具有减速增扭运动转换机构及主动调节的多功能制动系统的制作方法
【专利摘要】本发明属于机动车制动【技术领域】，具体涉及一种具有减速增扭运动转换机构及主动调节的多功能制动系统，目的是提供一种结构紧凑、布置方便、结构简单的系统。其特征在于：它还包括制动器外壳体（21）、制动踏板模拟器、制动主缸（3）和运动转换机构。本发明取消了真空助力器，取消了制动踏板与液压腔之间的机械连接，有效降低了整体质量，结构紧凑，易于布置。大大降低了结构上的复杂程度，降低了成本。通过采用电机作为动力源，即采用机械和电气连接，信号传递迅速，制动响应快。通过采用机械结构的制动备份，当电气结构失效时，备份结构能很快介入，产生一定制动作用，保障了行驶安全性。
【专利说明】具有减速增扭运动转换机构及主动调节的多功能制动系统
【技术领域】
[0001]本发明属于机动车制动【技术领域】，具体涉及一种具有减速增扭运动转换机构及主动调节的多功能制动系统。
【背景技术】
[0002]传统汽车在制动时，通常是驾驶员踩下制动踏板，在一系列机械结构及真空助力器的帮助下使得制动主缸的油液以一定的压力通过制动管路流入各个轮缸，最终驱动盘式或鼓式制动器完成制动动作，从而实现车轮制动。然而，随着高等级公路的增加和汽车平均车速的提高，加之汽车数量的增多，为了提高汽车行驶安全性，国内外相关企业和科研机构研发了一系列如ABS、TCS、ESP之类的主动安全系统。传统的制动系统在集成此类主动安全系统时，需要添加额外的控制单元和硬件，使得整个制动系统变得结构复杂，系统冗余。
[0003]在20世纪初，一些国外的研究机构和公司团体对制动系统的新型模式展开了探索和研究，并投入了相当的人力物力和财力，取得一些阶段性的成果。如EMB，EHB等，但EMB系统中采用了大量的电子器件，因此在制动失效时的备份过于复杂，成本过高；EHB应用的电磁阀数量过多，液压管路过于繁琐，使得系统过于庞杂。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种结构紧凑、布置方便、结构简单的具有减速增扭运动转换机构及王动调节的多功能制动系统。
[0005]本发明是这样实现的:
[0006]一种具有减速增扭运动转换机构及主动调节的多功能制动系统，包括制动器外壳体、电机、制动踏板t旲拟器、制动王缸、运动转换机构、液压源、电磁阀和制动轮缸；制动踏板模拟器与制动器外壳体前段连接，制动踏板模拟器用于模拟制动感觉和获得驾驶员的制动意图，当电机失效时用于实现车轮制动；制动器外壳体为圆筒状，制动器外壳体的后段与运动转换机构连接；电机与安装在制动主缸上，分别与电子控制单元和运动转换机构连接，在电子控制单元的控制下转动，为运动转换机构提供动力；运动转换机构还与制动主缸连接，将电机的转动转变为直线运动，带动制动主缸实现车轮制动；制动主缸在运动转换机构的带动下，为汽车制动提供液压；液压源与电磁阀连接，用于补偿液压泄露；制动轮缸通过电磁阀与制动主缸相连接，在电子控制单元的控制下，为车轮实现制动提供动力。
[0007]如上所述的踏板模拟器整体安装在制动外壳体前段，并与主缸活塞推杆保持20?30_的间隙。
[0008]如上所述的踏板模拟器包括制动踏板、踏板推杆、模拟器端面、模拟器主销轴、模拟器外壳体、套筒、阻尼元件、踏板位移传感器和踏板模拟器阻尼弹簧；制动踏板与踏板推杆的前端通过螺栓连接，在驾驶员踩踏下带动踏板推杆运动；模拟器端面为圆盘状，在中心处开有通孔，与套筒的前端固定连接；套筒为圆筒状，前端端面开有锥形孔，中部外侧设有卡环，卡环的前端顶在与模拟器壳体的前端内壁上，在后段的中部开有盲孔作为模拟器主销轴安装孔；踏板推杆的后端穿过模拟器端面中部的通孔与套筒的前端连接；模拟器壳体为两端开口的圆筒状，前后两端开口的尺寸分别与套筒的外径和模拟器主销轴后端的外径相一致，后端开有螺纹孔作为锁止活塞左端长杆安装孔；模拟器主销轴为圆柱体，前部安装在套筒中部的通孔内，后端外径较模拟器主销轴主体部分外径小3?5_，后端安装在模拟器壳体后端的开口内，后端端面的中心处开有圆形凹槽作为阻尼元件安装孔；踏板模拟器阻尼弹簧套装在套筒和模拟器主销轴外，前端顶在套筒卡环的后端端面上，后端顶在模拟器壳体后端内壁上，为驾驶员制动提供反作用力来模拟传统车的制动感觉；踏板位移传感器通过支架与制动踏板的杠杆相连，并固定安装在模拟器壳体底部端面上，踏板位移传感器采集踏板位移信号，并将该信号发送给电子控制单元；阻尼元件安装在模拟器主销轴后端的阻尼元件安装孔内，与活塞推杆安装位置相对应。
[0009]如上所述的电机采用无刷直流电动机实现，电机的堵转扭矩为4NM，4ms内空转转速能达到2000rpm,电机的整体转动惯量为10_5数量级。
[0010]如上所述的制动王缸米用柱塞式王缸结构，制动王缸活塞女装在制动王缸内，制动主缸活塞包括前腔活塞和后腔活塞；前腔活塞和后腔活塞将制动主缸分隔为两个独立的液压腔；后腔活塞弹簧的前端顶在后腔活塞封闭一端的内壁上，后端顶在制动主缸封闭一端的内壁上；前腔活塞封闭的一端外端面中部开有凹槽作为活塞推杆安装孔，活塞推杆的后端安装在活塞推杆安装孔内；前腔活塞封闭的一端外端面外部与运动转换机构连接；前腔活塞弹簧前端顶在前腔活塞封闭一端的内壁上，前腔活塞弹簧的后端顶在后腔活塞封闭一端的端面上。
[0011]如上所述的运动转换机构包括电机输出轴齿轮和滚珠螺旋副；其中，电机输出轴齿轮为小齿轮；滚珠螺旋副包括滚珠丝杠、滚珠和滚珠丝杠外螺母；滚珠丝杠为中空结构，在它的上部开有凹槽作为丝杠预紧机构安装孔，套装在活塞推杆的外侧，后端顶在前腔活塞封闭一端的外壁上；滚珠丝杠外螺母为前窄后宽的凸台结构、外壁为齿轮结构，套装在滚珠丝杠外侧，将滚珠夹在两者之间，后端端面顶在制动主缸开口一端的端面和前腔活塞封闭一端的端面上，与电机输出轴齿轮哨合构成齿轮副。
[0012]它还包括深沟球轴承，深沟球轴承套装在滚珠丝杠外螺母外侧，对滚珠丝杠外螺母进行限位。
[0013]如上所述的液压源采用液压蓄能器实现，液压蓄能器的出液口通过液压蓄能器电磁阀与制动主缸前腔、制动主缸后腔、制动轮缸电磁阀的输入端、锁止活塞腔电磁阀的输入立而连接；制动轮缸电磁阀的输出％5与制动轮缸的输入连接；锁止活塞腔电磁阀的输出立而与锁止活塞连接。
[0014]如上所述的丝杠预紧机构包括预紧横连杆、预紧弹簧、预紧竖连杆；预紧竖连杆为杆状，顶部开有圆柱形通孔作为紧横连杆安装孔，底部直插入滚珠丝杠的丝杠预紧机构安装孔内；预紧横连杆为阶梯状圆柱状，左端设有环状凸起，预紧横连杆的一端穿过预紧竖连杆的紧横连杆安装孔、安装在制动器外壳体后端的内壁上；预紧弹簧套装在预紧横连杆外侦牝卡在制动外壳体后端内壁和预紧横连杆之间，预紧弹簧处于压缩状态。
[0015]如上所述的锁止活塞腔包括锁止活塞壳体、锁止活塞、阻尼弹簧；锁止活塞壳体为封闭的圆筒状，前端下部开有活塞腔出液孔，通过活塞腔出液孔与锁止活塞腔电磁阀的输出端连接，使得腔内液体与制动回路相连通；锁止活塞左端为长杆，活塞大端为橡胶活塞，锁止活塞左端长杆通过螺纹安装在锁止活塞左端长杆安装孔内；阻尼弹簧安装在锁止活塞右端，起导向和阻尼作用，弹簧刚度K小于5000N/m。
[0016]本发明的有益效果在于:
[0017]本发明取消了真空助力器，取消了制动踏板与液压腔之间的机械连接，有效降低了整体质量，结构紧凑，易于布置。大大降低了结构上的复杂程度，降低了成本。通过采用电机作为动力源，即采用机械和电气连接，信号传递迅速，制动响应快。通过控制电磁阀和电机来实现差分制动。通过采用机械结构的制动备份，与一般线控制动系统有很大区别，当电气结构失效时，备份结构能很快介入，产生一定制动作用，保障了行驶安全性，满足制动法规需求。
[0018]本发明采用了将丝杠螺母外表面加工为齿轮，与电机的输出轴齿轮啮合，形成了滚珠丝杠副，在不增加其他附件的基础上，降低了对电机的扭矩要求，也减少了电机的尺寸，使得整个制动系统结构变得简单。通过采用液压蓄能器来补偿制动系统的液压泄露，可以无级调整推杆制动活塞的相对间隙，结构上比采用液压储液腔更简单，成本更低。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的一种具有减速增扭运动转换机构及主动调节的多功能制动系统的结构不意图；
[0020]图2是图1中预紧机构的结构示意图；
[0021]图3为图1中锁止活塞的结构示意图；
[0022]图中，1.制动踏板，2.电机，3.制动王缸，4.如脸活塞，5.后脸活塞，6.液压畜g泛器，7.液压蓄能器电磁阀，8.制动轮缸电磁阀，9.模拟器壳体，10.阻尼元件，11.丝杠预紧机构，12.电机输出轴齿轮，13.滚珠丝杠，14.活塞推杆，15.锁止活塞腔，16.深沟球轴承，
17.滚珠丝杠螺母，18.联接销，19.踏板位移传感器，20.模拟器端面，21.制动器外壳体，22.压力传感器，23.制动轮缸，24.踏板模拟器阻尼弹簧，25.锁止活塞腔电磁阀，26.踏板推杆，27.套筒，28.模拟器主销轴，29.预紧弹簧，30.预紧竖连杆，31.预紧横连杆，32.阻尼弹簧，33.锁止活塞壳体，34.锁止活塞，35.活塞腔出液孔，36.防尘罩。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明的一种具有减速增扭运动转换机构及主动调节的多功能制动系统进行描述:
[0024]如图1所示,一种具有减速增扭运动转换机构及主动调节的多功能制动系统,包括制动器外壳体21、电机2、制动踏板模拟器、制动主缸3、运动转换机构、液压源、电磁阀和制动轮缸23。制动踏板模拟器与制动器外壳体21前段连接，它用于模拟制动感觉和获得驾驶员的制动意图，当电机2失效时用于实现车轮制动。制动器外壳体21为圆筒状，它的后段与运动转换机构连接。电机2与安装在制动主缸3上，它分别与电子控制单元和运动转换机构连接，在电子控制单元的控制下转动，为运动转换机构提供动力。转角传感器安装在电机2内，采集电机转子的转角信息，并将转角信息发送给电子控制单元。运动转换机构还与制动主缸3连接，将电机2的转动转变为直线运动，带动制动主缸3实现车轮制动。制动主缸3在运动转换机构的带动下，为汽车制动提供液压。液压源与电磁阀连接，用于补偿液压泄露。制动轮缸23共四个，四个制动轮缸23分别通过电磁阀与制动主缸3相连接，在电子控制单元的控制下，为车轮实现制动提供动力。
[0025]在本实施例中，踏板模拟器整体安装在制动外壳体21前段，并与主缸活塞推杆14保持20?30mm的间隙，如20mm、25mm或30mm。踏板模拟器包括制动踏板1、踏板推杆26、模拟器端面20、套筒27、模拟器主销轴28、模拟器外壳体9、阻尼元件10、踏板位移传感器19和踏板模拟器阻尼弹簧24。制动踏板I与踏板推杆26的前端通过螺栓连接，在驾驶员踩踏下带动踏板推杆26运动。模拟器端面20为圆盘状，它的中心处开有通孔，它与套筒27的前端固定连接。套筒27为圆筒状，在它的前端端面开有锥形孔，中部外侧设有卡环，卡环的前端顶在与模拟器壳体9的前端内壁上，在后段的中部开有盲孔作为模拟器主销轴28安装孔，该盲孔的尺寸与模拟器主销轴28的外径一致。踏板推杆26的后端穿过模拟器端面20中部的通孔与套筒27的前端通过球铰连接。模拟器壳体9为两端开口的圆筒状，前后两端开口的尺寸分别与套筒27的外径和模拟器主销轴28后端的外径相一致，在它的后端开有螺纹孔作为锁止活塞左端长杆安装孔。模拟器主销轴28为圆柱体，它的前部安装在套筒27中部的通孔内，后端外径较模拟器主销轴28主体部分外径小3?5mm,如3mm、4mm或5mm,后端安装在模拟器壳体9后端的开口内，在模拟器主销轴28后端端面的中心处开有圆形凹槽作为阻尼元件安装孔。踏板模拟器阻尼弹簧24套装在套筒27和模拟器主销轴28夕卜，前端顶在套筒27卡环的后端端面上，后端顶在模拟器壳体9后端内壁上，它为驾驶员制动提供反作用力来模拟传统车的制动感觉。制动踏板模拟器的踏板位移传感器19通过支架与制动踏板I的杠杆相连，并固定安装在模拟器壳体9底部端面上。当驾驶员踩下制动踏板I时，踏板位移传感器19则会采集到踏板位移信号，并将该信号发送给电子控制单元。阻尼元件10安装在模拟器主销轴28后端的阻尼元件安装孔内，与活塞推杆14安装位置相对应，一旦电机2失效，制动踏板模拟器可以移动推动活塞推杆14产生制动力。制动踏板I和踏板推杆26为成熟产品，可从市场上购得。模拟器端面20、套筒27、模拟器主销轴28、模拟器外壳体9均采用45号钢制成。
[0026]阻尼元件10、踏板位移传感器19和踏板模拟器阻尼弹簧24采用现有成熟产品实现。
[0027]电机2采用无刷直流电动机实现，其扭矩和动态响应需要匹配整个制动系统的需求。在本实施例中，电机2的堵转扭矩为4NM，电机堵转电流不能太大，响应时间短，4ms内空转转速能达到2000rpm,正反转切换时间短，电机的整体转动惯量为10_5数量级。
[0028]制动主缸3采用传统的柱塞式主缸结构，由灰铸铁制成。制动主缸活塞安装在制动主缸3内，它在运动转换机构的推动下在制动主缸3内产生液体压力。制动主缸活塞包括ill腔活塞4和后腔活塞5，如腔活塞4和后腔活塞5米用通用活塞结构。如腔活塞4和后腔活塞5将制动主缸3分隔为两个独立的液压腔。后腔活塞弹簧的前端顶在后腔活塞5封闭一端的内壁上，后端顶在制动主缸3封闭一端的内壁上。前腔活塞4封闭的一端外端面中部开有凹槽作为活塞推杆安装孔，活塞推杆14的后端安装在活塞推杆安装孔内。前腔活塞4封闭的一端外端面外部与运动转换机构连接。前腔活塞弹簧前端顶在前腔活塞4封闭一端的内壁上，前腔活塞弹簧的后端顶在后腔活塞5封闭一端的端面上。在本实施例中，前腔活塞4和后腔活塞5均由复合材料制成，如铜铝合金。
[0029]运动转换机构包括电机输出轴齿轮12和滚珠螺旋副。其中，电机输出轴齿轮12为小齿轮，采用54钢制成，通过铸造的方式加工成型，电机2输出轴与齿轮为一体结构。滚珠螺旋副包括滚珠丝杠13、滚珠和滚珠丝杠外螺母17。滚珠丝杠13为中空结构，在它的上部开有凹槽作为丝杠预紧机构安装孔，它套装在活塞推杆14的外侧，它的后端顶在前腔活塞4封闭一端的外壁上。滚珠丝杠外螺母17为前窄后宽的凸台结构、外壁为齿轮结构，它套装在滚珠丝杠13外侧，将滚珠夹在两者之间，它的后端端面顶在制动主缸3开口一端的端面和前腔活塞4封闭一端的端面上,它与电机输出轴齿轮12哨合构成齿轮副,形成齿轮传动，减速机构的传动比即为输出轴齿轮12与滚珠丝杠外螺母17外端面齿轮的齿数比，将电机的转速降低，增加电机的扭矩，适当降低电机的要求。深沟球轴承16套装在滚珠丝杠外螺母17外侧，对滚珠丝杠外螺母17进行限位，限制了滚珠丝杠外螺母17的移动。滚珠丝杠13、滚珠丝杠外螺母17、深沟球轴承16均采用轴承钢制成。
[0030]液压源采用液压蓄能器6实现。电磁阀包括液压蓄能器电磁阀7、制动轮缸电磁阀8和锁止活塞腔电磁阀25，其中，液压蓄能器电磁阀7为常闭阀。制动轮缸23包括4个，分别对应4个车轮。上述电磁阀均可采用现有成熟产品实现。
[0031]液压蓄能器6的出液口通过液压蓄能器电磁阀7与制动主缸3前腔、制动主缸3后腔、制动轮缸电磁阀8的输入端、锁止活塞腔电磁阀25的输入端连接。制动轮缸电磁阀8的输出端与制动轮缸23的输入端连接。锁止活塞腔电磁阀25的输出端与锁止活塞腔15连接，构成制动系统液压回路部分。上述连接通过液压管(包括软管，硬管)实现。上述电磁阀的控制端与电子控制单元连接，它们在电子控制单元的控制下控制电磁阀开闭，为车轮实现制动提供动力。
[0032]通过控制蓄能器的电磁阀7的开合，可使液压蓄能器6选择性的和液压管路20接通，液压管路20直接连通着制动主缸的两个工作腔，通过控制液体进出液压蓄能器6来实现模拟器外壳体21与活塞推杆14空行程的大小，当制动液进入液压蓄能器6时，空行程将增大，当制动液反向流出时，空行程将变小，同样液压蓄能器6还有补偿制动液的泄露损失，控制制动轮缸电磁阀8来调整车轮制动器的制动间隙的作用。压力传感器22安装在连接制动主缸活塞前腔的液压管路20上，用于检测制动主缸活塞前腔的液压，它的输出端与电子控制单元连接，将采集到的信号发送给电子控制单元。
[0033]而在具体的控制实现方式上，由压力传感器22得到制动主缸3和液压管路的压力，并通过转角传感器推算活塞位移，电子控制单元可根据制动轮缸电磁阀8的开合动作和制动轮缸23的液体压力与体积的关系即P-V特性估算制动轮缸23压力值，来实现压力的精确控制和调节。
[0034]如图2所示，丝杠预紧机构11包括预紧横连杆31、预紧弹簧29、预紧竖连杆30。预紧竖连杆30为杆状，它的顶部开有圆柱形通孔作为预紧横连杆安装孔，它的底部直插入滚珠丝杠13的丝杠预紧机构安装孔内。预紧横连杆31为阶梯状圆柱状，它的左端设有环状凸起，预紧横连杆31的一端穿过预紧竖连杆30的预紧横连杆安装孔、安装在制动器外壳体21后端的内壁上。预紧弹簧29套装在预紧横连杆31外侧，卡在制动外壳体21后端内壁和预紧横连杆31之间，预紧弹簧29保持一定的压缩量，即在丝杠13初始位置就存在的相应的预紧力F，预紧机构11跟随丝杠直线移动。预紧竖连杆30与预紧横连杆31均采用45号钢制成。预紧弹簧29为通用产品，可从市场上购得。
[0035]如图3所示，锁止活塞腔15包括锁止活塞壳体33、锁止活塞34、阻尼弹簧32。锁止活塞壳体33为封闭的圆筒状，在它的前端下部开有出液孔35，通过出液孔35与锁止活塞腔电磁阀25的输出端连接，使得腔内液体与制动回路相连通。锁止活塞34左端为长杆，活塞大端为橡胶活塞，锁止活塞34左端长杆通过螺纹安装在锁止活塞左端长杆安装孔内。阻尼弹簧32安装在锁止活塞34右端，起导向和阻尼作用，弹簧刚度K小于5000N/m。当出液孔35处锁止活塞腔电磁阀25关闭，则锁止活塞腔15内封闭有液体，锁止活塞34无法移动，则模拟器壳体9也无法直线移动。当锁止活塞腔电磁阀25打开时，锁止活塞34可推动液体到液压回路中，即锁止活塞34可直线移动。同样模拟器壳体9也可运动，限位解除。锁止活塞壳体33采用灰铸铁制成，锁止活塞34采用复合材料如铜铝合金制成。
[0036]制动器外壳体21为圆筒状，采用45号钢制成，它的前段通过防尘罩36与模拟器端面20连接。在本实施例中，防尘罩36采用橡胶防尘罩实现。
[0037]联接销18联接销为锥形销，采用常用45号钢制成，它的一端支撑在活塞推杆14外表面，一端嵌入前腔活塞4的凹槽内，当电机2带动滚珠丝杠13移动时，通过联接销18推动活塞推杆14和前腔活塞4 一起移。，当电机2无法工作时，需要人力通过模拟器壳体9推动活塞推杆14，联接销18在活塞推杆14移动过程中，联接销18脱离前腔活塞4凹槽，这时活塞推杆14可单独推动前腔活塞4移动，滚珠丝杠13则与其脱离，实现制动失效备份。
[0038]本发明采用联接销18，可以使活塞通过联接销18与滚珠丝杠13和活塞推杆14连接，制动时，活塞推杆14与前腔活塞4 一起直线运动，而当施加一定作用力于活塞推杆14上，活塞推杆14推动前腔活塞4移动，前腔活塞3与滚珠丝杠13脱离，电机2失效时，可通过这种方式备份。
[0039]制动轮缸23采用球墨铸铁制成。
[0040]电子控制单元为成熟产品，它对电机、电磁阀、制动轮缸的控制可采用现有技术实现。
[0041]本发明通过电机2的输出轴与滚珠丝杠螺母17外端面齿轮啮合传动，丝杠螺母17通过深沟球轴承16轴向定位，使丝杠螺母旋转运动，而滚珠丝杠13直线运动，制动主缸活塞3与活塞推杆14和滚珠丝杠13通过联接销18产生有效连接，即滚珠丝杠13推动主缸活塞做直线往复运动在制动主缸3内产生制动压力，通过控制制动轮缸电磁阀8选择性的打开控制制动轮缸23与制动主缸3和液压管路20的连接，即可通过控制制动轮缸23的开合来实现每个制动轮缸23压力的形成下降单独实现，很方便的集成了传统电子控制系统ABS和ESP的功能。
[0042]本系统中的电磁阀均采用高速开关阀，为市面上的成熟产品，压力传感器22也沿用传统制动系统的方案，转角传感器和踏板行程传感器均选用现有产品，踏板模拟器的结构形式也为现有的技术，实现方式得到过验证。制动主缸3和活塞机构采用传统的柱塞式主缸设计，具体尺寸和要求与车型相匹配，可采用现有技术实现。在保留传统制动轮缸23结构下，制动轮缸23结构不变，液压管路采用X行布置，即采用对角线布置，满足制动法规要求的双回路，这样一来，当一个回路发生故障时，依然有两个制动轮缸23能发挥作用，制动效率至少可以保持50%。
[0043]本系统的工作过程如下:
[0044]汽车在正常行驶时，当驾驶员踩下制动踏板1，电子控制单元通过踏板位移传感器19分析出驾驶员意图，驱动电机2旋转，通过电机输出轴齿轮12和滚珠丝杠螺母17啮合传动，使滚珠丝杠13直线运动，前腔活塞4通过滚珠丝杠13和联接销18固定，滚珠丝杠13推动前腔活塞4直线运动，制动主缸3内产生制动压力，打开制动轮缸电磁阀8，制动液进入制动轮缸23产生制动力矩。若需保压，制动轮缸电磁阀8关闭，制动轮缸23保压。若需减压时，电机2反转，主缸前腔活塞4反向移动，同样控制制动轮缸23的制动轮缸电磁阀8打开，制动液从制动轮缸23回流到主缸前腔内。
[0045]当制动要求各个制动轮缸23压力存在差异时，电子控制单元向相应的制动轮缸电磁阀8发送控制信息，可以单独打开比如控制左前轮的制动轮缸电磁阀8，关闭其他3个制动轮缸电磁阀8，对左前轮进行制动压力控制。这个过程结束后，关闭左前轮的制动轮缸电磁阀8，对剩下的3个制动轮缸23中的一个进行压力调节，依此使4个制动轮缸23压力在一定的控制周期内达到期望的制动压力，控制上即根据优先级采用顺序制动方式。
[0046]当动力源电机2发生故障时，锁止活塞腔电磁阀25打开，正常情况下，锁止活塞腔电磁阀25是关闭的，即在轴向上使模拟器壳体9固定，使人在踩制动踏板时不会产生松动。锁止活塞腔电磁阀25打开，锁止活塞腔15通过液压管路与制动主缸3连通，此时当人再次踩下制动踏板1，踏板行程模拟器9就会轴向移动，当克服与活塞推杆14的空行程后，会连同活塞推杆14 一起推动主缸活塞产生制动压力，即此系统具有制动备份结构。
[0047]制动防抱死阶段，在常规制动的基础上，若右前轮进入滑移状态，则电子控制单元对右制动轮缸23进行减压，即右制动轮缸23与制动主缸间的制动主缸电磁阀8开启，电机2反转带动前腔活塞4反向移动,制动主缸3压力下降,此时右前制动轮缸23压力大于制动主缸3内制动液压力，右前轮减压，而其他的三路制动轮缸电磁阀8关闭，处于保压状态，若存在多轮进入滑移状态，则电子控制单元按控制逻辑通过电磁阀对各制动轮缸23压力进行依次控制，某轮制动轮缸23的压力调节，也可以通过若干次调节循环内完成，其原理与单轮增、减、保压的原则一致。
[0048]当车辆失稳后，电子控制单元通过分析各传感器及制动轮缸压力，结合车辆的状态信息，计算出各目标轮制动轮缸23需要调节的压力，然后通过电磁阀对轮缸进行增、减、保压过程，其原理同制动时车轮防抱死情况，使制动轮缸23压力达到预期值。
[0049]主动制动阶段，通过传感器采集的信号，由电子控制单元通过电磁阀分配各制动轮缸23的压力，此系统也可以对各制动轮缸23进行主动增压，其过程如前所述。
[0050]本发明取消了真空助力器，取消了制动踏板与液压腔之间的机械连接，有效降低了整体质量，结构紧凑，易于布置。大大降低了结构上的复杂程度，降低了成本。通过采用电机作为动力源，即采用机械和电气连接，信号传递迅速，制动响应快。通过控制电磁阀和电机来实现差分制动。通过采用机械结构的制动备份，与一般线控制动系统有很大区别，当电气结构失效时，备份结构能很快介入，产生一定制动作用，保障了行驶安全性，满足制动法规需求。
[0051]本发明采用了将丝杠螺母外表面加工为齿轮，与电机的输出轴齿轮啮合，形成了滚珠丝杠副，在不增加其他附件的基础上，降低了对电机的扭矩要求，也减少了电机的尺寸，使得整个制动系统结构变得简单。通过采用液压蓄能器来补偿制动系统的液压泄露，可以无级调整推杆制动活塞的相对间隙，结构上比采用液压储液腔更简单，成本更低。
【权利要求】
1.一种具有减速增扭运动转换机构及主动调节的多功能制动系统，包括制动器外壳体(21)、电机(2)、制动踏板模拟器、制动主缸(3)、运动转换机构、液压源、电磁阀和制动轮缸(23);制动踏板模拟器与制动器外壳体(21)前段连接，制动踏板模拟器用于模拟制动感觉和获得驾驶员的制动意图，当电机(2)失效时用于实现车轮制动；制动器外壳体(21)为圆筒状，制动器外壳体(21)的后段与运动转换机构连接；电机(2)与安装在制动主缸(3)上，分别与电子控制单元和运动转换机构连接，在电子控制单元的控制下转动，为运动转换机构提供动力；运动转换机构还与制动主缸(3)连接，将电机(2)的转动转变为直线运动，带动制动主缸(3)实现车轮制动；制动主缸(3)在运动转换机构的带动下，为汽车制动提供液压；液压源与电磁阀连接，用于补偿液压泄露；制动轮缸(23)通过电磁阀与制动主缸(3)相连接，在电子控制单元的控制下，为车轮实现制动提供动力。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:所述的踏板模拟器整体安装在制动外壳体(21)前段，并与主缸活塞推杆(14)保持20?30mm的间隙。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于:所述的踏板模拟器包括制动踏板(1)、踏板推杆(26)、模拟器端面(20)、模拟器主销轴(28)、模拟器外壳体(9)、套筒(27)、阻尼元件(10)、踏板位移传感器(19)和踏板模拟器阻尼弹簧(24);制动踏板(1)与踏板推杆(26)的前端通过螺栓连接，在驾驶员踩踏下带动踏板推杆(26)运动；模拟器端面(20)为圆盘状，在中心处开有通孔，与套筒(27)的前端固定连接；套筒(27)为圆筒状，前端端面开有锥形孔，中部外侧设有卡环，卡环的前端顶在与模拟器壳体(9)的前端内壁上，在后段的中部开有盲孔作为模拟器主销轴(28)安装孔；踏板推杆(26)的后端穿过模拟器端面(20)中部的通孔与套筒(27)的前端连接；模拟器壳体(9)为两端开口的圆筒状，前后两端开口的尺寸分别与套筒(27)的外径和模拟器主销轴(28)后端的外径相一致，后端开有螺纹孔作为锁止活塞左端长杆安装孔；模拟器主销轴(28)为圆柱体，前部安装在套筒(27)中部的通孔内，后端外径较模拟器主销轴(28)主体部分外径小3?5_，后端安装在模拟器壳体(9)后端的开口内，后端端面的中心处开有圆形凹槽作为阻尼元件安装孔；踏板模拟器阻尼弹簧(24)套装在套筒(27)和模拟器主销轴(28)外，前端顶在套筒(27)卡环的后端端面上，后端顶在模拟器壳体(9)后端内壁上，为驾驶员制动提供反作用力来模拟传统车的制动感觉；踏板位移传感器(19)通过支架与制动踏板(1)的杠杆相连，并固定安装在模拟器壳体(9)底部端面上，踏板位移传感器(19)采集踏板位移信号，并将该信号发送给电子控制单元；阻尼元件(10)安装在模拟器主销轴(28)后端的阻尼元件安装孔内，与活塞推杆(14)安装位置相对应。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于:所述的电机(2)采用无刷直流电动机实现，电机(2)的堵转扭矩为4匪，4ms内空转转速能达到2000rpm，电机的整体转动惯量为10_5数量级。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于:所述的制动主缸(3)采用柱塞式主缸结构，制动主缸活塞安装在制动主缸(3)内，制动主缸活塞包括前腔活塞(4)和后腔活塞(5);前腔活塞(4)和后腔活塞(5)将制动主缸(3)分隔为两个独立的液压腔；后腔活塞弹簧的前端顶在后腔活塞(5)封闭一端的内壁上，后端顶在制动主缸(3)封闭一端的内壁上；前腔活塞(4)封闭的一端外端面中部开有凹槽作为活塞推杆安装孔，活塞推杆(14)的后端安装在活塞推杆安装孔内；前腔活塞(4)封闭的一端外端面外部与运动转换机构连接；前腔活塞弹簧前端顶在前腔活塞(4)封闭一端的内壁上，前腔活塞弹簧的后端顶在后腔活塞(5)封闭一端的端面上。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于:所述的运动转换机构包括电机输出轴齿轮(12)和滚珠螺旋副；其中，电机输出轴齿轮(12)为小齿轮；滚珠螺旋副包括滚珠丝杠(13)、滚珠和滚珠丝杠外螺母(17);滚珠丝杠(13)为中空结构，在它的上部开有凹槽作为丝杠预紧机构安装孔，套装在活塞推杆(14)的外侧，后端顶在前腔活塞(4)封闭一端的外壁上；滚珠丝杠外螺母(17)为前窄后宽的凸台结构、外壁为齿轮结构，套装在滚珠丝杠(13)外侧，将滚珠夹在两者之间，后端端面顶在制动主缸(3)开口一端的端面和前腔活塞(4)封闭一端的端面上，与电机输出轴齿轮(12)哨合构成齿轮副。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于:它还包括深沟球轴承(16)，深沟球轴承(16)套装在滚珠丝杠外螺母(17)外侧，对滚珠丝杠外螺母(17)进行限位。
8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于:所述的液压源采用液压蓄能器(6)实现，液压蓄能器(6)的出液口通过液压蓄能器电磁阀(7)与制动主缸(3)前腔、制动主缸(3)后腔、制动轮缸电磁阀(8)的输入端、锁止活塞腔电磁阀(25)的输入端连接；制动轮缸电磁阀(8)的输出端与制动轮缸(23)的输入端连接；锁止活塞腔电磁阀(25)的输出端与锁止活塞(15)连接。
9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于:所述的丝杠预紧机构(11)包括预紧横连杆(30)、预紧弹簧(29)、预紧竖连杆(30);预紧竖连杆(30)为杆状，顶部开有圆柱形通孔作为紧横连杆安装孔，底部直插入滚珠丝杠(13)的丝杠预紧机构安装孔内；预紧横连杆(30)为阶梯状圆柱状，左端设有环状凸起，预紧横连杆(30)的一端穿过预紧竖连杆(30)的紧横连杆安装孔、安装在制动器外壳体(21)后端的内壁上；预紧弹簧(29)套装在预紧横连杆(30)外侧，卡在制动外壳体(21)后端内壁和预紧横连杆(30)之间，预紧弹簧(29)处于压缩状态。
10.根据权利要求3所述的系统，其特征在于:所述的锁止活塞腔(15)包括锁止活塞壳体(33)、锁止活塞(34)、阻尼弹簧(32);锁止活塞壳体(33)为封闭的圆筒状，前端下部开有活塞腔出液孔(35 )，通过活塞腔出液孔(35 )与锁止活塞腔电磁阀(25 )的输出端连接，使得腔内液体与制动回路相连通；锁止活塞(34)左端为长杆，活塞大端为橡胶活塞，锁止活塞左端长杆通过螺纹安装在锁止活塞左端长杆安装孔内；阻尼弹簧(32)安装在锁止活塞(34)右端，起导向和阻尼作用，弹簧刚度K小于5000N/m。
【文档编号】B60L7/24GK104442779SQ201310428447
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月20日 优先权日:2013年9月20日
【发明者】邓伟文, 谢志伟, 何睿, 吴坚 申请人:吉林大学