CN103900827B - 一种电推动模拟油压刹车装置 - Google Patents

Abstract

一种电推动模拟油压刹车装置，刹车泵总成的推力杆由电动推杆装置推动，电动推杆装置以推动电机驱动，推动电机的输出轴带动所连接的螺杆旋转，所述螺杆前端嵌入螺纹连接的内螺推杆，由内螺推杆直接或通过推力输出端连接所述推力杆，推动所述推力杆做直线运动；所述内螺推杆与螺杆所形成的螺纹副内部螺旋状均匀埋设有多个位置传感器。本发明抛弃了传统的液压推杆作为控制刹车推力的方式，使得刹车试验装置体积大为减小、成本大幅降低，而且便于精确控制不同的刹车动作和过程，尤其是使用在电动推杆的螺旋进给装置中埋设位置传感器的方式，使得电动推杆的实际动作过程和效果可以得到精确的控制和反馈。

Description

一种电推动模拟油压刹车装置

技术领域

本发明涉及汽车刹车系统模拟装置，具体说是一种电推动模拟油压刹车装置。

背景技术

汽车刹车系统是汽车安全的关键部件，在以往的汽车刹车试验中，刹车油的加压采用液压缸和气缸推动加压，体积大、成本高，控制不方便。不利于汽车刹车系统的反复试验和对汽车刹车系统中各个部件的测试研究。

同时，刹车系统的试验装置还存在一个对刹车制动距离的位置控制和检测的关键技术问题，传统的使用液压控制方式，不仅体积庞大，而且只便于从控制方进行开环控制，位置反馈精度很低，导致在实际操作中难以准确测量实际推动状态，受到各种因素的干扰和机械结构的不同状态造成的不同影响难以认定，而该部件的状态是对刹车装置整体试验状态和效果的关键，对试验结果和刹车盘、油压、真空助力等各部位的性能是重要的试验条件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决上述问题，提供一种能够精确获取实际刹车推杆状态的电推动模拟油压刹车装置。

所述电推动模拟油压刹车装置，包括依次连接的真空泵、缓冲罐、电接点真空压力表、真空助力器，以及与所述真空助力器的输出部连接的油压装置，与所述真空助力器的输入部连接刹车泵总成，其特征是：

所述刹车泵总成的推力杆由电动推杆装置推动，所述电动推杆装置由推动电机驱动，推动电机的供电电源线连接控制箱，推动电机的输出轴带动所连接的螺杆旋转，所述螺杆前端嵌入与之螺纹连接的内螺推杆，所述内螺推杆直接或通过推力输出端连接所述推力杆，使所述推力杆做直线运动；所述内螺推杆的螺纹凹槽内壁中螺旋状均匀埋设有多个位置传感器。

一种实施例是，所述位置传感器埋设于内螺推杆的螺纹凹槽内，所述内螺推杆内轴向设有多条线槽，所述位置传感器的输出引线通过所述线槽集中引出，通过屏蔽线缆集中连接到控制箱多芯的传感信号输入端子，由传感信号输入端子连接到控制箱内的数据转换模块或处理器接口。

一种位置传感器的实施例，所述位置传感器是反射式光电传感器。

另一种实施例是，所述位置传感器由所述螺杆前端一侧埋设的磁钢和所述内螺推杆内壁埋设的感应元件组成；所述内螺推杆内轴向设有多条线槽，所述位置传感器的输出引线通过所述线槽集中引出，通过屏蔽线缆集中连接到控制箱多芯的传感信号输入端子，由传感信号输入端子连接到控制箱内的数据转换模块或处理器接口。

上述位置传感器的实施例，感应元件是干簧管或霍尔元件。

所述油压装置连接一个油压缸，所述油压装置的输入、输出口分别与所述油压缸的输出、输入接口连接；所述油压缸的油压输出端设有压力变送器，所述压力变送器的输出端与所述控制器的输入接口电连接。。

一种纯硬件的控制连接方案为，所述控制箱内设有以控制输出方向顺次电连接的数据转换模块、位置调理模块、设定位置下的压力给定模块、压力调理模块、和PWM驱动模块，所述位置调理模块的另一个输入端与位置给定模块的输出端连接；

所述PWM驱动模块的输出端与所述推动电机的驱动端电连接，所述推动电机为直流电机；所述油压装置的油压驱动输出管路上设有压力变送器，所述压力变送器的输出端与所述压力调理模块的另一个输入端电连接；

多个所述位置传感器的输出端分别连接到所述数据转换模块的对应输入端，用于将不同位置的位置传感器开关信号排列转换为对应位置值的数据信号。

作为优化方案，所述位置传感器是反射式光电传感器，所述压力变送器的输出端连接测量仪表。

本发明抛弃了传统的液压推杆作为控制刹车推力的方式，使得刹车试验装置体积大为减小、成本大幅降低，而且便于精确控制不同的刹车动作和过程，尤其是使用在电动推杆的螺旋进给装置中埋设位置传感器的方式，使得电动推杆的实际动作过程和效果可以得到精确的控制和反馈。

若使用编码器方式，虽然也可以得到较高精度的行程数据，但是编码器在传动、实际测试的状态下会受到现场震动、打滑、传递系数等因素的影响，得出的数据实际上仍然是控制端输出效果打折后的输出数据，而不是实际的电动推杆进给状态，不是从推杆的位置变化直接得到的数据结果，因而其状态反馈数据并无实质意义。而本发明方案采用了从推杆的实际位置直接反馈位置数据，该数据包含了刹车部件的机械性能和安装性能的整体结果，能够最真实、客观地得到由推杆的实际推进状态所得到的结果，并由此得出相应的刹车盘、真空助力、油压部件在该推杆状态下的实时、真实的结果，也可以由此检测出电动推杆本身的传动性能，对于汽车刹车装置的试验过程有着重要的意义。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图，

图2是本发明电推动控制电路结构框图，

图3是电推动结构示意图，

图4是电动推杆纵剖面示意图。

图中：1—真空泵，2—电接点真空压力表，3—缓冲罐，4—油压装置，5—压力变送器，6—油压缸，7—真空助力器，8—刹车泵总成，9—控制箱，10—电动推杆装置，11—推力杆，12—压力调理模块，13—PWM驱动模块，14—测量仪表，15—压力给定模块，18—推力输出端，19—推动电机，20—螺杆，21—位置传感器，22—线槽，23—内螺推杆，24—位置调理模块，25—数据转换模块，26—位置给定模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：如图1中所示，所述电推动模拟油压刹车装置，用于仿真汽车刹车系统，可以替换反复试验检测各个部件在刹车系统中的性能。本电推动模拟油压刹车装置包括依次连接的真空泵1、缓冲罐3、电接点真空压力表2、真空助力器7，以及与所述真空助力器7的输出部连接的油压装置4，与所述真空助力器7的输入部连接刹车泵总成8，所述油压装置4连接一个油压缸6，所述油压装置4的输入、输出口分别与所述油压缸6的输出、输入接口连接；所述油压缸6的油压输出端设有压力变送器5，所述压力变送器5的输出端与所述控制器9的输入接口电连接。

如图3，所述刹车泵总成8的推力杆11由电动推杆装置10推动，所述电动推杆装置10以推动电机19驱动，推动电机19的供电电源线连接控制箱9，推动电机19的输出轴带动所连接的螺杆20旋转，所述螺杆20前端嵌入螺纹连接的内螺推杆23，由所述内螺推杆23直接或通过推力输出端18连接所述推力杆11，推动所述推力杆做直线运动；所述内螺推杆23的螺纹凹槽内壁中螺旋状均匀埋设有多个位置传感器21。为了便于控制，推动电机是直流电机，精确改变推动电机的控制电压就可以即时改变螺杆的转速，进而改变内螺推杆的推进速度。推动电机视情况可以通过联轴器来连接螺杆20。

以反射式光电传感器为例，如图4，所述内螺推杆23内轴向设有多条线槽22，所述位置传感器21的输出引线通过所述线槽22集中引出，通过屏蔽线缆集中连接到控制箱9多芯的传感信号输入端，由传感信号输入端连接到控制箱内的数据转换模块25或处理器接口。

在螺纹的凹槽内嵌设的位置传感器，当螺杆20螺旋推进时，每经过一个位置传感器，则该位置传感器即时发回螺杆到达信号，并且在螺杆未离开过程中保持该信号。每一个螺旋周期内可以埋设多达16个或更多位置传感器，使得每一个螺距的直线距离，位置精度可以提高16倍以上，有效避免了直线位置检测安装精度和制作精度高的要求，因此而在提高精度的同时大幅降低了制作成本，尤其是，在推杆外设置精密传感器会面临因为设备运行过程中的震动、晃动等因素而造成的测量不稳定、不准确问题，更谈不上精度要求。

一种纯硬件的控制连接方案为，如图2，所述控制箱9内设有以控制输出方向顺次电连接的数据转换模块25、位置调理模块24、设定位置下的压力给定模块15、压力调理模块12、和PWM驱动模块13，所述PWM驱动模块13的输出端与所述推动电机19的驱动端电连接，所述推动电机19为直流电机；所述位置调理模块24的另一个输入端与位置给定模块26的输出端连接；多个所述位置传感器21的输出端分别连接到所述数据转换模块25的对应输入端，用于将不同位置的位置传感器开关信号排列转换为对应位置值的数据信号。数据转换模块可以由简单的逻辑电路搭接出来，例如根据进制转换电路由每周期内位置传感器的信号变化换算为位置代表信号，输出代表实际位置值的数据，因此数据转换模块25的输出就相当于螺杆推进或后退的具体位置，在与位置给定模块26比较后进行位置调理，修正位置误差，并根据当前位置给定相应的油压压力输出。所述油压装置4的油压驱动输出管路上设有压力变送器5，所述压力变送器5的输出端与所述压力调理模块12的另一个输入端电连接；将给定压力与压力变送器输出反馈的实测压力比较并进行压力调理模块12后，产生当前电机转速电压。将表示转速的电压经过PWM模块调制后输出给推动电机19，从而产生实际推力。整个控制过程可以根据设定的刹车过程数值模拟不同的刹车状态，从而精确测试不同的状态下的整体刹车装置各部分的性能，收集在对应速度、压力下的测试数据，对被测试产品做出全面评估，该刹车装置的各部分均可以替换为被测试产品进行模拟测试。

以上过程是利用硬件完成的对刹车过程的模拟，当然，整个测试过程如果利用计算机进行实时采集数据，实时分析并给出结果，将使实验过程更加明确具体，有利于在一个测试过程同时得出各部分的测试数据，并得出计算结果。

本发明方案创造性地将油压推进过程以电动推动方式实现，更加便于灵活控制和采样，位置检测传感器置于螺纹传动副的内部，避免了外部震动造成的不稳定，螺旋埋设的位置传感器更加利于以低的成本和工艺要求得到高精度的测试数据。

Claims (7)

1.一种电推动模拟油压刹车装置，包括依次连接的真空泵(1)、缓冲罐(3)、电接点真空压力表(2)、真空助力器(7)，以及与所述真空助力器(7)的输出部连接的油压装置(4)，与所述真空助力器(7)的输入部连接的刹车泵总成(8)，其特征是：

所述刹车泵总成(8)的推力杆(11)由电动推杆装置(10)推动，所述电动推杆装置(10)由推动电机(19)驱动，推动电机(19)的供电电源线连接控制箱(9)，推动电机(19)的输出轴带动所连接的螺杆(20)旋转，所述螺杆(20)前端嵌入与之螺纹连接的内螺推杆(23)，所述内螺推杆(23)直接或通过推力输出端(18)连接所述推力杆(11)，使所述推力杆做直线运动；所述内螺推杆(23)与螺杆(20)所形成的螺纹副内部螺旋状均匀埋设有多个位置传感器(21)；

所述位置传感器(21)埋设于内螺推杆(23)的螺纹凹槽内，所述内螺推杆(23)内轴向设有多条线槽(22)，所述位置传感器(21)的输出引线通过所述线槽(22)集中引出，通过屏蔽线缆集中连接到控制箱(9)多芯的传感信号输入端子，由传感信号输入端子连接到控制箱内的数据转换模块(25)或处理器接口。

2.根据权利要求1所述的电推动模拟油压刹车装置，其特征是：所述位置传感器(21)是反射式光电传感器。

3.根据权利要求1所述的电推动模拟油压刹车装置，其特征是：所述位置传感器(21)由所述螺杆(20)前端一侧埋设的磁钢和所述内螺推杆(23)内壁埋设的感应元件组成；所述内螺推杆(23)内轴向设有多条线槽(22)，所述位置传感器(21)的输出引线通过所述线槽(22)集中引出，通过屏蔽线缆集中连接到控制箱(9)多芯的传感信号输入端子，由传感信号输入端子连接到控制箱内的数据转换模块(25)或处理器接口。

4.根据权利要求3所述的电推动模拟油压刹车装置，其特征是：所述感应元件是干簧管或霍尔元件。

5.根据权利要求1所述的电推动模拟油压刹车装置，其特征是：所述油压装置(4)连接一个油压缸(6)，所述油压装置(4)的输入、输出口分别与所述油压缸(6)的输出、输入接口连接；所述油压缸(6)的油压输出端设有压力变送器(5)，所述压力变送器(5)的输出端与所述控制器(9)的输入接口电连接。

6.根据权利要求1所述的电推动模拟油压刹车装置，其特征是：所述控制箱(9)内设有以控制输出方向顺次电连接的数据转换模块(25)、位置调理模块(24)、设定位置下的压力给定模块(15)、压力调理模块(12)、和PWM驱动模块(13)，所述位置调理模块(24)的另一个输入端与位置给定模块(26)的输出端连接；

所述PWM驱动模块(13)的输出端与所述推动电机(19)的驱动端电连接，所述推动电机(19)为直流电机；所述油压装置(4)的油压驱动输出管路上设有压力变送器(5)，所述压力变送器(5)的输出端与所述压力调理模块(12)的另一个输入端电连接；

多个所述位置传感器(21)的输出端分别连接到所述数据转换模块(25)的对应输入端，用于将不同位置的位置传感器开关信号排列转换为对应位置值的数据信号。

7.根据权利要求6所述的电推动模拟油压刹车装置，其特征是：所述压力变送器(5)的输出端连接测量仪表(14)。