車輛及車輛復合制動系統的制作方法

本發明涉及車輛制動系統，具體而言涉及一種使用具有反饋旋轉電機以及增壓旋轉電機并使用耦合器實現機械解耦的復合制動系統。

背景技術：

車輛制動系統是保障車輛正常、安全行駛的關鍵。制動系統主要包括供能裝置、控制裝置、傳動裝置和制動器四基板，制動主缸是傳動裝置中的關鍵，其一般安裝在汽車的前部，靠近駕駛室或者發動機艙的位置，實現力與液壓的轉換，作為能量轉換裝置，在駕駛員或者自動駕駛系統/輔助駕駛系統的控制下，與輪缸一起，實現車輛的制動。在一般的車輛上，通常是由制動踏板(或助力器的頂桿)控制活塞，將制動踏板和助力器產生的力轉換為相應的液壓，以一定的壓力壓入制動輪缸，從而產生制動動作的制動力。

電子液壓制動系統是在傳統的液壓制動系統的基礎上改善和發展而來的，包括了一個電子制動踏板總成，與傳統的液壓制動踏板相比，它通過踏板傳感器例如位移傳感器或者角度傳感器，能夠精確地感知駕駛人控制踏板的需求(例如輕重緩急)，或者基于上位ecu例如自動駕駛系統/輔助駕駛系統的制動需求，將對應的電信號傳遞給制動系統ecu，ecu根據不同的制動需求自動調節車輪的制動壓力，可避免了液壓機械制動系統作用反力引起的振動而導致駕駛者不自覺地減小制動力的危險。同時，采用電子液壓系統也更加有利于實現駕駛的安全風險規避，具有更少的響應時間。

技術實現要素：

本發明旨在提出一種車輛復合制動系統，包括：

制動踏板；

連桿，與所述制動踏板連接，該連桿被設置成在所述制動踏板運動時具有相應的行程；

運動傳感器，用于感知所述制動踏板被踩踏時的運動狀態；

制動主缸，具有至少一個可在制動主缸的缸體內活動的活塞；

第一旋轉電機，被設置作為制動踏板制動感覺反饋機構，響應于所述制動踏板的運動而被驅動旋轉以產生阻礙所述制動踏板進一步運動的阻抗力，所述連桿傳遞該阻抗力至制動踏板；

第二旋轉電機，被設置作為制動增壓機構，被驅動旋轉以產生用于推動制動主缸的活塞運動的推力，所述制動主缸的活塞響應于該制動增壓機構產生的推力而壓縮液體產生液壓；

其中：所述第一旋轉電機具有第一轉軸；第二旋轉電機具有第二轉軸；所述車輛復合制動系統還包括一設置在第一旋轉電機與第二旋轉電機之間的耦合器，該耦合器包括：用于連接至第一旋轉電機的轉軸并可受其驅動旋轉的第一旋轉體；用于連接至所述第二旋轉電機的轉軸并可受其驅動旋轉的第二旋轉體；其中，所述第一旋轉體與第二旋轉體在所述第一旋轉電機和/或第二旋轉電機的帶動下可獨立旋轉，并且在二者旋轉方向上具有空隙；所述空隙可籍由所述第一旋轉電機和/或第二旋轉電機的運轉狀態調整而減小或消除；并且，在所述空隙保持時，所述制動踏板與制動主缸之間保持機械解耦狀態，在所述空隙消除時，制動踏板與制動主缸之間機械解耦狀態解除。

由以上技術方案可知，本發明提出的車輛復合制動系統，尤其是使用旋轉電機作為制動力反饋電機以及使用旋轉電機作為增壓電機的電子液壓制動系統，采用新的耦合器實現制動踏板與制動主缸的活塞/增壓器之間的機械解耦，其兩個轉動部件隨著增壓電機和反饋電機而同步轉動，并且通過在耦合器的轉動方向上保留一定空隙使得耦合塊之間的位置可隨著車輛不同的工況而改變，尤其是在正常制動狀態、制動力不足狀態以及其他異常狀態下，能夠通過該耦合器來實現對異常狀態的控制和制動風險的解除，使得制動安全得到保障。同時，使用該耦合器還可以使得整個系統不再采用液壓增壓器件或者真空增壓器件，而直接采用簡單且技術成熟的旋轉電機作為增壓裝置和制動感覺反饋模擬器，容易實現機械解耦，并且在控制上更加容易實現多功能性以及穩定性保障。

應當理解，前述構思以及在下面更加詳細地描述的額外構思的所有組合只要在這樣的構思不相互矛盾的情況下都可以被視為本公開的發明主題的一基板。另外，所要求保護的主題的所有組合都被視為本公開的發明主題的一基板。

結合附圖從下面的描述中可以更加全面地理解本發明教導的前述和其他方面、實施例和特征。本發明的其他附加方面例如示例性實施方式的特征和/或有益效果將在下面的描述中顯見，或通過根據本發明教導的具體實施方式的實踐中得知。

附圖說明

附圖不意在按比例繪制。在附圖中，在各個圖中示出的每個相同或近似相同的組成基板可以用相同的標號表示。為了清晰起見，在每個圖中，并非每個組成基板均被標記。現在，將通過例子并參考附圖來描述本發明的各個方面的實施例，其中：

圖1是根據本發明某些實施例的車輛制動系統的示意圖。

圖2是根據本發明某些實施例的耦合器的示意圖，側視圖。

圖3是根據本發明某些實施例的耦合器的反饋部分(第一基板)的示意圖，正視圖。

圖4是根據本發明某些實施例的耦合器的增壓部分(第二基板)的示意圖，正視圖。

圖5是根據本發明某些實施例的增壓傳動機構的傳動結構示意圖。

圖6是根據本發明另一實施例的增壓傳動機構的傳動結構示意圖。

具體實施方式

為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。

在本公開中參照附圖來描述本發明的各方面，附圖中示出了許多說明的實施例。本公開的實施例不必定意在包括本發明的所有方面。應當理解，上面介紹的多種構思和實施例，以及下面更加詳細地描述的那些構思和實施方式可以以很多方式中任意一種來實施，這是因為本發明所公開的構思和實施例并不限于任何實施方式。另外，本發明公開的一些方面可以單獨使用，或者與本發明公開的其他方面的任何適當組合來使用。

結合圖1、圖2所示，車輛用的制動系統，尤其是圖1中的電子液壓制動系統100，具有制動踏板101、連桿102、回復彈簧103、角度傳感器104、踏板傳動機構105、踏板力反饋電機106、耦合器108、增壓電機110、增壓傳動機構111、制動主缸112以及補充液罐120，還包括與制動主缸112、反饋電機106、增壓電機110以及角度傳感器104連接的制動系統ecu(為便于描述和簡要說明，以下簡稱ecu)130。ecu作為制動系統的控制中樞，整體控制制動系統的運行與實現。

本發明以上以及以下將要描述的各個實施例中，反饋電機106和增壓電機110均為旋轉電機。

如圖1所示，制動主缸112具有兩個供壓出口管路112a和112b，用于輸出液壓至制動輪缸(未標示)，從而產生所需的制動力，以對車輪施加制動控制。

制動主缸112在工作時籍由補充液灌120通過供壓入口管路120a和120b向制動主缸112的缸體內補充制動液。

在一些典型實現過程中，當制動踏板101受到駕駛者踩踏，即通過制動踏板得到駕駛者的預期制動期望(制動需求)時，通過連桿102發生旋轉，角度傳感器104采集踏板的運動信號(例如基于采集到的連桿的旋轉角度而體現)并將踏板運動信號發送至ecu130，ecu根據制動需求控制增壓電機110的增壓助力輸出以及反饋電機106提供至踏板的反饋，增壓電機110的輸出經由導桿等傳遞機構將力傳遞到旋轉制動主缸，從而使得制動主缸112的容積發生變化，從而引起液壓的輸出，液壓輸出到輪缸后由制動器例如盤式制動器或者鼓式制動器執行制動動作，從而實現踏板制動。而反饋電機106的輸出則施加到連桿102與制動踏板101上，模擬制動感覺。

如圖1，回復彈簧103，作為恢復機構，設置在反饋106電機與制動踏板101之間，并具有使制動踏板恢復到初始狀態的趨勢。回復彈簧103，尤其是扭轉彈簧，可以是設置在連桿102上，尤其用于提供阻礙連桿隨著制動踏板運動的力，并且具有使得連桿恢復到初始狀態的趨勢。尤其優選的是，扭轉彈簧的彈簧軸線與反饋電機106的轉軸軸線平行或者位于同一直線上。

在一些實施例中，還可以設置多個前述的回復彈簧103。

在可選的例子中，這樣的回復彈簧103與反饋電機106共同或者單獨提供阻礙制動踏板101前進的阻抗力以向駕駛者給予制動感覺反饋。

結合圖1，角度傳感器104，被設置用于采集制動踏板101的運動信息，從而得到駕駛者的制動需求與預期。當然，在一些實施例中，制動踏板101的運動信息的采集或者制動需求的采集還可以是通過其他方式來實現，例如基于踏板行程變化的采集(通過位移傳感器)，或者通過施加到踏板上的壓力的采集(通過力傳感器)來實現，但這些舉例并非用于限定本發明的實施。

踏板傳動機構105，設置在制動踏板101與反饋電機106之間，用于反饋電機的轉軸與跟制動踏板直連的連桿102之間的力矩傳遞，從而傳遞到制動踏板101上。

踏板傳動機構105，例如可以采用變速機構(例如行星齒輪裝置、定軸齒輪減速裝置)或者變向機構，或者它們的組合。

在一些實施例中，制動系統100還可以不設置這樣的踏板傳動機構105，而使得反饋電機106的轉軸與連桿102直接連接(通過軸承等部件)。

同樣的，增壓傳動機構111，用于增壓電機110的轉軸與制動主缸112的活塞桿之間的力矩傳遞。

增壓傳動機構111，尤其是采用變速傳遞機構，例如可以采用變速機構或者變向機構，或者它們的組合。

在一些實施例中，制動系統100還可以不設置這樣的增壓傳動機構111，而是使得增壓電機110的轉軸與制動主缸112的活塞桿直接連接(通過軸承等部件)，直接驅動制動主缸112的活塞桿運動。

制動主缸112，在圖1所示的例子中為旋轉型主缸，具有大致呈環形的缸體以及設置缸體內與缸體中心線大致同軸并可在缸體內受驅動而旋轉的轉軸，轉軸上設置有耳部，旋轉軸受增壓電機的輸出軸(轉軸)輸出的旋轉力驅動而旋轉，或者經過如前述的增壓傳動機構111后被驅動而旋轉，從而引起環形缸體內的液壓變化，輸出液壓到制動輪缸產生制動力。

在另一些例子中，這樣的制動主缸113還可以構造成直線型主缸，前述增壓電機110輸出的旋轉力被通過力傳遞機構進行轉換，例如從旋轉運動到直線運動的轉換，使其推動如傳統的液壓缸的活塞桿從而使得活塞運動，引起制動缸體內的液壓變化，輸出液壓到制動輪缸產生制動力。

結合圖1、圖2所示，該制動系統的制動功能實現過程中，具有一耦合器108設置在踏板制動力反饋電機106和增壓電機110之間，用于實現機械解耦。

如圖2，耦合器108包括與反饋電機106的轉軸連接的第一基板108a以及與增壓電機110的轉軸連接的第二基板108b。第一基板108a與第二基板108b相對地設置。

結合圖2、圖3、圖4所示，第一基板108a，作為旋轉體，與反饋電機106的轉軸106a同步旋轉。

第二基板108b，作為旋轉體，與增壓電機110的轉軸110a同步旋轉。

第一基板108a與第二基板108b的相對的表面上分別設置有至少一個耦合塊109，這些耦合塊109在沿著旋轉的方向上留有空隙使得耦合塊109之間具有至少一個第一位置以及至少一個第二位置，在第一位置，所述第一基板和/或第二基板獨立地旋轉，在第二位置，所述第一基板和第二基板共同旋轉。

結合圖2、圖3和圖4所示，第一基板108a與第二基板108b中，當其中一方旋轉過一定角度之后，才能與另一方接觸，并驅動其共同旋轉。也就是說，前述的旋轉方向的空隙可籍由增壓電機和/或反饋電機的運轉狀態調整而減小或消除。在空隙保持時，制動踏板與制動主缸之間保持機械解耦狀態，在空隙消除時，制動踏板與制動主缸之間機械解耦狀態解除。

當然，前述每一個基板表面(108a、108b)可設置多個耦合塊109。

在一些例子中，前述第一基板108a與第二基板108b均構造成盤式結構。

作為可選的方式，耦合塊109構造為凸輪或曲柄滑塊。

例如，ecu根據增壓電機110的異常狀態和/或制動主缸112的壓力異常狀態來控制調整反饋電機106的旋轉，例如提供第二旋轉電機的扭矩輸出和/或轉速，以使耦合器108的第一基板108a上的耦合塊與第二基板108b上的耦合塊結合(此時，機械解耦狀態解除)，從而使得第一基板108a在受到驅動旋轉時帶動第二基板108b共同旋轉。

結合圖1、圖2所示，制動主缸112的內部壓力可通過傳感器來實時監測并傳遞到ecu，ecu根據制動需求來判定制動主缸內的壓力是否達到需求，并且在壓力達不到需求(異常時)，還可以控制反饋電機106作為輔助增壓電機來使用，控制其運動速度和方向，驅動耦合器108的第一基板108a運動，使得耦合塊結合，從而使得機械解耦狀態解除，并由此進一步提供輔助的增壓驅動力至增壓電機110(例如因為增壓電機提供的增壓驅動不足使得制動主缸內的壓力異常)，從而增強制動系統的可靠性和穩定性。

同時，例如在偵測到增壓電機110失效或者異常，例如供電不足、沒有供電、線路故障等情況時，如前述的，ecu將控制所述反饋電機106作為輔助增壓電機來使用，控制其運動速度和方向，驅動耦合器108的第一基板108a運動，使得耦合塊結合，從而使得機械解耦狀態解除，并由此進一步提供增壓驅動力至增壓電機110，從而增強制動系統的可靠性和穩定性。

同時，在另一些例子中，當增壓電機110、反饋電機106均失效或者異常時，例如供電不足、沒有供電、線路故障等情況時，可通過駕駛者進一步踩踏制動踏板101而使得連桿轉動，并帶動反饋電機106的轉軸運動，此時尤為必要的是設置圖1中的踏板傳動機構105，從而以較小的力而驅動轉軸的旋轉，并進一步驅動耦合器108的第一基板108a運動，使得耦合塊結合，從而使得機械解耦狀態解除，帶動增壓電機110的轉軸旋轉，從而實現制動增壓，避免在2個電機均失效時制動系統完全失靈，減小制動風險帶來的危害。

當反饋電機106失效或者異常時，如前述的，仍可通過前述的恢復機構例如回復彈簧103實現一定的制動反饋。

在一些實施例中，為了防止反饋電機106失效引起的制動風險，我們還可以設置二個以上的反饋電機進行串聯，以提升效率以及提供失效模式下的可靠性。

同理，為了防止增壓電機110失效引起的制動風險，我們還可以設置二個以上的增壓電機進行串聯，以提升效率以及提供失效模式下的可靠性。

本發明的實施例中，結合圖5、圖6所示，由其優選的是，增壓傳動機構111采用行星齒輪裝置140來實現，行星齒輪裝置140與增壓電機110的轉軸同軸配置。

如圖5所示，結合圖1，在一個例子中，行星齒輪裝置140的直接動力輸入為增壓電機110的轉軸110a。本例中，行星齒輪裝置具有齒圈140a、行星架140b、太陽輪140c和行星輪140d，齒圈140a固定，增壓電機110的轉軸110a(即輸出軸)與太陽輪140c連接，可驅動太陽輪旋轉，行星架140b與行星輪140d連接，并且耦合器108的第二基板108b與增壓電機的轉軸110a連接，行星架140b作為動力輸出端提供動力輸出至制動主缸的推動部，例如旋轉主缸的轉軸或者直線型主缸的活塞桿(需要經過力的方向變換機構)。

在這樣的實施例中，耦合器和增壓電機的轉軸相連接，結構簡單，易于實現。

如圖6所示，結合圖1，在另一個例子中，行星齒輪裝置的直接動力輸入為增壓電機110的轉軸以及耦合器108(的第二基板108b)。

本例中，行星齒輪裝置具有齒圈140a、行星架140b、太陽輪140c和行星輪140d，行星架140b固定，增壓電機110的轉軸(即輸出軸)與太陽輪140c連接，可驅動太陽輪旋轉，行星架140b與行星輪140d連接，并且耦合器的第二基板108b與增壓電機110的轉軸110a連接，齒圈140a作為動力輸出端提供動力輸出至制動主缸的推動部，例如旋轉主缸的轉軸或者直線型主缸的活塞桿(需要經過力的方向變換機構,包括但不限于凸輪傳動機構、齒輪齒條傳動機構、曲柄傳動機構等)。如此以增強耦合器-增壓電機-增壓傳動機構111。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。