CN105857274B - 基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器，其特征在于，所述的执行器包括：电机、传动机构、主缸和踏板模拟器，所述的传动机构连接于所述的电机和主缸之间，所述的踏板模拟器包括主缸连接杆、弹簧、踏板输入杆和弹簧变化检测单元，所述的弹簧与所述的主缸连接杆的第一端面连接，所述的弹簧变化检测单元用以检测弹簧的变化量并输出至所述的电机。采用该种结构的基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器，能实现踏板感觉，结构简单、线性好；利用电机的响应时间短的特点，在极短的时间内实现制动效果，提高行驶的安全性；实现汽车的集成化，简化了制动系统，实现汽车的轻量化。
Description
技术领域
本发明涉及车辆制动技术领域，尤其涉及液压制动系统执行器技术领域，具体是指一种基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器。
背景技术
随着汽车技术的发展，新能源车辆和自动驾驶车辆对制动系统提出新的要求，传统依赖于真空助力器的制动产品，在燃油车上已使用数十年。从工作原理上讲，它的助力作用需要发动机的配合，利用发动机吸气时产生的负压驱动真空助力器工作，制动操作变得很轻。新能源汽车由于没有配置发动机或者发动机不持续工作，目前普遍的解决方案是用电机驱动真空泵进行助力，而这样会使汽车机构庞大，系统复杂。
电子液压制动系统就是在这样的环境下，在传统的液压制动器的基础上发展起来，基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器代替传统的真空助力器，节约了布置空间。同时这种电子液压制动系统通过各种传感器检测驾驶员的驾驶以及车辆的制动状况，进而准确控制制动系统。另一方面，就现行的电子液压制动系统而言，例如Bosch公司的HAS HEV系统和TRW公司的SCB系统，它们的主动动力源都是采用高压蓄能器配合泵和电机来控制液压系统的制动输出力。电机利用增压泵把制动液输入高压蓄能器中，在控制电磁阀的开闭来使得高压制动液输入主缸，进而完成制动，然而由于高压蓄能器在刚开始打开电磁阀的时候线性度不好，同时存在的一些安全问题，如丰田公司由于高压蓄能器泄露及安全性问题，在2010年左右进行了多次召回，因此许多公司均在寻找新的解决方法。
现有的踏板模拟器都是采用电磁阀、油压生成器和一些液压管路来实现踏板感的，要实现踏板感就需要增加了一套液压系统，在电控方面还需要额外的控制，在硬件和软件上增加难度。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现模拟踏板感觉并简化制动系统的基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器。
为了实现上述目的，本发明的具有如下构成：
该基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器，其特征在于，所述的执行器包括：电机、传动机构、主缸和踏板模拟器，所述的传动机构连接于所述的电机和主缸之间，所述的踏板模拟器包括主缸连接杆、弹簧、踏板输入杆和弹簧变化检测单元，所述的弹簧与所述的主缸连接杆的第一端面连接，所述的弹簧变化检测单元用以检测弹簧的变化量并输出至所述的电机。
较佳地，所述的弹簧变化检测单元为位移传感器或力传感器。
较佳地，所述的踏板模拟器还包括输入杆挡块，所述的输入杆挡块的第一端与所述的主缸连接杆的第二端面通过螺丝固定，所述的输入杆挡块的第二端与所述的踏板输入杆通过球头连接。
较佳地，所述的执行器还包括壳体，所述的壳体内部包括蜗杆腔、蜗轮腔、齿轮腔、齿条腔和弹簧腔，所述的弹簧和所述的弹簧变化检测单元位于所述的弹簧腔内。
更佳地，所述的齿条腔和所述的蜗杆腔决定所述的电机和所述的主缸从驾驶者的方向看为左右布置。
更佳地，所述的齿条腔还包括棱柱，所述的棱柱与齿条凹部连接。
更佳地，所述的执行器还包括蜗轮盖，所述的蜗轮盖与所述的壳体连接。
更佳地，所述的执行器还包括踏板转接垫，所述的踏板转接垫分别与所述的壳体和踏板连接。
更佳地，所述的执行器还包括主缸转接垫，所述的主缸转接垫分别与所述的壳体和主缸连接。
更进一步地，所述的主缸转接垫包括调整角度的耳轴，所述的耳轴位于主缸转接垫的两端，所述的耳轴用于根据不同主缸进行调整并使储液罐位置保持水平。
采用了该发明中的基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器，能利用弹簧的反作用力来实现踏板感觉，结构简单、线性度较好；利用电机的响应时间短和响应速度快的特点，在极短的时间内实现制动效果，提高行驶的安全性；从主缸出来的液压管路可以与汽车制动系统其他部件相连，如ABS、ESC等，实现汽车的集成化，简化了制动系统，实现汽车的轻量化。
附图说明
图1为本发明的用电机驱动的电控机械式液压制动系统执行器的结构图。
图2为本发明的用电机驱动的电控机械式液压制动系统执行器的壳体的结构图。
图3为本发明的用电机驱动的电控机械式液压制动系统执行器的踏板模拟器的结构图。
图4为本发明的用电机驱动的电控机械式液压制动系统执行器的主缸转接垫的结构图。
图5为本发明的用电机驱动的电控机械式液压制动系统执行器的踏板转接垫的结构图。
附图标记说明：
1 电机
2 传动机构
3 主缸
4 壳体
5 踏板模拟器
6 蜗轮盖
7 主缸转接垫
8 踏板转接垫
41 蜗杆腔
42 蜗轮腔
43 齿轮腔
44 齿条腔
45 弹簧腔
441 棱柱
21 齿条
31 主缸活塞
51 踏板输入杆
52 输入杆挡块
53 主缸连接杆
54 弹簧
55 位移传感器
9 第一螺钉安装孔
10 第二螺钉安装孔
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
作为本发明的一个具体实施例，一种基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器包括电机1、传动机构2、主缸3、壳体4、踏板输入杆51、主缸连接杆53、弹簧54、位移传感器55、蜗轮盖6、主缸转接垫7、踏板转接垫8。
如图2所示的壳体4，包括蜗杆腔41、蜗轮腔42、齿轮腔43、齿条腔44和弹簧腔45，传动机构2的各个腔体内安装对应的传动机件，踏板模拟器5安装在弹簧腔45内，弹簧腔45位于齿条腔44内部，布置合理，大大减少了壳体4的占有空间，齿条腔44内部有棱柱441，棱柱441和齿条24凹进去部位相结合，对齿条24起到很好的固定和支撑作用。
如图3所示的踏板模拟器5，主要由踏板输入杆51、主缸连接杆53、弹簧54、位移传感器55组成。弹簧54安装在壳体4内的弹簧腔45中，另一端与主缸连接杆53的端面连接，踏板输入杆51与输入杆挡块52通过球头连接，输入杆挡块52和主缸连接杆53另一端的圆柱端面通过螺丝固定，弹簧腔45内还有用于测量弹簧54变化量的位移传感器55。
在一种较佳地实施方式中，位移传感器55也可换为力传感器，通过检测弹簧54力的大小来预测驾驶者所需要的制动力的大小，控制电机1的转速或输出扭矩来实现驾驶者所需要的制动力的大小。
驾驶者踩下制动踏板，实际上是踩下弹簧54，通过位移传感器55可以预测出驾驶者所需要的制动力的大小，控制电机1的转速或输出扭矩来实现驾驶者所需要的制动力的大小，通过弹簧54压缩时的弹力来实现驾驶者的踏板感。
实现制动的过程是：电机1旋转带动传动机构2，传动机构2将电机1的旋转运动转为直线运动，推动主缸活塞31运动，主缸活塞31的运动使主缸3产生液压力，并通过液压管路将力传到各个轮缸，产生制动力。
从主缸3出来的液压管路可以与汽车上的ABS或ESC连在一起，实现ABS或ESC的功能。能够将车辆的制动系统集成一起，简化汽车制动系的结构，实现汽车的轻量化。
主缸转接垫7用于连接主缸3和壳体4，可以根据不同的汽车类型选择合适的主缸3，根据不同的主缸3，可以调整主缸转接垫7的部分尺寸来保证主缸3和壳体4连接的紧密型和储液罐的位置；踏板转接垫8用于连接踏板和壳体4，根据不同踏板的结构，合理布置踏板转接垫8的结构和安装的位置，保证踏板安装准确性和稳定性。
在另一种较佳地实施方式中，如图4所示的主缸转接垫7和图所5示的踏板转接垫8均为其中的一种情况，作为本领域的技术人员应该认为采用其他形状或其他固定方式的均在本发明的保护范围内。
不同的车型踏板的形状和安装尺寸不一样，所采用的主缸也不一样，采用转接垫的形式安装主缸和踏板，可以根据具体的情况设计转接垫的形状和安装位置，避免了需要对壳体进行重新开模或更改机加的工序，节约成本；壳体的形状决定了电机和主缸的安装位置，电机和主缸采用左右安装的方式，可以有效的利用现有的汽车真空助力器上预留的空间。
采用了该发明中的基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器，能利用弹簧的反作用力来实现踏板感觉，结构简单、线性度较好；利用电机的响应时间短和响应速度快的特点，在极短的时间内实现制动效果，提高行驶的安全性；从主缸出来的液压管路可以与汽车制动系统其他部件相连，如ABS、ESC等，实现汽车的集成化，简化了制动系统，实现汽车的轻量化。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (7)
1.一种基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器，其特征在于，所述的执行器包括：电机、传动机构、主缸和踏板模拟器，所述的传动机构连接于所述的电机和主缸之间，所述的踏板模拟器包括主缸连接杆、弹簧、踏板输入杆和弹簧变化检测单元，所述的弹簧与所述的主缸连接杆的第一端面连接，所述的弹簧变化检测单元用以检测弹簧的变化量并输出至所述的电机；
所述的执行器还包括壳体，所述的壳体内部包括蜗杆腔、蜗轮腔、齿轮腔、齿条腔和弹簧腔，所述的弹簧和所述的弹簧变化检测单元位于所述的弹簧腔内；
所述的执行器还包括蜗轮盖，所述的蜗轮盖与所述的壳体连接；
所述的齿条腔还包括棱柱，所述的棱柱与齿条凹部连接。
2.根据权利要求1所述的基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器，其特征在于，所述的弹簧变化检测单元为位移传感器或力传感器。
3.根据权利要求1所述的基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器，其特征在于，所述的踏板模拟器还包括输入杆挡块，所述的输入杆挡块的第一端与所述的主缸连接杆的第二端面通过螺丝固定，所述的输入杆挡块的第二端与所述的踏板输入杆通过球头连接。
4.根据权利要求1所述的基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器，其特征在于，所述的齿条腔和所述的蜗杆腔决定所述的电机和所述的主缸从驾驶者的方向看为左右布置。
5.根据权利要求1所述的基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器，其特征在于，所述的执行器还包括踏板转接垫，所述的踏板转接垫分别与所述的壳体和踏板连接。
6.根据权利要求1所述的基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器，其特征在于，所述的执行器还包括主缸转接垫，所述的主缸转接垫分别与所述的壳体和主缸连接。
7.根据权利要求6所述的基于电机驱动的电控机械式液压制动系统的执行器，其特征在于，所述的主缸转接垫包括调整角度的耳轴，所述的耳轴位于主缸转接垫的两端，所述的耳轴用于根据不同主缸进行调整并使储液罐位置保持水平。
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