CN101746364B - 再生制动执行装置 - Google Patents

Abstract

一种再生制动执行装置，包括：助力器，其在柱塞阀不与反作用盘接触的同时产生无限助力比；和油槽以及踏板模拟器单元，踏板模拟器单元形成液压管路以实现液压迟滞特性。因此，其可以获得来自主缸的踏板变化的不敏感性，根据相应产生的踏板作用力的改变最小化踏板感觉的变化，并在获得再生制动的同时阻止传递到踏板的振动，并提供实现或模拟液压迟滞特性的踏板感觉。

Description

再生制动执行装置

技术领域

本发明涉及一种执行装置，其可以应用在再生制动系统中。

背景技术

通常车辆在行驶中根据环境重复地起动和停止，在停止和起动时都消耗大量的能量，从而频繁和重复的起动和停止会在相当程度上降低燃油效率。

此外，通常，制动时驱动轴的转动能量不是被暂时的储存并在起动时再利用，而是由于制动作为摩擦能量消耗掉。

然而，获得再生制动的车辆，例如混合动力车辆，燃料电池车辆，或电动车辆，需要制动系统与再生制动装置连接，并被控制以便制动力被改变从而使再生制动效率最大化。

在这种再生制动中，特别地，防止传递到驾驶员的踏板感觉通过经助力器至踏板的制动力的反向传递被恶化十分重要，通常最大程度地隔开踏板力和制动力。

然而，现有的制动系统中需要其他具体的部件和装置以阻止传递到装配有再生制动系统的车辆中的制动踏板的制动力，这样就需要因为增加部件数量而改变设计并增加成本，结果，很难使用这种结构。

上述论述在于提供通用的背景信息，并不构成现有技术。

发明内容

本发明一方面提供一种装置，其在最小化改变设计和零件数量的同时获得再生制动，通过实现再生制动执行器以最大化的利用安装到车辆上的制动系统的部件。

本发明另一方面提供一种再生制动执行器，其在很大程度上根据踏板的操作增加了助力器的助力比(或升压比)并增加了传递到踏板模拟器上的载荷以获得踏板作用力，如此，其可以获得主缸传递来的踏板改变的非敏感性，根据相应产生的踏板作用力的改变最小化踏板感觉的改变，同时在获得再生制动时阻止传递到踏板的振动，并提供实现或模拟液压迟滞特性的踏板感觉。

在本发明一个实施方式所述的再生制动执行装置中，在助力器中提供跟随踏板位移的基于电机的驱动单元以独立于踏板的操作而操作，如此，其能通过在获得再生制动的同时阻断传递到踏板的振动来改善传递到驾驶员的踏板感觉，并在与踏板连接的踏板模拟器中实现液压迟滞特性。

本发明的一个方面提供一种再生制动执行装置，其包括：制动踏板，助力器，踏板模拟器，第一控制阀，和ECU。助力器经过操作杆连接到制动踏板，使用阀体中的柱塞阀打开或关闭大气压力或真空通道，并在保持柱塞阀和反作用盘之间非接触的同时产生无限助力比，反作用盘传递载荷至主缸。踏板模拟器与制动踏板连接，被充满油且具有至少一个弹簧以提供实现或模拟液压迟滞特性的踏板操作感觉。第一控制阀位于与踏板模拟器连接的第一液压管路中，并被打开或关闭以便油从踏板模拟器流出。在助力器故障时，ECU控制第一控制阀以将踏板模拟器中的油排出。

本发明另一方面提供一种再生制动执行装置，其包括：制动踏板，ECU，助力器，助力器操作单元，踏板模拟器，和液压管路。ECU使用传感器检测制动踏板的踏板作用力的量。当制动踏板被操作时，助力器使用阀体中的柱塞阀打开或关闭大气压力或真空通道，并在保持柱塞阀和反作用盘之间非接触的同时产生无限助力比，反作用盘传递载荷至主缸。助力器操作单元具有由ECU驱动的电机并通过推动操作杆操作所述助力器，同时将电机的旋转力转换为轴向运动力。踏板模拟器与制动踏板连接，被充满油且具有至少一个弹簧以提供实现或模拟液压迟滞特性的踏板操作感觉。液压管路通过产生液压力操作主缸，液压力推动操作杆以操作助力器以及助力器操作单元，通过使油流出踏板模拟器流入助力器操作单元接收来自制动踏板的输入载荷。

对于这种结构，助力器包括阀体和反作用盘，阀体通过布置柱塞阀产生真空或空气流，柱塞阀连接至操作杆，操作杆连接至制动踏板，反作用盘与阀体相对，反作用盘传递助力后的输出。与柱塞阀和反作用盘之间的空间联通的非接触导向件穿透所述阀体从而在保持非接触间隙(a)的同时柱塞阀产生无限助力比而不直接与反作用盘接触。导向槽轴向形成在所述非接触导向件上。导向突出从柱塞阀上突出，柱塞阀安装在导向槽上。

此外，所述踏板模拟器包括腔室壳体，移动支架，踏板作用力响应元件，和复位元件。壳体腔室具有阻尼器，阻尼器将充满油的空间分开。移动支架由固定到制动踏板的连接杆移动。踏板作用力响应元件具有至少一个或多个具有不同长度的弹簧以向移动支架十佳反应阻力。复位元件包括弹性支撑所述阻尼器的一或多个弹簧。

此外，第一液压管路与油槽连接，油槽向主缸供油，第一控制阀保持关闭以防止油从所述踏板模拟器排出。

此外，助力器操作单元包括壳体，电机，减速器和挤压螺母。壳体安装在助力器上并与液压管路连接从而在壳体内充油。电机由ECU控制以产生动力。减速器包括驱动和被动齿轮以将电机的转动力转变成输出扭矩。挤压螺母安装在由减速器输出扭矩驱动的丝轴上，并使用轴向直线运动力推动操作杆进而操作所述助力器。

此外，在所述液压管路中，第一液压管路将踏板模拟器与助力器操作单元的壳体连接，第二液压管路从油槽连接到第一液压管路，第一液压管路与助力器操作单元连接，第一控制阀位于第一液压管路中，第二控制阀位于第二液压管路中，从而控制阀由ECU打开或关闭。

对于该操作，当第一控制阀被关闭时，第二控制阀被打开，从而控制阀总是以相反的方式被打开或关闭。

此外，第二液压管路连接到油槽，油槽向主缸供油。

根据本发明的实施方式，在再生制动执行装置中，由于连接到踏板的助力器具有大的助力比和大的踏板载荷被传递到踏板模拟器，因此主缸传递的踏板改变变得不敏感，传递到踏板的振动被进一步阻止，实现的液压迟滞特性被增加，从而可能较大程度上改善传递到驾驶员的踏板感觉。

此外，根据本发明的实施方式，由于再生制动装置共用一些部件，例如助力器和油槽等车辆的制动系统中的一些部件，因此其可能使获得再生制动所需的设计的改变和需要部件的数量最小化。

此外，根据本发明实施方式的再生制动执行装置可以通过防止踏板操作助力器以阻止在再生制动中经助力器传递至踏板的振动改善传递至驾驶员的踏板感觉。

此外，在本发明实施方式所述的再生制动执行装置中，助力器独立于踏板的操作而操作，从而其可能完全阻止再生制动中传递至踏板的振动。

附图说明

为了更好地理解本发明的本质和特征，下面将参考附图进行详细说明，其中：

图1是根据本发明一个实施方式的再生制动执行装置的结构示意图；

图2是本发明的无限助力比助力器的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施方式的再生制动执行装置的踏板作用力图；

图4是本发明的踏板模拟器的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施方式的再生制动执行装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，本领域技术人员可以通过各种方式实现，本发明不限于这里所述的实施方式。

图1显示了根据本发明一个实施方式的制动再生执行装置的结构，其中根据本发明实施方式的再生制动执行装置包括制动踏板1和助力器2。助力器2通过操作杆3与制动踏板1连接，使用柱塞阀6打开和关闭大气压力和真空通道，柱塞阀6位于阀体4内，通过建立无限助力比而不是与反作用盘7接触来操作主缸10。

本发明实施方式所述的再生制动执行装置进一步包括油槽11，液压管路，与制动踏板1连接的踏板模拟器单元20，以阻止传递到制动踏板1的振动并产生液压迟滞特性。

进一步的，本发明实施方式的再生制动执行装置具有检测制动踏板1的踏板作用力行程的传感器31和ECU30，ECU30包括电路并控制由踏板模拟器单元20形成的液压管路。

此外，ECU30接受传感器的信号以检测连接到系统的助力器的状态从而识别助力器2的故障。

本发明实施方式的再生制动装置的助力器2包括阀体4，其构成真空阀和卸放阀。操作杆3连接到制动踏板1。反作用盘7位于阀体4的前部以向主缸10施加助力后的输出，柱塞阀6位于阀体4内并不与反作用盘7接触以产生无限助力比。

对于这种结构，非接触导向件5设置在阀体4内并在组装后柱塞阀6沿着非接触导向件5向反作用盘7移动时可以确定反作用盘7和柱塞阀6之间的间隙；然而非接触导向件5的长度如此确定，即，在柱塞阀6和反作用盘7之间保持非接触间隙(a)，即使柱塞阀6最大地向反作用盘7移动。

非接触间隙(a)被保持，因为非接触导向件5的长度A大于柱塞阀6的最大行程。

此外，导向槽5a轴向形成在非接触导向件5上以允许柱塞阀6稳定地前后运动同时保证稳定地回位，为了达到此目标，在柱塞阀6上形成有导向突出6a。

助力器2产生无限助力比，同时柱塞阀6不与反作用盘7接触，因为柱塞阀6和反作用盘7之间的接触区域越小，助力器的助力比增加的越大。

助力器2的无限助力比作用从而助力器2的改变的力不会影响踏板感觉。

这是因为，如图2所示，随着操作杆3被制动踏板1的操作而操作，压力被减少，从而柱塞阀6与反作用盘7保持非接触间隙(a)，即便柱塞阀6向反作用盘7移动，因为阀体4的非接触导向件5的长度A大于柱塞阀6的最大行程。

柱塞阀6使用导向突出6a前后移动，导向突出6a与非接触导向件5上的轴向导向槽5a配合，柱塞6可以稳定地前后移动同时保证稳定地回位。

由于确定了柱塞阀6和反作用盘7之间的非接触间隙(a)的非接触导向件5形成在阀体4上，且在阀体4向柱塞阀6移动后非接触间隙(a)被保持，即便制动力被传递到制动踏板1上，特别是压力的减少，例如ABS操作，因此柱塞阀6防止了反向传递的振动经柱塞阀6传递到制动踏板1。

因此，该实施方式的助力器2，如图3所示，获得了相对于制动踏板1的行程而言较小改变的输出——输入特性，也就是，获得了这样一种特性，缩短了操作起始力的部分且不会在下部分实际的改变载荷。

除踏板模拟器单元20具有液压管路以产生迟滞作用之外，防止振动可以提供更加优良的踏板操作感觉。

此外，踏板模拟器单元20与连接杆24连接，连接杆24与制动踏板1连接，踏板模拟器单元20包括踏板模拟器23和第一控制阀22，踏板模拟器23相对于制动踏板1的行程得到踏板作用力感觉从而实现或模拟液压迟滞特性，第一控制阀22在第一液压管路21中由ECU30控制，第一液压管路21通过连接踏板模拟器23和油槽11形成油通道。

作为一个例子，可以在车辆中使用一个液压油供应源构造液压管路，而不使用油槽11向第一液压管路21供油。

此外，第一控制阀在正常状态下被关闭并在故障时打开，其在关闭时保持踏板模拟器23充满油，而在打开时将踏板模拟器23中的油向外(油槽11)排出。

踏板模拟器23与第一液压管路21连接，从而油充满踏板模拟器23，踏板模拟器23包括腔室壳体，与制动踏板1连接的连接杆插入其中，移动支架26，其通过连接杆24前后移动，踏板作用力响应元件27，其施加反作用抵抗力以移动支架，和阻尼器28，其由回位元件29弹性支撑，并通过阻断充油空间形成一空间。

对此，踏板作用力响应元件27由弹簧组成，弹簧相对移动支架26的中心上下布置，也就是，主弹簧27a由移动支架26的中心支撑，第一和第二子弹簧27b，27c支撑在移动支架26的上部和下部。

主弹簧27a的长度大于子弹簧27b，27c的长度。

由于踏板作用力响应元件由多个弹簧27a，27b，27c组成，随着连接杆24向前移动移动支架26同时被制动踏板1的踩下向前移动，主弹簧27a由于移动支架26的移动首先被压缩，随后第一和第二子弹簧27b，27c随着制动踏板1进一步被踩下以及载荷的连续增大而与主弹簧27a一起被压缩。

主弹簧27a和第一与第二子弹簧27b，27c在不同时间的压缩变形实现了驾驶员的踏板操作感觉从而实现或模拟了液压迟滞。

此外，多个回位元件29由第一和第二回位弹簧29a，29b组成，其确保阻尼器28稳定的回位并提供制动踏板1的踏板回位作用力。

在如上所述构造的踏板模拟器23中，ECU30保持第一控制阀22常闭，这样液压油总是充满油阻尼器28切断的腔室壳体25。

在这种状态下，通过制动踏板1的操作连接杆24推动移动支架26，移动支架26根据制动踏板1的踏板作用力的量在不同的时间压缩主弹簧27a和第一与第二子弹簧27b，27c。

也就是说，如图4A所示，当制动踏板1施加的载荷Fa恰好压缩主弹簧27a和第一、第二子弹簧27b，27c且不超过阻尼器28产生的反作用载荷Fb时，相对于阻尼器28隔开的充油空间而言，间隙D不会改变，第一和第二回位弹簧29a，29b也不被压缩。

在该状态，制动踏板1的踏板作用力的量的增加，与油的不可压缩特性一起，增加了至载荷的第一和第二回位弹簧29a，29b的反作用力Fb。

如上所述，由于至驾驶员的踏板操作感觉的传递由踏板作用力响应元件27的主弹簧27a和第一、第二子弹簧27b，27c获得，因此其可能通过调节所述弹簧的弹性系数实现驾驶员的踏板操作感觉从而实现或模拟液压迟滞特性。

然而，当检测到由各种因素导致的助力器故障时，如图4B所示，为了在制动踏板1被操作时踏板模拟器23消耗的力最小化，ECU30打开第一控制阀22，从而踏板模拟器23内的油由于阻尼器28的运动(d)流向外侧并通过第一液压管路21回到油槽11。

由于油的释放，即便制动踏板1被操作，且连接杆24，移动支架26和踏板力响应元件27在被推动的同时相应地移动阻尼器28，但制动踏板1的压力Fa不由踏板模拟器23承受，从而踏板模拟器消耗的力可以被最小化。

同时，本发明实施方式的执行装置可以以多种方式改进，例如，助力器2可以由电机45操作，而不是由制动踏板1操作，电机由ECU30驱动，ECU30使用传感器31检测制动踏板1的行程。

改进的执行装置包括ECU30和助力器2，ECU30使用传感器31检测制动踏板1的行程并产生控制信号，助力器2不使用制动踏板1的输入操作，使用柱塞阀6打开或关闭大气压力或真空管路，并通过不与反作用盘7接触产生无限助力比操作主缸10。

助力器2具有与上述实施方式中的助力器相同的结构，在此不再详述。

所述执行装置具有踏板模拟器23，其形成液压管路并与制动踏板1连接以阻断传递至制动踏板1的振动从而获得液压迟滞特性。

踏板模拟器23具有与上述实施方式中的踏板模拟器相同的结构，在此不再详述。

执行装置包括助力器操作单元40，其具有由ECU30驱动的电机30，将电机45的转动力转换成轴向运动力，并通过推动操作杆3操作助力器2。

对于此操作，助力器操作单元在使用基于电机的驱动单元43将电机45的操作力转换为轴向驱动力后推动助力器2的操作杆3，其中，例如，使用EPB(电子驻车制动)或EMB(电子机械制动)或BBW(电路制动)技术可以用作基于电机的驱动单元43。

基于电机驱动单元43通常包括位于壳体44内的动力产生电机45和减速器46以及运动转换元件49，电机45由ECU30控制，壳体44安装到助力器2上并充满油，减速器46由驱动和被动齿轮47，48构成以将电机45的转动力转换成输出扭矩，运动转换元件49通过将减速器46的输出扭矩转换成轴向直线运动力以推动操作杆3，进而操作助力器2。

在减速器46中，多个齿轮用作被动齿轮48以将驱动齿轮47的转动转换成较大的输出扭矩。

进一步地，运动转换元件49包括丝轴(screw shaft)50和挤压螺母(pressingnut)51，丝轴50由减速器46转动，挤压螺母51通过丝轴50的转动产生轴向直线移动力。

此外，在所述再生制动执行装置中，踏板模拟器23和助力器操作单元40与油槽11一起构成液压管路，根据具有这种结构的液压管路，可以在助力器2故障时通过油传递制动踏板1的踏板作用力至助力器操作单元40为助力器2提供最小的操作力。

对于该操作，液压管路如此构成，即第一液压管路21从踏板模拟器23连接到助力器操作单元40的壳体44，连接到第一液压管路21的第二液压管路41从油槽11连接到助力器操作单元40。

此外，第一控制阀22位于第一液压管路21中，第二控制阀42位于第二液压管路41中，从而他们通过ECU30的控制被关闭或打开。

第一控制阀22处于常闭状态并在故障时打开，而第二控制阀处于常开状态并在故障时关闭。

因此，当助力器2正常工作时，踏板模拟器23内充的油不会经过第一液压管路21流到助力器操作单元40，油从油槽11经过第二液压管路41供应到助力器操作单元40。

本发明实施方式改进的执行装置不使用制动踏板1操作助力器2，下面进行简述。

也就是，被驾驶员压下的制动踏板1的行程通过传感器31传递到ECU30，ECU30以与踏板作用力对应的多个转速驱动电机45，电机45的转动经过减速器46转换成输出转矩。

在该操作中，第二液压管路41中的第二控制阀42被打开，第二液压管路连接到油槽11。

然后，减速器46转动丝轴50，装配在丝轴50上的螺母51推动操作杆3同时轴向松开。

由电机45推动的操作杆3与上述实施方式中相同的方式操作，也就是说，柱塞阀6确定了相对于反作用盘7的非接触间隙(a)，其使得获得助力器的性能成为可能，如图3所示，通过无限增加助力器的助力比。

进一步地，由于在柱塞阀6和反作用盘7之间确定了非接触间隙(a)，助力器2防止了制动力反向传递到制动踏板1。

在助力器正常操作时，如上实施方式所述，踏板模拟器23根据制动踏板1的踏板作用力的量移动移动支架26，进而在不同的时间压缩主弹簧27a和第一、第二次弹簧27b，27c，如此，传递到驾驶员的踏板操作感觉通过壳体25内油的作用实现或模拟了液压迟滞特性。

在该操作中，第一液压管路21的第一控制阀22被关闭，第一液压管路21连接到踏板模拟器23。

在本发明改进的一个实施方式中，执行装置也阻断振动并提供良好的踏板操作感觉，实现或模拟了液压迟滞特性。

然而，当检测到由于各种因素导致的助力器2故障时，ECU30打开第一液压管路21中的第一控制阀22并关闭第二液压管路41中的第二控制阀42。

随着控制阀22，42被转换，踏板模拟器23中的油流出并流进助力器操作单元40，从而实现液压管路防止油流进油槽11。

因此，踏板输入Fa不能由踏板模拟器23支撑，即便制动踏板1被操作，从而模拟器23消耗的踏板输入Fa被最小化，且从踏板模拟器23流进助力器操作单元40的油起到了操作助力器2的载荷的作用。

也就是说，经过第一液压管路21从踏板模拟器23流入助力器操作单元40的油流进基于电机的驱动单元43的壳体44内，油的流动产生的液压力作用至减速器46上。

如上所述，施加到减速器46的压力使得减速器46的被动齿轮48相对于驱动齿轮47滑动，被动齿轮48的滑动推动丝轴50和挤压螺母51，从而操作杆3被推动。

由于操作杆3被推动，助力器2通过柱塞阀6和反作用盘7的操作来操作主缸10，从而以正常状态制动车辆，这通过在任何状态下制动车辆获得了安全性的附加功能。

Claims (1)

1.一种再生制动执行装置，其特征在于，该装置包括：

制动踏板；

助力器，其包括位于壳体内的反作用盘和柱塞阀，并被构造成在柱塞阀和反作用盘之间保持非接触以产生无限助力比；

助力器操作单元，其具有由来自ECU的信号驱动的电机，所述信号与制动踏板的踏板作用力的量相关，和转换器，其被构造成将电机的转动变换成线性运动以便移动所述柱塞阀，以及减速器，该减速器将电机的转动力矩转换成输出扭矩，并通过转换器将输出扭矩转换成轴向直线运动；

踏板模拟器，其与制动踏板连接，容纳油，并具有一或多个弹簧；

液压管路，其被构造成操作主缸，所述液压管路包括助力器操作单元壳体和踏板模拟器之间的第一液压管路和位于助力器操作单元与油槽之间的第二液压管路，其中所述第一液压管路中设有第一控制阀，所述第二液压管路中设有第二控制阀，进而这些控制阀被构造成通过ECU打开或关闭，在助力器发生故障时，通过使油流出踏板模拟器并流入所述助力器操作单元产生推动操作杆的液压力，油的流动产生的液压力作用至减速器上。

2、如权利要求1所述的再生制动执行装置，其特征在于，所述助力器包括：

阀体，其容纳相互面对的柱塞阀和反作用盘，

非接触导向件，其与柱塞阀和反作用盘所在的空间联通，并穿过阀体从而在所述柱塞阀和所述反作用盘之间保持非接触；

轴向形成在所述非接触导向件上的导向槽，和

从柱塞阀上突出并容纳在所述导向槽内的导向突出。

 3、如权利要求1所述的再生制动执行装置，其特征在于，所述踏板模拟器包括：

腔室壳体，其具有阻尼器，阻尼器隔开其中包含油的空间；

移动支架，其与制动踏板连接并由制动的运动而移动；

踏板作用力响应元件，其具有不同长度的一或多个弹簧，从而向移动支架施加反作用阻力；和

复位元件，其包括一或多个支撑所述阻尼器的弹簧。

4、如权利要求1所述的再生制动执行装置， 其特征在于，所述助力器操作单元包括：

壳体，其安装在助力器上并与液压管路连接从而其中容纳有油。

5、如权利要求1所述的再生制动执行装置，其特征在于，所述第二控制阀被构造成在第一控制阀关闭的时候打开。

6、如权利要求1所述的再生制动执行装置，其特征在于，所述第一控制阀被构造成在助力器故障时打开。

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