具有失效备份的电机驱动液压腔的主动制动力调节系统技术方案

本发明专利技术属于汽车制动技术领域，具体涉及一种具有失效备份的电机驱动液压腔的主动制动力调节系统，的是提供一种结构紧凑、布置方便、失效备份简单且具有多功能的系统。它包括制动器外壳体（27）、电机（2）、液压源、电磁阀和制动轮缸（28）；其特征在于：它还包括制动踏板模拟器和运动转换机构。本发明专利技术取消了真空助力器，有效降低了整体质量，结构紧凑，易于布置。采用电机作为动力源，采用由与电机转子集成的外螺母和液压腔4组成的滚珠螺旋副，以及液压腔活塞5组成的运动转换机构，即采用机械和电气连接，制动响应快。通过采用制动踏板模拟器、配合活塞推杆22和活塞固定杆23，实现了制动机械结构的制动备份，保障了行驶安全性。

【技术实现步骤摘要】
具有失效备份的电机驱动液压腔的主动制动力调节系统
本专利技术属于汽车制动
，具体涉及一种具有失效备份的电机驱动液压腔的主动制动力调节系统。
技术介绍
现代汽车上广泛使用的液压制动系统包括制动踏板，真空助力器，制动主缸，液压管路，制动轮缸，电磁阀等几部分组成，尽管传统制动系统已经成为一项非常成熟的技术。但该系统也存在一些问题：比如机械部件较多，液压管路复杂，真空助力器体积比较大，尤其在集成电控功能后，系统更加复杂，布置装配难度大。针对传统制动系统在应对当下复杂的行车环境所面临的问题，不少研究人员都对未来制动系统的发展进行了探索，力图突破传统结构上的不足。随着科技的进步，线控制动系统越来越受到人们的青睐。如电子机械式制动系统(EMB)采用电机作为制动执行机构，取消了传统的液压制动管路，具有响应快，结构简单的特点。电子液压制动系统(EHB)是通过蓄能器提供高压加压，高速开关电磁阀控制轮缸压力，保留了液压管路，具有响应快，可靠性高的特点。但EMB由于系统中采用了大量的电子器件，因此在制动失效时的备份过于复杂，成本过高；EHB由于其直接控制轮缸压力，应用的电磁阀数量过多，液压管路过于繁锁，使得系统过于庞杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构紧凑、布置方便、失效备份简单且具有多功能的具有失效备份的电机驱动液压腔的主动制动力调节系统。本专利技术是这样实现的：一种具有失效备份的电机驱动液压腔的主动制动力调节系统，包括制动器外壳体、电机、液压源、电磁阀和轮缸，它还包括制动踏板模拟器和运动转换机构；其中，制动器外壳体为圆筒状，与制动踏板模拟器连接；电机分别与电子控制单元和运动转换机构连接，在电子控制单元的控制下转动，为运动转换机构提供动力；运动转换机构将电机的旋转运动转化为直线运动；制动踏板模拟器安装在运动转换机构前端，用于模拟制动感觉和获得驾驶员的制动意图，当电机失效时，实现车轮制动；液压源与运动转换机构连接，用于补偿液压泄露；制动轮缸共四个，四个制动轮缸分别通过电磁阀与运动转换机构连接，在电子控制单元的控制下，为车轮实现制动提供动力。如上所述的制动踏板模拟器包括制动踏板、踏板推杆、模拟器端面、套筒、模拟器主销轴、模拟器壳体、阻尼元件、踏板位移传感器和踏板模拟器阻尼弹簧；制动踏板与踏板推杆的前端连接，在驾驶员踩踏下带动踏板推杆运动；模拟器端面为圆盘状，中心处开有通孔，与套筒的前端固定连接；套筒为圆筒状，前端端面开有锥形孔，中部外侧设有卡环，卡环的前端顶在与模拟器壳体的前端内壁上，在后段的中部开有盲孔作为模拟器主销轴安装孔；踏板推杆的后端穿过模拟器端面中部的通孔与套筒的前端连接；模拟器壳体为两端开口的圆筒状，前后两端开口的尺寸分别与套筒的外径和模拟器主销轴后端的外径相一致，后端开有螺纹孔作为锁止活塞左端长杆安装孔；模拟器主销轴为圆柱体，前部安装在套筒中部的通孔内，后端外径较模拟器主销轴主体部分外径小3～5mm，后端安装在模拟器壳体为后端的开口内，在模拟器主销轴后端端面的中心处开有圆形凹槽作为阻尼元件安装孔；踏板模拟器阻尼弹簧套装在套筒和模拟器主销轴外，前端顶在套筒卡环的后端端面上，后端顶在模拟器壳体为后端内壁上，为驾驶员制动提供反作用力来模拟传统车的制动感觉；制动踏板模拟器的踏板位移传感器通过支架与制动踏板的杠杆相连，并固定安装在模拟器壳体为底部端面上；阻尼元件安装在模拟器主销轴后端的阻尼元件安装孔内，与活塞推杆安装位置相对应。如上所述的运动转换机构包括滚珠螺旋副和液压腔活塞，液压腔活塞安装在滚珠螺旋副内部；其中，滚珠螺旋副包括液压腔和外螺母；其中，液压腔为滚珠丝杠中空结构，螺杆内加工一个直径20mm、长度50mm的容腔，容腔内部结构与传统柱塞式制动主缸容腔一致，包括前腔和后腔；液压腔中部外侧开有螺旋槽作为外螺母安装槽；在液压腔尾部的上下两侧分别开有两个沟槽作预紧机构安装孔；外螺母套装在液压腔的外螺母安装槽内，与液压腔配合实现滚珠螺旋副。如上所述的电机为中空结构，套装在外螺母外侧，电机转子与外螺母集成为一体，电机的扭矩和动态响应匹配整个制动系统的需求。如上所述的液压腔活塞为通用活塞结构，安装在液压腔内，并与液压腔内部匹配安装，它的一端通过联接销和活塞固定杆连接，限制液压腔的移动。如上所述的液压腔活塞包括前腔活塞和后腔活塞；前腔活塞和后腔活塞将液压腔内部分隔为两个独立的液压腔；后腔活塞弹簧的前端顶在后腔活塞封闭一端的内壁上，后端顶在液压腔后端的内壁上；前腔活塞封闭的一端外端面中部开有凹槽作为活塞固定杆安装孔，前腔活塞的前端分别与活塞固定杆的后端和活塞推杆的后端连接；前腔活塞弹簧前端顶在前腔活塞封闭一端的内壁上，前腔活塞弹簧的后端顶在后腔活塞封闭一端的端面上。它还包括活塞固定杆和活塞推杆，活塞固定杆为中空的金属圆筒，采用传统的45号钢制成，在它的前段外侧开有环形凹槽，它的后端安装在液压腔前腔活塞封闭的一端的活塞固定杆安装孔内，它的前段与制动器外壳体连接，通过制动器壳体限制其移动，进而限制液压腔活塞的移动；活塞推杆为金属制杆状，后端嵌入活塞固定杆中，顶在前腔活塞封闭的一端外端面上。如上所述的液压源采用液压蓄能器实现；所述的电磁阀包括锁止活塞腔电磁阀、制动轮缸电磁阀和液压蓄能器电磁阀，其中，制动轮缸电磁阀共有4个，液压蓄能器电磁阀共有2个；制动轮缸共4个，分别对应前后的4个车轮；液压蓄能器的出液口分别通过液压蓄能器电磁阀与液压腔前腔、液压腔后腔、4个制动轮缸电磁阀的输入端、锁止活塞腔电磁阀的输入端连接；制动轮缸电磁阀的输出端分别与4个制动轮缸8的进液口连接；锁止活塞腔电磁阀的输出端与锁止活塞腔的进液口连接。如上所述的制动器外壳体为圆筒状，在它后端端面上开有两个通孔，它的前段通过橡胶防尘罩与模拟器端面连接，保护制动踏板模拟器；后端中心部分嵌入活塞固定杆外侧的凹槽内，限制活塞固定杆移动。它还包括锁止活塞腔；所述的锁止活塞腔共2个，它们均分别与模拟器壳体和制动器外壳体连接，它们的前端均分别与模拟器壳体连接，中部分别穿过制动器外壳体后端的两个通孔；锁止活塞腔包括锁止活塞壳体、锁止活塞和阻尼弹簧；锁止活塞壳体为封闭的圆筒状，前端下部开有锁止活塞腔出液孔，通过锁止活塞腔出液孔与锁止活塞腔电磁阀的输出端连接，使得腔内液体与制动回路相连通；锁止活塞左端为长杆，活塞大端为橡胶活塞，锁止活塞左端长杆通过螺纹安装在模拟器壳体上的锁止活塞左端长杆安装孔内；阻尼弹簧装在锁止活塞右端，起导向和阻尼作用。本专利技术的有益效果在于：本专利技术取消了真空助力器，制动踏板与液压腔之间的机械连接取消，有效降低了整体质量，结构紧凑，易于布置。很大程度上降低了结构上的复杂程度，降低了成本。通过采用电机作为动力源，采用由与电机转子集成的外螺母和液压腔4组成的滚珠螺旋副，以及液压腔活塞5组成的运动转换机构，即采用机械和电气连接，信号传递迅速，制动响应快。通过控制电磁阀和电机来实现了差分制动。通过采用制动踏板模拟器、配合活塞推杆22和活塞固定杆23，实现了制动机械结构的制动备份，当电气结构失效时，备份结构能很快介入，产生一定制动作用，保障了行驶安全性，满足制动法规需求。附图说明图1为本专利技术的一种具有失效备份的电机驱动液压腔的主动制动力调节系统的原理示意图；图2为图1中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有失效备份的电机驱动液压腔的主动制动力调节系统，包括制动器外壳体（27）、电机（2）、液压源、电磁阀和制动轮缸（28）；其特征在于：它还包括制动踏板模拟器和运动转换机构；其中，所述制动器外壳体（27）为圆筒状，与制动踏板模拟器连接；电机（2）分别与电子控制单元和运动转换机构连接，在电子控制单元的控制下转动，为运动转换机构提供动力；运动转换机构将电机（2）的旋转运动转化为直线运动；制动踏板模拟器安装在运动转换机构前端，用于模拟制动感觉和获得驾驶员的制动意图，当电机失效时，实现车轮制动；液压源与运动转换机构连接，用于补偿液压泄露；制动轮缸（28）共四个，四个制动轮缸（28）分别通过电磁阀与运动转换机构连接，在电子控制单元的控制下，为车轮实现制动提供动力。

【技术特征摘要】
1.一种具有失效备份的电机驱动液压腔的主动制动力调节系统，包括制动器外壳体(27)、电机(2)、液压源、电磁阀和制动轮缸(28)；其特征在于：它还包括制动踏板模拟器和运动转换机构；其中，所述制动器外壳体(27)为圆筒状，与制动踏板模拟器连接；电机(2)分别与电子控制单元和运动转换机构连接，在电子控制单元的控制下转动，为运动转换机构提供动力；运动转换机构将电机(2)的旋转运动转化为直线运动；制动踏板模拟器安装在运动转换机构前端，用于模拟制动感觉和获得驾驶员的制动意图，当电机失效时，实现车轮制动；液压源与运动转换机构连接，用于补偿液压泄露；制动轮缸(28)共四个，四个制动轮缸(28)分别通过电磁阀与运动转换机构连接，在电子控制单元的控制下，为车轮实现制动提供动力，所述的运动转换机构包括滚珠螺旋副和液压腔活塞(5)，液压腔活塞(5)安装在滚珠螺旋副内部；其中，滚珠螺旋副包括液压腔(4)和外螺母(3)；其中，液压腔(4)为滚珠丝杠中空结构，螺杆内加工一个直径20mm、长度50mm的容腔，容腔内部结构与传统柱塞式制动主缸容腔一致，包括前腔和后腔；液压腔(4)中部外侧开有螺旋槽作为外螺母安装槽；在液压腔(4)尾部的上下两侧分别开有两个沟槽作预紧机构安装孔；外螺母(3)套装在液压腔(4)的外螺母安装槽内，与液压腔(4)配合实现滚珠螺旋副。2.根据权利要求1所述的一种具有失效备份的电机驱动液压腔的主动制动力调节系统，其特征在于：所述的制动踏板模拟器包括制动踏板(1)、踏板推杆(29)、模拟器端面(32)、套筒(30)、模拟器主销轴(31)、模拟器壳体(26)、阻尼元件(24)、踏板位移传感器(17)和踏板模拟器阻尼弹簧(25)；制动踏板(1)与踏板推杆(29)的前端连接，在驾驶员踩踏下带动踏板推杆(29)运动；模拟器端面(32)为圆盘状，中心处开有通孔，与套筒(30)的前端固定连接；套筒(30)为圆筒状，前端端面开有锥形孔，中部外侧设有卡环，卡环的前端顶在模拟器壳体(26)的前端内壁上，在后段的中部开有盲孔作为模拟器主销轴(31)安装孔；踏板推杆(29)的后端穿过模拟器端面(32)中部的通孔与套筒(30)的前端连接；模拟器壳体(26)为两端开口的圆筒状，前后两端开口的尺寸分别与套筒(30)的外径和模拟器主销轴(31)后端的外径相一致，后端开有螺纹孔作为锁止活塞左端长杆安装孔；模拟器主销轴(31)为圆柱体，前部安装在套筒(30)中部的通孔内，后端外径较模拟器主销轴(31)主体部分外径小3～5mm，后端安装在模拟器壳体(26)为后端的开口内，在模拟器主销轴(31)后端端面的中心处开有圆形凹槽作为阻尼元件安装孔；踏板模拟器阻尼弹簧(25)套装在套筒(30)和模拟器主销轴(31)外，前端顶在套筒(30)卡环的后端端面上，后端顶在模拟器壳体(26)为后端内壁上，为驾驶员制动提供反作用力来模拟传统车的制动感觉；制动踏板模拟器的踏板位移传感器(17)通过支架与制动踏板(1)的杠杆相连，并固定安装在模拟器壳体(26)为底部端面上；阻尼元件(24)安装在模拟器主销轴(31)后端的阻尼元件安装孔内，与活塞推杆(22)安装位置相对应。3.根据权利要求1所述的一种具有失效备份的电机驱动液压腔的主动制动力调节系统，其特征在于：所述的电机(2)为中空结构，套装在外螺母(3)外侧，电机转子与外螺母(3)集成为一体，电机(2)的扭矩和动态响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓伟文，谢志伟，何睿，吴坚，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22