CN101607551B - 车辆中的卡钳连接型电子停车制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供作为电子停车制动器的EPB，其中齿轮和外环形齿轮在侧面平行于主动齿轮设置，主动齿轮通过作为动力源的马达旋转，产生输出扭矩的固定和输出中心齿轮设置为通过与外环形齿轮内接触的内环形齿轮和行星齿轮在轴向穿过外环形齿轮，带有马达的一体型壳体的整体长度仅由主动齿轮、齿轮和外环形齿轮的直径确定。因此，将由ECU驱动的马达的动力转换成输出扭矩的动力组件尺寸减少从而安装到车轮上的卡钳压辐板。

Description

车辆中的卡钳连接型电子停车制动器
技术领域
本发明涉及一种停车制动器，尤其涉及一种车辆中的卡钳连接型电子停车制动器。
背景技术
通常，当驾驶员想停车时，车辆的运动通过启动停车制动器而受到限制。
至于这种停车制动器，通常，均衡器平均地分配作用到停车缆索上的力，停车缆索被停车制动杆牵拉到安装到车轮上的制动器，因此制动器限制车轮以阻止车辆运动。
如上所述，操作停车制动器来限制车辆，所以对于驾驶员来说不方便。因此，采用通过操作按钮由马达的动力产生停车夹紧力的EPB(电子停车制动器)来改进方便性和产品吸引力。
尽管这种EPB对于车辆有高安装适应性，最近，通过采用将EPB和作为制动设备的卡钳集成的方法，EPB的安装性更加便利。
在当EPB和卡钳集成的情况下，优选EPB以紧凑的尺寸形成，其中在使用较小的马达时，通过采用用于将最终输出转换成大负载的齿轮设备，被安装的卡钳的尺寸增加。
但是，即使为了这种指标(即EPB整体尺寸下降)马达必需减少尺寸，在马达小的情况下通过齿轮传输的最终输出下降，因此用于维持停车制动的夹紧力(通常1200Kgf)下降，因此EPB性能的可靠性降低。
通过增加马达的动力产生足以维持停车制动的夹紧力，由于马达的原因EPB的整个尺寸增加，从而降低了安装性。
结果，致力于用于转换马达动力的齿轮设备的设计，使得设计出即使马达尺寸下降也具有足够的最终输出且尺寸压缩的EPB，但是齿轮设备由最小配置构成，例如，至少两级载体、两级行星齿轮、两个中心齿轮和一个输入齿轮来获得齿轮速比以形成供应充足夹紧力的负载。因此，由于卡钳安装在狭窄空间内的特性，齿轮设备最小化的限制阻碍EPB安装到卡钳上。
发明内容
本发明实施例提供作为电子停车制动器的EPB，能够通过齿轮速比，不增加马达功率，而产生足够的夹紧力作为最终输出扭矩，这是通过通过在同一轴上供与行星齿轮外接触的内环形齿轮和在同一轴向设置两个中心齿轮以转换通过惰轮传递的马达的动力，从而增加在最终输出的中心齿轮齿数而实现的。
此外，本发明实施例提供EPB，其与使用一般行星齿轮相比，通过利用双轴向中心齿轮产生作为马达动力的最终输出扭矩的停车夹紧力，从而通过少量的齿轮能够实现减速性能，并且与差动行星齿轮相比，由于齿轮的宽度和齿轮系减少，通过减少EPB的整体尺寸提高在卡钳上的可安装性。
一种车辆中的卡钳连接型电子停车制动器，包括：EPB ECU(电子停车制动器电子控制单元)、动力组件、线性运动单元和卡钳。EPB ECU控制车辆的驱动且通过接收操作按钮的信号产生用于实现停车的控制信号。动力组件包括减速器，减速器包括外环形齿轮和轴向力产生齿轮。外环形齿轮与齿轮I的侧面平行外接触，齿轮I与主动齿轮的侧面平行外接触，主动齿轮直接接收马达的旋转力，马达根据EPB ECU的控制正转或反转。轴向力产生齿轮设置为以轴向穿过外环形齿轮的内部且产生轴向力以将衬垫压向辐板，和一体型壳体，其中具有马达和减速器。线性运动单元具有通过接收在动力组件中产生的输出扭矩而前、后线性运动的螺杆。所述卡钳覆盖辐板，该辐板安装在车轮上，且在马达驱动期间，当活塞以由构成线性运动单元的螺杆和螺帽施加的轴向压力压衬垫时，该卡钳限制辐板实现车辆的停车制动状态。
齿轮I的直径比主动齿轮的大且齿轮I的数量比主动齿轮的多，外环形齿轮的直径比齿轮I的大和外环形齿轮的齿数比齿轮I的多。
轴向力产生齿轮包括内环形齿轮、行星齿轮、固定中心齿轮、输出中心齿轮和推力轴承。内环形齿轮压配合于外环形齿轮内部。行星齿轮与内环形齿轮外接触，设置在轴向以穿过内环形齿轮。固定中心齿轮具有固定到一体型壳体的一端，其不旋转，而与行星齿轮外接触。输出中心齿轮通过行星齿轮的旋转产生输出扭矩。推力轴承位于行星齿轮前端。
一体型壳体包括：马达壳体，其具有马达，该马达带有可拆除的主动齿轮；齿轮壳体，其在马达壳体的侧面以马达壳体的长度方向与马达壳体平行延伸以容纳由外环形齿轮构成的减速器，该外环形齿轮接收主动齿轮的旋转力，主动齿轮与齿轮I外接触；和壳体盖，其覆盖配合到马达壳体和齿轮壳体中的减速器。
依据本发明实施例，能够实现比一般行星齿轮高的减速性能，通过在同一轴上提供与行星齿轮外接触的内环形齿轮且在同一轴向设置两个中心齿轮，通过增加在最终输出的中心齿轮的齿数，从而通过齿轮速比产生作为夹紧力的最终输出扭矩，与差动行星齿轮相比，通过利用在启动作为电子停车制动器的EPB时将马达的动力转换成最终输出扭矩的双轴向中心齿轮，通过利用通过减少齿轮宽度和齿轮系且减少齿轮数，实现更紧凑的EPB***，能获得重量减轻且节约制造成本。
附图说明
为了更好理解本发明的原理和目标，用附图对下面的详细描述作出参考，其中：
图1是依据本发明实施例的卡钳连接型电子停车制动器的结构图；
图2是依据本发明实施例的安装到卡钳上的用于产生夹紧力的动力组件的透视图；
图3是依据本发明实施例的安装到卡钳上的用于产生夹紧力的动力组件的结构图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本发明实施例，其中示出本发明实施例。本发明通过本领域技术人员可以体现为不同的形式，本发明不限制为这里阐述的实施例。
图1是依据本发明实施例的卡钳连接型电子停车制动器的结构图。EPB(电子停车制动器)是依据本发明实施例的电子停车制动器，其包括：EPB ECU1，其控制车辆驱动且通过接收操作按钮2的信号产生用于停车的控制信号；动力组件4，其通过将马达5的动力传递到减速器来产生辐板3c的夹紧力，其中马达5通过接收EPB ECU1的控制信号而被驱动；线性运动单元30，其通过接收动力组件4的输出扭矩而线性运动以前进或后退；和卡钳3，其被安装为围绕安装到车轮上的辐板3c，并且在启动马达5期间通过限制车轮实现停车制动状态。
卡钳3包括：活塞3a，其通过接收力而运动；一对衬垫3b，通过活塞3a的运动该衬垫被运动推压向辐板3c；以及卡钳壳体，其通过将活塞3a和衬垫3b配合而具有整体形状。这种结构与通常卡钳型制动器的操作相同。
动力组件4包括：马达5，其按照ECU101的控制产生旋转力；减速器，其在由于接收马达5的旋转力而旋转的同时，产生用于将衬垫3b压向辐板3c的动力；和一体型壳体，其安装在卡钳3上且其中具有马达5和减速器。
作为马达5，可以使用几种马达，优选使用DC马达。
如图2所示，减速器包括：主动齿轮7，其在与马达5的马达轴5a配合以直接接收马达5的旋转力的同时旋转；齿轮I8，其位于主动齿轮7的侧面上且减少主动齿轮7的旋转速度；和轴向力产生齿轮，其位于齿轮I8的侧面且在减少齿轮I8的旋转速度的同时产生轴向力以压活塞3a的一部分从而推压衬垫3b。
马达5的马达轴5a从马达5延伸且和主动齿轮7配合，并且通过马达支架6支撑。马达支架6配合到一体型壳体而包围马达轴5a。齿轮I8的两侧由配合到一体型壳体的支撑轴承9和轴承支架10支撑。
轴向力产生齿轮包括内环形齿轮12和行星齿轮16，其中内环形齿轮12压配合到外环形齿轮11内部，且外环形齿轮11由于和齿轮I8啮合而旋转；行星齿轮16形成在内环形齿轮12内部以产生轴向力。配合到一体型壳体的推力轴承19提供在行星齿轮16的前端。
由此，内环形齿轮12包括形成在其内表面的内齿轮和形成在一侧面上的中空型环齿轮轮毂12a，该轮毂用于支撑构成行星齿轮16的杆部。
在行星齿轮16设置为由于和形成在内环形齿轮12内表面上的内齿轮的配合而旋转的情况下，一侧部和固定中心齿轮17啮合，该固定中心齿轮固定以支撑行星齿轮16的旋转，另一侧部由输出中心齿轮18构成，该输出中心齿轮通过和行星齿轮16一起旋转而产生输出扭矩。
即，固定中心齿轮17具有固定到一体型壳体的一端以使行星齿轮16旋转，如图3所示，而输出中心齿轮18与行星齿轮16接触随着行星齿轮16旋转以产生输出扭矩。
输出中心齿轮18的齿数与固定中心齿轮17的齿数之间有一到三个的差。
一齿轮系构成轴向力产生齿轮，即一系列齿轮，其中形成通过马达5旋转的主动齿轮7，其与通过齿轮I8旋转的外环形齿轮11啮合，上述齿轮间彼此平行；固定中心齿轮17和输出中心齿轮18的轴心设置在同一线上以通过行星齿轮16穿过内环形齿轮12，该行星齿轮16位于压配合在外环形齿轮11内部的内环形齿轮12内部，因此获得足够的输出扭矩，同时由于如此组成构件，减少一体型壳体的整个尺寸，特别地，其长度方向减少约6mm或更多。
构成轴向力产生齿轮的齿轮机构的齿轮速比如下确定：(No／Np)x{[Nso(Nsi+Ni)]／Ni(Nso-Nsi)}。
这里，Np、No、Ni、Nsi和Nso分别代表主动齿轮7、外环形齿轮11、内环形齿轮12、固定中心齿轮17和输出中心齿轮18的齿数。
通过接收输出中心齿轮18的旋转输出扭矩，线性运动单元30将活塞3a压向辐板3c。由此，螺杆在旋转的同时前后移动，该螺杆具有拧进形成在输出中心齿轮18前端的螺帽部分的一端和连接到活塞3a的另一端。这是一般结构。
如图2所示，形成马达壳体20，该马达壳体形成为能够在长度方向减少其整体尺寸至少6mm或更多的一体型壳体，该马达壳体容纳马达5，该马达5带有以可从马达轴5a拆除的方式配合到马达轴5a的主动齿轮7。容纳减速器的齿轮壳体21在马达壳体20一侧部延伸，该减速器由构成轴向力产生齿轮的齿轮和齿轮I8构成。
覆盖且支撑容纳的齿轮的壳体盖22配合到马达壳体20和齿轮壳体21。在壳体盖22的外周形成槽以利于和马达壳体20及齿轮壳体21配合在一起。马达壳体20和齿轮壳体21的外周配合到壳体盖22的***槽中，因此将壳体盖22配合到马达壳体20和齿轮壳体21。
壳体盖22包括第一轴承支撑体22a和第二轴承支撑体22b，第一轴承支撑体22a突出以容纳支撑齿轮I8一部分的支撑轴承9，在第二轴承支撑体22b中，固定中心齿轮17的端部穿过内环形齿轮12的突起齿轮轮毂12a，该壳体盖被定位且突出以容纳轴承，如图3所示。
如图2所示，整个马达壳体宽度A通过将具有马达5的长度的马达壳体20的宽度加上具有轴承支撑体22a的壳体盖22的长度来确定，其中轴承支撑体22a突出以支撑齿轮I8的端部，该齿轮I8设置为与通过马达5旋转的主动齿轮7啮合，且彼此平行。
马达壳体宽度A通过将壳体盖22的宽度加上马达壳体20的宽度来确定。齿轮I8接收由于作为动力源的马达5而旋转的主动齿轮7的旋转力，齿轮I8平行于在其侧面的外环形齿轮11，因此马达壳体宽度A减少，按照将一个主动齿轮7的宽度加到马达壳体20的长度而获得的长度。
在马达壳体20的侧面，齿轮壳体21延伸到马达壳体20，由齿轮壳体21形成的齿轮宽度壳体长度C不影响马达壳体宽度A。
由于在马达壳体20的侧面齿轮壳体21延伸到后侧，且设置为穿过外环形齿轮11的固定中心齿轮17和输出中心齿轮18位于齿轮壳体21的轴向，齿轮宽度壳体长度C包含在马达壳体宽度A中。
一体型壳体的水平尺寸相应于马达壳体尺寸A，一体型壳体的纵向尺寸相应于壳体盖22的齿轮系壳体长度B。齿轮系壳体长度B仅由彼此外接触的主动齿轮7、齿轮I8和外环形齿轮11的直径确定。配置成产生输出扭矩的固定和输出中心齿轮17、18设置为通过内环形齿轮12和行星齿轮16与外环形齿轮11内接触，同时容纳在齿轮壳体21中。
在依据本发明实施例的电子停车制动器的EPB中，齿轮I8和外环形齿轮11与主动齿轮7在侧面平行设置，其中主动齿轮7通过作为动力源的马达5旋转，并且产生输出扭矩的固定和输出中心齿轮17、18设置为通过与外环形齿轮11内接触的内环形齿轮12和行星齿轮16在轴向穿过外环形齿轮11，具有马达5的一体型壳体的整体长度仅由彼此外接触的主动齿轮7、齿轮I8、外环形齿轮11的直径确定。因此，将由ECU101驱动的马达5的动力转换成输出扭矩的动力组件4的尺寸缩小，例如，缩小约6mm，从而安装在车轮上的卡钳3压辐板。
为此，如图3所示，在动力组件4中，减速器紧凑设置在一体型壳体中，通过由EPB ECU1控制的马达5的动力旋转，该减速器产生用卡钳3压辐板的输出扭矩。
即，构成减速器的主动齿轮7和与之外接触的齿轮I8位于一体型壳体的马达壳体20中。外环形齿轮11与齿轮I8外接触，并且产生输出扭矩的固定和输出中心齿轮17、18通过行星齿轮16设置为穿过外环形齿轮11的轴心，因此容纳在齿轮壳体21中，该齿轮壳体21在马达壳体20的侧面延伸到马达壳体20。
一体型壳体的整体长度仅由通过马达壳体20和齿轮壳体21的宽度获得的齿轮系壳体长度B确定。因此，可以更容易地实现减速器的性能并且使一体型壳体的整体尺寸比没有减速器的壳体减少约6mm。
如图1所示，在作为电子停车制动器的EPB中，当操作按钮的信号输入到EPB ECU1中时，配合到马达轴5a的主动齿轮7通过由EPB ECU1驱动的马达5的旋转力而旋转。
假定在启动作为电子停车制动器的EPB期间，当停车状态维持时马达5正向旋转，当停车状态解除时马达5反向旋转。马达5的反向旋转是以与马达5的正向旋转相反的方向的操作。因此，将描述正向旋转的马达5的停车制动力的产生。
如上所述，在依据马达5正向旋转的主动齿轮7的旋转传递到与主动齿轮7平行接触的齿轮I8之后，外环形齿轮11与齿轮I8平行外接触。此时，随着马达5中产生的旋转力传递到直径逐渐变大的主动齿轮7、齿轮I8和外环形齿轮11，旋转速度下降而扭矩增加。
随后，在外环形齿轮11旋转的情况下，随着与压配在外环形齿轮11中的内环形齿轮12内接触的行星齿轮16和内环形齿轮12一起旋转，与行星齿轮16啮合的输出中心齿轮18也一起旋转。
固定中心齿轮17的一端固定到盖壳体22，借此固定中心齿轮17不旋转从而起使行星齿轮16旋转的作用，但是输出中心齿轮18旋转以操作最终产生轴向扭矩、即输出扭矩启动卡钳3。
输出中心齿轮18的旋转使螺旋配合到整体形成在输出中心齿轮18前端的螺帽中的线性运动单元30运动，即通过输出中心齿轮18的旋转使螺旋配合到螺帽的线性运动单元30的螺杆旋转。螺杆的旋转使配合到螺杆端部的螺帽向活塞3a移动，因此以轴向压力压活塞3a。
活塞3a的运动将衬垫3b压向辐板3c，从而辐板3c被衬垫3b限制。
产生停车制动力的减速器的输出扭矩通过构成减速器的齿轮的齿轮速比而进行设计。即需要维持停车制动力的输出中心齿轮18的输出扭矩设计为如下关系：(No／Np)x{[Nso(Nsi+Ni)]／Ni(Nso-Nsi)}。该关系根据作用到每种车辆类型的停车制动力而确定。
这里，Np、No、Ni、Nsi和Nso分别代表主动齿轮7、外环形齿轮11、内环形齿轮12、固定中心齿轮17和输出中心齿轮18的齿数。

Claims (6)

1.一种车辆中的卡钳连接型电子停车制动器，其特征在于，该停车制动器包括：电子停车制动器电子控制单元，其控制车辆的驱动且通过接收操作按钮的信号产生用于实现停车的控制信号；
动力组件，所述动力组件包括减速器和一体型壳体，所述减速器由齿轮I(8)与从通过电子停车制动器电子控制单元的控制正转或反转的马达直接接受旋转力的主动齿轮(7)的侧面外接触，外环形齿轮(11)与所述齿轮I(8)的侧面平行外接触，并由轴向力产生齿轮构成，所述轴向力产生齿轮在所述外环形齿轮(11)的内部，依次排列且产生将衬垫压向辐板的轴向力；所述一体型壳体容纳所述马达和所述减速器；
线性运动单元，其具有通过接收在动力组件中产生的输出扭矩而前、后线性运动的螺杆；
和卡钳，所述卡钳覆盖辐板，该辐板安装在车轮上，且在马达驱动期间，当活塞以由构成线性运动单元的螺杆和螺帽施加的轴向压力压衬垫时，该卡钳限制辐板实现车辆的停车制动状态。
2.如权利要求1所述的车辆中的卡钳连接型电子停车制动器，其特征在于，所述齿轮I(8)的直径比主动齿轮(7)大且所述齿轮I(8)的数量比所述主动齿轮(7)多，所述外环形齿轮(11)的直径比齿轮I(8)的大且所述外环形齿轮(11)的齿数比所述齿轮I(8)的多。
3.如权利要求1所述的车辆中的卡钳连接型电子停车制动器，其特征在于，所述轴向力产生齿轮包括：内环形齿轮(12)，其压配合于外环形齿轮(11)内部；行星齿轮(16)，其与内环形齿轮(12)外接触，设置在外环形齿轮(11)的轴向以穿过内环形齿轮(12)；固定中心齿轮(17)，其具有固定到一体型壳体的一端，该固定中心齿轮(17)不旋转，而与行星齿轮(16)外接触；输出中心齿轮(18)，其通过和行星齿轮(16)一起旋转而产生输出扭矩；和推力轴承，其设置在行星齿轮(16)前端。
4.如权利要求3所述的车辆中的卡钳连接型电子停车制动器，其特征在于，所述输出中心齿轮(18)的齿数比固定中心齿轮(17)的多。
5.如权利要求4所述的车辆中的卡钳连接型电子停车制动器，其特征在于，所述输出中心齿轮(18)的齿数比固定中心齿轮(17)的多一到三个。
6.如权利要求1所述的车辆中的卡钳连接型电子停车制动器，其特征在于，所述一体型壳体包括：
马达壳体，所述马达壳体容纳马达，所述马达带有可拆除的所述主动齿轮(7)；
和齿轮壳体，其在马达壳体的侧面以马达壳体的长度方向与马达壳体平行延伸以容纳由外环形齿轮(11)构成的减速器，该外环形齿轮(11)接收主动齿轮(7)的旋转力，主动齿轮(7)与齿轮I(8)外接触；
和壳体盖，其覆盖配合到马达壳体和齿轮壳体中的减速器。
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