CN204870978U - 一种具有双液压缸四轮失效备份的液压制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有双液压缸四轮失效备份的液压制动系统，包括液压控制单元HCU、制动踏板、人力缸、储液罐、行程模拟器、主缸、滚珠丝杠、一号电机、电子控制单元ECU以及多个连接件、电磁阀、传感器和制动器。本实用新型涉及的是一种具有双液压缸四轮失效备份的线控液压制动系统，本实用新型的设计所要体现的是制动更加可靠、更加安全，控制更加迅速、更加精确的理念。

Description

一种具有双液压缸四轮失效备份的液压制动系统

技术领域

本实用新型属于汽车制动系统技术领域，具体地说，涉及一种具有双液压缸四轮失效备份的液压制动系统。

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。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种具有双液压缸四轮失效备份的液压制动系统，液压系统和电子控制同时应用在汽车制动控制系统中。这样，当电子控制制动出现故障的情况下，也仍然可以通过液压制动来实现汽车的制动性能，从而增强了汽车的安全性。本实用新型设计的汽车制动系统同时也融合了ABS、TCS、ESP等汽车控制系统，使汽车的安全性得到了显著的提高。

其技术方案如下：

一种具有双液压缸四轮失效备份的液压制动系统，包括液压控制单元HCU、制动踏板1、人力缸4、储液罐5、行程模拟器6、主缸10、滚珠丝杠11、一号电机12、电子控制单元ECU45以及多个连接件、电磁阀、传感器和制动器。

其中，液压控制单元HCU包括有第一常开阀14、第二常开阀15、第三常开阀16、第四常开阀17、第一常闭阀18、第二常闭阀23、第三常闭阀25、第四常闭阀30、第一减压阀19、第二减压阀22、第三减压阀26、第四减压阀29、第一蓄能器20、第二蓄能器28、第一液压泵21、第二液压泵27、二号电机24。人力缸4分为人力缸前腔A与人力缸后腔B，包括有一号活塞35、第一复位弹簧36、二号活塞37、第二复位弹簧38、一号活塞杆39。主缸10分为主缸前腔C与主缸后腔D，包括有二号活塞杆40、三号活塞41、第三复位弹簧42、四号活塞43、第四复位弹簧44。连接件包括有踏板连杆3。电磁阀包括有常闭阀7。传感器包括有位移传感器2、第一压力传感器8、第二压力传感器9、第三压力传感器13。制动器包括有左前轮制动器31，右前轮制动器32，左后轮制动器33，右后轮制动器34。

优选地，本实用新型涉及的是一种具有双液压缸四轮失效备份的线控液压制动系统。储液罐5用于储存制动液。制动踏板1上有与人力缸4中一号活塞杆39相对的踏板连杆3，通过踏板连杆3进行压缩活塞操作。制动缸分为两个，分别是人力缸4和主缸10。储液罐5的两路出液口分别与人力缸前腔A和人力缸后腔B进液口连接，其中一路出液口分别与主缸前腔C和主缸后腔D进液口连接。

人力缸4由二号活塞37与一号活塞35分为人力缸前腔A与人力缸后腔B，并且在人力缸前腔A中有第二复位弹簧38，人力缸后腔B中有第一复位弹簧36。人力缸前腔A的出液口与第三常开阀16、第四常开阀17相连，人力缸后腔B出液口与常闭阀7、第一常开阀14、第二常开阀15连接。常闭阀7与行程模拟器6连接。行程模拟器6可以为驾驶员产生与传统制动系统相似的踏板感觉，使驾驶员可以根据个人的习惯进行制动操作。

主缸10通过四号活塞43与三号活塞41分为主缸前腔C与主缸后腔D，并且在主缸前腔C中有第四复位弹簧44，主缸后腔D中有第三复位弹簧42。主缸前腔C的出液口与第一常闭阀18、第二常闭阀23以及第一液压泵21相连，主缸后腔D的出液口与第三常闭阀25、第四常闭阀30以及第二液压泵27连接。一号电机12通过电子控制单元ECU45进行控制，将作用力矩传递给滚珠丝杠11，滚珠丝杠将旋转运动转化为轴向直线运动，推动二号活塞杆40，从而传递作用力。

液压控制单元HCU是进行制动操作的重要部件。在制动系统正常工作时，第一常开阀14、第二常开阀15、第三常开阀16、第四常开阀17就会由常开状态转换为关闭状态，第一常闭阀18、第二常闭阀23、第三常闭阀25、第四常闭阀30就会由关闭状态转换为打开状态。在制动系统减压时，第一减压阀19、第二减压阀22、第三减压阀26、第四减压阀29就由关闭状态转换为打开状态。第一液压泵21、第二液压泵27通过二号电机24驱动，用于抽吸制动液，将制动液从制动轮缸中分别流向主缸前腔C与主缸后腔D中。第一蓄能器20、第二蓄能器28是在减压过程中，将一部分的制动液流入其内部，减小液压泵的两侧压力，实现缓冲的作用。

本实用新型的制动系统中包含的位移传感器2安装在制动踏板1处，用于测量制动踏板1产生的行程。第一压力传感器8与人力缸后腔B的出液口相连，第二压力传感器9与主缸前腔C的出液口连接，第三压力传感器13与主缸后腔D的出液口连接。

本实用新型的有益效果：

1本实用新型不仅可以实现电子控制制动，而且可以在电子控制制动失效的情况下，通过四轮液压制动来完成制动性能；

2本实用新型可以实现ABS、TCS、ESP等汽车电子控制系统的功能；

3本实用新型可以通过传感器采集信号正确识别驾驶员意图，调整制动力，完成制动操作，更好地实现辅助制动；

4本实用新型设计的汽车制动系统，在常规的工况下，使用一号电机12通过ECU进行控制，可以快速并且精确地调节左、右轮制动轮缸中的压力，产生制动力，达到良好的制动效果；

5本实用新型设计的汽车制动系统，在特殊工况下，可以通过一号电机12、二号电机24的配合，达到分时控制，从而可以使四轮压力分配上有很大的自由度，具有显著的制动效果。

附图说明

图1是具有双液压缸四轮失效备份的液压制动系统的结构示意图；

图中：制动踏板1，位移传感器2，踏板连杆3，人力缸4，储液罐5，行程模拟器6，常闭阀7，第一压力传感器8，第二压力传感器9，主缸10，滚珠丝杠11，一号电机12，第三压力传感器13，第一常开阀14，第二常开阀15，第三常开阀16，第四常开阀17，第一常闭阀18，第二常闭阀23，第三常闭阀25，第四常闭阀30，第一减压阀19，第二减压阀22，第三减压阀26，第四减压阀29，第一蓄能器20，第二蓄能器28，第一液压泵21，第二液压泵27，二号电机24，左前轮制动器31，右前轮制动器32，左后轮制动器33，右后轮制动器34，一号活塞35，二号活塞37，三号活塞41，四号活塞43，第一复位弹簧36，第二复位弹簧38，第三复位弹簧42，第四复位弹簧44，一号活塞杆39，二号活塞杆40，电子控制单元ECU45，人力缸前腔A，人力缸后腔B，主缸前腔C，主缸后腔D。

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的技术方案作进一步详细地说明。

参阅图1，本实用新型设计的是一种具有双液压缸四轮失效备份的线控液压制动系统，本实用新型所要体现的是制动更加可靠、更加安全，控制更加迅速、更加精确的理念。为了实现这些优势，本实用新型由液压控制单元HCU、人力缸4、储液罐5、制动踏板1、行程模拟器6、主缸10、滚珠丝杠11、一号电机12、电子控制单元ECU45以及多个连接件、电磁阀、传感器和制动器组成。

本实用新型所设计的汽车制动装置，参照图1所示，其一般工作过程分为以下几个阶段：

1增压过程

汽车在正常行驶过程中，当驾驶员操纵制动踏板1时，电子控制单元ECU45通过接收到的信号，使第一常开阀14、第二常开阀15、第三常开阀16、第四常开阀17关闭。由于一号活塞35推动第一复位弹簧36，第一压力传感器8接收到压力变化，通过电子控制单元ECU45控制，使常闭阀7开启，从而行程模拟器6进行工作。这时，电子控制单元ECU45也将第一常闭阀18、第二常闭阀23、第三常闭阀25、第四常闭阀30转换为打开状态。一号电机12开始工作，作用力矩传递给滚珠丝杠11，推动二号活塞杆40运动，带动三号活塞41与四号活塞43工作，将第三复位弹簧42、第四复位弹簧44进行压缩。同时制动液经由上述打开的电磁阀分别流入左、右轮制动器的制动轮缸中，产生制动力。

2保压过程

当控制模块判断出制动轮缸中需要保持制动压力时，控制第一常闭阀18、第二常闭阀23、第三常闭阀25、第四常闭阀30，将它们由打开状态转换为关闭状态，从而可以使制动液在相对封闭的环境中保持所需的一定的压力。

3减压过程

当控制单元决策出需要减小制动液压力时，第一常闭阀18、第二常闭阀23、第三常闭阀25、第四常闭阀30保持关闭状态，第一减压阀19、第二减压阀22、第三减压阀26、第四减压阀29开启。电子控制单元ECU45控制二号电机24，从而带动第一液压泵21、第二液压泵27工作，制动轮缸中的制动液就可以经由减压阀、液压泵回到主缸以及储液罐中，减小轮缸中的制动液压力。同时，制动轮缸中制动液的一部分也会流入第一蓄能器20、第二蓄能器28中。这样设置的目的是当第一液压泵21、第二液压泵27两侧的压力差较大时，可以通过一部分制动液的分流，来减轻液压泵的压力，提高液压泵的可靠性和使用寿命。

4制动系统失效保护过程

当电子系统失效的情况下，一号电机12以及二号电机24就会停止工作，第一液压泵21、第二液压泵27同样也会停止工作。这时，由于第一常开阀14、第二常开阀15、第三常开阀16、第四常开阀17处于常开的状态，在供电失效时仍然保持打开状态，同时其他电磁阀都处于关闭状态。当驾驶员踩动制动踏板时，人力缸4中的制动液可以通过人力缸前腔A流进制动轮缸，以及通过人力缸后腔B流入制动轮缸内，从而可以使汽车的前、后车轮都能产生制动力，具有足够的制动力，达到四轮失效备份的效果，使汽车在电子系统失效的条件下具备基本的制动性能，防止发生安全事故。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (2)

1.一种具有双液压缸四轮失效备份的液压制动系统，其特征在于：包括液压控制单元HCU、制动踏板（1）、人力缸（4）、储液罐（5）、行程模拟器（6）、主缸（10）、滚珠丝杠（11）、一号电机（12）、电子控制单元ECU（45）以及多个连接件、电磁阀、传感器和制动器；

其中，液压控制单元HCU包括有第一常开阀（14）、第二常开阀（15）、第三常开阀（16）、第四常开阀（17）、第一常闭阀（18）、第二常闭阀（23）、第三常闭阀（25）、第四常闭阀（30）、第一减压阀（19）、第二减压阀（22）、第三减压阀（26）、第四减压阀（29）、第一蓄能器（20）、第二蓄能器（28）、第一液压泵（21）、第二液压泵（27）、二号电机（24）；人力缸（4）分为人力缸前腔（A）与人力缸后腔（B），包括有一号活塞（35）、第一复位弹簧（36）、二号活塞（37）、第二复位弹簧（38）、一号活塞杆（39）；主缸（10）分为主缸前腔（C）与主缸后腔（D），包括有二号活塞杆（40）、三号活塞（41）、第三复位弹簧（42）、四号活塞（43）、第四复位弹簧（44）；连接件包括有踏板连杆（3）；电磁阀包括有常闭阀（7）；传感器包括有位移传感器（2）、第一压力传感器（8）、第二压力传感器（9）、第三压力传感器（13）；制动器包括有左前轮制动器（31），右前轮制动器（32），左后轮制动器（33），右后轮制动器（34）。

2.根据权利要求1所述的具有双液压缸四轮失效备份的液压制动系统，其特征在于：储液罐（5）用于储存制动液；制动踏板（1）上有与人力缸（4）中一号活塞杆（39）相对的踏板连杆（3），通过踏板连杆（3）进行压缩活塞操作；制动缸分为两个，分别是人力缸（4）和主缸（10）；储液罐（5）的两路出液口分别与人力缸前腔（A）和人力缸后腔（B）进液口连接，其中一路出液口分别与主缸前腔（C）和主缸后腔（D）进液口连接；

人力缸（4）由二号活塞（37）与一号活塞（35）分为人力缸前腔（A）与人力缸后腔（B），并且在人力缸前腔（A）中有第二复位弹簧（38），人力缸后腔（B）中有第一复位弹簧（36）；人力缸前腔（A）的出液口与第三常开阀（16）、第四常开阀（17）相连，人力缸后腔（B）出液口与常闭阀（7）、第一常开阀（14）、第二常开阀（15）连接；常闭阀（7）与行程模拟器（6）连接；行程模拟器（6）可以为驾驶员产生与传统制动系统相似的踏板感觉，使驾驶员可以根据个人的习惯进行制动操作；

主缸（10）通过四号活塞（43）与三号活塞（41）分为主缸前腔（C）与主缸后腔（D），并且在主缸前腔（C）中有第四复位弹簧（44），主缸后腔（D）中有第三复位弹簧（42）；主缸前腔（C）的出液口与第一常闭阀（18）、第二常闭阀（23）以及第一液压泵（21）相连，主缸后腔（D）的出液口与第三常闭阀（25）、第四常闭阀（30）以及第二液压泵（27）连接；一号电机（12）通过电子控制单元ECU（45）进行控制，将作用力矩传递给滚珠丝杠（11），滚珠丝杠将旋转运动转化为轴向直线运动，推动二号活塞杆（40），从而传递作用力；

液压控制单元HCU是进行制动操作的重要部件；在制动系统正常工作时，第一常开阀（14）、第二常开阀（15）、第三常开阀（16）、第四常开阀（17）就会由常开状态转换为关闭状态，第一常闭阀（18）、第二常闭阀（23）、第三常闭阀（25）、第四常闭阀（30）就会由关闭状态转换为打开状态；在制动系统减压时，第一减压阀（19）、第二减压阀（22）、第三减压阀（26）、第四减压阀（29）就由关闭状态转换为打开状态；第一液压泵（21）、第二液压泵（27）通过二号电机（24）驱动，用于抽吸制动液，将制动液从制动轮缸中分别流向主缸前腔（C）与主缸后腔（D）中；第一蓄能器（20）、第二蓄能器（28）是在减压过程中，将一部分的制动液流入其内部，减小液压泵的两侧压力，实现缓冲的作用；

位移传感器（2）安装在制动踏板（1）处，用于测量制动踏板（1）产生的行程；第一压力传感器（8）与人力缸后腔（B）的出液口相连，第二压力传感器（9）与主缸前腔（C）的出液口连接，第三压力传感器（13）与主缸后腔（D）的出液口连接。