CN109878478A - 一种智能汽车自动制动控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的智能汽车自动制动控制装置依次包括制动踏板结构、控制阀推杆、齿轮减速机构、真空助力装置；制动踏板结构为弧形结构，与控制阀推杆的一端相连；控制阀推杆的外径套设有活动齿套，活动齿套设有外螺纹齿；齿轮减速机构包括步进驱动电机、从动齿轮和主动齿轮，步进驱动电机与主动齿轮相配合；主动齿轮和从动齿轮均与活动齿套的外螺纹齿相啮合；真空助力装置的一端设有安装槽，齿轮减速机构和活动齿套外部设有罩体结构。本装置由步进驱动电机通过主动齿轮驱动、从动齿轮通过内螺纹齿传递力矩，带动活动齿套沿着控制阀推杆轴向方向移动距离，来模拟驾驶员踩踏、松开制动踏板结构来实现制动和非制动动作；制动控制平缓，切换操作方便。

Description

一种智能汽车自动制动控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能驾驶汽车技术领域，具体地，涉及一种智能汽车自动制动控制装置及其控制方法。

背景技术

为了满足人们对汽车智能化的需求，各大汽车商都在研制无人驾驶汽车，智能汽车在安全性能方便提出来更严格的要求。要实现智能汽车无人驾驶需要多个系统协同工作，制动控制装置和制动线控模块是智能无人驾驶汽车底盘线控非常重要部分，是现实无人驾驶自动制动的部件。

然而现有的智能汽车在制动控制方面的技术仍然不成熟，既要方便现有汽车和智能汽车的兼容，又要确保制动的准确性，完成电子制动和人工制动的准确切换，是目前汽车行业需要攻克的难题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能与传统汽车兼容，且能完成人工制动和自动制动的智能汽车自动制动控制装置及其控制方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：

提供的智能汽车自动制动控制装置，依次包括制动踏板结构、控制阀推杆、齿轮减速机构、真空助力装置；

所述制动踏板结构为弧形结构，与控制阀推杆的一端相连，其被设置为推动所述控制阀推杆往复运动；

所述控制阀推杆的外径套设有活动齿套，所述活动齿套设有外螺纹齿，其被设置为啮合所述齿轮减速机构；

所述齿轮减速机构包括步进驱动电机、从动齿轮和主动齿轮，所述步进驱动电机与主动齿轮相配合；所述从动齿轮包括外竖齿和内螺纹齿；所述主动齿轮和从动齿轮均与所述活动齿套的外螺纹齿相啮合；

所述真空助力装置的一端设有安装槽，其被设置为安装槽插接所述控制阀推杆；

所述齿轮减速机构和活动齿套外部设有罩体结构。

本发明的智能汽车自动制动控制装置在不改变原车制动系统和机械结构的条件下增加一套辅助制动控制装置，在无人驾驶模式下通过ECU来控制实现自动制动。

本发明的智能汽车自动制动控制装置由步进驱动电机通过主动齿轮驱动、从动齿轮通过内螺纹齿传递力矩，带动活动齿套在单位时间内沿着控制阀推杆轴向方向移动距离，来模拟驾驶员踩踏、松开制动踏板结构来实现制动和非制动动作；制动控制平缓，切换操作方便。

进一步地，所述罩体结构包括对称设置的上端盖和下端盖，所述上端盖和下端盖靠近齿轮减速机构的一侧设有定位槽一和定位销。

进一步地，所述从动齿轮和主动齿轮靠近所述罩体结构的一端设有定位槽二，与所述定位销相适配。

进一步地，所述制动踏板结构非活动端设有复位弹簧。

进一步地，所述真空助力装置内设有向控制阀推杆的一侧凸起的弹性盘。

进一步地，所述真空助力装置的安装槽为一通槽，所述通槽的内径大于所述控制阀推杆的外径。

进一步地，所述罩体结构与所述齿轮减速机构的安装间隙形成齿圈腔。固定齿轮位置，保持轴和上下位置原位旋转。

进一步地，所述主动齿轮和从动齿轮的内螺纹齿的齿数比为1:2，所述从动齿轮的内螺纹齿与所述活动齿套的外螺纹齿比关系为1:1。

本发明的另一目的为公开上述智能汽车自动制动控制装置的控制方法，包括以下步骤：

S1.当智能无人驾驶汽车ECU控制器接收中控机发出进入智能自动驾驶模式的指令时；

S2.ECU控制器实时发出指令给制动控制模块控制步进驱动步进驱动电机顺时针旋转，步进驱动电机驱动主动齿轮带动从动齿轮反向旋转；

S3.齿圈腔、定位销固定从动齿轮轴向旋转和上下位置，保持原位状态；

S4.从动齿轮驱动活动齿套逆时针旋转并向制动踏板结构移动，同步带动控制阀推杆克服复位弹簧的阻力，向制动踏板结构反方向移动实现自动制动刹车。

本发明的另一目的为公开上述智能汽车自动制动控制装置的控制方法，包括以下步骤：

Y1.当智能无人驾驶汽车ECU控制器接收中控机发出解除制动指令时；

Y2.ECU控制器实时发出指令给制动控制模块控制步进驱动电机逆时针旋转，步进驱动电机驱动主动齿轮带动从动齿轮反向旋转；

Y3.齿圈腔、定位销固定从动齿轮轴向旋转和上下位置，保持原位状态；

Y4.从动齿轮驱动活动齿套顺时针旋转并向制动踏板结构方向移动，同步带动控制阀推杆克服在复位弹簧的助力，向制动踏板结构方向移动实现自动解除制动状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本智能汽车自动制动控制装置融合智能无人驾驶与人工驾驶制动机械装置设计于一体，机械结构简单，控制原理简单，制动稳定可靠。

2、本智能汽车自动制动控制装置采用行星减速高精度大扭矩步进驱动电机，采用主动齿轮与从动齿轮数比成一定倍率，实现两级减速，增大传递扭矩，实现安全可靠制动。

3、将主动齿轮与从动齿轮啮合的传动力矩传递过程中又与活动齿套啮合转换为旋转的力矩，制动控制平缓，制动力矩传递进一步增大。

4、本智能汽车自动制动控制装置体积小，安装简便、实用性强。

附图说明

图1为实施例1的智能汽车自动制动控制装置的整体结构示意图。

图2为实施例1的智能汽车自动制动控制装置的控制阀推杆和齿轮减速机构装配示意图图。

图3为实施例1的从动齿轮的主视图。

图4为实施例1的从动齿轮的侧视图。

图5为实施例1的活动齿套的结构示意图。

图6为实施例1的主动齿轮和从动齿轮啮合的结构示意图。

图7为实施例1活动齿套和从动齿轮啮合的结构示意图。

图8为实施例2的智能汽车自动制动控制装置的智能无人驾驶制动控制流程图。

图9为实施例2的自动制动机械原理图。

图10为实施例2的智能汽车自动制动控制装置的智能无人驾驶制动非控制流程图。

图11为实施例2的自动制动解除机械原理图。

其中，1-制动踏板结构，11-复位弹簧；2-控制阀推杆；31-步进驱动电机，32-主动齿轮，321-定位槽二，33-从动齿轮，331-外竖齿，332-内螺纹齿；4-真空助力装置，41-安装槽，42-弹性盘；5-活动齿套，51-外螺纹齿；61-上端盖，62-下端盖，63-定位槽一，64-定位销；7-齿圈腔。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1～图6所示，本智能汽车自动制动控制装置，依次包括制动踏板结构1、控制阀推杆2、齿轮减速机构、真空助力装置4；制动踏板结构1为弧形结构，制动踏板结构1的非活动端设有复位弹簧11；制动踏板结构1与控制阀推杆2的一端相连，其被设置为推动控制阀推杆2往复运动。

控制阀推杆2的外径套设有活动齿套5，活动齿套5设有外螺纹齿51，其被设置为啮合齿轮减速机构；齿轮减速机构包括步进驱动电机31、从动齿轮33和主动齿轮32，步进驱动电机31与主动齿轮32相配合；从动齿轮33包括外竖齿331和内螺纹齿332；主动齿轮32和从动齿轮33均与活动齿套5的外螺纹齿51相啮合。其中，主动齿轮32和从动齿轮33的内螺纹齿的齿数比为1:2，从动齿轮33的内螺纹齿332与活动齿套的外螺纹齿的齿数比为1:1。

真空助力装置4的一端设有安装槽41，其被设置为安装槽41插接控制阀推杆2；齿轮减速机构和活动齿套5外部设有罩体结构。罩体结构包括对称设置的上端盖61和下端盖62，罩体结构与齿轮减速机构的安装间隙形成齿圈腔7。其中，上端盖61和下端盖62靠近齿轮减速机构的一侧设有定位槽一63和定位销64。从动齿轮33和主动齿轮32靠近罩体结构的一端设有定位槽二321，与定位销64相适配；即定位槽一63和定位槽二321安装后水平位置一致，通过定位销64将定位槽一63所在的罩体结构和定位槽二321所在的从动齿轮相对固定。

真空助力装置4内设有向控制阀推杆2的一侧凸起的弹性盘42。真空助力装置4的安装槽41为一通槽，其内径大于控制阀推杆2的外径。弹性盘42的设置有助于将控制阀推杆2复位。

本智能汽车自动制动控制装置采用步进驱动电机，控制精确高，响应速度快，实现高精度制动。采用两级齿轮减速机构设计(步进驱动电机为一级，主、从动齿轮为二级)，增大扭矩，达到制动所需力矩。采用内螺纹齿轮驱动活动齿套，制动控制平缓，制动力矩传递进一步增大。提高自动制动时的可靠性和安全性。

如图1和图7所示，从动齿轮33旋转1周(360°)，外螺纹齿51相对上升或下降1周；例如从动齿轮33的内螺纹齿距与外螺纹齿距为8mm，从动齿轮的内螺纹齿与外螺纹齿啮合旋转一周，即活动齿套上/下移动距离为8mm，步进驱动电机转速为1000转/分，即每秒约15圈，根据以上参数，计算在无人驾驶状态下1秒钟制动行程为：步进驱动电机转速1000/60≈15/2(主动齿轮:从动齿轮＝1:2)≈7.5*8(从动齿轮内螺纹齿距与外螺纹齿距为8mm)＝60mm，即：制动踏板结构最大行程约60mm；设制动踏板结构自由行程为15mm(国标为15-20mm)，有效制动行程40mm(国标≤45mm)；制动踏板结构有效行程＝制动行程+自由行程(制动踏板结构有效行程＝45+15＝60mm)设计符合国家标准和行业标准。

实施例2

如图8～图11所示，智能汽车自动制动控制装置的控制方法，包括以下步骤：

S1.当智能无人驾驶汽车ECU控制器接收中控机发出进入智能自动驾驶模式的指令时；

S2.ECU控制器实时发出指令给制动控制模块控制步进驱动步进驱动电机顺时针旋转，步进驱动电机驱动主动齿轮带动从动齿轮反向旋转；

S3.齿圈腔、定位销固定从动齿轮轴向旋转和上下位置，保持原位状态；

S4.从动齿轮驱动活动齿套逆时针旋转并向制动踏板结构(向左)移动，同步带动控制阀推杆克服复位弹簧的阻力，向制动踏板结构反方向移动实现自动制动刹车。

智能汽车自动制动控制装置的控制方法，包括以下步骤：

Y1.当智能无人驾驶汽车ECU控制器接收中控机发出解除制动指令时；

Y2.ECU控制器实时发出指令给制动控制模块控制步进驱动电机逆时针旋转，步进驱动电机驱动主动齿轮带动从动齿轮反向旋转；

Y3.齿圈腔、定位销固定从动齿轮轴向旋转和上下位置，保持原位状态；

Y4.从动齿轮驱动活动齿套顺时针旋转并向制动踏板结构方向(向右)移动，同步带动控制阀推杆克服在复位弹簧的助力，向制动踏板结构方向移动实现自动解除制动状态。

本智能汽车自动制动控制装置的控制方法方便现有汽车和智能汽车的兼容，又要确保制动的准确性，完成电子制动和人工制动的准确切换，控制方便。

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能汽车自动制动控制装置，其特征在于，依次包括制动踏板结构、控制阀推杆、齿轮减速机构、真空助力装置；

所述制动踏板结构为弧形结构，与控制阀推杆的一端相连，其被设置为推动所述控制阀推杆往复运动；

所述控制阀推杆的外径套设有活动齿套，所述活动齿套设有外螺纹齿，其被设置为啮合所述齿轮减速机构；

所述齿轮减速机构包括步进驱动电机、从动齿轮和主动齿轮，所述步进驱动电机与主动齿轮相配合；所述从动齿轮包括外竖齿和内螺纹齿；所述主动齿轮和从动齿轮均与所述活动齿套的外螺纹齿相啮合；

所述真空助力装置的一端设有安装槽，其被设置为安装槽插接所述控制阀推杆；

所述齿轮减速机构和活动齿套外部设有罩体结构。

2.根据权利要求1所述智能汽车自动制动控制装置，其特征在于，所述罩体结构包括对称设置的上端盖和下端盖，所述上端盖和下端盖靠近齿轮减速机构的一侧设有定位槽一和定位销。

3.根据权利要求2所述智能汽车自动制动控制装置，其特征在于，所述从动齿轮和主动齿轮靠近所述罩体结构的一端设有定位槽二，与所述定位销相适配。

4.根据权利要求1所述智能汽车自动制动控制装置，其特征在于，所述制动踏板结构的非活动端设有复位弹簧。

5.根据权利要求1所述智能汽车自动制动控制装置，其特征在于，所述真空助力装置内设有向控制阀推杆的一侧凸起的弹性盘。

6.根据权利要求5所述智能汽车自动制动控制装置，其特征在于，所述真空助力装置的安装槽为一通槽，所述通槽的内径大于所述控制阀推杆的外径。

7.根据权利要求1～6任意一项所述智能汽车自动制动控制装置，其特征在于，所述罩体结构与所述齿轮减速机构的安装间隙形成齿圈腔。

8.根据权利要求7所述智能汽车自动制动控制装置，其特征在于，所述主动齿轮和从动齿轮的内螺纹齿的齿数比为1:2；所述从动齿轮的内螺纹齿与所述活动齿套的外螺纹齿的齿数比为1:1。

9.一种根据权利要求1～8任意一项所述智能汽车自动制动控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.当智能无人驾驶汽车ECU控制器接收中控机发出进入智能自动驾驶模式的指令时；

S2.ECU控制器实时发出指令给制动控制模块控制步进驱动步进驱动电机顺时针旋转，步进驱动电机驱动主动齿轮带动从动齿轮反向旋转；

S3.齿圈腔、定位销固定从动齿轮轴向旋转和上下位置，保持原位状态；

S4.从动齿轮驱动活动齿套逆时针旋转并向制动踏板结构移动，同步带动控制阀推杆克服复位弹簧的阻力，向制动踏板结构反方向移动实现自动制动刹车。

10.一种根据权利要求1～8任意一项所述智能汽车自动制动控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

Y1.当智能无人驾驶汽车ECU控制器接收中控机发出解除制动指令时；

Y2.ECU控制器实时发出指令给制动控制模块控制步进驱动电机逆时针旋转，步进驱动电机驱动主动齿轮带动从动齿轮反向旋转；

Y3.齿圈腔、定位销固定从动齿轮轴向旋转和上下位置，保持原位状态；

Y4.从动齿轮驱动活动齿套顺时针旋转并向制动踏板结构方向移动，同步带动控制阀推杆克服在复位弹簧的助力，向制动踏板结构方向移动实现自动解除制动状态。