汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構的制作方法

本發明涉及車輛制動技術領域，具體涉及一種汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構。

背景技術：

制動系統是汽車底盤的重要組成部分之一，直接關系到汽車綜合性能及生命財產安全。雖然傳統液壓式、氣壓式制動系統能夠滿足現有制動法規的各項要求，但是存在著管道布置復雜、依靠真空助力裝置、制動響應速度較慢、制動力矩不可主動調節及難于與其它系統集成控制等不足之處，不適合汽車尤其是電動汽車底盤集成化控制的發展要求。

電控制動系統現實了制動系統的解耦，主要有電子液壓制動系統(EHB)與電子機械制動系統(EMB)兩種，取消了制動踏板與制動輪缸之間的直接連接，以電線為信息傳遞媒介，電子控制單元根據相關傳感器信號識別制動意圖，控制制動執行機構動作，實現對車輪制動力的控制，具有不依賴真空助力裝置、易于集成控制等優點，彌補了傳統制動系統結構原理上的不足。

但是，EHB系統一般采用集中布置方式，仍需布置整車液壓管道，動態響應性能可以進一步提高。EMB系統一般采用分布布置方式，無需布置整車制動管道，具有動態性能好、布置容易等優點。但是，目前EMB系統大多為單電機執行機構，未能充分利用汽車制動能量驅動摩擦制動，且不能分流汽車制動負荷而降低摩擦制動副磨損。至目前為止，汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構還鮮有提及。

技術實現要素：

本發明的目的在于提出一種汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構，采用輪邊自供電布置方式，無需布置整車制動管道，動態響應性能好，結構緊湊，布置方便，易于與其它系統集成控制，可將制動能量轉變為電能直接驅動制動執行機構動作，且能分擔制動負荷降低摩擦副磨損的雙電機式制動執行機構。

為了實現本發明的目的，所采用的技術方案是：汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構，該汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構設置在每個車輪制動盤處，其特征在于：包括再生電機部分和制動執行部分，再生電機部分包括電磁離合器和再生電機，電磁離合器和再生電機均沿車輪制動盤軸向布置，制動執行部分包括電子控制單元、步進電機、行星齒輪機構、絲桿螺母機構、制動鉗體和摩擦塊，電子控制單元控制電磁離合器結合，車輪制動盤帶動再生電機轉動，將汽車的制動能量轉變為電能并為制動執行部分提供制動力矩，電子控制單元控制步進電機轉動，步進電機帶動行星齒輪機構的太陽輪轉動，行星齒輪機構的行星架與絲桿螺母機構相連，絲桿螺母機構包括左側螺母和右側螺母，制動鉗體與右側螺母相連接，摩擦塊包括左側摩擦塊和右側摩擦塊，左側摩擦塊和右側摩擦塊分別設置在車輪制動盤的兩側，右側摩擦塊設置在制動鉗體的內側，絲桿螺母機構分別推動左側摩擦塊和右側摩擦塊壓向車輪制動盤進行摩擦制動。

作為本發明的優化方案，汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構還包括鋰電池，鋰電池用于為汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構提供電能，鋰電池與汽車電源連接線之間設置有二極管，鋰電池存儲再生電機制動時回收的能量。

作為本發明的優化方案，行星齒輪機構包括左側行星齒輪機構和右側行星齒輪機構，絲桿螺母機構包括左側絲桿和右側絲桿，步進電機分別與左側行星齒輪機構的太陽輪和右側行星齒輪機構的太陽輪連接，左側行星齒輪機構的行星架與左側絲桿相連接，右側行星齒輪機構的行星架與右側絲桿相連接，左側螺母和左側絲桿相連接，右側螺母與右側絲桿相連接。

作為本發明的優化方案，制動執行部分還包括摩擦塊墊片，左側螺母與摩擦塊墊片連接，左側摩擦塊安裝在摩擦塊墊片上。

作為本發明的優化方案，制動執行部分還包括左側位移傳感器和右側位移傳感器，左側位移傳感器和右側位移傳感器為電位計式位移傳感器，左側位移傳感器的滑片連接在左側螺母上，右側位移傳感器的滑片連接在右側螺母上，左側位移傳感器和右側位移傳感器將測得的左側螺母和右側螺母的移動位置傳輸給電子控制單元。

作為本發明的優化方案，制動執行部分還包括左側位移傳感器和右側位移傳感器，左側位移傳感器和右側位移傳感器為電位計式位移傳感器，左側位移傳感器的滑片連接在左側螺母上，右側位移傳感器的滑片連接在右側螺母上，左側位移傳感器和右側位移傳感器將測得的左側螺母和右側螺母的移動位置傳輸給電子控制單元。

作為本發明的優化方案，制動執行部分還包括左側限位開關和右側限位開關，左側限位開關設置在左側螺母與摩擦塊墊片之間，右側限位開關設置在右側螺母與制動鉗體的內側之間。

作為本發明的優化方案，左側限位開關和右側限位開關均為常開觸點開關，左側絲桿的前端與左側限位開關相接觸，使得左側限位開關的觸點閉合，左側限位開關將觸點閉合信息傳輸給電子控制單元，右側絲桿的前端與右側限位開關相接觸，使得右側限位開關的觸點閉合，右側限位開關將觸點閉合信息傳輸給電子控制單元，電子控制單元接收到左側限位開關將觸點閉合的信息或右側限位開關將觸點閉合的信息，電子控制單元控制步進電機斷電。

作為本發明的優化方案，汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構還包括冷卻風扇和溫度傳感器，冷卻風扇設置在鋰電池的一側，汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構內部還設置有散熱通道，散熱通道中設置有金屬散熱細網，溫度傳感器將所測的溫度傳輸給電子控制單元，電子控制單元判斷溫度達到一定值時，控制冷卻風扇轉動工作。

作為本發明的優化方案，制動鉗體為浮鉗式制動鉗體。

本發明具有積極的效果：1)本發明為解耦分布式制動執行機構，無需布置整車制動管道，易于與其它系統集成控制，結構緊湊、布置方便且動態響應迅速；

2)本發明可將制動能量轉變為電能，并可直接用于驅動制動執行機構動作，提高制動能量利用效率及降低能源消耗；

3)本發明再生電機工作時，能產生制動轉矩分擔制動負荷，降低制動盤摩擦副的磨損，提高摩擦副的使用壽命及抗熱衰退性能；

4)本發明具有較好的抗失效能力，且各個制動執行機構相對獨立，如果其中一個出現故障，其它幾個仍可使汽車可靠減速、停車；本發明易于實現應急制動功能，可由汽車自身制動能量驅動制動執行機構動作，實現汽車應急制動；

5)本發明具有檢測摩擦塊磨損情況的功能；

6)本發明具有自我冷卻功能，可防止制動執行機構溫度過高而影響制動性能。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1是本發明的整體結構示意圖；

圖2是本發明的制動執行部分殼體架構示意圖；

圖3時本發明的實施例圖。

其中：1、車輪制動盤，21、電磁離合器，22、再生電機，31、電子控制單元，32、步進電機，35、制動鉗體，341、左側螺母，342、右側螺母，361、左側摩擦塊，362、右側摩擦塊，4、鋰電池，331、左側行星齒輪機構，332、右側行星齒輪機構，343、左側絲桿，344、右側絲桿，37、摩擦塊墊片，38、左側位移傳感器，39、右側位移傳感器，310、左側限位開關，311、右側限位開關，5、冷卻風扇，6、溫度傳感器。

具體實施方式

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“徑向”、“軸向”、“上”、“下”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如圖所示，本發明公開了汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構，該汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構設置在每個車輪制動盤1處，包括再生電機部分和制動執行部分，再生電機部分包括電磁離合器21和再生電機22，電磁離合器21和再生電機22均沿車輪制動盤1軸向布置，制動執行部分包括電子控制單元31、步進電機32、行星齒輪機構、絲桿螺母機構、制動鉗體35和摩擦塊，電子控制單元31控制電磁離合器21結合，車輪制動盤1帶動再生電機22轉動，將汽車的制動能量轉變為電能并為制動執行部分提供制動力矩，電子控制單元31控制步進電機32轉動，步進電機32帶動行星齒輪機構的太陽輪轉動，行星齒輪機構的行星架與絲桿螺母機構相連，絲桿螺母機構包括左側螺母341和右側螺母342，制動鉗體35與右側螺母342相連接，摩擦塊包括左側摩擦塊361和右側摩擦塊362，左側摩擦塊361和右側摩擦塊362分別設置在車輪制動盤1的兩側，右側摩擦塊362設置在制動鉗體35的內側，絲桿螺母機構分別推動左側摩擦塊361和右側摩擦塊362 壓向車輪制動盤1進行摩擦制動。其中，每個車輪制動盤1處設有一個獨立的汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構，各個汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構之間互不干涉，再生電機部分和制動執行部分之間通過導線連接，制動執行部分設置在殼體內，制動執行部分的殼體與車橋固定連接。制動鉗體35與制動執行部分的殼體活動連接，步進電機32安裝在制動執行部分的殼體內，步進電機32通過一個滑槽連接在制動執行部分的殼體內，即步進電機32可以在制動執行部分的殼體內線性移動。

汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構還包括鋰電池4，鋰電池4用于為汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構提供電能，鋰電池4與汽車電源連接線之間設置有二極管，鋰電池4存儲再生電機22制動時回收的能量。

行星齒輪機構包括左側行星齒輪機構331和右側行星齒輪機構332，絲桿螺母機構包括左側絲桿343和右側絲桿344，步進電機32分別與左側行星齒輪機構331的太陽輪和右側行星齒輪機構332的太陽輪連接，左側行星齒輪機構331的行星架與左側絲桿343相連接，右側行星齒輪機構332的行星架與右側絲桿344相連接，左側螺母341和左側絲桿343相連接，右側螺母342與右側絲桿344相連接。其中，左側行星齒輪機構331的太陽輪和右側行星齒輪機構332的太陽輪分別與步進電機32兩側的輸出軸固定連接，左側行星齒輪機構331的行星架與左側絲桿343相連，右側行星齒輪機構332的行星架與右側絲桿344相連接，當步進電機32轉動時，通過行星齒輪機構帶動絲桿螺母機構轉動，起到減速增扭的作用。這樣可減小步進電機32的尺寸。

制動執行部分還包括摩擦塊墊片37，左側螺母341與摩擦塊墊片37連接，左側摩擦塊361安裝在摩擦塊墊片37上。絲桿螺母機構可以將絲桿的旋轉運動轉換為螺母的直線運動。左側螺母341與摩擦塊墊片37剛性連接，摩擦塊墊片37與左側摩擦塊361剛性連接，即左側螺母341移動，帶動摩擦塊墊片37及左側摩擦塊361跟著一起移動。右側螺母342與制動鉗體35剛性連接，右側摩擦塊362與制動鉗體35剛性連接，即右側螺母342移動，帶動制動鉗體35及右側摩擦塊362跟著一起移動。因此，當步進電機32轉動工作時，通過行星齒輪機構、絲桿螺母機構、摩擦塊墊片37及制動鉗體35，驅動左側摩擦塊361和右側摩擦塊362壓向車輪制動盤1而增加或減小制動力矩。若左側摩擦塊361和右側摩擦塊362接觸車輪制動盤1的時間不一致，則當一側的摩擦塊先接觸車輪制動盤1后，由于步進電機32可以在制動執行部分殼體內線性滑動，所以，步進電機32轉動產生的左側螺母341或右側螺母342位移會同時施加于另一側摩擦塊，使另一側摩擦塊快速地與車輪制動盤1接觸，左側摩擦塊361和右側摩擦塊362再同時施加制動力矩。這樣車輪制動盤1兩側受力平衡，有利于對制動力矩的控制與制動摩擦副的使用壽命。

制動執行部分還包括左側位移傳感器38和右側位移傳感器39，左側位移傳感器38和右側位移傳感器39為電位計式位移傳感器，左側位移傳感器38的滑片連接在左側螺母341上，右側位移傳感器39的滑片連接在右側螺母342上，左側位移傳感器38和右側位移傳感器39將測得的左側螺母341和右側螺母342的移動位置傳輸給電子控制單元31。當側螺母341或右側螺母342移動時，左側位移傳感器38和右側位移傳感器39的滑片跟著移動，從而改變其輸出電壓值，電子控制單元31由此識別左側螺母341和右側螺母342的移動位置。它們可以提供制動執行機構動作控制的反饋信號及摩擦塊磨損情況信息。若電子控制單元31檢測到摩擦塊磨損達到允許上限值時，則發出警告提醒駕駛員注意。

制動執行部分還包括左側限位開關310和右側限位開關311，左側限位開關310設置在左側螺母341與摩擦塊墊片37之間，右側限位開關311設置在右側螺母342與制動鉗體35的內側之間。左側限位開關310和右側限位開關311均為常開觸點開關，左側絲桿343的前端與左側限位開關310相接觸，使得左側限位開關310的觸點閉合，左側限位開關310將觸點閉合信息傳輸給電子控制單元31，右側絲桿344的前端與右側限位開關311相接觸，使得右側限位開關311的觸點閉合，右側限位開關311將觸點閉合信息傳輸給電子控制單元31，電子控制單元31接收到左側限位開關310將觸點閉合的信息或右側限位開關311將觸點閉合的信息，電子控制單元31控制步進電機32斷電。左側限位開關310和右側限位開關311受壓時觸點開關閉合，左側限位開關310和右側限位開關311正對左側絲桿343和右側絲桿344的中心位置。當左側絲桿343和右側絲桿344回位至極限位置時，左側絲桿343和右側絲桿344的前端會與左側限位開關310和右側限位開關311接觸，使左側限位開關310和右側限位開關311的觸點閉合，同時將信息傳給電子控制單元31。電子控制單元31接受到限位開關觸點閉合信息，則立即控制步進電機32斷電或反向旋轉一定角度，防止絲桿螺母機構損壞步進電機32及行星齒輪機構等。

汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構還包括冷卻風扇5和溫度傳感器6，冷卻風扇5設置在鋰電池4的一側，汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構內部還設置有散熱通道，散熱通道中設置有金屬散熱細網，溫度傳感器6將所測的溫度傳輸給電子控制單元31，電子控制單元31判斷溫度達到一定值時，控制冷卻風扇5轉動工作。制動鉗體35為浮鉗式制動鉗體。

車輪制動盤1與電磁離合器21的主動部分固定連接，電磁離合器21的主動部分與車輪制動盤1的半軸通過滾針軸承連接，即車輪制動盤1轉動，則電磁離合器21的主動部分轉動。電磁離合器21的殼體與再生電機22的殼體固定連接。電磁離合器21的從動部分與再生電機22的轉子固定連接，再生電機22的轉子與車輪制動盤1的半軸通過滾針軸承連接。當電磁離合器21內的電磁線圈通電時，通過磁場作用電磁離合器21接合，車輪制動盤1可通過電磁離合器21驅動再生電機22的轉子轉動。當電磁線圈斷電時，電磁離合器21分離，車輪制動盤1與再生電機22的轉子間動力中斷，再生電機22不工作。

再生電機22為電動、發電一體機。當再生電機22的轉子被車輪制動盤1帶著轉動時，即進入發電機模式，在提供部分制動力矩而降低摩擦副負擔的同時，將汽車制動能量轉變為電能，送向步進電機32、冷卻風扇5及鋰電池4等，起到高效回收制動能量的作用。當汽車處于急加速、爬坡等工況時，電子控制單元31可控制給再生電機22供電，此時進入電動機模式，再生電機22通過電磁離合器21、車輪制動盤1給車輪提供輔助驅動轉矩。再生電機22自帶風扇，用于電磁離合器21與再生電機22的散熱。

鋰電池4為汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構提供電能，并存儲再生電機22制動時回收的能量，其電壓值略高于汽車的供電電壓，且與汽車電源連接線之間加設一個二級管。通常，鋰電池電壓高于汽車電源電壓，二極管截止，汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構的電源系統相對獨立；當鋰電池4的電壓低于汽車電源電壓時，二級管導通，汽車電源系統給鋰電池4供電，汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構保持正常性能。這樣，若汽車電源系統發生突發故障，汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構仍能正常工作，提高工作可靠性。

整個汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構采用分層式控制結構，設置有制動系統總控制單元及每個電子控制單元31。制動系統總控制單元負責識別駕駛員制動意圖、判斷制動狀態、分配各車輪目標制動力及與汽車其他系統間的信息交互。各個電子控制單元31，用于采集左側螺母341和右側螺母342的位移、制動執行部分的殼體溫度及限位開關等信息，根據制動系統總控制單元指令控制制動執行機構動作，實現制動能量回收利用及車輪減速、制動，并將相關信息反饋給制動系統總控制單元。

當汽車制動時，電子控制單元31優先根據制動工況控制電磁離合器21的接合，車輪制動盤1通過電磁離合器21帶動再生電機22轉動，將汽車制動能量轉變為電能并提供部分制動力矩，達到回收制動能量，分流制動負荷，降低摩擦副磨損的目的。當再生電機22提供的制動力矩不夠時，電子控制單元31控制步進電機轉動，通過行星齒輪機構與絲桿螺母機構將摩擦塊推向車輪制動盤實施摩擦制動。

如圖3，電機再生部分與實施例一相同。制動執行部分包括制動鉗體35、摩擦塊、摩擦塊墊片37、左側限位開關310、左側絲桿343、步進電機32、左側行星齒輪機構331、左側螺母341、左側位移傳感器38等。相對于實施例一，實施例二的制動執行部分省去了右側行星齒輪機構332、右側絲桿344、右側限位開關311、右側螺母342、右側位移傳感器39等，整個汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構體積得到減小。各個關鍵部件的基本作用及整個汽車電子機械制動系統輪邊自供電式制動執行機構的基本工作原理與實施一相似，只是由兩側同時驅動改變為單側驅動。

應當理解，以上所描述的具體實施例僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。由本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。