CN107776563B - 一种传动比可调的电动助力制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动比可调的电动助力制动系统，包括有一号轴、二号轴、空心轴、主缸和控制装置，其中一号轴和二号轴对称设在空心轴的两侧，一号轴的一端连接有一号电机，二号轴上固连有低速挡一号齿轮和高速挡一号齿轮，低速挡一号齿轮和高速挡一号齿轮与二号轴同步转动，空心轴上对应二号轴上低速挡一号齿轮的位置处套接有低速挡二号齿轮，低速挡一号齿轮和低速挡二号齿轮相啮合，空心轴上对应二号轴上高速挡一号齿轮的位置处套接有高速挡二号齿轮，高速挡一号齿轮和高速挡二号齿轮相啮合，有益效果：能够实施主动制动、实效备份等功能，还能集成主动控制技术，实现车辆智能化控制。可移植性好，并且易于外接设备进行测试实验。

Description

一种传动比可调的电动助力制动系统

技术领域

本发明涉及一种电动助力制动系统，特别涉及一种传动比可调的电动助力制动系统。

背景技术

近年来，许多国家出台了燃油汽车限售计划，因此近几年电动汽车将会迎来发展的大潮。随着电动汽车的快速发展，许多汽车传统系统将迎来全面的革新。

由于电动助力制动系统取消了传统汽车上普遍采用的真空助力器，并且可以实现摩擦制动力和再生制动力的解耦，且结构简单、布置方便，因此将成为电动汽车制动系统发展的必然方向。

目前，电动助力系统的发展主要在于电机助力的控制方法上，而对助力系统本身具有的助力比不作考虑。诸如专利CN 104709096A所示系统，其采用蜗轮蜗杆和齿轮齿条的传动方案，传动比固定为蜗轮蜗杆副与齿轮齿条副的传动比之积；诸如专利CN 104118416A所示系统，其采用螺母滚珠丝杠的传动方案，传动比为螺母滚珠丝杠副的传动比；诸如专利CN 106240552A所示系统，其采用直齿圆柱齿轮和螺母滚珠丝杠的传动方案，传动比固定为齿轮副与螺母滚珠丝杠副的传动比之积。

上述系统中，机械部分的传动比都是固定不变的，若要改变系统的传动比，必须对电机的转速和转矩进行调节。因为制动工况多变，所以要求电机工作在很大的转速和转矩区间内，对电机的性能要求极高。

其次，现有的电动助力制动系统在进行设计时，很少甚至几乎不考虑驾驶员的驾驶习惯。事实上，不同性格的驾驶员踩下制动踏板时的心理期望存在很大的差别。通常，激进型的驾驶员通常希望汽车可以快速制动，而保守型的驾驶员通常则希望汽车缓慢制动。若要针对这两种不同的驾驶员实现不同的制动减速度，现有技术需要设置专门的一套程序，对电机的输出转速和转矩进行控制，即针对不同性格的驾驶人提供不同的助力比，这必然会增加电机的负担，对电机的要求过高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的电动助力制动系统结构不合理，在使用过程中存在诸多问题而提供的一种传动比可调的电动助力制动系统。

本发明提供的传动比可调的电动助力制动系统包括有一号轴、二号轴、空心轴、主缸和控制装置，其中一号轴和二号轴对称设在空心轴的两侧，一号轴的一端连接有一号电机，一号轴由一号电机驱使进行转动，二号轴的一端连接有二号电机，二号轴由二号电机驱使进行转动，二号轴上固连有低速挡一号齿轮和高速挡一号齿轮，低速挡一号齿轮和高速挡一号齿轮与二号轴同步转动，空心轴上对应二号轴上低速挡一号齿轮的位置处套接有低速挡二号齿轮，低速挡一号齿轮和低速挡二号齿轮相啮合，空心轴上对应二号轴上高速挡一号齿轮的位置处套接有高速挡二号齿轮，高速挡一号齿轮和高速挡二号齿轮相啮合，低速挡二号齿轮和高速挡二号齿轮能够绕空心轴进行转动，低速挡二号齿轮和高速挡二号齿轮之间的空心轴上装配有接合套，接合套同空心轴同步转动，接合套能够沿空心轴轴向进行左右移动，接合套的内圈设有内齿，低速挡二号齿轮对应接合套的一侧固连有低速挡接合齿圈，低速挡接合齿圈能够与接合套的内圈相啮合，高速挡二号齿轮对应接合套一侧固连有高速挡接合齿圈，高速挡接合齿圈能够与接合套的内圈相啮合，接合套外周圈的安装槽内嵌设有拨叉，拨叉与安装槽为过盈配合，拨叉的上端设有凸起，与凸起位置对应的一号轴的周圈开设有条形槽，凸起嵌设在条形槽内，一号轴的转动带动拨叉驱使接合套沿空心轴进行轴向左右移动，当拨叉向左拨动接合套时接合套的内圈与低速挡接合齿圈相啮合，当拨叉向右拨动接合套时接合套的内圈与高速挡接合齿圈相啮合，空心轴的内腔中插设有制动推杆，制动推杆的前端连接有制动踏板连杆，制动推杆上设置有踏板行程传感器，空心轴的后端套接有螺母，螺母内腔中螺接有丝杠，丝杠的后端设置有活塞推杆，丝杠能够驱使活塞推杆进行水平移动，活塞推杆的后端与主缸内的活塞连接，控制装置内设有ECU，ECU的输入端与踏板行程传感器连接并采集踏板行程传感器传输的信号，ECU的输出端分别与一号电机和二号电机相连接并控制一号电机和二号电机的工作。

接合套通过花键毂与空心轴相连接，花键毂的内花键与空心轴的外花键滑动配合，花键毂的外花键与接合套的内花键滑动配合，接合套能够轴向移动，接合套对应低速挡二号齿轮一侧的内圈嵌设有低速挡同步环，接合套对应高速挡二号齿轮一侧的内圈嵌设有高速挡同步环，低速挡同步环的外圈设有与低速挡接合齿圈的外圈相同结构的轮齿，低速挡同步环的外圈能够与接合套的内圈相啮合，高速挡同步环的外圈设有与高速挡接合齿圈的外圈相同结构的轮齿，高速挡同步环的外圈能够与接合套的内圈相啮合。

低速挡二号齿轮与低速挡接合齿圈为一体结构，低速挡接合齿圈对应接合套的一侧设置有第一锥形轴，第一锥形轴的外圈与低速挡同步环内圈的形状相应，两者为过渡配合，高速挡二号齿轮与高速挡接合齿圈为一体结构，高速挡接合齿圈对应接合套的一侧设置有第二锥形轴，第二锥形轴的外圈与高速挡同步环的内圈形状相应，两者为过渡配合。

拨叉为半圆形结构，拨叉的上下两端都设置有向圆心方向的卡块，两个卡块均嵌设在接合套外周圈的安装槽内。

丝杠为中空结构，丝杠套设在制动推杆的后端，丝杠能够沿制动推杆进行轴向滑动，丝杠和制动推杆的后端与活塞推杆的前端之间依次连接有弹性反应盘和助力推杆，助力推杆和活塞推杆上套设有回位块，弹性反应盘为橡胶材料制成的圆柱形回转件，助力推杆为一阶梯状圆柱形回转体，其左端半径大于右端半径，以回转轴线为中心线开有一圆柱形盲孔，盲孔的内表面与弹性反应盘的外圆柱面相接触，两者为过渡配合，助力推杆的右端以回转轴线为中心线开有一螺纹孔，活塞推杆的左端通过该螺纹孔与助力推杆相螺接，回位块为中空的锥形回转件，其左端面与助力推杆的轴肩相抵靠。

主缸的后端还连接有储液罐、第一制动管路和第二制动管路，第一制动管路和第二制动管路均与液压控制单元相连接，第一制动管路上装配有第一电磁阀，第二制动管路上装配有第二电磁阀和压力传感器，第一电磁阀、第二电磁阀、压力传感器和液压控制单元均与控制装置中ECU的输出端相连接并由ECU控制工作。

第一电磁阀和第二电磁阀均为两位两通电磁阀，型号为LD8705H常开型电磁阀，最高工作压力为250bar，工作电压为24VDC。

压力传感器为KELLER-21Y系列的压力传感器，量程为0-30MPa，线性精度为±0.25％FS。

液压控制单元的四个出液口通过四条管路分别连接有四个盘式制动器。

上述一号电机、二号电机、控制装置中的ECU、主缸、液压控制单元和四个盘式制动器均为现有设备的组装，因此具体型号和规格没有进行赘述。

本发明的工作原理：

一、电动助力功能：

电动助力功能是本发明最基本的一项功能，当驾驶员踩下制动踏板时，推动制动踏板连杆和制动推杆运动，制动推杆会产生一个位移量。此时由踏板行程传感器检测出制动推杆的位移量，并将采集到的位移量信号发送给ECU，ECU将位移量信号进行处理，根据设计的助力特性曲线和换挡策略等，得出二号电机此时需要的助力值，将控制命令发送给二号电机，二号电机根据指令运转，当低速挡传动时(高速挡同理)，带动低速挡一号齿轮、低速挡二号齿轮、低速挡接合齿圈、接合套、花键毂、空心轴、螺母、丝杠、弹性反应盘、助力推杆和活塞推杆运动，从而完成电动助力功能，推动主缸的活塞运动，从而产生制动力。主缸的前腔与后腔内将会建立制动压力，使前腔与后腔中的制动液经过两条制动管路和两个两位两通电磁阀流入液压控制单元，再经过制动管路流入盘式制动器中，建立制动压力。

在系统进行持续制动时，由于二号电机可以输出稳定的转速和转矩，因此可以获得良好的制动感觉。此外，当防抱死制动系统(ABS)启动时，本发明所述的电动助力制动系统不仅可以通过调节液压控制单元实现对液压力的调节，还可以通过调节电机的输出转速与转矩进行调节，从而调高ABS的响应时间和动态表现。

二、基于制动强度的助力比调节功能：

车辆的行车制动通常分为常规制动和紧急制动，常规制动时车辆所需的制动力较小，紧急制动时车辆所需的制动力则较大，这就要求电动助力制动系统能够根据制动行为选择不同的助力比。对于现有技术的电动助力制动系统，只能通过调节电机的控制策略，对电机的输出转速和转矩进行调节，这样电机就会工作在一个较大的区间内，对电机的性能要求较高。

本发明所述的助力比可调的电动助力制动系统中，当车辆需要较小的制动强度时，如果系统经过逻辑判断，此时需要较小的助力比就能达到所需的制动减速度，ECU发出相应控制指令使一号电机开始工作，带动一号轴转动，使拨叉驱使接合套向左运动，经过低速挡同步环与低速挡接合齿圈对应侧的第一锥形轴接触锥面的摩擦作用使接合套和低速挡同步环与低速挡接合齿圈三者转速相同，接合套与低速挡接合齿圈完成啮合；同时，ECU发出相应控制指令使二号电机运转，带动二号轴、低速挡一号齿轮、低速挡二号齿轮、低速挡接合齿圈运转，此时接合套与低速挡接合齿圈处于啮合传动状态，所以二号电机的助力经过上述的低速挡传动机构最终作用到接合套、花键毂、空心轴和制动推杆上，完成助力作用。由于此时电动助力制动系统的传动比较小，所以电机转速就会相对较高，电机处于较佳的工作区间。

当车辆需要较大的制动强度时，如果系统经过逻辑判断，此时需要较大的助力比能更好的满足所需的制动减速度，ECU发出相应控制指令使一号电机反向运转，带动一号轴转动，使拨叉驱使接合套向右运动，经过高速挡同步环与高速挡接合齿圈对应侧的第二锥形轴接触锥面的摩擦作用使接合套和高速挡同步环与高速挡接合齿圈三者转速相同，接合套与高速挡接合齿圈完成啮合；同时，ECU发出相应控制指令使二号电机运转，带动二号轴、高速挡一号齿轮、高速挡二号齿轮和高速挡接合齿圈运转，此时接合套与高速挡接合齿圈处于啮合传动状态，所以二号电机的助力经过上述的高速挡传动机构最终作用到接合套、花键毂、空心轴和制动推杆上，完成助力作用。由于此时电动助力制动系统的传动比较大，所以电机转速不变时，活塞推杆的移动速度加快，系统能更快地建立制动液压力；而当制动液压力建立速度相同时，电机转速不至于太高，电机能处于较佳的工作区间。

三、基于不同个性驾驶人的助力比调节功能：

不同个性的驾驶人驾驶行为的差异研究已经在汽车控制领域得到了广泛关注。根据驾驶个性的差异可以将驾驶人分为激进型和保守型。即使是踩下制动踏板的幅度相同，不同性格的驾驶人对于车辆制动的心理预期也是不同的。激进型驾驶人通常希望车辆可以较快的达到所需的制动强度，而保守型驾驶人则通常希望车辆可以缓慢地达到所需的制动强度，这就需要对电动助力制动系统的传动比进行调节。

本发明所述的助力比可调的电动助力制动系统中，如果系统经过样本采集分析，判断出驾驶人为保守型，此时需要较小的助力比来缓慢达到所需的制动减速度，ECU发出相应控制指令使一号电机开始工作，带动一号轴转动，使拨叉驱使接合套向左运动，经过低速挡同步环与低速挡接合齿圈对应侧的第一锥形轴接触锥面的摩擦作用使接合套和低速挡同步环与低速挡接合齿圈三者转速相同，接合套与低速挡接合齿圈完成啮合；同时，ECU发出相应控制指令使二号电机运转，带动二号轴、低速挡一号齿轮、低速挡二号齿轮和低速挡接合齿圈运转，此时接合套与低速挡接合齿圈处于啮合传动状态，所以二号电机的助力经过上述的低速挡传动机构最终作用到接合套、花键毂、空心轴和制动推杆上，完成助力作用。

如果系统经过样本采集分析，判断出驾驶人为激进型，此时需要较大的助力比来迅速达到所需的制动减速度，ECU发出相应控制指令使一号电机反向运转，带动一号轴转动，使拨叉驱使接合套向右运动，经过高速挡同步环与高速挡接合齿圈对应侧的第二锥形轴接触锥面的摩擦作用使接合套和高速挡同步环与高速挡接合齿圈三者转速相同，接合套与高速挡接合齿圈完成啮合；同时，ECU发出相应控制指令使二号电机运转，带动二号轴、高速挡一号齿轮、高速挡二号齿轮和高速挡接合齿圈运转，此时接合套与高速挡接合齿圈处于啮合传动状态，所以二号电机的助力经过上述的高速挡传动机构最终作用到接合套、花键毂、空心轴和制动推杆上，完成助力作用。

四、失效备份功能：

当一号电机和二号电机由于故障停止运转或者电动助力装置的某个传动件出现故障，如卡死或损坏，使得一号电机和二号电机助力失效时，驾驶员踩下制动踏板，仍然可以依次通过制动踏板连杆、制动推杆、弹性反应盘、助力推杆和活塞推杆推动主缸活塞运动，在主缸内建立制动液压力，满足汽车对于制动力的最低要求；当系统的常开型两位两通电磁阀断电失效时，仍可以处于开启状态，汽车仍可以实现制动液压力的建立。

五、主动制动功能：

当汽车上的测速传感器、测距传感器测量得知汽车与前方障碍物距离过短，必须采取制动措施防止发生碰撞或其他危险行为时，控制装置中的ECU能够向二号电机发送相应指令，使二号电机开始运转，通过电动助力装置在主缸内建立制动液压力，并在必要时调节各个轮缸的液压力，实现主动制动功能。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种传动比可调的电动助力制动系统能够主动调节机械传动部分的传动比，克服了现有技术中过分依赖电机作用来改变传动比的缺点，能够满足多样制动工况中对于助力大小的要求。即，当系统检测到汽车需要进行紧急制动时，切换到大传动比，能够更快地进行制动；反之，当系统检测到汽车进行常规制动时，能切换到小传动比，使之进行常规制动。并且能够根据驾驶人的使用习惯对传动系统的传动比进行调节，对于激进型驾驶人，切换到大传动比传动模式，使车辆可以快速制动；对于保守型驾驶人，切换到小传动比传动模式，使车辆缓慢制动。根据不同制动工况对传动系统的传动比进行调节，能够使电机工作在更优的工作区间，减小对电机的使用要求，降低电动助力制动系统成本，提高系统性能。能提高车辆在不同制动工况下的制动性能，能够实施主动制动、实效备份等功能，还能集成主动控制技术，实现车辆智能化控制。可移植性好，并且易于外接设备进行测试实验。

附图说明

图1为本发明所述制动系统整体剖视结构示意图。

图2为本发明所述系统局部连接立体结构示意图。

图3为本发明所述系统中换挡机构剖视结构示意图。

图4为本发明所述接合套结构示意图。

图5为本发明所述拨叉结构示意图。

图6为本发明所述低速挡二号齿轮与低速挡接合齿圈结构示意图。

图7为本发明所述高速挡二号齿轮与高速挡接合齿圈结构示意图。

图8为本发明所述花键毂和接合套与空心轴连接结构示意图。

1、一号轴2、二号轴3、制动推杆4、主缸5、控制装置6、一号电机7、二号电机8、低速挡一号齿轮9、高速挡一号齿轮10、低速挡二号齿轮11、高速挡二号齿轮12、接合套13、低速挡接合齿圈14、高速挡接合齿圈15、安装槽16、拨叉17、凸起18、条形槽19、制动踏板连杆20、螺母21、丝杠22、活塞推杆23、踏板行程传感器24、空心轴25、花键毂26、低速挡同步环27、高速挡同步环28、第一锥形轴29、第二锥形轴30、卡块31、弹性反应盘32、助力推杆33、回位块34、储液罐35、第一制动管路36、第二制动管路37、液压控制单元38、第一电磁阀39、第二电磁阀40、压力传感器41、盘式制动器。

具体实施方式

请参阅图1至图8所示：

本发明提供的传动比可调的电动助力制动系统包括有一号轴1、二号轴2、空心轴24、主缸4和控制装置5，其中一号轴1和二号轴2对称设在空心轴24的两侧，一号轴1的一端连接有一号电机6，一号轴1由一号电机6驱使进行转动，二号轴2的一端连接有二号电机7，二号轴2由二号电机7驱使进行转动，二号轴2上固连有低速挡一号齿轮8和高速挡一号齿轮9，低速挡一号齿轮8和高速挡一号齿轮9与二号轴2同步转动，空心轴24上对应二号轴2上低速挡一号齿轮8的位置处套接有低速挡二号齿轮10，低速挡一号齿轮8和低速挡二号齿轮10相啮合，空心轴24上对应二号轴2上高速挡一号齿轮9的位置处套接有高速挡二号齿轮11，高速挡一号齿轮9和高速挡二号齿轮11相啮合，低速挡二号齿轮10和高速挡二号齿轮11能够绕空心轴24进行转动，低速挡二号齿轮10和高速挡二号齿轮11之间的空心轴24上装配有接合套12，接合套12同空心轴24同步转动，接合套12能够沿空心轴24轴向进行左右移动，接合套12的内圈设有内齿，低速挡二号齿轮10对应接合套12的一侧固连有低速挡接合齿圈13，低速挡接合齿圈13能够与接合套12的内圈相啮合，高速挡二号齿轮11对应接合套12一侧固连有高速挡接合齿圈14，高速挡接合齿圈14能够与接合套12的内圈相啮合，接合套12外周圈的安装槽15内嵌设有拨叉16，拨叉16与安装槽15为过盈配合，拨叉16的上端设有凸起17，与凸起17位置对应的一号轴1的周圈开设有条形槽18，凸起17嵌设在条形槽18内，一号轴1的转动带动拨叉16驱使接合套12沿空心轴24进行轴向左右移动，当拨叉16向左拨动接合套12时接合套12的内圈与低速挡接合齿圈13相啮合，当拨叉16向右拨动接合套12时接合套12的内圈与高速挡接合齿圈14相啮合，空心轴24的内腔中插设有制动推杆3，制动推杆3的前端连接有制动踏板连杆19，制动推杆24上设置有踏板行程传感器23，空心轴24的后端套接有螺母20，螺母20内腔中螺接有丝杠21，丝杠21的后端设置有活塞推杆22，丝杠21能够驱使活塞推杆22进行水平移动，活塞推杆22的后端与主缸4内的活塞连接，控制装置5内设有ECU，ECU的输入端与踏板行程传感器23连接并采集踏板行程传感器23传输的信号，ECU的输出端分别与一号电机6和二号电机7相连接并控制一号电机6和二号电机7的工作。

接合套12通过花键毂25与空心轴24相连接，花键毂25的内花键与空心轴24的外花键滑动配合，花键毂25的外花键与接合套12的内花键滑动配合，接合套12能够轴向移动，接合套12对应低速挡二号齿轮10一侧的内圈嵌设有低速挡同步环26，接合套12对应高速挡二号齿轮11一侧的内圈嵌设有高速挡同步环27，低速挡同步环26的外圈设有与低速挡接合齿圈13的外圈相同结构的轮齿，低速挡同步环26的外圈能够与接合套12的内圈相啮合，高速挡同步环27的外圈设有与高速挡接合齿圈14的外圈相同结构的轮齿，高速挡同步环27的外圈能够与接合套12的内圈相啮合。

低速挡二号齿轮10与低速挡接合齿圈13为一体结构，低速挡接合齿圈13对应接合套12的一侧设置有第一锥形轴28，第一锥形轴28的外圈与低速挡同步环26内圈的形状相应，两者为过渡配合，高速挡二号齿轮11与高速挡接合齿圈14为一体结构，高速挡接合齿圈14对应接合套12的一侧设置有第二锥形轴29，第二锥形轴29的外圈与高速挡同步环27的内圈形状相应，两者为过渡配合。

拨叉16为半圆形结构，拨叉16的上下两端都设置有向圆心方向的卡块30，两个卡块30均嵌设在接合套12外周圈的安装槽15内。

丝杠21为中空结构，丝杠21套设在制动推杆3的后端，丝杠21能够沿制动推杆3进行轴向滑动，丝杠21和制动推杆3的后端与活塞推杆22的前端之间依次连接有弹性反应盘31和助力推杆32，助力推杆32和活塞推杆22上套设有回位块33，弹性反应盘31为橡胶材料制成的圆柱形回转件，助力推杆32为一阶梯状圆柱形回转体，其左端半径大于右端半径，以回转轴线为中心线开有一圆柱形盲孔，盲孔的内表面与弹性反应盘31的外圆柱面相接触，两者为过渡配合，助力推杆32的右端以回转轴线为中心线开有一螺纹孔，活塞推杆22的左端通过该螺纹孔与助力推杆32相螺接，回位块33为中空的锥形回转件，其左端面与助力推杆32的轴肩相抵靠。

主缸4的后端还连接有储液罐34、第一制动管路35和第二制动管路36，第一制动管路35和第二制动管路36均与液压控制单元37相连接，第一制动管路35上装配有第一电磁阀38，第二制动管路36上装配有第二电磁阀39和压力传感器40，第一电磁阀38、第二电磁阀39、压力传感器40和液压控制单元37均与控制装置5中ECU的输出端相连接并由ECU控制工作。

第一电磁阀38和第二电磁阀39均为两位两通电磁阀，型号为LD8705H常开型电磁阀，最高工作压力为250bar，工作电压为24VDC。

压力传感器40为KELLER-21Y系列的压力传感器，量程为0-30MPa，线性精度为±0.25％FS。

液压控制单元37的四个出液口通过四条管路分别连接有四个盘式制动器41。

上述一号电机6、二号电机7、控制装置5中的ECU、主缸4、液压控制单元37和四个盘式制动器41均为现有设备的组装，因此具体型号和规格没有进行赘述。

本发明的工作原理：

一、电动助力功能：

电动助力功能是本发明最基本的一项功能，当驾驶员踩下制动踏板时，推动制动踏板连杆19和制动推杆3运动，制动推杆3会产生一个位移量。此时由踏板行程传感器23检测出制动推杆3的位移量，并将采集到的位移量信号发送给ECU，ECU将位移量信号进行处理，根据设计的助力特性曲线和换挡策略等，得出二号电机7此时需要的助力值，将控制命令发送给二号电机7，二号电机7根据指令运转，当低速挡传动时(高速挡同理)，带动低速挡一号齿轮8、低速挡二号齿轮10、低速挡接合齿圈13、接合套12、花键毂25、空心轴24、螺母20、丝杠21、弹性反应盘31、助力推杆32和活塞推杆22运动，从而完成电动助力功能，推动主缸4的活塞运动，从而产生制动力。主缸4的前腔与后腔内将会建立制动压力，使前腔与后腔中的制动液经过第一制动管路35、第二制动管路36、第一电磁阀38和第二电磁阀39流入液压控制单元37，然后流入盘式制动器41中，建立制动压力。

在系统进行持续制动时，由于二号电机7可以输出稳定的转速和转矩，因此可以获得良好的制动感觉。此外，当防抱死制动系统(ABS)启动时，本发明所述的电动助力制动系统不仅可以通过调节液压控制单元37实现对液压力的调节，还可以通过调节电机的输出转速与转矩进行调节，从而调高ABS的响应时间和动态表现。

二、基于制动强度的助力比调节功能：

车辆的行车制动通常分为常规制动和紧急制动，常规制动时车辆所需的制动力较小，紧急制动时车辆所需的制动力则较大，这就要求电动助力制动系统能够根据制动行为选择不同的助力比。对于现有技术的电动助力制动系统，只能通过调节电机的控制策略，对电机的输出转速和转矩进行调节，这样电机就会工作在一个较大的区间内，对电机的性能要求较高。

本发明所述的助力比可调的电动助力制动系统中，当车辆需要较小的制动强度时，如果系统经过逻辑判断，此时需要较小的助力比就能达到所需的制动减速度，ECU发出相应控制指令使一号电机6开始工作，带动一号轴1转动，使拨叉16驱使接合套12向左运动，经过低速挡同步环26与低速挡接合齿圈13对应侧的第一锥形轴28接触锥面的摩擦作用使接合套12和低速挡同步环26与低速挡接合齿圈13三者转速相同，接合套12与低速挡接合齿圈13完成啮合；同时，ECU发出相应控制指令使二号电机7运转，带动二号轴2、低速挡一号齿轮8、低速挡二号齿轮10、低速挡接合齿圈13运转，此时接合套12与低速挡接合齿圈13处于啮合传动状态，所以二号电机7的助力经过上述的低速挡传动机构最终作用到接合套12、花键毂25、空心轴24和制动推杆3上，完成助力作用。由于此时电动助力制动系统的传动比较小，所以电机转速就会相对较高，电机处于较佳的工作区间。

当车辆需要较大的制动强度时，如果系统经过逻辑判断，此时需要较大的助力比能更好的满足所需的制动减速度，ECU发出相应控制指令使一号电机6反向运转，带动一号轴1转动，使拨叉16驱使接合套12向右运动，经过高速挡同步环27与高速挡接合齿圈14对应侧的第二锥形轴29接触锥面的摩擦作用使接合套12和高速挡同步环27与高速挡接合齿圈14三者转速相同，接合套12与高速挡接合齿圈14完成啮合；同时，ECU发出相应控制指令使二号电机7运转，带动二号轴2、高速挡一号齿轮9、高速挡二号齿轮11和高速挡接合齿圈14运转，此时接合套12与高速挡接合齿圈14处于啮合传动状态，所以二号电机7的助力经过上述的高速挡传动机构最终作用到接合套12、花键毂25、空心轴24和制动推杆3上，完成助力作用。由于此时电动助力制动系统的传动比较大，所以电机转速不变时，活塞推杆22的移动速度加快，系统能更快地建立制动液压力；而当制动液压力建立速度相同时，电机转速不至于太高，电机能处于较佳的工作区间。

三、基于不同个性驾驶人的助力比调节功能：

不同个性的驾驶人驾驶行为的差异研究已经在汽车控制领域得到了广泛关注。根据驾驶个性的差异可以将驾驶人分为激进型和保守型。即使是踩下制动踏板的幅度相同，不同性格的驾驶人对于车辆制动的心理预期也是不同的。激进型驾驶人通常希望车辆可以较快的达到所需的制动强度，而保守型驾驶人则通常希望车辆可以缓慢地达到所需的制动强度，这就需要对电动助力制动系统的传动比进行调节。

本发明所述的助力比可调的电动助力制动系统中，如果系统经过样本采集分析，判断出驾驶人为保守型，此时需要较小的助力比来缓慢达到所需的制动减速度，ECU发出相应控制指令使一号电机6开始工作，带动一号轴1转动，使拨叉16驱使接合套12向左运动，经过低速挡同步环26与低速挡接合齿圈13对应侧的第一锥形轴28接触锥面的摩擦作用使接合套12和低速挡同步环26与低速挡接合齿圈13三者转速相同，接合套12与低速挡接合齿圈13完成啮合；同时，ECU发出相应控制指令使二号电机7运转，带动二号轴2、低速挡一号齿轮8、低速挡二号齿轮10和低速挡接合齿圈13运转，此时接合套12与低速挡接合齿圈13处于啮合传动状态，所以二号电机7的助力经过上述的低速挡传动机构最终作用到接合套12、花键毂25、空心轴24和制动推杆3上，完成助力作用。

如果系统经过样本采集分析，判断出驾驶人为激进型，此时需要较大的助力比来迅速达到所需的制动减速度，ECU发出相应控制指令使一号电机6反向运转，带动一号轴1转动，使拨叉16驱使接合套12向右运动，经过高速挡同步环27与高速挡接合齿圈14对应侧的第二锥形轴29接触锥面的摩擦作用使接合套12和高速挡同步环27与高速挡接合齿圈14三者转速相同，接合套12与高速挡接合齿圈14完成啮合；同时，ECU发出相应控制指令使二号电机7运转，带动二号轴2、高速挡一号齿轮9、高速挡二号齿轮11和高速挡接合齿圈14运转，此时接合套12与高速挡接合齿圈14处于啮合传动状态，所以二号电机7的助力经过上述的高速挡传动机构最终作用到接合套12、花键毂25、空心轴24和制动推杆3上，完成助力作用。

四、失效备份功能：

当一号电机6和二号电机7由于故障停止运转或者电动助力装置的某个传动件出现故障，如卡死或损坏，使得一号电机6和二号电机7助力失效时，驾驶员踩下制动踏板，仍然可以依次通过制动踏板连杆19、制动推杆3、弹性反应盘31、助力推杆32和活塞推杆22推动主缸4的活塞运动，在主缸4内建立制动液压力，满足汽车对于制动力的最低要求；当系统的常开型两位两通电磁阀断电失效时，仍可以处于开启状态，汽车仍可以实现制动液压力的建立。

五、主动制动功能：当汽车上的测速传感器、测距传感器测量得知汽车与前方障碍物距离过短，必须采取制动措施防止发生碰撞或其他危险行为时，控制装置5中的ECU能够向二号电机7发送相应指令，使二号电机7开始运转，通过电动助力装置在主缸4内建立制动液压力，并在必要时调节各个轮缸的液压力，实现主动制动功能。

Claims (9)

1.一种传动比可调的电动助力制动系统，其特征在于：包括有一号轴、二号轴、空心轴、主缸和控制装置，其中一号轴和二号轴对称设在空心轴的两侧，一号轴的一端连接有一号电机，一号轴由一号电机驱使进行转动，二号轴的一端连接有二号电机，二号轴由二号电机驱使进行转动，二号轴上固连有低速挡一号齿轮和高速挡一号齿轮，低速挡一号齿轮和高速挡一号齿轮与二号轴同步转动，空心轴上对应二号轴上低速挡一号齿轮的位置处套接有低速挡二号齿轮，低速挡一号齿轮和低速挡二号齿轮相啮合，空心轴上对应二号轴上高速挡一号齿轮的位置处套接有高速挡二号齿轮，高速挡一号齿轮和高速挡二号齿轮相啮合，低速挡二号齿轮和高速挡二号齿轮能够绕空心轴进行转动，低速挡二号齿轮和高速挡二号齿轮之间的空心轴上装配有接合套，接合套同空心轴同步转动，接合套能够沿空心轴轴向进行左右移动，接合套的内圈设有内齿，低速挡二号齿轮对应接合套的一侧固连有低速挡接合齿圈，低速挡接合齿圈能够与接合套的内圈相啮合，高速挡二号齿轮对应接合套一侧固连有高速挡接合齿圈，高速挡接合齿圈能够与接合套的内圈相啮合，接合套外周圈的安装槽内嵌设有拨叉，拨叉与安装槽为过盈配合，拨叉的上端设有凸起，与凸起位置对应的一号轴的周圈开设有条形槽，凸起嵌设在条形槽内，一号轴的转动带动拨叉驱使接合套沿空心轴进行轴向左右移动，当拨叉向左拨动接合套时接合套的内圈与低速挡接合齿圈相啮合，当拨叉向右拨动接合套时接合套的内圈与高速挡接合齿圈相啮合，空心轴的内腔中插设有制动推杆，制动推杆的前端连接有制动踏板连杆，制动推杆上设置有踏板行程传感器，空心轴的后端套接有螺母，螺母内腔中螺接有丝杠，丝杠的后端设置有活塞推杆，丝杠能够驱使活塞推杆进行水平移动，活塞推杆的后端与主缸内的活塞连接，控制装置内设有ECU，ECU的输入端与踏板行程传感器连接并采集踏板行程传感器传输的信号，ECU的输出端分别与一号电机和二号电机相连接并控制一号电机和二号电机的工作。

2.根据权利要求1所述的一种传动比可调的电动助力制动系统，其特征在于：所述的接合套通过花键毂与空心轴相连接，花键毂的内花键与空心轴的外花键滑动配合，花键毂的外花键与接合套的内花键滑动配合，接合套能够轴向移动，接合套对应低速挡二号齿轮一侧的内圈嵌设有低速挡同步环，接合套对应高速挡二号齿轮一侧的内圈嵌设有高速挡同步环，低速挡同步环的外圈设有与低速挡接合齿圈的外圈相同结构的轮齿，低速挡同步环的外圈能够与接合套的内圈相啮合，高速挡同步环的外圈设有与高速挡接合齿圈的外圈相同结构的轮齿，高速挡同步环的外圈能够与接合套的内圈相啮合。

3.根据权利要求2所述的一种传动比可调的电动助力制动系统，其特征在于：所述的低速挡二号齿轮与低速挡接合齿圈为一体结构，低速挡接合齿圈对应接合套的一侧设置有第一锥形轴，第一锥形轴的外圈与低速挡同步环内圈的形状相应，两者为过渡配合，高速挡二号齿轮与高速挡接合齿圈为一体结构，高速挡接合齿圈对应接合套的一侧设置有第二锥形轴，第二锥形轴的外圈与高速挡同步环的内圈形状相应，两者为过渡配合。

4.根据权利要求1所述的一种传动比可调的电动助力制动系统，其特征在于：所述的拨叉为半圆形结构，拨叉的上下两端都设置有向圆心方向的卡块，两个卡块均嵌设在接合套外周圈的安装槽内。

5.根据权利要求1所述的一种传动比可调的电动助力制动系统，其特征在于：所述的丝杠为中空结构，丝杠套设在制动推杆的后端，丝杠能够沿制动推杆进行轴向滑动，丝杠和制动推杆的后端与活塞推杆的前端之间依次连接有弹性反应盘和助力推杆，助力推杆和活塞推杆上套设有回位块，弹性反应盘为橡胶材料制成的圆柱形回转件，助力推杆为一阶梯状圆柱形回转体，其左端半径大于右端半径，以回转轴线为中心线开有一圆柱形盲孔，盲孔的内表面与弹性反应盘的外圆柱面相接触，两者为过渡配合，助力推杆的右端以回转轴线为中心线开有一螺纹孔，活塞推杆的左端通过该螺纹孔与助力推杆相螺接，回位块为中空的锥形回转件，其左端面与助力推杆的轴肩相抵靠。

6.根据权利要求1所述的一种传动比可调的电动助力制动系统，其特征在于：所述的主缸的后端还连接有储液罐、第一制动管路和第二制动管路，第一制动管路和第二制动管路均与液压控制单元相连接，第一制动管路上装配有第一电磁阀，第二制动管路上装配有第二电磁阀和压力传感器，第一电磁阀、第二电磁阀、压力传感器和液压控制单元均与控制装置中ECU的输出端相连接并由ECU控制工作。

7.根据权利要求6所述的一种传动比可调的电动助力制动系统，其特征在于：所述的第一电磁阀和第二电磁阀均为两位两通电磁阀，型号为LD8705H常开型电磁阀，最高工作压力为250bar，工作电压为24VDC。

8.根据权利要求6所述的一种传动比可调的电动助力制动系统，其特征在于：所述的压力传感器为KELLER-21Y系列的压力传感器，量程为0-30MPa，线性精度为±0.25％FS。

9.根据权利要求6所述的一种传动比可调的电动助力制动系统，其特征在于：所述的液压控制单元的四个出液口通过四条管路分别连接有四个盘式制动器。