一种自增力线控制动器的制作方法

本发明涉及制动器领域，具体是能够代替现有的浮钳盘式液压制动器，以电控机械的方式实现摩擦片从两侧以相同的压力夹紧制动盘，同时可以实现制动间隙可调，制动强度可调的线控机械制动器，特指一种自增力线控制动器。

背景技术：

线控制动技术是近年来出现的一种新型的制动技术，在制动器和制动踏板之间不依靠机械的或是液力的连接，由控制系统接收传感器的信息控制电机工作，实现对于汽车的稳定可靠的制动控制。目前主要有电子液压式制动系统(ehb)和电子机械式制动系统(emb)两种。线控制动系统有利于整车制动性能的优化，能够方便的与abs、asr、esp等其它电子控制系统整合在一起，因此具有广阔的发展空间。

电子液压式制动系统(ehb)由传统的液压制动系统改造而来，制动过程更加迅速，稳定，提高了汽车的制动安全性和舒适性，但由于保留了液压部件，不具备完全线控制动系统的全部优点，通常被看作是电子机械式制动系统(emb)的一种先期的产品。

电子机械式制动系统(emb)通过电机驱动机械机构实现制动过程，大大简化了制动系统的结构，使制动器更加易于布置、装配和检修。但现有的电子机械式制动系统由于在制动器部分往往缺少制动间隙自动调节的功能，使制动器在外部环境变化以及摩擦片磨损的情况下引起制动执行器效率变化不定的问题，从而给制动效能控制带来一定的困难。同时，大部分制动器存在结构比较复杂，安装尺寸较大等问题。

当前的电子机械制动器大都基于盘式制动器设计而成，在电子机械制动器中引入楔式机构，可以产生自增力的效果，通过较小的电机驱动力，得到较大的制动效能。盘式制动器的自由间隙很小，当摩擦片和制动盘之间由于杂质、不平度等原因出现接触时，由于楔式机构的自增力特性，很容易出现错误制动的情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种自增力线控制动器。本发明具有结构简单，工作可靠等优点，能够实现制动间隙的自动调节，同时通过大活塞与安装孔的配合，避免楔式机构产生自增力效果的同时，出现误制动的情况。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种自增力线控制动器，包含电机，传动机构，楔形调节机构，旋转杆，连接杆，弹性定位装置，大活塞，小活塞，制动钳体，制动盘，摩擦片；其特征在于：所述的摩擦片有两片，对称布置在所述的制动盘两侧，一个安装在所述的大活塞上，一个安装在所述的制动钳体上；所述的大活塞经由所述的弹性定位装置安装在所述的制动钳体上的安装孔中；所述的弹性定位装置一部分固定安装在所述的制动钳体上，另一部分与所述的大活塞间有较大的摩擦力，当所述的大活塞与所述的制动钳体之间有相对位移时，由于摩擦力作用使所述的弹性定位装置内产生弹性势能；所述的电机连接所述的传动机构的动力输入元件；所述的传动机构的动力输出元件连接所述的旋转杆，所述的旋转杆与所述的小活塞/制动钳体之间采用所述的连接杆连接；所述的楔形调节机构安装在所述的连接杆中，包括楔形块和促动元件，当楔形块在促动元件作用下移动时，可以使所述的连接杆长度发生变化；所述的小活塞安装在所述的制动钳体上，其一端与所述的连接杆连接，另一端包括带有一定斜率的曲面结构；所述的大活塞一端安装所述的摩擦片，另一端设置与所述的小活塞的曲面结构相对应的曲面结构；所述的大活塞的曲面端与所述的小活塞的曲面端配合构成接触曲面。

所述的大活塞与所述的制动钳体上的安装孔之间有间隙，此间隙大小大于制动工作中从摩擦片与制动盘接触到产生最大制动效能时的变形量在大活塞和小活塞接触曲面上的反馈，小于摩擦片与制动盘之间的自由间隙在大活塞和小活塞接触曲面上的反馈。即，当制动工作时，摩擦片与制动盘接触，由于摩擦力作用，在大活塞和小活塞之间的曲面上产生相对移动，实现自增力效果，当达到最大制动强度时，大活塞与安装孔不接触。当由于摩擦片与制动盘之间的杂质或不平度等使两者接触时，也可以在大小活塞之间的曲面上产生相对移动，在自由间隙被完全消除之前，大活塞与安装孔接触，因而不会出现自增力效果。

所述的楔形块将所述的连接杆分为左侧段和右侧段，所述的楔形块与所述的连接杆的结合处有定位特征，使所述的连接杆的左侧段和右侧段通过所述的楔形块可靠的连接在一起，所述的左侧段相对于所述的右侧段只能沿轴线方向移动，无法出现其他方向的相对运动，所述的楔形块在所述的连接杆上只能沿所述的促动元件的促动力方向运动，无法实现其他方向的移动或转动，以提高装配稳定性和工作可靠性。

所述的连接杆与所述的旋转杆/小活塞/制动钳体之间的连接，可以通过所述的连接杆与所述的旋转杆/小活塞/制动钳体之间的相对运动满足制动器工作时部件间的位置变化，也可以通过所述的连接杆与所述的旋转杆/小活塞/制动钳体之间连接处的弹性变形满足制动器工作时部件间的位置变化。

当所述的传动机构中无逆效率为零的传动环节时，采用锁止机构实现所述的电机断电情况下的驻车制动，所述的锁止机构采用电磁制动器或电控机械制动装置，能够在通电时断开，断电时固定传动环节中的传动元件，保持所述的摩擦片和所述的制动盘间压力的大小，实现驻车制动功能；当所述的传动机构中设置有逆效率为零的传动环节时，可以利用所述的锁止机构实现驻车制动，也可以利用逆效率为零，动力和运动无法反向传递，实现所述的电机断电情况下的驻车制动。

还包括所述的旋转杆支承在所述的制动钳体上，只在所述的小活塞与所述的旋转杆之间设置所述的连接杆；或者所述的旋转杆支承在所述的小活塞上，只在所述的制动钳体与所述的旋转杆之间设置所述的连接杆。

还包括在所述的大活塞与所述的小活塞曲面配合的位置采用滚子机构，以减小摩擦阻力。

还包括在所述的小活塞与所述的制动钳体之间设置摩擦限位装置，所述的摩擦限位装置一部分固定安装在所述的制动钳体上，另一部分与所述的小活塞间有较大的摩擦力，当所述的小活塞与所述的制动钳体之间有相对位移时，由于摩擦力作用使所述的摩擦限位装置内产生弹性势能；当小活塞和大活塞一起移动时，大活塞弹性定位装置的轴向弹力小于小活塞摩擦限位装置的轴向弹力。

所述的大活塞和所述的小活塞之间的接触曲面可以是斜面、圆弧面、双曲线面、抛物线面等曲面或上述曲面的组合。

所述的楔形块安装在所述的连接杆中能够自锁，即沿所述的连接杆轴向的压紧力无法使所述的楔形块相对于所述的连接杆移动。

附图说明

图1是本发明的一种自增力线控制动器的实施例一的主视图。

图2是本发明的一种自增力线控制动器的实施例二的主视图。

图3是本发明的一种自增力线控制动器的楔形块与连接杆结合处一种定位特征示意图。

附图中标注说明：1-制动钳体2-旋转杆3-蜗轮4-大活塞5-芯轴6-连接杆7-蜗杆8-楔形块9-锁止轮10-电机11-电机轴12-电磁制动器13-大密封圈14-小活塞15-摩擦片16-制动盘17-锥台卡环18-斜弹簧19-从动齿轮20-电磁线圈21-回位弹簧22-锁止销23-小密封圈24-主动齿轮25-卡环26-弹簧27-促动弹簧28-定位滑套

具体实施方式

参考附图1，对本发明的一个实施例进行详细描述。

如图1所示，一种自增力线控制动器包含一个制动钳体(1)，制动钳体(1)的钳口内有制动盘(16)，制动盘(16)的两侧有摩擦片(15)，一个装在制动钳体(1)上，一个装在大活塞(4)上，大活塞(4)通过大密封圈(13)装在制动钳体(1)上，大密封圈(13)和大活塞(4)的接触面间有较大的摩擦力，当大活塞(4)的位移在大密封圈(13)的弹性变形范围内时，大密封圈(13)和大活塞(4)的接触面间无相对运动。大活塞(4)的另一端有斜面，与同样具有斜面的小活塞(14)配合安装，小活塞(14)通过卡环(25)装在制动钳体(1)上，卡环(25)被弹簧(26)推向远离制动盘(16)的一侧，弹簧(26)安装在制动钳体(1)上。卡环(25)和小活塞(14)的接触面间有较大的摩擦力，当小活塞(14)的位移在弹簧(26)的弹性变形范围内时，卡环(25)和小活塞(14)的接触面间无相对运动。小活塞(14)的另一侧有旋转杆(2)，连接杆(6)铰链连接旋转杆(2)的一端和小活塞(14)以及旋转杆(2)的另一端和制动钳体(1)，旋转杆(2)的中心与芯轴(5)固定安装，芯轴(5)与蜗轮(3)固定连接，与蜗轮(3)配合工作的蜗杆(7)由电机(10)驱动。连接杆(6)中装有楔形调节机构，楔形块(8)和促动弹簧(27)，楔形块(8)将连接杆(6)分成两段，楔形块(8)的左侧段和右侧段，楔形块(8)的两侧分别与左侧段和右侧段以定位特征-“t”型槽结合，使连接杆(6)的左侧段和右侧段通过楔形块(8)可靠的连接在一起，左侧段相对于右侧段只能沿轴线方向运动，无法出现其他方向的相对运动，保证连接杆(6)的装配稳定性和工作可靠性。楔形块(8)只能沿促动弹簧(23)的促动力方向运动。当左侧段相对于右侧段沿轴线方向运动，使连接杆(6)与楔形块(8)的接触面间出现间隙时，促动弹簧(23)使楔形块(8)向小端移动，以补偿间隙。楔形块(8)和连接杆(6)之间的受压接触面自锁，即沿连接杆(6)的轴线方向施加作用力压紧楔形块(8)时，楔形块(8)与连接杆(6)相对静止。

制动工作时，电机(10)通过蜗轮蜗杆机构带动旋转杆(2)转动，旋转杆(2)的两端分别向相反方向运动，带动连接杆(6)运动，推动制动钳体(1)向右运动，大活塞(4)/小活塞(14)向左运动，即大活塞(4)/小活塞(14)和制动钳体(1)向相反的方向移动，当摩擦片(15)与制动盘(16)接触，产生摩擦力时，由于摩擦力和大小活塞之间的曲面作用，使大活塞(4)相对于小活塞(14)移动，实现自增力效果。达到最大制动强度时，大活塞(4)和安装孔不接触。此时，大密封圈(13)发生弹性变形，储存弹性势能，大密封圈(13)和大活塞(4)的接触面间无相对运动，同时，卡环(25)和小活塞(14)一起移动，压缩弹簧(26)，弹簧(26)发生弹性变形，储存弹性势能，卡环(25)和小活塞(14)的接触面间也无相对运动。解除制动工作时，电机(10)通过蜗轮蜗杆机构带动旋转杆(2)和连接杆(6)一起反向转动，使大密封圈(13)和弹簧(26)储存的弹性势能释放，大活塞(4)/小活塞(14)和制动钳体(1)相对运动，所有元件恢复初始位置。

当摩擦片(15)磨损，厚度变薄后，制动工作时，电机(10)通过蜗轮蜗杆机构带动旋转杆(2)转动，推动大活塞(4)/小活塞(14)和制动钳体(1)相对运动，大密封圈(13)和弹簧(26)的弹性变形量达到最大时，由于摩擦片(15)磨损，制动效果不佳，此时电机(10)继续驱动旋转杆(2)转动，即大活塞(4)/小活塞(14)和制动钳体(1)继续相对运动，因此，大密封圈(13)和弹簧(26)保持最大弹性变形量，而大活塞(4)克服与大密封圈(13)之间的摩擦力，小活塞(14)克服与卡环(25)之间的摩擦力，以新的接触面相配合，即大活塞(4)/小活塞(14)相对于制动钳体(1)的位移大于大密封圈(13)/弹簧(26)的最大弹性变形量。解除制动时，电机(10)带动蜗轮蜗杆机构反转，带动旋转杆(2)反向旋转，大密封圈(13)/弹簧(26)的弹性势能释放，使大活塞(4)/小活塞(14)和制动钳体(1)相对运动，此时大密封圈(13)和大活塞(4)、卡环(25)和小活塞(14)以新的接触面配合定位，当大密封圈(13)/弹簧(26)的弹性势能完全释放后，大活塞(4)/小活塞(14)和制动钳体(1)的位置保持不动，电机(10)带动旋转杆(2)和连接杆(6)铰接在其上的部分继续运动，以回复到初始位置，而连接杆(6)铰接在小活塞(14)和制动钳体(1)上的部分则保持不动，因此连接杆(6)的左侧段和右侧段之间的距离变大，连接杆(6)与楔形块(8)的接触面间出现间隙，促动弹簧(27)使楔形块(8)向小端移动，补偿间隙，从而使连接杆(6)的长度增加。此时大活塞(4)/小活塞(14)和制动钳体(1)的回位位移量仍然是弹簧(26)的最大弹性变形量，因此保持了制动间隙与磨损前相同，实现了制动间隙的自动调整。

当需要驻车制动时，使电机(10)驱动摩擦片(15)压紧制动盘(16)，达到驻车制动要求，利用逆效率为零的蜗轮蜗杆传动机构实现电机(10)断电情况下的驻车制动。或者利用锁止机构实现驻车制动功能。

参考附图2，对本发明的另一个实施例进行描述。

附图2的实施例与附图1的实施例主要区别如下：

传动机构不同，附图1中采用蜗轮蜗杆机构传动，与蜗轮(3)固定连接的芯轴(5)为传动机构的动力输出元件，固定连接旋转杆(2)；附图2中采用齿轮机构传动，与从动齿轮(19)固定连接的芯轴(5)为传动机构的动力输出元件，固定连接旋转杆(2)。

弹性定位装置不同，附图1中采用大密封圈(13)实现弹性定位功能，利用大密封圈(13)的弹性变形储存弹性势能；附图2中采用斜弹簧(18)和锥台卡环(17)实现弹性定位功能，利用斜弹簧(18)产生弹性变形储存弹性势能。

摩擦限位装置不同，附图1中采用卡环(25)和弹簧(26)实现小活塞(14)的摩擦限位功能，附图2中采用小密封圈(23)实现摩擦限位功能。

驻车制动功能实现的方式不同，附图1中，采用逆效率为零的蜗轮蜗杆机构时，可以直接利用蜗轮蜗杆机构实现驻车制动功能，也可以利用锁止机构，即所述的电磁制动器、电控机械制动装置等实现驻车制动功能；附图2中，表示了采用电磁制动器(12)通电时释放电机轴(11)，断电时锁止电机轴(11)实现电机(10)断电情况下的驻车制动方式，还表示了采用电控机械制动装置的驻车制动方式，电磁线圈(20)通电时，锁止销(22)受电磁力作用，压缩回位弹簧(21)，使锁止销(22)与锁止轮(9)互不接触，对制动器的制动或释放没有任何影响；当需要驻车制动时，电机(10)驱动摩擦片(15)压紧制动盘(16)，达到驻车制动要求，然后电磁线圈(20)断电，锁止销(22)在回位弹簧(21)的弹力作用下插入锁止轮(9)的齿中，保持驻车制动效果，即可实现电机(10)断电情况下的驻车制动功能。

连接杆的连接方式不同，附图1中连接杆(6)与旋转杆(2)/小活塞(14)/制动钳体(1)之间的连接方式为铰链连接，通过铰链运动满足系统的工作要求。附图2的实施例中连接杆(6)与旋转杆(2)之间的连接方式为铰链连接，与小活塞(14)之间的连接方式为弹性连接，制动工作过程中及解除制动过程中，通过连接处的弹性变形满足各部件之间的相对运动要求。

结构与运动特点不同，附图1中，连接杆(6)连接旋转杆(2)的一端和小活塞(14)以及旋转杆(2)的另一端和制动钳体(1)，旋转杆(2)的安装定位以及运动状态与制动钳体(1)是相对独立的，互不影响；附图2中，连接杆(6)只连接旋转杆(2)的一端和小活塞(14)，旋转杆(2)固定安装在芯轴(5)上，通过芯轴(5)支承在制动钳体(1)上，工作过程中，旋转杆(2)除绕自身轴线的运动外，还和制动钳体(1)一起移动。

定位特征不同，附图1中的楔形块(8)的定位特征采用“t”型槽，附图2中的楔形块(8)定位特征采用燕尾槽。

楔形调节机构不同，附图1中楔形调节机构采用两个楔形块(8)，对称安装在连接杆(6)中，促动弹簧(27)安装在楔形块(8)之间；附图2中楔形调节机构采用一个楔形块(8)，促动弹簧(27)一端与楔形块(8)的小端相连，另一端固定在连接杆(6)上。此外，楔形块(8)的形状也有所不同。

如图2所示，制动钳体(1)的钳口内有制动盘(16)，制动盘(16)的两侧有摩擦片(15)，一个装在制动钳体(1)上，一个装在大活塞(4)上，大活塞(4)通过锥台卡环(17)装在制动钳体(1)上，锥台卡环(17)被斜弹簧(18)推向远离制动盘(16)的一侧，斜弹簧(18)安装在制动钳体(1)上。锥台卡环(17)和大活塞(4)的接触面间有较大的摩擦力，当大活塞(4)的位移在斜弹簧(18)的弹性变形范围内时，锥台卡环(17)和大活塞(4)的接触面间无相对运动。大活塞(4)的另一端有斜面，与同样具有斜面的小活塞(14)配合，小活塞(14)通过小密封圈(23)安装在制动钳体(1)上，小活塞(14)的另一侧有旋转杆(2)，连接杆(6)连接旋转杆(2)的一端和小活塞(14)，旋转杆(2)固定安装在芯轴(5)上，芯轴(5)支承在制动钳体(1)上，只能绕自身轴线转动，芯轴(5)与从动齿轮(19)固定连接，从动齿轮(19)与主动齿轮(24)啮合，主动齿轮(24)固定安装在电机轴(11)上。连接杆(6)中装有楔形调节机构，楔形块(8)和促动弹簧(27)，楔形块(8)将连接杆(6)分成两段，楔形块(8)的左侧段和右侧段，楔形块(8)的两侧分别与左侧段和右侧段以定位特征-燕尾槽结合，使连接杆(6)的左侧段和右侧段通过楔形块(8)可靠的连接在一起，保证连接杆(6)的装配稳定性和工作可靠性。楔形块(8)只能沿促动弹簧(27)的促动力方向运动。

制动工作时，电机(10)驱动主动齿轮(24)转动，带动从动齿轮(19)转动，即芯轴(5)转动，带动旋转杆(2)转动，带动连接杆(6)推动大活塞(4)/小活塞(14)向左运动，同时，旋转杆(2)、芯轴(5)和制动钳体(1)一起向右移动，带动对应的摩擦片(15)从两侧以相同的力压向制动盘(16)，通过大小活塞之间的接触曲面实现高效可靠的自增力制动效果。此时，锥台卡环(17)和大活塞(4)一起移动，压缩斜弹簧(18)，斜弹簧(18)发生弹性变形，储存弹性势能，锥台卡环(17)和大活塞(4)的接触面间无相对运动，同时，小密封圈(23)发生弹性变形，储存弹性势能，小密封圈(23)和小活塞(14)的接触面间也无相对运动。解除制动工作时，电机(10)带动从动齿轮(19)反向转动，旋转杆(2)和连接杆(6)也反向运动，使斜弹簧(18)和小密封圈(23)储存的弹性势能释放，大活塞(4)/小活塞(14)和制动钳体(1)相对运动，所有元件恢复初始位置。

当摩擦片(15)磨损，厚度变薄后，制动工作时，电机(10)通过齿轮机构带动旋转杆(2)转动，推动大活塞(4)/小活塞(14)和制动钳体(1)相对运动，斜弹簧(18)和小密封圈(23)的弹性变形量达到最大时，由于摩擦片(15)磨损，制动效果不佳，此时电机(10)驱动旋转杆(2)继续转动，斜弹簧(18)和小密封圈(23)保持最大弹性变形量，而大活塞(4)克服与锥台卡环(17)之间的摩擦力，小活塞(14)克服与小密封圈(23)之间的摩擦力，以新的接触面相配合。解除制动时，电机(10)带动齿轮机构反转，带动旋转杆(2)反转，斜弹簧(18)和小密封圈(23)的弹性势能释放，使大活塞(4)/小活塞(14)和制动钳体(1)相对运动，此时小密封圈(23)和小活塞(14)以新的接触面配合定位，楔形调节机构中的促动弹簧(27)使楔形块(8)向小端移动，连接杆(6)的长度增加，以补偿摩擦片(15)磨损造成的尺寸变化，回位位移量仍然是小密封圈(23)的最大弹性变形量，因此保持了制动间隙与磨损前相同，实现了制动间隙的自动调整。

驻车制动功能的实现方式前面已经详述，这里不再重复。此实施例中，电控机械制动装置还可以直接作用在主动齿轮(4)上，或从动齿轮(19)上，可得到类似的驻车制动效果。

附图1和附图2的实施例中，还可以单独利用大活塞(4)上的弹性定位装置工作，取消小活塞(14)上的摩擦限位装置。

附图3为一种定位特征的示意图。附图1中的定位特征为“t”型槽，附图2中的定位特征为燕尾槽，定位特征都是在楔形块(8)和连接杆(6)的结合面上。附图3中的定位特征为定位滑套(28)，包覆在连接杆(6)的外表面，连接被楔形块(8)分隔的左侧段和右侧段，保持连接杆(6)的整体刚性，同时，连接杆(6)的左侧段和右侧段在定位滑套(28)内可以沿轴线方向滑动，满足系统的工作要求，保证连接杆(6)的装配稳定性和工作可靠性。

传动机构除采用蜗轮蜗杆机构、行星齿轮机构外还可以采用链传动、带传动、定轴齿轮传动、杠杆传动、拉索传动等其他传动方式或上述传动方式的组合，弹性定位装置/摩擦限位装置除采用密封圈、弹簧/卡环外也可以采用其他的结构得以实现类似的功能，锁止机构也可以将锁止销作用于其他齿轮上或与齿轮一体的专用锁止棘轮上，或在电机轴上安装棘轮棘爪机构等方式实现锁止功能，楔形调节机构中楔形块的数量还可以是三个或更多，楔形块的形状也可以有多种变化，楔形块的定位特征除采用“t”型槽、燕尾槽、定位滑套外，还可以采用凸台、平键等其他结构形式，以增强装配稳定性和工作可靠性。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域内的普通技术人员在没有进行创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。