CN106915341A - 一种具有辅助助力的制动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动汽车制动技术领域，尤其公开了一种具有辅助助力的制动装置，包括液压制动力输出模块、制动力输入机械模块、辅助助力输入模块及控制模块；制动装置设有第一容腔与第二容腔，第二容腔内设有用于调节踏板行程间隙的复位弹簧、滑动连接有转接滑块，推杆设有球形部，推杆与转接滑块构成球铰副；本发明采用模块化设计，取消了现有制动装置所使用的真空泵、真空罐等，由电机直接通过滑竿将力作用于制动主缸活塞，缩短响应时间、提升可靠性、降低噪声、减少占用空间；此外，具备驾驶员踏板力与电机两路制动途径，保证与现有制动装置安装方式的一致性，保留驾驶员传统操作习惯方式；增设电磁离合器，有效保护电机，延长电机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车制动技术领域，尤其公开了一种具有辅助助力的制动装置。
背景技术
电动化和智能化是汽车发展趋势，传统汽车制动的助力系统由燃油发动机进气歧管提供负压，经由真空助力器（俗称大力鼓）将气压转化成机械力，进而实现助力制动；由于电动汽车不存在燃油发动机，助力制动装置没有依赖的真空源，目前方法是在电动汽车上附加电动真空泵、真空罐、压力阀等部件，由其将电力转化成气压，再通过大力鼓将气压转化成机械力，进而作用于制动主缸活塞上，但这种方式存在助力链条长、制动响应时间长、可靠性低、制动噪声大、因系统部件多所占用空间大、连续制动时产生的制动力不足等诸多缺点。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种具有辅助助力的制动装置，由电机直接将电力转化为机械力，通过滑竿作用于制动主缸活塞上，缩短制动响应时间、提升制动可靠性和制动效率、降低制动噪声、缩小制动装置的占用空间，连续制动时输入力稳定。
为实现上述目的，本发明的一种具有辅助助力的制动装置，包括液压制动力输出模块、制动力输入机械模块、辅助助力输入模块及控制模块；液压制动力输出模块包括装设于汽车车架并用于制动汽车车轮的制动主缸；制动力输入机械模块包括滑动连接于汽车车架并与制动主缸的活塞连接的滑竿、转动连接于汽车车架并用于驱动滑竿的踏板；辅助助力输入模块包括装设于汽车车架并用于驱动滑竿的电机、与滑竿或/和踏板配合的传感器；控制模块包括微处理器、信号输入输出接口及与微处理器电性连接的保护单元，电机、传感器分别经由信号输入输出接口与微处理器电性连接。
优选地，所述具有辅助助力的制动装置还包括座体，制动主缸装设于座体，滑竿为滑动连接于座体的丝杠，丝杠套设有铰接于座体的螺母，电机装设于座体，电机的输出轴装设有齿轮，螺母设有与齿轮啮合的外齿圈。
优选地，所述丝杠的一端与制动主缸的活塞连接，踏板连接有用于抵接丝杠另一端的推杆，制动力输入机械模块还包括用于调节踏板行程间隙的复位弹簧，复位弹簧的两端分别连接座体及丝杠。
优选地，所述推杆的一端转动连接于踏板，推杆的另一端转动连接于丝杠，推杆、踏板之间的转动点与踏板、汽车车架之间的转动点彼此间隔设置。
优选地，所述座体设有非圆滑孔，丝杠容设于非圆滑孔内，丝杠设有与非圆滑孔配合的非圆杆部。
优选地，所述座体设有第一容腔及第二容腔，第二容腔位于第一容腔与踏板之间，齿轮、螺母均容设于第一容腔内，复位弹簧容设于第二容腔内。
优选地，所述第二容腔内滑动连接有装设于丝杠另一端的转接滑块，转接滑块设有球形槽，推杆设有容设于球形槽内的球形部，推杆与转接滑块构成球铰副。
优选地，所述丝杠的另一端装设有用于抵接转接滑块的第一橡胶垫片，转接滑块装设有用于抵接座体的第二橡胶垫片。
优选地，所述传感器为装设于丝杠与转接滑块之间的压力传感器或/和传感器为装设于踏板的角位移传感器。
优选地，所述第一容腔内容设有电磁离合器，电磁离合器包括装设于座体的固定组件及装设于螺母的旋转组件。
本发明的有益效果：本发明的制动装置取消了现有电动汽车制动装置中所使用的真空泵、真空罐及大力鼓等元件，由电机直接通过滑竿将力作用于制动主缸活塞，提供制动所需的辅助助力，装置内部部件都采取模块化，集成度高，缩短制动响应时间、提升制动可靠性、降低制动噪声、缩小制动装置的占用空间，并在连续制动时提供足够的制动力；此外，本发明的制动装置具备两路制动途径，即使电机失效，还能通过人力踩踏板的方式对汽车车轮进行制动，不使整个制动装置失效，实现冗余保护措施，同时保证与现有制动装置安装方式的一致性，保留了传统制动装置的驾驶员操作习惯；通过增设电磁离合器，可有效保护电机，延长电机的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的局部剖视图；
图2为图1中A部分的局部放大示意图；
图3为本发明的非圆杆部与非圆滑孔配合后的截面图。
附图标记包括：
11—制动主缸 12—滑竿 13—踏板
14—电机 15—传感器 16—座体
17—螺母 18—齿轮 19—推杆
21—复位弹簧 22—非圆滑孔 23—非圆杆部
24—第一容腔 25—第二容腔 26—转接滑块
27—第一橡胶垫片 28—第二橡胶垫片 29—固定组件
31—旋转组件。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
请参阅图1，本发明的一种具有辅助助力的制动装置，包括液压制动力输出模块、制动力输入机械模块、辅助助力输入模块及控制模块；液压制动力输出模块包括装设在汽车车架上并用于制动汽车车轮的制动主缸11，制动主缸11为常用的液压缸，制动主缸11经由液压阀等作用在汽车车轮上；制动力输入机械模块包括滑动连接在汽车车架上并与制动主缸11的活塞连接的滑竿12、转动连接在汽车车架上并用于驱动滑竿12移动的踏板13，踏板13可以通过轴体铰接在汽车车架上；辅助助力输入模块包括装设在汽车车架上并用于驱动滑竿12移动的电机14、与滑竿12或/和踏板13配合的传感器15；控制模块包括微处理器（MCU，全称为Microcontroller Unit）、信号输入输出接口及与微处理器电性连接的保护单元，电机14、传感器15分别经由信号输入输出接口与微处理器电性连接；微处理器用于接收传感器15传送的电信号，并发出指令给电机14，指令即可以控制电机14的转速及转向，也可以控制电机14的输出力矩，本实施例中，指令直接调控电机14的输出力矩。在电源失效时，保护单元能够进行紧急供电，从而不至于整个制动装置失效，本实施例中，保护单元设置有电容，在主电源正常使用时，保护单元的电容处于充电状态，当主电源失效时，保护单元的电容处于放电状态，利用电容的放电为电机14提供电力，确保本发明的制动装置可以正常使用，完成对汽车车轮的制动作业，进而确保汽车能够安全停止，起到冗余保护作用。
当需要对汽车进行制动时，驾驶员脚踩踏板13，使得踏板13相对汽车车架转动，转动的踏板13驱动滑竿12相对汽车车架移动，由于滑竿12与制动主缸11的活塞连接，移动的滑竿12即可直接作用在制动主缸11上；同时，与滑竿12或/和踏板13配合的传感器15将机械移动信号转化为电信号，即传感器15间接将驾驶员施加在踏板13上的作用力转换为电信号，电信号传递至控制模块，再由控制模块向电机14发送指令，使得电机14驱动滑竿12移动，最终利用踏板13施加在滑竿12上的力与电机14施加在滑竿12上的力共同驱动滑竿12，进而完成制动主缸11对汽车车轮的制动作业。
本发明的制动装置取消了现有电动汽车制动装置中所使用的真空泵、真空罐及大力鼓等元件，通过传感器15与电机14的配合提供制动所需的辅助助力，由电机14直接通过滑竿12将力作用在制动主缸11的活塞上，提供制动所需的辅助助力，制动装置内部部件都采取模块化，集成度高，缩短制动响应时间、提升制动可靠性、降低制动噪声、缩小制动装置的占用空间，并在连续制动时提供足够的制动力；此外，本发明的制动装置具备两路制动途径，即使电机14失效，还能通过人力踩踏板13的方式对汽车车轮进行制动，不使整个制动装置失效，实现冗余保护措施，同时保证与现有制动装置安装方式的一致性，保留了传统制动装置的驾驶员操作习惯，使得驾驶员在紧急情况下不慌乱。
所述具有辅助助力的制动装置还包括座体16，制动主缸11的缸体装设在座体16上，滑竿12为滑动连接在座体16上的丝杠，丝杠的外侧套设有铰接在座体16上的螺母17，螺母17的两端分别安装在轴承内，轴承安装在座体16上；优选地，丝杠为滚珠丝杠，一方面降低丝杠与螺母17之间因相对转动而产生的磨损，另一方面也提升丝杠与螺母17之间的反应灵敏性；电机14装设在座体16上，实际安装时，本发明制动装置的踏板13与汽车车架直接连接，座体16与汽车车架直接连接，制动装置的其它部件均安装在座体16上，确保制动装置的拆装更加方便；电机14的输出轴装设有齿轮18，螺母17的外侧设置有与齿轮18啮合的外齿圈；当电机14驱动齿轮18连带螺母17转动时，由于螺母17铰接在座体16上，与螺母17配合的丝杠即可相对座体16移动。优选地，齿轮18的半径小于螺母17的外齿圈的半径，确保齿轮18与螺母17的外齿圈构成减速传动，进而增大电机14作用在丝杠上的力矩。
请参阅图1和图2，所述丝杠的一端与制动主缸11的活塞连接，踏板13上连接有用于抵接丝杠另一端的推杆19，推杆19大致呈直条状，制动力输入机械模块还包括用于调节踏板13行程间隙的复位弹簧21，复位弹簧21的两端分别连接在座体16上及丝杠上，本实施例中，复位弹簧21套设在丝杠的外侧。当驾驶员脚踩踏板13时，转动的踏板13即可连带推杆19移动，移动的推杆19即可驱动丝杠移动，丝杠移动时压缩复位弹簧21；当驾驶员松开踏板13后，复位弹簧21在自身弹性力作用下连带丝杠反向移动，反向移动的丝杠即可驱动踏板13恢复原位。优选地，推杆19的外侧套设有防尘罩，防尘罩位于座体16与踏板13之间，防尘罩用于密封座体16与推杆19之间的间隙。
所述推杆19的一端转动连接在踏板13上，例如，推杆19的一端与踏板13之间通过轴体铰接在一起，推杆19的另一端转动连接在丝杠上，推杆19、踏板13之间的转动点与踏板13、汽车车架之间的转动点彼此间隔设置，确保本发明中踏板13的安装方式与传统制动装置中的安装方式一致，确保踏板13的更换安装更加方便；确保推杆19在移动过程中可与水平方向产生一定的夹角，避免踏板13的转动与丝杠的水平移动发生运动干涉，避免丝杠的水平移动被卡死。
请参阅图1和图3，本实施例中，所述座体16上设置有非圆滑孔22，丝杠容设在非圆滑孔22内，丝杠设置有与非圆滑孔22配合的非圆杆部23；例如，非圆滑孔22的横截面形状为半圆形、三角形或矩形等，此时非圆杆部23的横截面形状与非圆滑孔22的横截面形状相同，在丝杠的移动过程中，确保丝杠只能沿轴向水平移动，避免因丝杠转动而缩短制动主缸11的活塞及推杆19的使用寿命。
请参阅图1和图2，所述座体16设置有第一容腔24及与第一容腔24间隔设置的第二容腔25，第二容腔25位于第一容腔24与踏板13之间，齿轮18、螺母17均容设在第一容腔24内，复位弹簧21容设在第二容腔25内，防止外界的杂物进入到齿轮18与螺母17之间、复位弹簧21与丝杠之间而影响正常使用。
所述第二容腔25内滑动连接有装设在丝杠另一端上的转接滑块26，即转接滑块26可以在第二容腔25内前后滑动，转接滑块26滑动连接在第二容腔25内，转接滑块26上设置有球形槽，球形槽自转接滑块26的表面凹设而成，推杆19上设置有容设在球形槽内的球形部，推杆19与转接滑块26构成球铰副，即球形部可以在球形槽内转动，当推杆19推动转接滑块26移动时，避免踏板13的转动与转接滑块26的移动发生运动干涉而“卡死”。本实施例中，复位弹簧21的两端分别抵接在座体16上及转接滑块26上。
所述丝杠的另一端装设有用于抵接在转接滑块26上的第一橡胶垫片27，转接滑块26上装设有用于抵接在座体16上的第二橡胶垫片28；在转接滑块26推动丝杠移动的过程中，利用第一橡胶垫片27减缓转接滑块26与丝杠之间的冲击力；当复位弹簧21推动转接滑块26反向移动恢复原位时，利用第二橡胶垫片28减缓转接滑块26与座体16之间的冲击力；从而确保本发明的制动装置更加平稳地运行。
所述传感器15为装设在丝杠与转接滑块26之间的压力传感器或/和传感器15为装设于踏板13的角位移传感器；本实施例中，转接滑块26靠近丝杠的一端设置有沉孔，压力传感器装设在沉孔内，压力传感器将驾驶员输入力的变化量与变化率转换为电信号并传送给控制模块；角位移传感器安装在踏板13与汽车车架的旋转轴处，角位移传感器将踏板13开度的变化量及变化率转换为电信号并传送给控制模块；当然，根据实际需要，压力传感器与角位移传感器可以同时存在本发明的制动装置中，此时压力传感器为主，角位移传感器为辅。
所述第一容腔24内容设有电磁离合器，电磁离合器包括装设在座体16上的固定组件29及装设在螺母17上的并与固定组件29配合的旋转组件31，旋转组件31跟随螺母17一起转动；电磁离合器在电机14处于堵转状态时进行锁死，即电磁离合器产生磁力，利用固定组件29吸住旋转组件31，避免电机14长时间处于堵转状态下烧毁线圈；电机14运行时进行断开，即电磁离合器失去磁力，固定组件29不再吸住旋转组件31；通过增设电磁离合器，可有效保护电机14，延长电机14的使用寿命。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种具有辅助助力的制动装置，其特征在于：包括液压制动力输出模块、制动力输入机械模块、辅助助力输入模块及控制模块；液压制动力输出模块包括装设于汽车车架并用于制动汽车车轮的制动主缸；制动力输入机械模块包括滑动连接于汽车车架并与制动主缸的活塞连接的滑竿、转动连接于汽车车架并用于驱动滑竿的踏板；辅助助力输入模块包括装设于汽车车架并用于驱动滑竿的电机、与滑竿或/和踏板配合的传感器；控制模块包括微处理器、信号输入输出接口及与微处理器电性连接的保护单元，电机、传感器分别经由信号输入输出接口与微处理器电性连接。
2.根据权利要求1所述的具有辅助助力的制动装置，其特征在于：所述具有辅助助力的制动装置还包括座体，制动主缸装设于座体，滑竿为滑动连接于座体的丝杠，丝杠套设有铰接于座体的螺母，电机装设于座体，电机的输出轴装设有齿轮，螺母设有与齿轮啮合的外齿圈。
3.根据权利要求2所述的具有辅助助力的制动装置，其特征在于：所述丝杠的一端与制动主缸的活塞连接，踏板连接有用于抵接丝杠另一端的推杆，制动力输入机械模块还包括用于调节踏板行程间隙的复位弹簧，复位弹簧的两端分别连接座体及丝杠。
4.根据权利要求3所述的具有辅助助力的制动装置，其特征在于：所述推杆的一端转动连接于踏板，推杆的另一端转动连接于丝杠，推杆、踏板之间的转动点与踏板、汽车车架之间的转动点彼此间隔设置。
5.根据权利要求4所述的具有辅助助力的制动装置，其特征在于：所述座体设有非圆滑孔，丝杠容设于非圆滑孔内，丝杠设有与非圆滑孔配合的非圆杆部。
6.根据权利要求4所述的具有辅助助力的制动装置，其特征在于：所述座体设有第一容腔及第二容腔，第二容腔位于第一容腔与踏板之间，齿轮、螺母均容设于第一容腔内，复位弹簧容设于第二容腔内。
7.根据权利要求6所述的具有辅助助力的制动装置，其特征在于：所述第二容腔内滑动连接有装设于丝杠另一端的转接滑块，转接滑块设有球形槽，推杆设有容设于球形槽内的球形部，推杆与转接滑块构成球铰副。
8.根据权利要求7所述的具有辅助助力的制动装置，其特征在于：所述丝杠的另一端装设有用于抵接转接滑块的第一橡胶垫片，转接滑块装设有用于抵接座体的第二橡胶垫片。
9.根据权利要求7所述的具有辅助助力的制动装置，其特征在于：所述传感器为装设于丝杠与转接滑块之间的压力传感器或/和传感器为装设于踏板的角位移传感器。
10.根据权利要求6所述的具有辅助助力的制动装置，其特征在于：所述第一容腔内容设有电磁离合器，电磁离合器包括装设于座体的固定组件及装设于螺母的旋转组件。
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