CN210653065U - 汽车电动助力制动器及汽车制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了汽车电动助力制动器及汽车制动系统，其中制动器包括壳体、触发器、电子控制器及电动推进机构，触发器包括连接刹车踏板的结构、可沿平行于壳体中心轴线方向往复移动的触发件、位移传感器；电子控制器与位移传感器通信并向电动推进机构发出控制信号；电动推进机构以与电子控制器通信的电机作为动力源，电机通过传动机构连接推进机构，推进机构向制动主缸施加推力。本方案无论是传统汽车，还是没有真空助力源的新能源电动汽车，都可以实现助力制动的功能，且结构设计紧凑，节省了车辆安装空间，简化了车辆零部件的安装工序，运行噪音小，大大提高新能源汽车的驾乘舒适性；同时，能够满足自动驾驶中自主刹车制动的需求。

Description

汽车电动助力制动器及汽车制动系统

技术领域

本实用新型涉及汽车制动技术领域，尤其是汽车电动助力制动器及汽车制动系统。

背景技术

随着新能源电动汽车和自动驾驶技术的发展，汽车底盘零部件也迎来了电气化变革的浪潮。越来越多底盘零部件运用了电动和电控技术，使得零部件的功能更加丰富多样化和智能化，同时为实现自动驾驶提供了底盘执行基础。

传统的汽车助力制动器借助内燃发动机提供的真空助力，将来自驾驶员施加在制动踏板上的制动力，放大以后，驱动制动主缸工作，将制动油壶中的制动液挤压出去，以一定的压力输送到各个车轮的制动轮缸，建立制动压力，形成刹车力。

由于电动汽车的动力系统由驱动电机代替内燃发动机，传统真空助力制动器无法再从内燃机获取真空助力源，为了使传统真空助力制动器能够使用，现有技术中通常不得不通过额外使用由电子控制器控制运转的电子真空泵，通过真空泵在真空储器气罐中产生真空源，再来给真空助力制动器提供真空源。

这种利用额外电子真空泵和相关附件来实现制动助力的解决方法，不仅占用额外的车辆空间，提高了成本，同时，电子真空泵需要通过减震垫和安装支架固定在车体上，效率低，增加整车装配工序。

另外，由于真空泵的工作时，噪音很大，直接影响新能源汽车的驾乘舒适性。

进一步，现有的真空助力制动器无法支持车辆线控制动的要求，无法满足自动驾驶技术中对车辆自动刹车控制的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种汽车电动助力制动器及汽车制动系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

汽车电动助力制动器，包括具有中心通孔的壳体，所述壳体上设置有

触发器，包括连接刹车踏板的结构、在刹车踏板推力下沿壳体中心轴线方向移动触发件、检测触发件位移的位移传感器以及使所述触发件在刹车踏板不提供推力状态下复位的结构；

电子控制器，固定于所述壳体的外壁上，其与所述位移传感器通信并根据位移传感器的信号向电动推进机构发出控制信号；

电动推进机构，其以与电子控制器通信的电机作为动力源，所述电机连接传动机构，所述传动机构连接推进机构，所述推进机构能够产生平行于所述触发件移动方向且朝向制动主缸的推力。

优选的，所述的汽车电动助力制动器中，所述触发器包括刹车踏板连接头，所述刹车踏板连接头连接一推杆，所述推杆外周固定一位于壳体外的安装座，所述安装座与壳体一端的端面之间设置有使推杆复位的弹性件，所述推杆的内端设置有安装架，所述安装架上设置所述触发件，所述触发件靠近所述壳体的内壁。

优选的，所述的汽车电动助力制动器中，所述弹性件是变节距弹簧。

优选的，所述的汽车电动助力制动器中，所述触发件是磁体，所述位移传感器为霍尔位移传感器且位于所述壳体的外壁上。

优选的，所述的汽车电动助力制动器中，所述传动机构包括与电机连接的蜗杆以及与蜗杆啮合的蜗轮。

优选的，所述的汽车电动助力制动器中，所述蜗杆为双头蜗杆，所述蜗轮为尼龙加玻纤注塑轮。

优选的，所述的汽车电动助力制动器中，所述推进机构包括滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的活动螺母固定于一位置固定的轴承的内圈中，所述活动螺母的外周套装有所述蜗轮，所述滚珠丝杠的螺杆的尾端处套设有推力支架，所述推力支架的后端依次贴设有垫片、反馈盘及主缸推杆座，所述主缸推杆座连接主缸推杆，所述垫片通过弹性体与所述推力支架保持紧贴状态。

优选的，所述的汽车电动助力制动器中，所述螺杆为空心螺杆，所述触发器的推杆连接一贯穿所述空心螺杆的顶杆，所述垫片上开设有与所述顶杆正对的通孔。

优选的，所述的汽车电动助力制动器中，所述垫片、反馈盘及主缸推杆座安装于一导向套筒上，所述导向套筒可滑动地设置于壳体中且其具有与壳体内壁处的导向槽或导向条匹配的导向结构，所述弹性体套装在所述导向套筒外周且抵靠在所述导向套筒上的挡盘上。

汽车制动系统，包括上述任一的汽车电动助力制动器。

汽车电动助力制动器的使用方法，包括如下步骤：

S1，将所述的汽车电动助力制动器与刹车踏板及制动主缸连接；

S2，当位移传感器、电子控制器及电机工作正常时，刹车踏板被踩动后驱动触发器产生触发信号给电子控制器，电子控制器启动电机，电机通过传动机构驱动推进机构向制动主缸施加推力以驱动制动主缸；

S3，当位移传感器和/或电子控制器和/或电机异常时，刹车踏板被踩动后驱动触发器推动电动推进机构中的反馈盘，以推动主缸推杆以驱动制动主缸；

S4，当处于自动紧急制动工况下，电子控制器接收整车控制系统的制动命令，启动电机，通过传动机构驱动推进机构向制动主缸施加推力以驱动制动主缸。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：

1、本方案设计精巧，利用无刷直流电机作为驱动助力源，无论是传统汽车，还是没有真空助力源的新能源电动汽车，该系统都可以实现助力制动的功能，由于不需要安装额外的真空泵和配套零部件来提供助力源，且各部件配合度高，整体结构紧凑，尺寸大大缩小，节省了车辆安装空间，简化了客户车辆零部件的安装，并且工作效率高，噪音小，大大提高新能源汽车的驾乘舒适性；同时，系统通过控制器驱动无刷直流电机工作，支持车辆线控制动控制，满足自动驾驶中自主刹车制动的需求。

2、采用双头蜗杆蜗轮机构，传动效率和承载力比普通蜗杆蜗轮机构要高，能够实现大减速比，保证了结构的紧凑性，同时蜗轮采用尼龙加玻纤的材料，与活动螺母一体注塑而成，既可以减轻重量，简化装配，也可以极好的降低传动噪音，并且有效改善蜗轮的综合性能，延长使用寿命。

3、本实用新型利用大导程空心滚珠滚珠丝杠机构，实现旋转运动与直线运动的转换，使得制动力的输出平稳，效率高，并且零件之间磨损低，工作寿命长。由于选用大导程滚珠丝杠，在电机输入低转速时，即可产生较大的行程，推动制动主缸，降低了系统工作的噪音。

4、壳体的设计中利用导向条和导向槽，分别对导向套筒和安装架，起到导向和支撑作用，保证运动的平稳性。

5、控制器可以通过无刷电机内部的转角位置传感器和霍尔感应传感器实现闭环控制，保证制动压力精确控制。

附图说明

图 1 是本实用新型的横截面剖视图；

图 2 是本实用新型的纵截面剖视图；

图 3是本实用新型的壳体的第二壳体的立体图。

具体实施方式

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本实用新型揭示的汽车电动助力制动器进行阐述，如附图1、附图2所示，其包括具有中心通孔101的壳体100，所述壳体100上设置有

触发器200，包括连接刹车踏板的结构、在刹车踏板推力下沿壳体中心轴线方向移动触发件22、检测触发件22的位移传感器21以及使所述触发件22在刹车踏板不提供推力状态下复位的结构；

电子控制器2，固定于所述壳体100的外壁上，其与所述位移传感器21通信并根据位移传感器21的信号向电动推进机构300发出控制信号；

电动推进机构300，其以与电子控制器2通信的电机30作为动力源，所述电机30连接传动机构，所述传动机构连接推进机构，所述推进机构能够产生平行于所述触发件22移动方向且朝向制动主缸20的推力。

其中，如附图1、附图2所示，所述壳体100至少包括转接板6、第一壳体31及第二壳体32，所述转接板6通过螺钉28固定在所述第一壳体31的端面处，所述转接板6的外端面设置有一组长螺钉7，所述第一壳体31和第二壳体32通过其上相对应的法兰盘连接成一体。

如附图1、附图2所示，所述触发器100从所述转接板6的外部延伸到第二壳体32处，其包括位于所述转接板6外部的刹车踏板连接头27，所述刹车踏板连接头27连接一推杆26，所述推杆26的延伸方向与所述壳体100的中心轴线的延伸方向平行，所述推杆26外周套设一位于壳体100外的安装座8，所述安装座8抵靠在所述推杆26外周的台阶处，所述安装座8与壳体100的相对端的端面之间还设置有防尘波纹套25，从而可以通过防尘波纹套25对外壳100内部的空间进行遮挡防护，所述安装座8与壳体100一端的端面之间设置有套设在所述推杆26外周且位于所述防尘波纹套25内以使推杆26复位的弹性件9，所述弹性件9可以是一组金属弹片或弹簧等部件，优选所述弹性件9是变节距弹簧，变节距弹簧的弹力会随着推杆位移，也就是弹簧压缩量的变化而变化，给驾驶员的脚上反馈出与传统真空助力制动器相似的刹车感觉。

如附图1、附图2所示，所述推杆26的左端连接一延伸到所述第二壳体32处的顶杆10，所述推杆26通过球头铰链与顶杆10连接，所述顶杆10的末端上设置有位于第二壳体中的安装架23，所述安装架23上设置有所述触发件22，为了便于所述位移传感器21感应到所述触发件22，且为电动推进机构提供安装空间，使所述触发件22靠近所述壳体100的内壁，所述位移传感器21固定于外壳的外部，所述触发件22可以是任何能够被位移传感器21感知的物体，且位移传感器21也可以是已知的各种现有技术，此处不作赘述。

优选，所述触发件22是磁体，所述磁体22通过胶水或胶带等胶接或螺接，优选的，所述磁体通过塑料一体注塑固定在金属的安装架23上，在所述安装架23上，并且，由于所述位移传感器21的位置是固定的，为了保证所述磁体22与所述位移传感器21之间的位置稳定性，所述安装架23的纵截面为U形，并且其至少靠近所述位移传感器21的一个侧枝处设置所述磁体22且所述安装架23的两侧枝可滑动地嵌入到如附图3所示的所述第二壳体32的内壁上形成的导向通道321中，从而可以有效的对安装架23进行限位，所述位移传感器21为霍尔位移传感器且通过螺钉固定于所述壳体100的外壁上。

如附图1所示，所述电机30可以是已知的各种电机，优选为无刷直流电机，其内部自带角度位置传感器，其通过螺钉29固定在第一壳体31的外壁上。

如附图1、附图2所示，所述电机30的电机轴连接所述传动机构中的蜗杆14，两者过盈装配连接，所述蜗杆14与一蜗轮5啮合传动，所述蜗轮5连接所述推进机构，并且，所述蜗杆14优选为双头蜗杆，所述蜗轮5为尼龙加玻纤注塑轮，并且所述蜗轮5通过注塑固定在下述的活动螺母13上；当然，在其他实施例中，所述传动机构也可以采用两个轴线垂直的蜗轮配合的结构来实现，为已知技术，此处不作赘述。

如附图1、附图2所示，所述推进机构包括滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的活动螺母13固定于一位置固定的轴承12的内圈中，两者过盈配合连接，当然，也可以通过螺接或焊接等方式连接，所述轴承12的外圈与所述第一壳体的内壁过盈配合连接，所述活动螺母13的外周设置所述蜗轮5，所述滚珠丝杠的螺杆11的左端处套设有推力支架24，所述推力支架24穿过所述安装架23的底板上的两个孔，从而可以跟随螺杆11的直线移动而移动，并且，所述推力支架24在所述螺杆11自转时不跟随其转动，例如推力支架24通过轴承（图中未示出）连接螺杆11，从而可以通过安装架23对推力支架24进行限位，所述推力支架24的后端依次贴设有垫片15、反馈盘16及主缸推杆座17，所述主缸推杆座17连接主缸推杆19，两者螺纹连接，可以根据装配要求，调节伸出的长度，所述垫片15通过弹性体18与所述推力支架24保持紧贴状态。

进一步，如附图1、附图2所示，为了便于使整体结构更加紧凑且使触发器和电动推进机构在空间上能够更好的配合，使所述螺杆11为空心螺杆，所述触发器的推杆16连接一贯穿所述空心螺杆的顶杆10，所述推杆通过球头铰链与顶杆10连接，所述顶杆10与所述空心螺杆的孔内壁保持间隙，所述顶杆10的内端连接所述安装架23，两者过盈配合连接，所述垫片15上开设有与所述顶杆10正对的通孔151，从而使所述顶杆10可以在特殊情况下与所述反馈盘16抵靠。

更进一步，如附图1、附图2所示，为了保证垫片15、反馈盘16及主缸推杆座17的位置的精度，使所述垫片15、反馈盘16及主缸推杆座17安装于一导向套筒4上，所述导向套筒4可滑动地设置于壳体100的第二壳体中且其具有与壳体内壁处的导向槽或导向条匹配的导向结构，例如，当壳体内壁上设置有导向条3时，所述导向套4外侧壁上形成有导向槽（图中未示出），所述弹性体18优选为回位弹簧，其套装在所述导向套筒4外周且一端抵靠在所述导向套筒4上的挡盘上，另一端位置固定，例如可以抵靠在所述第二部分32的端口内壁处。

最终，所述推杆16、顶杆10、垫片15、反馈盘16、主缸推杆座17、回位弹簧、主缸推杆19及导向套筒4共轴。

使用该汽车电动助力制动器，包括如下过程

S1，将上述的汽车电动助力制动器与刹车踏板及制动主缸20连接，即所述刹车踏板连接头27连接刹车踏板，所述主缸推杆19抵住制动主缸20。

在实际制动时，根据不同的情况，具有多种不同的工况，具体的：

S2，常规助力制动模式

该模式主要是为常规的制动过程提供助力功能，即当位移传感器22、电子控制器2、电机30及电路都工作正常时，刹车踏板被踩动后驱动触发器200产生触发信号给电子控制器2，电子控制器2启动电机30，电机30通过传动机构驱动推进机构向制动主缸施加推力以驱动制动主缸。

详细的，当驾驶员踩动刹车踏板，推动所述刹车踏板接头27和刹车踏板推杆26，并带动弹簧座8克服变节距离弹簧9的弹力，推动顶杆10向前（向制动主缸方向）运动，安装架23会跟随顶杆10运动，此时固定在安装架23上的磁体22，与霍尔感应传感器21产生线性位置变化，传感器会将该位置信号实时地传给电子控制器2，电子控制器2就会驱动电机30转动，电机30驱动蜗杆14转动，再经过蜗轮5减速，提高扭矩，接着带动由轴承12支撑的活动螺母13旋转，驱动螺杆11向前运动，螺杆11推动推力支架24，继而推动垫片15、反馈盘16，主缸推杆座17以及主缸推杆19，克服顶在导向套筒4上的回位弹簧18的弹力，最后主缸推杆19驱动制动主缸20，将制动油壶1里的刹车油，挤压到车辆的每个制动轮缸，产生制动力。

这个过程中，所述顶杆10和反馈盘16不接触，即刹车踏板和电机助力制动结构是解耦的，驾驶员的踏板感不会受到电机助力制动结构的影响，另外，电子控制器2会实时采集电机30自身内部的角度位置传感器和霍尔感应传感器21的信号，处理和计算以后，对电机进行闭环控制，实现快速、精确地制动助力输出。

S3，应急制动模式，

该模式是用于电动助力制动功能失效的情况下，即当位移传感器和/或电子控制器2和/或电机以及其他电气异常时，在刹车踏板被踩动后驱动触发器推动电动推进机构300中的反馈盘16，以推动主缸推杆19以驱动制动主缸，从而单纯由驾驶员提供制动力，实现失效备份功能。

详细来说，由于发生各种故障等原因，电机30不能运转，当驾驶员踩动刹车踏板，推动刹车踏板接头27和刹车踏板推杆26，克服变节距离弹簧的弹力，继而刹车踏板推杆26再推动顶杆10向前运动，此时，由于传动机构和推进机构无法运转，因此，顶杆10接触到反馈盘16，接着推动主缸推杆座17和主缸推杆19，克服顶在导向套筒4上的回位弹簧的弹力，最后驱动制动主缸20，将制动油壶1里的刹车油，挤压到车辆的每个制动轮缸，产生制动力。

自主制动模式

S4，该模式主要是帮助车辆在无驾驶员输入的情况下，比如车辆自动紧急制动工况等等，实现自主的制动力输出，即当处于自动紧急制动工况下，电子控制器2接收整车控制系统的制动命令，启动电机30，通过传动机构驱动推进机构向制动主缸施加推力以驱动制动主缸。

当本系统中的电子控制器2收到车辆的控制系统发出制动命令需求后，就会启动电机30工作，驱动蜗杆14转动，经过蜗轮5减速，提供扭矩，带动由轴承12支撑的活动螺母13旋转，驱动螺杆11向前运动，螺杆11推动推力支架24，在推动垫片15、反馈盘16和主缸推杆座17，以及主缸推杆19，克服顶在导向套筒4上的回位弹簧的弹力，最后主缸推杆19驱动制动主缸20，将制动油壶1里的刹车油，挤压到车辆的每个制动轮缸，产生制动力。这个过程中，电子控制器2同样会实时采集电机30内部的角度位置传感器，闭环控制电机，实现快速、精确地制动助力输出。

本方案还揭示了一种汽车制动系统，包括所述的汽车电动助力制动器，同时还包括刹车踏板（图中未示出）、制动主缸20、制动油壶1、制动轮缸（图中未示出）等，所述制动油壶与制动主缸通过销钉固定连接，并一体通过螺钉33固定在第二壳体32的端面上。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.汽车电动助力制动器，其特征在于：包括具有中心通孔的壳体（100），所述壳体上设置有触发器（200），包括连接刹车踏板的结构、在刹车踏板推力下沿壳体中心轴线方向移动的触发件（22）、检测触发件（22）的位移的位移传感器（21）以及使所述触发件（22）在刹车踏板不提供推力状态下复位的结构；

电子控制器（2），固定于所述壳体（100）的外壁上，其与所述位移传感器（21）通信并根据位移传感器（21）的信号向电动推进机构（300）发出控制信号；

电动推进机构（300），其以与电子控制器（2）通信的电机（30）作为动力源，所述电机（30）连接传动机构，所述传动机构连接推进机构，所述推进机构能够产生平行于所述触发件（22）移动方向且朝向制动主缸（20）的推力。

2.根据权利要求1所述的汽车电动助力制动器，其特征在于：所述触发器（200）包括刹车踏板连接头（27），所述刹车踏板连接头（27）连接一推杆（26），所述推杆（26）外周固定一位于壳体（100）外的安装座（8），所述安装座（8）与壳体（100）一端的端面之间设置有使推杆（26）复位的弹性件（9），所述推杆（26）的内端设置有安装架（23），所述安装架（23）上设置所述触发件（22），所述触发件（22）靠近所述壳体（100）的内壁。

3.根据权利要求2所述的汽车电动助力制动器，其特征在于：所述弹性件（9）是变节距弹簧。

4.根据权利要求1所述的汽车电动助力制动器，其特征在于：所述触发件（22）是磁体，所述位移传感器（21）为霍尔位移传感器且位于所述壳体（100）的外壁上。

5.根据权利要求1-4任一所述的汽车电动助力制动器，其特征在于：所述传动机构包括与电机（30）连接的蜗杆（14）以及与蜗杆（14）啮合的蜗轮（5）。

6.根据权利要求5所述的汽车电动助力制动器，其特征在于：所述蜗杆（14）为双头蜗杆，所述蜗轮（5）为尼龙加玻纤注塑轮。

7.根据权利要求5所述的汽车电动助力制动器，其特征在于：所述推进机构包括滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的活动螺母（13）固定于一位置固定的轴承（12）的内圈中，所述活动螺母（13）的外周套装有所述蜗轮（5），所述滚珠丝杠的螺杆(11)的尾端处套设有推力支架（24）,所述推力支架（24）的后端依次贴设有垫片（15）、反馈盘（16）及主缸推杆座（17），所述主缸推杆座（17）连接主缸推杆（19），所述垫片（15）通过弹性体（18）与所述推力支架（24）保持紧贴状态。

8.根据权利要求7所述的汽车电动助力制动器，其特征在于：所述螺杆（11）为空心螺杆，所述触发器的推杆（26）连接一贯穿所述空心螺杆的顶杆（10），所述垫片（15）上开设有与所述顶杆（10）正对的通孔（151）。

9.根据权利要求7所述的汽车电动助力制动器，其特征在于：所述垫片（15）、反馈盘（16）及主缸推杆座（17）安装于一导向套筒（4）上，所述导向套筒（4）可滑动地设置于壳体中且其具有与壳体内壁处的导向槽或导向条匹配的导向结构，所述弹性体（18）套装在所述导向套筒（4）外周且抵靠在所述导向套筒（4）上的挡盘上。

10.汽车制动系统，其特征在于：包括权利要求1-9任一所述的汽车电动助力制动器。

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