一種改進型電子液壓制動器傳動機構

溫開元

(浙江瑞立集團技術中心新能源開發部,浙江瑞安 325200)

0 引言

隨著社會、經濟的發展,汽車已經成為人類密不可分的伙伴，與此同時,人們對汽車的舒適性和安全性的要求也越來越高。因此,汽車的安全、環保和節能成為當前汽車技術發展的主要方向，越來越受到研究人員的重視。為此，汽車電子液壓制動系統作為現代汽車主動安全技術之一將被廣泛應用。傳統的助力方式是采用真空助力器，制動系統助力能力受發動機轉速和負荷的影響。電子液壓制動系統以電機及傳動機構替代真空助力機構，系統的制動能力不受發動機、真空度影響，制動踏板在正常工作時不再直接作用制動主缸，駕駛員的操作由位移傳感器采集信息并識別剎車意圖，完全由電動傳動機構執行器來完成制動操作，部件機械特性的變化可由控制算法進行補償，使制動壓力等級和踏板行程始終保持一致。通過正確識別駕駛員意圖，對制動力(由踏板行程以及踏板加速度來辨別計算)加以調整，以避免制動力不足。它操作更為簡單而且省力，控制方便可靠、改善了制動效能、有效減輕了制動踏板力，在沒有電的情況下，電動機構不工作，駕駛員踩下踏板作用力直接作用制動主缸，完成制動功能。

1 一般電子液壓制動系統

1.1 零部件組成

如圖1所示：電子液壓制動系統主要由踏板輸入桿組件1、位移傳感器2、傳動機構3、電子控制單元4、無刷電機5、液壓控制主缸6、油壺7組成。

圖1 一般電子液壓制動系統結構圖

1.2 工作原理

當駕駛員踩下制動踏板同時推動輸入桿1向前移動，這時位移傳感器2獲得信號并發送到電子控制單元4，電子控制單元4發出指令起動無刷電機5，無刷電機5通過傳動機構3輸出動力并作用于液壓控制主缸6活塞動作，液壓控制主缸6活塞推動剎車油進入輪鼓剎車油缸并推動輪鼓活塞運動，輪鼓活塞推動剎車片壓緊剎車盤，從而完成制動功能。在沒有電的情況下，此時電動機構不工作，當駕駛員踩下制動踏板時，輸入桿直接作用在制動主缸，從而保證在沒有電的情況下也能完成制動功能。

1.3 傳動機構存在的主要問題

一般的電子液壓制動系統傳動結構復雜，電機軸為蝸桿軸，蝸輪軸一端同時由齒輪、齒條固定在輸入桿上。其傳動過程為：電機帶動蝸桿蝸輪，蝸輪軸上的齒輪帶動輸入桿上齒條運動，從而助力踏板完成制動功能。該傳動機構由蝸桿蝸輪及齒輪齒條兩級傳動組成，齒輪齒條采用兩組對稱徑向部置，故徑向體積較大，占用空間，蝸桿蝸輪軸系是垂直部置，蝸輪支座有較高垂直度要求，從而給零件加工裝配帶來一定的難度。該傳動結構復雜，零件多，零件的加工和裝配要求高。

2 一種改進性電子液壓制動系統傳動機構

2.1 技術方案

2.1.1 改進傳動機構

將蝸輪蝸桿及齒輪齒條組合傳動機構改為行星齒輪傳動機構，輸入桿組件與電機中心連接并在法蘭上固定在電機端面，電機軸一端有太陽齒輪與行星齒輪傳動機構連接，行星齒輪通過兩級傳動帶動輸出螺桿轉動，輸出螺桿外圓與長螺母配合，長螺母在輸出螺桿上做直線運動，長螺母推動制動主缸活塞運動，從而完成制動功能。

2.1.2 改進踏板輸入桿結構

在沒有電的情況下，此時電動機構不工作，當駕駛員踩下制動踏板時，輸入桿必須直接作用在制動主缸上，從而保證在沒有電的情況下也能完成制動功能。為此，將電機軸、太陽齒輪、輸出螺桿全部改為空心軸，這樣輸入桿穿過電機及行星齒輪傳動機構空心軸直接作用在制動主缸，從而保證在沒有電的情況下也能完成制動功能。該機構采用同軸傳動，結構緊湊，極大地節約了空間。

2.2 零部件組成

如圖2所示：改進性電子液壓制動系統傳動機構特征在于：輸入桿1一端有一小圓軸與踏板相連，另一端有臺階軸端面與彈簧3配合，長軸穿過電機4空心軸及行星齒輪傳動機構6空心軸。彈簧套2一端面開有圓孔，另一端有外法蘭與電機4連接。彈簧3為圓柱螺旋壓縮彈簧，兩端磨平并保持平行并有良好的塑性變形。電機4為無刷電機，其轉子采用空心軸，無刷電機軸5采用空心軸，其右端有太陽輪齒輪。行星齒輪傳動機構6為兩級行星齒輪傳動機構，一端與無刷電機4端面連接，另一端固定在外套9的內圓中。 行星齒輪輸出螺桿7采用空心軸，一端鑲嵌在第二級行星支架中心，外表面有梯形螺紋。長螺母8兩邊有法蘭，在法蘭徑向上下切出兩小平面，它分別與外套9內圓平面配合。外套9兩邊有法蘭，它分別將無刷電機4和制動主缸連接并固定，在其內圓徑向分別有兩平面。

圖2 改進性電子液壓制動系統傳動機構圖

3 行星齒輪傳動及螺旋傳動機構零部件組成及工作原理

3.1 行星齒輪傳動機構及螺旋傳動機構零部件組成

行星齒輪傳動機構6包括第一級行星齒輪、第一級齒輪支架、第二級太陽齒輪、第二級行星齒輪、第二級齒輪支架、第三級輸出螺桿。其特征在于：第一級行星齒輪材料為金屬，第一級齒輪支架材料為塑料，中間通過注塑鑲嵌有第二級太陽齒輪，在其上表面分布有3個空心圓柱；第二級太陽齒輪是金屬材料，第二級行星齒輪是金屬材料，第二級齒輪支架材料為塑料，中間通過注塑鑲嵌有第三級輸出螺桿，在其上表面分布有4個空心圓柱；第三級輸出螺桿是金屬材料，為空心軸，輸出螺桿外圓配合有長螺母。

3.2 行星齒輪傳動機構及螺旋傳動機構工作原理

行星齒輪傳動機構固定在外套內，電機軸太陽齒輪帶動第一級行星齒輪轉動，第一級行星齒輪通過內齒圈帶動第一級齒輪支架及第二級太陽齒輪轉動，第二級太陽齒輪帶動第二級行星齒輪轉動，第二級行星齒輪通過內齒圈帶動第二級齒輪支架及第三級輸出螺桿轉動，第三級輸出螺桿帶動長螺母做直線運動，長螺母兩邊法蘭有兩小平面與外套內圓兩平面相配合，故長螺母不會旋轉只能做直線運動。

4 改進電子液壓制動器的工作原理

如圖3所示：當駕駛員踩下制動踏板同時推動輸入桿1向前移動并壓縮彈簧3，這時位移傳感器獲得信號并發送到電子控制單元，電子控制單元發出指令起動無刷電機4，無刷電機軸5是空心軸，在軸的右端有太陽齒輪，太陽齒輪帶動行星齒輪傳動機構6的輸出螺桿7轉動，輸出螺桿7帶動長螺母做直線運動，長螺母一端推動制動主缸10的活塞向前運動，制動主缸活塞推動剎車油進入輪鼓剎車油缸并推動輪鼓活塞運動，輪鼓活塞推動剎車片壓緊剎車盤，從而完成制動功能。在沒有電的情況下，此時電動機構不工作，當駕駛員踩下制動踏板時，輸入桿穿過電機及行星齒輪傳動機構空心軸直接作用在制動主缸上，從而保證在沒有電的情況下也能完成制動功能。

圖3 改進電子液壓制動器的工作原理

5 總結

一種改進電子液壓制動系統傳動機構，在傳統的基礎上將蝸輪蝸桿及齒輪齒條組合傳動改為行星齒輪同軸傳動機構，為了在沒有電的情況下腳踏板能制動，必須使輸入桿能夠直接作用制動主缸，為此，將電機軸、太陽齒輪、輸出螺桿全部改為空心軸。通過對傳動系統的優化和改進，使該機構結構緊湊，減少了零件，降低了成本，極大地節約了空間，降低了零件加工及裝配難度，使得零件的制造加工更加簡單方便。在沒有電的情況下，輸入桿穿過無刷電機及行星齒輪傳動機構空心軸直接作用于制動主缸，從而保證在沒有電的情況下也能完成制動功能。

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