CN106184153A

CN106184153A - 一种液压制动系统

Info

Publication number: CN106184153A
Application number: CN201610677805.9A
Authority: CN
Inventors: 李亮; 赵洵; 俞伟; 高祥
Original assignee: BEIJING YINGCHUANGHUIZHI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Tianjin emtronix Huizhi Automobile Technology Co Ltd
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2016-12-07

Abstract

本发明涉及汽车制动技术领域，尤其是涉及一种液压制动系统，包括踏板机构、伺服机构和制动力分配系统；所述踏板机构包括输入杆和制动踏板，所述伺服机构包括芯管，所述制动力分配系统包括制动主缸；所述制动踏板与所述输入杆的一端铰接，所述输入杆的另一端用于推动所述制动主缸的主缸活塞运动；所述芯管套设于所述输入杆上，用于辅助所述输入杆以推动所述制动主缸的主缸活塞运动。本发明能够实现对助力的精确控制，保证驾驶员的踏板感，驾驶员根据不同的驾驶条件，可选择合适的踏板模式；另外，本发明抛弃了传统的真空助力的方式，在制动时，制动踏板推动主缸的主缸活塞运动的同时，芯管也能够推动制动主缸的主缸活塞运动。

Description

一种液压制动系统

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，尤其是涉及一种液压制动系统。

背景技术

现在，大多数汽车上使用的制动助力器仍然是真空助力器，真空助力器是真空助力伺服制动系统的核心部件，其主要利用真空与大气之间的压差来产生助力，所述真空是传统车辆的发动机提供。真空助力器一般位于制动踏板与制动主缸之间，为便于安装，通常与主缸合成一个组件，制动主缸的一部分深入到真空助力器壳体内。由真空助力器产生的推力对制动主缸的主缸活塞作用，并通过电子控制单元(ECU)来控制制动回路各个电磁阀的通断，以控制回路中制动液的流向，最终实现液压制动系统的各种功能。

然而，随着汽车的发展，现在众多车型中，已经不再具备以发动机为核心的驱动总成，真空来源丧失，若附加设置真空泵，继续为传统的真空助力器提供所需要的真空，其不仅价格昂贵，而且需要更大的机构空间。另外，人们对汽车安全性的要求越来越高，这对汽车制动装置提出了更加严格的要求，一方面，制动系统在制动能量回收工况下，依然能够保证驾驶员的踏板感，另一方面，驾驶员根据不同的驾驶条件，可选择合适的踏板模式。这些就需要制动助力系统能够实现助力精确控制。然而，传统的真空助力器，助力大小固定，作为助力媒介的空气，压缩量大，无法实现助力精确控制。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种液压制动系统，以解决现有技术中存在的真空助力器的助力大小固定，作为助力媒介的空气，压缩量大，无法实现助力精确控制的技术问题。

本发明提供了一种液压制动系统，包括踏板机构、伺服机构和制动力分配系统；所述踏板机构包括输入杆和制动踏板，所述伺服机构包括芯管，所述制动力分配系统包括制动主缸；所述制动踏板与所述输入杆的一端铰接，所述输入杆的另一端用于推动所述制动主缸的主缸活塞运动；所述芯管套设于所述输入杆上，用于辅助所述输入杆以推动所述制动主缸的主缸活塞运动。

进一步地，所述伺服机构还包括控制电机、主动齿轮和从动齿轮；所述控制电机的输出轴与所述主动齿轮连接，所述主动齿轮与所述从动齿轮相啮合；所述从动齿轮套设于所述芯管上，且所述从动齿轮与所述芯管螺旋传动。

进一步地，所述从动齿轮开设有齿轮内孔，所述齿轮内孔开设有沿自身轴向方向延伸的第一螺旋槽；所述芯管的外表面开设有沿自身轴向方向延伸的第二螺旋槽；所述第一螺旋槽与所述第二螺旋槽相对应，且所述第一螺旋槽与所述第二螺旋槽之间设置有滚珠，以使所述从动齿轮与所述芯管通过滚珠螺旋传动。

进一步地，所述伺服机构还包括电子控制单元ECU，用于控制所述控制电机的转动。

进一步地，所述输入杆的另一端通过端套推动所述制动主缸的主缸活塞运动，其中，所述端套的一端具有定位槽，所述端套的另一端与所述制动主缸的主缸活塞相连接；所述输入杆的另一端插装于所述定位槽中，且所述输入杆的另一端与所述定位槽的槽底之间设置有第一复位弹簧。

进一步地，所述端套的外部套设有第二复位弹簧，且所述第二复位弹簧位于所述制动主缸的主缸壳体和所述芯管之间。

进一步地，所述输入杆上设置有位移传感器，用于检测所述输入杆的位移量。

进一步地，所述制动主缸的主缸壳体上设置有压力传感器，用于检测所述制动主缸的主缸液压。

进一步地，所述伺服机构还包括壳体，所述从动齿轮通过第一轴承安装于所述壳体上。

进一步地，所述输入杆上设置有第一限位凸台，所述第一限位凸台能够与所述壳体相贴合，用于限制所述输入杆在自身轴向方向上远离所述制动主缸的主缸活塞的移动量。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的液压制动系统，包括踏板机构、伺服机构和制动力分配系统；踏板机构包括输入杆和制动踏板，伺服机构包括芯管，制动力分配系统包括制动主缸；制动踏板与输入杆的一端铰接，输入杆的另一端用于推动制动主缸的主缸活塞运动；芯管套设于输入杆上，用于辅助输入杆以推动制动主缸的主缸活塞运动。本发明能够实现对助力的精确控制，保证驾驶员的踏板感，驾驶员根据不同的驾驶条件，可选择合适的踏板模式；另外，本发明抛弃了传统的真空助力的方式，在制动时，制动踏板推动主缸的主缸活塞运动的同时，芯管也能够推动制动主缸的主缸活塞运动；最后，本发明还支持自适应巡航控制系统(ACC)模式，帮助驾驶员舒适制动，停车过程中，驾驶员感觉不到振动和噪音，舒适安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的液压制动系统的结构示意图。

附图标记：

101-制动踏板；102-输入杆；103-芯管；

104-主缸壳体；105-主缸活塞；106-控制电机；

107-主动齿轮；108-从动齿轮；109-第一轴承；

110-联轴器；111-中间轴；112-第二轴承；

113-平键；114-滚珠；115-第一复位弹簧；

116-第二复位弹簧；117-环形凸台；118-第一限位凸台；

119-电子控制单元；120-位移传感器；121-压力传感器；

122-壳体；123-液压控制单元。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

参见图1所示，本发明实施例提供了一种液压制动系统，包括踏板机构、伺服机构和制动力分配系统；踏板机构包括输入杆102和制动踏板101，伺服机构包括芯管103，制动力分配系统包括制动主缸；制动踏板101与输入杆102的一端铰接，输入杆102的另一端用于推动制动主缸的主缸活塞105运动；芯管103套设于输入杆102上，用于辅助输入杆102以推动制动主缸的主缸活塞105运动。

具体而言，当驾驶员踩踏制动踏板101时，制动踏板101能够使输入杆102沿输入杆102自身的轴向方向运动，以推动主缸活塞105运动；芯管103也能够推动制动主缸活塞105的运动，也就是说，芯管103提供助力以辅助输入杆102推动主缸活塞105。

本发明能够实现对助力的精确控制，保证驾驶员的踏板感，驾驶员根据不同的驾驶条件，可选择合适的踏板模式；另外，本发明抛弃了传统的真空助力的方式，在制动时，制动踏板推动主缸的主缸活塞运动的同时，芯管也能够推动制动主缸的主缸活塞运动；最后，本发明还支持自适应巡航控制系统(ACC)模式，帮助驾驶员舒适制动，停车过程中，驾驶员感觉不到振动和噪音，舒适安全。

该实施例中，伺服机构还包括控制电机106、主动齿轮107和从动齿轮108；控制电机106的输出轴与主动齿轮107连接，主动齿轮107与从动齿轮108相啮合；从动齿轮108套设于芯管103上，且从动齿轮108与芯管103螺旋传动。

具体而言，伺服机构还包括壳体122，从动齿轮108通过第一轴承109安装于壳体122上，其中从动齿轮108的两个端面均具有固定凸出，第一轴承109固定于固定凸出上，这样通过在齿轮的两个端面均安装第一轴承109，保证了从动齿轮108转动的稳定性，增强了从动齿轮108与芯管103配合度；控制电机106的输出轴通过联轴器110和中间轴111与主动齿轮107连接，其中，控制电机106的输出轴与中间轴111通过联轴器110连接，主动齿轮107套设于中间轴111上，并通过平键113将主动齿轮107与中间轴111固定连接在一起；中间轴111通过第二轴承112安装于壳体上，其中第二轴承112的数量为两个，两个第二轴承112分别位于主动齿轮107的端面的两侧，也就是说，主动齿轮107夹在两个第二轴承112之间，这样保证了主动齿轮107转动的稳定性，以及保证了主动齿轮107与从动齿轮108的啮合度，保证了传动效率。

主动齿轮107的直径小于从动齿轮108的直径，这样主动齿轮107与从动齿轮108的啮合，构成了伺服机构的大减速比的减速部分，实现了降速和增扭的作用。联轴器110可以为齿式联轴器、凸缘联轴器或梅花联轴器。控制电机106为直流无刷电机，采用直流无刷电机可以降低成本，并且能够实现稳定可靠的传动。需要说明的是，该实施例中，联轴器不仅局限于以上三种，也可以根据实际情况自由选取其他类型的联轴器，用以实现连接中间轴和控制电机输出轴的功能；对于其他类型的联轴器该实施例不再一一具体赘述。

该实施例中，从动齿轮108开设有齿轮内孔，齿轮内孔开设有沿自身轴向方向延伸的第一螺旋槽；芯管103的外表面开设有沿自身轴向方向延伸的第二螺旋槽；第一螺旋槽与第二螺旋槽相对应，且第一螺旋槽与第二螺旋槽之间设置有滚珠114，以使从动齿轮108与芯管103通过滚珠114螺旋传动，也就是说，从动齿轮108与芯管103通过滚珠114实现螺旋传动，通过从动齿轮108的旋转运动实现芯管103能够沿芯管103自身的轴向方向的直线运动。

具体而言，第一螺旋槽、第二螺旋槽及滚珠114构成了滚珠114丝杠螺母结构，这样减小了芯管103与从动齿轮108之间的摩擦力和系统间隙；另外，该结构具有传动灵敏、运行平稳和定位精度高的特点。

该实施例中，输入杆102的另一端通过端套推动制动主缸的主缸活塞105运动，其中，端套的一端具有定位槽，端套的另一端与制动主缸的主缸活塞105相连接；输入杆102的另一端插装于定位槽中，且输入杆102的另一端与定位槽的槽底之间设置有第一复位弹簧115。

具体而言，端套的另一端与主缸活塞105可以是贴合连接，贴合连接即是指端套的另一端与主缸活塞105只是相接触，并未固定。输入杆102的另一端具有插接部，该插接部的直径小于输入杆102的直径，第一复位弹簧115套设于插接部上，这样能够保证第一复位弹簧115在定位槽的径向方向上不会发生晃动。另外，在液压制动系统的初始状态下，第一复位弹簧115具有压缩量，以保证端套与主缸活塞105紧密贴合。需要说明的是，该实施例中，端套的另一端还可以与主缸活塞105固定连接，这样能够增加连接的稳定性。

该实施例中，端套的外部套设有第二复位弹簧116，且第二复位弹簧116位于制动主缸的主缸壳体104和芯管103之间。

具体而言，芯管103靠近主缸壳体104的一端具有环形凸台117，这样能够保证第二复位弹簧116位于主缸壳体104的与芯管103的环形凸台117之间，并且由于具有环形凸台117，可以选择弹性较强的大直径弹簧。在液压制动系统的初始状态下，第一复位弹簧115也具有压缩量，这样能够使整个伺服务机构处于绷紧平衡状态。

该实施例中，输入杆102上设置有第一限位凸台118，第一限位凸台118能够与壳体相贴合，用于限制输入杆102在自身轴向方向上远离制动主缸的主缸活塞105的移动量。在液压制动系统的初始状态下，第一复位弹簧115具有的压缩量，还可以保证第一限位凸台118能够与壳体紧密贴合。

该实施例中，伺服机构还包括电子控制单元ECU，用于控制控制电机106的转动，也就是说控制控制电机的工作与停止，以及控制电机的输出轴转动的快慢；电子控制单元119与控制电机106电连接，且电子控制单元119位于控制电机106的尾部。

该实施例中，输入杆102上设置有位移传感器120，用于检测输入杆102的位移量。

具体而言，位移传感器120位于第一限位凸台118与芯管103之间，位移传感器120与电子控制单元119相连接，通过位移传感器120检测输入杆102的位移量，从而能够得知制动踏板101位移量。

该实施例中，制动主缸的主缸壳体104上设置有压力传感器121，用于检测制动主缸的主缸液压。压力传感器121与电子控制单元119相连接。电子控制单元119通过接收压力传感器121和位移传感器120发送的信号，控制控制电机106，以提供助力。

该实施例中，制动主缸连接有液压控制单元(HCU)，液压控制单元与电子控制单元连接，其中，液压控制单元为电子控制单元的执行机构；通过液压控制单元实现制动回路各个电磁阀的通断，以控制回路中制动液的流向，最终实现液压制动系统的各种功能。该实施例中，液压控制单元123为现有技术，不再做详细的描述。

在制动过程中，本发明涉及的液压制动系统可对踏板特性进行闭环控制，该踏板特性包括踏板力与踏板位移之间的关系、踏板力与主缸压力之间的关系。当位移传感器采集到的制动踏板的位移信号时，可以得到制动踏板的踏板位移；由于理想的踏板特性已知，根据实际的踏板位移，便可以得到理想的踏板力和理想的主缸压力；而对于系统中的两个复位弹簧的弹簧力，可根据踏板位移和弹簧的刚度得到；在本发明涉及的液压制动系统系统中，踏板力、电机助力、两个复位弹簧的弹簧力和主缸压力之间存在一定的等式关系，因此，根据以上分析，便可以求出理想的电机助力大小，该理想的电机助力为控制系统实现的目标；另外，在助力过程中，系统可根据观测出的电机负载转矩、电机输出端到助力端之间的传动系统的传递公式，可以估算出实际的电机助力大小，那么，以理想的电机助力与实际的电机助力之间的差值，作为电子控制器的输入量，其作用是消除理论的电机助力与实际的电机助力之间的差异，使实际的电机助力大小实时达到理想的电机助力的大小，从而实现了本发明涉及的液压制动系统对助力过程的精确控制，保证驾驶员的踏板感不变。

该实施例提供的液压制动系统的具体工作过程为：

当驾驶员踩下制动踏板101时，制动踏板101带动输入杆102做直线运动，压缩第一复位弹簧115，直到输入杆102的端面与端套的定位槽的槽底接触，此时，输入杆102推动端套和主缸活塞105一起向前运动，压缩制动主缸中的制动液，产生制动压力，此时，端套和主缸活塞105的运动由驾驶员输入的踏板力产生。在制动踏板101运动过程中，位移传感器120检测输入杆102移动的位移量，并将该位移信号发送给电子控制单元119。根据电子控制单元119中预先设定的理想踏板位移/踏板力曲线以及踏板力/主缸压力曲线，电子控制单元119利用位移传感器120发送的位移信号，得出伺服机构应该提供的助力，随后向控制电机106发送相应的控制信号。伺服机构通过主动齿轮107与从动齿轮108的降速增扭、以及从动齿轮108与芯管103之间螺旋传动，将输出转矩转化为芯管103的轴向压力，芯管103压缩第二复位弹簧116，当芯管103的端面与端套的端面接触时，便推动端套和主缸活塞105向前运动，以压缩主缸壳体104内的制动液，产生制动压力，此时，端套和主缸活塞105的运动为伺服机构所提供的助力产生。助力与踏板力在端套上耦合，共同作用于主缸活塞105，从而压缩制动回路中的制动液，产生制动力。当驾驶员施加的踏板力被释放时，助力便也消失，在第二复位弹簧116和第一复位弹簧115的作用下，芯管103和制动踏板101都恢复到初始状态。需要说明的是，主缸液压也就是主缸压力；踏板力与踏板位移之间的关系、踏板力与主缸压力之间的关系可以由理想踏板位移/踏板力曲线以及踏板力/主缸压力曲线得出。

本发明实施例提供的液压制动系统可实现踏板感可变特性。在电子控制单元中，可设定不同的踏板感曲线，即舒适、标准和运动三种踏板模式，踏板感曲线不同，电子控制单元的控制目标会发生相应变化。电子控制单元可通过伺服机构施加不同的助力，以达到不同的助力比，即踏板感，则踏板感可变特性即可实现。在不同路面条件下，驾驶员可根据自身的驾驶习惯和驾驶需求切换不同的踏板模式，提高驾驶舒适性。

本发明实施例提供的液压制动系统还具有制动能量回收功能。汽车在制动时，首先利用发电机提供需要的减速度，则制动回路中相应电磁阀被打开，制动液进入液压控制单元中的蓄能器，制动主缸的主缸液压下降。为了使驾驶员感觉不到踏板感的变化，电子控制单元根据压力传感器发送回来的信号，给控制电机输入相应的控制信号，以提供合适的助力。由于发电机提供的最大减速度与路面条件有关，因此，在不同的路面条件下，制动能量回收系统与液压制动系统协调工作的方式不同。电子控制单元实时采集路面信号，计算处理，得出制动能量回收系统能够提供的最大减速度和液压制动系统干预制动的边界条件。当系统达到了液压制动系统干预制动的边界条件时，电子控制单元改变相应电磁阀的状态，制动液进入车轮轮缸，建立所需的制动压力。

本发明实施例提供的液压制动系统还具有辅助制动功能。在驾驶员不踩制动踏板的情况下，也能迅速建立其制动压力，并对其精确调节，减小制动距离。当汽车在危急情况下，电子控制单元可主动向控制电机发生制动，迅速向主缸活塞建立起相应的助力，以实施制动。当碰撞不可避免时，液压制动系统也可降低撞击速度，减小当事人的伤害。

综上所述，本发明提供的液压制动系统为半伺服液压制动系统，其，结构简单、可靠，成本低，可避免制动回路中的制动液体出现较大振动的现象发生，维持制动液的压力的稳定，保证行车汽车安全问题；还可实现踏板力和助力的精确控制，保证踏板感不变特性和踏板感可调特性，并且能够满足再生制动，紧急辅助制动，以及自适应巡航控制系统等的功能需求。另外，本发明为不依靠发动机提供真空度实现制动助力的电动助力系统，可适用于电动汽车、混合动力汽车、以及智能汽车等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims

1.一种液压制动系统，其特征在于，包括踏板机构、伺服机构和制动力分配系统；所述踏板机构包括输入杆和制动踏板，所述伺服机构包括芯管，所述制动力分配系统包括制动主缸；所述制动踏板与所述输入杆的一端铰接，所述输入杆的另一端用于推动所述制动主缸的主缸活塞运动；所述芯管套设于所述输入杆上，用于辅助所述输入杆以推动所述制动主缸的主缸活塞运动。

2.根据权利要求1所述的液压制动系统，其特征在于，所述伺服机构还包括控制电机、主动齿轮和从动齿轮；所述控制电机的输出轴与所述主动齿轮连接，所述主动齿轮与所述从动齿轮相啮合；所述从动齿轮套设于所述芯管上，且所述从动齿轮与所述芯管螺旋传动。

3.根据权利要求2所述的液压制动系统，其特征在于，所述从动齿轮开设有齿轮内孔，所述齿轮内孔开设有沿自身轴向方向延伸的第一螺旋槽；所述芯管的外表面开设有沿自身轴向方向延伸的第二螺旋槽；所述第一螺旋槽与所述第二螺旋槽相对应，且所述第一螺旋槽与所述第二螺旋槽之间设置有滚珠，以使所述从动齿轮与所述芯管通过滚珠螺旋传动。

4.根据权利要求2或3所述的液压制动系统，其特征在于，所述伺服机构还包括电子控制单元ECU，用于控制所述控制电机的转动。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的液压制动系统，其特征在于，所述输入杆的另一端通过端套推动所述制动主缸的主缸活塞运动，其中，所述端套的一端具有定位槽，所述端套的另一端与所述制动主缸的主缸活塞相连接；所述输入杆的另一端插装于所述定位槽中，且所述输入杆的另一端与所述定位槽的槽底之间设置有第一复位弹簧。

6.根据权利要求5所述的液压制动系统，其特征在于，所述端套的外部套设有第二复位弹簧，且所述第二复位弹簧位于所述制动主缸的主缸壳体和所述芯管之间。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的液压制动系统，其特征在于，所述输入杆上设置有位移传感器，用于检测所述输入杆的位移量。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的液压制动系统，其特征在于，所述制动主缸的主缸壳体上设置有压力传感器，用于检测所述制动主缸的主缸液压。

9.根据权利要求2或3所述的液压制动系统，其特征在于，所述伺服机构还包括壳体，所述从动齿轮通过第一轴承安装于所述壳体上。

10.根据权利要求9所述的液压制动系统，其特征在于，所述输入杆上设置有第一限位凸台，所述第一限位凸台能够与所述壳体相贴合，用于限制所述输入杆在自身轴向方向上远离所述制动主缸的主缸活塞的移动量。