CN106515699A - 汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构 - Google Patents

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童欣
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邵超超
唐金花
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Abstract

本发明涉及车辆制动技术领域，一种汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构，包括制动驱动部分和液压制动执行部分，制动驱动部分包括制动盘、油泵离合器和电子控制单元，油泵离合器的主动部分与制动盘传动连接，油泵离合器的从动部分与油泵的转子传动连接，电子控制单元控制油泵离合器的分离或结合；油泵为液压制动执行部分的动力源；制动执行部分包括蓄能器、储液器和轮缸，油泵的进油口与储液器的出油口连接，油泵的出油口与蓄能器的进油口连接，蓄能器的出油口与轮缸的进油口连接，轮缸的出油口与储液器进油口连接，轮缸内设置有制动活塞，制动活塞与制动盘相对的一面上设置有摩擦块，当摩擦块与制动盘贴紧时实现制动操作。

Description

汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构
技术领域
本发明涉及车辆制动技术领域，具体涉及一种汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构。
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，汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构还鲜有提及。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的电液复合式制动系统不能充分利用制动能量的缺陷，提供一种汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构，包括制动驱动部分和液压制动执行部分，所述的制动驱动部分包括制动盘、油泵离合器和电子控制单元，所述油泵离合器的主动部分与所述制动盘传动连接，所述油泵离合器的从动部分与油泵的转子传动连接，所述电子控制单元控制油泵离合器的分离或结合；所述液压制动执行部分与所述制动盘配合，所述油泵为所述液压制动执行部分的动力源；
所述的液压制动执行部分包括蓄能器、储液器和轮缸，所述油泵的进油口与所述储液器的出油口连接，所述油泵的出油口与所述蓄能器的进油口连接，所述的蓄能器的出油口与所述轮缸的进油口连接，所述轮缸的出油口与所述储液器进油口连接，所述轮缸内设置有制动活塞，所述制动活塞与制动盘相对的一面上设置有摩擦块，当所述摩擦块与制动盘贴紧时实现制动操作。
制动时电子控制单元控制油泵离合器结合，油泵离合器的从动部分随主动部分转动，其从动部分带动油泵运行，从而将制动液由储液器泵入蓄能器内，蓄能器内的高压制动液进入轮缸，轮缸制动压力增加，推动制动活塞及摩擦块压向制动盘，实现车辆减速、制动，制动完成后由轮缸流回储液器。
进一步地，所述的储液器与蓄能器之间设置有泄压管路，所述泄压管路上设置有泄压阀；所述储液器与所述的轮缸之间设置有回油电磁阀，所述蓄能器与所述轮缸之间设置有进油电磁阀；所述回油电磁阀和进油电磁阀均由所述电子控制单元控制。当油泵运行向蓄能器内泵入制动液时，若蓄能器内压力高于预定值时，则泄压阀开启，制动液回流至储液器，防止蓄能器内压力过高而造成安全隐患；回油电磁阀和进油电磁阀可以采用线性控制电磁阀，得到的电信号越大其开启截面越大，进油电磁阀得电开启时，蓄能器内的高压制动液进入轮缸，回油电磁阀得电开启时，轮缸内的制动液在储液器吸力的作用下回流至储液器，轮缸制动压力降低。通过对进油电磁阀和回油电磁阀的控制，可实现车轮制动压力的精确调整。
进一步地，为有效监控和利用电子控制单元自动控制各阀的启闭，所述的蓄能器上设置有蓄能压力传感器，所述的轮缸上设置有制动压力传感器，所述电子控制单元通过所述制动压力传感器的信号控制回油电磁阀。当蓄能器内压力值高于上限值或下限值时，电子控制单元则可以开启报警系统提醒驾驶员注意。轮缸上的制动压力传感器可实时监测轮缸内制动液的压力，作为制动压力控制的反馈信号，也可作为制动执行机构失效的参考信号，当制动压力较低时，电子控制单元给进油电磁阀供电，蓄能器中的制动液进入轮缸，制动压力增加；当制动压力较高时，电子控制单元给回油电磁阀供电，轮缸中的制动液回流至储液器，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。若制动压力传感器提供的压力值与目标压力值相差较大，电子控制单元则会及时通过故障指示灯报警，提醒驾驶员注意。
作为优选，所述的储液器与油泵之间还设置有散热器，所述的散热器出油口处设置有温度传感器，所述温度传感器与所述电子控制单元电信号连接。在汽车持续制动时，油泵离合器接合，油泵工作，制动液由储液器经过散热器被泵向蓄能器，再经泄压阀回流至储液器。如此不断循环，将部分制动能量转变为制动液热能，通过散热器散发至大气中，实现缓速制动的目的。若在制动过程中，制动液温度高于允许值，电子控制单元则会及时通过故障指示灯报警，提醒驾驶员注意。
作为优选，所述的油泵离合器为电磁离合器。
进一步地，每个车轮处均独立设置所述的制动执行机构。各个制动执行机构之间相互独立、互不干涉，可以充分发挥每个车轮的附着系数，且若其中一个制动执行机构出现问题，其他几个制动执行机构仍能正常工作，提高了车辆的制动性能及安全性能。
进一步地，所述的电子控制单元电连接有总控制单元，所述总控制单元负责识别驾驶员制动意图、判断制动状态、分配各车轮目标制动力、与电子控制单元及汽车其他系统间的信息交互。整个制动系统采用分层式控制结构，各电子控制单元用于采集蓄能器压力、制动压力及制动液温度等信号，根据制动系统总控制单元命令控制制动执行机构动作，实现车轮减速、制动，并将相关信息反馈给制动系统总控制单元。
进一步地，所述的制动驱动部分设置在所述液压制动执行部分内部。
作为上述结构的一种改进，所述的制动驱动部分与所述液压制动执行部分并排设置，两者固定连接为一个整体，可以降低电液复合式制动执行机构整体高度。
有益效果：本发明为解耦分布式制动执行机构，无需布置整车液压管道，易于与其他系统集成控制，结构紧凑、布置方便且动态响应迅速；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，并促进制动能量再利用及降低能源消耗；本发明能有效分担制动负荷，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；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；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；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是实施例1自供力式制动执行机构结构简图；
图2是自供力式制动执行机构液压系统结构示意图；
图3是自供力式制动执行机构布置示意图；
图4是实施例2制动驱动部分和液压制动执行部分布置示意图；
图5是实施例2制动驱动部分结构示意图；
图6是实施例2液压制动执行部分结构示意图。
其中:1、制动盘，2、轮缸壳体，3、制动活塞，4、摩擦块，5、轮缸，6、密封圈，7、散热器，8.电子控制单元，9.蓄能器，10.小齿轮，11.储液器，12.油泵离合器，13.油泵，14.车轮，15.制动执行机构，16.制动压力传感器，17.进油电磁阀，18.蓄能压力传感器，19.温度传感器，20.回油电磁阀，21.泄压阀，22.液压制动执行部分，23.制动驱动部分。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构，包括制动驱动部分23和液压制动执行部分22，为节省安装空间，本实施例中制动驱动部分23设置在液压制动执行部分22内部，所述的制动驱动部分23包括制动盘1、油泵离合器12、和电子控制单元8，所述油泵离合器12的主动部分与所述制动盘1传动连接，具体地，制动盘1外圈设置有齿圈，小齿轮10与齿圈啮合，从而制动盘1通过小齿轮10与油泵离合器12传动连接；所述油泵离合器12的从动部分与油泵13的转子传动连接，所述电子控制单元8控制油泵离合器12的分离或结合；所述液压制动执行部分22与所述制动盘1配合，所述油泵13为所述液压制动执行部分22的动力源。
具体地，如图1和2所示，所述的液压制动执行部分22包括蓄能器9、储液器11和轮缸5，所述油泵13的进油口与所述储液器11的出油口连接，所述的储液器11与油泵13之间还设置有散热器7，所述的散热器7出油口处设置有温度传感器19，所述温度传感器19与所述电子控制单元8电信号连接，所述油泵13的出油口与所述蓄能器9的进油口连接，所述的蓄能器9的出油口与所述轮缸5的进油口连接，所述轮缸5的出油口与所述储液器11进油口连接，所述轮缸5内设置有制动活塞3，制动活塞3与轮缸壳体2之间通过密封圈6密封，所述制动活塞3与制动盘1相对的一面上设置有摩擦块4，当所述摩擦块4与制动盘1贴紧时实现制动操作。所述的储液器11与蓄能器9之间设置有泄压管路，所述泄压管路上设置有泄压阀21；所述储液器11与所述的轮缸5之间设置有回油电磁阀20，所述蓄能器9与所述轮缸5之间设置有进油电磁阀17；所述回油电磁阀20和进油电磁阀17均由所述电子控制单元8控制。所述的蓄能器9上设置有蓄能压力传感器18，所述的轮缸5上设置有制动压力传感器16，所述电子控制单元8通过所述制动压力传感器16的信号控制回油电磁阀20。本实施例中以所述的油泵离合器12为电磁离合器为例。
如图3所示，本实施例中整车采用解耦分布式制动执行结构，每个车轮14处均独立设置所述的制动执行机构15，各制动执行机构15之间互不干涉，其中四个电子控制单元8与一个总控制单元连接，所述总控制单元负责识别驾驶员制动意图、判断制动状态、分配各车轮14目标制动力、与电子控制单元8及汽车其他系统间的信息交互。
工作原理如下：车辆正常行驶时，油泵离合器12处于分离状态，油泵13不工作；当制动时，电子控制单元8控制油泵离合器12结合，油泵离合器12主动部分带动其从动部分转动，从动部分带动油泵13运行，油泵13将制动液由散热器7出油口泵入蓄能器9，电子控制单元8控制进油电磁阀17打开，使得蓄能器9内高压制动油进入轮缸5，制动活塞3在制动液压力作用下在轮缸5内移动并向制动盘1贴近，达到制动效果。制动完成后或需要调整轮缸5内制动压力时，电子控制单元8控制回油电磁阀20开启，关闭或使进油电磁阀17开启截面变小，使得轮缸5内制动液回流至储液器11，从而通过进油电磁阀17和回油电磁阀20的控制，实现车轮14制动压力的精确调节。在以上过程中若蓄能器9内压力过高，泄压阀21开启，从而制动液由蓄能器9回流至储液器11内，达到泄压目的，避免蓄能器9压力过高带来的安全隐患；蓄能器9内压力必须处于一定的范围内，若压力低至下限值时，则在汽车行驶过程中电子控制单元8立即控制油泵离合器12接合，驱动油泵13工作，将储液器11内制动液泵入蓄能器9，而进油电磁阀17不开启；压力上限值略大于泄压阀21开启压力。若压力值高于上限值或低于下限值时，则开启报警系统提醒驾驶员注意。
在汽车持续制动时，油泵离合器12接合，油泵13工作，制动液由储液器11经过散热器7被泵向蓄能器9，再经泄压阀21回流至储液器11，如此不断循环，将部分制动能量转变为制动液热能，通过散热器7散发至大气中，实现缓速制动的目的。若在制动过程中，制动液温度高于允许值，电子控制单元8则会及时通过故障指示灯报警，提醒驾驶员注意。
实施例2
与实施例1的区别在于，如图4～6所示，所述的制动驱动部分23与所述液压制动执行部分22并排设置，两部分设置为一体。其工作原理和实施例1中相同，相比于实施例1的设置方式，本实施例设置方式能够有效降低制动执行结构的整体高度。
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 (9)

1.一种汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构，其特征在于：包括制动驱动部分(23)和液压制动执行部分(22)，所述的制动驱动部分(23)包括制动盘(1)、油泵离合器(12)和电子控制单元(8)，所述油泵离合器(12)的主动部分与所述制动盘(1)传动连接，所述油泵离合器(12)的从动部分与油泵(13)的转子传动连接，所述电子控制单元(8)控制油泵离合器(12)的分离或结合；所述液压制动执行部分(22)与所述制动盘(1)配合，所述油泵(13)为所述液压制动执行部分(22)的动力源；
所述的液压制动执行部分(22)包括蓄能器(9)、储液器(11)和轮缸(5)，所述油泵(13)的进油口与所述储液器(11)的出油口连接，所述油泵(13)的出油口与所述蓄能器(9)的进油口连接，所述的蓄能器(9)的出油口与所述轮缸(5)的进油口连接，所述轮缸(5)的出油口与所述储液器(11)进油口连接，所述轮缸(5)内设置有制动活塞(3)，所述制动活塞(3)与制动盘(1)相对的一面上设置有摩擦块(4)，当所述摩擦块(4)与制动盘(1)贴紧时实现制动操作。
2.根据权利要求1所述的汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构，其特征在于：所述的储液器(11)与蓄能器(9)之间设置有泄压管路，所述泄压管路上设置有泄压阀(21)；所述储液器(11)与所述的轮缸(5)之间设置有回油电磁阀(20)，所述蓄能器(9)与所述轮缸(5)之间设置有进油电磁阀(17)；所述回油电磁阀(20)和进油电磁阀(17)均由所述电子控制单元(8)控制。
3.根据权利要求2所述的汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构，其特征在于：所述的蓄能器(9)上设置有蓄能压力传感器(18)，所述的轮缸(5)上设置有制动压力传感器(16)，所述电子控制单元(8)通过所述制动压力传感器(16)的信号控制回油电磁阀(20)。
4.根据权利要求1或2所述的汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构，其特征在于：所述的储液器(11)与油泵(13)之间还设置有散热器(7)，所述的散热器(7)出油口处设置有温度传感器(19)，所述温度传感器(19)与所述电子控制单元(8)电信号连接。
5.根据权利要求1所述的汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构，其特征在于：所述的油泵离合器(12)为电磁离合器。
6.根据权利要求1所述的汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构，其特征在于：每个车轮(14)处均独立设置所述的制动执行机构(15)。
7.根据权利要求6所述的汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构，其特征在于：所述的电子控制单元(8)电连接有总控制单元，所述总控制单元负责识别驾驶员制动意图、判断制动状态、分配各车轮(14)目标制动力、与电子控制单元(8)及汽车其他系统间的信息交互。
8.根据权利要求1所述的汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构，其特征在于：所述的制动驱动部分(23)设置在所述液压制动执行部分(22)内部。
9.根据权利要求1所述的汽车解耦分布式制动系统自供力式制动执行机构，其特征在于：所述的制动驱动部分(23)与所述液压制动执行部分(22)并排设置。
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