CN211642150U - 一种采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自主制动系统技术领域，具体提供一种采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，包括制动踏板(1)、人力缸、电源(10)、制动控制器(9)以及双卡钳制动器组，还包括与所述制动控制器(9)电连接的第一电动缸(8a)与第二电动缸(8b)；所述双卡钳制动器组包括四个双卡钳制动器，每个双卡钳均包括第一卡钳与第二卡钳，所述第一电动缸(8a)与第二电动缸(8b)分别与两个双卡钳制动器上的第一卡钳连通形成两个独立的制动回路，第二卡钳均与所述人力缸连通；本实用新型具制动响应快、制动压力控制精度高、失效防护能力可靠、制造成本低等优点，使智能驾驶汽车在制动时运动平稳性好，可靠性高。

Description

一种采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统

技术领域

本实用新型涉及自主制动系统，特别涉及一种采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统。

背景技术

汽车制动系统与汽车行车安全密切相关。传统汽车的液压制动系统都由驾驶人通过踩下制动踏板施加制动压力于各车轮制动器的轮缸，从而实现制动并使车辆减速。高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统(ADS)等智能汽车系统要求制动系统能够对车辆实施自主制动，即在未踩下制动踏板的情况下对部分或全部车轮施加制动。目前可实施自主制动的制动系统大多采用电动助力，并保留了制动踏板等制动操纵装置。

为了提高制动的可靠性和行车安全性，汽车制动系统一般采用相互独立的双回路结构，以保证一个回路发生故障而失效时另一回路仍能继续起制动作用，或者采用人力备份功能，当两个回路都失效时，仍能起制动作用。因此，开发的自主制动系统不仅应考虑尽可能沿用传统的车轮制动器，还应考虑采用人力备份结构。

双卡钳制动器是指有两个卡钳的车轮制动器，参照图1所示，现有的双卡钳结构大致包括制动盘c以及与制动盘c配合的第一卡钳a与第二卡钳b，第一卡钳a与第二卡钳b通过油路与制动油缸连接，通过油路中油液压力的变化，来实现第一卡钳a和第二卡钳b与制动盘c之间的配合。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种制动可靠性高、安全性高且具有失效人力备份功能的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是，一种采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，包括制动踏板、人力缸、电源、制动控制器以及双卡钳制动器组，还包括与所述制动控制器电连接的第一电动缸与第二电动缸；

所述双卡钳制动器组包括第一双卡钳制动器、第二双卡钳制动器、第三双卡钳制动器以及第四双卡钳制动器，所述第一双卡钳制动器、第二双卡钳制动器、第三双卡钳制动器以及第四双卡钳制动器均包括第一卡钳与第二卡钳，所述第一电动缸与所述第一双卡钳制动器的第一卡钳以及所述第二双卡钳制动器的第一卡钳连通形成第一自主制动回路，所述第二电动缸与所述第三双卡钳制动器的第一卡钳以及所述第四双卡钳制动器的第一卡钳连通形成第二自主制动回路，所述第一双卡钳制动器、第二双卡钳制动器、第三双卡钳制动器以及第四双卡钳制动器上的第二卡钳均与所述人力缸连通形成人力制动回路；

所述人力缸与所述第二卡钳之间的制动管路上还设置有用于检测所述制动管路内液压的压力传感器，所述压力传感器与所述制动控制器电连接。

在一些实施例中，所述第一电动缸与第二电动缸的结构相同，均包括电动缸缸体、滑动设置于所述电动缸缸体内的活塞、驱动所述活塞滑动的电机、以及与所述电动缸缸体连接的电动缸储液罐，所述电机与所述制动控制器电连接；

所述活塞与所述电动缸缸体之间形成有第一腔体与第二腔体，所述活塞与所述电动缸缸体之间设置有复位件；

所述电动缸缸体上开设有：连通所述电动缸储液罐与第一腔体的补偿孔、连通所述电动缸储液罐与第二腔体的供液孔以及连通所述第一腔体与相应的双卡钳制动器的排液孔；

所述活塞上设置有皮碗，所述复位件处于预压状态下时，所述皮碗位于所述补偿孔和供液孔之间。

在一些实施例中，所述第一电动缸与第二电动缸内还设置有滚珠丝杆副，所述滚珠丝杆副包括由所述电机驱动的滚丝螺母以及与所述活塞联接的丝杆。

在一些实施例中，所述采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统还包括与所述电动缸缸体连接的壳体，所述滚珠丝杆副设置于所述壳体内；

所述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。

在一些实施例中，所述第一电动缸与第二电动缸的电动缸缸体上还固定设置有导向销，所述丝杆上开设有与所述导向销配合的导向槽，所述复位件处于预压状态时，所述导向槽靠近所述活塞的一端与所述导向销抵接。

在一些实施例中，所述复位件为弹簧，其一端与所述电动缸缸体连接，另一端与所述活塞连接。

在一些实施例中，所述人力缸包括主缸以及与所述主缸连通的人力缸储液罐，所述采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统还包括踏板行程传感器，所述踏板行程传感器与所述制动控制器电连接。

在一些实施例中，所述采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统还包括与所述制动控制器电连接其他电控系统。

在一些实施例中，所述第一双卡钳制动器为左前双卡钳制动器，所述第二双卡钳制动器为右前双卡钳制动器，所述第三双卡钳制动器为右后双卡钳制动器，所述第四双卡钳制动器为左后双卡钳制动器。

在一些实施例中，所述第一双卡钳制动器为左前双卡钳制动器，所述第二双卡钳制动器为右后双卡钳制动器，所述第三双卡钳制动器为右前双卡钳制动器，所述第三双卡钳制动器为左后双卡钳制动器。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统无需另设专门的线控制动失效备份装置，即使电机失效，驾驶员仍可通过人力缸完成人力备份制动；

2.本实用新型的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统由电机经传动部件直接驱动电动缸活塞，建压时间短、制动响应快；

3.本实用新型的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统既具有线控制动系统所具有的控制灵活、制动响应快的优点，又具有人力制动系统的高可靠性的优点。

附图说明

图1为现有技术中双卡钳制动器的结构示意图；

图2为本实用新型一种采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统的原理图；

图3为本实用新型一种采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统中第一电动缸与第二电动缸的结构示意图；

图中，1—制动踏板；2—踏板行程传感器；3—支承销；4—推杆；5—主缸；6—人力缸储液罐；7—压力传感器；8a—第一电动缸；8b—第二电动缸；9—制动控制器；10—电源；11—左前制动盘；12—右前制动盘；13—右后制动盘； 14—左后制动盘；111—左前第一卡钳；112—左前第二卡钳；121—右前第一卡钳；122—右前第二卡钳；131—右后第一卡钳；132—右后第二卡钳；141—左后第一卡钳；142—左后第二卡钳；801—电机；802—联轴器；803—滚丝螺母； 804—轴承；805—挡圈；806—钢球；807—丝杆；808—壳体；809—O型圈；810—导向销；811—密封圈；812—活塞；813—皮碗；814—螺栓；815—电动缸储液罐；816—复位件；817—电动缸缸体；a—第一卡钳；b—第二卡钳；c —制动盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。、

参照图1、图2，一种采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，包括制动踏板1、人力缸、电源10、制动控制器9以及双卡钳制动器组，还包括与所述制动控制器9电连接的第一电动缸8a与第二电动缸8b；

所述双卡钳制动器组包括第一双卡钳制动器、第二双卡钳制动器、第三双卡钳制动器以及第四双卡钳制动器，所述第一双卡钳制动器、第二双卡钳制动器、第三双卡钳以及第四双卡钳均包括第一卡钳与第二卡钳，所述第一电动缸8a与所述第一双卡钳制动器以及第二双卡钳制动器的上的第一卡钳连通形成第一制动回路，所述第二电动缸8b与所述第三双卡钳制动器以及第四双卡钳制动器的第一卡钳连通形成第二制动回路，所述第一双卡钳制动器、第二双卡钳制动器、第三双卡钳制动器以及第四双卡钳制动器上的第二卡钳均与所述人力缸连通；人力缸或电动缸都可以通过卡钳实施制动。

所述人力缸与所述第二卡钳之间的所述制动管路上还设置有用于检测所述制动管路内液压的压力传感器7，所述压力传感器7与所述制动控制器10电连接。

所述第一电动缸8a与第二电动缸8b的结构相同，均包括电动缸缸体817、滑动设置于所述电动缸缸体817内的活塞812、驱动所述活塞812滑动的电机 801、以及与所述电动缸缸体817连接的电动缸储液罐815，所述电机801与所述制动控制器9电连接；

所述活塞812与所述电动缸缸体817之间形成有第一腔体D与第二腔体A，所述活塞812与所述电动缸缸体817之间设置有复位件816；

所述电动缸缸体817上开设有：连通所述电动缸储液罐815与第一腔体D 的补偿孔C、连通所述电动缸储液罐815与第二腔体A的供液孔B以及连通所述第一腔体A与相应的双卡钳制动器的排液孔E；

所述活塞812上设置有皮碗813，所述复位件816处于预压状态下时，所述皮碗813位于所述补偿孔C和供液孔B之间。这里的预压状态是指，在复位件 816不受到力的作用时，根据其所在位置处于的一种初始状态。

所述第一电动缸8a与第二电动缸8b内还设置有滚珠丝杆副，所述滚珠丝杆副包括由所述电机801驱动的滚丝螺母803以及与所述活塞812联接的丝杆 807。具体的，电机801与滚丝螺母803通过联轴器802联接。所述采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统还包括与所述电动缸缸体817连接的壳体808，电动缸缸体817与壳体808采用螺栓联接，紧固后密封圈811被压紧在接合面处起密封作用。滚珠丝杆副由一对轴承804支承在壳体808内。通过电机801 带动滚丝螺母803的转动，使得丝杆807推动活塞812。

壳体808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807穿过的通孔；通孔上设置有O型圈809。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803可转动地设置于所述第三圆柱内，且所述滚丝螺母803的一端通过一对轴承804固定在所述轴肩上；挡圈805用于轴承804轴向定位并限制滚丝螺母803的轴向移动。所述壳体808靠近所述活塞 812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817的开口密封配合并固定连接。

另外，所述第一电动缸8a与第二电动缸8b的电动缸缸体817上还固定设置有导向销810，所述丝杆807上开设有与所述导向销810配合的导向槽，所述复位件816处于预压状态时，所述导向槽靠近所述活塞812的一端与所述导向销810抵接。这里的预压状态与上文中的预压状态的意思相同。导向销810一端插入丝杆807的导向槽内，使得丝杆807只能沿轴向平动而不能绕轴向转动；通过螺栓814与丝杆807固定联接的活塞812位于电动缸缸体817内，在复位件816预压力作用下丝杆807导向槽靠近活塞812一端压靠在导向销110上，该限位使得皮碗813轴向位于补偿孔C和供液孔B之间。

复位件816的作用在于给活塞812提供一个预压力，可以选用具有弹性功能的部件，如弹片、弹簧等。在本实施例中，复位件816为弹簧，其一端与所述电动缸缸体817连接，另一端与所述活塞812连接。

所述人力缸包括主缸5以及与所述主缸5连通的人力缸储液罐6，所述采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统还包括踏板行程传感器2，所述踏板行程传感器2与所述制动控制器9电连接。

具体的，主缸5为串列双腔制动主缸，制动踏板1通过支承销3与推杆4 联接；人力缸储液罐6分别与主缸5的前腔和后腔相连；主缸5的前腔经其壳体上的管接头(图中未示出)和制动管路与两个第二卡钳连接；主缸5的后腔经其壳体上的管接头(图中未示出)和制动管路与另外两个第二卡钳连接。

踏板行程传感器2和主缸压力传感器7分别用来测量制动踏板的行程和主缸5的压力，它们通过信号线与制动控制器9连接。制动控制器9根据主缸压力传感器7测得的主缸压力或者其它电控系统的制动请求，控制各电动缸的电机工作以便向相应的轮缸输出制动压力。驾驶员制动需求通常通过主缸压力传感器7来反映，而当主缸压力传感器7失效时，可以利用踏板行程传感器2以及应用时事先测得的制动系统PV特性(P代表主缸压力、V代表主缸液压腔体积，后者与制动踏板行程成线性关系)推算出驾驶员的制动需求。这样，主缸压力传感器7和踏板行程传感器2互为传感冗余，可以提高制动系统的可靠性。

所述制动控制器9还连接至汽车的其他电控系统。其他电控系统为如ADAS 或ADS等能发出自主制动请求的电控系统。

两个制动回路与车轮的连接方式可以有多种，总的分为H型回路与X型回路，H型回路例如：第一电动缸8a与汽车的两个前轮双卡钳制动器连接，所述第二电动缸1b与汽车的两个后轮双卡钳制动器连接。在本实施例中，左前双卡钳制动器包括左前第一卡钳111与左前第二卡钳112以及左前制动盘11，右前双卡钳制动器包括右前第一卡钳121与右前第二卡钳122以及右前制动盘12，右后双卡钳制动器包括右后第一卡钳131与右后第二卡钳求132以及右后制动盘13，左后双卡钳制动器包括左后第一卡钳141与左后第二卡钳142以及左后制动盘14。

而X型回路例如，以与1所示为例：第一电动缸8a与左前双卡钳制动器和右后双卡钳制动器连通，第二电动缸8b与左后双卡钳制动器和右前双卡钳制动器连通。这里的连通均为与第一卡钳连通。

同理，人力缸与第二卡钳的连通方式也可以采用上述的H型回路与X型回路的方式进行设置。

本实用新型的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统主要包括三种工作模式，即自主制动、失效人力备份制动和失效防护制动模式。下面对制动系统的各个工作模式工作过程进行说明。

1、自主制动模式下的制动控制方法和工作过程

当系统无故障时工作于自主制动模式。

若制动控制器9检测到车辆的ADAS或ADS等其它电控系统有自主制动请求时，首先根据请求的制动减速度大小换算成制动力并分配给各车轮；进一步地，制动控制器9根据各车轮制动力计算出两个制动回路电机的目标转矩，并控制第一电动缸8a和第二电动缸8b的电机801输出转矩，驱动滚珠丝杆副推动活塞812运动；当随活塞812一同运动的皮碗813将补偿孔C完全覆盖住之后第一腔体D建立起压力，形成高压腔。该压力经排液孔E和制动管路传至左前第一卡钳111、右前第一卡钳121、右后第一卡钳131或左后第一卡钳141，从而在各车轮制动器产生制动力矩，实现自主制动。

当其它电控系统请求终止制动时，制动控制器9令第一电动缸8a和第二电动缸8b的电机801停止工作，丝杆807停止施加轴向力于活塞812；活塞812 和丝杆807在弹簧816作用下回到初始位置，滚丝螺母803、联轴器802以及电机801的转子在丝杆807驱动下旋转并且也回到初始位置；各第一卡钳经制动管路和排液孔E与第一腔体D连通、第一腔体D与电动缸储液罐115经补偿孔 C连通，从而压力降低后各制动器制动解除。

2、失效人力备份制动模式

若制动系统因任何故障导致其电控制动功能完全丧失，即两个制动回路都无法依靠第一电动缸8a和第二电动缸8b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，踏板力经由推杆4推动主缸5的活塞，主缸5的前腔和后腔建立起制动压力。主缸5前腔内压力经制动管路传至左前第二卡钳112、右前第二卡钳122、右后第二卡钳132以及左后第二卡钳142，从而在各车轮制动器产生制动力矩，实施人力备份制动。

3、失效防护制动模式

当其中一个自主制动回路或一个自主制动回路以及人力制动回路同时出现故障时，系统工作于失效防护制动模式。

若制动控制器9检测到系统出现一个自主制动回路或一个自主制动回路以及人力制动回路同时失效时，发出报警，进入失效防护模式，可以通过对未失效制动回路的电机施加比系统正常工作时更大的目标转矩以实施失效防护制动。此时，制动控制器9根据踏板行程传感器信号或来自其它电控系统的制动请求首先计算目标助力或目标制动力，然后将其分配给未失效制动回路的各车轮，再控制未失效制动回路的第一电动缸8a或者第二电动缸8b输出转矩，从而实现失效防护制动。在确定失效防护制动模式下各车轮的目标助力或目标制动力时，不应超出相应电机的最大转矩，或根据具体的实施例并参照相关法规要求确定。

失效防护制动模式下的制动解除与自主制动模式相同。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，包括制动踏板(1)、人力缸、电源(10)、制动控制器(9)以及双卡钳制动器组，其特征在于，还包括与所述制动控制器(9)电连接的第一电动缸(8a)与第二电动缸(8b)；

所述双卡钳制动器组包括第一双卡钳制动器、第二双卡钳制动器、第三双卡钳制动器以及第四双卡钳制动器，所述第一双卡钳制动器、第二双卡钳制动器、第三双卡钳制动器以及第四双卡钳制动器均包括第一卡钳与第二卡钳，所述第一电动缸(8a)与所述第一双卡钳制动器的第一卡钳以及所述第二双卡钳制动器的第一卡钳连通形成第一自主制动回路，所述第二电动缸(8b)与所述第三双卡钳制动器的第一卡钳以及所述第四双卡钳制动器的第一卡钳连通形成第二自主制动回路，所述第一双卡钳制动器、第二双卡钳制动器、第三双卡钳制动器以及第四双卡钳制动器上的第二卡钳均与所述人力缸连通形成人力制动回路；

所述人力缸与所述第二卡钳之间的制动管路上还设置有用于检测所述制动管路内液压的压力传感器(7)，所述压力传感器(7)与所述制动控制器(9)电连接。

2.根据权利要求1所述的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，其特征在于，所述第一电动缸(8a)与第二电动缸(8b)的结构相同，均包括电动缸缸体(817)、滑动设置于所述电动缸缸体(817)内的活塞(812)、驱动所述活塞(812)滑动的电机(801)、以及与所述电动缸缸体(817)连接的电动缸储液罐(815)，所述电机(801)与所述制动控制器(9)电连接；

所述活塞(812)与所述电动缸缸体(817)之间形成有第一腔体与第二腔体，所述活塞(812)与所述电动缸缸体(817)之间设置有复位件(816)；

所述电动缸缸体(817)上开设有：连通所述电动缸储液罐(815)与第一腔体的补偿孔、连通所述电动缸储液罐(815)与第二腔体的供液孔以及连通所述第一腔体与相应的双卡钳制动器的排液孔；

所述活塞(812)上设置有皮碗(813)，所述复位件(816)处于预压状态下时，所述皮碗(813)位于所述补偿孔和供液孔之间。

3.根据权利要求2所述的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，其特征在于，所述第一电动缸(8a)与第二电动缸(8b)内还设置有滚珠丝杆副，所述滚珠丝杆副包括由所述电机(801)驱动的滚丝螺母(803)以及与所述活塞(812)联接的丝杆(807)。

4.根据权利要求3所述的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，其特征在于，所述采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统还包括与所述电动缸缸体(817)连接的壳体(808)，所述滚珠丝杆副设置于所述壳体(808)内；

所述壳体(808)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(807)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(803)可转动地设置于所述第三圆柱内，且所述滚丝螺母(803)的一端通过轴承(804)固定在所述轴肩上；所述壳体(808)靠近活塞(812)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(817)的开口密封配合并固定连接。

5.根据权利要求3所述的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，其特征在于，所述第一电动缸(8a)与第二电动缸(8b)的电动缸缸体(817)上还固定设置有导向销(810)，所述丝杆(807)上开设有与所述导向销(810)配合的导向槽，所述复位件(816)处于预压状态时，所述导向槽靠近所述活塞(812)的一端与所述导向销(810)抵接。

6.根据权利要求2所述的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，其特征在于，所述复位件(816)为弹簧，其一端与所述电动缸缸体(817)连接，另一端与所述活塞(812)连接。

7.根据权利要求1所述的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，其特征在于，所述人力缸包括主缸(5)以及与所述主缸(5)连通的人力缸储液罐(6)，所述采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统还包括踏板行程传感器(2)，所述踏板行程传感器(2)与所述制动控制器(9)电连接。

8.根据权利要求1所述的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，其特征在于，所述制动控制器(9)还连接至汽车的其他电控系统。

9.根据权利要求1-6任一所述的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，其特征在于，所述第一双卡钳制动器为左前双卡钳制动器，所述第二双卡钳制动器为右前双卡钳制动器，所述第三双卡钳制动器为右后双卡钳制动器，所述第四双卡钳制动器为左后双卡钳制动器。

10.根据权利要求1-6任一所述的采用双卡钳制动器的双电动缸自主制动系统，其特征在于，所述第一双卡钳制动器为左前双卡钳制动器，所述第二双卡钳制动器为右后双卡钳制动器，所述第三双卡钳制动器为右前双卡钳制动器，所述第三双卡钳制动器为左后双卡钳制动器。

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