CN110962826B - 电子制动助力器结构和车辆制动能量回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子制动助力器结构和车辆制动能量回收方法，所述的电子制动助力器结构设置于车辆的制动踏板和主制动缸之间，其包括可承接推动而向主制动缸输入动力、以向车辆的制动器建立液压的顶杆，以及可承接制动踏板推动的主轴，且主轴具有滑动靠近顶杆的第一行程，以及推动顶杆的第二行程，电子制动助力器结构还包括可检测主轴位移的传感器组件，以及可响应于传感器组件的检测信号而启、闭的电驱动单元，且电驱动单元与顶杆连接，以可推动顶杆。本发明所述的电子制动助力器结构，具有较为简单的结构，并可提高车辆制动能量回收的效率。

Description

电子制动助力器结构和车辆制动能量回收方法

技术领域

本发明涉及车辆零部件技术领域，特别涉及一种电子制动助力器结构，本发明还涉及一种车辆制动能量回收方法。

背景技术

随着新能源汽车产业的发展，电动汽车越来越受到消费者的青睐，在传统车辆中，行车制动助力器采用真空助力的方式，由发动机提供真空源，将真空助力器抽真空，当驾驶者踩动制动踏板时，借助外界大气压助力，实现挤压制动主缸，从而达到制动目的。

在电动汽车制动系统中，由于动力源由内燃机更换为电动机，因此目前电动汽车均采用真空助力器和真空泵的组合，此种结构需要额外配置真空泵，真空泵体积及工作噪音大，影响续航里程和顾客体验。目前，部分电动汽车上配备了电子制动助力器，其结构较为紧凑，操控性能也较好。

在电动车辆上，为了提高车辆的续航里程，在车辆上设置有对车辆的制动能量回收的系统，该制动能量回收系统可以对车辆施加制动力，并回收制动能量，现有电子制动助力器与能量回收系统不匹配，影响车辆的制动能量回收。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种电子制动助力器结构，以能够较好的实现车辆制动能量的回收。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电子制动助力器结构，设置于车辆的制动踏板和主制动缸之间，所述电子制动助力器结构包括：

顶杆，与所述主制动缸的动力输入端连接，且所述顶杆可承接推动而向所述动力输入端输入动力，以使所述主制动缸向所述车辆的制动器建立液压；

主轴，滑动设于所述车辆上，并与所述制动踏板连接，所述主轴可承接所述制动踏板的推动而滑动；于所述主轴和所述顶杆之间设置有间隙，所述主轴具有滑移过所述间隙而向所述顶杆靠近的第一行程，以及推动所述顶杆的第二行程；

传感器组件，设于所述车辆上，所述传感器组件可构成对所述主轴位移的检测；

电驱动组件，设于所述车辆上，并可响应于所述传感器组件的检测信号而启、闭，且所述电驱动组件的动力输出端与所述顶杆连接，以可推动所述顶杆。

进一步的，所述电驱动组件包括固设于所述车辆上的旋转动力输出装置，以及设置于所述旋转动力输出装置和所述顶杆之间的传动单元，因所述传动单元传动，所述顶杆可由所述旋转动力输出装置驱使而沿直线移动。

进一步的，所述传动单元包括可由所述旋转动力输出装置驱使而转动的齿轮，且于所述齿轮上构造有沿所述齿轮的轴向贯穿所述齿轮的螺纹内孔，并于所述螺纹内孔中螺接有螺杆，所述螺杆与所述顶杆固连。

进一步的，沿所述螺杆的轴向贯穿所述螺杆设置有通孔，所述顶杆固设在所述通孔的一端上，所述主轴滑动穿设于所述通孔内。

进一步的，于所述顶杆的、靠近所述主轴的一端上固设有缓冲隔垫。

进一步的，所述电子制动助力器结构还包括围构形成有腔体的壳体，所述电驱动组件容置于所述腔体内；且于所述壳体和所述螺杆之间设有以对所述螺杆的移动进行导向的导向单元。

进一步的，所述导向单元包括构造在所述腔体侧壁上的导向槽，以及与所述螺杆固定连接的导向支架，且所述导向支架上设有可于所述导向槽内导向滑动的滑块。

进一步的，所述传感器组件包括相对于所述主轴固定设置的磁石，以及固设于所述车辆上的、可感应所述磁石位移的位移传感器。

进一步的，于所述顶杆和所述车辆之间设置有第一弹性件，所述第一弹性件可在所述顶杆承接推动时蓄能，并可因自身弹性恢复，而驱使所述顶杆复位。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的电子制动助力器结构，通过将承接制动踏板推动的主轴设置为具有滑移过间隙而向顶杆靠近的第一行程，以及推动顶杆的第二行程；因在主轴的第一行程内，该主轴可不推动顶杆，使得该电子制动助力器结构能够在主轴第一行程的部分行程内，不产生机械制动力，而完全由车辆的制动能量回收系统促使车辆减速，并进行车辆制动能量的回收，使得对车辆制动能量的回收较为充分，而通过设置第二行程，使得电子制动助力器结构的电驱动组件失效后，仍可产生制动力，提高车辆安全性能。

本发明的另一目的在于提出一种车辆制动能量回收方法，应用于装设有如上所述的电子制动助力器结构的车辆上，该方法包括如下步骤：

a、主轴承接制动踏板推动而处于第一行程时，若主轴的位移小于或等于预设的位移阈值，所述电驱动组件保持关闭，由所述车辆的能量回收系统促使所述车辆减速，并回收制动能量；

b、主轴承接制动踏板推动而处于第一行程时，若主轴的位移大于预设的位移阈值，由电驱动组件推动顶杆，使主制动缸向制动器输入液压，对车辆施加制动力。

本发明的车辆制动能量回收方法与上述的电子制动助力器具有相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的电子制动助力器结构的轴测图；

图2为本发明实施例所述的电子制动助力器结构的剖视图；

图3为本发明实施例所述的导向块的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的导向块与导向支架的配合结构示意图。

附图标记说明：

1-顶杆，11-缓冲隔垫，2-主轴，21-球头杆，22-推杆，23-拨杆，3-传感器组件，31-磁石，32-位移传感器，4-电驱动组件，41-齿轮，42-轴承，43-螺杆，5-第一半壳体，61-导向支架，611-连接段，612-圆盘段，62-导向块，6201-配合孔，6202-矩形槽，6203-润滑槽，7-支撑架，71-凸起，72-安装环，8-第一弹性件，91-第二弹性件，92-支撑盘。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例涉及一种电子制动助力器结构，该电子制动助力器结构设置于车辆的制动踏板和主制动缸之间，参考图1和图2所示，该电子制动助力器结构包括与主制动缸的动力输入端连接的顶杆1，该顶杆1可承接推动而向动力输入端输入动力，以使主制动缸向车辆的制动器建立液压；该电子制动助力器结构还包括滑动设于车辆上，并与制动踏板连接的主轴2，该主轴2可承接制动踏板的推动而滑动，且在主轴2和顶杆1之间设置有间隙，主轴2具有滑移过间隙而向顶杆1靠近的第一行程，以及推动顶杆1的第二行程。

此外，该电子制动助力器结构还包括设于车辆上的、可检测主轴2位移的传感器组件3，以及设于车辆上的电驱动组件4，该电驱动组件4可响应于传感器的检测信号而启、闭，且该电驱动组件4的动力输出端与顶杆1连接，以可推动顶杆1。

具体结构上，参考图1所示，该电子制动助力器结构包括固设于车辆上的、围构形成有腔体的壳体，具体的，该壳体包括第一半壳体5和第二半壳体，上述腔体具体由第一半壳体5和第二半壳体扣合围构形成；需要说明的是，由于不影响理解，本实施例的附图中未示出第二半壳体。

上述的电驱动组件4包括固设于车辆上的旋转动力输出装置，以及设置于旋转动力输出装置和顶杆1之间的传动单元，因传动单元传动，顶杆1可由旋转动力输出装置驱使而沿直线移动。

上述的传动单元包括转动设于腔体内的齿轮41，具体的，参考图1和图2所示，在第一半壳体5内固定装设有轴承42，上述的齿轮41包括具有外轮齿的齿轮段，以及与齿轮段固连、并与齿轮段同轴布置的圆柱段，上述的圆柱段固定插装在轴承42内孔中；该齿轮41可由旋转动力输出装置驱使而转动，其中，旋转动力输出装置例如可以为电机，或者减速机等，该旋转动力输出装置驱使齿轮41转动的方式，例如在旋转动力输出装置的输出轴上固定套装与该齿轮41啮合的主动齿轮，以由主动齿轮的转动驱使该齿轮41转动，当然，如果需要，也可在主动齿轮和该齿轮41之间设置一个或者多个中间传动齿轮，在此不再赘述，需要说明的是，由于不影响理解，本实施例的图中未示出该旋转动力输出装置。

本实施例中，参考图2所示，在齿轮41上构造有沿齿轮41的轴向贯穿该齿轮41设置的螺纹内孔，上述的传动单元除齿轮41外，还包括穿设在螺纹内孔中的、与该螺纹内孔螺接的螺杆43，上述的顶杆1具体固定在该螺杆43的一端上，该固定包括直接固定或这间接固定，以通过齿轮41的转动带动螺杆43沿螺杆43自身的轴向移动，而可推动顶杆1，为了提高齿轮41与螺杆43之间的连接强度，本实施例中，上述螺纹内孔，以及螺杆43上外螺纹均优选采用多头螺纹。

本实施例中，在螺杆43和壳体之间还设置有导向单元，该导向单元可构成对螺杆43移动的导向。该导向单元的一种优选结构如图1和图2所示，其包括构造在腔体侧壁上的导向槽，以及与螺杆43固定连接的导向支架61，其中，导向槽未在本实施例的附图中示出，在该导向支架61上设有可于导向槽内导向滑动的导向块62，以通过导向块62于导向槽内的滑动，构成对螺杆43沿其自身轴向移动的导向，并可构成对螺杆43沿其周向转动的限制。本实施例中，上述导向槽具体为对称设置在腔体侧壁上的两个，滑块也为与两个所述导向槽适配而设置于支架上的两个。

本实施例中，上述的导向块62与导向支架61之间被设置为呈间隙配合，使得导向支架61可具有相对于导向块62的、绕其自身轴线的摆动，以弥补导向支架61与两个导向槽之间的装配误差，使得导向支架61也即螺杆43的滑动更为顺畅；具体的，参考图3所示，上述的导向块62具体呈圆柱状，在该导向块62上设置有与该导向块62同轴的配合孔6201，在该导向块62轴向的中部设置有贯穿该配合孔6201侧壁的矩形槽6202，且该矩形槽6202的宽度小于贯通孔的直径。

上述的导向支架61具有经矩形槽6202插入贯通孔内的连接体，该连接体具体包括与导向支架61的本体连接的、呈矩形板状的连接段611，以及与连接段611固连、并设置在连接段611外侧的圆盘段612；且该圆盘段612的直径大于矩形槽6202的宽度，并小于配合孔6201的直径，而连接段611的宽度小于矩形槽6202的宽度；具体来说，圆盘段612与配合孔6201构成间隙配合，连接段611与矩形槽6202构成间隙配合，其中，圆盘段612与贯通孔的直径差例如为0.2mm，连接段611与矩形槽6202的宽度差例如为0.2mm，圆盘段612的直径与矩形槽6202宽度的差值优选在0.5～1mm之间，以便于圆盘段612穿过矩形槽6202而伸入贯通孔内。

本实施例中，该导向块62优选采用塑料材质，且为了对导向块62于导向槽内的滑动进行润滑，本实施例中，参考图2和图3所示，环导向块62的外周构造有若干圆环状的润滑槽6203，各润滑槽6203的深度优选在0.3～0.6mm之间，并在各润滑槽6203内存储有润滑脂。且为了避免润滑槽6203与导向块62侧壁的交线划伤导向槽的侧壁，本实施例中，润滑槽6203与导向块62之间被设置为圆滑过渡。

上述导向支架61的具体结构可参考图2所示，其整体呈平底的V形，两个连接体分别设置在导向支架61的，构成V形的两侧壁的端部。且该导向支架61套装固定在螺杆43的外周上。

本实施例中，参考图1和图2所示，在螺杆43和顶杆1之间还设置有支撑架7，具体的来说，螺杆43和顶杆1分别固定设置在支撑架7的两端上。该支撑架7优选呈锥形，且由螺杆43至顶杆1的方向，支撑架7的截面呈渐大设置，通过将支架设置为呈锥形，能够降低该电子制动助力器的重量。该支撑架7与螺杆43相对固定的一种方式参考图2所示，在该支撑架7的、靠近导向支架61的一端上设置有若干凸起71，并在导向支架61的本体上设置有可供凸起71插入的插装孔，各凸起71插入插装孔内，从而构成了支撑架7与导向支架61，也即螺杆43之间的固定连接，优选的，各凸起71与响应的插装孔之间被设置为间隙配合以消除支撑架7和导向支架61间的制造误差；且各凸起被设置为呈非回转形状，以限制支撑架7的旋转。

本实施例中，参考图1和图2所示，在支撑架7和车辆之间设置有第一弹性件8，该第一弹性件8可在顶杆1承接推动时蓄能，并可因自身弹性恢复而驱使顶杆1复位。具体的，参考图1和图2所示，在支撑架7的、靠近顶杆1一端的端面上设置有圆环状的安装环72，上述的第一弹性件8具体为套装在该安装环72上的弹簧，该弹簧一端与支撑架7的端面抵接，另一端例如与主制动缸抵接，使得该第一弹性件可在主动制动结束后，驱使顶杆1复位终止对车辆的制动。

本实施例中，参考图2所示，沿螺杆43的轴向贯穿螺杆43设置有通孔，且该通孔同样贯穿支撑架7设置，上述的主轴2包括与制动踏板连接的球头杆21，以及与球头杆21固连，并可滑动的穿设在通孔内的推杆22。且该推杆22被设置为：在初始状态时，也即制动踏板未被踩动时，该推杆22靠近顶杆1的一端与顶杆1之间有间隙，且该间隙优选为10mm，图2示出了该推杆22处于初始状态的情况。其中，推杆22可滑动的穿设在通孔内，例如通过将推杆22与通孔之间设置为间隙配合的方式，使得推杆22可于通孔内滑动，推杆22与通孔间的间隙例如为0.2mm。需要说明的是，球头杆21与制动踏板的连接的方式可参考现有成熟技术，在此不再赘述。

由于推杆22承接推动时具有滑移过间隙而与顶杆1抵接的第一行程，以及推动顶杆1的第二行程，为了避免推杆22与顶杆1碰撞时产生噪音，影响各部件的使用寿命，本实施例中，参考图2所示，在顶杆1的、靠近主轴2的一端上固设有缓冲隔垫11。该缓冲隔垫11的一种安装方式例如，在顶杆1的端部上设置隔垫安装孔，上述的缓冲隔垫11过盈压装在隔垫安装孔内，该缓冲隔垫11例如采用橡胶块。

上述的传感器组件3包括可与主轴2同步移动的磁石31，以及固设于车辆上的、可检测磁石31位移的位移传感器32。具体的，参考图1所示，上述磁石31滑动设于车辆上，且在主轴2上固定设置有可拨动磁石31的拨杆23，使得主轴2移动时，可拨动磁石31，使磁石31具有与主轴2同步的移动，位移传感器32可通过感应磁石31的位置变化而得出主轴2的位移变化。

同时，参考图1所示，主轴2和车辆之间设置有第二弹性件91，该第二弹性件91可在主轴2承接推动时蓄能，并可因自身弹性恢复而驱使主轴2复位。具体的，参考图2所示，在球头杆21上套装有支撑盘92，上述的第二弹性件91具体为支撑在支撑盘和第一半壳体5之间的弹簧。

本实施例的电子制动助力器结构装设于车辆上后，其工作过程包括如下步骤：

a、主轴承接制动踏板推动而处于第一行程时，若主轴的位移小于或等于预设的位移阈值，所述电驱动组件保持关闭，由所述车辆的能量回收系统促使所述车辆减速，并回收制动能量；

b、主轴承接制动踏板推动而处于第一行程时，若主轴的位移大于预设的位移阈值，由电驱动组件推动顶杆，使主制动缸向制动器输入液压，对车辆施加制动力。

还包括如下步骤：

c、若电驱动组件失效时，主轴承接制动踏板推动滑移过间隙而与顶杆抵接，并推动顶杆，使主制动缸向制动器输入液压，对车辆施加制动力。

一种具体实施方式为：

当电驱动组件正常时：

驾驶员开始踩动制动踏板时，传感器组件3检测主轴2的位移，并将检测结果发送给车辆ECU(车辆专用微机处理器)；

ECU将该检测结果与预设的第一位移阈值比较；

如果该检测结果小于第一位移阈值，ECU控制电驱动组件4保持关闭，启动车辆制动能量回收系统，由车辆制动能量回收系统对车辆施加阻力，并回收制动能量；

如果该检测结果大于或等于第一位移阈值，ECU控制电驱动组件4开启，由电驱动组件4推动顶杆1，向主制动缸输入动力，由主制动缸向车辆的制动器建立液压，使车辆制动。

当电驱动组件失效时：

驾驶员踩动制动踏板，推动主轴滑移过间隙而与顶杆抵接，并推动顶杆向主制动缸输入动力，由主制动缸向车辆的制动器建立液压，使车辆制动。

综上所述，本实施例电子制动助力器结构，通过将主轴2的行程设置为包括滑移过间隙而与顶杆1接触的第一行程，以及推动顶杆1的第二行程，使得本实施例的电子制动器可在主轴得第一行程内时，能够第一行程得部分行程内不产生机械制动力，而由车辆的制动能量回收系统促使车辆减速，并回收制动能量，可以更充分的回收车辆的制动能量，有利于能源节约，并可在电驱动组件失效后，仍可踩动制动踏板产生制动力，提高车辆的安全性能。

同时，本实施例的电子制动助力器结构，通过将主轴设置为插入螺杆内，使得该电子制动助力器结构较为集成，可减小该助力器结构在车辆上的空间占用，便于在车辆的安装布置。

以上所述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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电子制动助力器结构，设置于车辆的制动踏板和主制动缸之间，其特征在于，所述电子制动助力器结构包括：

顶杆(1)，与所述主制动缸的动力输入端连接，且所述顶杆(1)可承接推动而向所述动力输入端输入动力，以使所述主制动缸向所述车辆的制动器建立液压；

主轴(2)，滑动设于所述车辆上，并与所述制动踏板连接，所述主轴可承接所述制动踏板的推动而滑动；于所述主轴(2)和所述顶杆(1)之间设置有间隙，所述主轴(2)具有滑移过所述间隙而向所述顶杆(1)靠近的第一行程，以及推动所述顶杆(1)的第二行程；

于所述顶杆(1)的、靠近所述主轴(2)的一端上固设有缓冲隔垫(11)；

传感器组件(3)，设于所述车辆上，所述传感器组件(3)可构成对所述主轴(2)位移的检测；

电驱动组件(4)，设于所述车辆上，并可响应于所述传感器组件(3)的检测信号而启、闭，且所述电驱动组件(4)的动力输出端与所述顶杆(1)连接，以可推动所述顶杆(1)；

所述电驱动组件(4)包括固设于所述车辆上的旋转动力输出装置，以及设置于所述旋转动力输出装置和所述顶杆(1)之间的传动单元，因所述传动单元传动，所述顶杆(1)可由所述旋转动力输出装置驱使而沿直线移动；

所述传动单元包括可由所述旋转动力输出装置驱使而转动的齿轮(41)，且于所述齿轮(41)上构造有沿所述齿轮(41)的轴向贯穿所述齿轮(41)的螺纹内孔，并于所述螺纹内孔中螺接有螺杆(43)，所述螺杆(43)与所述顶杆(1)固连；其中，沿所述螺杆(43)的轴向贯穿所述螺杆(43)设置有通孔，所述顶杆(1)固设在所述通孔的一端上，所述主轴(2)滑动穿设于所述通孔内；

所述传感器组件(3)包括相对于所述主轴(2)固定设置的磁石(31)，以及固设于所述车辆上的、可感应所述磁石(31)位移的位移传感器(32)，且所述磁石(31)和所述位移传感器(32)均位于所述螺杆(43)外部。

2.根据权利要求1所述的电子制动助力器结构，其特征在于：所述电子制动助力器结构还包括围构形成有腔体的壳体，所述电驱动组件(4)容置于所述腔体内；且于所述壳体和所述螺杆(43)之间设有以对所述螺杆(43)的移动进行导向的导向单元。

3.根据权利要求2所述的电子制动助力器结构，其特征在于：所述导向单元包括构造在所述腔体侧壁上的导向槽，以及与所述螺杆(43)固定连接的导向支架(61)，且所述导向支架(61)上设有可于所述导向槽内导向滑动的滑块。

4.根据权利要求1所述的电子制动助力器结构，其特征在于：于所述顶杆(1)和所述车辆之间设置有第一弹性件(8)，所述第一弹性件可在所述顶杆(1)承接推动时蓄能，并可因自身弹性恢复，而驱使所述顶杆(1)复位。

5.一种车辆制动能量回收方法，应用于装设有如权利要求1至4中任一项所述的电子制动助力器结构的车辆上，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a、主轴承接制动踏板推动而处于第一行程时，若主轴的位移小于或等于预设的位移阈值，所述电驱动组件保持关闭，由所述车辆的能量回收系统促使所述车辆减速，并回收制动能量；

b、主轴承接制动踏板推动而处于第一行程时，若主轴的位移大于预设的位移阈值，由电驱动组件推动顶杆，使主制动缸向制动器输入液压，对车辆施加制动力。

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