CN104196929B - 蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，包括促动装置与制动钳总成，所述促动装置包括固定在制动钳总成的制动钳体上的壳体，在壳体内安装有蜗杆斜蜗轮传动机构；其中斜蜗轮盘的蜗轮对称中心线相对于蜗轮轴的轴线偏转一定角度，蜗轮轴外端插入到所述制动钳体内；在壳体一侧安装有驱动电机并与蜗杆一端连接，在壳体外侧一螺孔内通过锁止螺母固定调节螺钉，调节螺钉内端顶靠所述斜蜗轮盘的内端面上部，用于传递传动机构的反作用力。有益效果是：能够降低驾驶员体力消耗，简化车辆驻车制动系统，实现间隙自调、减速增扭、运动转换功能和机械逆向自锁功能，可减少长时间驻车时的电能消耗，并且改造加工成本低，制造过程和工艺流程继承性好。

Description

蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器

技术领域

本发明涉及一种车辆驻车制动系统中的执行机构，更确切地说，特别涉及一种蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器。

背景技术

目前传统车辆驻车制动系统主要通过驻车制动手柄控制机械拉索的形式来实施驻车制动，虽然结构简单、成本低，但是存在着许多缺点，例如消耗驾驶员体力，坡道起步操作繁琐，难以实现间隙自调，安全性较低。随着汽车电子技术的发展，在汽车控制领域出现了汽车线控技术，进而出现了汽车线控制动技术。电子驻车制动系统EPB(Electric ParkBrake)便是汽车线控制动技术的一类。

电子驻车制动系统EPB主要由电子驻车制动器与电子控制单元组成。其中电子驻车制动器把电动机的转动平稳地转化为制动块的平动，同时能够减速增扭自动补偿由于长期工作而产生的制动间隙，而且体积小、结构紧凑，是整个电子驻车制动系统EPB中非常重要的组成部分。

现有的电子驻车制动器一般包括直流电机、传动机构(一般由减速机构和运动转换机构组成)、制动钳和制动盘等部件。目前减速机构的解决方案较多，国外有美国天合公司的行星齿轮减速机构，国内有浙江亚太机电有限公司的少齿差双联行星齿轮机构。运动转换机构目前种类较少，一般为滚珠丝杠、螺杆螺母机构。

发明内容

本发明的目的是提供一种蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，该制动器能够实现间隙自调、减速增扭、运动转换功能和机械逆向自锁功能，进一步的发明目的是降低驾驶员体力消耗，简化车辆驻车制动系统，可减少长时间驻车时的电能消耗，并且改造加工成本低，制造过程和工艺流程继承性好。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，包括促动装置与制动钳总成，所述促动装置包括：

壳体，固定在制动钳总成的制动钳体上远离制动块一端；

传动机构，安装在壳体内用于推动制动钳总成动作；

蜗杆，通过其两端的轴承座安装在壳体上，且蜗杆主体位于壳体内；

斜蜗轮，由蜗轮轴和斜蜗轮盘构成，斜蜗轮盘位于壳体内且下部与蜗杆啮合，斜蜗轮盘的蜗轮对称中心线相对于蜗轮轴的轴线偏转一定角度α，用于在调节螺钉的支撑下实现斜蜗轮的轴向移动；蜗轮轴外端插入到制动钳总成的制动钳体内，用于传递动力推动制动钳总成内位于制动盘右侧的制动块动作；

驱动电机，通过一个电机座套安装在壳体一侧，并与蜗杆一端连接，用于驱动传动机构动作；

所述调节螺钉旋入壳体外侧一螺孔内并通过锁止螺母固定，调节螺钉内端顶靠所述斜蜗轮盘的内端面上部，用于传递传动机构的反作用力，从而通过壳体推动制动钳总成的制动钳体和位于制动盘左侧的制动块移动。

作为进一步优选，所述斜蜗轮盘的蜗轮对称中心线与蜗轮轴轴线之间的偏转角度α为5-10度。

作为进一步优选，所述驱动电机为直流伺服电机并通过一个固定垫片固定在电机座套内，驱动电机输出轴插入蜗杆一端并通过键连接。

作为进一步优选，在所述壳体上通过过盈配合对称安装有二个定位套，所述壳体与所述制动钳体通过定位套定位并通过贯穿定位套的联接螺栓固接。

作为进一步优选，所述制动钳总成包括制动钳体、制动钳支架、二个制动块、活塞和间隙自调机构，所述制动钳体通过紧固螺栓对称固定有二根导向销，并通过导向销与制动钳支架插接；所述二个制动块分别通过止动弹簧卡在制动钳支架上且位于制动盘两侧；所述活塞和间隙自调机构设在制动钳体的腔体部分内，所述活塞外端面紧贴同侧的制动块，活塞通过间隙自调机构与制动钳体的腔体部分内端部连接，所述蜗轮轴外端插入制动钳体的腔体部分内并依次通过间隙自调机构和活塞推动制动块实现制动。

作为进一步优选，在所述制动钳体的腔体部分内壁设有一个通过过盈配合套在活塞外壁上的活塞密封圈，以辅助活塞制动后复位。

作为进一步优选，所述间隙自调机构包括通过螺纹连接的自调螺母组件和自调螺杆组件。

作为进一步优选，所述自调螺母组件包括自调螺母，在自调螺母上依次套装推力球轴承、两个结构相同的花形片、波形弹性片和自调螺母挡圈，所述自调螺母组件通过自调螺母挡圈卡在活塞内。

作为进一步优选，所述自调螺杆组件包括自调螺杆，自调螺杆一端旋入自调螺母内，在自调螺杆另一端分别套装有压力弹簧、弹簧罩和铜垫片，所述弹簧罩套在压力弹簧的外面并通过弹性挡圈卡在所述制动钳体的腔体部分内端部，所述蜗轮轴外端插入到所述制动钳体的腔体部分内并通过铜垫片顶靠自调螺杆。

作为进一步优选，在所述制动钳体的腔体部分外端口内依次设有套在蜗轮轴上的O型密封圈、隔套和橡胶防尘罩，所述橡胶防尘罩外端凸出于制动钳体的腔体部分外端口并与斜蜗轮盘端面接触。

本发明的有益效果是：

1、本发明所述的蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器使得驻车制动手柄被替代，相对于传统车辆驻车制动系统控制装置得到进一步地简化，节省了驾驶室空间，降低了驾驶员驻车时的体力消耗。

2、由于采用蜗杆斜蜗轮啮合传动机构，因此结构紧凑、传动比大，并且能够同时实现减速增扭功能和运动转换功能，即将蜗轮的转动转换为蜗轮轴的平动，传动平稳可靠。

3、由于采用蜗杆斜蜗轮啮合传动机构，因此可以实现机械逆向自锁，故可以减少长时间驻车时的电能消耗。

4、由于本发明是在原有带有驻车制动机构的盘式制动器总成基础上改进设计的，因此具有间隙自调功能，而且改造加工成本低，制造过程和工艺流程继承性好。

附图说明

图1是本发明的结构剖视图。

图2是图1的A-A局部剖视图。

图3是本发明的促动装置与制动钳总成位置关系的分解式轴测投影图。

图4是本发明的促动装置结构组成的分解式轴测投影图。

图5为本发明的蜗杆斜蜗轮传动机构的分解式轴测投影图。

图6为本发明的制动钳总成的分解式轴测投影图。

图中：制动钳体1，钳体部分101，腔体部分102，制动块2，制动盘3，活塞防尘罩4，活塞5，活塞密封圈6，自调螺母7，推力球轴承8，花形片9，波形弹性片10，自调螺母挡圈11，自调螺杆12，大圆盘1201，弹簧罩13，槽口1301，压力弹簧14，铜垫片15，O型密封圈16，橡胶防尘罩17，斜蜗轮18，斜蜗轮盘1801，蜗轮轴1802，壳体19,锁止螺母20，调节螺钉21，隔套22，蜗杆23，弹性挡圈24，轴承座25，轴承密封圈26，轴承27，电机座套28，驱动电机29，防震套30，固定垫片31，制动钳总成32，促动装置33，定位套34，联接螺栓35，导向销36，制动钳支架37，螺钉38，螺栓39，止动弹簧40，紧固螺栓41。

具体实施方式

如图1-图5所示，本发明所涉及的一种蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，包括促动装置33与制动钳总成32。所述促动装置33包括一个壳体19,在壳体19内安装有用于推动制动钳总成32动作的传动机构，在壳体19一侧设有驱动电机29，在壳体19上设有调节螺钉21。

所述壳体19是由一个一面敞口的空心箱体和设在箱体敞口一侧的异型法兰构成的一体结构，壳体19固定在制动钳总成32的制动钳体1上远离制动块2一端，在所述壳体19的异型法兰上通过过盈配合对称镶装有二个定位套34，所述壳体19与所述制动钳体1通过定位套34定位并通过贯穿定位套34的联接螺栓35固接。所述传动机构包括一个蜗杆23和斜蜗轮18，所述蜗杆23两端分别通过轴承座25和轴承27贯穿安装在壳体19内下部，蜗杆23主体位于壳体19内，轴承座25分别插入并通过螺栓39固定在壳体19的前、后两侧，在蜗杆23两端位于轴承座25内的轴承27外侧分别套装有轴承密封圈26。所述斜蜗轮18是由连为一体的蜗轮轴1802和斜蜗轮盘1801构成，斜蜗轮盘1801位于壳体19内且下部与蜗杆23啮合，斜蜗轮盘1801的蜗轮对称中心线相对于蜗轮轴1802的轴线偏转一定角度α，作为优选，所述斜蜗轮盘1801的蜗轮对称中心线与蜗轮轴1802轴线之间的偏转角度α为5-10度。在斜蜗轮盘1801外端设有一个一体的圆柱形凸台，圆柱形凸台的外端面为竖直的平面。斜蜗轮盘1801与蜗杆23的齿形均采用渐开线式结构，并且斜蜗轮盘1801与蜗杆23的法面模数和法向压力角相等，蜗杆23的导程角与斜蜗轮盘1801的螺旋角相等，蜗杆23的旋向与斜蜗轮盘1801的旋向相同，蜗杆23的端面模数与斜蜗轮盘1801的端面模数相等。此外由于斜蜗轮盘1801的蜗轮对称中心线与其蜗轮轴1802的旋转轴线存在角度差，因此蜗杆23中心线不在斜蜗轮盘1801沿齿宽方向的中分线上。

所述驱动电机29通过一个电机座套28和螺栓固定在壳体19一侧的轴承座25上，并与蜗杆23一端同轴连接，所述驱动电机29为直流伺服电机并通过一个固定垫片31和螺钉38固定在电机座套28内，驱动电机29输出轴插入蜗杆23一端中心孔内并通过键连接，用于驱动传动机构动作。在电机座套28内端与驱动电机29之间设有防震套30，以保护电机。

所述调节螺钉21旋入壳体19外侧上部一螺孔内并通过锁止螺母20固定，在壳体19外侧对应所述螺孔处设有一个沉头孔，调节螺钉21位于沉头孔内且内端为半圆球形，其旋入壳体19内并顶靠所述斜蜗轮盘1801的内端面上部，通过锁止螺母20可调节调节螺钉21的轴向安装位置，用于传递传动机构的反作用力，从而通过壳体19推动制动钳总成32的制动钳体1和位于制动盘3左侧的制动块2移动。

如图1、图3和图6所示，所述的制动钳总成32为现有轿车普遍采用的浮动钳盘式制动器，它在作为行车制动执行机构的同时可兼作驻车制动执行机构。所述制动钳总成32包括制动钳体1、制动钳支架37、二个制动块2、活塞5和间隙自调机构。其中制动钳支架37通过螺栓穿过其下端两侧的两个螺栓孔固定在车辆转向系统的转向节上，所述制动钳体1是由一个钳体部分101和一个腔体部分102构成的一体式结构，制动钳体1上端的钳体部分101两侧通过紧固螺栓41对称固定有二根导向销36，并通过导向销36分别插入制动钳支架37上端二个对应的插孔中且为滑动配合，使制动钳体1可沿导向销36做轴向滑动。所述二个制动块2分别通过止动弹簧40卡在制动钳支架37上且位于制动盘3两侧，使制动块2可以轴向移动但不能上下左右窜动，所述制动钳体1的钳体部分101上对应制动块2一端设有一体的梯形凸台并通过梯形凸台贴在位于制动盘3左侧的制动块2外侧。所述活塞5和间隙自调机构设在制动钳体1的腔体部分102内，所述活塞5外端面紧贴同侧的制动块2，活塞5通过间隙自调机构与制动钳体1的腔体部分102内端部连接，所述蜗轮轴1802外端插入制动钳体1的腔体部分102内并依次通过间隙自调机构和活塞5推动制动块2实现制动。

如图1所示，在所述制动钳体1的腔体部分102内壁靠近其内端口处设有二个环形凹槽，在所述二个环形凹槽内分别装有活塞密封圈6和活塞防尘罩4，所述活塞密封圈6通过过盈配合套在活塞5外壁上，以帮助活塞5制动后复位。所述活塞防尘罩4为橡胶材料制成且位于活塞密封圈6外侧并卡在活塞5外端部。

如图1和图6所示，所述间隙自调机构包括通过螺纹连接的自调螺母组件和自调螺杆组件。所述自调螺母组件包括一个自调螺母7，自调螺母7外壁为阶梯状圆柱体且位于中部的环形凸台直径大于其两侧的圆柱段外径，在自调螺母7的环形凸台轴肩上沿圆周方向均布有六个通孔，以便于行车制动时的制动液流动。在自调螺母7上位于其中部的环形凸台外侧依次套装推力球轴承8、两个结构相同的花形片9、波形弹性片10和自调螺母挡圈11，所述波形弹性片10夹在二个花形片9之间，所述自调螺母组件通过自调螺母挡圈11卡在活塞5的阶梯孔内，在自调螺母7的环形凸台与活塞5内孔阶梯卡沿之间加工有相互配合的圆锥面，以确保将自调螺母7的轴向运动传递给活塞5。

所述花形片9为一个沿圆周方向均布加工出六个凹槽的环形薄片，从而既能起到将卡在活塞5内槽的自调螺母挡圈11受到的力传递给波形弹性片10及自调螺母7，又不阻碍行车制动时液压油的流动。所述波形弹性片10为一个环形薄片且冲压出一圈圆弧凸起，能够产生轴向变形。

所述自调螺杆组件包括自调螺杆12，自调螺杆12一端加工有外螺纹并旋入自调螺母7内，在自调螺杆12另一端分别套装有压力弹簧14、弹簧罩13和铜垫片15，所述弹簧罩13为杯筒状并套在压力弹簧14的外面，弹簧罩13的杯沿一端通过弹性挡圈24卡在所述制动钳体1的腔体部分102内端部，在所述自调螺杆12的另一端设有一体的大圆盘1201，所述大圆盘1201插入弹簧罩13内并通过对称设在其外缘上的凸台卡入对称设在弹簧罩13的杯沿一端筒壁上的槽口1301内，所述槽口1301的长度大于所述凸台的厚度，所述压力弹簧14卡在弹簧罩13的杯底与所述大圆盘1201之间。所述铜垫片15套在所述自调螺杆12另一端的中心轴头上，所述蜗轮轴1802外端由壳体19穿出插入到所述制动钳体1的腔体部分102内并通过铜垫片15顶靠自调螺杆12，用于传递动力推动制动钳总成32内位于制动盘3右侧的制动块2动作。

如图1所示，在所述制动钳体1的腔体部分102外端口内依次设有用于套在蜗轮轴1802上的O型密封圈16、隔套22和橡胶防尘罩17，所述橡胶防尘罩17外端凸出于制动钳体1的腔体部分102外端口并与斜蜗轮盘1801的圆柱形凸台端面接触，所述蜗轮轴1802外端依次穿过橡胶防尘罩17、隔套22和O型密封圈16后顶靠在铜垫片15上。

未驻车制动时，蜗杆23与斜蜗轮盘1801的齿啮合区域在蜗杆23中心线右端。驻车制动时，驱动电机29带动蜗杆23转动，蜗杆23通过与斜蜗轮盘1801的啮合把转矩传递给斜蜗轮盘1801，由于斜蜗轮盘1801对称中心线的倾斜，因此斜蜗轮盘1801在绕其蜗轮轴1802轴线旋转的同时，在调节螺钉21的接触限位下，斜蜗轮盘1801将向左轴向移动。斜蜗轮盘1801和蜗杆23的啮合区域也沿蜗轮轴1802线方向向左移动，并始终保持啮合传动。进而斜蜗轮盘1801通过蜗轮轴1802依次推动铜垫片15、自调螺杆12、自调螺母7和活塞5向左移动，最终推动制动盘3右侧的制动块2左移靠近制动盘3；同时，由于斜蜗轮盘1801的蜗轮对称中心线相对于蜗轮轴1802的轴线偏转一定角度，因此在斜蜗轮盘1801旋转同时通过调节螺钉21推动制动钳体1向右移动，并通过所述钳体部分101上的梯形凸台带动位于制动盘3左侧的制动块2右移靠近制动盘3，从而产生制动力。

解除制动时，驱动电机29反转带动蜗杆23反向转动，同理斜蜗轮盘1801与蜗杆23啮合区域向右移动，斜蜗轮18的蜗轮轴1802不再推动间隙自调机构，进而在压力弹簧14的作用下使间隙自调机构右移复位，在自调螺母7回位时通过波形弹性片10能够起到缓冲减振作用，从而减少噪声；位于活塞5上的活塞密封圈6在制动时变形，此时便恢复原状，使活塞5回位，制动钳总成32解除制动，位于制动盘3两侧的制动块2分别在止动弹簧40的作用下复位。由于一般盘式制动器制动间隙大概为0.2mm，所以斜蜗轮盘1801中的蜗轮对称中心线与其蜗轮轴1802的轴线相差10度以内便可以保证在斜蜗轮盘1801转动不超过120度时，斜蜗轮盘1801的轴向位移就可以满足制动要求。

若使用过程中制动块2磨损产生少量过量间隙，则制动时活塞5将相对活塞密封圈6向左滑移一段距离，由于自调螺母组件与活塞5通过连成一体不可发生分离，所以此时自调螺母7会在推力球轴承8的作用下与自调螺杆12通过螺纹相对旋转前移相同的距离，从而实现制动间隙的自动调整。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，包括促动装置与制动钳总成，其特征是：所述促动装置包括：

壳体，固定在制动钳总成的制动钳体上远离制动块一端；

传动机构，安装在壳体内用于推动制动钳总成动作；

蜗杆，通过其两端的轴承座安装在壳体上，且蜗杆主体位于壳体内；

斜蜗轮，由蜗轮轴和斜蜗轮盘构成，斜蜗轮盘位于壳体内且下部与蜗杆啮合，斜蜗轮盘的蜗轮对称中心线相对于蜗轮轴的轴线偏转一定角度α，用于在调节螺钉的支撑下实现斜蜗轮的轴向移动；蜗轮轴外端插入到制动钳总成的制动钳体内，用于传递动力推动制动钳总成内位于制动盘右侧的制动块动作；

驱动电机，通过一个电机座套安装在壳体一侧，并与蜗杆一端连接，用于驱动传动机构动作；

所述调节螺钉旋入壳体外侧一螺孔内并通过锁止螺母固定，调节螺钉内端顶靠所述斜蜗轮盘的内端面上部，用于传递传动机构的反作用力，从而通过壳体推动制动钳总成的制动钳体和位于制动盘左侧的制动块移动。

2.根据权利要求1所述的蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，其特征是：所述斜蜗轮盘的蜗轮对称中心线与蜗轮轴轴线之间的偏转角度α为5-10度。

3.根据权利要求1或2所述的蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，其特征是：所述驱动电机为直流伺服电机并通过一个固定垫片固定在电机座套内，驱动电机输出轴插入蜗杆一端并通过键连接。

4.根据权利要求1所述的蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，其特征是：在所述壳体上通过过盈配合对称安装有二个定位套，所述壳体与所述制动钳体通过定位套定位并通过贯穿定位套的联接螺栓固接。

5.根据权利要求1或4所述的蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，其特征是：所述制动钳总成包括所述制动钳体、制动钳支架、二个制动块、活塞和间隙自调机构，所述制动钳体通过紧固螺栓对称固定有二根导向销，并通过导向销与制动钳支架插接；所述二个制动块分别通过止动弹簧卡在制动钳支架上且位于制动盘两侧；所述活塞和间隙自调机构设在制动钳体的腔体部分内，所述活塞外端面紧贴同侧的制动块，活塞通过间隙自调机构与制动钳体的腔体部分内端部连接，所述蜗轮轴外端插入制动钳体的腔体部分内并依次通过间隙自调机构和活塞推动制动块实现制动。

6.根据权利要求5所述的蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，其特征是：在所述制动钳体的腔体部分内壁设有一个通过过盈配合套在活塞外壁上的活塞密封圈，以辅助活塞制动后复位。

7.根据权利要求6所述的蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，其特征是：所述间隙自调机构包括通过螺纹连接的自调螺母组件和自调螺杆组件。

8.根据权利要求7所述的蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，其特征是：所述自调螺母组件包括自调螺母，在自调螺母上依次套装推力球轴承、两个结构相同的花形片、波形弹性片和自调螺母挡圈，所述自调螺母组件通过自调螺母挡圈卡在活塞内。

9.根据权利要求7或8所述的蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，其特征是：所述自调螺杆组件包括自调螺杆，自调螺杆一端旋入自调螺母内，在自调螺杆另一端分别套装有压力弹簧、弹簧罩和铜垫片，所述弹簧罩套在压力弹簧的外面并通过弹性挡圈卡在所述制动钳体的腔体部分内端部，所述蜗轮轴外端插入到所述制动钳体的腔体部分内并通过铜垫片顶靠自调螺杆。

10.根据权利要求1或6所述的蜗杆斜蜗轮盘式电子驻车制动器，其特征是：在所述制动钳体的腔体部分外端口内依次设有套在蜗轮轴上的O型密封圈、隔套和橡胶防尘罩，所述橡胶防尘罩外端凸出于制动钳体的腔体部分外端口并与斜蜗轮盘端面接触。