电子机械式及液压式两用制动器 所属技术领域
本发明涉及汽车安全系统中的制动装置，尤其涉及一种适合响应速度快、可靠性高地电子机械式及液压式两用制动器。
背景技术
可靠的制动系统是汽车行驶的安全保障。传统的液压式制动系统采用双回路制动液的措施极大地保障了汽车制动系统的可靠性。且液压式制动系统结构简单，性能稳定，被广泛应用在各种汽车之中。但是液压式制动系统通过制动主缸调节压力，力矩响应速度慢，在紧急工况下不能满足制动性能要求(世界汽车2003.1，27-28)。因制动响应速度慢会发生汽车高速追尾事故，高速急转弯时会发生汽车侧翻事故等。因此，为了进一步改善汽车制动安全性能，电控制动系统成为研究热门。电控制动系统包括电子液力制动系统和电子机械式制动系统，后者响应速度更快。
电子液力制动系统由电子制动踏板模块、电子控制单元(ECU)、液压控制单元(HCU)、传感器和信息网络(CAN)等部分组成。其制动器采用传统液压制动器，结构简单，可靠性高，通过电子控制单元及液压控制单元调节轮缸压力，响应速度比传统液压制动系统快。但系统结构复杂，采用液体传递动力仍限制了制动系统响应速度，且需要专门的驻车制动系统(汽车工程2006，Vol.28，No.2，105-112)。
电子机械式制动器能够分配给各个车轮最佳的制动力；制动器响应速度快，反应灵敏，制动性能稳定，能缩短制动距离；且易于实现汽车防抱死制动系统(ABS)、电子稳定程序(ESP)及电子驻车(EPB)等功能。但制动器结构复杂，需设计旋转运动转化为直线运动的专有机构，对电机及减速器性能和尺寸要求很高。其面临的最大问题就是如何开发出低成本轻巧以便能够装入轮惘内狭小空间的制动器。因此，电子机械式制动系统在实际汽车中使用还需要一段时间(世界汽车2003.1，27-28)。
【发明内容】
为了克服液压式制动器的响应速度慢及电子机械式制动器结构复杂、可靠性难以保障的不足，本发明公开了一种结构简单、响应速度快、可靠性高的电子机械式及液压式两用制动器，可在电子机械式制动系统和液压式制动系统同时并联应用，也可以在其中一种方式单独应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种电子机械式及液压式两用制动器，可在电子机械式制动系统和液压式制动系统同时并联应用，也可以在其中一种方式单独应用，它包括由带有进油孔的液压缸及制动钳总成、活塞、摩擦块组成的传统液压制动机构，其特征在于：上述传统液压式制动机构的液压缸及制动钳总成端面带有的中心孔；该两用制动器还包括直接推动活塞工作的电子机械式驱动机构，它包括轴承座、以及通过推力轴承安装于轴承座内的力矩输入轴、力矩输入轴通过端面嵌入的传力钢球推动带楔形端面的推力杆，推力杆通过键安装于上述液压缸及制动钳总成端面的中心孔内并与活塞接触；轴承座与液压缸及制动钳总成固定连接。
上述的电子机械式及液压式两用制动器，其特征在于：上述力矩输入轴端面嵌有传力钢球是通过以下方式实现的：力矩输入轴端面径向开有钢球放置孔，放入钢球后，通过与力矩输入轴配合的环形套筒固定。
本发明的有益效果是：
1.本发明的两用制动器结构简单。在传统液压浮钳式制动器基础上，增加了电子机械式驱动机构。该驱动机构包括力矩输入轴、推力杆和轴承座。转矩输入轴接受力矩电机经主减速器输出的扭矩，转矩输入轴端面孔中装有传力钢球与推力杆的楔形端面相互运动，把转矩输入轴的转动转换为推力杆的直线运动，推动活塞，且具有增力效果；其轴向的反作用力推动轴承座及浮钳。从而形成活塞和浮钳相对运动，带动内外摩擦块压紧制动盘，产生制动力矩。电机及减速器与制动器可以通过弹性联轴器及键的方式连接，减弱了电机及减速器的性能要求及尺寸安装要求。
2.本发明的两用制动器响应速度快。电子机械制动与液压制动采用并联方式，当检测到汽车处于危险时，电子机械制动会迅速响应，产生推力。且制动器结构中采用钢球楔形端面机构比滚珠丝杠机构响应速度更快。
3.本发明的两用制动器可靠性高。电子机械制动与液压制动采用并联方式，当电子机械制动系统失效时，不会影响液压制动的可靠性。制动器中全部采用传统简单机械机构，保证每个部件的可靠性；电机输入力矩与摩擦块对制动钳的反作用力矩方向相反，可以减轻制动钳支架连接螺栓的扭矩负荷；可选用高可靠性的电机及减速机构。并联了电子机械式制动，易于实现汽车防抱死制动系统(ABS)、电子稳定程序(ESP)、电子驻车(EPB)等功能，进一步提高制动器的安全性能。
【附图说明】
图1是本发明的原理示意图。
图2是本发明的转矩输入轴剖面构造图。
图3是本发明的推力杆剖面构造图。
图4是本发明的轴承座剖面构造图。
图中标号名称：1.转矩输入轴；2.推力轴承；3.传力钢球；4.轴承座；5.键；6.密封圈；7.进油孔；8.推力杆；9.活塞；10.液压缸及制动钳总成；11.摩擦块；12.制动盘；13.环形套筒。
【具体实施方式】
下面结合附图对发明的实施进一步说明。
图1是本发明的原理示意图。根据图1所示，液压缸及浮动钳总成10的液压缸端面开两个孔，一个与液压油管连接的进油孔7，另一个在液压缸中心位置的孔，用于放置推力杆8。在液压式制动系统起作用时，制动踏板通过制动主泵及液压油管使得液压缸内压力增大，推动活塞9和浮动钳10相对运动，使得摩擦块11压紧制动盘12产生制动力矩。在电子机械式制动系统起作用时，力矩电机及减速器输出扭矩经转矩输入轴1和推力杆8产生推力推动活塞9，推力杆反向推力经推力轴承2及轴承坐4，带动液压缸及制动钳总成10与活塞9相对运动，使得摩擦块11压紧制动盘12产生制动力矩。推力杆8与液压缸及制动钳总成10之间通过密封圈6及防尘罩进行密封和防尘，活塞9端部设有加强筋，以保证推力杆8产生的集中推力不会损坏活塞9。液压缸及制动钳总成10与轴承座固定连接，当输入扭矩与制动力发作用力矩反向时，可以部分抵消液压缸及制动钳总成10与制动钳支架连接螺栓及制动钳支架与转向节连接螺栓的反作用力矩，减轻螺栓载荷。制动间隙自动调整装置与传统液压式浮钳制动器一样，采用弹性防尘罩结构实现。
图2是本发明的转矩输入轴总成构造图。转矩输入轴1通过键与力矩电机及减速器连接，接受力矩电机及减速器输出的力矩。输入轴端面开三个径向孔，放入传力钢球3，带有内螺纹的环形套筒13把钢球3径向固定。在输入轴1与推力杆8不干涉的情况下，满足制动器最大行程要求。这样结构简单、可靠。
图3是本发明的推力杆剖面构造图。推力杆8端面为三个楔形面，楔形面经过热处理保证硬度。当输入轴1接受转矩带动钢球3转动时，钢球与楔形面压紧，产生轴向分力使推力杆8直线运动推动活塞，可实现输入轴1的旋转运动转换为推力杆8的直线运动。楔形面的倾斜角度既能保证满足制动器最大行程要求，又能起到增力效果。此结构简单、响应速度快、可靠。
图4是本发明的轴承座剖面构造图。轴承座为三爪形结构，与液压缸总成10固定连接。输入轴1通过推力轴承2支承在轴承座上，保证输入轴1只接受力矩电机及减速器输出的力矩，输入轴反作用力和力矩由轴承座2承担，不会反向传给力矩电机及减速器，减弱了力矩电机及减速器性能及安装尺寸的设计要求。这样的结构既减轻了制动器重量，又避免与液压油管布置产生干涉。