專利名稱：人力操縱與線控一體化的制動系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機電一體化的車輛多工況制動系統，具體涉及一種機械部分采用杠桿原理的人力操縱與線控一體化的制動系統。
背景技術：
隨著日本豐田公司i-unit和i-real這兩款可變軸距的單人電動概念車的展出， 這種清潔環保的單人地面交通工具逐漸進入人們的視野。由于該種車輛只處于概念階段， 且最高時速遠低于常規轎車，因此對制動系統的要求不高，單獨采用純機械結構或者線控結構，甚至是采用輪轂電機反轉來完成制動，這些設計都是可行的。但是，單一的系統都存在一定的缺陷——機械系統雖然可靠性比較高，但是難以兼備車輛駐車制動和車輛自動駕駛制動等多功能；線控系統雖然能完成所有工況的制動，但是在制動感覺和可靠性上都存在缺陷。目前還沒有一套機械和線控一體化的制動系統，既可以實現車輛在所有工況下的制動功能(包括車輛常規行車制動，車輛駐車制動，車輛自動駕駛制動)，又能使駕駛員獲得良好的制動感覺，同時，整套制動系統又具有較高的安全性和可靠性。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種人力操縱與線控系統一體化的制動系統，完成車輛的多工況制動，包括車輛常規行車制動，車輛駐車制動，車輛智能隨行制動，同時保證制動系統的可靠性和制動感覺。為了解決上述問題，本發明采用如下技術方案一種人力操縱與線控系統一體化的制動系統，包括傳動桿組，所述傳動桿組通過安裝孔設于車架之下，且傳動桿組繞安裝孔轉動，傳動桿組的前端為踏板，傳動桿組的后端為連接部，所述連接部前側連接電機組，所述電機組連接ECU控制單元，所述連接部后側與制動車輪的制動執行器連接。進一步地，還設有回位彈簧，該回位彈簧一端連接著所述連接部后側，另一端與車架固定連接。進一步地，所述制動執行器包括制動蹄和制動鼓，所述制動蹄與所述連接部后側連接，所述制動鼓與車輪連接。進一步地，所述連接部后側通過第一鋼絲繩拉動制動執行器。或者，所述連接部后側通過第一鋼絲繩連接制動主缸，所述制動主缸的輸出分成兩條液壓管路分別通過制動輪缸與制動執行器連接。進一步地，所述連接部前側通過第二鋼絲繩與電機組輸出端連接。優選地，所述電機組為天窗電機。或者，所述電機組包括制動電機和蝸輪蝸桿，所述E⑶控制單元連接蝸輪蝸桿，所述蝸輪蝸桿連接制動電機，所述制動電機的輸出端通過第二鋼絲繩與連接部前側連接。進一步地，所述連接部為傳動桿組后端延伸出的連接板，所述連接板后側分別設有回位彈簧和第一鋼絲繩，所述回位彈簧還與車架連接，所述第一鋼絲繩與所述制動執行器連接，所述連接板前側設有第二鋼絲繩，所述第二鋼絲繩還與所述電機組的輸出端連接。進一步地，所述車架前端設有底板，所述底板的前端設有開槽，所述傳動桿組的前端在底板下經過，并通過所述開槽，當傳動桿組繞安裝孔轉動時，踏板經開槽藏入底板下。進一步地，所述傳動桿組、底板、和電機組偏離車架中心軸、設于車架的一側，所述傳動桿組后端上的連接部后側上設有第一鋼絲繩，所述第一鋼絲繩分成兩股，分別通過兩個繩輪與制動執行器連接。進一步地，所述E⑶控制單元的輸入端設傳感器。本發明的機械部分主要采用杠桿原理的機構，包括制動踏板，傳動桿組，安裝孔， 鋼絲繩，繩輪，彈簧；電控部分包括制動電機，ECU控制單元，傳感器。踏板連接傳動桿組， 通過安裝孔，傳動桿組安裝在底盤上，回位彈簧將桿組的一端和車架連接起來，電機連接鋼絲繩，也拉動傳動桿組，即電機制動與機械踏板制動并聯，傳動桿組另外一端連接制動執行
ο本發明的有益效果是車輛在常規行駛模式下，可以采用機械制動方式，駕駛員腳踩踏板即可完成制動，通過調整傳動桿組在安裝孔兩端的長度，即可以得到合適的杠桿比， 從而將踏板力控制在所需的范圍內；當車輛駐車時，電機通過鋼絲繩拉動傳動桿組，傳動桿組帶動制動執行器，同時，踏板由于杠桿原理緩緩收起，直到進入地板內，當用于單人電動車時，可以節省空間，方便駕駛員上下車；車輛自動駕駛時，ECU控制單元接收到測距傳感器發來的信號，控制制動電機轉動，實現自動駕駛時的制動。另外，所述傳動桿組貼合底盤形狀設計，大大縮減了對于安裝空間的要求。而且，回位彈簧布置在杠桿端，減小了踏板布置所需空間。在底板上設計一個開槽，駐車時制動踏板可收入底板中，方便駕駛員上下車。 最后制動電機與制動踏板并聯，使得兩者可以獨立工作，互不干擾。
圖1、圖2為本發明涉及的人力操縱與線控系統一體化的制動系統所運用的車體示意圖。圖3為本發明涉及的人力操縱與線控系統一體化的制動系統的結構示意圖。圖4為本發明涉及的人力操縱與線控系統一體化的制動系統所運用的車體俯視圖。圖5為實施例1的運動簡圖。圖6為實施例2的運動簡圖。圖7為實施例3的運動簡圖。
具體實施例方式參見圖1、圖2，為本發明涉及的人力操縱與線控系統一體化的制動系統所運用的車體。該車體包括由多根支架組成的車架100、驅動系統、車輪和制動系統。所述車架100 包括車架本體和設于車架本體最前端的底板3，車輪有四個，驅動系統負責提供車輪的動力，制動系統負責各種工況下的制動功能，本文中的前端，后端，前側，后側均依循車子的行進方向而定。
參見圖3，所述制動系統設于車架100下，并與兩后輪連接。制動方式為后輪制動。 包括傳動桿組2，所述傳動桿組2通過安裝孔4設于車架100之下，且傳動桿組2繞安裝孔 4轉動，傳動桿組2的前端為踏板1，傳動桿組2的后端為連接部17，所述連接部17前側連接電機組，所述電機組連接E⑶控制單元，所述連接部17后側與制動車輪的制動執行器連接。本發明通過杠桿原理實現制動力的傳遞，結合圖1、圖2，車架100中間有一橫桿101，安裝孔4設于該橫桿101中(圖1、2中未示出)，傳動桿組2上設有一 U形連接塊15，該連接塊15與安裝孔4連接，并可繞安裝孔4轉動，即安裝孔4為杠桿支點。本制動系統通過駕駛員腳踩所述踏板1完成機械制動。踩動踏板1，傳動桿組2繞支點轉動，通過位于傳動桿組2后端的連接部17，制動力被傳遞到制動執行器上。所述制動執行器包括制動蹄8和制動鼓9，所述制動蹄8與所述連接部17后側連接，所述制動鼓9與車輪連接。也可通過線控方式實現制動，ECU控制單元發出指令，電機組接收后，也能帶動連接部17轉動，這樣制動力也會被傳遞到制動執行器上。參見圖4，為車體的俯視圖，同時也是制動系統在車上的布置圖。所述連接部17后側可通過第一鋼絲繩6拉動制動執行器。而所述連接部17前側可通過第二鋼絲繩5與電機組輸出端連接。機械制動時，傳動桿組2轉動，連接部17后側向前傾轉(主視方向為逆時針)，連接部17后側通過第一鋼絲繩6將制動力傳遞到制動執行器上。當以線控方式制動時，電機組工作，輸出端通過第二鋼絲繩5也使傳動桿組2轉動，連接部17后側依然向前傾轉，還是通過第一鋼絲繩6將制動力傳遞到制動執行器上。所述連接部17后側還可通過第一鋼絲繩6連接制動主缸12，所述制動主缸12的輸出分成兩條液壓管路18分別與兩個制動輪缸連接，所述制動輪缸與制動執行器連接，液壓傳動力大而且易于傳遞及配置。所述制動系統還設有回位彈簧14，該回位彈簧14 一端連接著所述連接部17后側， 另一端與車架100固定連接。回位彈簧14用于機械制動，當傳動桿組2轉動時，回位彈簧 14受壓，制動解除后(取消踩踏板1)，借助回位彈簧14作用，可以使傳動桿組2回到初始狀態。所述電機組既可以是集成電機和蝸輪蝸桿結構的天窗電機，也可以是包括制動電機10和蝸輪蝸桿兩個獨立部件，所述ECU控制單元連接蝸輪蝸桿，所述蝸輪蝸桿連接制動電機10，所述制動電機10的輸出端通過第二鋼絲繩5與連接部17前側連接。結合圖3，所述連接部17為傳動桿組2后端延伸出的連接板，所述連接板設孔，在后側方向上分別連接回位彈簧14和第一鋼絲繩6，所述回位彈簧14還與車架100連接，所述第一鋼絲繩6與所述制動執行器連接，所述連接板還設孔，在前側方向上連接第二鋼絲繩5，所述第二鋼絲繩5還與所述電機組的輸出端連接。當然，連接部17也可以以其它結構形式，其作用在于在后側上連接回位彈簧14和制動執行器，在前側上連接電機組。參見圖1、2，所述車架100前端設有底板3，所述底板3的前端設有開槽16，所述傳動桿組2的前端在底板3下經過，并通過所述開槽16，當傳動桿組2繞安裝孔4轉動時，踏板1經開槽16藏入底板3下。另外，所述傳動桿組2、底板3、和電機組偏離車架中心軸、設于車架100的一側，所述傳動桿組2后端上的連接部17后側上設有第一鋼絲繩6，所述第一鋼絲繩6分成兩股，分別通過兩個繩輪7與制動執行器連接。
所述ECU控制單元的輸入端設傳感器。在行駛中，當傳感器接收到離前車車距過近的信息后，可通知E⑶控制單元發出自行制動指令。以下將通過幾個實施例說明各工況制動下的工作原理。實施例1。參見圖5，制動系統應用于傳統發動機驅動的汽車上，制動執行器采用機械式結構。制動踏板1與傳動桿組2焊接在一起，通過安裝孔4安裝于車架100上，藏于底板3之下。回位彈簧14安裝于車架100，與傳動桿組2后端的連接部17連接。第一鋼絲繩6連接傳動桿組2的連接部17后側，通過制動繩輪7連接制動鉗(制動蹄8)，制動鉗 (制動蹄8)與制動盤(制動鼓9)連接。常規制動時，駕駛員踩制動踏板1，傳動桿組2繞著安裝孔4旋轉，通過杠桿比作用拉緊第一鋼絲繩6，第一鋼絲繩6繞過繩輪7拉緊制動鉗(制動蹄8)，制動鉗(制動蹄8) 夾緊制動盤(制動鼓9)，從而起到制動的作用。只需將桿組的杠桿比調整在合適的范圍內， 即調節踏板1與支點間的距離以及支點與連接部17間的距離，就可將制動力控制在所需的范圍內，從而輕松的完成常規制動。當車輛時速提高后，制動電機10可以提供輔助制動力， 保證剎車距離的同時使駕駛員操作更加輕松。相較于電子系統，機械系統更加可靠，即使當制動電機10失效時，車輛的制動還是可以通過駕駛員踩踏板1來實現，不會出現危險情況。駐車制動時，駕駛員按下按鈕，E⑶接受到信號后即可控制制動電機10正轉，制動電機10連接蝸輪11拉緊第二鋼絲繩5，第二鋼絲繩5拉動傳動桿組2，傳動桿組2繞安裝孔 4轉動，傳動桿組2拉動第一鋼絲繩6，第一鋼絲繩6通過繩輪7，拉動制動鉗(制動蹄8)， 制動鉗(制動蹄8)夾緊制動盤(制動鼓9)。同時制動踏板1在第二鋼絲繩5的做用下， 收入底板3中，完成踏板1的折疊功能。ECU控制電機在轉動到一定位置后停動，由于蝸輪蝸桿的自鎖作用，電機掉電后，第二鋼絲繩5保持拉緊狀態，駐車制動完成；當ECU接受到指令，控制制動電機10反轉，第二鋼絲繩5、第一鋼絲繩6松開，制動鉗(制動蹄8)放開制動盤(制動鼓9)，同時制動踏板1在彈簧14的作用下從底板3中彈出，駐車制動解除。自動行駛制動時，ECU控制單元接收到傳感器傳來的信號，控制制動電機10正反轉，制動電機10連接蝸輪11，蝸輪11通過第二鋼絲繩5連接傳動桿組2，傳動桿組2通過第一鋼絲繩6連接制動鉗(制動蹄8)，制動鉗(制動蹄8)夾緊制動盤(制動鼓9)，完成車輛的自動行駛制動。實施例2。參見圖6，制動系統應用于傳統發動機驅動汽車上，制動執行器采用液壓結構。制動踏板1與傳動桿組2焊接在一起，通過安裝孔4安裝于車架100上，藏于底板 3之下。回位彈簧14安裝于車架100，與傳動桿組2的連接部17后側連接。傳動桿組2連接制動主缸12，制動主缸12通過液壓管路18連接制動輪缸，制動輪缸通過制動鉗(或制動蹄總成)與制動盤(或制動鼓9)連接。常規制動時，駕駛員踩制動踏板1，傳動桿組2繞著安裝孔4旋轉，拉動制動主缸 12，制動主缸12通過液壓管路18連接制動輪缸，制動輪缸通過制動鉗(制動蹄8)與制動盤(制動鼓9)連接，從而起到制動的作用。當車輛時速提高后，制動電機10可以提供輔助制動力。駐車制動時，駕駛員按下按鈕，E⑶接受到信號后即可控制制動電機10正轉，制動電機連接蝸輪11拉緊第二鋼絲繩5，第二鋼絲繩5拉動傳動桿組2，傳動桿組2繞安裝孔4 轉動，拉動制動主缸12，通過液壓管路18連接制動輪缸，制動輪缸帶動制動鉗(制動蹄8)夾緊制動盤(制動鼓9)，同時制動踏板1在第二鋼絲繩5的做用下，收入地板中，完成踏板 1的折疊功能。ECU控制電機在轉動到一定位置后停動，由于蝸輪蝸桿的自鎖作用，電機掉電后，鋼絲繩保持拉緊狀態，駐車制動完成；當ECU接受到指令，控制制動電機10反轉，第二鋼絲繩5松開，制動鉗(制動蹄8)放開制動盤(制動鼓9)，同時制動踏板1在回位彈簧14 的作用下從地板中彈出，駐車制動解除。自動行駛制動時，ECU控制單元接收到傳感器傳來的信號，控制制動電機10正反轉，制動電機10連接蝸輪11，蝸輪11通過第二鋼絲繩5連接傳動桿組2，傳動桿組2連接制動主缸12，通過液壓管路18連接制動輪缸，制動輪缸帶動制動鉗(制動蹄8)夾緊制動盤 (制動鼓9)，完成自動行駛制動。實施例3。如圖7所示，制動系統用于輪轂電機13驅動的電動車上，制動執行器采用機械式或者液壓結構(見圖7)。常規制動時，制動過程同實施例1或者實施例2相同。駐車制動時，制動過程同實施例1或者實施例2相同。自動行駛制動時，ECU控制單元接收到傳感器傳來的信號，控制制動電機10正反轉，制動電機10連接蝸輪11，蝸輪11通過第二鋼絲繩5連接傳動桿組2，傳動桿組2連接制動主缸12，通過液壓管路18連接制動輪缸，制動輪缸帶動制動鉗(制動蹄8)夾緊制動盤 (制動鼓9)，完成自動行駛制動。同時，ECU控制單元控制輪轂電機13反轉，可以提供一定的制動力矩，幫助制動電機10完成自動行駛制動。
權利要求
1.一種人力操縱與線控系統一體化的制動系統，其特征是包括傳動桿組0)，所述傳動桿組( 通過安裝孔(4)設于車架(100)之下，且傳動桿組( 繞安裝孔(4)轉動，傳動桿組⑵的前端為踏板(1)，傳動桿組⑵的后端為連接部(17)，所述連接部(17)前側連接電機組，所述電機組連接E⑶控制單元，所述連接部(17)后側與制動車輪的制動執行器連接。
2.根據權利要求1所述的人力操縱與線控系統一體化的制動系統，其特征是還設有回位彈簧(14)，該回位彈簧(14) 一端連接著所述連接部(17)后側，另一端與車架(100)固定連接。
3.根據權利要求1所述的人力操縱與線控系統一體化的制動系統，其特征是所述制動執行器包括制動蹄⑶和制動鼓(9)，所述制動蹄⑶與所述連接部(17)后側連接，所述制動鼓(9)與車輪連接。
4.根據權利要求1所述的人力操縱與線控系統一體化的制動系統，其特征是所述連接部(17)后側通過第一鋼絲繩(6)拉動制動執行器。
5.根據權利要求1所述的人力操縱與線控系統一體化的制動系統，其特征是所述連接部(17)后側通過第一鋼絲繩(6)連接制動主缸(12)，所述制動主缸(1 的輸出分成兩條液壓管路(18)分別通過制動輪缸與制動執行器連接。
6.根據權利要求1所述的人力操縱與線控系統一體化的制動系統，其特征是所述連接部(17)前側通過第二鋼絲繩( 與電機組輸出端連接。
7.根據權利要求6所述的人力操縱與線控系統一體化的制動系統，其特征是所述電機組為天窗電機。
8.根據權利要求1所述的人力操縱與線控系統一體化的制動系統，其特征是所述電機組包括制動電機(10)和蝸輪蝸桿，所述ECU控制單元連接蝸輪蝸桿，所述蝸輪蝸桿連接制動電機(10)，所述制動電機(10)的輸出端通過第二鋼絲繩( 與連接部(17)前側連接。
9.根據權利要求1所述的人力操縱與線控系統一體化的制動系統，其特征是所述連接部(17)為傳動桿組( 后端延伸出的連接板，所述連接板后側分別設有回位彈簧(14) 和第一鋼絲繩(6)，所述回位彈簧(14)還與車架(100)連接，所述第一鋼絲繩(6)與所述制動執行器連接，所述連接板前側設有第二鋼絲繩(5)，所述第二鋼絲繩( 還與所述電機組的輸出端連接。
10.根據權利要求1所述的人力操縱與線控系統一體化的制動系統，其特征是所述車架(100)前端設有底板(3)，所述底板C3)的前端設有開槽(16)，所述傳動桿組( 的前端在底板(3)下經過，并通過所述開槽(16)，當傳動桿組(2)繞安裝孔(4)轉動時，踏板(1) 經開槽(16)藏入底板(3)下。
11.根據權利要求10所述的人力操縱與線控系統一體化的制動系統，其特征是所述傳動桿組O)、底板(3)、和電機組偏離車架中心軸、設于車架100)的一側，所述傳動桿組 (2)后端上的連接部(17)后側上設有第一鋼絲繩(6)，所述第一鋼絲繩(6)分成兩股，分別通過兩個繩輪(7)與制動執行器連接。
12.根據權利要求1所述的人力操縱與線控系統一體化的制動系統，其特征是所述 ECU控制單元的輸入端設傳感器。
全文摘要
本發明公開了一種人力操縱與線控系統一體化的制動系統，包括傳動桿組，所述傳動桿組通過安裝孔設于車架之下，且傳動桿組繞安裝孔轉動，傳動桿組的前端為踏板，傳動桿組的后端為連接部，所述連接部前側連接電機組，所述電機組連接ECU控制單元，所述連接部后側與制動車輪的制動執行器連接。本發明能實現機械制動、駐車制動、以及自動駕駛制動等多種工況。
文檔編號B60T13/74GK102431533SQ20111031744
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月19日 優先權日2011年10月19日
發明者葉大衛, 李涅, 林雨婷, 沈勇, 潘軍, 陳辛波 申請人:上海航天汽車機電股份有限公司, 馬鈞