而通过制动器的扭矩而对车轮进行限制。

图3为示出了根据本发明的实施方案的致动器的立体图。在图3中，为了说明的目的而将壳体11的盖移除。

现在将描述致动器10的构造。致动器10包括壳体11；安装在壳体11中用以提供动力的电机12；驱动齿轮13，所述驱动齿轮13设置到电机12的旋转轴；一对传动构件14，所述一对传动构件14形成为轴的形状，以降低驱动齿轮13的扭矩并将降低的扭矩输出；以及输出齿轮15，所述输出齿轮15设置到输出轴16，以再次降低通过传动构件14传递的扭矩，并将再次降低的扭矩通过输出轴16输出。

当车辆的驻车制动系统运行时，通过将电能施加至电机12而产生动力，并且电机12的动力通过驱动齿轮13、该对传动构件14以及输出齿轮15而被降低，并最终被传递至输出轴16。然后，电机12的降低的动力通过输出轴16输出。

通过这种构造(包括如上所述的驱动齿轮13、为轴形形状的齿轮装置的传动构件14、以及输出齿轮)，与常规的具有复杂构造的致动器(包括正齿轮、斜齿轮和行星齿轮等)相比，有可能降低元件的数量并降低致动器的单位成本。

特别而言，能够降低在致动器运行时的振动和噪音。此外，降低了元件的数量，并且简化了致动器的构造，从而有可能提升设计自由度，用以降低制造致动器所花费的时间和成本，从而提升生产率等。

在本发明的致动器中，设置到电机12的旋转轴的驱动齿轮13、该对传动构件14以及安装至输出轴16的输出齿轮15设置在壳体11内部，而输出轴15(扭矩的最终输出通过输出轴15进行)设置成连接至壳体11的外部。

作为轴形齿轮的该对传动构件14安装在壳体内，从而被设置成在关于驱动齿轮13和输出齿轮15的左侧和右侧处近似水平或基本水平。在这种情况下，该对左右传动构件14安装成连接在驱动齿轮13与输出齿轮15之间。

在这种情况下，该对传动构件14可具有相似或基本相同的形状。该对传动构件14可安装在壳体11内部，从而关于驱动齿轮13和输出齿轮15而彼此对称或基本对称。

每个传动构件14的两个端部部分以该两个端部处于可旋转地联接至设置在壳体11内部的轴支撑部分17的状态下，分别由轴支撑部分17支撑。

每个传动构件14包括：轴形形状的主体14a，所述主体14a由轴支撑部分17支撑以能够旋转；第一齿轮部分14b，所述第一齿轮部分14b设置在主体14a的一侧并与驱动齿轮13啮合；以及第二齿轮部分14c，所述第二齿轮部分14c设置在主体14a的另一侧并与输出齿轮15啮合。

如上所述构造的两个传动构件14可具有相同或基本相同的形状，例如，相同的长度和尺寸；相同的齿形和尺寸；齿轮齿数量和/或第一齿轮部分14b和第二齿轮部分14c的齿轮齿之间的相同的齿距。

在传动构件14的构造中，第一齿轮部分14b形成为蜗轮形状(worm-wheel-shaped)的齿轮。在这种情况下，联接至传动构件14的第一齿轮部分14b的驱动齿轮13形成为位于电机12的旋转轴上的蜗杆齿轮(worm gear)形状。

在传动构件14的构造中，第二齿轮部分14c形成为蜗杆齿轮形状。在这种情况下，联接至传动构件14的第二齿轮部分14c的输出齿轮15形成蜗轮形状的齿轮。

在本发明的致动器中，如果驱动电机12，则驱动齿轮13旋转，并且驱动齿轮13的扭矩通过该对传动构件14而传递至输出齿轮15，从而输出齿轮15旋转。如果输出齿轮15旋转，则传递至输出齿轮15的扭矩通过输出轴16而被最终输出。

如果驱动齿轮13在一个方向上旋转，则两个传动构件14在相对的方向上同时旋转，并且输出齿轮15在与驱动齿轮13相同的方向上旋转。

在驱动齿轮13通过电机12的动力而以相反方向旋转时，则两个传动构件14以相对的方向同时旋转，但传动构件14和输出齿轮15的旋转方向彼此相对。

图4为示出了根据本发明的各个实施方案的传动构件的扭曲扭矩和推力的施加方向的视图。如图4所示，扭曲扭矩施加至两个传动构件14的方向彼此相对。

此外，推力施加至两个传动构件14的方向也彼此相对，并且扭曲扭矩和推力施加至两个传动构件14的方向彼此相对，而无论驱动齿轮13的旋转方向。

由于在驱动齿轮13通过电机12的动力而旋转时，两个传动构件14同时旋转，因而在扭矩从蜗杆齿轮形状的驱动齿轮13传递至两个蜗轮形状的第一齿轮部分14b的时候，形成主减速，并且在扭矩从两个蜗杆齿轮形状的第二齿轮部分14c传递至蜗轮形状的输出齿轮15的时候，形成再次减速。

结果是，如果驱动器运行驻车制动系统，则驱动齿轮13在施加电机12的动力时旋转，并且输出轴16在降低的扭矩通过驱动齿轮13的旋转经由传动构件14而传递至输出齿轮15时旋转。因此，驻车制动系统通过动力而运行，从而限制车辆的移动，所述动力通过输出轴16输出和传递。

已对致动器的构造进行了如上所述的描。下文中，通过将本发明与图5中的比较实例进行比较来对本发明的优点进行描述。

首先，图5中示出的比较实例仅使用了一个传动构件14,。在使用单个传动构件14的构造中，由于齿轮之间的空隙而产生较大的齿隙，并且施加至作为轴元件的传动构件14的扭曲扭矩在施加负载时相对较大。

相比较而言，在本发明的致动器中，如图4所示，关于驱动齿轮13和输出齿轮15而在左右两侧设置双蜗杆(相对于每个传动构件设置两个“蜗杆齿轮+蜗轮”的组合)，从而通过多个齿轮啮合(相位差)能够在左右两侧减少齿隙。此外，彼此相对的推力分别施加至两个传动构件14，因而施加至传动构件14的扭曲扭矩由于进行了推力降低而相对较小。

因此，相比于比较实例的致动器，本发明的致动器的优点在于扭矩传递效率通过降低齿隙和扭曲扭矩而得到提升。本发明的致动器的优点还在于通过齿轮轴系统的稳定而减少了运行噪音。在本发明的致动器中，与使用一个传动构件14的比较实例相比，在施加负载时能够分布应力。因此，有可能增加致动器的耐磨损性和使用寿命，并降低由应力分布而造成的齿轮摩擦声音(噪音)。

为了解释的方便和所附权利要求书中的精确限定，术语“内”、“外”、“左”、“右”等等被用于结合示出在附图中的部件位置而描述具体实施例中的这些部件。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并非意欲穷尽，或者将本发明严格限制为所公开的具体形式，显然，根据上述教导可能进行很多改变和变化。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种用于电子驻车制动系统的致动器，所述致动器包括：

壳体；

电机，所述电机安装在所述壳体中用以提供动力；

驱动齿轮，所述驱动齿轮设置到所述电机的旋转轴；

一对传动构件，所述一对传动构件安装在所述壳体内部，用以降低所述驱动齿轮的扭矩并传递降低的扭矩；以及

输出齿轮，所述输出齿轮设置到输出轴，以再次降低通过所述传动构件传递的所述降低的扭矩，并将再次降低的扭矩通过所述输出轴输出。

2.根据权利要求1所述的用于电子驻车制动系统的致动器，其中每个传动构件形成为轴的形状，以将所述驱动齿轮和所述输出齿轮连接，并且所述一对传动构件设置在关于所述驱动齿轮和所述输出齿轮的左侧和右侧处。

3.根据权利要求1所述的用于电子驻车制动系统的致动器，其中每个传动构件包括：

主体，所述主体为轴形形状，且能够旋转地安装在所述壳体内部；

第一齿轮部分，所述第一齿轮部分设置在所述主体的一侧并与所述驱动齿轮啮合；以及

第二齿轮部分，所述第二齿轮部分设置在所述主体的另一侧并与所述输出齿轮啮合。

4.根据权利要求3所述的用于电子驻车制动系统的致动器，其中所述驱动齿轮形成为蜗杆齿轮形状，并且所述第一齿轮部分形成为蜗轮形状的齿轮。

5.根据权利要求3所述的用于电子驻车制动系统的致动器，其中所述第二齿轮部分形成为蜗杆齿轮形状，并且所述输出齿轮形成为蜗轮形状的齿轮。

6.根据权利要求1所述的用于电子驻车制动系统的致动器，其中所述一对传动构件具有基本相同的形状和尺寸，并且设置成相对于所述驱动齿轮和所述输出齿轮而彼此基本对称。