电子机械制动系统发展现状论文

　　电子机械制动系统（EIbctromechanicalBrakeSystem)简称为EMB与常规的液压制动系统截然不同。传统的液压制动系统发展至今，己是非常成熟的技术。随着人们对制动性能要求的不断提高，防抱死制动系统（ABS)、牵引力控制系统（TCS)、电子稳定性控制程序（ESP)主动避撞技术（ACC)等功能逐渐融入到制动系统中，越来越多的附加机构安装于制动线路上，这使得制动系统结构更加复杂，也增加了液压回路泄漏的隐患以及装配、维修的难度。因此结构更简捷，功能更可靠的电子机械制动系统（EMB)最终取代传统的液压制动系统己经成为汽车行业的共识。

　　EMB以电能作为能量来源，由电机驱动制动钳块，整个系统内没有液压管路，因此也就没有制动液体，机械连接很少，由电线传递能量，数据线传递信号，所以又被称为线制动系统（BmkebyW^ire)电子机械制动是一种全新的制动理念，它简捷的结构，高效的性能极大的提高了汽车的制动安全性。

1电子机械制动系统的发展和现状

　　历史上，丽B首先应用在飞机上，现在正在处于向汽车领域应用的研宄和改进阶段。EMB与常规的液压制动系统截然不同，它的供能，执行和控制机构全部需要重新设计，特别是执行机构，由电机驱动，要实现转动转化为平动，减速增矩等功能，是EMB中机械零件集中的部分。从20世纪90年代起一些著名的汽车电子零部件厂商陆续开始了与EMB相关的研宄从发表的专利来看，现在BoschSiemens和ContinentalTeves公司己经取得了部分研宄成果，但仍然只是处于研制试验阶段，并无批量装车产品进入市场，只有部分研宄人员做过一些系统仿真，装车试验等工作，申请的专利也比较零散，而在国内此项研宄至今仍属空白。

2电子机械制动系统的原理和工作方式

　　图1为一四轮机动车电子机械制动系统的结构简图。它有四套制动执行机构，每一套执行机构都包括力矩电机，制动器外壳和制动钳块。它们作为一个整体将制动力施加在制动盘上。

　　每一个制动执行机构都有自己的动力控制单元，而动力控制单元所需的控制信号，如制动执行机构应该产生的力矩，由中心控制模块来提供。控制单元同样也从执行机构获得反馈回来的信号，如电机转子转角，实际产生的力矩，制动钳块和制动盘的触点压力等。中心模块通过不同的传感器，如制动力传感器、踏板位移传感器、轮速传感器等获取自己所需的变量参数，识别驾驶员的意图，经过处理后发送给每一个车轮，以此来控制制动效果。

　　而驾驶员的意图来自于制动踏板单元，它包括制动踏板，踏板位移传感器，踏板力传感器踏板力模拟机构。其中踏板位移传感器和力传感器并不是必须同时存在的。

　　由图1可以看出系统中分为前轴和后轴2套制动回路AB每一套回路都有自己的中心控制模块和动力源，此处为蓄电池Batl和Bat22个中心控制模块4相对独立工作，同时也通过双向的信号线互相通信，在这种结构下，可以做到当其中某一套制动线路失灵或出现故障时，另外一套线路可以照常工作，保证制动的安全性。图中带有箭头的代表数据传输线，箭头表示了数据传输方向。

3EMB的典型结构

　　电子机械制动系统中的执行机构是与制动盘直接相连的部分，是EMB与液压制动系统差别最大的部分，也是EMB中机械零件的集中部分。一个典型的执行机构应该：

　　(1)结构紧凑，体积小巧；

　　(2)有提供驱动力的力矩电机；

　　(3)具有把圆周运动转化为直线运动的机构；

　　(4)具有力的放大机构；

　　(5)为保证更可靠的性能，最好在内部设有力或位移等传感器。

　　现在己经有BoschSiemens和ContinentalTeves这3家公司取得了各自的研宄成果，并申请了一系列的专利。其中ContinentalTeves公司己经有了比较成型的试验品。

　　3.1Bosch公司的现阶段科研成果

　　德国Bosch公司于1996年10月23日在美国专利局申请了第一篇关于EMB的专利，至今共申请了12项相关专利，最近的专利是于2003年03月25日新发布的“ELEC-TROMAGNETI：WHEELBRAKEDEVCE”图2为此专利中描述的工作时，动力由电机输入端5输入给内部的两个行星轮系10和12然后传递给螺纹心轴19再经螺纹心轴19螺母17和螺纹滚柱18组成的类似行星齿轮机构转化为螺母17的直线运动。螺母17推动制动钳块22将制动力施加在制动盘21上。摩擦盘8与行星轮系12的太阳轮15通过一个杯形弹簧16固接在一起，摩擦盘2与行星轮系12的行星齿圏26以同样的方式固接。在两个行星轮系1012之间有两套电磁离合器7和11当两个电磁离合器通电时，摩擦盘2和8分别与母体11和7结合，同步运动。不通电时，摩擦盘受制动环限制无法转动。此执行机构有如下4种工作方式：

　　(1)电磁离合器7通电，11不通电。此时太阳轮6、15结合同步转动，齿圏26在制动盘24的作用下静止，两个太阳轮6、15旋转方向相同，传动比大，可提供迅速克服制动钳块22和制动盘21之间间隙。

　　(2)两个电磁离合器都通电。此时太阳轮615齿圏126都同步转动。由于太阳轮615转动半径相同，齿圏126转动半径也相同，而行星轮4的转动半径大于行星轮13因此行星轮架14转动方向仍然与太阳轮15相同，实现了减速增矩的功能。

　　(3)电磁离合器7不通电，11通电。此时齿圏1、26结合，同步转动，太阳轮15在制动环24的作用下静止，此时行星轮架14和齿圏26的旋转方向相反，在不需电机反转的情况下，即可使制动钳块22和制动盘21分离。此功能可用来调整制动间隙。

　　(4)两个电磁离合器都不通电。此时太阳轮15齿圏26在制动环24的作用下都不转动，行星轮架14亦无法转动，因此制动力矩始终施加在制动钳块22上，实现制动力保持，此种工作方式可用于驻车功能。

　　32Siemens公司的现阶段科研成果

　　德国Sifmens公司于1997年07月24日在美国专利局8月13日发布的最新专利，先后一共申请了5项相关专利，图3为Sitmens公司研制的一种典型的带有机械磨损后，可以自动补偿制动盘和制动钳块间隙的EMB执行机构。

　　这种执行机构力矩电机内置，图中1转子与螺母相啮合，螺母和心轴固结在一起。当电机工作时，转子转动，使螺母和心轴做轴向运动，就把圆周运动转化为了直线运动。心轴轴向推动增力杠杆和压力盘。杠杆的末端插在制动器缸内的凹槽内，能够绕凹槽转动，在图中采用铰链表示。压力盘再把力传递给传动套筒，套筒和制动活塞之间通过螺纹传动，这个螺纹传动副是不自锁的。制动活塞推动浮动制动钳块，产生制动力矩。