CN106427942A - 一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆制动技术领域，具体涉及一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构，包括制动活塞、摩擦块、储液器、蓄能器、散热器、电子控制单元、离合器及油泵等。制动盘轴向设置有一个离合器与一个油泵，离合器主动部分与制动盘连接，从动部分与油泵转子连接。当汽车制动时，电子控制单元控制离合器接合，制动盘带动油泵转子转动，将制动液经由储液器、散热器泵向蓄能器，为汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构提供驱动力。本发明具有结构紧凑、布置方便、易于集成控制等优点，可直接利用制动能量驱动，且能分担制动负荷降低制动盘摩擦副的磨损。

Description

一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构

技术领域

本发明涉及车辆制动技术领域，具体涉及一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构。

背景技术

制动系统是汽车底盘的重要组成部分之一，直接关系到汽车综合性能及生命财产安全。虽然传统液压式、气压式制动系统能够满足现有制动法规的各项要求，但是存在着管道布置复杂、依靠真空助力装置、制动响应速度较慢、制动力矩不可主动调节及难于与其他系统集成控制等不足之处，不适合汽车尤其是电动汽车底盘集成化控制的发展要求。

电控制动系统现实了制动系统的解耦，主要有电子液压制动系统(EHB)与电子机械制动系统(EMB)两种，取消了制动踏板与制动轮缸之间的直接连接，以电线为信息传递媒介，电子控制单元根据相关传感器信号识别制动意图，控制制动执行机构动作，实现对车轮制动力的控制，具有不依赖真空助力装置、易于集成控制等优点，弥补了传统制动系统结构原理上的不足。

但是，EHB系统一般采用集中布置方式，仍需布置整车液压管道，动态响应性能可以进一步提高。EMB系统一般采用分布布置方式，无需布置整车制动管道，具有动态性能好、布置容易等优点，但是其为以电机直接提供驱动力的干式制动系统，无法使用已有液压、气压制动技术，需要全新开发制动装置，且应急制动实现困难、成本较高，目前产业化使用很少。

目前，与本发明专利最相关的技术是申请公布号为CN104442777A的发明专利“底盘轮边分布式独立制动执行机构及底盘制动系统”。上述发明专利顾及了EHB与EMB两者的优点，采用电子液压制动方式和分布式布置方式，具有无需布置液压管道、动态响应特性好等优点。但是，其内部油泵仍由电机驱动，未能充分利用制动能量，且没有缓速制动的功能。至目前为止，汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构还鲜有提及。

发明内容

本发明的目的在于提出一种适用于轮边分布式制动系统，采用电子液压制动方式，无需布置整车液压管道，动态响应性能好，结构紧凑，布置方便，易于与其他系统集成控制，利用制动能量直接驱动制动执行机构动作，能分担制动负荷降低摩擦副磨损的自驱动式制动执行机构。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构，该汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构设置在每个车轮旁，汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构包括制动盘、离合器、油泵、储液器、蓄能器、制动轮缸、制动活塞、摩擦块和电子控制单元，离合器的主动部分与制动盘连接，离合器的从动部分与油泵连接，油泵的转子转动将储液器的制动液泵向蓄能器，蓄能器和制动轮缸相连通，制动液进入制动轮缸中增加制动轮缸中的制动压力，制动轮缸推动制动活塞和摩擦块压向制动盘，制动盘使得车辆减速或制动，电子控制单元用于接收控制命令和反馈命令的执行情况，电子控制单元控制离合器的结合与分离。

作为本发明的优化方案，汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构还包括进油电磁阀和回油电磁阀，进油电磁阀和回油电磁阀用于调节车轮的制动压力，进油电磁阀安装在蓄能器和制动轮缸之间，回油电磁阀安装在制动轮缸和储液器之间，电子控制单元分别给进油电磁阀和回油电磁阀供电，进油电磁阀得电开启时，蓄能器内的制动液进入制动轮缸，制动轮缸中的制动压力增加，推动制动活塞和摩擦块压向制动盘；回油电磁阀得电开启时，制动轮缸中的制动液在储液器的吸力作用下回流至储液器，制动轮缸中的制动压力降低。

作为本发明的优化方案，汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构还包括制动压力传感器，制动压力传感器与制动轮缸内的制动液相接触，制动压力传感器用于实时检测制动轮缸内的制动液的制动压力，制动压力传感器将检测到的制动轮缸内的制动液的制动压力反馈给电子控制单元，电子控制单元将接收到的制动轮缸内的制动液的制动压力与目标值进行比较，超过阈值会通过故障指示灯报警。

作为本发明的优化方案，储液器和蓄能器之间设置有泄压阀，当蓄能器内压力高于定值时，泄压阀开启，制动液回流至储液器。

作为本发明的优化方案，汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构还包括散热器，储液器中的制动液经过散热器被泵向蓄能器，在散热器的出油口处还设置有温度传感器，温度传感器用于检测制动液的温度，同时将检测到的制动液的温度值反馈给电子控制单元。

作为本发明的优化方案，离合器为湿式片式离合器或电磁离合器。

作为本发明的优化方案，储液器为膨胀式储液器。

作为本发明的优化方案，蓄能器上设置有蓄能器压力传感器，蓄能器压力传感器用于检测蓄能器内制动液的压力，蓄能器压力传感器将检测到的蓄能器内制动液的压力值反馈给电子控制单元。

本发明具有积极的效果：1)本发明无需布置整车液压管道，易于与其它系统集成控制，结构紧凑、布置方便且动态响应迅速；

2)本发明利用制动能量直接驱动制动执行机构动作，可省去常规的油泵驱动电机，并促进制动能量循环利用及降低能源消耗；

3)本发明能有效分流制动负荷，降低制动盘摩擦副的磨损，提高摩擦副的使用寿命及抗热衰退性能；

4)本发明具有较好的抗失效能力，各个制动执行机构相对独立，如果其中一个出现故障，其他几个仍可使汽车可靠减速、停车；

5)本发明易于实现应急制动功能，可由汽车自身制动能量驱动制动执行机构动作，实现汽车应急制动；

6)本发明具有自我冷却功能，可防止制动执行机构温度过高而影响制动性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的布置示意图；

图3是本发明液压系统结构示意图。

其中：1、车轮，2、制动盘，3、离合器，4、油泵，5、储液器，6、蓄能器，7、制动轮缸，8、制动活塞，9、摩擦块，10、电子控制单元，11、进油电磁阀，12、回油电磁阀，13、制动压力传感器，14、泄压阀，15、散热器，16、温度传感器，17、蓄能器压力传感器。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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”、“设置”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，本发明公开了一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构，该汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构设置在每个车轮1旁，各个汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构之间互不干涉。汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构包括制动盘2、离合器3、油泵4、储液器5、蓄能器6、制动轮缸7、制动活塞8、摩擦块9和电子控制单元10，离合器3的主动部分与制动盘2连接，离合器3的从动部分与油泵4连接，油泵4的转子转动将储液器5的制动液泵向蓄能器6，蓄能器6和制动轮缸7相连通，制动液进入制动轮缸7增加制动轮缸7中的制动压力，制动轮缸7推动制动活塞8和摩擦块9压向制动盘2，制动盘2使得车辆减速或制动，电子控制单元10用于接收控制命令和反馈命令的执行情况，电子控制单元10控制离合器3的结合与分离。其中，储液器5、蓄能器6、制动轮缸7、制动活塞8、摩擦块9和电子控制单元10被合理的集成在一起构成一个整体安装在车轮1旁的车架上。

汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构还包括进油电磁阀11和回油电磁阀12，进油电磁阀11和回油电磁阀12用于调节车轮的制动压力，进油电磁阀11安装在蓄能器6和制动轮缸7之间，回油电磁阀12安装在制动轮缸7和储液器5之间，电子控制单元10分别给进油电磁阀11和回油电磁阀12供电，进油电磁阀11得电开启时，蓄能器6内的制动液进入制动轮缸7，制动轮缸7中的制动压力增加，推动制动活塞8和摩擦块9压向制动盘2；实现车辆的减速和制动。回油电磁阀12得电开启时，制动轮缸7中的制动液在储液器5的吸力作用下回流至储液器5，制动轮缸7中的制动压力降低。其中，进油电磁阀11和回油电磁阀12均采用线性控制电磁阀，进油电磁阀11和回油电磁阀12得到的电信号越大，开启的截面就越大，通过对进油电磁阀11和回油电磁阀12的控制，可实现车轮1制动压力的精确调节。

汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构还包括制动压力传感器13，制动压力传感器13与制动轮缸7内的制动液相接触，制动压力传感器13用于实时检测制动轮缸7内的制动液的制动压力，制动压力传感器13将检测到的制动轮缸7内的制动液的制动压力反馈给电子控制单元10，电子控制单元10将接收到的制动轮缸7内的制动液的制动压力与目标值进行比较，超过阈值会通过故障指示灯报警。其中，制动压力传感器13实时检测制动轮缸7内的制动液的制动压力，当制动压力较低时，电子控制单元10给进油电磁阀11供电，蓄能器6中的制动液进入制动轮缸7，制动压力增加；当制动压力较高时，电子控制单元10给回油电磁阀12供电，制动轮缸7中的制动液回流至储液器5，制动压力降低，通过不断的快速调节，将制动压力控制在理想的范围内，若制动压力传感器13提供的压力值与目标压力值相差较大，电子控制单元10则会及时通过故障指示灯报警，提醒驾驶人员注意。

储液器5和蓄能器6之间设置有泄压阀14，当蓄能器6内压力高于定值时，泄压阀14开启，制动液回流至储液器5，可以防止蓄能器6内压力过高而带来的危害。

汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构还包括散热器15，储液器5中的制动液经过散热器15被泵向蓄能器6，在散热器15的出油口处还设置有温度传感器16，温度传感器16用于检测制动液的温度，同时将检测到的制动液的温度值反馈给电子控制单元10。其中，散热器15将制动液进行冷却。在汽车缓速制动时，离合器3结合，油泵4工作，制动液由储液器5经过散热器15被泵向蓄能器6，再经泄压阀14回流至储液器5，如此循环，促进了制动能量的循环利用，从而降低了能源的消耗，将部分制动能量转变为制动液热能，通过散热器15散发至大气中，实现缓速制动的目的，达到分流制动负荷，降低了摩擦副磨损。若在制动的过程中，制动液的温度高于允许值，电子控制单元10会及时通过故障指示灯报警，提醒驾驶员注意。

离合器3为湿式片式离合器或电磁离合器。离合器3结合时，油泵4的转子转动将储液器5的制动液泵向蓄能器6；离合器3分离时，油泵4的转子停止转动。油泵4可为叶片泵或齿轮泵。

储液器5为膨胀式储液器。

蓄能器6上设置有蓄能器压力传感器17，蓄能器压力传感器17用于检测蓄能器6内制动液的压力，蓄能器压力传感器17将检测到的蓄能器6内制动液的压力值反馈给电子控制单元10。其中，蓄能器6内的压力值需处于一定范围，若蓄能器6内的压力值低至蓄能器6的下限值时，通过电子控制单元10控制离合器3结合。蓄能器6的上限值略大于泄压阀14的开启压力，若蓄能器6内的压力值高于蓄能器6的上限值或低于蓄能器6的下限值时，电子控制单元10将开启报警系统提醒驾驶员注意。

汽车的制动系统采用分层式控制，设置有制动总控制单元和电子控制单元10，制动总控制单元负责识别驾驶员的制动意图，判断制动状态，分配各车轮目标制动力及与汽车的其它系统间的信息交互，电子控制单元10用于采集蓄能器6内的压力、制动轮缸7内的制动压力及制动液的温度等信号，电子控制单元10根据制动总控制单元发出的命令实现车轮的减速、制动，并将相关的信息反馈至制动总控制单元。

各个汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构之间互不干涉，相互独立，可以充分发挥每个车轮的附着系数，若其中一个汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构出现问题，其它的汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构仍能正常工作，提高了汽车制动性能和安全性能。

当汽车制动时，电子控制单元10根据制动工况控制离合器3的接合，油泵4的转子转动将储液器5的制动液泵向蓄能器6，为汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构提供驱动力，促进制动能量的循环利用，从而降低能源消耗。当汽车处于持续制动时，离合器3结合，油泵4工作提供制动力矩，同时，制动液在汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构内部循环，并经由散热器15将部分制动能量散发至大气中，可达到分流制动负荷、降低摩擦副磨损的目的。

制动盘1通过离合器3带动油泵4转子转动，将制动液经由储液器5、散热器15泵向蓄能器6，为制动执行机构提供驱动力，促进制动能量循环利用，从而降低能源消耗。当汽车处于持续制动时，离合器3接合，油泵4工作提供部分制动力矩，同时制动液在执行机构内部循环，并经由散热器15将部分制动能量散发至大气中，可达到分流制动负荷、降低摩擦副磨损的目的。

另外，在离合器3的主动部分前添加一个行星齿轮机构，行星齿轮机构的行星架与制动盘2连接，行星齿轮机构的太阳轮与离合器3的主动部分连接，由行星齿轮机构的行星架驱动行星齿轮机构的太阳轮转动，从而根据实际需要提高油泵4的转子的转速。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构，所述的汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构设置在每个车轮(1)旁，其特征在于：所述的汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构包括制动盘(2)、离合器(3)、油泵(4)、储液器(5)、蓄能器(6)、制动轮缸(7)、制动活塞(8)、摩擦块(9)和电子控制单元(10)，离合器(3)的主动部分与制动盘(2)连接，离合器(3)的从动部分与油泵(4)连接，油泵(4)的转子转动将储液器(5)的制动液泵向蓄能器(6)，所述的蓄能器(6)和制动轮缸(7)相连通，制动液进入制动轮缸(7)中增加制动轮缸(7)中的制动压力，制动轮缸(7)推动制动活塞(8)和摩擦块(9)压向制动盘(2)，制动盘(2)使得车辆减速或制动，所述的电子控制单元(10)用于接收控制命令和反馈命令的执行情况，所述的电子控制单元(10)控制离合器(3)的结合与分离。

2.根据权利要求1所述的一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构，其特征在于：所述的汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构还包括进油电磁阀(11)和回油电磁阀(12)，所述的进油电磁阀(11)和回油电磁阀(12)用于调节车轮的制动压力，所述的进油电磁阀(11)安装在蓄能器(6)和制动轮缸(7)之间，所述的回油电磁阀(12)安装在制动轮缸(7)和储液器(5)之间，所述的电子控制单元(10)分别给进油电磁阀(11)和回油电磁阀(12)供电，进油电磁阀(11)得电开启时，蓄能器(6)内的制动液进入制动轮缸(7)，制动轮缸(7)中的制动压力增加，推动制动活塞(8)和摩擦块(9)压向制动盘(2)；回油电磁阀(12)得电开启时，制动轮缸(7)中的制动液在储液器(5)的吸力作用下回流至储液器(5)，制动轮缸(7)中的制动压力降低。

3.根据权利要求2所述的一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构，其特征在于：所述的汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构还包括制动压力传感器(13)，所述的制动压力传感器(13)与制动轮缸(7)内的制动液相接触，所述的制动压力传感器(13)用于实时检测制动轮缸(7)内的制动液的制动压力，所述的制动压力传感器(13)将检测到的制动轮缸(7)内的制动液的制动压力反馈给电子控制单元(10)，电子控制单元(10)将接收到的制动轮缸(7)内的制动液的制动压力与目标值进行比较，超过阈值会通过故障指示灯报警。

4.根据权利要求2所述的一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构，其特征在于：所述的储液器(5)和蓄能器(6)之间设置有泄压阀(14)，当蓄能器(6)内压力高于定值时，泄压阀(14)开启，制动液回流至储液器(5)。

5.根据权利要求1所述的一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构，其特征在于：所述的汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构还包括散热器(15)，储液器(5)中的制动液经过散热器(15)被泵向蓄能器(6)，在散热器(15)的出油口处还设置有温度传感器(16)，所述的温度传感器(16)用于检测制动液的温度，同时将检测到的制动液的温度值反馈给电子控制单元(10)。

6.根据权利要求1所述的一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构，其特征在于：所述的离合器(3)为湿式片式离合器或电磁离合器。

7.根据权利要求1所述的一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构，其特征在于：所述的储液器(5)为膨胀式储液器。

8.根据权利要求1所述的一种汽车轮边分布式制动系统自驱动式制动执行机构，其特征在于：所述的蓄能器(6)上设置有蓄能器压力传感器(17)，所述的蓄能器压力传感器(17)用于检测蓄能器(6)内制动液的压力，所述的蓄能器压力传感器(17)将检测到的蓄能器(6)内制动液的压力值反馈给电子控制单元(10)。