一种基于直流电机助力的线控制动装置的制作方法

本发明属于汽车制动系统技术领域。更具体地说，涉及一种基于直流电机助力的线控制动装置。

背景技术：

传统汽车的制动系统通常采用真空助力装置，其缺点是体积较大、结构复杂、集成度较低、零件较为复杂且对发动机依赖程度大，目前大多数汽车上已经取消了真空助力系统的使用。随着当今汽车产业的总体迅速发展，人们对汽车的集成性及轻量化提出了很高的要求，高集成度的汽车制动装置的需求也逐渐增大。为了满足相关技术领域对性能稳定且集成度高的制动系统的追求与研发需要，人们逐渐开始了对线控制动系统的研究与探索。

目前已经研究成熟的线控制动系统主要有“机械式线控制动系统”与“液压式线控制动系统”。液压式线控制动系统通常采用电机助力式结构，通过电子控制单元ecu来控制电机，以实现常规工况及失效制动工况下的快速制动。而如今的电机助力式的液压式线控制动系统一般其制动装置本身零部件较多，且布置起来较为分散，所以目前的制动装置存在体积较大，集成度较低，在汽车底盘上布置所占面积较大，不利于新兴电动汽车产业对高集成度的要求等诸多缺陷。

技术实现要素：

针对上述现有技术中所存在的缺陷，本发明提供了一种基于直流电机助力的线控制动装置，以减小制动装置的体积、提高集成度。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种基于直流电机助力的线控制动装置，由阀杆组件、壳体、滚珠丝杠副、阀体座16、踏板杆17、阀体18、踏板支座19、锁片20、制动缸组件、直流电机31、小齿轮36和大齿轮39组成；

滚柱丝杠螺杆5和滚珠丝杠螺母6组成的所述滚珠丝杠副通过轴承安装在壳体内侧后方，所述阀体座16沿轴向滑动连接在滚珠丝杠副前端的壳体内，阀体18与踏板支座19均安装在阀体座16前侧端面上，且踏板支座19沿轴向滑动连接在阀体18内；所述踏板杆17沿轴向从后至前依次穿过滚柱丝杠螺杆5、阀体座16、踏板支座19以及阀体18，且踏板杆17穿过踏板支座19后，锁片20沿径向将踏板杆17与踏板支座19卡接锁止在一起；

所述阀杆组件沿轴向连接在所述踏板杆17的后端，所述制动缸组件沿轴向连接在所述踏板杆17的前端，驾驶员对制动踏板的位移输入依次经阀杆组件、踏板杆17、制动缸组件，最终输入至制动主缸26；

所述直流电机31安装在壳体外侧下方，电机输出轴33穿进壳体内侧，所述小齿轮36安装在电机输出轴33上，所述大齿轮39安装在滚珠丝杠螺母6的外侧，且大齿轮39与小齿轮36啮合，电机输出轴33的旋转运动经小齿轮36、大齿轮39依次传递至滚珠丝杠螺母6，滚珠丝杠螺母6旋转驱动滚柱丝杠螺杆5前后直线运动。

所述阀杆组件由u型接头1、阀杆2、橡胶套3和阀杆回位弹簧4组成，阀杆2的前端与踏板杆17后端球面接触连接，阀杆2的后端与u型接头1固连，阀杆回位弹簧4套装在阀杆2的前端外侧，橡胶套3包覆在阀杆回位弹簧4的外侧。

所述制动缸组件由主缸推杆座22、主缸推杆24、橡胶缓冲块23、主缸活塞杆25、制动主缸26和主缸推杆回位弹簧27组成，主缸推杆座22安装在阀体18前端，橡胶缓冲块23安装在主缸推杆座22底部与踏板杆17之间，主缸推杆24一端沿轴向固连在主缸推杆座22前端，主缸推杆24另一端与主缸活塞杆25后端面的盲孔底部接触连接，主缸推杆回位弹簧27套装在主缸推杆座22外侧，主缸推杆回位弹簧27一端顶靠在阀体18的前端面上，另一端顶靠在壳体内端面上，所述制动主缸26通过法兰盘固定在壳体前端外侧。

所述壳体由后壳体12和前壳体28组成，所述后壳体12与前壳体28之间通过位于对角位置的两个定位销35实现对接定位，并通过螺栓连接件装配在一起，以保证两壳体在工作中相对位置保持不变；

前壳体28的内侧表面上沿前后方向平行且对称地开有两条横槽，阀体座16滑动连接在该横槽内。

在阀体座16的中心开有一个通孔，所述阀体座16安装在滚珠丝杠螺杆5的前侧，阀体座16通过其中心的通孔与滚珠丝杠螺杆5前端的凸台配合安装；

在阀体座16中心的通孔两侧，对称开设有两个梯形长孔，所述踏板支座19的两个侧板垂直插装在对应梯形长孔内；

在所述阀体座16的两个梯形长孔的外侧还开设有两个弧形短孔，所述阀体18的两个弧形耳板垂直安装在对应弧形短孔内；

在阀体座16的两端位置，对称设有两个矩形滑块，所述矩形滑块滑动连接在前壳体28内开设的横槽内，使阀体座16在前壳体28内沿着横槽前后滑动。

在所述踏板支座19的中心开有一个中心孔，在踏板支座19端面的左右两侧，且垂直于踏板支座19端面，对称设有两个梯形侧板，所述梯形侧板与阀体座16的梯形长孔配合安装；

在每一个梯形侧板上，对称地开有两个l型锁孔，所述l型锁孔背对背上下对称设置，所述l形锁孔与锁片20相配合，踏板杆17安装到踏板支座19的中心孔内后，将锁片20安插入l型所孔内，将踏板杆17沿径向锁死在踏板支座19内；

在踏板支座19的上下端还对称设有两个矩形滑块，所述矩形滑块滑动连接在阀体18内开设的横槽内，使踏板支座19在阀体18内沿着横槽前后滑动。

在阀体18的前端设有一圆形凸台，在圆形凸台的中心开有中间孔，所述圆形凸台用于与前侧的主缸推杆座22配合连接，所述中间孔用于安装踏板杆17；所述阀体18的后端设有两个对称的弧形耳板，所述阀体18的两个弧形耳板垂直固定安装在阀体座16的两个弧形短孔内；

阀体18的内侧表面上沿前后方向平行且对称地开有两条横槽，踏板支座19滑动连接在该横槽内。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的一种基于直流电机助力的线控制动装置通过对现有制动装置进行合理结构优化，将制动主缸、制动电机、减速装置、踏板杆等零部件集成优化设计，使其体积较小，集成度较高，能够有效节省制动系统在整车布置中所占的体积，方便布置。

2.本发明所述的一种基于直流电机助力的线控制动装置在制动系统内直流电机失效时，通过踏板杆直接推动制动主缸活塞杆，实现制动主缸的位移输入，其失效稳定性较好，能够有效提高行车安全性。

3.本发明所述的一种基于直流电机助力的线控制动装置不仅可以应用于电机助力制动系统，还可应用在线控制动系统，其能实现多种制动模式，应用前景较为广泛。

附图说明

图1为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置的整体剖视图；

图2为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置的a-a方向剖视图；

图3为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置的b方向视图；

图4为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置的c方向视图；

图5为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置的装配后外观图；

图6a为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置中，阀体的主视图；

图6b为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置中，阀体的侧视图；

图6c为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置中，阀体的俯视图；

图7a为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置中，阀体座的主视图；

图7b为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置中，阀体座的侧视图；

图7c为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置中，阀体座的俯视图；

图8a为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置中，踏板支座的主视图；

图8b为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置中，踏板支座的侧视图；

图8c为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置中，踏板支座的俯视图；

图9a为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置中，锁片的主视图；

图9b为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置中，锁片的侧视图；

图9c为本发明所述的基于直流电机助力的线控制动装置中，锁片的俯视图；

图中：

1.u型接头，2.阀杆，3.橡胶套，4.阀杆回位弹簧，

5.滚珠丝杠螺杆，6.滚珠丝杠螺母，7.m6螺钉，8.轴承端盖，

9.密封圈，10.滚珠丝杠滚珠，11.第一角接触球轴承,12.后壳体，

13.m6螺母，14.弹簧垫圈，15.m6螺栓，16.阀体座，

17.踏板杆，18.阀体，19.踏板支座，20.锁片，

21.弹簧座，22.主缸推杆座，23.橡胶缓冲块，24.主缸推杆，

25.主缸活塞杆，26.制动主缸，27.主缸推杆回位弹簧，28.前壳体，

29.电机法兰盘，30.m6内六角螺栓，31.直流电机，32.第二角接触球轴承，

33.电机输出轴，34.第二套筒，35.定位销，36.小齿轮，

37.m4螺母，38.平键，39.大齿轮，40.第一套筒。

具体实施方式

为进一步阐述本发明所述技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

如图1所示，本发明提供了一种基于直流电机助力的线控制动装置，所述线控制动装置安装在制动踏板与制动主缸之间，主要由u型接头1、阀杆2、阀杆回位弹簧4、滚柱丝杠螺杆5、滚珠丝杠螺母6、后壳体12、阀体座16、踏板杆17、阀体18、踏板支座19、锁片20、主缸推杆座22、橡胶缓冲块23，主缸推杆24、主缸活塞杆25、制动主缸26、主缸推杆回位弹簧27、前壳体28、直流电机31、小齿轮36和大齿轮39组成。

如图1和图5所示，所述后壳体12与前壳体28之间通过位于对角位置的两个定位销35实现对接定位，并通过由m6螺栓、m6螺母13和弹簧垫圈14组成的连接件装配在一起，以保证两壳体在工作中相对位置保持不变，二者形成一个主腔体，本装置的其他主要部件均安装在该主腔体内。

如图2所示，所述u型接头1为一个u型支架，u型接头1开口朝外安装，在u型接头1的侧板上开有安装孔，u型接头1通过安装孔与汽车的制动踏板铰接，从而获得制动踏板的位移输入；u型接头1的底板上开有m10的内螺纹孔，用以和阀杆2后端的外螺纹相配合连接。

所述阀杆2的后端加工有m10的外螺纹，且外螺纹的牙型和螺距均与u型接头1底部的内螺纹相同，阀杆2的后端端外螺纹与u型接头1底板的内螺纹之间通过螺纹配合连接；阀杆2的前端为球头，所述球头与踏板杆17后端开设的盲孔相配合安装；阀杆2的中段设有轴肩。

所述滚柱丝杠螺杆5为管状，滚柱丝杠螺杆5的内径与踏板杆17的后段轴外径尺寸相同，滚柱丝杠螺杆5套装在踏板杆17的后段轴上，所述滚珠丝杠螺母6为前端设有外沿的套筒状，滚珠丝杠螺母6套装在滚柱丝杠螺杆5的外侧；滚珠丝杠螺母6的内圆周表面与滚珠丝杠螺杆5的外圆周表面上均加工有螺旋状的弧形槽，二者配合在一起形成螺旋滚道，所述螺旋滚道内设有滚珠丝杠滚珠10；所述滚珠丝杠螺母6、滚珠丝杠螺杆5和滚珠丝杠滚珠10形成滚珠丝杠螺母副，其作用是将滚珠丝杠螺母6的旋转运动转换为滚珠丝杠螺杆5的直线移动。位于滚珠丝杠螺母6前端的外沿端面与阀体座16后端的端面相接触。

所述滚珠丝杠螺母6配合安装在后壳体12后侧的凸台壳内，滚珠丝杠螺母6通过第一角接触球轴承11与后壳体12的后侧配合连接，且在后壳体12的后端安装有一个轴承端盖8，所述轴承端盖8的法兰盘通过六个m6螺钉7固定安装在后壳体12的后端面上，所述轴承端盖8的前端顶靠在第一角接触球轴承11的外圈上，在轴承端盖8的内侧还安装有密封圈，以防止外接灰尘进入后壳体12内。

所述阀杆回位弹簧4为锥形弹簧，用于使阀杆2的自动回位；阀杆回位弹簧4后侧的锥尖端固定连接在阀杆2中段轴肩的前侧端面上，阀杆回位弹簧4前侧的锥底端抵在滚珠丝杠螺母6的后侧端面上；此外，在阀杆回位弹簧4和阀杆2的外侧还包覆一个橡胶套3，所述橡胶套3用于防止外界的灰尘进入阀杆2及其前端连接机构内。

所述大齿轮39通过平键38安装在滚珠丝杠螺母6的前侧，大齿轮39的前端面顶靠在滚珠丝杠螺母6的外沿后端面上，大齿轮39的后端面与第一角接触球轴承11的内圈之间套装有一个第一套筒40，进而实现对大齿轮39的轴向限位。所述大齿轮39与滚珠丝杠螺母6平键连接，使大齿轮39能够带动滚珠丝杠螺母6进行旋转，以实现动力的传递。

如图2所示，阀体座16安装在前壳体28内，阀体座16的后端面顶靠在后壳体12的前端外沿上，实现限位。如图1、图2和图7a-7c所示，所述阀体座16为椭圆形；在阀体座16的中心开有一个通孔，所述阀体座16安装在滚珠丝杠螺杆5的前侧，阀体座16通过其中心的通孔与滚珠丝杠螺杆5前端的凸台配合安装，滚珠丝杠螺母6的外沿前端面正好顶靠在阀体座16的后端面上；在阀体座16中心的通孔两侧，对称于椭圆形阀体座16的短轴，竖直开设有两个梯形长孔，踏板支座19安装于阀体座16的前侧，如图8a-8c所示，所述踏板支座19设有两个梯形侧板，所述踏板支座19的两个侧板垂直安装在阀体座16的两个梯形长孔内；在所述阀体座16的两个梯形长孔的外侧还开设有两个弧形短孔，阀体18也安装于阀体座16的前侧，且阀体18套置于踏板支座19的外侧，如图6a-6c所示，在阀体18的尾端设有两个对称的弧形耳板，所述阀体18的两个弧形耳板垂直安装在阀体座16的两个弧形短孔内，且所述阀体18的弧形耳板与阀体座16的弧形短孔为过盈配合；沿椭圆形的阀体座16的长轴方向两端，对称设有两个矩形滑块，在前壳体28内表面上，沿前后方向平行且对称地开有两条横槽，阀体座16端部的矩形滑块滑动连接在前壳体28的横槽内，使阀体座16在前壳体28内沿着横槽前后滑动。

如图1和图2所示，踏板支座19位于阀体座16的前侧，并固定安装在阀体座16上，且所述踏板支座19位于阀体18的内侧。如图1、图2和图8a-8c所示，踏板支座19的端面上下呈凸起状的对称弧形，左右呈对称直线形；所述踏板支座19的端面中心开有一个中心孔，该中心孔用于安装踏板杆17；在踏板支座19端面的左右两侧，且垂直于踏板支座19端面，对称设有两个梯形侧板，所述梯形侧板与阀体座16的梯形长孔配合插装；在踏板支座19上设有两个梯形侧板，在每一个梯形侧板上，对称地开有两个l型锁孔，所述l型锁孔背对背上下对称设置，即l型锁孔的l型槽口均朝外，踏板支座19两侧梯形侧板上的l形锁孔对称开设，所述l形锁孔与锁片20相配合，l型锁孔的尺寸略大于锁片20的截面尺寸，踏板杆17安装到踏板支座19的中心孔内后，将锁片20安插入l型所孔内，并穿过一侧梯形侧板、踏板杆17、另一侧梯形侧板，实现将踏板杆17锁死在踏板支座19内，使踏板支座19与踏板杆17同步运动；在踏板支座19端面的上下端还对称设有两个矩形滑块，在阀体18的内表面上沿前后方向平行且对称地开有两条横槽，踏板支座19端面上的矩形滑块滑动连接在阀体18的横槽内，使踏板支座19在阀体18内沿着横槽前后滑动。

如图2所示，阀体18位于阀体座16的前侧，并固定安装在阀体座16上，且阀体18套置于踏板支座19的外侧，且阀体18的前端面与踏板支座19的前端面之间留有一定距离。如图1、图2和图6a-6c所示，阀体18为椭圆形；在阀体18的端面前侧设有一圆形凸台，在圆形凸台的中心开有中间孔，所述圆形凸台用于与前侧的主缸推杆座22配合连接，所述中间孔用于安装踏板杆17；所述阀体18的尾端设有两个对称的弧形耳板，所述阀体18的两个弧形耳板垂直安装在阀体座16的两个弧形短孔内，且所述阀体18的弧形耳板与阀体座16的弧形短孔为过盈配合，实现阀体18与阀体座16的固定安装；阀体18的内侧表面上沿前后方向平行且对称地开有两条横槽，踏板支座19沿滑槽前后滑动。

阀体18前侧的圆形凸台与主缸推杆座22后端的圆形凹槽相配合安装，且在圆形凸台与圆形凹槽之间留有空间，在该空间内填充有橡胶缓冲块23，所述橡胶缓冲块23的外表面均与圆形凸台和圆形凹槽相接处。

上述阀体座16、踏板支座19和阀体18之间相互安装并存在套置关系，故阀体座16、踏板支座19和阀体18的外形轮廓相互匹配。

如图2所示，踏板杆17为一阶梯轴，踏板杆17的后段安装在套筒状的滚珠丝杠螺杆5内，且在踏板杆17的后端面上开有一个盲孔，所述盲孔与阀杆2前端的球头相配合安装；踏板杆17的中段安装在踏板支座19内，且在踏板杆17的后侧车有一段轴颈，所述轴颈与踏板支座19梯形侧板上的l型锁孔以及锁片20相配合，实现对踏板杆17中段的锁死，进而实现踏板支座19与踏板杆17之间锁死；踏板杆17的前段安装在阀体18圆形凸台内，所述踏板杆17的前端面与橡胶缓冲块23的后端面之间留有2-3mm的间隙；所述踏板杆17的前段、中段和后段之间为过渡段。

如图2所示，主缸推杆座22安装在阀体18前段的圆形凸台上，所述主缸推杆座22的前段为轴状，后段为圆形凹槽，圆形凹槽与阀体18前段的圆形凸台相配合，沿所述主缸推杆座22前段轴的轴向开有一个m6的螺纹盲孔，用于与主缸推杆24相配合连接。在主缸推杆座22的外侧安装有主缸推杆回位弹簧27，所述主缸推杆回位弹簧27通过弹簧座21安装在主缸推杆座22的后段上，弹簧座21用于支撑主缸推杆回位弹簧27，以保证其正常伸缩工作，主缸推杆回位弹簧27的后端顶靠在阀体18的前侧端面上，主缸推杆回位弹簧27的前端顶靠在前壳体28的内侧端面上。主缸推杆24的后段外表面加工有m6的外螺纹，与主缸推杆座22前段轴同轴螺纹连接；主缸推杆24的前端为半球面状，制动主缸26内的主缸活塞杆25的后端面上加工有一个盲孔，主缸推杆24前端半球面与主缸活塞杆25后端盲孔底面相接触，以便主缸推杆24能够向制动主缸26传递位移输入。

如图2所示，前壳体28的前端面上加工有一通孔，该通孔用于与制动主缸26的后段配合安装，前壳体28的前端面与制动主缸26的后端法兰盘通过六个外六角螺栓相连接，以保证制动主缸26的位置固定不动；在所述前壳体28的下部外侧，紧贴着前壳体28的底面和侧面加工有一个大直径的电机凹槽，所述电机凹槽的尺寸与直流电机31的外形尺寸相匹配，以保证直流电机31能够放在该凹槽内，在整体系统工作时直流电机31的位置固定；直流电机31的电机法兰盘29与前壳体28通过六个内六角螺栓相连接，以保证直流电机31的位置固定不动。

如图1所示，在前壳体28的底部和后壳体12的后侧下方均加工有一个肋板，以保证前壳体28与后壳体12的支撑强度。

如图1所示，直流电机31的电机输出轴33的前段通过第二角接触球轴承32支撑安装在前壳体28的侧面上，电机输出轴33穿过前壳体28与后壳体12的连接处，伸入后壳体12内，第二角接触球轴承32的作用是保证电机输出轴33可以自由转动；在电机输出轴33的中段上通过平键安装有一个小齿轮36，小齿轮36与所述大齿轮39啮合连接，电机输出轴33的后段外表面加工有外螺纹，螺母37与电机输出轴33的后段螺纹连接，进而实现对小齿轮36后端的轴向限位，小齿轮36前端的电机输出轴33上套装有一个第二套筒34，第二套筒34一端顶靠在小齿轮36的前端面上，第二套筒34另一端顶靠在第二角接触球轴承32内圈的端面上，进而实现对小齿轮36前端的轴向限位。

所述小齿轮36与所述大齿轮39的模数与压力角均相同，小齿轮36与大齿轮39的旋向相反，小齿轮36的齿数小于大齿轮39的齿数，且小齿轮36与大齿轮39的轴线相平行，以保证两齿轮的正常啮合状态。

本发明所述基于直流电机助力的线控制动装置的工作原理和工作过程如下：

1.制动系统正常工作过程：

当制动系统正常工作时，有两条动力传递路线，第一条为：驾驶员对制动踏板的位移输入经由与制动踏板相连的u型接头1输入到本制动装置中，u型接头1推动阀杆2进行位移，阀杆2压缩阀杆回位弹簧4并推动踏板杆17进行位移，踏板杆17克服踏板杆17与橡胶缓冲块23之间的间隙后，推动橡胶缓冲块23进行运动，橡胶缓冲块23推动主缸推杆座22进行位移，主缸推杆座22通过与其相连的主缸推杆24推动主缸活塞杆25进行位移，最终实现对制动主缸26的驾驶员踏板位移输入；第二条为：与此同时直流电机31开始工作，经过电机输出轴33将动力传递至小齿轮36上，小齿轮36带动与其啮合的大齿轮39进行旋转，大齿轮39带动滚珠丝杠螺母6进行旋转，滚珠丝杠螺母6通过滚珠丝杠滚珠6的传递作用，将其旋转运动转换为滚珠丝杠螺杆5的直线位移输入，滚珠丝杠螺杆5推动阀体座16在前壳体28内滑移，阀体座16推动阀体18进行位移，阀体18推动回位弹簧座21进行位移，回位弹簧座21压缩主缸推杆回位弹簧27并推动主缸推杆座22进行位移，主缸推杆座22通过与其相连的主缸推杆24推动主缸活塞杆25运动，实现对制动主缸26的电机助力跟随位移输入。

通过上述两条动力传递路线，制动主缸26获得了驾驶员踏板位移输入与电机助力跟随位移输入，实现对制动主缸26的总位移输入，其中电机助力跟随位移输入主要作用是跟随驾驶员踏板位移输入，以便节省驾驶员在制动过程中由于踩动制动踏板所耗费的体力，其对驾驶员省力程度由直流电机31的工作状态决定。

2.制动系统电机失效时的紧急制动过程：

当制动系统电机失效时，直流电机31停止工作，此时若驾驶员踩动制动踏板，本制动装置工作在紧急制动过程状态上。驾驶员对制动踏板的位移输入经由与制动踏板相连的u型接头1输入到本制动装置中，u型接头1推动阀杆2进行位移，阀杆2压缩阀杆回位弹簧4并推动踏板杆17进行位移，踏板杆17的中段轴颈处由于锁片20的锁止效果，锁片20随着踏板杆17进行位移，锁片20由于插在踏板支座19的l型锁孔中，锁片20会推动踏板支座19同时进行位移，踏板支座19在阀体18内沿着阀体18的横槽进行滑移，踏板支座19端面与阀体18端面之间的距离可以保证紧急制动过程中制动主缸实现完全建压的全部过程，不会产生运动干涉，踏板杆17克服踏板杆17与橡胶缓冲块23之间的间隙后，推动橡胶缓冲块23进行位移，橡胶缓冲块23推动主缸推杆座22进行位移，主缸推杆座22通过与其相连的主缸推杆24推动主缸活塞杆25进行位移，实现对制动主缸26的驾驶员踏板位移输入。在紧急制动过程中，制动主缸26的全部位移输入均由驾驶员踩动制动踏板实现，以保证行车安全性。