CN111267812A - 一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器，其特征在于：包括外壳体、电机助力模块、机械制动模块和制动反馈模块；本发明中当脚踏板踩下时，推杆连同磁铁一起向前运动，位移传感器芯片检测到有位移信号输出时，电机助力模块推动位移传感器向前运动，同时位移传感器本身也是受力件，传递来自螺杆的推力，进而把推力传递到顶杆；当电机助力制动时，螺杆推动位移传感器移动，制动踏板会被带着跟随一起运动，当电机助力模块发生失效时，机械制动模块依然有效，脚踩制动踏板，带动推杆，作用力到位移传感器，再传力到顶杆，从而实现机械无助力的制动，可以保证车辆可靠地实现减速和停止，保证车辆安全。

Description

一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，尤其涉及一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器。

背景技术

机动车辆制动系统通常依靠发动机进气系统为制动助力器提供真空源，从而为制动主缸进行加压助力，为制动操纵人员提高制动响应速度，缩短车辆制动距离，提高车辆的安全性。但是这种机械式助力器在没有真空度或者真空度不足的情况下不能为制动系统提供足够的制动助力。

为了解决上述助力不足的问题，本发明专利提出了一种电动助力制动方案，即通过电机助力替代真空助力，这种电子助力器在车辆制动时，其助力值大小可以通过电机的输出扭矩进行调控。

为了实现制动能力回收功能，常见的结构是在制动总泵与助力器之间设计一段空行程，这一段空行程可以保证在驾驶员踩下制动踏板时，踏板力不会传递到制动总泵，再配合车辆上的驱动电机提供反向感应电动势阻力实现再生制动和能量回收。这种间隙设计实现再生制动时，需要先消除一段空行程，当踩下这一段空行程时制动踏板力非常的小，制动踏板感也很差，同时也会给驾驶员带来一种不安全的感觉。

目前市场上出现许多完全解耦的电子液压助力制动系统，用于解决现有技术中制动踏板感问题，但是当电机助力失效时，踏板推杆需要克服很长一段空行程才能将踏板力传递到制动总泵，这样的结构在一定程度上延迟了制动响应速率，使得车辆制动距离变长了，降低了车辆行程安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器，能够解决上述背景中的相关问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器，该刹车执行器连接在制动总泵上，驱动制动总泵中压缩活塞产生制动压力；其创新点在于：包括外壳体、电机助力模块、机械制动模块和制动反馈模块；

所述外壳体一端上设置有制动总泵，外壳体的另一端与制动踏板相连；

所述电机助力模块包括驱动电机、传动齿轮副、螺母和螺杆，所述驱动电机安装在外壳体上，且驱动电机输轴延伸至外壳体内，所述驱动电机上设置有电机控制单元；所述驱动电机的输出端通过传动齿轮副与螺母相连，驱动螺母旋转；所述螺母的外壁设置有与传动齿轮副配合的外花键，所述螺母可通过传动齿轮副驱动旋转或沿着螺母的轴线方向水平运动；所述螺母的内壁设置有传动螺纹；所述螺杆与螺母内壁的传动螺纹配合在驱动电机的驱动下实现螺杆沿着螺母的传动螺纹在水平方向移动；所述螺杆沿着轴线方向开有一贯穿的通孔；

所述机械制动模块包括推杆和顶杆；所述推杆的一端延伸出外壳体连接有制动踏板，推杆另一端贯穿螺杆的通孔与顶杆的一端相连，顶杆的另一端连接在驱动制动总泵上；所述推杆与顶杆的衔接处设置有位移传感器，所述位移传感器的一端固定连接在螺杆上，位于位移传感器内设置有传感器芯片，且推杆的该端部上设置有与传感器芯片互感的磁铁；

所述制动反馈模块包括反馈弹簧、复位弹簧、弹簧罩、弹簧座和推返弹簧；所述弹簧罩的一端连接在外壳体上且弹簧罩外凸于外壳体，所述反馈弹簧置于弹簧罩内，且反馈弹簧的一端连接在外壳体上，反馈弹簧的另一端连接在弹簧座上；所述复位弹簧置于反馈弹簧内，且复位弹簧的一端连接在推杆上，复位弹簧的另一端连接在螺杆上；所述弹簧座嵌套在弹簧罩内，且弹簧座的边缘向外折弯与弹簧罩的外凸的边缘进行限位配合，所述反馈弹簧将弹簧座边缘顶紧在弹簧罩上，所述弹簧罩与推杆固定相连，推杆推动弹簧座带动反馈弹簧的压缩；所述推返弹簧设置在外壳体内，且推返弹簧的一端连接在外壳体的内壁上，推返弹簧的另一端连接在位移传感器上，且顶杆位于推返弹簧内，所述推返弹簧反向作用与位移传感器带动与位移传感器相连的螺杆、螺母整体复位。

进一步的，所述传动齿轮副包括主动齿轮、联动齿轮组和从动齿轮；所述主动齿轮安装在驱动电机输出轴上通过驱动电机驱动；所述联动齿轮组设置在外壳体内，且联动齿轮组的输入端与主动齿轮相连；所述从动齿轮设置在外壳体内，且从动齿轮的内壁设置有内花键与螺母外壁外花键的配合驱动螺母旋转，或使螺母沿着轴线方向移动。

进一步的，所述联动齿轮组包括第一联动齿轮、第二联动齿轮和传动轴，所述第一联动齿轮与第二联动齿轮同轴设置在传动轴上，所述传动轴通过回转轴承安装在外壳体上，所述主动齿轮与第一联动齿轮配合，所述第二联动齿轮与从动齿轮配合。

进一步的，所述弹簧罩与弹簧座配合的端部边缘折弯且该折弯边缘上嵌套有防护衬套。

本发明的优点在于：

1）本发明中当脚踏板踩下时，推杆连同磁铁一起向前运动，位移传感器芯片检测到有位移信号输出时，电机助力模块推动位移传感器向前运动，同时位移传感器本身也是受力件，传递来自螺杆的推力，进而把推力传递到顶杆；当电机助力制动时，螺杆推动位移传感器移动，制动踏板会被带着跟随一起运动，当电机助力模块发生失效时，机械制动模块依然有效，脚踩制动踏板，带动推杆，作用力到位移传感器，再传力到顶杆，从而实现机械无助力的制动，可以保证车辆可靠地实现减速和停止，保证车辆安全。

2）本发明中反馈弹簧可以更换不同刚度的弹簧，来调整制动踏板的反馈力，以满足不同的驾驶员或车型的需求，也可以通过调整弹簧罩的长度尺寸来改变反馈弹簧预紧力，从而改变制动踏板踩下去的初始启动力，可实现车辆运动模式和舒适模式的制动踏板感需求；弹簧更换也非常方便，只需要取下弹簧罩，放进弹簧，重新压装弹簧罩即可；有时也会车型的不同，制动总泵的行程有大有小，以至于踏板的位移量不一样，这时就需要调整弹簧的自由长度以满足车辆需求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器结构示意图。

图2为本发明的一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器的制动力反馈结构示意图。

图3为本发明的一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器的螺杆螺母传动结构示意图。

图4为本发明的一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器的位移传感器工作原理示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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中的具体含义。

如图1至图4所示的一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器，该刹车执行器连接在制动总泵5上，驱动制动总泵中压缩活塞产生制动压力；包括外壳体1、电机助力模块2、机械制动模块3和制动反馈模块4。

外壳体1一端上设置有制动总泵5，外壳体1的另一端与制动踏板6相连。

电机助力模块2包括驱动电机21、传动齿轮副22、螺母23和螺杆24，驱动电机21安装在外壳体1上，且驱动电机21输轴延伸至外壳体内，驱动电机21上设置有电机控制单元25；驱动电机21的输出端通过传动齿轮副22与螺母23相连，驱动螺母23旋转；螺母23的外壁设置有与传动齿轮副22配合的外花键231，螺母23可通过传动齿轮副22驱动旋转或沿着螺母23的轴线方向水平运动；螺母23的内壁设置有传动螺纹；螺杆24与螺母23内壁的传动螺纹配合在驱动电机21的驱动下实现螺杆24沿着螺母23的传动螺纹在水平方向移动；螺杆24沿着轴线方向开有一贯穿的通孔。

机械制动模块3包括推杆31和顶杆32；推杆31的一端延伸出外壳体1连接有制动踏板6，推杆31另一端贯穿螺杆24的通孔与顶杆32的一端相连，顶杆32的另一端连接在驱动制动总泵5上；推杆31与顶杆32的衔接处设置有位移传感器7，位移传感器7的一端固定连接在螺杆24上，位于位移传感器7内设置有传感器芯片71，且推杆24的该端部上设置有与传感器芯片71互感的磁铁72。

制动反馈模块4包括反馈弹簧41、复位弹簧42、弹簧罩43、弹簧座44和推返弹簧45；弹簧罩43的一端连接在外壳体1上且弹簧罩41外凸于外壳体，反馈弹簧41置于弹簧罩内，且反馈弹簧41的一端连接在外壳体1上，反馈弹簧41的另一端连接在弹簧座44上；复位弹簧42置于反馈弹簧41内，且复位弹簧42的一端连接在推杆31上，复位弹簧42的另一端连接在螺杆24上；弹簧座44嵌套在弹簧罩43内，且弹簧座44的边缘向外折弯与弹簧罩43的外凸的边缘进行限位配合，反馈弹簧41将弹簧座44边缘顶紧在弹簧罩43上，弹簧罩43与推杆24固定相连，推杆24推动弹簧座44带动反馈弹簧41的压缩；推返弹簧45设置在外壳体1内，且推返弹簧45的一端连接在外壳体1的内壁上，推返弹簧45的另一端连接在位移传感器7上，且顶杆32位于推返弹簧45内，推返弹簧45反向作用与位移传感器7带动与位移传感器7相连的螺杆24、螺母23整体复位。

传动齿轮副22包括主动齿轮221、联动齿轮组222和从动齿轮223；主动齿轮221安装在驱动电机21输出轴上通过驱动电机21驱动；联动齿轮组222设置在外壳体1内，且联动齿轮组222的输入端与主动齿轮221相连；从动齿轮223设置在外壳体1内，且从动齿轮223的内壁设置有内花键与螺母23外壁外花键的配合驱动螺母旋转，或使螺母23沿着轴线方向移动。

联动齿轮组包括第一联动齿轮、第二联动齿轮和传动轴，第一联动齿轮与第二联动齿轮同轴设置在传动轴上，传动轴通过回转轴承安装在外壳体上，主动齿轮与第一联动齿轮配合，第二联动齿轮与从动齿轮配合。

弹簧罩43与弹簧座44配合的端部边缘折弯且该折弯边缘上嵌套有防护衬套46。

本发明的工作原理是：当脚踏板踩下时，推杆连同磁铁一起向前运动，位移传感器芯片检测到有位移信号输出时，电机助力模块推动位移传感器向前运动，同时位移传感器本身也是受力件，传递来自螺杆的推力，进而把推力传递到顶杆；当电机助力制动时，螺杆推动位移传感器移动，制动踏板会被带着跟随一起运动，当电机助力模块发生失效时，机械制动模块依然有效，脚踩制动踏板，带动推杆，作用力到位移传感器，再传力到顶杆，从而实现机械无助力的制动，可以保证车辆可靠地实现减速和停止，保证车辆安全。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器，该刹车执行器连接在制动总泵上，驱动制动总泵中压缩活塞产生制动压力；其特征在于：包括外壳体、电机助力模块、机械制动模块和制动反馈模块；

所述外壳体一端上设置有制动总泵，外壳体的另一端与制动踏板相连；

所述电机助力模块包括驱动电机、传动齿轮副、螺母和螺杆，所述驱动电机安装在外壳体上，且驱动电机输轴延伸至外壳体内，所述驱动电机上设置有电机控制单元；所述驱动电机的输出端通过传动齿轮副与螺母相连，驱动螺母旋转；所述螺母的外壁设置有与传动齿轮副配合的外花键，所述螺母可通过传动齿轮副驱动旋转或沿着螺母的轴线方向水平运动；所述螺母的内壁设置有传动螺纹；所述螺杆与螺母内壁的传动螺纹配合在驱动电机的驱动下实现螺杆沿着螺母的传动螺纹在水平方向移动；所述螺杆沿着轴线方向开有一贯穿的通孔；

所述机械制动模块包括推杆和顶杆；所述推杆的一端延伸出外壳体连接有制动踏板，推杆另一端贯穿螺杆的通孔与顶杆的一端相连，顶杆的另一端连接在驱动制动总泵上；所述推杆与顶杆的衔接处设置有位移传感器，所述位移传感器的一端固定连接在螺杆上，位于位移传感器内设置有传感器芯片，且推杆的该端部上设置有与传感器芯片互感的磁铁；

所述制动反馈模块包括反馈弹簧、复位弹簧、弹簧罩、弹簧座和推返弹簧；所述弹簧罩的一端连接在外壳体上且弹簧罩外凸于外壳体，所述反馈弹簧置于弹簧罩内，且反馈弹簧的一端连接在外壳体上，反馈弹簧的另一端连接在弹簧座上；所述复位弹簧置于反馈弹簧内，且复位弹簧的一端连接在推杆上，复位弹簧的另一端连接在螺杆上；所述弹簧座嵌套在弹簧罩内，且弹簧座的边缘向外折弯与弹簧罩的外凸的边缘进行限位配合，所述反馈弹簧将弹簧座边缘顶紧在弹簧罩上，所述弹簧罩与推杆固定相连，推杆推动弹簧座带动反馈弹簧的压缩；所述推返弹簧设置在外壳体内，且推返弹簧的一端连接在外壳体的内壁上，推返弹簧的另一端连接在位移传感器上，且顶杆位于推返弹簧内，所述推返弹簧反向作用与位移传感器带动与位移传感器相连的螺杆、螺母整体复位。

2.根据权利要求1所述的一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器，其特征在于：所述传动齿轮副包括主动齿轮、联动齿轮组和从动齿轮；所述主动齿轮安装在驱动电机输出轴上通过驱动电机驱动；所述联动齿轮组设置在外壳体内，且联动齿轮组的输入端与主动齿轮相连；所述从动齿轮设置在外壳体内，且从动齿轮的内壁设置有内花键与螺母外壁外花键的配合驱动螺母旋转，或使螺母沿着轴线方向移动。

3.根据权利要求2所述的一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器，其特征在于：所述联动齿轮组包括第一联动齿轮、第二联动齿轮和传动轴，所述第一联动齿轮与第二联动齿轮同轴设置在传动轴上，所述传动轴通过回转轴承安装在外壳体上，所述主动齿轮与第一联动齿轮配合，所述第二联动齿轮与从动齿轮配合。

4.根据权利要求1所述的一种带踏板电力反馈的电子助力刹车执行器，其特征在于：所述弹簧罩与弹簧座配合的端部边缘折弯且该折弯边缘上嵌套有防护衬套。

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