郝爽 沈繼航

【摘要】汽車的制動(dòng)系統(tǒng)在保證汽車的安全行駛上起著重要作用。把電驅(qū)動(dòng)元件作為制動(dòng)執(zhí)行器的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，作為一種全新的制動(dòng)理念，它代替了傳統(tǒng)的液壓或者氣壓制動(dòng)器，具有更高的安全保障。本文主要圍繞電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)討論，講述了它的工作原理和機(jī)械性能等特點(diǎn)，并研究了制動(dòng)執(zhí)行器的工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】制動(dòng)系統(tǒng);電驅(qū)動(dòng)元件;制動(dòng)執(zhí)行器

汽車自誕生之日起，行車安全就一直備受關(guān)注。制動(dòng)系統(tǒng)會(huì)直接影響汽車的行駛安全。隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)汽車的行駛安全提出了更高的要求，于是就產(chǎn)生了電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)。因?yàn)殡婒?qū)動(dòng)系統(tǒng)有反應(yīng)速度快，可控性好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車的安全性能發(fā)展上表現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。比如制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)和電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)的應(yīng)用在一定程度上極大地提高了汽車的行駛安全，但是這些系統(tǒng)對(duì)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，因此對(duì)制動(dòng)執(zhí)行器的研究就成為了國(guó)際上居高不下的熱點(diǎn)。

一、電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)

電子機(jī)械系統(tǒng)的組成主要包括制動(dòng)系統(tǒng)、電子踏板模塊和車輪制動(dòng)模塊等三部分，每一模塊的分工各不相同，控制著不同的系統(tǒng)。

（一）制動(dòng)系統(tǒng)。制動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收制動(dòng)踏板發(fā)出的信息，起到控制制動(dòng)器啟動(dòng)的作用。它也可以接收駐車的制動(dòng)信號(hào)和車輪傳感器傳來(lái)的信號(hào)，分別控制駐車的制動(dòng)和車輪產(chǎn)生制動(dòng)力，識(shí)別車輪是否會(huì)發(fā)生抱死、打滑的現(xiàn)象，啟動(dòng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，防止打滑現(xiàn)象的發(fā)生。制動(dòng)系統(tǒng)還可以管理制動(dòng)系統(tǒng)的電源，合理分配電流，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)對(duì)其他系統(tǒng)的管理控制。

（二）車輪制動(dòng)模塊。制動(dòng)系統(tǒng)中最重要的元件就是車輪制動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)也發(fā)揮電子制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行功能。車輪制動(dòng)模塊主要包括制動(dòng)執(zhí)行器和制動(dòng)執(zhí)行器ECU兩部分。車輪制動(dòng)模塊有兩個(gè)輸入，分別是控制電信號(hào)輸入和供能電流的輸入。車輪制動(dòng)模塊均采用電子控制和電力驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)執(zhí)行器ECU通過(guò)接收電子控制信號(hào)，根據(jù)所傳遞的信息，控制電動(dòng)執(zhí)行器控制電機(jī)的輸出力矩和電動(dòng)執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)方向，產(chǎn)生和變更制動(dòng)力，保證車輛行駛中的安全。

（三）電子踏板模塊。作為可以提供與電子踏板的轉(zhuǎn)角成反饋力的電子踏板模塊，可以將踏板上的作用力和作用速度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并傳遞到制動(dòng)系統(tǒng)ECU。電子踏板模塊有可以編程的作用，它的制動(dòng)系統(tǒng)ECU可以控制電流輸入到制動(dòng)執(zhí)行器里去，并控制電流輸出時(shí)所需要的控制力，不僅改進(jìn)了車輛的安全性能，更重要的是提高了制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高了車輛的安全性能。因?yàn)橹醒腚娮涌刂茊卧梢愿鶕?jù)電子踏板傳感器傳達(dá)的位移和速度信號(hào)以及車輛行駛速度等其它的傳感器傳達(dá)的信息，給制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)ECU發(fā)出命令，然后再向電機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)使其控制電流的輸入輸出和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)角，產(chǎn)生制動(dòng)時(shí)所需要的力，以產(chǎn)生制動(dòng)的效果。

二、汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)的汽車制動(dòng)系統(tǒng)相比，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

（一）用數(shù)據(jù)線代替制動(dòng)執(zhí)行器和制動(dòng)踏板之間的液壓和機(jī)械連接，減少響應(yīng)時(shí)間，縮短制動(dòng)距離，優(yōu)化穩(wěn)定性能;發(fā)揮制動(dòng)作用時(shí)不需要制動(dòng)液的作用，安裝簡(jiǎn)單快速，增加系統(tǒng)的再利用性能，有利于保護(hù)環(huán)境，同時(shí)有效地減少了系統(tǒng)的重置操作。

（二）減少占用的空間，因?yàn)闆](méi)有了常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)所需要的真空增壓器，安裝時(shí)所需的零件減少，安裝方便，布局靈活可控;制動(dòng)系統(tǒng)的踏板可以調(diào)節(jié)，并且不會(huì)發(fā)生回彈振動(dòng)的情況，不會(huì)產(chǎn)生噪音，均可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)和穩(wěn)定功能，有效提高舒適性能和安全性能。

（三）由于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá)，制動(dòng)系統(tǒng)可以隨時(shí)聯(lián)網(wǎng)，只是通過(guò)簡(jiǎn)單的連接數(shù)據(jù)線和制動(dòng)系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)巡航的功能;額外的傳感器只需要和制動(dòng)系統(tǒng)相連就可以實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的功能。

三、制動(dòng)執(zhí)行器的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）工作原理。汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理與傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)是相同的，其主要構(gòu)成部分也是相同的，最大的不同點(diǎn)在于用電源驅(qū)動(dòng)器取代了液壓制動(dòng)系統(tǒng)，由電機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力，大小由電子控制器控制。制動(dòng)執(zhí)行器主要包括三部分，分別為驅(qū)動(dòng)部分、一級(jí)減速部分和滾珠絲螺旋傳動(dòng)部分，三部分各自執(zhí)行不同的功能。在接受制動(dòng)踏板信號(hào)后，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)一級(jí)減速部分和滾珠絲螺旋傳動(dòng)部分，消除制動(dòng)執(zhí)行器各部件的間隙，減小制動(dòng)盤與摩擦器之間的空隙。因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候電機(jī)外面的負(fù)壓較低，存在摩擦阻力和回位彈簧力，在消除間隙后，電機(jī)就進(jìn)人工作模式，在制動(dòng)器上產(chǎn)生制動(dòng)壓力，產(chǎn)生制動(dòng)力矩;沒(méi)有制動(dòng)時(shí)，就會(huì)自動(dòng)調(diào)整制動(dòng)器之間的間隙，反轉(zhuǎn)電機(jī)，使?jié)L動(dòng)螺旋絲回到原來(lái)位置。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。汽車在制動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，由制動(dòng)器的工作原理可以得知，電機(jī)通過(guò)減速器時(shí)會(huì)給滾珠螺旋絲發(fā)出指令，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，并對(duì)制動(dòng)盤產(chǎn)生一定的壓力。滾珠絲螺旋傳動(dòng)部分所承受的壓力也就是減速部分傳出的力矩，主要包括驅(qū)動(dòng)力矩、阻力矩及摩擦力矩，應(yīng)當(dāng)選擇合適的傳動(dòng)比，根據(jù)輸出力矩選擇合適的力矩電機(jī)。滾珠絲部分提供的推力與輸出力矩之間存在線性關(guān)聯(lián)，就可以計(jì)算出制動(dòng)執(zhí)行器上的制動(dòng)壓力和力矩。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該先計(jì)算出輸出推力選擇合適的滾珠絲和與轉(zhuǎn)動(dòng)比相適應(yīng)的減速器，選擇相應(yīng)的電機(jī)。

綜上所述，當(dāng)今時(shí)代汽車的發(fā)展方向多元化，逐漸集模塊化、機(jī)電一體化和集成化于一體，而汽車的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)卻正好體現(xiàn)了這一發(fā)展潮流。對(duì)于新時(shí)代的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，他們關(guān)注的不僅是汽車的使用價(jià)值，更重要的是汽車的安全性能。汽車作為新時(shí)代的代步工具，更新?lián)Q代的速度越來(lái)越快，而且對(duì)汽車的安全性能的研究也在不斷進(jìn)行，由傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)。這篇文章主要論述了汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，同時(shí)也研究了制動(dòng)執(zhí)行器的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于制動(dòng)執(zhí)行器要求有較好的抗高溫性能，便于承受制動(dòng)執(zhí)行器在工作時(shí)產(chǎn)生的溫度，與此同時(shí)，要開(kāi)發(fā)滿足更多要求的制動(dòng)執(zhí)行器，更好地保障汽車的行車安全。