CN104442780A - 具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统，目的是提供一种响应快、液压管路简单、可进行单轮制动压力控制并具有失效备份的系统。其特征在于：它包括前活塞缸（2）、复位弹簧（3）、前缸活塞及推杆（4）、吸振及密封元件（7）、后活塞缸（8）、后缸活塞（9）、前缸备用活塞及连杆（11）、踏板行程模拟器（12）、制动踏板（13）、锁止活塞腔（14）、蓄能器（18）、油箱（22）和电磁阀。本发明采用高压蓄能器组件作为动力源，通过后活塞缸前后腔压力差来控制活塞运动产生压力，通过控制电磁阀选择被控的轮缸进行调压或保压，快速切换实现汽车轮缸增、减的效果，结构简单。

Description

具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统。

背景技术

近年来，汽车的操纵性，稳定性和安全性越来越得到人们的广泛关注，而汽车制动系统是保证汽车具有上述性能的重要系统之一。制动防抱死系统(ABS)、电子稳定性控制系统(ESP)、制动辅助(BA)、自适应巡航控制系统(ACC)、主动避撞等系统的应用越来越广泛，对制动系统也有了更高要求。传统的液压或气动式汽车制动系统虽已发展的非常成熟，但其存在着气液管路复杂、维修困难、制动响应慢、不易控制等明显缺点，越来越难以满足现代底盘电控系统的需要。

随着电子控制技术的逐渐成熟，线控制动系统逐渐成为汽车制动系统发展的新趋势。线控制动系统中，控制单元根据制动踏板信号识别驾驶员的制动意图，并通过执行机构产生制动力，可以很好的和ABS、ESP以及ACC等底盘电控系统结合。线控制动系统与传统制动系统相比，具有制动效能高，结构简单，可控性强等特点。

电子机械式制动系统(EMB)采用电机作为制动执行机构，取消了传统的液压制动管路，具有响应快，结构简单的特点。但由于系统中采用了大量的电子器件，因此在制动失效时的备份过于复杂，成本过高；电子液压制动系统(EHB)是通过蓄能器提供高压加压，高速开关电磁阀控制轮缸压力，保留了液压管路，具有响应快，可靠性高的特点。但由于其直接控制轮缸压力，应用的电磁阀数量过多，液压管路过于繁琐，使得系统过于庞杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种响应快、液压管路简单、可进行单轮制动压力控制并具有失效备份的具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统。

本发明是这样实现的：

一种具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统，它包括前活塞缸、复位弹簧、前缸活塞及推杆、吸振及密封元件、后活塞缸、后缸活塞、前缸备用活塞及连杆、踏板行程模拟器、制动踏板、锁止活塞腔、蓄能器、油箱和电磁阀；

其中，前活塞缸为圆筒状，前端端面和底部端面分别开有进出液口，后端端面上开有通孔作为前缸活塞及推杆安装孔，在后活塞缸前段底部端面前后两端分别开有进出液口；后活塞缸由前后两个外径尺寸不同的圆筒组成，前端外径大于后端外径，前端外径与前活塞缸后端的内径相匹配，后活塞缸中间端面上开有通孔作为前缸备用活塞及连杆安装孔；活塞缸和后活塞缸固定连接；

前缸活塞及推杆为阶梯状圆筒，沿轴向开有通孔作为前缸备用活塞及推杆安装孔，前缸活塞部分为柱式活塞结构，前缸活塞部分安装在前活塞缸内，推杆部分为两端粗、中间细的阶梯状圆筒，推杆部分前端穿过前活塞缸的前缸活塞及推杆安装孔，后端与后缸活塞固定连接；后缸活塞为圆柱体，中部开有通孔作为前缸活塞及推杆安装孔，后缸活塞安装在后活塞缸前段，与后活塞缸之间间隙配合，套装在前缸活塞及推杆推杆部分外径最小部分的外侧，在后活塞缸前段形成前后两个腔体；前缸备用活塞及连杆为阶梯状圆柱体，前缸备用活塞部分为柱式活塞结构，前缸备用活塞部分安装在前活塞缸内，与前活塞缸间隙配合，前缸备用活塞部分后端顶在与前缸活塞及推杆活塞部分的前端端面上，推杆部分为圆柱状，该推杆部分穿过前缸活塞及推杆的前缸备用活塞及推杆安装孔，后端穿过后活塞缸的前缸备用活塞及连杆安装孔；

复位弹簧顶在前缸活塞及推杆前缸活塞部分的前端端面上，起到复位作用；吸振及密封元件为O型圈状，安装在前活塞缸后端、后活塞缸的前端、套装在前缸活塞及推杆推杆部分外侧，实现前活塞缸后端、后活塞缸、前缸活塞及推杆的密封；锁止活塞腔位于后活塞缸后段，底部端面开有进出液口；踏板行程模拟器与锁止活塞腔固定在一起，踏板行程模拟器的一端通过连杆与制动踏板相连；

后活塞缸的前腔和后腔均通过电磁阀与蓄能器和油箱连接，前活塞缸通过电磁阀与各轮缸连接，并与油箱连接；锁止活塞腔通过电磁阀与油箱连接。

如上所述的电磁阀包括三位四通电磁换向阀、两位两通电磁阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀；所述的后活塞缸前腔和后腔的两个进出液口与三位四通电磁换向阀的两个进出液口连接，三位四通电磁换向阀的第三个进出液口分别与油箱的一个出液口和两位两通电磁阀的一个进出液口连接；线性控制阀的进液口分别与蓄能器的出液口和油箱的另一个出液口连接；油箱的一个出液口还与两位两通电磁阀的一个进出液口连接，油箱的进液口与前活塞缸底端端面上的进出液口连接；锁止活塞腔通过两位两通电磁阀与油箱相连。

它还包括滤波器、恒流溢流泵和电机，所述的线性控制阀的进液口分别与蓄能器的出液口和过滤器的出液口连接；过滤器的进液口与恒流溢流泵的出液口连接；恒流溢流泵的进液口与油箱的另一个出液口连接；电机与恒流溢流泵连接，为其提供动力。

如上所述的前活塞缸和后活塞缸均由铝制成，前缸活塞及推杆、后缸活塞和前缸备用活塞及连杆均为铸铁材料制成，吸振及密封元件采用橡胶材料制成。

它还包括联轴器，所述的前缸备用活塞及推杆的推杆部分通过联轴器与前缸活塞及推杆连接在一起。

它还包括密封圈，所述的密封圈安装在前活塞缸前缸活塞及推杆安装孔内、套装在前缸活塞及推杆推杆部分外侧，起到密封作用。

本发明的有益效果是：

本发明采用高压蓄能器组件作为动力源，提高了制动系统响应能力。通过后活塞缸前后腔压力差来控制活塞运动产生压力，通过控制两位两通电磁阀23、第一电磁阀24、第二电磁阀25、第三电磁阀26和第四电磁阀27选择被控的轮缸进行调压或保压，通过三位四通电磁换向阀16的快速切换实现汽车轮缸增、减的效果，控制方便，结构简单，控制精度高，可以实现单轮制动压力可调，便于集成ABS、TCS和ESP等底盘电控系统以及智能控制系统。前活塞缸2和后活塞缸9通过螺纹有效的连接在一起，增加了系统的紧凑性，也提高了动力传输速度及效率。前活塞缸2内设置复位弹簧3，保证在无动力下活塞处于初始位置；后活塞缸8两端设置了吸振及密封元件7，起到对活塞的限位和减缓振动冲击的作用。踏板感觉模拟器12用来为驾驶员提供制动感觉，位移传感器15采集驾驶员的制动信号；线控制动失效时，可使制动踏板直接与活塞相连，实现部分制动效能，避免制动系统完全失效带来的损失，可靠性高。

附图说明

图1是本发明的一种具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统的结构示意图；

图中：1.压力传感器，2.前活塞缸，3.复位弹簧，4.前缸活塞及推杆，5.密封圈，6.联轴器，7.吸振及密封元件，8.后活塞缸，9.后缸活塞，10.固定螺母，11.前缸备用活塞及连杆，12.踏板行程模拟器，13.制动踏板，14.锁止活塞腔，15.位移传感器，16.三位四通电磁换向阀，17.线性控制阀，18.蓄能器，19.过滤器，20.恒流溢流泵，21.电机，22.油箱，23.两位两通电磁阀，24.第一电磁阀，25.第二电磁阀，26.第三电磁阀，27.第四电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统进行介绍：

如图1所示，一种具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统，包括压力传感器1、前活塞缸2、复位弹簧3、前缸活塞及推杆4、密封圈5、联轴器6、吸振及密封元件7、后活塞缸8、后缸活塞9、固定螺母10、前缸备用活塞及连杆11、踏板行程模拟器12、制动踏板13、锁止活塞腔14、位移传感器15、三位四通电磁换向阀16、线性控制阀17、蓄能器18、过滤器19、恒流溢流泵20、电机21、油箱22、两位两通电磁阀23、第一电磁阀24、第二电磁阀25、第三电磁阀26和第四电磁阀27。

其中，压力传感器1安装在前活塞缸2和轮缸之间的管路上，用来测量管路压力；前活塞缸2为铝制圆筒，在它的前端端面和底部端面开有进出液口，在它的后端端面上开有通孔作为前缸活塞及推杆安装孔。后活塞缸8由前后两个外径尺寸不同的铝制圆筒组成，前端的外径大于后端外径，它前端的外径与前活塞缸2后端的内径相匹配，后活塞缸8中间端面上开有通孔作为前缸备用活塞及连杆安装孔，在后活塞缸前段底部端面前后两端分别开有进出液口。活塞缸2和后活塞缸8通过螺纹固定连接。前缸活塞及推杆4为铸铁材料制阶梯状圆筒，沿轴向开有通孔作为前缸备用活塞及推杆安装孔，前缸活塞部分为柱式活塞结构，前缸活塞部分安装在前活塞缸2内，推杆部分为两端粗、中间细的阶梯状圆筒，它的前端穿过前活塞缸2的前缸活塞及推杆安装孔，后端通过自身阶梯轴和固定螺母10与后缸活塞9固定连接。后缸活塞9为铸铁材料制圆柱体，中部开有通孔作为前缸活塞及推杆安装孔，它安装在后活塞缸8前段，与后活塞缸8之间间隙配合，套装在前缸活塞及推杆4推杆部分外径最小部分的外侧，在后活塞缸8前段形成前后两个腔体。前缸备用活塞及连杆11为铸铁材料制阶梯状圆柱体，前缸备用活塞部分为柱式活塞结构，前缸备用活塞部分安装在前活塞缸2内，与前活塞缸2间隙配合，前缸备用活塞部分后端顶在前缸活塞及推杆4活塞部分的前端端面上，推杆部分为圆柱状，该推杆部分穿过前缸活塞及推杆4的前缸备用活塞及推杆安装孔，后端穿过前缸备用活塞及连杆安装孔，该推杆部分通过联轴器6与前缸活塞及推杆4连接在一起。复位弹簧3顶在前缸活塞及推杆4前缸活塞部分的前端端面上，起到复位作用；密封圈5安装在前活塞缸2前缸活塞及推杆安装孔内、套装在前缸活塞及推杆推杆部分外侧，起到密封作用；吸振及密封元件7采用橡胶材料制成，它为O型圈状，它安装在前活塞缸2后端、后活塞缸8的前端、套装在前缸活塞及推杆推杆部分外侧，实现前活塞缸2后端、后活塞缸8、前缸活塞及推杆4的密封，并吸收前缸活塞及推杆4的振动，确保三者之间的密封。锁止活塞腔14位于后活塞缸8后段，在其底部端面开有进出液口。踏板行程模拟器12与锁止活塞腔14固定在一起，踏板行程模拟器12的一端通过连杆与制动踏板13相连，另一端与锁止活塞腔14相连。后活塞缸8前腔和后腔的两个进出液口与三位四通电磁换向阀16的两个进出液口通过液压管路连接，三位四通电磁换向阀16的第三个进出液口分别与油箱22的一个出液口和两位两通电磁阀23一个进出液口通过液压管路连接，两位两通电磁阀23的另一个进出液口与锁止活塞腔的进出液口通过液压管路连接。线性控制阀17的进液口分别与蓄能器18的出液口和过滤器19的出液口通过液压管路连接。过滤器19的进液口与恒流溢流泵20的出液口通过液压管路连接。恒流溢流泵20的进液口与油箱22的另一个出液口通过液压管路连接。油箱22的一个出液口还与两位两通电磁阀23的一个进液口通过液压管路连接，油箱的进液口与前活塞缸2腔体上的进出液口通过液压管路连接。电机21与恒流溢流泵20连接，为其提供动力。锁止活塞腔14通过两位两通电磁阀25与油箱22相连。位移传感器15的安装在制动踏板13上。

压力传感器1、复位弹簧3、密封圈5、联轴器6、吸振及密封元件7、固定螺母10、制动踏板13、锁止活塞腔14、三位四通电磁换向阀16、线性控制阀17、蓄能器18、过滤器19、恒流溢流泵20，电机21、油箱22、两位两通电磁阀和高速电磁开关阀23均为成熟产品，可从市场上购得。踏板行程模拟器12与制动踏板13的位置关系为现有技术。

下面对系统的工作过程进行详细介绍：

轮缸增压时，首先三位四通电磁换向阀16右位工作，油液从高压蓄能器18迅速压入后活塞缸8的后腔，由于后腔的压力大于前腔的压力，后缸活塞9将会向前运动，从而推动前缸活塞向前运动，使得前活塞缸2的压力增加。此时打开两位两通电磁阀23、第一电磁阀24、第二电磁阀25、第三电磁阀26、第四电磁阀27中的一个就可以对相应的轮缸加压。

保压时，选择性的关闭两位两通电磁阀23、第一电磁阀24、第二电磁阀25、第三电磁阀26、第四电磁阀27，就可以实现对应轮缸的保压。

减压过程中，三位四通电磁换向阀16左位工作，油液从高压蓄能器18迅速压入后活塞缸的前腔，后活塞缸的后腔此时和油箱连接，处于低压。由于前腔的压力大于后腔的压力，后缸活塞9将会向后运动，从而拉动前缸活塞向后运动，使得前活塞缸2的压力减少，此时打开两位两通电磁阀23、第一电磁阀24、第二电磁阀25、第三电磁阀26、第四电磁阀27中的一个就可以对相应的轮缸减压。锁止活塞腔14存有高压制动液，防止踏板感觉模拟器12移动，保证在系统正常工作时，制动踏板不会与前缸备用活塞及连杆11相连。当系统出现故障时，两位两通电磁阀23、第一电磁阀24、第二电磁阀25、第三电磁阀26、第四电磁阀27和电磁阀17打开，连通后活塞缸8、锁止活塞腔14和油箱22，锁止活塞腔14中的压力降低，使得制动踏板13产生的力可以直接作用于前缸备用活塞及连杆11，联轴器6将前缸备用活塞及连杆11和缸活塞及推杆4分离，推动备用活塞运动，产生部分制动力。

Claims (6)

1.一种具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统，其特征在于：它包括前活塞缸（2）、复位弹簧（3）、前缸活塞及推杆（4）、吸振及密封元件（7）、后活塞缸（8）、后缸活塞（9）、前缸备用活塞及连杆（11）、踏板行程模拟器（12）、制动踏板（13）、锁止活塞腔（14）、蓄能器（18）、油箱（22）和电磁阀；

其中，前活塞缸（2）为圆筒状，前端端面和底部端面分别开有进出液口，后端端面上开有通孔作为前缸活塞及推杆安装孔，在后活塞缸前段底部端面前后两端分别开有进出液口；后活塞缸（8）由前后两个外径尺寸不同的圆筒组成，前端外径大于后端外径，前端外径与前活塞缸（2）后端的内径相匹配，后活塞缸（8）中间端面上开有通孔作为前缸备用活塞及连杆安装孔；活塞缸（2）和后活塞缸（8）固定连接；

前缸活塞及推杆（4）为阶梯状圆筒，沿轴向开有通孔作为前缸备用活塞及推杆安装孔，前缸活塞部分为柱式活塞结构，前缸活塞部分安装在前活塞缸（2）内，推杆部分为两端粗、中间细的阶梯状圆筒，推杆部分前端穿过前活塞缸（2）的前缸活塞及推杆安装孔，后端与后缸活塞（9）固定连接；后缸活塞（9）为圆柱体，中部开有通孔作为前缸活塞及推杆安装孔，后缸活塞（9）安装在后活塞缸（8）前段，与后活塞缸（8）之间间隙配合，套装在前缸活塞及推杆（4）推杆部分外径最小部分的外侧，在后活塞缸（8）前段形成前后两个腔体；前缸备用活塞及连杆（11）为阶梯状圆柱体，前缸备用活塞部分为柱式活塞结构，前缸备用活塞部分安装在前活塞缸（2）内，与前活塞缸（2）间隙配合，前缸备用活塞部分后端顶在与前缸活塞及推杆（4）活塞部分的前端端面上，推杆部分为圆柱状，该推杆部分穿过前缸活塞及推杆（4）的前缸备用活塞及推杆安装孔，后端穿过后活塞缸（8）的前缸备用活塞及连杆安装孔；

复位弹簧（3）顶在前缸活塞及推杆（4）前缸活塞部分的前端端面上，起到复位作用；吸振及密封元件（7）为O型圈状，安装在前活塞缸（2）后端、后活塞缸（8）的前端、套装在前缸活塞及推杆推杆部分外侧，实现前活塞缸（2）后端、后活塞缸（8）、前缸活塞及推杆（4）的密封；锁止活塞腔（14）位于后活塞缸（8）后段，底部端面开有进出液口；踏板行程模拟器（12）与锁止活塞腔（14）固定在一起，踏板行程模拟器（12）的一端通过连杆与制动踏板（13）相连；

后活塞缸（8）的前腔和后腔均通过电磁阀与蓄能器（18）和油箱（22）连接，前活塞缸（2）通过电磁阀与各轮缸连接，并与油箱（22）连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统其特征在于：所述的电磁阀包括三位四通电磁换向阀（16）、两位两通电磁阀（23）、第一电磁阀（24）、第二电磁阀（25）、第三电磁阀（26）和第四电磁阀（27）；所述的后活塞缸（8）前腔和后腔的两个进出液口与三位四通电磁换向阀（16）的两个进出液口连接，三位四通电磁换向阀（16）的第三个进出液口分别与油箱（22）的一个出液口和两位两通电磁阀（23）的一个进出液口连接；线性控制阀（17）的进液口分别与蓄能器（18）的出液口和油箱（22）的另一个出液口连接；油箱（22）的一个出液口还与两位两通电磁阀（23）的一个进出液口连接，油箱的进液口与前活塞缸（2）底端端面上的进出液口连接；锁止活塞腔（14）通过两位两通电磁阀（25）与油箱（22）相连。

3.根据权利要求2所述的一种具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统其特征在于：它还包括滤波器（19）、恒流溢流泵（20）和电机（21），所述的线性控制阀（17）的进液口分别与蓄能器（18）的出液口和过滤器（19）的出液口连接；过滤器（19）的进液口与恒流溢流泵（20）的出液口连接；恒流溢流泵（20）的进液口与油箱（22）的另一个出液口连接；电机（21）与恒流溢流泵（20）连接，为其提供动力。

4.根据权利要求1所述的一种具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统其特征在于：所述的前活塞缸（2）和后活塞缸（8）均由铝制成，前缸活塞及推杆（4）、后缸活塞（9）和前缸备用活塞及连杆（11）均为铸铁材料制成，吸振及密封元件（7）采用橡胶材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统其特征在于：它还包括联轴器（6），所述的前缸备用活塞及推杆（11）的推杆部分通过联轴器（6）与前缸活塞及推杆（4）连接在一起。

6.根据权利要求1所述的一种具有失效备份的以压力可控活塞缸为动力源的制动系统其特征在于：它还包括密封圈（5），所述的密封圈（5）安装在前活塞缸（2）前缸活塞及推杆安装孔内、套装在前缸活塞及推杆推杆部分外侧，起到密封作用。