一种自锁式电子机械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，本实用新型涉及一种自锁式电子机械制动装置。

背景技术：

传统的汽车制动系统通常采用液压制动装置，其缺点是需要一定数量的管路和阀类元件，使得整个装置结构复杂，质量大。由于液压制动装置的管路长，所以制动压力产生慢，易产生制动滞后，使消除制动间隙得时间变长，致使安全性降低；如果想要获得较快的制动响应，液压制动装置就必须采用高性能的液压阀元件，即增加了制动系统本身的成本。

随着目前汽车产业的总体高速发展，人们对汽车的制动性能以及成本提出了更高的要求，电子机械制动(EMB)系统逐渐走进了人们的视野。由于电子机械制动(EMB)系统系统属于机电一体化系统，其工作过程完全由机械结构完成，所以其可以获得良好的制动响应，并且可以避免液压系统管路的油液所带来的污染，符合当前汽车工业的总体需求和新能源汽车的产业要求。

电子机械制动(EMB)系统系统主要是通过电子控制单元对制动电机实施电流控制，使制动电机输出转矩，通过系统内的机械传动机构，将制动电机的输出转矩转化为作用在制动器上的制动力。

现有的电子机械制动装置由于其制动装置本身零部件较多，结构优化不够合理，导致电子机械制动装置的体积较大，集成度较低，不利于新兴汽车产业对高集成度的要求；此外，目前的电子机械制动装置内均缺少独立的自锁机构，很难满足汽车驻车时的制动要求。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供了一种自锁式电子机械制动装置，能够有效节省制动装置在整车布置中所占的体积，并且可以稳定实现自锁功能。结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：

一种自锁式电子机械制动装置，由箱体、第一电机、行星齿轮传动机构、丝杠轴、第二电机、滚珠丝杠副螺母、弹簧、摩擦片以及制动盘组成；

第一电机1安装在箱体的外端部，行星齿轮传动机构的太阳轮设置在电机输出轴2上，齿圈固定在箱体内，行星架8与丝杠轴19一端同轴传动连接，丝杠轴19中部与第二电机转子18同轴连接形成滑动丝杠副，第二电机定子15固定安装在箱体内侧，丝杠轴19的另一端与滚珠丝杠副螺母20同轴连接形成滚动丝杠副，所述滚珠丝杠副螺母20的后端穿过箱体，弹簧21安装在滚珠丝杠副螺母20的首端外沿端面与箱体内壁之间；两个摩擦片分别安装在滚珠丝杠副螺母20的后端面上和位于箱体外侧的隔板上，制动盘26安装在两个摩擦盘之间；

在第一电机1的驱动下，动力经行星齿轮传动机构传递至丝杠轴19，滚珠丝杠副螺母20在丝杠轴19的带动下向外运动实现摩擦制动，当第二电机定子和第二电机转子通电后，第二电机转子沿着丝杠轴19向外移动并顶靠在外侧的滚珠丝杠副螺母20的首端外沿端面上并自锁实现制动力的保持。

进一步地，所述行星齿轮传动机构的太阳轮为在电机输出轴2上加工的齿轮轴，所述行星齿轮传动机构的齿圈为箱体内侧壁上加工的一圈内齿，所述行星齿轮传动机构的行星齿轮7安装在行星架8上，并分别与内圈和太阳轮啮合传动。

更进一步地，所述行星架8的主体为套筒轴结构，行星架8后端套筒轴的内表面与丝杠轴19的外表面键连接；行星架8前端设有外沿，在前端的外沿端面圆周方向均匀分布有三个圆柱，所述行星齿轮7对应安装在三个圆柱上，且在行星齿轮7的内表面与圆柱的外表面之间均安装一个轴瓦6，行星架8前侧端面上固定安装有盖板5；电机输出轴2端部与行星架8的套筒轴内侧之间安装有深沟球轴承9。

进一步地，所述第二电机由第二电机定子15、定子绕组16、第二电机转子18以及转子磁轭17组成，两组所述第二电机定子15固定安装在箱体内壁上，定子绕组16安装在两组第二电机定子15之间，所述第二电机转子18与丝杠轴19配合安装形成滑动丝杠副，所述转子磁轭17安装在第二电机转子18的外表面上，在磁路中进行磁力线传输。

进一步地，所述丝杠轴19与第二电机转子18安装组成梯形滑动丝杠副。

进一步地，所述行星架8后端套筒轴外侧与箱体内壁之间沿反向安装有两个圆锥滚子轴承。

进一步地，所述滚珠丝杠副螺母20为首端设有外沿且后端封底的筒状，在滚珠丝杠副螺母20的外沿圆周侧面上均匀设有滑块，在与滑块对应的箱体内壁开有滑槽，滑块安装在滑槽内，在滑槽的导向作用下，滚珠丝杠副螺母20沿着箱体内壁线性滑移。

进一步地，所述箱体由箱盖3、前箱体4、中间箱体11和后箱体24组成，所述箱盖3安装在整个箱体前端，第一电机1固定安装在所述箱盖3上，所述箱盖3、前箱体4、中间箱体11和后箱体24依次螺栓连接，在后箱体24与滚珠丝杠副螺母20后端连接处安装有密封圈23。

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自锁式电子机械制动装置通过将制动装置本身机械零部件与自锁部件集成在一个制动装置中，并采用行星齿轮传动机构，使得整个装置的体积较小，集成度较高，该高度集成化的设计能够有效节省制动装置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自锁式电子机械制动装置通过滑动丝杠副来实现自锁，以适应目前制动策略对保压工况的要求，在有效节省制动装置在整车布置中所占的体积基础上，可以更加稳定地实现自锁功能

3、本实用新型所述的一种自锁式电子机械制动装置在制动系统工作在驻车制动工况时，通过第一电机与第二电机协调工作，能够实现对制动器的自锁控制，其驻车性能较好，能够有效提高安全性。

4、本实用新型所述的一种自锁式电子机械制动装置其通过电机控制，可以达到良好的制动响应，其可以应用于目前的传统汽车领域以及新兴的电动汽车领域，其制动稳定性好，应用前景较为广泛。

附图说明

图1为本实用新型所述的自锁式电子机械制动装置的正视剖视图；

图2为本实用新型所述的自锁式电子机械制动装置的俯视图；

图3为本实用新型所述的自锁式电子机械制动装置的A-A方向剖视图；

图4为本实用新型所述的自锁式电子机械制动装置的B方向视图；

图5为本实用新型所述的自锁式电子机械制动装置中的行星架的结构示意图；

图6为本实用新型所述的自锁式电子机械制动装置中的滚珠丝杠副螺母的结构示意图。

图中：

1.第一电机，2.电机输出轴，3.箱盖，4.前箱体，

5.盖板，6.轴瓦，7.行星齿轮，8.行星架，

9.深沟球轴承，10.第一圆锥滚子轴承，11.中间箱体，12.第二圆锥滚子轴承，

13.平键，14.衬套，15.第二电机定子，16.定子绕组，

17.转子磁轭，18.第二电机转子，19.丝杠轴，20.滚珠丝杠副螺母，

21.弹簧，22.滚珠丝杠副滚珠，23.密封圈，24.后箱体，

25.第一摩擦片，26.制动盘，27.第二摩擦片。

具体实施方式

为进一步清楚地阐述本实用新型的技术方案，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自锁式电子机械制动装置，主要由第一电机1、电机输出轴2、箱盖3、前箱体4、盖板5、轴瓦6、行星齿轮7、行星架8、深沟球轴承9、第一圆锥滚子轴承10、中间箱体11、第二圆锥滚子轴承12、平键13、衬套14、定子铁芯15、定子绕组16、转子磁轭17、第二电机转子18、丝杠轴19、滚珠丝杠副螺母20、弹簧21、滚珠丝杠副滚珠22、密封圈23、后箱体24、第一摩擦片25、制动盘26和第二摩擦片27组成。

所述第一电机1选用直流无刷电动机，如图4所示，第一电机1的后端法兰盘与箱盖3之间通过四组螺栓螺母连接件装配在一起，以保证二者在工作中相对位置保持不变；如图2所示，所述前箱体4为前后两端均为环形法兰盘的套筒状，箱盖3与前箱体4前端的环形法兰盘通过四个螺钉连接件装配在一起，以保证箱盖3与前箱体4在工作中相对位置保持不变；所述中间箱体11为前侧外圆周上和后端面上均带有环形法兰盘的套筒状结构，中间箱体11的前端部分插装进前箱体4的后端套筒内，前箱体4后端的环形法兰盘通过六个螺钉与中间箱体11外圆周上的法兰盘连接，以保证前箱体4与中间箱体11在工作中相对位置保持不变。

所述前箱体4内表面的中间位置还加工有一圈内齿，形成齿圈结构；

所述行星架8位于前箱体4内，如图5所示，所述行星架8的主体为套筒轴结构，行星架8后端套筒轴的内表面上加工有平键槽，行星架8前端设有外沿，在前端的外沿端面圆周方向均匀分布有三个圆柱，且圆柱的轴线与行星架8的轴线平行，在每个圆柱的外端面中心均加工有一个螺纹盲孔，在每个圆柱的上均套装一个行星齿轮7，在行星齿轮7的内表面与圆柱的外表面之间均安装一个轴瓦6，轴瓦6的作用是降低行星齿轮7与行星架8凸台间的磨损，提高其使用寿命；所述轴瓦6的前端设有外沿，轴瓦6的外沿后端面顶靠在行星齿轮7的前端面上，行星齿轮7的后端面顶靠在行星架8前端外沿后端面上，以便实现行星齿轮7的轴向定位；所述盖板5为扁圆柱状，在盖板5的中心位置加工有中心孔，在盖板5的圆周方向加工有三个均布的通孔，所述通孔的中心位置分别对应行星架8上三个圆柱的螺纹盲孔的中心，盖板5的通孔与行星架8圆柱中心的螺纹盲孔通过三个螺钉装配在一起，以保证盖板5与行星架8工作中相对位置保持不变。

所述电机输出轴2为三段阶梯齿轮轴，在电机输出轴2的前段连接第一电机1后穿过盖板5的中心孔，电机输出轴2的中间段轴上加工有轮齿，形成齿轮轴，电机输出轴2的后段伸入行星架8的前端套筒内，电机输出轴2与行星架8之间安装有深沟球轴承9，所述深沟球轴承9选用型号为6002型深沟球轴承，深沟球轴承9套装在电机输出轴2有段的外侧，深沟球轴承9的外圆周面与行星架8套筒结构的内表面相接触，深沟球轴承9的内圈前端与电机输出轴2的轴肩相接触，深沟球轴承9的外圈后端与行星架8套筒的内端面相接触，深沟球轴承9的作用是保证电机输出轴2的自由旋转并起到支撑作用。

如图3所示，所述前箱体4内表面的齿圈与行星架8上安装的三个行星齿轮7外侧啮合，三个行星齿轮7内侧与电机输出轴2中间段的齿轮轴啮合，使前箱体4内表面的齿圈、行星架8、三个行星齿轮7以及电机输出轴2中间段的齿轮轴(即太阳轮)构成一个完整运行的行星齿轮传动机构，其作用是将第一电机1输出的动力由电机输出轴2中间段的齿轮轴输入，进行减速增扭后，再通过行星架8进行对外输出。

如图1所示，所述丝杠轴19为三段阶梯丝杠轴，其前段光轴的轴径最小，丝杠轴19的前段光轴安装在行星架8后端的套筒轴内部，所述丝杠轴19前段光轴后侧轴肩的的前端面与行星架8的后端面之间装有一个衬套14，所述衬套14为一圆环形零件，起到轴肩定位的作用；

所述行星架8后端的套筒轴伸至中间箱体11的前端，所述行星架8与中间箱体11之间装配有两个圆锥滚子轴承，第一圆锥滚子轴承10与第二圆锥滚子轴承12均选用型号为7006C的圆锥滚子轴承，第一圆锥滚子轴承10与第二圆锥滚子轴承12的装配方向相反。装配时，第一圆锥滚子轴承10的内圈与行星架8后端的套筒轴前侧轴肩相接触安装，第二圆锥滚子轴承12的外圈与第一圆锥滚子轴承10的外圈相接触安装，第二圆锥滚子轴承12的内圈后端与衬套14的前端相接触安装。

在丝杠轴19的前段光轴的外圆周上加工有一个平键槽，键槽尺寸与行星架8后端套筒轴的内表面上加工有平键槽尺寸相当，丝杠轴19与行星架8后端套筒轴之间通过平键13连接，以实现行星架8通过平键13对丝杠轴19的动力传递；所述丝杠轴19中段滑动丝杠轴的轴径最大，滑动丝杠轴的外表面加工有螺旋状梯形槽；所述丝杠轴19的后段滚动丝杠轴的轴径介于前段光轴与中段滑动丝杠轴的轴径之间，且后段滚动丝杠轴的外表面加工有螺旋状弧形槽。

所述的中间箱体11后端的法兰盘与后箱体24的前端法兰盘通过六组螺栓螺母连接件装配在一起，以保证中间箱体11与后箱体24在工作中相对位置保持不变。所述后箱体24中间内表面圆周方向加工有四个矩形长槽，所述后箱体24的后端的箱体外侧还设有一个用于安装摩擦片的隔板。

所述的定子铁芯15与定子绕组16安装在中间箱体11与后箱体12的连接处的箱体内壁，定子绕组16位于两组定子铁芯15之间共同组成第二电机的定子部分，通过向定子绕组16通电，使第二电机的定子部分产生变化的磁场，以驱动第二电机转子18旋转；所述第二电机转子18为管状，在第二电机转子18内表面加工有螺旋状梯形槽，第二电机转子18位于第二电机的定子部分内部，并安装在所述丝杠轴9的中段滑动丝杠轴上，第二电机转子18内表面的螺旋状梯形槽尺寸与丝杠轴9中段滑动丝杠轴的螺旋状梯形槽尺寸相匹配，形成滑动丝杠副结构，保证第二电机转子18的动力可以传递至丝杠轴9上，且由于滑动丝杠副的自锁功能，丝杠轴9会锁止第二电机转子18的轴向滑移运动，从而实现制动装置在驻车时保持制动力。所述转子磁轭17安装在第二电机转子18的外表面上，转子磁轭17的作用是在磁路中进行磁力线传输。第二电机转子18位于第二电机的定子部分内部，且与第二电机的定子部分之间保持有一定间隙，以保证第二电机转子18的正常旋转。

如图6所示，所述的滚珠丝杠副螺母20为一端设有外沿，另一端设有封底的筒状，在滚珠丝杠副螺母20的外沿圆周侧面上均匀设有四个矩形滑块，四个所述矩形滑块与后箱体24中间内表面的四个矩形长槽滑动连接，在后箱体24内矩形长槽的导向作用下，滚珠丝杠副螺母20沿着后箱体24内的矩形长槽线性滑移，实现滚珠丝杠副螺母20在后箱体24内的平稳滑动；

如图1所示，滚珠丝杠副螺母20套装在所述丝杠轴19的后段滚动丝杠轴上，滚珠丝杠副螺母20前端外沿端面与第二电机转子18的后端面相接触；在滚珠丝杠副螺母20的内表面加工有螺旋状弧形槽，滚珠丝杠副螺母20上的螺旋状弧形槽与丝杠轴19的后段滚动丝杠轴外圆周面上的螺旋状弧形槽相匹配，滚珠丝杠副螺母20与丝杠轴19装配在一起形成螺旋滚道，所述螺旋滚道内设有滚珠丝杠副滚珠22，所述滚珠丝杠副螺母20、丝杠轴19和滚珠丝杠副滚珠22形成滚珠丝杠副结构，以保证将丝杠轴19的旋转运动转换为滚珠丝杠副螺母20的直线移动。所述滚珠丝杠副螺母20的封底端穿过后箱体24的后侧支撑壁，在后箱体24的后侧支撑壁与滚珠丝杠副螺母20之间装有密封圈，以保证制动装置箱体内的密封性；在滚珠丝杠副螺母20外沿的后端面与后箱体24的后侧支撑壁之间安装有弹簧21。

如图1所示，第一摩擦片25固连在滚珠丝杠副螺母20的封底端的外端面上，第二摩擦片27固连在后箱体24外侧的隔板上，制动盘26位于第一摩擦片25与第二摩擦片27之间，在制动装置未开始工作时，制动盘26与第一摩擦片25和第二摩擦片27之间均保持一定间隙，以保证制动装置在不工作时不会与汽车运动发生干涉。

本实用新型所述自锁式电子机械制动装置得工作原理和工作过程如下：

1.行车制动工作过程：

当行车过程中驾驶员踩动制动踏板，整车ECU控制单元控制第一电机1开始正转，电机输出轴2开始旋转，由于电机输出轴2上的齿轮轴、行星齿轮7、行星架8、前箱体4上的齿圈组成行星齿轮机构，由于前箱体4在制动装置中保持固定，故前箱体4上的齿圈也被固定。由于行星齿轮机构的作用，动力由电机输出轴2上的齿轮轴输入，经由行星齿轮7减速增扭，从行星架8进行输出，使行星架8开始正转，行星架8通过平键13带动丝杠轴19开始正转。

此时，第二电机定子铁芯15和定子绕组16均处于断电状态，第二电机转子18在丝杠轴19上自由旋转不参与传动；丝杠轴19开始正转，丝杠轴19、滚珠丝杠副螺母20、和滚珠丝杠副滚珠22形成的滚珠丝杠副将丝杠轴9的旋转运动转换为滚珠丝杠副螺母20的向后(向外)直线移动，滚珠丝杠副螺母20推动第一摩擦片25向后移动。由于第二摩擦片27固连在后箱体24外侧的隔板上而保持固定不动，第一摩擦片25克服其与制动盘26的间隙，推动制动盘26向后移，直到制动盘26克服其与第二摩擦片27之间的间隙，此时第一摩擦片25与第二摩擦片27均与制动盘26相接触，通过摩擦作用，使制动盘26开始制动减速，实现行车工况下的制动过程。

2.驻车制动工作过程：

当驾驶员需要驻车制动时，整车ECU控制单元控制第一电机1开始正转，电机输出轴2开始旋转，由于电机输出轴2上的齿轮轴、行星齿轮7、行星架8、前箱体4上的齿圈组成行星齿轮机构，由于前箱体4在制动装置中保持固定，故前箱体4上的齿圈也被固定。由于行星齿轮机构的作用，动力由电机输出轴2上的齿轮轴输入，经由行星齿轮7减速增扭，从行星架8进行输出，使行星架8开始正转，行星架8通过平键13带动丝杠轴19开始正转。

此时，第二电机定子铁芯15和定子绕组16均处于断电状态，第二电机转子18在丝杠轴19上自由旋转不参与传动；丝杠轴19开始正转，丝杠轴19、滚珠丝杠副螺母20、和滚珠丝杠副滚珠22形成的滚珠丝杠副将丝杠轴9的旋转运动转换为滚珠丝杠副螺母20的向后(向外)直线移动，滚珠丝杠副螺母20推动第一摩擦片25向后移动。由于第二摩擦片27固连在后箱体24外侧的隔板上而保持固定不动，第一摩擦片25克服其与制动盘26的间隙，推动制动盘26向后移，直到制动盘26克服其与第二摩擦片27之间的间隙，此时第一摩擦片25与第二摩擦片27均与制动盘26相接触，通过摩擦作用，使制动盘26开始制动减速，实现行车工况下的制动过程。

当作用在制动盘26上的制动力达到驻车制动需求时，整车ECU控制第一电机1通电但停止转动保持位置不变，且第二电机定子铁芯15与定子绕组16均通电，由于第二电机定子铁芯15和定子绕组16组成第二电机定子部分，第二电机定子部分在电流的作用下产生变化的磁场，该磁场使第二电机转子18正转，由于第二电机转子18与丝杠轴9组成滑动丝杠副，第二电机转子18相对于丝杠轴9向后产生轴向位移，直至第二电机转子18后端面顶住滚珠丝杠副螺母20的前端面，此时，整车ECU控制第二电机定子部分断电，使第二电机停止工作，当第二电机停止工作后，整车ECU控制第一电机1断电停止工作。此时，由于第二电机转子18与丝杠轴9组成的滑动丝杠副的自锁作用，丝杠轴9会锁止第二电机转子18的轴向滑移，从而实现制动装置驻车时的制动力保持作用，实现驻车制动时的制动稳定性。