CN104648367A - 全解耦电液复合制动系统 - Google Patents

全解耦电液复合制动系统 Download PDF

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徐松云
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Abstract

一种高度集成的新型全解耦电液复合制动系统,包括电机、蜗轮、蜗杆、齿轮、齿条、制动主缸、踏板、踏板位移传感器、次级主缸、电磁阀、解耦缸、踏板模拟器、压力传感器、储液罐和管路等组成;本发明采用电机和涡轮蜗杆机构作为动力进行制动,可以实现踏板与制动主缸的完全解耦,通过简单的控制方法,使用6个电磁阀相互配合就能实现ABS、ESC等功能,结构简单紧凑,取消了高压蓄能器,减少了安全隐患,同时制动相应迅速,控制精确,机械的连接也有效的保证的车辆制动的安全性和可靠性。

Description

全解耦电液复合制动系统
技术领域
[0001] 本发明属于汽车技术领域,涉及汽车制动技术,尤其是电机驱动具有机械失效保护控制的电液复合制动系统。
背景技术
[0002] 石油资源是一种不可再生资源能源,而随着人们生活水平不断提高,汽车的数量的不断增加,石油的消耗量正在不断的增加,在能源减少的同时,也给社会带来了许多严峻的环境和能源问题,因此节能环保的电动汽车成为了人们探讨研宄的主题,同时也是未来汽车发展的趋势。在城市道路中,特别是大型城市中,汽车的制动相当频繁,由此消耗的能量占汽车消耗总能量的很大一部分。
[0003] 电子液压制动系统(EHB)是在传统的液压制动器基础上发展而来的。操纵机构采用了一个电子式制动踏板,与传统的液压制动踏板相比,它取消了体积庞大的真空助力器。这种电子液压制动系统通过踏板传感器能够精确地感知驾驶人控制踏板的轻重缓急,并转换为电信号传递给整车控制器,控制单元则会根据不同的驾驶工况自动调节车轮的制动压力。这一系统的显著优点是缩短了反应时间,避免了液压机械制动系统作用反力引起的震动而导致驾驶者不自觉地减小制动力的危险。
[0004] 现行的电子液压制动系统,一般都是通过安装高压蓄能器配合电机和泵对液压系统的制动输入力进行主动控制,比如说Bosch公司的HAS hev系统和TRW公司的SCB系统,其回收的制动能量多,制动响应快,能够准确识别驾驶员的制动意图和模拟踏板感觉。但高压蓄能器技术还不成熟,可靠性和安全性还存在隐患,另外其增加了多个电磁阀也提高了控制的难度。
[0005] 电子液压制动系统与传统的液压制动器相比如下优点:(I)结构简单紧凑,制动性能大大提升;(2)控制方便可靠,制动噪声显著减小;(3)取消真空装置,提供了更好的踏板感觉等。由于电子液压制动系统的这些优点,众多公司很早就开始在自己的产品中应用了 EHB系统。例如:1993年,福特汽车公司的一款电动汽车,通用公司在其一款轿车上也采用了 EHB。目前,奔驰公司新推出的SL500。但目前的电子液压制动系统仍有各种不足之处,如可回收的制动能不高,制动响应控制不精确、高压蓄能器存在安全隐患、对主缸改动较大等缺点。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种高度集成的新型全解耦电液复合制动系统,它不仅可以回收制动能量、提高系统响应时间、精确的控制液压制动力,还可以很好的给予驾驶员制动力反馈,实现踏板与制动主缸的完全解耦。
[0007] 为达到上述目的,本发明的解决方案是:
[0008] 一种高度集成的新型全解耦电液复合制动系统,包括电机、蜗杆、蜗轮、齿轮、齿条、制动主缸和踏板位移传感器、次级主缸、踏板模拟器、电磁阀、压力传感器、解耦缸和电磁阀。
[0009] 所述电机输出轴带动所述蜗杆以相同的转速转动;所述蜗杆与所述涡轮啮合,降速增扭,增大传递的力;所述涡轮与所述齿轮共同转动,保证具有相同的转角,进一步放大传递的力。
[0010] 所述制动主缸分隔有前后两缸腔,前缸腔和后缸腔各有一路进油口和一路出油口,进油口与储液罐相通,出油口分别与制动轮缸压力调节电磁阀相连,制动主缸的推杆与齿条保持接触;所述的位移传感器连接在制动踏板上。
[0011] 所述的次级主缸由次级主缸活塞推杆和次级主缸壳体组成;次级主缸活塞推杆与踏板连接,该次级主缸有两路出油口,一路出油口与踏板模拟器进油口相连,另一路出油口通过常开电磁阀与储液罐相连;所述的压力传感器安装于次级主缸出液口与踏板模拟器进液口之间的管路上。
[0012] 所述的踏板模拟器包括了活塞、第一弹簧、第二弹簧、模拟器壳体和模拟器端盖,活塞放置在壳体中,一端与第一弹簧和第二弹簧接触,另一端和模拟器端盖形成液压腔,两弹簧的另一端和壳体固连。
[0013] 所述解耦缸由解耦缸推杆和解耦缸壳体组成,所述解耦缸推杆一端同制动踏板连接,另一端与壳体、齿条端面配合形成液压腔;解耦缸设置有出油口,通过电磁阀与储液罐相连;所述的电磁阀为常闭电磁阀。
[0014] 所述的制动轮缸压力调节电磁阀共4个常开电磁阀,这些电磁阀连接在制动主缸的出液口与制动轮缸的连接管路之间。
[0015] 与现有复合制动技术相比,本发明的技术方案具有如下优点:
[0016] 1、采用电机控制,响应迅速,液压制动力控制精确,较好的完成驾驶员制动意图。
[0017] 2、由于驱动直线运动机构的电机可控,因此可以充分发挥电机再生制动力,最大化地回收制动能量。
[0018] 3、电磁阀数量少,采用6个电磁阀可以实现ABS、ESC等功能,成本低,重量轻,易于实现集成化等。
[0019] 4、取消了高压蓄能器,提高了系统的可靠性和安全性。
[0020] 5、通过电磁阀和解耦缸的配合可以实现踏板与制动主缸之间的完全解耦。
[0021] 6、结构简单,不需要更改主缸结构。
附图说明
[0022] 图1为本发明正常工作状态示意图;
[0023] 图2为本发明失效状态示意图;
[0024] 附图标记说明:
[0025] I一电子控制单兀E⑶;2—电机控制器;3—电机;4一蜗杆;5—蜗轮;6—储液ίϋΐ ;7—齿轮;8—齿条;9—制动主缸;91—制动主缸推杆;92—制动主缸前腔;93—制动主缸前腔出油口 ;94一制动主缸后腔出油口 ;95—制动主缸后腔;10—制动轮缸压力调节电磁阀;11 一制动踏板;12—踏板位移传感器;13—次级主缸;131—次级主缸推杆;132—次级主缸出液口 ;133—次级主缸壳体;14一解耦缸;141 一解耦缸活塞;142—解耦缸壳体;143—解耦缸出油口 ;15—踏板模拟器;151—踏板模拟器端盖;152—踏板模拟器活塞;153—踏板模拟器第一弹簧;154—踏板模拟器壳体;155—踏板模拟器第二弹簧;16—压力传感器;
17—次级主缸电磁阀;18—解親缸电磁阀;19—彳目号线
具体实施方式
[0026] 以下结合附图和具体实施例对本发明进一步加以说明。
[0027] 如图1所示,是本发明的正常工作状态示意图。所述的高度集成的新型全解耦电液复合制动系统由主动建压模块、踏板感觉模拟模块、解耦模块和制动轮缸压力调节电磁阀组成。
[0028] 所述的主动建压模块由电机3、蜗杆4、蜗轮5、齿轮7、齿条8、制动主缸9和踏板位移传感器12组成,所述的电机输出轴与所述蜗杆4相连,所述的齿轮7的一端是光轴,一端有齿,该齿轮的光轴与蜗轮5的中心孔通过键相连接。
[0029] 所述制动主缸9分隔有前后两缸腔,前缸腔92和后缸腔95各有一路进油口和一路出油口,进油口 MC1、MC2与储液罐6相通,出油口 93、94分别与制动轮缸压力调节电磁阀10相连,制动主缸的推杆91与齿条8保持接触;所述的位移传感器12连接在制动踏板上。
[0030] 所述踏板感觉模拟单元包括次级主缸13、踏板模拟器15、压力传感器16、电磁阀17。
[0031] 所述的次级主缸13由次级主缸推杆131和次级主缸壳体133组成,,次级主缸推杆131与踏板11之间使用铰连接,次级主缸推杆131与次级主缸壳体133组成次级主缸腔,该次级主缸13的出液口 132分成两路,一路通过常开电磁阀17与储液罐6相连,另一路直接与踏板模拟器15进液口 156连接,所述的压力传感器16接在次级主缸13出液口 132与踏板模拟器15进液口 156之间的管路上;
[0032] 所述的踏板模拟器15由模拟器端盖151、活塞152、第一弹簧153、模拟器壳体154和第二弹簧155组成。活塞152放置在模拟器壳体154中,一端与第一弹簧153和第二弹簧154接触,另一端和模拟器端盖151形成液压腔,两弹簧的另一端和模拟器壳体154固连。
[0033] 所述的解耦缸14包括解耦缸推杆141和解耦缸壳体142,解耦缸推杆141与踏板11通过球头连接方式连接,解耦缸推杆141和解耦缸壳体142、齿条8端面构成液压腔,解耦缸设置有出油口 143,该出油口通过所述的常闭电磁阀18与储液罐16相连。
[0034] 正常工作时,踩下制动踏板11,常开电磁阀17上电断开和常闭电磁阀18上电打开,电磁阀10不上电,次级主缸腔134与储液罐6的连接被常开电磁阀17断开。踏板推杆11推次级主缸推杆131压缩次级主缸腔134内的液压油,液压油流入踏板模拟器腔156压缩弹簧从而模拟踏板感觉,解耦缸腔内的液压油通过常闭电磁阀18流入储液罐,从而实现踏板与制动主缸9的解耦,电机根据电机控制器2发出的力矩指令驱动减速机构,齿条推动主缸推杆91压缩主缸9的前腔92和后腔95进行建压,高压油通过主缸出液口 93和94、常开电磁阀10流入制动轮缸进行制动。
[0035] 另外,按照国家法律法规要求制动系统必须考虑到失效情况的发生以及某些制动部件发生故障时,也必须能够让驾驶员踩踏板的力传输到制动系统中,进行一定强度的制动。该高度集成的新型全解耦电液复合制动系统也设计了失效保护方案;
[0036] 如图2所示,当电极失效时,电机3无法产生驱动力矩驱动涡轮蜗杆、齿轮齿条减速机构,此时只能利用人力进行制动。驾驶员踩下制动踏板11,电磁阀10、电磁阀17和电磁阀18均不上电,处于初始状态,次级主缸腔134与储液罐6连通,次级主缸腔134内的液压油流入储液罐6而不会进入踏板模拟器腔内。在这时,若解耦缸正常工作,则解耦缸腔内的液压油被常闭电磁阀18隔断而不能流动,此时踏板推杆11推动解耦缸推杆141经解耦缸腔内的液压油、解耦缸壳体142、齿条8和主缸推杆91压缩主缸9的前腔92和后腔95进行建压,高压油经常开电磁阀10流入制动轮缸进行制动。更加恶劣的情况是解耦缸也同时失效,踏板推杆11推解耦缸推杆141压缩解耦缸腔直到完全被压缩,接着推动齿条8、主缸推杆91压缩主缸9的前腔92和后腔95进行建压,高压油经常开电磁阀10流入制动轮缸进行制动。
[0037] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高度集成的新型全解耦电液复合制动系统,其特征在于:所述高度集成的新型全解耦电液复合制动系统包括电机、蜗杆、蜗轮、齿轮、齿条、制动主缸和踏板位移传感器、次级主缸、踏板模拟器、电磁阀、压力传感器、解耦缸和电磁阀。
2.根据权利要求1所述的高度集成的新型全解耦电液复合制动系统,其特征在于:所述电机输出轴带动所述蜗杆转动;所述蜗杆与所述涡轮啮合;所述涡轮与所述齿轮共同转动,保证具有相同的转角。
3.根据权利要求1所述的高度集成的新型全解耦电液复合制动系统,其特征在于:所述制动主缸的推杆与齿条保持接触,制动主缸分隔有前后两缸腔,前缸腔和后缸腔各有一路进油口和一路出油口,进油口与储液罐相通,出油口分别与制动轮缸压力调节电磁阀相连;所述的位移传感器连接在制动踏板上。
4.根据权利要求1所述的高度集成的新型全解耦电液复合制动系统,其特征在于:所述的次级主缸由次级主缸活塞推杆和次级主缸壳体组成;次级主缸活塞推杆与踏板连接,该次级主缸有两路出油口,一路出油口与踏板模拟器进油口相连,另一路出油口通过常开电磁阀与储液罐相连;所述的压力传感器安装于次级主缸出液口与踏板模拟器进液口之间的管路上。
5.根据权利要求1所述的高度集成的新型全解耦电液复合制动系统,其特征在于:所述的踏板模拟器包括了活塞、第一弹簧、第二弹簧、模拟器壳体和模拟器端盖,活塞放置在壳体中,一端与第一弹簧和第二弹簧接触,另一端和模拟器端盖形成液压腔,两弹簧的另一端和壳体固连。
6.根据权利要求1所述的高度集成的新型全解耦电液复合制动系统,其特征在于:所述解耦缸由解耦缸推杆和解耦缸壳体组成,所述解耦缸推杆一端同制动踏板连接,另一端与壳体、齿条端面配合形成液压腔;解耦缸设置有出油口,通过电磁阀与储液罐相连;所述的电磁阀为常闭电磁阀。
7.根据权利要求1所述的高度集成的新型全解耦电液复合制动系统,其特征在于:所述的制动轮缸压力调节电磁阀共4个常开电磁阀,这些电磁阀连接在制动主缸的出液口与制动轮缸的连接管路之间。
8.根据权利要求1所述的高度集成的新型全解耦电液复合制动系统,其特征在于:一种车辆,其特征在于,所述车辆具有权利要求1-7高度集成的新型全解耦电液复合制动系统。
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