CN106740792B - 一种电动制动助力器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电动制动助力器，包括：踏板推杆、电机、减速机构、凸轮机构和助力器；所述踏板推杆的第一端与制动踏板连接，所述踏板推杆的第二端与所述减速机构的第一端连接，所述减速机构的第二端与所述凸轮机构的第一端连接，所述凸轮机构的第二端与所述助力器连接，所述电机与所述减速机构的第三端连接。本发明通过凸轮机构使减速机构的旋转运动转换为直线运动，由于凸轮机构内部为滚动摩擦所以传动平稳，同时安装成本低，安装简单，对加工工艺和制造工艺的要求也低，节约企业的制造成本。

Description

一种电动制动助力器

技术领域

本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种电动制动助力器。

背景技术

伴随着全球能源危机，以及清洁能源，绿色能源等理念，电动汽车在汽车领域中的地位越来越重要，所占市场份额也在逐年上升。传统汽车使用真空助力器，将发动机进气管产生的真空引入到真空助力器中，产生制动助力。但是电动汽车没有发动机，所以真空助力器没有真空源，需要增加电子真空泵产生真空，结构较复杂。目前行业趋势是采用电动助力器，直接将电机产生的转矩转化成推力，推动制动主缸产生制动力。

现有技术中，电动助力器的结构分为基于齿轮齿条的电动制动助力器结构和基于滚珠丝杠机构的电动制动助力器结构。其中基于齿轮齿条的电动制动助力器结构加工容易，成本低，但齿轮齿条本身的减速能力有限，需要增加庞大的减速机构；同时齿轮齿条在使用过程中，为避免齿轮和齿条间的滑动摩擦和工作噪声，需要特殊材料和工艺处理，引起成本上升。而基于滚珠丝杠机构的电动制动助力器结构是在螺母和丝杠间加入了滚珠，消除了滑动摩擦，传动平稳，但是滚珠丝杠结构的加工和安装都很复杂，对加工和装配工艺的要求都很高，成本较高，不易推广使用。

发明内容

基于以上问题，本发明提出一种电动制动助力器，解决了现有技术中采用基于齿轮齿条的电动制动助力器结构带来的减速能力弱，齿轮和齿条间的滑动摩擦所带来的传动效率较低和工作噪声；同时也解决了基于滚珠丝杠机构的电动制动助力器结构带来的加工和安装复杂，成本高和不易推广的问题。本发明通过凸轮机构使减速机构的旋转运动转换为直线运动，由于凸轮机构内部为滚动摩擦所以传动平稳，同时安装成本低，安装简单，对加工工艺和制造工艺的要求也低，节约企业的制造成本。

一方面，本发明提出一种电动制动助力器，包括：

踏板推杆、电机、减速机构、凸轮机构和助力器；

所述踏板推杆的第一端与制动踏板连接，所述踏板推杆的第二端与所述减速机构的第一端连接，所述减速机构的第二端与所述凸轮机构的第一端连接，所述凸轮机构的第二端与所述助力器连接，所述电机与所述减速机构的第三端连接；

所述踏板推杆受到所述制动踏板的推力，驱动所述电机转动产生扭矩，所述扭矩驱动所述减速机构做旋转运动，所述减速机构带动所述凸轮机构，所述凸轮机构将所述旋转运动转换为直线运动，所述直线运动使所述助力器产生位移。

此外，所述凸轮机构包括：凸轮、凸轮轴、凸轮滚子和凸轮滚子轴；

所述凸轮轴与所述减速机构连接，所述凸轮沿所述凸轮轴的轴向安装在所述凸轮轴上，所述凸轮滚子轴的两端分别安装有所述凸轮滚子，所述凸轮滚子轴与所述助力器连接，所述凸轮与所述凸轮滚子的表面部分接触形成接触面；

所述减速机构带动所述凸轮转动，所述凸轮带动所述凸轮滚子沿着所述接触面滑动，所述滑动使所述凸轮滚子带动所述凸轮滚子轴一起沿着所述凸轮的轴向做直线运动，所述凸轮滚子轴带动所述助力器做直线运动。

此外，所述凸轮为端面凸轮，所述接触面为正弦曲面。

此外，所述凸轮滚子采用滚针滚子结构。

此外，所述凸轮轴为中空结构；

所述踏板推杆受到所述制动踏板的推力时，从所述凸轮轴内部穿过并推动所述助力器。

此外，所述凸轮机构还包括凸轮齿轮；

所述凸轮齿轮的一端与所述减速机构连接，所述凸轮齿轮的另一端与所述凸轮轴连接。

此外，在所述凸轮滚子轴的轴中心位置，所述凸轮滚子轴与所述助力器铰接；

每个所述凸轮滚子与所述凸轮形成一个接触面，当所述凸轮转动时，所述接触面推动所述凸轮滚子沿所述凸轮的轴向做直线运动，脱离所述接触面。

此外，所述助力器包括：助力器推杆、回位弹簧和助力器推杆转轴；

所述助力器推杆和所述助力器推杆转轴连接，所述回位弹簧的一端固定在所述助力器推杆转轴上，所述回位弹簧的另一端固定在制动主缸上，所述助力器推杆转轴与所述凸轮机构连接；

所述踏板推杆受到所述制动踏板的推力时，所述凸轮机构带动所述助力器推杆转轴做直线运动，所述助力器推杆转轴带动所述助力器推杆做直线运动，所述回位弹簧被压缩；

当作用在所述踏板推杆上的推力消失时，所述回位弹簧复位。

此外，所述助力器还包括：助力推杆解耦块；

所述助力推杆解耦块的一端与所述助力器推杆转轴连接，所述助力推杆解耦块的另一端与所述凸轮机构连接。

此外，所述助力器推杆的末端中心和所述助力推杆解耦块铰接。

此外，所述助力器推杆的末端设有弹性凹槽。

通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本发明解决了现有技术中采用基于齿轮齿条的电动制动助力器结构带来的减速能力弱，齿轮和齿条间的滑动摩擦所带来的传动效率较低和工作噪声；同时也解决了基于滚珠丝杠机构的电动制动助力器结构带来的加工和安装复杂，成本高和不易推广的问题。本发明通过凸轮机构使减速机构的旋转运动转换为直线运动，由于凸轮机构内部为滚动摩擦所以传动平稳，同时安装成本低，安装简单，对加工工艺和制造工艺的要求也低，节约企业的制造成本。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的电动制动助力器的结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的电动制动助力器的上视图；

图3是本发明一个实施例提供的电动制动助力器的工作原理图。

图1和图2中部件清单：

A--减速机构；B--凸轮机构；C--助力器；

1--助力器推杆；2--回位弹簧；3--助力器推杆转轴；

4--凸轮；5--止推轴承；6--凸轮轴；

7--凸轮齿轮；8--中间齿轮初级；9--中间齿轮末级；

10--踏板推杆；11--电机齿轮；12--电机；

13--凸轮滚子；14--凸轮滚子轴；15--助力推杆解耦块。

具体实施方式

以下结合具体实施方案和附图对本发明进行进一步的详细描述。其只意在详细阐述本发明的具体实施方案，并不对本发明产生任何限制，本发明的保护范围以权利要求书为准。

参照图1，本发明提出一种电动制动助力器，包括：

踏板推杆10、电机12、减速机构A、凸轮机构B和助力器C；

踏板推杆10的第一端与制动踏板连接，踏板推杆10的第二端与减速机构A的第一端连接，减速机构A的第二端与凸轮机构B的第一端连接，凸轮机构B的第二端与助力器C连接，电机12与减速机构A的第三端连接；

踏板推杆10受到制动踏板的推力，驱动电机12转动产生扭矩，扭矩驱动减速机构A做旋转运动，减速机构A带动凸轮机构B，凸轮机构B将旋转运动转换为直线运动，直线运动使助力器C产生位移。

在使用本发明实施例中的电动制动助力器时，首先驾驶员踩制动踏板，制动踏板传递给踏板推杆10一个推力，踏板推杆10受到制动踏板的推力后，推力驱动电机12转动，电机12转动产生扭矩，扭矩会驱动减速机构A做旋转运动，凸轮机构B将电机12产生的扭矩转化成推力，将旋转运动转化为直线运动，给助力器C产生推力。助力器C向前产生前移，助力器C推动制动主缸，从而增大制动液压力，产生制动力。

因为凸轮机构B的减速比大，所以相对于基于齿轮齿条的电动制动助力器结构，本发明实施例中可以缩小减速机构的减速比。

相对于基于滚珠丝杠机构的电动制动助力器结构，本发明实施例中的凸轮机构具有传动平稳和无齿面摩擦的优势。

本发明实施例解决了现有技术中采用基于齿轮齿条的电动制动助力器结构带来的减速能力弱，齿轮和齿条间的滑动摩擦所带来的传动效率较低和工作噪声；同时也解决了基于滚珠丝杠机构的电动制动助力器结构带来的加工和安装复杂，成本高和不易推广的问题。本发明实施例通过凸轮机构使减速机构的旋转运动转换为直线运动，由于凸轮机构内部为滚动摩擦所以传动平稳，同时安装成本低，安装简单，对加工工艺和制造工艺的要求也低，节约企业的制造成本。

在其中的一个实施例中，参照图1，凸轮机构B包括：凸轮4、凸轮轴6、凸轮滚子13和凸轮滚子轴14；

凸轮轴6与减速机构A连接，凸轮4沿凸轮轴6的轴向安装在凸轮轴6上，凸轮滚子轴14的两端分别安装有凸轮滚子13，凸轮滚子轴14与助力器C连接，凸轮4与凸轮滚子13的表面部分接触形成接触面；

减速机构A带动凸轮4转动，凸轮4带动凸轮滚子13沿着接触面滑动，滑动使凸轮滚子13带动凸轮滚子轴14一起沿着凸轮4的轴向做直线运动，凸轮滚子轴14带动助力器C做直线运动。

凸轮滚子轴14的两端分别安装有凸轮滚子13，可选地，两端的凸轮滚子13以180度的夹角分别安装在凸轮滚子轴14的两端，可选地，两端的凸轮滚子13与凸轮滚子轴14的中心的距离相等。

可选地，每个凸轮滚子13与凸轮4形成一个接触面，当凸轮4转动时，接触面推动凸轮滚子13沿凸轮4的轴向做直线运动，脱离接触面。

减速机构A带动凸轮4转动，凸轮4转动过程中，凸轮滚子13沿着凸轮4和凸轮滚子13的接触面滑动，由于凸轮滚子13绕凸轮4轴向被凸轮滚子轴14固定，只能沿着凸轮4轴向前后做直线运动，凸轮滚子13前后做直线运动时带动凸轮滚子轴14前后做直线运动，凸轮滚子轴14带动助力器前后做直线运动，从而产生推力。

本实施例通过凸轮4、凸轮轴6、凸轮滚子13和凸轮滚子轴14使旋转运动转化为直线运动，从而推动助力器向前产生位移，使助力器能够推动制动主缸，从而增大制动液压力，产生制动力。由于凸轮滚子13和凸轮4之间为滑动摩擦，无齿面磨损，所以传动平稳。

在其中的一个实施例中，凸轮4为端面凸轮，接触面为正弦曲面。

当凸轮4采用端面凸轮，接触面为正弦曲面时，能够使旋转运动转化为平稳的直线运动，使传动过程中的速度无突变，使助力器C的推力无冲击。

在其中的一个实施例中，凸轮滚子13采用滚针滚子结构。滚针滚子结构的承载力强，能够消除滑动摩擦，提高稳定性和耐久性。

在其中的一个实施例中，参照图2，凸轮轴6为中空结构；

踏板推杆10受到制动踏板的推力时，从凸轮轴6内部穿过并推动助力器C。

当凸轮轴6为中空结构时，踏板推杆10在受到制动踏板的推力时，能够从凸轮轴6内部穿过直接推动助力器C。当电机12失效后，仍可以由踏板推杆10产生推力，完成制动过程。

由于凸轮轴6采用中空结构，踏板推杆10和凸轮4可以耦合；或者分别作用于助力器C，以实现了踏板推杆力和电动助力的完全解耦。

在其中的一个实施例中，凸轮机构B还包括凸轮齿轮7；

凸轮齿轮7的一端与减速机构A连接，凸轮齿轮7的另一端与凸轮轴6连接。

由于减速机构A中为齿轮结构，所以为了使减速机构A与凸轮机构B很好的连接，在凸轮轴6的前面增加凸轮齿轮7。而且，凸轮齿轮7与减速机构A中的齿轮一起形成减速增扭。

在其中的一个实施例中，在凸轮滚子轴14的轴中心位置，凸轮滚子轴14与助力器C铰接；通过铰接的方式使助力器C更好的产生制动力。

每个凸轮滚子13与凸轮4形成一个接触面，当凸轮4转动时，接触面推动凸轮滚子13沿凸轮4的轴向做直线运动，脱离接触面。

在其中的一个实施例中，助力器C包括：助力器推杆1、回位弹簧2和助力器推杆转轴3；

助力器推杆1和助力器推杆转轴3连接，回位弹簧2的一端固定在助力器推杆转轴3上，回位弹簧2的另一端固定在制动主缸上，助力器推杆转轴3与凸轮机构B连接；

踏板推杆10受到制动踏板的推力时，凸轮机构B带动助力器推杆转轴3做直线运动，助力器推杆转轴3带动助力器推杆1做直线运动，回位弹簧2被压缩；

当作用在踏板推杆10上的推力消失时，回位弹簧2复位。通过回位弹簧2的复位使助力器C恢复到未产生制动力的状态。

可选地，助力器推杆转轴3与凸轮机构B中的凸轮滚子轴14铰接。

在其中的一个实施例中，助力器C还包括：助力推杆解耦块15；

助力推杆解耦块15的一端与助力器推杆转轴3连接，助力推杆解耦块15的另一端与凸轮机构B连接。

助力推杆解耦块15实现来自凸轮4的电机助力和来自踏板推杆10的驾驶员制动踏板力之间的解耦。电机助力和制动踏板力这两个制动力可以实现耦合助力，也可分别产生经助力推杆解耦块15传递到助力器推杆1的制动力。

凸轮轴6为中空结构，使踏板推杆10可以从凸轮轴6中空处穿过，推动助力推杆解耦块15向前运动，从而推动助力器推杆1向前，产生推力提供制动力。

在其中的一个实施例中，助力器推杆1的末端中心和助力推杆解耦块15铰接。

在其中的一个实施例中，助力器推杆1的末端设有弹性凹槽。弹性凹槽使助力器推杆1的末端与踏板推杆10直接接触，传递踏板推杆10的推力。

在其中的一个实施例中，减速机构A包括：中间齿轮初级8、中间齿轮末级9。

凸轮机构B包括：凸轮4、止推轴承5、凸轮轴6、凸轮齿轮7、凸轮滚子13和凸轮滚子轴14。

助力器C包括：助力器推杆1、回位弹簧2、助力器推杆转轴3和助力推杆解耦块15。

电动制动助力器还包括：踏板推杆10、电机齿轮11和电机12。

具体运动传递过程如下，踏板推杆10受到推力，使电机12转动，带动电机齿轮11转动，电机齿轮11带动中间齿轮初级8转动，由于中间齿轮初级8和中间齿轮次级9同轴，中间齿轮初级8带动中间齿轮次级9同步转动，中间齿轮次级9带动凸轮齿轮7转动，由于凸轮齿轮7和凸轮4同轴，凸轮齿轮7带动凸轮4同步转动；凸轮4转动过程中，凸轮滚子13沿着凸轮4和凸轮滚子13的接触面滑动，由于凸轮滚子13绕凸轮轴向被凸轮滚子轴14固定，只能沿着凸轮4轴向前后做直线运动；凸轮滚子13前后做直线运动时带动凸轮滚子轴14前后做直线运动，凸轮滚子轴14通过助力器推杆转轴3带动助力器推杆1前后做直线运动，从而产生推力。

当凸轮轴6为中空结构时，踏板推杆10可以穿过凸轮轴6，顶到凸轮滚子轴14的底部，在电机12失效后，仍可以由踏板推杆10产生推力，完成制动过程。

如图2所示，当助力结束之后，驾驶员松开制动踏板，踏板推杆10上的推力消失，回位弹簧2和电机12共同作用，使助力器推杆1回到初始位置。

参照图3，在电动制动助力器正常运转时，当驾驶员踩制动踏板之后，制动踏板推动踏板推杆10前移，踏板推杆10的位移由踏板推杆位置传感器采集到，并将踏板推杆10的位置信号传递到助力器控制器中。助力器控制器根据踏板推杆位置，按照一定的逻辑和算法，将控制信号传递到电机驱动器，电机驱动器驱动电机12转动，电机12带动减速机A构和凸轮机构B，从而带动助力器推杆1前移，助力器推杆1推动制动主缸，从而增大制动液压力，产生制动力。同时，油压传感器检测制动液压力，传递到助力控制器中控制闭环。

电动助力和踏板推力可以实现完全解耦。在电动制动制动器运转异常电机无法转动时，当驾驶员踩制动踏板之后，制动踏板推动踏板推杆10前移，由于电机12不转动，无法产生电动助力；踏板推杆10直接推动助力器推杆1前移，带动制动主缸前移，从而增大制动液压力，产生制动力。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电动制动助力器，其特征在于，包括：

踏板推杆、电机、减速机构、凸轮机构和助力器；

所述踏板推杆的第一端与制动踏板连接，所述踏板推杆的第二端与所述减速机构的第一端连接，所述减速机构的第二端与所述凸轮机构的第一端连接，所述凸轮机构的第二端与所述助力器连接，所述电机与所述减速机构的第三端连接；

所述踏板推杆受到所述制动踏板的推力，驱动所述电机转动产生扭矩，所述扭矩驱动所述减速机构做旋转运动，所述减速机构带动所述凸轮机构，所述凸轮机构将所述旋转运动转换为直线运动，所述直线运动使所述助力器产生位移；

所述凸轮机构包括：凸轮、凸轮轴、凸轮滚子和凸轮滚子轴；

所述凸轮轴与所述减速机构连接，所述凸轮沿所述凸轮轴的轴向安装在所述凸轮轴上，所述凸轮滚子轴的两端分别安装有所述凸轮滚子，所述凸轮滚子轴与所述助力器连接，所述凸轮与所述凸轮滚子的表面部分接触形成接触面；

所述减速机构带动所述凸轮转动，所述凸轮带动所述凸轮滚子沿着所述接触面滑动，所述滑动使所述凸轮滚子带动所述凸轮滚子轴一起沿着所述凸轮的轴向做直线运动，所述凸轮滚子轴带动所述助力器做直线运动；

所述凸轮轴为中空结构；

所述踏板推杆受到所述制动踏板的推力时，从所述凸轮轴内部穿过并推动所述助力器；

所述助力器包括：助力器推杆、回位弹簧和助力器推杆转轴；

所述助力器推杆和所述助力器推杆转轴连接，所述回位弹簧的一端固定在所述助力器推杆转轴上，所述回位弹簧的另一端固定在制动主缸上，所述助力器推杆转轴与所述凸轮机构连接；

所述踏板推杆受到所述制动踏板的推力时，所述凸轮机构带动所述助力器推杆转轴做直线运动，所述助力器推杆转轴带动所述助力器推杆做直线运动，所述回位弹簧被压缩；

当作用在所述踏板推杆上的推力消失时，所述回位弹簧复位；

所述助力器还包括：助力推杆解耦块；

所述助力推杆解耦块的一端与所述助力器推杆转轴连接，所述助力推杆解耦块的另一端与所述凸轮机构连接。

2.根据权利要求1所述的电动制动助力器，其特征在于，

所述凸轮为端面凸轮，所述接触面为正弦曲面。

3.根据权利要求1所述的电动制动助力器，其特征在于，

所述凸轮滚子采用滚针滚子结构。

4.根据权利要求1所述的电动制动助力器，其特征在于，

所述凸轮机构还包括凸轮齿轮；

所述凸轮齿轮的一端与所述减速机构连接，所述凸轮齿轮的另一端与所述凸轮轴连接。

5.根据权利要求1所述的电动制动助力器，其特征在于，

在所述凸轮滚子轴的轴中心位置，所述凸轮滚子轴与所述助力器铰接；

每个所述凸轮滚子与所述凸轮形成一个接触面，当所述凸轮转动时，所述接触面推动所述凸轮滚子沿所述凸轮的轴向做直线运动，脱离所述接触面。

6.根据权利要求1所述的电动制动助力器，其特征在于，

所述助力器推杆的末端中心和所述助力推杆解耦块铰接。

7.根据权利要求1所述的电动制动助力器，其特征在于，

所述助力器推杆的末端设有弹性凹槽。