一种集成式电子液压制动系统及方法与流程

本发明涉及一种集成式电子液压制动系统及方法，具体涉及汽车领域的集成式电子液压制动系统及方法。

背景技术：

随着汽车工业技术的不断发展和进步，越来越多的汽车朝着电动化、智能化、清洁化发展。现有新能源汽车大多采用电池、天然气、电池加汽油或柴油等为新能源汽车提供动力。以纯电动车为例，车辆由电机驱动，没有传统发动机为车辆上安装的真空助力器提供动力来源。虽然，现有技术中的电子式真空泵可为电动汽车提供真空源。但是，此种电子式真空泵无法实现再生制动、无法提供制动力的精确控制并且也无法满足智能驾驶的制动需求。因此，电子式液压制动助力装置应运而生并且得到了不断发展以适应更加复杂的驾驶场景。

电子液压制动系统ehb是在传统的液压制动器基础上发展而来的。操纵机构用一个电子式制动踏板替代了传统的液压制动踏板，取消了体积庞大的真空助力器。电子液压制动装置一般都通过传感器对驾驶者的踏板压力产生感应之后，对驾驶者的踏板压力产生反应而利用液压调节器调节各轮的制动压力。

目前，在电子液压制动系统中，传动机构相对复杂，它一般由蜗轮蜗杆和齿轮齿条组合传动，机构零件多，零件加工要求高，零件装备一致差，占用空间大。

例如，在公开号为cn103754209a的中国发明专利申请中，熊璐等人公开了一种电子液压制动系统，它采用双电机输入，具有调压传动机构、制动执行机构和控制系统，调节液压制动力和进行失效保护，其用于踏板制动的传动机构结构复杂，不易维护。

例如，在公开号为cn103481880a的中国发明专利申请中，孙美珍公开了一种电子式液压制动装置，该发明专利虽然简化了液压回路，减少了配件数。但该制动装置集成度低，体积庞大，难以布置于汽车前腔，通用性较低安装不便。

又如，在公开号为cn106494379a的中国发明专利申请中，杜立新公开了一种制动助力器，包括被制动踏板驱动而沿轴向向前移动的输入杆和将电机的旋转驱动运动转换成直线运动的助力推件，所述输入杆与助力推件之间设有用于测量输入杆和助力推件相对行程的相对位移检测装置。该发明专利申请在输入杆与助力推件之间设有相对位移检测装置，利用相对位移检测装置能够检测出在制动过程中输入杆和助力推件的相对位移，使得ecu控制电机驱动助力推件进行移动，提高了精确度。但是，其响应速度较慢，结构不够紧凑。

此外，在公开号为cn207089289u的中国实用新型专利申请中，舒强等人公开了一种集成式电子液压制动系统，包括：壳体；主缸，主缸与壳体连接；电机，电机的输出端通过主缸接头与主缸的活塞连接；踏板推杆，与制动踏板连接；主缸推杆，一端与踏板推杆连接、随踏板推杆沿壳体轴向滑动，另一端与主缸接头相对设置并预留间隙，形成解耦结构；踏板感觉模拟装置，设置在壳体外部，与踏板推杆连接；位移传感器，设置在壳体内。该实用新型采用了传统的蜗轮蜗杆-齿轮齿条的结构，加工安装精度不易保证，传动噪音大，磨损大。

因此，在汽车的集成式电子液压制动领域中，仍然存在改进的集成式电子液压制动系统及方法的需求。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，申请人等潜心研究，采用了滚珠丝杆-涡轮蜗杆的结构来构建一种全新的集成式电子液压制动系统及方法。

具体而言，本申请提供了一种集成式电子液压制动系统，其特征在于：

其集成有用于推动制动主缸(1)实现建压的滚珠丝杆-涡轮蜗杆组件和电机(27)，所述滚珠丝杆-涡轮蜗杆组件包括滚珠丝杆16、转动带动该滚珠丝杆16平动的滚珠丝杆螺母17、与该滚珠丝杆螺母17联动而一起转动的蜗轮7、和与该蜗轮7相互啮合的蜗杆25，

滚珠丝杆16的心部为空心结构，踏板输入轴10穿过其中，并通过滚珠丝杆16心部的空心槽的导向结构进行导向，

所述电机27根据控制组件的信号对所述蜗杆25进行传动，依次通过蜗轮7、滚珠丝杆螺母17带动滚珠丝杆16运动，并通过滚珠丝杆16推动出力组件压缩制动主缸1实现建压。

在本申请的一个技术方案当中，所述出力组件包括联动的输入滑块18和出力杆头23，上述滚珠丝杆16推动该输入滑块18运动，该输入滑块18的一侧与上述滚珠丝杆16的一侧接触但没有固定连接，通过该出力杆头23压缩制动主缸1实现建压。

在本申请的一个技术方案当中，所述控制组件包括控制器2、磁铁4和位移传感器芯片5；控制器2用于接收并处理位移传感器芯片5的信号，发送相应指令给电机27，控制电机27转动；所述位移传感器芯片5与输入滑块18联动，所述磁铁4与输入轴限位钣金19联动，所述输入轴限位钣金19与踏板输入轴10联动；并且，该输入轴限位钣金19与该输入滑块18的端面之间有一定的距离。

在本申请的一个技术方案当中，所述位移传感器芯片5通过支架固定该输入滑块18的上部，从而与输入滑块18联动。

在本申请的一个技术方案当中，该输入轴限位钣金19与该输入滑块18的端面之间有一定的距离从而保证：在开始制动的瞬间，磁铁4与输入轴限位钣金19向一侧联动时，位移传感器芯片5与输入滑块18处于静止状态，从而产生磁铁4与位移传感器芯片5的第一相对位移，位移传感器芯片5采集到该第一相对位移的信号；解除制动时，磁铁4在输入轴限位钣金19的带动下向另一侧移动，在磁铁4最初移动的一小段距离内输入滑块18和位移传感器芯片5处于静止状态，从而产生磁铁4与位移传感器芯片5的第二相对位移，位移传感器芯片5采集到该第二相对位移的信号。

在本申请的一个技术方案当中，在滚珠丝杆-涡轮蜗杆组件中，该滚珠丝杆16通过压装在其上的销结构在前壳体8的限位槽内滑动，从而保证滚珠丝杆16只能平动，不会转动。

在本申请的一个技术方案当中，在滚珠丝杆-涡轮蜗杆组件中，踏板输入轴10还通过后壳体9的导向结构进行导向。

在本申请的一个技术方案当中，在滚珠丝杆-涡轮蜗杆组件中，该蜗轮7压装于滚珠丝杆螺母17外圈上，通过平键连接，由此该蜗轮7与该滚珠丝杆螺母17形成联动的结构，从而一起转动。

在本申请的一个技术方案当中，该出力组件还包括滑块回位弹簧3，当该滚珠丝杆16在与推动输入滑块18的方向反向运动时，该输入滑块18是借助制动时被压缩的滑块回位弹簧3的弹簧力和制动主缸1的反作用力，推回原始位置，而不是通过滚珠丝杆16带回。

本申请还提供了一种集成式电子液压制动方法，其包括下述步骤：

步骤s1：驾驶员踩制动踏板，推动踏板输入轴10向一侧运动；

步骤s2：控制电机27启动运行；

步骤s3：电机27主轴转动，带动与之相连的蜗杆25转动，蜗杆25转动，带动与之啮合的蜗轮7转动，蜗轮7转动而带动滚珠丝杆螺母17转动，使得滚珠丝杆16向一侧运动；

步骤s4：滚珠丝杆16向一侧运动，最终压缩制动主缸1建立液压实现制动。

在本申请的一个技术方案当中，进一步包括下述步骤：

步骤s5：当驾驶员松开制动踏板解除制动，控制器2控制电机27反转，依次通过蜗杆25、蜗轮7、滚珠丝杆螺母17带动滚珠丝杆16向右运动。

在本申请的一个技术方案当中，进一步包括下述步骤：

步骤s：当电机27或控制器2在紧急状况下失效时，驾驶员踩制动踏板，制动踏板通过踏板输入轴10压缩制动主缸1建立液压实现制动。

在本申请的一个技术方案当中，在步骤s1中，驾驶员踩制动踏板，推动与制动踏板相连的推杆叉15、球头推杆12、踏板输入轴10、输入轴限位钣金19、磁铁4向一侧运动；

在步骤s2中，当磁铁4由静止开始向一侧运动时，位移传感器芯片5尚处于静止状态，此时，位移传感器芯片5与磁铁4有一定的第一相对位移，位移传感器芯片5将该第一位移信号发到控制器2，通过算法运算输出控制信号，并控制电机27启动运行；

在步骤s4中，滚珠丝杆16向一侧运动，推动与之接触的输入滑块18向同侧运动，该输入滑块18带动反馈盘20、出力杆座21、出力杆连接轴22、和出力杆头23向同侧运动，最终通过出力杆头23推活塞向同侧压缩制动主缸1建立液压实现制动。

在本申请的一个技术方案当中，在步骤s5中，当驾驶员松开制动踏板解除制动，磁铁4在输入轴限位钣金19、踏板输入轴10、球头推杆12、推杆叉15的带动下向右移动，在磁铁4最初移动的一小段距离内输入滑块18处于静止状态，位移传感器芯片5采集到第二相对位移信号并发送到控制器2，控制器2通过算法控制电机27反转，依次通过蜗杆25、蜗轮7、滚珠丝杆螺母17带动滚珠丝杆16向右运动，输入滑块18在滑块回位弹簧3的弹簧力和制动主缸1液压力的共同作用下向另一侧恢复至初始位置。

在本申请的一个技术方案当中，在步骤s中，当电机27或控制器2在紧急状况下失效时，驾驶员踩制动踏板，制动踏板依次通过推杆叉15、球头推杆12、踏板输入轴10、以及出力组件中的反馈盘20、出力杆座21、出力杆连接轴22、出力杆头23推动活塞压缩制动主缸1建立液压实现制动。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：传动效率高，精度高，噪音低，适合高速往返传动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1是本发明的集成式电子液压制动系统的结构示意图；

图2是图1中电子液压制动系统的a-a剖视图。

图中附图标记表示为：1制动主缸；2控制器；3滑块回位弹簧；4磁铁；5位移传感器芯片；6免维护滚动轴承i；7蜗轮；8前壳体；9后壳体；10踏板输入轴；11推杆弹簧；12球头推杆；13推杆弹簧座；14金属锁紧螺母；15推杆叉；16滚珠丝杆；17滚珠丝杆螺母；18输入滑块；19输入轴限位钣金；20反馈盘；21出力杆座；22出力杆连接轴；23出力杆头；24免维护滚动轴承ii；25蜗杆；26免维护滚动轴承iii；27电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的内容进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。居于本发明中的实施例，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其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体而言，下面结合本发明的附图的图1和图2，对本申请集成式电子液压制动系统的各部件、各部件结构的作用及其相互之间的连接关系进行说明：

主体组件

如图1所示，本申请集成式电子液压制动系统包括前壳体8、后壳体9、和用于建压制动的制动主缸1。所述制动主缸1可以采用本领域中常用的制动主缸，在此省略其具体说明。该制动主缸1可以通过螺栓固定于前壳体8的一侧，例如在图1中为前壳体8的左侧。

输入组件

本申请集成式电子液压制动系统包括输入组件，该输入组件与制动踏板相连，所述输入组件包括踏板输入轴10、输入轴限位钣金19、球头推杆12、和推杆叉15。输入轴限位钣金19例如通过开口挡圈固定安装于踏板输入轴10的一侧，在图1的结构中为左侧。输入轴限位钣金19的作用为限制踏板输入轴(10)过回位，使其每次回位位置一致。并且，输入轴限位钣金(19)上可以设计有防转动的结构，使固定在其上的磁铁只能跟随踏板输入轴(10)所构成的组件前后运动，不能转动。

所述踏板输入轴10、输入轴限位钣金19、球头推杆12、和推杆叉15形成联动机构。踏板输入轴10与球头推杆12例如通过铆接的方式形成一联动结构。推杆叉15通过例如金属锁紧螺母14固定安装于球头推杆12的一侧，在图1的结构中为右侧，从而形成联动机构。

滚珠丝杆-涡轮蜗杆组件

如图1所示，本申请集成式电子液压制动系统还包括滚珠丝杆-涡轮蜗杆组件，包括滚珠丝杆16、滚珠丝杆螺母17、蜗轮7和蜗杆25。

该滚珠丝杆螺母17转动带动该滚珠丝杆16平动，该滚珠丝杆16通过例如压装在其上的销结构在上述前壳体8的限位槽内滑动，从而保证滚珠丝杆16只能平动，不会转动。

滚珠丝杆16的心部为空心结构，所述输入组件的该踏板输入轴10穿过其中。在一个实施方式当中，踏板输入轴10通过滚珠丝杆16心部空心槽的的导向结构与后壳体9的导向结构进行导向，从而可以稳定地进行滑动。

在一个实施方式当中，上述滚珠丝杆副组件可以通过左右两侧压装的免维护滚动轴承i6安装于前壳体8和后壳体9之间。前壳体8和后壳体9可以通过例如螺栓进行固定连接。

该蜗轮7例如可以压装于滚珠丝杆螺母17外圈上，通过例如平键连接，由此该蜗轮7与该滚珠丝杆螺母17形成联动的结构，从而一起转动。该蜗轮7与蜗杆25相互啮合。该蜗杆25转动带动该蜗轮7转动，从而实现减速增扭的功能。

在一个实施方式中，如图2所示，蜗杆25两端分别压装免维护滚动轴承ii24、免维护滚动轴承iii26，通过这些轴承安装于后壳体9的蜗杆安装槽内。

此外，电机27与蜗杆25可以例如通过联轴器进行传动。在一个实施方式当中，该电机27为直流无刷电机。

出力组件

如图1所示，本申请集成式电子液压制动系统还包括出力组件，该出力组件包括输入滑块18、反馈盘20、出力杆座21、出力杆连接轴22、和出力杆头23，它们通过例如铆接的方式形成一联动的组件。反馈盘20的作用为等比例地反馈力到踏板，从而获得较好的踏板感觉。

在一个实施方式当中，所述出力组件还包括滑块回位弹簧3，所述滑块回位弹簧3安装在安装于制动主缸与滑块之间，其在制动主缸故障、卡死时，作为输入滑块18回位的弹簧力，并且在正常工作状态下，作为输入滑块快速回位的辅助力。

上述滚珠丝杆16推动该输入滑块18运动，该输入滑块18的一侧例如右侧端面与该滚珠丝杆16的一侧例如左侧端面接触，并且只是接触但没有固定连接。例如，在当该滚珠丝杆16向左运动时，该输入滑块18被向左推动，最终通过该出力杆头23压缩制动主缸1实现建压。但是，当该滚珠丝杆16向右运动时，该输入滑块18是借助制动时被例如压缩的滑块回位弹簧3的弹簧力和制动主缸1的反作用力推回原始位置，而不是通过滚珠丝杆16带回去的。

控制组件

如图1所示，本申请集成式电子液压制动系统还包括控制组件，所述控制组件包括控制器2、磁铁4和位移传感器芯片5。

上述位移传感器芯片5通过例如支架固定在所述出力组件的该输入滑块18的上部，从而与输入滑块18联动。上述磁铁4例如固定安装于所述输入组件的输入轴限位钣金19的上部，并与输入轴限位钣金19形成联动组件。

输入轴限位钣金19与输入滑块18的端面之间有一定的距离，即该输入滑块18与该输入轴限位钣金19之间留有间隙，从而可以保证在开始制动的瞬间，在该输入轴限位钣金19向一侧例如左侧移动时带动上面的磁铁4联动，此时输入滑块18与固定于其上的位移传感器芯片5处于静止状态，这样磁铁4就与位移传感器芯片5有一个相对位移(第一相对位移)，由此位移传感器芯片5采集到该第一相对位移信号。

解除制动时，位移传感器芯片5采集信号原理也是一样，都是采集相对位移信号。当驾驶员松开制动踏板解除制动时，磁铁4在输入轴限位钣金19、踏板输入轴10、球头推杆12、推杆叉15的带动下向另一侧例如右侧移动，在磁铁4最初移动的一小段距离内输入滑块18和位移传感器芯片5处于静止状态，从而产生磁铁4与位移传感器芯片5的相对位移(第二相对位移)，位移传感器芯片5采集到相对位移信号并发送到控制器2。控制器2通过算法控制电机27反转，依次通过蜗杆25、蜗轮7、滚珠丝杆螺母17带动滚珠丝杆16向另一侧如右侧运动。

控制器2用于接收位移传感器芯片5的信号，处理信号，并发送相应指令给电机27，控制电机27转动。所述位移传感器芯片5可以例如霍尔位移传感器芯片。该控制器2可以通过螺栓安装于前壳体8，例如安装于前壳体8的上部。

踏板反馈组件

在一个实施方式当中，本申请集成式电子液压制动系统还包括踏板反馈组件，所述踏板反馈组件包括推杆弹簧座13和推杆弹簧11。推杆弹簧座13套装在球头推杆12上，并且在后壳体9与推杆弹簧座13之间安装有推杆弹簧11，主要作用是提供踏板反馈力。

以下对本发明的集成式电子液压制动方法进行说明，本申请的集成式电子液压制动方法包括下述步骤：

步骤s1：驾驶员踩制动踏板，推动与制动踏板相连的推杆叉15、球头推杆12、踏板输入轴10、输入轴限位钣金19、磁铁4向一侧运动，例如向左侧运动。

步骤s2：当磁铁4由静止开始向一侧例如左侧运动时，位移传感器芯片5尚处于静止状态，此时，位移传感器芯片5与磁铁4有一定的相对位移，位移传感器芯片5将该位移信号发到控制器2，通过算法运算输出控制信号，并控制电机27启动运行。

步骤s3：电机27主轴转动，带动与之相连的蜗杆25转动，蜗杆25转动，带动与之啮合的蜗轮7转动，蜗轮7转动而带动滚珠丝杆螺母17转动，使得滚珠丝杆16向一侧运动，例如向左侧运动。

步骤s4：滚珠丝杆16向一侧例如左侧运动，推动与之接触的输入滑块18向同侧例如左侧运动，该输入滑块18带动反馈盘20、出力杆座21、出力杆连接轴22、和出力杆头23向同侧运动，最终通过出力杆头23推活塞向同侧例如左侧压缩制动主缸1建立液压实现制动。

依次执行步骤s1-步骤s4。

步骤s5：当驾驶员松开制动踏板解除制动，磁铁4在输入轴限位钣金19、踏板输入轴10、球头推杆12、推杆叉15的带动下向右移动，在磁铁4最初移动的一小段距离内输入滑块18处于静止状态，位移传感器芯片5采集到相对位移信号并发送到控制器2。控制器2通过算法控制电机27反转，依次通过蜗杆25、蜗轮7、滚珠丝杆螺母17带动滚珠丝杆16向另一侧例如右侧运动。输入滑块18在例如滑块回位弹簧3弹簧力和制动主缸1液压力的共同作用下向另一侧例如右侧恢复至初始位置。

步骤s：此外，当电机27或控制器2在紧急状况下失效时，驾驶员踩制动踏板，制动踏板依次通过输入组件中的推杆叉15、球头推杆12、踏板输入轴10、以及出力组件中的反馈盘20、出力杆座21、出力杆连接轴22、出力杆头23推动活塞压缩制动主缸1建立液压实现制动。

显然，上述内容仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。