CN112758070A - 一种真空助力器总成 - Google Patents

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蓝伟
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龙文
张德军
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Abstract

本发明公开了一种真空助力器总成，包括真空助力器和与真空助力器连接的制动主缸；真空助力器具有输出力顶杆和真空壳体以及滑动式穿插在真空壳体上的助力推杆；真空助力器上设有用于模拟制动踏板力的弹簧座和弹簧件，弹簧件的一端抵靠在真空壳体上，弹簧件的另一端固定在弹簧座上，弹簧件夹持在真空壳体和弹簧座之间，弹簧座固定在助力推杆上，制动主缸的活塞位于真空助力器的真空腔内并位于输出力顶杆的移动路径上，制动主缸的活塞与真空助力器之间设有间隙本发明还公开了一种汽车制动能量回收***，本发明可以充分利用发动机的反馈力矩，支持高制动能量回收，提高汽车的续航能力。属于发动机的技术领域。

Description

一种真空助力器总成
技术领域
本发明涉及发动机的技术领域，特别是涉及一种真空助力器总成。
背景技术
电动汽车续航里程短，电池重且成本高，这些痛点严重影响电动车的推广。在城区运行的消耗能耗较高，制动能量回收是电动车一项重要的节能措施。与传统燃油车相比，电动车增加了电池和电机等零部件，在汽车减速时，电机处于发电状态，对汽车实施制动，回收制动能量给可再充电能量储存***(如电池)或用于车载附件工作。实施制动时，制动摩擦扭矩和电机反馈扭矩叠加作用于车轮，使车辆减速，由于传统的液压制动回路无效间隙较小，为了保证驾驶员的驾乘舒适性(目标制动减速度和实际减速度相近)，电机反馈扭矩设定较小，一般需＜0.1G，制动能量回收对续航里程贡献率仅在10％左右。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种真空助力器总成，本发明可以充分利用发动机的反馈力矩，支持高制动能量回收，提高汽车的续航能力。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种真空助力器总成，包括真空助力器和与所述真空助力器连接的制动主缸；所述真空助力器具有输出力顶杆和真空壳体以及滑动式穿插在所述真空壳体上的助力推杆；
所述真空助力器上设有用于模拟制动踏板力的弹簧座和弹簧件，所述弹簧件的一端抵靠在所述真空壳体上，所述弹簧件的另一端固定在所述弹簧座上，所述弹簧件夹持在所述真空壳体和所述弹簧座之间，所述弹簧座固定在所述助力推杆上，所述制动主缸的活塞位于所述真空助力器的真空腔内并位于所述输出力顶杆的移动路径上，所述制动主缸的活塞与所述真空助力器之间设有间隙。
进一步的是，所述弹簧件包括套在所述助力推杆上的橡胶筒和套在所述橡胶筒的柱状弹簧；所述橡胶筒的一端和所述柱状弹簧的一端均固定在所述真空壳体上，所述橡胶筒的另一端和所述柱状弹簧的另一端均与所述弹簧座固定连接。
进一步的是，所述柱状弹簧嵌在所述橡胶筒内。
进一步的是，所述弹簧座上设有第一杆孔，所述助力推杆穿过所述第一杆孔并与所述弹簧座固定连接。
进一步的是，所述真空壳体上设有凸环，所述凸环的直径小于所述橡胶筒的内径，所述橡胶筒固套在所述凸环上，所述凸环内设有滑动阀体，橡胶筒套在所述滑动阀体上。
进一步的是，所述真空壳体上还固设有防尘罩；所述防尘罩套在所述橡胶筒上，所述弹簧座滑设在防尘罩内，所述防尘罩上的第二杆孔，所述助力推杆从所述第二杆孔伸入所述防尘罩内与所述弹簧座连接。
进一步的是，所述第二杆孔的边缘设有用于防止所述弹簧座从第二杆孔滑出的限位环。
一种汽车制动能量回收***，包括上述的真空助力器总成、与所述助力推杆连接的制动踏板、与所述制动主缸连接的液压单元、与所述液压单元连接的车轮、蓄电池、与所述蓄电池电性连接的电机、与所述电机的输出端连接的减速器；所述减速器的输出端与所述车轮连接。
进一步的是，汽车制动能量回收***还包括电机控制器、与所述电机控制器信号连接的总控制器、与所述总控制器信号连接的可逆电机控制器；所述总控制器与所述液压单元信号连接，所述蓄电池通过所述可逆电机控制器与所述总控制器信号连接。
进一步的是，汽车制动能量回收***还包括安装在制动踏板上的位移传感器；所述位移传感器与所述总控制器信号连接。
总的说来，本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明提供一种带解耦间隙和制动踏板感模拟器的真空助力器，真空助力器的制动主缸推杆移动行程小于解耦间隙时，液压制动***不建立压力，即当制动减速度小于设定限制时，液压制动***不建立液压力，制动踏板上无液压反馈力，这时的制动踏板力完全由发明的制动踏板感模拟器模拟，保证不会踏空。此时汽车的车轮的减速全部靠电机的反馈力矩实现，解耦间隙消除前，制动踏板的力完全由制动踏板感模拟器模拟。该制动主缸轻制动时液压制动不参与，可以充分利用发动机的反馈力矩，减少制动能量消耗，提高续航贡献率。本汽车制动能量回收***支持高制动能量回收，一般可以达到0.3G左右，续航里程贡献率可以提升到20％左右。
附图说明
图1是真空助力器总成的结构示意图。
图2是图1的A处的放大视图。
图3是汽车制动能量回收***的结构示意图。
图4是制动踏板力－制动减速度的曲线图。
图中，1为真空助力器，2为制动主缸，3为弹簧座，4为弹簧件，5为解耦间隙，6为制动踏板，7为液压单元，8为车轮，9为蓄电池，10为电机，11为减速器，12为电机控制器，13为总控制器，14为可逆电机控制器，15为位移传感器，16为防尘罩；
1－1为输出力顶杆，1－2为助力推杆，1－3为真空壳体，1－4为真空腔，1－5为凸环，1－6为滑动阀体，2－1为活塞，2－2为凹槽，4－1为橡胶筒，4－2为柱状弹簧，16－1为滑腔，16－2为限位环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为叙述方便，除另有说明外，下文所说的上下方向与图1本身的上下方向一致，下文所说的左右方向与图1本身的左右方向一致。
如图1至4所示，本实施例提供一种真空助力器总成，包括真空助力器1和与真空助力器1连接的制动主缸；真空助力器1具有输出力顶杆1－1和真空壳体1－3以及滑动式穿插在真空壳体1－3上的助力推杆1－2；真空助力器1具有输出力顶杆1－1和助力推杆1－2以及真空腔1－4，输出力顶杆1－1与制动主缸2的活塞2－1连接，助力推杆1－2与制动踏板6连接(现有技术)，真空助力器1的结构可参考专利CN201720620926.X。
真空助力器1上设有用于模拟制动踏板力的弹簧座3和弹簧件4，弹簧件4的一端抵靠在真空壳体1－3上，弹簧件4的另一端固定在弹簧座3上，弹簧件4夹持在真空壳体1－3和弹簧座3之间，弹簧座3固定在助力推杆1－2上，制动主缸2的活塞2－1位于真空助力器1的真空腔1－4内并位于输出力顶杆1－1的移动路径上，制动主缸2的活塞2－1与真空助力器1之间设有间隙。助力推杆1－2和弹簧座3以及弹簧件4共同组成制动踏板感模拟器。弹簧座3与助力推杆1－2固定连接并滑动式安装在真空壳体1－3上，弹簧件4夹持在真空壳体1－3和弹簧座3之间。助力推杆1－2推动输出力顶杆向制动主缸2的活塞2－1靠近的时候，弹簧座3压缩弹簧件4。制动主缸2的活塞2－1位于真空助力器1的真空腔1－4内并位于输出力顶杆的移动路径上，制动主缸2的活塞2－1与真空助力器1之间设有间隙。该间隙为解耦间隙5。制动踏板模拟器的阻尼按照制动踏板力－制动减速度的曲线要求设定。制动踏板力－制动减速度的曲线如图4所示，当制动减速度小于设定限制(0.3G)时，液压制动***不建立液压力，制动踏板6上无液压反馈力，这时的制动踏板力完全由发明的制动踏板感模拟器模拟(需满足踏板感力特性)，保证制动踏板的舒适性。助力推杆1－2推动制动主缸2推杆的行程小于解耦间隙5时，汽车的液压制动***不建立压力，车轮8的减速完成靠电机10的反馈力矩实现，解耦间隙5消除前，制动踏板6的力完全由制动踏板感模拟器模拟。该发明轻制动时，汽车的液压制动不参与，可以充分利用发动机的反馈力矩，实现高制动能量回收完全是靠机械结构来实现，机械结构相对电器结构存在更高的可靠性。
具体的，在一个实施例中，解耦间隙5的距离约10mm，解耦间隙5值由汽车的电机10最大反馈扭矩设定，解耦间隙5消除前发电机10反馈扭矩略小于最大值(0.28G)。由于制动时，绝大部分制动减速度小于0.3G，通过设置解耦间隙5，使得绝大部分制动减速度完全通过电机10反馈扭矩实现，减少制动能量消耗，提高续航贡献率。
具体的，在一个实施例中，制动主缸2的活塞2－1位于真空助力器1的真空腔1－4内，制动主缸2的活塞2－1上设有凹槽2－2，真空助力器1的出力推杆伸入凹槽2－2内并与凹槽2－2的内壁之间存在间隙。制动主缸2的活塞2－1在水平方向左右伸缩，输出力顶杆1－1位于制动主缸2的活塞2－1的右侧且左右移动，凹槽2－2开设在制动主缸2的活塞2－1的末端(右端)，输出力顶杆1－1的左端伸入凹槽2－2内，保证制动主缸2的活塞2－1在出力推杆的移动方向上。凹槽2－2的底壁(左端)与输出力顶杆1－1的左端之间存在解耦间隙5。
具体的，在一个实施例中，凹槽2－2具有设有槽口的顶端(右端)和位于出力推杆延伸方向上的底壁(左端)，凹槽2－2的底壁为球面。输出力顶杆的末端设有半球体，半球体的直径与凹槽2－2的底壁的直径相等。球面的球心位于制动主缸2的活塞2－1的轴线上，用力踩下制动踏板6的时候，输出力顶杆可以准确顶在制动主缸2的活塞2－1的受力点上(活塞2－1端面的中心)，使得制动主缸2的活塞2－1沿着轴线方向快速运动，实现快速制动，提高制动的灵敏度和安全性。
具体的，在一个实施例中，弹簧件4包括套在助力推杆1－2上的橡胶筒4－1和套在橡胶筒4－1的柱状弹簧4－2；橡胶筒4－1的一端和柱状弹簧4－2的一端均固定在真空壳体1－3上，橡胶筒4－1的另一端和柱状弹簧4－2的另一端均与弹簧座3固定连接。橡胶筒4－1为橡胶弹簧，受力可以伸缩变形，撤去外力恢复原来的形状。柱状弹簧4－2为金属弹簧，橡胶筒4－1与柱状弹簧4－2组成复合橡胶弹簧。纯金属弹簧刚性大、噪音大，弹簧力稳定性差，制动踏板感差。采用复合橡胶弹簧的刚性调整范围大，工作噪音小，弹簧力稳定性好，保证舒适的制动踏板6操纵力。
具体的，在一个实施例中，橡胶筒4－1和柱状弹簧4－2按照非线性设计。由于制动踏板6的受力是要求非线性增加的，复合橡胶弹簧的非线性弹簧力可以保证良好的制动踏板感。
具体的，在一个实施例中，柱状弹簧4－2嵌在橡胶筒4－1内。柱状弹簧4－2从橡胶筒4－1的外圆周侧面嵌入橡胶筒4－1内，使得柱状弹簧4－2和橡胶筒4－1的变形能够同步，保证了制动踏板感模拟器的灵敏度。
具体的，在一个实施例中，柱状弹簧4－2径向嵌入橡胶筒4－1的深度为橡胶筒4－1厚度的0.25－0.35倍，既能保证柱状弹簧4－2和橡胶筒4－1的变形能够同步，也使得柱状弹簧4－2对橡胶筒4－1有一定的包裹力，可以防止橡胶筒4－1径向变形，保证橡胶筒4－1能够进行轴线伸缩。
具体的，在一个实施例中，弹簧座3上设有第一杆孔，助力推杆1－2穿过第一杆孔并与滑块固定连接。助力推杆1－2移动的时候可以推动滑板压缩弹簧件4。
具体的，在一个实施例中，真空壳体1－3上设有凸环1－5，凸环1－5的直径小于橡胶筒4－1的内径，橡胶筒4－1的左端固套在凸环1－5上，凸环1－5内设有滑动阀体1－6，橡胶筒4－1套在滑动阀体1－6上。滑动阀体1－6的左端安装在凸环1－5内，滑动阀体1－6的右端在橡胶筒4－1内。橡胶筒4－1同时套在滑动阀体1－6和凸环1－5上，滑动阀体1－6和凸环1－5上同时抵靠在橡胶筒4－1的内壁上。
具体的，在一个实施例中，滑动阀体1－6与凸环1－5之间设有密封圈。
具体的，在一个实施例中，真空壳体1－3上还固设有防尘罩16；防尘罩16套在橡胶筒4－1上，弹簧座3滑设在防尘罩16内，防尘罩16上的第二杆孔，助力推杆1－2从第二杆孔伸入防尘罩16内与弹簧座3连接。防尘罩16内设有滑腔16－1，弹簧座3滑动式安装在滑腔16－1内。防尘罩16限制弹簧座3上下滑动，使得弹簧座3只能在滑腔16－1内左右移动。弹簧座3和弹簧件4以及凸环1－5均位于滑腔16－1内。助力推杆1－2从第二杆孔伸入滑腔16－1与滑板连接。
具体的，在一个实施例中，橡胶筒4－1的具有套在凸环1－5上的第一段和与弹簧座3固定连接的第二段，第一段的内径小于第二段的内径，柱状弹簧4－2嵌在第二段内。第一段的内径等于凸环1－5的直径并固套在凸环1－5上，滑动阀体1－6抵靠在第二段的内壁上。
具体的，在一个实施例中，防尘罩16呈圆筒状，防尘罩16为橡胶件，防尘罩16的外圆周侧面为波纹面，使得防尘罩16具有一定的弹性变形能力。
具体的，在一个实施例中，第二杆孔的边缘设有用于防止弹簧座3从第二杆孔滑出的限位环16－2。
一种汽车制动能量回收***，包括上述的真空助力器总成、与助力推杆1－2连接的制动踏板6、与制动主缸2连接的液压单元7、与液压单元7连接的车轮8、蓄电池9、与蓄电池9电性连接的电机10、与电机10的输出端连接的减速器11；减速器11的输出端与车轮8连接。实施低强度制动时，输出力顶杆和制动主缸2的活塞2－1不接触，液压单元7的回路(ESC)不建立压力，此时车轮8的减速完全靠电机10反馈扭矩实现。本发明最大限度使用电机10的反馈扭矩给电池充电来反拖制动，提高续航里程贡献率。该发明对传统真空助力器1改动量小，存在成本低结构简单的优势。
具体的，在一个实施例中，汽车制动能量回收***还包括电机控制器12、与电机控制器12信号连接的总控制器13、与总控制器13信号连接的可逆电机控制器14；总控制器13与液压单元7信号连接，蓄电池9通过可逆电机控制器14与总控制器13信号连接。
具体的，在一个实施例中，汽车制动能量回收***还包括安装在制动踏板6上的位移传感器15；位移传感器15与总控制器13信号连接。在制动踏板6上增加一个位移传感器15，检测制动踏板6的位移，电机10的反馈制动力矩大小根据位移成比例增加。电机10反馈力矩的比例增加关系，保证制动需求和驾驶员制动需求相符，保证车辆的可控。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种真空助力器总成，包括真空助力器和与所述真空助力器连接的制动主缸；所述真空助力器具有输出力顶杆和真空壳体以及滑动式穿插在所述真空壳体上的助力推杆；
其特征在于：所述真空助力器上设有用于模拟制动踏板力的弹簧座和弹簧件，所述弹簧件的一端抵靠在所述真空壳体上，所述弹簧件的另一端固定在所述弹簧座上，所述弹簧件夹持在所述真空壳体和所述弹簧座之间，所述弹簧座固定在所述助力推杆上，所述制动主缸的活塞位于所述真空助力器的真空腔内并位于所述输出力顶杆的移动路径上，所述制动主缸的活塞与所述真空助力器之间设有间隙。
2.根据权利要求1所述的一种真空助力器总成，其特征在于：所述弹簧件包括套在所述助力推杆上的橡胶筒和套在所述橡胶筒的柱状弹簧；所述橡胶筒的一端和所述柱状弹簧的一端均固定在所述真空壳体上，所述橡胶筒的另一端和所述柱状弹簧的另一端均与所述弹簧座固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种真空助力器总成，其特征在于：所述柱状弹簧嵌在所述橡胶筒内。
4.根据权利要求1所述的一种真空助力器总成，其特征在于：所述弹簧座上设有第一杆孔，所述助力推杆穿过所述第一杆孔并与所述弹簧座固定连接。
5.根据权利要求3所述的一种真空助力器总成，其特征在于：所述真空壳体上设有凸环，所述凸环的直径小于所述橡胶筒的内径，所述橡胶筒固套在所述凸环上，所述凸环内设有滑动阀体，橡胶筒套在所述滑动阀体上。
6.根据权利要求5所述的一种真空助力器总成，其特征在于：所述真空壳体上还固设有防尘罩；所述防尘罩套在所述橡胶筒上，所述弹簧座滑设在防尘罩内，所述防尘罩上的第二杆孔，所述助力推杆从所述第二杆孔伸入所述防尘罩内与所述弹簧座连接。
7.根据权利要求6所述的一种真空助力器总成，其特征在于：所述第二杆孔的边缘设有用于防止所述弹簧座从第二杆孔滑出的限位环。
8.一种汽车制动能量回收***，其特征在于：包括如权利要求1－2任一项所述的真空助力器总成、与所述助力推杆连接的制动踏板、与所述制动主缸连接的液压单元、与所述液压单元连接的车轮、蓄电池、与所述蓄电池电性连接的电机、与所述电机的输出端连接的减速器；所述减速器的输出端与所述车轮连接。
9.根据权利要求8所述的一种汽车制动能量回收***，其特征在于：还包括电机控制器、与所述电机控制器信号连接的总控制器、与所述总控制器信号连接的可逆电机控制器；所述总控制器与所述液压单元信号连接，所述蓄电池通过所述可逆电机控制器与所述总控制器信号连接。
10.根据权利要求9所述的一种汽车制动能量回收***，其特征在于：还包括安装在制动踏板上的位移传感器；所述位移传感器与所述总控制器信号连接。
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