一种新型解耦式电液制动系统的制作方法

1.本实用新型涉及汽车制动系统技术领域，更具体的说是涉及一种新型解耦式电液制动系统。


背景技术：

2.目前，机动车辆制动系统通常依靠发动机进气系统为制动助力器提供真空源，从而为制动主缸进行加压助力，为制动操纵人员提高制动响应速度，缩短车辆制动距离，提高车辆的安全性。但是这种机械式助力器在没有真空度或者真空度不足的情况下不能为制动系统提供足够的制动助力。
3.为了解决上述助力不足的问题，目前多数厂家提出了电动助力制动方案，即通过电机助力替代真空助力，该系统一般包括动力单元、传动单元、控制器和制动主缸，其中控制器是用来控制动力单元(一般为无刷电机或有刷电机)按照驾驶员的制动力需求进行快速响应或停止。
4.目前很多厂家设计方案为制动踏板和制动轮缸是非解耦的，在一个减速过程中，只要踩下制动踏板，制动轮缸就会由液压产生制动，无法实现制动能量回收，即使控制策略上可以通过将电制动叠加在机械液压制动上完成制动，但是能量回收率较低，这样的结构限制了产品的推广使用，尤其在电动车辆上的应用。
5.位移传感器有两种常用方式，霍尔感应式和滑片电阻式。霍尔感应式传感器是利用霍尔效应的原理，其具有灵敏度较高，体积很小的优点，其缺点是互换性差，信号随温度变化，非线性输出，需要利用单片机进行非线性和温度校正。滑片电阻式位移传感器的使用会发生时漂、温漂较大，长时间测的话可能就无法取得真实有效的数据。
6.在动力传递方式上，行业内常用方式1蜗杆蜗轮、齿轮齿条两级传动，也有方式2齿轮传动、螺杆螺母传动两级传动，螺母和齿轮是分离式结构，通过花键或者其它方式连接在一起，这种分离式结构，在装配时同心度无法保证，造成传递噪音较大，寿命降低。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型提供了一种新型解耦式电液制动系统，旨在解决上述背景技术中的问题之一，实现制动踏板制动力和总泵液压机构制动力解耦，从而提高电制动的占比，进而增加能量回收。
8.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
9.一种新型解耦式电液制动系统，包括：
10.主壳体；
11.液压机构，所述液压机构与所述主壳体连接，所述液压机构的制动主缸伸入所述主壳体内；
12.踏板输入杆，所述踏板输入杆的一端由所述主壳体上远离所述液压机构的一端伸入至所述主壳体内，所述踏板输入杆的端部与所述液压机构的制动主缸之间存在间隙；
13.位移传感器感应芯片，所述位移传感器感应芯片设置在所述主壳体上；
14.位移传感器磁钢组件，所述位移传感器磁钢组件设置在所述踏板输入杆上，在所述踏板输入杆的运动下带动所述位移传感器磁钢组件与所述位移传感器感应芯片产生相对位移，以使所述位移传感器感应芯片产生电信号；
15.齿轮传动装置，所述齿轮传动装置包括电机和制动组件，所述制动组件套设在所述踏板输入杆上，所述电机设置在所述主壳体上且与制动组件传动连接，所述电机与所述位移传感器感应芯片电连接；
16.踏板杆模拟装置，所述踏板杆模拟装置设置在位于所述主壳体外的所述踏板输入杆与主壳体之间。
17.进一步地，所述制动组件包括：
18.传动螺杆，所述传动螺杆的轴线上具有穿设所述踏板输入杆的穿设腔，所述传动螺杆的外壁具有螺纹；
19.导向支架，所述导向支架上具有导向孔，所述导向支架与所述传动螺杆的一端连接；
20.螺母齿轮，所述螺母齿轮的轴线上具有螺纹孔，所述螺母齿轮的外壁上具有螺纹，所述传动螺杆穿设在所述螺纹孔内，所述螺母齿轮的外壁上螺纹与所述电机通过传动组件传动连接，所述螺母齿轮的一端与所述主壳体的内壁通过轴承转动连接；
21.导向杆，所述导向杆与所述主壳体固定连接，所述导向杆穿设在所述导向孔内。
22.进一步地，所述传动组件包括：主动轮和惰轮，所述主动轮与所述电机的输出轴连接，所述惰轮分别与所述主动轮和所述螺母齿轮外壁上的螺纹啮合。
23.进一步地，所述导向孔内设置有衬套。
24.进一步地，所述导向支架远离所述传动螺杆的一端设置有主缸垫块，所述主缸垫块与所述液压机构的制动主缸之间设置有复位弹簧。
25.进一步地，所述踏板输入杆包括踏板推杆和主缸顶杆，所述主缸顶杆远离所述液压机构的一端与所述踏板推杆连接。
26.进一步地，所述位移传感器磁钢组件包括环形磁钢、间隔片和缓冲片，所述踏板推杆靠近所述主缸顶杆的一端与所述主缸顶杆之间形成环形凹槽，所述环形磁钢设有多个，多个所述环形磁钢间隔套设在所述环形凹槽内，相邻所述环形磁钢之间设置有所述间隔片，两端的所述环形磁钢与所述踏板推杆和主缸顶杆之间设置有所述缓冲片。
27.进一步地，所述踏板杆模拟装置包括大弹簧、小弹簧、大弹簧座、小弹簧座、模拟橡胶和模拟器壳体；
28.所述模拟器壳体与所述主壳体设置有所述踏板输入杆的一端固定连接，所述主壳体靠近所述模拟器壳体的一端具有圆柱延伸段，所述圆柱延伸段伸入所述模拟器壳体内，所述圆柱延伸段的直径小于所述主壳体的主体直径；
29.所述小弹簧座套设在所述主壳体的圆柱延伸段外并位于所述模拟器壳体内；
30.所述小弹簧套设在所述主壳体的圆柱延伸段外，且所述小弹簧的一端与所述主壳体的端部接触，所述小弹簧的另一端与所述小弹簧座接触；
31.所述大弹簧座固定设置在所述主壳体外的所述踏板输入杆上；
32.所述大弹簧套设在所述踏板输入杆外，且所述大弹簧的一端与所述小弹簧座接
触，所述大弹簧的另一端与所述大弹簧座接触；
33.所述模拟橡胶设置在所述大弹簧座靠近所述小弹簧座的一端，当所述大弹簧和小弹簧压缩至一定预设长度后，所述模拟橡胶能够与所述主壳体的圆柱延伸段接触。
34.进一步地，所述踏板输入杆上设置有防转凹面，所述主壳体上供所述踏板输入杆伸入的位置设置有防转轴套，所述防转轴套具有与所述踏板输入杆上设置的防转凹面适配的防转凸面。
35.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种新型解耦式电液制动系统，通过将液压机构的制动主缸与踏板输入杆的端部之间设置有间隙，进而实现制动踏板制动力与液压制动力的解耦，在踩下制动踏板后，解耦式电液制动系统中的控制器通过位移传感器感应芯片对当前踏板位移速度和行程大小推测驾驶员的制动需求，并计算所需的制动力，然后由电机作为主要扭矩提供源，当制动减速度需求大，电机制动力不足时(电机能力＜制动需求)，液压制动作为制动力矩不足的补偿。从而提高电机制动的占比，进而增加能量回收。
附图说明
36.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
37.图1为本实用新型提供的解耦式电液制动系统的结构示意图；
38.图2为本实用新型提供的解耦式电液制动系统在另一种视角下的结构示意图；
39.图3为本实用新型提供的图2中a-a方向的转折剖结构示意图；
40.图4为本实用新型提供的图3中c的局部放大图；
41.图5为本实用新型提供的踏板输入杆与位移传感器磁钢组件的结构示意图；
42.图6为本实用新型提供的位移传感器感应芯片的工作原理结构示意图；
43.图7为本实用新型提供的螺母齿轮的结构示意图；
44.图8为本实用新型提供的制动力传递流程图；
45.图9为本实用新型提供的制动踏板位移与力的曲线关系图。
46.其中：1为主壳体；2为液压机构；3为踏板输入杆；31为踏板推杆；32为主缸顶杆；4为位移传感器感应芯片；5为位移传感器磁钢组件；51为环形磁钢；52为间隔片；53为缓冲片；6为齿轮传动装置；61为电机；62为制动组件；621为传动螺杆；622为导向支架；623为螺母齿轮；624为导向杆；7为踏板杆模拟装置；71为大弹簧；72为小弹簧；73为大弹簧座；74为小弹簧座；75为模拟橡胶；76为模拟器壳体；8为传动组件；81为主动轮；82为惰轮；9为复位弹簧；10为防尘罩。
具体实施方式
47.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
48.参见图1-7，本实用新型实施例公开了一种新型解耦式电液制动系统，包括：
49.主壳体1；
50.液压机构2，液压机构2与主壳体1连接，液压机构2的制动主缸伸入主壳体1内；
51.踏板输入杆3，踏板输入杆3的一端由主壳体1上远离液压机构2的一端伸入至主壳体1内，踏板输入杆3的端部与液压机构2的制动主缸之间存在间隙；
52.位移传感器感应芯片4，位移传感器感应芯片4设置在主壳体1上；
53.位移传感器磁钢组件5，位移传感器磁钢组件5设置在踏板输入杆3上，在踏板输入杆3的运动下带动位移传感器磁钢组件5与位移传感器感应芯片4产生相对位移，以使位移传感器感应芯片4产生电信号；
54.齿轮传动装置6，齿轮传动装置6包括电机61和制动组件62，制动组件62套设在踏板输入杆3上，电机61设置在主壳体1上且与制动组件62传动连接，电机61与位移传感器感应芯片4电连接；
55.踏板杆模拟装置7，踏板杆模拟装置7设置在位于主壳体1外的踏板输入杆3与主壳体1之间。
56.其中，液压机构2用于提供液压机构制动力，齿轮传动装置6和踏板输入杆3共同提供推力，踏板输入杆3靠近液压机构2的一端与液压机构2的制动主缸之间存在一定的间隙，踏板输入杆3远离液压机构2的一端与制动踏板连接，由于间隙的存在，在电机助力制动工况下，制动踏板带动踏板输入杆3的推力不会直接传递到液压机构2的制动主缸，即实现制动踏板制动力与液压制动力的解耦。液压机构2与液压机构2的制动主缸之间的间隙一般设置在10-15mm之间，并且该间隙能够实现调节。在电机助力或电控系统失效时，该间隙可以随着踏板输入杆3的移动而消除，使得踏板输入杆3的端部直接与液压机构2的制动主缸接触，将制动踏板力通过踏板输入杆3直接传递到液压机构2，产生制动液压力，进而实现车辆的减速或停车。
57.此外，在车辆制动需求时进行制动能量的回收，在驾驶员踩下制动踏板后，踏板制动力不会直接到达制动主缸，在消除空行程之前，解耦式电液制动系统中的控制器通过位移传感器感应芯片4对当前踏板位移速度和行程大小推测驾驶员的制动需求，并计算所需的制动力，然后由电机61作为主要扭矩反拖发电作为主要制动力来源，液压制动作为制动力不足的补偿，有了位移传感器感应芯片4和空行程，从而提高电机61制动的占比，对产生的电能进行存储，进而增加实现能量回收。具体地，线控制动时，驾驶员无需踩下制动踏板，由电机61制动产生推力直接进入液压制动。当电机61或者电控系统失效时，也可以进行安全备份制动，由制动踏板力经踏板输入杆3直接推动液压机构2的制动主缸，产生液压制动，使车辆减速或安全停车。
58.在本实施例中，制动组件62包括：
59.传动螺杆621，传动螺杆621的轴线上具有穿设踏板输入杆3的穿设腔，传动螺杆621的外壁具有螺纹；
60.导向支架622，导向支架622上具有导向孔，导向支架622与传动螺杆621的一端连接；
61.螺母齿轮623，螺母齿轮623的轴线上具有螺纹孔，螺母齿轮623的外壁上具有螺
纹，传动螺杆621穿设在螺纹孔内，螺母齿轮623的外壁上螺纹与电机61通过传动组件8传动连接，螺母齿轮623的一端与主壳体1的内壁通过轴承转动连接；
62.导向杆624，导向杆624与主壳体1固定连接，导向杆624穿设在导向孔内。
63.其中，将螺母齿轮623设置成轴线上具有螺纹孔，螺母齿轮623的外壁上具有螺纹，将传统的传动螺母和输出齿轮做成一体结构设计，如此设置，能够保证通过螺母齿轮623带动的两个传动件的同心度，确保传动螺杆621在螺母齿轮623内传动时不发生倾斜，避免液压机构2的制动主缸的活塞发生偏磨，并引发漏油失效风险；相较于传统的传动螺母和输出齿轮分体式结构，采用螺母齿轮623的结构更加紧凑，减少了零部件的数量，优化了装配工艺性，成本较低，还能够克服传统的传动螺母和输出齿轮分体式结构往往通过花键连接，存在间隙配合，转动过程中有较大冲击噪音，同时影响使用寿命。
64.在本实施例中，优选地，传动组件8包括：主动轮81和惰轮82，主动轮81与电机61的输出轴连接，惰轮82分别与主动轮81和螺母齿轮623外壁上的螺纹啮合。通过主动轮81和惰轮82的设置，能够将电机61的扭矩传递到传动螺杆621，并在螺母齿轮623、导向支架622和导向杆624的共同作用下，使得传动螺杆621沿踏板输入杆3的轴向向液压机构2的制动主缸方向移动。
65.在本实施例中，优选地，导向孔内设置有衬套，通过衬套的设置，能够提升导向支架622沿导向杆624滑动的顺畅性。具体地，导向支架622远离传动螺杆621的一端设置有主缸垫块，主缸垫块与液压机构2的制动主缸之间设置有复位弹簧9。由于利用传动螺杆621传动是非自锁的结构，可以是双头或多头的螺纹传动，在电机61助力阶段，电机61带动主动轮81转动，并经惰轮82传递至螺母齿轮623，在螺母齿轮623和传动螺杆621的配合下，传动螺杆621沿踏板输入杆3做直线位移并向液压机构2的一端移动，通过在导向支架622远离传动螺杆621的一端设置有主缸垫块，主缸垫块随导向支架622一起向液压机构2方向移动，复位弹簧9被压缩，同时主缸垫块推动液压机构2的制动主缸的活塞移动，产生制动液压力，当松开制动踏板后，踏板输入杆3向远离液压机构2的方向移动，电机助力解除，复位弹簧9反向推动主缸垫块和传动螺杆621返回到初始位置。
66.在本实施例中，优选地，踏板输入杆3包括踏板推杆31和主缸顶杆32，主缸顶杆32远离液压机构2的一端与踏板推杆31连接。具体地，位移传感器磁钢组件5包括环形磁钢51、间隔片52和缓冲片53，踏板推杆31靠近主缸顶杆32的一端与主缸顶杆32之间形成环形凹槽，环形磁钢51设有多个，多个环形磁钢51间隔套设在环形凹槽内，相邻环形磁钢51之间设置有间隔片52，两端的环形磁钢51与踏板推杆31和主缸顶杆32之间设置有缓冲片53。
67.需要说明的是：在本实施例中，位移传感器感应芯片4为静置固定部件，设置有定位装置，并通过螺栓与主壳体1固定，优选地，环形磁钢51设置有两个，两个环形磁钢51之间设置有间隔片52，环形磁钢51的两端与踏板推杆31和主缸顶杆32接触的位置设置有缓冲片53，主缸顶杆32与踏板推杆31通过螺纹连接，进而能够将环形磁钢51、间隔片52和缓冲片53牢固的固定，防止环形磁钢51的移位，缓冲片53能够起到隔振缓冲作用。其中，环形磁钢51、间隔片52和缓冲片53均能够从传动螺杆621的穿设腔内自由滑动，两个环形磁钢51在相对的一端磁性相同均为n极，两个环形磁钢51的另一端均为s极，间隔片52和缓冲片53均为非导磁材料的塑料件，这样可以保证环形磁钢51在任何位置的磁场方向都是唯一的，位移传感器感应芯片4通过感知环形磁钢51在不同位置磁场线的方向从而得知踏板输入杆3的前
进和后退的位移大小，通过将位移传感器感应芯片4和环形磁钢51设置为非接触的，相较于传统的接触式滑片电阻式位移传感器精度更高，寿命更长，抗电磁干扰效果更好。进而能够解决霍尔感应式传感器存在互换性差，信号随温度变化，非线性输出，需要利用单片机进行非线性和温度校正的缺点；同时能够解决滑片电阻式位移传感器使用时存在会发生时漂、温漂较大，长时间测的话可能就无法取得真实有效的数据的缺点；并且主缸顶杆32、踏板推杆31和传动螺杆621均采用非导磁材料所制，例如可以是不锈钢材质。在另一些实施例中，按照本实施例中环形磁钢51的排布方式设置有多个环形磁钢51，使得位移传感器感应芯片4能够测量更大的行程，环形磁钢51设置的具体数量可以根据实际需求具体设置，在此对环形磁钢51的数量不做具体限制。
68.在本实施例中，踏板杆模拟装置7包括大弹簧71、小弹簧72、大弹簧座73、小弹簧座74、模拟橡胶75和模拟器壳体76；
69.模拟器壳体76与主壳体1设置有踏板输入杆3的一端固定连接，主壳体1靠近模拟器壳体76的一端具有圆柱延伸段，圆柱延伸段伸入模拟器壳体76内，圆柱延伸段的直径小于主壳体1的主体直径；
70.小弹簧座74套设在主壳体1的圆柱延伸段外并位于模拟器壳体76内；
71.小弹簧72套设在主壳体1的圆柱延伸段外，且小弹簧72的一端与主壳体1的端部接触，小弹簧72的另一端与小弹簧座74接触；
72.大弹簧座73固定设置在主壳体1外的踏板输入杆3上；
73.大弹簧71套设在踏板输入杆3外，且大弹簧71的一端与小弹簧座74接触，大弹簧71的另一端与大弹簧座73接触；
74.模拟橡胶75设置在大弹簧座73靠近小弹簧座74的一端，当大弹簧71和小弹簧72压缩至一定预设长度后，模拟橡胶75能够与主壳体1的圆柱延伸段接触。
75.需要说明的是：大弹簧71和小弹簧72可以是螺旋圆柱弹簧，也可以是截锥螺旋弹簧，大弹簧71和小弹簧72可以是等节距的，也可以是变节距的。模拟橡胶75在大弹簧71和小弹簧72被压缩到一定极限时起作用，模拟当制动踏板踩到很深的位置时的踏板感，同时，在大弹簧71外套设有防尘罩10，防尘罩10的一端与模拟器壳体76连接，防尘罩10的另一端与大弹簧座73连接。
76.参见图8-9，为制动踏板力的模拟曲线，曲线可以分三段，第一段是小弹簧72起作用，模拟电机助力尚未起作用时，主要是消除系统的空行程。第二段是模拟电机助力刚起作用时，正常助力时制动踏板的力和制动踏板位移的关系，接近于线型关系。第三阶段模拟电机助力达到极限时，这时制动踏板的位移量非常小，制动踏板的力是快速增长的，这时的制动踏板特性是非线性的，利用模拟橡胶75的非线性特征来模拟。
77.在本实施例中，踏板输入杆3上设置有防转凹面，主壳体1上供踏板输入杆3伸入的位置设置有防转轴套，防转轴套具有与踏板输入杆3上设置的防转凹面适配的防转凸面。其中，防转轴套通过过盈压装到主壳体1上，材质可以是铜合金粉末冶金成型，或者工程耐磨塑料，通过在踏板输入杆3上设置有防转凹面，将防转轴套内孔上设置成与防转凹面适配的防转凸面，进而能够防止踏板输入杆3在运动过程中发生圆周方向的旋转，从而能够保证位移信号输出的可靠性。
78.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他
实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
79.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。