CN109185366B - 一种液压调控的线控制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压调控的线控制动系统。包括制动机构和制动控制机构，制动机构包括制动分泵、制动盘和刹车片；制动控制机构包括机构本体和压力调节机构；机构本体包括储油腔和工作油腔，储油腔和工作油腔的公共壁上设有进油单向阀和回油单向阀；工作油腔的出油口端连通着制动分泵的泵活塞缸的轴向一端；压力调节机构包括直流电机、滚珠丝杠传动机构和活塞机构；活塞机构的活塞法配合位于工作油腔的另一端内；制动工作时，直流电机正向或反向转动，通过制动控制机构实现刹车片夹紧制动盘或松开制动盘，实现制动或制动解除。本发明的壳体径向尺寸至少减少30%，实现小型化；总质量不超过1.5kg，实现轻量化；制动系统的响应时间约为0.01s‑0.02s，制动距离更短。

Description

一种液压调控的线控制动系统

技术领域

本发明属于汽车制动系统技术领域，具体涉及一种液压增力的线控制动系统。

技术背景

汽车制动系统对汽车安全性能起着至关重要的作用，随着汽车行驶速度的不断提高和道路上车辆的日益增多，对制动系统提出了更高的要求。汽车线控制动系统，是一种以电为传导介质的制动理念，是先进的机电一体化系统。目前汽车线控制动系统主要有电子机械式线控制动系统（EMB，Electro-Mechanical Braking System）和电子液压式线控制动系统(EHB, Electro-Hydraulic Braking System)两种。

电子液压式制动系统是在传统的液压制动器基础上发展而来的，操纵机构用一个电子式制动踏板取代传统的液压制动踏板，取消了体积庞大的真空助力器，执行机构用包含电机、泵、蓄能器和蓄电池等部件的综合制动模块取代传统的压力调节器和ABS模块。这一类系统的缺点是油路冗长，制动液响应较为缓慢，且蓄能器中的高压存在安全隐患，遇到碰撞是会发生爆炸威胁成员安全。

电子机械式制动系统相对于电子液压式线控制动系统，去掉了液压油路，直接用电机驱动，以齿轮减速机构实现驱动电机的降速增扭，实现驱动力的倍增；采用螺旋传动机构将旋转运动转换为制动活塞的平动，进而实现对制动活塞的加压产生制动力。这一类系统的缺点是驱动电机的输出力矩受限，采用齿轮减速机构实现对电机输出力矩的倍增，使得机械结构变得复杂，因此存在体积和重量变大的问题。

若采用液压增力替换齿轮减速增扭机构，并与现有的电子机械式制动系统相结合，可以使体积和重量相对较小，能够实现刹车片磨损补偿功能。

传统电子机械式制动系统制动过程中，力矩电机会处于一个十分恶劣的工作环境中，为了保障汽车系统能得到正常的运转，必须要为系统提供足够的力矩，并保障系统能够在不同的环境中正常的工作。另外传统的电子机械式制动系统中的执行机构零件结构复杂，数量多，因此如何增加其转矩并减小系统的体积依然是一个有待解决的问题。

传统的电子机械式制动系统响应时间约为0.03s左右，系统质量远大于10kg，且壳体径向尺寸大，有较大改善空间，若解决以上问题不仅可以实现汽车轻量化还可为企业节约制造成本提高利润。

发明内容

在满足电子机械式制动系统具备良好制动性能的前提下，为了实现整个制动系统的快速响应和小型化，本发明提供一种液压增力的线控制动系统。

一种液压调控的线控制动系统包括制动机构和制动控制机构，所述制动机构包括制动分泵4、制动盘6和刹车片。

所述制动控制机构包括机构本体和压力调节机构；

所述机构本体包括储油腔14和工作油腔10，所述储油腔14和工作油腔10之间由公共壁连接；所述储油腔14为密闭的油腔，所述工作油腔10为管状；所述储油腔14和工作油腔10之间的公共壁上设有进油单向阀11和回油单向阀12；工作油腔10的一端为出油口，工作油腔10的出油口连通着制动分泵4的泵活塞缸20的轴向一端；

所述压力调节机构包括直流电机1、滚珠丝杠传动机构和活塞机构；滚珠丝杠传动机构包括丝杠21、滚珠22和螺母23，所述直流电机1的输出轴通过联轴器连接着所述丝杠21的一端，所述螺母23的一端通过活塞杆连接着活塞机构的活塞9，所述活塞9配合位于工作油腔10的另一端内；

所述工作油腔10的出油口内设有压力传感器15；

所述直流电机1的输出轴上设有角度传感器13；

工作时，直流电机1正向转动，带动活塞9直线移动，压缩工作油腔10中的液压油，液压油推动制动分泵4的泵活塞18向制动盘处运动，泵活塞18推动刹车片52运动直至夹紧制动盘6，实现制动；此时活塞9在滚珠丝杠传动机构2的作用下继续向制动盘处方向移动，工作油腔10内压强继续增大直至回油单向阀12产生向上的压力大于第一弹簧28对其产生向下的预紧力，回油单向阀12打开；进油单向阀11处于关闭状态，工作油腔10与储油腔14连通，部分液压油由工作油腔10进入储油腔14实现泄压；制动解除时，直流电机1反向转动，带动活塞9反向移动，工作油腔10内产生负压，制动分泵4的泵活塞18向远离制动盘的方向运动，刹车片5松开制动盘6，实现制动解除；此时活塞9在滚珠丝杠传动机构2的作用下继续向远离制动盘方向移动，工作油腔内负压继续增大直至进油单向阀11产生向下的压力大于第二弹簧17对其产生向上的预紧力，进油单向阀11打开；回油单向阀12处于关闭状态，工作油腔10与储油腔14连通，部分液压油由储油腔14进入工作油腔10实现补油。

进一步限定的技术方案如下：

所述机构本体包括柱状的本体25和盖体19，且本体为卧式；所述储油腔14和工作油腔10轴向平行设于本体25的两侧；储油腔14的轴向一端为本体上的封闭端，储油腔14的轴向另一端为本体上的敞口端；工作油腔10轴向贯通本体两端；与储油腔14的敞口端对应所述盖体19配合设于所述本体的轴向一端；所述盖体19上开设有连通工作油腔10的工作油道，工作油腔10的内径和工作油道的内径相同，活塞9动配合位于工作油道内。

所述机构本体的直径为60～70mm，轴向长度为80～90mm。

所述活塞杆由依次连接的直杆和空心杆8组成，直杆的杆端连通着活塞9，空心杆8的杆端连接着滚珠丝杠传动机构的螺母23的一端。

所述直流电机1为直流力矩电机，工作电压为12V或24V或48V，工作力矩为0.5N·m。

所述进油单向阀11和回油单向阀12均为安全单向阀。

所述制动分泵4为单活塞制动分泵。

所述工作油腔10的内径为12mm，所述活塞9动配合位于工作油腔10内。

所述泵活塞缸20的缸径为53mm。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1.本发明提供的一种液压增力的线控制动系统，采用制动系统集成一体化设计，将电机与液压增力机构高度集成，有效地减少了制动系统的质量与体积，结构更紧凑，减少了传统制动系统中制动油管的空间排布，提高整车的可用空间，与传统电子机械式制动系统（电机、行星减速器、滚珠丝杠结构）相比，壳体径向尺寸至少减少30%，同时可根据具体情况合理调整液压增力机构工作油腔内的活塞侧面积与制动分泵内的活塞侧面积比值大小实现液压增力，在省去真空助力器的同时适当减小电机的参数及尺寸，本发明总质量不超过1.5kg，实现小型化和轻量化。

2.本发明提供的一种液压增力的线控制动系统，液压增力机构内两活塞的设置实现了在不影响液压腔内液压油推动制动分泵中活塞产生制动力的同时，在刹车片夹紧制动盘后帮助液压腔泄压，避免了液压腔内油压较高导致电机卡死等情况发生。同时液压增力机构内的储油腔和两单向阀共同实现了液压油的自循环，不需要额外的油壶供油，相比较现有的线控制动系统，该系统结构简单，省去了大量电子控制单元，布置更为紧凑。

3.本发明提供的一种液压增力的线控制动系统，得益于电机相应迅速这一特点，整个制动系统的响应时间约为0.01s-0.02s，明显小于传统液压制动系统的响应时间，紧急制动平均减速度更大，制动距离更短，同时可以预先根据电机参数合理选择滚珠丝杠的导程，可提高制动主泵中活塞的初始移动速度，从而减轻了电机启动时工作油腔内液压变化率较小导致制动分泵中活塞初始加速度较小、刹车片无法夹紧制动盘的响应迟滞现象。

4.本发明提供的一种液压增力的线控制动系统，设置于车辆的四轮内侧，通过ECU根据行车具体情况控制各制动电机的工作状态从而控制每个车轮的制动状态，整个制动系统均为电子控制，减少了功率元件，有效降低了整车质量，从而提高燃油经济性。

5.本发明提供的一种液压增力的线控制动系统，结构简单，生产难度低，量产成本低，传统的液压分泵、制动卡钳和制动盘等执行机构得以保留，现有已产的大量零部件可投入使用，避免浪费，有很大的商业价值，可适用于绝大多数中小型乘用车，应用范围广，通用性强，同时本结构还可用于车辆的自动驾驶，无需制动踏板提供制动信号。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中压力调节机构的局部放大图。

上图中标号：电机1、电机壳体101；电机输出轴102；丝杠21、滚珠22、螺母23、制动分泵4、刹车片5、制动盘6、联轴器7、空心杆8、活塞9、工作油腔10、进油单向阀11、回油单向阀12、角度传感器13、储油腔14、压力传感器15、高压油管16、第二弹簧17、泵活塞18、盖体19、泵活塞缸20、本体25、丝杠螺母运动腔壁26、工作油腔壁27、第一弹簧28。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地详细说明。

参见图1，一种液压调控的线控制动系统包括制动机构和制动控制机构，所述制动机构包括制动分泵4、制动盘6和刹车片5。

制动控制机构包括机构本体和压力调节机构。

机构本体包括柱状的本体25和盖体19，且本体为卧式。储油腔14和工作油腔10轴向平行设于本体25的两侧，储油腔14和工作油腔10之间由公共壁连接；储油腔14和工作油腔10之间的公共壁上设有进油单向阀11和回油单向阀12。储油腔14的轴向一端为本体上的封闭端，储油腔14的轴向另一端为本体上的敞口端；工作油腔10为管状，轴向贯通本体两端，工作油腔10的一端为出油口，工作油腔10的出油口连通着制动分泵4的泵活塞缸20的轴向一端，工作油腔10的出油口内安装有压力传感器15。与储油腔14的敞口端对应所述盖体19配合安装于本体的轴向一端，使储油腔14形成一个密闭的油腔；盖体19上开设有连通工作油腔10另一端的工作油道，工作油腔10的内径和工作油道的内径相同，工作油腔10的内径为12mm，活塞9动配合位于工作油道内。

机构本体的直径为65mm，轴向长度为88mm。

参见图2，压力调节机构包括直流电机1、滚珠丝杠传动机构和活塞机构。直流电机1为直流力矩电机，工作电压为24V，工作力矩为0.5N·m，直流电机1的输出轴上安装有角度传感器13。滚珠丝杠传动机构包括丝杠21、滚珠22和螺母23；直流电机1的输出轴通过联轴器连接着丝杠21的一端，螺母23的一端通过活塞杆连接着活塞机构的活塞9。活塞杆由依次连接的直杆和空心杆8组成，直杆的杆端连通着活塞9，空心杆8的杆端连接着滚珠丝杠传动机构的螺母23的一端。活塞9动配合位于工作油道内，见图1。

本发明的工作原理详细说明如下：

制动工作时：电机输出轴102通过联轴器7与丝杠21连接，电机输出轴102以一定的转速正向转动，丝杠21以相同的转速正向转动，螺母23向左运动，螺母23与液压增力机构中的活塞9以一空心杆8固连，液压增力机构中的活塞9以与螺母23相同的速度向左方运动，工作油腔10内液压油被压缩，工作油腔10通过一高压油管16与制动分泵4的进油口相连接，工作油腔10内的液压油推动制动分泵内的泵活塞18向左以一定的速度运动，泵活塞18推动刹车片52以相同的速度向左运动直至夹紧制动盘6，实现制动。此时液压增力机构内的活塞9在滚珠丝杠传动机构的作用下继续左移，工作油腔10内压强继续增大直至对回油单向阀12向上的压力大于第一弹簧28对其产生向下的预紧力，回油单向阀12逐渐上移，进油单向阀11处于关闭状态，随后工作油腔10与储油腔14连通，部分液压油由工作油腔10进入储油腔14实现泄压。

制动解除时：电机输出轴102通过联轴器7与丝杠21连接，电机输出轴102以一定的转速反向转动，丝杠21以相同的转速反向转动，螺母23向右运动，螺母23与液压增力机构中的活塞9以一空心杆8固连，液压增力机构中的活塞9以与螺母23相同的速度向右方运动，工作油腔10内产生负压，使制动分泵4内的泵活塞18受到向右的作用力，逐渐右移带动刹车片52与制动盘6分离，实现解除制动。此时液压增力机构内的活塞9在滚珠丝杠传动机构的作用下继续右移，工作油腔10内负压继续增大直至对进油单向阀11向下的压力大于第二弹簧17对其产生向上的预紧力，进油单向阀11逐渐下移，回油单向阀12处于关闭状态，随后工作油腔10与储油腔14连通，部分液压油由储油腔14进入工作油腔10实现液压油的自循环。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液压调控的线控制动系统，包括制动机构和制动控制机构，所述制动机构包括制动分泵（4）、制动盘（6）和刹车片，其特征在于：

所述制动控制机构包括机构本体和压力调节机构；

所述机构本体包括储油腔（14）和工作油腔（10），所述储油腔（14）和工作油腔（10）之间由公共壁连接；所述储油腔（14）为密闭的油腔，所述工作油腔（10）为管状；所述储油腔（14）和工作油腔（10）之间的公共壁上设有进油单向阀（11）和回油单向阀（12）；工作油腔（10）的一端为出油口，工作油腔（10）的出油口连通着制动分泵（4）的泵活塞缸（20）的轴向一端；

所述压力调节机构包括直流电机（1）、滚珠丝杠传动机构和活塞机构；滚珠丝杠传动机构包括丝杠（21）、滚珠（22）和螺母（23），所述直流电机（1）的输出轴通过联轴器连接着所述丝杠（21）的一端，所述螺母（23）的一端通过活塞杆连接着活塞机构的活塞（9），所述活塞（9）配合位于工作油腔（10）的另一端内；

所述工作油腔（10）的出油口内设有压力传感器（15）；

所述直流电机（1）的输出轴上设有角度传感器（13）；

制动工作时，直流电机（1）正向转动，带动活塞（9）直线移动，压缩工作油腔（10）中的液压油，液压油推动制动分泵（4）的泵活塞（18）向制动盘处运动，泵活塞（18）推动刹车片（52）运动直至夹紧制动盘（6），实现制动；此时活塞（9）在滚珠丝杠传动机构（2）的作用下继续向制动盘处方向移动，工作油腔（10）内压强继续增大直至回油单向阀（12）产生向上的压力大于第一弹簧（28）对其产生向下的预紧力，回油单向阀（12）打开；进油单向阀（11）处于关闭状态，工作油腔（10）与储油腔（14）连通，部分液压油由工作油腔（10）进入储油腔（14）实现泄压；制动解除时，直流电机（1）反向转动，带动活塞（9）反向移动，工作油腔（10）内产生负压，制动分泵（4）的泵活塞（18）向远离制动盘的方向运动，刹车片（5）松开制动盘（6），实现制动解除；此时活塞（9）在滚珠丝杠传动机构（2）的作用下继续向远离制动盘方向移动，工作油腔内负压继续增大直至进油单向阀（11）产生向下的压力大于第二弹簧（17）对其产生向上的预紧力，进油单向阀（11）打开；回油单向阀（12）处于关闭状态，工作油腔（10）与储油腔（14）连通，部分液压油由储油腔（14）进入工作油腔（10）实现补油。

2.根据权利要求1所述的一种液压调控的线控制动系统，其特征在于：所述机构本体包括柱状的本体（25）和盖体（19），且本体为卧式；储油腔（14）的轴向一端为本体上的封闭端，储油腔（14）的轴向另一端为本体上的敞口端；工作油腔（10）轴向贯通本体两端；与储油腔（14）的敞口端对应所述盖体（19）配合设于所述本体的轴向一端；所述盖体（19）上开设有连通工作油腔（10）的工作油道，工作油腔（10）的内径和工作油道的内径相同，所述活塞（9）动配合位于工作油道内。

3.根据权利要求2所述的一种液压调控的线控制动系统，其特征在于：所述机构本体的直径为60～70mm,轴向长度为80～90mm。

4.根据权利要求1所述的一种液压调控的线控制动系统，其特征在于：所述活塞杆由依次连接的直杆和空心杆（8）组成，直杆的杆端连通着活塞（9），空心杆（8）的杆端连接着滚珠丝杠传动机构的螺母（23）的一端。

5.根据权利要求1所述的一种液压调控的线控制动系统，其特征在于：所述直流电机（1）为直流力矩电机，工作电压为12V或24V或48V，工作力矩为0.5N·m。

6.根据权利要求1所述的一种液压调控的线控制动系统，其特征在于：所述进油单向阀（11）和回油单向阀（12）均为安全单向阀。

7.根据权利要求1所述的一种液压调控的线控制动系统，其特征在于：所述制动分泵（4）为单活塞制动分泵。

8.根据权利要求1所述的一种液压调控的线控制动系统，其特征在于：所述工作油腔（10）的内径为12mm，所述活塞（9）动配合位于工作油腔（10）内。

9.根据权利要求1所述的一种液压调控的线控制动系统，其特征在于：所述泵活塞缸（20）的缸径为53mm。