CN205396077U - 一种带有电子液压助力功能的电动车用制动操纵机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带有电子液压助力功能的电动车用制动操纵机构，该机构的电子液压助力机构为高压蓄能器；集成式制动主缸包括主缸壳体及位于主缸壳体内的主缸推杆、第一、第二活塞、失效备份活塞；该机构在助力模式时由高压蓄能器控制第二活塞运动，在电源失效制动模式时由主缸推杆推动失效备份活塞移动使失效备份腔中的制动液流向增压腔，推动第二活塞运动；在液压备份失效模式时失效备份活塞直接推动第二活塞运动；第二活塞推动第一活塞运动使高压制动液从第一活塞两侧的空腔流出，从而实现制动。本实用新型可在没有真空源或真空源不稳定的新能源汽车上应用，且其具有较大的制动系统压力调节范围，更加适合于带有制动能量回收的再生制动系统。

Description

一种带有电子液压助力功能的电动车用制动操纵机构

技术领域

本实用新型涉及一种带有电子液压助力功能的电动车用制动操纵机构，属于汽车制动系统技术领域。

背景技术

传统的伺服制动系统以发动机的进气负压为动力，对液压制动系统施加助力，以便获得足够的制动力，此类系统被称为真空助力制动系统。在电动车出现之前，真空助力制动系统被广泛应用于传统汽车。但在电动车上，发动机不会持续工作(如带有发动机启停功能的混合动力汽车)甚至发动机彻底被电动机替代(纯电动汽车)，这就导致进气负压不会一直存在，甚至完全消失，从而导致传统的真空助力制动系统无法直接应用在电动车上。

针对这一问题，国内部分企业提出了采用电动真空泵和真空存储装置来提供负压的解决方法，如重庆长安汽车股份有限公司的“一种纯电动汽车真空助力制动系统及控制方法”(中国专利申请公布号CN101927761A)和奇瑞汽车有限公司的“电动真空助力制动装置及其控制方法”(中国专利申请公布号CN101100187)。此类解决方案虽然解决了传统的真空助力制动系统在新能源车上的应用问题，但却带来了真空泵噪音大及系统集成度低等新问题。同时，此类系统由于采用传统的真空助力操纵机构，导致系统的制动力可控性差、响应速度慢。

为了解决这些问题，有必要开发一种全新的制动操纵机构，这种操纵机构不再使用真空进行助力，且应具有响应迅速、可控性好的特点，以便满足集成制动能量回收功能的新能源汽车制动系统的要求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种带有电子液压助力功能的电动车用制动操纵机构，该机构具有响应迅速和可控性好的特点，通过装备该机构，可以改善制动能量回收系统的工作效果，提升电动车的经济性和安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型的带有电子液压助力功能的电动车用制动操纵机构包括电子液压助力机构、集成式制动主缸；所述电子液压助力机构包括一个高压蓄能器；集成式制动主缸包括主缸壳体、主缸推杆、第一活塞、第二活塞、失效备份活塞；第一活塞、第二活塞、失效备份活塞分别位于主缸壳体的第一腔体、第二腔体和失效备份腔内；制动踏板通过主缸推杆与失效备份活塞连接；失效备份腔内的失效备份活塞上套有失效备份活塞回位弹簧；失效备份活塞的一端部分插入第二活塞内部且二者之间具有一定的空行程，空行程小于失效备份活塞的极限行程；第一腔体内第一活塞两侧的空腔、第二腔体内第二活塞两侧的减压腔和增压腔、失效备份腔分别与液压控制系统连接，并且减压腔和增压腔通过液压控制系统与高压蓄能器连接；第一活塞回位弹簧和第二活塞回位弹簧分别设置在第一腔体内第一活塞的两侧；在助力制动模式时，由高压蓄能器控制第二活塞运动，从而推动第一活塞运动，使高压制动液从第一活塞两侧的空腔流出；在电源失效制动模式时，主缸推杆推动失效备份活塞，失效备份腔中的制动液流向增压腔，推动第二活塞运动，从而推动第一活塞运动，使高压制动液从第一活塞两侧的空腔流出；在液压备份失效制动模式时，失效备份活塞持续运动至活塞空行程减为0直接推动第二活塞运动，从而推动第一活塞运动，使高压制动液从第一活塞两侧的空腔流出。

所述液压控制系统包括减压切断电磁阀，回油切断电磁阀储液杯，增压切断电磁阀，蓄能器切断电磁阀,增压腔回油电磁阀，失效备份腔切断电磁阀，储液杯；所述减压切断电磁阀一端连接蓄能器切断电磁阀，另一端分为两个支路，分别连接回油切断电磁阀和第二腔体减压腔的进出油孔；回油切断电磁阀一端连接减压切断电磁阀，另一端连接储液杯；蓄能器切断电磁阀通过增压切断电磁阀连接第二腔体增压腔的进出油孔；失效备份腔出油孔通过失效备份腔切断电磁阀连接到增压腔备用进油孔，增压腔备用进油孔通过增压腔回油电磁阀连接到储液杯；第一腔体内第一活塞两侧空腔处的第二腔补偿孔和第一腔补偿孔、失效备份腔补偿孔直接与储液杯相通。

制动踏板上的踏板角位移传感器通过外部控制装置与高压蓄能器连接。当本实用新型工作在助力模式(即进行制动)时，驾驶员踩下制动踏板，制动踏板绕踏板支座上的铰链运动，其运动时会使踏板角位移传感器输出与踏板角度成线性关系的电信号，通过外部控制装置控制液压控制系统各电磁阀工作。此时减压切断电磁阀关闭，增压切断电磁阀打开，蓄能器切断电磁阀打开，高压蓄能器内的制动液流向增压腔从而推动第二活塞运动，第二活塞会推动第二活塞回位弹簧，进而推动第一活塞，使高压制动液从第一腔出油孔和第二腔出油孔流出。当本实用新型工作在助力撤去模式(即解除制动)时，减压切断电磁阀打开，回油切断电磁阀关闭，增压切断电磁阀关闭，蓄能器切断电磁阀打开，增压腔回油电磁阀打开。制动液从高压蓄能器流向减压腔，推动第二活塞向增压向反方向运动，第一活塞在第一活塞回位弹簧作用下回到初始位置，从而使第一腔出油孔和第二腔出油孔处的制动液压力下降。当本实用新型工作在电源失效模式时，各电磁阀保持其初始状态(即不通电的状态)，主缸推杆推动失效备份活塞，失效备份腔中的制动液将流向增压腔，推动第二活塞运动，从而使高压制动液从第一腔出油孔和第二腔出油孔流出。此时利用失效备份活塞与第二活塞之间的承压面积之差，依然可以获得一定的增力效果。当本实用新型工作在液压备份失效模式时，由于液压备份失效，增压腔和失效备份腔内无压力，踩下制动踏板后，失效备份活塞持续运动，直至活塞空行程减为0，失效备份活塞将直接推动第二活塞，从而使第一腔出油孔和第二腔出油孔处的制动液获得一定的压力。

所述电子液压助力机构还包括电动机，液压泵，止回阀，压力传感器、限压阀；电动机的转轴与液压泵的轴相连，液压泵的进油孔连接储液杯，出油孔连接止回阀，止回阀的出油口连接高压蓄能器、压力传感器、限压阀以及蓄能器切断电磁阀；限压阀的另一端连接储液杯。

电动机会根据压力传感器反馈的压力来进行工作。当高压蓄能器内的压力低于设定的压力下限值时，电动机会液压泵，使液压泵向高压蓄能器泵入液体，从而提升高压蓄能器内的压力。当压力传感器反馈的压力达到了设定的压力上限值时，电动机会停止工作。止回阀用于防止高压蓄能器的高压制动液在液压泵停止工作时回流到液压泵内。压力传感器用于监测高压蓄能器内的压力，以便其压力不足时液压泵可以及时启动。限压阀用于防止高压蓄能器内的压力超过安全压力。

进一步，本实用新型还包括踏板行程模拟器切断阀，踏板行程模拟器壳体，踏板行程模拟器活塞，踏板行程模拟器弹簧；失效备份腔出油孔通过踏板行程模拟器切断阀连接到踏板行程模拟器进出油孔；踏板行程模拟器壳体内有踏板行程模拟器活塞和踏板行程模拟器弹簧，踏板行程模拟器弹簧位于踏板行程模拟器活塞与踏板行程模拟器进出油孔相对的另一侧。

当本实用新型工作在助力模式(即进行制动)时，驾驶员踩下制动踏板，踏板行程模拟器切断阀打开，失效备份腔切断电磁阀关闭，失效备份活塞向左移动，将失效备份腔补偿孔封堵住，失效备份腔内开始建立压力，其内部的制动液流向踏板行程模拟器腔，进行踏板行程和踏板力模拟。当本实用新型工作在助力撤去模式(即解除制动)时，踏板行程模拟器切断阀打开，失效备份腔切断电磁阀关闭，失效备份活塞向右移动，失效备份腔补偿孔打开，储液杯中制动液流入失效备份腔。当本实用新型工作在保压模式时，踏板行程模拟器切断阀打开，失效备份腔切断电磁阀关闭，失效备份活塞不动，增压腔回油电磁阀关闭。此时第一腔出油孔和第二腔出油孔处的制动液将保持不变。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型中的带有电子液压助力功能的电动车用制动操纵机构集成度高，自身的功能相对完整，且接口简单，可以方便的集成在现有的液压制动系统当中，无需对管路设计进行改动。

2.本实用新型中的带有电子液压助力功能的汽车制动系统操纵机构带有电子液压助力功能，不再需要真空源，方便布置在电动车上。

3.本实用新型中的带有电子液压助力功能的汽车制动系统操纵机构带有踏板行程模拟功能，使得该制动操纵机构的踏板力特性与传统真空助力制动系统的踏板力特性接近，从而可以使驾驶员更容易适应此套系统。

4.本实用新型中的带有电子液压助力功能的汽车制动系统操纵机构可进行精确的压力调节，其附带的踏板行程模拟装置可以使踏板与制动系统完全解耦，增大压力调节范围，可以让液压制动与电机制动更好的配合，最大程度的发挥电机再生制动的能力，大幅提升混合动力汽车和电动汽车的经济性。

5.本实用新型中的带有电子液压助力功能的汽车制动系统操纵机构带有液压备份机构，在外部电源失效时依然可以产生一定的制动力。

6.本实用新型中的带有电子液压助力功能的汽车制动系统操纵机构的液压备份机带有机械备份功能，在其液压管路泄漏时依然可以产生一定的制动力。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型进行助力时的示意图；

图3是本实用新型撤去助力时的示意图；

图4是本实用新型保压时的示意图；

图5是本实用新型电源失效时的示意图；

图6是本实用新型液压备份失效时的示意图。

图中：101.高压蓄能器；102.压力传感器；103.止回阀；104.限压阀；105.液压泵；106.电动机；107.减压切断电磁阀；108.回油切断电磁阀；109.储液杯；110.增压切断电磁阀；111.蓄能器切断电磁阀；201.踏板支座；202.失效备份腔补偿孔；203.增压腔进出油孔；204.减压腔进出油孔；205.主缸壳体；206.第二腔补偿孔；207.第一腔补偿孔；208.第一活塞回位弹簧；209.第一腔出油孔；210.第一活塞；211.第二腔出油孔；212.第二活塞；213.增压腔备用进油孔；214.活塞空行程；215.失效备份腔出油孔；216.失效备份活塞回位弹簧；217.失效备份活塞；218.踏板角位移传感器；219.主缸推杆；220.制动踏板；221.增压腔回油电磁阀；222.失效备份腔切断电磁阀；223.踏板行程模拟器切断阀；224.踏板行程模拟器进出油孔；225.踏板行程模拟器壳体；226.踏板行程模拟器活塞；227.踏板行程模拟器弹簧；228.第二活塞回位弹簧；229.减压腔；230.增压腔；231失效备份腔；232.踏板行程模拟器腔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

本实用新型的结构如图1所示，电动机106与液压泵105的轴相连，液压泵105的进油孔连接储液杯109，出油孔连接止回阀103，止回阀103用于防止高压蓄能器101的高压制动液在液压泵105停止工作时回流到液压泵105内。止回阀103的出油口连接高压蓄能器101、压力传感器102、限压阀104以及蓄能器切断电磁阀111。压力传感器102用于监测高压蓄能器101内的压力，以便其压力不足时液压泵105可以及时启动。限压阀104用于防止高压蓄能器101内的压力超过安全压力。减压切断电磁阀107一端连接蓄能器切断电磁阀111，另一端分为两个支路，分别连接回油切断电磁阀108和减压腔进出油孔204；回油切断电磁阀108一端连接减压切断电磁阀107，另一端连接储液杯109；同时，蓄能器切断电磁阀111还通过增压切断电磁阀110连接增压腔进出油孔203。踏板支座201固定在汽车的防火墙上，其上固定有踏板角位移传感器218；制动踏板220绕踏板支座201上的铰链运动，其运动时会使踏板角位移传感器218输出与踏板角度成线性关系的电信号。制动踏板220与主缸推杆219通过一铰链连接在一起；主缸推杆219通过一个球形铰链与失效备份活塞217连接在一起；失效备份活塞回位弹簧(216)一端支撑在主缸壳体(205)上，另一端支撑在失效备份活塞217上，为失效备份活塞217提供回位力。失效备份活塞217与第二活塞212之间有一段空行程，空行程小于失效备份活塞217的极限行程，以便失效备份腔231发生制动液泄露时，依然可以提供一定的制动力；同时，空行程的尺寸大于所有常规制动情况下失效备份活塞217的行程。第一活塞回位弹簧208和第二活塞回位弹簧228分别用于第一活塞210和第二活塞212的回位。失效备份腔补偿孔202、第一腔补偿孔207和第二腔补偿孔206分别用于各腔补偿制动液，压力建立时，这些孔会被活塞封堵住。

失效备份腔出油孔215通过制动管路分成两个分支，分别连接失效备份腔切断电磁阀222和踏板行程模拟器切断阀223。踏板行程模拟器切断阀223连接到踏板行程模拟器进出油孔224。踏板行程模拟器壳体225内有踏板行程模拟器活塞226和踏板行程模拟器弹簧227。失效备份腔切断电磁阀222连接的制动管路分为两个支路，其中一个支路连接到增压腔备用进油孔213，另一个支路连接到增压腔回油电磁阀221，增压腔回油电磁阀221另一端连接到储液杯109。

本实用新型一共有六种工作模式，分别为空闲模式、助力模式、撤去助力模式、保压模式、电源失效模式和液压失效模式。

当本实用新型工作在空闲模式(即未进行制动)时，其状态如图1所示。电动机106会根据压力传感器102反馈的压力来进行工作。当高压蓄能器101内的压力低于设定的压力下限值时，电动机106会液压泵105，使液压泵105向高压蓄能器101泵入液体，从而提升高压蓄能器101内的压力。当压力传感器102反馈的压力达到了设定的压力上限值时，电动机106会停止工作。

当本实用新型工作在助力模式(即进行制动)时，其状态如图2所示。驾驶员踩下制动踏板220，踏板行程模拟器切断阀223打开，失效备份腔切断电磁阀222关闭，失效备份活塞217向左移动，将失效备份腔补偿孔202封堵住，失效备份腔231内开始建立压力，其内部的制动液流向踏板行程模拟器腔232，进行踏板行程和踏板力模拟。减压切断电磁阀107关闭，增压切断电磁阀110打开，蓄能器切断电磁阀111打开，高压蓄能器101内的制动液流向增压腔230从而推动第二活塞212运动，第二活塞212会推动第二活塞回位弹簧228，进而推动第一活塞210，使高压制动液从第一腔出油孔209和第二腔出油孔211流出。在此模式当中，电动机106和液压泵105依然会按照空闲模式中的方式工作。

当本实用新型工作在助力撤去模式(即解除制动)时，其状态如图3所示。此时踏板行程模拟器及相关电磁阀的工作和增压模式相同。减压切断电磁阀107打开，回油切断电磁阀108关闭，增压切断电磁阀110关闭，蓄能器切断电磁阀111打开，增压腔回油电磁阀221打开。制动液从高压蓄能器101流向减压腔229，推动第二活塞212向增压向反方向运动，从而使第一腔出油孔209和第二腔出油孔211处的制动液压力下降。在此模式当中，电动机106和液压泵105依然会按照空闲模式中的方式工作。

当本实用新型工作在保压模式时，其状态如图4所示。此时踏板行程模拟器及相关电磁阀的工作和增压模式相同。减压切断电磁阀107关闭，回油切断电磁阀108关闭，增压切断电磁阀110关闭，蓄能器切断电磁阀111关闭，增压腔回油电磁阀221关闭。此时第一腔出油孔209和第二腔出油孔211处的制动液将保持不变。在此模式当中，电动机106和液压泵105依然会按照空闲模式中的方式工作。

当本实用新型工作在电源失效模式时，其状态如图5所示。此时各电磁阀保持其初始状态(即不通电的状态)，电动机106停止转动。驾驶员踩下制动踏板220，主缸推杆219推动失效备份活塞217，失效备份腔231中的制动液将流向增压腔230，推动第二活塞212运动，从而使高压制动液从第一腔出油孔209和第二腔出油孔211流出。此时利用失效备份活塞217与第二活塞212之间的承压面积之差，依然可以获得一定的增力效果。

当本实用新型工作在液压备份失效模式时，其状态如图6所示。由于液压备份失效，增压腔230和失效备份腔231内无压力，踩下制动踏板220后，失效备份活塞217持续运动，直至活塞空行程214减为0，失效备份活塞217将直接推动第二活塞212，从而使第一腔出油孔209和第二腔出油孔211处的制动液获得一定的压力。

最后应当说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照具体的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种带有电子液压助力功能的电动车用制动操纵机构，其特征在于包括电子液压助力机构、集成式制动主缸；所述电子液压助力机构包括一个高压蓄能器(101)；集成式制动主缸包括主缸壳体(205)、主缸推杆(219)、第一活塞(210)、第二活塞(212)、失效备份活塞(217)；第一活塞(210)、第二活塞(212)、失效备份活塞(217)分别位于主缸壳体(205)的第一腔体、第二腔体和失效备份腔内；制动踏板(220)通过主缸推杆(219)与失效备份活塞(217)连接；失效备份腔内的失效备份活塞(217)上套有失效备份活塞回位弹簧(216)；失效备份活塞(217)的一端部分插入第二活塞(212)内部且二者之间具有一定的空行程，空行程小于失效备份活塞(217)的极限行程；第一腔体内第一活塞(210)两侧的空腔、第二腔体内第二活塞(212)两侧的减压腔(229)和增压腔(230)、失效备份腔分别与液压控制系统连接，并且减压腔(229)和增压腔(230)通过液压控制系统与高压蓄能器(101)连接；第一活塞回位弹簧(208)和第二活塞回位弹簧(228)分别设置在第一腔体内第一活塞(210)的两侧；在助力制动模式时，由高压蓄能器(101)控制第二活塞(212)运动，从而推动第一活塞(210)运动，使高压制动液从第一活塞(210)两侧的空腔流出；在电源失效制动模式时，主缸推杆(219)推动失效备份活塞(217)，失效备份腔(231)中的制动液流向增压腔(230)，推动第二活塞(212)运动，从而推动第一活塞(210)运动，使高压制动液从第一活塞(210)两侧的空腔流出；在液压备份失效制动模式时，失效备份活塞(217)持续运动至活塞空行程(214)减为0直接推动第二活塞(212)运动，从而推动第一活塞(210)运动，使高压制动液从第一活塞(210)两侧的空腔流出。

2.根据权利要求1所述的带有电子液压助力功能的电动车用制动操纵机构，其特征在于所述液压控制系统包括减压切断电磁阀(107)，回油切断电磁阀(108)，储液杯(109)，增压切断电磁阀(110)，蓄能器切断电磁阀(111),增压腔回油电磁阀(221)，失效备份腔切断电磁阀(222)，储液杯(109)；所述减压切断电磁阀(107)一端连接蓄能器切断电磁阀(111)，另一端分为两个支路，分别连接回油切断电磁阀(108)和第二腔体减压腔(229)的进出油孔(204)；回油切断电磁阀(108)一端连接减压切断电磁阀(107)，另一端连接储液杯(109)；蓄能器切断电磁阀(111)通过增压切断电磁阀(110)连接第二腔体增压腔(230)的进出油孔(203)；失效备份腔出油孔(215)通过失效备份腔切断电磁阀(222)连接到增压腔备用进油孔(213)，增压腔备用进油孔(213)通过增压腔回油电磁阀(221)连接到储液杯(109)；第一腔体内第一活塞(210)两侧空腔处的第二腔补偿孔(206)和第一腔补偿孔(207)、失效备份腔补偿孔(202)直接与储液杯(109)相通。

3.根据权利要求1所述的带有电子液压助力功能的电动车用制动操纵机构，其特征在于所述电子液压助力机构还包括电动机(106)，液压泵(105)，止回阀(103)，压力传感器(102)、限压阀(104)；电动机(106)的转轴与液压泵(105)的轴相连，液压泵(105)的进油孔连接储液杯(109)，出油孔连接止回阀(103)，止回阀(103)的出油口连接高压蓄能器(101)、压力传感器(102)、限压阀(104)以及蓄能器切断电磁阀(111)；限压阀(104)的另一端连接储液杯(109)。

4.根据权利要求1所述的带有电子液压助力功能的电动车用制动操纵机构，其特征在于还包括踏板行程模拟器切断阀(223)，踏板行程模拟器壳体(225)，踏板行程模拟器活塞(226)，踏板行程模拟器弹簧(227)；失效备份腔出油孔(215)通过踏板行程模拟器切断阀(223)连接到踏板行程模拟器进出油孔(224)；踏板行程模拟器壳体(225)内有踏板行程模拟器活塞(226)和踏板行程模拟器弹簧(227)，踏板行程模拟器弹簧(227)位于踏板行程模拟器活塞(226)与踏板行程模拟器进出油孔(224)相对的另一侧。