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線控制動之機電制動（EMB）系統(tǒng)的綜述：結構、控制與應用
在制動過程中，由反作用力和摩擦力引起的變形，會影響運動轉換機構的傳動效率，甚至造成干擾。為了減少這些力的影響，大陸網(wǎng)使用了制動片和主軸之間點接觸連接的形式。制動片由兩端有球座的壓力桿支撐。博世和現(xiàn)代使用滾珠軸承，球頂或弧頂實現(xiàn)點接觸。圖10顯示了幾種主要形式。
圖 10. 點接觸連接的主要形式
3.2. 運動轉換機構
運動轉換機構將電機的旋轉運動轉換為主軸或螺母的平移運動。運動轉換機構主要有四種形式，包括絲杠、凸輪、滾珠坡道以及齒輪齒條驅動機構。
絲杠驅動機構通過由主軸和螺母組成的絲杠副來實現(xiàn)運動轉換，它包含滑動絲杠、滾珠絲杠和滾珠絲杠副（滾子絲杠）這三種類型?；瑒咏z杠結構簡單，但傳動效率和精度較低，容易自鎖且磨損嚴重。滾珠絲杠和滾珠絲杠副（滾子絲杠）通過滾珠或滾子將滑動摩擦轉變?yōu)闈L動摩擦，它們具有更高的傳動效率和精度，運動平穩(wěn)且可靠性良好，這兩種形式在機電制動（EMB）執(zhí)行器中較為常用。此外，凸輪驅動機構也用于驅動施壓部件，它結構簡單且傳力可靠，然而其高副接觸容易磨損，無法傳遞較大的夾緊力。滾珠坡道驅動機構利用滾珠在坡道上的滾動運動來實現(xiàn)軸向平移。博世、現(xiàn)代和萬都先后針對滾珠坡道提出了不同的結構方案。一種典型結構 [23] 如圖 11 所示。滾珠坡道驅動機構結構緊湊，軸向尺寸較小，但設計較為復雜。
圖 11. 萬都的滾珠坡道驅動機構
3.3. 力放大機構
為了增大電機的驅動力，通常采用兩種方案：（1）諸如直齒輪系、斜齒輪系、錐齒輪系、蝸輪蝸桿齒輪系、行星齒輪系、帶輪等減速機構；（2）諸如楔形機構、杠桿機構等自增力機構。
3.3.1. 減速機構
在選擇減速機構時，主要考慮結構布局、傳動比以及效率等因素。直齒輪系用于平行軸之間的傳動，其結構簡單但傳動比小。錐齒輪系用于相交軸之間的傳動，錐齒輪的制造復雜且成本高。蝸輪蝸桿齒輪系用于交錯軸之間的傳動，蝸輪蝸桿傳動比大且承載能力高，但傳動效率低且容易磨損。行星齒輪系是一種應用廣泛的方案，它可以通過不同的輸入和輸出部件組合來實現(xiàn)不同的傳動比，其結構緊湊且承載能力高，但裝配復雜。
3.3.2. 自增力機構一種典型的自增力方案是電子楔式制動器（EWB），它通過楔形機構將制動盤的切向摩擦力轉換為壓力。博世、西門子、現(xiàn)代和大陸特維斯都提出過不同的楔形自增力方案。如圖 12 所示，依據(jù)楔面數(shù)量，可分為三種類型：單楔面機構、雙楔面機構和多楔面機構。單楔面只能實現(xiàn)單向自增力效果，而雙楔面和多楔面能實現(xiàn)雙向自增力效果。多楔面機構產(chǎn)生的壓力分布更均勻，但結構更復雜。由于自增力效果與位移并非線性相關，且受加工誤差、磨損等諸多因素影響，楔形自增力方案產(chǎn)生的制動力較難控制。
圖12. 三種形式的楔形自能機構
3.4. 電機類型及布置圖
3.4.1. 電機類型
作為EMB執(zhí)行器的功率輸入，電機必須能夠在鎖定轉子條件下長時間以大扭矩工作。此外，它還應具有小尺寸、低成本和良好的熱穩(wěn)定性。EMB執(zhí)行器中常用的電機類型如表7所示。
表7.EMB執(zhí)行器[3,27,28]中常用的各種類型的電機
電機結構分為兩種類型：整體設計和空心設計
整體設計，即固體轉子嵌套在定子內(nèi)，轉子端部軸向連接到其他部件以輸出功率。如圖13所示，該結構比較簡單，但軸向或徑向布局尺寸較大；
空心設計，即空心轉子嵌套在轉子中，轉子與其他組件同軸連接到輸出功率。該結構具有高度的集成性，軸向尺寸較小，但設計也比較復雜，適應性相對較差。
圖13. 兩種形式的電機結構設計
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