專利名稱：一種電動(dòng)車用制動(dòng)助力器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動(dòng)車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及電動(dòng)車制動(dòng)助力器的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，汽車的驅(qū)動(dòng)裝置從發(fā)動(dòng)機(jī)變成了電池。考慮到液壓制動(dòng)可 以便捷快速的實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制動(dòng)，保證汽車的制動(dòng)安全性，電動(dòng)車上大多仍采用傳統(tǒng)的液壓制動(dòng) 系統(tǒng)。由于失去了發(fā)動(dòng)機(jī)這一真空度來源，制動(dòng)系統(tǒng)中的真空助力裝置無法實(shí)現(xiàn)正常的制 動(dòng)助力。
由于單純依靠制動(dòng)踏板制動(dòng)力顯然難以滿足緊急強(qiáng)制動(dòng)的需要，且極大增加了駕駛員 制動(dòng)時(shí)所需的踏板力，極易使得駕駛員疲勞。現(xiàn)有電動(dòng)車上解決問題的方法是采用電子真 空助力器，即在傳統(tǒng)汽車真空助力器前端串聯(lián)一個(gè)電子真空發(fā)生裝置，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞 泵抽真空的方式給真空助力器提供真空度。這種方法雖然實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)助力，但是由于這種 方式仍保留了較大體積的真空助力器，占據(jù)了大量的發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間，不利于電動(dòng)車的空間 利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種電動(dòng)車用制動(dòng)助力器，可以去 掉體積大的真空助力裝置，同時(shí)可以方便的實(shí)現(xiàn)制動(dòng)助力。
本發(fā)明提出的一種電動(dòng)車用制動(dòng)助力器，其特征在于，該制動(dòng)助力器主要包括 電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置，用于壓縮空氣，得到驅(qū)動(dòng)制動(dòng)助力裝置高壓空
氣；
高壓儲(chǔ)能裝置，用于存儲(chǔ)高壓空氣，為制動(dòng)助力過程儲(chǔ)備能量； 助力驅(qū)動(dòng)裝置，用于制動(dòng)過程中跟隨制動(dòng)踏板運(yùn)動(dòng)同時(shí)對(duì)制動(dòng)過程進(jìn)行助力； 控制器，用于控制整個(gè)制動(dòng)助力器增壓裝置的增壓過程，以及助力驅(qū)動(dòng)裝置中助力回
路的通斷，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)助力；
各部分的連接關(guān)系為控制器分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置、高壓儲(chǔ)能裝
置、助力驅(qū)動(dòng)裝置以及汽車本身制動(dòng)器制動(dòng)信號(hào)傳感器相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增
壓裝置與高壓儲(chǔ)能裝置相連，高壓儲(chǔ)能裝置與助力驅(qū)動(dòng)裝置相連，助力驅(qū)動(dòng)裝置與汽車本
身的制動(dòng)器相連。本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果
本發(fā)明采用控制器控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置，將空氣壓縮至高壓高壓儲(chǔ) 能裝置進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，控制器打開高壓氣體回路，在楔形進(jìn)氣閥的調(diào)解下將高 壓氣體引入助力驅(qū)動(dòng)裝置的活塞缸中，通過杠桿作用驅(qū)動(dòng)制動(dòng)主缸的活塞桿，實(shí)現(xiàn)助力。
該裝置采用楔形進(jìn)氣閥控制進(jìn)氣流量，制動(dòng)助力比隨著制動(dòng)踏板行程增加而增大，改 變了傳統(tǒng)真空助力方式下助力比恒定不變的助力方式，使得強(qiáng)制動(dòng)更加便捷。
與傳統(tǒng)的真空助力器相比，助力裝置不需要依靠發(fā)動(dòng)機(jī)真空度驅(qū)動(dòng)。因此能夠解決電 動(dòng)車等缺少真空度時(shí)的制動(dòng)助力問題。由于省略了真空助力器，節(jié)約了空間，降低了實(shí)現(xiàn) 成本。同時(shí)通過調(diào)節(jié)高壓儲(chǔ)能裝置的壓力，能夠簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)不同的助力比，而不需改變結(jié) 構(gòu)，因而具有更廣泛的適用性。
該制動(dòng)助力器可以用于純電動(dòng)車、燃料電池電動(dòng)車，以及需要提高制動(dòng)信號(hào)的汽車底 盤電子仿真試驗(yàn)臺(tái)架等。


圖1為本發(fā)明的電動(dòng)車用制動(dòng)助力器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的電動(dòng)車制動(dòng)助力器助力裝置的楔形進(jìn)氣閥32結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明的電動(dòng)車用制動(dòng)助力器的控制器3原理圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的一種電動(dòng)車用制動(dòng)助力器結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下。
本發(fā)明的電動(dòng)車用制動(dòng)助力器結(jié)構(gòu)如圖l所示，該裝置主要由四部分組成電機(jī)驅(qū)動(dòng) 往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置l，用于壓縮空氣，得到驅(qū)動(dòng)制動(dòng)助力裝置的高壓空氣；高壓儲(chǔ) 能裝置2，用于存儲(chǔ)高壓空氣，為制動(dòng)助力過程儲(chǔ)備能量；助力驅(qū)動(dòng)裝置3，用于制動(dòng)過 程中跟隨制動(dòng)踏板運(yùn)動(dòng)同時(shí)對(duì)制動(dòng)過程進(jìn)行助力；控制器4，用于控制整個(gè)制動(dòng)助力器增 壓裝置l的增壓過程，以及助力驅(qū)動(dòng)裝置3中助力回路17的通斷，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)助力。
各部分的連接關(guān)系為控制器4分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置1、高壓儲(chǔ) 能裝置2、助力驅(qū)動(dòng)裝置3以及汽車本身制動(dòng)器制動(dòng)信號(hào)傳感器電路連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù) 循環(huán)增壓缸增壓裝置1與高壓儲(chǔ)能裝置2通過壓縮氣體管路17相連，高壓儲(chǔ)能裝置2與 助力驅(qū)動(dòng)裝置3通過助力回路23相連。助力驅(qū)動(dòng)裝置3通過助力杠桿36與汽車本身的制 動(dòng)器5相連。
上述各部分的具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)及功能分別說明如下。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置1:
輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置l主要結(jié)構(gòu)包括電源DC 11、繼電器12、直流電機(jī)M 13、第一、第二往復(fù)循環(huán)增壓缸16和18、橢圓形凸輪驅(qū)動(dòng)裝置14以及控制氣體 回路的第一、第二進(jìn)氣閥161、 181，和第一、第二單向排氣閥162、 182;各部分的連接 關(guān)系為電源11通過導(dǎo)線直接從汽車蓄電池取電，直流電機(jī)M13、繼電器12、電源DCll 依次連接構(gòu)成電機(jī)控制回路19，繼電器12與控制器4相連，控制器4通過繼電器12控 制電機(jī)13的通電與斷電。電機(jī)13的輸出軸131前端通過螺栓固定一個(gè)橢圓形凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)14;采用支架將往復(fù)循環(huán)增壓缸16、 18和電機(jī)輸出軸13垂直安裝定位；增壓缸16和 18中的活塞桿163、 183 —端與增壓缸彈簧164和184相連，另一端頂在凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14 上。單向進(jìn)氣閥161、 181、單向排氣閥162、 182分別設(shè)置在往復(fù)循環(huán)增壓缸16、 18兩 側(cè)，控制往復(fù)循環(huán)增壓缸16、 18進(jìn)氣和排氣口的開斷，單向排氣閥162、 182相連構(gòu)成壓 縮氣體管道17。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置1的工作原理為當(dāng)電機(jī)13旋轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)活塞桿163 和183在增壓缸16、 18中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)增壓缸16、 18中的驅(qū)動(dòng)活塞桿163和183向中間 運(yùn)動(dòng)時(shí)，單向進(jìn)氣閥161和181打開，單向排氣閥162和182關(guān)閉，空氣進(jìn)入活塞缸16 和18的空腔中；當(dāng)活塞桿163和183向兩側(cè)(活塞缸底部)運(yùn)動(dòng)時(shí)，單向進(jìn)氣閥161和 181關(guān)閉，單向排氣閥162和182打開，壓縮空氣經(jīng)管道17進(jìn)入高壓儲(chǔ)能裝置22的空腔 中。單向閥161， 181， 162和182采用限壓彈簧擠壓小鋼球的方式實(shí)現(xiàn)回路的密封。限壓 彈簧的強(qiáng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求予以調(diào)整。
高壓儲(chǔ)能裝置2:
高壓儲(chǔ)能裝置主要由進(jìn)行壓縮氣體存儲(chǔ)的活塞缸22和氣體壓力傳感器組成?；钊?中間為可以左右移動(dòng)^]活塞，活塞右側(cè)安裝有符合國(guó)標(biāo)HB8292-2002 —級(jí)精度的壓縮彈簧 24，氣體壓力傳感器21安裝在活塞缸22高壓腔底部，活塞缸低壓腔(右腔)和大氣相連 通?；钊?2通過管道17的兩個(gè)支路和增壓缸16、 18的高壓斷聯(lián)通，通過高壓氣體回 路23和制動(dòng)助力裝置3的助力缸33左腔聯(lián)通。
高壓儲(chǔ)能裝置的工作原理為當(dāng)活塞缸沒有充氣時(shí)，彈簧處于自由狀態(tài)。當(dāng)壓縮氣體 進(jìn)入時(shí)，通過彈簧24存儲(chǔ)高壓氣體的壓縮能量，在助力過程中彈簧24快速釋放增加高壓 氣體進(jìn)入制動(dòng)助力裝置3的助力缸33的速度。當(dāng)壓力傳感器21測(cè)量得到的壓力小于設(shè)定 的壓力時(shí)，控制器開啟電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置1，壓縮氣體即經(jīng)過管道17進(jìn) 入活塞缸22的左腔，隨著氣體不斷進(jìn)入，氣體壓力逐漸升高，彈簧24被逐漸壓縮，直到 壓力達(dá)到設(shè)定壓力為止。
助力驅(qū)動(dòng)裝置3:
制動(dòng)助力裝置3主要由一個(gè)助力缸33、 二位三通電磁開關(guān)閥31、助力杠桿36及螺桿 37組成，助力缸33內(nèi)安裝有楔形進(jìn)氣閥32、回位彈簧34和活塞35;各部分的連接關(guān)系 為助力缸33的活塞桿35右端連接楔形進(jìn)氣閥32，左端通過回位彈簧34與助力杠桿36
5相連；助力杠桿通過定位支架上的螺桿37固定在車身上，助力杠桿36可以繞著螺桿37轉(zhuǎn)動(dòng)，助力缸33通過二位三通電磁開關(guān)閥31與高壓儲(chǔ)能裝置的活塞缸22相連構(gòu)成高壓氣體回路23 (助力缸33左腔和助力氣體回路相連，通過二位三通電磁開關(guān)閥31控制。開關(guān)閥31下側(cè)位置為聯(lián)通高壓氣體回路23和助力缸33的左腔的通路；開關(guān)閥31上側(cè)位置具有兩個(gè)通道，左側(cè)的接頭為連通高壓氣體回路23的密封口，右側(cè)為聯(lián)通助力缸33左腔和大氣的泄壓排^通道)。助力杠桿36的上端和汽車本身的制動(dòng)主缸的活塞桿54鉸接，與活塞桿54聯(lián)動(dòng)。助力缸中回位彈簧34實(shí)現(xiàn)制動(dòng)松開后活塞桿35的回位。
制動(dòng)助力裝置的工作原理為當(dāng)踩下制動(dòng)踏板需要助力時(shí)，控制器給開關(guān)閥31通電，開關(guān)閥31上移，連通高壓氣體回路23和助力缸33的左腔；松開制動(dòng)時(shí)，開關(guān)閥31下移，斷開高壓氣體回路23，同時(shí)將助力缸33的左腔和大氣連接。
助力缸33的楔形進(jìn)氣閥32的工作原理如圖2所示，當(dāng)楔形閥32向右運(yùn)動(dòng)將助力缸33進(jìn)氣口密封時(shí)，如圖2a所示，高壓氣體和助力缸33隔離；當(dāng)助力缸33的活塞35桿向右?guī)?dòng)楔形閥運(yùn)動(dòng)時(shí)(圖2中雙線箭頭所示)，如圖2b和2c所示，進(jìn)氣開度逐漸增大，高壓氣體(圖2中單線箭頭所示)進(jìn)入助力缸33右腔的流量增大，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)助力比隨著制動(dòng)踏板行程增加而增大，改變了傳統(tǒng)真空助力方式下助力比恒定不變的助力方式，使得高強(qiáng)度或者緊急制動(dòng)更加便捷。
控制器4:
控制器4采用主控芯片為AVR 公(7J的mega48八位單片機(jī)。通過I/O端口獲取高壓儲(chǔ)能裝置2中的壓力傳感器21壓力信號(hào)以及制動(dòng)器5中制動(dòng)信號(hào)傳感器52的制動(dòng)信號(hào)。通過I/O端口控制繼電器12控制增壓電機(jī)開關(guān)，通過二位三通的電磁閥31控制助力做動(dòng)裝置的高壓氣體回路。
本發(fā)明的電動(dòng)車用制動(dòng)助力器的工作過程如圖3所示，包括氣體壓縮儲(chǔ)能過程，制動(dòng)助力過程，制動(dòng)助力過程壓力補(bǔ)償和泄壓過程等4個(gè)工作模式。具體的流程分別說明如下。
氣體壓縮儲(chǔ)能過程
通過控制器4設(shè)定儲(chǔ)能裝置2的壓力上限。給繼電器12通電，聯(lián)通電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；當(dāng)沒有制動(dòng)信號(hào)(在制動(dòng)踏板中的制動(dòng)信號(hào)傳感器52輸出制動(dòng)信號(hào)，汽車制動(dòng)器中均具有這個(gè)傳感器)時(shí)，二位三通的空氣電磁開關(guān)閥31斷開。隨著壓縮空氣從管道17中不斷增加，高壓儲(chǔ)能器壓力逐漸升高。為了使得助力時(shí)高壓氣體能夠迅速被推進(jìn)到助力缸33中。當(dāng)壓力傳感器測(cè)量壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器4斷開電機(jī)13驅(qū)動(dòng)電路的繼電器14，電機(jī)停機(jī)。
制動(dòng)助力過程
當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)傳感器52給控制器制動(dòng)發(fā)生信號(hào)，電磁開關(guān)閥31接通壓縮空氣管路23到制動(dòng)助力做動(dòng)裝置3的助力缸33的左腔的管道。隨著制動(dòng)踏板53被踩下，制動(dòng)主缸55中的活塞桿54向右運(yùn)動(dòng)，將制動(dòng)液擠入到輪缸實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。此時(shí)，由于活塞缸54向右運(yùn)動(dòng)，在杠桿36的作用下，制動(dòng)助力裝置3中的活塞桿35向右運(yùn)動(dòng)，從而牽引活塞缸33中的楔形進(jìn)氣閥32向右運(yùn)動(dòng)，逐漸開啟壓縮空氣進(jìn)入助力缸33左腔的進(jìn)氣口。由于活塞缸33的左腔和大氣相連，在左右腔壓差的作用下，克服回味彈簧34向左運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步推動(dòng)杠桿36的下端，從而將助力傳遞到制動(dòng)主缸55的活塞桿54上，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)助力。隨著制動(dòng)主缸55的活塞桿54向右運(yùn)動(dòng)位移增大，楔形進(jìn)氣閥31的開度增加，高壓氣體流量增大，使得助力缸33左右兩側(cè)壓差迅速增加，實(shí)現(xiàn)更快的助力。通過設(shè)定高壓儲(chǔ)能裝置2的氣體壓力和楔形進(jìn)氣閥31的開口傾斜度，即可設(shè)計(jì)出需要的制動(dòng)助力曲線。
助力過程壓力補(bǔ)償
當(dāng)助力時(shí)高壓儲(chǔ)能裝置2內(nèi)高壓氣體通過助力管路23進(jìn)入到制動(dòng)助力做動(dòng)裝置3中，高壓儲(chǔ)能裝置2中的壓力下降。當(dāng)通過傳感器21測(cè)量的壓力低于設(shè)定的壓力時(shí)，控制器4打開繼電器12，啟動(dòng)電機(jī)13補(bǔ)充壓力。從而保證在整個(gè)制動(dòng)過程中的助力效果。
泄壓過程
當(dāng)駕駛員松開制動(dòng)踏板時(shí)，控制器5驅(qū)動(dòng)電磁開關(guān)閥31，將壓縮空氣回路23截?cái)?，將活塞?3的右腔和大氣相連，將助力裝置中的高壓氣體排入到大氣中，在回位彈簧34的作用下，活塞桿35右移，楔形閥32關(guān)閉進(jìn)氣口。
權(quán)利要求
1、一種電動(dòng)車用制動(dòng)助力器，其特征在于，該制動(dòng)助力器主要包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置，用于壓縮空氣，得到驅(qū)動(dòng)制動(dòng)助力裝置的高壓空氣；高壓儲(chǔ)能裝置，用于存儲(chǔ)高壓空氣，為制動(dòng)助力過程儲(chǔ)備能量；助力驅(qū)動(dòng)裝置，用于制動(dòng)過程中跟隨制動(dòng)踏板運(yùn)動(dòng)同時(shí)對(duì)制動(dòng)過程進(jìn)行助力；控制器，用于控制整個(gè)制動(dòng)助力器增壓裝置的增壓過程，以及助力驅(qū)動(dòng)裝置中助力回路的通斷，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)助力；各部分的連接關(guān)系為控制器分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置、高壓儲(chǔ)能裝置、助力驅(qū)動(dòng)裝置以及汽車本身制動(dòng)器制動(dòng)信號(hào)傳感器相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置與高壓儲(chǔ)能裝置相連，高壓儲(chǔ)能裝置與助力驅(qū)動(dòng)裝置相連，助力驅(qū)動(dòng)裝置與汽車本身的制動(dòng)器相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)助力器，其特征在于，所述^機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸 增壓裝置主要包括電源、繼電器、直流電機(jī)、第一、第二往復(fù)循環(huán)增壓缸、橢圓形凸輪 驅(qū)動(dòng)裝置以及控制氣體回路的第一、第二單向進(jìn)氣閥，和第一、第二單向排氣閥；各部分 的連接關(guān)系為所述電源通過導(dǎo)線直接從汽車蓄電池取電，直流電機(jī)、繼電器、電源依次 連接構(gòu)成電機(jī)控制回路；電機(jī)的輸出軸前端固設(shè)有橢圓形凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述往第一、第 二復(fù)循環(huán)增壓缸與電機(jī)輸出軸垂直安裝；第一、第二增壓缸中的活塞桿一端與各自缸內(nèi)彈 簧相連，第一、第二增壓缸中的活塞桿的另一端分別頂在凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上；第一、第二單 向進(jìn)氣閥、第一、第二單向排氣閥分別設(shè)置在第一、第二往復(fù)循環(huán)增壓缸兩側(cè)，第一、第 二單向排氣閥相連構(gòu)成壓縮氣體管道。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制動(dòng)助力器，其特征在于，所述高壓儲(chǔ)能裝置主要由 進(jìn)行壓縮氣體存儲(chǔ)的活塞缸和氣體壓力傳感器組成；活塞缸中間設(shè)置有左右移動(dòng)的活塞， 活塞右側(cè)安裝有壓縮彈簧，所述氣體壓力傳感器安裝在活塞缸22高壓腔底部，活塞缸低 右腔和大氣相連通。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制動(dòng)助力器，其特征在于，所述制動(dòng)助力裝置主要由 一個(gè)助力缸、二位三通電磁開關(guān)閥、助力杠桿及螺桿組成，助力缸內(nèi)安裝有楔形進(jìn)氣閥、 回位彈簧和活塞；各部分的連接關(guān)系為助力缸的活塞桿右端連接楔形進(jìn)氣閥，左端通過 回位彈簧與助力杠桿相連；助力杠桿通過定位支架上的螺桿固定在車身上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制動(dòng)助力器，其特征在于，所述控制器采用八位單片機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車用制動(dòng)助力器，屬于電動(dòng)車技術(shù)領(lǐng)域，該裝置主要由四部分組成電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置、高壓儲(chǔ)能裝置、助力驅(qū)動(dòng)裝置及控制器；該控制器分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置、高壓儲(chǔ)能裝置、助力驅(qū)動(dòng)裝置以及汽車本身制動(dòng)器制動(dòng)信號(hào)傳感器連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)循環(huán)增壓缸增壓裝置與高壓儲(chǔ)能裝置2相連，高壓儲(chǔ)能裝置與助力驅(qū)動(dòng)裝置相連；助力驅(qū)動(dòng)裝置與汽車本身的制動(dòng)器5相連。本發(fā)明可以去掉體積大的真空助力裝置，同時(shí)可以方便的實(shí)現(xiàn)制動(dòng)助力。
文檔編號(hào)B60T13/74GK101508286SQ20091008125
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者健 宋, 亮 李, 李紅志 申請(qǐng)人:清華大學(xué)