帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸，克服作用力滯后問題，其包括有液壓制動子系統(tǒng)與電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)、加速踏板位置傳感器(5)、制動踏板位置傳感器(6)、壓力傳感器(15)與驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)。驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與壓力傳感器(15)相連，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與制動踏板位置傳感器(6)相連，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與加速踏板位置傳感器(5)相連，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與驅(qū)動電機(jī)(9)相連，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與液壓制動子系統(tǒng)的液壓電控單元(17)相連,電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)的齒輪(8)與液壓制動子系統(tǒng)的制動主缸推桿(10)相嚙合。
【專利說明】帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，更確切地說，本發(fā)明涉及一種帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸。

【背景技術(shù)】
[0002]行進(jìn)中的汽車需要減速(包括下坡行駛時保持車速穩(wěn)定)、已經(jīng)停駛的汽車應(yīng)可靠駐留原地，這對維持汽車安全行駛、避免交通事故十分重要，這些功能由汽車的制動系統(tǒng)來承擔(dān)。典型的制動系統(tǒng)一般由制動器和制動操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。制動器一般安裝在車輪上，這樣制動力矩可以直接在接地處產(chǎn)生制動力；制動操縱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和組成比較復(fù)雜，最基本的制動操縱機(jī)構(gòu)必須包括有制動控制裝置、傳能裝置及制動警告裝置，必要時可增加供能裝置和制動力分配機(jī)構(gòu)。制動控制裝置的作用是控制產(chǎn)生制動力的大小，如制動踏板機(jī)構(gòu)和制動主缸；制動傳能裝置的作用是將人的操縱力傳輸?shù)街苿悠?，如制動管路系統(tǒng)等；制動警告裝置用以提醒駕駛員制動系統(tǒng)中某條管路出現(xiàn)故障。制動主缸是汽車液壓系統(tǒng)中的主要制動部件，由其輸出的制動液經(jīng)過出油孔通過制動管路輸入剎車盤上的制動輪缸，從而實(shí)現(xiàn)汽車剎車制動的目的。
[0003]制動系統(tǒng)中的制動器是利用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作表面的摩擦產(chǎn)生制動力矩的摩擦式制動器，目前各類汽車所利用的摩擦制動器可分為鼓式制動器和盤式制動器。制動器在不工作時的原始位置，其摩擦片與制動鼓(或制動盤)之間應(yīng)有合適的間隙(即制動間隙)，其設(shè)定值由汽車制造廠規(guī)定，一般鼓式制動器間隙在0.2?0.5mm之間，盤式制動器間隙在0.1?0.2_之間，在制動器工作過程中，摩擦片的不斷磨損會導(dǎo)致制動間隙逐漸增大。
[0004]從駕駛員踩下踏板開始，制動液由儲液罐經(jīng)過制動主缸，通過制動管路到達(dá)輪缸，輪缸推動摩擦片與制動盤接觸，從而產(chǎn)生摩擦阻力幫助汽車制動，這一過程需要一定的時間來完成，另外由于目前的制動系統(tǒng)從制動踏板到制動主缸、摩擦片到制動盤之間都有間隙，這就導(dǎo)致了制動系統(tǒng)作用時的滯后性。從駕駛員準(zhǔn)備制動到消除這些間隙產(chǎn)生制動力，大約需要0.1?0.2秒的時間，以車速為100千米/小時來計算，汽車此時可以行駛大約3?6米的距離，這對于緊急制動來說是十分危險的。
[0005]為了提高汽車的安全性，當(dāng)前也有一些基于主動制動的汽車安全技術(shù)。例如豐田公司的預(yù)碰撞安全系統(tǒng)Pre-Collis1n System (PCS)，本田公司的CMBS (Collis1nMitigat1n Brake System)以及奔馳的pre-safe系統(tǒng)等等，能夠在車輛遇到突發(fā)危險情況時使自身主動產(chǎn)生制動效果讓車輛減速(不一定是將車輛完全剎停)從而提高行車的安全性。城市安全系統(tǒng)(City Safety)是由沃爾沃汽車公司推出的防撞技術(shù)，城市安全系統(tǒng)作為一項(xiàng)最新的主動安全技術(shù)，它能夠幫助司機(jī)避免城市交通常見的低速行駛時的追尾事故。當(dāng)車輛的速度達(dá)到30km/h時，這套系統(tǒng)就會自動啟動，通過前風(fēng)擋上的光學(xué)雷達(dá)系統(tǒng)監(jiān)視交通狀況，尤其是車頭前6米內(nèi)的情況。當(dāng)前車剎車、停止或者有其它障礙物的時候，這套系統(tǒng)首先會自動在剎車系統(tǒng)上加力，以幫助駕駛員在做出動作前縮短剎車距離；或者它還可以通過調(diào)整方向盤，來改變車輛行駛路徑，以避開障礙物。當(dāng)然，如果距離障礙物已經(jīng)很近，這套系統(tǒng)會自動緊急剎車而無需駕駛員的操作。
[0006]雖然現(xiàn)在有許多公司都在研究主動制動相關(guān)的技術(shù)，有一些甚至已經(jīng)推向市場，但是這些主動制動技術(shù)大多配置復(fù)雜，成本較高，需要探測雷達(dá)等配合，一般只有豪華車才會選裝。并且現(xiàn)在沒有專門針對制動系統(tǒng)作用力滯后的主動消除裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有液壓制動系統(tǒng)存在的作用力滯后的問題，提供了一種帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸包括有液壓制動子系統(tǒng)與電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)。
[0009]所述的電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、加速踏板位置傳感器、制動踏板位置傳感器、壓力傳感器與驅(qū)動電機(jī)控制模塊。
[0010]所述的驅(qū)動電機(jī)控制模塊與壓力傳感器電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊與制動踏板位置傳感器電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊與加速踏板位置傳感器電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊與驅(qū)動電機(jī)電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊與液壓制動子系統(tǒng)中的液壓電控單元電線連接，電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的齒輪與液壓制動子系統(tǒng)中的制動主缸推桿嚙合連接。
[0011]技術(shù)方案中所述的驅(qū)動電機(jī)控制模塊包括微控制器、CAN收發(fā)器芯片與電機(jī)驅(qū)動芯片。微控制器采用型號為SAK-XC878-16FFA的芯片；CAN收發(fā)器芯片采用型號為TLE6251GS的芯片；電機(jī)驅(qū)動芯片采用型號為L298N的芯片。
[0012]微控制器的引腳Pl.1與CAN收發(fā)器芯片的c2引腳相連接，微控制器的引腳Pl.4與CAN收發(fā)器芯片的Cl引腳相連接；微控制器的引腳P3.1、引腳P3.2、引腳P3.3與引腳P3.4依次和電機(jī)驅(qū)動芯片的dl引腳、d2引腳、d3引腳與d4引腳相連接。
[0013]技術(shù)方案中所述的驅(qū)動電機(jī)控制模塊與壓力傳感器(15)電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊與制動踏板位置傳感器電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊與加速踏板位置傳感器電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊與驅(qū)動電機(jī)電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊與液壓制動子系統(tǒng)中的液壓電控單元電線連接是指:微控制器的引腳AN3和壓力傳感器的接口 q相連接；微控制器的引腳AN2和制動踏板位置傳感器的接口 P相連接；微控制器的引腳ANl和加速踏板位置傳感器的接口 ο相連接；電機(jī)驅(qū)動芯片的引腳d5、引腳d6、引腳d7與引腳d8依次和驅(qū)動電機(jī)的接口 ml、接口 m2、接口 m3與接口 m4相連接，CAN收發(fā)器芯片的引腳c6與引腳c7依次和液壓電控單元的接口 al與接口 a2相連接。
[0014]技術(shù)方案中所述的電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)還包括有驅(qū)動電機(jī)。齒輪安裝在驅(qū)動電機(jī)的輸出軸上，并采用銷軸使齒輪與驅(qū)動電機(jī)的輸出軸固定連接，齒輪位于液壓制動子系統(tǒng)中的制動主缸推桿的正下方，齒輪的回轉(zhuǎn)軸線與制動主缸推桿的回轉(zhuǎn)軸線為空間交叉垂直；所述的驅(qū)動電機(jī)采用異步電動機(jī)、永磁無刷電動機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
[0015]技術(shù)方案中所述的驅(qū)動電機(jī)采用永磁無刷電動機(jī)時驅(qū)動電機(jī)控制模塊中的電機(jī)驅(qū)動芯片采用型號為DRV8312的芯片，驅(qū)動電機(jī)控制模塊中的微控制器的引腳P4.1、引腳P4.2、引腳P4.3、引腳P4.4、引腳P4.5與引腳P4.6依次和型號為DRV8312的芯片的引腳dl、引腳d2、引腳d3、引腳d4、引腳d5與引腳d6相連接，型號為DRV8312的芯片的引腳d7、引腳d8與引腳d9依次和永磁無刷電機(jī)的接口 ml、接口 m2與接口 m3相連接。
[0016]技術(shù)方案中所述的驅(qū)動電機(jī)采用異步電動機(jī)時驅(qū)動電機(jī)控制模塊中的電機(jī)驅(qū)動芯片采用型號為TLE5205的芯片，驅(qū)動電機(jī)控制模塊中的微控制器的引腳P3.1與引腳P3.2依次和型號為TLE5205的芯片的引腳INl與引腳IN2相連接，型號為TLE5205的芯片的引腳OUTl與引腳0UT2依次和異步電動機(jī)的接口 ml與接口 m2相連接。
[0017]技術(shù)方案中所述的液壓制動子系統(tǒng)還包括制動踏板、連桿、制動主缸、液壓電控單元、前左輪制動器、后右輪制動器、前右輪制動器與后左輪制動器。制動踏板與連桿的右端鉸接，連桿的左端與制動主缸中的制動主缸推桿的右端鉸接，制動主缸的制動主缸第二腔的進(jìn)出油口與液壓電控單元的a 口管路連接，制動主缸的制動主缸第一腔的進(jìn)出油口與液壓電控單元的b 口管路連接，液壓電控單元的c 口和前左輪制動器與后右輪制動器的進(jìn)出油口管路連接，液壓電控單元的d 口和前右輪制動器與后左輪制動器的進(jìn)出油口管路連接。
[0018]技術(shù)方案中所述的制動主缸推桿為圓柱形直桿類結(jié)構(gòu)件，制動主缸推桿的左段為圓柱形光桿段，制動主缸推桿的右段加工有與齒輪相哨合的齒，即制動主缸推桿的右段為圓柱形的有齒段，制動主缸推桿結(jié)構(gòu)上要滿足:制動主缸推桿上的有齒段的最左端到制動主缸的缸體最右端的距離應(yīng)該大于制動主缸推桿的最大工作行程；制動主缸推桿的有齒段的長度也應(yīng)該大于制動主缸推桿的最大工作行程。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是:
[0020]1.本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸與傳統(tǒng)制動主缸的主要區(qū)別在于在結(jié)構(gòu)上與主缸推桿并聯(lián)的一套電機(jī)推動機(jī)構(gòu)，電機(jī)推動機(jī)構(gòu)不影響正常制動，且裝置簡單易行。
[0021]2.本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸中的主動制動主缸只需要在現(xiàn)有的主缸推桿的基礎(chǔ)上，并聯(lián)一個電機(jī)推動機(jī)構(gòu)即可，不需要對傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)進(jìn)行大的改動，結(jié)構(gòu)上簡單易于實(shí)現(xiàn)，成本較低。
[0022]3.本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸使用了電機(jī)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)，電機(jī)響應(yīng)快、控制準(zhǔn)確、方法成熟。
[0023]4.本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸能夠有效的減少緊急制動時的制動系統(tǒng)作用時間，較少制動距離，提高車輛的安全性。
[0024]5.本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸的控制過程邏輯簡單清晰，容易操作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:
[0026]圖1為本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸結(jié)構(gòu)原理示意框圖；
[0027]圖2為本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸中液壓制動子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、液壓制動線路、電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系示意框圖。
[0028]圖3_a為本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸中的齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)的主視圖；
[0029]圖3_b為本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸中的齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)的左視圖；
[0030]圖4為本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸中采用步進(jìn)電機(jī)時驅(qū)動電機(jī)控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸中采用永磁無刷電機(jī)時驅(qū)動電機(jī)控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6為本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸中采用異步電動機(jī)時驅(qū)動電機(jī)控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖中:1.加速踏板，2.制動踏板，3.電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，4.制動主缸，5.加速踏板位置傳感器，6.制動踏板位置傳感器，7.連桿，8.齒輪，9.驅(qū)動電機(jī)，10.制動主缸推桿，11.后制動液進(jìn)液口，12.前制動液進(jìn)液口，13.制動主缸第一腔，14.制動主缸第二腔，15.壓力傳感器，16.驅(qū)動電機(jī)控制模塊，17.液壓電控單元，18.前左輪，19.后右輪，20.前右輪，21.后左輪，22.前左輪制動器，23.后右輪制動器，24.前右輪制動器，25.后左輪制動器，26.制動輪缸，27.摩擦塊，28.制動盤，29.微控制器，30.CAN收發(fā)器芯片，31.電機(jī)驅(qū)動芯片;
[0034]圖1、圖2中零部件之間的實(shí)線代表液壓管路線，虛線代表電信號路線。

【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述:
[0036]制動系統(tǒng)作用滯后性是指制動反應(yīng)時間，制動反應(yīng)時間以制動踏板開始動作至達(dá)到給定的制動效能所需的時間來評價。制動距離是指駕駛員開始制動到汽車停止汽車所駛過的距離。
[0037]所述制動系統(tǒng)作用的滯后性主要來自制動系統(tǒng)的間隙，制動系統(tǒng)的間隙主要來自制動踏板的空行程、制動主缸推桿的空行程以及摩擦塊與制動盤之間的間隙。
[0038]所述對制動系統(tǒng)間隙的消除，依據(jù)管路內(nèi)的壓力大小來進(jìn)行判斷，管路內(nèi)壓力達(dá)到某一值時，則認(rèn)為制動系統(tǒng)的間隙已經(jīng)消除，制動系統(tǒng)開始產(chǎn)生制動力。
[0039]參閱圖1和圖2，本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸包括有液壓制動子系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)。
[0040]本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸中的液壓制動子系統(tǒng)包括制動踏板2、連桿7、制動主缸4、液壓電控單元17、前左輪制動器22、后右輪制動器23、前右輪制動器24與后左輪制動器25。
[0041]本發(fā)明所述的前左輪制動器22、后右輪制動器23、前右輪制動器24與后左輪制動器25結(jié)構(gòu)相同，均采用同一種制動器，可選擇傳統(tǒng)的盤式制動器。每個制動器均包含制動輪缸26、摩擦塊27與制動盤28。所述的液壓電控單元17即為傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中的壓力分配裝置，比如制動防抱死系統(tǒng)與電子制動力分配系統(tǒng)等，為市場有銷售的，并且汽車上已經(jīng)裝備的成熟產(chǎn)品，例如博世公司的第九代ABS。所述制動主缸4以活塞隔開為前腔和后腔兩個腔。所述制動踏板2和加速踏板I為電子踏板，通過電壓力信號來判斷踏板的位置。所述制動踏板位置傳感器6用來檢測制動踏板2的位置信號，所述加速踏板位置傳感器5用來檢測加速踏板I的位置信號，加速踏板位置傳感器5和制動踏板位置傳感器6可采用市場上已有的成熟產(chǎn)品，例如恒潤科技公司的電子油門踏板/剎車踏板位置傳感器、浙江慶源公司的YTC065踏板位置傳感器等。
[0042]所述液壓電控單元17的a 口與制動主缸4的制動主缸第二腔14的進(jìn)出油口管路連接，液壓電控單元17的b 口與制動主缸4的制動主缸第一腔13的進(jìn)出油口管路連接，液壓電控單元17的c 口和前左輪制動器22、后右輪制動器23的進(jìn)出油口管路連接，液壓電控單元17的d 口與前右輪制動器24、后左輪制動器25的進(jìn)出油口管路連接。液壓電控單元17的b 口與制動主缸4的制動主缸第一腔13的連接管路上安裝有壓力傳感器15，用來檢測管路的壓力，壓力傳感器15可采用市場上已有的成熟產(chǎn)品，例如奇石緣公司的QSY8116壓電式壓力傳感器。
[0043]參閱圖2，本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸的液壓制動子系統(tǒng)的液壓制動線路為:制動主缸第一腔13的進(jìn)出油口與液壓電控單元17的b端口管路相連，制動主缸第二腔14的進(jìn)出油口與液壓電控單元17的a端口管路相連，液壓電控單元17的c 口與前左輪制動器22、后右輪制動器23的進(jìn)出油口管路相連，液壓電控單元17的d 口與前右輪制動器24、后左輪制動器25的進(jìn)出油口管路相連。
[0044]本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸的液壓制動子系統(tǒng)的制動控制裝置的連接關(guān)系為:制動踏板2與連桿7的一端進(jìn)行鉸接，連桿的另一端與制動主缸推桿10的一(右)端進(jìn)行鉸接。
[0045]參閱圖1和圖2，所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸的液壓制動子系統(tǒng)的工作原理為:駕駛員踩下制動踏板2后，制動踏板2通過連桿7推動制動主缸推桿10運(yùn)動，制動液由前制動液進(jìn)液口 12和后制動液進(jìn)液口 11途徑制動主缸4的制動主缸第一腔13和制動主缸第二腔14進(jìn)入制動管路，再通過液壓電控單元17，將制動液通過制動管路輸送到前左輪制動器22、后右輪制動器23、前右輪制動器24和后左輪制動器25。到達(dá)各個制動器后，制動液通過制動輪缸26來推動摩擦塊27運(yùn)動與制動盤28進(jìn)行接觸摩擦，從而產(chǎn)生制動力，使得車輛進(jìn)行減速或停車。
[0046]參閱圖1和圖2，所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸中的電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)3、加速踏板位置傳感器5、制動踏板位置傳感器6、壓力傳感器15與驅(qū)動電機(jī)控制模塊16。
[0047]所述的驅(qū)動電機(jī)控制模塊16用以實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動位移控制，可采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)其功能。
[0048]所述的液壓電控單元17與驅(qū)動電機(jī)控制模塊16電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16與壓力傳感器15電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16與驅(qū)動電機(jī)9電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16與加速踏板位置傳感器5電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16與制動踏板位置傳感器6電線連接。
[0049]所述電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)3包括齒輪8與驅(qū)動電機(jī)9。齒輪8安裝在驅(qū)動電機(jī)9的輸出軸上，即齒輪8與驅(qū)動電機(jī)9的轉(zhuǎn)子同軸，并采用銷軸使齒輪8與驅(qū)動電機(jī)9的輸出軸固定連接，齒輪8位于液壓制動子系統(tǒng)中的制動主缸推桿10的正下方，齒輪8的回轉(zhuǎn)軸線與制動主缸推桿10的回轉(zhuǎn)軸線為空間交叉垂直。所述的驅(qū)動電機(jī)9可采用異步電動機(jī)、永磁無刷電動機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。
[0050]所述加速踏板I和制動踏板2均采用當(dāng)前車輛廣泛采用的電子踏板，可以通過電位變化來判斷踏板位置。所述加速踏板位置傳感器5安裝在加速踏板I的背面，用以采集加速踏板I的電位變化，并將采集到的電位值發(fā)送給驅(qū)動電機(jī)控制模塊16，用以計算加速踏板I的位置和位置變化。所述制動踏板位置傳感器6安裝在制動踏板2的背面，用以采集制動踏板2的電位變化，并將采集到的電位值發(fā)送給驅(qū)動電機(jī)控制模塊16，用以計算制動踏板2的位置和位置變化。
[0051]所述壓力傳感器15安裝在制動主缸4和液壓電控單元17之間的一條液壓管路上，用以檢測制動管路的液壓油壓力大小。
[0052]所述加速踏板位置傳感器5和制動踏板位置傳感器6可以將加速踏板I和制動踏板2的電位信號發(fā)送給驅(qū)動電機(jī)控制模塊16,驅(qū)動電機(jī)控制模塊16可以通過米集的電位信號來計算得出加速踏板I和制動踏板2的位置變化、位置變化的快慢，并且可以通過制動踏板2位移變化的加速度來判斷出此時駕駛員踩踏制動踏板2時的作用力大小。
[0053]參閱圖4,驅(qū)動電機(jī)控制模塊16包括微控制器29、CAN收發(fā)器芯片30和電機(jī)驅(qū)動芯片31。圖中各個器件的Vcc引腳表示電源接口，GND引腳表示接地，驅(qū)動電機(jī)9采用步進(jìn)電機(jī)。
[0054]微控制器29是驅(qū)動電機(jī)控制模塊16的核心控制器，采用Infineon公司的型號為SAK-XC878-16FFA的芯片(XC878)，型號為SAK-XC878-16FFA的芯片封裝有64個引腳，圖中僅表示出需要的部分引腳；CAN收發(fā)器芯片30采用Infineon公司的型號為TLE6251GS的芯片，用以實(shí)現(xiàn)CAN報文的收發(fā)功能；電機(jī)驅(qū)動芯片31采用意法半導(dǎo)體公司的型號為L298N的芯片，用以實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動。
[0055]微控制器29的引腳Pl.1與CAN收發(fā)器芯片30的c2引腳相連接，微控制器29的引腳Pl.4與CAN收發(fā)器芯片30的Cl引腳相連接，通過兩個引腳的相連接來實(shí)現(xiàn)微控制器29收發(fā)通信數(shù)據(jù)的功能；微控制器29的引腳ANl和加速踏板位置傳感器5的接口 ο相連接，用來采集加速踏板I的電位信號變化；微控制器29的引腳AN2和制動踏板位置傳感器6的接口 P相連接，用來采集制動踏板2的電位信號變化；微控制器29的引腳AN3和壓力傳感器15的接口 q相連接，用來采集壓力傳感器15的信號，從而用來計算液壓管路此時的壓力值；微控制器29的引腳P3.1、引腳P3.2、引腳P3.3與引腳P3.4依次和電機(jī)驅(qū)動芯片31的引腳d1、引腳d2、引腳d3與引腳d4相連接，用來從微控制器29向電機(jī)驅(qū)動芯片31發(fā)送指令。CAN收發(fā)器芯片30的引腳c6與引腳c7依次和液壓電控單元17的接口 al與接口a2相連接，用來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)控制模塊16和液壓電控單元17之間的CAN通信。電機(jī)驅(qū)動芯片31的引腳d5、引腳d6、引腳d7與引腳d8依次和驅(qū)動電機(jī)9的接口 ml、接口 m2、接口m3與接口 m4相連，用來實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動電機(jī)9的控制。
[0056]所述驅(qū)動電機(jī)控制模塊16的控制策略如下:
[0057]微控制器29接收來自加速踏板位置傳感器5、制動踏板位置傳感器6的信號，通過計算判斷是否需要驅(qū)動電機(jī)9進(jìn)行制動間隙的自動消除；當(dāng)判斷出需要啟動驅(qū)動電機(jī)9時，微控制器29通過引腳P3.1、引腳P3.2、引腳P3.3與引腳P3.4向電機(jī)驅(qū)動芯片31發(fā)送指令，電機(jī)驅(qū)動芯片31驅(qū)動驅(qū)動電機(jī)9進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)；壓力傳感器15向微控制器29發(fā)送信號，微控制器29可以計算出此時液壓管路中的壓力大小，當(dāng)滿足停止條件時，微控制器29向電機(jī)驅(qū)動芯片31發(fā)送停止指令，電機(jī)驅(qū)動芯片31控制電機(jī)9停止運(yùn)轉(zhuǎn)；微控制器29通過CAN收發(fā)器芯片30與液壓電控單元17進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，接收和發(fā)送相關(guān)的數(shù)據(jù)通信。
[0058]參閱圖2，制動主缸推桿10為圓柱形直桿類結(jié)構(gòu)件，制動主缸推桿10的左段為圓柱形光桿段，制動主缸推桿10的右段加工有與齒輪8相嚙合的齒，即制動主缸推桿10的右段為圓柱形的有齒段，可以將齒輪8的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹苿又鞲淄茥U10的平動。齒輪8與制動主缸推桿10上的齒符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
[0059]參閱圖3，制動主缸推桿10的截面為圓形，右端加工出齒后制動主缸推桿10與齒輪8的哨合關(guān)系如圖中所不。
[0060]所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸中的制動主缸推桿10需要滿足如下要求:
[0061]1.參閱圖2，由于制動王缸推桿10需要推動制動王缸4內(nèi)活塞運(yùn)動，所以制動王缸推桿10上有齒段的最左端到制動主缸4缸體最右端的距離應(yīng)該大于制動主缸推桿10的最大工作行程。
[0062]2.由于齒輪8需要推動制動主缸推桿10運(yùn)動，所以制動主缸推桿10的有齒段的長度也應(yīng)該大于制動主缸推桿10的最大工作行程。
[0063]3.基于安全、構(gòu)件強(qiáng)度和工作要求等方面的考慮，制動主缸推桿10的有齒段的截面直徑要足夠大，一些型號的制動主缸推桿10則過細(xì)。過細(xì)時，需要對制動主缸推桿10加粗，只需將有齒段加粗即可。
[0064]4.制動主缸推桿10的周圍要有足夠的空間來安裝驅(qū)動電機(jī)9。
[0065]5.加裝電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)3之后，對制動主缸推桿10的長度有一定的要求，長度不足時需要將制動主缸推桿10做相應(yīng)的延長。
[0066]所述驅(qū)動電機(jī)9、齒輪8和制動主缸推桿10的有齒段安裝殼體內(nèi)，殼體和車身固聯(lián)，從而可以將電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)3的位置進(jìn)行固定。
[0067]所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸中的電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)的控制策略是:加速踏板位置傳感器5和制動踏板位置傳感器6會將加速踏板I和制動踏板2的信號發(fā)送給驅(qū)動電機(jī)控制模塊16，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16會根據(jù)條件來驅(qū)動驅(qū)動電機(jī)9是否需要轉(zhuǎn)動。當(dāng)需要驅(qū)動驅(qū)動電機(jī)9進(jìn)行轉(zhuǎn)動從而推動制動主缸推桿10時，會通過壓力傳感器15的信號反饋來判斷產(chǎn)生壓力的大小，從而確定是否需要驅(qū)動驅(qū)動電機(jī)9停止運(yùn)動。驅(qū)動電機(jī)9轉(zhuǎn)動時，齒輪8會推動制動主缸推桿10進(jìn)行運(yùn)動從而產(chǎn)生壓力，通過制動輪缸26來推動摩擦塊27與制動盤28接觸，達(dá)到消除制動間隙的目的。
[0068]本發(fā)明所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸的具體工作過程如下:
[0069]1.汽車行駛時，加速踏板位置傳感器5和制動踏板位置傳感器6會將加速踏板I和制動踏板2的電位變化發(fā)送給驅(qū)動電機(jī)控制模塊16，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16可以據(jù)此來計算出加速踏板I和制動踏板2的位置變化以及位置變化的速率。
[0070]2.沒有踩下加速踏板I和制動踏板2時，加速踏板I和制動踏板2的行程為O。設(shè)定加速踏板I行程的閾值Sa，駕駛員松開加速踏板I時，當(dāng)行程小于閾值Sa時，認(rèn)為駕駛員已經(jīng)松開加速踏板I停止加速，否則認(rèn)為駕駛員正在踩踏加速踏板I進(jìn)行加速。當(dāng)駕駛員松開加速踏板I時，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16會計算此時加速踏板I的位置變化及變化速率，當(dāng)變化速率大于某一值時，認(rèn)為此時駕駛員有緊急制動的傾向，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16控制驅(qū)動電機(jī)9轉(zhuǎn)動，以推動制動主缸推桿10進(jìn)行運(yùn)動，消除制動間隙。此時壓力傳感器15會將管路的壓力值反饋給驅(qū)動電機(jī)控制模塊16，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16會根據(jù)壓力值來判斷是否需要驅(qū)動電機(jī)9停止轉(zhuǎn)動。
[0071]3.當(dāng)汽車進(jìn)行高速行駛，車速高于某一數(shù)值時，只要駕駛員松開加速踏板1，不管駕駛員是否有緊急制動的趨勢，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16都會控制驅(qū)動電機(jī)9進(jìn)行轉(zhuǎn)動，推動制動主缸推桿10進(jìn)行運(yùn)動以消除制動間隙。
[0072]4.除去駕駛員有緊急制動的趨勢和車速過高兩種情形外，其余情況下，駕駛員松開加速踏板I后，電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)不會進(jìn)行制動間隙的自動消除。
[0073]5.駕駛員踩踏制動踏板2時，制動踏板位置傳感器6會將制動踏板2的電位變化發(fā)送給驅(qū)動電機(jī)控制模塊16，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16會計算出此時制動踏板2的位置變化及位置變化的快慢。如果此時制動踏板2的位置變化很快，變化速率大于某一數(shù)值時，則認(rèn)為駕駛員正在進(jìn)行緊急制動，如果前一階段電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)沒有動作自動消除間隙，則驅(qū)動電機(jī)控制模塊16會控制驅(qū)動電機(jī)9進(jìn)行運(yùn)動以消除制動間隙；如果前一階段電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)已經(jīng)消除了制動間隙，則電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)不再動作。
[0074]6.通過制動踏板2的電位變化，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16會判斷出此時駕駛員踩踏制動踏板力的大小，如果判斷出此時駕駛員正在大力的踩踏制動踏板2，則認(rèn)為制動十分緊急，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16會控制驅(qū)動電機(jī)9進(jìn)行轉(zhuǎn)動，全程輔助駕駛員進(jìn)行制動，從而可以縮短制動距離。
[0075]電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)不動作時，駕駛員踩下制動踏板2可以正常的進(jìn)行制動，驅(qū)動電機(jī)9的轉(zhuǎn)子可以自由的轉(zhuǎn)動，不會影響正常的制動，也不會使駕駛員感到異樣。
[0076]參閱圖4至圖6，圖4中表示本發(fā)明的技術(shù)方案中采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)9，當(dāng)采用其他電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)9時，驅(qū)動電機(jī)控制模塊16也與之類似，只需將電機(jī)驅(qū)動芯片31換成適用于驅(qū)動相應(yīng)電機(jī)的驅(qū)動芯片即可，其余部分無需進(jìn)行替換，具體如圖4與圖6所不。圖5表不使用永磁無刷電動機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)9時驅(qū)動電機(jī)控制模塊16的結(jié)構(gòu)組成；圖6表示采用異步電動機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)9時驅(qū)動電機(jī)控制模塊16的結(jié)構(gòu)組成。
[0077]參閱圖5，當(dāng)使用永磁無刷電動機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)9時，采用德州儀器公司生產(chǎn)的型號為DRV8312的芯片作為電機(jī)驅(qū)動芯片31，型號為DRV8312的芯片封裝有36個引腳，圖中只表示出使用到的引腳。永磁無刷電機(jī)采用PWM信號控制，微控制器29的引腳P4.1、引腳P4.2、引腳P4.3、引腳P4.4、引腳P4.5與引腳P4.6依次和型號為DRV8312的芯片的引腳dl、引腳d2、引腳d3、引腳d4、引腳d5與引腳d6相連接，用來從微控制器29向型號為DRV8312的芯片(電機(jī)驅(qū)動芯片31)發(fā)送指令；型號為DRV8312的芯片(電機(jī)驅(qū)動芯片31)的引腳d7、引腳d8與引腳d9依次和永磁無刷電機(jī)(驅(qū)動電機(jī)9)的接口 ml、接口 m2與接口 m3相連接，用以實(shí)現(xiàn)對永磁無刷電機(jī)(驅(qū)動電機(jī)9)的控制。
[0078]參閱圖6，當(dāng)使用異步電動機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)9時，采用Infineon公司的型號為TLE5205的芯片作為電機(jī)驅(qū)動芯片31，型號為TLE5205的芯片是有7個引腳封裝、內(nèi)置全橋驅(qū)動的電機(jī)驅(qū)動芯片。微控制器29的引腳P3.1與引腳P3.2依次和型號為TLE5205的芯片(電機(jī)驅(qū)動芯片31)的引腳INl和引腳IN2相連接，用來從微控制器29向型號為TLE5205的芯片(電機(jī)驅(qū)動芯片31)發(fā)送指令；型號為TLE5205的芯片(電機(jī)驅(qū)動芯片31)的引腳OUTl和引腳0UT2依次跟異步電動機(jī)的接口 ml和接口 m2相連接，用以實(shí)現(xiàn)對異步電動機(jī)(驅(qū)動電機(jī)9)的控制。
[0079]本發(fā)明中的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸的電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)也可以作為現(xiàn)有液壓制動系統(tǒng)中的真空助力器的替代裝置，為駕駛員提供電子助力，可以充分發(fā)揮電機(jī)控制精度高，響應(yīng)時間快等優(yōu)勢。
[0080]當(dāng)系統(tǒng)失效時，駕駛員可正常的進(jìn)行制動，電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)不會對制動產(chǎn)生影響。
[0081]另外，還可以設(shè)置針對帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸的警報裝置，用以檢測診斷帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸出現(xiàn)故障時發(fā)出警報。
[0082]當(dāng)應(yīng)用于安裝有真空助力器等助力裝置的制動系統(tǒng)中時，所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸中主要構(gòu)件的安裝順序?yàn)?制動踏板2—連桿7 —電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)3—助力裝置一制動主缸4。
[0083]以上【具體實(shí)施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照具體的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸，包括液壓制動子系統(tǒng)，其特征在于，所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸還包括有電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)； 所述的電機(jī)驅(qū)動子系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)、加速踏板位置傳感器(5)、制動踏板位置傳感器(6)、壓力傳感器(15)與驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)； 所述的驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與壓力傳感器(15)電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與制動踏板位置傳感器出)電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與加速踏板位置傳感器(5)電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與驅(qū)動電機(jī)(9)電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與液壓制動子系統(tǒng)中的液壓電控單元(17)電線連接，電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)中的齒輪(8)與液壓制動子系統(tǒng)中的制動主缸推桿(10)嚙合連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸，其特征在于，所述的驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)包括微控制器(29)、CAN收發(fā)器芯片(30)與電機(jī)驅(qū)動芯片(31)； 微控制器(29)采用型號為SAK-XC878-16FFA的芯片；CAN收發(fā)器芯片(30)采用型號為TLE6251GS的芯片；電機(jī)驅(qū)動芯片(31)采用型號為L298N的芯片； 微控制器(29)的引腳Pl.1與CAN收發(fā)器芯片(30)的c2引腳相連接，微控制器(29)的引腳Pl.4與CAN收發(fā)器芯片(30)的Cl引腳相連接；微控制器(29)的引腳P3.1、引腳P3.2、引腳P3.3與引腳P3.4依次和電機(jī)驅(qū)動芯片(31)的dl引腳、d2引腳、d3引腳與d4引腳相連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸，其特征在于，所述的驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與壓力傳感器(15)電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與制動踏板位置傳感器出)電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與加速踏板位置傳感器(5)電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與驅(qū)動電機(jī)(9)電線連接，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)與液壓制動子系統(tǒng)中的液壓電控單元(17)電線連接是指: 微控制器(29)的引腳AN3和壓力傳感器(15)的接口 q相連接；微控制器(29)的引腳AN2和制動踏板位置傳感器(6)的接口 P相連接；微控制器(29)的引腳ANl和加速踏板位置傳感器(5)的接口 ο相連接；電機(jī)驅(qū)動芯片(31)的引腳d5、引腳d6、引腳d7與引腳d8依次和驅(qū)動電機(jī)(9)的接口 ml、接口 m2、接口 m3與接口 m4相連接，CAN收發(fā)器芯片(30)的引腳c6與引腳c7依次和液壓電控單元(17)的接口 al與接口 a2相連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸，其特征在于，所述的電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)還包括有驅(qū)動電機(jī)(9)； 齒輪(8)安裝在驅(qū)動電機(jī)(9)的輸出軸上，并采用銷軸使齒輪(8)與驅(qū)動電機(jī)(9)的輸出軸固定連接，齒輪(8)位于液壓制動子系統(tǒng)中的制動主缸推桿(10)的正下方，齒輪(8)的回轉(zhuǎn)軸線與制動主缸推桿(10)的回轉(zhuǎn)軸線為空間交叉垂直；所述的驅(qū)動電機(jī)(9)采用步進(jìn)電機(jī)、永磁無刷電動機(jī)或異步電動機(jī)。
5.按照權(quán)利要求4所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸，其特征在于，所述的驅(qū)動電機(jī)(9)采用永磁無刷電動機(jī)時驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)中的電機(jī)驅(qū)動芯片(31)采用型號為DRV8312的芯片，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)中的微控制器(29)的引腳P4.1、引腳P4.2、引腳P4.3、引腳P4.4、引腳P4.5與引腳P4.6依次和型號為DRV8312的芯片的引腳dl、引腳d2、引腳d3、引腳d4、引腳d5與引腳d6相連接，型號為DRV8312的芯片的引腳d7、引腳d8與引腳d9依次和永磁無刷電機(jī)的接口 ml、接口 m2與接口 m3相連接。
6.按照權(quán)利要求4所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸，其特征在于，所述的驅(qū)動電機(jī)(9)采用異步電動機(jī)時驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)中的電機(jī)驅(qū)動芯片(31)采用型號為TLE5205的芯片，驅(qū)動電機(jī)控制模塊(16)中的微控制器(29)的引腳P3.1與引腳P3.2依次和型號為TLE5205的芯片的引腳INl與引腳IN2相連接，型號為TLE5205的芯片的引腳OUTl與引腳0UT2依次和異步電動機(jī)的接口 ml與接口 m2相連接。
7.按照權(quán)利要求1所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸，其特征在于，所述的液壓制動子系統(tǒng)還包括制動踏板(2)、連桿(7)、制動主缸(4)、液壓電控單元(17)、前左輪制動器(22)、后右輪制動器(23)、前右輪制動器(24)與后左輪制動器(25)； 制動踏板(2)與連桿(7)的右端鉸接，連桿(7)的左端與制動主缸(4)中的制動主缸推桿(10)的右端鉸接，制動主缸(4)的制動主缸第二腔(14)的進(jìn)出油口與液壓電控單元(17)的a 口管路連接，制動主缸(4)的制動主缸第一腔(13)的進(jìn)出油口與液壓電控單元(17)的b 口管路連接，液壓電控單元(17)的c 口和前左輪制動器(22)與后右輪制動器(23)的進(jìn)出油口管路連接，液壓電控單元(17)的d 口和前右輪制動器(24)與后左輪制動器(25)的進(jìn)出油口管路連接。
8.按照權(quán)利要求7所述的帶有制動間隙自動消除功能的制動主缸，其特征在于，所述的制動主缸推桿(10)為圓柱形直桿類結(jié)構(gòu)件，制動主缸推桿(10)的左段為圓柱形光桿段，制動主缸推桿(10)的右段加工有與齒輪(8)相嚙合的齒，即制動主缸推桿(10)的右段為圓柱形的有齒段，制動主缸推桿(10)結(jié)構(gòu)上要滿足:制動主缸推桿(10)上的有齒段的最左端到制動主缸(4)的缸體最右端的距離應(yīng)該大于制動主缸推桿(10)的最大工作行程；制動主缸推桿(10)的有齒段的長度也應(yīng)該大于制動主缸推桿(10)的最大工作行程。
【文檔編號】B60T13/66GK104290737SQ201410557619
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月19日
【發(fā)明者】靳立強(qiáng), 陳鵬飛, 李建華, 劉剛, 石冠男 申請人:吉林大學(xué)