一种紧凑型电子机械制动执行装置的制作方法

1.本发明涉及一种制动执行装置，尤其是一种紧凑型电子机械制动执行装置，属于汽车制动技术领域。


背景技术：

2.线控制动利用电信号代替机械或流体信号进行制动控制，具有高精度、高响应速度、高解耦性等优点，是目前汽车领域中先进的制动技术。与已取得成熟应用的线控液压制动（ehb）和线控气压制动（ebs）相比，线控电机械制动（emb）更适合新能源汽车的全电子化、智能化等技术发展需求，并可推广应用于无人接驳车、无人物流车等自动驾驶领域。
3.现有相关研究在结构上原理类似，主要包括电机+减速增矩机构+运动转换机构，其中运动转换机构多采用滚珠丝杠，将电机的旋转运动转换为制动钳主体的直线运动。其典型结构为申请号201710414231.0的中国专利文献所公开，该电子机械制动器可以包括：螺母构件，其联接至柱塞并将轴向移动力传递至柱塞；螺杆，其联接至螺母构件并旋转从而在轴向方向上移动所述螺母构件；多个滚珠，所述多个滚珠插入螺母构件与螺杆之间并将螺杆的旋转力传递至螺母构件；压缩螺旋弹簧，其第一侧安装于所述螺母构件；以及滚珠保持架，其安装于所述压缩螺旋弹簧的另一侧，其中，所述滚珠保持架设置成毗邻插入螺母构件与螺杆之间的多个滚珠之中的最后端的滚珠，并对压缩螺旋弹簧加压，同时在制动加压的过程中保持与滚珠接触。然而，上述专利申请技术方案中电机械制动执行结构轴向尺寸较大，导致车轮处安装空间受限，影响前轮的转向性能；且滚珠丝杠与推动制动衬片的制动活塞之间缺乏可靠的连接关系，当取消制动时，由于制动活塞不能及时回位而导致制动衬片仍压紧在制动盘上，从而产生较大的拖滞力矩导致车辆启动油耗较大；当执行机构失电、无法通过电机反转进行制动缓解时，甚至可能使车轮抱死，但现有执行机构未有手动缓解功能，不便于维修。
4.申请号为201110336002.4、201811491731.5的中国专利以及us2022/0024435、us2021/0025476的美国专利文献所公开的同类技术方案均未能妥善解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，通过结构改进，提出一种不仅轴向尺寸小、可有效减少拖滞力矩，且维护便捷的紧凑型电子机械制动执行装置，从而满足空间狭小场合的安装要求，节省能源，便于排故维修。
6.为了达到上述目的，本发明紧凑型电子机械制动执行装置的基本技术方案为：包括装有轴向约束丝杠螺母的制动钳主体；所述丝杠螺母与滚珠丝杠啮合，所述丝杠螺母的外端与从动齿轮周向约束，所述滚珠丝杠的中心孔与外端插装的可周向锁定约束杆构成移动副；所述制动钳主体装有与之构成移动副、且朝向制动钳的碗状制动活塞；所述滚珠丝杠的内端与制动活塞固连；所述制动钳主体对应所述丝杠螺母位置侧向延伸出内部安置有电机的驱动腔，所述电机的输出轴通过外端的减速传动机构与所述从动齿轮啮合传动；所述
驱动腔的外侧和所述约束杆的外端分别装有与制动钳主体固连的可拆端盖和盖板。
7.尤其是，所述滚珠丝杠的内端制有定位凹陷以及中央螺孔，所述制动活塞内形成与伸入其中的所述滚珠丝杠内端定位凹陷适配的定位凸台，所述定位凸台具有由外朝内装入沉头紧固螺钉的中央孔，所述沉头紧固螺钉的内端与所述中央螺孔旋合固连。
8.所述电机的输出轴通过外端的行星轮传动系统行星架与惰轮啮合传动，所述惰轮与所述从动齿轮啮合传动。
9.采用本发明后，不仅由于制动钳主体的侧延结构使得电机及行星轮传动的轴线与滚珠丝杠的轴线一改原先的“串联”为“并联”，而且将其与螺母旋转带动丝杠轴向运动的丝杠螺母机构有机结合，一改丝杠转动带动螺母平动的传统结构，避免了传统结构由减速机构直接传动丝杠所须的轴向尺寸，从而使得本发明的制动执行装置轴向尺寸大大缩减；与此同时，由于分别相应安装了可拆端盖和盖板，因此排故维护十分方便且空间开敞。此外，制动活塞与滚珠丝杠的直接固连结构，使得取消制动、电机反转时，制动活塞能够随滚珠丝杠同步脱离制动嵌出的制动衬片而使其可靠归位，显著减小拖滞力矩，既保证了可靠的制动缓解，也有效减小了启动油耗。
10.本发明进一步的完善是，所述端盖对应丝杠螺母的位置朝外延伸出盖板封闭的安装室，用于安装棘轮锁止机构。
11.本发明更进一步的完善是，所述约束杆的外端装有棘轮，所述盖板装有与所述棘轮啮合的锁止棘爪，所述锁止棘爪趋于锁止位置、并具有手脱位置；当处于锁止位置时，所述约束杆周向锁定；当处于手脱位置时，所述约束杆周向可转。这样，维护排故时，可通过手动推移活塞使丝杠反转，从而实现手动缓解，便于制动衬片的拆卸。
12.本发明再进一步的完善是，所述约束杆的外端与棘轮固连，所述盖板装有与之构成伸缩移动副的锁止棘爪，所述锁止棘爪与所述棘轮啮合，且其内端沉孔中安置使其趋于与棘轮啮合锁止位置的复位簧。
13.本发明另进一步的完善是，所述约束杆的外端与棘轮固连，所述安装室内铰装杠杆状锁止棘爪的中部，所述锁止棘爪的一端为可以卡入所述棘轮的钩爪，另一端为伸出安装室的拨臂。
14.本发明还进一步的完善是，所述丝杠螺母伸出制动钳主体的外端具有与从动齿轮周向约束、轴向限位的缩径段，所述缩径段的截面呈与所述从动齿轮多边形内孔相配的截面形状。
15.本发明又进一步的完善是，所述制动钳主体的外端缩径穿孔的缩径处通过轴承支撑丝杠螺母，所述丝杠螺母中部的扩径凸缘轴向一端与所述缩径处之间装有推力滚子轴承，所述扩径凸缘轴向另一端被轴位卡簧限位，形成轴向约束的可旋转结构。
附图说明
16.下面将结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。
17.图1本发明实施例一的结构示意图；图2是图1实施例的立体分解结构示意图。
18.图3是图1实施例的棘轮锁止局部放大结构示意图。
19.图4是图1实施例的棘轮释放局部放大结构示意图。
20.图5是本发明实施例二的结构示意图。
21.图中：1.制动钳主体 2.电机 3.太阳轮 4.行星轮 5.齿圈 6.行星架 7.端盖 8.阶梯销 9.惰轮 10.销轴 11.从动齿轮 12.棘轮锁止机构 13.盖板 14.约束杆 15.滚珠丝杠 16.丝杠螺母 17.无油润滑轴承 18.垫片 19.推力滚子轴承 20.垫片 21.垫圈 22.轴位卡簧 23.耐磨环 24.制动活塞 25. 沉头紧固螺钉。
实施方式实施例
22.本实施例的紧凑型电子机械制动执行装置基本结构如图1和图2所示，制动钳主体1的外端缩径穿孔的缩径处通过无油润滑轴承17（实质是起减摩作用的自润滑衬套）支撑的丝杠螺母16，该丝杠螺母16中部的扩径凸缘轴向一端与缩径穿孔的缩径处之间装有两垫片18、20夹持的推力滚子轴承19，扩径凸缘轴向另一端被隔有垫圈21的轴位卡簧23限位，形成轴向约束的可旋转结构。丝杠螺母16与穿过其中的滚珠丝杠15啮合。丝杠螺母16伸出制动钳主体1的外端具有与从动齿轮11周向约束、轴向限位的缩径段，具体为丝杠螺母16的外端缩径段截面呈与从动齿轮11多边形内孔相配的截面形状。滚珠丝杠15的中心孔与外端插装的可周向锁定的截面为六边形的约束杆14构成移动副。
23.制动钳主体1的外端缩径穿孔内端装入与之构成移动副、且朝向制动钳的碗状制动活塞24。制动活塞24的内孔与丝杠螺母16的外圆之间装有耐磨环23。制动活塞24与制动钳主体1的外端缩径穿孔内端具有密封结构。滚珠丝杠15的内端制有定位凹陷以及中央螺孔，制动活塞24内形成与伸入其中的滚珠丝杠内端定位凹陷适配的定位凸台，该定位凸台具有由外朝内装入沉头紧固螺钉25的中央孔，沉头紧固螺钉25的内端与滚珠丝杠内端的中央螺孔旋合固连。
24.制动钳主体1对应丝杠螺母16位置侧向延伸出内部安置有电机2的驱动腔，驱动腔的敞开端与可拆的端盖7固连，该端盖7延伸到制动钳主体1的外端缩径穿孔处盖住从动齿轮11。电机2的输出轴通过外端太阳轮3、行星轮4、齿圈5行星架6组成的行星轮传动系统传动，其中的行星架6经连体的主动齿轮与以销轴10为转轴的惰轮9啮合传动，惰轮9与从动齿轮11啮合传动。悬臂状的销轴10以及支撑行星架6回转中心的阶梯销8均安装在端盖7内侧。端盖7对应丝杠螺母16的位置朝外延伸出盖板13封闭的安装室，用于安装棘轮锁止机构12。
25.参见图3和图4，约束杆14的外端与棘轮123固连，盖板13装有与之构成伸缩移动副的锁止棘爪122，该锁止棘爪122与棘轮123啮合，其内端沉孔中安置使其趋于与棘轮123啮合锁止位置的复位簧121。工作时如图3所示，在复位簧121的作用下，锁止棘爪122与棘轮123啮合，约束杆14周向锁定，不可随意转位。当如图4所示，朝工作室内按压锁止棘爪122克服复位簧121作用力时，锁止棘爪122脱离与棘轮123的啮合，约束杆14处于可周向转位的手脱位置。
26.安装后，启动电机带动太阳轮3旋转，太阳轮3与行星轮啮合，行星轮带动行星架6上的主动齿轮转动，主动齿轮与惰轮9啮合，从而带动从动齿轮11转动，实现减速增矩传动。之后，从动齿轮11带动丝杠螺母18转动，进而带动滚珠丝杠17推动制动活塞24前移，推动制动衬片压紧制动盘实现制动。
27.由于制动活塞24与滚珠丝杠15通过沉头紧固螺钉固定连接，因此当取消制动、电机反转时，制动活塞24能够与滚珠丝杠15同步移动远离制动衬片，确保制动衬片实现归位，不仅大大减小了拖滞力矩，实现了制动缓解，同时也减小了车辆油耗。此外，滚珠丝杠15通过约束杆14与棘轮锁止机构12实现了正常工作时的锁定防转，并借助该机构可以手动缓解功能，以便维护时拆卸。
实施例
28.本实施例的紧凑型电子机械制动执行装置基本结构与实施例一基本相同，不同之处是棘轮锁止机构12如图5所示，约束杆14的外端也与棘轮123固连，锁止棘爪122呈杠杆状，中部铰装于安装室内，一端为可以卡入棘轮123的钩爪，另一端为伸出安装室的拨臂，复位簧121为使钩爪趋于卡入棘轮123的扭簧。由此构成了与实施例一按钮式结构不同的拉钩式棘轮锁止机构。当用手拨动拨臂克服扭簧作用力使钩爪脱出棘轮时，约束杆14即可处于周向转位的手脱位置，便于维护排故操作。
29.以上两实施例都采取了以下有机结合的创新结构设计：可容纳于较小轴向空间的“一级行星齿轮+一级平行齿轮减速机构”、螺母转动带动丝杠轴向平动的转换机构、制动活塞与滚珠丝杠的固定连接结构、按钮式或拉钩式棘轮锁止机构；因此均具有如下显著优点：1）电机减速传动与丝杆螺母副的并联与丝杠轴向移动机构的结合在实现所需行车制动功能的前提下，使整个装置的轴向尺寸十分紧凑，从而便于狭小空间的安装维护；2）制动活塞与滚珠丝杠的直接固定连接显著减少了行车制动拖滞力矩，降低车辆油耗；3）棘轮锁止结构的设置实现了执行机构的手动缓解功能，大大方便了安装、拆卸、维护。
30.除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，采用普通的丝杆取代滚珠丝杆等等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

技术特征：
1.一种紧凑型电子机械制动执行装置，其特征在于：包括装有轴向约束丝杠螺母的制动钳主体；所述丝杠螺母与滚珠丝杠啮合，所述丝杠螺母的外端与从动齿轮周向约束，所述滚珠丝杠的中心孔与外端插装的可周向锁定约束杆构成移动副；所述制动钳主体装有与之构成移动副、且朝向制动钳的碗状制动活塞；所述滚珠丝杠的内端与制动活塞固连；所述制动钳主体对应所述丝杠螺母位置侧向延伸出内部安置有电机的驱动腔，所述电机的输出轴通过外端的减速传动机构与所述从动齿轮啮合传动；所述驱动腔的外侧和所述约束杆的外端分别装有与制动钳主体固连的可拆端盖和盖板。2.根据权利要求1所述的紧凑型电子机械制动执行装置，其特征在于：所述滚珠丝杠的内端制有定位凹陷以及中央螺孔，所述制动活塞内形成与伸入其中的所述滚珠丝杠内端定位凹陷适配的定位凸台。3.根据权利要求2所述的紧凑型电子机械制动执行装置，其特征在于：所述定位凸台具有由外朝内装入沉头紧固螺钉的中央孔，所述沉头紧固螺钉的内端与所述中央螺孔旋合固连。4.根据权利要求3所述的紧凑型电子机械制动执行装置，其特征在于：所述电机的输出轴通过外端的行星轮传动系统行星架与惰轮啮合传动，所述惰轮与所述从动齿轮啮合传动。5.根据权利要求4所述的紧凑型电子机械制动执行装置，其特征在于：所述端盖对应丝杠螺母的位置朝外延伸出盖板封闭的安装室，用于安装棘轮锁止机构。6.根据权利要求5所述的紧凑型电子机械制动执行装置，其特征在于：所述约束杆的外端装有棘轮，所述盖板装有与所述棘轮啮合的锁止棘爪，所述锁止棘爪趋于锁止位置、并具有手脱位置；当处于锁止位置时，所述约束杆周向锁定；当处于手脱位置时，所述约束杆周向可转。7.根据权利要求6所述的紧凑型电子机械制动执行装置，其特征在于：所述约束杆的外端与棘轮固连，所述盖板装有与之构成伸缩移动副的锁止棘爪，所述锁止棘爪与所述棘轮啮合。8.根据权利要求7所述的紧凑型电子机械制动执行装置，其特征在于：所述锁止棘爪且其内端沉孔中安置使其趋于与棘轮啮合锁止位置的复位簧。9.根据权利要求5所述的紧凑型电子机械制动执行装置，其特征在于：所述约束杆的外端与棘轮固连，所述安装室内铰装杠杆状锁止棘爪的中部，所述锁止棘爪的一端为可以卡入所述棘轮的钩爪，另一端为伸出安装室的拨臂。10.根据权利要求6、7、8或9所述的紧凑型电子机械制动执行装置，其特征在于：所述丝杠螺母伸出制动钳主体的外端具有与从动齿轮周向约束、轴向限位的缩径段，所述缩径段的截面呈与所述从动齿轮多边形内孔相配的截面形状。11.根据权利要求10所述的紧凑型电子机械制动执行装置，其特征在于：所述制动钳主体的外端缩径穿孔的缩径处通过轴承支撑丝杠螺母。12.根据权利要求11所述的紧凑型电子机械制动执行装置，其特征在于：所述丝杠螺母中部的扩径凸缘轴向一端与所述缩径处之间装有推力滚子轴承，所述扩径凸缘轴向另一端被轴位卡簧限位，形成轴向约束的可旋转结构。

技术总结
本发明涉及一种紧凑型电子机械制动执行装置，属于汽车制动技术领域。该装置包括装有轴向约束丝杠螺母的制动钳主体；丝杠螺母与滚珠丝杠啮合，丝杠螺母的外端与从动齿轮周向约束，滚珠丝杠的中心孔与外端插装的可周向锁定约束杆构成移动副；制动钳主体装有与之构成移动副、且朝向制动钳的碗状制动活塞；滚珠丝杠的内端与制动活塞固连；制动钳主体对应丝杠螺母位置侧向延伸出内部安置有电机的驱动腔，电机的输出轴通过外端的减速传动机构与从动齿轮啮合传动；驱动腔的外侧和约束杆的外端分别装有与制动钳主体固连的可拆端盖和盖板。本发明的制动执行装置轴向尺寸大大缩减，排故维护十分方便，既保证了可靠的制动缓解，也有效减小了启动油耗。小了启动油耗。小了启动油耗。


技术研发人员：曾梁彬 祝敏 张宇宸 钱飞飞
受保护的技术使用者：中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/16