电子液压制动助力器设计与控制策略研究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

电子液压制动助力器设计与控制策略研究

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：刘颜华

[导读] 摘要：伴随汽车电动化发展和主动安全技术要求，基于真空助力器的传统液压制动系统已经难以满足实际需求。

        精诚工科汽车系统有限公司河北保定 071000
        摘要：伴随汽车电动化发展和主动安全技术要求，基于真空助力器的传统液压制动系统已经难以满足实际需求。因此，设计了一款电子液压制动助力器，首先剖析其工作原理同时针对电动助力和主动压力控制两种工况给出了完整的设计思路。
        关键词：电子液压制动；助力器设计；控制策略
        1电子液压制动助力器设计
        一种车辆制动系统，包括：制动推杆，制动推杆与制动踏板连接；电子制动助力器，电子制动助力器包括：齿轮传动总成以及螺杆总成，齿轮传动总成与所述螺杆总成配合传动，齿轮传动总成适于驱动所述螺杆总成平移以推动制动主缸中的主缸活塞而建立压强，实现车辆的制动，其中，齿轮传动总成的至少一部分上设置有缓冲结构，以在螺杆总成与齿轮传动总成之间实现缓冲作用；信息采集系统和电控系统，主要包括位移传感器磁石和传感器、ECU、电机，信息采集系统用于采集制动推杆的位移信息，并将位移信息传递给电控ECU系统，ECU通过计算及软件程序给电机发送指令，使电机旋转，进而实现电控系统根据位移信息来控制电子制动助力系统开启运行。
        螺杆总成包括：中空螺杆以及设置在所述中空螺杆一端的螺杆支架，所述中空螺杆套设在制动推杆上，齿轮传动总成包括：第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与电子制动助力器中的驱动电机传动，第二齿轮套设在所述中空螺杆上且与第一齿轮以及中空螺杆啮合传动，缓冲结构设置在第二齿轮的靠近螺杆支架的一侧壁上。
        缓冲结构包括：多个缓冲部，每个缓冲部包括：安装套筒、缓冲弹簧以及缓冲滚珠，第二齿轮上开设有安装槽，安装套筒限位安装在所述安装槽内，缓冲弹簧设置在安装套筒内，缓冲滚珠可转动的限位在安装套筒的端口与安装槽的端口之间，且缓冲滚珠挤压缓冲弹簧，其中，缓冲滚珠的至少一部分突出安装槽。
        所述信息采集系统包括：位移传感器以及磁石，位移传感器设置在电子制动助力器的壳体外，制动推杆上连接有磁石安装支架，磁石可活动的限位设置在磁石安装支架与壳体之间，位移传感器适于采集磁石的位移信息，在总成装配时，需要对位移传感器进行标定，通过设备将磁石初始位置设定在传感器的规定0点，防止在后期因位移错误导致的制动失效问题。
        磁石安装支架上具有限位结构，位于限位结构以上的部分磁石安装支架上套设有支架弹簧，所述磁石套设在磁石安装支架上且挤压支架弹簧。
        螺杆总成设置在磁石安装支架的一侧，磁石安装支架的另一侧设置有支撑架，且支撑架套设在所述制动推杆上，支撑架上具有避让缺口，螺杆总成适于推动支撑架以使支撑架推动制动主缸中的主缸活塞而建立压强，支撑架与制动主缸之间具有回位弹簧，回位弹簧是在松开踏板后，踏板依靠主缸活塞和回位弹簧之力回到初始位置，也就是人们所说的踏板随动性好。
        车辆制动系统还包括：踏板模拟器，制动推杆适于挤压踏板模拟器以模拟制动时所产生的踏板感，踏板模拟器构造为多级压缩形式。
        踏板模拟器包括：一级弹簧、二级弹簧以及连接在一级弹簧与二级弹簧之间的缓冲隔板，一级弹簧设置在制动推杆的靠近制动踏板的一端与缓冲隔板之间，二级弹簧设置在齿轮传动总成与缓冲隔板之间，其中，所述一级弹簧的劲度系数小于所述二级弹簧的劲度系数。通过一级弹簧和二级弹簧的配合使用，使踏板感达到最佳状态，且为了弥补一级弹簧于二级弹簧的压缩不平顺问题，在两者之间增加缓冲隔板，使一、二级弹簧之间能够平顺过度，从而避免踩踏板时的顿挫感。
        相对于现有技术，本发明所述的车辆制动系统具有以下优势：
        本发明所述的车辆制动系统，该车辆制动系统的电子制动助力器中的动齿轮传动总成上设置有缓冲结构，可在制动完成后有效避免螺杆总成与齿轮传动总成之间发生撞击，进而有效的保护了电子制动助力器，有效提升了车辆制动系统的整体稳定性以及延长其使用寿命，并且可有效避免产生碰撞异响，以提升车辆的NVH性能。
        本发明的另一目的在于提出一种车辆，包括上述的车辆制动系统，该车辆的NVH性能更好。
        2具体实施方式
        需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
        根据本发明实施例的车辆制动系统100可以包括：制动推杆1、电子制动助力器、信息采集系统和电控系统。
        如图1-图3所示，制动推杆1与制动踏板连接，以使制动推杆1可随制动踏板的移动而移动。而信息采集系统用于采集制动推杆1的位移信息，并将位移信息传递给电控系统，电控系统会根据位移信息来控制电子制动助力器开启运行，并可以通过位移距离来判断制动助力的需求，从而精确控制车辆的制动操作。由此，有效的提升了车辆制动系统100的反应速度。

                                 图1                                 图2                                     图3
        也就是说，本发明采用了踩踏力与制动力完全解耦的方式来进行车辆的制动，即本发明利用电子制动助力器对车辆进行制动，而不需要利用踩踏制动踏板的力进行制动。由此，可通过电子制动助力器提供最佳的液压制动力，以配合再生制动力最大限度的回收制动能量，能够有效提升车辆的续航里程。
        进一步，电子制动助力器包括：齿轮传动总成以及螺杆总成3，齿轮传动总成适于由驱动电机驱动，以在电子制动助力器接收到电控系统传来的制动信号后驱动齿轮传动总成运转，而齿轮传动总成与螺杆总成3配合传动，以将齿轮传动总成的旋转运动转化为螺杆总成3的平移运动，螺杆的平移运动带动支撑架向前移动，推动制动主缸10中的主缸活塞4而建立压强，产生的制动液压力经过ESP（Electronic Stability Program，车身电子稳定系统）分配到汽车的四个轮缸，四个轮缸产生制动压力以实现车辆的制动。
        其中，齿轮传动总成的至少一部分上设置有缓冲结构5，缓冲结构5可在螺杆总成3与齿轮传动总成之间实现缓冲作用，以避免制动完成后，螺杆总成3与齿轮传动总成之间发生撞击，从而有效的保护螺杆总成3与齿轮传动总成，进而有效的提升了车辆制动系统100的整体稳定性以及延长了车辆制动系统100的使用寿命。
        具体地，当制动结束后，驾驶员松开制动踏板，信息采集系统采集到相关信息并传递给电控系统，电控系统控制驱动电机停止工作，此时回位弹簧81释放并推动支撑架8，支撑架8推动螺杆总成3反向移动，而缓冲结构5可在螺杆总成3反向移动时避免螺杆总成3与动齿轮传动总成直接发生撞击，从而实现有效的缓冲作用。
        当然，在另一些实施例中，当制动结束后，电控系统会控制驱动电机反转以实现螺杆总成3反向移动，此时，缓冲结构5依然可起到避免螺杆总成3与齿轮传动总成发生直接撞击的作用。
        根据本发明实施例的车辆制动系统100，该车辆制动系统100的电子制动助力器中的齿轮传动总成上设置有缓冲结构5，可在制动完成后有效避免螺杆总成3与齿轮传动总成之间发生撞击，进而有效的保护了电子制动助力器，有效提升了车辆制动系统100的整体稳定性以及延长其使用寿命，并且可有效避免产生碰撞异响，以提升车辆的NVH性能。
        参考文献：
        [1]郭小若．电子液压制动系统设计及其关键技术研究统研发[D]．浙江：浙江大学，2018．