一种集成式线控液压制动装置的制作方法

本实用新型属于汽车制动系统技术领域。更具体地说，涉及一种集成式线控液压制动装置。

背景技术：

传统汽车的制动系统通常采用真空助力器结构，其原理是利用真空负压来增加驾驶员施加于踏板上力的，以实现制动过程中对驾驶员的助力作用，但真空助力器结构也具有以下显著缺点：如真空助力器体积较大、集成度较低、在整车上布置较为复杂，对发动机的依赖程度大、可靠性不好，所以目前大多数车型上已经不再选用真空助力器结构。而随着当今汽车汽车技术的迅速发展，人们对汽车的制动性能的需求逐步提高，汽车制动装置的高集成度需求也逐渐增大，显然传统的制动结构不能满足当今的要求。

而集成式线控液压制动系统，是以一个集成单元取代真空助力器，核心是直流无刷电机驱动的执行器，高性能的电机还能够为制动系统提供ABS、ESC、ESP等辅助制动功能,其应用前景较为广泛，其具有集成度较高，制动性能稳定，体积较小，便于制动系统在整车上布置等真空助力器结构所不具备的优点，并且符合当今汽车产业轻量化及电动汽车产业的总体要求，所以集成式线控液压制动系统逐步走近了人们的视野。

技术实现要素：

针对上述现有技术中所存在的缺陷，本实用新型提供了一种集成式线控液压制动装置，以减小制动装置的体积、提高集成度、便于在整车上实现布置。结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：

一种集成式线控液压制动装置，由制动主缸连接组件、制动踏板连接组件和端盖壳体组件组成，还包括电机组件、行星滚柱丝杠机构和行星齿轮机构；

所述电机组件与制动主缸连接组件相邻，行星齿轮机构与制动踏板连接组件相邻，行星滚柱丝杠机构位于电机组件中电机转子磁钢16的中心孔内；

所述行星齿轮机构的太阳轮35与电机转子磁钢16同轴固定连接，所述行星齿轮机构的行星架9与行星滚柱丝杠机构的空心丝杠31同轴传动连接，电机组件工作时，电机转子磁钢16带动太阳轮35转动，进而带驱动行星架9转动，空心丝杠31在行星架9的带动下，驱动行星滚柱丝杠机构的行星滚柱丝杠螺母17通过制动主缸连接组件向制动主缸输出位移。

进一步地，所述行星齿轮机构安装在行星齿轮壳体7内，由行星架9、行星齿轮10、行星齿圈11和太阳轮35组成；

所述行星齿圈11固连在行星齿轮壳体7内端面上，太阳轮35空套在空心丝杠31中部，行星架9通过平键36安装在空心丝杠31后侧，行星齿轮10通过轴瓦13和行星轮轴12安装在行星架9前端面上，行星架9的后端通过反向安装的第一圆锥滚子轴承6和第二圆锥滚子轴承8支撑安装在行星齿轮壳体7的内表面上。

进一步地，所述电机组件安装在电机壳体32内，由电机定子19、电机定子绕组20、电机转子磁钢16和电机转子磁轭18组成，此外还包括第一角接触球轴承21和第二角接触球轴承33。

所述电机定子19和电机定子绕组20与电机壳体32固连，所述电机转子磁轭18固连在电机转子磁钢16的外侧，电机转子磁钢16的后端端面与太阳轮35的前端外沿固定连接以传递动力；

所述电机转子磁钢16的前侧和后侧分别侧通过第一角接触球轴承21和第二角接触球轴承33支撑安装在左端盖25和中端盖14内侧。

进一步地，所述行星滚柱丝杠机构安装在电机转子磁钢16的内侧，由行星滚柱丝杠螺母17、行星滚柱15、空心丝杠31、前端挡圈30和后端挡圈34组成；

所述空心丝杠31的前部外侧加工外螺纹，空心丝杠31的后部为光轴；所述行星滚柱丝杠螺母17间隙安装在电机转子磁钢16的内侧，行星滚柱丝杠螺母17的中心通孔内表面加工有内螺纹，空心丝杠31位于行星滚柱丝杠螺母17的内部，且在空心丝杠31与行星滚柱丝杠螺母17之间的圆周方向上均布有六个带有外螺纹的行星滚柱15，所述行星滚柱15通过前端挡圈30和后端挡圈34轴向限位，所述行星滚柱15、空心丝杠31和行星滚柱丝杠螺母17相啮合，实现动力的传递；

进一步地，所述制动主缸连接组件位于装置前端，由橡胶反馈盘22、输出推杆23、回位弹簧24、主缸推杆27、弹簧座28和行程调节底座29组成；

所述行程调节底座29后端面与行星滚柱丝杠螺母17的前端面相接触，空心丝杠31的前端位于行程调节底座29后端凹槽内，制动踏板连接组件中的阀杆2穿过空心丝杠31的前端穿入行程调节底座29中心孔内，所述行程调节底座29前端与输出推杆23后端相配合安装，且在二者之间填充有橡胶反馈盘22，阀杆2的前端与橡胶反馈盘22的后端之间留有间隙，输出推杆23前端与主缸推杆27同轴连接，且在输出推杆23的外侧安装有回位弹簧24，主缸推杆27的前端与制动主缸26中的活塞杆螺纹固连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型所述的一种集成式线控液压制动装置以机电一体化机构代替原有的真空助力器，将电机的转矩转化成推力来产生助力，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.本实用新型所述的一种集成式线控液压制动装置在制动系统内电机结构失效时，通过阀杆直接推动输出推杆，从而推动制动主缸推杆实现位移输入，其在制动系统失效时制动稳定性较好，能够有效提高行车安全性。

3.本实用新型所述的一种集成式线控液压制动装置可以应用于电机助力制动系统以及线控制动系统中，其能实现多种制动模式，应用前景较为广泛。

附图说明

图1为本实用新型所述的集成式线控液压制动装置的整体剖视图；

图2为本实用新型所述的集成式线控液压制动装置的行星滚柱丝杠结构放大图；

图3为图2中A-A方向剖面图；

图4为本实用新型所述的集成式线控液压制动装置的行星齿轮结构放大图；

图5为图4中B-B方向剖面图；

图6a为本实用新型所述的集成式线控液压制动装置中，U型接头的主视图；

图6b为本实用新型所述的集成式线控液压制动装置中，U型接头的俯视图；

图中：

1.U型接头，2.阀杆，3.橡胶套，4.阀杆回位弹簧，

5.右端盖，6.第一圆锥滚子轴承，7.行星齿轮壳体，8.第二圆锥滚子轴承，

9.行星架，10.行星轮，11.行星齿圈,12.行星轮轴，

13.轴瓦，14.中端盖，15.行星滚柱，16.电机转子磁钢，

17.行星滚柱丝杠螺母，18.电机转子磁轭，19.电机定子，20.电机定子绕组，

21.第一角接触球轴承，22.橡胶反馈盘，23.输出推杆，24.回位弹簧，

25.左端盖，26.制动主缸，27.主缸推杆，28.弹簧座，

29.行程调节底座，30.前端挡圈，31.空心丝杠，32.电机壳体，

33.第二角接触球轴承，34.后端挡圈，35.太阳轮，36.平键。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型所述技术方案，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：

如图1所示，本实用新型提供了一种集成式线控液压制动装置，所述的集成式线控液压制动装置安装在制动踏板与制动主缸26之间，由位于前端的制动主缸连接组件、位于中前端的电机组件和行星滚柱丝杠机构、位于中后端的行星齿轮机构、位于后端的制动踏板连接组件以及端盖壳体组件组成。

所述制动主缸连接组件包括：橡胶反馈盘22、输出推杆23、回位弹簧24、主缸推杆27、弹簧座28和行程调节底座29；

所述电机组件包括：电机转子磁钢16、电机转子磁轭18、电机定子19、电机定子绕组20、第一角接触球轴承21和第二角接触球轴承33；

所述行星滚柱丝杠机构包括：行星滚柱15、行星滚柱丝杠螺母17、前端挡圈30、空心丝杠31和后端挡圈34；

所述行星齿轮机构包括：第一圆锥滚子轴承6、第二圆锥滚子轴承8、行星架9、行星齿轮10、行星齿圈11、行星轮轴12、轴瓦13、太阳轮35和平键36；

所述制动踏板连接组件包括：U型接头1、阀杆2、橡胶套3和阀杆回位弹簧4；

所述端盖壳体组件包括：右端盖5、行星齿轮壳体7、中端盖14、左端盖25和电机壳体32；

所述电机组件与制动主缸连接组件相邻，行星齿轮机构与制动踏板连接组件相邻，行星滚柱丝杠机构位于电机组件中电机转子磁钢16的中心孔内；

所述行星齿轮机构的太阳轮35与电机转子磁钢16同轴固定连接，所述行星齿轮机构的行星架9与行星滚柱丝杠机构的空心丝杠31同轴传动连接，电机组件工作时，电机转子磁钢16带动太阳轮35转动，进而带驱动行星架9转动，空心丝杠31在行星架9的带动下，驱动行星滚柱丝杠机构的行星滚柱丝杠螺母17通过制动主缸连接组件向制动主缸输出位移。

如图1所示，所述制动踏板连接组件位于装置后端，由U型接头1、阀杆2、橡胶套3和阀杆回位弹簧4组成，如图6a和6b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M8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M8的外螺纹，且外螺纹的牙型和螺距均与U型接头1底部的内螺纹相匹配，阀杆2后端的外螺纹与U型接头1底板的内螺纹之间通过螺纹配合连接；阀杆2的中段设有轴肩；阀杆2的前端部分空套在空心丝杠31的中心孔中，阀杆2的前端端面与制动主缸连接组件中的橡胶反馈盘22的后端端面相接触；

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前侧的锥底端抵在右端盖5的外侧端面上；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回位弹簧4和阀杆2内。

在所述端盖壳体组件中，右端盖5与行星齿轮壳体7之间通过由六个均布的M6螺栓连接件装配在一起。所述行星齿轮壳体7加工有从左至右直径依次减小的四段中心孔，行星齿轮机构安装于该中心孔内，行星齿轮壳体7的功用是用来支撑以保护行星齿轮机构。

如图1、图4和图5所示，所述行星齿轮机构安装在行星齿轮壳体7内，主要由行星架9、行星齿轮10、行星齿圈11和太阳轮35组成，此外，还包括第一圆锥滚子轴承6、第二圆锥滚子轴承8、行星轮轴12、轴瓦13和平键36。

其中：行星齿圈11的外端固连在行星齿轮壳体7的左边第二段中心孔内端面上，保证其位置固定不动；太阳轮35空套在空心丝杠31的中部；行星架9通过平键36安装在空心丝杠31的后侧，所述行星架9与空心丝杠31通过平键连接，使行星架9能够带动空心丝杠31进行旋转，以实现动力的传递；行星架9为前端设有外沿的套筒状，其前端面在圆周方向上加工有三个均布的圆孔，用以安装行星轮轴12，行星架9的后端通过第一圆锥滚子轴承6和第二圆锥滚子轴承8支撑安装在行星齿轮壳体7的左边第四段阶梯孔的内表面上；

所述第一圆锥滚子轴承6和第二圆锥滚子轴承8的作用是保证行星架9的自由转动；第一圆锥滚子轴承6和第二圆锥滚子轴承8均采用型号为30208的圆锥滚子轴承，第一圆锥滚子轴承6和第二圆锥滚子轴承8采用面对面安装方式，即将两轴承外圈端面相接触安装，第一圆锥滚子轴承6的内圈右端通过卡簧固定在行星架9的外侧，第二圆锥滚子轴承8的内圈左端端面与行星架9外沿后侧端面相接触，以实现两轴承的轴向定位。

所述行星轮轴12为中部带有轴肩的短轴状，三个相同的行星轮轴12的后端分别套装在行星架9前端外沿的三个圆孔内，行星轮轴12的轴肩后侧端面与行星架9的前侧端面相接触，以实现轴向定位；所述每个行星轮轴12的前端都套装在一个轴瓦13内孔中，轴瓦13为前端带外沿的套筒状，轴瓦13的前端外沿通过卡簧固定在行星轮轴12的外侧，实现轴向定位；每个轴瓦13的后侧都套装在一个行星齿轮10的中心孔内；

所述的行星齿轮10、太阳轮35和行星齿圈11的模数与压力角均相匹配，太阳轮35与行星齿轮10的旋向相反，行星齿轮10与行星齿圈11的旋向相同，且行星齿轮10、太阳轮35和行星齿圈11的轴线相平行，以保证三者的正常啮合状态。

所述行星齿轮机构的作用是将电机部分的提供的动力，从太阳轮35输入，经过行星齿轮10的运动传递，由行星架9输出给空心丝杠31，实现对动力的传递以及减速增矩作用。

所述电机壳体32后端外沿、中端盖14外沿和行星齿轮壳体7前端外沿通过六个均布的由M6螺栓、M6螺母和弹簧垫圈组成的连接件装配在一起，以保证三者在工作中相对位置保持不变。

如图1所示，所述电机组件安装在电机壳体32内，主要由电机定子19、电机定子绕组20、电机转子磁钢16、电机转子磁轭18组成，此外还包括第一角接触球轴承21和第二角接触球轴承33。

其中，所述电机定子19和电机定子绕组20位于电机壳体32的内侧，并与电机壳体32进行固连，保证其位置固定不动；所述电机转子磁轭18套装在电机转子磁钢16的外侧，并与其固连，电机转子磁轭18的作用是用来实现磁力线传输；所述电机壳体32内部形成一个腔体，本装置中的电机部分零件均安装在该腔体内。

所述电机转子磁钢16位于行星滚柱丝杠螺母17的外侧，且电机转子磁钢16与行星滚柱丝杠螺母17之间留有一定间隙，电机转子磁钢16的后端端面上加工六个圆周方向上均布的M6螺纹盲孔，电机转子磁钢16的后端与太阳轮35的前端外沿通过六个M6螺钉连接件装配在一起，以保证二者之间可以实现动力传递；

所述电机转子磁钢16的前侧通过第一角接触球轴承21支撑安装在左端盖25内侧，电机转子磁钢16的后侧通过第二角接触球轴承33支撑安装在中端盖14内侧；

所述第一角接触球轴承21和第二角接触球轴承33均选用型号为7216C的角接触球轴承，第一角接触球轴承21和第二角接触球轴承33的作用是保证电机转子磁钢16的自由转动。

所述电机组件的作用是，通过向电机定子绕组20供电，使电机定子19产生变化的磁场，从而驱动电机转子磁钢16进行旋转，对外输出动力；

如图1、图2和图3所示，所述行星滚柱丝杠机构安装在电机转子磁钢16的内侧，由行星滚柱丝杠螺母17、行星滚柱15、空心丝杠31、前端挡圈30和后端挡圈34组成；

其中：空心丝杠31的前部外侧加工外螺纹，空心丝杠31的后部为光轴；行星滚柱丝杠螺母17中心开有一个通孔，通孔内表面加工有内螺纹，该内螺纹螺距与牙型与空心丝杠31的外螺纹相同；空心丝杠31位于行星滚柱丝杠螺母17的内部，且在空心丝杠31与行星滚柱丝杠螺母17之间安装有六个圆周方向上均布的行星滚柱15，行星滚柱15为中部带有外螺纹的杆状，且外螺纹的螺距与牙型均与空心丝杠的外螺纹相同，六个行星滚柱15的外螺纹与空心丝杠31的外螺纹、行星滚柱丝杠螺母17的内螺纹同时啮合，从而实现动力的传递；

所述前端挡圈30为环状，其位于空心丝杠31与行星滚柱丝杠螺母17之间，其端面上加工有六个圆周方向上均布的通孔，六个行星滚柱15的前端分别安装在前端挡圈30的六个通孔中，前端挡圈30的作用是对行星滚柱15进行前端限位；

所述后端挡圈34为环状，其位于空心丝杠31与行星滚柱丝杠螺母17之间，其端面上加工有六个圆周方向上均布的通孔，六个行星滚柱15的后端分别安装在后端挡圈34的六个通孔中，后端挡圈30的作用是对行星滚柱15进行后端限位；

所述行星滚柱丝杠机构的作用是将由空心丝杠31传入的旋转运动，经过行星滚柱15的传递，转化为行星滚柱丝杠螺母17的直线位移运动，以实现运动形式的转化以及运动的传递作用。

如图1所示，所述制动主缸连接组件位于装置前端，由橡胶反馈盘22、输出推杆23、回位弹簧24、主缸推杆27、弹簧座28和行程调节底座29组成；

其中，所述行程调节底座29为带有中心孔的回旋体式环状结构，所述行程调节底座29的前、后端均设有凹槽，且在前端凹槽内设有圆形凸台；行程调节底座29的后端端面与行星滚柱丝杠螺母17的前端端面相接触；空心丝杠31的前端位于行程调节底座29后端凹槽内，且二者之间具有一定的间隙；

所述阀杆2穿过空心丝杠31的前端，所述阀杆2的前端穿入行程调节底座29中心孔内，阀杆2的前端与橡胶反馈盘22的后端之间留有2-3mm间隙；

所述行程调节底座29前端凹槽内部的圆形凸台与输出推杆23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反馈盘22，所述橡胶反馈盘22的外表面均与圆形凸台和圆形凹槽相接处。

如图1所示，输出推杆23安装在行程调节底座29前端凹槽内部的圆形凸台上，所述输出推杆23的前段为轴状，后段为圆形凹槽，圆形凹槽与行程调节底座29前端凹槽内部的圆形凸台相配合，沿所述输出推杆23前段轴的轴向开有一个M6的螺纹盲孔，用于与主缸推杆27相配合连接；在输出推杆23的外侧安装有回位弹簧24；

所述回位弹簧24通过弹簧座28安装在行程调节底座29前端与左端盖25内侧端面之间，回位弹簧24的后端顶靠在弹簧座28的凹槽中，回位弹簧24的前端顶靠在左端盖25的内侧端面上；弹簧座28套装在输出推杆23的中部外侧，弹簧座28的后端面顶靠在输出推杆23的圆形凹槽的前端面上，同时，弹簧座28的后端面与行程调节底座29的前端面相接触，弹簧座28的作用是支撑回位弹簧24，以保证其正常伸缩工作。

主缸推杆27的后段外表面加工有M6的外螺纹，且外螺纹的牙型与螺距与输出推杆23的螺纹盲孔的牙型与螺距均相同，主缸推杆27的后段外螺纹与输出推杆23前端的螺纹盲孔通过螺纹配合连接；主缸推杆27的前端与制动主缸26中的活塞杆通过螺纹固连，以便主缸推杆27能够向制动主缸26传递位移输入。

如图1所示，左端盖25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，左端盖25的前端面与制动主缸26的后端法兰盘通过四个M6螺钉连接件相连接，以保证制动主缸26的位置固定不动。

本实用新型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，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压缩阀杆回位弹簧进行位移，阀杆2克服阀杆2与橡胶反馈盘22之间的间隙后，推动橡胶反馈盘22进行位移，橡胶反馈盘22推动输出推杆23进行位移，输出推杆23压缩回位弹簧24并推动与其螺纹连接的主缸推杆27进行位移，主缸推杆27推动与其相连的制动主缸活塞杆进行位移，最终实现对制动主缸26的驾驶员踏板位移输入。与此同时，电机部分开始工作，电机定子绕组20通电使电机定子19产生变化磁场，该磁场使电机转子磁轭18和电机转子磁钢16开始旋转，电机转子磁钢16带动与其螺纹连接的行星齿轮机构中的太阳轮35旋转，由于行星齿圈11固定不动，由太阳轮35传入的动力经过行星齿轮10的传递，减速后从行星架9进行输出，行星架9通过平键36带动空心丝杠31进行转动，空心丝杠31将动力传入其前端的行星滚柱丝杠机构中，经过行星滚柱丝杠机构中的六个行星滚柱15的传递，将动力传递至行星滚柱丝杠螺母17上，行星滚柱丝杠机构将空心丝杠31的旋转运动转换为行星滚柱丝杠螺母17的位移运动，行星滚柱丝杠螺母17推动行程调节底座29进行位移，行程调节底座29推动橡胶反馈盘22进行位移，橡胶反馈盘22推动输出推杆23进行位移，输出推杆23压缩回位弹簧24并推动与其螺纹连接的主缸推杆27进行位移，主缸推杆27推动与其相连的制动主缸活塞杆进行位移，实现对制动主缸26的电机助力跟随位移输入。

通过上述两条动力并联传递路线，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电机结构的工作状态决定。

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，电机结构断电停止工作，此时驾驶员踩动制动踏板，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压缩阀杆回位弹簧进行位移，阀杆2克服阀杆2与橡胶反馈盘22之间的间隙后，推动橡胶反馈盘22进行位移，橡胶反馈盘22推动输出推杆23进行位移，输出推杆23压缩回位弹簧24并推动与其螺纹连接的主缸推杆27进行位移，主缸推杆27推动与其相连的制动主缸活塞杆进行位移，实现对制动主缸26的驾驶员踏板位移输入，实现制动系统电机失效时的紧急制动过程。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，提高了制动系统的稳定性。