CN107757590A - 一种变传动比的齿轮齿条传动机构和电子液压制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变传动比的齿轮齿条传动机构，用于电子液压制动系统，包括相互啮合的齿条（3）和齿轮（10），齿条（3）用于将电机（7）经减速机构输出的力传递给制动主缸（6）。齿轮齿条传动机构具有变传动比，齿条初始位置传动比小于末位置传动比，传动比随着齿轮齿条运动而逐渐增大。传统的电子液压制动系统，其传动机构的传动为固定值，为保证最大建压能力，传动比需要设计得比较大；而在齿条运动的前大部分行程中，制动主缸对齿条的阻力并不太大，不需要那么大的传动比，传动比过大反而会导致电子液压制动系统响应慢。本发明提出一种变传动比齿轮齿条传动机构，用于电子液压制动系统，保证最大建压能力的同时，提高系统的响应速度。

Description

一种变传动比的齿轮齿条传动机构和电子液压制动系统

技术领域

本发明涉及一种传动机构，尤其是涉及一种变传动比的齿轮齿条传动机构和电子液压制动系统（EHB）。

背景技术

为解决汽车保有量增长带来的严峻问题，车辆电动化、智能化是目前汽车工业寻求突破的重要方向。在城市工况中，汽车的制动比较频繁，因此而消耗的能量占汽车消耗总能量的很大一部分，电动汽车和传统汽车一个重要的区别就是制动系统中引入再生制动，再生制动回收的能量可以增大汽车的续航里程，弥补目前电池技术的不足，达到节能环保的目的；此外，电动汽车的动力源由电机完全或部分取代，这就造成在传统汽车制动系统中的真空助力器无法继续使用，必须添加额外的真空泵装置；为了降低交通事故的发生概率，减轻驾驶员工作负荷，智能车辆己经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力，很多发达国家都将其纳入到各自重点发展的智能交通系统当中，汽车智能化发展也必然需要线控制动系统。

车辆电动化、智能化发展促使了传统的制动系统向线控制动发展。作为线控制动系统的第一阶段产品，电子液压制动系统（EHB）相比于电子机械制动系统（EMB）技术更加成熟，容错率高（失效后存在后备执行系统），抗干扰能力强，布置方便、成本低。相对应传统制动系统，EHB具有安全、舒适、响应快、易于实现再生制动、制动力可精确控制等优点，并且可通过控制算法实现 ABS、ESP、TCS 等主动安全控制功能。EHB的发展方向是不断提高其综合性能，轻量小型和低成本，且系统高度集成与模块化。

与传统的制动系统一样，电子液压制动系统（EHB）同样需要满足较快的制动压力建压时间和释放时间，避免主缸建压时间过长而造成制动距离过长以及主缸降压过慢而造成制动拖滞等问题。由于制动主缸的活塞推力是随着主缸的压力而增大，活塞前段行程所需推力较小，活塞后段行程所需推力较大。根据这一特性可知，为了保证足够的最大建压能力，电子液压制动系统传动机构的传动比需要设计得比较大；而在主缸活塞运动的前面大部分行程中，由于需要的推力并不太大，不需要那么大的传动比，过大的传动比反而会导致电子液压制动系统建压速度较慢，释放制动时主缸活塞回位也较慢，这是传统的定传动比电子液压制动系统的缺陷。本发明提出一种变传动比齿轮齿条传动机构，用于电子液压制动系统，保证最大建压能力的同时，提高系统的响应速度。

发明内容

本发明的目的就是克服上述现有技术存在的缺陷，而提出一种占用空间小、结构紧凑的变传动比的传动机构和电子液压制动系统（EHB）。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种变传动比的传动机构，用于电子液压制动系统（EHB），包括相互啮合的齿轮和齿条，所述的齿条用于将蜗轮、蜗杆所传递的电机的制动助力传递给制动主缸。

所述的传动机构还包括用于推动主缸活塞的具有变传动比的齿轮齿条机构，所述的齿条的一端与主缸推杆相连接，在主缸活塞的初始位置，主缸活塞的弹簧回复力和液压力都较小，此时齿轮齿条传动机构的传动比较小，电机旋转输出扭矩时，齿条将以较快的速度移动，推动主缸，迅速消除制动系统间隙，并开始产生制动液压力。随着主缸活塞行程逐渐变大，活塞上的阻力也逐渐变大，因此齿轮齿条传动机构的传动比逐渐由小变大，保证齿条上有合适的推力。当主缸活塞行程很大，液压力很高时，此时齿条移动速度很慢甚至静止，齿轮齿条传动机构的传动比也很大，保证系统具有足够的最大建压能力。

所述的齿轮齿条传动机构的齿轮与齿条的轴线成90°或任意角度交错啮合，所述的齿条一端与主缸推杆连接。

所述的齿轮齿条传动机构为线性变化传动比或非线性变化传动比。

所述的变传动比方式可以是普通齿轮与变压力角齿条配对，也可以是变压力角齿轮与普通齿条配对，或者是变压力角齿轮与变压力角齿条配对。

压力角变化后，齿轮齿条的啮合点也发生变化，使得齿轮的节圆和齿条的节线也随之变化。在工作的起始位置（主缸活塞行程较小的时候），齿轮和/或齿条的压力角较大，齿轮的节圆较大，齿条的节线靠近齿条；在工作的末位置（主缸活塞行程较大的时候），齿轮和/或齿条的压力角较小，齿轮的节圆较小，齿条的节线靠近齿轮。如图2、图3所示。

一种带有所述的变传动比的传动机构的电子液压制动系统（EHB），包括依次连接的电机（7）、蜗杆（8）蜗轮（9）传动机构、具有变传动比的齿轮（10）齿条（3）传动机构和制动主缸（6），所述的电机（7）旋转输出转矩，经过蜗杆（8）、蜗轮（9）、齿轮（10）、齿条（3），减速增扭并转化为直线推力，推动制动主缸（6）的活塞，建立制动液压力。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）通过改变齿轮齿条的传动比，使电子液压制动系统在保证足够的最大建压能力的同时，建压、降压响应更迅速，提高汽车制动性能，缩短制动距离。

（2）在齿轮齿条的标准齿形上进行一定的修改即可实现变传动比，可靠性高，结构简单，其所占用的空间与定传动比传动机构几乎相同，成本增加较少。

附图说明

图1为本实施例电子液压制动系统（EHB）的结构示意图；

图2为变压力角齿轮与普通齿条啮合示意图；

图3为普通齿轮和变压力角齿条啮合示意图；

附图标记：1-踏板推杆；2-推杆；3-齿条；4-EHB壳体；5-主缸顶块；6-制动主缸；7-电机；8-蜗杆；9-蜗轮；10-齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

一种电子液压制动系统如图1所示，通过位移传感器检测推杆2的位移，获得驾驶员的制动意图，由控制器计算分析，通过PWM控制电机7输出合适的转矩。电机7通过联轴器或者直接将转矩传递给蜗杆8，蜗杆8带动相互拟合的蜗轮9旋转，实现减速增扭。蜗轮9与齿轮10固连，齿轮10采用标准压力角20°的普通斜齿轮，齿轮10与齿条3啮合，齿条3的各个齿的压力角是不相等的，从第一个齿到第9个齿的压力角依次为：40°、37°、34°、31°、28°、25°、22°、19°、16°。转矩经齿轮齿条转化为直线推力，齿条通过主缸顶块5推动制动主缸6的活塞，建立制动液压力，实现制动。当驾驶员释放制动踏板时，主缸内的液压力和主缸回位弹簧的力推动齿条往回移动，同时电机6也施加负转矩，将齿条往回拉，实现制动释放。

由于齿条3的各个齿的压力角是逐渐减小的，齿轮与齿条拟合点的位置也从靠近齿条一侧逐渐往靠近齿轮一侧移动，因此传动比也由小到大变化。从而实现在工作起始位置，齿条推力较小但速度较快，在工作末位置，速度较慢但齿条推力较大。符合制动系统的负载特性。

Claims (7)

1.一种变传动比的齿轮齿条传动机构，用于电子液压制动系统，包括相互啮合的齿轮（10）和齿条（3），所述的齿条（3）用于传递电机（7）经减速机构输出的力给制动主缸（6），推动主缸建立制动液压力。

2.特征在于，齿条（3）与齿轮（10）啮合，齿轮齿条传动机构具有变传动比，制动过程中，传动比随着齿条的运动而逐渐增大，齿条在末位置的传动比大于在起始位置的传动比。

3.根据权利要求1所述的一种变传动比的齿轮齿条传动机构，其特征在于，所述的齿条（3）与齿轮（10）两轴线成90°或任意角度相交错啮合传动。

4.根据权利要求1所述的一种变传动比的齿轮齿条传动机构，其特征在于，所述的齿轮齿条可以是直齿或斜齿。

5.根据权利要求1所述的一种变传动比的齿轮齿条传动机构，其特征在于，所述的变传动比方式可以是普通齿轮与变压力角齿条配对，也可以是变压力角齿轮与普通齿条配对，或者是变压力角齿轮与变压力角齿条配对。

6.根据权利要求1所述的一种变传动比的齿轮齿条传动机构，其特征在于所述的齿轮齿条变传动比为线性变化或非线性变化。

7.一种带有如权利要求1~5任一所述的变传动比的齿轮齿条传动机构的电子液压制动系统，其特征在于，包括依次连接的电机（7）、蜗杆（8）蜗轮（9）传动机构、具有变传动比的齿轮（10）齿条（3）传动机构和制动主缸（6），所述的电机（7）旋转输出转矩，经过蜗杆（8）、蜗轮（9）、齿轮（10）、齿条（3），减速增扭并转化为直线推力，推动制动主缸（6）的活塞，建立制动液压力。