一种电动制动器的制作方法

本发明属于汽车制动技术领域，涉及一种电动制动器。

背景技术：

制动器是具有使运动部件(或运动机械)减速、停止或保持停止状态等功能的装置，俗称刹车。电制动器为制动器中的一种，其采用电机作为驱动的动力源，通过机械式的传动结构来将电机输出的周向旋转运动转换为直线运动，从而实现对摩擦片的轴向推动。相对于其它制动器来说，电制动器因其具有节能环保、便于集成控制等优点逐渐得到广泛利用。但是，在制动过程中，作为摩擦的对象，摩擦片将不断磨损，从而使得摩擦片与制动盘之间的制动间隙也逐渐增大，所以在摩擦片磨损以后需要对电制动器的该制动间隙进行实时补偿以保证制动时的灵敏度。

例如，人们设计了一种电子机械制动器，包括摩擦片、制动盘以及可推动摩擦片向前运动从而夹紧制动盘的动力机构，该动力机构包括电机和与电机的输出端相连的运动机构，运动机构能够将电机的旋转运动转化为直线运动，该电子机械制动器中还包括有设置在运动机构和摩擦片之间的间隙自调装置，该间隙自调节装置包括进给单元和补偿单元，进给单元用于在运动机构的带动下作轴向运动，补偿单元用于在制动完成后限制进给单元向后的轴向运动以补偿制动间隙。

上述电子机械制动器采用机械式的间隙自调装置中的进给单元和补偿单元来对制动后变化的制动间隙进行补偿，但是，该间隙自调装置中的进给单元包括非自锁螺母，补偿单元包括非自锁螺栓、活塞缸、矩形圈以及内卡簧等结构，整个间隙自调装置的组成部件较多，结构较为复杂且间隙自调装置中的补偿单元的部件也容易在周向转动的过程中发生磨损，使用寿命较短。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种电动制动器，所要解决的技术问题是如何简化制动间隙调节的结构。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种电动制动器，包括驱动电机、螺杆传动结构以及摩擦片，所述驱动电机能驱动上述螺杆传动结构推动所述摩擦片抵靠在车辆的制动盘上，其特征在于，所述驱动电机由控制器控制还能作为间隙补偿装置来补偿电动制动器的制动间隙：

驱动电机驱动螺杆传动结构开始制动后，采用传感器采集摩擦片抵靠在制动盘上时所受到的制动力t1的大小；

控制器将采集到的制动力t1与预设的制动力值t2相比较，当两者相等时将驱动电机转子所处位置并设为制动分界点；

制动结束后，以制动分界点为起始点，控制驱动电机反转设定圈数n2。

本电动制动器在车辆进行制动时，实时采集摩擦片所受到的制动力大小t1并将其与预设的制动力值t2相比较，如果制动力大小t1小于预设的制动力值t2，则继续检测；如果两者相等，则将此时的驱动电机转子所处的位置和角度作为制动分界点。当制动结束后，驱动电机进行反转，以制动分界点作为圈数计数的起始点，控制驱动电机反转设定的圈数n2，驱动电机每次在制动结束后回退的距离相同。则在下一次制动时，在驱动电机转速稳定的情况下，驱动电机正向转动设定圈数n2的制动响应时间将恒定，即通过对用于驱动摩擦片制动的驱动电机的精确控制，使得每次制动的响应时间相同，也使得每次制动后因摩擦片摩擦而造成的制动间隙变化得到了补偿。在此制动间隙的补偿过程中，驱动电机由控制器控制还能根据制动情况缩小和放大制动间隙的来恒定控制调整制动器的制动间隙，即在制动间隙补偿时不仅仅是在间隙变大的情况能实现补偿，且能在制动间隙不足的情况进行反向补偿。

采用本电动制动器进行制动补偿，通过控制器和传感器配合电动制动器中的驱动电机以及将驱动电机的动力传递输出的螺杆传动结构，仅由驱动电机作为间隙补偿装置来补偿电动制动器的制动间隙以实现对制动间隙的调节和补偿，即通过电动制动器中的一个驱动电机即可实现驱动制动以及制动间隙自动补偿的这两个作用，无需另外增设机械式的间隙补偿装置，结构较为简单。

而整个制动过程以达到稳定制动效果的制动力作为制动分界点设定的基础来实现对驱动电机工作的闭环控制，使得间隙补偿以后能在相同的响应时间内达到相同的制动效果，保证了制动效果的稳定性。

在上述的电动制动器中，开始制动后，实时记录驱动电机转动圈数ns，当采集到的制动力t1的大小小于预设的制动力值t2且制动结束，则控制驱动电机反转ns圈。在制动力t1的大小未达到足够的大小时，包括开始制动后却未使摩擦片与制动盘抵靠的情况，可控制驱动电机回到此次制动开始时的位置，不进行制动补偿，保证制动间隙的恒定。

在上述的电动制动器中，所述传感器为能检测摩擦片抵靠在制动盘上时所受到的制动力t1的大小的压力传感器或者能检测驱动电机扭矩的扭矩传感器。可根据实际螺杆传动结构的需求，直接采用压力传感器检测制动力的大小，或者采用扭矩传感器检测驱动电机的扭矩大小以间接反馈制动力的大小。

在上述的电动制动器中，所述传感器为压力传感器，该压力传感器连接于上述螺杆传动结构处且能检测上述螺杆传动结构对所述摩擦片施加作用力时螺杆传动结构所受到的反作用力。摩擦片长时间摩擦将发生磨损，如果直接将压力传感器连接于摩擦片或者制动盘上用于检测制动力大小，不仅会影响制动的效果，且压力传感器容易受到损伤，使用寿命较短，而将压力传感器设置于螺杆传动结构处用于检测反作用力则可避免压力传感器受到摩擦片磨损的影响，保证制动力检测的稳定性，从而更有利于控制器的精确控制，进而提高制动效果。

在上述的电动制动器中，所述螺杆传动结构包括螺母以及与螺母螺纹连接的螺杆，所述螺母与所述驱动电机的输出端传动连接，所述螺杆的一端朝向上述摩擦片，所述压力传感器设置于上述螺母的一侧且压力传感器与上述摩擦片分别设置于螺母的两侧，所述螺母能施加作用力在上述压力传感器上。本电动制动器工作时，由驱动电机输出动力，带动螺母周向转动，螺杆会在螺母转动时发生轴向移动，并将与螺杆一端位置对应的摩擦片推出至制动盘上，此时，摩擦片会将受到制动盘的反作用力施加在螺杆以及与螺杆螺纹连接的螺母上，进而通过螺母将反作用力传递至压力传感器上，以供压力传感器检测摩擦片所受到的制动力大小。反之，驱动电机反向转动，螺杆反向退回，取消对摩擦片施加的制动力，使得摩擦片能离开制动盘表面，取消制动。

在上述的电动制动器中，所述压力传感器具有用于检测制动力大小的检测部，所述检测部呈环形且套设在上述螺杆外侧。检测部呈环形且套设在螺杆外侧，能更好地与螺母的位置正对，更稳定地承受螺母对其施加的作用力。

在上述的电动制动器中，所述螺母外侧固定有能与上述驱动电机传动连接的环形齿轮，所述螺杆外侧套设有能对其进行周向限位的限位件。螺纹通过环形齿轮与驱动电机传动连接，传动更稳定，能更好地传递驱动力，限位件对螺杆的限位可使螺杆仅沿轴向运动，能更好地将其受到反作用力通过螺母传递给压力传感器，提高压力传感器检测的精确性，进而提高制动补偿的精度。

在上述的电动制动器中，所述设定圈数n2为首次制动时，驱动电机从开始驱动螺杆传动结构动作直至摩擦片抵靠在制动盘上时所受到的制动力t1与预设的制动力值t2相等时驱动电机转动的圈数。根据实际车辆的不同情况，可采集初次制动时的驱动电机转动圈数来作为设定圈数n2，以便于根据不同的车辆及车况进行灵活设定，保证了制动效果。

作为另一种情况，在上述的电动制动器中，所述设定圈数n2为6～20圈。该设定圈数可使驱动电机正转时所达到的制动响应时间足够满足制动需求。

在上述的电动制动器中，所述预设的制动力值t2为100～5000n。该制动力数值可满足制动的需求。

在上述的电动制动器中，电动制动器为持续制动时，制动力的大小t1为持续增大的连续变量，将采集到的制动力t1直接与预设的制动力值t2相比较，当两者相等时驱动电机转子所处位置为制动分界点。当电动制动器为持续制动的形式时，驱动电机持续为摩擦片提供制动力，制动力t1的大小持续增大，则可直接将采集到的制动力t1与预设的制动力值t2相比较，从而判断制动分界点。

作为另一种情况，在上述的电动制动器中，电动制动器为点刹制动时，制动力的大小t1为离散的变量，将采集到的有效区间内制动力t1的均值与预设的制动力值t2相比较，当两者相等时驱动电机转子所处位置为制动分界点。当电动制动器为点刹式制动时，制动力t1的大小为在数个离散的区间内连续变化的变量，则可将在单一有效区间内制动力t1的均值与预设的制动力值t2相比较以判断制动分界点。

与现有技术相比，本电动制动器通过对驱动电机进行精确控制，仅以驱动电机作为间隙补偿的装置，取消了机械式的间隙补偿结构的设置，大大简化了结构；同时，以摩擦片所受到的制动力大小为控制基础，精确控制驱动电机的反转圈数，利用闭环控制，控制精度更高，实现了制动间隙恒定控制；且使得电动制动器在相同的制动响应时间内对摩擦片施加基本相同的制动力，保证了制动效果。

附图说明

图1是本电动制动器的控制流程图。

图2是本电动制动器的控制原理框图。

图3是本电动制动器的剖视结构示意图。

图中，1、驱动电机；2、摩擦片；3、压力传感器；4、螺母；5、螺杆；6、限位件；7、环形齿轮。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图3所示，电动制动器包括驱动电机1、螺杆传动结构以及摩擦片2，其中，螺杆传动结构包括传动齿轮、螺母4、与螺母4螺纹连接的螺杆5以及限位件6，螺母4通过传动齿轮与驱动电机1的输出端传动连接，限位件6能对螺杆5进行周向限位，且螺杆5的一端朝向摩擦片2。在本实施例中，螺母4和螺杆5均为两个，两个螺母4外侧均固定有能与传动齿轮传动连接的环形齿轮7，限位件6呈板状且贯穿开设有两个非圆形的通孔，两个螺杆5朝向摩擦片2一端的截面形状与通孔相匹配且分别穿设于两个通孔中，限位件6还通过卡簧分别轴向固定在两个螺杆5上。

如图2所示，电动制动器还包括控制器、能检测摩擦片2所受到的制动力大小的传感器以及能检测驱动电机1转动圈数的检测模块，传感器、检测模块以及电动制动器中的驱动电机1均与控制器相连接。控制器能接收传感器和检测模块发送的信号，以预设的程序来控制驱动电机1的工作状态。在本实施例中，传感器采用压力传感器3，当然，也可选用用于检测驱动电机1扭矩大小的扭矩传感器；检测模块可采用编码器或者霍尔传感器等结构；压力传感器3连接于螺杆传动结构处，其中，压力传感器3具有用于检测制动力大小的检测部，该检测部呈环形且套设在螺杆外侧，且与螺杆传动结构中的螺母4一侧相正对，当螺杆5受到螺母4的传动而向摩擦片2方向作直线运动时，螺杆5对摩擦片2施加制动力并将摩擦片2紧压在制动盘上，螺杆5以及螺纹连接在螺杆5外侧的螺母4受到反作用力，并将该反作用力施加在供压力传感器3的检测部上供压力传感器3检测，这样可避免压力传感器3的检测过程受到摩擦片2磨损的影响。在螺杆5受到驱动电机1驱动轴向移动且摩擦片2还未抵靠在制动盘上时，螺杆5和螺纹未受到大的反作用力。

本电动制动器中的驱动电机1还能作为间隙补偿装置来补偿电动制动器的制动间隙：

设定制动力预设值t2以及驱动电机1反转圈数预设值n2；根据不同的需要,也可设定为输入预设的制动间隙等参数，再通过控制器内部的计算公式转换为制动力值与反转圈数值，以便于更直观地理解该参数的设定；

驱动电机1驱动螺杆传动结构开始制动后，实时记录驱动电机1转动圈数ns，并采用压力传感器3采集摩擦片2抵靠在制动盘上时所受到的制动力t1的大小；

通过控制器将采集到的制动力t1与预设的制动力值t2相比较，当两者相等时由检测模块检测驱动电机1转子所处位置并设为制动分界点；

制动结束后，以制动分界点为起始点，控制驱动电机1反转设定圈数n2；

当采集到的制动力t1的大小始终小于预设的制动力值t2且制动结束时，则控制驱动电机1反转ns圈，使驱动电机1反转至制动开始时的初始位置。

在本实施例中，电动制动器为持续制动时，即制动力的大小t1为持续增大的连续变量，可直接将采集到的制动力t1与预设的制动力值t2相比较，当两者相等时驱动电机1转子所处位置为制动分界点。制动力值t2的范围为100～5000n；驱动电机1反转的设定圈数n2的范围为6～20圈。

采用上述电动制动器，仅需通过检测器配合电动制动器中的驱动电机1以及将驱动电机1的动力传递输出的螺杆传动结构，即可实现对制动间隙的调节和补偿，即通过电动制动器中的一个驱动电机1即可实现驱动制动以及制动间隙自动补偿的这两个作用，无需另外增设机械式的间隙补偿装置，结构简单。

此外，根据控制需求的不同，设定圈数n2也可为首次制动时，驱动电机1从开始驱动螺杆传动结构动作直至摩擦片2抵靠在制动盘上时所受到的制动力t1与预设的制动力值t2相等时驱动电机1转动的圈数。当电动制动器为点刹制动时，制动力的大小t1为离散的变量，即制动力t1的值分为数个区间，每个区间内具有有效的制动力值，相邻两个区间之间的制动力大小为0，则可将采集到的有效区间内制动力t1的均值与预设的制动力值t2相比较，当两者相等时驱动电机1转子所处位置为制动分界点。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。