一種電液復合伺服制動系統的制作方法

本實用新型屬于汽車制動系統
技術領域：
，具體來說，是一種利用同步帶和滾珠絲杠機構作為主要伺服傳動的電液復合伺服制動系統。
背景技術：
：作為汽車核心安全部件的制動系統歷經了數次重大變遷和改進。從最初的皮革摩擦制動到后來出現鼓式、盤式制動器，再到后來出現真空助力、電動助力、防抱死制動系統(ABS)以及與ABS相適應但成本較高的中心閥式制動主缸等。近年來又興起了線控制動系統(Brake-by-wire)的研發，如電子液壓制動(EHB)和電子機械制動(EMB)。目前汽車液壓制動系統大多采用真空助力，少數汽車采用電動助力(如日產汽車公司的e-ACT制動系統)等其它形式的助力裝置。采用真空助力的車輛，助力大小不可控，制動性能的恒定性和穩定性得不到保證；而采用普通電動制動助力的車輛會因ABS介入壓力調節所引起的制動踏板力劇烈波動。同時，無論是真空助力制動或是電動助力制動，都不能方便的實現底盤的主動控制。而線控制動系統的出現，不僅僅在于提高了傳統意義上的汽車制動性能如制動效能、制動效能的恒定性以及制動時的方向穩定性，更是為了適應現代汽車的底盤主動控制。線控制動系統克服了傳統助力制動系統不能方便地實施主動制動(所謂“主動制動”，是指在制動踏板未被踩下的情況下仍然可以實現對全部或部分車輪的制動)的缺陷。助力制動系統的這個不足使其不能很好地滿足自主緊急制動(AEB)、驅動防滑控制(ASR)、電子穩定控制(ESC)及自適應巡航控制(ACC)等底盤主動控制系統的主動制動需要。雖然裝有ASR和基于差壓制動的ESC汽車能夠通過這些主動控制系統的液壓控制單元實施主動制動，但其壓力建立時間相對較長，而且因其電磁閥不適宜長時間連續工作故難以滿足AEB等控制系統的主動增壓需要。另外，采用線控制動還可以獲得更好的制動踏板感覺，避免了傳統助力制動系統因ABS介入壓力調節所引起的劇烈制動踏板力波動。雖然采用中心閥式制動主缸亦可以解決傳統助力制動系統的踏板力波動問題，但同樣增加了制動系統的復雜性與成本。在線控制動系統中，人力踩踏制動踏板僅提供制動信號，制動能量通常由人力以外的其它供能裝置供給。為提高線控制動系統的失效防護功能，其電子控制單元可以廣泛地自診斷和持續不斷地監控全部系統可信度狀態。在系統發生故障而出現危險狀態時，系統還可以自動地向駕駛員提供現有的、最好的部分功能。在發生故障時故障存貯器存貯的故障信息便于診斷和維修。目前，已有多種結構的EHB應用于量產汽車，如博世公司的電液制動控制(SBC)系統、豐田汽車公司的ECB系統和大陸公司的RBS系統等。EHB一般采用高壓儲液罐作為供能裝置，其壓力由電動液壓泵產生，必要時可以實施主動制動。制動時將高壓儲液罐的制動液導入主缸推動其活塞或直接輸送給輪缸，依靠控制裝置調節輪缸的制動壓力。采用踏板行程模擬器為駕駛員提供制動踏板感覺，且具有人力備份制動的功能。當EHB系統失效時，使用備用的人力液壓制動系統。此類制動系統因需要高壓儲液罐以及額外的備份液壓系統，系統結構不是很緊湊。高壓儲液罐使制動系統能很快建立制動壓力，可以縮短制動距離，但在發生碰撞等情況下可能導致高壓泄漏威脅乘員安全，存在安全隱患。另外，用于高壓儲液罐的泵及其驅動電機即使在未制動時也需頻繁工作，使用壽命受到影響。EMB系統則依靠控制裝置控制電機帶動減速增扭等轉換機構，直接將制動塊壓靠在制動盤上產生制動力。因不需要制動液和液壓管路，EMB系統具有制動器初始壓力建立時間短、動態響應快等優點，甚至超過了依靠液壓泵輸出液壓力的EHB。德國大陸特維斯公司、西門子公司和美國德爾福公司等全球各主要汽車零部件公司都相繼研制出各自的EMB原型樣機。此類制動系統需要復雜的機械轉換結構才能產生制動力，雖然響應速度快，但失效防護能力難以獲得汽車制造商的信賴。采用EMB后無法繼續使用傳統的制動器，需要重新開發新式的制動器以及使用高性能的電源，制造成本較高。由于這些原因，EMB迄今未在量產汽車上得到應用。除前面提到的EHB和EMB外，采用電機驅動制動主缸活塞的電液制動系統構成了另外一類線控制動系統，公開號為CN103010199A的中國發明專利“一種汽車線控制動系統”即屬于此類。各類線控制動系統雖然具有如上所述的諸多優點，但它們相對于非線控系統而言同時也存在一些不足：需要設置專門的失效備份裝置，增加了系統的復雜程度和成本；正常工作條件下踏板力總是依賴模擬器產生，踏板力不可調節；施加于制動踏板的人力沒有被直接用來產生制動力，不利于縮短制動器起作用時間。為解決上述問題，很多公司提出了多種結構方案，比如博世公司最近新推出了電動機械助力器iBooster，其電機扭矩經由蝸輪蝸桿放大，并通過齒輪齒條傳動裝置轉換為直線推力，最終由齒條經頂桿推動主缸活塞實現助力制動。該裝置同時還具有主動制動功能。但是蝸輪蝸桿機械效率較低，且易導致磨損和失效。技術實現要素：為了解決上述現有技術的問題，本實用新型的目的是提出一種利用同步帶和滾珠絲杠機構作為主要伺服傳動的電液復合伺服制動系統，可以在電動助力制動模式、主動制動模式等多種模式下工作，并具有人力備份制動功能。為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：一種電液復合伺服制動系統，其特征在于：包括制動踏板、踏板回位裝置、電動助力總成、主缸、儲液罐、主缸壓力傳感器、液壓控制單元、輪缸、電機、電子控制單元、制動踏板行程傳感器；其中：所述踏板回位裝置包括回位彈性件、推桿和彈性件底座，所述推桿的后端部與所述制動踏板相連；所述電動助力總成包括殼體、絲杠、滾珠絲杠螺母、推盤、反應盤推塊、反應盤滑塊、反應盤、頂桿、電機和同步帶；所述絲杠僅可繞自身軸向轉動地連接在所述殼體內，所述滾珠絲杠螺母僅可沿所述滾珠絲杠的軸向前后運動地配合在所述滾珠絲杠上，所述推盤前后運動地設置在所述滾珠絲杠螺母的前端；所述反應盤推塊、反應盤滑塊和反應盤分別可前后運動設置并從后向前依次設置在所述推盤的中孔內，所述推桿從后向前活動貫穿所述絲杠并且所述推桿的前端頂在所述反應盤推塊上，所述頂桿的后端頂在所述反應盤上；所述電機的輸出軸通過所述同步帶與所述絲杠相連；所述主缸包括主缸缸體、主缸第一活塞、主缸第二活塞、第一活塞回位彈簧和第二活塞回位彈簧；其中，所述主缸第一活塞的后端部活動穿過所述主缸缸體的后端面，所述主缸第二活塞位于所述主缸缸體的內側前部；所述主缸第一活塞與所述主缸第二活塞之間形成第一高壓腔，所述主缸第二活塞與所述主缸缸體的前端面之間形成第二高壓腔；所述頂桿的前端頂在所述主缸第一活塞上；所述儲液罐分別與所述主缸缸體中的所述第一高壓腔和所述第二高壓腔相連；所述第一高壓腔和所述第二高壓腔分別通過制動管路與所述液壓控制單元相連，所述液壓控制單元與所述輪缸通過制動管路相連；所述主缸壓力傳感器設置在所述主缸上，所述制動踏板行程傳感器設置在所述制動踏板上，所述電子控制單元分別與所述電機、所述主缸壓力傳感器和所述制動踏板行程傳感器相連接，所述電子控制單元接收所述制動踏板行程傳感器獲取的制動踏板的位移信號以及所述主缸壓力傳感器獲取的所述第一高壓腔或所述第二高壓腔的壓力信號，并控制所述電機的輸出轉矩。優選地，所述回位彈性件為回位彈簧，所述彈性件底座為彈簧座。彈性件底座可與防火墻固連。駕駛員踩下踏板后，推桿推動回位彈性件使其壓縮，駕駛員松開踏板后，壓縮的回位彈性件幫助踏板回位。優選地，所述殼體包括助力總成后殼體和助力總成前殼體，所述助力總成后殼體內設有防塵塞，所述推桿活動穿過所述防塵塞。優選地，所述絲杠通過軸承轉動連接在所述殼體內。所述殼體內還設有限制絲杠軸向運動的卡環。其中，絲杠為中空結構，推桿可活動穿過絲杠。優選地，所述推桿的前端具有球頭，所述球頭嵌在所述反應盤推塊中。作為一種優選的實施方式，所述軸承為角接觸球軸承。其中，所述滾珠絲杠螺母的外表面上開設有沿軸向前后延伸的限位槽，所述殼體上固設有與所述限位槽滑動配合的限位件。固定在殼體上的限位件限制了滾珠絲杠螺母的周向運動，使其只能平動，即只能沿著軸向前后運動。在一具體實施例中，所述限位件為安裝在殼體側壁的鍵。所述限位件抵擋所述推盤，阻止所述推盤向后運動。優選地，所述主缸第一活塞的前端面上垂直固連有螺栓，所述螺栓的頭部穿過一罩體的頂面后與所述罩體的頂面上的臺階配合定位，所述罩體的底面固定在所述主缸第二活塞的后端面上，所述螺栓的長度大于所述罩體的高度。進一步優選地，所述罩體的側壁上開設有進液孔與出液孔。其中，所述反應盤滑塊與所述反應盤推塊之間的軸向間隙小于所述反應盤推塊與所述推盤之間的軸向間隙。推桿向前推動反應盤推塊時，會先推動反應盤滑塊，進而推動反應盤；主缸的頂桿的后端頂在反應盤上，反應盤向前運動會推動頂桿，進而幫助主缸建立壓力。優選地，所述推盤的中孔在后端部設有對所述反應盤推塊進行限位的后臺階，所述反應盤推塊的后部設有與所述后臺階對應的限位部。優選地，所述推盤的中孔在前端部設有對所述反應盤限位的前臺階。在具體實施例中，所述輪缸包括左后輪缸、右后輪缸、左前輪缸和右前輪缸。由于采用上述技術方案，本實用新型具有以下優點：1、本實用新型電液復合伺服制動系統不僅有高可靠性、制動踏板感覺可設計等優勢，還可與不同的主動制動系統兼容，方便實現主動制動；2、本實用新型電液復合伺服制動系統利用同步帶和滾珠絲杠機構作為主要伺服傳動系，有準確傳動比且可選傳動比范圍大，結構緊湊，傳動效率高；實際應用中可用小扭矩的電機，節約成本；3、本實用新型電液復合伺服制動系統采用了反應盤結構，能對踏板提供直接力反饋，提供良好的踏板感覺；4、本實用新型電液復合伺服制動系統可在極限情況下實現人力備份制動，不需要另設專門的制動失效備份裝置；5、本實用新型電液復合伺服制動系統能夠沿用傳統的串列雙腔制動主缸和制動器，同時可利用助力電機實施主動制動，無須采用具有部分或全部車輪主動增壓功能的液壓控制單元，降低了制造成本；6、本實用新型中電機安裝精度要求低，可以較為自由的布置電機位置。附圖說明圖1為本實用新型的電液復合伺服制動系統的結構示意圖。圖2為圖1中A部放大圖。附圖中：1-制動踏板2-踏板回位裝置3-電動助力總成4-主缸5-儲液罐6-主缸壓力傳感器7-液壓控制單元8-輪缸9-車載其它傳感器10-電子控制單元11-踏板行程傳感器201-回位彈性件202-推桿203-彈性件底座301-防塵塞302-助力總成后殼體303-角接觸球軸承304-助力總成前殼體305-滾珠絲杠螺母306-限位件307-推盤308-頂桿309-反應盤310-反應盤滑塊311-反應盤推塊312-電機313-同步帶314-絲杠401-主缸缸體402-主缸第一活塞403-螺栓404-第一活塞回位彈簧405-罩體406-主缸第二活塞407-第二活塞回位彈簧408-密封圈具體實施方式下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明。請參閱圖1，本實用新型是一種利用同步帶和滾珠絲杠機構作為主要伺服傳動的電液復合伺服制動系統，它包括制動踏板1、踏板回位裝置2、電動助力總成3、主缸4、儲液罐5、主缸壓力傳感器6、液壓控制單元7、輪缸8、電子控制單元10與踏板行程傳感器11。電子控制單元10，即ECU(ElectronicControlUnit)，又稱為“行車電腦”、“車載電腦”。踏板回位裝置2包括回位彈性件201、推桿202和彈性件底座203。彈性件底座203可與防火墻固連，推桿202的后端部通過支承銷與制動器踏板相連，并且推桿202穿過彈性件底座203和防火墻。本實施例里，回位彈性件201為回位彈簧，彈性件底座203為彈簧座。駕駛員踩下踏板后，推桿202推動活塞使其壓縮，駕駛員松開制動踏板1后，壓縮的回位彈性件201幫助制動踏板1回位。電動助力總成3包括殼體、滾珠絲杠螺母305、限位件306、推盤307、頂桿308、反應盤309、反應盤滑塊310、反應盤推塊311、電機312、同步帶313、絲杠314。其中，所述殼體包括助力總成后殼體302和助力總成前殼體304，助力總成后殼體302內設有防塵塞301，推桿202活動穿過防塵塞301。絲杠314通過軸承轉動連接在所述殼體內，其中，在本實施例里，所述軸承為角接觸球軸承303。所述殼體內還設有限制絲杠314軸向運動的卡環。通過角接觸球軸承303和卡環的作用，限制絲杠314的軸向運動，使其僅能夠繞自身軸向轉動。角接觸軸承303和卡環均固定在助力總成后殼體302上。具體地，絲杠314為中空結構，推桿202可活動穿過絲杠314。推桿202的前端具有球頭，球頭嵌在反應盤推塊311中，反應盤推塊311前后運動地嵌設在推盤307中。如圖2所示，滾珠絲杠螺母305的外表面上開設有沿軸向前后延伸的限位槽3051，殼體上固設有與限位槽3051滑動配合的限位件306。固定在殼體上的限位件306限制了滾珠絲杠螺母305的周向運動，使其只能沿著絲杠314的軸向前后運動。在本實施例中，限位件306為安裝在殼體側壁的鍵，具體地是安裝在助力總成前殼體304上。同時，限位件306恰好可抵擋推盤307，阻止推盤307向后運動。反應盤滑塊310與反應盤推塊311之間的軸向間隙d小于反應盤推塊311與推盤307之間的軸向間隙D。具體地，如圖2所示，推盤307的中孔在后端部設有對反應盤推塊311進行限位的后臺階3071，反應盤推塊311的后部設有與后臺階3071對應的限位部3111。推盤307的中孔在前端部設有對反應盤309限位的前臺階3072。另外，在本實施例中，輪缸8包括左后輪缸801、右后輪缸802、左前輪缸803和右前輪缸804，如圖1所示。電子控制單元10還與車載其它傳感器9相連。當踩下制動踏板1，推桿202的球頭推動反應盤推塊311向前運動時，反應盤推塊311首先消除與反應盤滑塊310之間的軸向間隙d，從而推動反應盤309和頂桿308向前運動。同時，在運動過程中反應盤推塊311也可能會消除與推盤307之間的軸向間隙D，推動推盤307向前運動。電機312通過同步帶313與滾珠絲杠314相連，因為限位件306限制了滾珠絲杠螺母305的轉動，當電機312旋轉，帶動滾珠絲杠314旋轉時，滾珠絲杠螺母305將會平動，并推動推盤307、反應盤309與頂桿308向前運動，從而幫助主缸4建立液壓壓力。主缸4包括主缸缸體401、主缸第一活塞402、螺栓403、第一活塞回位彈簧404、罩體405、主缸第二活塞406、第二活塞回位彈簧407和密封圈408。其中，主缸第一活塞402部分位于主缸缸體401外，主缸第二活塞406位于主缸缸體401內。主缸第一活塞402與主缸第二活塞406形成第一高壓腔；主缸第二活塞406與主缸缸體401前端面之間形成第二高壓腔，通過推動頂桿308，可實現主缸第一活塞402沿主缸缸體401的軸向向前運動。主缸第一活塞402與主缸缸體401的后端部內側面之間設置有密封圈408，通過密封圈408實現主缸缸體401的密封。主缸第一活塞402與主缸第二活塞406間同軸設置有第一活塞回位彈簧404，第一活塞回位彈簧404兩端分別與主缸第一活塞402、主缸第二活塞406接觸；主缸第二活塞406與主缸缸體401的前端面間同軸設置有第二活塞回位彈簧407；第二活塞回位彈簧407兩端分別與主缸缸體401、主缸第二活塞406接觸。主缸第一活塞402的前端面上垂直固連有螺栓403，螺栓403頭部穿過一罩體405的頂面后與罩體405的頂面上的臺階配合定位，實現罩體405在螺栓403軸向上的限位。罩體405的底面與主缸第二活塞406后端面上的環形凸起配合定位。上述螺栓403的長度大于罩體405的高度，由此當第一高壓腔內部充滿制動液時，推動主缸第一活塞402的運動可帶動主缸第二活塞406運動，此時主缸第一活塞402上的螺栓403與罩體405以及主缸第二活塞406間的相對位置不變；而當第一高壓腔內部制動液不足(出現漏液情況)時，推動主缸第一活塞402的運動，會使主缸第一活塞402上的螺栓403運動至與主缸第二活塞406后端面接觸后，繼續運動，進而推動主缸第二活塞406運動。上述罩體405的側壁上的相對位置開有進液孔與出液孔，防止制動液困在罩體405內，影響螺栓403運動。制動踏板1通過支承銷與推桿202相連；儲液罐5分別與主缸4的第一高壓腔和第二高壓腔相連；主缸4的第一高壓腔和第二高壓腔分別與液壓控制單元7通過制動管路701、702連通；液壓控制單元7通過制動管路與四個輪缸8相連接，即液壓控制單元7通過制動管路分別與左后輪缸801、右后輪缸802、左前輪缸803和右前輪缸804相連接。電機312和液壓控制單元7均與車輛上的電子控制單元10相連；同時，電子控制單元10還分別與踏板行程傳感器11和主缸壓力傳感器6相連；踏板行程傳感器11安裝在制動踏板1上，用來獲取制動踏板1的位移信號；主缸壓力傳感器6安裝在主缸4上，用來獲取主缸4的第一高壓腔或第二高壓腔的壓力信號。由此，通過電子控制單元10根據接收到的車載其它傳感器9及踏板行程傳感器11、主缸壓力傳感器6的采集信號，對電機312和液壓控制單元7進行控制，實現電動伺服液壓制動系統的助力制動或主動制動。下面對各個工作模式工作過程進行說明。1、電動助力制動模式踩下制動踏板1后，推桿202的球頭端推動反應盤推塊311，進而推動反應盤滑塊310與反應盤309，此時，制動踏板1的作用力經由杠桿結構、推桿202、反應盤推塊311、反應盤滑塊310、反應盤309、頂桿308，最終作用于主缸第一活塞402，從而產生制動壓力。同時，電子控制單元10根據制動踏板行程傳感器11采集的制動踏板1位移信號，根據助力特性曲線得出電機312的助力轉矩，由此，控制電機312的輸出轉矩，電機312的輸出轉矩依次經同步帶313、絲杠314、滾珠絲杠螺母305、推盤307、反應盤309及頂桿308施加助力推動主缸第一活塞402運動。在制動踏板1的作用力及電機312的驅動力的共同作用下，主缸4的第一高壓腔與第二高壓腔內建立制動壓力，使第一高壓腔和第二高壓腔內的制動液經液壓控制單元7輸出至四個輪缸8，即左后輪缸801、右后輪缸802、左前輪缸803和右前輪缸804，最終實現電動助力制動。電動助力制動模式作為電液復合制動系統正常的工作模式，電子控制單元10僅根據制動踏板行程傳感器11采集的制動踏板1位移信號，對制動踏板1踩踏狀態進行檢測，當檢測到制動踏板1被踩下時，則電子控制單元10選擇電動助力制動模式。2、主動制動模式電子控制單元10若檢測到車輛有主動制動需求，將控制電機312輸出轉矩，經滾珠絲杠傳動系推動推盤307，最終推動主缸活賽使主缸4的第一高壓腔與第二高壓腔內建立壓力，且通過液壓控制單元7選擇全部車輪或部分車輪實施制動，并在必要時調整各輪缸8的制動壓力。由于反應盤滑塊311與推盤307之間并不是固連，即推盤307不會帶動反應盤滑塊311運動，因此制動踏板1不會因主動制動而產生不必要的運動。主動制動模式可用于裝有主動制動系統的汽車，若電子控制單元10檢測到車輛有主動制動需求，則選擇主動制動模式，如：本實用新型電液復合伺服制動系統可用于自主緊急制動系統(AEB)中，電子控制單元10通過雷達或攝像頭等環境感知模塊檢測車輛距離障礙物過近且即將發生追尾碰撞時，電子控制單元10會控制電機312輸出轉矩，實現主動制動。3、人力備份制動當本實用新型的電液復合伺服制動系統中的電子控制單元10、液壓控制單元7或車載控制傳感器及制動踏板行程傳感器11、主缸壓力傳感器6等發生故障，電子控制單元10不能控制電機312輸出正常的轉矩時，駕駛員可通過踩下制動踏板1，滿足最基本的制動需求。如：在極端情況下，當整個電液復合伺服制動系統的電源失效，即滾珠絲杠螺母305不推動推盤307，駕駛員踩制動踏板1仍可通過推桿202來推動反應盤推塊311，進而推動反應盤滑塊310、反應盤309與頂桿308，令主缸4產生壓力；同時反應盤推塊311也會推動推盤307向前移動。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍，凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3