CN108545072A - 液压制动助力机构及其助力调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压制动助力机构及制动助力方法，液压制动助力机构包括：踏板输入轴、助力电机、调节电机、注入制动液的液压缸、与踏板输入轴连接的输入活塞、与助力电机的助力输入轴连接的助力活塞、与调节电机的调节输入轴连接的第一调节活塞、主活塞、调节弹簧、第二调节活塞以及处理器；控制器与助力电机、调节电机通信连接，控制器根据所获取的主缸压力、液压助力腔压力、液压调节腔压力，控制助力电机和调节电机本发明通过助力电机提供助力，通过调节电机调节液压调节腔的压力，由于调节弹簧的存在，使得液压调节腔的压力线性可调，从而可以通过标定的形式独立调节踏板行程和踏板力，调节精度高且平滑。

Description

液压制动助力机构及其助力调节方法

技术领域

本发明涉及汽车相关技术领域，特别是一种液压制动助力机构及其助力调节方法。

背景技术

在驾驶员驾驶车辆的时候，涉及到大量的制动操作。为了方便驾驶员的制动操作，现有技术通过增加制动助力来减轻驾驶员制动操作时所施加的制动力。目前涉及制动助力的方法主要为：

1.真空助力器，利用大气压和发动机或真空泵抽的真空之间的气压差，提供制动助力。

2.电动制动助力器，利用电机直接进行制动助力。

以上这些制动助力系统，都具备制动助力的能力，但有各自的局限性。发动机真空助力器，助力比不可调，且不适用于纯电动车辆。真空泵式助力器为了保持真空度，存在延迟性或长时间能量消耗的情况。电动制动助力器，可调助力比，但因为刚性较大缓冲小，无法平滑地调节助力比。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术存在无法平滑地调节助力比的技术问题，提供一种液压制动助力机构及其助力调节方法。

本发明提供一种液压制动助力机构，包括：踏板输入轴、助力电机、调节电机、注入制动液的液压缸、与所述踏板输入轴连接的输入活塞、与所述助力电机的助力输入轴连接的助力活塞、与所述调节电机的调节输入轴连接的第一调节活塞、主活塞、调节弹簧、第二调节活塞以及处理器；

所述主活塞将所述液压缸分为液压助力腔和液压调节腔，所述液压缸在所述液压助力腔的缸壁设置第一助力活塞孔和第二助力活塞孔，所述输入活塞设置在所述第一助力活塞孔，所述助力活塞设置在所述第二助力活塞孔，所述液压缸在液压调节腔的缸壁设置第一调节活塞孔和第二调节活塞孔，所述第一调节活塞设置在所述第一调节活塞孔，所述第二调节活塞设置在所述第二调节活塞孔；

所述主活塞靠近所述液压调节腔的一侧设置有用于与汽车发动机主缸连接的输出轴，所述调节弹簧一端与所述第二调节活塞连接，另一端与所述主缸外壳连接；

所述控制器与所述助力电机、所述调节电机通信连接，所述控制器根据所获取的主缸压力、液压助力腔压力、液压调节腔压力，控制所述助力电机和所述调节电机。

进一步的，所述踏板输入轴包括与所述输入活塞连接的输入主轴、以及与所述助力活塞具有间隙的助力轴，所述输入主轴与所述助力轴连接固定。

进一步的，还包括与所述液压缸连通的液壶。

更进一步的，所述液壶通过单向阀与所述液压缸连通。

再进一步的，所述单向阀设置有预设的预紧力。

进一步的，所述调节电机的调节输入轴设置有自锁机构。

进一步的，所述第一调节活塞孔设置有限定所述第一调节活塞活动距离的限位块。

本发明提供一种如前所述的液压制动助力机构的制动助力方法，所述液压制动助力机构的所述控制器执行：

获取整车制动请求，确定主缸的目标压力；

驱动助力电机，使得主缸的压力达到目标压力；

获取调节设置，根据所述调节设置确定目标调节力；

在保持主缸的压力维持在目标压力的同时，驱动调节电机，使得液压调节腔的压力达到目标调节力。

进一步的：

所述获取整车制动请求，确定液压助力腔的目标助力，具体包括：获取踏板行程信号以及车辆制动需求，根据所述踏板行程信号和车辆制动需求确定主缸的目标压力；

所述获取调节设置，根据所述调节设置确定目标调节力，具体包括：

获取调节设置，根据所述调节设置确定所述踏板行程信号所对应的目标调节力。

进一步的，还包括：

获取助力设置，根据所述助力设置控制所述助力电机的行程。

进一步的，还包括：

当检测到所述助力电机失效时，驱动调节电机拉起所述第一调节活塞。

本发明通过助力电机提供助力，通过调节电机调节液压调节腔的压力，由于调节弹簧的存在，使得液压调节腔的压力线性可调，从而可以通过标定的形式独立调节踏板行程和踏板力，调节精度高且平滑。

附图说明

图1为本发明一种液压制动助力机构的结构示意图；

图2为本发明一种液压制动助力机构的制动助力方法的工作流程图；

图3为本发明一种液压制动助力机构的制动助力方法的逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示为本发明一种液压制动助力机构的结构示意图，包括：踏板输入轴7、助力电机M1、调节电机M2、注入制动液的液压缸11、与所述踏板输入轴7连接的输入活塞S1、与所述助力电机M1的助力输入轴8连接的助力活塞S2、与所述调节电机M2的调节输入轴9连接的第一调节活塞S4、主活塞S3、调节弹簧2、第二调节活塞S5以及处理器(图中未示出)；

所述主活塞S3将所述液压缸11分为液压助力腔C1和液压调节腔C2，所述液压缸11在所述液压助力腔C1的缸壁设置第一助力活塞孔和第二助力活塞孔，所述输入活塞S1设置在所述第一助力活塞孔，所述助力活塞S2设置在所述第二助力活塞孔，所述液压缸11在液压调节腔C2的缸壁设置第一调节活塞孔和第二调节活塞孔，所述第一调节活塞S4设置在所述第一调节活塞孔，所述第二调节活塞S5设置在所述第二调节活塞孔；

所述主活塞S3靠近所述液压调节腔C2的一侧设置有用于与汽车发动机主缸13连接的输出轴12，所述调节弹簧2一端与所述第二调节活塞S5连接，另一端与所述主缸13外壳连接；

所述控制器与所述助力电机M1、所述调节电机M2通信连接，所述控制器根据所获取的主缸压力、液压助力腔压力、液压调节腔压力，控制所述助力电机M1和所述调节电机M2。

具体来说，踏板输入轴7与踏板1连接，驾驶员踩踏板1时，踏板输入轴7推动输入活塞S1，同时，根据当前车辆的情况，助力电机M1在控制器驱动下推动助力活塞S2，输入活塞S1和输入活塞S2的推动，使得液压助力腔C1产生压力推动主活塞S3前进，同时，控制器驱动调节电机M2基于液压调节腔C2的压强调节第一调节活塞S4的位置，由于液压调节腔C2的密闭性，在液压调节腔C2液量固定的情况下，可以通过液体流量调控第二调节活塞S5的位置，进而控制调节弹簧2的压缩量或伸长量，从而调节液压调节腔C2的液压，进而调节液压助力腔C1和液压调节腔C2的压差，行程的压力差作为主缸13的输入力，主缸13优选为串联式主缸(Tandem Master Cylinder，TMC)。因此，液压助力腔C1压强产生的压力＝液压调节腔C2压强产生的压力+主缸13的反作用力。因此在一定的踏板行程，可通过调节电机M2调节弹簧压缩量产生不同大小的液压助力腔C1压力，使得踏板力、和助力可调。由于调节弹簧2的存在，使得液压调节腔C2的压力线性可调，调节精度高且平滑。因此，踏板力和助力比例的线性可调，调节精度高且平滑。

本发明通过助力电机提供助力，通过调节电机调节液压调节腔的压力，由于调节弹簧的存在，使得液压调节腔的压力线性可调，从而可以通过标定的形式独立调节踏板行程和踏板力，调节精度高且平滑。

在其中一个实施例中，所述踏板输入轴7包括与所述输入活塞S1连接的输入主轴71、以及与所述助力活塞S2具有间隙的助力轴72，所述输入主轴71与所述助力轴72连接固定。

具体来说，本实施例的踏板输入轴7的助力轴72和助力活塞S2无直接接触，仅在输入主轴71推动行程大于助力活塞S2的推动行程超过一定范围的情况下才会接触，输入主轴71和输入活塞S1固连，输入活塞S1和助力活塞S2分别配合液压腔壳体同侧的不同活塞孔，可在液压腔轴向相对运动，使得助力电机M1可直接通过助力输入轴8单独推动助力活塞S2，通过计算助力活塞S2、输入活塞S1单位时间内推动的液量和输入活塞S1、助力活塞S2、主活塞S3的截面积，可以计算输入活塞S1和主活塞S3单位时间内的相对位移，从而可以调节主活塞S3与输入活塞S1的相对速度，由于主活塞S3和主缸直接相连，即主活塞S3的运动范围一定，从而使得输入活塞S1的行程可变，通过这种方式实现了踏板行程可变。

同时，在调节电机M2单独失效时，助力电机M1正常助力，满足正常的制动力需求，但是不可调节踏板力和助力比。助力电机M1单独失效时，驾驶员可通过踏板输入轴7直接推动助力活塞S2和输入活塞S1共同前进，使得主活塞S3运动，主缸13建压，调节电机M2可适当使调节弹簧2伸长，提供较低助力。当助力电机M1和调节电机M2同时失效时，驾驶员可通过踏板输入轴7直接推动助力活塞S2和输入活塞S1共同前进，使得主活塞S3运动，同时需要保障法规最低制动需求。

在松踏板过程中，踏板1带动输入活塞S1在回位弹簧6的作用下复位，同时，助力电机M1带动助力活塞S2跟随输入活塞S1回位。优选地，助力电机M1为非自锁电机，则在失效模式下松踏板，助力电机M1非自锁，可以在液压助力腔C1的高压力下被推回。

本实施例的结构可以实现如下功能：

①输入轴行程相同时，助力电机M1的助力输入轴8行程可变，从而实现踏板极限行程的调整；

②在自动驾驶的时候，可以使得助力电机M1单独推动助力活塞S2进行制动，且输入活塞S1不动，可以避免制动踏板自主动作而导致夹脚；

③在助力电机M1和调节电机M2失效时，驾驶员可直接推动输入活塞S1和助力活塞S2一同前进，保障法定失效模式最低制动性能需求；

④在制动能量回收工况下可以通过助力活塞S2调节，使得主活塞S3保持位置，进而保障主缸13不增压。

在其中一个实施例中，还包括与所述液压缸连通的液壶4。

本实施例通过液壶4来向液压缸补充制动液。

在其中一个实施例中，所述液壶4通过单向阀10与所述液压缸连通。

本实施例通过单向阀10控制液壶4向液压缸补充制动液，避免制动液从液压缸进入液壶4。

在其中一个实施例中，所述单向阀10设置有预设的预紧力。

本实施例在液壶4处的单向阀10具有一定的预紧力，保障在两侧压力差达到一定程度时才会单向导通制动液，使得液壶4仅在制动液泄露时向液压缸补充制动液。

在其中一个实施例中，所述调节电机M2的调节输入轴9设置有自锁机构。

本实施例中，调节电机M2的调节输入轴9，优选在传动机构上具有自锁特性，在掉电或其他失效情况下，可以保证液压调节腔C2内压力保持稳定，避免因压力过低导致意外向液压调节腔C2补液体。同时在正常工作过程中如果不需要使用第一调节活塞S4，调节电机M2可以处在待机状态，降低了功耗和对电机的要求。

在其中一个实施例中，所述第一调节活塞孔设置有限定所述第一调节活塞S4活动距离的限位块3。

本实施例增加限位块3，进一步避免因压力过低导致意外向液压调节腔C2补液体。

本发明的效果在于，

(1)液体作为压力传递中介，缓冲性较好，可控性高。

(2)踏板行程调节和助力比(踏板力)调节解耦，可实现新的制动感受，及实时无级制动感觉调节。

(3)调节腔的存在可以实时通过负反馈精确调节助力比、踏板力、行程以及补偿系统误差及摩擦，使得在预设标定的允许范围内，对系统装配和制造要求低。且在助力电机单一失效时可补偿制动力，调节电机失效时，不影响整车制动能力。

(4)可以保证在制动踏板不下沉的情况下，主动进行制动。

(5)可以支持制动再生能量回收，即在规定范围内踩踏板主缸不建压。

如图2所示，本发明一种如前所述的液压制动助力机构的制动助力方法的工作流程图，所述液压制动助力机构的所述控制器执行：

步骤S201，获取整车制动请求，确定主缸的目标压力；

步骤S202，驱动助力电机，使得主缸的压力达到目标压力；

步骤S203，获取调节设置，根据所述调节设置确定目标调节力；

步骤S204，在保持主缸的压力维持在目标压力的同时，驱动调节电机，使得液压调节腔的压力达到目标调节力。

本发明通过驱动助力电机，从而实现对驾驶员的踏板行程的调节，而通过调节电机，来实现驾驶员踏板力的调节。

在其中一个实施例中：

所述获取整车制动请求，确定液压助力腔的目标助力，具体包括：获取踏板行程信号以及车辆制动需求，根据所述踏板行程信号和车辆制动需求确定主缸的目标压力；

所述获取调节设置，根据所述调节设置确定目标调节力，具体包括：

获取调节设置，根据所述调节设置确定所述踏板行程信号所对应的目标调节力。

具体来说，可以通过设置在踏板输入轴7附近的输入轴行程传感器来检测踏板行程，通过设置在液压助力腔的压力传感器检测液压助力腔的压力，通过设置在液压调节腔的压力传感器检测液压调节腔的压力，通过设置在主腔的压力传感器检测主腔压力。

作为本发明最佳实施例，如图3所示：

步骤S301，驾驶员踩下踏板，处理器收到踏板信号，判断驾驶员制动需求。

步骤S302，处理器根据整车工况，判断是否有其他制动需求及能量回收工况，确定所需的机械制动的大小，即TMC串联式主缸所需产生的目标压强。

步骤S303，根据主缸目标压强，控制助力电机M1，从而控制助力活塞S2运动，跟输入活塞S1一起，决定主活塞S3的行程，由于主活塞S3与TMC串联式主缸的输入轴固连，主活塞S3的行程可以决定TMC串联式主缸的压强。TMC串联式主缸压强传递到轮缸中，则会产生相应的机械制动力。

步骤S303，对检测到的TMC串联式主缸和整车减速度进行校验，通过助力电机M1控制实现闭环控制，使得主缸达到目标压强。

步骤S304，在实现机械制动力的同时，根据预先标定的踏板感目标曲线，调节M2电机，控制液压助力腔C1和液压调节腔C2的瞬时压强差，通过主活塞S3受力平衡，从而调节液压助力腔C1压力，根据液压助力腔C1的压力反馈对调节电机M2进行闭环控制，实现相应踏板行程下的目标踏板力。

在其中一个实施例中，还包括：

获取助力设置，根据所述助力设置控制所述助力电机的行程。

本实施例可以根据用户不同的设定来确定助力活塞S2的行程，由于液压助力腔C1的总容积是固定的，通过调节助力电机M1的行程，从而调整助力活塞S2的运动行程，进而实现对输入活塞S1行程的调节。

在其中一个实施例中，还包括：

当检测到所述助力电机失效时，驱动调节电机拉起所述第一调节活塞。

本实施例在助力电机M1失效时，调节电机M2可通过拉S4活塞实现主动降低液压调节腔C2的压力，在提供一定程度的制动助力，减小驾驶员脚力需求。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种液压制动助力机构，其特征在于，包括：踏板输入轴、助力电机、调节电机、注入制动液的液压缸、与所述踏板输入轴连接的输入活塞、与所述助力电机的助力输入轴连接的助力活塞、与所述调节电机的调节输入轴连接的第一调节活塞、主活塞、调节弹簧、第二调节活塞以及处理器；

所述主活塞将所述液压缸分为液压助力腔和液压调节腔，所述液压缸在所述液压助力腔的缸壁设置第一助力活塞孔和第二助力活塞孔，所述输入活塞设置在所述第一助力活塞孔，所述助力活塞设置在所述第二助力活塞孔，所述液压缸在液压调节腔的缸壁设置第一调节活塞孔和第二调节活塞孔，所述第一调节活塞设置在所述第一调节活塞孔，所述第二调节活塞设置在所述第二调节活塞孔；

所述主活塞靠近所述液压调节腔的一侧设置有用于与汽车发动机主缸连接的输出轴，所述调节弹簧一端与所述第二调节活塞连接，另一端与所述主缸外壳连接；

所述控制器与所述助力电机、所述调节电机通信连接，所述控制器根据所获取的主缸压力、液压助力腔压力、液压调节腔压力，控制所述助力电机和所述调节电机。

2.根据权利要求1所述的液压制动助力机构，其特征在于，所述踏板输入轴包括与所述输入活塞连接的输入主轴、以及与所述助力活塞具有间隙的助力轴，所述输入主轴与所述助力轴连接固定。

3.根据权利要求1所述的液压制动助力机构，其特征在于，还包括与所述液压缸连通的液壶。

4.根据权利要求3所述的液压制动助力机构，其特征在于，所述液壶通过单向阀与所述液压缸连通。

5.根据权利要求4所述的液压制动助力机构，其特征在于，所述单向阀设置有预设的预紧力。

6.根据权利要求1所述的液压制动助力机构，其特征在于，所述调节电机的调节输入轴设置有自锁机构。

7.根据权利要求1所述的液压制动助力机构，其特征在于，所述第一调节活塞孔设置有限定所述第一调节活塞活动距离的限位块。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的液压制动助力机构的制动助力方法，其特征在于，所述液压制动助力机构的所述控制器执行：

获取整车制动请求，确定主缸的目标压力；

驱动助力电机，使得主缸的压力达到目标压力；

获取调节设置，根据所述调节设置确定目标调节力；

在保持主缸的压力维持在目标压力的同时，驱动调节电机，使得液压调节腔的压力达到目标调节力。

9.根据权利要求8所述的制动助力方法，其特征在于：

所述获取整车制动请求，确定液压助力腔的目标助力，具体包括：获取踏板行程信号以及车辆制动需求，根据所述踏板行程信号和车辆制动需求确定主缸的目标压力；

所述获取调节设置，根据所述调节设置确定目标调节力，具体包括：

获取调节设置，根据所述调节设置确定所述踏板行程信号所对应的目标调节力。

10.根据权利要求9涉诉的制动助力方法，其特征在于，还包括：

获取助力设置，根据所述助力设置控制所述助力电机的行程。

11.根据权利要求8所述制动助力方法，其特征在于，还包括：

当检测到所述助力电机失效时，驱动调节电机拉起所述第一调节活塞。