CN204567649U - 一种具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成，包括：带插销的制动踏板，其插销与推杆的滑槽配合用以实现机械解耦；带滑槽的推杆，其与滚珠丝杠的螺杆以铰接方式机械连接；踏板位移传感器；制动主缸，其经过ABS/ESP模块后与车辆车轮制动器液压耦合；踏板模拟器；电控直线运动模块，其通过电机驱动运动调整机构带动滚珠丝杠螺杆运动推动主缸活塞建压，通过位移信号来控制电机，实现制动压力的控制；本实用新型能够实现踏板与制动机构的机械解耦、能够快速响应、能够主动模拟驾驶员的制动踏板感觉，具有结构简单易于维护等特点，同时该踏板总成设计了机械连接的失效保护模式，具有很高的安全性和可靠性。

Description

一种具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成

技术领域

本实用新型属于汽车技术领域，涉及电子液压制动技术，适用于制动液压压力可以主动调节，并具有失效保护作用的电子液压制动系统。

背景技术

电子液压制动系统（EHB）是在传统的液压制动器基础上发展而来的。操纵机构用一个电子式制动踏板替代了传统的液压制动踏板，取消了体积庞大的真空助力器。当驾驶员踩下制动踏板时，电子控制单元通过踏板行程传感器感知驾驶员的制动意图，并控制电控制动系统的执行机构产生相应的制动力。为使汽车前后轮制动力更好地接近理想制动力分配曲线，那么必须要求其液压制动力可以进行适时可变调节。电子踏板传感器能精确地感知驾驶人控制踏板的轻重缓急，并转换为电信号传递给电子控制单元，高压液压控制单元则会根据不同的驾驶工况自动调节车轮的制动压力。

1994年Analog公司用Saber仿真模拟的方法开发出一套电控液压制动系统的控制系统；2001年，在法兰克福车展上，Bosch公司展出研发的电子液压制动系统，配备在Benz公司第5代双门跑车SL500上，此后，Bosch和Daimler Chrysler公司开始研究用于商业的EHB系统，并在2002年将其装配在Mercedes E级车上；2002年，福特汽车公司的Focus FCV制动系统采用德国大陆公司开发的EHB系统；2003年，Continental Teves也开始了其EHB计划，试装在大众公司的一些概念车上。与传统液压制动系统相比，电子液压制动系统取消了体积庞大的真空助力器，结构更为紧凑，控制方便，制动噪声减小，改善了制动效能。

在车辆制动过程中, 一方面, 驾驶员在人车闭环系统中起着主动控制的作用, 另一方面驾驶员也必须能够准确及时地接受车辆的反馈, 并作出进一步调整。对于制动过程来说, 就是通过制动踏板把车辆的制动感觉反馈给驾驶员, 这对于驾驶员的主观感受和车辆速度控制有着重要的意义, 直接影响到车辆的主动安全性。

由于线控制动系统需要取消制动踏板与制动轮缸之间的机械连接，故需要设计一种合理而简便的电子液压制动踏板总成，不但能够准确反馈模拟制动踏板感觉，主动调节液压压力，而且也具有简单有效的失效保护功能。除此之外，还应要求整个制动系统结构简单紧凑、可靠性高、控制容易、性能稳定、成本低、可维护性高等特点。依据本实用新型的电子液压制动踏板总成便是在此背景下得以产生的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成，将动踏板与制动轮缸之间的机械连接互相独立开，满足电子液压制动系统的要求。采用本实用新型所提供的电子液压制动踏板总成，机械结构简单、维护方便、能够准确反馈制动踏板感觉，制动液压压力可根据需要进行主动调节，并且具有简单有效的失效保护模式，即使在电机失效的情况下，依然能够保证车辆具有一定的制动强度。

为达到本实用新型的目的，本实用新型提供的一种技术方案为：

一种具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成，包括：

带插销的制动踏板，用于将驾驶员的制动意图输入系统；其中，所述制动踏板连接两根推杆，一根带滑槽的推杆用于机械解耦和系统失效保护，另一根推杆连接踏板模拟器，用于传递主动模拟的踏板感觉。

带滑槽的推杆，所述制动踏板上的插销置于所述滑槽内，所述推杆通过铰接方式与滚珠丝杠的螺杆机械连接；具体来说，所述带滑槽的推杆，其滑槽与踏板插销间隙配合，常规制动用于机械解耦，系统失效时插销应走完间隙直接推动推杆运动，其滑槽形状为圆弧型，可以容纳踏板插销的运动轨迹保证解耦顺畅。

直线运动机构，包括滚珠丝杠的螺杆和螺母；所述滚珠丝杠的螺杆与螺母连接，螺杆一端和带滑槽的推杆通过铰接方式连接；另外一端和主缸推杆间隙连接，用于推动主缸活塞。

制动踏板位移传感器，连接制动踏板，用于获取驾驶员踩下制动踏板位移信号。

制动主缸，用于接收制动电机及其减速器所产生的推力，从而建立相关的液压制动力。

电机，通过驱动运动调整机构带动滚珠丝杠的螺杆运动，通过位移信号来控制电机，实现制动压力的控制。

踏板模拟器，通过推杆与制动踏板相连，通过液压管路产生反馈力，用于模拟制动踏板感觉，即用于根据相关的信号产生驾驶员所期望的制动感觉；其液压力有两个来源即输入P1和输入P2，其中输入P1来自高压源如主缸或者电机驱动的高压建压单元等，输入P2来自储液罐的自然压力。

至少两个电磁阀，用于踏板力主动控制以及制动踏板液压失效备份；所述的两个电磁阀分别位于踏板模拟器与储液罐之间的管路上以及踏板模拟器与主缸之间的管路上，在电控单元的控制下起到调节阻尼的作用，与踏板模拟器内的弹簧共同完成踏板感觉的模拟。

液压力传感器，检测管路中液压力大小，并传递信号给电控单元。具体地，所述的液压力传感器布置在所述电磁阀和所述踏板模拟器之间的液压管路以及制动主缸和ABS/ESP模块之间的液压管路上，测量液体压力，以用于踏板感觉模拟反馈控制。

其中，运动调整机构为齿轮副。

与现有技术相比，本实用新型结构简单性能可靠，同时可通过电机控制器对电机转速和转矩进行控制，对制动主缸液压压力的主动调节，满足其适用于电子液压制动系统的性能要求。总结本实用新型的优点是结构简单可靠，维护方便成本低，非常适合电子液压制动系统工作特性，是一种优异的新型解耦方式的电子液压制动踏板总成。

附图说明

图1 是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型在一种具有新型解耦方式的电子液压制动系统中的应用实例结构图；

图3是本实用新型中带滑槽推杆的零件俯视图。

附图中标号说明：

1——制动踏板；        2——踏板模拟器；         3——插销；

4——带滑槽的推杆；    41——滑槽；

5——滚珠丝杠的螺杆；  6——滚珠丝杠的螺母；

7——电机；            8——运动调整机构；

9——压力输入P1；

10、13——电磁阀；     11、11’——液压力传感器；

12——压力输入P2 ；

14——踏板位移传感器；

15——踏板模拟器推杆；

20——主缸；      21——主缸推杆；          22——主缸活塞；

23——储液罐；    24——ABS/ESP模块。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型进一步说明。

如附图1本实用新型结构示意图、本实用新型在一种具有新型解耦方式的电子液压制动系统中的应用实例结构图所示，一种具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成，至少包括：

带插销3的制动踏板1，用于将驾驶员的制动意图输入系统；其中，所述制动踏板1连接两根推杆，一根带滑槽的推杆4用于机械解耦和系统失效保护，另一根推杆15连接踏板模拟器，用于传递主动模拟的踏板感觉。

带滑槽41的推杆4，所述制动踏板1上的插销3置于所述滑槽41内，所述推杆4通过铰接方式与滚珠丝杠的螺杆5机械连接，其具体结构如图3所示；具体来说，所述带滑槽的推杆4，其滑槽41与踏板插销3间隙配合，常规制动用于机械解耦，系统失效时插销3应走完间隙直接推动推杆运动，其滑槽41形状为圆弧型，可以容纳踏板插销的运动轨迹保证解耦顺畅；

直线运动机构，包括滚珠丝杠的螺杆5和螺母6；所述滚珠丝杠的螺杆5与螺母6连接，螺杆5一端和带滑槽的推杆通过铰接方式连接；螺杆5的另外一端和主缸推杆21（如附图2所示）间隙连接，用于推动主缸活塞22；

制动踏板位移传感器14，连接制动踏板1，用于获取驾驶员踩下制动踏板位移信号；

制动主缸20，用于接收制动电机及其减速器所产生的推力，从而建立相关的液压制动力；

电机7，通过驱动运动调整机构8带动滚珠丝杠的螺杆运动，通过位移信号来控制电机，实现制动压力的控制；

踏板模拟器2，通过推杆15与制动踏板1相连，通过液压管路产生反馈力，用于模拟制动踏板感觉，即用于根据相关的信号产生驾驶员所期望的制动感觉；其液压力有两个来源即压力输入P19和压力输入P212，其中压力输入P1来自高压源如主缸20或者电机驱动的高压建压单元等，压力输入P2来自储液罐23的自然压力；

至少两个电磁阀，用于踏板力主动控制以及制动踏板液压失效备份；所述的电磁阀13位于踏板模拟器2与储液罐23之间的管路上，另一电磁阀10位于踏板模拟器2与主缸20之间的管路上，在电控单元的控制下起到调节阻尼的作用，与踏板模拟器内的弹簧共同完成踏板感觉的模拟；

液压力传感器，检测管路中液压力大小，并传递信号给电控单元。具体地，所述的液压力传感器11布置在所述电磁阀10和所述踏板模拟器2之间的液压管路上；以及液压力传感器11’布置在制动主缸20和ABS/ESP模块24之间的液压管路上，测量液体压力，以用于踏板感觉模拟反馈控制。

其中，运动调整机构8为齿轮副。

简而言之，如图2所示，在正常工作模式下，踩下制动踏板，由于插销和滑槽的间隙配合，制动踏板力并不直接作用于滚珠丝杠的螺杆上，与此同时踏板位移传感器测量踏板位移信号，经过电控单元ECU（以下简称ECU）处理后判断制动意图， ECU再控制电控直线运动模块，其通过电机驱动滚珠丝杠的螺杆作为推杆与主缸推杆刚性连接，控制电机，从而实现制动压力的精确控制；在失效模式下，系统断电，踩下制动踏板时，经过插销和滑槽配合的这一段空行程之后与滚珠丝杠螺杆刚性接触，继而推动主缸活塞推杆实现制动功能。

具体来说，本实用新型具体工作过程如下：正常工作时，电磁阀10和13均处于上电状态，驾驶员踩下制动踏板1，踏板位移传感器14获得踏板位移，接受到驾驶员的制动意图，然后将采集到的信号通过控制线路传递到电控单元中，ECU算出本次制动所需液压制动力大小Fh（Fh =Ph·（A1+A2），其中Ph为主缸制动力合成腔的压强，A1、A2分别为主缸第一活塞和第二活塞的面积）、踏板模拟器反馈给驾驶员的模拟踏板力Fs(Fs = Ps·As，Ps是踏板模拟器内部液体压强大小，As是踏板模拟器内部活塞面积，踏板液压力有两个来源即输入P1和输入P2，其中输入P1来自高压源如主缸或者电机驱动的高压建压单元等，输入P2来自储液罐的自然压力，Ps = P1- P2)以及直线运动模块所需调节力Fm，其中Fm = Ph·A1=0.5Fh。ECU通过控制线路调节电机7驱动运动调整机构8（此处为齿轮副），传递扭矩和转速到滚珠丝杠螺母6，螺母6带动滚珠丝杠的螺杆5即可产生直线运动模块调节力Fm，依据上述压力关系式Fm = Ph·A1=0.5Fh，产生适当的液压力，然后ECU根据液压力传感器11采集的信号，依据压力关系式Ps = P1- P2控制电磁阀10、13的开闭来调节踏板模拟器中的液压Ps，从而达到对驾驶员踏板感觉主动模拟的目的；同时滚珠丝杠的螺杆5推动主缸活塞推杆21开始建压，制动液经过液压管路流向ABS/ESC模块24，继而流向各轮缸产生制动力。

按照国家法规要求制动系统必须考虑到失效情况的发生以及某些制动部件发生故障时，系统仍然可以进行一定强度的制动。本实用新型具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成也包含了失效保护方案。

优选地，制动开始或制动进行中若电机7无法提供力矩等故障发生时，故障诊断系统诊断出故障信息，传递给ECU，ECU立刻令整个系统断电，电磁阀10断电后，处于常闭状态，电磁阀13断电后处于常开状态，踏板模拟器2迅速得到释放。此时踩下踏板，经过插销和滑槽配合的这一段空行程之后踏板与滚珠丝杠螺杆刚性接触，继而推动主缸活塞推杆通过主缸建压，继而通过液压管路传递液压力至ABS/ESP模块24，实现制动功能。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成，其特征在于：包括：

带插销的制动踏板，用于将驾驶员的制动意图输入系统；

带滑槽的推杆，其通过铰接方式和滚珠丝杠的螺杆机械连接；

滚珠丝杠螺杆，用于推动主缸活塞；

制动踏板位移的传感器，用于获取制动踏板踩下时驾驶员所踩踏的行程和速率，从而判断其驾驶意图，进而驱动相应的电机产生相应的制动力和踏板感觉；

制动主缸，用于接收制动电机及其减速器所产生的推力，从而建立相关的液压制动力；

电机，通过驱动运动调整机构带动滚珠丝杠的螺杆运动，通过位移信号来控制电机，实现制动压力的控制；

踏板模拟器，通过推杆与制动踏板相连，通过液压管路产生反馈力，用于模拟制动踏板感觉；

至少两个电磁阀，用于踏板力主动控制以及制动踏板液压失效备份；

液压力传感器，检测管路中液压力大小，并传递信号给电控单元。

2.如权利要求1所述的具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成，其特征在于：

所述制动踏板连接两根推杆，一根带滑槽的推杆用于机械解耦和系统失效保护，另一根推杆连接踏板模拟器，用于传递主动模拟的踏板感觉。

3.如权利要求1或2所述的具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成，其特征在于：

所述带滑槽的推杆，其滑槽与踏板插销间隙配合，常规制动用于机械解耦，系统失效时插销应走完间隙直接推动推杆运动，其滑槽形状为圆弧型，可以容纳踏板插销的运动轨迹保证解耦顺畅。

4.如权利要求1所述的具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成，其特征在于：

所述的两个电磁阀分别位于踏板模拟器与储液罐之间的管路上以及踏板模拟器与主缸之间的管路上，在电控单元的控制下起到调节阻尼的作用，与踏板模拟器内的弹簧共同完成踏板感觉的模拟。

5.如权利要求1所述的具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成，其特征在于：

所述的液压力传感器布置在所述电磁阀和所述踏板模拟器之间的液压管路以及制动主缸和ABS/ESP模块之间的液压管路上，测量液体压力，以用于踏板感觉模拟反馈控制。

6.如权利要求1所述的具有新型解耦方式的电子液压制动踏板总成，其特征在于：

所述的运动调整机构为齿轮副。