一種具有新型解耦方式的電子液壓制動系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域，涉及電子液壓制動技術(shù)，尤其是制動液壓壓力可以主動調(diào)節(jié)，并具有失效保護(hù)作用的電子液壓制動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電子液壓制動系統(tǒng)(EHB)是在傳統(tǒng)的液壓制動器基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。操縱機(jī)構(gòu)用一個電子式制動踏板替代了傳統(tǒng)的液壓制動踏板，取消了體積龐大的真空助力器。當(dāng)駕駛員踩下制動踏板時，電子控制單元通過踏板行程傳感器感知駕駛員的制動意圖，并控制電控制動系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的制動力。為使汽車前后輪制動力更好地接近理想制動力分配曲線，那么必須要求其液壓制動力可以進(jìn)行適時可變調(diào)節(jié)。電子踏板傳感器能精確地感知駕駛?cè)丝刂铺ぐ宓妮p重緩急，并轉(zhuǎn)換為電信號傳遞給電子控制單元，高壓液壓控制單元則會根據(jù)不同的駕駛工況自動調(diào)節(jié)車輪的制動壓力。
[0003]電子液壓制動系統(tǒng)主要由制動踏板、踏板位移傳感器(或踏板角度傳感器)、電子控制單元(ECU)、液壓建壓單元和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。工作時，踏板位移傳感器(踏板角度傳感器)用于檢測踏板位移量(踏板轉(zhuǎn)角)，然后將位移(轉(zhuǎn)角)信號轉(zhuǎn)化成電信號傳給ECU，ECU識別駕駛員意圖，對建壓單元和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對制動力的調(diào)控。
[0004]1994年Analog公司用Saber仿真模擬的方法開發(fā)出一套電控液壓制動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)；2001年，在法蘭克福車展上，Bosch公司展出研發(fā)的電子液壓制動系統(tǒng)，配備在Benz公司第5代雙門跑車SL500上，此后，Bosch和Daimler Chrysler公司開始研宄用于商業(yè)的EHB系統(tǒng)，并在2002年將其裝配在Mercedes E級車上；2002年，福特汽車公司的FocusFCV制動系統(tǒng)采用德國大陸公司開發(fā)的EHB系統(tǒng)；2003年，Continental Teves也開始了其EHB計劃，試裝在大眾公司的一些概念車上。與傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)相比，電子液壓制動系統(tǒng)取消了體積龐大的真空助力器，結(jié)構(gòu)更為緊湊，控制方便，制動噪聲減小，改善了制動效能。
[0005]一般的電子液壓制動系統(tǒng)由高壓蓄能器、電機(jī)和泵共同作用實(shí)現(xiàn)對液壓制動系統(tǒng)液壓制動力的主動控制，但此項(xiàng)技術(shù)尚不成熟，可靠性和安全性存在隱患，同時不能保證踏板感覺或者需要采用踏板模擬器模擬踏板感覺；另外其沒有充分利用人力，即駕駛員踩下的踏板力進(jìn)行制動，造成一定程度上能源的浪費(fèi)。
[0006]用電機(jī)和機(jī)械結(jié)構(gòu)代替電子液壓制動系統(tǒng)中的高壓蓄能器和泵，通過控制線路在電子控制單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間傳遞信號，用運(yùn)動調(diào)整裝置將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動來推動主缸，使之產(chǎn)生期望的運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)液壓力的主動控制和調(diào)節(jié)。制動踏板與制動主缸間沒有液壓管路，因此不存在液壓管路泄露、高壓蓄能器安全隱患等問題，相比之下更加可靠、安全，且無需對制動主缸進(jìn)行改動，降低了成本。
[0007]所以客觀上有必要對上述電子液壓制動系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，不但能夠準(zhǔn)確反饋模擬制動踏板感覺，主動調(diào)節(jié)液壓壓力，而且也具有簡單有效的失效保護(hù)功能。除此之外，還應(yīng)要求整個制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、可靠性高、控制容易、性能穩(wěn)定、成本低、可維護(hù)性高等特點(diǎn)。依據(jù)本發(fā)明的電子液壓制動系統(tǒng)便是在此背景下得以產(chǎn)生的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種具有新型解耦方式的電子液壓制動系統(tǒng)，針對現(xiàn)有電子液壓制動系統(tǒng)的缺陷，簡化當(dāng)前電子液壓制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高制動安全性和制動效能。采用本發(fā)明所提供的電子液壓制動系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確反饋制動踏板感覺，制動液壓壓力可根據(jù)需要進(jìn)行主動調(diào)節(jié)，并且具有簡單有效的失效保護(hù)模式，即使在電機(jī)失效的情況下，依然能夠保證車輛具有一定的制動強(qiáng)度。
[0009]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種具有新型解耦方式的電子液壓制動系統(tǒng)，包括:帶插銷的制動踏板，用于將駕駛員的制動意圖輸入系統(tǒng)，其插銷與螺桿的滑槽配合用以實(shí)現(xiàn)機(jī)械解耦。帶滑槽的推桿，其通過鉸接方式和滾珠絲杠的螺桿機(jī)械連接。滾珠絲杠螺桿，用于推動主缸活塞。制動踏板位移傳感器，用于獲取制動踏板踩下時駕駛員所踩踏的行程和速率，從而判斷其駕駛意圖，進(jìn)而驅(qū)動相應(yīng)的電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的制動力和踏板感覺。制動主缸，用于接收制動電機(jī)及其減速器所產(chǎn)生的推力，從而建立相關(guān)的液壓制動力；經(jīng)過ABS/ESC模塊后與車輛車輪制動器液壓耦合。電控直線運(yùn)動模塊，其通過電機(jī)驅(qū)動運(yùn)動調(diào)整機(jī)構(gòu)帶動滾珠絲杠的螺桿運(yùn)動，通過位移信號來控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)制動壓力的控制，其中運(yùn)動調(diào)整機(jī)構(gòu)為一對嚙合的齒輪副。踏板模擬器，用于根據(jù)相關(guān)的信號產(chǎn)生駕駛員所期望的制動感覺，用來模擬踏板制動感覺；機(jī)械失效保護(hù)裝置。電磁閥，用于踏板力主動控制以及制動踏板液壓失效備份。ABS/ESP模塊，即車輛的防抱死制動系統(tǒng)/電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)模塊，它可以被動和主動調(diào)節(jié)各輪缸的液壓制動力，即既可以被動調(diào)節(jié)主缸輸送到車輪制動器的壓力，也可以主動對各個車輪的制動器壓力調(diào)節(jié)。電控單元ECU，根據(jù)踏板位移信號計算出此次制動需要的總制動力，然后根據(jù)電機(jī)、電池狀態(tài)計算出車輛能夠產(chǎn)生的再生制動力，總制動力減去再生制動力后即所述電子液壓制動系統(tǒng)需要產(chǎn)生的制動力，其通過電機(jī)來控制。液壓力傳感器，檢測管路中液壓力大小，并傳遞信號給電控單元。
[0010]在正常工作模式下，踩下制動踏板，由于插銷和滑槽的間隙配合，制動踏板力并不直接作用于滾珠絲杠的螺桿上，與此同時踏板位移傳感器測量踏板位移信號，經(jīng)過ECU處理后判斷制動意圖，E⑶再控制電控直線運(yùn)動模塊，其通過電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠的螺桿作為推桿與主缸推桿剛性連接，控制電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)制動壓力的精確控制；在失效模式下，系統(tǒng)斷電，踩下制動踏板時，經(jīng)過插銷和滑槽配合的這一段空行程之后與滾珠絲杠螺桿剛性接觸，繼而推動主缸活塞推桿實(shí)現(xiàn)制動功能。
[0011]優(yōu)選地，制動踏板感覺模擬器與制動踏板推桿相連，所述踏板感覺模擬器通過液壓管路產(chǎn)生反饋力，用于模擬制動踏板感覺。
[0012]用于踏板力主動控制的兩個電磁閥分別位于踏板模擬器與儲液罐之間的管路上以及踏板模擬器與主缸之間的管路上，起到調(diào)節(jié)阻尼的作用，與踏板模擬器內(nèi)的彈簧共同完成踏板感覺的模擬。
[0013]所述液壓力傳感器布置在所述電磁閥和所述踏板模擬器之間的液壓管路以及制動主缸和ABS/ESP模塊之間的液壓管路上，測量液體壓力，以用于踏板感覺模擬反饋控制。
[0014]所述電控直線運(yùn)動模塊包括ECU、旋轉(zhuǎn)電機(jī)和將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)，傳動機(jī)構(gòu)包括滾珠絲杠，絲杠的右端面與主缸活塞推桿接觸，正常制動時帶動主缸活塞推桿制動?；蛘哒f，電控直線運(yùn)動模塊的傳動機(jī)構(gòu)中的直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括所述的滾珠絲杠以及推桿，一端有滑槽和制動踏板的插銷相配合，另外一端和主缸推桿間隙連接，失效模式下，踩下制動踏板時，經(jīng)過插銷和滑槽配合的這一段空行程之后與滾珠絲杠螺桿剛性接觸，繼而推動主缸活塞推桿實(shí)現(xiàn)制動功能。
[0015]上述的電控直線運(yùn)動模塊，其通過滾珠絲杠的機(jī)械機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為推桿的直線運(yùn)動，通過位移信號由電機(jī)控制器來控制電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)制動壓力的線性控制，此電控直線運(yùn)動模塊也可稱為液壓建壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
[0016]在正常工作模式下，踩下制動踏板，由于插銷和滑槽的間隙配合，制動踏板力并不直接作用于滾珠絲杠的螺桿上，與此同時踏板位移傳感器測量踏板位移信號，經(jīng)過ECU處理后判斷制動意圖，E⑶再控制電控直線運(yùn)動模塊，其通過電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠的螺桿作為推桿與主缸推桿剛性連接，控制電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)制動壓力的精確控制。
[0017]在失效模式下，系統(tǒng)斷電，踩下制動踏板克服插銷與推桿滑槽之間的間隙，經(jīng)過插銷和滑槽配合的這一段空行程之后與滾珠絲杠螺桿剛性接觸，繼而推動主缸活塞推桿實(shí)現(xiàn)制動功能。
[0018]上述的制動主缸推桿、制動主缸、壓力調(diào)節(jié)器和前后各輪液壓制動器可稱為電子液壓制動系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。前后各輪液壓制動器既可以是液壓盤式制動器，也可以是液壓鼓式制動器。
[0019]所述的電子液壓制動系統(tǒng)包括踏板位移傳感器、ABS/ESP模塊。其中制動踏板位移傳感器既可以是線位移傳感器，也可以為角位移傳感器。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的電子液壓制動系統(tǒng)省去了傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)中使用的真空助力器，因此結(jié)構(gòu)更為緊湊，并且可通過電機(jī)控制器對電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，