专利名称：具有工作载荷测量单元的车辆电停车制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆的停车制动器，尤其涉及利用压电传感器测量工作载荷的车辆电停车制动器。
背景技术：
通常，当停车时，用户操纵停车制动器来防止车辆在人离开车辆之前发生不希望的移动。在停车制动中，当停车制动器杠杆被拉动时，施加到停车电缆的力通过均衡器传递给车轮的制动装置。制动装置控制住车轮，从而阻止车辆发生不希望的移动。
因而，在通过操作停车制动器杠杆来制动车轮的场合下，当实施停车制动操作时用户被迫手动操作停车制动器杠杆，因此对用户造成不便。此外，因为用户可能忘记实施停车制动操作，所以可能发生安全危害。
在致力于克服传统手动停车制动器所遇到的问题的过程中，已经提议并使用电停车制动器，它借助马达的驱动力很容易地实施停车制动操作，并可靠地维持制动状态。在电停车制动器中，当马达通过一个控制开关而被操作时，马达的旋转拉动停车电缆，因此，制动力通过均衡器均匀地传到车轮上。
在这样的电停车制动器中，测量由马达施加至停车电缆的拉力的强度的过程，必须可靠地处理。为此，一般要测量由于改变弹簧的位移而产生的力，测量出的数值用来维持停车电缆的锁定状态和更精确地控制马达的驱动力。
然而，传统的电停车制动器中所使用的弹簧位移型工作载荷传感器需要独立的元件，例如一个用于测量弹簧位移的磁性装置和一个霍尔集成电路，因此装配的过程很复杂。
此外，在采用弹簧位移来测量工作载荷的弹簧位移型工作载荷传感器中，弹簧行程的减少发生在弹簧的行程过程中，并与测量工作载荷没有关系。另外，有一个问题是弹簧的弹性模量随温度而变化。
发明内容
本发明提供一种具有工作载荷测量单元的电停车制动器，该工作载荷测量单元利用随着工作载荷的强度而变化的电流值测量工作载荷，因此避免了传统技术中出现的弹簧行程减少的问题，同时避免测量值随着温度变化。所述的制动器具有这样一种结构，即工作载荷测量单元在测量工作载荷的过程中直接获得工作载荷值，因此确保了测量值的可靠性并减少了部件的数量。
此外，本发明提供一种电停车制动器，该电停车制动器通过简化部件并减少部件的数量来减小工作载荷测量单元的尺寸，因此减小了电停车制动器的总尺寸。
根据本发明，具有工作载荷测量单元的电停车制动器包括一个驱动机构。该驱动机构包括马达，该马达设在具有预定形状的外壳中并根据控制信号可逆地旋转。齿轮单元经由其外圆周表面上形成的齿轮而互相啮合，并通过与马达输出轴的啮合而旋转。螺杆和齿轮单元按螺旋耦合的方式连接，这样螺杆随齿轮单元的旋转而作线性运动，因此提供了锁定与释放停车制动器的力。均衡器第一端连接至驱动机构，第二端连接至停车电缆，并响应驱动机构的动作而拉紧或放松停车电缆，该停车电缆控制车轮的制动装置。工作载荷测量单元根据拉动驱动机构的均衡器的拉力强度而改变电流(电压)的强度。ECU(electroniccontrolled unit，电子控制单元)利用从工作载荷测量单元传递的信号来决定通过控制驱动机构而产生的工作载荷的强度。ECU通过反馈控制的方法控制驱动机构。
工作载荷测量单元包括一个壳体，其内具有空间，这样螺杆的电缆连接端插入并紧固在壳体的第一端，均衡器连接轴向外延伸到壳体的第二端。一个可移动的压缩件在壳体内与该壳体内表面相距预定距离的位置处被紧固至均衡器连接轴上。压电传感器设在壳体内表面和可移动压缩件之间，并利用螺杆运动所施加于其上的压缩力来改变它的电阻值。一个放大器把改变后的电阻值传递给ECU。
本发明的具有工作载荷测量单元的电停车制动器避免了传统技术中出现的弹簧行程减少的问题，同时避免测量值随着温度变化。且工作载荷测量单元在测量工作载荷的过程中直接获得工作载荷值，因此确保了测量值的可靠性并减少了部件的数量。
图1为本发明具有工作载荷测量单元的车辆电停车制动器示意图；图2为采用压电传感器来操作图1的工作载荷测量单元的示意图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图1是本发明的具有工作载荷测量单元的车辆电停车制动器示意图。如图所示，本发明的电停车制动器包括驱动机构1，该驱动机构利用操作一个控制按钮所供给的动力来提供锁定或释放停车制动器的力；和均衡器14，该均衡器的第一端连接到驱动机构1，第二端连接到停车电缆15，并响应驱动机构的操作而拉紧或放松停车电缆15，该停车电缆控制车轮的制动装置D。本发明的电停车制动器还包括工作载荷测量单元9，该工作载荷测量单元9测量停车电缆15中的用来拉均衡器14的工作载荷，并把所测量的信号送到控制驱动机构1的电控制单元ECU16。
驱动机构1包括马达2，该马达设在具有预定形状的壳体7中并响应控制信号而以正向(产生锁定力的方向)或反向(产生释放力的方向)旋转；与马达2的输出轴啮合的齿轮单元3；和螺杆6，其根据齿轮单元3的旋转产生线性移动力来拉动或释放均衡器14。
齿轮单元3包括与马达2的小齿轮啮合的主动齿轮4，以及通过螺旋连接而与该主动齿轮4啮合的从动齿轮5，该从动齿轮5与螺杆6相连，该螺杆6通过螺旋连接方法从从动齿轮5的中间插入，由此螺杆6可以作线性移动。
螺杆6在其外圆周表面上具有外螺纹，并与从动齿轮5的内圆周表面形成的内螺纹相啮合。因此，螺杆6根据从动齿轮5旋转的方向而线性前进或后退。
工作载荷测量单元9把电缆连接端6a和均衡器连接轴8连接到一起，该电缆连接端6a是驱动机构1的螺杆6的一端，该均衡器连接轴8位于与螺杆6相同的轴上并且面向电缆连接端6a，该均衡器连接轴8的一端延伸到驱动机构1的外壳7的外侧，并和均衡器14相连。
工作载荷测量单元9包括壳体10，其内具有空间，这样螺杆6的电缆连接端6a插入并紧固在壳体10的第一端，均衡器连接轴8向外延伸到壳体10的第二端；和可移动压缩件11，它呈“”状并且在壳体10内与该壳体的内表面相距预定距离的位置处被紧固到均衡器连接轴8上。工作载荷测量单元9还包括压电传感器12，它设在壳体10内表面和可移动压缩件11之间，并利用螺杆6运动所施加于其上的压缩力来改变它的电阻值；和ECU 16，它利用经放大器13传递的压电传感器12的变化值，来计算通过驱动机构1产生的驱动力而施加到停车电缆15上的工作载荷。
可移动压缩件11包括连接轴11b和压缩法兰11a，该连接轴11b直径较小并被紧固到均衡器连接轴8上同时与壳体10的内表面保持预定距离，该压缩法兰11a直径较大并与连接轴11b的一端相耦合。
这里，可移动压缩件11通过焊接或螺栓连接方法紧固到均衡器连接轴8上。如果壳体10是可拆式的，可移动压缩件11可以和均衡器连接轴8成为一体。
除此之外，螺杆6的电缆连接端6a紧固到壳体10的内表面或外表面，这样壳体10由于螺杆6的电缆连接端6a的直线运动而被可靠地拉动或推动。电缆连接端6a通过螺栓连接、焊接或相互啮合的方法紧固到壳体10上。
同时，压电传感器12可采用任何利用物理特性的方法，这种方法中结果值随着所被施加的压力而变化，例如，在采用压电效应的方法中，电流、电压或电阻值根据压力的强度而变化；或一种方法，例如使电流、电压或电阻值根据所受力的强度而变化的应变仪。这样的原因在于，在把根据所受力而改变大小的值作为输入值的方法中，输入值可通过同样的方法处理。
在下文中，将参照附图对本发明的操作进行详细描述。
本发明的电停车制动器中，当设在驾驶座附近的控制按钮被按下时，马达2工作。通过马达2的驱动力使电停车制动器工作，从而车轮W被锁定或解锁。当停车制动器工作时，通过测量施加给停车电缆15的拉力，我们可以更加准确地控制马达的驱动力。
下面将详细说明电停车制动器锁定车轮W的操作。如图1所示，当驱动机构1的马达2响应来自控制按钮的控制信号而沿着一个方向旋转时(在该方向实施锁定操作)，与马达2啮合的齿轮单元3旋转。也就是说，马达2、主动齿轮4和从动齿轮5顺次旋转。因此，穿过从动齿轮5的中心而设置的螺杆6沿着停车电缆被拉动的方向线性运动到图1的左侧。
然后，均衡器14随着螺杆6的直线运动而被同向拉动，该均衡器14通过工作载荷测量单元9与均衡器连接轴8连接，电缆连接端6a固定在工作载荷测量单元9上。而且，停车电缆15也沿着与均衡器14的移动方向相同的方向被拉动。由此，车轮的制动装置D工作，从而进入锁定状态。
同时，为了从锁定状态释放停车制动器并因此释放车轮，通过操作控制按钮，驱动机构1的马达2以相反的方向旋转(也就是说，与锁定的方向相反的方向)。由此，与电机2啮合的齿轮单元3沿着与实施锁定操作相反的方向旋转，这样螺杆6沿着与实施锁定操作相反的方向(其中停车电缆被松开的方向，也即图1的右侧)线性移动。
然后，驱动机构1施加到停车电缆15上的拉力被除去，停车电缆15控制的制动装置D被释放。这样车轮W从锁定状态变成释放状态。
同时，在锁定或释放停车制动器的操作过程中，本发明测量从驱动机构1施加到停车电缆15上的拉力的强度，因此避免了制动装置D的失灵。为此，设在驱动机构1和均衡器14之间的工作载荷测量单元9测量工作载荷，并且ECU 16利用所测量的工作载荷值精确控制马达的驱动力，因此确保了停车制动器的锁定力的可靠性。
也即，如图2所示，在工作载荷测量单元9中，当停车制动器工作时，螺杆6通过马达2经由齿轮单元3作直线运动，该直线运动产生的拉力Fa沿着与螺杆6运动相同的方向作用到和螺杆6的电缆连接端6a相连接的壳体10上。电缆连接端6a的拉力以相同的方向拉动紧固在均衡器14上的均衡器连接轴8，从而拉动停车电缆15。
具体地说，由于电缆连接端6a的拉力Fa，壳体10受到一个与拉力Fa同方向的压缩力Fd。然后，在紧固于均衡器连接轴8上的可移动压缩件11上产生一个与壳体10的压缩力Fd相反方向的反作用力Fc。这里，压缩力Fd与反作用力Fc之差是作用到均衡器连接轴8上的工作载荷Fb，如图2所示。
因而，当压电传感器12受到相向作用到工作载荷测量单元9的壳体10上的压缩力Fd和反作用力Fc挤压时，根据压电传感器12的物理特性，即当其外形受到力的作用而改变时电流或电压发生变化，压电传感器12的电阻值响应电流、电压的改变而变化。随着有力作用时和没有力作用时所变化的电流或电压值，改变的电阻值之间的差别经放大器13放大之后而被传递到ECU 16上。
这里，为了便于表述，虽然压电传感器12的值的差别是由图2中的电阻值表示的，但电流和电压值也可以用来决定从压电传感器12传送到ECU 16的信号的差值。
ECU 16接收到压电传感器12的差值后，决定与压电传感器1 2的差值相匹配的工作载荷的值。因为这个被决定的工作载荷值是实际的工作载荷值，其通过驱动机构1作用到停车电缆15上，ECU 16利用工作载荷值监控停车制动器的锁定状态，并控制驱动机构1以使停车制动器能维持最优的锁定力直到停车制动器被解锁。
这里，在ECU 16中，控制驱动机构1的方法通过典型的反馈控制方法利用从压电传感器12传送的差值来实施，所以没有必要进一步解释。除此之外，用压电传感器12的差值决定工作载荷值的方法，是利用数据图实施的，该数据图包括实验获得的关于工作载荷值的数据，该工作载荷值和随着作用到压电传感器的载荷而变化的电流、电压或电阻相匹配。这个方法是用于使输出值和输入值相配的典型方法。
在本发明中，从上文显然可知的是，由于当停车制动器被操作时作用到停车电缆15的工作载荷的强度利用压电效应测量，在测量工作载荷的强度的过程中，无需转换工作载荷的过程，并且本发明不受环境例如温度变化的影响。因此，本发明在确保测量值的可靠性方面是有利的。
另外，本发明提供一种产生驱动力的驱动机构1，并能够仅利用与电力输送路径相同方向的压缩力来测量工作载荷，因此工作载荷测量单元9的尺寸和驱动机构1的总尺寸减小，这样本发明具有紧凑的结构。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种具有工作载荷测量单元的车辆电停车制动器，其特征在于，该电停车制动器包括驱动机构，该驱动机构包括设在具有预定形状的外壳中的并且响应控制信号而可逆旋转的马达；齿轮单元，该齿轮单元经由其外圆周表面形成的齿轮互相啮合，并通过与马达输出轴的啮合而旋转；和螺杆，该螺杆和齿轮单元按螺旋耦合的方式连接，以便于螺杆随齿轮单元的旋转作线性运动，从而提供锁定与释放停车制动器的力；均衡器，其第一端连接到驱动机构，第二端连接到停车电缆，并响应驱动机构的操作而拉紧或放松停车电缆，该停车电缆控制车轮的制动装置；工作载荷测量单元，其根据拉动均衡器的驱动机构的拉力强度而改变电流(电压)的强度；和ECU，该ECU利用自工作载荷测量单元传递的信号来决定驱动机构所产生的工作载荷的强度，该ECU通过反馈控制的方法控制驱动机构。
2.如权利要求1所述的具有工作载荷测量单元的车辆电停车制动器，其特征在于，所述工作载荷测量单元位于驱动机构中。
3.如权利要求2所述的具有工作载荷测量单元的车辆电停车制动器，其特征在于，所述工作载荷测量单元沿着与驱动机构中所设的螺杆的轴相同的轴设置。
4.如权利要求1所述的具有工作载荷测量单元的车辆电停车制动器，其特征在于，所述工作载荷测量单元包括壳体，其内具有空间，这样螺杆的电缆连接端插入并紧固在壳体的第一端，均衡器连接轴向外延伸到壳体的第二端；可移动的压缩件，其在壳体内与该壳体的内表面相距预定距离的位置处被紧固到均衡器连接轴上；压电传感器，它设在壳体内表面和可移动压缩件之间，并利用螺杆运动所施加于其上的压缩力来改变它的电阻值；以及放大器，其把改变后的电阻值传递给ECU。
5.如权利要求4所述的具有工作载荷测量单元的车辆电停车制动器，其特征在于，所述可移动压缩件包括连接轴和压缩法兰，所述的连接轴具有预定的直径，且被紧固到均衡器连接轴上同时与壳体的内表面保持预定距离，所述的压缩法兰具有大于所述连接轴直径的直径并且位于所述连接轴的一端。
全文摘要
本发明提供一种具有工作载荷测量单元的电停车制动器，该工作载荷测量单元利用随着工作载荷的强度而变化的电流值测量工作载荷，在测量工作载荷的过程中直接获得工作载荷的值，因此避免了传统技术中出现的弹簧行程减少的问题，同时避免测量值随着温度变化而且确保了测量值的可靠性并减少了部件的数量。本发明的电停车制动器包括通过操作控制按钮所供应的动力来锁定或释放停车制动器的驱动机构；第一端连接到驱动机构，第二端连接到控制车轮的制动装置的停车电缆，并根据驱动机构的操作而拉紧或放松停车电缆的均衡器；用来测量停车电缆中的用来拉均衡器的工作载荷，并把所测量的信号送到控制驱动机构的电子控制单元ECU的工作载荷测量单元。
文档编号G05D15/00GK101092136SQ20061014563
公开日2007年12月26日 申请日期2006年11月22日 优先权日2006年6月23日
发明者全宰佑 申请人:现代摩比斯株式会社