CN111409613A - 具有液压备份制动的线控制制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种具有液压备份制动的线控制制动系统，包括刹车踏板以及与其连接的制动主缸，所述制动主缸通过液压组件与每一行驶轮的轮端制动连通，以实现液压制动驻车；刹车踏板上还设有一踏板行程传感器，所述踏板行程传感器与中央制动控制器电性连接，所述中央制动控制器连接于所述轮端制动内的力矩电机，以实现电控制动驻车。本发明的有益效果主要体现在：本发明不仅可以实现电控制动驻车，而且可以在电控制动驻车失效的情况下，通过液压制动驻车来完成制动性能，同时，利用力矩电机作为驱动源，结合行星齿轮、太阳齿轮等元件进行减速增扭，整个结构与内摩擦块紧密融合，结构紧凑，占用空间小，传动平稳，重量轻，输出的驱动力大。

Description

具有液压备份制动的线控制制动系统

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，具体而言，尤其涉及一种具有液压备份制动的线控制制动系统。

背景技术

行车安全、节约能源以及环境保护是目前汽车工业需要解决的三大重要课题。随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们拥有的汽车数量不断增加，并且人们也日趋热衷于高行驶速度的汽车，所以汽车安全问题日显重要。而在汽车安全中，制动问题是最关键的。汽车制动系统是汽车底盘四大部分之一，它对保证汽车行驶安全具有重要的意义，设计的制动系统需要实现安全、稳定、可靠的功能。

如今，在汽车领域内，已经广泛的应用汽车电子控制技术，同时汽车制动系统中也开始逐渐使用这种先进的技术，从而可以实现线控制动。电子控制具有响应速度快、制动力控制精确、可控性好、效率高等特点。然而单纯的使用电子控制制动系统，具有很大的不足之处，也就是在电子控制失效的情况下汽车的制动系统就会失去效能，给行车安全带来极大的隐患。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种具有液压备份制动的线控制制动系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种具有液压备份制动的线控制制动系统，包括刹车踏板以及与其连接的制动主缸，所述制动主缸通过液压组件与每一行驶轮的轮端制动连通，以实现液压制动驻车；所述刹车踏板上还设有一踏板行程传感器，所述踏板行程传感器与中央制动控制器电性连接，所述中央制动控制器连接于所述轮端制动内的力矩电机，以实现电控制动驻车。

优选的，所述液压组件至少包括两个切换电磁阀，每一所述切换电磁阀的入口端均通过相应地第一内部油路与制动主缸连通，所述切换电磁阀的出口端均通过相应地第二内部油路连接于两个节流阀，每一所述节流阀均通过制动油管连接于所述轮端制动。

优选的，所述切换电磁阀为两位两通电磁换向阀。

优选的，其中一个所述第一内部油路上设有一旁通油路，所述旁通油路上依次设有踏板电磁阀和踏板模拟器。

优选的，所述制动主缸上还设有与其连通的储液壶。

优选的，所述轮端制动包括制动嵌体以及设置在所述制动嵌体内部的活塞，所述活塞上固接有一内摩擦块，所述制动嵌体上固设有外摩擦块，所述内摩擦块和外摩擦块相互配合可将位于两者之间的制动盘夹持；所述活塞可由所述液压组件或电控制动组件驱动其相对运动。

优选的，所述活塞的外圆周面上开设有进油孔，所述进油孔与所述制动油管连通。

优选的，所述电控制动组件至少包括设置在所述制动嵌体内的行星架，所述行星架上通过平键连接有一滚珠丝杆，所述滚珠丝杆上套设有一与其为丝杆传动的滚珠螺母，所述滚珠螺母可驱动所述活塞轴向移动。

优选的，所述电控制动组件还包括套设在所述滚珠丝杆上与其为间隙配合的太阳齿轮，所述太阳齿轮的一侧设有一与其啮合的行星齿轮，所述行星齿轮的内圈通过深沟球轴承与行星轴连接，所述行星轴与所述行星架为过盈配合；所述太阳齿轮上还套设有与其为过盈配合的所述力矩电机的转子，所述转子通过球轴承与所述制动嵌体连接。

优选的，所述转子上还固设有霍尔位置传感器和磁性码盘。

本发明的有益效果主要体现在：

1、本发明不仅可以实现电控制动驻车，而且可以在电控制动驻车失效的情况下，通过液压制动驻车来完成制动性能；

2、本发明利用力矩电机作为驱动源，结合行星齿轮、太阳齿轮等元件进行减速增扭，整个结构与内摩擦块紧密融合，结构紧凑，占用空间小，传动平稳，重量轻，输出的驱动力大；

3、本发明利用液压组件内集成的切换电磁阀和踏板电磁阀进行通断组合工作，并利用节流阀对流量进行节流差异控制，实现常规工况下的线控制动和电气故障工况下的液压备份制动，机动灵活，安全可靠；

4、采用高精度的磁性码盘和霍尔位置传感器，实时检测力矩电机的输出转角位置，与中央制动控制器形成闭环控制，保证制动过程精确控制；

5、在活塞的外圆周面上开设进油孔，方便制动液流入活塞，实现液压备份制动，保证了系统的安全可靠性；

6、本发明利用滚珠丝杠机构，实现旋转运动与直线运动的转换，使得制动力的输出平稳，效率高，并且滚珠丝杠与滚珠螺母通过光滑的钢珠传动，摩擦力小，磨损低，零件工作寿命长；

7.本发明利用集成在液压组件内部的踏板模拟器，在线控制动过程中，给驾驶员提供与传统制动相同的制动踏板感；

8. 每一轮端制动实现对相应的行驶轮单独控制，利用电信号单独控制调节制动力的大小，实现车辆底盘真正的线控制动。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明的结构示意图；

图2：本发明中轮端制动的结构示意图；

图3：本发明中活塞的立体图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限于本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图3所示，本发明揭示了一种具有液压备份制动的线控制制动系统，包括刹车踏板1以及与其连接的制动主缸2，所述制动主缸2上设有与其连通的储液壶8，所述储液壶8用以存储制动液，便于实时调整所述制动主缸2内的制动液。

本发明的设计要点在于：所述刹车踏板1上还设有一踏板行程传感器6，所述踏板行程传感器6与中央制动控制器7电性连接，所述中央制动控制器7连接于所述轮端制动5内的力矩电机59，以实现电控制动驻车。

具体的，所述轮端制动5包括制动嵌体51以及固设在所述制动嵌体51上的外摩擦块511。所述制动嵌体51内设有一可由电控制动组件53驱动其轴向运动的活塞52，所述活塞52上固接有一内摩擦块521，所述内摩擦块521和外摩擦块511可相互配合将位于两者之间的制动盘夹持，从而实现电控制动驻车。进一步的，所述制动嵌体51上还开设有一位于所述活塞52正上方的矩形开槽512，所述矩形开槽512内设有一始终对所述活塞52施加轴向回弹力的矩形密封圈513，用以在驻车完成后，所述矩形密封圈513对所述活塞施加轴向回弹力，使所述活塞52复位。

上述中，所述电控制动组件53至少包括设置在所述制动嵌体51内的行星架531，所述行星架531上通过平键532连接有一滚珠丝杆533，所述滚珠丝杠533与制动嵌体51之间用O型密封圈进行密封，并用圆锥滚子轴承539进行支撑。所述滚珠丝杆533上套设有一与其为丝杆传动的滚珠螺母534，所述滚珠螺母534可驱动所述活塞52轴向移动。所述电控制动组件53还包括套设在所述滚珠丝杆533上与其为间隙配合的太阳齿轮535，所述太阳齿轮535的一侧设有一与其啮合的行星齿轮536，所述行星齿轮536的内圈通过深沟球轴承537与行星轴538连接，所述行星轴538与所述行星架531为过盈配合；所述太阳齿轮535上还套设有与其为过盈配合的所述力矩电机59的转子591，所述转子591通过球轴承592与所述制动嵌体51连接。上述结构中，利用力矩电机作为驱动源，结合行星齿轮、太阳齿轮等元件进行减速增扭，整个结构与内摩擦块紧密融合，结构紧凑，占用空间小，传动平稳，重量轻，输出的驱动力大。

本实施例中，上还固设有霍尔位置传感器593和磁性码盘594，采用高精度的磁性码盘和霍尔位置传感器，实时检测力矩电机的输出转角位置，与中央制动控制器形成闭环控制，保证制动过程精确控制。

本发明的另一设计要点在于：所述制动主缸2通过液压组件3与每一行驶轮4的轮端制动5连通，以实现液压制动驻车。具体的，所述液压组件3至少包括两个切换电磁阀31，所述切换电磁阀31优选为两位两通电磁换向阀。当然，亦可为其它换向阀，均属于本发明的保护范畴。上述中，每一所述切换电磁阀31的入口端均通过相应地第一内部油路32与制动主缸2连通，所述切换电磁阀31的出口端均通过相应地第二内部油路33连接于两个节流阀34，每一所述节流阀34均通过制动油管连接于开设在所述活塞52外圆周面上的进油孔522，以驱动所述活塞52轴向运动，实现液压驻车。

本实施例中，其中一个所述第一内部油路32上设有一旁通油路35，所述旁通油路35上依次设有踏板电磁阀36和踏板模拟器37。当刹车踏板1推动制动主缸2工作时，制动液被制动主缸从储液壶中推出，流经踏板电磁阀36，进入踏板模拟器37的蓄液腔内，踏板模拟器37内装有非线性弹簧，将产生设定的制动踏板反馈力，模拟驾驶员踏板感。上述结构简单，设计精巧，利用液压组件内集成的切换电磁阀和踏板电磁阀进行通断组合工作，并利用节流阀对流量进行节流差异控制，实现常规工况下的线控制动和电气故障工况下的液压备份制动，机动灵活，安全可靠。

下面简单阐述一下本发明在各个模式下的工作过程：

工作模式一：常规制动模式

该模式主要是在常规制动过程中产生和释放车辆制动力。当系统启动时，首先中央制动控制器7立刻关闭切换电磁阀31，导通踏板电磁阀36。当驾驶员踩动刹车踏板1时，制动主缸2受刹车踏板力的作用，将制动液从储液壶8挤压输出，流经踏板电磁阀36，进入踏板模拟器37的弹性腔内，同时踏板模拟器37反过来向刹车踏板1提供踏板感反馈力。同时，踏板行程传感器6实时采集刹车踏板1的行程量，将电信号传递给中央制动控制器7，进行制动强度计算，通过电缆发送电控信号到轮端制动5, 驱动力矩电机59工作，所述转子591正向转动，带动太阳齿轮535正向旋转，使得与之啮合的行星齿轮536转动，实现降速，增大力矩输出的作用。同时，与行星轴538连接的行星架531也随着行星齿轮536同步转动，通过平键532驱动滚珠丝杆533转动，推动滚珠螺母534沿着制动嵌体51内部的滑槽直线运动，从而再进一步推动活塞52，输出推力给内摩擦块521，所述内摩擦块521和外摩擦块511相互配合产生制动夹紧力。在这个过程中，磁性码盘594跟随转子591一起转动，霍尔位置传感器593实时地采集转子591的运动角度位置，通过电缆反馈给中央制动控制器7进行精确闭环控制。

当驾驶员释放刹车踏板1时，一方面，制动液从踏板模拟器37的内腔中受到内部弹簧弹力压出，经过踏板电磁阀36，流回制动主缸2和储液壶8中。另一方面，踏板行程传感器6实时采集刹车踏板1的行程量，将电信号传递给中央制动控制器7，然后经过分析计算，再通过电缆发送电控信号轮端制动5，驱动力矩电机59工作，所述转子591反向转动，带动太阳齿轮535反向旋转，使得与之啮合的行星齿轮536反向转动。同时，与行星轴538连接的行星架531也随着行星齿轮536一起反向转动，通过平键532驱动滚珠丝杆533反向转动，推动滚珠螺母534沿着制动嵌体51内部的滑槽进行直线回退运动，从而使得施加在活塞52上的推力得到释放，活塞在矩形密封圈513的轴向回弹力作用下回位，最终使施加到内摩擦块521上的制动推力得到释放。

工作模式二：防抱死制动模式

该模式是用于当车辆出现制动抱死时，系统单独调控每个车轮的制动力输出，保证车辆的底盘稳定性和操控性。如果中央制动控制器7通过车轮速度传感器检测到某个车轮出现抱死情况，中央制动控制器7计算制动强度以后，通过电缆发送电控信号到抱死车轮的轮端制动5, 驱动力矩电机59工作，所述转子591反向转动，带动太阳齿轮535反向旋转，使得与之啮合的行星齿轮536反向转动。同时，与行星轴538连接的行星架531也随着行星齿轮536一起反向转动，通过平键532驱动滚珠丝杆533反向转动，动态调节施加到所述活塞52上的推力，进而控制输出给内摩擦块521的制动夹紧力，消除车轮的制动抱死情况，恢复车辆的底盘稳定性和操控性。

工作模式三：自动驾驶中的自主制动模式

该模式主要是帮助车辆在无驾驶员输入的情况下，实现自主的制动力输出。当中央制动控制器7收到车辆自动驾驶控制器发出制动命令需求后，经过制动强度计算分析并结合当前车辆运行状态，通过电缆发送电控信号到轮端制动5，驱动力矩电机59工作，所述转子591正向转动，带动太阳齿轮535正向旋转，使得与之啮合的行星齿轮536转动，实现降速，增大力矩输出的作用。同时，与行星轴538连接的行星架531也随着行星齿轮536同步转动，通过平键532驱动滚珠丝杆533转动，推动滚珠螺母534沿着制动嵌体51内部的滑槽直线运动，从而再进一步推动活塞52，输出推力给内摩擦块521，所述内摩擦块521和外摩擦块511相互配合产生制动夹紧力。

工作模式四：液压备份制动模式

该模式是用于系统中电子电器元件功能失效的情况下，驾驶员踩动刹车踏板1，经过制动主缸2输出液压力到轮端制动5，产生制动夹紧力，实现安全备份功能。此时，由于中央制动控制器7或轮端制动5中的力矩电机59发生故障等原因，力矩电机59不能运转。中央制动控制器7不输出电信号时，液压组件3中的两个切换电磁阀31默认保持导通状态，而踏板电磁阀36保持关闭状态，当驾驶员踩动刹车踏板1，推动制动主缸2，将制动液从储液壶8挤压输出，经过两个切换电磁阀31，再经相应节流阀34调控以后，通过制动油管输出到各个行驶轮4的轮端制动5内，制动液经过进油孔522进入活塞腔内部，形成高的液压力，推动活塞运动，对内摩擦块521施加推力，形成制动夹紧力。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.具有液压备份制动的线控制制动系统，其特征在于：包括刹车踏板（1）以及与其连接的制动主缸（2），所述制动主缸（2）通过液压组件（3）与每一行驶轮（4）的轮端制动（5）连通，以实现液压制动驻车；所述刹车踏板（1）上还设有一踏板行程传感器（6），所述踏板行程传感器（6）与中央制动控制器（7）电性连接，所述中央制动控制器（7）连接于所述轮端制动（5）内的力矩电机（59），以实现电控制动驻车。

2.根据权利要求1所述的具有液压备份制动的线控制制动系统，其特征在于：所述液压组件（3）至少包括两个切换电磁阀（31），每一所述切换电磁阀（31）的入口端均通过相应地第一内部油路（32）与制动主缸（2）连通，所述切换电磁阀（31）的出口端均通过相应地第二内部油路（33）连接于两个节流阀（34），每一所述节流阀（34）均通过制动油管连接于所述轮端制动（5）。

3.根据权利要求2所述的具有液压备份制动的线控制制动系统，其特征在于：所述切换电磁阀（31）为两位两通电磁换向阀。

4.根据权利要求2所述的具有液压备份制动的线控制制动系统，其特征在于：其中一个所述第一内部油路（32）上设有一旁通油路（35），所述旁通油路（35）上依次设有踏板电磁阀（36）和踏板模拟器（37）。

5.根据权利要求1所述的具有液压备份制动的线控制制动系统，其特征在于：所述制动主缸（2）上还设有与其连通的储液壶（8）。

6.根据权利要求2所述的具有液压备份制动的线控制制动系统，其特征在于：所述轮端制动（5）包括制动嵌体（51）以及设置在所述制动嵌体（51）内部的活塞（52），所述活塞（52）上固接有一内摩擦块（521），所述制动嵌体（51）上固设有外摩擦块（511），所述内摩擦块（521）和外摩擦块（511）相互配合可将位于两者之间的制动盘夹持；所述活塞（52）可由所述液压组件（3）或电控制动组件（53）驱动其相对运动。

7.根据权利要求6所述的具有液压备份制动的线控制制动系统，其特征在于：所述活塞（52）的外圆周面上开设有进油孔（522），所述进油孔（522）与所述制动油管连通。

8.根据权利要求6所述的具有液压备份制动的线控制制动系统，其特征在于：所述电控制动组件（53）至少包括设置在所述制动嵌体（51）内的行星架（531），所述行星架（531）上通过平键（532）连接有一滚珠丝杆（533），所述滚珠丝杆（533）上套设有一与其为丝杆传动的滚珠螺母（534），所述滚珠螺母（534）可驱动所述活塞（52）轴向移动。

9.根据权利要求8所述的具有液压备份制动的线控制制动系统，其特征在于：所述电控制动组件（53）还包括套设在所述滚珠丝杆（533）上与其为间隙配合的太阳齿轮（535），所述太阳齿轮（535）的一侧设有一与其啮合的行星齿轮（536），所述行星齿轮（536）的内圈通过深沟球轴承（537）与行星轴（538）连接，所述行星轴（538）与所述行星架（531）为过盈配合；所述太阳齿轮（535）上还套设有与其为过盈配合的所述力矩电机（59）的转子（591），所述转子（591）通过球轴承（592）与所述制动嵌体（51）连接。

10.根据权利要求8所述的具有液压备份制动的线控制制动系统，其特征在于：所述转子（591）上还固设有霍尔位置传感器（593）和磁性码盘（594）。

Images