CN218266904U - 一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置，由制动装置、水冷装置与散热风扇等组成。所述制动装置包括一级锥齿轮A、二级减速锥齿轮、丝杆轴、丝杆螺母、连杆、刹车片；所述水冷装置包括驱动活塞、冷却液箱、导管和导热元件，所述冷却液箱内有冷却液水道，所述导热元件内有循环水道，驱动活塞驱动冷却液流进导管再流向导热元件的循环水道，最后流回冷却液箱，实现冷却液的循环；所述风冷装置包括散热风扇等，散热风扇的转速可调，通过改变空气流速进一步对导热元件散热。该装置结构简单、设计巧妙、散热效果好，能有效避免刹车过程中的热衰减现象，提高刹车片及制动盘的使用寿命，解决因制动盘两侧受力不等造成的形变问题。

Description

一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置

技术领域

本实用新型涉及汽车制动技术领域，尤其涉及一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置。

背景技术

随着人工智能技术的不断发展，无人驾驶汽车逐渐步入人们的视野。无人驾驶汽车是一种通过电脑***实现无人驾驶的智能汽车，其在正常行驶时，需通过雷达或传感器等不断感知周围环境反馈给控制***，从而来规划新的路径，此时，车辆会进行多次制动为反馈过程预留出所需时间；经过连续的制动后，刹车片与刹车盘受力摩擦会产生大量的热量，这导致刹车片和刹车盘的温度急剧升高，随着温度的升高，刹车盘就容易出现热衰退现象，导致制动性能降低，影响行驶安全。

然而，现有的制动装置为达到散热及轻量化的要求，对刹车盘进行打孔划槽设计或双层空心设计，利用离心力吸气帮助散热，提高了刹车盘的散热性能，但其会减弱刹车盘的刚度，所以不适用于要求大力度、长时间刹车的车型。因此设计一种散热性好、适应性强和智能化高的无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置具有重大意义。

经查阅相关文献资料，中国专利授权公告号CN202011199287.7公开了“一种电子机械装置”，该专利设计的水冷散热装置和导热装置，在一定程度起到了对刹车片和刹车盘的散热效果，但其采用独立的活塞泵来驱动冷却液循环，使得结构更为复杂、成本更高，其散热风扇的设计的位置距离发热源较远，不易于快速散热，且其制动及散热的智能化控制程度不高，不能很好的满足无人驾驶汽车制动***的要求。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提出了一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置。

本实用新型的目的在于提供一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置，它包括固定机架、电机、一级锥齿轮A、二级减速锥齿轮、丝杆轴、丝杆螺母、连杆、一级锥齿轮B、冷却液箱、驱动活塞、导管、风冷箱、导热元件、刹车片;所述固定机架通过螺丝与车桥固定安装用于支撑和固定整个制动装置且防止灰尘进入传动装置；所述的电机固定安装在固定机架上；所述一级锥齿轮A通过键与电机轴连接；所述二级减速锥齿轮通过键与丝杆轴相连接并与一级锥齿轮A、一级锥齿轮B啮合；所述丝杆轴以轴承作定心固定在固定机架上；所述丝杆螺母套在丝杆轴上；所述连杆上端与丝杆螺母焊接固定；所述一级锥齿轮B通过轴承固定在固定机架上并与二级减速锥齿轮啮合；所述冷却液箱与固定机架通过螺栓连接；所述驱动活塞通过键与一级锥齿轮B连接；所述风冷箱固定连接在连杆上，内部设置有散热风扇；所述导热原件通过双头螺栓与风冷箱和刹车片连接，便于拆卸。

上述技术方案中，所述的一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置还包括电子控制***，其通过传感器感知周围环境信号来控制电机正、反转，实现制动、刹车片的复位及驱动活塞的往复运动；其通过温度传感器采集温度信号来调节散热风扇的转速，起到更好的散热与制动效果。

上述技术方案中，所述的冷却液箱还包括驱动活塞安装口、水道、单向阀、进液接口、出液接口、加液口和换液口，所述各接口均采用密封装置，具有良好的密封性。所述单向阀用来控制冷却液从进液口流向出液口。

上述技术方案中，所述的导热原件还包括导管和循环水道，所述的导管采用耐热材料，所述循环水道增大了冷却液与导热元件的接触面积，使得刹车片均匀散热。

上述技术方案中，所述温度传感器安装在导热原件的中心孔内，用以接受刹车片的温度信号，反馈到控制***，从而控制散热风扇的转速。

与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果。

（1）本实用新型设置有水冷散热装置和风冷散热装置，导热原件将刹车片和刹车盘摩擦产生的热量导出，传递到循环冷却液中，进行第一步散热；风冷散热装置通过改变空气的流速进一步降低冷却液的温度，散热效果优异，进而确保刹车片有着良好的制动效果，延长刹车片的使用寿命。

（2）本实用新型采用锥齿轮传动将电机的传动方向分成了横向和纵向两个方向，充分提高了电机的利用率，横向通过采用对称布置传动机构的设计，产生一对等大反向的制动力将刹车片推向刹车盘，解决了因刹车盘两侧制动力不等而造成的变形这一问题；纵向驱动活塞的动力直接由电机提供，不需要独立的活塞泵来驱动，简化了结构，降低了成本。

（3）本实用新型通过车辆自身的环境感知***，对车辆行驶状况进行判别是否需要制动，并将判别信号传递给控制***，控制***将控制的电机运行和正、反转，实现该制动装置制动和复位功能以及带动驱动活塞进行往复运动，省去了传统制动装置中复位弹簧等的使用，集成度更高。

（4）本实用新型设置有温度传感器，监测刹车片的温度，反馈给控制***，从而调节散热风扇的转速，优化电能的利用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型冷却液箱9结构示意图。

图3是本实用新型风冷箱12结构示意图。

图4是本实用新型导热元件13内部结构示意图。

图5是本实用新型驱动活塞10结构图。

图6是本实用新型控制***流程图。

附图标记：1.固定机架，2.电机，3.一级锥齿轮A，4.二级减速锥齿轮，5.丝杆轴，6.丝杆螺母，7.连杆，8.一级锥齿轮B，9.冷却液箱，9-1.活塞安装口，9-2.水道，9-3.单向阀，9-4.进液接口，9-5.出液接口，9-6.加液口，9-7.换液口，10.驱动活塞，10-1.驱动活塞杆，10-2.驱动活塞头，11.导管，12.风冷箱，12-1.散热风扇，13.导热元件，13-1.循环水道，13-2.温度传感器，14.刹车片。

具体实施方式

为了让本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成功效更加易于理解，下面结合附图来对本实用新型进行进一步地阐述。附图仅用于说明本实用新型，不代表本实用新型的实际结构和真实比例。

如图1所示，本实用新型为一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置，包括固定机架1，电机2，一级锥齿轮A3，二级减速锥齿轮4，丝杆轴5，丝杆螺母6，连杆7，一级锥齿轮B8，冷却液箱9，驱动活塞10，导管11，风冷箱12，导热元件13，刹车片14，所述固定机架1通过螺丝与车桥固定安装，用于支撑和固定整个制动装置且防止灰尘进入传动装置影响制动效果；所述的电机2固定安装在固定机架1上，作为制动和冷却液循环提供动力源；所述一级锥齿轮A3通过键与电机2输出轴连接；所述二级减速锥齿轮4通过键与丝杆轴5相连接并与一级锥齿轮A3，起到减速增扭的作用，以便提供更大的制动力；所述丝杆轴5以轴承作定心固定在固定机架1上；所述丝杆螺母6套在丝杆轴5上，丝杆轴5和丝杆螺母6配合将二级减速锥齿轮4的旋转运动转化为丝杆螺母6的直线运动；所述连杆7上端与丝杆螺母6焊接固定，推动刹车片14压向制动盘实现制动效果；所述一级锥齿轮B8通过轴承固定在固定机架1上并与二级减速锥齿轮4啮合，将电机2动力传递过来；所述冷却液箱9与固定机架1通过螺栓连接；所述驱动活塞10通过键与一级锥齿轮B8连接；所述导管11与冷却液箱9的进液接口9-4和出液接口9-5密封连接，将冷却液导向导热元件13内，所述风冷箱12固定连接在连杆上，内部设置有散热风扇12-1；所述导热元件13通过双头螺栓与风冷箱12和刹车片14连接，便于拆卸。

如图2所示，为本实用新型冷却液箱结构示意图，所述驱动活塞安装口9-1用来安装驱动活塞10，单向阀9-3的存在使得驱动活塞10推动冷却液经水道9-2流向进液接口9-4，再经导管11和导热元件13内循环水道13-1流回出液接口9-5，实现冷却液的循环。所述加液口9-6和换液口9-7用来更换经过长期使用的冷却液，从而保证水冷过程拥有一个最佳的散热效果。

如图5所示，为本实用新型控制***流程图，无人驾驶车辆通过自身传感器和雷达等感知周围环境，将信号传递给ECU进行判别，当需要制动时，ECU控制电机2启动并正转，通过滚珠丝杆机构、连杆机构等将刹车片14推向刹车盘产生制动力，与此同时，驱动活塞10经过一级锥齿轮A3、二级减速锥齿轮4和一级锥齿轮B8的啮合将传动力传递过来，再通过滚珠丝杆式驱动活塞杆10-1，将旋转运动转化为直线运动，推动驱动活塞头10-2前进进而驱动冷却液循环；制动完成后，ECU控制电机反转，使刹车片14复位、驱动活塞10复位；所述温度传感器13-2固定安装在导热元件中心孔位置，将温度信号转化为电信号反馈给ECU，ECU控制散热风扇12-1的启停以及其转速对导热元件13进行进一步的散热。

本实用新型的工作原理如下。

当无人驾驶车辆经环境感知***判别需制动时，控制***控制电机2启动并正转，电机轴带动一级锥齿轮A3旋转，再与二级减速锥齿轮4啮合将纵向的旋转运动转化为横向的旋转运动，达到改变传动方向和减速增扭的效果，其次，丝杆轴5和丝杆螺母6组合成的滚珠丝杆机构将二级减速锥齿轮4的旋转运动转化为直线运动，由于左、右两边的二级减速锥齿轮旋向相反，所以两侧的丝杆轴5和丝杆螺母6设计的是旋向相反的，这样就能产生一对等大反向的推力由丝杆螺母6传递到连杆7，最终推动刹车片14压向刹车盘，实现制动功能。

与此同时，电机2的正转也会经电机轴到一级锥齿轮A3再到二级减速锥齿轮4带动一级锥齿轮B8旋转，进而使驱动活塞杆10-1旋转，驱动活塞杆10-1和驱动活塞头10-2采用滚珠丝杆原理设计，驱动活塞杆10-1相当于丝杆轴，驱动活塞头10-2相当于丝杆螺母，驱动活塞杆10-1固定旋转时，驱动活塞头10-2会做向前的进给运动，再由于单向阀9-3的存在，驱动活塞10只能推动冷却液沿着水道9-2流向冷却液箱9的进液接口9-4再经导管11流向导热元件13的循环水道13-1，刹车片14和刹车盘摩擦产生的热量传递到导热元件13内部的冷却液中，再由出液接口9-5流回冷却液箱9，实现水冷循环散热功能。同时，温度传感器13-2测量导热元件13的温度，并将温度信号转化为电信号反馈给ECU，ECU控制散热风扇12-1的启停以及其转速对导热元件13进行进一步的散热，实现风冷散热功能。

制动完成时，控制***控制电机2反转，再经上述制动过程的传动流程，由丝杆轴5推动丝杆螺母6带动连杆7拉回刹车片14，实现刹车片14的复位功能。与此同时，一级锥齿轮B8的反转会带动驱动活塞杆10-1反转，最后带动驱动活塞头10-2完成向后的进给运动，实现驱动活塞10的复位功能。

需要说明的是，在本文中，诸如“左”“右”“正”“反”“前”“后”等之类指示方位或位置的关系术语仅为附图所示的方向或位置关系，仅用来方便叙述本实用新型的实施方式，而不是指示或暗示所指的装置或构件必须具有的特定方位，因此不能理解对为本实用新型的限制。

Claims (4)

1.一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置，包括固定机架（1），电机（2），一级锥齿轮A（3），二级减速锥齿轮（4），丝杆轴（5），丝杆螺母（6），连杆（7），一级锥齿轮B（8），冷却液箱（9），驱动活塞（10），导管（11），风冷箱（12），导热元件（13），刹车片（14），其特征在于：所述固定机架（1）通过螺丝与车桥固定安装用于支撑和固定整个制动装置且防止灰尘进入传动装置；所述电机（2）固定安装在固定机架（1）上；所述一级锥齿轮A（3）通过键与电机轴连接；所述二级减速锥齿轮（4）通过键与丝杆轴（5）相连接并与一级锥齿轮A（3）、一级锥齿轮B（8）啮合；所述丝杆轴（5）以轴承作定心固定在固定机架（1）上；所述丝杆螺母（6）套在丝杆轴（5）上；所述连杆（7）上端与丝杆螺母（6）焊接固定；所述一级锥齿轮B（8）通过轴承固定在固定机架（1）上并与二级减速锥齿轮（4）啮合；所述冷却液箱（9）与固定机架（1）通过螺栓连接；所述驱动活塞（10）通过键与一级锥齿轮B（8）连接；所述风冷箱（12）固定连接在连杆（7）上，内部设置有散热风扇（12-1）；所述导热元件（13）通过双头螺栓与风冷箱（12）连接，便于拆卸。

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置，其特征在于：所述的一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置还包括电子控制***，其通过传感器感知周围环境信号来控制电机（2）正、反转，实现制动、刹车片（14）的复位及驱动活塞（10）的往复运动；其通过温度传感器（13-2）采集温度信号来调节散热风扇（12-1）的转速，起到更好的散热与制动效果。

3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置，其特征在于：所述的冷却液箱（9）还包括驱动活塞安装口（9-1），水道（9-2），单向阀（9-3），进液接口（9-4），出液接口（9-5），加液口（9-6）和换液口（9-7），所述各接口均采用密封装置，具有良好的密封性；所述单向阀（9-3）可以控制冷却液从进液口流向出液口，实现冷却液的循环。

4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶汽车自冷却式电子机械制动装置，其特征在于：所述电机（2）运行和正、反转由控制***来控制，实现该制动装置制动和复位功能以及带动驱动活塞（10）进行往复运动。

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