本发明专利技术公开了一种商用车电子机械制动器的结构及间隙调控装置及方法，主要包括：无刷直流力矩电机、靠力矩电机驱动的三级行星齿轮减速增矩机构、与三级行星齿轮减速增矩机构花键连接的传动螺栓、与传动螺栓螺纹连接的螺纹滚、与螺纹滚螺纹连接的套筒、分别附着在套筒和嵌体上的制动块、固定在制动块上的摩擦片、固定在嵌体中部的导向销、位于两制动块之间的制动盘。本发明专利技术的电子机械制动器的间隙调控方法：利用制动夹紧力与电流的变化信号分别识别制动摩擦片与制动盘的接触与分离临界点，采用基于电机三闭环PID控制系统的制动间隙控制策略,解决采用过多传感器引起机构臃肿、成本增大问题；并简化结构，减小尺寸、节省安装空间。节省安装空间。节省安装空间。
【技术实现步骤摘要】
一种商用车电子机械制动器的结构及间隙调控装置及方法
[0001]本专利技术属于车辆制动安全
，涉及汽车线控底盘和线控制动技术，具体涉及一种商用车电子机械制动器的结构及间隙调控装置及方法。
技术介绍
[0002]随着汽车智能化技术的逐渐成熟，人们对汽车的安全性、舒适性提出了更高的要求。汽车行车制动技术作为影响汽车行驶安全的主要因素也在不断发展与完善。电子机械制动器作为线控制动系统的一种，具有结构简单、体积小、响应速度快、控制精度高、节能环保等优点因而越来越受到人们的关注。与传统液压机械制动系统相比，取消了复杂的液压执行机构，采用电机作为动力源，简化了结构，节省了安装空间，控制精度较高。
[0003]商用汽车的制动是一个比乘用车制动环境更加恶劣的过程。其制动过程是一个高转矩、高温、高压的滑磨过程，这易使制动摩擦片表面发生氧化而产生磨损，造成制动间隙增大，严重影响行车安全。为解决此问题，目前主要采用以下三种方案：(1)通过采用承载能力更大的减速增矩机构，但这势必会增大减速增矩机构的尺寸。(2)增加机械自动调节机构来完成制动间隙的自动调节。例如楔块式间隙自调装置、活塞橡胶密封圈等。(3)对制动器的结构进行改进，在其内不同部位安装不同种类的传感器检测相关参数的变化，然后将相应参数信号传到中央控制单元(ECU)，通过中央控制单元控制力矩电机保证制动的间隙。如位移传感器、压力传感器等。
[0004]采用方案(1)虽然可以增大制动器的承载能力，但减速增矩机构过大势必会增大制动器的尺寸。方案(2)因增加额外的机械辅助机构会引起制动器结构臃肿、安装空间增大。方案(3)因在制动器内不同部位增加过多的传感器会引起结构复杂化和成本增大等问题。
技术实现思路
[0005]为了解决目前技术的不足，本专利技术提供了一种商用车电子机械制动器的结构和间隙调控方法：电子机械制动器的运动转换机构采用传动螺栓和螺纹滚可以承受商用车制动时产生的较大转矩，与滚珠丝杠副相比尺寸较小并且提高了电子机械制动器制动性能的稳定性。解决了运动转换机构采用滚珠丝杠副引起的弯曲变形和安装空间过大问题。另外间隙调控中，利用制动夹紧力的变化信号识别制动摩擦片与制动盘的接触临界点，利用电流的变化特征识别制动摩擦片与制动盘的分离临界点。解决了制动系统因增加过多传感器引起成本增高、安装空间增大、结构复杂的问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种商用车电子机械制动器的结构及间隙调控装置，包括力矩电机(1)，与力矩电机(1)相连的三级行星齿轮减速增矩机构(2)，与三级行星齿轮减速增矩机构(2)花键连接的传动螺栓(18)，与传动螺栓螺纹连接的螺纹滚(17)，与螺纹滚螺纹连接的套筒(16)，分别附着在套筒(16)和嵌体(12)上的第一制动块(15)和第二制动块(13)，分别固定在第一制动
块(15)和第二制动块(13)上的第一摩擦片(10)和第二摩擦片(11)，固定在嵌体中部的导向销(9)，位于两制动块之间的制动盘(14)；
[0008]制动过程：力矩电机(1)正转驱动三级行星齿轮减速增矩机构(2)，三级行星齿轮减速增矩机构(2)通过传动螺栓(18)及螺纹滚(17)将旋转运动转化为套筒(16)的轴向移动，带动第一摩擦片(10)和第二摩擦片(11)轴向移动压紧制动盘(14)。
[0009]释放过程：力矩电机(1)反转驱动三级行星齿轮减速增矩机构(2)，三级行星齿轮减速增矩机构(2)通过传动螺栓(18)及螺纹滚(17)将旋转运动转化为套筒(16)的轴向反向移动，带动第一摩擦片(10)和第二摩擦片(11)释放制动盘(14)。
[0010]进一步，所述三级行星齿轮减速增矩机构(2)包括一级行星轮(24)、一级齿圈(3)、一级太阳轮(23)、一级行星架(4)、二级行星轮(22)、二级齿圈(5)、二级太阳轮(21)、二级行星架(7)、三级行星轮(20)、三级齿圈(6)、三级太阳轮(19)、三级行星架(8)；力矩电机(1)驱动一级太阳轮(23)转动，一级太阳轮(23)通过齿轮传动带动一级行星轮(24)沿着一级齿圈(3)转动并将运动传递到二级太阳轮(21)，二级太阳轮(21)通过齿轮传动带动二级行星轮(22)沿着二级齿圈(5)转动并将运动传递到三级太阳轮(19)通过三级行星轮(20)沿着三级齿圈(6)将运动传递到三级行星架(20)；三级行星架带动传动螺栓(18)及螺纹滚(17)将旋转运动转化为套筒(16)的轴向移动。
[0011]一种商用车电子机械制动器的结构及间隙调控方法，包括如下步骤：
[0012]S1:首先进行PID三闭环控制参数的整定，满足以下四点要求：
[0013][1]压力控制环应确保制动压力的超调小于5％。
[0014][2]转速控制环应确保电机在启动过程中电流维持饱和，以加快消除制动间隙速度。
[0015][3]电流控制环应确保电机电流的超调小于4％。
[0016][4]确保制动器消除制动间隙的时间小于0.1秒。
[0017]S2当驾驶员发出制动命令时，将制动信号传递给电子机械制动器的中央控制单元(ECU)，中央控制单元向电机控制器发出制动指令，电机控制器给力矩电机(1)施加正向电压驱动力矩电机正转；
[0018]S3:电机正转带动三级行星齿轮减速增矩机构(2)减速增矩，再经传动螺栓(18)及螺纹滚(17)将旋转运动转化为套筒(16)的轴向移动；
[0019]S4:传动螺栓(18)通过螺纹传动带动螺纹滚(17)，螺纹滚(17)通过与套筒(16)的螺纹传动带动套筒轴向移动，从而推动第一制动块(15)和第二制动块(13)压向制动盘(14)进行制动间隙的消除；
[0020]S5:制动间隙消除过程中：在三闭环PID控制作用下，电机转速迅速增大到最大值消除制动间隙，当第一摩擦片(10)和第二摩擦片(11)与制动盘(14)接触时，恰好完成制动间隙消除，制动盘夹紧力开始产生。电子机械制动器通过压力传感器读取制动夹紧力；
[0021]S6:当检测到开始产生制动夹紧力，则认为达到了制动摩擦片与制动盘(14)的接触临界点，即此时恰好完成制动间隙的消除，接着进入制动力跟随阶段；
[0022]S7:制动力跟随阶段：在PID三闭环控制系统的作用下，电机的转速急剧减小到零，制动盘夹紧力快速达到最大值，直到完成制动目的然后进入制动间隙产生阶段；
[0023]S8:在制动间隙产生阶段，电子机械制动器的中央控制单元通过电机控制器给力
矩电机加上反向电压，驱动力矩电机反转,制动摩擦片与制动盘(14)开始分离，电机电流会不断减小；电子机械制动器控制器通过电流传感器传递力矩电机的电流变化数据；
[0024]S9:当电子机械制动器的控制器检测到电流的变化率首次变为零的时刻，则认为制动摩擦片与制动盘(14)到达分离临界点。
[0025]进一步，所述电子机械制动器控制器中设有压力传感器、电流传感器、延时器。
[0026]本专利技术的有益效果本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种商用车电子机械制动器的结构及间隙调控装置，其特征在于，包括力矩电机(1)，与力矩电机(1)相连的三级行星齿轮减速增矩机构(2)，与三级行星齿轮减速增矩机构(2)花键连接的传动螺栓(18)，与传动螺栓螺纹连接的螺纹滚(17)，与螺纹滚螺纹连接的套筒(16)，分别附着在套筒(16)和嵌体(12)上的第一制动块(15)和第二制动块(13)，分别固定在第一制动块(15)和第二制动块(13)上的第一摩擦片(10)和第二摩擦片(11)，固定在嵌体中部的导向销(9)，位于两制动块之间的制动盘(14)；制动过程：力矩电机(1)正转驱动三级行星齿轮减速增矩机构(2)，三级行星齿轮减速增矩机构(2)通过传动螺栓(18)及螺纹滚(17)将旋转运动转化为套筒(16)的轴向移动，带动第一摩擦片(10)和第二摩擦片(11)轴向移动压紧制动盘(14)；释放过程：力矩电机(1)反转驱动三级行星齿轮减速增矩机构(2)，三级行星齿轮减速增矩机构(2)通过传动螺栓(18)及螺纹滚(17)将旋转运动转化为套筒(16)的轴向反向移动，带动第一摩擦片(10)和第二摩擦片(11)释放制动盘(14)。2.根据权利要求1所述的一种商用车电子机械制动器的结构及间隙调控装置，其特征在于，所述三级行星齿轮减速增矩机构(2)包括一级行星轮(24)、一级齿圈(3)、一级太阳轮(23)、二级行星轮(22)、二级齿圈(5)、二级太阳轮(21)、三级行星轮(20)、三级齿圈(6)、三级太阳轮(19)、三级行星架(8)；力矩电机(1)驱动一级太阳轮(23)转动，一级太阳轮(23)通过齿轮传动带动一级行星轮(24)沿着一级齿圈(3)转动并将运动传递到二级太阳轮(21)，二级太阳轮(21)通过齿轮传动带动二级行星轮(22)沿着二级齿圈(5)转动并将运动传递到三级太阳轮(19)通过三级行星轮(20)沿着三级齿圈(6)将运动传递到三级行星架(8)；三级行星架带动传动螺栓(18)及螺纹滚(17)将旋转运动转化为套筒(16)的轴向移动。3.一种商用车电子机械制动器的结构及间隙调控方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.:首先进行PID三闭环控制参数的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志强，陈玉锦，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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