CN104554223B - 一种用于车辆的电动助力制动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆的电动助力制动装置，包括：用于输入制动力的踏板、用于检测踏板上力矩大小的力矩传感器、用于接收力矩信号并输出控制信号的控制器、用于接收控制信号并输出动能的电动组件、用于接收动能并输出油压制动的制动泵。踏板一端铰接连接于车辆内，力矩传感器设于电动组件的输入端，力矩传感器和电动组件分别与控制器电连接，电动组件输出端与制动泵的连杆传动连接。本发明通过力矩传感器、控制器及电动组件代替传统燃油车的真空助力系统，将能直接转化成机械能，降低了发动机负荷，从而降低了油耗。对电动车辆来讲，无需安装真空泵，没有真空泵漏油的顾虑，节能环保。

Description

一种用于车辆的电动助力制动装置
技术领域
本发明涉及车辆的制动系统，尤其是涉及一种用于车辆的电动助力制动装置。
背景技术
车辆制动系统是车辆的关键系统之一，为了操控的便捷与舒适性，几乎在所有车辆的制动系统中都安装了助力装置。
在现有车辆中，普遍使用的是真空助力装置：依靠发动机带动抽气泵，抽气泵对真空助力鼓两边同时抽气，当制动踏板踩下时，真空助力鼓一边放气，在大气压力的作用下，真空助力鼓中的隔膜带动制动连杆向前运动，最后连杆推动制动油泵工作。
在电动汽车中，没有发动机，为了使用真空助力制动系统，常用的方法是加装一个电动真空泵以代替燃油车的发动机。这样的做法不仅成本增加，而且可靠性也不高，同时真空泵容易漏油，不利环保。
因此，如何设计一种可靠性高、成本低且节能环保的用于车辆的电动助力制动装置是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明针对上述问题提供了一种可靠性高、成本低且节能环保的用于车辆的电动助力制动装置。
本发明提出的技术方案是，设计一种用于车辆的电动助力制动装置，包括：用于输入制动力的踏板、用于检测踏板上力矩大小的力矩传感器、用于接收力矩信号并输出控制信号的控制器、用于接收控制信号并输出动能的电动组件、用于接收动能并输出油压制动的制动泵、设于制动泵顶部的油箱。
踏板一端可转动固定于车辆内，力矩传感器设于电动组件的输入端，力矩传感器和电动组件分别与控制器电连接，电动组件输出端与制动泵的连杆传动连接。
电动组件包括：伺服电机、与伺服电机输出轴连接的减速机构、与减速机构输出轴连接的齿轮、与齿轮啮合的齿条。伺服电机与控制器电连接，齿条一端与制动泵的连杆固定连接。
踏板顶端铰接于一位于车内的安装板上，踏板中部设有一与力矩传感器连接的叉形接头，叉形接头一端伸入力矩传感器内、另一端通过销轴与踏板铰接。
在一实施例中，减速机构采用涡轮、蜗杆结构，蜗杆与伺服电机的输出轴连接，涡轮与齿轮同轴固定。涡轮、蜗杆设置于蜗釜内，齿轮、齿条设置于齿轮壳内，蜗釜与齿轮壳连通，涡轮与齿轮同轴连接于蜗釜与齿轮壳的连通处，齿条一端伸出齿轮壳与制动泵的连杆固定连接。
涡轮两端、蜗杆两端分别设有与蜗釜内腔配合的轴承，蜗杆上还设有分别位于两端轴承内侧的蜗杆胶挡圈，蜗杆与伺服电机的连接端依次设有十字头、十字垫及卡簧。齿条两端设有与齿轮壳配合的油封。
齿轮壳一侧设有向外伸出的安装开口，安装开口处设有压紧组件，压紧组件包括：设于开口外圈的螺母、与螺母固定的第一压块、设于开口内的第二压块、抵接于第二压块与齿条之间的第三压块、抵接于第一压块与第二压块之间的压紧弹簧。
与现有技术相比，本发明通过力矩传感器、控制器及电动组件代替传统燃油车的真空助力系统，将能直接转化成机械能，降低了发动机负荷，从而降低了油耗。对电动车辆来讲，无需安装真空泵，没有真空泵漏油的顾虑，节能环保。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的爆炸图；
图3是踏板与力矩传感器的连接部分爆炸图；
图4是伺服电机、蜗杆与涡轮的连接部分爆炸图；
图5是齿轮、齿条与制动泵的连接部分爆炸图；
图6是齿轮壳与压紧组件的连接部分爆炸图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明提出的电动助力制动装置，包括：用于输入制动力的踏板1、用于检测踏板1上力矩大小的力矩传感器6、用于接收力矩信号并输出控制信号的控制器、用于接收控制信号并输出制动力矩的电动组件、用于接收制动力矩并输出油压制动的制动泵22、设于制动泵22顶部的油箱21。
踏板1一端铰接连接定于车辆内，力矩传感器6设于电动组件的输入端，控制器根据力矩信号计算电动组件所需要的电能，控制器可采用比例积分微分（PID）控制方式计算，其中，P是比例、I是积分、D是微分。电动组件输出端与制动泵22的连杆传动连接，控制器将电信号输入到电动组件，电动组件输出端输出制动力矩，带动制动泵22的连杆运动，制动泵22输出油压到车轮制动泵。通过力矩传感器6、控制器和电动组件将电能直接转化为机械能，降低油耗，方便环保。
如图3所示，踏板1顶端铰接于一位于车内的安装板5上，踏板1中部设有一与力矩传感器6连接的叉形接头4，叉形接头4一端伸入力矩传感器6内、另一端通过销轴3与踏板1铰接，销轴3与叉形接头4的连接处还设有定位卡簧2。
踩动踏板1尾端输入制动力，踏板1下端在制动力的作用下向后运动，带动叉形接头4向内压紧力矩传感器6，力矩传感器6检测叉形接头4的压力并传送力矩信号给控制器。
如图2所示，电动组件包括：伺服电机20、与伺服电机输出轴连接的减速机构、与减速机构输出轴连接的齿轮10、与齿轮10啮合的齿条7。伺服电机20与控制器电连接，齿条7一端与制动泵22的连杆固定连接。控制器接收力矩信号后，计算输出伺服电机20的驱动电流以控制电动组件输出的制动力矩。本实施例中，减速机构采用涡轮、蜗杆结构，蜗杆15与伺服电机20的输出轴连接，涡轮11与齿轮10同轴固定。
电动组件的运动过程如下：伺服电机20接收控制器输入的电流信号开始运转，伺服电机输出轴带动蜗杆15旋转，由蜗杆15带动涡轮11和与涡轮固定的齿轮10转动，再通过齿条7将齿轮10的转动转化为直线往复运动，制动泵22的连杆在齿条7的作用下推动制动泵22输出油压。
在本实施例中，如图4、5所示，力矩传感器6设于踏板1背面并将检测到的力矩信号输入到控制器，力矩传感器6后方纵向依次设有电动组件及制动泵22。涡轮11、蜗杆15设置于蜗釜12内，齿轮10、齿条7设置于齿轮壳12内，蜗釜12设于齿轮壳9顶部且相互连通，涡轮11与齿轮10同轴连接于蜗釜12与齿轮壳9的连通处。蜗杆15横向设于蜗釜12内，蜗杆15一端与伺服电机输出轴连接，齿条7纵向设于齿轮壳9内，齿条7一端伸出齿轮壳9与后方的制动泵连杆固定连接。电动组件结构紧凑，传动稳定，并且方便各部件的安装拆卸。
涡轮11两端设有与蜗釜12内腔配合的第一轴承23，蜗杆15两端分别套有第二轴承13和第三轴承16，第二轴承13和第三轴承16能保证蜗杆15转动的顺滑，减少蜗杆15与蜗釜12的磨损。蜗杆15上还设有分别位于第二轴承13和第三轴承16内侧的蜗杆胶挡圈14，蜗杆胶挡圈14是对第二轴承13和第三轴承16起限位作用，防止轴承轴向移动。蜗杆15与伺服电机20的连接端依次设有十字头17、十字垫18及卡簧19，保证蜗杆15与伺服电机20连接的稳定。齿条7两端设有与齿轮壳9配合的油封8，防止齿轮壳9内的润滑油渗漏。
更优的，如图6所示，齿轮壳9一侧设有向外伸出的安装开口，安装开口处设有压紧组件，压紧组件包括：设于开口外圈的螺母28、与螺母28固定的第一压块27、设于开口内的第二压块25、抵接于第二压块25与齿条7之间的第三压块24、抵接于第一压块27与第二压块25之间的压紧弹簧26。压紧组件可调整齿条7与齿轮10之间的啮合状态，便于减少电动组件的传动误差。
调整过程如下：向内旋转开口外圈的螺母28，将压紧弹簧26压缩在第一压块27与第二压块25之间，第三压块24在压紧弹簧26的张力下增大对齿条7的压力，使齿条7与齿轮10的啮合更深入紧固；同理，向外旋转螺母28，减少第三压块24对齿条7的压力，齿条7与齿轮10的啮合放松。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于车辆的电动助力制动装置，其特征在于包括：用于输入制动力的踏板（1）、用于检测踏板（1）上力矩大小的力矩传感器（6）、用于接收力矩信号并输出控制信号的控制器、用于接收控制信号并输出制动力矩的电动组件、用于接收制动力矩并输出油压制动的制动泵（22）、设于制动泵（22）顶部的油箱（21）；
所述踏板（1）一端铰链连接于车辆内，力矩传感器（6）设于电动组件的输入端，力矩传感器（6）和电动组件分别与控制器电连接，电动组件输出端与制动泵（22）的连杆传动连接；
所述电动组件包括：伺服电机（20）、与伺服电机（20）输出轴连接的减速机构、与减速机构输出轴连接的齿轮（10）、与所述齿轮（10）啮合的齿条（7）；所述伺服电机（20）与控制器电连接，所述齿条（7）一端与所述制动泵（22）的连杆固定连接；
所述减速机构为涡轮（11）、蜗杆（15）结构，蜗杆（15）与伺服电机（20）的输出轴连接，涡轮（11）与齿轮（10）同轴固定；
所述涡轮（11）、蜗杆（15）设置于蜗釜（12）内，所述齿轮（10）、齿条（7）设置于齿轮壳（9）内；
蜗釜（12）与齿轮壳（9）连通，所述涡轮（11）与齿轮（10）同轴连接于蜗釜（12）与齿轮壳（9）的连通处，所述齿条（7）一端伸出齿轮壳（9）与制动泵（22）的连杆固定连接；
涡轮（11）两端、蜗杆（15）两端分别设有与蜗釜（12）内腔配合的轴承（23），所述蜗杆（15）上还设有分别位于两端轴承内侧的蜗杆胶挡圈（14），所述蜗杆（15）与伺服电机（20）的连接端依次设有十字头（17）、十字垫（18）及卡簧（19）；
所述齿条（7）两端设有与齿轮壳（9）配合的油封（8）。
2.如权利要求1所述的电动助力制动装置，其特征在于，所述踏板（1）顶端铰接于一位于车内的安装板（5）上，踏板（1）中部设有一与力矩传感器（6）连接的叉形接头（4），所述叉形接头（4）一端伸入力矩传感器（6）内、另一端通过销轴（3）与踏板（1）铰接。
3.如权利要求1所述的电动助力制动装置，其特征在于，所述齿轮壳（9）一侧设有向外伸出的安装开口，所述安装开口处设有压紧组件，所述压紧组件包括：设于开口外圈的螺母（28）、与螺母（28）固定的第一压块（27）、设于开口内的第二压块（25）、抵接于第二压块（25）与齿条（7）之间的第三压块（24）、抵接于第一压块（27）与第二压块（25）之间的压紧弹簧（26）。
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