專利名稱：一種電子機械制動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車制造中的汽車線控制動技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電子機械制動裝置。
背景技術(shù)：
隨著消費者對車輛安全性日益提高的重視，車輛制動系統(tǒng)也歷經(jīng)了數(shù)次變遷和 改進。從最初的皮革摩擦制動，到后來出現(xiàn)鼓式、盤式制動器，再到后來出現(xiàn)機械式 ABS制動系統(tǒng)，緊接著伴隨電子技術(shù)的發(fā)展又出現(xiàn)了模擬電子ABS制動系統(tǒng)、數(shù)字式電 控ABS制動系統(tǒng)等等。近10年來西方發(fā)達國家又興起了對車輛線控系統(tǒng)(x-by-wire) 的研究，進而由線控制動系統(tǒng)(brake-by-wire)展開了對電子機械制動器的研究。簡單地 說，電子機械制動器就是把制動系統(tǒng)中原來由液壓或者壓縮空氣驅(qū)動的部分改為由電動 機來驅(qū)動，以提高響應(yīng)速度、增加制動效能等，同時也簡化了結(jié)構(gòu)、降低了裝配和維護 的難度。由于人們對制動性能要求的不斷提高，傳統(tǒng)的液壓或者空氣制動系統(tǒng)在加入了 大量的電子控制系統(tǒng)如ABS (防抱死剎車系統(tǒng))、TCS(牽引力控制系統(tǒng))、ESP(車身電 器穩(wěn)定系統(tǒng))后，結(jié)構(gòu)和管路布置越發(fā)復(fù)雜，液壓(空氣)回路泄露的隱患也加大，同時 裝配和維修的難度也隨之提高。因此，功能集成可靠的電子機械制動系統(tǒng)越來越受到青 睞。但是現(xiàn)有的電子機械制動系統(tǒng)中，制動裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用空間大、且制造 成本高，在實際使用時很難實現(xiàn)裝車應(yīng)用。比如，美國專利US6405836中公開了一種 電子機械制動器，該制動器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，徑向尺寸大，需要設(shè)計專門的力矩電機，成本較
尚ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡 單緊湊、空間占用尺寸小的電子機械制動裝置，該裝置具有非自鎖功能，從而可對制動 盤的制動壓緊力進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該電子機械制動裝置包括分設(shè)于制動 盤兩側(cè)的兩摩擦片以及可使兩摩擦片夾緊制動盤的制動執(zhí)行機構(gòu)，其中，所述制動執(zhí)行 機構(gòu)包括滾珠絲桿機構(gòu)和動力機構(gòu)，所述滾珠絲桿機構(gòu)中包括有絲桿和設(shè)于絲桿上的螺 母，所述絲桿與所述動力機構(gòu)的輸出端相連，由動力機構(gòu)帶動絲桿轉(zhuǎn)動，當(dāng)絲桿上的螺 母在絲桿上做直線運動時，螺母可與設(shè)于制動盤其中一側(cè)的摩擦片接觸。所述動力機構(gòu)采用電動機構(gòu)，所述電動機構(gòu)可采用電機，電機通過扭矩放大機 構(gòu)與滾珠絲桿機構(gòu)相連。電機可采用大功率無刷直流電機，也可采用交流電機。對于制動器而言，其輸出的制動夾緊力通常需要達到30000N以上，而其輸入扭矩一般為0.5-2Nm，這就需要采用一個大傳動比的傳動機構(gòu)，傳動比應(yīng)達到20-50。而 具有這種大傳動比的傳送機構(gòu)如減速齒輪，其從動輪的尺寸很大。而汽車制動器所在的 位置要求制動器的空間尺寸必須小巧，因而需要采用體積小、且傳動比大的扭矩放大機 構(gòu)。優(yōu)選的是，所述扭矩放大機構(gòu)采用行星齒輪機構(gòu)，所述行星齒輪機構(gòu)與絲桿固 定連接，從而帶動絲桿轉(zhuǎn)動。進一步優(yōu)選的是，所述扭矩放大機構(gòu)中還可包括有減速機構(gòu)，以進一步增大扭 矩。所述減速機構(gòu)設(shè)于電機與行星齒輪機構(gòu)之間，減速機構(gòu)的輸入端與電機的輸出軸相 連，其輸出端與行星齒輪機構(gòu)的輸入端相連。進一步優(yōu)選的是，所述制動裝置中還包括有可調(diào)節(jié)電機輸出轉(zhuǎn)矩大小的控制機 構(gòu)，所述控制機構(gòu)與電機電連接。所述控制機構(gòu)包括可有用于實時監(jiān)測汽車四輪輪速的輪速傳感器、與所述輪速 傳感器電連接的控制器，制動開始后，輪速傳感器將所監(jiān)測到的汽車車輪輪速的信號傳 送給控制器，當(dāng)車輪的滑移率達到控制器中預(yù)設(shè)的一定值，再由控制器根據(jù)車輪的減速 度計算出摩擦片對車輪的實際夾緊力，控制器根據(jù)該值對電機的輸出轉(zhuǎn)矩進行調(diào)節(jié)。優(yōu)選的是，當(dāng)控制器計算出車輪的滑移率大于20%時，由控制器控制電機減少 輸出扭矩。所述控制器采用汽車系統(tǒng)中的電控單元ECU，所述電控單元ECU通過調(diào)節(jié)電機 輸出電壓的占空比來調(diào)節(jié)其輸出轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明電子機械制動裝置以滾珠絲桿機構(gòu)為核心，由滾珠絲桿機構(gòu)將動力機構(gòu) 的輸出力矩轉(zhuǎn)化為對制動盤的極大夾緊力輸出，從而達到行車制動的目的。由于滾珠絲 桿機構(gòu)的摩擦系數(shù)小，故能夠在保持輸出扭矩不變的情況下極大的減小輸入扭矩，從而 可減小整個制動裝置的體積。其中，滾珠絲桿機構(gòu)還具有非自鎖特性。滾珠絲桿機構(gòu)的非自鎖特性指的是絲 桿的輸入扭矩大于螺母的反向扭矩時，絲桿會推動螺母沿軸向前進。當(dāng)摩擦片傳遞給螺 母的反向扭矩大于絲桿的輸入扭矩時，螺母會沿著絲桿的軸向后退。這樣，當(dāng)汽車駕駛 者踩下電子踏板較大行程時，電機正轉(zhuǎn)，本發(fā)明電子機械制動裝置迅速制動至抱死制動 盤；此時，由電控單元ECU通過減小電機輸入電壓的占空比從而控制電機輸出相應(yīng)較 小的力矩，降低輸出的制動夾緊力，也就是說，使摩擦片與制動盤之間的夾緊力減小， 從而實現(xiàn)制動力的平衡調(diào)節(jié)。即在不需要電機不停的正、反轉(zhuǎn)的情況下，通過調(diào)節(jié)電機 的輸入電壓的占空比，從而調(diào)節(jié)其輸出力矩，控制摩擦片與制動盤之間制動夾緊力的大 小，從而可實現(xiàn)汽車中ABS調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)功能。由于本發(fā)明中的滾珠絲桿機構(gòu)具有非自鎖特性，使得當(dāng)汽車駕駛員需要減小剎 車力時，只需踩住剎車板不動，由電控單元ECU控制電機輸出相應(yīng)較小的轉(zhuǎn)矩，摩擦力 會自動減小，因而當(dāng)本發(fā)明電子機械制動器需要減小摩擦力時，不需要通過使電機反轉(zhuǎn) 來達到減小制動夾緊力的目的。因為如果使電機不停的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生諸多不良后果第一，電機的轉(zhuǎn)動 慣量大，響應(yīng)時間長；第二，進行正反轉(zhuǎn)時的電機功率大，發(fā)熱嚴(yán)重等。而在本發(fā)明電 子機械制動裝置中，電機只有在制動結(jié)束(停車)或人為松開踏板時才進行反轉(zhuǎn)，在其他情況下都不會反轉(zhuǎn)，從而可有效避免以上不利后果。另外，在行車制動中，利用本發(fā)明中滾珠絲桿機構(gòu)的非自鎖特性，通過電控單 元ECU調(diào)節(jié)電機輸入電壓的占空比，實時的調(diào)節(jié)制動壓緊力，由于動力機構(gòu)采用電機， 與液壓制動器相比，電機的響應(yīng)時間要遠(yuǎn)小于液壓油的響應(yīng)時間，因而極大地縮短了制 動力的調(diào)節(jié)時間。本發(fā)明電子機械制動裝置將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的機構(gòu)采用的是滾珠絲桿 機構(gòu)，通過電控單元ECU可實現(xiàn)制動間隙調(diào)節(jié)，使制動變得更加準(zhǔn)確、迅速；無需制動 液，有利于生態(tài)環(huán)境的保護并減少所需的維護；相對于現(xiàn)有的采用液壓制動結(jié)構(gòu)的汽車 制動器而言，取消了真空助力器、液壓管道等體積較大的部件，所需空間顯著減小；相 對于現(xiàn)有的電子機械制動器而言，其結(jié)構(gòu)也更簡單緊湊，從而使該制動裝置在汽車中的 布置更簡單、靈活。


圖1為本發(fā)明電子機械制動器的結(jié)構(gòu)示意2為圖1的A-A剖面中1-摩擦片；2-制動盤；3-摩擦片；4-絲桿；5-滾珠；6_螺母；7_電 機殼體；8-電機；9-制動器鉗體；10-行星架；11-行星齒輪；12-齒輪安裝支架； 13-減速齒輪；14-端蓋。
具體實施例方式為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施 例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。如圖1、2所示，本發(fā)明電子機械制動裝置主要包括電控單元ECU、動力機構(gòu)、 扭矩放大機構(gòu)、滾珠絲桿機構(gòu)、活動設(shè)于制動盤2兩側(cè)可夾緊制動盤的摩擦片1和摩擦片 3、以及可實時監(jiān)測汽車四輪輪速的輪速傳感器(圖1、2中未示出)。本實施例中，動力機構(gòu)采用電機8，電機8采用大功率無刷直流電機；扭矩放大 機構(gòu)采用依次相連的減速齒輪機構(gòu)和行星齒輪機構(gòu)。減速齒輪機構(gòu)中包括有依次嚙合的 多個減速齒輪，其中第一級減速齒輪與電機8的輸出軸相連，最后一級減速齒輪為減速 齒輪13。行星齒輪機構(gòu)中包括有太陽輪、行星齒輪11以及行星架10，所述太陽輪與減 速齒輪13固定連接。所述滾珠絲桿機構(gòu)中的絲桿4與行星齒輪機構(gòu)中的行星架10通過行星架上自帶 的矩形花鍵固定連接，當(dāng)電機8將其輸出力矩傳遞到絲桿4從而帶動絲桿4轉(zhuǎn)動時，絲桿 4上的螺母6在絲桿4上做直線運動時，使螺母6與設(shè)于制動盤2 —側(cè)的摩擦片3接觸。電機8的輸出軸依次與減速機構(gòu)、行星齒輪機構(gòu)、滾珠絲桿機構(gòu)相連，并且最 后將其力矩傳遞給滾珠絲桿機構(gòu)。制動器鉗體9套于滾珠絲桿機構(gòu)的外部，用于承受制動夾緊力的反作用力。本實施例中，電控單元ECU作為調(diào)節(jié)電機8輸出轉(zhuǎn)矩大小的控制器使用。電機 8、輪速傳感器都與電控單元ECU電連接，輪速傳感器可將其實時監(jiān)測到的汽車車輪輪 速的信號傳送給電控單元ECU，電控單元ECU根據(jù)此信號計算車輪的滑移率，當(dāng)車輪的滑移率達到電控單元ECU中預(yù)設(shè)的一定值時，再由電控單元ECU根據(jù)車輪的減速度計算 出摩擦片對車輪的實際夾緊力，然后電控單元ECU根據(jù)以上這些參數(shù)來控制電機的輸出 轉(zhuǎn)矩。其中電控單元ECU是通過調(diào)節(jié)電機8的輸出電壓的占空比來調(diào)節(jié)其輸出轉(zhuǎn)矩的。本發(fā)明制動裝置的工作原理如下電機8轉(zhuǎn)動時，帶動減速齒輪13轉(zhuǎn)動(其減速比一般為2-3)，從而帶動行星齒 輪11旋轉(zhuǎn)，行星齒輪11帶動行星架10轉(zhuǎn)動，行星架10再將力矩傳動到滾珠絲桿機構(gòu)的 絲桿4上，絲桿4旋轉(zhuǎn)推動螺母6向摩擦片3的方向作進給運動，使摩擦片1和摩擦片3 同時向制動盤2的方向移動，消除制動盤2與摩擦片1、3之間的間隙，產(chǎn)生用于制動車 輪的夾緊力，最后實現(xiàn)制動。當(dāng)制動夾緊力足夠大(此制動夾緊力是由汽車制造商根據(jù)不同的路面條件及環(huán) 境溫度等條件自行設(shè)定)并使車輪產(chǎn)生一定的滑移率(比如滑移率大于20% )時，電控單 元ECU自動進行ABS調(diào)節(jié)，調(diào)整電機輸入電壓的占空比，降低其輸出轉(zhuǎn)矩，從而降低制 動盤2與摩擦片1、3之間的制動夾緊力，制動器摩擦片1、3在制動盤2的反作用力下， 通過螺母6自動卸力，從而實現(xiàn)夾緊力的平衡調(diào)節(jié)。即在不需要電機不停的正、反轉(zhuǎn)的 情況下，通過調(diào)節(jié)電機的輸入電壓的占空比，從而調(diào)節(jié)電機的輸出轉(zhuǎn)矩，控制摩擦片1、
3與制動盤2之間制動夾緊力的大小，從而可實現(xiàn)ABS調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)功能。整個過程中，電控單元ECU通過調(diào)節(jié)電機8輸入電壓的占空比，從而控制電機 8的輸出轉(zhuǎn)矩，進行調(diào)節(jié)。同理，即可實現(xiàn)驅(qū)動防滑(ASR)等功能。本發(fā)明的間隙調(diào)節(jié)原理如下在制動器安裝完成后，首先需要進行由電控單元ECU進行控制的首次制動，并 在電控單元ECU收到制動結(jié)束的指令后，使電機反轉(zhuǎn)。由于電機反轉(zhuǎn)開始時，負(fù)載重， 電流會很大，當(dāng)制動器與制動盤松開時，負(fù)載瞬間降低為低負(fù)載，電流急劇下降，設(shè)定 電控單元ECU在檢測到這個低電流一定時間后使電機停止工作。這樣，就完成了制動間 隙的電子調(diào)節(jié)。在后續(xù)行車中的制動結(jié)束都是如此操作，以實現(xiàn)間隙的電子調(diào)節(jié)。在安裝本發(fā)明電子機械制動器時，為了方便安裝，此時需要加大摩擦片與制動 盤之間的距離，否則無法進行安裝。當(dāng)安裝完之后，制動間隙就要調(diào)整到平時制動狀態(tài) 下才有的距離?？梢岳斫獾氖牵陨蠈嵤┓绞絻H僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實 施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā) 明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的 保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種電子機械制動裝置，包括分設(shè)于制動盤(2)兩側(cè)的兩摩擦片(1、3)以及可使 兩摩擦片夾緊制動盤的制動執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于所述制動執(zhí)行機構(gòu)包括滾珠絲桿機構(gòu) 和動力機構(gòu)，所述滾珠絲桿機構(gòu)中包括有絲桿(4)和設(shè)于絲桿上的螺母(6)，所述絲桿 (4)與所述動力機構(gòu)的輸出端相連，由動力機構(gòu)帶動絲桿(4)轉(zhuǎn)動，當(dāng)絲桿上的螺母(6) 在絲桿(4)上做直線運動時，螺母(6)可與設(shè)于制動盤一側(cè)的摩擦片(3)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子機械制動裝置，其特征在于所述動力機構(gòu)采用電動機 構(gòu)，所述電動機構(gòu)采用電機(8)，電機(8)通過扭矩放大機構(gòu)與滾珠絲桿機構(gòu)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子機械制動裝置，其特征在于所述扭矩放大機構(gòu)采用行星 齒輪機構(gòu)，所述行星齒輪機構(gòu)與絲桿(4)固定連接，從而帶動絲桿(4)轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子機械制動裝置，其特征在于所述扭矩放大機構(gòu)中還包括 有減速機構(gòu)，所述減速機構(gòu)設(shè)于電機(8)與行星齒輪機構(gòu)之間，減速機構(gòu)的輸入端與電 機(8)的輸出軸相連，其輸出端與行星齒輪機構(gòu)的輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4之一所述的電子機械制動裝置，其特征在于所述制動裝置中還包 括有可調(diào)節(jié)電機(8)輸出轉(zhuǎn)矩大小的控制機構(gòu)，所述控制機構(gòu)與電機(8)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子機械制動裝置，其特征在于所述控制機構(gòu)包括有用于實 時監(jiān)測汽車四輪輪速的輪速傳感器、與所述輪速傳感器電連接的控制器，制動開始后， 輪速傳感器將所監(jiān)測到的汽車車輪輪速的信號傳送給控制器，由控制器計算出車輪的滑 移率，當(dāng)車輪的滑移率達到控制器中預(yù)設(shè)的一定值，并由控制器根據(jù)車輪的減速度計算 出摩擦片對車輪的實際夾緊力，控制器根據(jù)該值對電機的輸出轉(zhuǎn)矩進行調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子機械制動裝置，其特征在于當(dāng)控制器計算出車輪的滑移 率大于20%時，由控制器控制電機(8)減少輸出扭矩。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子機械制動裝置，其特征在于所述控制器采用汽車系統(tǒng)中 的電控單元ECU，所述電控單元ECU通過調(diào)節(jié)電機(8)輸出電壓的占空比來調(diào)節(jié)其輸出 轉(zhuǎn)矩。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子機械制動裝置，包括分設(shè)于制動盤(2)兩側(cè)的兩摩擦片(1、3)以及可使兩摩擦片夾緊制動盤的制動執(zhí)行機構(gòu)，所述制動執(zhí)行機構(gòu)包括滾珠絲桿機構(gòu)和動力機構(gòu)，所述滾珠絲桿機構(gòu)中包括有絲桿(4)和設(shè)于絲桿上的螺母(6)，所述絲桿(4)與所述動力機構(gòu)的輸出端相連，由動力機構(gòu)帶動絲桿(4)轉(zhuǎn)動，當(dāng)絲桿上的螺母(6)在絲桿(4)上做直線運動時，螺母(6)可與設(shè)于制動盤其中一側(cè)的摩擦片(3)接觸。該電子機械制動裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊、空間占用尺寸小、且具有非自鎖功能，可對制動盤的制動壓緊力進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。
文檔編號B60T13/74GK102009647SQ20101055372
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者高國興 申請人:奇瑞汽車股份有限公司