本发明专利技术涉及一种电气复合电子机械制动系统及控制方法，包括：第一制动机构，包括驱动部件、传动组件和螺杆，传动组件用于将驱动部件所产生的驱动力传递给螺杆；第二制动机构，包括制动气室以及设置于制动气室内的制动膜片，螺杆的第一端设置于制动气室内且与制动膜片固定连接，螺杆的第二端穿过制动器外壳的壁孔与待制动部件适时接触且可沿壁孔做往返运动，制动气室通过制动气体管路与电磁阀连接；第一制动机构与第二制动机构共同组成电气复合电子机械制动器；电子制动控制单元，与电气复合电子机械制动器电气连接。该制动系统将电子机械制动机构和气压制动机构进行纵向耦合集成，其具备较强的失效冗余控制能力。其具备较强的失效冗余控制能力。其具备较强的失效冗余控制能力。
【技术实现步骤摘要】
电气复合电子机械制动系统及控制方法
[0001]本专利技术涉及一种电气复合电子机械制动系统及控制方法，属于制动系统
技术介绍
[0002]电子机械制动系统可以有效提升商用车的制动安全性，相比于常规气压制动系统，电子机械制动系统的制动压力响应更为迅速。正常行驶工况下，该系统根据驾驶员制动意图控制其内部制动电机的输出扭矩，电机输出扭矩通过机械增力机构和旋转变换机构将扭矩转化为推力，推动轮边夹紧力机构最终完成制动力建立。由于电子机械系统响应迅速且系统部件较少，具备广泛的应用前景。
[0003]现有商用车电子机械制动系统通常以电机为核心驱动机构并配以旋转变换机构，例如，CN109952239A公开了一种电子机械制动系统方案，该方案中制动电机通过螺杆机构将电机旋转运动转变成直线运动，通过螺杆的直线运动完成轮边制动卡钳的夹紧增压和张开减压。该系统同时配备电机抱闸装置，可以在电机失效状态下锁死传动机构，但是该系统在电机失效状态下难以保证制动力建立，从而影响整车制动安全。
[0004]现有电子机械系统通常取消了传统的气压制动系统，只保留了单一的轮边电子机械制动模块，其中的制动电机成为整车制动力唯一来源，该方案在系统失效冗余控制方面具有较大缺陷，当制动电机故障或损坏时难以保证整车制动安全。
技术实现思路
[0005]针对上述技术问题，本专利技术提供一种电气复合电子机械制动系统及控制方法，该制动系统将电子机械制动机构和气压制动机构进行纵向耦合集成，其具备较强的失效冗余控制能力，气压制动机构和电子机械制动机构所组成的两套制动单元互为冗余，空间上相互独立，互无干扰。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0007]一种电气复合电子机械制动系统，包括：
[0008]第一制动机构，包括驱动部件、传动组件和螺杆，所述传动组件用于将所述驱动部件所产生的驱动力传递给所述螺杆；
[0009]第二制动机构，包括制动气室以及设置于所述制动气室内的制动膜片，所述螺杆的第一端设置于所述制动气室内且与所述制动膜片固定连接，所述螺杆的第二端穿过制动器外壳的壁孔与待制动部件适时接触且可沿所述壁孔做往返运动，所述制动气室通过制动气体管路与电磁阀连接；
[0010]所述第一制动机构与所述第二制动机构共同组成电气复合电子机械制动器；
[0011]电子制动控制单元，与所述电气复合电子机械制动器电连接。
[0012]所述的电气复合电子机械制动系统，优选地，所述驱动部件包括制动电机以及固定在所述制动电机驱动轴上的第一齿轮；
[0013]所述传动组件包括第二齿轮、齿圈和套圈组件，所述第二齿轮分别与所述第一齿轮、所述齿圈相齿接，所述齿圈与所述套圈组件固定连接。
[0014]所述的电气复合电子机械制动系统，优选地，所述套圈组件包括内套圈以及套设在所述内套圈外部的外套圈，所述齿圈与所述外套圈固定连接，所述内套圈套设在所述螺杆上，所述外套圈的内侧壁与所述内套圈的外侧壁通过梯形花键槽啮合。
[0015]所述的电气复合电子机械制动系统，优选地，所述外套圈通过轴承安装在所述制动气室的内部，所述轴承的外圈与所述制动气室的内壁接触，所述轴承的内圈与所述外套圈的外侧壁接触。
[0016]所述的电气复合电子机械制动系统，优选地，所述螺杆包括依次固定连接的螺杆第一段、螺杆第二段、螺杆第三段和螺杆第四段，所述螺杆第一段与所述制动膜片固定连接，所述螺杆第四段穿过所述制动器外壳的壁孔与待制动部件适时接触。
[0017]所述的电气复合电子机械制动系统，优选地，所述内套圈套设在所述螺杆第二段上，所述内套圈的内齿与所述螺杆第二段的外齿啮合。
[0018]所述的电气复合电子机械制动系统，优选地，所述制动气室内还设置有限位圈，所述限位圈套设在所述螺杆第三段上，所述螺杆第三段的外侧键槽与所述限位圈的内侧花键配合。
[0019]所述的电气复合电子机械制动系统，优选地，所述制动气室内还设置有回位弹簧，所述回位弹簧的第一端固定在所述制动气室的内壁上，第二端与所述螺杆第三段连接。
[0020]所述的电气复合电子机械制动系统，优选地，所述制动气室内还设置有防尘套，所述防尘套固定在所述制动器外壳的壁孔内，且套设所述螺杆第四段上。
[0021]基于上述电气复合电子机械制动系统，本专利技术还提供该系统的控制方法，包括如下步骤：
[0022]所述第一制动机构工作，所述第二制动机构关闭，当制动需求产生时，所述驱动部件产生制动扭矩，并通过所述传动组件将制动扭矩传递给所述螺杆，进而带动所述螺杆运动，所述螺杆产生最终的制动推力，使待制动部件产生制动动作；当制动需求取消时，所述驱动部件产生回位扭矩，回位扭矩与制动扭矩方向相反，回位扭矩通过所述传动组件将回位扭矩传递给所述螺杆，进而带动所述螺杆在回位推力的作用下复位，待制动部件不再产生制动动作；或，
[0023]所述第二制动机构工作，所述第一制动机构关闭，当制动需求产生时，所述电磁阀内的增压口打开，制动气体经过所述制动气体管路流入所述制动气室，制动气体所产生的制动推力推动所述螺杆沿自身轴向平动，最终使待制动部件产生制动动作；当制动需求取消时，所述电磁阀内的减压口打开，制动气体经过所述制动气体管路流出所述制动气室，回位部件推动所述螺杆沿自身轴向平动，所述螺杆复位，待制动部件不再产生制动动作；或，
[0024]所述第一制动机构和所述第二制动机构同时工作，当制动需求产生时，所述驱动部件产生制动扭矩，并通过所述传动组件将制动扭矩传递给所述螺杆，所述螺杆产生制动推力；另外一方面，所述电磁阀内的增压口打开，制动气体经过所述制动气体管路流入所述制动气室，制动气体所产生的制动推力推动所述螺杆沿自身轴向平动，最终所述第一制动机构和所述第二制动机构所产生的制动推力叠加使待制动部件产生制动动作；当制动需求取消时，所述驱动部件产生回位扭矩，回位扭矩通过所述传动组件传递给所述螺杆，此时，
所述电磁阀内的减压口打开，制动气体经过所述制动气体管路流出所述制动气室，回位部件和回位扭矩推动所述螺杆沿自身轴向平动，所述螺杆复位，待制动部件不再产生制动动作。
[0025]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0026]1、本专利技术用电机产生制动扭矩，通过传动机构的变速齿轮放大电机端输出扭矩，传动机构的输出扭矩作用在外套圈上，外套圈带动内套圈运动，内套圈可带动螺杆纵向运动。另外一方面，螺杆后端集成制动气室，螺杆和制动气室的制动膜片固定连接，当制动气室内流入制动压缩气体时，制动膜片、螺杆和内套圈一起纵向运动，从而产生制动推力。
[0027]2、本专利技术采用气压制动与电子机械制动叠加的技术方案，解决了电子机械制动系统单一、制动源失效难以进行冗余控制的难题，本专利技术中气压制动单元和电子机械制动单元所组成的两套制动单元互为冗余，空间上相互独立，互无干扰。在断电情况下，气压制动单元可作为备份制动仍可提供制动力。在气压泄露情况下，电子机械制动单元中的电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电气复合电子机械制动系统，其特征在于，包括：第一制动机构，包括驱动部件、传动组件和螺杆，所述传动组件用于将所述驱动部件所产生的驱动力传递给所述螺杆；第二制动机构，包括制动气室(1016)以及设置于所述制动气室内(1016)的制动膜片(1017)，所述螺杆的第一端设置于所述制动气室(1016)内且与所述制动膜片(1017)固定连接，所述螺杆的第二端穿过制动器外壳(1021)的壁孔与待制动部件适时接触且可沿所述壁孔做往返运动，所述制动气室(1016)通过制动气体管路(1019)与电磁阀(1020)连接；所述第一制动机构与所述第二制动机构共同组成电气复合电子机械制动器(100)；电子制动控制单元(200)，与所述电气复合电子机械制动器(100)电连接。2.根据权利要求1所述的电气复合电子机械制动系统，其特征在于，所述驱动部件包括制动电机(101)以及固定在所述制动电机(101)驱动轴上的第一齿轮(102)；所述传动组件包括第二齿轮(103)、齿圈(106)和套圈组件，所述第二齿轮(103)分别与所述第一齿轮(102)、所述齿圈(106)相齿接，所述齿圈(106)与所述套圈组件固定连接。3.根据权利要求2所述的电气复合电子机械制动系统，其特征在于，所述套圈组件包括内套圈(108)以及套设在所述内套圈(108)外部的外套圈(107)，所述齿圈(106)与所述外套圈(107)固定连接，所述内套圈(108)套设在所述螺杆上，所述外套圈(107)的内侧壁与所述内套圈(108)的外侧壁通过梯形花键槽啮合。4.根据权利要求3所述的电气复合电子机械制动系统，其特征在于，所述外套圈(107)通过轴承(105)安装在所述制动气室(1016)的内部，所述轴承(105)的外圈与所述制动气室(1016)的内壁接触，所述轴承(105)的内圈与所述外套圈(107)的外侧壁接触。5.根据权利要求1所述的电气复合电子机械制动系统，其特征在于，所述螺杆包括依次固定连接的螺杆第一段(109)、螺杆第二段(1010)、螺杆第三段(1011)和螺杆第四段(1012)，所述螺杆第一段(109)与所述制动膜片(1017)固定连接，所述螺杆第四段(1012)穿过所述制动器外壳(1021)的壁孔与待制动部件适时接触。6.根据权利要求5所述的电气复合电子机械制动系统，其特征在于，所述内套圈(108)套设在所述螺杆第二段(1010)上，所述内套圈(108)的内齿与所述螺杆第二段(1010)的外齿啮合。7.根据权利要求5所述的电气复合电子机械制动系统，其特征在于，所述制动气室(1016)内还设置有限位圈(1015)，所述限位圈(1015)套设在所述螺杆第三段(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟龙，张俊智，何承坤，马瑞海，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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