CN204567654U - 电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统，制动系统液压单元通过液压管路分别与左前制动器、右前制动器、左后制动器、右后制动器以及制动主缸连接；主缸总成的前腔活塞和后腔活塞置于主缸总成壳体内，滚珠丝杆左端伸入主缸总成的壳体内，通过圆柱销挤压使得滚珠丝杆与前腔活塞连接；主缸前腔与主缸后腔分别通过主缸两端的主缸皮碗组成了两个密封腔；分别通过进油口与储液罐连通，助力电机定子固定在制动器壳体上，助力电机转子通过两对推力球轴承与助力电机的壳体两端限位，滚珠丝杠螺母与助力电机转子通过平键连接，滚珠丝杆与滚珠丝杠螺母同轴装配。克服以往线控制动可靠性方面的不足的问题。

Description

电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统

技术领域

本实用新型属于机动车辆制动控制系统技术领域，涉及一种电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统。

背景技术

随着现代汽车技术的发展，汽车的构型发生了巨大变化，车辆结构已由传统的内燃机车单一组成结构变化到如今的混合动力车、纯电动汽车等车辆构型，而车辆系统的智能化程度也在不断提高，最初的制动系统ABS控制，而后出现了TCS/ASR，电子制动力分配系统(EBD)，还有电子稳定性程序(ESP)的出现，制动系统在汽车主动安全领域的利用越来越广泛。汽车的智能化程度还在不断提高，包括自适应巡航系统(ACC)，碰撞预防(CA)等，这些系统都要求制动系统的高效能。制动系统的高效性的体现包括了快速的制动响应，精确的压力控制。而车辆构型的变化和社会对于能量消耗的限制，制动能量回收成为了可能，使得要求制动系统主缸与轮缸间的压力实现解耦。所以技术的革新对制动系统的要求越来越多，不断地推进制动系统向线控的方向迈进。实际上线控制动系统的理念很早就出现了，包括电子机械制动系统(EMB)和电子液压制动(EHB)，其中EMB的制动性能非常出色，但其成本需求和制动系统的失效备份问题成为了限制其发展的主要瓶颈。EHB也是基于传统的制动系统改型，保留传统制动器的机械结构和液压管路，但其可靠性仍需要检验。目前来说，汽车制动系统需要在现有液压制动系统基础上通过最小的改型实现线控制动系统的功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统，克服以往线控制动可靠性方面的不足的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统，液压泵a、液压单元电机、液压泵b、进油阀、单向阀、低压蓄能器与出油阀构成制动系统液压单元，通过液压管路分别与左前制动器、右前制动器、左后制动器、右后制动器以及制动主缸连接；主缸包括主缸总成、储液罐、助力电机、滚珠丝杠螺母、滚珠丝杆与推杆；主缸总成的前腔活塞和后腔活塞置于主缸总成壳体内，后腔活塞、主缸总成的壳体和弹簧a构成了主缸后腔，主缸总成的前腔活塞、主缸总成的壳体、弹簧b和后腔活塞构成了制动主缸前腔；滚珠丝杆左端伸入主缸总成的壳体内，通过圆柱销挤压使得滚珠丝杆与前腔活塞连接；主缸缸体内有3个主缸皮碗，主缸前腔与主缸后腔分别通过主缸两端的主缸皮碗组成了两个密封腔；不制动状态下，两个密封腔分别通过进油口与储液罐连通，两个进油口分别与主缸前腔、主缸后腔相连通，储液罐的出油口插入主缸的连接套中；助力电机由助力电机转子和助力电机定子组成，助力电机定子固定在制动器壳体上，助力电机转子通过两对推力球轴承与助力电机的壳体两端限位，滚珠丝杠螺母与助力电机转子通过平键连接，将助力电机转子的旋转运动传递给滚珠丝杠螺母，滚珠丝杆与滚珠丝杠螺母同轴装配；推杆位于滚珠丝杠内，滚珠丝杆为中空，推杆左端紧贴滚珠丝杆，前腔活塞开一小槽内置弹簧c，使得推杆左端紧贴滚珠丝杆，前腔活塞通过圆柱销与滚珠丝杆固连，圆柱销的下端面贴着推杆。

本实用新型的特征还在于，主缸总成为柱塞式双腔主缸。

推杆前段为斜楔形。

踏板行程模拟器的安装中心应当与推杆的中心高度一致，其间隙应该控制在10mm以内。

助力电机转子为中空。

蝶形弹簧片安装在推力球轴承与主缸总成壳体之间。

制动踏板与踏板行程模拟器以及电磁衔铁组成了制动操纵机构，踏板位移传感器是制动操纵机构的传感部分，电磁衔铁安装在踏板行程模拟器的底部，踏板行程模拟器由变截面弹簧和模拟器活塞组成，均置于踏板行程模拟器壳体中。

本实用新型的有益效果是，省去了传统制动系统的真空助力器，取消了对发动机的依赖，降低了制动系统的复杂程度，结构变得简单。采用电机作为驱动力，直接作用于制动主缸，制动响应速度更快，提高了制动性能，压力控制精度高。与其他线控制动系统相比，这种电液线控制动系统保留了可靠地液压部分，保留液压控制单元和制动器部分，因为传统制动系统的技术很成熟，应用成本降低，车辆布置很方便，而且也可以继承更多传统制动系统已有的控制技术。本发明在线控制动的基础上还设计有机械备份，充分考虑到制动系统失效时的车辆安全性。

附图说明

图1是本实用新型的整体原理图。

图2是本实用新型动力部分的机械结构示意图。

图3为推杆、丝杠和活塞连接示意图。

图中，1.液压泵a，2.液压单元电机，3.液压泵b，4.进油阀，5.单向阀，6.低压蓄能器，7.出油阀，8.制动踏板，9.踏板行程模拟器，10.踏板位移传感器，11.电磁衔铁，12.主缸压力传感器，13.滚珠丝杠，14.助力电机，15.储液罐，16.主缸总成，17.蝶形弹簧片，18.挡圈，19.弹簧a，20.后腔活塞，21.主缸皮碗，22.前腔活塞，23.连接套，24.进油口，25.推力球轴承，26.滚珠丝杠螺母，27.滚珠丝杆，28.推杆，29.圆柱销，30.弹簧b，31.助力电机定子，32.助力电机转子，33.平键，34.弹簧c，35.制动器壳体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型的电液线控制动系统如图1所示，包括液压泵a1、液压泵b3、液压单元电机2、进油阀4、单向阀5、低压蓄能器6、出油阀7、制动踏板8、踏板行程模拟器9、踏板位移传感器10、电磁衔铁11、主缸压力传感器12、滚珠丝杠13、助力电机14、储液罐15、主缸总成16组成。

图1中所示的液压泵a 1，液压单元电机2，液压泵b 3，进油阀4，单向阀5，低压蓄能器6，出油阀7是制动系统液压单元的组成部分，集成封装在一起构成了整个液压单元，并通过液压管路一边与4个制动器(包括左前制动器，右前制动器，左后制动器，右后制动器)以及制动主缸连接。

图2即为制动主缸，包括柱塞式双腔主缸总成16、储液罐15、助力电机14、滚珠丝杠13(包括了滚珠丝杠螺母26以及滚珠丝杆27)以及推杆28。

其中主缸总成16为柱塞式双腔主缸，主缸总成16的前腔活塞22和后腔活塞20置于主缸总成16的壳体内，后腔活塞20、主缸总成16的壳体和弹簧a19构成了主缸后腔，主缸总成16的前腔活塞22、主缸总成16的壳体、弹簧b 30和后腔活塞20构成了制动主缸前腔；滚珠丝杆27左端伸入主缸总成16的壳体内，通过圆柱销29挤压使得滚珠丝杆27与前腔活塞22连接。主缸缸体内有3个主缸皮碗21，前腔与后腔分别通过主缸两端的主缸皮碗21组成了两个密封腔，不制动状态下，两个密封腔分别通过进油口24(两个进油口24分别与主缸前后腔相连通)与储液罐15连通，储液罐15的出油口插入主缸的连接套23中。在制动状态下，前后腔活塞22与后腔活塞20受到推力作用，挤压腔内弹簧a19和弹簧b30，当前后腔活塞皮碗移过进油口时，腔内形成密闭的空间，制动压力建立。

助力电机14由助力电机转子32和助力电机定子31部分组成，助力电机定子31固定在制动器壳体35上，助力电机转子32为中空，助力电机转子32通过两对推力球轴承25与助力电机14的壳体两端限位，滚珠丝杠螺母26与助力电机转子32通过平键33连接，将助力电机转子32的旋转运动传递给滚珠丝杠螺母26，滚珠丝杆27与滚珠丝杠螺母26同轴装配，将电机的旋转运动转化为直线运动。其中蝶形弹簧片17安装点在推力球轴承25与主缸总成16壳体之间，缓冲震动并调整间隙。

推杆28位于滚珠丝杠27内，滚珠丝杆27设计为中空，推杆28左端紧贴滚珠丝杆27，前腔活塞22开一小槽内置弹簧c 34，弹簧使得推杆28左端紧贴滚珠丝杆27，推杆28前段为斜楔形，前腔活塞22通过圆柱销29与滚珠丝杆27固连，圆柱销29的下端面贴着推杆28。

制动踏板8与踏板行程模拟器9以及电磁衔铁11组成了制动操纵机构，而踏板位移传感器10就是这个机构传感部分，其中踏板行程模拟器9的安装中心应当与推杆28的中心高度一致，其间隙应该控制在10mm以内。电磁衔铁11安装在踏板模拟器的底部，通电状态下，固定住踏板行程模拟器9的位置，在系统不通电情况下，电磁衔铁11不起作用。

踏板行程模拟器9由变截面弹簧和模拟器活塞组成，均置于踏板行程模拟器9壳体中。

踏板位移传感器10采集到制动踏板8的信号，并传输给外部制动控制器。

左后制动器和右后制动器分别通过制动管路和液压单元总成与主缸总成16的后腔相连通，左前制动器和右前制动器分别通过制动管路和液压单元总成与主缸总成16的前腔相连通。

工作原理及工作过程：

当系统工作时，助力电机14替代了传统制动系统的踏板和真空助力器部分，直接由助力电机14来产生制动力，将人力与制动过程分隔开，然后通过直线推动前腔活塞22、后腔活塞20，在密闭的主缸总成16内产生足够制动压力。详细的说即，当驾驶员踩下制动踏板8时，踏板位移传感器10检测到制动踏板8被踩下的位置，踏板位移传感器10将踏板位移信息传递给外部的制动控制器。制动控制器通过分析制动踏板8位移，确定助力电机14的输出扭矩大小，助力电机14的扭矩通过滚珠丝杠螺母26和滚珠丝杠27转化为直线推力，其中滚珠丝杠螺母26通过推力球轴承25固定，只能旋转运动。即滚珠丝杆27直线运动，推动前腔活塞22，滚珠丝杆27的左端通过圆柱销29与前腔活塞22固连，推杆28也随滚珠丝杆27直线运动。前腔活塞22通过弹簧与后腔活塞20在密闭的制动主缸总成16内运动，分别将主缸总成16前腔和主缸总成16后腔的制动液通过进油阀4和制动管路流入前后左右四个制动器中。当处于ABS作用工况下，通过控制进油阀4和出油阀7的开闭来实现制动器内的压力调节，即和传统车辆制动系统的ABS调节方式相同。

可方便实现底盘系统的集成控制，实现混合动力和电动车的制动能量回收功能，实现主动避撞和自适应巡航等功能。

液压单元和传统的ABS液压控制单元的结构相同，继承了传统制动系统的调节控制方式，技术成熟，可控性好。

当制动时助力电机14失效时，这时踏板行程模拟器9限位的电磁衔铁11不通电，驾驶员踩下制动踏板8，踏板行程模拟器9壳体即可直线运动，当克服与推杆28间的空行程之后，踏板行程模拟器9壳体直接作用到推杆28上，推杆28前进使得圆柱销29顺着斜楔面下移，即与前腔活塞22脱离，则前腔活塞22与滚珠丝杆27失去连接，推杆28推动前腔活塞22，将主缸总成16的制动液通过进油阀4和液压制动管路流入制动器中，产生备份制动力，保障制动系统的失效安全性。

Claims (7)

1.电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统，其特征在于，液压泵a(1)、液压单元电机(2)、液压泵b(3)、进油阀(4)、单向阀(5)、低压蓄能器(6)与出油阀(7)构成制动系统液压单元，通过液压管路分别与左前制动器、右前制动器、左后制动器、右后制动器以及制动主缸连接；

主缸包括主缸总成(16)、储液罐(15)、助力电机(14)、滚珠丝杠螺母(26)、滚珠丝杆(27)与推杆(28)；主缸总成(16)的前腔活塞(22)和后腔活塞(20)置于主缸总成(16)壳体内，后腔活塞(20)、主缸总成(16)的壳体和弹簧a(19)构成了主缸后腔，主缸总成(16)的前腔活塞(22)、主缸总成(16)的壳体、弹簧b(30)和后腔活塞(20)构成了制动主缸前腔；滚珠丝杆(27)左端伸入主缸总成(16)的壳体内，通过圆柱销(29)挤压使得滚珠丝杆(27)与前腔活塞(22)连接；主缸缸体内有3个主缸皮碗(21)，主缸前腔与主缸后腔分别通过主缸两端的主缸皮碗(21)组成了两个密封腔；不制动状态下，两个密封腔分别通过进油口(24)与储液罐(15)连通，两个进油口(24)分别与主缸前腔、主缸后腔相连通，储液罐(15)的出油口插入主缸的连接套(23)中；

助力电机(14)由助力电机转子(32)和助力电机定子(31)组成，助力电机定子(31)固定在制动器壳体(35)上，助力电机转子(32)通过两对推力球轴承(25)与助力电机(14)的壳体两端限位，滚珠丝杠螺母(26)与助力电机转子(32)通过平键(33)连接，将助力电机转子(32)的旋转运动传递给滚珠丝杠螺母(26)，滚珠丝杆(27)与滚珠丝杠螺母(26)同轴装配；推杆(28)位于滚珠丝杠(27)内，滚珠丝杆(27)为中空，推杆(28)左端紧贴滚珠丝杆(27)，前腔活塞(22)开一小槽内置弹簧c(34)， 使得推杆(28)左端紧贴滚珠丝杆(27)，前腔活塞(22)通过圆柱销(29)与滚珠丝杆(27)固连，圆柱销(29)的下端面贴着推杆(28)。

2.根据权利要求1所述的电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统，其特征在于，所述主缸总成(16)为柱塞式双腔主缸。

3.根据权利要求1所述的电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统，所述推杆(28)前段为斜楔形。

4.根据权利要求1所述的电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统，踏板行程模拟器(9)的安装中心应当与推杆(28)的中心高度一致，其间隙应该控制在10mm以内。

5.根据权利要求1所述的电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统，所述助力电机转子(32)为中空。

6.根据权利要求1所述的电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统，蝶形弹簧片(17)安装在推力球轴承(25)与主缸总成(16)壳体之间。

7.根据权利要求1所述的电机和液压控制单元协调控制的电液线控制动系统，制动踏板(8)与踏板行程模拟器(9)以及电磁衔铁(11)组成了制动操纵机构，踏板位移传感器(10)是制动操纵机构的传感部分，电磁衔铁(11)安装在踏板行程模拟器(9)的底部，踏板行程模拟器(9)由变截面弹簧和模拟器活塞组成，均置于踏板行程模拟器(9)壳体中。