一种改进型电子液压制动器传动机构

温开元

(浙江瑞立集团技术中心新能源开发部,浙江瑞安 325200)

0 引言

随着社会、经济的发展,汽车已经成为人类密不可分的伙伴，与此同时,人们对汽车的舒适性和安全性的要求也越来越高。因此,汽车的安全、环保和节能成为当前汽车技术发展的主要方向，越来越受到研究人员的重视。为此，汽车电子液压制动系统作为现代汽车主动安全技术之一将被广泛应用。传统的助力方式是采用真空助力器，制动系统助力能力受发动机转速和负荷的影响。电子液压制动系统以电机及传动机构替代真空助力机构，系统的制动能力不受发动机、真空度影响，制动踏板在正常工作时不再直接作用制动主缸，驾驶员的操作由位移传感器采集信息并识别刹车意图，完全由电动传动机构执行器来完成制动操作，部件机械特性的变化可由控制算法进行补偿，使制动压力等级和踏板行程始终保持一致。通过正确识别驾驶员意图，对制动力(由踏板行程以及踏板加速度来辨别计算)加以调整，以避免制动力不足。它操作更为简单而且省力，控制方便可靠、改善了制动效能、有效减轻了制动踏板力，在没有电的情况下，电动机构不工作，驾驶员踩下踏板作用力直接作用制动主缸，完成制动功能。

1 一般电子液压制动系统

1.1 零部件组成

如图1所示：电子液压制动系统主要由踏板输入杆组件1、位移传感器2、传动机构3、电子控制单元4、无刷电机5、液压控制主缸6、油壶7组成。

图1 一般电子液压制动系统结构图

1.2 工作原理

当驾驶员踩下制动踏板同时推动输入杆1向前移动，这时位移传感器2获得信号并发送到电子控制单元4，电子控制单元4发出指令起动无刷电机5，无刷电机5通过传动机构3输出动力并作用于液压控制主缸6活塞动作，液压控制主缸6活塞推动刹车油进入轮鼓刹车油缸并推动轮鼓活塞运动，轮鼓活塞推动刹车片压紧刹车盘，从而完成制动功能。在没有电的情况下，此时电动机构不工作，当驾驶员踩下制动踏板时，输入杆直接作用在制动主缸，从而保证在没有电的情况下也能完成制动功能。

1.3 传动机构存在的主要问题

一般的电子液压制动系统传动结构复杂，电机轴为蜗杆轴，蜗轮轴一端同时由齿轮、齿条固定在输入杆上。其传动过程为：电机带动蜗杆蜗轮，蜗轮轴上的齿轮带动输入杆上齿条运动，从而助力踏板完成制动功能。该传动机构由蜗杆蜗轮及齿轮齿条两级传动组成，齿轮齿条采用两组对称径向部置，故径向体积较大，占用空间，蜗杆蜗轮轴系是垂直部置，蜗轮支座有较高垂直度要求，从而给零件加工装配带来一定的难度。该传动结构复杂，零件多，零件的加工和装配要求高。

2 一种改进性电子液压制动系统传动机构

2.1 技术方案

2.1.1 改进传动机构

将蜗轮蜗杆及齿轮齿条组合传动机构改为行星齿轮传动机构，输入杆组件与电机中心连接并在法兰上固定在电机端面，电机轴一端有太阳齿轮与行星齿轮传动机构连接，行星齿轮通过两级传动带动输出螺杆转动，输出螺杆外圆与长螺母配合，长螺母在输出螺杆上做直线运动，长螺母推动制动主缸活塞运动，从而完成制动功能。

2.1.2 改进踏板输入杆结构

在没有电的情况下，此时电动机构不工作，当驾驶员踩下制动踏板时，输入杆必须直接作用在制动主缸上，从而保证在没有电的情况下也能完成制动功能。为此，将电机轴、太阳齿轮、输出螺杆全部改为空心轴，这样输入杆穿过电机及行星齿轮传动机构空心轴直接作用在制动主缸，从而保证在没有电的情况下也能完成制动功能。该机构采用同轴传动，结构紧凑，极大地节约了空间。

2.2 零部件组成

如图2所示：改进性电子液压制动系统传动机构特征在于：输入杆1一端有一小圆轴与踏板相连，另一端有台阶轴端面与弹簧3配合，长轴穿过电机4空心轴及行星齿轮传动机构6空心轴。弹簧套2一端面开有圆孔，另一端有外法兰与电机4连接。弹簧3为圆柱螺旋压缩弹簧，两端磨平并保持平行并有良好的塑性变形。电机4为无刷电机，其转子采用空心轴，无刷电机轴5采用空心轴，其右端有太阳轮齿轮。行星齿轮传动机构6为两级行星齿轮传动机构，一端与无刷电机4端面连接，另一端固定在外套9的内圆中。 行星齿轮输出螺杆7采用空心轴，一端镶嵌在第二级行星支架中心，外表面有梯形螺纹。长螺母8两边有法兰，在法兰径向上下切出两小平面，它分别与外套9内圆平面配合。外套9两边有法兰，它分别将无刷电机4和制动主缸连接并固定，在其内圆径向分别有两平面。

图2 改进性电子液压制动系统传动机构图

3 行星齿轮传动及螺旋传动机构零部件组成及工作原理

3.1 行星齿轮传动机构及螺旋传动机构零部件组成

行星齿轮传动机构6包括第一级行星齿轮、第一级齿轮支架、第二级太阳齿轮、第二级行星齿轮、第二级齿轮支架、第三级输出螺杆。其特征在于：第一级行星齿轮材料为金属，第一级齿轮支架材料为塑料，中间通过注塑镶嵌有第二级太阳齿轮，在其上表面分布有3个空心圆柱；第二级太阳齿轮是金属材料，第二级行星齿轮是金属材料，第二级齿轮支架材料为塑料，中间通过注塑镶嵌有第三级输出螺杆，在其上表面分布有4个空心圆柱；第三级输出螺杆是金属材料，为空心轴，输出螺杆外圆配合有长螺母。

3.2 行星齿轮传动机构及螺旋传动机构工作原理

行星齿轮传动机构固定在外套内，电机轴太阳齿轮带动第一级行星齿轮转动，第一级行星齿轮通过内齿圈带动第一级齿轮支架及第二级太阳齿轮转动，第二级太阳齿轮带动第二级行星齿轮转动，第二级行星齿轮通过内齿圈带动第二级齿轮支架及第三级输出螺杆转动，第三级输出螺杆带动长螺母做直线运动，长螺母两边法兰有两小平面与外套内圆两平面相配合，故长螺母不会旋转只能做直线运动。

4 改进电子液压制动器的工作原理

如图3所示：当驾驶员踩下制动踏板同时推动输入杆1向前移动并压缩弹簧3，这时位移传感器获得信号并发送到电子控制单元，电子控制单元发出指令起动无刷电机4，无刷电机轴5是空心轴，在轴的右端有太阳齿轮，太阳齿轮带动行星齿轮传动机构6的输出螺杆7转动，输出螺杆7带动长螺母做直线运动，长螺母一端推动制动主缸10的活塞向前运动，制动主缸活塞推动刹车油进入轮鼓刹车油缸并推动轮鼓活塞运动，轮鼓活塞推动刹车片压紧刹车盘，从而完成制动功能。在没有电的情况下，此时电动机构不工作，当驾驶员踩下制动踏板时，输入杆穿过电机及行星齿轮传动机构空心轴直接作用在制动主缸上，从而保证在没有电的情况下也能完成制动功能。

图3 改进电子液压制动器的工作原理

5 总结

一种改进电子液压制动系统传动机构，在传统的基础上将蜗轮蜗杆及齿轮齿条组合传动改为行星齿轮同轴传动机构，为了在没有电的情况下脚踏板能制动，必须使输入杆能够直接作用制动主缸，为此，将电机轴、太阳齿轮、输出螺杆全部改为空心轴。通过对传动系统的优化和改进，使该机构结构紧凑，减少了零件，降低了成本，极大地节约了空间，降低了零件加工及装配难度，使得零件的制造加工更加简单方便。在没有电的情况下，输入杆穿过无刷电机及行星齿轮传动机构空心轴直接作用于制动主缸，从而保证在没有电的情况下也能完成制动功能。

参考文献:

[1]周晓飞.汽车EPB电子驻车制动系统故障诊断应用[M].北京：化学工业出版社,2012.

[2]朱孝录.齿轮传动设计手册[M].北京：化学工业出版社,2005.

[3]杨汝清.机电控制技术[M].北京：科学出版社,2009.

[4]张展.减速器设计选用手册[M].上海：上海科学技术出版社,2002.

[5]黄志强.电动助力转向系统[M].北京：机械工业出版社,2010.