线控制动之机电制动(EMB)系统的综述:结构、控制与应用
双电机设计,即在EMB执行器中采用两个电机。这确保了冗余的安全,因为当单个电机发生故障时,执行器仍然可以产生部分制动力。常见的双电机设计如图17所示(辅助电机的功能标记在图的底部)。
图17. 双电动机设计
在双电机设计中,主电机通常用于行车制动,而副电机配合实现以下功能:
・制动间隙调整:可通过输出轴处的角位移传感器控制松开电机 34,以调整制动间隙,确保制动间隙保持恒定。
・制动失效松开:副电机 60 驱动梯形螺母 48 旋转,使得带有整个支撑驱动装置的空心轴 46 轴向移动,从而在发生故障时松开制动器。
・快速消除制动间隙:副电机 50 驱动齿轮系 52 和主轴 56 旋转,使螺母 60 产生轴向位移,从而快速消除制动间隙。然后,副电机 50 停止运行,主电机 22 通电以产生压力。
・驻车制动:驻车制动电机 30 驱动梯形丝杠 34 旋转,带动梯形螺母 36 移动,使得杠杆 40 压在摩擦盘 20 上,进而阻止电机轴 15 旋转,实现制动锁定;・增强制动稳定性:两个电机 41 直接驱动楔块 36 挤压制动盘,在保持稳定压力的同时产生自增力效果。
3.5. 驻车制动模块驻车制动模块用于在车辆断电时保持制动力。现有的驻车制动模块从结构上可分解为驱动部件、移动部件和锁定部件。根据常用的驱动部件,驻车制动模块可分为三种类型:手动式、电机驱动式和螺线管驱动式。
3.5.1. 手动驻车制动手动驻车制动通常依靠驾驶员拉动手刹来实现驻车。除了基本的驻车制动功能外,在电源故障或电气系统故障的情况下,它还可用于手动控制制动器。
西门子在传统机电制动(EMB)结构的基础上设计了一种辅助制动器,如图 18 所示。通过拉索 S 驱动鼓轮 H 旋转,鼓轮内的滚子 K1、K2 和 K3 与转子轴 RW 相啮合,从而锁定电机。
图 18. 西门子的手动驻车制动
Delphi在卡尺后侧设计了一种紧急控制装置,如图19所示,通过手动操作控制臂24来控制加速机构21控制电机轴14a的旋转。
图19.德尔菲的手动停车制动器
3.5.2. 电机驱动的驻车制动器
电机驱动的停车制动器通常需要一个额外的电机。如图20所示,德尔菲使用电机30驱动螺母36穿过螺钉34,杠杆40被压在摩擦盘20上,从而阻止电机轴15的旋转,实现停车制动。
图20.德尔的电机驱动驻车制动器
驻车电机接收来自控制单元的制动信号,然后精确控制移动部件的进给距离。与螺线管驱动方案相比,它能够减少因移动部件进给过量或不足而导致的部件磨损。
3.5.3. 螺线管驱动式驻车制动器螺线管驱动式驻车制动器中使用电磁线圈来改变磁场分布,进而驱动相关部件实现制动锁定。螺线管部件应具备双稳态特性,也就是说,在断电时它能够保持锁定和松开这两种稳定状态。
图 21 - 24 展示了一些由螺线管部件驱动的典型驻车制动方案(图的底部标注了驱动部件、移动部件和锁定部件)。
博世采用了带有电枢盘和摩擦部件(离合器)的螺线管驱动式驻车制动方案,如图 21 所示。螺线管部件 10 通电产生反向磁场,使电枢盘 28 松开。借助螺旋弹簧 26 的弹力,电枢盘 28 被压向连接盘 36,从而锁定电机轴 38 并保持驻车制动力。
图 21. 博世的螺线管驱动式驻车制动器
德尔福采用了带有棘爪 - 棘轮锁定机构的螺线管驱动式驻车制动方案,如图 22 所示。螺线管部件 68 通电,克服磁铁 66 的吸引力使驻车制动杆 64 下落,并与棘轮 60 相啮合。然后,棘轮 60 被制动杆 64 锁定,以保持驻车所需的制动力。
图 22. 德尔福的螺线管驱动式驻车制动器
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