本發(fā)明涉及車輛制動技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車解耦分布式制動系統(tǒng)四電機式制動執(zhí)行機構(gòu)。

背景技術(shù)：

制動系統(tǒng)是汽車底盤的重要組成部分之一，直接關(guān)系到汽車綜合性能及生命財產(chǎn)安全。雖然傳統(tǒng)液壓式、氣壓式制動系統(tǒng)能夠滿足現(xiàn)有制動法規(guī)的各項要求，但是存在著管道布置復(fù)雜、依靠真空助力裝置、制動響應(yīng)速度較慢、制動力矩不可主動調(diào)節(jié)及難于與其他系統(tǒng)集成控制等不足之處，不適合汽車尤其是電動汽車底盤集成化控制的發(fā)展要求。

電控制動系統(tǒng)現(xiàn)實了制動系統(tǒng)的解耦，主要有電子液壓制動系統(tǒng)(EHB)與電子機械制動系統(tǒng)(EMB)兩種，取消了制動踏板與制動輪缸之間的直接連接，以電線為信息傳遞媒介，電子控制單元根據(jù)相關(guān)傳感器信號識別制動意圖，控制制動執(zhí)行機構(gòu)動作，實現(xiàn)對車輪制動力的控制，具有不依賴真空助力裝置、易于集成控制等優(yōu)點，彌補了傳統(tǒng)制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理上的不足。

但是，EHB系統(tǒng)一般采用集中布置方式，仍需布置整車液壓管道，動態(tài)響應(yīng)性能可以進(jìn)一步提高。EMB系統(tǒng)一般采用分布布置方式，無需布置整車制動管道，具有動態(tài)性能好、布置容易等優(yōu)點。但是，目前EMB系統(tǒng)大多為單電機執(zhí)行機構(gòu)，未能充分利用汽車制動能量驅(qū)動摩擦制動，且不能分流汽車制動負(fù)荷而降低摩擦制動副磨損。至目前為止，汽車解耦分布式制動系統(tǒng)四電機式制動執(zhí)行機構(gòu)還鮮有提及。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在制動系統(tǒng)不能充分利用汽車制動能量驅(qū)動摩擦制動的缺陷，提供一種汽車解耦分布式制動系統(tǒng)四電機式制動執(zhí)行機構(gòu)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種汽車解耦分布式制動系統(tǒng)四電機式制動執(zhí)行機構(gòu)，包括制動盤、制動執(zhí)行部分和再生電機部分，所述制動部分包括分別設(shè)置在所述制動盤兩側(cè)的第一步進(jìn)電機和第二步進(jìn)電機，所述第一步進(jìn)電機輸出端傳動連接第一絲杠，所述第一絲杠上設(shè)置有將其旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的第一螺母，第二步進(jìn)電機輸出端傳動連接第二絲杠，所述第二絲杠上設(shè)置有將其旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的第二螺母，所述第一螺母和第二螺母上均設(shè)置有摩擦片；

所述的再生電機部分包括電子控制單元、電池組及分別設(shè)置在所述制動盤兩側(cè)并與所述制動盤傳動連接的的第一電磁離合器與第二電磁離合器，所述第一電磁離合器的從動部分連接有第一再生電機，所述第二電磁離合器的從動部分連接有第二再生電機；所述電子控制單元用于控制第一電磁閥和第二電磁閥的分離和結(jié)合、第一再生電機和第二再生電機分別與所述電池組之間電流的通斷和流向、所述電池組分別與第一步進(jìn)電機和第二步進(jìn)電機之間的電流的通斷。

作為優(yōu)選，為便于制動盤與兩個電磁離合器之間的傳動，所述制動盤外側(cè)設(shè)置有齒圈，所述的齒圈嚙合有小齒輪，所述制動盤通過小齒輪與所述第一電磁離合器的主動部分和第二電磁離合器的主動部分傳動連接。

進(jìn)一步地，所述第一步進(jìn)電機輸出端通過第一星輪齒輪機構(gòu)與第一絲杠傳動連接，所述第一步進(jìn)電機輸出端與所述第一行星齒輪機構(gòu)的太陽輪固定連接，第一行星齒輪機構(gòu)的齒圈與所述第一步進(jìn)電機的殼體固定連接；所述第一絲杠傳動設(shè)置在所述第一行星齒輪機構(gòu)的行星架上；

所述第二步進(jìn)電機輸出端通過第二星輪齒輪機構(gòu)與第二絲杠傳動連接，所述第二步進(jìn)電機輸出端與所述第二行星齒輪機構(gòu)的太陽輪固定連接，第二行星齒輪機構(gòu)的齒圈與所述第二步進(jìn)電機的殼體固定連接；所述第二絲杠傳動設(shè)置在所述第二行星齒輪機構(gòu)的行星架上。通過行星齒輪機構(gòu)帶動絲杠轉(zhuǎn)動，能夠起到減速增扭的作用，可以減小步進(jìn)電機的尺寸。

進(jìn)一步地，所述的第一螺母上固定連接有第一制動活塞，所述第二螺母上固定連接有第二制動活塞，兩個所述摩擦塊分別固定設(shè)置在所述第一制動活塞和第二制動活塞上。制動活塞可以為空心的鋁制件，當(dāng)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動時，螺母推動制動活塞及摩擦塊壓向制動盤實施摩擦制動。

進(jìn)一步地，為防止螺母帶動摩擦塊回位時對制動執(zhí)行機構(gòu)部件產(chǎn)生影響，所述的第一制動活塞上設(shè)置有第一限位開關(guān)，所述第一限位開關(guān)與所述第一絲杠位置相對應(yīng)，所述第二制動活塞上設(shè)置有第二限位開關(guān)，所述第二限位開關(guān)與所述第二絲杠位置相對應(yīng)；所述電子控制單元根據(jù)第一限位開關(guān)和第二限位開關(guān)的信號分別控制第一步進(jìn)電機和第二步進(jìn)電機停止或反轉(zhuǎn)。當(dāng)絲桿螺母機構(gòu)回位至極限位置時，絲桿前端會與限位開關(guān)接觸，使限位開關(guān)觸點閉合，同時將信息傳給電子控制單元，電子控制單元接受到限位開關(guān)觸點閉合信息，則立即控制步進(jìn)電機斷電或反向旋轉(zhuǎn)一定角度，防止絲桿螺母機構(gòu)損壞步進(jìn)電機、制動活塞及行星齒輪機構(gòu)等。

進(jìn)一步地，所述的第一制動活塞與摩擦塊之間設(shè)置有第一壓力傳感器，所述第二制動活塞與摩擦塊之間設(shè)置有第二壓力傳感器，所述第一壓力傳感器和第二壓力傳感器反饋制動壓力信號給所述電子控制單元。本申請中壓力傳感器可以為壓電式壓力傳感器或應(yīng)變式壓力傳感器，當(dāng)摩擦塊被推動而與制動盤接觸時，壓力傳感器會立即產(chǎn)生一個電壓信號給電子控制單元。由于零部件個體差異及不確定性，一般很難保證兩側(cè)摩擦塊能夠同時與制動盤接觸而施加制動力。因此，當(dāng)汽車制動時，電子控制單元會根據(jù)壓力傳感器判斷兩側(cè)摩擦塊與制動盤的接觸情況。若一側(cè)先接觸，則控制該側(cè)步進(jìn)電機暫停工作，等待另一側(cè)摩擦塊與制動盤接觸后同時施加制動力。這樣制動盤兩側(cè)受力平衡，有利對制動力的控制與制動摩擦副的使用壽命。而且，利用步進(jìn)電機由起始位置至摩擦塊接觸制動盤時的位置所轉(zhuǎn)動的步數(shù)，可以間接判斷摩擦塊的磨損情況。若摩擦塊磨損已達(dá)到其上限值時，電子控制單元則會及時發(fā)出報警信息提醒駕駛員注意。

作為優(yōu)選，為保證電池組工作可靠性，所述的電池組與汽車電源連接，且兩者之間設(shè)置有二極管，當(dāng)所述電池組電壓低于汽車電源電壓時，所述二極管導(dǎo)通，汽車電源向電池組充電，當(dāng)所述電池組電壓高于汽車電源時，所述二極管截止，所述電池組相對汽車電源獨立。這樣，若汽車電源系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)故障，電池組能夠保證制動執(zhí)行機構(gòu)仍能正常工作，提高工作可靠性。

進(jìn)一步地，所述制動執(zhí)行機構(gòu)還具有冷卻風(fēng)扇和溫度傳感器，所述制動執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有散熱通道，所述散熱通道內(nèi)設(shè)置有金屬散熱細(xì)網(wǎng)，所述冷卻風(fēng)扇設(shè)置在靠近汽車車身一側(cè)，所述電子控制單元根據(jù)溫度傳感器的信號控制所述冷卻風(fēng)扇的啟閉。當(dāng)溫度傳感器檢測到溫度達(dá)到一定值時，電子控制單元即控制冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動工作，將氣流由外側(cè)吸入經(jīng)過制動執(zhí)行機構(gòu)殼體內(nèi)的氣流通道將熱量散出，達(dá)到控制制動執(zhí)行機構(gòu)溫度的目的。若溫度高于上限值時，電子控制單元則及時發(fā)出報警信號，提醒駕駛員注意。

作為優(yōu)選，整個制動系統(tǒng)采用分層式控制結(jié)構(gòu)，每個車輪處均獨立設(shè)置有所述的制動執(zhí)行機構(gòu)，所述的電子控制單元電連接有總控制單元，所述總控制單元負(fù)責(zé)識別駕駛員制動意圖、判斷制動狀態(tài)、分配各車輪目標(biāo)制動力、與電子控制單元及汽車其他系統(tǒng)間的信息交互。各電子控制單元安裝于制動執(zhí)行機構(gòu)上面，是制動執(zhí)行機構(gòu)的一部分，用于采集制動壓力、溫度及限位開關(guān)等信息，根據(jù)制動系統(tǒng)總控制單元指令控制制動執(zhí)行機構(gòu)動作，實現(xiàn)制動能量回收利用及車輪減速、制動，并將相關(guān)信息反饋給制動系統(tǒng)總控制單元

作為優(yōu)選，所述的制動執(zhí)行部分和再生電機部分并排布置，兩者固定連接為一個整體。此種設(shè)置能夠有效降低制動執(zhí)行機構(gòu)的整體高度。

有益效果：本發(fā)明為解耦分布式制動執(zhí)行機構(gòu)，無需布置整車制動管道，易于與其他系統(tǒng)集成控制，結(jié)構(gòu)緊湊、布置方便且動態(tài)響應(yīng)迅速；本發(fā)明可將制動能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并可直接用于?qū)動制動執(zhí)行機構(gòu)動作，提高制動能量利用效率及降低能源消耗；本發(fā)明再生電機工作時，能產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩分擔(dān)制動負(fù)荷，降低制動盤摩擦副的磨損，提高摩擦副的使用壽命及抗熱衰退性能；本發(fā)明具有較好的抗失效能力，各個制動執(zhí)行機構(gòu)相對獨立，如果其中一個出現(xiàn)故障，其他幾個仍可使汽車可靠減速、停車；本發(fā)明易于實現(xiàn)應(yīng)急制動功能，可由汽車自身制動能量驅(qū)動制動執(zhí)行機構(gòu)動作，實現(xiàn)汽車應(yīng)急制動；本發(fā)明具有間接檢測摩擦塊磨損情況的功能；本發(fā)明具有自我冷卻功能，可防止制動執(zhí)行機構(gòu)溫度過高而影響制動性能。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是實施例1制動執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是解耦分布式制動系統(tǒng)的布置示意圖；

圖3是實施例2制動執(zhí)行機構(gòu)的制動執(zhí)行部分和再生電機部分布置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是實施例2制動執(zhí)行機構(gòu)的制動執(zhí)行部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實施例2制動執(zhí)行機構(gòu)的再生電機部分結(jié)構(gòu)示意圖。

其中:1、制動盤，2、摩擦塊，3、第一壓力傳感器，4、第一制動活塞，5、第一限位開關(guān)，6、第一螺母，7、第一絲桿，8、第一步進(jìn)電機，9、第一行星齒輪機構(gòu)，10、第一再生電機，11、電子控制單元，12、第一電磁離合器，13、小齒輪，14、電池組，15、第二電磁離合器，16、第二再生電機，17、冷卻風(fēng)扇，18、第二步進(jìn)電機，19、第二行星齒輪機構(gòu)，20、第二絲桿，21、第二螺母，22、第二限位開關(guān)，23、第二制動活塞，24、第二壓力傳感器，25、車輪，26、制動執(zhí)行機構(gòu)，27、制動執(zhí)行部分，28、再生電機部分。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，一種汽車解耦分布式制動系統(tǒng)四電機式制動執(zhí)行機構(gòu)26，包括制動盤1、制動執(zhí)行部分27和再生電機部分28，所述再生電機部分28設(shè)置在所述制動執(zhí)行部分27內(nèi)，所述制動執(zhí)行部分27包括分別設(shè)置在所述制動盤1兩側(cè)的第一步進(jìn)電機8和第二步進(jìn)電機18，所述第一步進(jìn)電機8輸出端通過第一行星齒輪機構(gòu)9傳動連接第一絲杠7，所述第一步進(jìn)電機8輸出端與所述第一行星齒輪機構(gòu)9的太陽輪固定連接，第一行星齒輪機構(gòu)9的齒圈與所述第一步進(jìn)電機8的殼體固定連接，所述第一絲杠7傳動設(shè)置在所述第一行星齒輪機構(gòu)9的行星架上，所述第一絲杠7上設(shè)置有將其旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的第一螺母6；第二步進(jìn)電機18輸出端通過第二行星齒輪機構(gòu)19傳動連接第二絲杠20，所述第二步進(jìn)電機18輸出端與所述第二行星齒輪機構(gòu)19的太陽輪固定連接，第二行星齒輪機構(gòu)19的齒圈與所述第二步進(jìn)電機18的殼體固定連接，所述第二絲杠20傳動設(shè)置在所述第二行星齒輪機構(gòu)19的行星架上，所述第二絲杠20上設(shè)置有將其旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的第二螺母21。所述第一螺母6和第二螺母21上均設(shè)置有摩擦塊2，所述第一螺母6和摩擦塊2之間設(shè)置有第一制動活塞4，所述第二螺母21和摩擦塊2之間設(shè)置有第二制動活塞23；

所述的第一制動活塞4上設(shè)置有第一限位開關(guān)5，所述第一限位開關(guān)5與所述第一絲杠7位置相對應(yīng)，所述第二制動活塞23上設(shè)置有第二限位開關(guān)22，所述第二限位開關(guān)22與所述第二絲杠20位置相對應(yīng)；所述電子控制單元11根據(jù)第一限位開關(guān)5和第二限位開關(guān)22的信號分別控制第一步進(jìn)電機8和第二步進(jìn)電機18停止或反轉(zhuǎn)；所述的第一制動活塞4與摩擦塊2之間設(shè)置有第一壓力傳感器3，所述第二制動活塞23與摩擦塊2之間設(shè)置有第二壓力傳感器24，所述第一壓力傳感器3和第二壓力傳感器24反饋制動壓力信號給所述電子控制單元11。

所述的再生電機部分28包括電子控制單元11、電池組14及分別設(shè)置在所述制動盤1兩側(cè)并與所述制動盤1傳動連接的的第一電磁離合器12與第二電磁離合器15，具體地，所述制動盤1外側(cè)設(shè)置有齒圈，所述的齒圈嚙合有小齒輪13，所述制動盤1通過小齒輪13與所述第一電磁離合器12的主動部分和第二電磁離合器15的主動部分傳動連接，所述第一電磁離合器12的從動部分連接有第一再生電機10，所述第二電磁離合器15的從動部分連接有第二再生電機16；

所述電子控制單元11用于控制第一電磁離合器12和第二電磁離合器15的分離和結(jié)合、第一再生電機10和第二再生電機16分別與所述電池組14之間電流的通斷和流向、所述電池組14分別與第一步進(jìn)電機8和第二步進(jìn)電機18之間的電流的通斷。

所述的電池組14與汽車電源連接，且兩者之間設(shè)置有二極管，當(dāng)所述電池組14電壓低于汽車電源電壓時，所述二極管導(dǎo)通，汽車電源向電池組14充電，當(dāng)所述電池組14電壓高于汽車電源時，所述二極管截止，所述電池組14相對汽車電源獨立。

所述制動執(zhí)行機構(gòu)26還具有冷卻風(fēng)扇17和溫度傳感器，所述制動執(zhí)行機構(gòu)26內(nèi)部設(shè)置有散熱通道，所述散熱通道內(nèi)設(shè)置有金屬散熱細(xì)網(wǎng)，所述冷卻風(fēng)扇17設(shè)置在靠近汽車車身一側(cè)，所述電子控制單元11根據(jù)溫度傳感器的信號控制所述冷卻風(fēng)扇17的啟閉。

如圖2所示，每個車輪25處均獨立設(shè)置有所述的制動執(zhí)行機構(gòu)26，所述的電子控制單元11電連接有總控制單元，所述總控制單元負(fù)責(zé)識別駕駛員制動意圖、判斷制動狀態(tài)、分配各車輪25目標(biāo)制動力、與電子控制單元11及汽車其他系統(tǒng)間的信息交互。

工作原理：當(dāng)汽車制動時，總控制單元識別駕駛員制動意圖，并將信號傳遞給電子控制單元11，電子控制元件優(yōu)先根據(jù)工況控制第一電磁離合器12和第二電磁離合器15結(jié)合，制動盤1通過小齒輪13、第一電磁離合器12、第二電磁離合器15帶動第一再生電機10及第二再生電機16轉(zhuǎn)動，第一再生電機10和第二再生電機16將汽車制動能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芙o電池組14充電并提供部分制動力矩，達(dá)到回收制動能量，分流制動負(fù)荷，降低摩擦副磨損的目的。

當(dāng)?shù)谝辉偕姍C10和第二再生電機16提供的制動力矩不夠時，電子控制單元11控制電池組14分別與第一步進(jìn)電機8和第二電制動機導(dǎo)通，第一步進(jìn)電機8和第二步進(jìn)電機18轉(zhuǎn)動，通過兩個行星齒輪機構(gòu)與絲桿螺母機構(gòu)將制動盤1兩側(cè)的摩擦塊2推向制動盤1實施摩擦制動。具體為，第一步進(jìn)電機8輸出軸轉(zhuǎn)動，分別通過第一行星齒輪機構(gòu)9帶動第一絲杠7和第二絲杠20轉(zhuǎn)動，從而第一螺母6將第一絲杠7的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，進(jìn)而第一螺母6帶動第一制動活塞4和摩擦塊2朝向制動盤1移動(同理第二步進(jìn)電機18帶動另一摩擦塊2朝向制動盤1移動)，最終兩個摩擦塊2壓向制動盤1增加制動力矩。當(dāng)摩擦塊2被推動而與制動盤1接觸時，壓力傳感器會立即產(chǎn)生一個信號給電子控制單元11，由于零部件個體差異及不確定性，一般很難保證兩側(cè)摩擦塊2能夠同時與制動盤1接觸而施加制動力。因此，當(dāng)汽車制動時，電子控制單元11會根據(jù)壓力傳感器判斷兩側(cè)摩擦塊2與制動盤1的接觸情況。若一側(cè)先接觸，則控制該側(cè)步進(jìn)電機暫停工作，等待另一側(cè)摩擦塊2與制動盤1接觸后同時施加制動力。這樣制動盤1兩側(cè)受力平衡，有利對制動力的控制與制動摩擦副的使用壽命。而且，利用步進(jìn)電機由起始位置至摩擦塊2接觸制動盤1時的位置所轉(zhuǎn)動的步數(shù)，可以間接判斷摩擦塊2的磨損情況。若摩擦塊2磨損已達(dá)到其上限值時，電子控制單元11則會及時發(fā)出報警信息提醒駕駛員注意。

解制動時，第一步進(jìn)電機8反轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)谝宦菽?回位至極限位置時，第一絲桿前端會與第一制動活塞4上的第一限位開關(guān)5接觸，使第一限位開關(guān)5觸點閉合，同時將信息傳給電子控制單元11。電子控制單元11接收到第一限位開關(guān)5觸點閉合信息，則立即控制第一步進(jìn)電機8斷電或反向旋轉(zhuǎn)一定角度，防止絲桿螺母機構(gòu)損壞第一步進(jìn)電機8、摩擦墊片及第一行星齒輪機構(gòu)9等(第二步進(jìn)電機18也同時反轉(zhuǎn))。

當(dāng)汽車處于急加速、爬坡等工況時，電子控制單元11控制電池組14給第一再生電機10和第二再生電機16供電，并控制第一電磁離合器12的從動部分和主動部分結(jié)合及第二電磁離合器15的從動部分和主動部分結(jié)合，此時第一再生電機10和第二再生電機16進(jìn)入電動機模式，第一再生電機10和第二再生電機16分別通過第一電磁離合器12和第二電磁離合器15、小齒輪13及制動盤1給車輪25提供輔助驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。

當(dāng)溫度傳感器檢測到溫度達(dá)到預(yù)定值以上時，電子控制單元11接收到溫度傳感器的信號，即控制冷卻風(fēng)扇17轉(zhuǎn)動工作，將氣流由車體外側(cè)吸入，經(jīng)過制動執(zhí)行機構(gòu)26殼體內(nèi)的氣流通道將熱量散出，達(dá)到控制制動執(zhí)行機構(gòu)26溫度的目的。

實施例2

如圖3～5所示，與實施例1區(qū)別在于，所述的制動執(zhí)行部分27和再生電機部分28并排布置，兩者固定連接為一個整體。相比于實施例1采用并排布置方式，降低了執(zhí)行機構(gòu)的整體高度，工作原理與實施例1相同。

應(yīng)當(dāng)理解，以上所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。由本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。