专利名称：一种电液控制式制动助力装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车电液控制类产品，具体涉及汽车行车制动系的制动助力装置，尤其适合纯电动汽车和混合动力汽车使用。
背景技术：
目前轿车的行车制动系统通常采用伺服制动系统，是在人力液压制动系统的基础上加设一套动力伺服系统形成的，正常制动时，制动能量大部分由动力伺服系统供给，可以减少驾驶员制动时施加在制动踏板上的制动力。而在动力伺服系统失效时，由驾驶员提供全部的制动能量，满足车辆制动的需要。轿车上主要采用真空伺服式和气压伺服式制动系统提供制动助力。真空助力式伺服制动系统通过在制动踏板推杆和制动主缸之间加装真空助力器来提供助力。真空助力器提供制动助力时，需要通过发动机的进气歧管或专用的真空泵提供真空源。利用发动机的进气歧管提供真空源时，如果发动机停止工作，则真空助力作用消失。发动机处于不同的工况时，提供真空的能力还会受到限制，真空助力作用会减弱。应用专用的真空泵提供真空源，不仅增加了汽车上零件数目和相应的控制而降低汽车的可靠性，同时也会增加发动机舱的布置困难性和增加汽车的工作噪声。真空助力器还存在着体积较大的缺点。真空助力式伺服制动系统通过在制动踏板推杆和制动主缸之间加装空气助力器来提供助力。空气助力器提供制动助力时，需要提供气压源，相应地需要增加空压机、储气筒、控制阀、调压阀、空气滤清器、防冻器、低压报警开关以及空气管路等零部件。真空助力式伺服制动系统不仅消耗发动机的动力，汽车噪声也会增加，汽车发动机舱的布置也比较困难。目前出于环保的要求，纯电动汽车和混合动力汽车的应用越来越多。由于电动汽车以电动机取代传统的内燃机，失去了利用内燃机提供真空源的可能，而混合动力汽车也在某些场合以电动机为主要动力源或全部以电动机作为动力源，此时真空来源必须以真空泵来实现。
发明内容
本发明针对传统轿车行车制动系提供助力方式的缺点，提供一种电液控制式制动助力装置，可取代传统制动助力装置，尤其适合纯电动汽车和混合动力汽车使用。本发明电液控制式制动助力装置由机械传力系统、液压助力系统和电子控制系统组成。其中，机械传力系统包含踏板推杆9、推杆弹簧10、活塞推杆7。液压助力系统包含助力蜗杆18、助力涡轮20、向心球轴承17和21、助力螺杆22、助力活塞M、助力室弹簧25、助力室后壳体16、助力室前壳体23、增力室壳体3。电子控制系统包含压力传感器11、线性位移传感器8、电子控制单元14、电流检测电路15、电动机19、电磁阀32。本发明电液控制式制动助力装置中的机械传力系统的踏板推杆9 一端与制动踏板12通过推杆销13连接，踏板推杆9另一端加工有孔，内置推杆弹簧10，并将活塞推杆7 一端置于其中，使活塞推杆7和踏板推杆可保持相对移动，而活塞推杆7的另一端置于增力室壳体3中与制动主缸活塞2相接。本发明电液控制式制动助力装置中的液压助力系统的助力室前壳体23、助力室后壳体16对接，形成空腔，内置助力涡轮20、向心球轴承17和21、助力螺杆22、助力活塞24、 助力室弹簧25等零件，其中助力涡轮20两侧设有台肩，分别设置向心球轴承17和21，而向心球轴承17和21又与助力室前壳体23、助力室后壳体16的内侧台肩相接。助力涡轮20 又通过中心加工的螺纹与助力螺杆22相接。助力螺杆22后端为方形，与助力室后壳体16 上的方形空配合，前端与助力活塞M相接。助力活塞M的前端设有助力室弹簧25。液压助力系统的助力室前壳体23、助力室后壳体16上设有豁口，内置助力蜗杆18，与电动机19 通过轴联接，且蜗杆与助力涡轮20相接。液压助力系统的增力室壳体3与制动主缸壳体1 对接，内设储能活塞5和储能弹簧6。本发明电液控制式制动助力装置中的电子控制系统的线性位移传感器8两端分别固接在活塞推杆7和踏板推杆9上，踏板推杆9上设有压力传感器11。线性位移传感器 8、压力传感器11、电磁阀32、电动机19通过导线与电子控制单元14相连，且电动机19与电子控制单元14的连接回路上设有电流检测电路15，电流检测电路15也通过导线与电子控制单元14相连。如上所述的电液控制式制动助力装置，在制动踏板12处于复位状态时，推杆弹簧 10被活塞推杆约束于踏板推杆前端的孔内，且正好处于自由伸展状态；增力室壳体3内的储能活塞5被储能弹簧6推到卡环4处；电磁阀阀芯观在电磁阀弹簧四的作用下处于原始位置；助力螺杆23处于靠右端的原始位置。如上所述的电液控制式制动助力装置，在制动踏板12被踩下时，制动踏板力可通过推杆销13、踏板推杆9、推杆弹簧10、活塞推杆7传递到制动主缸活塞2上，而电子控制单元14根据压力传感器11和线性位移传感器8的输出信号判定驾驶员操作制动的力度和快慢程度，一方面控制电磁阀阀芯观处于适当位置，打开助力液压腔D和增力液压腔A之间的油道并关闭通向储液器27的油道，另一方面控制电动机19通过涡轮蜗杆机构驱动助力螺杆22左移推动助力活塞M，将液压油从助力液压腔D挤到增力液压腔A，推动制动主缸活塞2，从而实现制动助力作用。根据本发明的电液控制式制动助力装置，由于设置了线性位移传感器8测定踏板推杆9和活塞推杆7在制动时的相对位置，可间接测定推杆弹簧10的压缩量。结合推杆弹簧10的弹性，其一定的压缩量用来让驾驶员感知操作制动踏板12的力度，同时也作为电液控制式制动助力装置提供助力大小的依据。电子控制单元14通过电动机19和固定的机械机构控制助力螺杆22的移动量，从而控制从助力液压腔D传输到增力液压腔A液压油量， 不仅能保证踏板推杆9和活塞推杆7的相对位移，实现一定的助力作用，也能保证推杆弹簧 10在制动时处于一定的压缩量，保证驾驶员制动时有良好的踏板操作性能。
图1是本发明电液控制式制动助力装置处于非制动状态的示意图。图2是本发明电液控制式制动助力装置处于制动状态的示意图。
图3是本发明电液控制式制动助力装置在制动踏板释放时的示意图。图4是本发明电液控制式制动助力装置的电子控制单元失效时制动状态的示意图。图5是本发明电液控制式制动助力装置的电动机失效时制动状态的示意图。图6是本发明电液控制式制动助力装置沿图1中剖面线A-A的示意图。图7是本发明电液控制式制动助力装置沿图1中剖面线B-B的示意图。图8是本发明电液控制式制动助力装置中电磁阀状态的示意图。附图中标注说明1-制动主缸壳体2-制动主缸活塞3-增力室壳体4-卡环 5-储能活塞6-储能弹簧7-活塞推杆8-线性位移传感器9-踏板推杆10-推杆弹簧11-压力传感器12-制动踏板13-推杆销14-电子控制单元15-电流检测电路 16-助力室后壳体 17-向心球轴承 18-助力蜗杆 19-电动机20-助力涡轮21-向心球轴承22-助力螺杆23-助力室前壳体24-助力活塞25-助力室弹簧26-限压阀 27-储液器 28-电磁阀阀芯 29-电磁阀阀体 30-电磁阀弹簧 31-电磁阀线圈 32-电磁阀A-增力液压腔B-储能腔C-电磁阀液腔D-助力液压腔a-增力室油道 b、C-电磁阀油道d-助力室油道e-限压阀油道
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的说明。如图1所示，一种电液控制式制动助力装置由机械传力系统、液压助力系统和电子控制系统组成，机械传力系统将驾驶员的踏板力直接传递到制动主缸，液压助力系统以油液作为工作介质，将电子控制系统中电动机的动力传递到制动主缸进行助力。机械传力系统包含踏板推杆9、推杆弹簧10、活塞推杆7。液压助力系统包含助力蜗杆18、助力涡轮 20、向心球轴承17和21、助力螺杆22、助力活塞M、助力室弹簧25、助力室后壳体16、助力室前壳体23、增力室壳体3、储能活塞5、储能弹簧6，还有储液器27、限压阀沈及连接管道等附件。电子控制系统包含压力传感器11、线性位移传感器8、电子控制单元14、电流检测电路15、电动机19、电磁阀32。机械传力系统中的活塞推杆7和踏板推杆9可相互滑动，推杆弹簧10置于踏板推杆9中，不制动时，处于自由伸展状态。液压助力系统中的助力蜗杆18和助力涡轮20处于啮合状态，助力涡轮20与助力螺杆22进行螺纹连接，助力螺杆22后端呈方形，约束其转动，前端与助力活塞M连接。助力室弹簧25呈预紧状态。油液充满增力液压腔A、电磁阀液腔C、助力液压腔D、增力室油道 a、电磁阀油道b和C、助力室油道d、限压阀油道e及连接油管。电液控制式制动助力装置在制动踏板12未踩下时，活塞推杆7、助力螺杆22处于最右端，电磁阀阀芯观在电磁阀弹簧30的作用下处于复位状态，各液腔A、C、D和各油道 a、b、c、d、e与储液器27均连通，储能活塞5在储能弹簧6的作用下，与卡环4相接触。如图2所示，当制动踏板12被踩下时，机械传力系统通过推杆销13、踏板推杆9、 踏板弹簧10、活塞推杆7将制动踏板力直接传递到制动主缸活塞2上。与此同时，踏板推杆 9上的压力传感器11将踏板力的信号传递给电子控制单元14，电子控制单元14计算出制动踏板力的大小与变化的快慢程度，判断驾驶员的操作意图，控制电动机19正向旋转。电子控制单元14驱动电动机19的同时，也对电磁阀线圈31施加大电流，使电磁阀阀芯观克服电磁阀弹簧30的弹力，向左方运动，关闭电磁阀油道b和c与储液器27的回路。电磁阀状态如图8所示。助力蜗杆18与助力涡轮20的啮合传动、助力涡轮20与助力螺杆22的螺纹传动将电动机19的驱动力矩转化为助力螺杆22的直线驱动力。助力螺杆22推动助力活塞24 左移，压缩助力室弹簧25，将助力液压腔D中的油液经助力室油道d、电磁阀油道c和b、增力室油道a进入增力液压腔A，推动制动主缸活塞2左移提供助力，同时推动储能活塞5克服储能弹簧6的作用右移，储能腔B的空间缩小，储能弹簧6被压缩，进行一定的能量存储。液压助力系统提供助力作用时，其中的油液的流向如图2中的箭头所示。液压助力系统提供助力作用时，电子控制系统中的线性位移传感器8检测活塞推杆7和踏板推杆9的相对位移，并将该信号传送到电子控制单元14，电子控制单元14计算出推杆弹簧10处于一定的压缩量时，停止驱动电动机19，助力液压腔D中的油液不会继续进入增力液压腔A，助力作用保持。由于助力蜗杆18和助力涡轮20、助力涡轮20和助力螺杆22具有固定的机械关系，助力螺杆22左移的位移量与推杆弹簧10的压缩量成一定的对应关系，提供助力的同时，可保证驾驶员操作制动踏板12的脚感。如图3所示，当驾驶员撤销制动时，制动踏板12通过推杆销13带动踏板推杆9复位，制动主缸活塞2在制动系统的油液作用下右移，推动活塞推杆7复位。由于制动力消除， 踏板推杆9上的压力传感器11上的压力迅速下降，电子控制单元14感知这一变化，一方面解除电磁阀线圈31中的电流，使电磁阀阀芯观在电磁阀弹簧30的作用下回到原位，另一方面控制电动机19反转，通过助力蜗杆18与助力涡轮20的配合、助力涡轮20与助力螺杆 22的配合驱动助力螺杆22右移，使增力液压腔A中的油液回流到助力液压腔D中，解除助力作用。在这个过程中，增力室壳体3中的储能活塞5在储能弹簧6的作用下也逐渐回位。 液压助力系统解除助力作用时，其油液的流向如图3中的箭头所示。如图4所示，本发明的电液控制式制动助力装置在驾驶员施加制动过程中，如电子控制单元14失效，一方面不能驱动电动机19提供助力，另一方面也不能对电磁阀线圈31 施加电流，控制其运动，则驾驶员对制动踏板12的操作直接通过推杆销13、踏板推杆9、推杆弹簧10、活塞推杆7传递到制动主缸活塞2上，由人力提供全部的制动作用。增力液压腔 A因体积增大引起的真空由储液器27中的油液进行补充。如图5所示，本发明的电液控制式制动助力装置在驾驶员施加制动过程中，如电动机19失效，电子控制单元14通过电流检测电路15感知电动机19故障，解除对电动机19 的驱动，并对电磁阀线圈31施加较小的电流，使电磁阀阀芯观克服电磁阀弹簧30较小的作用力，移动较小的距离，切断增力液压腔A与助力液压腔D的通道，仅打开增力液压腔A 与储液器27的通道，由储液器27中的油液补充增力液压腔A体积的增加。这种情况下，本发明的电液控制式制动助力装置不能提供助力作用，由人力提供全部的制动作用。
权利要求
1.一种电液控制式制动助力装置，其特征在于它由机械传力系统、液压助力系统和电子控制系统组成，机械传力系统将驾驶员的踏板力直接传递到制动主缸，液压助力系统以油液作为工作介质，将电子控制系统中电动机的动力传递到制动主缸进行助力。其中， 机械传力系统包含踏板推杆(9)、推杆弹簧(10)、活塞推杆(7)。液压助力系统包含助力蜗杆(18)、助力涡轮00)、向心球轴承(17)和(21)、助力螺杆(22)、助力活塞(M)、助力室弹簧(25)、助力室后壳体(16)、助力室前壳体(23)、增力室壳体(3)、储能活塞(5)、储能弹簧(6)，还有储液器(27)、限压阀06)及连接管道等附件。电子控制系统包含压力传感器(11)、线性位移传感器(8)、电子控制单元(14)、电流检测电路(15)、电动机(19)、电磁阀 (32)。
2.根据权利要求1所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述机械传力系统的踏板推杆(9) 一端与制动踏板(1 通过推杆销(1 连接，踏板推杆(9)另一端加工有孔，内置推杆弹簧(10)，并将活塞推杆(7) —端置于其中，使活塞推杆(7)和踏板推杆可保持相对移动，而活塞推杆(7)的另一端置于增力室壳体(3)中与制动主缸活塞( 相接。
3.根据权利要求1所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述液压助力系统的助力室前壳体(23)、助力室后壳体(16)对接，形成空腔，内置助力涡轮(20)、向心球轴承 (17)和(21)、助力螺杆(22)、助力活塞(M)、助力室弹簧(25)等零件，其中助力涡轮(20) 两侧设有台肩，分别设置向心球轴承(17)和(21)，而向心球轴承(17)和又与助力室前壳体(23)、助力室后壳体(16)的内侧台肩相接。助力涡轮OO)又通过中心加工的螺纹与助力螺杆02)相接。助力螺杆02)后端为方形，与助力室后壳体(16)上的方形空配合， 前端与助力活塞04)相接。助力活塞04)的前端设有助力室弹簧05)。液压助力系统的助力室前壳体(23)、助力室后壳体(16)上设有豁口，内置助力蜗杆(18)，与电动机(19)通过轴联接，且蜗杆与助力涡轮OO)相接。液压助力系统的增力室壳体(3)与制动主缸壳体 (1)对接，内设储能活塞( 和储能弹簧(6)。
4.据权利要求1所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述电子控制系统的线性位移传感器(8)两端分别固接在活塞推杆(7)和踏板推杆(9)上，踏板推杆(9)上设有压力传感器(11)。线性位移传感器(8)、压力传感器(11)、电磁阀(32)、电动机(19)通过导线与电子控制单元(14)相连，且电动机(19)与电子控制单元(14)的连接回路上设有电流检测电路(15)，电流检测电路(15)也通过导线与电子控制单元(14)相连。
5.根据权利要求2所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述活塞推杆(7) 上设有槽，槽内装有卡环(4)对储能活塞( 进行限位。
6.根据权利要求2所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述推杆弹簧(10) 置于踏板推杆(9)的孔内，在制动踏板(12)回位时正好处于自由伸展状态。在制动踏板(12)被踩下时，推杆弹簧(10)被踏板推杆(9)和活塞推杆(7)压缩，其一定的压缩量用来保证制动踏板力的大小。
7.根据权利要求3所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述助力室前壳体上设有油道(d)，与电磁阀(32)的油道(c)互通，电磁阀的油道(b)与增力室壳体(3)上设置的油道(a)互通。
8.根据权利要求3所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述增力室壳体(3) 中的储能活塞( 在油压作用下可压缩储能弹簧(6)。
9.根据权利要求3所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述助力室前壳体上设有油道(e)，经过限压阀06)通向储液器07)。
10.根据权利要求4所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述压力传感器 (11)为应变片式压力传感器。
11.根据权利要求4所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述线性位移传感器(8)为差动变压器式位移传感器。
12.根据权利要求4所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述电动机(19) 为直流无刷电动机。
13.根据权利要求4所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述电流检测电路 (15)中的主要检测元件采用取样电阻。
14.根据权利要求4所述的电液控制式制动助力装置，其特征在于所述电磁阀(32)为三位三通电磁阀。
全文摘要
本发明提供一种电液控制式制动助力装置，涉及汽车行车制动系。该装置通过踏板推杆、推杆弹簧、活塞推杆将制动踏板力传递到制动主缸活塞上，并在踏板推杆上设置压力传感器、踏板推杆和活塞推杆之间设置线性位移传感器来感知踩下制动踏板的快慢程度和踏板推杆与活塞推杆的相对位置，由电子控制单元处理后控制电动机驱动涡轮蜗杆机构，再通过助力螺杆驱动推动助力活塞将液压油经由电磁阀传输到增力液压腔加载到制动主缸活塞上提供助力。制动踏板停止时，电动机停转，该装置依靠螺纹的自锁功能保持制动力。制动踏板释放时，电动机反转，液压油回流到助力液压腔实现制动释放。本发明通过保持推杆弹簧压缩量来保证制动时的脚感，助力效果明显且柔和。
文档编号B60T13/14GK102267450SQ20111012506
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月5日 优先权日2011年5月5日
发明者赵迎生 申请人:浙江师范大学