一種具有雙液壓缸四輪失效備份的液壓制動系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車制動系統(tǒng)技術領域，具體地說，涉及一種具有雙液壓缸四輪失效備份的液壓制動系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]行車安全、節(jié)約能源以及環(huán)境保護是目前汽車工業(yè)需要解決的三大重要課題。隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們擁有的汽車數(shù)量不斷增加，并且人們也日趨熱衷于高行駛速度的汽車，所以汽車安全問題日顯重要。而在汽車安全中，制動問題是最關鍵的。汽車制動系統(tǒng)是汽車底盤四大部分之一，它對保證汽車行駛安全具有重要的意義，設計的制動系統(tǒng)需要實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、可靠的功能。
[0003]如今，在汽車領域內(nèi)，已經(jīng)廣泛的應用汽車電子控制技術，同時汽車制動系統(tǒng)中也開始逐漸使用這種先進的技術，從而可以實現(xiàn)線控制動。電子控制具有響應速度快、制動力控制精確、可控性好、效率高等特點。然而單純的使用電子控制制動系統(tǒng)，具有很大的不足之處，也就是在電子控制失效的情況下汽車的制動系統(tǒng)就會失去效能，給行車安全帶來極大的隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種具有雙液壓缸四輪失效備份的液壓制動系統(tǒng)及方法，液壓系統(tǒng)和電子控制同時應用在汽車制動控制系統(tǒng)中。這樣，當電子控制制動出現(xiàn)故障的情況下，也仍然可以通過液壓制動來實現(xiàn)汽車的制動性能，從而增強了汽車的安全性。本發(fā)明設計的汽車制動系統(tǒng)同時也融合了 ABS、TCS、ESP等汽車控制系統(tǒng)，使汽車的安全性得到了顯著的提高。
[0005]其技術方案如下:
[0006]一種具有雙液壓缸四輪失效備份的液壓制動系統(tǒng)，包括液壓控制單元HCU、制動踏板1、人力缸4、儲液罐5、行程模擬器6、主缸10、滾珠絲杠11、一號電機12、電子控制單兀E⑶45以及多個連接件、電磁閥、傳感器和制動器。
[0007]其中，液壓控制單元HCU包括有第一常開閥14、第二常開閥15、第三常開閥16、第四常開閥17、第一常閉閥18、第二常閉閥23、第三常閉閥25、第四常閉閥30、第一減壓閥19、第二減壓閥22、第三減壓閥26、第四減壓閥29、第一蓄能器20、第二蓄能器28、第一液壓泵21、第二液壓泵27、二號電機24。人力缸4分為人力缸前腔A與人力缸后腔B，包括有一號活塞35、第一復位彈簧36、二號活塞37、第二復位彈簧38、一號活塞桿39。主缸10分為主缸前腔C與主缸后腔D，包括有二號活塞桿40、三號活塞41、第三復位彈簧42、四號活塞43、第四復位彈簧44。連接件包括有踏板連桿3。電磁閥包括有常閉閥7。傳感器包括有位移傳感器2、第一壓力傳感器8、第二壓力傳感器9、第三壓力傳感器13。制動器包括有左前輪制動器31，右前輪制動器32，左后輪制動器33，右后輪制動器34。
[0008]優(yōu)選地，本發(fā)明涉及的是一種具有雙液壓缸四輪失效備份的線控液壓制動系統(tǒng)。儲液罐5用于儲存制動液。制動踏板I上有與人力缸4中一號活塞桿39相對的踏板連桿3，通過踏板連桿3進行壓縮活塞操作。制動缸分為兩個，分別是人力缸4和主缸10。儲液罐5的兩路出液口分別與人力缸前腔A和人力缸后腔B進液口連接，其中一路出液口分別與主缸前腔C和主缸后腔D進液口連接。
[0009]人力缸4由二號活塞37與一號活塞35分為人力缸前腔A與人力缸后腔B，并且在人力缸前腔A中有第二復位彈簧38，人力缸后腔B中有第一復位彈簧36。人力缸前腔A的出液口與第三常開閥16、第四常開閥17相連，人力缸后腔B出液口與常閉閥7、第一常開閥14、第二常開閥15連接。常閉閥7與行程模擬器6連接。行程模擬器6可以為駕駛員產(chǎn)生與傳統(tǒng)制動系統(tǒng)相似的踏板感覺，使駕駛員可以根據(jù)個人的習慣進行制動操作。
[0010]主缸10通過四號活塞43與三號活塞41分為主缸前腔C與主缸后腔D，并且在主缸前腔C中有第四復位彈簧44，主缸后腔D中有第三復位彈簧42。主缸前腔C的出液口與第一常閉閥18、第二常閉閥23以及第一液壓泵21相連，主缸后腔D的出液口與第三常閉閥
25、第四常閉閥30以及第二液壓泵27連接。一號電機12通過電子控制單元E⑶45進行控制，將作用力矩傳遞給滾珠絲杠11，滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為軸向直線運動，推動二號活塞桿40，從而傳遞作用力。
[0011]液壓控制單元HCU是進行制動操作的重要部件。在制動系統(tǒng)正常工作時，第一常開閥14、第二常開閥15、第三常開閥16、第四常開閥17就會由常開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關閉狀態(tài)，第一常閉閥18、第二常閉閥23、第三常閉閥25、第四常閉閥30就會由關閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換為打開狀態(tài)。在制動系統(tǒng)減壓時，第一減壓閥19、第二減壓閥22、第三減壓閥26、第四減壓閥29就由關閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換為打開狀態(tài)。第一液壓泵21、第二液壓泵27通過二號電機24驅(qū)動，用于抽吸制動液，將制動液從制動輪缸中分別流向主缸前腔C與主缸后腔D中。第一蓄能器20、第二蓄能器28是在減壓過程中，將一部分的制動液流入其內(nèi)部，減小液壓泵的兩側壓力，實現(xiàn)緩沖的作用。
[0012]本發(fā)明的制動系統(tǒng)中包含的位移傳感器2安裝在制動踏板I處，用于測量制動踏板I產(chǎn)生的行程。第一壓力傳感器8與人力缸后腔B的出液口相連，第二壓力傳感器9與主缸前腔C的出液口連接，第三壓力傳感器13與主缸后腔D的出液口連接。
[0013]一種具有雙液壓缸四輪失效備份的液壓制動方法，包括以下步驟:
[0014]I增壓過程
[0015]汽車在正常行駛過程中，當駕駛員操縱制動踏板I時，電子控制單元ECU45通過接收到的信號，使第一常開閥14、第二常開閥15、第三常開閥16、第四常開閥17關閉。由于一號活塞35推動第一復位彈簧36，第一壓力傳感器8接收到壓力變化，通過電子控制單元E⑶45控制，使常閉閥7開啟，從而行程模擬器6進行工作。這時，電子控制單元E⑶45也將第一常閉閥18、第二常閉閥23、第三常閉閥25、第四常閉閥30轉(zhuǎn)換為打開狀態(tài)。一號電機12開始工作，作用力矩傳遞給滾珠絲杠11，推動二號活塞桿40運動，帶動三號活塞41與四號活塞43工作，將第三復位彈簧42、第四復位彈簧44進行壓縮。同時制動液經(jīng)由上述打開的電磁閥分別流入左、右輪制動器的制動輪缸中，產(chǎn)生制動力。
[0016]2保壓過程
[0017]當控制模塊判斷出制動輪缸中需要保持制動壓力時，控制第一常閉閥18、第二常閉閥23、第三常閉閥25、第四常閉閥30，將它們由打開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關閉狀態(tài)，從而可以使制動液在相對封閉的環(huán)境中保持所需的一定的壓力。
[0018]3減壓過程
[0019]當控制單元決策出需要減小制動液壓力時，第一常閉閥18、第二常閉閥23、第三常閉閥25、第四常閉閥30保持關閉狀態(tài)，第一減壓閥19、第二減壓閥22、第三減壓閥26、第四減壓閥29開啟。電子控制單元ECU45控制二號電機24，從而帶動第一液壓泵21、第二液壓泵27工作，制動輪缸中的制動液就可以經(jīng)由減壓閥、液壓泵回到主缸以及儲液罐中，減小輪缸中的制動液壓力。同時，制動輪缸中制動液的一部分也會流入第一蓄能器20、第二蓄能器28中。這樣設置的目的是當?shù)谝灰簤罕?1、第二液壓泵27兩側的壓力差較大時，可以通過一部分制動液的分流，來減輕液壓泵的壓力，提高液壓泵的可靠性和使用壽命。
[0020]4制動系統(tǒng)失效保護過程
[0021]當電子系統(tǒng)失效的情況下，一號電機12以及二號電機24就會停止工作，第一液壓泵21、第二液壓泵27同樣也會停止工作。這時，由于第一常開閥14、第二常開閥15、第三常開閥16、第四常開閥17處于常開的狀態(tài)，在供電失效時仍然保持打開狀態(tài)，同時其他電磁閥都處于關閉狀態(tài)。當駕駛員踩動制動踏板時，人力缸4中的制動液可以通過人力缸前腔A流進制動輪缸，以及通過人力缸后腔B流入制動輪缸內(nèi)，從而可以使汽車的前、后車輪都能產(chǎn)生制動力，具有足夠的制動力，達到四輪失效備份的效果，使汽車在電子系統(tǒng)失效的條件下具備基本的制動性能，防止發(fā)生安全事故。