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CN108791264A - 电子机械制动器 - Google Patents

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郑利水
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Abstract

本发明公开了一种电子机械制动器。电机的输出轴经减速机构和动力传动系统连接，动力传动系统和滚珠丝杠轴连接；制动嵌体中安装有滚珠丝杠轴和活塞，制动嵌体设有内腔通道，滚珠丝杠轴内端伸出制动嵌体后和电磁离合器连接，滚珠丝杠轴经滚珠和滚珠丝杠螺母套装，活塞内端经回位弹簧接到制动嵌体中内腔通道底面，活塞套装在制动嵌体内腔通道中并沿内腔通道移动，活塞外端经摩擦片和制动盘连接；滚珠丝杠轴装有动铁并开有第一花键孔，传动轴开有第二花键孔，第一二花键孔同轴对齐，制动嵌体外固定有电磁线圈套筒，传动轴位于电磁线圈套筒内。本发明能够通过电子方式控制机械制动，并且在频繁地施加和释放制动过程中，电机无需反转，延长了电机使用寿命。

Description

电子机械制动器
技术领域
本发明涉及汽车制动技术，具体涉及了一种电子机械制动器。
背景技术
20世纪90年代以来，随着汽车电子技术的发展，出现了以网络通信为基础的更加高效、节能的线控技术。汽车线控制动技术则是将线控技术与汽车制动系统相结合。
电子机械制动则是以电能作为能量来源，由电动执行机构驱动摩擦片来压迫制动盘，从而实现车轮制动。电子机械制动与传统制动相比，取消了液压管路，使得机构更加简洁，更加易于布置。并且利用电信号进行传递，从而制动响应更加快速和灵敏。
现有电子机械制动器设计是利用电机反转来实现制动释放。以交通拥堵的工况为例，驾驶员需要频繁地踩下和释放制动踏板，使得电机频繁地正、反转。电机正、反转频繁地切换导致电机寿命缩短。而且由于电机的惯性，正、反转切换也增加了制动响应时间。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提出一种电子机械制动器，采用电磁线圈和动铁来传递和中断动力，主要应用于行车制动。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明包括电机、行星齿轮减速箱、电磁线圈套筒、卡簧、传动轴、第一滚珠轴承、动铁、动铁弹簧、第二滚珠轴承、回位弹簧、滚珠丝杠轴、滚珠丝杠螺母、滚珠、活塞、矩形圈、第一摩擦片、第二摩擦片、制动嵌体和制动盘；制动嵌体中安装有滚珠丝杠轴和活塞，制动嵌体设有内腔通道，内腔通道通道口一侧向外延伸伸出并弯折形成钳部，滚珠丝杠轴内端经第二滚珠轴承连接于制动嵌体中内腔通道的底面，滚珠丝杠轴外端经滚珠和滚珠丝杠螺母套装形成滚珠丝杠螺母副，滚珠丝杠螺母通过小螺钉和活塞的内端固定连接，活塞内端经回位弹簧连接到制动嵌体中内腔通道的底面，活塞套装在制动嵌体中的内腔通道中并沿内腔通道移动，活塞外端经摩擦片和制动盘连接；制动嵌体内腔通道的底面开有中心通孔，滚珠丝杠轴内端固定设有延伸中心通孔内的凸轴，凸轴外端面中心开有第一花键孔，第一花键孔中安装有动铁花键，动铁经动铁弹簧和第一花键孔孔底面连接；第一花键孔周围的凸轴外端面经第一滚珠轴承连接于传动轴一端端面，传动轴一端端面开有第二花键孔，第二花键孔和第一花键孔同轴对齐布置使得第一花键孔和第二花键孔构成动铁轴向活动的内腔空间，传动轴另一端经行星齿轮减速箱和电机的输出轴连接；制动嵌体中心通孔的孔端外固定有电磁线圈套筒，传动轴位于电磁线圈套筒内。
所述的传动轴与电磁线圈套筒为间隙配合，从而电磁线圈不受传动轴转动的影响。
所述的电磁线圈套筒通过大螺钉固定在中心通孔孔端外的制动嵌体上。
所述的滚珠丝杠轴的凸轴端部通过卡簧轴向固定在制动嵌体的中心通孔外端面，使得滚珠丝杠轴只能转动不能轴向移动。
所述的活塞经矩形圈密封套接在制动嵌体中的内腔通道中。
所述的制动盘布置在活塞外端和制动嵌体内腔通道外延伸伸出的钳部之间，制动盘的一端面经第一摩擦片和活塞外端面连接，制动盘的另一端面经第二摩擦片和制动嵌体的钳部内侧壁连接。
所述的滚珠丝杠轴的内端设有外凸缘，外凸缘台阶面经第二滚珠轴承连接于制动嵌体中内腔通道的底面。
当驾驶员踩下制动踏板时，电磁线圈通电，动铁在电磁力的作用下进入传动轴的第二花键孔内，将传动轴与滚珠丝杠轴连为一体。
当驾驶员释放制动踏板时，电磁线圈断电，动铁在动铁弹簧的作用力下回到滚珠丝杠轴的第一花键孔内，传动轴与滚珠丝杠轴断开连接。
所述的回位弹簧安装在活塞和制动嵌体之间。滚珠丝杠机构无法自锁，当切断滚珠丝杠轴动力后，在回位弹簧的作用下，活塞向电机方向运动，释放制动。
当驾驶员踩下制动踏板时，电机转动，电磁线圈通电，动铁在电磁力的作用下进入传动轴第二花键孔内，传动轴与滚珠丝杠轴连为一体，动力经行星齿轮减速箱、传动轴、滚珠丝杠轴作用在滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠螺母运动带动活塞推动摩擦片，实施制动。
当驾驶员释放制动踏板时，电磁线圈断电，动铁在动铁弹簧的作用力下回到滚珠丝杠轴的花键孔内，传动轴与滚珠丝杠轴断开连接，活塞在回位弹簧作用下释放制动。采用本发明释放制动形式，可以减少释放制动时间。
本发明能够通过电子方式控制机械制动，并且在频繁地施加和释放制动过程中，电机无需反转，延长了电机使用寿命。
优选的是，第一滚珠轴承位于传动轴和滚珠丝杠轴之间，从而减小传动轴端面和滚珠丝杠轴端面的摩擦。
优选的是，电机、行星齿轮减速箱、传动轴和电磁线圈套筒位于制动嵌体的外侧，利于更换零件。
本发明采用上述技术方案，具有如下有益效果：
1、交通拥堵的工况下，驾驶员需要频繁地踩下和释放制动踏板。本发明在释放制动时，电机无需反转，可以减少制动释放时间。
2、在频繁地施加和释放制动过程中，电机无需反转，延长了电机使用寿命。
3、将电机，行星齿轮减速箱，传动轴和电磁线圈套筒位于制动嵌体的外侧，利于更换零件，并且制动卡钳可采用传统卡钳构型，方便应用。
附图说明
图1为本发明所述的电子机械制动器示意图。
图2为本发明所述的动力传动系统在不通电情况下的示意图。
图3为本发明所述的传动轴的第一花键孔与动铁花键配合示意图。
图4为本发明所述的动力传动系统在通电情况下的示意图。
图5为本发明所述的滚珠丝杠轴的第二花键孔与动铁花键配合示意图。
图中：1-电机、2-行星齿轮减速箱、3-电磁线圈套筒、4-卡簧、5-大螺钉、6-传动轴、7-滚珠轴承、8-动铁、9-动铁弹簧、10-滚珠轴承、11-回位弹簧、12-滚珠丝杠轴、13-滚珠丝杠螺母、14-滚珠、15-活塞、16-小螺钉、17-矩形圈、18-第一摩擦片、19-第二摩擦片、20-制动嵌体、21-制动盘。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明具体实施包括电机1、行星齿轮减速箱2、电磁线圈套筒3、卡簧4、传动轴6、第一滚珠轴承7、动铁8、动铁弹簧9、第二滚珠轴承10、回位弹簧11、滚珠丝杠轴12、滚珠丝杠螺母13、滚珠14、活塞15、矩形圈17、第一摩擦片18、第二摩擦片19、制动嵌体20和制动盘21。
如图1所示，制动嵌体20中安装有滚珠丝杠轴12和活塞15，制动嵌体20设有内腔通道，内腔通道通道口一侧向外延伸伸出并弯折形成钳部，滚珠丝杠轴12内端经第二滚珠轴承10连接于制动嵌体20中内腔通道的底面形成旋转连接，滚珠丝杠轴12的内端设有外凸缘，外凸缘台阶面经第二滚珠轴承10连接于制动嵌体20中内腔通道的底面。
滚珠丝杠轴12外端经滚珠14和滚珠丝杠螺母13套装形成滚珠丝杠螺母副，滚珠丝杠轴12、滚珠丝杠螺母13、滚珠14构成滚珠丝杠机构，滚珠丝杠机构无自锁能力。滚珠丝杠螺母13通过小螺钉16和活塞15的内端固定连接，滚珠丝杠螺母13固定在活塞15上，由滚珠丝杠螺母13带动活塞15轴向运动。
活塞15经矩形圈17密封套接在制动嵌体20中的内腔通道中，活塞15内端经回位弹簧11连接到制动嵌体20中内腔通道的底面，活塞15套装在制动嵌体20中的内腔通道中并沿内腔通道移动，活塞15外端经摩擦片(18、19)和制动盘21连接。
如图1所示，制动嵌体20内腔通道的底面开有中心通孔，滚珠丝杠轴12内端固定设有延伸中心通孔内的凸轴，凸轴和滚珠丝杠轴12同轴布置，凸轴外端面中心开有第一花键孔，第一花键孔中安装有动铁8，动铁8为花键形式，动铁8经动铁弹簧9和第一花键孔孔底面连接；第一花键孔周围的凸轴外端面经第一滚珠轴承7连接于传动轴6一端端面形成旋转连接，第一滚珠轴承7位于传动轴6和滚珠丝杠轴12之间，从而减小传动轴端面和滚珠丝杠轴端面的摩擦。
如图1所示，传动轴6一端端面开有第二花键孔，第二花键孔和第一花键孔同轴对齐布置使得第一花键孔和第二花键孔构成动铁8轴向活动的内腔空间，传动轴6另一端经行星齿轮减速箱2和电机1的输出轴连接，电机1输出轴与行星齿轮减速箱2相连，行星齿轮减速箱2输出轴与传动轴6相连；制动嵌体20中心通孔的孔端外固定有电磁线圈套筒3，电磁线圈套筒3通过大螺钉5固定在中心通孔孔端外的制动嵌体20上。传动轴6位于电磁线圈套筒3内，电磁线圈套筒3固定在制动嵌体20上，传动轴6与电磁线圈套筒3为间隙配合，从而电磁线圈不受传动轴6转动的影响。
滚珠丝杠轴12的凸轴端部通过卡簧4轴向固定在制动嵌体20的中心通孔外端面，卡簧4置于制动嵌体20外端并且卡住滚珠丝杠轴12，使得滚珠丝杠轴12只能转动不能轴向移动。
制动盘21布置在活塞15外端和制动嵌体20内腔通道外延伸伸出的钳部之间，制动盘21的一端面经第一摩擦片18和活塞15外端面连接，制动盘21的另一端面经第二摩擦片19和制动嵌体20的钳部内侧壁连接。
本发明由传动轴6、第一滚珠轴承7、动铁8、动铁弹簧9和滚珠丝杠轴12构成动力传动系统，利用该系统传递和切断动力。电机1运行带动传动轴6旋转，通过动力传动系统控制将传动轴6的输出动力切换、传递到滚珠丝杠轴12，滚珠丝杠轴12旋转带动滚珠丝杠螺母13及其固定连接的活塞15在制动嵌体20内腔通道内轴向移动，进而夹紧或者松开制动盘。
动铁8和动铁弹簧9位于滚珠丝杠轴12凸轴的第一花键孔内和传动轴6的第二花键孔内并花键配合，动铁弹簧9的一端固定在动铁8，另一端固定在第一花键孔底部。
驾驶员驾驶时，控制单元控制电机1开始旋转，其动力经电机输出轴传递到行星齿轮减速箱2，电机1输出的动力经过减速机构放大，动力传递给传动轴6，传动轴6开始转动。
当驾驶员踩下制动踏板执行制动时，电磁线圈套筒3中的电磁线圈通电，动铁8在电磁力的作用下进入传动轴6的第二花键孔内，动铁弹簧9被拉伸，如图4所示，动铁8将传动轴6和滚珠丝杠轴12连接，将传动轴6与滚珠丝杠轴12连为一体，制动动力从传动轴6传递到滚珠丝杠轴12，如图4所示。
动铁8为花键形式与滚珠丝杠轴12凸轴的第一花键孔为花键配合，如图3所示。当电磁线圈3通电时，动铁8进入到传动轴的第二花键孔内，与传动轴的第二花键孔为花键配合，如图5所示，从而实现动铁8将传动轴6和滚珠丝杠轴12连接。
当驾驶员释放制动踏板时，电磁线圈套筒3中的电磁线圈断电，带动动铁8在动铁弹簧9的作用力下回到滚珠丝杠轴12的第一花键孔内，传动轴6与滚珠丝杠轴12断开连接，制动动力中断，如图2所示。
回位弹簧11安装在活塞15和制动嵌体20之间，回位弹簧11一端固定在制动嵌体20内侧，一端固定在活塞15的一端。滚珠丝杠机构无法自锁，当切断滚珠丝杠轴12动力后，即中断动力后，在回位弹簧11的作用下，活塞15向电机方向运动，回位弹簧将活塞15拉回，释放制动。
本发明的具体实施工作过程如下：
A、进行制动过程：
当驾驶员踩下制动踏板时，控制单元控制电机1开始旋转，其动力经电机输出轴传递到行星齿轮减速箱2，电机1输出的动力经过减速机构放大，动力传递给传动轴6，传动轴6开始转动。
执行制动时，电磁线圈3通电，动铁8在电磁力作用下进入到传动轴6的花键孔内，此时动铁弹簧9被拉伸，如图4所示。
动铁8将传动轴6和滚珠丝杠轴12同轴转动连接，滚珠丝杠轴12转动，滚珠丝杠螺母13向制动盘21方向移动，从而带动活塞15向制动盘21方向移动，活塞15推动第一摩擦片18向制动盘21方向移动。
第一摩擦片18消除其与制动盘21之间的间隙，继续推动制动盘21向第二摩擦片19继续运动，直到制动盘21与第二摩擦片19接触，通过摩擦作用，实现汽车制动减速。
B、释放制动过程：
当驾驶员释放制动踏板时，电磁线圈3断电，此时电机继续维持原来转动，动铁8在动铁弹簧9的作用下完全回位到滚珠丝杠轴12的花键孔内，传动轴6与滚珠丝杠轴12断开连接，滚珠丝杠轴12的动力中断。由于滚珠丝杠机构无自锁能力，滚珠丝杠螺母13在回位弹簧11的作用下向电机方向运动，带动活塞15向电机方向运动，从而第一摩擦片18离开制动盘21，实现制动释放。
制动释放后，若驾驶员立刻又踩下制动踏板，电磁线圈再次通电，动铁8在电磁力作用下再次进入到传动轴6的花键孔内，重复上述制动过程；若驾驶员不再踩下制动踏板，则控制单元控制电机停止转动。
由此实施可见，本发明能够通过电子方式控制机械制动，并且在频繁地施加和释放制动过程中，电机无需反转，延长了电机使用寿命。

Claims (7)

1.一种电子机械制动器，其特征在于：包括电机(1)、行星齿轮减速箱(2)、电磁线圈套筒(3)、卡簧(4)、传动轴(6)、第一滚珠轴承(7)、动铁(8)、动铁弹簧(9)、第二滚珠轴承(10)、回位弹簧(11)、滚珠丝杠轴(12)、滚珠丝杠螺母(13)、滚珠(14)、活塞(15)、矩形圈(17)、第一摩擦片(18)、第二摩擦片(19)、制动嵌体(20)和制动盘(21)；
制动嵌体(20)中安装有滚珠丝杠轴(12)和活塞(15)，制动嵌体(20)设有内腔通道，内腔通道通道口一侧向外延伸伸出并弯折形成钳部，滚珠丝杠轴(12)内端经第二滚珠轴承(10)连接于制动嵌体(20)中内腔通道的底面，滚珠丝杠轴(12)外端经滚珠(14)和滚珠丝杠螺母(13)套装形成滚珠丝杠螺母副，滚珠丝杠螺母(13)通过小螺钉(16)和活塞(15)的内端固定连接，活塞(15)内端经回位弹簧(11)连接到制动嵌体(20)中内腔通道的底面，活塞(15)套装在制动嵌体(20)中的内腔通道中并沿内腔通道移动，活塞(15)外端经摩擦片(18、19)和制动盘(21)连接；
制动嵌体(20)内腔通道的底面开有中心通孔，滚珠丝杠轴(12)内端固定设有延伸中心通孔内的凸轴，凸轴外端面中心开有第一花键孔，第一花键孔中安装有动铁(8)，动铁(8)经动铁弹簧(9)和第一花键孔孔底面连接；第一花键孔周围的凸轴外端面经第一滚珠轴承(7)连接于传动轴(6)一端端面，传动轴(6)一端端面开有第二花键孔，第二花键孔和第一花键孔同轴对齐布置使得第一花键孔和第二花键孔构成动铁(8)轴向活动的内腔空间，传动轴(6)另一端经行星齿轮减速箱(2)和电机(1)的输出轴连接；制动嵌体(20)中心通孔的孔端外固定有电磁线圈套筒(3)，传动轴(6)位于电磁线圈套筒(3)内。
2.根据权利要求1所述的一种电子机械制动器，其特征在于：
所述的传动轴(6)与电磁线圈套筒(3)为间隙配合，从而电磁线圈不受传动轴(6)转动的影响。
3.根据权利要求1所述的一种电子机械制动器，其特征在于：
所述的电磁线圈套筒(3)通过大螺钉5固定在中心通孔孔端外的制动嵌体(20)上。
4.根据权利要求1所述的一种电子机械制动器，其特征在于：
所述的滚珠丝杠轴(12)的凸轴端部通过卡簧(4)轴向固定在制动嵌体(20)的中心通孔外端面，使得滚珠丝杠轴(12)只能转动不能轴向移动。
5.根据权利要求1所述的一种电子机械制动器，其特征在于：
所述的活塞(15)经矩形圈(17)密封套接在制动嵌体(20)中的内腔通道中。
6.根据权利要求1所述的一种电子机械制动器，其特征在于：
所述的制动盘(21)布置在活塞(15)外端和制动嵌体(20)内腔通道外延伸伸出的钳部之间，制动盘(21)的一端面经第一摩擦片(18)和活塞(15)外端面连接，制动盘(21)的另一端面经第二摩擦片(19)和制动嵌体(20)的钳部内侧壁连接。
7.根据权利要求1所述的一种电子机械制动器，其特征在于：
所述的滚珠丝杠轴(12)的内端设有外凸缘，外凸缘台阶面经第二滚珠轴承(10)连接于制动嵌体(20)中内腔通道的底面。
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