電動(dòng)助力制動(dòng)器及其控制方法與流程

本發(fā)明涉及一種電動(dòng)助力制動(dòng)器及其控制方法。

背景技術(shù)：

目前，汽車(chē)制動(dòng)助力器裝置大多采用真空泵助力的方式。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大，制動(dòng)效率低。而且對(duì)于新能源電動(dòng)汽車(chē)，由于其沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)，所以需要額外安裝真空泵來(lái)提供助力，使得其制動(dòng)系統(tǒng)成本大，能耗高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決目前普通汽車(chē)制動(dòng)助力器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制動(dòng)效率低，助力平穩(wěn)，響應(yīng)緩慢的技術(shù)問(wèn)題，以及新能源汽車(chē)沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)，而需要額外安裝真空泵所導(dǎo)致的成本高，能耗高的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，一方面，本發(fā)明提供一種電動(dòng)助力制動(dòng)器，通過(guò)底座連接板上的車(chē)身連接塊固定在汽車(chē)機(jī)架上，包括伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)通過(guò)平鍵連接至主動(dòng)同步帶輪，所述主動(dòng)同步帶輪通過(guò)同步帶連接至從動(dòng)同步帶輪，所述從動(dòng)同步帶輪固定于連接軸上，所述連接軸上固定有滾珠絲桿副的螺母，所述滾珠絲桿副的絲桿的第一端連接至外部的制動(dòng)主缸的活塞桿，所述絲桿的第二端連接至外部的制動(dòng)踏板；

所述滾珠絲桿副固定在絲桿螺母安裝支撐座上；

所述伺服電機(jī)固定在所述絲桿螺母安裝支撐座的右側(cè)，所述主動(dòng)同步帶輪的左側(cè)通過(guò)左深溝球軸承固定在所述底座連接板上，所述連接軸通過(guò)右深溝球軸承固定在所述絲桿螺母安裝支撐座上；

所述伺服電機(jī)輸出助力力矩驅(qū)動(dòng)所述主動(dòng)同步帶輪旋轉(zhuǎn)，所述主動(dòng)同步帶輪帶動(dòng)所述從動(dòng)同步帶輪旋轉(zhuǎn)，所述從動(dòng)同步帶輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)所述螺母同步旋轉(zhuǎn)，所述螺母帶動(dòng)所述絲桿作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，最終所述絲桿帶動(dòng)所述制動(dòng)主缸的活塞桿作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；

還包括壓力傳感器和控制器，所述壓力傳感器用于檢測(cè)司機(jī)施加在所述制動(dòng)踏板上的踩踏力，所述壓力傳感器的信號(hào)輸出端連接至所述控制器，所述控制器根據(jù)所述踩踏力的大小實(shí)時(shí)控制所述伺服電機(jī)的輸出助力力矩的大小。

進(jìn)一步地，所述絲桿的第二端通過(guò)絲桿接頭和桿件連接至所述制動(dòng)踏板；

所述桿件包括順次連為一體的第一y型接頭、第一連桿、第二連桿和第二y型接頭；

所述絲桿的第二端固定連接至所述絲桿接頭，所述第一y型接頭連接至所述絲桿接頭，所述第一y型接頭相對(duì)于所述絲桿接頭可旋轉(zhuǎn)；

所述壓力傳感器安裝在所述第一連桿和第二連桿之間。

進(jìn)一步地，所述絲桿接頭固定在滑塊上，所述滑塊安裝在導(dǎo)軌上，所述導(dǎo)軌固定在滑軌限位筒上；

所述導(dǎo)軌和滑軌限位筒將所述絲桿的運(yùn)動(dòng)限制為水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，還包括絲桿防轉(zhuǎn)組件；

所述絲桿防轉(zhuǎn)組件包括防轉(zhuǎn)抱緊塊、右軸承蓋板和滾珠，所述防轉(zhuǎn)抱緊塊緊緊地抱緊所述絲桿并與其同步運(yùn)動(dòng)；所述右軸承蓋板封閉所述右深溝球軸承，所述右軸承蓋板上周向均布有多個(gè)第一凹槽，所述防轉(zhuǎn)抱緊塊上也對(duì)應(yīng)地周向均布有多個(gè)第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽一一對(duì)應(yīng)地緊密貼合，每對(duì)所述第一凹槽和第二凹槽圍合成的空間內(nèi)設(shè)有滾珠，限制所述防轉(zhuǎn)抱緊塊相對(duì)于所述右軸承蓋板的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而限制所述絲桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使所述防轉(zhuǎn)抱緊塊的軸向運(yùn)動(dòng)平順。

另一方面，本發(fā)明提供一種電動(dòng)助力制動(dòng)器的控制方法，包括如下步驟：

當(dāng)汽車(chē)啟動(dòng)后，通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)作用在制動(dòng)踏板上的踩踏力的變化率是否達(dá)到第一預(yù)設(shè)值來(lái)判斷制動(dòng)踏板的最初工作狀態(tài)，所述第一預(yù)設(shè)值＞0；

若踩踏力的變化率達(dá)到所述第一預(yù)設(shè)值時(shí)，表明制動(dòng)踏板處于被下踩狀態(tài)；此時(shí)，再根據(jù)剎車(chē)燈狀態(tài)確定伺服電機(jī)輸出助力力矩的大?。蝗魟x車(chē)燈不亮，則伺服電機(jī)輸出助力力矩n1；若剎車(chē)燈亮，再根據(jù)踩踏力的變化率是否達(dá)到第二預(yù)設(shè)值來(lái)確定伺服電機(jī)輸出助力力矩的大小，若未達(dá)到，則伺服電機(jī)輸出助力力矩n2；若達(dá)到，則伺服電機(jī)輸出最大助力力矩n3；所述第二預(yù)設(shè)值＞所述第一預(yù)設(shè)值；n3＞n2＞n1；

若踩踏力的變化率為正但未達(dá)到所述第一預(yù)設(shè)值時(shí)，表明制動(dòng)踏板處于懸停狀態(tài)，此時(shí)將伺服電機(jī)編碼器反饋的信號(hào)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的制動(dòng)踏板位移，并計(jì)算出與制動(dòng)踏板位移呈正相關(guān)的助力力矩n4，以助力力矩n4維持助力；

若踩踏力的變化率為負(fù)，且其絕對(duì)值大于第三預(yù)設(shè)值時(shí)，表明制動(dòng)踏板處于回彈狀態(tài)，則伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出反向助力力矩使制動(dòng)踏板回彈。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明去除了真空泵，但保留了傳統(tǒng)的液壓控制部件。用電子元件代替了制動(dòng)器的部分機(jī)械結(jié)構(gòu)，制動(dòng)液可直接流進(jìn)輪缸實(shí)施制動(dòng)，使制動(dòng)過(guò)程更加柔順平和。采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿產(chǎn)生制動(dòng)助力，降低了汽車(chē)的額外負(fù)載，符合汽車(chē)工業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展趨勢(shì)的要求。采用閉環(huán)控制技術(shù)，使實(shí)際制動(dòng)助力緊緊跟隨目標(biāo)制動(dòng)助力，能夠?qū)χ苿?dòng)助力進(jìn)行精準(zhǔn)控制。此外本發(fā)明具有失效備份的功能，即便電源功能裝置失效時(shí)，也可以通過(guò)傳統(tǒng)制動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)制動(dòng)停車(chē)，安全性更高。本發(fā)明具有降低成本、減少重量、減少能耗、制動(dòng)效率高、助力平穩(wěn)、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述電動(dòng)助力制動(dòng)器的主視圖；

圖2是本發(fā)明所述電動(dòng)助力制動(dòng)器的右視圖；

圖3是本發(fā)明所述電動(dòng)助力制動(dòng)器的b-b剖視圖；

圖4是本發(fā)明所述電動(dòng)助力制動(dòng)器的c-c剖視圖；

圖5是本發(fā)明控制方法的流程示意圖。

圖中，滑塊1；導(dǎo)軌2；滑軌限位筒3；車(chē)身連接塊4；底座連接板5；左深溝球軸承6；絲桿螺母安裝支撐座7；主動(dòng)同步帶輪8；伺服電機(jī)9；右軸承蓋板10；右端連接板11；制動(dòng)主缸12；絲桿13；防轉(zhuǎn)抱緊塊14；螺母15；連接軸16；右深溝球軸承17；從動(dòng)同步帶輪18；同步帶19；絲桿接頭20；第一y型接頭21；第一連桿22；壓力傳感器23；第二連桿24；第二y型接頭25；滾珠26。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1-4所示，本發(fā)明的電動(dòng)助力制動(dòng)器，通過(guò)底座連接板5上的車(chē)身連接塊4固定在汽車(chē)機(jī)架上，包括伺服電機(jī)9，伺服電機(jī)9通過(guò)平鍵（圖中未示出）連接至主動(dòng)同步帶輪8，主動(dòng)同步帶輪8通過(guò)同步帶19連接至從動(dòng)同步帶輪18，從動(dòng)同步帶輪18固定于連接軸16上，連接軸16上固定有滾珠絲桿副的螺母15，滾珠絲桿副的絲桿13的第一端連接至外部的制動(dòng)主缸12的活塞桿，絲桿13的第二端連接至外部的制動(dòng)踏板（圖中未示出）；

滾珠絲桿副固定在絲桿螺母安裝支撐座7上；

伺服電機(jī)9固定在絲桿螺母安裝支撐座7的右側(cè)，主動(dòng)同步帶輪8的左側(cè)通過(guò)左深溝球軸承6固定在底座連接板5上，連接軸16通過(guò)右深溝球軸承17固定在絲桿螺母安裝支撐座7上；

伺服電機(jī)9輸出助力力矩驅(qū)動(dòng)主動(dòng)同步帶輪8旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)同步帶輪8帶動(dòng)從動(dòng)同步帶輪18旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)同步帶輪18旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺母15同步旋轉(zhuǎn)，螺母15帶動(dòng)絲桿13作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，最終絲桿13帶動(dòng)制動(dòng)主缸12的活塞桿作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；

還包括壓力傳感器23和控制器（圖中未示出），壓力傳感器23用于檢測(cè)司機(jī)施加在制動(dòng)踏板上的踩踏力，壓力傳感器23的信號(hào)輸出端連接至控制器，控制器根據(jù)踩踏力的大小實(shí)時(shí)控制伺服電機(jī)9的輸出助力力矩的大小。

優(yōu)選地，絲桿13的第二端通過(guò)絲桿接頭20和桿件連接至制動(dòng)踏板；

桿件包括順次連為一體的第一y型接頭21、第一連桿22、第二連桿24和第二y型接頭25；

絲桿13的第二端固定連接至絲桿接頭20，第一y型接頭21連接至絲桿接頭20，第一y型接頭21相對(duì)于絲桿接頭20可旋轉(zhuǎn)；

壓力傳感器23安裝在第一連桿22和第二連桿24之間。

優(yōu)選地，絲桿接頭20固定在滑塊1上，滑塊1安裝在導(dǎo)軌2上，導(dǎo)軌2固定在滑軌限位筒3上；

導(dǎo)軌2和滑軌限位筒3將絲桿13的運(yùn)動(dòng)限制為水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選地，還包括絲桿防轉(zhuǎn)組件；

絲桿防轉(zhuǎn)組件包括防轉(zhuǎn)抱緊塊14、右軸承蓋板10和滾珠26，防轉(zhuǎn)抱緊塊14緊緊地抱緊絲桿13并與其同步運(yùn)動(dòng)；右軸承蓋板10封閉右深溝球軸承17，如圖4所示，右軸承蓋板10上周向均布有多個(gè)第一凹槽，防轉(zhuǎn)抱緊塊14上也對(duì)應(yīng)地周向均布有多個(gè)第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽一一對(duì)應(yīng)地緊密貼合，每對(duì)第一凹槽和第二凹槽圍合成的空間內(nèi)設(shè)有滾珠26，限制防轉(zhuǎn)抱緊塊14相對(duì)于右軸承蓋板10的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而限制絲桿13的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使防轉(zhuǎn)抱緊塊14的軸向運(yùn)動(dòng)平順。

另一方面，如圖5所示，本發(fā)明的電動(dòng)助力制動(dòng)器的控制方法，包括如下步驟：

當(dāng)汽車(chē)啟動(dòng)后，通過(guò)壓力傳感器23檢測(cè)作用在制動(dòng)踏板上的踩踏力的變化率是否達(dá)到第一預(yù)設(shè)值來(lái)判斷制動(dòng)踏板的最初工作狀態(tài)，第一預(yù)設(shè)值＞0；

若踩踏力的變化率達(dá)到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，表明制動(dòng)踏板處于被下踩狀態(tài)；此時(shí)，再根據(jù)剎車(chē)燈狀態(tài)確定伺服電機(jī)9輸出助力力矩的大小；若剎車(chē)燈不亮，則伺服電機(jī)9輸出助力力矩n1；若剎車(chē)燈亮，再根據(jù)踩踏力的變化率是否達(dá)到第二預(yù)設(shè)值（或緊急制動(dòng)設(shè)定值）來(lái)確定伺服電機(jī)9輸出助力力矩的大小，若未達(dá)到，則伺服電機(jī)9輸出助力力矩n2；若達(dá)到，則伺服電機(jī)9輸出最大助力力矩n3，進(jìn)行緊急快速制動(dòng)；第二預(yù)設(shè)值＞第一預(yù)設(shè)值；n3＞n2＞n1；

若踩踏力的變化率為正但未達(dá)到第一預(yù)設(shè)值時(shí)，表明制動(dòng)踏板處于懸停狀態(tài)，此時(shí)將伺服電機(jī)9編碼器反饋的信號(hào)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的制動(dòng)踏板位移，并計(jì)算出與制動(dòng)踏板位移呈正相關(guān)的助力力矩n4，以助力力矩n4維持助力；即伺服電機(jī)9輸出的助力力矩較大但又不足以使制動(dòng)踏板前行；

若踩踏力的變化率為負(fù)，且其絕對(duì)值大于第三預(yù)設(shè)值時(shí)，表明制動(dòng)踏板處于回彈狀態(tài)，則伺服電機(jī)9反轉(zhuǎn)輸出反向助力力矩使制動(dòng)踏板回彈。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。