锁定停车力的单马达电子楔式制动系统的制作方法

专利名称：锁定停车力的单马达电子楔式制动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种电子机械制动器(EMB),尤其涉及到一种锁定停车力 的单马达电子楔式制动系统。
背景技术：
通常，制动系统是用于使运动的车辆减速、停止或制动。 在制动系统当中， 一 种为了产生制动力而使用电子控制马达作为动力源的 电子机械制动器(EMB)系统，其产生制动力而没有使用液压。因此，电子机 械制动系统和液压制动器相比结构简单。此外，电子机械制动器(EMB)系统 像可以优化实现的各种电子装置和整个底盘的制动系统 一样成为焦点。
在制动期间，在电子楔形制动(EWB)即是电子机械制动器(EMB)系统 的一个例子中， 一种楔形部件的自我激励通过一个激励操作来实现。就是说， 楔子由于激励的驱动和压着衬块及作为一个额外的输入力的在衬块和轮盘之间 的摩擦力而移动。由于上面描述的楔形操作，为了马达的性能获得一个大的制 动力是可能的。
另外，EMB可以实现各种附加的功能，例如维持衬块的设定间隙， 一种车 轮防锁(或者参考自动故障保护)功能用于防止在正常驾驶期间制动失败来防 止车辆的不正常旋转，和一种电子停车制动(EPB)功能。
本申请人就上面描述的EWB向韩国知识产权局已经申请了几个。例如， 随下的制动系统在韩国的专利号为10-2007-0062110的申请已经公开。该制动 系统实现了一个由马达产生动力的主制动功能。此外，制动系统实现各种附加 的功能，例如保持一定衬块间隙的功能，和电子停车制动(EPB)功能，通过 使用一种非自锁(NSL)螺紋和一种电磁机构与主制动马达互锁。
然而，如果马达被作为一个主动力源使用和电磁线圈和非自锁(NSL)螺 紋如上所述的使用，当主制动功能和各种附加功能被执行时过多的负载施加到 某些组件上。为此，存在该组件恶化的问题。
尤其，在实现电子停车制动(EPB)功能期间上述的过多载荷被施加。该 EPB功能需要一个比主制动功能的力小，而不是大。也就是说，当进行停车制 动时，停车制动力在电磁线圈关闭时被维持。因此，难以限制用非自锁(NSL) 螺紋从衬块传递的轴向的反作用力。
所以，存在的问题是在停车制动期间维持停车制动力有点难。

发明内容
本发明的实施例提供了一种锁定停车力的单马达电子楔式制动系统，该系 统通过利用马达产生的动力来实现主制动功能，而马达产生的动力是通过楔形 搡作引起的自激励生成的。电子楔形制动系统包括一个电磁线圈机构，并在停 车制动期间通过马达部件限制非自锁(NSL)螺紋。该电磁线圈机构和主制动 马达互锁并实现各种附加功能，例如用于维持衬块的设定的间隙功能，防止车 轮锁定(或者参考自动故障保护)功能和电子停车制动(EPB)功能。因此， 防止停车制动力的释放是可能的，这个停车制动力由非自锁(NSL)螺紋支撑 由轮盘到衬块的轴向反作用力的有限限制力引起。结果，可以更加可靠地维持 停车制动力。
根据本发明的实施例，锁定停车力的单马达电子楔式制动系统包括楔形 结构，非自锁(NSL)型推杆轴和电磁线圈。马达是由使车辆制动的电子踏板 和接收车辆信息符号的电子控制单元(ECU)驱动，当通过马达所产生的动力 使衬块压向轮盘时，这个楔形结构通过使用一个楔形滚子实现自激励。非自锁 (NSL)型推杆轴在运作期间受到一个从衬块传送来的轴向反作用力。电磁线 圈被ECU控制以便限制或者释放推杆轴。这个用于实现自激励的楔形结构包 括 一个楔形滚子， 一个电磁线圈和一个轴部件。通过使用由ECU控制的马达 的转矩转换来的轴向线性运动，该楔形滚子在楔形移动板和楔形基板之间实现
楔形操作，该楔形移动板使设在轮盘上的楔形制动钳的内衬块移动，该楔形基 板设在楔形移动板相反的边侧。该电磁线圈包括一个推杆轴和一个开关杆，为 了支撑从衬块传送来的轴向反作用力，该推杆轴设在楔形基板上并且具有和弹
簧一起拧到支撑螺母上的NSL型的螺紋，该支撑螺母具有NSL型的螺紋。由 于电磁线圈被ECU控制，开关杆和推杆轴的销连接或者分离以限制或者释放推 杆轴的轴向移动。轴部件连接到马达上，由于马达的转矩轴部件在轴向上移动， 并和推杆轴连接以限制推杆轴，所以当电磁线圈在停车制动期间被关闭时，推 杆轴在一个从衬块到马达的轴向反作用力下释放。
轴部件可以移动以便符合由于马达旋转的主制动轴向运动行程，并且可以 进一步移动以便符合由于进一步操纵马达的停车制动轴向运动行程。
为此，轴部件可以包括动力转换壳体，非自锁(NSL)单元，自锁(SL) 单元，联锁杆和EPB杆。该动力转换壳体包围马达连接轴以便马达连接轴经过 动力转换壳体，并且当马达被驱动时动力转换壳体在轴向上移动。该非自锁 (NSL)单元设在动力转换壳体和经过动力转换壳体的马达连接轴之间，并且 在主制动行程A和停车制动行程B的范围内移动。此外，该非自锁(NSL)单 元具有没有被强制限制的大导程角。该自锁(SL)单元有一个导程角以便在自 锁(SL)单元移动到行程B的范围以后它的轴向运动被强行限制。联锁杆为楔 形搡作传送轴向移动力。该EPB杆在停车制动期间移动以便和推杆轴连接在一 起。
非自锁(NSL)单元可以包括一个非自锁螺紋和一个NSL太阳螺紋。非自 锁(NSL)螺紋形成在动力转换壳体的壳体主体的主孔的内表面上。NSL太阳 螺紋形成在经过主孔的马达连接轴的外围。
二者择一地，该非自锁(NSL)单元可以包括一个非自锁(NSL)螺紋， 一个NSL太阳螺紋，和一个行星螺紋装置。非自锁(NSL)螺紋形成在动力转 换壳体主体的主孔的内表面。NSL太阳螺紋形成在马达连接轴经过主孔的外围。 行星螺紋装置和NSL螺紋及太阳螺紋连接。
自锁(SL)单元可以包括一个固定的自锁(SL)螺母和一个移动的自锁(SL)
螺母。固定自锁(SL)螺母形成在壳体主体的末端。移动自锁(SL)螺母形成 在马达连接轴的部分，该连接轴突出超过了壳体的主体。
固定的SL螺紋可以形成在壳体主体末端的小直径凸起上以便减小主孔的直径。
固定的SL螺紋可以直接形成在主孔端部的内表面，其主孔经过壳体主体。 根据本发明的一个实施例，其实现自激励楔形操作的电子楔形制动 (EWB)，使用由一个马达产生的能量。此外，电磁机构和马达互锁。而且， 当电磁线圈在停车制动期间关闭，停车制动力可以通过非自锁(NSL)螺紋被 限制，被强行限制。所以，它是有优势的因为其在保持停车制动力上进一步地 提高了稳定性。


为了更好地理解本发明的本质和目的，下面参考附图详细描述本发明。其
中
图1为根据本发明实施例的锁定停车力的单马达电子楔式制动系统的结构
图2A为根据本发明实施例的锁定停车制动力的马达部件的结构和非自锁 (NSL)螺紋的示意图2B为根据本发明实施例的锁定停车制动力的马达部件的非自锁(NSL )
螺紋的示意图3A为根据本发明实施例的锁定停车制动力的马达部件的改进的示意图； 图3B为根据本发明实施例的锁定停车制动力的马达部件的改进的示意图； 图4为根据本发明实施例的在主制动期间锁定停车制动力的马达部件的操 作的示意图5A为根据本发明实施例的锁定停车制动力的单马达电子楔式制动系统 在主制动期间的楔形操作示意图5B为根据本发明实施例的锁定停车制动力的单马达电子楔式制动系统
在主制动期间的楔形操作示意图5C为根据本发明实施例的锁定停车制动力的单马达电子楔式制动系统
在主制动期间的楔形操作示意图5D为根据本发明实施例的锁定停车制动力的单马达电子楔式制动系统 在主制动期间的楔形操作示意图5E为根据本发明实施例的锁定停车制动力的单马达电子楔式制动系统 在主制动期间的楔形操作示意图5F为根据本发明实施例的锁定停车制动力的单马达电子楔式制动系统 在主制动期间的楔形操作示意图5G为根据本发明实施例的锁定停车制动力的单马达电子楔式制动系统 在主制动期间的楔形操作示意图6A为根据本发明实施例的锁定停车制动力的单马达电子楔式制动系统 故障保护的示意图6B为根据本发明实施例的锁定停车制动力的单马达电子楔式制动系统 故障保护的示意图7A为根据本发明实施例的衬块间隙设置被保持期间的支撑非自锁 (NSL)螺紋的轴向反作用力的搡作的示意图7B为根据本发明实施例的衬块间隙设置被保持期间的支撑非自锁 (NSL)螺紋的轴向反作用力的操作的示意图7C为根据本发明实施例的衬块间隙设置被保持期间的支撑非自锁 (NSL)螺紋的轴向反作用力的操作的示意图8为衬块间隙如图7所示时补偿操作的示意图9A为本发明的锁定停车制动力的电子停车制动器搡作时马达部件和非 自锁(NSL)螺紋的操作的示意图9B为本发明的锁定停车制动力的电子停车制动器操作时非自锁(NSL) 螺紋的操作示意图。
具体实施例方式
以下，参照附图详细描述本发明的优选实施例。由于本实施例可以被本领 域的技术人才以各种方式修改，因此本发明不局限于本实施例。
图1为根据本发明实施例的锁定停车制动力的单马达电子楔式制动系统的 结构示意图。在本发明实施例的锁定停车制动力的单马达电子楔式制动系统中， 当驾驶员为了使车辆制动而搡作电子踏板1时，ECU2产生关于车辆信息的控
制信号。因此，楔形执行器组件10设置在轮盘5周围的楔形制动钳6上，通过 由ECU2驱动的马达13所产生的动力来实现制动功能和各种附加功能。
也就是说，为了实现主制动功能将衬块向着轮盘5压靠，每个楔形执行器 组件IO包括一个马达13和一个楔形结构。马达13由ECU2驱动，楔形结构 通过马达13移动以实现自激励(self-energizing )。每一楔形执行器组件10还包 括电磁线圈41和非自锁(NSL)螺紋装置，它们在维持一定的衬块间隙功能、 防车轮锁定(或者指的是故障保护)功能和电子停车制动(EPB)功能被实现 时彼此互锁。
另外，锁定停车力的单马达电子楔式制动系统还包括轴部件50。在电子停 车制动(EPB)功能实现时，当电磁线圈41关闭时，轴部件50通过马达13的 轴向运动行程固定非自锁(NSL)螺紋。
锁定停车力的单马达电子楔式制动系统还包括辅助电池组4,它用来作 为ECU2、楔形执行器组件10的马达13、和电磁线圈41的备用电池。
此外，在电子停车制动(EPB)操作的时候，锁定停车力的单马达电子楔 式制动系统接收信号以便ECU2感知停车制动转换状态。这是用停车制动按钮 实现的，该按钮产生符合驾驶座部分的单独的电子信号并且将该信号提供给 ECU 2。
锁定停车力的单马达电子楔式制动系统还包括壳体60,楔形执行器组件10 分别容纳在该壳体60内。每个壳体60固定在楔形制动钳6上。
在这种情况下，楔形制动钳6和壳体60可以以各种方式互相固定。例如，
壳体60可以具有突出并插入楔形制动钳6中的导向部。因此，壳体60被固定 在楔形制动钳6上。
根据有关被操作的电子踏板1的推动距离的信息和有关从车辆上所设的横
摆运动传感器3获得的车辆方位的信息，ECU2完成制动所需的控制。
另外，各种传感器设置在楔形制动钳6和固定在该楔形制动钳6上的楔形
执行器组件10上，以便将测量信号传递给ECU2。例如，用于测量车轮速度的
轮速传感器(WSS),和用来控制制动力的负载传感器可以设置在楔形制动钳6
和楔形执行器组件10上。
此外，楔形制动钳6包括用来覆盖和车轮一起旋转的轮盘5并设置在轮
盘5两侧，以便压紧轮盘5的内衬块7和外衬块8。
楔形制动钳6包括用于实现联锁搡作的力矩元件(普通制动钳型制动器的
操作)，以便当内衬块7压靠轮盘5时设在内衬块7对边的外衬块8也向着轮盘
5移动。
此外，每个执行器组件10包括制动马达单元ll、楔形制动单元16和电 磁机构。制动马达单元11通过由ECU2控制的马达13产生具有动力的制动力 (a braking force with power )。楔形制动单元16和制动马达单元11互锁，以便 将内衬块7和外衬块8向着在楔形制动钳6的 一侧面的轮盘5压靠。电磁机构 和非自锁(NSL)螺紋装置互锁，以实现维持内衬块7和外衬块8之间的固定 间隙的功能和防止车轮锁的功能，所以防止了马达13的故障和其他因素。
在这种情况下，制动马达单元11通过在制动期间ECU 2的控制，产生用 来实现制动功能的动力。制动马达单元11利用在壳体60 —侧所设的马达13来 作为能源，操作楔形制动单元16,使其压靠在轮盘5 —侧所设的内衬块7上， 该壳体60固定在楔形制动钳6的侧面。
另夕卜，制动马达单元11可以使用通过马达13的力矩转换的轴向运动行程， 也就是说，在主制动期间的轴向运动行程大。因此，当电磁线圈41关闭且电子 停车制动(EPB)功能被实现时，在没有电磁线圈41的限制的状态下，制动马 达单元11强行限制非自锁(NSL)螺紋，轴向反作用力从衬块传递到该非自锁(NSL)螺紋。由此，可以获得更可靠的EPB性能。
为此，如图2A所示，制动马达单元ll包括马达13、联锁杆15和轴部 件50。马达13通过固定到壳体60的固定支架12固定，该壳体60固定在楔形 制动钳6的侧面，并且马达13被ECU2控制。联锁杆15通过转换成线性力的 马达13的动力在轴向方向上移动。轴部件50固定在马达13的马达连接轴14 上，并且在马达13的驱动下在轴向往复移动。轴部件50形成用于主制动的行 程A和用于强行限制非自锁(NSL)螺紋的行程B。
此外，联锁杆15对角地穿过壳体60并位于马达13的相反侧面。联锁杆 15通过和马达13的驱动相对应的轴部件50在轴向方向上移动。此外，联锁杆 15由一对上下片组成以便均匀地传递轴向移动力。
对角地安装联锁杆15的原因是利用壳体60内的空间，通过减少壳体60 内联锁杆15所占的空间，使壳体60制造得更加紧凑。
另外，当马达13被驱动和马达连接轴14旋转时，轴部件50的内表面和形 成在马达连接轴"外表面的螺紋啮合。因此，轴部件50根据旋转轴的旋转方 向而在轴向方向上往复移动。
为此，如图2A所示，轴部件50包括动力转换壳体51和轴向运动工具(axial motionmeans)。动力转换壳体51包围马达连接轴14，以便马达连接轴14经过 动力转换壳体51,并且当马达13被驱动时动力转换壳体51在轴向移动。轴向 运动工具设在动力转换壳体51和穿过动力转换壳体51的马达连接轴14之间， 形成主制动和停车制动的行程A+B。
另外，联锁杆15和EPB杆58与动力转换壳体51结合在一起。联锁杆15 有主制动行程A。 EPB杆58有停车制动行程B，并且强行限制非自锁(NSL) 螺紋53，该非自锁螺紋53受到从衬块而不是电磁线圈41传送来的轴向反作用 力。
在这种情况下，联锁杆15的上下片(the pieces)和动力转换壳体51的上 下部分连接在一起。其间，EPB杆58和动力转换壳体51的侧面连接，并且位 于形成非自锁(NSL)螺紋53的推杆轴31上。
由于马达13和推杆轴31的位置关系，EPB杆58有如图2A所示的弯曲的 形状。EPB杆58的端部具有和推杆轴31的销31a容易连接的形状。
此外，轴向运动工具包括非自锁(NSL)单元和自锁(SL)单元。非自锁 (NSL)单元在主制动的行程A和停车制动的行程B的范围内移动。自锁(SL) 单元移动到行程B的范围内。于是，自锁(SL)单元的轴向运动被强行限制。 非自锁单元设在动力转换壳体和经过动力转换壳体的马达连接轴之间，自锁 (SL)单元设在非自锁(NSL)单元的前侧。
非自锁(NSL)单元包括非自锁(NSL)螺紋53和NSL太阳螺紋56。非 自锁(NSL)螺紋53形成在动力转换壳体51的壳体主体52上的主孔53a的内 表面。NSL太阳螺紋56形成在穿过主孔53a的马达连接轴14的外围。
此外，因为非自锁(NSL)螺紋53和NSL太阳螺紋56使用非自锁(NSL ) 螺紋，也就是说，螺紋具有大的导程角，NSL太阳螺紋56不受NSL螺紋的限 制。因此，当力从轴向方向施加到壳体主体时，壳体主体52由于大的导程角自 动旋转并在轴向方向上移动。
此外，非自锁(NSL )单元在NSL螺紋53和NSL太阳螺紋56之间设置 行星螺紋装置55。因此，即使对应非自锁(NSL)单元的导程角做的不大，也
可能获得与大的导程角相同的效果。
这个原因如下如图3A所示，非自锁(NSL)单元包括非自锁(NSL)螺 紋53、 NSL太阳螺紋56和行星螺紋装置55。非自锁(NSL )螺紋53形成在动 力转换壳体51的壳体主体52内的主孔53a的内表面。NSL太阳螺紋56形成在 穿过主孔53a的马达连接轴14的外围。行星螺紋装置55和NSL螺紋53及NSL 太阳螺紋56配合在一起。
在这种情况下，行星螺紋装置55包括多个行星螺紋，其在NSL螺紋53和 NSL太阳螺紋56之间并且彼此配合。每一行星螺紋的端部和壳体主体52结合
在一起以便自由地旋转。
每一个NSL螺紋53、 NSL螺紋56和行星螺紋装置55是非自锁(NSL ) 螺紋。然而，即使与NSL螺紋53和NSL太阳螺紋56直接配合时相比，导程
角做得小些，当力从轴向施加到壳体主体52时，由于行星螺紋装置55的操作
壳体主体52自动旋转并在轴向移动。
其间，如图2A所示，自锁(SL)单元包括固定的自锁(SL)螺紋54和移 动的自锁(SL)螺紋57。固定的自锁(SL)螺紋54形成在壳体主体52的端部， 移动的自锁(SL)螺紋57形成在马达连接轴14从壳体主体52突出的部分。
在这种情况下，为了减小主孔53a的直径，固定的自锁(SL)螺紋54形 成在壳体主体52端部的一个小直径凸起54a上。像O形圈这样的密封件，能 够容易地密封壳体主体52，设置在壳体主体52的主孔53a所容纳的马达连接 轴14上，以便不操作时0形圈和壳体主体52的小直径凸起54a接触。因此， 0形圈防止杂质流入壳体主体52。
相反，固定的自锁(SL)螺紋54可以直接形成在壳体主体52的端部。也 就是说，如图3B所示，为了减小主孔53a的直径，固定的SL螺紋可以直接形 成在经过壳体主体52的主孔53a端部的内表面上，而没有在壳体主体52的端 部形成小直径凸起54a。
如上所述，如果固定的自锁(SL)螺紋54直接形成在壳体主体52的主孔 53a的内表面上，就没有必要改变马达连接轴14的形状，其上的固定的自锁(SL) 螺紋54与移动的自锁(SL)螺紋57啮合。
此外，每个固定的自锁(SL)螺紋54和移动的自锁(SL)螺紋57是具有 小导程角的普通螺紋。即使将轴向力施加到壳体主体52上，普通螺紋也不容许 壳体主体52旋转和在轴向方向上移动。
在固定的自锁(SL)螺紋54和移动的自锁(SL)螺紋57之间的距离K在 停车制动时，与主制动行程A向前的停车制动行程B相对应。为此，决定距离 K要考虑到考虑行程A + B的非自锁(NSL )单元的NSL螺紋的导程角等因素。
另外，根据本发明实施例的制动系统的楔形制动单元16通过使用楔形结构 实现自激励，以增加用来拉衬块的力。楔形制动单元16安装在楔形滚子19的 一个侧面上，并且通过在楔形滚子另一侧的马达13上所产生的轴向移动力而移 动。
为此，楔形制动单元16包括楔形移动板17、楔形基板20和楔形滚子19。 楔形移动板17通过把马达13产生的轴向移动力作用到连杆18上而移动。楔形 基板20为了面向楔形移动板17而平行安装在楔形移动板17的对面。楔形滚子 19设置在楔形移动板17和楔形基板20之间形成的滚动接触面17a和20a之间， 并且产生摩擦力。
在这种情况下，楔形移动板17和内衬块7结合在 一 起以便压紧内衬块7 ， 该内衬块7安装在靠着轮盘5的外衬块8对面的轮盘5的侧面上。
楔形基板20相对于通过马达13的动力移动的楔形移动板17是固定的。为 此，利用固定在楔形制动钳6侧面的壳体60的 一 部分形成楔形基板20。
连杆18固定在联锁杆15的一端。联锁杆15通过轴部件50在轴向方向上 移动，轴部件50被作为一个线性运动转换器并且根据马达13的驱动而移动。 连杆18使楔形移动板17在联锁杆15移动的方向上移动。
此外，连杆18垂直伸到楔形移动板17的上部、下部的表面，并且通过螺 紋或类似的东西固定在联锁杆15的端部。
楔形滚子19设置在彼此面对的楔形移动板17和楔形基板20之间，并且具 有圆柱形状。楔形滚子引起楔形现象，通过根据楔形移动板17和楔形基板20 的动作产生的摩擦力实现自激励，然后施加输入力来压衬块。
为此，楔形滚子19被安装在包括多个凹槽的滚动接触面17a和18a之间， 该多个凹槽具有V形横截面，并形成在楔形移动板17和楔形基板20的彼此面 对的表面上。包括多个具有V形横截面凹槽的滚动接触面17a和18a,以及楔 形滚子19产生摩擦力。此外，滚动接触面17a和20a使一个板(楔形移动板 17)根据楔形滚子19的位置变化而向着衬块移动。
电磁机构在EWB操作期间实现除了使用制动马达单元11和楔形制动单元 16实现的主制动功能之外的各种附加功能，包括电磁线圈41和非自锁(NSL) 螺紋53目的是实现衬块的补偿功能，车轮防锁的(或称作故障保护)功能，和 电子停车制动功能。电磁线圈41通过ECU 2控制，和非自锁(NSL)螺紋支 撑从轮盘5到衬块的轴向反作用力。电磁机构使用电磁线圈41和NSL螺紋之
间的相互作用动作。
为此，如图1和图2A所示，电磁机构包括调节单元30和电磁单元40。调 节单元30是当衬块补偿功能、车轮防锁功能和电子停车制动功能实现时支撑由 轮盘5传送到衬块的轴向反作用力的非自锁(NSL)螺紋。电磁单元40打开或 者关闭来操作调节单元30以及释放或者提供限制力。
因此，调节单元30包括推杆轴31和弹簧35。为了将推杆轴31拧紧到安 装并固定在壳体60上的非自锁(NSL)型支撑螺母32上，在其外围形成非自 锁(NSL)型推杆螺紋31b,如图7A所示。当推杆轴31旋转时也在轴向移动。 为了连续提供轴向力给前轴承33,弹簧35的一端固定在支撑螺母32上，其另 一端安装在前轴承33上。
在这种情况下，调节单元30安装在楔形制动单元16的楔形基板20的中央 部分以便把推杆轴31提供的力施加到楔形基板20上。
此外，推杆轴31和支撑螺母32釆用非自锁(NSL)螺紋，也就是，具有 大的导程角的螺紋。因此，当力在轴向施加到推杆轴时，推杆轴31由于大的导 程角而自动旋转并且在轴向移动。
另外，调节单元30包括一个销31a和前轴承33和后轴承34。销31a形成
在推杆轴31上没有推杆螺紋31b的部分的外围，并且逆着从衬块传送来的轴向 反作用力限制推杆轴31。前轴承33和后轴承34安装在推杆轴31上销31a的 前后侧面上。
在这种情况下，收回轴向力同时不限制其旋转的滚珠轴承，作为前轴承33 使用。推力轴承作为后轴承34使用。
电磁单元40包括电磁线圈41和开关杆43。电磁线圈41在容纳在壳体60 的一侧并且通过ECU2打开和关闭。开关杆43通过在电磁线圈41工作期间伸 出或者退后的移动轴与推杆轴31接触或者分开。
在这种情况下，当电磁线圈41工作(打开)时，开关杆43和推杆轴31 的销31a配合并且逆着从衬块传送来的轴向反作用力限制推杆轴31。
此外，由于电磁单元40的电磁线圈41平行安装在调节单元30的推杆轴31的轴向方向，提高包括电磁线圈41在内的整个壳体60的空间利用是可能的。
根据本发明的实施例，下面将参考附图详细描述锁定停车力的单马达电子 楔式制动系统的操作。
根据本发明的实施例，电子楔形制动(EWB)系统通过由楔形搡作引起的 自激励实现了主制动功能。由于只使用一个马达，可以减少部件的数量和简化 结构。此外，电子楔形制动系统通过与非自锁(NSL)型螺紋互锁的电磁线圈 41实现了各种功能，例如用于保持一定的衬块间隙的功能，车轮防锁(或者参 考自动故障保护)功能，和通过利用电磁线圈41的EPB功能，也就是，所述 的非自锁(NSL)型螺紋在轴向移动并支撑从衬块传送来的轴向反作用力。此 外，使用在停车制动期间马达13的动力来限制用来支撑轴向反作用力的非自锁 (NSL)型推杆轴31。因此，即使电磁线圈41关闭，稳定和可靠地使车辆停 车是可能的。
电子楔形制动系统使用一个马达13,并且通过利用和非自锁(NSL)型螺 紋连锁的电磁机构来实现除主制动功能之外的用于保持一定衬块间隙的功能， 车辆防锁功能和EPB功能。尤其是，为了稳定停车制动，电子楔形制动系统包 括轴部件50，其使马达13的力矩转换成轴向移动力，并且和主制动期间相比 进一步增加了停车制动期间的轴向行程。因此，在电磁线圈41关闭以后，由于 轴部件50的动作，用于支撑轴向反作用力的非自锁(NSL)类型推杆轴31被 强行限制。为此，获得本发明的这些不同特征是可能的。
因此，如图1所示，在根据本发明实施例的电子楔形制动中，包括内衬块 7和外衬块8的楔形制动钳6安装在和车轮一起旋转的轮盘5上。此外，由接 收电子踏板1操作信息的ECU 2控制的楔形执行器组件10,安装在壳体60内 并固定到楔形制动钳6的侧面。
楔形执行器组件IO包括一个由ECU2控制的马达13和楔形制动单元16。 楔形制动单元16有一个楔形滚子19，像马达的力矩通过轴部件50转换成轴向 移动力一样，当移动衬块时该楔形滚子19由于自激励而产生压衬块的输入力。 在这种情况下，自激励是由楔形滚子位置的变化而引起，取决于楔形滚子19
相对于衬块的行为。
另外，楔形执行器组件10还包括调节单元30。当衬块被磨损时，调节单
元30实现了维持轮盘5和衬块之间间隙的调节功能。此外，调节单元30包括 非自锁(NSL)螺紋，其和电磁线圈41通过开关杆43互锁，目的是实现了在 马达13在制动状态故障期间防止释放楔形制动单元16压力的车轮锁。
此外，楔形执行器组件10还包括EPB杆58。在电磁线圈41关闭时，EPB 杆58在制动时强行实现电子制动的EPB功能，也就是说，限制用于支撑轴向 反作用力的非自锁(NSL)型推杆轴31。
如图2A所示，EPB杆58和轴部件50连接，将马达13的力矩转换成轴向 移动力并形成用于主制动和停车制动的行程A + B。因为这个原因，在停车制 动期间通过利用ECU 2使用马达13的动力产生一个压衬块的轴向移动力是可 能的。
根据本发明的实施例，利用 一个马达13通过EWB实现的搡作将被分成主 制动功能和各种附加的功能，例如维持一定的衬块间隙的功能，车轮防锁功能， 和停车制动EPB功能，将在下面详细描述。
在本发明的主制动功能中，当ECU 2通过分析关于电子踏板1的冲程信息 和从各种传感器获得的运动车辆信息产生控制信号，ECU2控制的马达13被驱 动且轴部件50在轴向产生轴向运动力，也就是说，线性运动转换器根据马达 13的旋转方向从马达13伸出(前进运动中的制动)或者向着马达后退(后退 运动中的制动)。
随后，由于马达13引起的轴部件50的轴向移动力使联锁杆15移动，且联 锁杆15的运动通过安装在联锁杆端部的连杆18引起楔形移动板17和衬块连续 和线形地移动。因此，由于釆用楔形滚子19的楔形结构的搡作，产生将衬块压 靠到轮盘5上的制动力。
在这种情况下，连接到连杆18的楔形移动板17，通过从马达13的力矩转 换来的轴向移动力使设置在侧面上的内衬块7移动。然而，和壳体60—体形成 的楔形基板20，维持在相对固定的状态。轴向移动力通过将马达13的力矩转换成轴向运动的轴部件50产生。也就
是说，如图4所示，当马达连接轴14和马达13—起旋转时，由于马达连接轴 14的旋转，轴部件50的非自锁(NSL)单元使联锁杆15移动到用于主制动的 行程A (主制动轴移动区域)。
当引起连杆18移动时，通过在楔形移动板17、楔形滚子19、和楔形基板 20之中的楔形操作，联锁杆15的轴向运动行程A引起内衬块7和外衬块8压 靠轮盘5。
当非自锁(NSL)单元的NSL太阳螺紋56通过马达连接轴14旋转，NSL 螺紋53和NSL太阳螺紋56 —起旋转。此外，当旋转时，壳体主体52包括NSL 螺紋53通过NSL螺紋的操作在轴向移动。
因此，壳体主体52包括NSL螺紋53，也就是说，动力转换壳体51沿着 马达连接轴14在轴向移动到主制动的行程A (主制动轴移动区域)。
在这种情况下，形成在动力转换壳体51前端的自锁(SL)单元没有工作。 原因如下ECU 2控制马达13以便壳体主体52移动到移动的SL螺紋57之前 的部分(行程A)，所述的SL螺紋57形成在马达连接轴14。
其间，在上述的操作中，如果非自锁(NSL)单元包括行星螺紋装置55, 也就是说，如图3A和3B所示，行星螺紋装置55设置在NSL太阳螺紋56和 NSL螺紋53之间。通过马达连接轴14旋转的NSL太阳螺紋56使行星螺紋装 置55旋转，并且行星螺紋装置55使与其配合的NSL螺紋53旋转。因为这个 原因，动力转换壳体51由于包括NSL螺紋53的壳体主体52的旋转而移动。
也就是说，动力转换壳体51通过马达13在轴向移动到主制动的行程A(主 制动轴移动区域)。
在这种情况下，形成在动力转换壳体51前端的自锁(SL)单元没有工作。 这个原因如下ECU 2控制马达13以便壳体主体52移动到移动的SL螺紋57 之前的位置(行程A), SL螺紋57形成在马达连接轴14上。
如上所述，当壳体通过轴部件50在轴向移动到主制动轴运动区域A时， 楔形滚子19,位于楔形移动板17的滚动接触面17a、 20a和被固定的楔形基板
20之间的中央部分，从而如图5A到5C依次移动并且实现了楔形操作。
也就是说，与楔形移动板17前进一样，楔形滚子19从滚动接触面17a和 20a之间的中央部分移动到外界外側。楔形滚子19关于滚动接触面17a和20a 的运动引起了楔形移动板17和楔形基板20的进一步分离。
因此，楔形移动板17线性地移动，并且由于楔形滚子19位置上的变化引 起一个间隙。在楔形移动板17和楔形基板20之间的间隙在内衬块7产生压轮 盘5的输入力的地方引起了楔形滚子19的楔形作用。
随后，当制动释放时，ECU2以相反的方向驱动马达13以便轴部件50反 向运转。因此，楔形移动板17退回到图5D和5E所示的初始位置。为此，楔 形滚子19也退回到滚动接触面17a和20a之间的中央部分。因而，楔形移动板 17施加到衬块上的力被释放。
此外，甚至当向后行驶的车辆被制动时，其制动的方式和向前行驶的车辆 被制动的方式一样。也就是说，ECU 2，其接收电子踏板1的信号并感知车辆 的向后运行，以相反方向(向前行驶指的是以正常的方向行驶)驱动马达13 。
然后，当马达13从相反方向被驱动时，轴部件50向马达13拉动联锁杆 15和连杆18。为此，楔形移动板17被推并且以相同的方向(当车辆向前运行 被制动时的反方向)推内衬块7。
如图5F和5G所示，楔形移动板17位于滚动接触面17a和20a之间的中 央部分，其移动引起楔形滚子19的移动，也就是说，引起楔形滚子19移动到 滚动接触面17a和20a的外面，以便楔形移动板17进一步和楔形基板20分离。 因此，楔形移动板17产生了一个将内衬块7压向轮盘5的输入力。
随后，当制动被释放时，ECU2在正常的方向驱动马达13并且允许楔形滚 子19回到如图5E所示的滚动接触面17a和20a之间的中央部分，从而释放制 动力。
主制动功能完成以后，电磁线圈41打开。因此，由于电磁线圈41的操作， 开关杆43和推杆轴31的销31a连接在一起。结果，由于在开关杆43和销31a 之间的限制，推杆轴31受到(support)从衬块传送来的轴向反作用力。
其间，EWB的各种附加的功能通过调节单元30实现，调节单元30位于楔 形制动单元16的中央部分，并且包括带有和电磁线圈41互锁的NSL螺紋的推 杆轴31。下面将对各种附加功能进行分类和描述。
当楔形滚子19的车轮锁死或者在制动状态马达13发生故障，车辆的防锁 功能释放楔形制动单元16的压力。首先，描述防锁功能。ECU2关闭电磁线圈 41并且释放支撑从衬块传送来的轴向反作用力的推杆轴3上的限制。因此， 可以防止车辆由于制动力不理想引起的反常行为。
也就是说，如图6A所示，为了限制推杆轴31以便维持一个制动力，在正 常的主制动期间打开着的电磁线圈41，允许开关杆43和推杆轴31的销31a连 接在一起。然而，当ECU2感知马达13的故障或者车辆锁死的现象时，ECU2 使电磁线圈41关闭并且将开关杆43和销31a分离开如图6B。因此，制动系统 的状态转换成用于释放推杆轴31限制的车辆防锁状态。
从衬块传送来的轴向反作用力作用于推杆轴31时，如上所述推杆轴31上 的限制被释放，楔入作用被释放。因此，为了防止制动期间的异常性引起的非 期望的制动，维持车辆防锁状态是可能的。
其间，通过EWB实现的在各种附加功能中维持一定衬块间隙的功能，是 一种用来维持在最初装配期间衬块和轮盘之间设置的间隙的功能，并且可以以 不同的方式实现。例如，维持一定间隙的功能可以下面的方式实现。也就是说， 无论发动机何时起动，通过调节衬块和轮盘5之间间隙，用来维持一定间隙的 调节正在进行。二者则一地，ECU2检测衬块的磨损并且完成补偿以维持衬块 和轮盘5之间的间隙。
如图7A、图7B、图7C和图8，当用来维持轮盘5和衬块之间最初设定的 间隙的调节在发动机起动中实现时，发动机起动并且ECU2驱动马达13。如图 7A所示，和主制动期间一样，由于轴部件50的操作，马达13的驱动力通过楔 形移动板17、楔形滚子19和楔形基板20引起楔形搡作。因此，内衬块7和外 衬块8和轮盘5的两个表面紧密接触。
如上所述，因为内衬块7和外衬块8和轮盘5的两个表面紧密接触，在内
外衬块7和8与轮盘5之间的间隙没有超过设定的间隙。
随后，如图7B所示，ECU 2关闭电磁线圈41以便于释放推杆轴31的电 磁线圈限制力。由于推杆轴31的电磁线圈限制力的释放，非自锁(NSL)螺紋 型推杆轴31通过弹簧35在轴向上移动。
在这种情况下，推杆轴31向前移动，直到推杆轴从支撑螺母32伸出距离 32a。距离32a是推杆轴31接触并支撑楔形基板20所需的间隙，以便维持内外 衬块7和8与轮盘5的两个表面紧密接触。距离32a根据单马达电子楔式制动 的规格而变化。
随后，向前移动的推杆轴31和楔形基板20接触，为了进一步移动楔形移 动板17, ECU2再次驱动马达13,以便保证在衬块和轮盘5之间设的间隙。
在这种情况下，当衬块和轮盘5之间的间隙大于设定的间隙时，ECU2驱 动马达13 (参考正常旋转)进一步移动楔形移动板17,以便衬块和轮盘5之间 的间隙与设定的间隙相符。
然而，当衬块和轮盘5之间的间隙小于设定的间隙时，ECU2驱动马达13 (参考方向旋转)来拉动楔形移动板17 (与制动期间移动方相相反的方向运 动)，以便在衬块和轮盘5之间的间隙符合设定的间隙。
通过ECU 2实现的马达13的控制，无论何时调节衬块和轮盘之间的间隙， 总是可以使衬块和轮盘5之间的间隙和设定的间隙相符合。
当上述的调节被完成时，ECU2打开电磁线圈41并且允许开关杆43和销 31a连接在一起，以便向前移动了距离32a的推杆轴31的状态转换成如图7C 所示的静态。
如上所述在推杆轴31的状态通过电磁线圈41转换成静态之后，ECU2以 相反的方向驱动马达13。因此，楔形基板20、楔形滚子19和楔形移动板17 的状态转换成初始状态。为此，内外衬块7和8与轮盘5之间的间隙没有超过 设定的间隙。因此，通过楔形滚子19的楔形作用来维持恒定的制动力是可能的， 其在制动期间被实现。
发动机的起动和用于维持衬块间隙的过程不是同时完成的。此外，当ECU
2感知衬块的磨损时，用于维持间隙的过程也同样地被完成。然而，只是发动 机的起动和马达13的驱动是否被同时实现除外，所有过程通过如图8所示的程 序而实现。为此，其中的详细描述将被省略。
其间，由于电磁线圈41的状态转换成闭合状态，维持制动的功能，在电子
停车制动(EPB)的搡作期间通过EWB实现，通过用将马达13的力矩转换为 轴向移动力的轴部件50来限制推杆轴31而实现。
也就是说，当ECU2检测到转换成停车制动状态时(用按钮来传送信号给 ECU的方法或者类似的方法被采用)，ECU 2关闭电磁线圏41来使开关杆43 和销31a分离，从而释放推杆轴31的限制。
由于电磁线圈41如上所述的释放限制，被弹簧力作用的推杆轴31被支撑 螺母32松开并向前移动。推杆轴31的向前移动引起后轴承34推动楔形基板 20。因此，楔形移动板17被推靠在轮盘5上，该楔形移动板17上安装有楔形 滚子19且固定有内衬块7。
随后，当衬块和轮盘5由于推杆轴31的向前移动彼此紧密接触时，其通过 关闭电磁线圈41引起，ECU2驱动马达13来实现控制，以便轴部件50的非自 锁(NSL)单元在轴向移动到主制动轴移动区域A。
当非自锁(NSL)单元如上所述在轴向移动到主制动轴移动区域A时，通 过联锁杆15和连杆18移动的楔形移动板17、楔形滚子19和楔形基板20,引 起楔形搡作。楔形操作引起内外衬块7和8压靠轮盘5，以便制动系统的状态 被转换成与主制动期间的状态一样。
在这种情况下，NSL太阳螺紋56和非自锁(NSL)单元的NSL螺紋53之 间的操作，以及NSL太阳螺紋56、行星螺紋装置55和NSL螺紋53之间的搡
作，与上述的主制动期间是一样的。因此，它的描述将被省略。
随后，ECU2进一步驱动马达13，以便非自锁(NSL)单元移动到主制动
轴移动区域A之上的EPB轴移动区域B。
如图9A所示，马达13的旋转引起壳体主体52通过非自锁(NSL)单元
进一步向前移动，以便启动SL单元动作。此外，马达的旋转引起安装在壳体
主体52上的EPB杆58靠近推杆轴31。
也就是说，非自锁(NSL)单元在轴向移动到主制动轴移动区域A之上的 EPB轴移动区域B。因此，在由于NSL螺紋而旋转时，包括NSL螺紋53在内 的壳体主体52通过NSL螺紋53的力矩移动到EPB轴移动区域B,该NSL螺 紋53和形成在马达连接轴14 (或者通过行星螺紋装置55，其是NSL螺紋)上 的NSL太阳螺紋56连接。
当壳体主体52在轴向上移动到EPB轴移动区域B时，形成在非自锁(NSL) 单元前侧的自锁(SL)单元运作。形成在壳体主体52端部的固定的SL螺紋和 形成在马达连接轴14上的移动的SL螺紋啮合。壳体主体52由于固定的自锁 (SL )螺紋54和移动的自锁(SL )螺紋57之间的啮合而固定，因而自锁(SL ) 单元运转。
在这种情况下，因为包括固定的自锁(SL)螺紋54在内的壳体主体52线 性移动，包括移动的SL螺紋57在内的马达连接轴14旋转，所以把固定的SL 螺紋拧到移动的SL螺紋57上。
由于自锁(SL)单元的固定的自锁螺紋54和移动的自锁螺紋57彼此连接 并且壳体主体52在轴向移动到EPB杆移动区域B,固定在壳体主体52上的 EPB杆58和推杆轴31的销31a配合在一起。
由于EPB杆58和推杆轴31的销31a配合在一起，推杆轴31维持足够的 力用来压衬块而不是关闭电磁线圈41。因此，和停车制动期间相比维持一个更
加稳定的停车制动状态是可能的。
如图9B所示，停车制动引起通过推杆轴31已经距离停车制动行程B的楔 形移动板17,像在主制动期间一样进一步移动一个距离C。因此，固定在楔形 移动板17上的内衬块7压轮盘5。结果，产生了停车制动力。
如上所述，由于轴部件50使非自锁(NSL)单元在轴向移动到主制动轴移 动区域A之上的EPB杆移动区域B，衬块为了停车制动进一步移动，推杆轴 31向前移动。然后，轴部件50的EPB杆58移动以和推杆轴31的销31a连接。
为此，即使在车辆停车制动期间关闭电磁线圈41的限制力没有施加到推杆
轴31上，推杆轴31被和EPB杆58连接的销31a引起的限制力强行限制。结 果，维持一个更加稳定的停车制动力是可能的。
权利要求
1、一种锁定停车力的单马达电子楔式制动系统，该系统包括楔形结构，当衬块通过使用一个马达产生的动力压靠轮盘时，所述楔形结构通过使用楔形滚子和接收车辆信息符号的电子控制单元来实现自激励，该马达由用于制动车辆的电子踏板驱动；在操作期间受到从衬块传递来的轴向反作用力的非自锁型推杆轴；由电子控制单元控制以限制或者释放推杆轴的电磁线圈；其特征在于，实现自激励的楔形结构包括楔形滚子，其通过使用由电子控制单元控制的马达的转矩转换来的轴向线性运动，在楔形移动板和楔形基板之间实现楔形操作，该楔形移动板使设在轮盘上的楔形制动钳的内衬块移动，该楔形基板设在楔形移动板相反的边侧；电磁线圈，其包括一个推杆轴和一个开关杆，为了支撑从衬块传送来的轴向反作用力，该推杆轴设在楔形基板上并且具有和弹簧一起拧到支撑螺母上的非自锁型螺纹，该支撑螺母具有非自锁型螺纹，由于电磁线圈被电子控制单元控制，开关杆和推杆轴的销连接或者分离以限制或者释放推杆轴的轴向移动；和连接到马达上的轴部件，其由于马达的力矩在轴向上移动，并且和推杆轴连接在一起以限制推杆轴，从而在停车制动期间当电磁线圈被关闭时推杆轴释放从衬块到马达的轴向反作用力。
2、 根据权利要求l所述的锁定停车力的单马达电子楔式制动系统，其特征 在于，由于马达的旋转，轴部件移动以便符合主制动的轴向运动行程，和由于 进一步驱动马达，轴部件进一步移动以便符合停车制动的轴向运动行程。
3、 根据权利要求l所述的锁定停车力的单马达电子楔式制动系统，其特征 在于，所述轴部件包括动力转换壳体，其包围马达连接轴以便马达连接轴经 过动力转换壳体，并且当马达被驱动时动力转换壳体在轴向上移动；非自锁单 元，其设在动力转换壳体和经过动力转换壳体的马达连接轴之间，其在主制动行程和停车制动行程的范围内移动并且其具有不被强行限制的大导程角；自锁单元，具有导程角，以便它的轴向移动在自锁单元移动到行程B的范围内以后被强行限制；联锁杆，其为楔形操作传送轴向移动力；和电子停车制动杆，其在停车制动期间移动以便和推杆轴连接。
4、 根据权利要求3所述的锁定停车力的单马达电子楔式制动系统，其特征 在于，所述非自锁单元包括形成在动力转换壳体的壳体主体上的主孔的内表 面的非自锁螺紋；和形成在穿过主孔的马达连接轴的外围上的非自锁太阳螺紋。
5、 根据权利要求3所述的锁定停车力的单马达电子楔式制动系统，其特征 在于，所述非自锁单元包括形成在动力转换壳体的壳体主体上主孔内表面上 的非自锁螺紋；形成在穿过主孔的马达连接轴的外围上的非自锁太阳螺紋；以 及与非自锁螺紋和太阳螺紋连接的行星螺紋装置。
6、 根据权利要求5所述的锁定停车力的单马达电子楔式制动系统，其特征 在于，所述行星螺紋装置包括多个行星螺紋，其设在非自锁螺紋和太阳螺紋之 间并且彼此配合。
7、 根据权利要求3所述的锁定停车力的单马达电子楔式制动系统，其特征 在于，所述自锁单元包括形成在壳体主体端部的固定的自锁螺紋和形成在马 达连接轴从壳体主体突出的部分的移动的自锁螺紋。
8、 根据权利要求7所述的锁定停车力的单马达电子楔式制动系统，其特征 在于，所述固定的自锁螺紋形成在壳体主体末端的小直径凸起上以便减少主孔 的直径。
9、 根据权利要求6所述的锁定停车力的单马达电子楔式制动系统，其特征 在于，所述固定的自锁螺紋直接形成在主孔端部的内表面，其主孔经过壳体主 体。
10、 根据权利要求3所述的锁定停车力的单马达电子楔式制动系统，其特 征在于，所述电子停车制动杆具有弯曲的形状以便电子停车制动杆的端部与马 达附近推杆轴的销相对应。
全文摘要
本发明提供一种锁定停车力的单马达电子楔式制动系统，当驱动马达(13)时，根据本发明实施例的电子楔形制动(EWB)系统通过楔形操作引起的自激励来实现主制动功能。因为只使用一个马达，所以可以减少部件的数量和简化结构。此外，电子楔形制动系统实现了各种不同的功能，例如维持衬块设定的间隙的功能，车轮的防锁功能和通过利用和非自锁(NSL)型螺纹互锁的电磁线圈(41)的电子停车制动(EPB)功能，该非自锁(NSL)型螺纹在轴向上移动并且受到从衬块传递来的轴向反作用力。此外，受到轴向反作用力的非自锁(NSL)型推杆轴(31)，在停车制动期间利用马达(13)的动力限制。因此，即使当电磁线圈(41)被关闭，也可以稳定和可靠地制动车辆。
文档编号F16D65/18GK101391604SQ20081012576
公开日2009年3月25日 申请日期2008年6月18日 优先权日2007年9月17日
发明者千载承 申请人:现代摩比斯株式会社