CN106891879B - 车辆复合制动系统与车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆复合制动系统，具有：第一旋转电机，用作制动踏板制动感觉反馈机构，具有第一转轴；第二旋转电机，用作制动增压机构，具有第二转轴；运动传感器，用于感知所述制动踏板被踩踏时的运动状态；控制单元，用于响应于所述制动踏板的运动状态控制所述第一旋转电机和第二旋转电机的运行；耦合器，包括：连接至第一旋转电机的转轴的第一旋转体；连接至第二旋转电机的转轴的第二旋转体；第一旋转体与第二旋转体在第一旋转电机和/或第二旋转电机的带动下可独立旋转，并且在二者旋转方向上具有空隙；空隙可籍由第一旋转电机和/或第二旋转电机的运转状态调整。本发明的复合制动系统的可靠性高，稳定性好。

Description

车辆复合制动系统与车辆

技术领域

本发明涉及车辆制动系统，具体而言涉及一种使用具有反馈旋转电机以及增压旋转电机并使用耦合器实现机械解耦的复合制动系统。

背景技术

车辆制动系统是保障车辆正常、安全行驶的关键。制动系统主要包括供能装置、控制装置、传动装置和制动器四基板，制动主缸是传动装置中的关键，其一般安装在汽车的前部，靠近驾驶室或者发动机舱的位置，实现力与液压的转换，作为能量转换装置，在驾驶员或者自动驾驶系统/辅助驾驶系统的控制下，与轮缸一起，实现车辆的制动。在一般的车辆上，通常是由制动踏板(或助力器的顶杆)控制活塞，将制动踏板和助力器产生的力转换为相应的液压，以一定的压力压入制动轮缸，从而产生制动动作的制动力。

电子液压制动系统是在传统的液压制动系统的基础上改善和发展而来的，包括了一个电子制动踏板总成，与传统的液压制动踏板相比，它通过踏板传感器例如位移传感器或者角度传感器，能够精确地感知驾驶人控制踏板的需求(例如轻重缓急)，或者基于上位ECU例如自动驾驶系统/辅助驾驶系统的制动需求，将对应的电信号传递给制动系统ECU，ECU根据不同的制动需求自动调节车轮的制动压力，可避免了液压机械制动系统作用反力引起的振动而导致驾驶者不自觉地减小制动力的危险。同时，采用电子液压系统也更加有利于实现驾驶的安全风险规避，具有更少的响应时间。

发明内容

本发明旨在提出一种车辆复合制动系统，包括：

制动踏板；

连杆，与所述制动踏板连接，该连杆被设置成在所述制动踏板运动时具有相应的行程；

运动传感器，用于感知所述制动踏板被踩踏时的运动状态；

制动主缸，具有至少一个可在制动主缸的缸体内活动的活塞；

第一旋转电机，被设置作为踏板制动感觉反馈机构，响应于所述制动踏板的运动而被驱动旋转以产生阻碍所述制动踏板进一步运动的阻抗力，所述连杆传递该阻抗力至制动踏板；

第二旋转电机，被设置作为制动增压机构，响应于所述制动踏板的运动而被驱动旋转以产生用于推动制动主缸的活塞运动的推力，所述制动主缸的活塞响应于制动增压机构产生的推力而产生液压输出；

控制单元，用于响应于所述制动踏板的运动状态控制所述第一旋转电机和第二旋转电机的运行；

其中，在第一旋转电机与第二旋转电机之间还设置有一耦合器，该耦合器具有第一工作状态以及第二工作状态，在所述第一工作状态下，所述第一旋转电机和第二旋转电机独立运行，在所述第二工作状态下，所述第一旋转电机提供辅助扭矩给第二旋转电机。

由以上技术方案可知，本发明提出的车辆复合制动系统，尤其是使用旋转电机作为制动力反馈电机以及使用旋转电机作为增压电机的电子液压制动系统，采用新的耦合器实现制动踏板与制动主缸的活塞/增压器之间的机械解耦，其两个转动部件随着增压电机和反馈电机而同步转动，并且通过在耦合器的转动方向上保留一定空隙使得耦合块之间的位置可随着车辆不同的工况而改变，尤其是在正常制动状态、制动力不足状态以及其他异常状态下，能够通过该耦合器来实现对异常状态的控制和制动风险的解除，使得制动安全得到保障。同时，使用该耦合器还可以使得整个系统不再采用液压增压器件或者真空增压器件，而直接采用简单且技术成熟的旋转电机作为增压装置和制动感觉反馈模拟器，容易实现机械解耦，并且在控制上更加容易实现多功能性以及稳定性保障。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一基板。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一基板。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成基板可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成基板均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是根据本发明某些实施例的车辆制动系统的示意图。

图2是根据本发明某些实施例的耦合器的示意图，侧视图。

图3是根据本发明某些实施例的耦合器的反馈部分(第一基板)的示意图，正视图。

图4是根据本发明某些实施例的耦合器的增压部分(第二基板)的示意图，正视图。

图5是根据本发明某些实施例的增压传动机构的传动结构示意图。

图6是根据本发明另一实施例的增压传动机构的传动结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1、图2所示，车辆用的制动系统，尤其是图1中的电子液压制动系统100，具有制动踏板101、连杆102、回复弹簧103、角度传感器104、踏板传动机构105、踏板力反馈电机106、耦合器108、增压电机110、增压传动机构111、制动主缸112以及补充液罐120，还包括与制动主缸112、反馈电机106、增压电机110以及角度传感器104连接的制动系统ECU(为便于描述和简要说明，以下简称ECU)130。ECU作为制动系统的控制中枢，整体控制制动系统的运行与实现。

本发明以上以及以下将要描述的各个实施例中，反馈电机106和增压电机110均为旋转电机。

如图1所示，制动主缸112具有两个供压出口管路112a和112b，用于输出液压至制动轮缸(未标示)，从而产生所需的制动力，以对车轮施加制动控制。

制动主缸112在工作时籍由补充液灌120通过供压入口管路120a和120b向制动主缸112的缸体内补充制动液。

在一些典型实现过程中，当制动踏板101受到驾驶者踩踏，即通过制动踏板得到驾驶者的预期制动期望(制动需求)时，通过连杆102发生旋转，角度传感器104采集踏板的运动信号(例如基于采集到的连杆的旋转角度而体现)并将踏板运动信号发送至ECU 130，ECU根据制动需求控制增压电机110的增压助力输出以及反馈电机106提供至踏板的反馈，增压电机110的输出经由导杆等传递机构将力传递到旋转制动主缸，从而使得制动主缸112的容积发生变化，从而引起液压的输出，液压输出到轮缸后由制动器例如盘式制动器或者鼓式制动器执行制动动作，从而实现踏板制动。而反馈电机106的输出则施加到连杆102与制动踏板101上，模拟制动感觉。

如图1，回复弹簧103，作为恢复机构，设置在反馈106电机与制动踏板101之间，并具有使制动踏板恢复到初始状态的趋势。回复弹簧103，尤其是扭转弹簧，可以是设置在连杆102上，尤其用于提供阻碍连杆随着制动踏板运动的力，并且具有使得连杆恢复到初始状态的趋势。尤其优选的是，扭转弹簧的弹簧轴线与反馈电机106的转轴轴线平行或者位于同一直线上。

在一些实施例中，还可以设置多个前述的回复弹簧103。

在可选的例子中，这样的回复弹簧103与反馈电机106共同或者单独提供阻碍制动踏板101前进的阻抗力以向驾驶者给予制动感觉反馈。

结合图1，角度传感器104，被设置用于采集制动踏板101的运动信息，从而得到驾驶者的制动需求与预期。当然，在一些实施例中，制动踏板101的运动信息的采集或者制动需求的采集还可以是通过其他方式来实现，例如基于踏板行程变化的采集(通过位移传感器)，或者通过施加到踏板上的压力的采集(通过力传感器)来实现，但这些举例并非用于限定本发明的实施。

踏板传动机构105，设置在制动踏板101与反馈电机106之间，用于反馈电机的转轴与跟制动踏板直连的连杆102之间的力矩传递，从而传递到制动踏板101上。

踏板传动机构105，例如可以采用变速机构(例如行星齿轮装置、定轴齿轮减速装置)或者变向机构，或者它们的组合。

在一些实施例中，制动系统100还可以不设置这样的踏板传动机构105，而使得反馈电机106的转轴与连杆102直接连接(通过轴承等部件)。

同样的，增压传动机构111，用于增压电机110的转轴与制动主缸112的活塞杆之间的力矩传递。

增压传动机构111，尤其是采用变速传递机构，例如可以采用变速机构或者变向机构，或者它们的组合。

在一些实施例中，制动系统100还可以不设置这样的增压传动机构111，而是使得增压电机110的转轴与制动主缸112的活塞杆直接连接(通过轴承等部件)，直接驱动制动主缸112的活塞杆运动。

制动主缸112，在图1所示的例子中为旋转型主缸，具有大致呈环形的缸体以及设置缸体内与缸体中心线大致同轴并可在缸体内受驱动而旋转的转轴，转轴上设置有耳部，转轴受增压电机的输出轴(转轴)输出的旋转力驱动而旋转，或者经过如前述的增压传动机构111后被驱动而旋转，从而引起环形缸体内的液压变化，输出液压到制动轮缸产生制动力。

在另一些例子中，这样的制动主缸113还可以构造成直线型主缸，前述增压电机110输出的旋转力被通过力传递机构进行转换，例如从旋转运动到直线运动的转换，使其推动如传统的液压缸的活塞杆从而使得活塞运动，引起制动缸体内的液压变化，输出液压到制动轮缸产生制动力。

结合图1、图2所示，该制动系统的制动功能实现过程中，具有一耦合器108设置在踏板制动力反馈电机106和增压电机110之间，用于实现机械解耦。

如图2，耦合器108包括与反馈电机106的转轴连接的第一基板108a以及与增压电机110的转轴连接的第二基板108b。第一基板108a与第二基板108b相对地设置。

结合图2、图3、图4所示，第一基板108a，作为旋转体，与反馈电机106的转轴106a同步旋转。

第二基板108b，作为旋转体，与增压电机110的转轴110a同步旋转。

第一基板108a与第二基板108b的相对的表面上分别设置有至少一个耦合块109，这些耦合块109在沿着旋转的方向上留有空隙使得耦合块109之间具有至少一个第一位置以及至少一个第二位置，在第一位置，所述第一基板和/或第二基板独立地旋转，在第二位置，所述第一基板和第二基板共同旋转。

结合图2、图3和图4所示，第一基板108a与第二基板108b中，当其中一方旋转过一定角度之后，才能与另一方接触，并驱动其共同旋转。也就是说，前述的旋转方向的空隙可籍由增压电机和/或反馈电机的运转状态调整而减小或消除。在空隙保持时，制动踏板与制动主缸之间保持机械解耦状态，在空隙消除时，制动踏板与制动主缸之间机械解耦状态解除。

当然，前述每一个基板表面(108a、108b)可设置多个耦合块109。

在一些例子中，前述第一基板108a与第二基板108b均构造成盘式结构。

作为可选的方式，耦合块109构造为凸轮或曲柄滑块。

例如，ECU根据增压电机110的异常状态和/或制动主缸112的压力异常状态来控制调整反馈电机106的旋转，例如提供第二旋转电机的扭矩输出和/或转速，以使耦合器108的第一基板108a上的耦合块与第二基板108b上的耦合块结合(此时，机械解耦状态解除)，从而使得第一基板108a在受到驱动旋转时带动第二基板108b共同旋转。

结合图1、图2所示，制动主缸112的内部压力可通过传感器来实时监测并传递到ECU，ECU根据制动需求来判定制动主缸内的压力是否达到需求，并且在压力达不到需求(异常时)，还可以控制反馈电机106作为辅助增压电机来使用，控制其运动速度和方向，驱动耦合器108的第一基板108a运动，使得耦合块结合，从而使得机械解耦状态解除，并由此进一步提供辅助的增压驱动力至增压电机110(例如因为增压电机提供的增压驱动不足使得制动主缸内的压力异常)，从而增强制动系统的可靠性和稳定性。

同时，例如在侦测到增压电机110失效或者异常，例如供电不足、没有供电、线路故障等情况时，如前述的，ECU将控制所述反馈电机106作为辅助增压电机来使用，控制其运动速度和方向，驱动耦合器108的第一基板108a运动，使得耦合块结合，从而使得机械解耦状态解除，并由此进一步提供增压驱动力至增压电机110，从而增强制动系统的可靠性和稳定性。

同时，在另一些例子中，当增压电机110、反馈电机106均失效或者异常时，例如供电不足、没有供电、线路故障等情况时，可通过驾驶者进一步踩踏制动踏板101而使得连杆转动，并带动反馈电机106的转轴运动，此时尤为必要的是设置图1中的踏板传动机构105，从而以较小的力而驱动转轴的旋转，并进一步驱动耦合器108的第一基板108a运动，使得耦合块结合，从而使得机械解耦状态解除，带动增压电机110的转轴旋转，从而实现制动增压，避免在2个电机均失效时制动系统完全失灵，减小制动风险带来的危害。

当反馈电机106失效或者异常时，如前述的，仍可通过前述的恢复机构例如回复弹簧103实现一定的制动反馈。

在一些实施例中，为了防止反馈电机106失效引起的制动风险，我们还可以设置二个以上的反馈电机进行串联，以提升效率以及提供失效模式下的可靠性。

同理，为了防止增压电机110失效引起的制动风险，我们还可以设置二个以上的增压电机进行串联，以提升效率以及提供失效模式下的可靠性。

本发明的实施例中，结合图5、图6所示，由其优选的是，增压传动机构111采用行星齿轮装置140来实现，行星齿轮装置140与增压电机110的转轴同轴配置。

如图5所示，结合图1，在一个例子中，行星齿轮装置140的直接动力输入为增压电机110的转轴110a。本例中，行星齿轮装置具有齿圈140a、行星架140b、太阳轮140c和行星轮140d，齿圈140a固定，增压电机110的转轴110a(即输出轴)与太阳轮140c连接，可驱动太阳轮旋转，行星架140b与行星轮140d连接，并且耦合器108的第二基板108b经增压电机的转轴直接与行星架连接，行星架140b作为动力输出端提供动力输出至制动主缸的推动部，例如旋转主缸的转轴或者直线型主缸的活塞杆(需要经过力的方向变换机构，例如但不限于凸轮传动机构、曲柄传动机构、齿轮齿条传动机构等)。

在这样的实施例中，耦合器和增压电机的转轴相连接，结构简单，易于实现。

如图6所示，结合图1，在另一个例子中，行星齿轮装置的直接动力输入为增压电机110的转轴以及耦合器108(的第二基板108b)。

本例中，行星齿轮装置具有齿圈140a、行星架140b、太阳轮140c和行星轮140d，行星架140b固定，增压电机110的转轴(即输出轴)与太阳轮140c连接，可驱动太阳轮旋转，行星架140b与行星轮140d连接，并且耦合器的第二基板108b经增压电机110的转轴110a直接与齿圈140a连接，齿圈140a作为动力输出端提供动力输出至制动主缸的推动部，例如旋转主缸的转轴或者直线型主缸的活塞杆(需要经过力的方向变换机构，例如但不限于凸轮传动机构、曲柄传动机构、齿轮齿条传动机构等)。如此以增强耦合器-增压电机-增压传动机构111。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (14)

1.一种车辆复合制动系统，其特征在于，包括：

制动踏板；

连杆，与所述制动踏板连接，该连杆被设置成在所述制动踏板运动时具有相应的行程；

运动传感器，用于感知所述制动踏板被踩踏时的运动状态；

制动主缸，具有至少一个可在制动主缸的缸体内活动的活塞；

第一旋转电机，被设置作为踏板制动感觉反馈机构，响应于所述制动踏板的运动而被驱动旋转以产生阻碍所述制动踏板进一步运动的阻抗力，所述连杆传递该阻抗力至制动踏板；

第二旋转电机，被设置作为制动增压机构，响应于所述制动踏板的运动而被驱动旋转以产生用于推动制动主缸的活塞运动的推力，所述制动主缸的活塞响应于制动增压机构产生的推力而产生液压输出；

控制单元，用于响应于所述制动踏板的运动状态控制所述第一旋转电机和第二旋转电机的运行；

其中，在第一旋转电机与第二旋转电机之间还设置有一耦合器，该耦合器具有第一工作状态以及第二工作状态，在所述第一工作状态下，所述第一旋转电机和第二旋转电机独立运行，在所述第二工作状态下，所述第一旋转电机提供辅助扭矩给第二旋转电机；

用于连接至第一旋转电机的转轴并可受其驱动旋转的第一旋转体；用于连接至所述第二旋转电机的转轴并可受其驱动旋转的第二旋转体；其中，所述第一旋转体与第二旋转体在所述第一旋转电机和/或第二旋转电机的带动下可独立旋转，并且在二者旋转方向上具有空隙；所述空隙可籍由所述第一旋转电机和/或第二旋转电机的运转状态调整而减小或消除；

所述第一旋转体与第二旋转体可独立旋转并且在其中一方旋转过一定角度后与另一方接触，并驱动其共同旋转；

所述第一旋转体与第二旋转体上均设置有至少一个耦合块，这些耦合块之间具有至少一个第一位置以及至少一个第二位置，在第一位置，所述第一旋转体和/或第二旋转体独立地旋转，在第二位置，所述第一旋转体和第二旋转体共同旋转。

2.根据权利要求1所述的车辆复合制动系统，其特征在于，所述耦合器在第二工作模式下，所述控制单元控制提高第二旋转电机的扭矩输出和/或转速以使第一旋转体与第二旋转体共同旋转。

3.根据权利要求1所述的车辆复合制动系统，其特征在于，所述车辆复合制动系统还包括至少一个恢复机构，设置在所述第一旋转电机与所述制动踏板之间，并具有使所述制动踏板恢复到初始状态的趋势；

所述至少一个恢复机构和所述第一旋转电机共同或者单独提供阻碍所述制动踏板前进的阻抗力以向驾驶者给予制动感觉反馈。

4.根据权利要求1所述的车辆复合制动系统，其特征在于，所述踏板与所述第一旋转电机之间还设置一踏板传动机构，用于第一旋转电机的转轴与连杆之间的力矩传递。

5.根据权利要求1所述的车辆复合制动系统，其特征在于，所述第二旋转电机的输出轴与制动主缸的活塞杆直接连接。

6.根据权利要求1所述的车辆复合制动系统，其特征在于，所述第二旋转电机的输出轴经由增压传递机构与制动主缸的活塞杆连接。

7.根据权利要求6所述的车辆复合制动系统，其特征在于，所述增压传递机构包括与第二旋转电机的转轴同轴配置的行星齿轮装置。

8.根据权利要求7所述的车辆复合制动系统，其特征在于，所述行星齿轮装置具有齿圈、行星架、太阳轮和行星轮，齿圈固定，所述第二旋转电机的输出轴与太阳轮连接，可驱动太阳轮旋转，并且所述耦合器的第二部分直接与行星架连接，所述行星架作为动力输出端提供动力输出至制动主缸的活塞杆。

9.根据权利要求7所述的车辆复合制动系统，其特征在于，所述行星齿轮装置具有齿圈、行星架、太阳轮和行星轮，行星架固定，所述第二旋转电机的输出轴与太阳轮连接，可驱动太阳轮旋转，且所述耦合器的第二部分直接与齿圈连接，所述齿圈作为动力输出端提供动力输出至制动主缸的活塞杆。

10.根据权利要求6所述的车辆复合制动系统，其特征在于，所述增压传递机构包括与第二旋转电机的转轴不同轴配置的定轴齿轮装置，所述第二旋转电机的输出轴与定轴齿轮减速装置的输入端连接，并且所述耦合器的第二部直接与减速装置的输出端相连，定轴齿轮减速装置的输出端提供动力至制动主缸的活塞杆。

11.根据权利要求1所述的车辆复合制动系统，其特征在于，所述复合制动系统中设置有至少两个串联的所述第一旋转电机。

12.根据权利要求1所述的车辆复合制动系统，其特征在于，所述复合制动系统中设置有至少两个串联的所述第二旋转电机。

13.根据权利要求1所述的车辆复合制动系统，其特征在于，所述车辆复合制动系统还包括用于检测所述制动主缸的缸内压力的压力传感器，与所述控制单元连接。

14.一种车辆，其特征在于，具有权利要求1-13中任意一项所述的车辆复合制动系统。