汽车电动制动主泵的制作方法
【专利摘要】汽车电动制动主泵，其特征在于：它由壳体4、端盖16、中空的内转子电机（定子、转子）、内循环的滚珠丝杠组件6、无刷电机的位置传感器双磁环板13和线路板14组成及推杆20组成。中空转子电机工作时带动内循环式滚珠丝杠组件6转动，螺杆中间穿过一根带台肩的推杆20，推杆20由安装在螺杆两端的衬套27支撑。螺杆工作时可以直接推动台肩使推杆20向前移动推动原车制动主缸1工作。它可与现有的部分液压制动系统相结合，组成了新型电液制动系统。为了安全性的考虑，保留了脚制动踏板直接操纵制动主阀的结构，可以保证在电动主泵失效时保留一定的制动力。
【专利说明】
汽车电动制动主泵
技术领域
[0001]本发明涉及一种汽车电子液压制动系统主要部件，具体的说是一种为该汽车电液制动系统配套的电动制动主栗。
【背景技术】
[0002]目前各种车辆上使用的液压制动系统大都是由真空助力器驱动液压主栗、带动4个车轮的液压制动分栗组成的。其原理是:主要利用真空助力器助力推动原车制动主缸工作、控制全车液压制动分栗起制动作用。但是，由于真空助力器的很多缺点，例如:密封件磨损导致助力减弱、占据空间大、对汽车冲撞不利等安全性方面存在的问题，因此，已无法满足当前用户的使用需求。特别是对于新能源汽车来说，由于无发动机驱动真空栗，只得靠安装专门的电动真空栗提供真空度保证真空助力器工作，因此，使得车辆的结构复杂、制造成本高昂。综上，取消真空助力器这种传统结构就成了当务之急。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种汽车电动制动主栗，是汽车电液制动系统的主要部件。它能够完全替代现有的真空助力器为汽车制动提供助力，可安全地解决现有汽车液压制动系统技术存在的问题。
[0004]本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现:它由壳体4、端盖16、中空的内转子电机(定子、转子)、内循环的滚珠丝杠组件6、无刷电机的位置传感器双磁环板13和线路板14组成及推杆20组成。中空转子电机工作时带动内循环式滚珠丝杠组件6转动，螺杆中间穿过一根带台肩的推杆20，推杆20由安装在螺杆两端的衬套27支撑。螺杆工作时可以直接推动台肩使推杆20向前移动推动原车制动主缸I工作。推杆20后端与汽车电子制动踏板机械连接，当电动主栗失效时，制动踏板又可以直接推动推杆20直接推动原车制动主缸I工作，使液压制动系统保有一定的制动力以保证制动系统的安全性。
[0005]为了进一步实现本发明的目的，还采用了以下技术方案:所述的电动制动主栗机械部分是由主栗壳体4和端盖16、中空式内转子无刷电机、滚珠丝杠组件6及电机的位置传感器组成的。原车的原车制动主缸I安装在主栗栗体输出侧，推杆20安装在中空的螺杆里面。该推杆20加工有一个台肩，螺杆动作时可推动推杆台肩前移，螺杆反向动作时，推杆在原车制动主缸阀杆弹簧作用下跟随螺杆回到原来位置。推杆的另一侧也是一个半球体，与连接杆21呈关节连接。连接杆的另一端直接与制动踏板连接，可起机械制动作用。增加了连接杆21，可随制动踏板摆动，解决了在制动踏板工作时推杆20可能出现的±3°摆动由连接杆承受，解决了推杆20可能出现的干涉。与制动踏板直接连接的连接杆21在输入端用六角薄螺母23和安装在螺纹台肩的固定垫圈22夹住防尘套19小端，其大端直接安装在端盖16的环形槽内并用塑料带固定，确保防尘套19正常工作。连接叉24孔内有螺纹可与六角薄螺母相对固紧。所述采用的是中空的内转子无刷电机必须是永磁同步电机。由壳体4、端盖16、中空式内转子无刷电机的定子线圈和磁钢中空转子、内循环的滚珠丝杠组件6及无刷电机的位置传感器的双磁环板和线路板组成。中空式内转子无刷电机是内转子结构的永磁同步电机，定子的线圈固定在外圈壳体4内部，磁钢的转子9固定在螺母外套8外侧，螺母两端由大第一轴承(5)和第二轴承(12)支撑在主栗壳体4和端盖16上。所述第一轴承(5)为大锥角球轴承，所述第二轴承(12)为大锥角轴承，可以承受较大的轴向力。
[0006]所述的汽车电动制动主栗内装有滚珠丝杠组件，滚珠丝杠组件是安装在中空式电机中间的，其螺母固定在一个螺母外套8内，端部有锁紧螺母3和平键及其它结构将其固定。该转子工作时将带动螺母转动。滚珠丝杠组件6的螺杆是中空的，内部安装一个带台肩的推杆20，推杆20前端的头部是一个半球体，直接伸入原车制动主缸相应孔内的球座上推动主栗阀杆工作，通过推杆的半球体直接推动原车的原车制动主缸阀杆动作，使原车制动主缸工作，推动制动液分别到四个制动分栗，直接起制动作用。
[0007]所述推杆的另一侧也是一个半球体，与连接杆21呈关节连接。连接杆的另一端直接与制动踏板连接，可起机械制动作用。连接杆与半球体接触后，其外侧将铆紧球头，形成一个关节球头。与制动踏板直接连接的连接杆21在输入端用六角薄螺母23和安装在螺纹台肩的固定垫圈22夹住防尘套19小端，其大端直接安装在端盖的槽内用塑料带固定，确保防尘套19正常工作。连接叉24孔内有螺纹可与六角薄螺母相对固紧。
[0008]6、根据权利要求1所述连接杆21的另一端与连接叉23螺纹连接、并用六角薄螺母固定。连接叉23是与制动踏板机械连接的。当电动主栗失效时，制动踏板又可以直接推动推杆20直接推动原车制动主缸工作，使液压制动系统保有一定的制动力，这是解决汽车电液制动系统解决安全性的重要措施。在端盖16内侧与推杆21之间装有防尘油封17。
[0009]所述本发明的推杆后端也是半球体，与连接杆呈关节连接。增加了连接杆21，可随制动踏板摆动，解决了在制动踏板工作时推杆20可能出现的±3°摆动由连接杆承受，解决了推杆20可能出现的干涉。
[0010]所述与无刷电机配套的位置传感器是双磁环式传感器，由双磁环板13和线路板14组成；也可以是其它结构的位置传感器，但是必须是中空的。因为中间安装有推杆20，它们均安装在电机转子末端。ECU通过电机的位置传感器测得线圈所处的精确位置。而该位置传感器是中空的双磁环式增量编码器，它是与中空式内转子无刷电机配套安装的。该编码器可以是3对极、4对极或5对极的，总之是与中空式无刷电机相匹配的。双磁环板13是与转子安装一体的，线路板可以测出转子的精密角度信号给控制器，控制器就可以控制电机工作。
[0011]所述的汽车电动主栗在电液制动系统中必须与电子制动踏板配合使用，制动的大小和快慢信号都是由电子制动踏板提供的。这些信号传到控制器经过控制器处理后控制永磁同步电机的电流，从而操纵推杆推动原车的制动主缸工作。
[0012]所述的汽车电动制动主栗中原车制动主缸I的结构与原来的液压制动系统的液压制动主缸是一样的。
[0013]本发明的优点在于:本发明记载的是一种新型汽车电动制动主栗结构，它是完全采用了电机推动机械执行机构(螺杆螺母机构)工作的新型汽车电动制动主栗。它可与现有的部分液压制动系统相结合，组成了新型电液制动系统。所述新型汽车电子液压制动系统是由控制器(ECU)、电子制动踏板、电动制动主栗、4个原车的制动分栗和液压管路、线束组成。为了安全性的考虑，我们保留了脚制动踏板直接操纵制动主阀的结构，可以保证在电动主栗失效时保留一定的制动力。本发明还具有结构简单、制造成本低廉、运行稳定、安全性能尚等优点。
[0014]本发明的特点还在于:
一、本发明由壳体4、端盖16、中空式内转子无刷电机、内循环的滚珠丝杠组件6、无刷电机的位置传感器组成及推杆20组成。采用了中空的内转子无刷电机和内装的滚珠丝杠组件构成了汽车电动主栗的机电部分。中空式内转子无刷电机工作时带动内循环式滚珠丝杠组件6转动，螺杆中间穿过一根带台肩的推杆20。螺杆工作时可以直接推动台肩使推杆20向前移动，推动原车制动主缸工作;推杆20后端与制动踏板机械连接，当电动主栗失效时，制动踏板又可以直接推动推杆20直接推动原车制动主缸工作，使汽车电子液压制动系统保有一定的制动力以保证制动系统的安全性。推杆20的另一端与连接叉24螺纹连接、并用六角薄螺母相对固定。螺杆两端内部装有两个衬套支撑推杆20。连接叉24是与电子制动踏板机械连接的。
[0015]二、本发明采用的是中空式内转子无刷电机是内转子结构的永磁同步电机。由壳体4、端盖16、中空式内转子无刷电机由磁钢9的转子、线圈定子及无刷电机的位置传感器的双磁环板13和线路板14组成。其定子的线圈固定在外圈壳体4内部，磁钢的转子固定在螺母外套8外侧。该转子工作时将带动螺母转动。中空式内转子无刷电机定子的线圈固定在外圈壳体4内部，磁钢的转子固定在螺母外套8外侧，螺母外套8两端由大锥角球轴承5和12支撑在主栗壳体4和端盖16上。
[0016]三、本发明采用的滚珠丝杠组件6的螺杆是中空的，内部安装一个带台肩的推杆20，推杆20前端的头部是一个半球体，直接伸入液压制动主缸I相应孔内的球座上推动主栗阀杆工作，通过推杆的半球体直接推动原车的制动主阀阀杆动作，使液压制动主缸I工作，推动制动液分别到4个制动分栗，直接起制动作用。为保证防尘罩19正常工作，设置了固定在推杆20螺纹端部的固定垫圈22，其与六角薄螺母23夹紧防尘罩小端保证防尘罩正常工作。连接叉24与六角薄螺母23相对拧紧固定位置，可与制动踏板联动。推杆20的另一端与连接叉24螺纹连接、并用六角薄螺母相对固定。连接叉23直接与制动踏板上的孔连接的。当电动主栗失效时，电子制动踏板又可以直接推动推杆20直接推动原车制动主缸I工作，使该制动系统保有一定的制动力。
[0017]四、本发明的推杆后端也是半球体，与连接杆呈关节连接。增加了连接杆21，可随制动踏板摆动，解决了在制动踏板工作时推杆20可能出现的±3°摆动由连接杆承受，解决了推杆20可能出现的干涉。连接杆的另一端直接与制动踏板连接，可起机械制动作用。连接杆与半球体接触后，其外侧将铆紧球头，形成一个关节球头。与制动踏板直接连接的连接杆21在输入端用六角薄螺母23和安装在螺纹台肩的固定垫圈22夹住防尘套19小端，其防尘套19的大端直接安装在端盖的槽内用塑料带固定，确保防尘套19正常工作。连接叉24孔内有螺纹可与六角薄螺母相对固紧。
[0018]五、本发明采用的滚珠丝杠组件必须是内循环结构，否则尺寸太大、不易布置。是安装在中空式电机中间的，其螺母固定在一个螺母外套5内，端部有锁紧螺母7和平键7将其固定的。
[0019]六、本发明采用的与无刷电机配套的电机位置传感器是双磁环式位置传感器，由双磁环板13和线路板14组成;也可以是其它结构的位置传感器，但是必须是中空的，因为中间安装有推杆20，它们均安装在电机转子末端。ECU通过电机的位置传感器测得线圈所处的精确位置。而该位置传感器是中空的双磁环式增量编码器，它是与中空式内转子无刷电机配套安装的。双磁环板13是与转子安装一体的，线路板可以测出转子的精密角度信号给控制器，控制器就可以控制电机工作。
[0020]七、本发明采用的结构是通过由ECU控制该无刷电机的转动，无刷电机的转动带动推杆20移动，推动原车制动主缸轴向移动，使该原车制动主缸的工作。由于该电液制动系统配有制动踏板，该踏板装有角度传感器。在汽车驾驶员踩动该制动踏板时，控制器根据制动踏板的制动动作，采样出角度传感器角度变化、分析出制动力的大小、制动的快慢，给出供给无刷电机的电流大小，改变电机的输出转速和扭矩。使该电机的转子带动螺母转动从而实现不同的制动要求。控制器11可以直接安装在电动制动主栗侧面，也可以是独立安装的，与电动制动主栗导线连接。
[0021]八、本发明采用的无刷电机必须是永磁同步电机。因为它的输出波形是正弦波，使控制器(E⑶)易于精确控制制动主缸工作。
【附图说明】
[0022]图1是本发明所述汽车电动主栗的结构示意图；图2是本发明结构采用的双磁环位置传感器结构图，图a和b是位置传感器的双磁环板的主视和剖视图，图c和d位置传感器的线路板剖视和主视图。
[0023]【附图说明】:1原车制动主缸2固定螺栓、螺母、弹簧垫圈3锁紧螺母4壳体5第一轴承6滚珠丝杠组件7平键8螺母外套9中空转子10定子11控制器12第二轴承13位置传感器的双磁环板14位置传感器的线路板15固定螺栓、螺母、弹簧垫圈组成16端盖17防尘油封18双头螺栓19防尘罩20推杆21连接杆22固定垫圈23六角薄螺母24连接叉25台肩26定位槽27衬套。
【具体实施方式】
[0024]本发明所述的汽车电动制动主栗，如图1所示包括壳体4。壳体4的前端安装原车制动主缸I，壳体4的后端安装端盖16。壳体4内安装现有的中空转子电机，具备中空转子结构的电机均可应用于所述主栗中。中空转子电机设有检测中空转子9旋转角度的位置传感器，以精准监测中空转子9的转动情况，并将信号传给控制装置，由控制装置精确控制中空转子电机的实际旋转状态。所述位置传感器通常为各类现有的编码器，以能够监测中空转子9的转动角度为准。中空转子电机的中空转子9内安装螺母外套8，螺母外套8的一端通过第一轴承5与壳体4连接和螺母外套8的另一端通过第二轴承12与端盖16连接，螺母外套8能随中空转子9相对壳体4旋转。螺母外套8内安装滚珠丝杠组件6。滚珠丝杠组件6的螺母与螺母外套8连接，通常采用平键7将滚珠丝杠组件6的螺母与螺母外套8连接，使螺母外套8能带动滚珠丝杠组件6的螺母同步转动。滚珠丝杠组件6的螺杆设有内腔，内腔内安装一根设有台肩25的推杆20，台肩25与螺杆的前端配合，螺杆能通过台肩25推动推杆20向前移动，并且推杆20也可相对滚珠丝杠组件6的螺杆独立向前移动，推杆20的前端与原车制动主缸I配合以驱动原车制动主缸I动作。推杆20的后端伸出端盖16外，可与制动踏板机械连接，以同时还保留了制动踏板直接操纵制动主阀的功能。如图1所示，推杆20的输出端杆状体头部加工成一个半球体，直接伸入原车制动主缸I相应孔内的球座上，推动阀杆工作，以使驱动迅速稳定。中空转子电机也称中空轴电机。所述壳体4和端盖16可制成一体，其加工难度较大。
[0025]安装使用时，将推杆20的后端与制动踏板机械连接，将原车制动主缸I的管路按现有的液压刹车的管路与汽车的四个制动分栗联通，确保原车制动主缸I动作后可驱动四个制动分栗动作以实现刹车动作。另外，在制动踏板处安装角度传感器以监测制动踏板的角度变化和变化速度。
[0026]刹车制动时，控制中空转子电机转动，中空转子9通过滚珠丝杠组件6带动推杆20向前移，推杆20直接推动制动主缸I工作，制动主缸I控制现有的分栗动作实现刹车。刹车结束后，控制中空转子电机反转复位，滚珠丝杠组件6的螺杆后移，此时在制动主缸内部弹簧的作用下制动主缸的阀杆带动推杆20回到起始位置。电机的控制原理是:通过位置传感器确定转子的精确位置，从而通过ECU对电机的转动进行控制。E⑶(Electronic ControlUnit)为电子控制单元。所述汽车电动制动主栗的巧妙之处在于:滚珠丝杠组件6可推动推杆20前行，电机反转又可带动推杆20后移，当所述主栗失效时，用户仍可正常踩踏制动踏板，并仅靠人力直接推动推杆推动原车制动主缸I工作，使液压制动系统保有一定大小的制动力，防止意外发生、保证汽车行驶的安全性。
[0027]所述中空转子电机是中空的内转子永磁同步电机，其中空转子9由磁钢制成，定子10设有线圈。具体地说，中空的内转子永磁同步电机是中空式内转子无刷电机，它是内转子结构的永磁同步电机，定子线圈固定在外圈壳体4内部，磁钢的转子固定在螺母外套8外侧。
[0028]所述位置传感器由位置传感器双磁环板13和位置传感器线路板14组成，位置传感器双磁环板13与中空转子9安装于一体，位置传感器线路板14与端盖16安装于一体，位置传感器双磁环板13和位置传感器线路板14均是中空结构，推杆20的后端穿过位置传感器双磁环板13和位置传感器线路板14的中部。
[0029]所述位置传感器是中空的双磁环式增量编码器，位置传感器双磁环板13是增量编码器的双磁环板，位置传感器线路板14是增量编码器的线路板。具体地说，与所述电机配套的位置传感器采用的是增量式编码器结构，双磁环式结构。由双磁环板、线路板组成；也可以是其它的位置传感器结构，它们均与电机转子固定成一体，以获取中空转子9的旋转信息。
[0030]所述壳体4上安装控制中空转子电机旋转的控制器11，控制器根据用户意见也可以单独安装。
[0031 ]所述推杆20的后端通过连接件与制动踏板连接。
[0032 ]所述连接件由连接杆21和连接叉24连接构成，连接杆21的前端与推杆20的后端铰接，连接杆21的后端与连接叉24连接。连接杆21的后端通过连接叉24与制动踏板相连接。增加了连接杆21，连接杆21可随制动踏板摆动，在制动踏板工作时推杆20可能出现的±3°摆动由连接杆承受，解决了推杆20可能出现的干涉问题，提了刹车踩踏的舒适性，刹车更为及时。
[0033]如图1所示，所述连接杆21和推杆20通过球形关节铰接。具体地说，推杆20的后端加工成半球体，连接杆21设有球窝，推杆20的半球体与连接杆21的球窝相连，连接杆球窝的前端部将半球体铆紧，使之成为紧密连接的关节。
[0034]所述连接杆21的外周安装防尘罩19，连接杆21上安装固定垫圈22和六角薄螺母23，固定垫圈22和六角薄螺母23夹持防尘罩19的一端，防尘罩19与端盖16连接固定。如图1所示，具体地说，为保证防尘罩19正常工作，设置了固定在推杆20后部螺纹端部的固定垫圈22，其与六角薄螺母23夹紧防尘罩小端保证防尘罩正常工作。连接叉24与六角薄螺母23相对拧紧固定位置，可使防尘罩19与制动踏板联动。
[0035]所述螺母外套8内设有定位槽26，定位槽26与滚珠丝杠组件6的螺母配合，螺母外套8内螺纹连接锁紧螺母3，锁紧螺母3为滚珠丝杠组件6的螺母限位，即滚珠丝杠组件6是安装在中空转子9中间的，其螺母固定在螺母外套8内，由锁紧螺母3和平键7将其固定。
[0036]控制器可以直接安装在电动制动主栗侧面，也可以是独立安装的，与电动制动主栗导线连接。安装在电动制动主栗侧面可以保证连接导线最短，独立安装的电动制动主栗连接导线较长。控制器是采集了汽车电子制动踏板上的角度传感器角度信号，分析出所需制动力的大小和速度快慢，按照需要向无刷电机供应电流，保证制动效果。
[0037]本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。
【主权项】
1.汽车电动制动主栗，其特征在于:包括壳体(4)，壳体(4)的前端安装原车制动主缸(I)，壳体(4)的后端安装端盖(16)，壳体(4)内安装中空转子电机，中空转子电机设有检测中空转子(9)旋转角度的位置传感器，中空转子电机的中空转子(9)内安装螺母外套(8)，螺母外套(8)的两端分别通过第一轴承(5)和第二轴承(12)与壳体(4)和端盖(16)连接，螺母外套(8)能随中空转子(9)相对壳体(4)旋转，螺母外套(8)内安装滚珠丝杠组件(6)，滚珠丝杠组件(6)的螺母与螺母外套(8)连接，滚珠丝杠组件(6)的螺杆设有内腔，内腔内安装一根设有台肩(25)的推杆(20)，台肩(25)与螺杆的前端配合，螺杆能通过台肩(25)推动推杆(20)向前移动，推杆(20)的前端与原车制动主缸(I)配合以驱动原车制动主缸(I)动作，推杆(20)的后端伸出端盖(16)外，螺杆两端内部装有两个衬套支撑推杆(20)。2.根据权利要求1所述的汽车电动制动主栗，其特征在于:所述中空转子电机是中空的内转子永磁同步电机，其中空转子(9)由磁钢制成，定子(10)由线圈构成。3.根据权利要求1所述的汽车电动制动主栗，其特征在于:所述位置传感器由位置传感器的双磁环板(13)和位置传感器的线路板(14)组成，位置传感器双磁环板(13)与中空转子(9)安装于一体，位置传感器线路板(14)与端盖(16)安装于一体，位置传感器双磁环板(13)和位置传感器线路板(14)均是中空结构，推杆(20)的后端穿过位置传感器双磁环板(13)和位置传感器线路板(14)的中部;本发明采用的滚珠丝杠组件必须是内循环结构，它是安装在中空式电机中间的。4.根据权利要求3所述的汽车电动制动主栗，其特征在于:所述位置传感器是中空的双磁环式增量编码器，位置传感器双磁环板(13)是增量编码器的双磁环板，位置传感器线路板(14)是增量编码器的线路板。5.根据权利要求1所述的汽车电动制动主栗，其特征在于:所述壳体(4)上安装控制中空转子电机工作的控制器(11)，或根据实际安装需要，控制器也可以单独安装。6.根据权利要求1所述的汽车电动制动主栗，其特征在于:所述推杆(20)的后端通过连接件与制动踏板连接。7.根据权利要求6所述的汽车电动制动主栗，其特征在于:所述连接件由连接杆(21)和连接叉(24)连接构成，连接杆(21)的前端与推杆(20)的后端铰接，连接杆(21)的后端与连接叉(24)连接。8.根据权利要求7所述的汽车电动制动主栗，其特征在于:所述连接杆(21)和推杆(20)通过球形关节铰接。9.根据权利要求7所述的汽车电动制动主栗，其特征在于:所述连接杆(21)的外周安装防尘罩(19)，连接杆(21)上安装固定垫圈(22)和六角薄螺母(23)，固定垫圈(22)和六角薄螺母(23)夹持防尘罩(19)的一端，防尘罩(19)与端盖(16)连接固定。10.根据权利要求1所述的汽车电动制动主栗，其特征在于:所述螺母外套(8)内设有定位槽(26)，定位槽(26)与滚珠丝杠组件(6)的螺母上的定位槽相配合，安装时有一特制的平键(7)装在螺母外套(8)定位孔和螺母上的定位孔中；螺母外套(8)内螺纹安装锁紧螺母(3)，锁紧螺母(3)为滚珠丝杠组件(6)的螺母轴向限位。
【文档编号】B60T13/68GK106080569SQ201610779001
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月31日
【发明人】毕大宁
【申请人】毕大宁