CN109424665B

CN109424665B - 盘式制动器及车辆

Info

Publication number: CN109424665B
Application number: CN201710757472.5A
Authority: CN
Inventors: 郑祖雄
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2020-10-20
Anticipated expiration: 2037-08-29
Also published as: CN109424665A; WO2019042316A1

Abstract

本公开涉及一种盘式制动器及车辆。所述盘式制动器包括制动钳体、第一制动块、行车制动单元和驻车制动单元，所述驻车制动单元包括驻车电机和曲柄滑块机构，所述驻车电机通过所述曲柄滑块机构驱动所述第一制动块移动以压紧制动盘。在本公开的制动器中，由于设置有行车制动单元和驻车制动单元，使得该制动器能够同时实现行车制动和驻车制动两种功能，功能集成度高，占用空间小。另外，通过采用曲柄滑块机构，使得驻车制动单元在执行辅助ABS功能时，驻车电机只需高速正转或反转，即可使推杆输出一个高脉冲的制动力，而无需驻车电机不停地进行正反转切换或得失电切换，从而延长了驻车电机的使用寿命。

Description

盘式制动器及车辆

技术领域

本公开涉及制动器领域，具体地，涉及一种盘式制动器及车辆。

背景技术

传统的液压或气动式制动系统中，存在气液管路复杂、维修困难、布置结构复杂、制动动态响应慢、制动舒适性能较低等明显缺点。例如，在液压制动系统中，在防抱死制动系统动作时制动踏板会产生回弹振动现象，影响了制动舒适性能。再如，由于制动踏板机构直接与制动传动装置和制动执行装置相连，因此在车辆发生碰撞时产生的冲击力会直接通过制动系统传递到驾驶室内，严重影响了汽车的安全性能。又如，传统的液压制动系统中因采用了体积较大的真空制动助力器、制动主缸、储油器等常规液压制动系统的部件，因此不仅具有结构及装配复杂且体积大、维护困难的问题，而且由于系统中设置有连接相应部件的液压制动管路以及制动液，需要定期更换液压油和定期检查是否存在液压油泄漏的问题。基于上述诸多问题，近年来开发有相比于液压或气动式制动系统其结构简单、制动动态响应快且制动舒适性能和安全性能良好的多种电子机械制动系统。

发明内容

本公开的目的是提供一种能够同时实现行车制动和驻车制动两种功能的盘式制动器。

为了实现上述目的，本公开提供一种盘式制动器，包括制动钳体、第一制动块、行车制动单元和驻车制动单元，所述驻车制动单元包括驻车电机和曲柄滑块机构，所述驻车电机通过所述曲柄滑块机构驱动所述第一制动块移动以压紧制动盘。

可选地，所述盘式制动器为浮钳盘式制动器，所述盘式制动器还包括第二制动块，所述第一制动块和第二制动块分别位于所述制动盘两侧，所述第二制动块安装在所述制动钳体上。

可选地，所述行车制动单元包括行车电机、行车减速机构和丝杆机构，所述行车电机为外转子电机，所述行车电机的定子具有沿轴向延伸的空腔，所述丝杆机构包括丝杆和套装在所述丝杆上的螺母，所述丝杆贯穿所述空腔，所述行车电机的转子通过所述行车减速机构驱动所述丝杆旋转，以使所述螺母沿所述丝杆轴向移动，从而推动所述第一制动块移动以压紧制动盘。

可选地，所述丝杆机构为滚动丝杆机构。

可选地，所述曲柄滑块机构包括曲柄、连杆和推杆，所述连杆的两端分别铰接于所述曲柄和所述推杆，所述驻车电机驱动所述曲柄旋转以使所述推杆沿轴向移动，从而推动所述第一制动块压紧所述制动盘，所述丝杆形成为中空杆，所述推杆穿设于所述丝杆。

可选地，所述盘式制动器还包括活塞，所述活塞滑动配合在所述空腔的一端，所述螺母和所述推杆均通过所述活塞推动所述第一制动块移动。

可选地，所述活塞与所述空腔的内壁之间设置有密封圈。

可选地，所述驻车制动单元还包括电磁离合器，所述电磁离合器安装在所述驻车电机的电机轴上，当所述电磁离合器失电时，所述电磁离合器接合以锁止所述电机轴；当所述电磁离合器得电时，所述电磁离合器分离以释放所述电机轴。

可选地，所述电磁离合器包括电磁铁、平移摩擦片和旋转摩擦片，所述电磁铁包括定铁芯、动铁芯和作用于所述动铁芯的驱动弹簧，所述旋转摩擦片与所述电机轴连接，所述平移摩擦片能够由所述动铁芯驱动。

可选地，所述电磁离合器还包括离合器壳体、外座圈和内座圈，所述内座圈与所述电机轴花键连接，所述旋转摩擦片设置在所述内座圈上，所述外座圈与所述离合器壳体的内壁花键连接，所述平移摩擦片设置在所述外座圈上。

可选地，所述电磁离合器集成在所述驻车电机内部。

可选地，所述曲柄滑块机构包括曲柄、连杆和推杆，所述连杆的两端分别铰接于所述曲柄和所述推杆，所述驻车制动单元还包括驻车减速机构，所述驻车电机通过所述驻车减速机构传动连接于所述曲柄。

在本公开的制动器中，由于设置有行车制动单元和驻车制动单元，使得该制动器能够同时实现行车制动和驻车制动两种功能，功能集成度高，占用空间小。另外，通过采用曲柄滑块机构，使得驻车制动单元在执行辅助ABS(制动防抱死)功能时，驻车电机只需高速正转或反转，即可使推杆输出一个高脉冲的制动力，而无需驻车电机不停地进行正反转切换或得失电切换，从而延长了驻车电机的使用寿命。

本公开还提供一种车辆，包括如上所述的盘式制动器。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开的一种实施方式的盘式制动器的剖视图；

图2是图1的局部放大图；

图3是根据本公开的一种实施方式的盘式制动器的沿图1中AA线截取的剖视图，其中省略了壳体；

图4是根据本公开的另一种实施方式的盘式制动器的沿图1中AA线截取的剖视图，其中省略了壳体；

图5是偏摆锥差行星减速器的结构示意图；

图6是电磁离合器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“左、右”通常是指相应附图的图面方向的左、右，这些方位词的使用仅是为了便于描述，不能视为对本公开的限制。

根据本公开的一个方面，如图1至图4所示，提供一种盘式制动器，包括制动钳体10、第一制动块31、行车制动单元和驻车制动单元，第一制动块31和第二制动块32分别位于制动盘20的两侧。其中，行车制动单元包括行车电机40、行车减速机构50和丝杆机构60，行车电机40依次通过行车减速机构50和丝杆机构60驱动第一制动块31移动以压紧制动盘20。驻车制动单元包括驻车电机110、驻车减速机构120和曲柄滑块机构130，驻车电机110依次通过驻车减速机构120和曲柄滑块机构130驱动第一制动块31移动以压紧制动盘20。

本公开的盘式制动器可以为定钳盘式制动器，也可以为浮钳盘式制动器。

在本公开的盘式制动器为浮钳盘式制动器的情况下，所述制动器还包括第二制动块32，该第二制动块32安装在制动钳体10上，制动钳体10可以相对于制动盘20轴向移动。具体地，以行车制动为例，如图1和图2所示，执行行车制动时，行车电机40驱动丝杆61旋转，以使套装在丝杆61上的螺母62向右移动，从而推动第一制动块31也向右移动并压紧到制动盘20上，于是制动盘20给螺母62一个向左的反作用力，使螺母62连同制动钳体10整体向左移动，直到第二制动块32也压靠到制动盘20上。这时两侧的制动块都压在制动盘20上，从而夹紧制动盘20，产生阻止车轮转动的摩擦力矩，实现行车制动。

可选地，丝杆机构60可以为滚动丝杆机构。在采用滚动丝杆机构的情况下，螺母62和丝杆61之间设置有滚动体，例如滚珠或滚柱。进一步地，丝杆机构60可以为行星滚柱丝杆机构。相比于其他丝杆机构，行星滚柱丝杆机构具有承受载荷大、抗冲击能力强、传动精度高、使用寿命长的优点。

另外，还可选地，丝杆机构60可以为滚珠丝杆机构。采用滚珠丝杆机构的有益效果与上述采用行星滚柱丝杆的效果类似，在此为了避免重复，省略对其的说明。但本公开并不限定于此，丝杆机构60还可以采用滑动丝杆机构等。当采用滑动丝杆机构时，可以使丝杆的螺纹升角大于自锁角，以保证螺旋副不会发生自锁，从而在解除制动时能够通过制动盘对制动块的作用力实现螺母的回位。

在一种实施方式中，如图2所示，行车电机40可以为外转子电机，行车电机40的定子41具有沿轴向延伸的空腔411，丝杆机构60包括丝杆61和套装在丝杆61上的螺母62，丝杆61贯穿空腔411，行车电机40的转子42通过行车减速机构50驱动丝杆61旋转。在这种实施方式中，通过将丝杆机构60集成在行车电机40的内部，使得制动器结构更紧凑、占用空间更小，便于在整车上安装布置。

行车减速机构50可以为任意适当类型的减速机构，只要能够将行车电机40的输出转矩减速增矩后传递给丝杆61即可。在一种实施方式中，如图2所示，行车减速机构50可以为第一行星齿轮减速机构，该第一行星齿轮减速机构包括第一太阳轮51、第一行星轮52、第一行星架53和第一齿圈54，其中，第一太阳轮51与行车电机40的转子42连接，第一行星架53与丝杆61连接，第一齿圈54固定于制动钳体10内。

可选地，丝杆61上可以安装有推力轴承70。在一种实施方式中，丝杆61上形成有台阶面，推力轴承70设置在台阶面和第一行星架53之间。当制动块夹紧制动盘20时，第一行星架53通过推力轴承70向丝杆61施加轴向力以平衡制动盘20对丝杆61的反作用力，保证丝杆61受力平衡。

在一种实施方式中，所述盘式制动器还可以包括活塞90，该活塞90滑动配合在空腔411的一端，行车减速机构50设置在空腔411的另一端并与丝杆61相连，螺母62通过活塞90推动第一制动块31移动。在这种实施方式中，活塞90将空腔411的内部与外界隔开，使得丝杆机构60处在一个相对密闭的环境中，避免受到外界水、杂质的侵蚀，延长了制动器的使用寿命。

为了避免对活塞90的运动形成阻力，活塞90可以与空腔411间隙配合，也就是说，空腔411的直径可以略大于活塞90的直径。在这种情况下，为了保证密封性，可以在活塞90与空腔411的内壁之间设置密封圈100。

这里，螺母62可以通过螺接、焊接、胶接等方式与活塞90固定在一起。然而，为了避免在连接处产生应力集中，在一种实施方式中，螺母62与活塞90不连接，执行行车制动时，螺母62推动活塞90移动，活塞90再推动第一制动块31压紧到制动盘20上。活塞90可以呈一端封闭另一端开放的筒状结构，螺母62可以设置在活塞90内且与活塞90的内壁间隙配合，执行行车制动时，螺母62的推力作用在活塞90的封闭端以推动活塞90朝向制动盘20移动。

曲柄滑块机构130包括曲柄131、连杆132和推杆133，连杆132的一端铰接于所述曲柄131，另一端铰接于所述推杆133的一端，推杆133的另一端用于推动第一制动块31压紧制动盘20。曲柄滑块机构130将驻车电机110的旋转运动转化为推杆133的直线运动输出。

在本公开中，通过采用曲柄滑块机构，使得驻车制动单元在执行辅助ABS功能时，驻车电机只需高速正转或反转，即可使推杆输出一个高脉冲的制动力，而无需驻车电机不停地进行正反转切换或得失电切换，从而延长了驻车电机的使用寿命。

在一种实施方式中，丝杆61可以形成为中空杆，即，丝杆61内形成有沿轴向延伸的轴孔，丝杆61贯穿行车减速机构50的中心，推杆133从丝杆61的轴孔中穿过，推杆133也通过活塞90推动第一制动块31。通过将推杆133集成在丝杆61的内部，使得既可以利用丝杆61对推杆133的运动进行导向，又能够进一步提高制动器的结构紧凑性。

驻车减速机构120可以为任意适当类型的减速机构，只要能够将驻车电机110的输出转矩减速增矩后传递给驻车丝杆131即可。在一种实施方式中，如图4所示，驻车减速机构120可以为偏摆锥差行星减速机构。

图5为偏摆锥差行星减速器的结构示意图，主要由转动锥齿轮1、偏摆锥齿轮2、输入轴5上的偏摆发生器H和周向限制副等组成。其中偏摆发生器H由输入轴5的端部带有偏角Σ的轴头6和圆锥滚子轴承7构成。锥齿轮2相当于一个内锥齿轮，与装在输出轴9上的锥齿轮1组成内啮合，偏摆锥齿轮2的一端装在偏角轴头6处的圆锥滚子轴承7上，另一端用球面轴承8与输出轴9的轴端组成球铰连接。两锥齿轮的锥顶与球面轴承的中心O点重合，在偏摆锥齿轮2的外缘设有鼓形外齿圈3，与内齿圈4组成周向限制副。

偏摆锥差行星减速器的传动原理为：当输入轴5带动偏角轴头6绕输入轴的固定轴线nn转动时，偏角轴头的轴线OO_H便形成一个锥顶角为2Σ锥束空间。由于装在偏角轴头6上的偏摆锥齿轮2受到周向限制副的约束，不能做周转运动，偏角轴头的这种锥束运动便迫使偏摆锥齿轮2绕O点作循环偏摆运动，与装在输出轴9上的转动锥齿轮1形成循环开合的啮合状态。在图示位置，两锥齿轮上部呈全啮合状态，而在下部形成全脱开状态。但当偏角转过180°至位置A’时，两锥齿轮下部呈全啮合状态，而上部呈全脱开状态。当偏角轴头再转过180°又回到原位置时，恰好完成一个偏摆啮合循环。在偏角轴头绕固定轴线nn转动的过程中，偏摆锥齿轮的轮齿沿圆周方向循环进入又退出啮合，使啮合区沿输出锥齿轮的节锥面转移。

在采用偏摆锥差行星减速器的情况下，驻车电机110的电机轴111与可以偏摆锥差行星减速器的输入轴5相连，偏摆锥差行星减速器的输出轴9可以与凸轮131相连。

在另一种实施方式中，如图3所示，驻车减速机构120可以为第二行星齿轮减速机构，该第二行星齿轮减速机构包括第二太阳轮121、第二行星轮122、第二行星架123和第二齿圈124，其中，第二太阳轮121与驻车电机110的电机轴111连接，第二行星架123与驻车丝杆131连接，第二齿圈124固定于制动钳体10内。

为了保证驻车电机110失电后，推杆132仍能保持在实现驻车制动的位置，在一种实施方式中，如图3、图4和图6所示，驻车制动单元还可以包括电磁离合器80，电磁离合器80安装在驻车电机110的电机轴111上，通过电磁离合器80对电机轴111的锁止来保持驻车制动状态。

具体地，当电磁离合器80失电时，电磁离合器80接合以抱死驻车电机110的电机轴111，使得凸轮131不能转动，从而使推杆132保持在实现驻车制动的位置，不能移动，进而使推杆132保持对第一制动块31的推力，保持驻车制动状态。当电磁离合器80得电时，电磁离合器80分离以释放电机轴111。

可选地，电磁离合器80可以包括离合器壳体81、电磁铁、平移摩擦片85、旋转摩擦片86、外座圈87和内座圈88。其中，离合器壳体81相对于制动钳体10固定，电磁铁可以包括定铁芯82、动铁芯83和作用于动铁芯83的驱动弹簧84。内座圈88与电机轴111通过花键滑动连接，旋转摩擦片86设置在内座圈88上以能够在电机轴41的带动下旋转。外座圈87与离合器壳体81的内壁通过花键滑动连接，平移摩擦片85设置在外座圈87上以能够沿电机轴111的轴向平移。定铁芯82和动铁芯83可以形成为环状结构，并且动铁芯83套设在电机轴111的外部，定铁芯82套设在动铁芯83的外部，以使制动器的结构更紧凑，轴向尺寸更小。当电磁铁失电时，定铁芯82与动铁芯83之间的磁吸力消失，动铁芯83在驱动弹簧84的作用下向右移动，并推动平移摩擦片85和旋转摩擦片86接合，二者之间的摩擦力使得电机轴111被抱死；当电磁铁得电时，定铁芯82与动铁芯83之间产生磁吸力，使得动铁芯83复位的同时压缩驱动弹簧84，平移摩擦片85和旋转摩擦片86分离，二者之间的摩擦力消失从而解除对电机轴111的锁止。

行车过程中需要执行驻车制动功能时，驻车电机110得电，并依次通过驻车减速机构120和凸轮131驱动推杆132移动，推杆132推动制动块夹紧制动盘20，达到驻车要求时(例如，驻车制动力达到目标制动力，且驻车制动力从零增大至目标制动力所用的时间小于预设时间)，驻车电机110失电，电磁离合器80工作以抱死驻车电机110的电机轴111，保持驻车制动力，执行驻车制动功能。解除驻车制动时，电磁离合器80丢掉抱死力，释放电机轴111。

为了使制动器结构更紧凑，可以将电磁离合器80集成在驻车电机110内部。

在一种实施方式中，驻车电机110、电磁离合器80、驻车减速机构120、曲柄连杆机构130可以设置在同一壳体140内，该壳体140可以与制动钳体10例如通过紧固件固定在一起。离合器壳体81可以固定在壳体140内。

以下结合附图详细描述一下根据本公开的一种实施方式的盘式制动器的工作原理。

行车制动时，驻车电机110不工作，行车电机40的转子42通过行车减速机构50驱动丝杆61旋转，以使套装在行车丝杆61上的螺母62向右移动，从而推动制动块夹紧制动盘20，产生阻止车轮转动的摩擦力矩，实现行车制动。

驻车制动时，行车电机40不工作，驻车电机110依次通过驻车减速机构120、曲柄滑块机构130和增力机构驱动推杆133移动，推杆133推动制动块夹紧制动盘20，达到驻车要求时，驻车电机110失电，电磁离合器80失电以抱死驻车电机110的电机轴111，保持驻车制动力，实现驻车制动。需要解除驻车制动时，电磁离合器80得电以释放驻车电机110的电机轴111，驻车制动力消失。

根据本公开的另一方面，提供一种车辆，该车辆包括如上所述的盘式制动器。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims

1.一种盘式制动器，其特征在于，包括制动钳体（10）、第一制动块（31）、行车制动单元和驻车制动单元，所述驻车制动单元包括驻车电机（110）和曲柄滑块机构（130），所述驻车电机（110）通过所述曲柄滑块机构（130）驱动所述第一制动块（31）移动以压紧制动盘（20），所述行车制动单元包括行车电机（40）、行车减速机构（50）和丝杆机构（60），所述行车电机（40）为外转子电机，所述行车电机（40）的定子（41）具有沿轴向延伸的空腔（411），所述丝杆机构（60）包括丝杆（61）和套装在所述丝杆（61）上的螺母（62），所述丝杆（61）贯穿所述空腔（411），所述行车电机（40）的转子（42）通过所述行车减速机构（50）驱动所述丝杆（61）旋转，以使所述螺母（62）沿所述丝杆（61）轴向移动，从而推动所述第一制动块（31）移动以压紧制动盘（20），所述曲柄滑块机构（130）包括曲柄（131）、连杆（132）和推杆（133），所述连杆（132）的两端分别铰接于所述曲柄（131）和所述推杆（133），所述驻车电机（110）驱动所述曲柄（131）旋转以使所述推杆（133）沿轴向移动，从而推动所述第一制动块（31）压紧所述制动盘（20），所述丝杆（61）形成为中空杆，所述推杆（133）穿设于所述丝杆（61）。

2.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，所述盘式制动器为浮钳盘式制动器，所述盘式制动器还包括第二制动块（32），所述第一制动块（31）和第二制动块（32）分别位于所述制动盘（20）两侧，所述第二制动块（32）安装在所述制动钳体（10）上。

3.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，所述丝杆机构（60）为滚动丝杆机构。

4.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，所述盘式制动器还包括活塞（90），所述活塞（90）滑动配合在所述空腔（411）的一端，所述螺母（62）和所述推杆（133）均通过所述活塞（90）推动所述第一制动块（31）移动。

5.根据权利要求4所述的盘式制动器，其特征在于，所述活塞（90）与所述空腔（411）的内壁之间设置有密封圈（100）。

6.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，所述驻车制动单元还包括电磁离合器（80），当所述电磁离合器（80）失电时，所述电磁离合器（80）接合以锁止所述驻车电机（110）的电机轴（111）；当所述电磁离合器（80）得电时，所述电磁离合器（80）分离以释放所述电机轴（111）。

7.根据权利要求6所述的盘式制动器，其特征在于，所述电磁离合器（80）包括电磁铁、平移摩擦片（85）和旋转摩擦片（86），所述电磁铁包括定铁芯（82）、动铁芯（83）和作用于所述动铁芯（83）的驱动弹簧（84），所述旋转摩擦片（86）与所述电机轴（111）连接，所述平移摩擦片（85）能够由所述动铁芯（83）驱动。

8.根据权利要求7所述的盘式制动器，其特征在于，所述电磁离合器（80）还包括离合器壳体（81）、外座圈（87）和内座圈（88），所述内座圈（88）与所述电机轴（111）花键连接，所述旋转摩擦片（86）设置在所述内座圈（88）上，所述外座圈（87）与所述离合器壳体（81）的内壁花键连接，所述平移摩擦片（85）设置在所述外座圈（87）上。

9.根据权利要求6所述的盘式制动器，其特征在于，所述电磁离合器（80）集成在所述驻车电机（110）内部。

10.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，所述曲柄滑块机构（130）包括曲柄（131）、连杆（132）和推杆（133），所述连杆（132）的两端分别铰接于所述曲柄（131）和所述推杆（133），所述驻车制动单元还包括驻车减速机构（120），所述驻车电机（110）通过所述驻车减速机构（120）传动连接于所述曲柄（131）。

11.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的盘式制动器。