CN105346532A - 一种液压伺服助力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压伺服助力系统，属于汽车制动技术领域，解决现有制动辅助系统电控化不足的问题。本发明液压伺服助力系统的液压助力器包括制动油缸和低压蓄能器，制动活塞与推杆组件之间设有助力腔、踏感模拟腔和油液补偿腔；液压伺服机构包括高压蓄能器、蓄液槽和油泵，高压蓄能器与助力腔之间连通有第一进油管路，高压蓄能器与踏感模拟腔之间连通有第二进油管路，蓄液槽与助力腔之间连通有第一回油管路，液槽与踏感模拟腔之间连通有第二回油管路；电控单元连接有油泵和位移传感器，电控单元可根据位移传感器反馈信号控制油泵工作以及控制第一进油管路、第二进油管路、第一回油管路、第二回油管路的通断。

Description

一种液压伺服助力系统

【技术领域】

本发明涉及汽车制动技术领域，尤其涉及一种液压伺服助力系统。

【背景技术】

在常规制动系统中，通常采用真空助力器来协助驾驶员实施制动，在实施制动过程中，真空助力器接受发动机进气歧管或者真空泵产生的真空负压，并因此产生推力施加于制动主泵，由此建立制动压力。

在电动汽车及混合动力车型中，由于发动机被电动机取代，从而缺少由发动机产生的真空，为弥补这种缺陷，通常补充安装电动真空泵及其辅助系统来产生真空，以此供应车辆的真空助力器产生推力。

在当今车辆制动系统中，电控化以成为不可逆转的趋势，由电控化带来的智能化、功能多样性、安全性、响应灵敏性等，都是传统的制动系统所不能比拟的，比如车辆稳定系统、自适应巡航、主动防撞、制动能量回收都是现有制动系统中广为应用的技术，但是该类系统中采用的助力系统通常为常规真空助力系统，但常规真空助力系统还不能完全实现电控化，智能程度较低，现有汽车助力系统的安全性和可靠性还有待进一步提高。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种液压伺服助力系统，实现液压输出电控化，更加安全可靠地实现制动助力。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种液压伺服助力系统，包括：

液压助力器，包括制动油缸和低压蓄能器，所述制动油缸上安装有储油容器和位移传感器，所述制动油缸内设有制动活塞和推杆组件，所述制动活塞与推杆组件之间设有助力腔、踏感模拟腔和油液补偿腔，所述低压蓄能器具有低压蓄能腔，所述低压蓄能腔连通踏感模拟腔，所述油液补偿腔连通储油容器；

液压伺服机构，包括高压蓄能器、蓄液槽和连接在高压蓄能器和蓄液槽之间的油泵，所述高压蓄能器与助力腔之间连通有第一进油管路，所述高压蓄能器与踏感模拟腔之间连通有第二进油管路，所述蓄液槽与助力腔之间连通有第一回油管路，所述蓄液槽与踏感模拟腔之间连通有第二回油管路，所述低压蓄能器安装在第二进油管路上，所述蓄液槽与所述储油容器连通；

电控单元，所述油泵和所述位移传感器连接到电控单元上，所述位移传感器感知推杆组件的动作行程并反馈于所述电控单元，所述电控单元根据位移传感器反馈信号控制所述油泵工作以及控制所述第一进油管路、第二进油管路、第一回油管路、第二回油管路的通断。

本发明的液压伺服助力系统，液压伺服机构设置了高压蓄能器、蓄液槽和连接在高压蓄能器和蓄液槽之间的油泵，通过电控单元对油泵的控制并利用第一进油管路和第二进油管路对液压助力器提供伺服力；利用第一回油管路和第二回油管路可实现油压的回收，通过电控单元对第一进油管路、第二进油管路、第一回油管路、第二回油管路的通断控制来实现进油/回油切换；液压助力器本发明系统的主要执行机构，其接受驾驶员的踏板指令，并接受液压伺服机构输出的伺服力，进而产生制动所需油压并作用于制动活塞，由此产生制动压力；电控单元接受位移传感器信号，根据制动需求，对第一进油管路、第二进油管路、第一回油管路、第二回油管路的通断以及油泵进行控制，以实现不同的助力比要求，进而实施/解除制动。

综合来说，本发明的液压伺服助力系统，液压助力器、液压伺服机构和电控单元相互配合，电控单元根据液压助力器反馈的信息控制液压伺服机构的输出，液压助力器接受输出动力并执行动作，三者形成闭环控制，制动/解除过程由电控单元控制，系统完全实现电控化，智能程度高，在基于完全电控化的基础上，可以更加安全可靠地实现制动助力，提高车辆行驶安全性。

进一步的方案，所述制动油缸内还设有导向座和弹簧座，所述导向座与制动活塞之间形成所述助力腔，所述导向座和弹簧座之间形成所述踏感模拟腔，所述弹簧座与推杆组件之间形成所述油液补偿腔，所述导向座和弹簧座之间设有第一复位弹簧，所述弹簧座与推杆组件之间设有第二复位弹簧。

更进一步的方案，在实施制动过程中，所述电控单元控制第一进油管路和第二进油管路导通，所述助力腔和踏感模拟腔同时增压以保持导向座平衡，所述助力腔内油压推动制动活塞动作而产生辅助制动油压。

更进一步的方案，所述踏感模拟腔内油压推动弹簧座和推杆组件而产生制动踏感。制动时，踏感模拟腔产生的作用力通过弹簧座和推杆组件传递到踏板上，驾驶员能真实感受踏板制动，特别是在ABS工作时，能减少踏板抖动，从而提高驾驶舒适性。

更进一步的方案，在实施制动过程中，所述高压蓄能器的高压油通过第二进油管路储存在所述低压蓄能器的低压蓄能腔内。如此设计，简化制动油缸结构，且便于控制高压油。

进一步的方案，在实施制动前，所述电控单元控制第一进油管路和第二进油管路断开，并控制油泵工作，以向所述高压蓄能器供油蓄能。通过蓄能使液压伺服机构保持高压状态，以便在制动增压时，快速有效地对液压助力器提供高压伺服力，提升制动响应。

进一步的方案，所述制动活塞连接有制动顶杆，所述制动顶杆穿过导向座延伸至踏感模拟腔，在液压伺服助力系统失电状态下，所述推杆组件推动制动顶杆以驱动制动活塞产生制动油压。如此设计，在液压伺服助力系统失电状态下，可由机械方式实施紧急制动，确保行驶安全，实现双作用安全模式，在有电或没电情况下均能实施/解除制动。

进一步的方案，在制动解除时或者减压时，所述电控单元控制第一回油管路和第二回油管路导通，所述助力腔内油液经第一回油管路流回蓄液槽，所述踏感模拟腔以及低压蓄能腔内油液经第二回油管路流回蓄液槽。

进一步的方案，所述第一进油管路上安装有第一增压阀，所述第二进油管路上安装有第二增压阀，所述第一回油管路上安装有第一减压阀，所述第二回油管路上安装有第二减压阀，所述第一增压阀、第二增压阀、第一减压阀和第二减压阀分别受控于所述电控单元。

进一步的方案，所述电控单元至少连接有车身电子稳定系统、电子控制制动辅助系统、自适应巡航控制系统和自动紧急刹车系统中的至少一种。电控单元与车身电子稳定系统、电子控制制动辅助系统、自适应巡航控制系统和自动紧急刹车系统中的至少一种进行通讯，电控单元通过对上述系统的信号采集做出辨别、纠错、计算、诊断，而后控制液压助力器实施/解除制动助力。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明优选实施例中液压伺服助力系统的结构原理图；

图2为本发明优选实施例中液压伺服助力系统蓄能时的原理图；

图3为本发明优选实施例中液压伺服助力系统制动增压时的原理图；

图4为本发明优选实施例中液压伺服助力系统减压时的原理图；

图5为本发明优选实施例中液压伺服助力系统紧急制动时的原理图。

【具体实施方式】

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

参照图1，本发明优选实施例的液压伺服助力系统，包括一种液压伺服助力系统，包括液压助力器、液压伺服机构1以及电控单元3，其中：

液压助力器包括制动油缸2和低压蓄能器4，制动油缸2上安装有储油容器27和位移传感器9，制动油缸2内设有制动活塞和推杆组件，制动活塞与推杆组件之间设有助力腔28、踏感模拟腔29和油液补偿腔251，低压蓄能器4具有低压蓄能腔42，低压蓄能腔42连通踏感模拟腔29，油液补偿腔251连通储油容器27。

液压伺服机构1，包括高压蓄能器11、蓄液槽12和连接在高压蓄能器11和蓄液槽12之间的油泵13，高压蓄能器11与助力腔28之间连通有第一进油管路a，高压蓄能器11与踏感模拟腔29之间连通有第二进油管路b，蓄液槽12与助力腔28之间连通有第一回油管路c，所述蓄液槽12与踏感模拟腔29之间连通有第二回油管路d，低压蓄能器4安装在第二进油管路b上，蓄液槽12与储油容器27连通。

电控单元3，油泵13和位移传感器9连接到电控单元3上，位移传感器9感知推杆组件的动作行程并反馈所述位移传感器9，电控单元3根据位移传感器9反馈信号控制油泵13工作以及控制所述第一进油管路a、第二进油管路b、第一回油管路c、第二回油管路d的通断。

具体来说，本实施例的电控单元3，本领域通常也称之为ECU(ElectronicControlUnit，电子控制单元)，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。电控单元3从用途上讲则是汽车专用微机控制器，它和普通电脑一样，具备微处理器、存储器、输入/输出接口、模数转换器以及整形、驱动等大规模集成电路组成。在本实施例中，电控单元3主要接受位移传感器9信号，根据制动需求，对第一进油管路a、第二进油管路b、第一回油管路c、第二回油管路d的通断以及油泵13进行控制，以实现不同的助力比要求，进而实施/解除制动。

本实施例的液压伺服机构1设置了高压蓄能器11、蓄液槽12和连接在高压蓄能器11和蓄液槽12之间的油泵13，通过电控单元3对油泵13的控制并利用第一进油管路a和第二进油管路b对液压助力器提供伺服力；利用第一回油管路c和第二回油管路d可实现油压的回收，通过电控单元3对第一进油管路a、第二进油管路b、第一回油管路c、第二回油管路d的通断控制来实现进油/回油切换。具体的：第一进油管路a上安装有第一增压阀16，第二进油管路b上安装有第二增压阀17，第一回油管路c上安装有第一减压阀18，第二回油管路d上安装有第二减压阀19，第一增压阀16、第二增压阀17、第一减压阀18和第二减压阀19分别受控于电控单元3，由此实现对第一进油管路a、第二进油管路b、第一回油管路c和第二回油管路d的通断控制，这里的第一增压阀16、第二增压阀17、第一减压阀18和第二减压阀19均为采用常闭的电磁阀，该电磁阀断电关闭、通电打开。其他实施例中也可采用目前公知的其他电控阀门。

另外，本实施例油泵13的进油口与蓄液槽12之间设有第一单向阀14，油泵13的出油口与高压蓄能器11之间设有第二单向阀15，保证油液单向运作。

本实施例的液压助力器本发明系统的主要执行机构，其接受驾驶员的踏板指令，并接受液压伺服机构1输出的伺服力，进而产生制动所需油压并作用于制动活塞，由此产生制动压力。制动油缸2的活塞组件设置在活塞腔内，活塞组件包括第一制动活塞211和第二制动活塞212，第一制动活塞211和第二制动活塞212均连接有活塞弹簧22，以便在解除制动后使第一制动活塞211和第二制动活塞212复位，制动油缸2还设置有第一制动回路231和第二制动回路232，第一制动回路231和第二制动回路232分别连通活塞腔，制动建立的油压经第一制动回路231和第二制动回路232输入制动器中，完成车辆制动。

上述高压蓄能器11内设有高压蓄能活塞111，低压蓄能器4内设有低压蓄能活塞41，当油泵13向高压蓄能器11内供油时，油液驱动高压蓄能活塞111动作，完成蓄能，保持高压蓄能器11高压状态，以便在增压制动时通过第一进油管路a和第二进油管路b对液压助力器提供高压油；由于低压蓄能器4安装在第二进油管路b上，在增压制动时，高压蓄能器11内的高压油先进入低压蓄能腔42，再克服第二进油管路b上的第三单向阀20阻力进入踏感模拟腔29内。低压蓄能器4主要作用是在增压制动时时储存高压油，并在解除制动时将低压蓄能腔42以及踏感模拟腔29内油液排入蓄液槽12，设计低压蓄能器4可简化制动油缸2结构，且便于控制高压油。

液压助力器的制动油缸2内设有导向座24和弹簧座25，导向座24与制动活塞之间形成上述的助力腔28，导向座24和弹簧座25之间形成上述的踏感模拟腔29，弹簧座25与推杆组件之间形成油液补偿腔251，导向座24和弹簧座25之间设有第一复位弹簧241，弹簧座25与上述推杆组件之间设有第二复位弹簧252。具体的：推杆组件包括推杆座261和推杆262，推杆座261与弹簧座25之间形成油液补偿腔251且设置了第二复位弹簧252，驾驶员踩下踏板时可带动推杆262动作，进而使推杆262带动推杆座261向弹簧座25方向移动。制动油缸2上的位移传感器9用于感知推杆组件的动作行程并反馈于电控单元3，在实施制动时，电控单元3根据位移传感器9反馈信号控制油泵13启动，并控制第一增压阀16和第二增压阀17打开，进而建立制动油压，在实施制动时电控单元3根据位移传感器9反馈信号控制油泵13关闭，并控制第一减压阀18和第二减压阀19打开，实现油液循环利用。

另外，制动活塞连接有制动顶杆291，制动顶杆291穿过导向座24延伸至踏感模拟腔29，在液压伺服助力系统失电状态下，推杆组件推动制动顶杆291以驱动制动活塞产生制动油压。以便在断电情况下实施紧急制动。

通过对本发明具体工作原理的阐述，可以更清楚知晓本发明的设计目的以及优点：

1、蓄能过程：参照图2，第一增压阀16和第二增压阀17均为断电关闭状态，电控单元3控制油泵13能启动，将储油容器27和蓄液槽12内的油液泵入高压蓄能腔112内，由于第一增压阀16和第二增压阀17关闭，第一单向阀14和第二单向阀15阻止油液回流，进入高压蓄能腔112的油液推动高压蓄能活塞111移动，进行蓄能。高压蓄能器11上可设置一压力传感器，该压力传感器与电控单元3连接，当高压蓄能腔112内油压达到设定压力后，电控单元3控制油泵13关闭，停止供油，由此完成系统蓄能。

2、增压过程：参照图3，当驾驶员踩下踏板时，电控单元3根据位移传感器9反馈信号控制油泵13启动，并控制第一增压阀16和第二增压阀17打开，高压蓄能器11内高压油分两路：一路经第一进油管路a进入制动油缸2的助力腔28，另一路先进入低压蓄能腔42，再克服第二进油管路b上的第三单向阀20阻力进入踏感模拟腔29内；由于助力腔28内的油液作用于导向座24的上端面，而踏感模拟腔29内的油液作用于导向座24的下端面，二者无压差，保持导向座24平衡，由此，进入助力腔28内的油液仅可驱动第一制动活塞211和第二制动活塞212动作，建立制动油压，并经第一制动回路231和第二制动回路232输出；进入踏感模拟腔29内的油液驱动弹簧座25动作，弹簧座25受油液作用而产生的作用力经推杆座261、推杆262传递到踏板上，产生制动踏感，驾驶员能真实感受踏板制动，特别是在ABS(antilockbrakesystem，制动防抱死系统)工作时，能减少踏板抖动，从而提高驾驶舒适性。

增压过程中，由于推杆262推动推杆座261上行，第二复位弹簧252被压缩，油液补偿腔251内的油液进入储油容器27内。

3、减压过程(制动解除)：参照图4，第一增压阀16和第二增压阀17断电关闭，而第一减压阀18和第二减压阀19通电打开，第一回油管路c和第二回油管路d导通，助力腔28内的油液经第一回油管路c回流到蓄液槽12，踏感模拟腔29内以及低压蓄能腔42内油液经第二回油管路d排入蓄液槽12。

由于制动解除，制动踏板回位，推杆座261受第二复位弹簧252作用而复位，油液补偿腔251因容积变大而导致压强减小，从而使储油容器27的油液吸入油液补偿腔251。

4、紧急制动：参照图5，在系统断电的情况下，仅能通过机械方式实施紧急制动，驾驶员踩下踏板，推杆262推动推杆座261克服第二复位弹簧252而上行，进而推动弹簧座25克服第一复位弹簧241而上行，与制动顶杆291接触并推动其上行，进而推动制动活塞动作，从而建立制动油压，并经第一制动回路231和第二制动回路232输出；解除制动时，第一复位弹簧241驱动弹簧座25复位，第二复位弹簧252驱动推杆座261复位。如此设计，在液压伺服助力系统失电状态下，可由机械方式实施紧急制动，确保行驶安全，实现双作用安全模式，本实施例的系统在有电或没电情况下均能实施/解除制动。

另外，参照图1，本实施例的电控单元3还连接有车身电子稳定系统5、电子控制制动辅助系统6、自适应巡航控制系统7和自动紧急刹车系统8。电控单元3与车身电子稳定系统5、电子控制制动辅助系统6、自适应巡航控制系统7和自动紧急刹车系统8分别进行通讯，电控单元3通过对上述系统的信号采集做出辨别、纠错、计算、诊断，而后控制液压助力器实施/解除制动助力。其他实施例中，本领域技术人员根据实际设计要求，在电控单元3上连接车身电子稳定系统5、电子控制制动辅助系统6、自适应巡航控制系统7和自动紧急刹车系统8中一种、两种或者三种，当然还可以是目前已知的其他应用于汽车安全的控制系统。

本发明实施例应用于汽车制动系统。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种液压伺服助力系统，其特征在于包括：

液压助力器，包括制动油缸和低压蓄能器，所述制动油缸上安装有储油容器和位移传感器，所述制动油缸内设有制动活塞和推杆组件，所述制动活塞与推杆组件之间设有助力腔、踏感模拟腔和油液补偿腔，所述低压蓄能器具有低压蓄能腔，所述低压蓄能腔连通踏感模拟腔，所述油液补偿腔连通储油容器；

液压伺服机构，包括高压蓄能器、蓄液槽和连接在高压蓄能器和蓄液槽之间的油泵，所述高压蓄能器与助力腔之间连通有第一进油管路，所述高压蓄能器与踏感模拟腔之间连通有第二进油管路，所述蓄液槽与助力腔之间连通有第一回油管路，所述蓄液槽与踏感模拟腔之间连通有第二回油管路，所述低压蓄能器安装在第二进油管路上，所述蓄液槽与所述储油容器连通；

电控单元，所述油泵和所述位移传感器连接到电控单元上，所述位移传感器感知推杆组件的动作行程并反馈于所述电控单元，所述电控单元根据位移传感器反馈信号控制所述油泵工作以及控制所述第一进油管路、第二进油管路、第一回油管路、第二回油管路的通断。

2.如权利要求1所述的液压伺服助力系统，其特征在于，所述制动油缸内还设有导向座和弹簧座，所述导向座与制动活塞之间形成所述助力腔，所述导向座和弹簧座之间形成所述踏感模拟腔，所述弹簧座与推杆组件之间形成所述油液补偿腔，所述导向座和弹簧座之间设有第一复位弹簧，所述弹簧座与推杆组件之间设有第二复位弹簧。

3.如权利要求2所述的液压伺服助力系统，其特征在于，在实施制动过程中，所述电控单元控制第一进油管路和第二进油管路导通，所述助力腔和踏感模拟腔同时增压以保持导向座平衡，所述助力腔内油压推动制动活塞动作而产生辅助制动油压。

4.如权利要求3所述的液压伺服助力系统，其特征在于，所述踏感模拟腔内油压推动弹簧座和推杆组件而产生制动踏感。

5.如权利要求3所述的液压伺服助力系统，其特征在于，在实施制动过程中，所述高压蓄能器的高压油通过第二进油管路储存在所述低压蓄能器的低压蓄能腔内。

6.如权利要求1所述的液压伺服助力系统，其特征在于，在实施制动前，所述电控单元控制第一进油管路和第二进油管路断开，并控制油泵工作，以向所述高压蓄能器供油蓄能。

7.如权利要求2所述的液压伺服助力系统，其特征在于，所述制动活塞连接有制动顶杆，所述制动顶杆穿过导向座延伸至踏感模拟腔，在液压伺服助力系统失电状态下，所述推杆组件推动制动顶杆以驱动制动活塞产生制动油压。

8.如权利要求1所述的液压伺服助力系统，其特征在于，在制动解除时或者减压时，所述电控单元控制第一回油管路和第二回油管路导通，所述助力腔内油液经第一回油管路流回蓄液槽，所述踏感模拟腔以及低压蓄能腔内油液经第二回油管路流回蓄液槽。

9.如权利要求1所述的液压伺服助力系统，其特征在于，所述第一进油管路上安装有第一增压阀，所述第二进油管路上安装有第二增压阀，所述第一回油管路上安装有第一减压阀，所述第二回油管路上安装有第二减压阀，所述第一增压阀、第二增压阀、第一减压阀和第二减压阀分别受控于所述电控单元。

10.如权利要求1所述的液压伺服助力系统，其特征在于，所述电控单元至少连接有车身电子稳定系统、电子控制制动辅助系统、自适应巡航控制系统和自动紧急刹车系统中的至少一种。