CN107323447B - 电动助力制动器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动助力制动器，通过底座连接板上的车身连接块固定在汽车机架上，包括伺服电机，伺服电机通过平键连接至主动同步带轮，主动同步带轮通过同步带连接至从动同步带轮，从动同步带轮固定于连接轴上，连接轴上固定有滚珠丝杆副的螺母，滚珠丝杆副的丝杆的第一端连接至外部的制动主缸的活塞杆，丝杆的第二端连接至外部的制动踏板；压力传感器用于检测司机施加在制动踏板上的踩踏力，压力传感器的信号输出端连接至控制器，控制器根据踩踏力的大小实时控制伺服电机的输出助力力矩的大小。本发明采用电机驱动滚珠丝杆产生制动助力，并对制动助力进行闭环控制，使实际制动助力紧紧跟随目标制动助力，对制动助力进行精准控制。

Description

电动助力制动器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动助力制动器及其控制方法。

背景技术

目前，汽车制动助力器装置大多采用真空泵助力的方式。其结构复杂，占用空间大，制动效率低。而且对于新能源电动汽车，由于其没有发动机，所以需要额外安装真空泵来提供助力，使得其制动系统成本大，能耗高。

发明内容

本发明的目的是解决目前普通汽车制动助力器系统结构复杂，制动效率低，助力平稳，响应缓慢的技术问题，以及新能源汽车没有发动机，而需要额外安装真空泵所导致的成本高，能耗高的技术问题。

为实现以上发明目的，一方面，本发明提供一种电动助力制动器，通过底座连接板上的车身连接块固定在汽车机架上，包括伺服电机，所述伺服电机通过平键连接至主动同步带轮，所述主动同步带轮通过同步带连接至从动同步带轮，所述从动同步带轮固定于连接轴上，所述连接轴上固定有滚珠丝杆副的螺母，所述滚珠丝杆副的丝杆的第一端连接至外部的制动主缸的活塞杆，所述丝杆的第二端连接至外部的制动踏板；

所述滚珠丝杆副固定在丝杆螺母安装支撑座上；

所述伺服电机固定在所述丝杆螺母安装支撑座的右侧，所述主动同步带轮的左侧通过左深沟球轴承固定在所述底座连接板上，所述连接轴通过右深沟球轴承固定在所述丝杆螺母安装支撑座上；

所述伺服电机输出助力力矩驱动所述主动同步带轮旋转，所述主动同步带轮带动所述从动同步带轮旋转，所述从动同步带轮旋转带动所述螺母同步旋转，所述螺母带动所述丝杆作直线运动，最终所述丝杆带动所述制动主缸的活塞杆作直线运动；

还包括压力传感器和控制器，所述压力传感器用于检测司机施加在所述制动踏板上的踩踏力，所述压力传感器的信号输出端连接至所述控制器，所述控制器根据所述踩踏力的大小实时控制所述伺服电机的输出助力力矩的大小。

进一步地，所述丝杆的第二端通过丝杆接头和杆件连接至所述制动踏板；

所述杆件包括顺次连为一体的第一Y型接头、第一连杆、第二连杆和第二Y型接头；

所述丝杆的第二端固定连接至所述丝杆接头，所述第一Y型接头连接至所述丝杆接头，所述第一Y型接头相对于所述丝杆接头可旋转；

所述压力传感器安装在所述第一连杆和第二连杆之间。

进一步地，所述丝杆接头固定在滑块上，所述滑块安装在导轨上，所述导轨固定在滑轨限位筒上；

所述导轨和滑轨限位筒将所述丝杆的运动限制为水平直线运动。

进一步地，还包括丝杆防转组件；

所述丝杆防转组件包括防转抱紧块、右轴承盖板和滚珠，所述防转抱紧块紧紧地抱紧所述丝杆并与其同步运动；所述右轴承盖板封闭所述右深沟球轴承，所述右轴承盖板上周向均布有多个第一凹槽，所述防转抱紧块上也对应地周向均布有多个第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽一一对应地紧密贴合，每对所述第一凹槽和第二凹槽围合成的空间内设有滚珠，限制所述防转抱紧块相对于所述右轴承盖板的旋转运动，进而限制所述丝杆的旋转运动，同时使所述防转抱紧块的轴向运动平顺。

另一方面，本发明提供一种电动助力制动器的控制方法，包括如下步骤：

当汽车启动后，通过压力传感器检测作用在制动踏板上的踩踏力的变化率是否达到第一预设值来判断制动踏板的最初工作状态，所述第一预设值＞0；

若踩踏力的变化率达到所述第一预设值时，表明制动踏板处于被下踩状态；此时，再根据刹车灯状态确定伺服电机输出助力力矩的大小；若刹车灯不亮，则伺服电机输出助力力矩N1；若刹车灯亮，再根据踩踏力的变化率是否达到第二预设值来确定伺服电机输出助力力矩的大小，若未达到，则伺服电机输出助力力矩N2；若达到，则伺服电机输出最大助力力矩N3；所述第二预设值＞所述第一预设值；N3＞N2＞N1；

若踩踏力的变化率为正但未达到所述第一预设值时，表明制动踏板处于悬停状态，此时将伺服电机编码器反馈的信号值转换为相应的制动踏板位移，并计算出与制动踏板位移呈正相关的助力力矩N4，以助力力矩N4维持助力；

若踩踏力的变化率为负，且其绝对值大于第三预设值时，表明制动踏板处于回弹状态，则伺服电机反转输出反向助力力矩使制动踏板回弹。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明去除了真空泵，但保留了传统的液压控制部件。用电子元件代替了制动器的部分机械结构，制动液可直接流进轮缸实施制动，使制动过程更加柔顺平和。采用电机驱动滚珠丝杆产生制动助力，降低了汽车的额外负载，符合汽车工业节能减排的发展趋势的要求。采用闭环控制技术，使实际制动助力紧紧跟随目标制动助力，能够对制动助力进行精准控制。此外本发明具有失效备份的功能，即便电源功能装置失效时，也可以通过传统制动方式实现制动停车，安全性更高。本发明具有降低成本、减少重量、减少能耗、制动效率高、助力平稳、安全性高等优点。

附图说明

图1是本发明所述电动助力制动器的主视图；

图2是本发明所述电动助力制动器的右视图；

图3是本发明所述电动助力制动器的B-B剖视图；

图4是本发明所述电动助力制动器的C-C剖视图；

图5是本发明控制方法的流程示意图。

图中，滑块1；导轨2；滑轨限位筒3；车身连接块4；底座连接板5；左深沟球轴承6；丝杆螺母安装支撑座7；主动同步带轮8；伺服电机9；右轴承盖板10；右端连接板11；制动主缸12；丝杆13；防转抱紧块14；螺母15；连接轴16；右深沟球轴承17；从动同步带轮18；同步带19；丝杆接头20；第一Y型接头21；第一连杆22；压力传感器23；第二连杆24；第二Y型接头25；滚珠26。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1-4所示，本发明的电动助力制动器，通过底座连接板5上的车身连接块4固定在汽车机架上，包括伺服电机9，伺服电机9通过平键（图中未示出）连接至主动同步带轮8，主动同步带轮8通过同步带19连接至从动同步带轮18，从动同步带轮18固定于连接轴16上，连接轴16上固定有滚珠丝杆副的螺母15，滚珠丝杆副的丝杆13的第一端连接至外部的制动主缸12的活塞杆，丝杆13的第二端连接至外部的制动踏板（图中未示出）；

滚珠丝杆副固定在丝杆螺母安装支撑座7上；

伺服电机9固定在丝杆螺母安装支撑座7的右侧，主动同步带轮8的左侧通过左深沟球轴承6固定在底座连接板5上，连接轴16通过右深沟球轴承17固定在丝杆螺母安装支撑座7上；

伺服电机9输出助力力矩驱动主动同步带轮8旋转，主动同步带轮8带动从动同步带轮18旋转，从动同步带轮18旋转带动螺母15同步旋转，螺母15带动丝杆13作直线运动，最终丝杆13带动制动主缸12的活塞杆作直线运动；

还包括压力传感器23和控制器（图中未示出），压力传感器23用于检测司机施加在制动踏板上的踩踏力，压力传感器23的信号输出端连接至控制器，控制器根据踩踏力的大小实时控制伺服电机9的输出助力力矩的大小。

优选地，丝杆13的第二端通过丝杆接头20和杆件连接至制动踏板；

杆件包括顺次连为一体的第一Y型接头21、第一连杆22、第二连杆24和第二Y型接头25；

丝杆13的第二端固定连接至丝杆接头20，第一Y型接头21连接至丝杆接头20，第一Y型接头21相对于丝杆接头20可旋转；

压力传感器23安装在第一连杆22和第二连杆24之间。

优选地，丝杆接头20固定在滑块1上，滑块1安装在导轨2上，导轨2固定在滑轨限位筒3上；

导轨2和滑轨限位筒3将丝杆13的运动限制为水平直线运动。

优选地，还包括丝杆防转组件；

丝杆防转组件包括防转抱紧块14、右轴承盖板10和滚珠26，防转抱紧块14紧紧地抱紧丝杆13并与其同步运动；右轴承盖板10封闭右深沟球轴承17，如图4所示，右轴承盖板10上周向均布有多个第一凹槽，防转抱紧块14上也对应地周向均布有多个第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽一一对应地紧密贴合，每对第一凹槽和第二凹槽围合成的空间内设有滚珠26，限制防转抱紧块14相对于右轴承盖板10的旋转运动，进而限制丝杆13的旋转运动，同时使防转抱紧块14的轴向运动平顺。

另一方面，如图5所示，本发明的电动助力制动器的控制方法，包括如下步骤：

当汽车启动后，通过压力传感器23检测作用在制动踏板上的踩踏力的变化率是否达到第一预设值来判断制动踏板的最初工作状态，第一预设值＞0；

若踩踏力的变化率达到第一预设值时，表明制动踏板处于被下踩状态；此时，再根据刹车灯状态确定伺服电机9输出助力力矩的大小；若刹车灯不亮，则伺服电机9输出助力力矩N1；若刹车灯亮，再根据踩踏力的变化率是否达到第二预设值（或紧急制动设定值）来确定伺服电机9输出助力力矩的大小，若未达到，则伺服电机9输出助力力矩N2；若达到，则伺服电机9输出最大助力力矩N3，进行紧急快速制动；第二预设值＞第一预设值；N3＞N2＞N1；

若踩踏力的变化率为正但未达到第一预设值时，表明制动踏板处于悬停状态，此时将伺服电机9编码器反馈的信号值转换为相应的制动踏板位移，并计算出与制动踏板位移呈正相关的助力力矩N4，以助力力矩N4维持助力；即伺服电机9输出的助力力矩较大但又不足以使制动踏板前行；

若踩踏力的变化率为负，且其绝对值大于第三预设值时，表明制动踏板处于回弹状态，则伺服电机9反转输出反向助力力矩使制动踏板回弹。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.电动助力制动器，通过底座连接板上的车身连接块固定在汽车机架上，其特征在于，包括伺服电机，所述伺服电机通过平键连接至主动同步带轮，所述主动同步带轮通过同步带连接至从动同步带轮，所述从动同步带轮固定于连接轴上，所述连接轴上固定有滚珠丝杆副的螺母，所述滚珠丝杆副的丝杆的第一端连接至外部的制动主缸的活塞杆，所述丝杆的第二端连接至外部的制动踏板；

所述滚珠丝杆副固定在丝杆螺母安装支撑座上；

所述伺服电机固定在所述丝杆螺母安装支撑座的右侧，所述主动同步带轮的左侧通过左深沟球轴承固定在所述底座连接板上，所述连接轴通过右深沟球轴承固定在所述丝杆螺母安装支撑座上；

所述伺服电机输出助力力矩驱动所述主动同步带轮旋转，所述主动同步带轮带动所述从动同步带轮旋转，所述从动同步带轮旋转带动所述螺母同步旋转，所述螺母带动所述丝杆作直线运动，最终所述丝杆带动所述制动主缸的活塞杆作直线运动；

还包括压力传感器和控制器，所述压力传感器用于检测司机施加在所述制动踏板上的踩踏力，所述压力传感器的信号输出端连接至所述控制器，所述控制器根据所述踩踏力的大小实时控制所述伺服电机的输出助力力矩的大小；

所述丝杆的第二端通过丝杆接头和杆件连接至所述制动踏板；

所述杆件包括顺次连为一体的第一Y型接头、第一连杆、第二连杆和第二Y型接头；

所述丝杆的第二端固定连接至所述丝杆接头，所述第一Y型接头连接至所述丝杆接头，所述第一Y型接头相对于所述丝杆接头可旋转；

所述压力传感器安装在所述第一连杆和第二连杆之间；

所述丝杆接头固定在滑块上，所述滑块安装在导轨上，所述导轨固定在滑轨限位筒上；

所述导轨和滑轨限位筒将所述丝杆的运动限制为水平直线运动；

还包括丝杆防转组件；

所述丝杆防转组件包括防转抱紧块、右轴承盖板和滚珠，所述防转抱紧块紧紧地抱紧所述丝杆并与其同步运动；所述右轴承盖板封闭所述右深沟球轴承，所述右轴承盖板上周向均布有多个第一凹槽，所述防转抱紧块上也对应地周向均布有多个第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽一一对应地紧密贴合，每对所述第一凹槽和第二凹槽围合成的空间内设有滚珠，限制所述防转抱紧块相对于所述右轴承盖板的旋转运动，进而限制所述丝杆的旋转运动，同时使所述防转抱紧块的轴向运动平顺。

2.电动助力制动器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

当汽车启动后，通过压力传感器检测作用在制动踏板上的踩踏力的变化率是否达到第一预设值来判断制动踏板的最初工作状态，所述第一预设值＞0；

若踩踏力的变化率达到所述第一预设值时，表明制动踏板处于被下踩状态；此时，再根据刹车灯状态确定伺服电机输出助力力矩的大小；若刹车灯不亮，则伺服电机输出助力力矩N1；若刹车灯亮，再根据踩踏力的变化率是否达到第二预设值来确定伺服电机输出助力力矩的大小，若未达到，则伺服电机输出助力力矩N2；若达到，则伺服电机输出最大助力力矩N3；所述第二预设值＞所述第一预设值；N3＞N2＞N1；

若踩踏力的变化率为正但未达到所述第一预设值时，表明制动踏板处于悬停状态，此时将伺服电机编码器反馈的信号值转换为相应的制动踏板位移，并计算出与制动踏板位移呈正相关的助力力矩N4，以助力力矩N4维持助力；若踩踏力的变化率为负，且其绝对值大于第三预设值时，表明制动踏板处于回弹状态，则伺服电机反转输出反向助力力矩使制动踏板回弹。