CN105270378B - 行车制动助力系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种行车制动助力系统。该系统包括ECU电子控制单元和液压调节单元以及电子踏板三部分，液压调节单元包括油壶、第一主缸、第二主缸、电机、隔离阀、踏板感觉模拟器、若干单向阀，和用于获得制动意图的踏板位移传感器、用于将轮缸中的制动液返回到油壶中的减压阀、用于测量轮缸压力的压力传感器、用于平衡四个轮缸压力的平衡腔。本发明将传统制动系统的真空助力器去除，采用电机加丝杠传动方式对车辆制动提供助力，结构简单，响应迅速，在很大程度上降低了整个制动系统的重量。

Description

行车制动助力系统

技术领域

本发明涉及一种车辆制动系统，特别是一种行车制动助力系统。

背景技术

随着汽车技术的发展，汽车性能得到了大幅提升，汽车的行驶安全也越来越受到人们的重视。有别于传统汽车上的全机械式动力系统结构，清洁能源汽车的动力系统发生了很大的变化，出现了很多新的结构形式和功能形式，为适应这些全新的结构功能设计，传统的制动系统已经不能满足当今需求了。

传统燃油车上，制动系统需要驾驶员施加一定制动力，再经过真空助力器放大，从而实现车辆制动。真空助力器的真空度由发动机提供，在车辆行驶过程中，需要时刻保持一定的真空度，从而为行车制动提供一定的助力。因此，在一定程度上会降低发动机的功率输出，提高车辆油耗，而且其真空度难以保证一致，影响制动力度以用户体验。

在新能源车上，由于没有常规的发动机，因此，无法通过发动机为真空助力器提供真空。目前新能源车需要增加一个真空泵，使用真空泵对真空助力器进行抽真空。因此，需要真空泵一直保持工作，从而为真空助力器提供一个相对稳定的真空。而真空泵长时间的工作会消耗很大一部分电能，使车辆的续航里程大打折扣。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、制动响应快、在传统燃油车与新能源车上均可以使用的行车制动助力系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

行车制动助力系统，包括ECU电子控制单元和液压调节单元以及电子踏板三部分，液压调节单元包括油壶、第一主缸、第二主缸、电机、隔离阀、踏板感觉模拟器、若干单向阀，和用于获得制动意图的踏板位移传感器、用于将轮缸中的制动液返回到油壶中的减压阀、用于测量轮缸压力的压力传感器、用于平衡四个轮缸压力的平衡腔；

油壶分别连接第一主缸和第二主缸，第一主缸通过单向阀与平衡腔连通，第一主缸通过隔离阀连接踏板感觉模拟器，第一主缸还通过活塞连杆与电子踏板连接；第二主缸由缸体、活塞和活塞推杆组成，第二主缸通过活塞分为第一腔和第二腔，第一腔和第二腔分别通过单向阀与平衡腔连接，且分别通过单向阀与油壶连通，电机通过丝杠与第二主缸的活塞推杆连接。

本发明采用电子制动踏板，替代了传统液压制动踏板，使用电信号传递驾驶员制动意图，具有很高的动态响应。另外，本发明将传统制动系统的真空助力器去除，采用电机加丝杠传动方式对车辆制动提供助力，结构简单，响应迅速，在很大程度上降低了整个制动系统的重量。在正常行驶时，电机不工作，不消耗车辆电能；当驾驶员踩下制动踏板时，ECU电子控制单元根据踏板位移传感器信息，控制电机工作带动丝杠转动，为制动提供助力。

作为优选，第一主缸、第二主缸、压力传感器、平衡腔、踏板感觉模拟器、隔离阀、减压阀和若干单向阀集成到液压调节单元本体中，电机与液压调节单元本体通过螺栓固定。其优点在于，使得整个系统的集成性更高，结构更简洁，也便于组装。

作为优选，油壶通过螺栓、密封圈与液压调节单元本体进行密封连接。其优点在于，避免了油壶在连接处的漏液情况发生，使得整个系统的安全性和可靠性更高。

作为优选，第一主缸包括分别设置在第一腔室、第二腔室的两个活塞、两个复位弹簧，第一腔室和第二腔室分别通过单向阀与平衡腔连接。其优点在于，从而存在两条制动油路，缩短了油压建立所需时间，提高了制动响应速度。

作为优选，第一腔室、第二腔室通过单向阀连接。其优点在于，能够良好地控制制动液的流向，快速建立液压。

作为优选，踏板位移传感器集成到第一主缸中，用于测量第一主缸的位移量；或者踏板位移传感器集成到电子踏板中，用于测量制动踏板位移量。其优点在于，集成性高，降低整个系统的体积。

作为优选，平衡腔分为两个腔室，两个腔室分别连接四个车轮，且两个腔室内分别设有弹簧。其优点在于，通过平衡腔的两个腔室，可以均衡四轮的油压，使得四轮和同时建立较均衡的油压，使得制动过程更加平稳，防止由于四轮油压不同而引起的行车方向偏移，提高制动的安全性。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、由于本发明使用电机带丝杠方式对制动进行助力，省去了真空助力器，使得整体结构更紧凑，大幅降低了总成重量，并且可以在新能源车上使用，前景非常广阔。

2、由于本发明的制动主缸与轮缸和耦合与解耦，使用模拟器来模拟踏板感觉，用户体验好，ECU电子控制单元控制简单。

3、由于本发明第二主缸中的工作腔可以在第一腔与第二腔中进行切换，使得在制动时，电机不需要频繁切换转动方向，大幅提高电机寿命，并且在连续制动时，电机响应更迅速，制动效果更佳。

4、由于本发明相对于传统制动可以大幅简化结构，降低重量，提高制动响应时间，缩短制动距离。且该发明在传统燃油车与新能源车上均可以使用，应用前景非常宽阔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

标号说明：

1、ECU电子控制单元 2、电子踏板 3、油壶

4、第一主缸 41、第一腔室 42、第二腔室

5、第二主缸 51、第一腔 52、第二腔

6、电机 7、隔离阀 8、踏板感觉模拟器

91、第一单向阀 92、第二单向阀 93、第三单向阀

94、第四单向阀 95、第五单向阀 96、第六单向阀

10、踏板位移传感器 11、减压阀 12、压力传感器

13、平衡腔

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

参考图1所示，本实施例由ECU电子控制单元1和液压调节单元以及电子踏板2三部分组成，ECU电子控制单元1用于处理本系统获得的电信号，并对制动过程进行调控，电子踏板2用于传递驾驶员的制动意图，具有动态响应高的优点。

液压调节单元包括油壶3、第一主缸4、第二主缸5、电机6、隔离阀7、踏板感觉模拟器8、踏板位移传感器10、减压阀11、压力传感器12、平衡腔13，和若干单向阀。踏板位移传感器10用于与电子踏板2配合获得制动意图，减压阀11打开时可将轮缸中的制动液返回到油壶3中，压力传感器12用于测量轮缸压力，从而获得车辆制动情况，平衡腔13分为两个腔室，用于平衡四个轮缸压力，这两个腔室分别连接四个车轮，且两个腔室内分别设有弹簧。

第一主缸4包括分别设置在第一腔室41、第二腔室42的两个活塞、两个复位弹簧，第一腔室41和第二腔室42分别通过第六单向阀96、第五单向阀95与平衡腔13连接并互相连接。第一主缸4与油壶3连通，并通过隔离阀7连接踏板感觉模拟器8，还通过活塞连杆与电子踏板2连接。

第二主缸5由缸体、活塞和活塞推杆组成，第二主缸5通过活塞分为第一腔51和第二腔52，第一腔51通过第四单向阀94与平衡腔13连接、通过第二单向阀92与油壶3连接，第二腔52通过第三单向阀93与平衡腔13连接、通过第一单向阀91与油壶3连接。第二主缸5的活塞推杆通过丝杠与电机6连接。

丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力，丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。

油壶3一般为一个，图1中为了便于说明而标示了两个。

本实施例的制动过程如下:

1、常规制动：

当驾驶员踩下电子踏板2时，推杆推动第一主缸4中的活塞运动，将制动液通过第五单向阀95和第六单向阀96压入平衡腔13，再通过平衡腔13进入四个车轮轮缸，制动液推动轮缸活塞，活塞再推动摩擦片运动，使得摩擦片与制动盘接触。此时，只是消除了摩擦片与制动盘之间的间隙，并未产生制动力。

电子踏板2继续踩下时，第一主缸4中的制动液继续被压入到车轮轮缸当中，从而产生一定的制动力。

电子踏板2继续踩下，当轮缸压力达到0.5MPa左右时，ECU电子控制单元1根据踏板位移传感器10信号和压力传感器12信号，控制电机6转动，通过丝杠将电机6转动转化为直线运动，并推动第二主缸5中的活塞向左运动，将制动液通过第三单向阀93压入平衡腔13，并最终到达车轮轮缸产生制动力。此时，由于第二主缸5产生的压力要远大于第一主缸4产生的压力，因此第五单向阀95、第六单向阀96始终保持关闭状态，此时隔离阀7打开，第一主缸4中的制动液进入到踏板感觉模拟器8中，推动踏板感觉模拟器8中的弹簧压缩，弹簧力最终反馈到电子踏板2上，使驾驶员得到传统制动的脚感。

当驾驶员松开电子踏板2时，踏板感觉模拟器8中的制动液通过隔离阀7返回到第一主缸4中，轮缸中的制动液则通过减压阀11返回到油壶3中。

平衡腔13可以使四个轮缸压力在一定范围保持一致。

当电机6及丝杠推动第二主缸5的活塞向左运动时，此时第二主缸5中的第二腔52为工作腔。第二腔52压力高，使第一单向阀91保持关闭，高压制动液通过第三单向阀93进入到平衡腔13中。第三单向阀93和第四单向阀94之间管路为高压状态，因此，第四单向阀94也保持关闭状态。由于第二主缸5的活塞向左运动，第一腔51中产生一定的负压，使得第二单向阀92打开，油壶3中的制动液通过第二单向阀92对第一腔51进行补液。在进行多次常规制动后，第二主缸5中的活塞位移到最左端，此后，再进行常规制动时，电机6反转，使得丝杆拉动第二主缸5的活塞向右运动，此时，第一腔51变为工作腔，第二腔52变为补液腔。

当踩下电子踏板2进行制动时，电机6推动第二主缸5的活塞向左运动；当松开电子踏板2解除制动时，电机6只需停止转动不需要反转将活塞拉回。因此只有当活塞运行到最左端时，电机6再反转，并切换第一腔51为工作腔。活塞从最右端运行到最左端时所排出的制动液足够进行10-15次常规制动。

从而使得电机6不需要频繁的切换转动方向，可以大幅提高电机6寿命。由于不需要频繁改变转动反向，在进行连续制动时，可以大幅降低响应时间，提高响应速度。

2、紧急制动：

在常规制动时，摩擦片与制动盘之间的间隙是通过第一主缸4压出的制动液进行消除的，并且当轮缸的压力达到0.5MPa左右，第二主缸5才开始介入制动。

在紧急制动时，第一主缸4和第二主缸5在一开始便同时介入进行制动，从而可以显著提高响应速率，缩短车辆制动距离。

其它流程与常规制动类似。

3、备用制动：

当常规制动失效时，系统自动切换到备用制动模式。踩下电子踏板2时，第一主缸4中的制动液不再进入到踏板感觉模拟器8中，而是全部通过第五单向阀95和第六单向阀96进入到车轮轮缸进行制动。

实施例2：

本实施例与实施例1相似，其不同之处在于：

第一主缸4、第二主缸5、压力传感器12、平衡腔13、踏板感觉模拟器8、隔离阀7、减压阀11和若干单向阀全部集成到液压调节单元本体中，电机6与液压调节单元本体通过螺栓固定。油壶3通过螺栓、密封圈与液压调节单元本体进行密封连接。

通过集成的方式，减小了液压调节单元本体的体积，同时使得整个系统结构更简洁，也更便于组装，具有更高的实用性。

实施例3:

本实施例与实施例1和/或实施例2相似，其不同之处在于：

踏板位移传感器10可以集成到第一主缸4中，用于测量第一主缸4的位移量，也可以集成到电子踏板2中，用于测量电子踏板2的位移量。第一主缸4的位移量与电子踏板2的位移量可以通过踏板杠杆比进行转化。

本发明将传统制动系统的真空助力器去除，采用电机6加丝杠传动方式对车辆制动提供助力。结构简单，相应迅速，在很大程度上降低了整个制动系统的重量。在正常行驶时，电机6不工作，不消耗车辆电能。当驾驶员踩下制动踏板时，ECU电子控制单元1根据踏板位移传感器10信息，控制电机6工作带动丝杠转动，为制动提供助力。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种行车制动助力系统，其特征是：包括ECU电子控制单元和液压调节单元以及电子踏板三部分，所述的液压调节单元包括油壶、第一主缸、第二主缸、电机、隔离阀、踏板感觉模拟器、若干单向阀，和用于获得制动意图的踏板位移传感器、用于将轮缸中的制动液返回到油壶中的减压阀、用于测量轮缸压力的压力传感器、用于平衡四个轮缸压力的平衡腔；所述油壶分别连接第一主缸和第二主缸，所述第一主缸通过单向阀与平衡腔连通，所述第一主缸通过隔离阀连接踏板感觉模拟器，所述第一主缸还通过活塞连杆与电子踏板连接；所述第二主缸由缸体、活塞和活塞推杆组成，第二主缸通过活塞分为第一腔和第二腔，所述第一腔和第二腔分别通过单向阀与平衡腔连接，且分别通过单向阀与油壶连通，所述电机通过丝杠与第二主缸的活塞推杆连接；所述的第一主缸、第二主缸、压力传感器、平衡腔、踏板感觉模拟器、隔离阀、减压阀和若干单向阀集成到液压调节单元本体中，所述电机与液压调节单元本体通过螺栓固定；所述的油壶通过螺栓、密封圈与液压调节单元本体进行密封连接；所述的第一主缸包括分别设置在第一腔室、第二腔室的两个活塞、两个复位弹簧，所述第一腔室和第二腔室分别通过单向阀与平衡腔连接；所述的踏板位移传感器集成到第一主缸中，用于测量第一主缸的位移量；或者所述的踏板位移传感器集成到电子踏板中，用于测量制动踏板位移量；所述的平衡腔分为两个腔室，所述两个腔室分别连接四个车轮，且所述两个腔室内分别设有弹簧。