CN204736844U - 一种机械式电子液压制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械式电子液压制动系统，其包括：制动踏板、力调节模块、位置调节模块、摆杆、推杆、制动主缸、传感器、电控单元；所述力调节模块由一个电机与一组将转动变为平动的机构组成，其平动件两端连接制动踏板与摆杆；所述位置调节模块由一个电机以及一组将转动转变为平动的机构组成，其中电机固定在摆杆上，其平动件与推杆铰接，电机带有电磁刹车；所述摆杆上设有导向结构，其导向与位置调节机构中平动件运动方向一致；所述传感器包括采集制动踏板位移与速度信息的传感器以及采集制动主缸压强信息的传感器。该新型机械式电子液压制动系统响应迅速、控制精确，能提供良好的踏板感觉，安全可靠。

Description

一种机械式电子液压制动系统

技术领域

本实用新型属于汽车技术领域，涉及汽车制动技术，尤其是一种机械式电子液压制动系统。

背景技术

在汽车的安全问题中，制动安全问题尤为突出，因此拥有一套完善的制动系统对于汽车来说是非常重要的。随着电机技术与电控技术的发展，制动系统也有了很大的改进，出现了一些新型制动系统。

电子液压制动系统就是这样一种新型制动系统，它以电子元件替代了部分机械元件，使制动踏板不与制动主缸直接相连，同时利用传感器采集的信息来确定驾驶员的制动意图，最终控制执行器来完成制动操作，相较于传统的制动系统来说，具有更好的制动效果，增加了驾驶员制动过程的舒适感。

目前汽车上采用的电子液压制动系统主要采用高压蓄能器来实现建压，但高压蓄能器技术稳定性比较差，内部氮气极易泄露，一旦泄露，建压能力会大大降低，甚至可能导致汽车完全失去制动力，严重威胁了汽车的安全。

为了避免高压蓄能器的不稳定性可能带来的安全威胁，客观上需要提出一种新型机械式电子液压制动系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机械式电子液压制动系统，系统响应迅速、控制精确，能提供良好的踏板感觉，安全可靠。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种机械式电子液压制动系统，其包括制动踏板、力调节模块、位置调节模块、摆杆、推杆、制动主缸、传感器、电控单元；所述力调节模块由一个电机与一组将转动变为平动的机构组成，其平动件两端连接制动踏板与摆杆；所述位置调节模块由一个电机以及一组将转动转变为平动的机构组成，其中电机固定在摆杆上，其平动件与推杆铰接，电机带有电磁刹车；所述摆杆上设有导向结构，可对位置调节模块中平动件与推杆的铰接点进行导向，其所导方向与位置调节机构中平动件运动方向一致。

进一步，所述位置调节模块中的将转动转变为平动的机构具有自锁功能，即无法反过来由平动变为转动，可以通过合理设计摩擦角或单独增加一个锁止机构实现。

优选地，所述力调节模块的将转动变为平动的机构为滚珠丝杠机构，所述位置调节模块中的将转动转变为平动的机构为滚珠丝杠机构，为了保证其能自锁，丝杆螺杆端连接的电机带有电磁刹车。

优选地，所述摆杆的导向结构为一导向槽，位置调节模块中平动件与推杆的铰接点处套着一滚子，滚子被限制在导向槽内沿槽向移动，因此铰接点在空间上的位置也只能沿槽向发生改变；滚子同时还有传递推杆与摆杆之间压力的作用。

所述传感器包括采集位移传感器、速度传感器以及液压力传感器，其中位移传感器与速度传感器安装在制动踏板上，液压力传感器安装在与制动主缸相连的液压管路上。

所述电控单元，接收各传感器测得的信号，计算出力调节模块提供的调节力的大小以及位置调节模块的位移并分别对其控制；同时电控单元还能在系统某部件发生失效时正确判断，并进入失效保护状态。

所述制动主缸经过ABS/ESC模块与车辆轮边制动器液压耦合。

由于采用上述方案，本实用新型相对于现有制动系统相比具有以下优点：

1.采用电机作为动力源，响应迅速，控制精度高。

2.能提供良好的踏板感觉，但不需要用到踏板模拟器。

3.省去了高压蓄能器，安全可靠。

4.根据电动车驱动电机变化的再生控制力来调节制动力的大小，以提供精确的总制动力，从而最大化地回收制动能量。

5.制动踏板与制动主缸之间保持机械连接，降低了系统失效的风险。

6.具有多重失效保护：当力调节模块失效时，电控单元可以通过失效模式下的控制算法对位置调节模块的电机进行调节，改变力作用点的位置，保证一定的液压制动力；当位置调节模块失效时，自锁或通过锁止机构将其运动锁止，电控单元可以通过失效模式下的控制算法对力调节模块的电机进行力矩调节，保证一定的液压制动力；即使力调节模块与位置调节模块同时失效，由于制动踏板与制动主缸之间保持机械连接，驾驶员猛踩制动踏板，系统也能提供一定的制动力，能最大限度地保证制动安全。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例的新型机械式电子液压制动系统示意图。

附图中的标号表示：

1—制动踏板；2—电机；3—丝杠螺母；4—丝杠螺杆；5—力调节模块；6—摆杆；7—推杆；8—丝杠螺母；9—滚子；10—丝杠螺杆；11—电机；12—位置调节模块；13、14、15、16—控制线路；17—主缸第一活塞；18—第一液压腔；19—主缸第二活塞；20—储液罐；21—第二液压腔；22—制动主缸；23、24—液压管路；25—ABS/ESC模块；26—液压力传感器；27—电控单元；28—踏板位移传感器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进一步加以说明。

如图1所示，该新型机械式电子液压制动系统主要包括：制动踏板1、力调节模块5、位置调节模块12、电控单元27、液压力传感器26、踏板位移传感器28、制动主缸22。

踏板位移传感器28为两个，互为检验，该位移传感器可以确定制动踏板1在被踩时的速度和位移。

在该示例性实施例中，力调节模块5与位置调节模块12都为一种优选。

力调节模块5包括电控单元27、电机2、丝杠螺母3与丝杠螺杆4构成的将转动转化为直线运动的机构。电机2通过控制线路14与电控单元27相连，根据电控单元27传递的电机力矩信号控制滚珠丝杠。

位置调节模块12包括电控单元27、电机11、丝杠螺母8与丝杠螺杆10构成的将转动转化为直线运动的机构、滚子9。丝杠螺杆方向10与摆杆6上的导向槽方向平行，电机11通过控制线路17与电控单元27相连，根据电控单元27传递的电机力矩信号控制滚珠丝杠，轮滚子9随丝杠螺母8移动，此时摆杆6与推杆7的压力作用点发生改变。当位置调节模块12失效后螺母10的运动将被锁止，滚子9亦不再移动，摆杆6与推杆7的压力作用点位置也就不再发生变化。

摆杆6与丝杠螺杆4的铰接点为A，摆杆6固定端的铰接点为C，推杆与丝杠螺母8的铰接点为B，由于A点到C点的距离大于B点到C点的距离，所以摆杆6相当于一个杠杆，将丝杠螺杆4传来的力放大后作用在推杆7上。

制动主缸23包括第一活塞17、第一液压腔18、第二活塞19、第二液压腔21，第一液压腔18和第二液压腔21被第二活塞19分隔开，并且都有连接储液罐的补偿孔。第一液压腔18和第二液压腔21分别通过液压管路24和液压管路23与ABS/ESC模块25相连。ABS/ESC模块再通过液压管路连接到四个轮边制动器上。

在滚珠丝杠(包括丝杠螺母3与丝杠螺杆4与摆杆8之间设置有运动调节机构(图中未画出)，其作用为保证丝杠螺母3带动丝杠螺杆4做直线运动，摆杆6与推杆7相连，推杆7与第一活塞17相连，推动第一活塞17，继而推动第二活塞19产生期望的液压制动力。

本实用新型的新型机械式电子液压制动系统具体工作过程如下：驾驶员踩下制动踏板1，位移传感器28获得踏板位移和速度，接受到驾驶员的制动意图，将采集到的信号通过控制线路13传递到电控单元27中，得到此次制动中所需的液压制动力大小F_h以及此时对应的踏板力需求F_p，然后通过B点位置计算出电机2需要提供的力F_m的大小，然后通过控制线路16驱动电机2，推动与摆杆6相连的推杆7，推杆7再推动第一活塞17做直线运动，在第一活塞17挡住第一补偿孔时第一工作腔开始建压，继而通过弹簧推动第二活塞19做直线运动。当第二活塞19挡住第二补偿孔时第二工作腔开始建压，制动液经过液压管路23和液压管路24流向ABS/ESC模块25，继而流向各轮缸产生制动力。液压传感器26测得液压管路24的压力值，将信号传递给电控单元27，电控单元27计算出此时应实际提供的液压制动力大小F_h，再根据此时实际的踏板力F_p与电机力F_m，得出B点的空间位置，然后电控单元通过控制线路17驱动电机11，实现B点的调节。

优选地，本实用新型提供故障诊断系统，当某个制动部件失效发生故障时，可以将故障信息传递给电控单元27。

优选地，本实用新型也提供故障报警系统，当故障诊断系统诊断出新型机械式电机液压制动系统出现故障时，报警装置启动，第一时间给驾驶员提供报警。

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，也必须能够让驾驶员踩踏板的力传输到制动系统中，进行一定强度的制动。本实用新型新型机械式电子液压制动系统也设计了失效保护方案。

制动开始或制动进行中力调节模块5的电机2无法提供力矩或丝杠螺母3或丝杠螺杆4损坏以致无法传递运动，故障诊断系统诊断出故障信息，传递给电控单元27，电控单元27对位置调节模块12中的电机11进行调节，驱动丝杠螺母8做直线运动机构，从而使得B点移动到计算好的位置上，让驾驶员提供的踏板力一起通过摆杆6类似于杠杆的放大后作用在推杆7上，推杆7驱动第一活塞17做期望的直线运动。

制动开始或制动进行中位置调节模块12中电机11无法提供力矩或者丝杠螺母8或丝杠螺杆10损坏以致无法传递运动，故障诊断系统诊断出故障信息，传递给电控单元27，电控单元27对力调节模块5中电机2进行力矩调节，此时位置调节模块的滚珠丝杠处于锁止状态，电机2驱动力调节模块5中直线运动机构运动，继而通过摆杆8推动推杆7，推杆7驱动活塞做期望的直线运动。

制动开始或制动进行中力调节模块5与位置调节模块12同时失效时，位置调节模块12处于锁止状态，此时驾驶员猛踩制动踏板，通过摆杆6类似于杠杆的作用推动主缸，实现人力液压制动。

装备真空助力器的传统汽车的制动系统存在一些问题，真空助力器在超过助力范围时无法提供助力导致在紧急制动时会有一段没有助力的踏板行程，由于车内布置空间的限制，真空助力器的尺寸有限，难以实现更好的制动性能。本实用新型的新型机械式电子液压制动系统应用在传统汽车上时，可以充分发挥电机调速范围广、控制精度高、动态性好、响应时间快等优势，弥补这个缺陷。

本实用新型的新型机械式电子液压制动系统也可应用在新能源汽车上，以驱动电机制动能量回收最大化为目标，通过电控单元对电机输出转矩进行调节，让再生制动和液压制动一起形成总的制动力。

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，本实用新型不限于上述的实施例，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 (10)

1.一种机械式电子液压制动系统，其包括制动踏板、力调节模块、位置调节模块、摆杆、推杆、制动主缸、传感器、电控单元，其特征在于：所述力调节模块由一个电机与一组将转动变为平动的机构组成，其平动件两端连接制动踏板与摆杆；所述位置调节模块由一个电机以及一组将转动转变为平动的机构组成，其中电机固定在摆杆上，其平动件与推杆铰接，电机带有电磁刹车；所述摆杆上设有导向结构，可对位置调节模块中平动件与推杆的铰接点进行导向，其所导方向与位置调节机构中平动件运动方向一致。

2.根据权利要求1所述的机械式电子液压制动系统，其特征在于：所述位置调节模块中的将转动转变为平动的机构中设置有摩擦角或锁止机构以实现自锁功能。

3.根据权利要求1所述的机械式电子液压制动系统，其特征在于：所述力调节模块的将转动变为平动的机构为滚珠丝杠机构。

4.根据权利要求1所述的机械式电子液压制动系统，其特征在于：所述位置调节模块中的将转动转变为平动的机构为滚珠丝杠机构，丝杆螺杆端连接的电机带有电磁刹车。

5.根据权利要求1所述的机械式电子液压制动系统，其特征在于：所述摆杆的导向结构为一导向槽，位置调节模块中平动件与推杆的铰接点处套着一滚子，滚子被限制在导向槽内沿槽向移动。

6.根据权利要求1所述的机械式电子液压制动系统，其特征在于：摆杆与力调节模块的丝杠螺杆的铰接点为A，摆杆的固定端的铰接点为C，推杆与位置调节模块的丝杠螺母的铰接点为B，A点到C点的距离大于B点到C点的距离。

7.根据权利要求1所述的机械式电子液压制动系统，其特征在于：所述传感器包括采集位移传感器、速度传感器以及液压力传感器，其中位移传感器与速度传感器安装在制动踏板上，液压力传感器安装在与制动主缸相连的液压管路上。

8.根据权利要求7所述的机械式电子液压制动系统，其特征在于：所述踏板位移传感器设置有两个，互为检验，用以确定制动踏板在被踩时的速度和位移。

9.根据权利要求1所述的机械式电子液压制动系统，其特征在于：所述电控单元用于接收各传感器测得的信号、计算出力调节模块提供的调节力的大小以及位置调节模块的位移并分别对其控制、在系统某部件发生失效时进行判断并使系统进入失效保护状态。

10.根据权利要求1所述的机械式电子液压制动系统，其特征在于：所述制动主缸经过ABS/ESC模块与车辆轮边制动器液压耦合。