[发明专利]电动助力制动装置和制动方法

权利要求书

1.一种电动助力制动装置，其特征在于，包括：壳体组以及设于所述壳体组的踏板力传动单元、电机助力传动单元、制动力解耦单元、防扭转及导向单元、制动主缸单元和电子控制单元；所述踏板力传动单元包括滑动推杆，所述制动主缸单元包括主缸活塞推杆，所述制动力解耦单元包括梯形丝杆，所述防扭转及导向单元包括导向节臂、若干个滚珠铜套、安装螺杆、圆螺母、橡胶反作用盘和连接螺栓，其中，

所述梯形丝杆为空心轴，所述滑动推杆穿过内部嵌有若干个滚珠铜套的梯形丝杆，所述滑动推杆的球头端接触主缸活塞推杆内锥孔；所述梯形丝杆包括阶梯段、螺纹段和双D轴段，所述阶梯段的内孔为阶梯孔，所述阶梯段的孔径大于导向段的孔径，且所述阶梯段和导向段之间的过渡轴肩用于限制反馈弹簧的轴向位移；

所述导向节臂通过所述圆螺母固定在所述梯形丝杆的双D面段，所述导向节臂的两端嵌入所述若干个滚珠铜套并穿过所述安装螺杆，所述橡胶反作用盘通过连接螺栓固定在所述导向节臂的端面以包裹着所述梯形丝杆及所述圆螺母；

所述踏板力传动单元还包括制动踏板、踏板连杆、球铰连杆、反馈弹簧和回复弹簧，所述制动踏板通过所述踏板连杆传递踏板力到所述球铰连杆，所述球铰连杆推动所述滑动推杆移动；所述滑动推杆包括输入段、滑动段和球头段，所述制动力解耦单元还包括法兰螺母和若干个滚珠铜套，所述电子控制单元包括压力传感器；

所述球铰连杆的一端连接到所述滑动推杆输入段，所述球铰连杆的另一端通过螺纹连接到所述踏板连杆，所述踏板连杆铰接到制动踏板，所述回复弹簧的第一端面固定于所述滑动推杆输入段阶梯轴肩端面上，所述回复弹簧的第二端面固定在所述壳体组上；所述压力传感器置于所述输入段与滑动段连接处的环型槽内；

反馈弹簧的第一端面接触所述压力传感器，反馈弹簧的第二端面接触所述梯形丝杆阶梯段内孔轴肩端面；

所述梯形丝杆的内壁嵌入所述若干个滚珠铜套，所述滑动推杆的滑动段依次穿过反馈弹簧和所述若干个滚珠铜套；

所述电机助力传动单元包含电机、第一传动轴、电磁离合器、小齿轮、法兰齿轮，大齿轮、第二传动轴、角接触球轴承、中心法兰，其中，

所述电机的输出轴通过轴套连接方式与所述第一传动轴连接，所述小齿轮通过键连接的方式安装在所述第一传动轴上，所述第一传动轴的左端延长伸出，所述电磁离合器内孔穿过所述第一传动轴伸出段，并通过紧固件固定在前端盖上；

所述第二传动轴两端分别安装在前端盖与后端盖安装孔内所述法兰齿轮固定在所述第二传动轴上；法兰螺母通过螺栓固定在所述大齿轮上，法兰螺母凸缘套在所述中心法兰内，所述角接触球轴承的外圈过盈配合在所述的前端盖内，所述角接触球轴承的内圈过盈配合在所述中心法兰上；角接触球轴承的轴向受力方向与所述主缸活塞推杆的反作用力方向相同；

所述壳体组包括防尘罩、前端盖、后端盖及紧固件，所述防尘罩固定在所述前端盖上，所述前端盖通过所述紧固件固定在所述后端盖上。

2.如权利要求1所述的电动助力制动装置，其特征在于，所述压力传感器为环形压阻式压力传感器。

3.如权利要求1所述的电动助力制动装置，其特征在于，所述电子控制单元还包括油压传感器和控制器；所述油压传感器用于检测所述制动主缸单元的制动主缸缸体内油压大小；所述控制器用于检测电机的转角；所述控制器用于接收所述油压传感器和压力传感器的信号，并根据所述油压传感器和压力传感器的信号给出电信号控制所述电机的转速及转矩以及电磁离合器的通断。

4.如权利要求1所述的电动助力制动装置，其特征在于，所述制动主缸单元包括制动主缸缸体、主缸活塞推杆和储油罐，所述主缸活塞推杆为一中空滑杆，所述主缸活塞推杆的内孔末端为锥型设计，所述滑动推杆的球头段置于所述主缸活塞推杆的内孔内。

5.一种制动方法，其特征在于，适用于如权利要求1～4任一项所述的电动助力制动装置，包括：

具体的，定义滑动推杆球头与制动主缸活塞推杆内锥面间的间隙为δ₁，滑动推杆在踏板力推动移动的行程为S₁，电机旋转经丝杆副转换为丝杆移动的行程为S₂,定义反馈弹簧的长度为ΔS,即滑动推杆与梯形丝杆的相对距离；反馈弹簧的弹簧刚度为K；

定义车辆行驶速度速度值为V；

定义压力传感器所产生的压力值为F，反馈弹簧最大压缩量时压力传感器所产生的压力值为F₁，根据权利要求1～4所述的电动助力制动装置，则有

ΔS＝S₁-S₂；F＝K·ΔS；F₁＝K·δ₁；

定义油压传感器所产生的压力值为P，设定油压传感器最大油压阀值为P_max；

定义压力传感器所产生的压力值F随时间t变化速率为I＝d_F/d_t,其中d_F为压力值F微分表示，d_t为时间t微分表示；

I值为驾驶员踩下踏板的加速度大小，即可反映驾驶员的制动意图，可分为以下四种制动工况：紧急制动，一般制动，轻微制动，松开踏板，有以下定义：

驾驶员紧急制动踩下踏板的加速度大小最小阀值为I₁；

驾驶员一般制动踩下踏板的加速度大小最小阀值为I₂，最大阀值为I₁；

驾驶员轻微制动踩下踏板的加速度大小最小阀值为0，最大阀值为I₂；

驾驶员松开踏板的加速度大小最大阀值为0；

且有0I₂I₁；

控制电机提供制动力时包括：当II₁,电子控制单元判断驾驶员紧急踩下制动踏板，汽车紧急制动，启动电机，通过所述电机助力传动单元以及所述制动力解耦单元将所述电机的扭矩转换为推动制动主缸活塞推杆的推力，所述制动主缸单元压力P上升，所述制动主缸单元产生制动力；当P≥P_max，为防止电机持续大电流工作，电磁离合器闭合，锁死第一传动轴，所述梯形丝杆维持位置不变，达到维持制动主缸油压P不变；

当I₂I≤I₁,电子控制单元判断驾驶员一般速度踩下制动踏板，汽车一般制动，为最大限度回收制动能量，一般制动分为两个阶段：

阶段一：0FF₁,电子控制单元检测主缸活塞滑动推杆移动位移小于δ₁，即滑动推杆右端球头未推动主缸活塞推杆移动，所述制动主缸单元不产生制动力，在保证汽车制动平稳情况下，汽车驱动电机减速制动，并回收制动能量；

阶段二：F≥F₁,电子控制单元检测主缸活塞滑动推杆移动位移大于δ₁，即滑动推杆球头接触并推动主缸活塞推杆移动，所述制动主缸单元产生制动力，启动电机，通过所述电机助力传动单元以及所述制动力解耦单元将电机的扭矩转换为推动制动主缸活塞推杆的推力，所述制动主缸单元压力P上升，使制动主缸单元产生制动力；当P≥P_max，为防止电机持续大电流工作，电磁离合器闭合，锁死第一传动轴，所述梯形丝杆维持位置不变，达到维持制动主缸单元油压P不变；

当0≤I≤I₂,电子控制单元判断驾驶员缓慢踩下制动踏板，汽车轻微制动，制动减速度小，在保证汽车制动平稳情况下，汽车驱动电机减速制动，回收制动能量；

当I0,电子控制单元判断驾驶员松开踏板；当车速V0,电子控制单元判断汽车不需要再减速，所述制动主缸单元不需要再维持制动压力P，电机不需要再提供助力，电磁离合器断开，电机反转复位；当车速V＝0，电子控制单元判断汽车停止，所述制动主缸单元不需要再维持制动压力P，电机不需要再提供助力，电磁离合器断开，电机反转复位，同时启动驻车制动系统。