一种带驻车功能的双电机控制液压制动器

本发明涉及一种无人驾驶制动技术领域，具体的，涉及一种带有驻车功能的双电机控制液压制动器，能够集成控制车辆运动过程中减速或停止的行车制动系统和控制车辆停车时不溜车的驻车制动系统功能，无需另设驻车制动系统。

背景技术：

现有技术中的汽车制动系统一般包括行车制动装置和驻车制动装置两套独立的装置，传统燃油车行车制动助力装置多采用真空助力器，利用负压来增加踏板力从而增大主缸活塞位移。电动汽车多采用电机助力装置，利用电机输出转矩经传动系统放大后增加踏板行程从而增加主缸活塞位移；驻车制动系统一般为传统机械手刹结构或电子驻车制动系统，利用钢丝或其他机构使后轮卡钳压紧刹车片，利用刹车片和刹车盘之间的摩擦力实现驻车制动。

例如，在公开号为cn208006932u，发明名称为“一种无人驾驶汽车双余度制动系统执行装置及汽车制动系统”中公开的汽车制动系统，包括主缸推杆、主缸推杆连接件、固定块、一级第一传动组件，第二传动组件；第一传动组件包括第一驱动器、第一蜗杆、第一蜗轮、第一齿轮、第一中间轴和一级第一齿条；第二传动组件包括第二驱动器、第二蜗杆、第二蜗轮、第二齿轮、第二中间轴以及第二齿条。两套传动系统由两个独立的电机驱动，最终由两个齿条共同推动主缸推杆，无故障情况下，控制系统根据压力传感器的值调整两个电机的输出，使两齿条同步推动主缸推杆。当某一驱动电机故障或某一套传动系统故障时，单一传动系运转仍可正常工作。

但在该方案中，采用蜗轮蜗杆进行传动，降低了传递效率，不能充分发挥电机性能，此外需另设驻车制动机构，增加零件数量，增加成本。

因此，如何能够集成控制车辆运动过程中减速或停止的行车制动系统和控制车辆停车时不溜车的驻车制动系统功能，无需另设驻车制动系统，解决电机以及传动机构的尺寸过大的问题成为现有技术亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种带有驻车功能的双电机控制液压制动器，能够集成控制车辆运动过程中减速或停止的行车制动系统和控制车辆停车时不溜车的驻车制动系统功能，无需另设驻车制动系统，此外解决了电机以及传动机构的尺寸过大、在液压泄露后的驻车制动力保持和电机故障后的安全性问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种带驻车功能的双电机控制液压制动器，其特征在于，

包括：行车制动机构、导向限位机构、制动主缸和驻车制动机构；

其中所述行车制动机构包括：行车制动电机、行车制动电机齿轮、一级从动齿轮、二级主动齿轮、二级从动齿轮、齿轮轴、二级齿轮轴承、中空丝杆、主缸顶杆座、和主缸顶杆；

在所述行车制动电机的输出轴上通过平键装配有所述行车制动电机齿轮，所述行车制动电机齿轮与所述一级从动齿轮啮合，所述一级从动齿轮安装在齿轮轴上，所述一级从动齿轮同轴装配有所述二级主动齿轮，所述二级主动齿轮与所述二级从动齿轮啮合，所述二级从动齿轮设有凸台，凸台外圈与所述二级齿轮轴承内圈配合，所述二级从动齿轮凸台内孔螺纹处装配有所述中空丝杆；所述中空丝杆头部与限位滑杆过盈配合，所述中空丝杆内具有间隙配合的推杆，所述推杆前端穿过限位滑杆与所述主缸顶杆座过盈配合，所述主缸顶杆穿过所述主缸顶杆座与所述推杆连接，所述限位滑杆与所述主缸顶杆座同轴装配；所述行车制动机构利用行车制动电机驱动行车制动电机齿轮转动并带动一级从动齿轮和二级主动齿轮转动，二级主动齿轮带动二级从动齿轮转动，使二级从动齿轮带动中空丝杠前进，推动限位滑杆、主缸顶杆座前进，带动推杆和主缸顶杆向前做直线运动；

所述导向限位机构包括：导向圆杆、限位滑杆、限位块、前限位螺母、后限位螺母和回位弹簧；

在所述中空丝杆头部通过过盈配合装配有所述限位滑杆，所述限位滑杆的两侧向外装配有所述限位块，所述限位块穿过所述导向圆杆并在所述导向圆杆上前后滑动；所述导向圆杆上固定有所述前限位螺母和所述后限位螺母，在主缸顶杆的延伸方向设置有回位弹簧，所述回位弹簧的一端抵在所述限位滑杆上，另一端抵在后壳上，导向限位机构是利用限位滑杆在前限位螺母和后限位螺母之间滑动完成导向限位；

所述驻车制动机构包括：驻车制动电机、驻车制动电机齿轮、驻车制动从动齿轮、驻车从动齿轮轴承、螺纹杆、驻车制动螺母、驻车弹簧和推杆；

在驻车制动电机的输出轴上通过平键装配有驻车制动电机齿轮、驻车制动电机齿轮与驻车制动从动齿轮啮合，在所述中空丝杆内依次具有螺纹杆、驻车制动螺母和驻车弹簧，驻车制动从动齿轮通过键与螺纹杆配合，螺纹杆外螺纹与驻车制动螺母内螺纹配合，驻车制动螺母可滑动的位于所述中空丝杆内，驻车弹簧的一端抵在驻车制动螺母上，另一端抵在推杆上，推杆前端通过过盈配合与主缸顶杆座连接；驻车制动机构由驻车制动电机驱动驻车制动电机齿轮旋转，带动驻车制动从动齿轮和螺纹杆旋转，通过螺纹配合将驻车制动从动齿轮的旋转运动转换为驻车制动螺母的直线运动，驻车制动螺母在螺纹杆的带动下做直线运动挤压驻车弹簧。

可选的，在所述行车制动机构中，还具有齿轮轴限位挡圈和第一限位挡圈，利用齿轮轴限位挡圈完成二级主动齿轮和一级从动齿轮的轴向定位；第一限位挡圈安装在二级从动齿轮的凸台以完成二级齿轮轴承和二级从动齿轮的轴向定位。

可选的，所述液压制动器还包括密封机构，所述密封机构包括前盖、前壳、中壳、后壳和电机密封圈；

行车制动电机和制动主缸安装在后壳的背面，且在行车制动电机与后壳之间装有电机密封圈利用螺钉压紧电机密封圈实现行车制动电机的安装与密封；驻车制动电机安装于前壳的背面，且驻车制动电机与前壳之间装有电机密封圈，且利用螺钉压紧电机密封圈完成驻车制动电机的安装与密封；后壳正面设有中壳，在后壳与中壳之间利用螺钉进行固定，从而使传动机构和导向限位机构位于中壳和后壳构成的空间中；中壳的正面设有前壳，中壳与前壳之间利用焊接固定，前壳与前盖通过螺钉固定形成密封空间，其中中空丝杆穿过中壳，与驻车制动机构一同位于中壳与前壳构成的密闭空间中。

可选的，在所述驻车制动机构中，驻车制动从动齿轮的端面朝前盖方向设计有凸台，凸台外圈与驻车从动齿轮轴承内圈配合，驻车从动齿轮轴承外圈与前盖配合完成驻车制动从动齿轮的固定。

可选的，所述主缸顶杆穿过所述主缸顶杆座通过球头销与所述推杆连接，所述二级齿轮轴承外圈与中壳凸起固定。

可选的，在后壳的侧面设有透气阀。

可选的，当无制动需求时，行车制动机构、导向限位机构和驻车制动机构均处于初始位置，此时限位块的后端与后限位螺母接触；当有行车制动需求时，行车制动电机接收指令，该制动器行车制动部分开始工作：行车制动电机输出转矩，经过行车制动电机齿轮、一级从动齿轮、二级主动齿轮的减速增扭将转矩传递到二级从动齿轮上，二级从动齿轮通过凸台内孔处螺纹与中空丝杆配合，将运动方式从行车制动电机的旋转运动变为中空丝杆的直线运动；推杆、限位滑杆、主缸顶杆座和主缸顶杆在中空丝杆的带动下做直线运动，主缸顶杆推动制动主缸活塞建立制动压力，从而将高压制动液推进到各个轮缸以实现液压制动；回位弹簧在限位滑杆的推动下产生压紧力，当限位块前端触碰到前限位螺母时，中空丝杆行程达到最大及产生最大制动力；当行车制动需求结束后，行车制动电机通入反向电流，限位滑杆、主缸顶杆、主缸顶杆座、推杆和中空丝杆在回位弹簧以及制动主缸活塞的作用力下向后做直线运动，当限位块后端与后限位螺母接触时，中空丝杆回到初始位置，完成一次行车制动。

可选的，当有驻车制动需求时，驻车制动电机接收指令，此时该制动器驻车制动部分开始工作：驻车制动电机输出转矩，经过驻车制动电机齿轮和驻车制动从动齿轮的减速增扭将电机转矩传递到螺纹杆上；利用螺纹杆与驻车制动螺母的配合将驻车制动电机的旋转运动变为驻车制动螺母的直线运动，驻车制动螺母在螺纹杆的带动下做直线运动，挤压位于制动螺母前端面的驻车弹簧产生压紧力；此时驻车弹簧另一端抵在推杆上并推动推杆做直线运动，在推杆的带动下，主缸顶杆座、主缸顶杆做直线运动推动制动主缸活塞建立制动压力，在驻车制动需求结束后，驻车制动电机通入反向电流，螺纹杆反转带动驻车制动螺母、驻车弹簧、推杆、主缸顶杆座和主缸顶杆回位，解除驻车制动。

可选的，当有紧急制动需求时，行车制动电机与驻车制动电机同时接受指令，此时该制动器行车制动部分和驻车制动部分同时开始工作：行车制动机构将转矩由行车制动电机传递给中空丝杆，主缸顶杆在中空丝杆的推动下直线运动推动主缸活塞从而建立压力，同时驻车制动电机输出转矩通过驻车制动电机齿轮以及驻车制动从动齿轮传递到螺纹杆上，利用驻车制动螺母的直线运动使驻车弹簧产生压紧力推动推杆直线运动，从而推动主缸顶杆座和主缸顶杆继续推动主缸活塞建立压力。

本发明进一步公开了一种电动汽车，其具有上述的带驻车功能的双电机控制液压制动器。

本发明具有如下优点：

1、利用双电机，可实现利用一套装置完成行车制动以及驻车制动两个功能；本发明在一个制动电机失效时，另一制动电机依然能提供一定的制动力，实现双保险；本发明在制动时，行车制动电机与驻车制动电机可一同工作，实现快速达到要求制动力。

2、利用双电机的控制，可将需求转矩分配到两个电机上，可减少对电机性能以及传动系统传动比的要求。

3、利用驻车弹簧的压紧力，实现在制动液有轻微泄露的情况下，依然能够提供足够的驻车制动力。

5、利用导向圆杆上的前、后限位螺母以及限位块进行限位和吸能减震，避免限位滑杆与齿轮的直接接触，提高零件的使用寿命。

6、利用壳体上的透气阀，避免因温度变化，气体膨胀导致密封结构的失效。

附图说明

图1为根据本发明具体实施例的带有驻车功能的双电机控制液压制动器的整体结构图；

图2为根据本发明具体实施例的带有驻车功能的双电机控制液压制动器的局部剖面图；

图3为根据本发明具体实施例的带有驻车功能的双电机控制液压制动器的整体装配效果图；

图4为根据本发明具体实施例的带有驻车功能的双电机控制液压制动器的制动部分传动机构剖面图；

图5为根据本发明具体实施例的带有驻车功能的双电机控制液压制动器的驻车制动部分传动机构剖面图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

1、制动主缸；2、回位弹簧；3、主缸顶杆；4、主缸顶杆座；5、限位滑杆；6、二级从动齿轮；7、二级齿轮轴承；8、第一限位挡圈；9、驻车弹簧；10、驻车制动螺母；11、推杆；12、螺纹杆；13、驻车制动从动齿轮；14、驻车从动齿轮轴承；15、驻车制动电机齿轮；16、驻车制动电机；17、中空丝杆；18、齿轮轴；19、二级主动齿轮；20、行车制动电机齿轮；21、一级从动齿轮；22、电机密封圈；23、行车制动电机；24、齿轮轴限位挡圈；25、后限位螺母；26、限位块；27、前限位螺母；28、导向圆杆；29、中壳；30、前壳；31、前盖；32；后壳；33；透气阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

参见图1和图2，示出了根据本发明具体实施例的带有驻车功能的双电机控制液压制动器的整体结构图和局部剖面图。

一种带驻车功能的双电机控制液压制动器，包括：行车制动机构、导向限位机构、制动主缸1和驻车制动机构；

其中所述行车制动机构包括：行车制动电机23、行车制动电机齿轮20、一级从动齿轮21、二级主动齿轮19、二级从动齿轮6、齿轮轴18、二级齿轮轴承7、中空丝杆17、主缸顶杆座4、和主缸顶杆3；

在所述行车制动电机23的输出轴上通过平键装配有所述行车制动电机齿轮20，所述行车制动电机齿轮20与所述一级从动齿轮21啮合，所述一级从动齿轮21安装在固定于中壳29和后壳32间的所述齿轮轴18上，所述一级从动齿轮21朝中壳29方向同轴装配有所述二级主动齿轮19，所述二级主动齿轮19与所述二级从动齿轮6啮合，所述二级从动齿轮6朝中壳29方向设有凸台，凸台外圈与所述二级齿轮轴承7内圈配合，所述二级从动齿轮6凸台内孔螺纹处装配有所述中空丝杆17；所述中空丝杆17头部与所述限位滑杆5过盈配合，所述推杆11在所述中空丝杆17内间隙配合；所述推杆11前端穿过所述限位滑杆5与所述主缸顶杆座4过盈配合；所述主缸顶杆3穿过所述主缸顶杆座4与所述推杆11连接，例如通过球头销连接；所述限位滑杆5与所述主缸顶杆座4同轴装配，行车制动机构是利用行车制动电机23驱动行车制动电机齿轮20转动并带动一级从动齿轮21和二级主动齿轮19转动，二级主动齿轮19带动二级从动齿轮6转动，使二级从动齿轮6带动中空丝杠17前进，推动限位滑杆5、主缸顶杆座4前进，带动推杆11和主缸顶杆3向前做直线运动；

所述导向限位机构包括：导向圆杆28、限位滑杆5、限位块26、前限位螺母27、后限位螺母25和回位弹簧2；

在所述中空丝杆17头部通过过盈配合装配有所述限位滑杆5，所述限位滑杆5的两侧向外装配有所述限位块26，所述限位块26穿过所述导向圆杆28并在所述导向圆杆28上前后滑动；所述导向圆杆28上固定有所述前限位螺母27和所述后限位螺母25；在主缸顶杆3的延伸方向设置有回位弹簧2，所述回位弹簧2的一端抵在所述限位滑杆5上，另一端抵在后壳32上。导向限位机构是利用限位滑杆5在前限位螺母27和后限位螺母25之间滑动完成导向限位。

所述驻车制动机构包括：驻车制动电机16、驻车制动电机齿轮15、驻车制动从动齿轮13、驻车从动齿轮轴承14、螺纹杆12、驻车制动螺母10、驻车弹簧9和推杆11；

在驻车制动电机16的输出轴上通过平键装配有驻车制动电机齿轮15、驻车制动电机齿轮15与驻车制动从动齿轮13啮合，在所述中空丝杆17内依次具有螺纹杆12、驻车制动螺母10和驻车弹簧9，驻车制动从动齿轮13通过键与螺纹杆12配合，螺纹杆12外螺纹与驻车制动螺母10内螺纹配合，驻车制动螺母10可滑动的位于所述中空丝杆17内，驻车弹簧9的一端抵在驻车制动螺母10上，另一端抵在推杆11上，推杆11前端通过过盈配合与主缸顶杆座4连接；

驻车制动机构由驻车制动电机16驱动驻车制动电机齿轮15旋转，带动驻车制动从动齿轮13和螺纹杆12旋转，通过螺纹配合将驻车制动从动齿轮13的旋转运动转换为驻车制动螺母10的直线运动，驻车制动螺母10在螺纹杆12的带动下做直线运动挤压驻车弹簧9。由于驻车弹簧9另一端抵在推杆11上因此利用驻车弹簧9受压后的弹力推动推杆11做直线运动，从而推动主缸顶杆座4和主缸顶杆3做直线运动实现驻车制动功能。

进一步的，在所述传动机构中，还具有齿轮轴限位挡圈24和第一限位挡圈8，利用齿轮轴限位挡圈24完成二级主动齿轮19和一级从动齿轮21的轴向定位；第一限位挡圈8安装在二级从动齿轮6的凸台以完成二级齿轮轴承7和二级从动齿轮6的轴向定位。

此外，所述液压制动器还包括密封机构，所述密封机构包括前盖31、前壳30、中壳29、后壳32和电机密封圈22；

行车制动电机23和制动主缸1安装在后壳32的背面，且在行车制动电机23与后壳32之间装有电机密封圈22利用螺钉压紧电机密封圈22实现行车制动电机23的安装与密封；驻车制动电机16安装于前壳30的背面，且驻车制动电机16与前壳30之间装有电机密封圈22，且利用螺钉压紧电机密封圈22完成驻车制动电机16的安装与密封；后壳32正面设有中壳29，在后壳32与中壳29之间利用螺钉进行固定，从而使传动机构和导向限位机构位于中壳29和后壳32构成的空间中；中壳29的正面设有前壳30，中壳29与前壳30之间利用焊接固定，前壳30与前盖31通过螺钉固定形成密封空间，其中中空丝杆17穿过中壳29，与驻车制动机构一同位于中壳29与前壳30构成的密闭空间中。

进一步的，在所述驻车制动机构中，驻车制动从动齿轮13的端面朝前盖31方向设计有凸台，凸台外圈与驻车从动齿轮轴承14内圈配合，驻车从动齿轮轴承14外圈与前盖31配合完成驻车制动从动齿轮的固定。

进一步的，在后壳32的侧面设有透气阀33防止因温度变化导致封闭空间内气体压强变化进而导致密封结构失效的情况。

可选的，所述二级齿轮轴承7外圈与中壳29凸起固定。

参见图3-图5，本发明的带有驻车功能的双电机控制液压制动器工作原理如下：

当无制动需求时，行车制动机构、导向限位机构和驻车制动机构均处于初始位置，此时限位块26的后端与后限位螺母25接触；当有行车制动需求时，行车制动电机23接收指令，该制动器行车制动部分开始工作：行车制动电机23输出转矩，经过行车制动电机齿轮20、一级从动齿轮21、二级主动齿轮19的减速增扭将转矩传递到二级从动齿轮6上，二级从动齿轮6通过凸台内孔处螺纹与中空丝杆17配合，将运动方式从行车制动电机的旋转运动变为中空丝杆17的直线运动；推杆11、限位滑杆5、主缸顶杆座4和主缸顶杆3在中空丝杆17的带动下做直线运动，主缸顶杆3推动制动主缸1活塞建立制动压力，从而将高压制动液推进到各个轮缸以实现液压制动；回位弹簧2在限位滑杆5的推动下产生压紧力，当限位块26前端触碰到前限位螺母27时，中空丝杆17行程达到最大及产生最大制动力；当行车制动需求结束后，行车制动电机23通入反向电流，限位滑杆5、主缸顶杆3、主缸顶杆座4、推杆11和中空丝杆17在回位弹簧2以及制动主缸1活塞的作用力下向后做直线运动，当限位块26后端与后限位螺母25接触时，中空丝杆17回到初始位置，完成一次行车制动。

当有驻车制动需求时，驻车制动电机16接收指令，此时该制动器驻车制动部分开始工作：驻车制动电机16输出转矩，经过驻车制动电机齿轮15和驻车制动从动齿轮13的减速增扭将电机转矩传递到螺纹杆12上；利用螺纹杆12与驻车制动螺母10的配合将驻车制动电机16的旋转运动变为驻车制动螺母10的直线运动，驻车制动螺母10在螺纹杆12的带动下做直线运动，挤压位于制动螺母10前端面的驻车弹簧9产生压紧力；此时驻车弹簧9另一端抵在推杆11上并推动推杆11做直线运动，在推杆11的带动下，主缸顶杆座4、主缸顶杆3做直线运动推动制动主缸1活塞建立制动压力。利用螺纹杆12的自锁现象保持驻车制动电机16下电后的制动力。在驻车制动需求结束后，驻车制动电机16通入反向电流，螺纹杆12反转带动驻车制动螺母10、驻车弹簧9、推杆11、主缸顶杆座4和主缸顶杆3回位，解除驻车制动。

当有紧急制动需求时，行车制动电机23与驻车制动电机16同时接受指令，此时该制动器行车制动部分和驻车制动部分同时开始工作：行车制动机构将转矩由行车制动电机23传递给中空丝杆17，主缸顶杆3在中空丝杆17的推动下直线运动推动主缸活塞从而建立压力，同时驻车制动电机16输出转矩通过驻车制动电机齿轮15以及驻车制动从动齿轮13传递到螺纹杆12上，利用驻车制动螺母10的直线运动使驻车弹簧9产生压紧力推动推杆11直线运动，从而推动主缸顶杆座4和主缸顶杆3继续推动主缸活塞建立压力。

从上述原理可知：

当有其中一个制动电机发生故障时，另一制动电机的工作不受影响，依然能保证将电机的转矩传递到主缸顶杆3上，从而推动主缸活塞形成制动力。

当由于长期挤压制动主缸1导致制动液轻微泄露时，由于驻车弹簧9存在一定的预紧力，故在驻车制动电机16未发出转矩信号时，驻车弹簧9依然能有一定的形变量使得主缸顶杆3挤压制动主缸1，从而达到新的驻车制动平衡状态。

本发明进一步公开了一种电动汽车，其具有上述的带驻车功能的双电机控制液压制动器。

综上，本发明具有如下优点：

1、利用双电机，可实现利用一套装置完成行车制动以及驻车制动两个功能；本发明在一个制动电机失效时，另一制动电机依然能提供一定的制动力，实现双保险；本发明在制动时，行车制动电机23与驻车制动电机16可一同工作，实现快速达到要求制动力。

2、利用双电机的控制，可将需求转矩分配到两个电机上，可减少对电机性能以及传动系统传动比上的要求。

3、利用驻车弹簧的压紧力，实现在制动液有轻微泄露的情况下，依然能够提供足够的驻车制动力。

5、利用导向杆上的前、后限位螺母以及限位块进行限位和吸能减震，避免限位滑杆与齿轮的直接接触，提高零件的使用寿命。

6、利用壳体上的透气阀33，避免因温度变化，气体膨胀导致密封结构的失效。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。