CN105398440B - 一种机电磁一体化制动助力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机电磁一体化制动助力装置，包括电机、油壶、制动主缸、助力发生部和踏板输入杆，踏板输入杆上连接有绝对或相对位移传感器，该踏板输入杆的外部套接有丝杆，该丝杆的外侧套接有滚珠螺母，该滚珠螺母的外侧套接固定有滚珠螺母轴套，该滚珠螺母轴套的外侧固定套接有从动齿轮，电机通过变速机构与从动齿轮相啮合；丝杆穿过滚珠螺母轴套的一端开孔，孔内装有反馈盘，该反馈盘的一端与助力发生部与丝杆同轴布置的输出杆的一端相连，该输出杆的另一端伸入到制动主缸内与制动主缸活塞相连。本发明结构简单，采用机、电、磁相结合的方式，复现传统真空助力器所有特性的同时，增加了助力可靠性，保证了制动过程的平稳性和随动性。

Description

一种机电磁一体化制动助力装置
技术领域
本发明涉及汽车制动助力装置领域，特别是涉及一种机电磁一体化制动助力装置。
背景技术
汽车的制动助力装置是汽车重要的系统，在汽车的行驶过程中制动的时候需要助力装置来提供助力，使驾驶者能轻松进行制动，现有的制动助力装置多是采用真空助力器来提供助力，但是真空助力器受到大气压力的影响较大，甚至可能会造成制动力不足使安全系数严重减低，而且一旦助力失效则无法采用人力制动，降低了安全裕度。从长远意义来说，电机技术的开发和应用，为实现制动能量回收技术，提供更广阔的途径；控制系统的应用，使主动刹车技术更加完善；同时，机电磁一体化综合技术的应用，满足自适应巡航系统的发展需求，保证更加舒适、安全的驾驶。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种机电磁一体化制动助力装置，结构简单，采用机、电、磁相结合的方式，复现传统真空助力器所有特性的同时，增加了助力可靠性，保证了制动过程的平稳性和随动性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种机电磁一体化制动助力装置，包括带有位置传感器和ECU的电机、油壶、制动主缸、助力发生部和踏板输入杆，所述的踏板输入杆上连接有绝对位移传感器或相对位移传感器且该踏板输入杆的一端插入到助力发生部内，该踏板输入杆的外部套接有丝杆，该丝杆的外侧套接有滚珠螺母，该滚珠螺母的外侧套接固定有滚珠螺母轴套，该滚珠螺母轴套的外侧固定套接有从动齿轮，所述的电机通过齿轮变速机构或皮带与从动齿轮相啮合；
所述的丝杆穿过滚珠螺母轴套的一端开孔，孔内装有反馈盘且径向插入安装有防转杆，该反馈盘的一端与助力发生部与丝杆同轴布置的输出杆的一端相连，该输出杆的另一端伸入到制动主缸内与制动主缸活塞相连，所述的制动主缸的上端连接有油壶。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的电机的输出端安装有主动齿轮，该主动齿轮与变速齿轮相啮合，该变速齿轮与从动齿轮相啮合。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的滚珠螺母轴套的两侧对称布置有一对导向杆，所述的反馈盘与滚珠螺母轴套之间的丝杆上套接有两端与导向杆套接的导向连杆。
进一步的，所述的踏板输入杆和输出杆的外侧均套接有复位弹簧。
进一步的，所述的踏板输入杆从丝杆的一端伸出并连接有防转连接块，所述的防转杆的一端与防转连接块的侧壁相连。
进一步的，所述的滚珠螺母轴套上靠近反馈盘的一端外圈布置有台阶，所述的滚珠螺母轴套上绕着圆周均匀开有若干条成轴向布置的滑槽，所述的从动齿轮的中心孔上布置有与滑槽相配的凸起，所述的从动齿轮与台阶相靠且凸起嵌入到相应的滑槽中，从动齿轮能沿着滚珠螺母轴套上的滑槽进行滑动，为了使从动齿轮不工作、助力失效的时候，丝杆能推动滚珠螺母轴套继续滑动，实现人力强行制动。
进一步的，所述的滚珠螺母轴套紧贴从动齿轮套接有轴承，轴承内圈与从动轮相嵌，外圈与外壳相嵌。
有益效果
本发明涉及一种机电磁一体化制动助力装置，采用绝对位移传感器或相对位移传感器，检测驾驶员的制动意图。采用PID控制，分析位移信号、计算踏板杆零位的绝对位移量或相对位移量，然后控制电机正转或反转执行相应的助力。采用滚珠丝杠作为传力装置，将电机的扭转运动转化为直线运动。采用齿轮减速机构或皮带，将电机的扭转运动传递到滚珠丝杠上。采用防转机构，防止扭转运动转换成直线运动时，丝杆转动，造成传动效率降低。采用弹性材料制成的反馈盘，实现平稳跳增和稳定助力比。采用齿轮开槽和滚珠螺母轴套凸缘配合，实现齿轮带动滚珠丝杠旋转，同时保证无助力时，丝杆与齿轮顺利脱开，实现人力制动。
附图说明
图1是本发明的绝对位移传感器式的原理结构图；
图2是本发明的相对位移传感器式的原理结构图。
图示：1、油壶；2、制动主缸；3、电机；3a、位置传感器；3b、ECU；6、滚珠螺母轴套；7、绝对位移传感器；8、踏板输入杆；9、丝杆；10、相对位移传感器；11、滚珠螺母；12、从动齿轮；13、输出杆；14、复位弹簧；15、变速齿轮；16、导向杆；17、导向连杆；18、反馈盘；20、主动齿轮；22、轴承。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1-2所示，本发明的实施方式涉及一种机电磁一体化制动助力装置，包括带有位置传感器3a和ECU 3b的电机3、油壶1、制动主缸2、助力发生部4和踏板输入杆8，所述的踏板输入杆8上连接有绝对位移传感器7或相对位移传感器10且该踏板输入杆8的一端插入到助力发生部4内，该踏板输入杆8的外部套接有丝杆9，该丝杆9的外侧套接有滚珠螺母11，该滚珠螺母11的外侧套接固定有滚珠螺母轴套6，该滚珠螺母轴套6的外侧固定套接有从动齿轮12，所述的电机3通过齿轮变速机构5或皮带与从动齿轮12相啮合；
所述的丝杆9穿过滚珠螺母轴套6的一端开孔，孔内装有反馈盘18且径向插入安装有防转杆，该反馈盘18的一端与助力发生部4与丝杆9同轴布置的输出杆13的一端相连，该输出杆13的另一端伸入到制动主缸2内与制动主缸活塞相连，所述的制动主缸2的上端连接有油壶1。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的电机3的输出端安装有主动齿轮20，该主动齿轮20与变速齿轮15相啮合，该变速齿轮15与从动齿轮12相啮合，通过变速齿轮的变速后可以达到需要的变速比，变速齿轮15可以根据实际的需要进行更换。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的滚珠螺母轴套6的两侧对称布置有一对导向杆16，所述的反馈盘18与滚珠螺母轴套6之间的丝杆9上套接有两端与导向杆16套接的导向连杆17，提高丝杆9滑动时的稳定性，也能防止丝杆9进行轴向转动。
进一步的，所述的踏板输入杆8和输出杆13的外侧均套接有复位弹簧14，方便踏板输入杆8和输出杆13在轴向滑移后能快速退回到原位。
进一步的，所述的踏板输入杆8从丝杆9的一端伸出并连接有防转连接块，所述的防转杆的一端与防转连接块的侧壁相连，所述的反馈盘18的侧壁上开有供防转杆穿过滑动的短槽，防转杆能防止丝杆9在滚珠螺母11的高速转动下进行轴向的转动。
进一步的，所述的滚珠螺母轴套6上靠近反馈盘18的一端外圈布置有台阶，所述的滚珠螺母轴套6上绕着圆周均匀开有若干条成轴向布置的滑槽，所述的从动齿轮12的中心孔上布置有与滑槽相配的凸起，所述的从动齿轮12与台阶相靠且凸起嵌入到相应的滑槽中，从动齿轮12能沿着滚珠螺母轴套6上的滑槽进行滑动，为了使从动齿轮12不工作、助力失效的时候，丝杆9能推动滚珠螺母轴套6继续滑动，实现人力强行制动。
进一步的，所述的滚珠螺母轴套6紧贴从动齿轮12套接有轴承22，轴承内圈与从动轮相嵌，外圈与外壳相嵌，由于滚珠螺母轴套6需要跟着滚珠螺母11进行轴向转动，所以需要轴承22进行径向的支撑，该轴承22是随着从动齿轮12的转动而转动的，其通过与从动齿轮12相连来支撑滚珠螺母轴套6的转动，并不会影响滚珠螺母轴套6的轴向移动。
作为本发明的一个实施例，驾驶员通过踏板组件，使踏板输入杆8产生位移，绝对位移传感器7或相对位移传感器10与踏板输入杆8相连，产生的位移信号传递给ECU，ECU控制电机3正转，通过齿轮传动使从动齿轮12转动，并带动滚珠螺母11转动，滚珠螺母11将旋转运动转换成丝杆9的直线运动，并压缩反馈盘18，反馈盘产生变形，踏板输入杆8的一端与输出杆13贴合，并按照预设的伺服比产生伺服力。
输入力与伺服力共同作用，将力传递给制动主缸2产生液压力，通过管路将力传递给制动轮缸，最终产生制动力。
在取消制动时，踏板输入杆8回退，绝对位移传感器7或相对位移传感器10将信号传递给ECU，ECU控制电机3反转，伺服力按伺服比降低，直至制动力取消。
本发明采用绝对位移传感器7或相对位移传感器10，检测驾驶员的制动意图。采用PID控制，分析位移信号、计算踏板杆零位的绝对位移量，然后控制电机执行相应的助力。采用滚珠丝杠作为传力装置，将电机的扭转运动转化为直线运动。采用齿轮减速机构或皮带，将电机的扭转运动传递到滚珠丝杠上。采用防转机构，防止扭转运动转换成直线运动时，丝杆转动，造成传动效率降低。采用弹性材料制成的反馈盘，实现平稳跳增和稳定助力比。采用齿轮开槽和滚珠螺母轴套凸缘配合，实现齿轮带动滚珠丝杠旋转，同时保证无助力时，丝杆与齿轮顺利脱开，实现人力制动。

Claims (5)

1.一种机电磁一体化制动助力装置，包括带位置传感器(3a)和ECU(3b)的电机(3)、油壶(1)、制动主缸(2)、助力发生部(4)和踏板输入杆(8)，其特征在于，所述的踏板输入杆(8)上连接有绝对位移传感器(7)或相对位移传感器(10)且该踏板输入杆(8)的一端插入到助力发生部(4)内，该踏板输入杆(8)的外部套接有丝杆(9)，该丝杆(9)的外侧套接有滚珠螺母(11)，该滚珠螺母(11)的外侧套接固定有滚珠螺母轴套(6)，该滚珠螺母轴套(6)的外侧固定套接有从动齿轮(12)，所述的电机(3)通过齿轮变速机构(5)或皮带与从动齿轮(12)相啮合；
所述的丝杆(9)穿过滚珠螺母轴套(6)的一端开孔，孔内装有反馈盘(18)且径向插入安装有防转杆，该反馈盘(18)的一端与助力发生部(4)与丝杆(9)同轴布置的输出杆(13)的一端相连，该输出杆(13)的另一端伸入到制动主缸(2)内与制动主缸活塞相连，所述的制动主缸(2)的上端连接有油壶(1)，所述的踏板输入杆(8)和输出杆(13)的外侧均套接有复位弹簧(14)，所述的滚珠螺母轴套(6)上靠近反馈盘(18)的一端外圈布置有台阶，所述的滚珠螺母轴套(6)上绕着圆周均匀开有若干条成轴向布置的滑槽，所述的从动齿轮(12)的中心孔上布置有与滑槽相配的凸起，所述的从动齿轮(12)与台阶相靠且凸起嵌入到相应的滑槽中，从动齿轮(12)能沿着滚珠螺母轴套(6)上的滑槽进行滑动，为了使从动齿轮(12)不工作、助力失效的时候，丝杆(9)能推动滚珠螺母轴套(6)继续滑动，实现人力强行制动。
2.根据权利要求1所述的机电磁一体化制动助力装置，其特征在于：所述的电机(3)的输出端安装有主动齿轮(20)，该主动齿轮(20)与变速齿轮(15)相啮合，该变速齿轮(15)与从动齿轮(12)相啮合。
3.根据权利要求1所述的机电磁一体化制动助力装置，其特征在于：所述的滚珠螺母轴套(6)的两侧对称布置有一对导向杆(16)，所述的反馈盘(18)与滚珠螺母轴套(6)之间的丝杆(9)上套接有两端与导向杆(16)套接的导向连杆(17)。
4.根据权利要求1所述的机电磁一体化制动助力装置，其特征在于：所述的踏板输入杆(8)从丝杆(9)的一端伸出并连接有防转连接块，所述的防转杆的一端与防转连接块的侧壁相连。
5.根据权利要求1所述的机电磁一体化制动助力装置，其特征在于：所述的滚珠螺母轴套(6)紧贴从动齿轮(12)套接有轴承(22)，所述的轴承(22)内圈与从动齿轮(12)相嵌，其外圈与外壳相嵌。
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