CN101161522A - 电控真空助力器及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种既保留人工脚踏制动模式，满足驾驶人员正常制动操作或紧急制动操作的需要，又可通过自动控制系统控制制动的电控真空助力器的技术方案；本发明设计的电控真空助力器与自动控制系统配接，可在轮胎爆裂、防撞等状况下替代人工的紧急制动；也可应用于保持车距、自动倒车等应用场合的自动制动；本发明可用于新型真空助力器产品开发，和现有真空助力器的电控改造。
Description
技术领域
本发明涉及汽车真空助力制动伺服机构，特别是既保留人工脚踏制动模式，又可用于自动控制制动的电控真空助力器及其控制方法。
背景技术
汽车是高速行驶的交通工具，在很多情况下人脑很难对外界突发事件做出反应，那就更不能指望驾驶人员在紧急情况下一定能做出准确操作。司乘人员生存的机会稍纵即逝，因此，需要一种能接受自动控制制动的伺服机构。
现有真空助力器原理如图4所示，真空助力器主要由助力器壳体1、助力器活塞2、阀柱体3、输入杆4、输入返回弹簧5、控制阀6、回位弹簧7、制动推杆8等零部件组成。控制阀6中的真空阀和大气阀构成了真空阀常开的二位三通阀，当控制阀6处于初始状态，操作腔室1b通过真空阀与真空腔室1a连通，真空助力器处于初始状态，无制动动作。当控制阀6被推动至制动状态，真空阀关闭，大气阀开启，操作腔室1b通过大气阀与大气N连通，助力器活塞2在气压差作用下带动制动推杆8产生制动行程。
在已有条件配合下赋予真空助力制动伺服机构电控制动功能，替代人工进行制动操作，将对提高车辆安全性能、降低道路事故率发挥十分积极的作用。
发明内容
本发明目的技术解决第一问题是：提供一种既保留人工脚踏制动模式，满足驾驶人员正常制动操作或紧急制动操作的需要，又可在紧急情况下通过自动控制系统进行紧急制动操作的电控真空助力器的技术方案。
本发明目的技术解决第二问题是：在同一电控真空助力器结构模式下，通过自动控制系统进行正常制动操作。
本发明设计的电控真空助力器，其特征在于：电控真空助力器由真空助力器、控制管路、电磁阀构成；真空助力器由助力器壳体、助力器活塞、阀柱体、输入杆、输入返回弹簧、控制阀、回位弹簧、制动推杆、等零部件组成，助力器活塞安装于助力器壳体内，把助力器分成与真空源相连的真空腔室和脚踏制动大气进入的操作腔室；阀柱体的前端与助力器活塞连接，阀柱体后端从操作腔室伸出助力器壳体外；控制阀安装于阀柱体中，与输入杆连接，在输入返回弹簧的作用下控制阀的真空阀开启，大气阀关闭；真空阀经控制管路与电磁阀的常开阀门形成串联气路，将操作腔室与真空源及真空腔室连通；电磁阀的常闭阀门连接于大气与操作腔室连通的控制管路之间，与大气阀形成大气至操作腔室的并联气路；当控制阀被推动至制动状态，或电磁阀被电流驱动至转换状态时，真空源与真空腔室至操作腔室的气路关闭，操作腔室至大气的气路连通。
电控真空助力器的实现第一目的紧急制动的控制方法，其特征在于：当真空助力器通过与真空源连接的管路获得负气压，在无自动控制制动需要时，电磁阀无驱动电流，连通真空腔室与操作腔室的电磁阀阀门处常开状态，使得真空腔室和操作腔室与真空源气压相等，助力器活塞在回位弹簧的作用下处于初始位置，制动推杆无输出动作；
汽车在行驶中，当驾驶人员需要正常制动时，脚踏制动力作用于输入杆推动控制阀，带动控制阀中的真空阀关闭，大气阀开启，大气经大气阀进入操作腔室，在气压差作用下助力器活塞带动制动推杆向前移动；当保持输入杆不前移，助力器活塞带动阀柱体调节控制阀，停留在当前人工脚踏制动位置，制动推杆输出适当的行程，推动制动主缸输出适度的制动力；当取消制动时，脚踏制动力解除，控制阀在输入返回弹簧的作用下关闭大气阀，开启真空阀，操作腔室通过电磁阀阀门常开与真空腔室连通，真空腔室和操作腔室与真空源气压相等，助力器活塞在回位弹簧的作用下带动制动推杆重新处于初始位置；
汽车在行驶中，当驾驶人员需要紧急制动时，脚踏制动力作用于输入杆推动控制阀，带动控制阀中的真空阀关闭，大气阀开启，大气经大气阀进入操作腔室，在气压差作用下助力器活塞向前移动，人工脚踏制动，使输入杆跟进助力器活塞前移，助力器活塞运动到制动极限位置，制动推杆输出最大行程，推动制动主缸输出最大制动力；当取消制动时，脚踏制动力解除，控制阀在输入返回弹簧的作用下关闭大气阀，开启真空阀，操作腔室通过电磁阀常开阀门与真空腔室连通，真空腔室和操作腔室与真空源气压相等，助力器活塞在回位弹簧的作用下带动制动推杆重新处于初始位置；
汽车行驶中，当自动控制系统需要紧急制动时，电磁阀得到自动控制系统的驱动电流而转换，电磁阀将连通真空腔室与真空腔室的常开阀门关闭，同时将连接大气与操作腔室的常闭阀门开启，真空助力器的真空腔室和操作腔室形成最大气压差，助力器活塞在气压差作用下运动到制动极限位置，制动推杆输出最大行程，推动制动主缸输出最大制动力；当需要解除制动时，自动控制系统关闭电磁阀驱动电流，电磁阀恢复到常开阀门开启，常闭阀门关闭的初始状态，操作腔室通过电磁阀的常开阀门与真空腔室连通，真空腔室和操作腔室与真空源气压相等，助力器活塞在回位弹簧的作用下带动制动推杆重新处于初始位置。
电控真空助力器的实现第二目的正常制动的控制方法，其特征在于：汽车行驶中，当自动控制系统根据需要正常制动时，自动控制系统以脉宽调制(PWM)方式驱动电磁阀，电磁阀控制调节连通真空腔室的常开阀门关闭或开启，同时将大气与操作腔室的常闭阀门开启或关闭，使得助力器活塞停留在某个适度的位置，制动推杆推动制动主缸输出需要的制动力；当需要解除制动时，自动控制系统关闭电磁阀驱动电流，电磁阀恢复到常开阀门开启，常闭阀门关闭的初始状态，操作腔室通过电磁阀阀门常开与真空腔室连通，真空腔室和操作腔室与真空源气压相等，助力器活塞在回位弹簧的作用下重新处于初始位置。
本发明设计的电控真空助力器与自动控制系统配接，可在轮胎爆裂、防撞等状况下替代人工实施紧急制动；也可应用于保持车距、自动倒车等应用场合的自动制动；本发明可用于新型真空助力器产品开发，和现有真空助力器的电控改造。
附图说明
图1电控真空助力器结构示意图；
图2电控真空助力器原理图；
图3阀柱体中控制阀细节及控制气路示意图；
图4现有真空助力器原理图。
具体实施方式
以下结合图1、图2和图3对本发明实施例1进行详细描述。
电控真空助力器，其特征在于：电控真空助力器由真空助力器、控制管路9、二位三通电磁阀10构成；其中，真空助力器由助力器壳体1、助力器活塞2、阀柱体3、输入杆4、输入返回弹簧5、控制阀6、回位弹簧7、制动推杆8等零部件组成；助力器活塞2安装于助力器壳体1内，把助力器分成与真空源V直接相连的真空腔室1a和脚踏制动大气N进入的操作腔室1b；阀柱体3的前端与助力器活塞2连接，阀柱体3后端从操作腔室1b伸出助力器壳体1外；控制阀6安装于阀柱体3中，与输入杆4连接，在输入返回弹簧5的作用下控制阀6的真空阀6a(真空阀6a同时又是大气阀座)开启，大气阀6b关闭；使操作腔室1b由真空阀座6c通过真空连通气道6d、控制管路9(包含刚性管路9a、柔性管路9b)、电磁阀10的A口至常开阀门到R口、真空接头1c连通真空腔室1a，形成由操作腔室1b到真空腔室1a的串联气路，将操作腔室1b与真空源V及真空腔室1a连通；电磁阀10的常闭阀门P口与A口连接于大气N与操作腔室1b连通的控制管路9之间，与大气阀6b形成大气N至操作腔室的1b并联气路；当控制阀6被推动至制动状态，或电磁阀10被电流驱动至转换状态时，真空源V与真空腔室1a至操作腔室1b的气路关闭，操作腔室1b至大气N的气路连通。
当汽车发动机启动运转时，真空助力器通过与真空源V连接的管路获得负气压，在无自动控制制动需要时，电磁阀10无驱动电流，操作腔室1b通过电磁阀10常开阀门与真空腔室1a连通，真空腔室1a和操作腔室1b与真空源V气压相等，助力器活塞2在回位弹簧7的作用下处于初始位置，制动推杆8无输出动作；
汽车在行驶中，当驾驶人员需要正常制动时，脚踏制动力P作用于输入杆4推动控制阀6，带动控制阀6中的真空阀6a关闭，开启大气阀6b，大气N经大气阀6b进入操作腔室1b，在气压差作用下助力器活塞2向前移动；当保持输入杆4不前移，助力器活塞2带动阀柱体3调节控制阀6，停留在当前人工脚踏制动位置，制动推杆8输出适当的行程，推动制动主缸M输出适度的制动力；当取消制动时，脚踏制动力P解除，控制阀6在输入返回弹簧5的作用下关闭大气阀6b，开启真空阀6a，操作腔室1b通过电磁阀10常开阀门与真空腔室1a连通，真空腔室1a和操作腔室1b与真空源V气压相等，助力器活塞2在回位弹簧7的作用下带动制动推杆8重新处于初始位置。
汽车在行驶中，当驾驶人员需要紧急制动时，脚踏制动力P作用于输入杆4推动控制阀6，带动控制阀6中的真空阀6a关闭，大气阀6b打开，大气N经大气阀6b进入操作腔室1b，在气压差作用下助力器活塞2向前移动，人工脚踏制动，使输入杆4跟进助力器活塞2前移，助力器活塞2运动到制动极限位置，制动推杆8输出最大行程，推动制动主缸M输出最大制动力；当取消制动时，脚踏制动力P解除，控制阀6在输入返回弹簧5的作用下关闭大气阀6b，开启真空阀6a，操作腔室1b通过电磁阀10常开阀门与真空腔室1a连通，真空腔室1a和操作腔室1b与真空源V气压相等，助力器活塞2在回位弹簧7的作用下带动制动推杆8重新处于初始位置。
汽车行驶中，当自动控制系统需要紧急制动时，电磁阀10得到自动控制系统的驱动电流而转换，电磁阀10将连通真空腔室1a和操作腔室1b的常开阀门关闭，同时将大气V与操作腔室1b的常闭阀门开启，真空助力器的空腔室1a和操作腔室1b形成最大气压差，助力器活塞2在气压作用下运动到制动极限位置，制动推杆8输出最大行程，推动制动主缸M输出最大制动力；当取解除动时，自动控制系统关闭电磁阀10驱动电流，电磁阀10恢复到常开阀门开启，常闭阀门关闭的初始状态，操作腔室1b通过电磁阀10的常开阀门与真空腔室连通，真空腔室1a和操作腔室1b与真空源V气压相等，助力器活塞2在回位弹簧7的作用下带动制动推杆8重新处于初始位置。
汽车行驶中，当自动控制系统根据需要正常制动时，自动控制系统以脉宽调制(PWM)方式驱动电磁阀10，电磁阀10控制调节连通真空腔室1a和操作腔室1b的常开阀门关闭或开启，同时将大气N与操作腔室1b的常闭阀门阀门开启或关闭，使得助力器活塞2停留在某个位适度的位置，制动推杆8推动制动主缸M输出需要的制动力；当取解除动时，自动控制系统关闭电磁阀10驱动电流，电磁阀10恢复到常开阀门开启，常闭阀门关闭的初始状态，操作腔室1b通过电磁阀10的常开阀门与真空腔室连通，真空腔室1a和操作腔室1b与真空源V气压相等，助力器活塞2在回位弹簧7的作用下带动制动推杆8重新处于初始位置。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明不脱离主题的情况下可进行各种变化。例如，实施例1中，采用了二位三通电磁阀实现电控真空助力器的气路转换功能；若二位三通电磁阀变换成一个常开的二位二通阀和一个常闭的二位二通阀，亦可实现电控真空助力器的实现电控气路转换功能。
Claims (6)
1.电控真空助力器，其特征在于：电控真空助力器由真空助力器、控制管路、电磁阀构成；真空助力器由助力器壳体、助力器活塞、阀柱体、输入杆、输入返回弹簧、控制阀、回位弹簧、制动推杆、等零部件组成；助力器活塞安装于助力器壳体内，把助力器分成与真空源相连的真空腔室和脚踏制动大气进入的操作腔室；阀柱体的前端与助力器活塞连接，阀柱体后端从操作腔室伸出助力器壳体外；控制阀安装于阀柱体中，与输入杆连接，在输入返回弹簧的作用下控制阀的真空阀开启，大气阀关闭；真空阀经控制管路与电磁阀的常开阀门形成串联气路，将操作腔室与真空源及真空腔室连通；电磁阀的常闭阀门连接于大气与操作腔室连通的控制管路之间，与大气阀形成大气至操作腔室的并联气路；当控制阀被推动至制动状态，或电磁阀被电流驱动至转换状态时，真空源与真空腔室至操作腔室的气路关闭，操作腔室至大气的气路连通。
2.电控真空助力器电控紧急制动的控制方法，其特征在于：当真空助力器通过与真空源连接的管路获得负气压，在无自动控制制动需要时，电磁阀无驱动电流，连通真空腔室与操作腔室的电磁阀阀门处于常开状态，使得真空腔室和操作腔室与真空源气压相等，助力器活塞在回位弹簧的作用下处于初始位置，制动推杆无输出动作；
汽车在行驶中，当驾驶人员需要正常制动时，脚踏制动力作用于输入杆推动控制阀，带动控制阀中的真空阀关闭，大气阀开启，大气经大气阀进入操作腔室，在气压差作用下助力器活塞带动制动推杆向前移动；当保持输入杆不前移，助力器活塞带动阀柱体调节控制阀，停留在当前人工脚踏制动位置，制动推杆输出适当的行程，推动制动主缸输出适度的制动力；当取消制动时，脚踏制动力解除，控制阀在输入返回弹簧的作用下关闭大气阀，开启真空阀，操作腔室通过电磁阀阀门常开与真空腔室连通，真空腔室和操作腔室与真空源气压相等，助力器活塞在回位弹簧的作用下带动制动推杆重新处于初始位置；
汽车在行驶中，当驾驶人员需要紧急制动时，脚踏制动力作用于输入杆推动控制阀，带动控制阀中的真空阀关闭，大气阀开启，大气经大气阀进入操作腔室，在气压差作用下助力器活塞向前移动，人工脚踏制动，使输入杆跟进助力器活塞前移，助力器活塞运动到制动极限位置，制动推杆输出最大行程，推动制动主缸输出最大制动力；当取消制动时，脚踏制动力解除，控制阀在输入返回弹簧的作用下关闭大气阀，开启真空阀，操作腔室通过电磁阀常开阀门与真空腔室连通，真空腔室和操作腔室与真空源气压相等，助力器活塞在回位弹簧的作用下带动制动推杆重新处于初始位置；
汽车行驶中，当自动控制系统需要紧急制动时，电磁阀得到自动控制系统的驱动电流而转换，电磁阀将连通操作腔室与真空腔室的常开阀门关闭，同时将连接大气与操作腔室的常闭阀门开启，真空助力器的真空腔室和操作腔室形成最大气压差，助力器活塞在气压差作用下运动到制动极限位置，制动推杆输出最大行程，推动制动主缸输出最大制动力；当需要解除制动时，自动控制系统关闭电磁阀驱动电流，电磁阀恢复到常开阀门开启，常闭阀门关闭的初始状态，操作腔室通过电磁阀的常开阀门与真空腔室连通，真空腔室和操作腔室与真空源气压相等，助力器活塞在回位弹簧的作用下带动制动推杆重新处于初始位置。
3.电控真空助力器电控正常制动的控制方法，其特征在于：汽车行驶中，当自动控制系统根据需要正常制动时，自动控制系统以脉宽调制(PWM)方式驱动电磁阀，电磁阀控制调节连通真空腔室的常开阀门关闭或开启，同时将大气与操作腔室的常闭阀门开启或关闭，使得助力器活塞停留在某个适度的位置，制动推杆推动制动主缸输出需要的制动力；当需要解除制动时，自动控制系统关闭电磁阀驱动电流，电磁阀恢复到常开阀门开启，常闭阀门关闭的初始状态，操作腔室通过电磁阀阀门常开与真空腔室连通，真空腔室和操作腔室与真空源气压相等，助力器活塞在回位弹簧的作用下重新处于初始位置。
4.根据权利要求1所述的电控真空助力器，其特征在于：控制管路包括柔性管路和刚性管路。
5.根据权利要求1所述的电控真空助力器，其特征在于：二位三通电磁阀实现电控气路转换功能。
6.根据权利要求1所述的电控真空助力器，其特征在于：一个常开的二位二通电磁阀和一个常闭的二位二通电磁阀实现电控气路转换功能。
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