CN210258385U - 具有防抱死装置的混合双回路制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及具有防抱死装置的混合双回路制动系统，该制动系统由制动踏板、推杆、制动踏板行程传感器、人力缸、制动管路、电动缸、制动控制器、转速传感器、制动器组组成。本实用新型提出，通过设置由驾驶员操纵的人力制动回路和由电控系统控制的线控制动回路，实现理想的前、后轴制动力分配，并提高制动系统的可靠性；另一方面，人力缸的小行程线控可在不影响制动踏板感觉前提下支持制动能量回收，而大行程下的人力备份制动进一步提高了制动系统的可靠性。对于后驱车辆，在在两后轮安装轮速传感器，根据轮速判别车轮抱死工况，一旦后轮出现抱死，则控制器将控制电机使电动缸输出后轮制动压力降低压力，避免后轮防抱死。

Description

具有防抱死装置的混合双回路制动系统

技术领域

本实用新型属于汽车制动系统技术领域，具体来说，是一种包含人力制动回路和线控制动回路的具有防抱死装置的混合双回路制动系统。

背景技术

近年来，智能汽车受到前所未有的关注和重视。世界汽车主要生产国甚至一些没有汽车工业的国家都把汽车的网联化和智能驾驶作为重要的战略方向加以规划和扶持。按照国际汽车工程师协会的划分，智能驾驶汽车被划分为五级，即驾驶辅助(1级)、部分自动化(2级)、有条件自动化(3级)、高度自动化(4级)和完全自动化(5级)。就制动系统而言，各个级别的智能驾驶都要求汽车具备自主制动功能，即在驾驶员未操控制动控制装置的情况下对全部或部分车轮实施制动。目前能够实施自主制动的装置主要包括电子液压制动(EHB)、电子机械制动(EMB)、电子稳定控制(ESC)的液压控制单元以及各类电液伺服制动系统等。

另一方面，电动汽车同样受到各国的广泛关注。2018年全球有多个国家相继发布了禁售燃油车的时间表，例如荷兰和挪威将在2025年禁售燃油车，印度也将在2030年禁止销售燃油车，而英国和法国也会在2040年全面禁售。中国也将在2035年全面停止销售燃油汽车。比较有可能取代燃油汽车的是电动汽车和燃料电池汽车等新能源汽车。我国制定了大力发展新能源汽车(电动汽车)的战略，作为汽车主动安全技术的重要组成，液压防抱死制动系统(ABS)在传统汽车上使用广泛，而电动汽车不仅拥有液压制动，还具有电机再生制动的功能，所以结合两种制动方式而成的复合制动，成为了电动汽车领域研究的重点。

因此，提供一种良好稳定的混合制动功能，且能实现防抱死功能的系统成为了当务之急。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种具有良好稳定的混合制动功能且能实现防抱死功能的系统，以满足智能汽车的制动需要。

本实用新型提供一种具有防抱死装置的混合双回路制动系统，包括：人力制动回路，所述人力制动回路包括与制动踏板联接的人力缸，所述人力缸的排液孔通过制动管路与第一制动器组连接；

线控制动回路，所述线控制动回路包括制动控制器、踏板行程传感器、电动缸以及安装在驱动轮上的第二制动器组，所述电动缸通过制动管路与所述第二制动器组联接，所述电动缸和所述踏板行程传感器分别联接所述制动控制器，所述踏板行程传感器用以检测所述制动踏板的行程的信号，所述制动控制器还与转速传感器组连接，所述转速传感器组用以检测制动器组所在驱动轮的车轮转速信号。

基于上述双回路混合制动系统，智能车辆可以达到良好稳定的制动效果并且能够实现防抱死功能。

进一步地，所述人力缸包括端盖，所述人力缸的端盖内设有齿条，所述齿条通过固定在其上的推杆与制动踏板联接，所述齿条具有锯齿与传感器齿轮啮合，所述踏板行程传感器用于检测所述传感器齿轮的转动。

进一步地，所述人力缸包括人力缸缸体，所述人力缸缸体内设置有活塞组件，所述活塞组件与所述齿条之间设置有一段空行程；所述活塞组件上设置有前皮碗，在回位弹簧的预压力下，所述前皮碗位于供液孔与补偿孔之间，所述补偿孔一侧设置有所述排液孔。

进一步地，所述活塞组件面向所述齿条的一侧有凹槽，所述齿条设置有与所述凹槽相配合的突出部并且所述齿条与所述人力缸缸体之间设置有脚感弹簧，所述齿条在所述人力缸的脚感弹簧的预压力作用下，所述突出部顶部与所述凹槽的底面之间存在所述空行程。

进一步地，所述凹槽为圆柱孔，所述圆柱孔的底面为内凹的球面状，所述突出部为圆柱，其段部为凸出的球面状。

进一步地，所述活塞组件为相联接的前活塞与后活塞。

进一步地，所述后活塞处设置有后皮碗，其与所述前皮碗之间形成密闭的供液腔，所述供液孔设置在所述供液腔中。

进一步地，所述电动缸包括：

壳体；缸体，其与壳体固定连接；

电机，所述电动缸的电机固定在所述电动缸的壳体上并与设置在所述电动缸壳体内的滚珠丝杆副连接，所述滚珠丝杆副包括由所述电动缸的电机驱动的滚丝螺母及与所述滚丝螺母配合的丝杆；所述丝杆与设置在所述电动缸的缸体内的活塞固定联接，所述活塞与所述电动缸的缸体的内壁之间设置有回位弹性件，所述电动缸的缸体开设有电动缸补偿孔、电动缸供液孔和电动缸排液孔；

所述电动缸的活塞上安装有皮碗，当所述回位弹性件处于预压状态时，所述皮碗位于所述电动缸补偿孔和所述电动缸供液孔之间。

进一步地，所述电动缸的壳体的内部为圆柱形中空结构，其内部包括相连通且直径依次增大的第一圆柱形空腔、第二圆柱形空腔以及第三圆柱形空腔，所述第一圆柱形空腔与第二圆柱形空腔之间设置有隔断面，所述隔断面上开设有供所述丝杆穿过的通孔；所述第二圆柱形空腔与所述第三圆柱形空腔之间形成轴肩，所述滚丝螺母可转动地设置于所述第三圆柱空腔内，且所述滚丝螺母的一端通过轴承固定在所述轴肩上；所述电动缸的壳体靠近所述活塞的一端沿轴向向外延伸形成凸台，所述凸台与所述电动缸缸体的开口密封配合并固定连接。

进一步地，所述丝杆设有导向槽，固定在所述电动缸的壳体中的导向销一端插入所述导向槽内。

基于上述改进方式，本实用新型进一步提出了一种良好稳定的混合制动系统，系统兼顾人力制动回路与线控制动回路，当汽车制动时，在正常工作的情况下能够实现线控制动模式，并且只要所述空行程未完全消除，踏板力就不会传到活塞组件，即制动踏板与人力缸以及各车轮制动器处于解耦状态，通过所述空行程，可以实现在不影响制动踏板感觉的前提下实现制动能量回收最大化；在需要较大制动力时启动混合制动模式，由人力对第一制动器组进行制动，由电动缸对第二制动器组进行制动；同时本实用新型设置有转速传感器，其通过感应第二制动器组转速，将信号传递至制动控制器进行处理来实现后轮防抱死现象；本实用新型结构简单，易于实现，同时支持新能源汽车的制动能量回收，即在不影响制动踏板感觉前提下实现制动能量回收最大化。

附图说明

图1为具有防抱死装置的混合双回路制动系统结构示意图。

图2为具有防抱死装置的混合双回路制动系统的人力缸及其操纵装置结构示意图。

图3为具有防抱死装置的混合双回路制动系统的电动缸结构示意图。

图中标记说明如下：

1-制动踏板；2-支撑销；3-踏板行程传感器；4-人力缸；5-电动缸；6-制动控制器；7-电源；8-右后制动器；9-左后制动器；10-右前制动器；11-左前制动器；12-第一转速传感器；13-第二转速传感器；

401-推杆；402-锁紧螺母；403-齿条；404-端盖；405-齿轮；406-脚感弹簧；407-限位销；408-后活塞；409-后皮碗；410-人力缸缸体；411-供液孔；412-补偿孔；413-回位弹簧；414-前活塞；415-前皮碗；416-排液孔；417-储液罐；418-突出部；419-凹槽；420-供液腔；S-空行程；

501-电机；502-联轴器；503-滚丝螺母；504-轴承；505-挡圈；506-钢球；507-丝杆；508-壳体；509-O形圈；510-导向销；511-密封圈；512-活塞；513-皮碗；514-螺栓；515-电动缸储液罐；516-活塞复位弹簧；517-电动缸缸体；A-低压腔；B-电动缸供液孔；C-电动缸补偿孔；D-高压腔；E-电动缸排液孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

参照图1至图3，本实用新型具有防抱死装置的混合双回路制动系统，包括制动踏板1、支撑销2、踏板行程传感器3、人力缸4、电动缸5、制动控制器6、电源7、第一制动器组、第二制动器组、第一转速传感器12、第二转速传感器13以及信号线、电源线及制动管路；其中，人力制动回路包括与制动踏板1联接的人力缸4，所述人力缸4的排液孔416通过制动管路与第一制动器组连接；

线控制动回路，其包括与第二制动器组联接的电动缸5，与所述电动缸5联接的所述制动控制器6与踏板行程传感器3联接，所述踏板行程传感器3用以检测所述制动踏板1的行程的信号，所述制动控制器6还与第一转速传感器12和第二转速传感器13连接，所述第一转速传感器12和第二转速传感器13用以检测制动器组所在的驱动轮转速信号。

本实施例中，所述第一制动器组包括左前制动器8和右前制动器9，所述第二制动器组包括左后制动器11和右后制动器10；在其它实施例中，所述第一制动器组还可以包括左前制动器8和右后制动器10、左后制动器11和右前制动器9、左前制动器8和右前制动器9、左前制动器8和左后制动器11以及右前制动器9和右后制动器10等制动器组合。

本实施例中，所述转速传感器组包括第一转速传感器12与第二转速传感器13，分别安装于后驱车的左后制动器11所在的驱动轮以及右后制动器10所在的驱动轮上。在其它实施例中，所述转速传感器组可以安装于前驱车的前驱动轮上，还可以安装于右后右前一侧驱动轮上或者左前左后一侧驱动轮上。

如图2所示的人力缸4包括推杆401、锁紧螺母402、齿条403、端盖404、齿轮405、脚感弹簧406、限位销407、后活塞408、后皮碗409、人力缸缸体410、供液孔411、补偿孔412、回位弹簧413、前活塞414、前皮碗415、排液孔416、储液罐417、突出部418、凹槽419、空行程S；其中，后活塞408前端较细部分设置有外螺纹，拧入前活塞414的中心螺纹孔之后组成活塞组件并设置在人力缸缸体410内孔中；后活塞408右端面开有一个凹槽419，齿条403在脚感弹簧406的预压力作用下，紧靠在端盖404上，齿条403上具有与凹槽419相插接配合的圆柱形突出部418，其与后活塞408的凹槽419中存有一段空行程S，所述凹槽419为圆柱孔，所述圆柱孔的底面为内凹的球面状，所述突出部418为圆柱，其端面为凸出的球面状。

前活塞414与缸体410前端面间设置有回位弹簧413；人力缸缸体的缸壁沿径向开有补偿孔412、供液孔411和排液孔416；后活塞408中段外圆和前活塞414外圆中部环槽分别设置有后皮碗409和前皮碗414，在回位弹簧413预压力作用下后活塞408的一端面压靠于通过紧配合安装在缸体410径向孔中的限位销407上，并使得前皮碗415轴向位于补偿孔412和供液孔411之间；齿条403位于端盖404的中心孔中，其侧面开齿与同样支承于端盖404内的齿轮405啮合；齿轮405绕自身轴线的转动经踏板行程传感器3输出转角信号；排液孔416将人力缸4工作腔通过制动管路与第一制动器组连通。

所述电动缸5包括电机501、联轴器502、滚丝螺母503、丝杆507、钢球506、轴承504、挡圈505、电动缸壳体508、O形圈509、导向销510、密封圈511、活塞512、螺栓514、缸体517、活塞复位弹簧516、皮碗513、电动缸储液罐515。

所述电动缸壳体508的内部为圆柱形中空结构，包括内径依次增大的第一圆柱面、第二圆柱面和第三圆柱面；所述第一圆柱面与第二圆柱面之间的内壁沿径向向内延伸形成带中心孔的隔断，所述第三圆柱面紧邻第二圆柱面处形成轴肩，所述挡圈505安装在所述第三圆柱面上；所述电动缸壳体508靠近活塞512的一端沿轴向向外延伸形成凸台；所述电动缸缸体517的缸壁沿径向分别开有电动缸补偿孔C、电动缸供液孔B和电动缸排液孔E。

所述电动缸5的电机501与滚丝螺母503通过联轴器502联接；由滚珠螺母503、丝杆507和钢球506构成的滚珠丝杆副由一对轴承504支承在壳体508内；电动缸5的缸体517与壳体508采用螺栓(图中未示出)联接，紧固后密封圈511被压紧在接合面处起密封作用；固定在电动缸5的壳体508孔中的导向销510一端插入丝杆507的导向槽内，使得丝杆507只能沿轴向平动而不能绕轴向转动；通过螺栓514与丝杆507固定联接的活塞512位于电动缸缸体517内，在活塞复位弹簧516预压力作用下丝杆507导向槽靠近活塞512一端压靠在导向销510上，该限位使得安装在活塞512外圆中部环槽中的皮碗513轴向位于电动缸补偿孔C和电动缸供液孔B之间；活塞复位弹簧516所在的电动缸工作腔为电动缸高压腔D，而活塞512的另一侧电动缸工作腔为电动缸低压腔A；未踩下踏板时电动缸补偿孔C连通电动缸高压腔D和电动缸储液罐515，而电动缸供液孔B连通电动缸低压腔A与电动缸储液罐515；电动缸排液孔E将电动缸高压腔D通过制动管路与两个后轮制动器的轮缸连通；挡圈505用于轴承504轴向定位并限制滚丝螺母503的轴向移动；O形圈509安装在壳体508隔断处的内环槽中起密封作用。

所述制动踏板1安装在踏板支架的转轴(图中未示出)上，并可绕该转轴转动；制动踏板1通过支承销2与推杆401连接；推杆401前端与齿条403后部的通过螺纹连接，并用锁紧螺母420锁紧，而齿条404前端与后活塞408后部的凹槽419有一个空行程S；储液罐417通过补偿孔412和供液孔411与人力缸4的前、后腔连通；人力缸4的前腔设有排液孔416，优选地它将人力缸4前腔通过制动管路与两个前轮制动器的轮缸连通；电动缸5的电机501与制动控制器6采用导线连接；制动控制器6还与制动踏板行程传感器3通过导线连接；制动踏板行程传感器3安装在人力缸4的齿轮405上，用来获取制动踏板1的行程信号。

本实用新型为具有多种工作模式的混合双回路制动系统并且提供了制动控制方法，其制动模式包括线控制动、混合制动和失效人力备份制动等。以下对这些制动模式下的具体制动控制方法和工作过程进行说明。

1.线控制动模式下的制动控制方法和工作过程

如图2所示，制动踏板1的行程较小时，系统工作于线控制动模式。在踩下制动踏板1的开始阶段，齿条403前端与后活塞408的凹槽419底部之间空行程S(参见图2)逐渐减小。只要空行程S未完全消除，踏板力就不会传到活塞组件，即制动踏板1与人力缸4以及各车轮制动器处于解耦状态。在小踏板行程的线控制动模式下，右后制动器10和左后制动器11所需的制动力通常由电动缸5提供。其具体工作过程为：制动控制器6接收到踏板行程传感器3的信号后计算所需的制动力及电动缸5的电机501的目标电流，并向电机501发送指令使它转动并输出转矩，驱动滚珠丝杆副推动活塞512运动；当随活塞512一同运动的皮碗513将电动缸补偿孔C完全覆盖住之后高压腔D建立起压力，该压力经电动缸排液孔E和制动管路传至制动器组的轮缸入口。

若制动踏板1完全松开，则制动解除，此时踏板行程传感器3测得的踏板行程为零，制动控制器6据此令电机501停止工作，丝杆507停止施加轴向力于活塞512；活塞512和丝杆507在活塞复位弹簧516作用下回到初始位置，滚丝螺母503、联轴器502以及电机501的转子在丝杆507驱动下旋转并且也回到初始位置；制动器的轮缸经制动管路和排液孔E与高压腔D连通、高压腔D与储液罐515经补偿孔C连通，从而轮缸压力降低后各制动器制动解除。

2.混合制动模式下的制动控制方法和工作过程

当制动踏板行程增大到使图2中的空行程S消除并进一步加大制动踏板行程，踏板力可直接传到人力缸4的活塞组件上并使得人力缸4有压力输出，系统工作于混合制动模式。其具体工作过程为：空行程S消除后，S＝0，制动踏板力经支承销2、推杆401和齿条403作用于活塞组件并使之前移，前活塞414前移带动皮碗415也前移，皮碗覆盖住补偿孔412后排液孔416输出压力，该压力经制动管路输出至相应车轮制动器的轮缸，从而实现前轮人力制动；

在驾驶员踩下制动踏板1对前轮施加人力制动的同时，向前移动的齿条403带动与其啮合的齿轮405转动，踏板行程传感器3测得反映踏板行程的齿轮405转角的信号被制动控制器6接收；制动控制器6接收到该转角信号后换算成踏板行程，然后根据该踏板行程和人力制动回路PV特性(即反映制动踏板行程与人力制动回路制动压力关系的特性曲线)计算出前轮制动力；进一步地，根据理想的制动力分配曲线(即使得前、后轮同时制动抱死的前、后轮制动力关系曲线)和计算出的前轮制动力计算出后轮目标制动力并将其换算为电机501的目标转矩和目标电流；制动控制器6驱动电机501工作，并带动滚珠丝杆副推动活塞512运动；当随活塞512一同运动的皮碗513将电动缸补偿孔C完全覆盖住之后高压腔D建立起压力，该压力经电动缸排液孔E和制动管路传至左后制动11和右后制动器10的轮缸，从而两后轮制动器产生制动力矩实现后轮线控制动。

若混合制动模式下制动踏板1松开得足够多而导致图2中的空行程S>0，则系统由助力制动模式切换为线控制动模式。

3.失效备份人力制动模式

若制动系统因任何故障导致其电控制动功能完全丧失，即线控制动回路无法依靠电动缸5的电机工作产生有效制动作用，则可以实施人力备份制动。失效人力备份制动模式下，若驾驶员踩下制动踏板1，踏板力经由支承销2、推杆401和齿条403推动人力缸4的活塞组件，人力缸4建立起的制动压力经制动管路传至第一制动器组，从而施加人力备份制动。

在上述所有的制动模式下，后轮转速传感器感应到后轮转速后将信号传递至制动控制器6，,制动控制器6将后轮转速信号与前轮转速信号对比，在即将出现后轮抱死的情况下，对电机501输出降低转矩的信号，从而使得后轮制动压力减小，因而实现防抱死功能。

Claims (10)

1.一种具有防抱死装置的混合双回路制动系统，其特征在于，包括：

人力制动回路，所述人力制动回路包括与制动踏板(1)联接的人力缸(4)，所述人力缸(4)的排液孔(416)通过制动管路与第一制动器组连接；

线控制动回路，所述线控制动回路包括制动控制器(6)、踏板行程传感器(3)、电动缸(5)以及安装在驱动轮上的第二制动器组，所述电动缸(5)通过制动管路与所述第二制动器组联接，所述电动缸(5)和所述踏板行程传感器(3)分别联接所述制动控制器(6)，所述踏板行程传感器(3)用以检测所述制动踏板(1)的行程的信号，所述制动控制器(6)还与转速传感器组(12、13)连接，所述转速传感器组(12、13)用以检测制动器组所在驱动轮的车轮转速信号。

2.如权利要求1所述的一种具有防抱死装置的混合双回路制动系统，其特征在于，所述人力缸(4)包括端盖(404)，所述人力缸(4)的端盖(404)内设有齿条(403)，所述齿条(403)通过固定在其上的推杆(401)与制动踏板(1)联接，所述齿条(403)具有锯齿与传感器齿轮(405)啮合，所述踏板行程传感器(3)用于检测所述传感器齿轮(405)的转动。

3.如权利要求2所述的一种具有防抱死装置的混合双回路制动系统，其特征在于，所述人力缸(4)包括人力缸缸体(410)，所述人力缸缸体(410)内设置有活塞组件，所述活塞组件与所述齿条(403)之间设置有一段空行程(S)；所述活塞组件上设置有前皮碗(415)，在回位弹簧(413)的预压力下，所述前皮碗(415)位于供液孔(411)与补偿孔(412)之间，所述补偿孔(412)一侧设置有所述排液孔(416)。

4.如权利要求3所述的一种具有防抱死装置的混合双回路制动系统，其特征在于，所述活塞组件面向所述齿条(403)的一侧有凹槽(419)，所述齿条(403)设置有与所述凹槽相配合的突出部(418)并且所述齿条(403)与所述人力缸缸体(410)之间设置有脚感弹簧(406)，所述齿条(403)在所述人力缸(4)的脚感弹簧(406)的预压力作用下，所述突出部(418)顶部与所述凹槽(419)的底面之间存在所述空行程(S)。

5.如权利要求4所述的一种具有防抱死装置的混合双回路制动系统，其特征在于，所述凹槽(419)为圆柱孔，所述圆柱孔的底面为内凹的球面状，所述突出部(418)为圆柱，其端部为凸出的球面状。

6.如权利要求3所述的一种具有防抱死装置的混合双回路制动系统，其特征在于，所述活塞组件为相联接的前活塞(414)与后活塞(408)。

7.如权利要求6所述的一种具有防抱死装置的混合双回路制动系统，其特征在于，所述后活塞(408)处设置有后皮碗(409)，其与所述前皮碗(415)以及所述人力缸缸体(410)之间形成密闭的供液腔(420)，所述供液孔(411)设置在所述供液腔(420)处的所述人力缸缸体(410)上。

8.如权利要求1所述的一种具有防抱死装置的混合双回路制动系统，其特征在于，所述电动缸(5)包括：

壳体(508)；缸体(517)，其与壳体(508)固定连接；

电机(501)，所述电动缸(5)的电机(501)固定在所述电动缸(5)的壳体(508)上并与设置在所述电动缸壳体(508)内的滚珠丝杆副连接，所述滚珠丝杆副包括由所述电动缸(5)的电机(501)驱动的滚丝螺母(503)及与所述滚丝螺母(503)配合的丝杆(507)；所述丝杆(507)与设置在所述电动缸(5)的缸体(517)内的活塞(512)固定联接，所述活塞(512)与所述电动缸(5)的缸体(517)的内壁之间设置有回位弹性件，所述电动缸(5)的缸体(517)开设有电动缸补偿孔(C)、电动缸供液孔(B)和电动缸排液孔(E)；

所述电动缸(5)的活塞(512)上安装有皮碗(513)，当所述回位弹性件处于预压状态时，所述皮碗位于所述电动缸补偿孔(C)和所述电动缸供液孔(B)之间。

9.如权利要求8所述的具有防抱死装置的混合双回路制动系统，其特征在于，所述电动缸(5)的壳体(508)的内部为圆柱形中空结构，其内部包括相连通且直径依次增大的第一圆柱形空腔、第二圆柱形空腔以及第三圆柱形空腔，所述第一圆柱形空腔与第二圆柱形空腔之间设置有隔断面，所述隔断面上开设有供所述丝杆(507)穿过的通孔；所述第二圆柱形空腔与所述第三圆柱形空腔之间形成轴肩，所述滚丝螺母(503)可转动地设置于所述第三圆柱空腔内，且所述滚丝螺母(503)的一端通过轴承(504)固定在所述轴肩上；所述电动缸(5)的壳体(508)靠近所述活塞(512)的一端沿轴向向外延伸形成凸台，所述凸台与所述缸体(517)的开口密封配合并固定连接。

10.如权利要求8所述的一种具有防抱死装置的混合双回路制动系统，其特征在于，所述丝杆(507)设有导向槽，固定在所述电动缸(5)的壳体(508)中的导向销(510)一端插入所述导向槽内。

Images