CN109878475A - 一种制动助力器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制动助力器，包括主缸、制动踏板、负载装置、电驱动装置、备份装置以及制动踏板运动检测装置，所述制动踏板通过备份装置与主缸活塞传动连接，所述制动踏板通过克服负载装置的力进行移动，其特征在于，所述电驱动装置与主缸活塞之间存在间隙，未通电或断电状态下，所述制动踏板通过备份装置直接推动主缸活塞移动，由于制动踏板输入杆的空行程不存在，确保了在踏板行程模拟器的低力范围内可以达到法律要求的减速度，通电状态下，所述电驱动装置工作消除间隙后推动主缸活塞移动，导致制动踏板输入杆的空行程被打开，在正常制动时，可以利用这段空行程以避免建立液压，以便使用车辆的电动机来进行回生制动。

Description

一种制动助力器

技术领域

本发明涉及电动汽车制动装置领域，特别涉及一种制动助力器。

背景技术

随着新能源汽车的不断发展，对延长车辆行驶里程的需求越来越大，因此，延长行驶里程的一个重要因素是减速期间的能量回收，制动系统应能够利用电动机而不是摩擦制动来进行制动。

制动系统是车辆安全的基础，因此需要实施多个备份机构。其中一个备份机构是机械装置，驾驶员可以通过纯机械方式进行制动。这导致制动压力产生与制动踏板运动的耦合，这与能量回收的要求相反，能量回收的要求是应当施加电动机的制动扭矩而不是制动压力。

现有技术中，CN107672577A公开的是一种电动助力器结构，其中制动踏板的推杆和与制动主缸连接的顶杆之间形成分离间隙，但是具有以下缺点：在未通电或断电的情况下，驾驶员除了要克服所要求的压力之外，还要克服模拟踏板感的弹簧力，因此模拟踏板感的弹簧的特性限制了解耦间隙。另外，为了减小活塞力，使用了较小直径的主缸，这使得紧急制动情况下制动系统反应慢。最后，在系统故障的情况下，由于解耦间隙增加了踏板行程，这可能会干扰驾驶员，导致踏板推力不足。

CN106004826A公开的是一种主缸结构，该主缸结构在主缸顶杆和制动踏板的推杆之间具有分离间隙，通过移除模拟踏板感的弹簧，使得驾驶员不用克服额外的弹簧力，但是与传统系统相比，该发明的缺点是踏板感变动过大。

CN207631211U公开的是一种线控制动系统，其中在能量回收的情况下，制动踏板的压力通过电磁阀实现解耦而产生的，在系统失效时不会影响车辆安全。通过电磁阀可以根据系统状态在非解耦和解耦之间进行切换。然而，所需组件的数量使得该结构非常昂贵并且复杂，增加了失效的可能性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种带可调解耦结构且为了实现能量回收的制动助力器。

为实现上述目的，本发明提供了一种制动助力器，包括主缸、制动踏板、负载装置、电驱动装置、备份装置以及制动踏板运动检测装置，所述制动踏板通过备份装置与主缸活塞传动连接，所述制动踏板通过克服负载装置的力进行移动，其特征在于，所述电驱动装置与主缸活塞之间存在间隙，未通电或断电状态下，所述制动踏板通过备份装置直接推动主缸活塞移动，通电状态下，所述电驱动装置工作消除间隙后推动主缸活塞移动。

所述电驱动装置包括电机、齿轮组、螺母和螺杆，所述螺母与螺杆丝杆连接，所述电机通过齿轮组带动螺母转动，所述螺母与齿轮组之间可轴向滑动连接，所述间隙存在于螺杆与主缸活塞之间。

所述备份装置包括实心连接件，所述主缸活塞通过实心连接件与螺母传动连接，所述螺杆与实心连接件之间相对滑动连接，所述间隙存在于螺杆与主缸活塞之间，未通电或断电状态下，所述螺杆由制动踏板的输入杆推动，所述螺杆带动螺母向前移动，所述螺母通过实心连接件推动主缸活塞，通电状态下，所述电机驱动螺母转动，螺杆向前移动消除间隙。

所述备份装置包括长度可调的连接杆，所述连接杆与螺杆连接，所述间隙存在于连接杆和主缸活塞之间，所述连接杆通过自锁传动机构和额外电机连接，所述连接杆由额外电机驱动自锁传动机构调节其长度。

所述自锁传动机构包括自锁丝杆和齿轮的组合，或自锁丝杆和自锁蜗轮的组合，或液压液和液压泵的组合。

所述备份装置包括实心棘轮连接件，所述实心棘轮连接件后端通过弹性件与输入杆连接，所述实心棘轮连接件前端顶着主缸活塞，所述实心棘轮连接件滑动设于螺杆中心，所述间隙存在于实心棘轮连接件前端与螺杆前端之间，所述实心棘轮连接件和螺杆由可移动棘轮锁销锁定，所述移动棘轮锁销通过电动线性执行器驱动移动。

所述电动线性执行器为直线电机，或电磁线圈，或丝杠与电机的组合。

所述负载装置包括制动踏板连接件、移动负载部件、软弹簧和硬弹簧，所述制动踏板连接件与输入杆传动连接，所述软弹簧设于制动踏板和移动负载部件之间，所述硬弹簧设于移动负载部件和壳体之间。

所述检测装置包括用于检测输入杆移动的位置传感器。

所述检测装置包括用于检测制动踏板运动的传感元件。

本发明在电驱动装置与主缸活塞之间提供一个间隙，同时通过备份装置确保制动踏板输入杆和主缸活塞相连接，而不需要制动踏板输入杆的空行程，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、在未通电或断电的情况下，驾驶员踩动的制动行程对应相同距离下的减速度，以避免驾驶员因故障而无法集中注意力；

二、在未通电或断电的情况下，驾驶员只需要克服模拟踏板感的软弹簧的力，这样在设计时可以增加主缸直径以获得更好的性能；

三、为了实现线控制动功能，机械解耦间隙仅在系统通电且无故障时打开；

四、机械解耦间隙的开启由助力器电机和相关的传动部件完成，无需其他部件，从而降低了成本，降低了复杂性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明实施例一结构示意图；

图3为本发明实施例二结构示意图；

图4为本发明实施例三结构示意图。

图中，10主缸，13壳体，20制动踏板，30负载装置，31移动负载部件，32硬弹簧，33软弹簧，50电驱动装置，51电机，52齿轮组，55螺母，56螺杆，57输入杆，58制动踏板连接件，60备份装置，61实心连接件，62回位弹簧，63连接杆，64自锁传动机构，65额外电机，66移动棘轮锁销，67电动线性执行器，68弹性件，69实心棘轮连接件，70检测装置，71位置传感器，72传感元件，80间隙。

具体实施方式

如图1所示，一种制动助力器，包括主缸10、制动踏板20、负载装置30、电驱动装置50、备份装置60以及制动踏板运动检测装置70，所述制动踏板20通过备份装置60与主缸10活塞传动连接，所述制动踏板20通过克服负载装置30的力进行移动，所述电驱动装置50与主缸10活塞之间存在间隙80，未通电或断电状态下，所述制动踏板20通过备份装置60直接推动主缸10活塞移动，通电状态下，所述电驱动装置50工作消除间隙80后推动主缸10活塞移动。

如图2所示，实施例一：主缸10具有第一活塞11和第二活塞12，电驱动装置50包括电机51、与电机传动连接的齿轮组52、螺母55和螺杆56，所述螺母55与螺杆56丝杆连接，所述电机51通过齿轮组52带动螺母55转动，所述螺母55与齿轮组52之间可轴向滑动连接，也就是说齿轮组52与螺母55之间可以通过花键连接。

所述备份装置60为实心连接件61，所述主缸10的第一活塞11通过实心连接件61与螺母55传动连接，所述螺杆56与实心连接件61之间相对滑动连接，所述间隙80存在于螺杆56与主缸的第一活塞11之间，所述螺母55通过回位弹簧62与主缸的第一活塞11保持一定的距离。

在本实施例中，所述负载装置30包括制动踏板连接件58、移动负载部件31、软弹簧33和硬弹簧32，所述螺杆56与制动踏板的输入杆57直接连接，所述输入杆57通过制动踏板连接件58与制动踏板20连接，所述软弹簧33设于制动踏板20和移动负载部件31之间，所述硬弹簧32设于移动负载部件31和壳体13之间，所述移动负载部件运动受到壳体的限制，同时限制输入杆的运动。随着移动负载部件的移动，硬弹簧被压缩。

在本实施例中，所述检测装置70包括用于检测输入杆57移动的位置传感器71，所述位置传感器71设于壳体13上。所述检测装置70还包括用于检测制动踏板20运动的传感元件72，所述传感元件72设于输入杆57上。

工作原理：通电状态下，电机转动带动齿轮组转动，齿轮组带动螺母转动，螺杆向前移动从而间隙慢慢消除，推动主缸活塞移动，制动踏板输入杆的空行程打开；未通电或断电状态下，制动踏板输入杆的空行程消除，制动踏板输入杆直接推动螺母和螺杆一起向前移动，进而带动实心连接件向前移动，最终推动主缸活塞移动。

未通电或断电状态下，所述制动踏板通过备份装置直接推动主缸活塞移动，由于制动踏板输入杆的空行程不存在，确保了在踏板行程模拟器的低力范围内可以达到法律要求的减速度；通电状态下，所述电驱动装置工作移动消除间隙后推动主缸活塞移动，导致制动踏板输入杆的空行程被打开，在正常制动时，可以利用这段空行程以避免建立液压，以便使用车辆的电动机来进行回生制动。一旦制动踏板输入杆的空行程打开，通过连接到制动踏板输入杆的弹簧提供适当的踏板感。

通过制动踏板输入杆的空行程的打开，机械机构被解耦，这确保了所产生的制动压力的大小不受制动踏板位置的限定，从而形成了线控制动系统。

如图3所示，实施例二与实施例一相同，不同的是备份装置60为长度可调的连接杆63，所述间隙80存在于连接杆63和主缸的第一活塞11之间，所述连接杆63与螺杆56连接，所述连接杆63通过自锁传动机构64和额外电机65连接，所述连接杆63由额外电机65驱动自锁传动机构64调节其长度。在本实施例中，所述自锁传动机构64可以采用自锁丝杆和齿轮的组合，或自锁丝杆和自锁蜗轮的组合，或液压液和液压泵的组合。

工作原理：在未通电或断电的情况下，连接杆的长度最长，使得连接杆直接顶着主缸的第一活塞，输入杆向前移动会推动螺杆、螺母向前移动，进而推动主缸的第一活塞移动；通电的情况下，连接杆缩短到最短，螺杆在电驱动装置的电机的驱动下向前移动带动连接杆向主缸的第一活塞移动直至消除所述间隙。

如图4所示，实施例三与实施例一相同，不同的是备份装置60为实心棘轮连接件69，所述实心棘轮连接件69后端通过弹性件68与输入杆57连接，所述实心棘轮连接件69前端顶着主缸的第一活塞11，所述实心棘轮连接件69滑动设于螺杆56中心，所述间隙80存在于实心棘轮连接件69前端与螺杆56前端之间，也就是存在于主缸的第一活塞11和螺杆56前端之间，所述实心棘轮连接件69和螺杆56由可移动棘轮锁销66锁定，所述移动棘轮锁销66通过电动线性执行器67驱动移动，所述移动棘轮锁销66布置在螺杆56上，随着螺杆56一起运动。在本实施例中，所述电动线性执行器67可以采用直线马达，或电磁线圈，或丝杠和电机的组合。

工作原理：在未通电或断电的情况下，移动棘轮锁销锁定实心棘轮连接件和螺杆，使输入杆通过螺杆直接与主缸的第一活塞连接，输入杆向前移动直接推动主缸的第一活塞移动；通电的情况下，电动线性执行器驱动移动棘轮锁销离开实心棘轮连接件和螺杆，使得螺杆能够相对实心棘轮连接件滑动，螺杆在电驱动装置的电机的驱动下向前移动直至消除所述间隙。

Claims (10)

1.一种制动助力器，包括主缸（10）、制动踏板（20）、负载装置（30）、电驱动装置（50）、备份装置（60）以及制动踏板运动检测装置（70），所述制动踏板（20）通过备份装置（60）与主缸（10）活塞传动连接，所述制动踏板（20）通过克服负载装置（30）的力进行移动，其特征在于，所述电驱动装置（50）与主缸（10）活塞之间存在间隙（80），未通电或断电状态下，所述制动踏板（20）通过备份装置（60）直接推动主缸（10）活塞移动，通电状态下，所述电驱动装置（50）工作消除间隙（80）后推动主缸（10）活塞移动。

2.根据权利要求1所述的一种制动助力器，其特征在于，所述电驱动装置（50）包括电机（51）、齿轮组（52）、螺母（55）和螺杆（56），所述螺母（55）与螺杆（56）丝杆连接，所述电机（51）通过齿轮组（52）带动螺母（55）转动，所述螺母（55）与齿轮组（52）之间可轴向滑动连接，所述间隙（80）存在于螺杆（56）与主缸（10）活塞之间。

3.根据权利要求2所述的一种制动助力器，其特征在于，所述备份装置（60）包括实心连接件（61），所述主缸（10）活塞通过实心连接件（61）与螺母（55）传动连接，所述螺杆（56）与实心连接件（61）之间相对滑动连接，所述间隙（80）存在于螺杆（56）与主缸（10）活塞之间，未通电或断电状态下，所述螺杆（56）由制动踏板（20）的输入杆（57）推动，所述螺杆（56）带动螺母（55）向前移动，所述螺母（55）通过实心连接件（61）推动主缸（10）活塞，通电状态下，所述电机（51）驱动螺母（55）转动，螺杆（56）向前移动消除间隙（80）。

4.根据权利要求2所述的一种制动助力器，其特征在于，所述备份装置（60）包括长度可调的连接杆（63），所述连接杆（63）与螺杆（56）连接，所述间隙（80）存在于连接杆（63）和主缸（10）活塞之间，所述连接杆（63）通过自锁传动机构（64）和额外电机（65）连接，所述连接杆（63）由额外电机（65）驱动自锁传动机构（64）调节其长度。

5.根据权利要求4所述的一种制动助力器，其特征在于，所述自锁传动机构（64）包括自锁丝杆和齿轮的组合，或自锁丝杆和自锁蜗轮的组合，或液压液和液压泵的组合。

6.根据权利要求2所述的一种制动助力器，其特征在于，所述备份装置（60）包括实心棘轮连接件（69），所述实心棘轮连接件（69）后端通过弹性件（68）与输入杆（57）连接，所述实心棘轮连接件（69）前端顶着主缸（10）活塞，所述实心棘轮连接件（69）滑动设于螺杆（56）中心，所述间隙（80）存在于实心棘轮连接件（69）前端与螺杆（56）前端之间，所述实心棘轮连接件（69）和螺杆（56）由可移动棘轮锁销（66）锁定，所述移动棘轮锁销（66）通过电动线性执行器（67）驱动移动。

7.根据权利要求6所述一种制动助力器，其特征在于，所述电动线性执行器（67）为直线电机，或电磁线圈，或丝杠与电机的组合。

8.根据权利要求1所述的一种制动助力器，其特征在于，所述负载装置（30）包括制动踏板连接件（58）、移动负载部件（31）、软弹簧（33）和硬弹簧（32），所述制动踏板连接件（58）与输入杆（57）传动连接，所述软弹簧（33）设于制动踏板（20）和移动负载部件（31）之间，所述硬弹簧（32）设于移动负载部件（31）和壳体（13）之间。

9.根据权利要求1所述的一种制动助力器，其特征在于，所述检测装置（70）包括用于检测输入杆（57）移动的位置传感器（71）。

10.根据权利要求1所述的一种制动助力器，其特征在于，所述检测装置（70）包括用于检测制动踏板（20）运动的传感元件（72）。