專利名稱：一種制動助力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車制造領(lǐng)域，具體地涉及一種車輛用制動助力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在車輛中制動助力系統(tǒng)被用于彌補(bǔ)駕駛者剎車時(shí)踩踏制動踏板的壓力不足，以加強(qiáng)制動系統(tǒng)的制動效果。目前汽車制造領(lǐng)域中采用的制動助力器有液壓伺服制動助力器和真空制動助力器。其中，液壓伺服制動助力器是利用高壓液壓源或者高壓油源作為助力源，通過改動制動主缸，設(shè)計(jì)專門的液壓管路，控制助力壓力，從而實(shí)現(xiàn)制動助力。而真空制動助力器則是利用發(fā)動機(jī)喉管處或?qū)ｉT配備的真空設(shè)備所產(chǎn)生的真空度與大氣壓在助力器膜片兩端面形成的壓力差來幫助駕駛員在操縱制動踏板時(shí)提供助力，如圖1所示，現(xiàn)有的真空制動助力器包括踏板推桿1、空氣濾芯2、真空閥座3、真空通道4、空氣閥5、膜片座6、橡膠反作用盤7、主缸推桿8、通氣道9、空氣閥座10以及真空閥11。
但是這兩種制動助力器在使用過程中都存在著缺陷。首先這兩種助力器需要有液壓源或者真空源作為助力源，這使得助力系統(tǒng)的附屬設(shè)備增多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且由于真空源和液壓源會受到環(huán)境壓力的影響，所以提供的助力不穩(wěn)定；其次由于真空泵在工作時(shí)會產(chǎn)生很大的噪音，因此當(dāng)將真空制動助力器應(yīng)用于安靜的電動汽車或混合動力汽車上時(shí)，噪音問題顯得尤為突出，而如果使用液壓伺服制動助力器，則會導(dǎo)致整個(gè)車身的重量過重，從而影響車輛的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有制動助力器需要液壓源或真空源作為助力源，從而造成助力系統(tǒng)設(shè)備多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、助力不穩(wěn)定，并且存在噪音、增重等問題的缺點(diǎn)，提供了一種只需車載電源作為助力源，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，助力效果穩(wěn)定，同時(shí)無噪音，重量輕的制動助力系統(tǒng)。
本發(fā)明提供的制動助力系統(tǒng)包括踏板推桿1、橡膠反作用盤7、主缸推桿8、制動踏板25和殼體28，并且該制動助力系統(tǒng)還包括電機(jī)12、蝸桿13、蝸輪14、螺母15、彈簧16、活塞17、回位彈簧18和19、擋圈20以及軸承21和22；其中，電機(jī)12與蝸桿13相連；蝸桿13與蝸輪14嚙合；蝸輪14通過軸承21和22連接到殼體28上，且蝸輪14通過螺紋與螺母15連接；活塞17前端部的縱切面尺寸大于活塞17桿部的縱切面尺寸，且橡膠反作用盤7壓嵌在活塞17的前端部中，踏板推桿1貫通穿過活塞17桿部的中心軸線；彈簧16裝配在活塞17的桿部上且位于活塞17的前端部與螺母15之間；回位彈簧18裝配在主缸推桿8上且其一端壓在活塞17的前端部；回位彈簧19裝配在踏板推桿1上且位于活塞17桿部尾端的槽中；擋圈20裝配在踏板推桿1上，且回位彈簧19的靠近制動踏板25的一側(cè)壓靠在擋圈20上。
本發(fā)明所提供的制動助力系統(tǒng)只需通過車載電源向電機(jī)12提供動力，即可達(dá)到助力效果，因此減少了附屬設(shè)備的使用數(shù)量，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得制動助力系統(tǒng)的占用空間減小，結(jié)構(gòu)緊湊，方便了車輛中各部件的布置。同時(shí)由于助力源不受環(huán)境壓力的影響，因此使得助力效果更加穩(wěn)定，提高了制動效率。而且因?yàn)楸景l(fā)明所提供的制動助力系統(tǒng)具有重量輕且運(yùn)轉(zhuǎn)過程中噪音小的優(yōu)點(diǎn)，因此較適合應(yīng)用于電動汽車和混合動力汽車。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的真空助力器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的制動助力系統(tǒng)沿軸線的截面示意圖。
圖3是本發(fā)明的制動助力系統(tǒng)沿圖1中剖面線B-B的截面示意圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的制動助力系統(tǒng)沿軸線的截面示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的制動助力系統(tǒng)沿圖4中剖面線B-B的截面示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的制動助力系統(tǒng)的控制信號連接示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
按照本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方式，如圖2和3所示，本發(fā)明提供的制動助力系統(tǒng)包括踏板推桿1、橡膠反作用盤7、主缸推桿8、制動踏板25和殼體28，并且該制動助力系統(tǒng)還包括電機(jī)12、蝸桿13、蝸輪14、螺母15、彈簧16、活塞17、回位彈簧18和19、擋圈20以及軸承21和22。
其中，電機(jī)12與蝸桿13相連。蝸桿13與蝸輪14嚙合。蝸輪14通過軸承21和22連接到殼體28上并可以在殼體28的空腔內(nèi)繞軸線自由旋轉(zhuǎn)。且蝸輪14通過螺紋與螺母15連接，優(yōu)選的所述螺紋具有自鎖功能，因此只有當(dāng)蝸輪14旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母15才能在殼體28的空腔內(nèi)沿軸線方向前后運(yùn)動，即當(dāng)蝸輪14正轉(zhuǎn)時(shí)螺母15沿軸線向前運(yùn)動，當(dāng)蝸輪14反轉(zhuǎn)時(shí)螺母15沿軸線向后運(yùn)動，而當(dāng)蝸輪14停轉(zhuǎn)時(shí)螺母15的軸向位置保持不變，以調(diào)節(jié)彈簧16的壓縮長度，進(jìn)而調(diào)節(jié)彈簧16因受到壓縮而施加在活塞17前端部上的作用力大小。其中，所述電機(jī)12可以選用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種電機(jī)，但為了能夠迅速按指令實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止動作，優(yōu)選響應(yīng)能力較高的電機(jī)，如直流無刷電動機(jī)。所述蝸桿13可以選用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的滿足傳動比的各種普通蝸桿，優(yōu)選轉(zhuǎn)動慣量小的蝸桿。所述蝸輪14可以選用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的滿足傳動比的各種普通蝸輪，優(yōu)選轉(zhuǎn)動慣量小的蝸輪。所述螺母15可以選用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種螺母，優(yōu)選的選用具有自鎖功能的螺母。所述軸承21和22可以選用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種軸承，如圓錐滾子軸承、深溝球軸承等，優(yōu)選的選用圓錐滾子軸承。
活塞17在殼體28中沿軸線運(yùn)動，活塞17前端部的縱切面尺寸大于活塞17桿部的縱切面尺寸，且橡膠反作用盤7壓嵌在活塞17的前端部中，與制動踏板25相連的踏板推桿1貫通穿過活塞17桿部的中心軸線。當(dāng)制動踏板25未踩下時(shí)，橡膠反作用盤7與踏板推桿1之間間隔一定距離，隨著逐漸踩下制動踏板25，橡膠反作用盤7與踏板推桿1之間的距離逐漸減小，直到最終相互接觸，以將踩下制動踏板25的推力通過踏板推桿1傳遞到橡膠反作用盤7上。
彈簧16裝配在活塞17的桿部上且位于活塞17的前端部與螺母15之間。所述彈簧16可以選用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種彈簧，如圓柱彈簧、圓錐彈簧等，優(yōu)選的選用圓錐彈簧。
回位彈簧18裝配在主缸推桿8上且其一端壓在活塞17的前端部，用于通過彈簧恢復(fù)形變的彈力使活塞17沿軸線向后運(yùn)動，以回到制動前的初始位置?；匚粡椈?9裝配在踏板推桿1上且位于活塞17桿部尾端的槽中。所述回位彈簧18和19可以選用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種彈簧，如圓柱彈簧、圓錐彈簧等，優(yōu)選的選用圓柱彈簧。
擋圈20裝配在踏板推桿1上，且回位彈簧19的靠近制動踏板25的一側(cè)壓靠在擋圈20上。所述擋圈20可以選用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種軸用彈性擋圈。
當(dāng)踩下制動踏板25時(shí)，制動踏板25將推動踏板推桿1沿軸線向前運(yùn)動，同時(shí)踏板推桿1上的擋圈20壓向回位彈簧19使其壓縮。隨著踏板推桿1沿軸線向前移動，其與橡膠反作用盤7之間的距離逐漸減小，最終與之接觸，從而將踩下制動踏板25的推力作用到橡膠反作用盤7上。
與此同時(shí)，由于電機(jī)12可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式實(shí)現(xiàn)與制動踏板25的相互連接，因此電機(jī)12將因制動踏板25被踩下而開始正轉(zhuǎn)，帶動蝸桿13轉(zhuǎn)動，使得與蝸桿13嚙合的蝸輪14正轉(zhuǎn)。由于螺母15通過螺紋與蝸輪14連接，因此螺母15隨著蝸輪14的旋轉(zhuǎn)而沿軸線向前運(yùn)動，壓向彈簧16使其壓縮，以將作用力傳遞到活塞17的前端部上。由于橡膠反作用盤7壓嵌在活塞17的前端部中，因此作用力被傳遞到橡膠反作用盤7上。
于是，由踩下制動踏板25產(chǎn)生的和由電機(jī)12產(chǎn)生的作用力共同推動活塞17的前端部和橡膠反作用盤7一起沿軸線向前運(yùn)動，壓縮回位彈簧18并推動與橡膠反作用盤7接合的主缸推桿8，主缸推桿8受力推動主缸活塞26，以將制動主缸27內(nèi)腔中的壓力傳遞到車輛制動器上，從而產(chǎn)生制動力。
當(dāng)制動踏板25保持不動時(shí)，踏板推桿1的軸向位置保持不變。此時(shí)電機(jī)12停止，因此蝸桿13和蝸輪14均停止轉(zhuǎn)動，由于螺母15與蝸輪14通過具有自鎖功能的螺紋連接，所以當(dāng)蝸輪14不旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母15的軸向位置保持不變，因此彈簧16的壓縮長度不發(fā)生變化，作用到活塞17前端部上的力不變，使得最終推動活塞17前端部和橡膠反作用盤7的作用力不變，因此主缸推桿8的軸向位置不變，進(jìn)而維持恒定的制動力。
當(dāng)制動踏板25松開時(shí)，踏板推桿1沿軸線向后運(yùn)動，踏板推桿1與橡膠反作用盤7之間的距離逐漸增大，因此踏板推桿1傳遞到橡膠反作用盤7上的作用力減小。同時(shí)電機(jī)12反轉(zhuǎn)，帶動蝸桿13和蝸輪14反向轉(zhuǎn)動，使得通過螺紋與蝸輪14連接的螺母15沿軸線向后運(yùn)動，因此彈簧16的壓縮量減小，施加在活塞17前端部上的向前的推力作用減小，最終在回位彈簧18恢復(fù)形變的彈力作用以及主缸推桿8的作用下，活塞17沿軸線向后移動，回到制動前的初始位置，制動力隨之減小。
當(dāng)電機(jī)12出現(xiàn)故障時(shí)，蝸桿13以及蝸輪14都將無法正常轉(zhuǎn)動。于是與蝸輪14通過具有自鎖功能的螺紋連接的螺母15將不能前后運(yùn)動，因此無法壓縮彈簧16以形成作用力推動活塞17。此時(shí)，只有制動踏板25單獨(dú)推動踏板推桿1沿軸線向前運(yùn)動，同時(shí)踏板推桿1上的擋圈20壓向回位彈簧19使其壓縮，當(dāng)回位彈簧19被擋圈20壓縮到并圈(即回位彈簧19被壓縮到最小程度)以后，踏板推桿1將直接推動活塞17，使得活塞17隨踏板推桿1一起沿軸線向前運(yùn)動，從而推動主缸推桿8，最終產(chǎn)生制動力。由此可見，本發(fā)明所提供的制動助力系統(tǒng)在電機(jī)12出現(xiàn)故障時(shí)仍然可以實(shí)現(xiàn)制動功能，因此能夠更加有效地保證行車安全。
按照本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施方式，本發(fā)明所提供的制動助力系統(tǒng)還包括電子控制單元(ECU)和傳感器23，如圖4所示，傳感器23連接在制動踏板25上，電子控制單元與傳感器23電連接。
傳感器23用于采集制動踏板25轉(zhuǎn)動的角位移信號，且傳感器23可以選用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種角度傳感器，如電位計(jì)式角度傳感器、霍爾式角度傳感器等，優(yōu)選的選用霍爾式角度傳感器。
在制動的過程中，傳感器23所采集到的制動踏板25的角位移信號a被傳送至ECU，ECU對這些信號進(jìn)行處理，然后向電機(jī)12發(fā)出控制信號c，以使電機(jī)12實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止動作，即當(dāng)制動踏板25踩下時(shí)電機(jī)12正轉(zhuǎn)，當(dāng)制動踏板25保持不動時(shí)電機(jī)12停轉(zhuǎn)，當(dāng)制動踏板25抬起時(shí)電機(jī)12反轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明另一個(gè)具體的實(shí)施方式，本發(fā)明所提供的制動助力系統(tǒng)還包括電子控制單元(ECU)、傳感器23以及傳感器24，如圖4所示，傳感器23連接在制動踏板25上，如圖5所示，傳感器24連接在蝸桿13上，電子控制單元與傳感器23和傳感器24電連接。
傳感器23用于采集制動踏板25轉(zhuǎn)動的角位移信號，傳感器24用于采集蝸桿13旋轉(zhuǎn)的角位移信號。且傳感器23和傳感器24可以選用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種角度傳感器，如電位計(jì)式角度傳感器、霍爾式角度傳感器等，優(yōu)選的選用霍爾式角度傳感器。
在制動的過程中，傳感器23采集到的制動踏板25的角位移信號a和傳感器24采集到的蝸桿13的角位移信號b被傳送至ECU，ECU對這些信號進(jìn)行處理，然后向電機(jī)12發(fā)出控制信號c，如圖6所示。
一般情況下，ECU可以根據(jù)制動踏板25的角位移信號a使電機(jī)12實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止動作，即當(dāng)制動踏板25踩下時(shí)電機(jī)12正轉(zhuǎn)，當(dāng)制動踏板25保持不動時(shí)電機(jī)12停轉(zhuǎn)，當(dāng)制動踏板25抬起時(shí)電機(jī)12反轉(zhuǎn)。
并且，ECU還可以根據(jù)制動踏板25的角位移信號a以及蝸桿13的角位移信號b實(shí)現(xiàn)對所施加助力的控制。因?yàn)橹苿犹ぐ?5、踏板推桿1和活塞17在制動的過程中嚴(yán)格滿足機(jī)械系統(tǒng)的傳動關(guān)系，因此，可以根據(jù)制動踏板25的角位移信號a計(jì)算得出活塞17的軸向位置信息。而螺母15、蝸輪14和蝸桿13之間也嚴(yán)格的滿足機(jī)械系統(tǒng)的傳動關(guān)系，因此，可以根據(jù)蝸桿13的角位移信號b計(jì)算得出螺母15的軸向位置信息。這樣，通過活塞17的軸向位置信息和螺母15的軸向位置信息就可以計(jì)算出彈簧16的壓縮長度，進(jìn)而得到彈簧16施加在活塞17前端部上的實(shí)際的助力值。而通過由制動踏板25的角位移信號a計(jì)算出的踏板力可以按照比值得出理論的助力值。因此將實(shí)際的助力值與理論的助力值進(jìn)行比較，可以形成反饋控制信號c對電機(jī)12進(jìn)行控制，以使實(shí)際助力值與理論助力值趨于一致，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對所施加助力的控制。另外，本發(fā)明還可以根據(jù)不同的助力特性要求來改變ECU的算法參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)不同的助力特性。
權(quán)利要求
1.一種制動助力系統(tǒng)包括踏板推桿(1)、橡膠反作用盤(7)、主缸推桿(8)、制動踏板(25)和殼體(28)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括電機(jī)(12)、蝸桿(13)、蝸輪(14)、螺母(15)、彈簧(16)、活塞(17)、回位彈簧(18和19)、擋圈(20)以及軸承(21和22)；其中，電機(jī)(12)與蝸桿(13)相連；蝸桿(13)與蝸輪(14)嚙合；蝸輪(14)通過軸承(21和22)連接到殼體(28)上，且蝸輪(14)通過螺紋與螺母(15)連接；活塞(17)前端部的縱切面尺寸大于活塞(17)桿部的縱切面尺寸，且橡膠反作用盤(7)壓嵌在活塞(17)的前端部中，踏板推桿(1)貫通穿過活塞(17)桿部的中心軸線；彈簧(16)裝配在活塞(17)的桿部上且位于活塞(17)的前端部與螺母(15)之間；回位彈簧(18)裝配在主缸推桿(8)上且其一端壓在活塞(17)的前端部；回位彈簧(19)裝配在踏板推桿(1)上且位于活塞(17)桿部尾端的槽中；擋圈(20)裝配在踏板推桿(1)上，且回位彈簧(19)的靠近制動踏板(25)的一側(cè)壓靠在擋圈(20)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動助力系統(tǒng)，其中，所述電機(jī)(12)為直流無刷電動機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動助力系統(tǒng)，其中，所述螺母(15)上的螺紋為具有自鎖功能的螺紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動助力系統(tǒng)，其中，所述彈簧(16)為圓錐彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動助力系統(tǒng)，其中，所述回位彈簧(18和19)為圓柱彈簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動助力系統(tǒng)，其中，所述擋圈(20)為軸用彈性擋圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動助力系統(tǒng)，其中，所述軸承(21和22)為圓錐滾子軸承。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動助力系統(tǒng)，其中，該制動助力系統(tǒng)還包括電子控制單元和傳感器(23)，且該傳感器(23)連接在所述制動踏板(25)上，該電子控制單元與所述傳感器(23)電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制動助力系統(tǒng)，其中，該制動助力系統(tǒng)還包括傳感器(24)，且該傳感器(24)連接在所述蝸桿(13)上并與所述電子控制單元電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制動助力系統(tǒng)，其中，所述傳感器(23和24)為霍爾式角度傳感器。
全文摘要
一種制動助力系統(tǒng)包括踏板推桿(1)、橡膠反作用盤(7)、主缸推桿(8)、制動踏板(25)和殼體(28)，并且該系統(tǒng)還包括電機(jī)(12)、蝸桿(13)、蝸輪(14)、螺母(15)、彈簧(16)、活塞(17)、回位彈簧(18和19)、擋圈(20)以及軸承(21和22)。本發(fā)明所提供的制動助力系統(tǒng)減少了助力系統(tǒng)的附屬設(shè)備，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得制動助力系統(tǒng)的占用空間減小，結(jié)構(gòu)緊湊，且助力效果更加穩(wěn)定，同時(shí)具有重量輕且運(yùn)轉(zhuǎn)過程中噪音小的優(yōu)點(diǎn)，較適合于電動汽車和混合動力汽車。
文檔編號B60T13/00GK1872599SQ200510073159
公開日2006年12月6日 申請日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者楊春偉 申請人:比亞迪股份有限公司