專利名稱：一種汽車電子機械液壓制動系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車電子機械液壓制動系統，屬于汽車制造技術領域。
背景技術：
隨著汽車技術的發展，線控制動系統逐漸成為汽車制動系統的發展趨勢。在線控 制動系統中，駕駛員踩制動踏板的動作僅具有提供制動意圖信號的作用，制動能量由駕駛 員以外的能量源直接提供。線控制動系統的制動效能比傳統制動系統的制動效能高，取消 了真空助力結構，減小了系統的體積和重量，可以實現主動制動，方便與未來的交通管理系 統網絡連接。 目前，線控制動系統的技術尚不成熟，還處在不斷完善的階段。目前提出的線控制 動的實現方案主要有兩種電子液壓制動(EHB)和電子機械制動(EMB)。它們各有優點，但 也存在明顯的不足。EHB系統依靠高壓蓄能器產生制動液壓，一旦高壓蓄能器失效，如內部 氮氣泄露，則會嚴重影響制動系統的制動效能。EHB失效模式的備用制動系統不僅增加了系 統的復雜程度，而且由于是人力液壓制動系統，其制動效能比較低。EMB系統沒有制動液，是 純粹的電子機械制動系統。EMB —般采取的實現方案是依靠輪邊電機帶動一套行星齒輪減 速增扭機構、一套運動轉化機構、一套杠桿增力機構直接將制動塊壓到制動盤上產生制動 力。由于這三套減速增扭機構的存在，EMB系統的機械減速比很大，這將降低系統的正、逆效 率，從而要求電機具有更大的功率，增加了系統的重量，對電源也提出了更高的要求。另外， 大的機械減速比還會使系統的正、逆效率有較大的差距(逆效率小于正效率)，從而加劇機 械系統輸入輸出的遲滯效應，降低了系統的線性度，加大了控制的難度。此外，由于不再使 用液壓制動，傳統的制動器不能在EMB中繼續使用，必須開發新的制動器。
發明內容本實用新型的目的是提出一種汽車電子機械液壓制動系統，基于現有線控制動系 統的不足，對EHB和EMB的系統取長補短，綜合兩者之間的優勢，既能夠保證制動系統的可 靠性，又能夠達到制動的功率要求。 本實用新型提出的汽車電子機械液壓制動系統，包括 四個車輪制動執行機構，用于接收電子控制單元的制動信號，并實現對車輪的制 動，車輪制動執行機構通過供電線路與電子控制單元相連；四個車輪制動執行機構安裝在 車輛車身的底板上； 制動操作機構，由制動踏板、踏板感覺模擬器和踏板信號傳感器組成，用于當駕駛
員踩下所述制動踏板之后，踏板感覺模擬器為駕駛員提供與傳統真空助力制動系統相似的
踏板感覺，踏板信號傳感器采集駕駛員踩下所述制動踏板產生的制動信號，通過電子線路
將該制動信號傳遞給電子控制單元，制動操作機構安裝在車輛駕駛員右腳下側； 前輪輪速傳感器和后輪輪速傳感器，用于接收車輪的轉速信號，并將轉速信號發
送至電子控制單元，前輪輪速傳感器安裝在轉向節上，后輪輪速傳感器安裝在后軸的軸頭
3上； 報警燈，用于接收電子控制單元的報警信息，并顯示，報警燈安裝于駕駛儀表板 上； 電子控制單元，用于接收踏板信號傳感器采集的駕駛員踏板信號以及前輪輪速傳 感器和后輪輪速傳感器采集的輪速信號，并根據踏板信號判斷駕駛員的制動意圖，根據輪 速信號計算車輪的滑動率，計算出對各車輪施加的制動力，并控制各個車輪制動執行機構 的電機電壓，進而控制電機輸出扭矩；當系統出現故障時，電子控制單元發出報警信息，使 報警燈顯示，電子控制單元安裝在車輛發動機艙內。 上述制動系統中，所述的車輪制動執行機構由電機、大螺母、推桿座、絲杠、推桿、 活塞、活塞缸、活塞缸與制動器之間的液壓連接管路和制動器組成，所述的電機通過供電線 路與所述的電子控制單元相連；所述的絲杠與電機的輸出軸相對固定，絲杠、推桿座和活塞 缸同軸安裝，活塞缸固定在車輛車身的底板上，通過液壓連接管路與制動器連接；所述的絲 杠伸入推桿座中，所述的大螺母與絲杠相互嚙合，大螺母與推桿座相對固定；推桿座通過所 述的推桿與所述的活塞相互聯動，活塞置于活塞缸中。 本實用新型提出的汽車電子機械液壓制動系統，其優點是每個車輪都有各自獨 立的車輪制動執行機構，即使某個車輪制動執行機構失效，其余的車輪制動執行機構仍能 夠不受影響地實施制動，因此與采用高壓蓄能器的EHB系統相比，具有更高的可靠性。已有 的EMB系統采用純粹的機械減速增扭機構放大電機的輸出扭矩提供制動力，本實用新型的 車輪制動執行機構則采用機械減速增扭機構和液壓系統一同放大電機的輸出扭矩，其中機 械減速增扭機構只包括起運動轉化作用的滾動螺旋機構，因此與EMB系統相比機械減速比 大大降低，具有更高的正、逆效率，對電機功率的要求比EMB系統低，現有的車載電源仍然 可以在本實用新型中使用，系統的線性度比EMB系統好，控制更加方便，而且現有制動器仍 然可以在本實用新型中使用。另外，本實用新型的制動系統具有很好的擴展性，可以通過增 加系統的傳感器和控制策略，實現ESP控制。還可以進一步擴展系統的功能，通過和智能交 通系統(TMS) —體化，可以實現底盤車身控制，從而達到主動制動的功能。因此本實用新型 具有良好的應用前景。
圖1是本實用新型制動系統的結構示意圖。 圖2是制動系統中制動執行機構的結構示意圖。 圖1和圖2中，1是制動踏板，2是踏板感覺模擬器，3是踏板信號傳感器，4是車輪 制動執行機構，5是輪速傳感器，6是報警燈，7是電機，8是大螺母，9是推桿座，10是絲杠， 11是推桿，12是活塞，13是活塞缸，14是活塞缸與制動器之間的液壓連接管路，15是制動器 (盤式制動器或鼓式制動器)，16是活塞密封圈，17是螺栓，18是螺母。
具體實施方式
本實用新型提出的汽車電子機械液壓制動系統，其結構如圖1所示，包括 四個車輪制動執行機構4，用于接收電子控制單元的制動信號，并實現對車輪的制
動，車輪制動執行機構通過供電線路與電子控制單元相連；四個車輪制動執行機構安裝在CN 201457350 U
說明書
車身底板上； 制動操作機構，由制動踏板1、踏板感覺模擬器2和踏板信號傳感器3組成，用于 當駕駛員踩下所述制動踏板1之后，踏板感覺模擬器2為駕駛員提供與傳統真空助力制動 系統相似的踏板感覺，踏板信號傳感器3采集駕駛員踩下所述制動踏板產生的制動信號， 通過電子線路將該制動信號傳遞給電子控制單元，制動操作機構安裝在車輛駕駛員右腳下 前輪輪速傳感器和后輪輪速傳感器5，用于接收車輪的轉速信號，并將轉速信號發 送至電子控制單元，前輪輪速傳感器安裝在車輛轉向節上，后輪輪速傳感器安裝在車輛后 軸的軸頭上； 報警燈6，用于接收電子控制單元的報警信息，并顯示，報警燈6安裝于車輛駕駛 儀表板上； 電子控制單元，用于接收踏板信號傳感器采集的駕駛員踏板信號以及前輪輪速傳 感器和后輪輪速傳感器采集的輪速信號，并根據踏板信號判斷駕駛員的制動意圖，根據輪 速信號計算車輪的滑動率，計算出對各車輪施加的制動力，并控制各個車輪制動執行機構 的電機電壓，進而控制電機的輸出扭矩；當系統出現故障時，電子控制單元發出報警信息， 使報警燈顯示；電子控制單元安裝在車輛發動機艙內。 本實用新型制動系統中，車輪制動執行機構的結構如圖2所示，由電機7、大螺母 8、推桿座9、絲杠10、推桿11、活塞12、活塞缸13、活塞缸與制動器之間的液壓連接管路14 和制動器15組成。電機7通過供電線路與所述的電子控制單元相連。絲杠10與電機7的 輸出軸相對固定，絲杠10、推桿座9和活塞缸13同軸安裝，活塞缸13固定在車輛的車身底 板上，通過液壓連接管路14與制動器15連接。絲杠10伸入推桿座9中。大螺母8與絲杠 10相互嚙合，大螺母8與推桿座9相對固定。推桿座9通過推桿11與活塞12相互聯動，活 塞12置于活塞缸13中，活塞12上安裝有密封圈16。 本實用新型制動系統中的踏板信號傳感器，可以是踏板行程傳感器，也可以是踏 板力傳感器，或者兩者并用。電子控制單元，可以采用Infineon公司的XC164十六位單片 機，單片機的電源是車載蓄電池組。 制動執行機構，包括電機、將電機輸出的旋轉運動轉化為直線運動的機構、推桿活 塞機構、活塞缸、活塞缸與制動器之間的液壓連接管路和制動器，制動器可以采用已有常規 的盤式制動器或鼓式制動器。制動執行機構中的將電機輸出的旋轉運動轉化為直線運動的 機構在原理上是一個滾動螺旋機構，螺桿即絲杠10是旋轉部分，與所述電機的輸出軸固定 后由電機的輸出軸帶動旋轉；大螺母8是直線運動部分，其與推桿活塞機構的推桿座9通過 螺栓或者其他方式連接，本實用新型的一個實施例中采用螺栓17和螺母18固定。大螺母 8推動推桿活塞機構的活塞12在活塞缸13中往復運動。 電子線路包括供電線路和控制信號線路。報警燈在制動系統出現錯誤的時候會顯 示報警信息。 以下介紹本實用新型制動系統的工作過程 駕駛員踩下制動踏板1后，踏板感覺模擬器2為駕駛員提供與傳統真空助力制動 系統相似的踏板感覺，踏板信號傳感器3采集制動信號并傳遞給電子控制單元。電子控制 單元接收輪速傳感器采集的輪速信號，依據ABS控制策略，計算出每個車輪應該施加的制動力大小以及與之對應的每個車輪制動執行機構的電機應該施加電壓的大小。通過控制向 電機施加的電壓的P麗波占空比的大小，實現控制向電機施加電壓的大小，從而控制電機 的輸出扭矩大小。滾動螺旋機構將電機輸出的旋轉運動轉化為直線運動，并起到了減速增 扭的作用，使電機的輸出扭矩轉化為作用在推桿活塞機構上的推力。該推力由制動執行機 構中的液壓系統(包括活塞缸13、活塞缸與制動器之間的液壓連接管路14、制動器15)進 一步的放大，并作用在制動器上，由制動器中的制動塊作用在制動盤(或制動鼓)上。通過 控制電機上施加的電壓的大小，達到控制制動器中制動塊對制動盤(或制動鼓)壓緊力大 小的目的，從而控制制動力的大小，實現ABS控制過程。當系統出現故障時，電子控制單元 發出報警信息，使報警燈顯示。 最后應該說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本實用新型的技術方案而非限 制，盡管參照具體的實施方案對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當 理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方 案的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求一種汽車電子機械液壓制動系統，其特征在于該制動系統包括四個車輪制動執行機構，用于接收電子控制單元的制動信號，并實現對車輪的制動，車輪制動執行機構通過供電線路與電子控制單元相連；四個車輪制動執行機構安裝在車輛車身的底板上；制動操作機構，由制動踏板、踏板感覺模擬器和踏板信號傳感器組成，用于當駕駛員踩下所述制動踏板之后，踏板感覺模擬器為駕駛員提供與傳統真空助力制動系統相似的踏板感覺，踏板信號傳感器采集駕駛員踩下所述制動踏板產生的制動信號，通過電子線路將該制動信號傳遞給電子控制單元，制動操作機構安裝在車輛駕駛員右腳下側；前輪輪速傳感器和后輪輪速傳感器，用于接收車輪的轉速信號，并將轉速信號發送至電子控制單元，前輪輪速傳感器安裝在轉向節上，后輪輪速傳感器安裝在后軸的軸頭上；報警燈，用于接收電子控制單元的報警信息，并顯示，報警燈安裝于車輛駕駛儀表板上；電子控制單元，用于接收踏板信號傳感器采集的駕駛員踏板信號以及前輪輪速傳感器和后輪輪速傳感器采集的輪速信號，并根據踏板信號判斷駕駛員的制動意圖，根據輪速信號計算車輪的滑動率，計算出對各車輪施加的制動力，并控制各個車輪制動執行機構的電機電壓，進而控制電機輸出扭矩；當系統出現故障時，電子控制單元發出報警信息，使報警燈顯示，電子控制單元安裝在車輛發動機艙內。
2. 如權利要求1所述的制動系統，其特征在于其中所述的車輪制動執行機構由電機、 大螺母、推桿座、絲杠、推桿、活塞、活塞缸和制動器組成，所述的電機通過供電線路與所述 的電子控制單元相連；所述的絲杠與電機的輸出軸相對固定，絲杠、推桿座和活塞缸同軸安 裝，所述的活塞缸固定在車輛車身的底板上，通過液壓連接管路與制動器連接；所述的絲杠 伸入推桿座中，所述的大螺母與絲杠相互嚙合，大螺母與推桿座相對固定；推桿座通過所述 的推桿與所述的活塞相互聯動，活塞置于活塞缸中。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車電子機械液壓制動系統，屬于汽車制造技術領域。包括四個車輪制動執行機構，用于接收電子控制單元的制動信號，并實現對車輪的制動；制動操作機構，用于當駕駛員踩下制動踏板后，踏板感覺模擬器為駕駛員提供踏板感覺，踏板信號傳感器采集駕駛員的制動信號；前輪輪速傳感器和后輪輪速傳感器，用于接收車輪的轉速信號；報警燈，用于接收電子控制單元的報警信息，并顯示；電子控制單元，用于根據各種接收的信號，計算出對各車輪施加的制動力。本實用新型的制動系統中，各車輪都有各自獨立的車輪制動執行機構，具有更高的可靠性。機械減速比大大降低，具有更高的正、逆效率，控制更加方便具有很好的擴展性。
文檔編號B60T17/22GK201457350SQ20092011066
公開日2010年5月12日 申請日期2009年8月6日 優先權日2009年8月6日
發明者于良耀, 何元超, 單東升, 宋健, 徐祖惠, 朱典彬, 李亮, 李紅志, 沈俊, 王偉瑋, 王治中, 童幸源 申請人:清華大學;武漢元豐汽車電控系統有限公司