盘式制动器以及具有其的车辆的制作方法

本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种盘式制动器以及具有其的车辆。

背景技术：

相关技术中，车辆的制动器中多采用气压或液压制动管路，整车质量高、制动响应延迟、制动效能低，且需要定期更换液压油，同时存在液压油泄露的风险，不利于环保。当制动器损坏时，不便于维修，拆装困难。在车辆制动过程中制动踏板会产生回弹振动。而且上述制动器对于线控制系统并不适用，因此急需设计一种适用于线控制制动系统的盘式制动器。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种制动响应速度快且结构简单、体积小的盘式制动器。

本发明还提出了一种具有上述盘式制动器的的车辆。

根据本发明第一方面实施例的盘式制动器包括：直线电机、钳体、弹性作动器以及第一制动片，所述直线电机具有电机壳和电机轴，所述钳体与所述电机壳固定连接，所述弹性作动器的一端与所述电机轴连接且另一端从所述钳体的一端伸入所述钳体内，所述第一制动片与所述弹性作动器连接，所述直线电机可通过弹性作动器驱动所述第一制动片朝向固设在车轮上的制动盘运动。

根据本发明实施例的盘式制动器，通过直线电机驱动弹性作动器运动，以使第一制动片朝向制动盘运动，以提高制动盘与第一制动片之间的摩擦，进而达到制动目的，在制动过程中，无需外接液压制动控制部件对盘式制动器进行控制且通过线控制盘式制动器以完成制动，不仅线控制的盘式制动器的制动响应速度更快，而且结构更加简单、空间占用小、生产成本低。

在一些实施例中，所述盘式制动器还包括第二制动片，所述第二制动片固设在所述钳体的另一端，所述第二制动片与所述第一制动片相对设置且两者之间限定出用于容纳所述制动盘的容纳空间，所述直线电机可通过所述弹性作动器驱动所述第一制动片朝向所述第二制动片运动或远离所述第二制动片运动。

根据本发明的一些实施例，所述弹性作动器包括：活塞以及助力弹性件，所述活塞可滑动地设于所述钳体内，所述制动片与所述活塞的一端连接，所述助力弹性件的两端分别止抵在所述活塞的另一端与所述电机轴之间。

在一些实施例中，所述弹性作动器还包括:制动压块以及复位弹性件，所述助力弹性件通过所述制动压块止抵在所述活塞上，所述复位弹性件的两端分别与所述制动压块和所述钳体的一端连接，所述复位弹性件为拉伸弹簧，所述助力弹性件为压缩弹簧。

进一步地，所述活塞具有容纳槽，所述制动压块在所述容纳槽内与所述容纳槽的底壁相止抵，所述助力弹性件和所述复位弹性件至少部分伸入所述容纳槽内。

可选地，所述容纳槽的底壁具有阶梯形的导向凹部，所述导向凹部包括：截锥形的第一弧面和第二弧面，所述第二弧面、所述第一弧面均自底向顶逐渐扩张，所述第二弧面的顶部与所述第一弧面的底部相连，所述第一弧面与所述容纳槽中心轴线的夹角大于所述第二弧面与所述容纳槽的中心轴线的夹角。

在一些实施例中，所述钳体具有安装腔以及与所述安装腔连通的第一敞开口和第二敞开口，所述助力弹性件从所述第一敞开口伸出以与所述电机轴连接，所述制动盘从所述第二敞开口伸入所述安装腔内。

进一步地，所述安装腔具有导向滑孔，所述活塞与所述导向滑孔滑动配合且将所述导向滑孔与所述第二敞开口间隔开。

进一步地，所述盘式制动器还包括密封件和防尘罩，所述密封件设于所述活塞与所述导向滑孔之间以对所述活塞进行轴向密封，所述防尘罩邻近所述活塞的朝向所述第二敞开口的一端设置，所述防尘罩在所述密封件的外端分别与所述活塞和所述钳体连接。

根据本发明的一个具体的实施例，所述第一敞开口位于所述钳体的端部，所述第二敞开口位于所述钳体的侧壁上。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括：车轮以及如上述实施例中所述的盘式制动器，所述钳体可移动地设于所述车身上或者所述钳体与所述车身固定连接。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的盘式制动器的一个示意图；

图2是根据本发明实施例的盘式制动器的另一个示意图(钳体未示出)；

图3是根据本发明实施例的盘式制动器的工作原理示意图。

附图标记：

盘式制动器100，

直线电机1，电机壳11，电机轴12，钳体2，第一敞开口21，第二敞开口22，

弹性作动器3，活塞31，导向凹部311，助力弹性件32，制动压块33，复位弹性件34，弹簧座35，

制动盘4，第一制动片5，密封件6，防尘罩7，第二制动片8，

容纳槽a，安装腔b。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

目前，线控制制动系统是一个全新的制动机构，是制动驱动机构功能与触动装置上的革新。线控制制动系统取消了传统的液压制动系统，以电机提供制动能源，以电信号传输驾驶员制动意图，执行机构为电子机械制动执行器。当车辆制动时，驾驶员踩下制动踏板，制动踏板带有踏板感模拟器，踏板行程信号可通过CAN(控制器局域网络：Controller AreaNetwork)总线传送至控制器。控制器同时接收车速轮速、电机电流和转子位置信号，通过综合的计算分析，控制器发出控制信号。功率驱动电路根据控制器的控制信号向电子机械制动执行器(如鼓式制动器或盘式制动器)的驱动部件(如直线电机)提供相应大小和方向的电流，从而控制驱动部件的运动方向、推力大小、运动速度。这样，驱动部件(如本发明的直线电机)再带动执行机构(如驻车制动执行机构或行车制动执行机构)，以产生制动力输给车轮而实施制动。

为了实现汽车的线控制动，去掉中间变量(如液压、气压等)，从而提高汽车制动系统的驾驶性能，本发明提供了一种电子机械制动执行器，在行车过程中,汽车行驶过程中，驾驶员通过踩电子机械制动踏板实施制动，轮速传感器检测车轮转动速度、转角传感器感检测车轮的转动角度、位移传感器感知踏板位置和变化速度等信号，并将信号传递给制动控制器，制动控制器根据此信号判断出驾驶员的制动意图，并结合其他传感器获得的外界和汽车当前状态，实时计算各个车轮所需的最优制动力，并驱动直线电机正确运作，将直线电机的推力转化为制动片与制动盘之间的夹紧力，以实现各车轮的制动。

与此同时，踏板模拟机构根据车辆、道路、制动系统等各种状态，通过踏板力的变化反馈给驾驶员与传统制动系统相似的“路感”。主动控制制动系统通过传感器采集电机电流、制动盘夹紧力、轮速等信号并实时反馈给制动控制器，整个制动过程形成闭环控制，以确保获得优异的制动效果。此制动系统还可以和整车的电子控制功能整合，在需要时施加必要的制动力或对制动力进行调节，以实现ABS、TCS、ESP及与制动能量回馈系统的整合。

下面参考图1至图3描述根据本发明实施例的盘式制动器100。

如图1、图2和图3所示，根据本发明第一方面实施例的盘式制动器100包括：直线电机1、钳体2、弹性作动器3、以及第一制动片5，直线电机1具有电机壳11和电机轴12，钳体2与电机壳11固定连接，弹性作动器3的一端与电机轴12连接且另一端从钳体2的一端伸入钳体2内，第一制动片5与弹性作动器3连接，直线电机1可通过弹性作动器3驱动第一制动片5朝向固设在车轮上的制动盘4运动。

根据本发明实施例的盘式制动器100，通过直线电机1驱动弹性作动器3运动，以使第一制动片5朝向制动盘4运动，以提高第一制动片5与制动盘4之间的摩擦力，进而达到制动目的，在制动过程中，无需外接液压制动控制部件对盘式制动器100进行控制且通过线控制盘式制动器100以完成制动，不仅线控制的盘式制动器100的制动响应速度更快，而且结构更加简单、空间占用小、生产成本低。

需要说明的是，图3中的力F是指，第一制动片4在弹性作动器3的作用下，朝向制动盘4运动时，所能够提供给制动盘4的夹紧力。

可选地，弹性作动器3可以止抵在第一制动片5上，这样，当弹性作动器3被驱动时，可带动第一制动片5运动。当然本发明并不限于此，弹性作动器3可以与第一制动片5固定连接，这样的设置，使得第一制动片5与弹性作动器3的连接更加牢固。

在图1和图2所示的具体的实施例中，盘式制动器100还包括第二制动片8，第二制动片8固设在钳体的另一端，第二制动片8与第一制动片5相对设置且两者之间限定出容纳制动盘4的容纳空间，直线电机1可通过弹性作动器3驱动第一制动片5朝向第二制动片8运动或者远离第二制动片8运动。

具体而言，钳体2上相对设置有第一制动片5和第二制动片8，从而当弹性作动器3驱使第一制动片5朝向第二制动片8运动时，制动盘4在第一制动片5和第二制动片8的作用下被夹紧，以实现行车制动。由此，通过相对设置的第一制动片5和第二制动片8共同作用于制动盘4以实现行车制动，不仅使盘式制动器100的制动效果更好，而且使制动盘4与制动片接触的两侧的受力更加均匀，以提高制动盘4以及制动片的使用寿命。

当然，本发明并不限于此，相对设置的两个制动片可以均是第一制动片5，进而在两个第一制动片5相背离的一端设置弹性作动器3，以在弹性作动器3的作用下，驱使两个第一制动片5朝向制动盘4或远离制动盘4运动，以达到上述制动目的。

如图2所示，弹性作动器3包括：活塞31以及助力弹性件32，活塞31可滑动地设于钳体2内，制动片5与活塞31的一端连接，助力弹性件32的两端分别止抵在活塞31的另一端与电机轴12之间。

具体而言，助力弹性件32设置在活塞31与电机轴12之间，且助力弹性件32的一端止抵在电机轴12上，助力弹性件32的另一端止抵在活塞31上，活塞31可以止抵在第一制动片5上。由此，可以通过助力弹性件32在电机轴12的作用下推抵活塞31，以驱使活塞31带动第一制动片5朝向制动盘4运动，不仅通过助力弹性件32对活塞31的运动提供助力，以使活塞31带动第一制动片5运动的速度更快，以提高盘式制动器100的制动速度，而且可以通过助力弹性件32在开始制动时吸收部分电机轴12的动力，以防止活塞31的受力急剧变化，提高盘式制动器100的制动稳定性。

进一步地，弹性作动器3还包括:制动压块33以及复位弹性件34，助力弹性件32通过制动压块33止抵在活塞31上，复位弹性件34的两端分别与制动压块33和钳体2的一端连接，复位弹性件34为拉伸弹簧，助力弹性件32为压缩弹簧。

具体地，制动压块33安装在活塞31与阻力弹性件之间，复位弹性件34的一端与制动压块33朝向直线电机1的一端连接，复位弹性件34的另一端与钳体2靠近直线电机1的一端的内壁连接。由此，采用拉伸弹簧的复位弹性件34，使活塞31在复位弹性件34的作用下，在直线电机1掉电后可以快速运动回初始位置，以提高盘式制动器100的工作稳定性；采用压缩弹簧的助力弹性件32在被压缩后，至少吸收部分电机轴12的动力，并将之均匀的传递给制动压块33，以使制动压块33以及活塞31的受力更加均匀，以使盘式制动器100的制动片5的运动更加平稳。

如图1和图2所示，活塞31具有容纳槽a，制动压块33在容纳槽a内与容纳槽a的底壁相止抵，助力弹性件32和复位弹性件34至少部分伸入容纳槽a内。其中，复位弹性件34以及助力弹性件32在容纳槽a内沿轴向平行设置，制动压块33可滑动的安装在容纳槽a内，且制动压块33至少与活塞31的底壁弹性止抵。由此，不仅通过设置容纳槽a以对助力弹性件32、复位弹性件34以及制动压块33的运动进行限位，以使制动压块33以及活塞31的运动更加平稳，而且使复位弹性件34以及助力弹性件32平行设置，可以避免容纳槽a中的部件相互干涉。

可选地，容纳槽a的底壁具有阶梯形的导向凹部311，导向凹部311包括：截锥形的第一弧面和第二弧面，第二弧面、第一弧面均自底向顶逐渐扩张，第二弧面的顶部与第一弧面的底部相连，第一弧面与容纳槽a中心轴线的夹角大于第二弧面与容纳槽a的中心轴线的夹角。

由此，通过第一弧面对制动压块33的运动进行导向，以使制动压块33可以在第一弧面的导向下运动到第二弧面上。且第二弧面为适形设计，其倾斜角度与制动压块33的侧壁的形状相一致，以使制动压块33运动到第二弧面后被固定在活塞31的轴向中心上，以保证制动片5的中心区域受力最大，进而提高盘式制动器100的制动效果。

在图1和图2所示的具体的实施例，钳体2具有安装腔b以及与安装腔b连通的第一敞开口21和第二敞开口22，助力弹性件32从第一敞开口21伸出以与电机轴12连接，制动盘4从第二敞开口22伸入安装腔b内。

其中，钳体2为中空结构，从而钳体2的中空结构形成为安装腔b，安装腔b的两端敞开以形成为第一敞开口21和第二敞开口22。由此，不仅通过第一敞开口21以及第二敞开口22使助力弹性件32与电机轴12以及制动盘4与活塞31之间传动更加方便，而且使复位弹性件34、活塞31、助力弹性件32在钳体2上的安装增加简单、方便。

进一步地，安装腔b具有导向滑孔，活塞31与导向滑孔滑动配合且将导向滑孔与第二敞开口22间隔开。这样，不仅通过设置导向滑孔使活塞31在安装腔b内的运动更加平稳、顺畅，而且使第二敞开口22与导向滑孔间隔开，可以避免灰尘进入到钳体2内部，以使盘式制动器100具有更好的工作环境，以提高盘式制动器100的使用寿命。

参照图1和图2所示，盘式制动器100还包括密封件6和防尘罩7，密封件6设于活塞31与导向滑孔之间以对活塞31进行轴向密封，防尘罩7邻近活塞31的朝向第二敞开口22的一端设置，防尘罩7在密封件6的外端分别与活塞31和钳体2连接。由此，通过设置密封件6以及防尘罩7，以避免以为进入到安装腔b室内，以为直线电机1、助力弹性件32以及活塞31等提供一个更好的工作环境，进而提高盘式制动器100的使用寿命以及制动效果。

根据本发明的一个具体的实施例，第一敞开口21位于钳体2的端部，第二敞开口22位于钳体2的侧壁上。具体而言，钳体2靠近直线电机1的一端形成有第一敞开口21，钳体2远离直线电机1的一端的一侧侧壁上形成有第二敞开口22。由此，钳体2上第一敞开口21以及第二敞开口22的位置更加合理，不仅方便制动片5以及制动盘4在第二敞开口22处的相对设置、助力弹簧件以及电机轴12在第一敞开口21的转动连接，而且可以避免钳体2上各部件之间的干涉，以提高盘式制动器100的工作稳定性。

本发明提供的电子机械制动机构的工作原理为工作原理为：行车制动时，用于行车制动的直线电机1得电工作，直线电机1的动子驱动弹簧座35压缩助力弹性件32(具体可以是压缩弹簧)，并同时拉伸复位弹性件34(具体可以是拉伸弹簧)，电子机械制动执行器的电控单元ECU根据整车CAN网络传来的整车状态信号和电子机械踏板模拟器传来的驾驶员制动意图信号，综合计算出每个车轮实时需要的制动强度，进而控制直线电机1的动子的位移量从而达到实时纠正车身运行状态，进而使被压缩的助力弹性件32平稳地推动第一制动片5夹紧制动盘，产生制动力，以执行行车制动功能，制动力可带电保持。当需要执行驻车功能时，直线电机1掉电，保持驻车状态，在ECU的控制模块作用下，该盘式制动器100启动再夹紧或维修释放功能，避免溜车或者解驻失效。当需要释放行车制动力或解驻时，直线电机1反向工作，制动压块33以及第一制动片5在回位弹簧的作用下回位，实现夹紧力的释放。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括：车轮以及如上述实施例中的盘式制动器100，钳体2可移动地设于车身上，或者钳体2与车身固定连接。

根据本发明实施例的车辆，采用上述盘式制动器100，不仅可以降低车辆的生产成本，使盘式制动器100的结构更加合理，而且盘式制动器100的制动效果更好、制动响应速度更快，可以提高车辆的行驶稳定性以及使用安全性。

下面，参照图1、图2和图3简述根据本发明实施例的盘式制动器100的工作过程。

在行车过程中，需要执行行车制动时，使直线电机1得电，从而在直线电机1的电机轴12的带动下，弹性作动器3推动第一制动片5朝向制动盘4运动，弹性作动器3的推力的大小以及方向可以根据车辆的运行状态实时改变，从而使第一制动片5以及第二制动片8夹紧制动盘4，进而产生行车制动力矩，执行行车制动，ABS、差动制动、再生制动等功能。

当车辆需要执行驻车功能时，电子手刹电机(即直线电机1)得电工作，使弹性作动器3工作以驱使第一制动片5朝向制动盘4运动，以夹紧制动盘4，并在制动片的夹紧力达到目标驻车力后使电子手刹锁死，从而执行驻车功能。当需要解除驻车制动时，电子手刹电机得电，以使第一制动片5远离制动盘4运动，以解除驻车力，系统在复位弹性件34的作用下自动复位。

此外，根据本发明实施例的盘式制动器100具有如下优点：

1、机械连接少，没有液压制动管路，可有效降低整车质量；结构简洁，体积小，易于布置；

2、采用机械和电气连接，信号传递迅速，制动响应快，反应灵敏；

3、传动效率高，节省能源；

4、电子智能控制功能强大，可以通过修改ECU中的软件程序，配置相关的参数来实现ABS、TCS、ESP、ACC等复杂的电控功能，并且易于和具有制动能量回收系统的新能源汽车进行匹配；

5、整个系统采用模块化结构，装配简单，维修方便；

6、采用电子踏板，取消了制动踏板与制动执行机构的机械和液压连接，一方面，在执行ABS等动作时制动踏板不会有回弹振动，提高了制动舒适性；另一方面，在车辆发生碰撞时冲击力也不会通过制动系统传到驾驶室内，提高了汽车的被动安全性；

7、没有液压制动管路和制动液，不存在更换液压油及液压油泄漏的问题，利于环保，电子机械制动系统没有不可回收部件，对环境几乎没有污染。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。