集成有制动助力器的制动卡钳的制作方法

1.本实用新型涉及汽车制动领域，尤其涉及集成有制动助力器的制动卡钳。


背景技术：

2.由于对整车更高性能和更高自动驾驶级别的需求不断增长，要求制动系统向加强安全冗余并减少故障原因的方向发展。同时，市场不允许因此而产生额外的成本。目前的乘用车制动系统仍在使用制动液作为传递物质，将制动需求传递到轮端卡钳，尽管使用制动液有很多好处，但是它也给目前车辆的网络式布置带来了困难，并且具有较高的安装成本以及对长期使用容易出现零部件磨损甚至损坏的现象。此外，现有技术中，倾向于选择固定式卡钳以实现更好的性能，但是使用定钳时，驱动力应传递到卡钳的外侧，安装空间非常有限。
3.wo2021019380中描述的解决方案解决了定钳的机电执行问题，但是该方案不足以用于行车制动器的制动。另外，重复的电机和传动机构造成了相当高的额外成本，且带来的冗余很难充分利用；ep1818235尝试通过为每个卡钳分配独立的建压模块来降低制动系统的复杂度，从而减少液压网络。然而，由于建压模块与卡钳是分离的，因此仍然需要安装，并且如果需要为每个车轮重复进行制动液填充的话，则安装会更加复杂；cn110099824中描述的制动系统通过在后轮上引入纯机电执行器，而前轮由独立的电液执行器制动，进一步简化了液压网络的布置，冗余由独立的前后控制器和在发生电力故障时可以为前轮提供压力的液压踏板感模拟器提供，尽管可以将前轮制动装置放置在离车轮更近的地方，但仍需要液压安装，并且附加的电磁阀会增加踏板感模拟器的成本；cn109249916中的发明通过将制动助力器、车身稳定控制模块以及它们之间的液压连接集成在一起而消除了安装复杂性。但是，由于控制执行器的数量不变，发生故障的可能性很高，并且由于集成丧失了基本的冗余；如果发生电源故障的话，则整个制动系统中都没有电控装置可操作；cn106246764中提供了一种用于卡钳活塞高效制动的解决方案，使得以非自锁的方式进行纯机械制动成为可能，然而，该方案限制了用于驻车制动功能的机电制动，同时行车制动器仍然使用制动液的液压来产生夹紧力。
4.本实用新型通过进一步减少对液压安装的需求以及部件的数量克服了上述解决方案的局限性，同时保留了在控制装置中布置一级、二级或三级冗余的可能性，并且没有产生显著成本。


技术实现要素：

5.本实用新型针对现有技术中的缺点，提供集成有制动助力器的制动卡钳。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：
7.集成有制动助力器的制动卡钳，包括钳体和设置在钳体内的刹车分泵，刹车分泵内设置有卡钳活塞、传动组件和旋转件，卡钳活塞沿着刹车分泵的内壁前后运动，旋转件的内表面与刹车分泵的前表面连接，旋转件与动力源传动连接并在动力源的驱动下转动；传
动组件分别与旋转件和卡钳活塞接触连接，传动组件包括可以沿着制动方向运动并推动卡钳活塞的推动件，旋转件的前后两侧中的至少一侧设置有环设在旋转件表面的若干第一弧面，第一弧面相对处设置有第二弧面，第二弧面设置在钳体的前表面或者钳体外固定的接触件上或者传动组件面向旋转件一侧的表面上，第一弧面和第二弧面中至少其一为坡道，每一对第一弧面与第二弧面之间设有滚珠，滚珠通过第一弧面和第二弧面限位并可沿着其中的坡道相对滑动并驱动旋转件沿着制动方向线性运动。动力源所驱动的滚珠坡道传动装置来产生对卡钳活塞的夹紧力，其中由滚珠坡道旋转件的旋转所产生的线性运动通过布置在卡钳活塞和滚珠坡道旋转件之间的力传递物质传递到卡钳活塞，可以减少其中的传动损失。
8.作为优选，传动组件为盘边间隙调整机构，盘边间隙调整机构包括调节螺母、调节螺杆和设置在调节螺母外的调节弹簧，推动件为调节螺杆，调节螺母与旋转件连接并与旋转件同步转动，调节螺杆与调节螺母相配合，调节弹簧设置在调节螺母的外壁上并对调节螺母施加径向的压力从而改变调节螺母与调节螺杆之间的夹紧力，调节螺杆与卡钳活塞之间设置有弹性挡圈，弹性挡圈的作用是提供推力，使调节螺母保持在活塞内，使其复位时能回到到原先的位置。盘边间隙调整机构为本领域的现有技术，如何操作在此不加以赘述。
9.作为优选，传动组件为液压执行器，液压执行器包括增压活塞和不可压缩的制动液，制动液分布在刹车分泵内，刹车分泵设置有制动液进液口，推动件为增压活塞，增压活塞至少设置有一个旁路通道，旁路通道连通增压活塞的前后两侧的腔室或连通增压活塞的前侧和钳体出液口一侧，增压活塞与旋转件之间设置有滚珠或滚动轴承，增压活塞与旋转件可相对转动的同时在制动方向上运动同步。
10.作为优选，动力源还连接有减速传动件，动力源通过减速传动件与旋转件传动连接；减速传动件包括与动力源连接的第一齿轮和与旋转件连接的第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮联动，卡钳活塞和刹车分泵之间设置有弹性密封圈，而旋转件与刹车分泵之间设置有旋转件密封件。减速传动件可以将动力源的旋转传递到旋转件，再通过滚珠坡道的传动，可以更好地将电机扭矩和尺寸与带动的旋转件的尺寸和转动扭矩进行匹配。
11.作为优选，若第一弧面和第二弧面中的其中之一为坡道，另一个弧面为用于容置滚珠的球形弧面，旋转件的转动角度不超过360
°
除以滚珠数，若第一弧面和第二弧面都为坡道，旋转件的转动角度不超过720
°
除以滚珠数。为了将旋转件的某个旋转角度转化成精确的卡钳活塞在制动方向上的行程，旋转件可以在钳体方向上与滚珠坡道连接，或者在卡钳活塞方向上与滚珠坡道连接，或者在两个方向上都与滚珠坡道连接，若是两个方向上都有滚珠坡道，则行程为一侧有滚珠坡道的结构的两倍。
12.作为优选，旋转件上设置有跟随旋转件同步转动的限位凸起，第二弧面所在的部件具有与旋转件接触的接触面，接触面上设置有挡块，限位凸起与挡块的相对配合用于限制旋转件的转动角度。
13.作为优选，旁路通道内设置有可控制制动液从高侧流向低压侧的止回阀。增加活塞的旁路通道可以设置止回阀，通过关闭止回阀以产生压力，而不是使用增压活塞的密封件来消除建压活塞的空行程。
14.作为优选，钳体还连接有低压储液罐，低压储液罐的出口与刹车分泵连接，低压储液罐内设置有储液罐弹簧，储液罐弹簧的一端与低压储液罐的内壁抵接，其另一端连接有
储液罐活塞或膜片。制动液进液口可以连接到一个低压储液罐，低压储液罐由储液罐活塞或膜片和储液罐弹簧组成，当卡钳活塞的初始位置由于摩擦片的磨损而改变时可以填充制动液。如果储液罐弹簧力小于卡钳活塞密封件的摩擦力，则储液罐弹簧产生的压力不足以推动卡钳活塞，从而避免意外制动。
15.作为优选，钳体还设置有外部进液口，外部进液口设置在制动液进液口和低压储液罐之间，制动液进液口和低压储液罐的连接处设置有通道选择阀，通道选择阀与旋转件联动。低压储液罐和进油口之间的连接部分可以有一个通向传统制动总泵的外部进液口，以便通过储液罐弹簧来模拟踏板，在电机在意外情况下失效的时候，可以通过制动总泵通过输入制动液来操作卡钳活塞，以防意外发生。低压储液罐和进油口之间的连接部分可以有通道选择阀，以便让连接到外部进液口的制动总泵选择跟低压储液罐或是卡钳分泵连接。这个阀可以由旋转件操作，以便在旋转件处于零点位置时将卡钳分泵连接至制动总泵，以使制动总泵可以在特殊情况下进行操作。旋转件在非零点位置时可以改变阀的状态，以便将外部进液口连接至低压储液罐，从而让所连接的制动总泵能够进行踏板模拟。
16.作为优选，刹车分泵的侧面设置有出液口，出液口与同一卡钳的其他刹车分泵或另一卡钳或压力传感器连接。卡钳分泵可以具有至少一个出液口，将卡钳分泵的加压室连接至制动卡钳中的其他分泵，从而实现以支持多分泵卡钳的分泵之间的联动，或者是联动其他车轮的制动卡钳中的另外的活塞，以简化制动或实现其它车轮在特殊场景下的制动，或将卡钳分泵的加压室连接到一个压力传感器，通过有关夹紧力的信息来支持控制ecu，从而大大提高了汽车在各种情况下的应急能力，提高制动系统的安全性能。
17.本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
18.本实用新型通过进一步减少对液压安装的需求以及部件的数量克服了上述解决方案的局限性，同时保留了在控制装置中布置一级、二级或三级冗余的可能性，并且没有产生显著成本；
19.驱动的滚珠坡道传动装置来产生夹紧力，其中由滚珠坡道旋转件的旋转所产生的线性运动通过布置在卡钳活塞和滚珠坡道旋转件之间的传动组件传递到卡钳活塞，也可以通过减速传动件，以将动力源的旋转通过一定的传动比传递到旋转的滚珠坡道件，从而使动力源扭矩和尺寸与该装置进行匹配；
20.卡钳分泵的加压室连接至制动卡钳中的其他分泵，从而实现以支持多分泵卡钳的分泵之间的联动，或者是联动其他车轮的制动卡钳中的另外的活塞，以简化制动或实现其它车轮在特殊场景下的制动，或将卡钳分泵的加压室连接到一个压力传感器，通过有关夹紧力的信息来支持控制ecu，从而大大提高了汽车在各种情况下的应急能力，提高制动系统的安全性能。
附图说明
21.图1是本实用新型的结构示意图。
22.图2是本实用新型设置减速传动件的结构示意图。
23.图3是滚珠两侧都设置坡道时旋转件的横向剖视图。
24.图4是滚珠两侧都设置坡道时旋转件、滚珠、卡钳主缸接触的纵向剖视图。
25.图5是滚珠两侧都设置坡道时接触面的横向剖视图。
26.图6是只有第二弧面为坡道时旋转件的横向剖视图。
27.图7是只有第二弧面为坡道时旋转件、滚珠、接触面的纵向剖视图。
28.图8是只有第二弧面为坡道时接触面的横向剖视图。
29.图9是只有第一弧面为坡道时旋转件的横向剖视图。
30.图10是只有第一弧面为坡道时旋转件、滚珠、接触面的纵向剖视图。
31.图11是只有第一弧面为坡道时接触面的横向剖视图。
32.图12是本实用新型传动组件为盘边间隙调整机构的结构示意图。
33.图13是本实用新型增压活塞与旋转件之间设置滚动轴承、旋转件与钳体之间设置滚珠的结构示意图。
34.图14是本实用新型设置增压活塞与旋转件之间设置滚珠、旋转件与钳体之间设置滚动轴承的结构示意图。
35.图15是本实用新型旋转件前后两侧都设有第一弧面的结构示意图。
36.图16是本实用新型外接低压储液罐的结构示意图。
37.图17是本实用新型设置外部进液口的结构示意图。
38.图18是本实用新型设置外接进液口和通道选择阀的结构示意图。
39.图19是本实用新型设置出液口的结构示意图。
40.图20是本实用新型设置止回阀的结构示意图。
具体实施方式
41.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例
42.如图1所示，在制动卡钳中，卡钳活塞1被布置在钳体2内的刹车分泵21中，卡钳内集成有单缸双缸甚至多缸活塞用来给卡钳供能。这个活塞一般称之为轮缸，也可以叫分泵。滚珠坡道传动机构由设有第一弧面31，32的旋转件3和对应的滚珠51构成，钳体外固定有接触件8，在接触件8内形成了另外的第二弧面84，85。旋转件3由动力源6驱动并产生旋转，这里的动力源可以为电机或者由电机驱动以发生转动的具有转动轴承的元件。旋转件3转动时通过滚珠和坡道之间的相互运动，将转动转化成旋转件的线性运动，这种线性运动又通过传动组件4传递到卡钳活塞1从而带动卡钳活塞线性运动。
43.如图2所示，动力源与旋转件之间可以设置有减速装置，旋转件3与动力源6之间设置有减速传动件71，72，减速传动件71，72包括与动力源6连接的第一齿轮71和与旋转件3连接的第二齿轮72，第一齿轮与第二齿轮联动，减速传动件71，72的作用为将动力源输出转矩和速度调整为旋转件3所要求的转矩和速度。
44.如图3-5所示，在旋转件3上设有的第一弧面为坡道31a，32a，33a，第二弧面为坡道84a，85a，86a，当滚珠51，52，53沿坡道31a，32a，33a，84a，85a，86a滚动时，它们经过的长度是单个坡道轮廓最大长度的两倍，同时这种滚动运动在滚珠的作用下推动了旋转件3的线性运动。滚珠通过单个坡道的头尾长度时，旋转件3转动360
°
除以滚珠数，这意味着旋转件3的最大旋转角度可以为720
°
除以滚珠数量。为了避免旋转件3旋转超出此范围，在旋转件3上布置了限位凸起38，卡钳主缸3前表面31上设有挡块82，83a，限位凸起38在转动时接触挡
块82，83a，从而通过限位凸起和挡块的配合来锁住旋转件3，以防止旋转件3的旋转超出范围，起到控制转动角的作用，比如图中设有3颗滚珠，每次旋转件3转动角度就在240
°
内，图3中左右两种状态就是分别为限位凸起38在转动过程中分别接触两端挡块82，83a的状态。
45.如图6-8所示，接触面81上的第二弧面为坡道84a，85a，86a，布置在旋转件3中的滑动轴承31b，32b，33b对滚珠51，52，53进行导向，滚珠在滑动轴承中可以滚动，但是不能产生径向的相对滑动。滚珠51，52，53分别沿坡道84a，85a，86a滚动，它们经过的长度是单个轮廓的最大长度，即360
°
除以滚珠数量，同时生成旋转件3的线性运动。这意味着旋转件3的最大旋转角度可以是360
°
除以滚珠数量。为了避免旋转件3旋转超出此范围，在旋转件3上布置了限位凸起38，接触件8的接触面81上设有挡块82，83b，限位凸起38分别接触挡块82，83b来锁住旋转件3，以防止旋转超出范围。
46.如图9-11所示，旋转件3内的第一弧面为坡道31a，32a，33a，由滑动轴承84b，85b，86b对滚珠51，52，53进行导向。滚珠51，52，53沿坡道31a，32a，33a滚动，它们经过的长度是单个轮廓的最大长度，即360
°
除以滚珠数量，同时生成旋转件3的线性运动。这意味着旋转件3的最大旋转角度可以是360
°
除以滚珠数量。为了避免旋转件3旋转超出此范围，在旋转件3上布置了限位凸起38，限位凸起38通过接触布置在接触件8的接触面81上的对应的挡块82，83b来锁住旋转件3，以防止旋转超出范围。
47.如图12所示，在卡钳活塞1和旋转件3之间布置了盘边间隙调整机构4a作为传动组件4。在刹车分泵21中，在卡钳活塞1和刹车分泵21之间设置弹性密封圈23。通过旋转件3的旋转，调节螺母4a3随之旋转并产生调节螺杆4a4的线性运动，该调节螺杆4a4与卡钳活塞1之间连接有弹性挡圈4a5。弹簧盖4a1的调节弹簧4a2施加的预紧力产生摩擦力，当产生足够的夹紧力以克服调节螺母4a3与旋转件3转动摩擦力时，调节螺杆线性运动会停止。调节螺母4a3与旋转件3之间的相对运动将根据需要进行调节，以补偿由于摩擦片的磨损而导致的盘边间隙增加。
48.如图13所示，将增压活塞4b3与旋转件3之间设置滚动轴承4b2，使增压活塞4b3与旋转件3连接，旋转件3的线性运动可以带动增压活塞的线性运动，增压活塞4b3与刹车分泵21之间设置有增压活塞密封件24，并且增压活塞4b3内有旁路通道4b4。当增压活塞4b3通过旋转件3移动到卡钳活塞1处时，旁路通道4b4恰好被增压活塞密封件24堵住。刹车分泵21由通过与外部储液罐连接的进液口26进入的不可压缩的制动液4b1填充。在此图中，第二弧面和接触面81设置在钳体2上，而旋转件3与刹车分泵21之间设置有旋转件密封件25。
49.如图14所示，在设置增压活塞4b3的基础上，第二弧面和接触面设置在增压活塞4b3上，旋转件3上设置有第一弧面，增压活塞4b3设置有与第一弧面相对的第二弧面84，85。旋转件3和钳体2之间设置有滚动轴承4b2。
50.如图15所示，旋转件3的前后两侧都设置有第一弧面，两侧滚珠51，54布置在第一弧面内，其中一个钳体2设置有第二弧面，增压活塞4b3也设置有第二弧面，这两个第二弧面分别与旋转件3一侧的第一弧面相对。利用该布置，对于旋转件3旋转相同的旋转角度时，可以使增压活塞4b3的行程翻倍。
51.如图16所示，低压储液罐9布置在刹车分泵21的进液口26处，以通过储液罐弹簧92作用在储液罐活塞91或膜片上的力使制动液进入。在设计时，储液罐弹簧92的力应小于增压活塞密封件24的回位摩擦力，以避免增压活塞4b3无法回位，意外夹紧。
52.如图17所示，在刹车分泵21的进液口26和储液罐活塞91的连接处布置有额外的外部进液口93，外部进液口93用于连接制动总泵，通过至少一个储液罐弹簧92来模拟踏板感，当动力源6无法工作时，驾驶员通过进液口推动卡钳活塞1来产生夹紧力。储液罐活塞91的初始位置由储液罐9的外壳确定，储液罐弹簧92压动储液罐活塞91为向驾驶员提供足够的反馈力。储液罐9的外壳使储液罐活塞91停在储液罐弹簧92弹簧力具有一定的预压力的位置上。这样驾驶员就需要先克服这个初始力，然后才能克服储液罐弹簧92的力来推动储液罐活塞91。如果没有这样的活塞和弹簧的话，驾驶员即使对踏板施加的力较小，也会感觉到建压活塞4b3对踏板作用力较大，由于储液罐弹簧92相对较软，驾驶员可以很容易踩到他想要踏板行程。另外储液罐活塞91具有预压力使踏板可以克服车辆振动的影响或者踏板本身重力的影响，在原点位置时保持稳定，不会无端制动。
53.如图18所示，在刹车分泵21的进液口26和储液罐活塞91的连接处布置有通道选择阀94，通道选择阀94用于控制外部进液口93与刹车分泵21连接或者外部进液口93与低压储液罐9连接。通道选择阀94与旋转件3连接，旋转件3的旋转角度可以带动通道选择阀94更改控制方式，在本实施例中，在旋转件3处于零点位置时，通道选择阀94控制外部进液口93与刹车分泵21连通，使制动液进液口可以通入制动液以驱动卡钳活塞1。当旋转件3在动力源的驱动下旋转时，通道选择阀94将低压储液罐9与外部进液口 93连通，以利用低压储液罐9提供反馈力来模拟踏板感。
54.如图19所示，刹车分泵21侧壁设置至少一个出液口27，出液口27可以将制动液4b1通入到同一个卡钳的其他分泵中或者另外的卡钳中或压力传感器内。因为定钳由于空间有限，图中刹车分泵21外侧可以设置有一个或者多个分泵，出液口27将制动液4b1压出，同一卡钳中其他分泵内的液压分布支持本实用新型在定钳上的应用。对于另外设置的卡钳，可以为设置一个分泵，也可以为设置有多个分泵的卡钳，如分泵数量为4个，6个，通过出液口27可以将制动液4b1压入到该卡钳内，卡钳内的各个分泵之间也可以通过同样的方式实现制动液的流通。出液口可以连接到另一个卡钳，以简化整个制动系统的控制，或者可以对这种连接进行控制，例如：仅当其他卡钳的控制失效时才启用。为了控制动力源6的运行，可以在出液口27布置压力传感器以测试夹紧力的大小。
55.如图20所示，增压活塞4b3的旁路通道4b4布置有独立于增压活塞4b3的增压活塞密封件24，旁路通道内设置有止回阀4b5，止回阀4b5能在增压活塞4b3建压期间关闭高压侧。止回阀4b5的布置方式可以是，通过旋转件3在一定的旋转角度下与止回阀4b5接触，举个例子，在旋转件3处于零点位置时，通过旋转件3使止回阀4b5保持在打开状态，以确保即使制动液在刹车分泵21的加压室，并不能流动至另一侧，给增压活塞4b3提供压力，在非制动状态下，压力保持平衡。
56.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或
两个以上，除非另有明确具体的限定。
57.总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。