CN114954407B - 一种液压减速传动机构、制动***执行机构及制动*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压减速传动机构、制动***执行机构及制动***。该液压减速传动机构包括依次连接的一级液压杆、液压放大器和二级液压杆；液压放大器内减速腔的力输入端口的面积小于所述力输出端口的面积。本发明设置了液压放大器并设置了一级液压杆和二级液压杆实现了压力的传递，根据液体压力传导模型，当两端的压强相等时，受力面积越小所需的力越小，因此本发明设置的减速腔起到降低速度放大推力的作用，本发明提供的液压减速传动机构，简化了结构，当用于制动***执行机构时可以实现轻松的人力制动，并且具有传动平稳，噪音小，功率损耗小，装配简单等优点。

Description

一种液压减速传动机构、制动***执行机构及制动***

技术领域

本发明涉及车辆制动技术领域，特别是涉及一种液压减速传动机构、制动***执行机构及制动***。

背景技术

电子制动***应用于汽车上，驾驶员踩下制动踏板后，助力电机启动，通过一系列传动机构，最终在制动缸中建立液压，经由管道传递到轮缸，挤压刹车盘实现车轮制动。其核心执行机构就是助力电机和机械传动的部分。

现有的主流方案一般是采用多级齿轮传动对高速电机进行减速增扭矩，如经典方案：一、二级传动采用斜齿轮传动，三级传动采用行星齿轮传动，专利CN110529592A指出该种方案在制动器解锁时，由于壳体轴向振动和齿轮传动的运动耦合，齿轮传动出现短时间不平稳从而导致冲击，因此会有较大的噪声，于是提出将二级斜齿轮改为直齿轮。专利CN212643380U指出悬臂梁机构用于齿轮轴存在刚度不足的问题，这导致在重载时齿轮轴倾斜引起传动误差和振动噪声，于是提出通过固定齿轮轴两端以及安装上下两层定位板的方式提供传动平稳性。

使用多级齿轮传动的根本原因是电机无法直接提供制动缸建压所需要的千百牛数量级的推力，需要对高转速低扭矩的电机进行降速增扭矩处理，获得较大的扭矩，然后再推动制动缸推杆进行加压。传统的减速齿轮组应用广泛，却因其本身的特性存在上限。

从制动***减速机构这一局部机构的角度考虑，传统多级齿轮的方案无论是结构调整还是传动机构的改进，都无法从根源上解决如下问题：

(1)由于多级齿轮的存在，重载或启停工况下噪声大；

(2)因为结构复杂带来的传动***稳定性较差、传动不平稳的问题；

(3)多级齿轮的复杂结构还会带来加工生产精度要求高、加工流程繁杂、安装过程复杂的问题。

从制动***整体功能的角度考虑，传统多级齿轮在控制***失能的情况下很难靠人力，甚至是几乎不可能踩动刹车，这是因为需要传递的扭矩或推力巨大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种液压减速传动机构、制动***执行机构及制动***，以提高减速比，实现轻松的人力制动。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种液压减速传动机构，所述液压减速传动机构包括：一级液压杆、液压放大器和二级液压杆；

所述一级液压杆的一端伸入所述液压放大器的减速腔的力输入端口，所述二级液压杆的一端伸入所述减速腔的力输出端口；所述一级液压杆的另一端用于输入制动力，所述二级液压杆的另一端用于输出制动力；

所述减速腔的力输入端口的面积小于所述力输出端口的面积。

可选的，所述液压减速传动机构还包括制动主缸；

所述二级液压杆的另一端与制动主缸的推杆连接。

可选的，所述减速腔包括第一圆柱状子腔、喇叭状子腔和第二圆柱状子腔，所述第一圆柱状子腔的一端和所述喇叭状子腔的截面半径较小的一端一体成型接通，所述喇叭状子腔的截面半径较大的一端与所述第二圆柱状子腔的一端一体成型接通；

所述一级液压杆的一端从所述第一圆柱状子腔的另一端伸入所述第一圆柱状子腔；

所述二级液压杆的一端从所述第二圆柱状子腔的另一端伸入所述第二圆柱状子腔。

可选的，所述第一圆柱状子腔和第二圆柱状子腔内均设置有限位块。

可选的，所述减速腔成型于壳体内；

所述壳体外部还设置有直线限位槽，所述直线限位槽用于对一级液压杆进行限位和导向。

可选的，所述壳体上设置有两个单向阀孔，两个所述单向阀孔分别用于所述减速腔的排气和填油。

一种电机助力电子制动***执行机构，所述制动执行机构包括上述液压减速传动机构，所述制动执行机构还包括电机、机械减速传动机构和制动解耦装置；

所述电机输出轴与所述机械减速传动机构连接；

所述制动解耦装置分别与所述机械减速传动机构、车辆的制动踏板和所述液压减速传动机构连接，所述制动解耦装置用于使机械减速传动机构和制动踏板中的一者与所述液压减速传动机构耦合，并使另外一者与所述液压减速传动机构解耦；

所述液压减速传动机构用于向车辆的制动轮缸传输制动力。

可选的，所述机械减速传动机构包括蜗杆、蜗轮和齿轮；

所述蜗杆与所述电机的输出轴固定连接，所述蜗杆与所述蜗轮啮合，所述蜗轮与所述齿轮同轴连接，所述蜗轮的齿数为所述齿轮的齿数的预设倍数。

可选的，所述制动解耦装置包括制动模拟缸、解耦缸、解耦电磁阀和齿条；

所述制动模拟缸和所述解耦缸均与车辆的制动踏板连接，所述解耦缸还与所述齿条的一端连接，所述齿条的另一端与液压减速传动机构的一级液压杆的另一端连接；所述齿条与所述齿轮啮合；

所述解耦电磁阀设置在所述解耦缸的输油管道上。

一种电机助力电子制动***，所述制动***包括上述制动执行机构，还包括ECU；

所述制动***的工作模式包括主动制动工作模式、被动制动工作模式和失效制动工作模式；

在主动制动工作模式下，在无需制动踏板动作的条件下，ECU自动识别是否采取制动措施，当识别结果为采取制动措施时，控制所述电机转动，电机输出的转动扭矩通过蜗杆、蜗轮、齿轮和齿条传递给液压减速传动机构的一级液压杆；

在所述被动制动工作模式下，当车辆的制动踏板踩下时，制动模拟缸中的压力发生变化，车辆的ECU识别制动模拟缸中的压力发生变化，并根据识别结果控制解耦电磁阀打开并控制所述电机转动，解耦缸动作使车辆的制动踏板与齿条处于脱离状态，电机输出的转动扭矩通过所述蜗杆、所述蜗轮、所述齿轮和所述齿条传递给所述液压减速传动机构的一级液压杆；

在失效制动工作模式下，ECU和电机失效时，当车辆的制动踏板踩下时，解耦电磁阀处于关闭状态，车辆的制动踏板与所述齿条处于连接状态，制动踏板输入的人力通过所述齿条传递给液压减速传动机构的一级液压杆。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种液压减速传动机构、制动***执行机构及制动***。该液压减速传动机构包括：一级液压杆、液压放大器和二级液压杆；所述一级液压杆的一端伸入所述液压放大器的减速腔的力输入端口，所述二级液压杆的一端伸入所述减速腔的力输出端口；所述一级液压杆的另一端用于输入制动力，所述二级液压杆的另一端用于输出制动力；所述减速腔的力输入端口的面积小于所述力输出端口的面积。本发明设置了液压放大器并设置了一级液压杆和二级液压杆实现了压力的传递，根据液体压力传导模型，当两端的压强相等时，受力面积越小所需的力越小，因此，一级液压杆通过力输入端口传导的力，要小于力输出端口所输出的力，因此本发明设置的减速腔起到降低速度放大推力的作用，本发明提供了液压减速传动机构，简化了减速结构，当用于制动***执行机构时可以实现轻松的人力制动，并且具有传动平稳，噪音小，功率损耗小，装配简单等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种液压减速传动机构的结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的一种电机助力电子制动***执行机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基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所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种液压减速传动机构、制动***执行机构及制动***，以提高减速比，实现轻松的人力制动。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供一种液压减速传动机构，所述液压减速传动机构包括：一级液压杆3、液压放大器和二级液压杆6；

所述一级液压杆3的一端伸入液压放大器的减速腔5的力输入端口，二级液压杆6的一端伸入减速腔5的力输出端口；一级液压杆3的另一端用于输入制动力，所述二级液压杆6的另一端与制动主缸7的推杆连接，所述二级液压杆6的另一端用于输出制动力至所述制动主缸7；所述减速腔5的力输入端口的面积小于所述力输出端口的面积。

示例性的，如图1所示，所述减速腔包括第一圆柱状子腔51、喇叭状子腔52和第二圆柱状子腔53，第一圆柱状子腔51的一端和喇叭状子腔52的截面半径较小的一端一体成型接通，喇叭状子腔52的截面半径较大的一端与第二圆柱状子腔53的一端一体成型接通；一级液压杆3的一端从第一圆柱状子腔51的另一端伸入第一圆柱状子腔51；所述二级液压杆6的一端从第二圆柱状子腔53的另一端伸入第二圆柱状子腔53。示例性的一级液压杆3的一端和二级液压杆5的一端均设置有活塞。减速腔5成型于壳体4内。壳体4外部还设置有直线限位槽(图1中未示出)，直线限位槽用于对一级液压杆3进行限位和导向。壳体4上设置有两个单向阀孔，两个所述单向阀孔分别用于所述减速腔5的排气和填油。制动主缸7可示例性的采用一般的双孔制动缸，制动主缸7的外壳与壳体4可示例性的为一体成型结构，制动主缸7的外壳与壳体4之间设置有二级液压杆6穿过的孔。

示例性的，二级液压杆6与制动主缸7的推杆一体铸造，因此可以拥有二层圆台的形状。减速腔5内填充有液压油或制动液，可以传到压力。液压腔5剖面示例性带有梯形(喇叭状子腔52的剖面)，该喇叭状子腔52一端截面积小，一端截面积大，在喇叭状子腔52的截面积小的一端设置了细长的第一圆柱状子腔51，截面积大的一端设置短粗的第二圆柱状子腔53。根据液体体积压缩模型，截面积小，则行程长，因而前端细而长，后端粗而短。根据液体压力传导模型，两端压强相等，根据压力定义，压强一定，受力面积越小，力越小，受力面积越大，力越大，因此减速腔起到降低速度放大推力的作用。

示例性的，第一圆柱状子腔51和第二圆柱状子腔52内均设置有限位块8，防止一级液压杆3和二级液压杆6掉出造成漏液。

实施例2

如图2所示本发明实施例还提供一种电机助力电子制动***执行机构，所述制动执行机构包括实施例1中的液压减速传动机构，所述制动执行机构还包括电机1、机械减速传动机构(图2中未示出)和制动解耦装置(图2中未示出)；

电机1输出轴与机械减速传动机构连接；制动解耦装置分别与机械减速传动机构、车辆的制动踏板和所述液压减速传动机构连接，所述制动解耦装置用于使机械减速传动机构和制动踏板中的一者与所述液压减速传动机构耦合，并使另外一者与所述液压减速传动机构解耦；液压减速传动机构用于向车辆的制动轮缸传输制动力。

示例性的，机械减速传动机构包括蜗杆2、蜗轮9和齿轮10；蜗杆2与电机1的输出轴固定连接，蜗杆2与蜗轮9啮合，蜗轮9与齿轮10同轴连接，蜗轮9的齿数为齿轮10的齿数的预设倍数。

示例性的，所述制动解耦装置包括制动模拟缸11、解耦缸12、解耦电磁阀13和齿条14；制动模拟缸11和解耦缸12均与车辆的制动踏板连接，解耦缸12还与齿条14的一端连接，齿条14的另一端与液压减速传动机构的一级液压杆3的另一端连接；齿条14与齿轮10啮合；解耦电磁阀13设置在解耦缸12的输油管道上。图2中的模拟缸电磁阀设置在制动模拟缸11的输油管道上。

示例性的，液压减速传动机构中直线限位槽长度足够的情况下用于对齿条14进行限位和支撑，使传动过程中齿条14在限定的直线上运动。本发明实施例2中的齿轮10、齿条14、蜗轮9、蜗杆2，将电机1的转动转化为齿条14的匀速直线运动，而齿条14又与一级液压杆3固定连接，因此带动制动主缸的推杆向前运动。

电机1可示例性的可采用直流无刷电机。

本发明实施例中的液压减速传动机构中直线限位槽长度足够的情况下用于对齿条14进行限位和支撑，使传动过程中齿条14在限定的直线上运动，并经过一级减速，将扭矩和推力放大。齿条14与一级液压杆3一体成型，可以在一级液压杆3加工成型后再在表面加工齿型，这样齿条14也能跟随一级液压杆3压入减速腔5。一级液压杆3与齿条14固定连接，一级液压杆3的末端装有密封圈或活塞，做直线运动时由齿条14带动挤压减速腔5中的制动液或液压油。减速腔5内细长的第一圆柱状子腔51可以起到支撑和限位作用，而入口以外的部分，具体即齿条14背侧与外壳4外部设置的直线限位槽接触的部分也需要保留支撑和导向。一级液压杆3的头部加工多圈密封圈环状空位作为活塞，并防止液压油漏出，减速腔5内部可预留一对单向阀孔，用以排气和填油。由金属材料制成的壳体4中的第一圆柱状子腔51通过密封圈和一级液压杆紧贴，第二圆柱状子腔52通过密封圈和二级液压杆6紧贴，形成了液压放大器。二级液压杆6与制动主缸7的推杆一体成型，与一级液压杆3类似地，两头加工密封圈槽位，一头用于减速腔5的密封，另一头用于制动主缸的密封。制动主缸7的外壳也与壳体一体。减速腔5由一级液压杆3、壳体4以及二级液压杆6围成封闭空间，该封闭空间内填充有制动液或液压油。进油口细，出油口粗，电机1正向转动时，一级液压杆3前进速度快，从而挤压二级液压杆6，速度降低，推力放大。二级液压杆6的前端通过密封圈和减速腔5紧贴，后端通过密封圈和制动主缸7紧贴。制动主缸7的推杆受到二级液压杆6推动，从而在制动主缸7中建立压力。

实施例3

本发明实施例2中的制动执行机构应用于车辆的电机助力电子制动***时，该制动***的工作模式包括主动制动工作模式、被动制动工作模式和失效制动工作模式。

在主动制动工作模式下，参照图2，车辆的ECU判断需要采取制动措施，在制动踏板未被驾驶员踩下的情况下，电机1运转，带动蜗杆2转动，经过蜗轮9、蜗杆2和齿轮10组合的一级减速，扭矩被放大，速度降低，齿条14推动一级液压杆3压缩减速腔5中的制动液，此时经过液压放大器的二级减速，二级液压杆6推力放大，速度再次降低，最终压缩制动主缸7中的制动液，经由4路带有电磁阀的油路将压力传递到车辆的制动轮缸。此时因为制动踏板未踩下，解耦缸12和制动模拟缸11均为建立压力，处于低压状态。

在所述被动制动工作模式下，参照图2，驾驶员判断制动并踩下制动踏板，制动模拟缸11中产生中压，此时驾驶员获得踏板力反馈，ECU打开解耦电磁阀13使其与储油缸导通，解耦缸12发挥作用，保持制动踏板与齿条14脱开状态。而检测到踏板位移信号的ECU控制电机1开始运作，图2中ECU控制模块下第四根虚线表示读取踏板处位移传感器信号，此后过程同主动制动工作模式下。

在失效制动工作模式下，参照图2，ECU失效，电机1失效，此时驾驶员判断制动并踩下踏板，解耦电磁阀13在断电状态下保持关闭，此时驾驶员对制动踏板的压力，经过一个杠杆放大后，通过解耦缸12作用于齿条14和一级液压杆3，随后在液压放大器中经过二级放大，最终作用于制动主缸7。正常工作状态下，制动力来自电机1，且经过两次减速；断电工作状态下，制动力来自人力，且经过一次减速放大，液压减速传动机构推力与截面尺寸的平方成正比，5倍的出油口可以获得25倍的减速比，此时需要的踩踏力就非常小了。

本发明实施例提供了一种电机助力电子制动***执行机构，摒弃了传统的多级减速齿轮传动机构，转而采用液压减速传动机构实现减速增力，可以实现轻松的人力制动，并且具有传动平稳，噪音小，功率损耗小，装配简单等优点

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种电机助力电子制动***执行机构，其特征在于，所述执行机构包括液压减速传动机构，所述执行机构还包括电机、机械减速传动机构和制动解耦装置；

所述电机输出轴与所述机械减速传动机构连接；

所述制动解耦装置分别与所述机械减速传动机构、车辆的制动踏板和所述液压减速传动机构连接，所述制动解耦装置用于使机械减速传动机构和制动踏板中的一者与所述液压减速传动机构耦合，并使另外一者与所述液压减速传动机构解耦；

所述液压减速传动机构用于向车辆的制动轮缸传输制动力；

所述液压减速传动机构包括：一级液压杆、液压放大器和二级液压杆；

所述一级液压杆的一端伸入所述液压放大器的减速腔的力输入端口，所述二级液压杆的一端伸入所述减速腔的力输出端口；所述一级液压杆的另一端用于输入制动力，所述二级液压杆的另一端用于输出制动力；

所述减速腔的力输入端口的面积小于所述力输出端口的面积；

所述机械减速传动机构包括蜗杆、蜗轮和齿轮；

所述蜗杆与所述电机的输出轴固定连接，所述蜗杆与所述蜗轮啮合，所述蜗轮与所述齿轮同轴连接，所述蜗轮的齿数为所述齿轮的齿数的预设倍数；

所述制动解耦装置包括制动模拟缸、解耦缸、解耦电磁阀和齿条；

所述制动模拟缸和所述解耦缸均与车辆的制动踏板连接，所述解耦缸还与所述齿条的一端连接，所述齿条的另一端与液压减速传动机构的一级液压杆的另一端连接；所述齿条与所述齿轮啮合；

所述解耦电磁阀设置在所述解耦缸的输油管道上。

2.根据权利要求1所述的一种电机助力电子制动***执行机构，其特征在于，所述液压减速传动机构还包括制动主缸；

所述二级液压杆的另一端与所述制动主缸的推杆连接。

3.根据权利要求1所述的一种电机助力电子制动***执行机构，其特征在于，所述减速腔包括第一圆柱状子腔、喇叭状子腔和第二圆柱状子腔，所述第一圆柱状子腔的一端和所述喇叭状子腔的截面半径较小的一端一体成型接通，所述喇叭状子腔的截面半径较大的一端与所述第二圆柱状子腔的一端一体成型接通；

所述一级液压杆的一端从所述第一圆柱状子腔的另一端伸入所述第一圆柱状子腔；

所述二级液压杆的一端从所述第二圆柱状子腔的另一端伸入所述第二圆柱状子腔。

4.根据权利要求3所述的一种电机助力电子制动***执行机构，其特征在于，所述第一圆柱状子腔和第二圆柱状子腔内均设置有限位块。

5.根据权利要求1或2所述的一种电机助力电子制动***执行机构，其特征在于，所述减速腔成型于壳体内；

所述壳体外部还设置有直线限位槽，所述直线限位槽用于对一级液压杆进行限位和导向。

6.根据权利要求5所述的一种电机助力电子制动***执行机构，其特征在于，所述壳体上设置有两个单向阀孔，两个所述单向阀孔分别用于所述减速腔的排气和填油。

7.一种电机助力电子制动***，其特征在于，所述制动***包括权利要求1-6任一项所述的执行机构，还包括ECU；

所述制动***的工作模式包括主动制动工作模式、被动制动工作模式和失效制动工作模式；

在主动制动工作模式下，在无需制动踏板动作的条件下，ECU自动识别是否采取制动措施，当识别结果为采取制动措施时，控制所述电机转动，电机输出的转动扭矩通过蜗杆、蜗轮、齿轮和齿条传递给液压减速传动机构的一级液压杆；

在所述被动制动工作模式下，当车辆的制动踏板踩下时，制动模拟缸中的压力发生变化，车辆的ECU识别制动模拟缸中的压力发生变化，并根据识别结果控制解耦电磁阀打开并控制所述电机转动，解耦缸动作使车辆的制动踏板与齿条处于脱离状态，电机输出的转动扭矩通过所述蜗杆、所述蜗轮、所述齿轮和所述齿条传递给所述液压减速传动机构的一级液压杆；

在失效制动工作模式下，ECU和电机失效时，当车辆的制动踏板踩下时，解耦电磁阀处于关闭状态，车辆的制动踏板与所述齿条处于连接状态，制动踏板输入的人力通过所述齿条传递给液压减速传动机构的一级液压杆。