CN102410324B - 一种电子机械制动器以及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子机械制动器，其包括制动盘(1)、摩擦片(2)、制动钳体(3)、以及能够推动摩擦片(2)向前运动从而夹紧制动盘(1)的动力机构，所述动力机构包括电机(12)和与电机(12)的输出端相连的运动机构，所述运动机构能够将电机的旋转运动转换为直线运动，运动机构设置于制动钳体(3)内，其中，所述动力机构中还包括有将所述电机(12)的输出力矩进行放大的增矩机构，所述增矩机构的输入端与运动机构的输出端相接，增矩机构的输出端可与摩擦片(2)相接触。相应地，提供一种包含所述制动器的汽车。本发明所述电子机械制动器与现有技术相比具有体积小、结构简单、成本低、使用寿命长等优点。

Description

一种电子机械制动器以及汽车

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种电子机械制动器，以及包含所述电子机械制动器的汽车。

背景技术

随着汽车技术的发展，人们对汽车动力性、经济性、安全性、操纵性以及舒适性提出了更高的要求，汽车中的机械***正在逐渐向电子机械***转换，出现了高效、节能的电子机械制动***。

电子机械制动***使用电子元件取代部分机械元件，并通过电线来替代全部制动管路，省掉了很多制动***的阀类元件，缩短了制动响应时间，提高了制动性能，节省了空间占用；另外，采用电子控制单元(ECU)对制动***进行整体控制，每个制动器都有各自的控制单元，在此基础上可以增加各种电子控制功能，便于功能的集成与改进。并且，电子机械制动***改传统液压或气压制动执行元件为电驱动元件，便于实现线控制动，是一种全新的制动技术。由于电驱动元件具有可控性好、响应速度快等特点，因而电子机械制动***极大的提高了汽车的制动安全性能，表现出良好的发展前景。

现有技术中，电子机械制动器一般包括有制动盘、摩擦片、电机、与电机的输出端相连的减速机构、以及与减速机构的输出端相连的运动机构，所述摩擦片位于所述运动机构的前方。当所述制动器进行制动时，电机输出的扭矩经由减速机构进行减速增矩后输出至运动机构，由运动机构将电机的旋转运动转换为直线运动，并向前推动摩擦片，消除制动盘与摩擦片之间的制动间隙，从而产生制动效果。但是，对于现有的电子机械制动器而言，由于用于增加力矩的减速机构设置在电机的输出端，因而在制动的过程中需要多大的制动夹紧力，则运动机构就要承受与所需制动夹紧力相等的力矩，这样，在频繁的制动过程中，运动机构由于经常承受较大的力矩因而会缩短其寿命；而且在电机的输出端设置的减速机构也增大了该制动器的体积和成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中电子机械制动器存在的上述不足，提供一种可减少运动机构所承受的制动力矩的电子机械制动器以及包含该制动器的汽车，从而可延长电子机械制动器的使用寿命，并减小其体积，节约成本。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该电子机械制动器包括制动盘、摩擦片、制动钳体、以及能够推动摩擦片向前运动从而夹紧制动盘的动力机构，所述动力机构包括电机和与电机的输出端相连的运动机构，所述运动机构能够将电机的旋转运动转换为直线运动，运动机构设置于制动钳体内，其中，所述动力机构中还包括有将所述电机的输出力矩进行放大的增矩机构，所述增矩机构的输入端与运动机构的输出端相接，增矩机构的输出端可与摩擦片相接触。

本发明中，由于增距机构设置在运动机构的输出端，因而可以避免运动机构承受大的制动力矩。

其中，所述运动机构采用丝杠机构，所述丝杠机构包括丝杠和套装在丝杠上的第一螺母，所述丝杠在接近摩擦片的一端上设置有非自锁外螺纹，所述第一螺母的内壁上设置有与丝杠上的非自锁外螺纹配合的非自锁内螺纹，所述丝杠远离摩擦片的一端与电机的输出端相连，电机的输出端转动带动丝杠转动，丝杠带动第一螺母作轴向进给运动，第一螺母推动增距机构向前与摩擦片接触，使摩擦片向前运动从而夹紧制动盘。

优选的是，所述增矩机构包括第二螺母、楔块、第二滚子以及顶杆；所述第二螺母设置在制动钳体内，其包括有中空结构的内腔，第一螺母置于第二螺母的内腔中，第二螺母在接近摩擦片的一端沿自身周向设置有若干个周向通孔，所述周向通孔与第二螺母的内腔连通，第二螺母在接近摩擦片的一端的端面上还设置有与所述周向通孔连通的轴向通孔，所述楔块置于周向通孔内，所述周向通孔中设置有楔块，所述第二滚子设置于所述轴向通孔中并与楔块接触，所述第一螺母呈前端小，后端大的倒立圆台形，所述楔块的一端从周向通孔中伸入第二螺母的内腔中而与第一螺母接触，所述楔块与第二滚子接触的一端的端面为倾斜面，其倾斜的方向为从楔块靠近第一螺母的一端开始由水平面向远离摩擦片的方向倾斜，楔块远离第二滚子的一端的端面为水平面，所述顶杆设置在第二滚子与楔块接触的相对端并与第二滚子接触，顶杆的另一端可与摩擦片接触。

进一步优选的是，所述第一螺母的轴线与母线之间的夹角为3°～15°，所述楔块的倾斜面与水平面之间的夹角为3°～15°。

更优选的是，所述楔块的一端从周向通孔中伸入第二螺母内腔的长度设置为使得第一螺母从各个楔块之间通过时第一螺母的前端不与楔块接触，而其后端与楔块接触并对楔块进行挤压。

优选的是，所述增距机构中还包括有第一滚子，所述第一滚子置于第二螺母的周向通孔内，第一滚子的一端与楔块接触，另一端从所述周向通孔中伸入第二螺母的内腔中而与第一螺母接触，其伸伸入第二螺母内腔的长度设置为使得第一螺母从各个楔块之间通过时第一螺母的前端不与楔块接触，而其后端与楔块接触并对楔块进行挤压。

更优选的是，所述动力机构还包括有活塞缸，所述活塞缸设置在所述增矩机构与摩擦片之间，活塞缸的外壁与制动钳体的内壁配合，所述活塞缸上与第二螺母的轴向通孔对应的位置处设置有轴向半孔，顶杆设置于所述轴向半孔中。

优选的是，制动钳体的内壁与活塞缸之间还设置有密封圈和防尘罩。

优选所述第二螺母的周向通孔与轴向通孔的数量相等，且均为三个或三个以上。

优选的是，所述第二螺母在远离摩擦片的一端的外壁上设置有自锁外螺纹，所述制动钳体内壁上设置有与第二螺母外壁上的自锁外螺纹配合的自锁内螺纹，所述丝杠远离摩擦片的一端为光轴，所述光轴从第一螺母中伸出，光轴上套设有顶盖，所述顶盖的内壁与所述光轴间隙配合，顶盖的外壁与第二螺母的内壁过盈配合。通过向下拧第二螺母可带动丝杠整体向摩擦片的方向移动，实现间隙手调功能。

优选的是，所述丝杠上的光轴与丝杠上的非自锁外螺纹之间设有凸缘，所述光轴上还套设有推力滚针轴承，所述推力滚针轴承设置在顶盖与所述凸缘之间，以减小丝杠与顶盖之间相对转动时的摩擦力。

一种汽车，包括有制动器，所述制动器采用上述的电子机械制动器。

本发明提供的电子机械制动器，通过运动机构与增矩机构之间的配合，即通过丝杠、第一螺母、第二螺母、楔块、第一滚子、第二滚子、以及顶杆之间的配合实现了对电机输出的力矩的放大，从而避免了在电机的输出端设置减速机构，避免运动机构承受大的制动力矩。而且该增矩机构体积小、结构简单，因而本发明与现有技术相比减小了电子机械制动器的体积、节约了成本；同时也降低了丝杠上承受的力矩，因而延长了丝杠的使用寿命。

同时，该电子机械制动器还具有结构紧凑、制动间隙可调等优点。

附图说明

图1为本发明实施例1中电子机械制动器的剖面结构示意图；

图2为图1中的第一螺母5、楔块7、第一滚子8、第二滚子9及顶杆10的立体结构示意图；

图3为图1中的第一螺母5、楔块7及第一滚子8的剖面结构示意图。

图中：1-制动盘；2-摩擦片；3-制动钳体；4-丝杠；5-第一螺母；6-第二螺母；7-楔块；8-第一滚子；9-第二滚子；10-顶杆；11-活塞缸；12-电机；13-顶盖；14-推力滚针轴承。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明电子机械制动器以及包含该制动器的汽车作进一步详细描述。

本发明电子机械制动器包括制动盘1、摩擦片2、制动钳体3、以及能够推动摩擦片2向前运动从而夹紧制动盘1的动力机构，所述动力机构包括电机12和与电机12的输出端相连的运动机构，所述运动机构能够将电机的旋转运动转换为直线运动，运动机构设置于制动钳体3内，其中，所述动力机构中还包括有将所述电机12的输出力矩进行放大的增矩机构，所述增矩机构的输入端与运动机构的输出端相接，增矩机构的输出端可与摩擦片2相接触。

实施例1：

如图1所示，本实施例中，该电子机械制动器包括制动盘1、摩擦片2、制动钳体3、以及可推动摩擦片2向前运动从而夹紧制动盘1的动力机构。

其中，动力机构包括电机12、将电机12的旋转运动转换为直线运动的运动机构、套装在运动机构上将电机12输出的力矩进行放大的增矩机构、以及套装在所述增矩机构和运动机构的前端且位于所述增矩机构与摩擦片2之间的活塞缸11。

本实施例中，运动机构采用丝杠机构，所述丝杠机构包括丝杠4和套装在丝杠4上的第一螺母5，所述第一螺母5呈前端小，后端大的倒立圆台形，其母线与轴线之间的夹角为α(如图3所示)，本实施例中，所述夹角α的范围为3°～15°。所述丝杠4在接近摩擦片2的一端上设置有非自锁外螺纹，所述非自锁外螺纹的路径上设置有滚珠，第一螺母5的内壁上设置有与丝杠4上的非自锁外螺纹配合的非自锁内螺纹，丝杠4与第一螺母5通过所述螺纹进行非自锁连接。丝杠4远离摩擦片2的一端与电机12的输出端相连，因而，电机12输出的扭矩传递给丝杠4，并带动丝杠4相对于制动钳体3转动，丝杠4与第一螺母5配合带动第一螺母5向前作轴向进给运动。

电机12输出的扭矩经丝杠机构转换为向前的直线力矩后传递给增矩机构，由增矩机构进行力矩的放大后传递给活塞缸11，所述活塞缸11设置在所述增矩机构与摩擦片2之间，活塞缸11的外壁与制动钳体3前端的内壁间隙配合，由丝杠机构带动增矩机构向前推动活塞缸11，使其与摩擦片2接触，产生用于制动的制动夹紧力，使得摩擦片2夹紧制动盘1，消除制动盘1与摩擦片2之间的间隙，以实现制动。

所述制动钳体3前端的内壁与活塞缸11之间还设置有密封圈和防尘罩，其用于所述制动器的密封与防尘。

本实施例中，所述增矩机构包括第二螺母6、楔块7、第一滚子8、第二滚子9以及顶杆10。

所述丝杠4上接近摩擦片2的相对端，即远离摩擦片2的一端为光轴，所述光轴从第一螺母5中空的内孔中伸出，光轴的前部设有凸缘，所述丝杠4上设置的非自锁外螺纹位于所述凸缘的前端，所述光轴上还套设有顶盖13，所述顶盖13的外壁与第二螺母6的内壁过盈配合，所述顶盖13的内壁与所述光轴间隙配合。所述顶盖13与所述凸缘之间还设置有推力滚针轴承14，以减少丝杠4转动时的摩擦力。

所述第二螺母6的外壁上设置有自锁外螺纹，所述制动钳体3后端(即远离摩擦片2的一端)的内壁上设置有与第二螺母6外壁面上的自锁外螺纹配合的自锁内螺纹，第二螺母6的外壁与制动钳体3后端的内壁通过所述螺纹自锁连接。通过向下旋转第二螺母6可带动丝杠4与第一螺母5整体向摩擦片2的方向移动，从而实现制动间隙的手动调节功能。而且第二螺母6与制动钳体3之间通过自锁螺纹配合，使得第二螺母6具有可靠的防震、防松性能，且反复使用仍能保持原有的锁紧效果。

本实施例中，第一螺母5呈前端小，后端大的倒立圆台形。第二螺母6设置在制动钳体3内，其包括有中空结构的内腔，第一螺母5置于第二螺母6中空的内腔中。第二螺母6在接近摩擦片2的一端沿自身周向设置有若干个周向通孔，所述周向通孔与第二螺母6的内腔连通，第二螺母6在接近摩擦片2的一端的端面上设置有与所述周向通孔连通的轴向通孔，且所述周向通孔与所述轴向通孔的数量相同。本实施例中，所述周向通孔和所述轴向通孔采用8个。

楔块7和第一滚子8置于第二螺母6的周向通孔内，本实施例中，每个周向通孔中均设置有一个楔块7和一个第一滚子8，第一滚子8的一端与楔块7接触，另一端从所述周向通孔中伸入第二螺母6的内腔中而能够与第一螺母5接触，换言之，第一滚子8设置于楔块7与第一螺母5之间。如图2所示，第一滚子8从周向通孔中伸入第二螺母内腔中的长度使得第一螺母5作轴向运动而从各个楔块之间通过时第一螺母5的前端能够从各个周向通孔中的各个第一滚子8所围成的圆周中通过而不与该圆周接触，而第一螺母5的后端能够与各个第一滚子8所围成的圆周接触并对各个第一滚子8产生挤压作用，即第一螺母5前端部的直径小于多个第一滚子8所围成的圆周的直径，第一螺母5后端部的直径大于多个第一滚子8所围成的圆周的直径。

第二滚子9设置于第二螺母6的轴向通孔中并与楔块7接触，本实施例中，每个轴向通孔中均设置有一个第二滚子9。

其中，楔块7与第二滚子9接触的一端的端面为倾斜面，其倾斜的方向为从楔块靠近第一螺母5的一端开始由水平面向远离摩擦片2的方向倾斜，该倾斜面与水平面之间的夹角为β(如图3所示)，本实施例中，所述夹角β的范围为3°～15°，楔块7远离第二滚子9的一端的端面为水平面，所述顶杆10设置在第二滚子9与楔块接触的相对端并与第二滚子9接触，顶杆10的另一端可与摩擦片2接触。

位于所述增矩机构与摩擦片2之间的活塞缸11，其后端面(即远离摩擦片2的一端)上与第二螺母6的轴向通孔对应的位置处设置有轴向半孔，所述轴向半孔的数量与所述轴向通孔数量相同，顶杆10的数量与所述轴向半孔的数量相同，各顶杆10分别位于所述各个轴向半孔中，且所述顶杆10的后端面顶在第二滚子9上，其前端面顶在所述活塞缸11上的轴向半孔的内壁上。

其中，所述楔块7、第一滚子8、第二滚子9、顶杆10、第二螺母6的周向与轴向通孔、以及活塞缸11上的轴向半孔的数量相同，且所述数量不低于三个，本实施例中，所述数量采用8个。

综上所述，本实施例中的增矩机构结构简单，且体积小。

本实施例中，所述制动器通过运动机构与增矩机构相互配合可以实现电机12输出的力矩的放大。具体的，如图2、3所示，根据公式tanα＝1/i计算第一螺母5和楔块7进行传动的传动比i＝1/tanα，假设一级传动比i₁＝1/tanα＝4，二级传动比i₂＝1/tanβ＝5，则该电子机械制动器的总传动比为i_总＝i₁*i₂＝20。如果电机输出力矩为1000N，则传递到丝杠4上的力矩为1000N，根据第一螺母5和楔块7进行传动的传动比为20，则产生的制动夹紧力为20000N。这样，通过丝杠机构与增矩机构的配合实现了对电机12输出的力矩的放大，并减小了丝杠4上承受的制动力矩，因而延长了丝杠4的使用寿命。

本实施例中，所述电子机械制动器的工作过程如下：

该电子机械制动器制动过程中，电机12正转，其输出轴转动带动丝杠4转动，所述丝杠4在接收电机12输出的扭矩后带动第一螺母5向前(即向摩擦片2的方向)作轴向进给运动，使得第一螺母5的外壁推动第一滚子8在第二螺母6的周向通孔内向远离第一螺母5的方向滚动，第一滚子8再推动楔块7运动，由于楔块7与第二滚子9接触的接触面为倾斜面，所以楔块7被第一滚子8推动而向远离第一螺母5的方向运动的同时，楔块7向下挤压第二滚子9并推动第二滚子9及顶在第二滚子9上的顶杆10向摩擦片2的方向运动，进而推动活塞缸11向摩擦片方向作轴向进给运动，消除制动盘1与摩擦片2之间的制动间隙，以实现制动。

所述制动器制动完成后，电机12反转带动丝杠4转动，丝杠4在接收电机12输出的扭矩后带动第一螺母5向后(即远离摩擦片2的方向)作轴向后退运动，此时作用在楔块7、第一滚子8、第二滚子9以及顶杆10上的推力消失，导致作用在活塞缸11上的推力也随之消失，第二滚子9、楔块7、第一滚子8均回复至原位，所述制动器回复到初始状态。

一种包含本实施例所述电子机械制动器的汽车。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：本实施例的增矩机构中不具有第一滚子8。

本实施例中的其他结构以及使用都与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于：本实施例不具备活塞缸11，顶杆10可直接与摩擦片2接触，且所述顶杆10与其对应的第二滚子固定连接。

本实施例中的其他结构以及使用都与实施例1相同，这里不再赘述。

本发明电子机械制动器由于设置了体积小、结构简单的增矩机构从而降低了丝杠4上承受的力矩，同时也避免了在电机12的输出端设置减速机构，减小了电子机械制动器的体积、节约了成本，延长了丝杠4的使用寿命。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电子机械制动器，包括制动盘(1)、摩擦片(2)、制动钳体(3)、以及能够推动摩擦片(2)向前运动从而夹紧制动盘(1)的动力机构，所述动力机构包括电机(12)和与电机(12)的输出端相连的运动机构，所述运动机构能够将电机的旋转运动转换为直线运动，运动机构设置于制动钳体(3)内，其特征在于，所述动力机构中还包括有将所述电机(12)的输出力矩进行放大的增矩机构，所述增矩机构的输入端与运动机构的输出端相接，增矩机构的输出端可与摩擦片(2)相接触；

所述运动机构采用丝杠机构，所述丝杠机构包括丝杠(4)和套装在丝杠(4)上的第一螺母(5)，所述丝杠(4)在接近摩擦片(2)的一端上设置有非自锁外螺纹，所述第一螺母(5)的内壁上设置有与丝杠(4)上的非自锁外螺纹配合的非自锁内螺纹，所述丝杠(4)远离摩擦片(2)的一端与电机(12)的输出端相连；

所述增矩机构包括第二螺母(6)、楔块(7)、第二滚子(9)以及顶杆(10)；所述第二螺母(6)设置在制动钳体(3)内，其包括有中空结构的内腔，第一螺母(5)置于第二螺母(6)的内腔中，第二螺母(6)在接近摩擦片(2)的一端沿自身周向设置有若干个周向通孔，所述周向通孔与第二螺母(6)的内腔连通，第二螺母(6)在接近摩擦片(2)的一端的端面上还设置有与所述周向通孔连通的轴向通孔，所述楔块(7)置于周向通孔内，所述周向通孔中设置有楔块(7)，所述第二滚子(9)设置于所述轴向通孔中并与楔块(7)接触，所述第一螺母(5)呈前端小，后端大的倒立圆台形，所述楔块(7)的一端从周向通孔中伸入第二螺母的内腔中而与第一螺母(5)接触，所述楔块(7)与第二滚子(9)接触的一端的端面为倾斜面，其倾斜的方向为从楔块靠近第一螺母(5)的一端开始由水平面向远离摩擦片的方向倾斜，楔块(7)远离第二滚子(9)的一端的端面为水平面，所述顶杆(10)设置在第二滚子(9)与楔块接触的相对端并与第二滚子(9)接触，顶杆(10)的另一端可与摩擦片(2)接触。

2.根据权利要求1所述的电子机械制动器，其特征在于，所述第一螺母(5)的轴线与母线之间的夹角为3°～15°；所述楔块(7)的倾斜面与水平面之间的夹角为3°～15°；所述楔块(7)的一端从周向通孔中伸入第二螺母内腔的长度设置为使得第一螺母(5)从各个楔块(7)之间通过时第一螺母的前端不与楔块接触，而其后端与楔块(7)接触并对楔块进行挤压。

3.根据权利要求1所述的电子机械制动器，其特征在于，所述增距机构中还包括有第一滚子(8)，所述第一滚子(8)置于第二螺母(6)的周向通孔内，第一滚子的一端与楔块(7)接触，另一端从所述周向通孔中伸入第二螺母的内腔中而与第一螺母(5)接触，其伸入第二螺母内腔的长度设置为使得第一螺母(5)从各个楔块(7)之间通过时第一螺母的前端不与楔块接触，而其后端与楔块(7)接触并对楔块进行挤压。

4.根据权利要求1所述的电子机械制动器，其特征在于，所述动力机构还包括有活塞缸(11)，所述活塞缸(11)设置在所述增矩机构与摩擦片(2)之间，活塞缸(11)的外壁与制动钳体(3)的内壁间隙配合，所述活塞缸(11)上与第二螺母(6)的轴向通孔对应的位置处设置有轴向半孔，顶杆(10)设置于所述轴向半孔中。

5.根据权利要求4所述的电子机械制动器，其特征在于，所述制动钳体(3)的内壁与活塞缸(11)之间还设置有密封圈和防尘罩。

6.根据权利要求3所述的电子机械制动器，其特征在于，所述第二螺母(6)的周向通孔与轴向通孔的数量相等，且数量为三个或三个以上。

7.根据权利要求1-6之一所述的电子机械制动器，其特征在于，所述第二螺母(6)在远离摩擦片(2)的一端的外壁上设置有自锁外螺纹，所述制动钳体(3)内壁上设置有与第二螺母(6)外壁上的自锁外螺纹配合的自锁内螺纹，所述丝杠(4)远离摩擦片(2)的一端为光轴，所述光轴从第一螺母(5)中伸出，光轴上套设有顶盖(13)，所述顶盖(13)的内壁与所述光轴间隙配合，顶盖(13)的外壁与第二螺母(6)的内壁过盈配合。

8.根据权利要求7所述的电子机械制动器，其特征在于，所述丝杠(4)上的光轴与其非自锁外螺纹之间设有凸缘，所述光轴上还套设有推力滚针轴承(14)，所述推力滚针轴承(14)设置在顶盖(13)与所述凸缘之间。

9.一种汽车，包括有制动器，其特征在于所述制动器采用权利要求1-8之一所述的电子机械制动器。

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