一种带有故障应付功能的刹车助力系统及其工作方法与流程
本发明属于车辆制动控制系统领域，更具体地说，涉及一种带有故障应付功能的刹车助力系统及其工作方法。
背景技术：
1、传统内燃机汽车的制动系统大多采用真空助力装置来协助驾驶者产生足够的制动力，而真空源来自于发动机或机械真空泵；而对于新能源汽车（燃料电池汽车和纯电动车）来说，没有发动机来提供真空动力源来提供制动助力，因此，与传统的真空助力相比，电动助力制动系统不需要任何真空源，能够完美地应用于电动车上；
2、现有的电动助力制动系统正常工作状态下，如图1和图2所示，在驾驶者踩下汽车踏板200之后，电机工作，并通过电机加丝杠的传动方式直接将电机的转动转换为丝杠的平动，以使丝杆内杆300驱动推动杆100以将其推向刹车总泵以实现刹车，此时丝杆内杆300外侧的导向杆500为其提供导向作用，外套杆400不会出现大幅度位移；该过程中，在电机的驱动下，用于驱动推动杆100的力大部分来源于电机的作用力，而非驾驶者脚踩的力，因此驾驶者无需太过用力即可将车刹停；
3、但是电动助力系统难免出现故障，当电机或电机输出传动的机构出现故障时，电动助力器的助力失效，此时驾驶者只能靠脚踩汽车踏板200，以使外套杆400平动，以驱动外套杆400将推动杆100推向刹车总泵以实现刹车；此时驱使外套杆400运动的力完全是由驾驶者提供的，而汽车高速行驶过程中的突然刹车需要克服极大的惯性，这将导致驱使外套杆400的运动需要很大的力，很多驾驶者力气不够，这将导致在电动助力系统故障时，利用驾驶员的脚踏力去制动不仅响应速度低，而且制动难度大，降低了车辆行驶安全性，容易引起车辆行驶事故。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题在于提供一种带有故障应付功能的刹车助力系统及其工作方法，它可以实现确保在电机控制的助力系统损坏时，仍能提供将推杆推向刹车总泵的助力，避免由于电机控制的助力系统损坏时，驾驶者力气不够导致车辆来不及刹车，而带来的事故，提高了车辆行驶的安全性。
2、本发明的一种带有故障应付功能的刹车助力系统，其输入端与踏板连接，其输出端与刹车总泵连接，包括
3、一端与刹车总泵连接的推杆、
4、输出端与推杆另一端抵接的第一助力系统、
5、第二助力系统和控制器；
6、所述第一助力系统由电机驱动以在踏板受力后驱使推杆运动；推杆上设有压缩运动后具有弹性复位能力的弹性件；
7、所述第二助力系统包括电磁阀、导向芯、推动架和不依赖于第一助力系统运行与否的第二位移传感器；
8、所述推动架包括第一推动部、滑动导向部和第二推动部；
9、第一推动部抵接于推杆和第一助力系统的输出端之间，第二推动部连接电磁阀的输出端，以使推动架在电磁阀的控制下具有将推杆推向刹车总泵的能力；
10、导向芯固定设置于推杆的外侧且平行，导向芯与推动架的滑动导向部滑动连接，以为推动架在推杆长度方向上的运动提供导向作用；
11、根据第一助力系统信号和第二位移传感器信号，通过判断出故障并由控制器驱动电磁阀以实现第二助力系统刹车。
12、作为本发明的进一步改进，第一助力系统还包括丝杆、套设于丝杆外周的外套杆、套设于外套杆外周并与其滑动连接的传动机构；
13、丝杆的一端与推杆抵接，另一端与踏板连接；丝杆固定连接有第一传感器，以检测丝杆的受力或位移；
14、外套杆的一端与踏板连接，以使其受力沿其长度方向运动；
15、控制器与电机电性连接，控制器分别与第一传感器、第二位移传感器和电磁阀电性连接；
16、传动机构与电机的输出端连接，以在电机的驱动下具有控制丝杆将推杆推向刹车总泵的能力；
17、第二位移传感器安装在外套杆上，以检测外套杆的位移；
18、所述故障条件为：第二位移传感器运行至一定间距阈值，第一传感器和电机均不运行；或者，第一传感器和/或电机运行后不再运行，而第二位移传感器运行过间距阈值持续运行。
19、作为本发明的进一步改进，电磁阀和电机沿推杆长度方向排布；电磁阀的输出端的输出方向与将推杆推向刹车总泵的力的方向相同；导向芯朝远离踏板的方向延伸，以使导向芯的长度范围内至少包括电磁阀和电磁阀输出端的部分输出范围。
20、作为本发明的进一步改进，导向芯为原有设置于第一助力系统内的导向杆朝远离踏板的方向延伸后设置；电磁阀设置于电机远离踏板的后部的空位，以使电磁阀和推动架的设置位置为第一助力系统中的唯一位置。
21、作为本发明的进一步改进，推动架为两端部分别朝相反方向弯折的z型架；推动架与推杆抵接的第一推动部朝推杆倾斜a°设置，第一推动部朝推杆与导向芯轴线的垂直线的夹角为a°角，a°的度数在2°~5°之间；推动架的第二推动部朝电磁阀倾斜b°设置；第二推动部与导向芯轴线的垂直线的夹角为b°角，b°的度数在2°~5°之间。
22、作为本发明的进一步改进，导向芯为长度方向与推杆长度方向一致的杆状；滑动导向部是滑套，滑套沿导向芯长度方向套设于导向芯外周；滑套的内径大于导向芯的外径，以使滑套内壁与导向芯之间始终存在间隙；所述间隙内设置有滚珠，所述滚珠同时与滑套的内壁、导向芯的外壁抵接，以为滑套沿导向芯长度方向的滑动提供导向作用。
23、作为本发明的进一步改进，导向芯的数量为两根，两根导向芯沿推杆的对称轴呈对称设置；其中至少一根导向芯靠近电磁阀一侧，推动架中的滑套与靠近电磁阀一侧的导向芯套接。
24、作为本发明的进一步改进，电磁阀与导向芯之间固定设置有隔板，隔板与电磁阀固定连接，隔板与导向芯之间存在间隙，所述间隙的范围为1.8~2.2mm，以使电磁阀与导向芯之间存在间隙；所述间隙至少大于电磁阀工作时由于震动产生的位移距离，以使其具有防止电磁阀工作时震动靠近导向芯，而对滑动导向部的滑动产生干涉的能力。
25、作为本发明的进一步改进，控制器还电性连接有急刹检测系统；急刹检测系统包括信息收集部和急刹判断部；信息收集部连接有全球定位系统，以至少接收本车辆和其他车辆的行驶信息；急刹判断部与信息收集部电性连接，以使急刹判断部根据信息收集部内信息，判断本车辆至少相对于所述其他车辆是否满足发出急刹车信号的条件，以指导控制器控制电磁阀的工作。
26、一种刹车助力系统的工作方法，为根据一种带有故障应付功能的刹车助力系统的工作方法，包括以下步骤：车辆起步和停车完成前自主对第二助力系统是否正常工作进行检测；
27、急刹检测系统实时监测是否发出急刹车信号，以指导电磁阀工作；
28、驾驶者主动踩下踏板时，第一助力系统正常工作则由第一助力系统提供助力将推杆推向刹车总泵，第一助力系统故障则由第二助力系统提供助力将推杆推向刹车总泵，并向外界发送故障信号。
29、作为本发明的进一步改进，驾驶者主动踩下踏板后，一种刹车助力系统的工作方法包括以下步骤：
30、s04：第一传感器产生压力/位移信号、第二位移传感器检测到外套杆出现位移，并同时将信号传输至控制器；当第一传感器和第二位移传感器均产生信号时，进行s05；当第二位移传感器有信号但是第一传感器无信号时，向外界发送第一传感器损坏警报，并进行s08；
31、s05：控制器电机工作；控制器检测到电机工作则进行s06，控制器检测到电机不工作则进行s07；
32、s06：第一助力系统工作：电机控制丝杆沿其长度方向朝靠近刹车总泵的方向运动，以将推杆同步推向刹车总泵，以控制车辆实现刹车；
33、s07：控制器检测到电机不工作，向外界发送电机损坏警报，并进行s08；
34、s08：第二位移传感器检测到外套杆出现位移，且所述位移距离超过间距阈值，进行s09；
35、s09：第二助力系统工作：控制器控制电磁阀工作，电磁阀的输出端作用于第二推动部，以推动推动架朝远离电磁阀的方向运动，以将推杆推向刹车总泵，以控制车辆实现刹车；
36、s10：当外套杆的位移距离完全归零时，第二位移传感器不产生位移信号，控制器控制电磁阀停止工作，以使车辆重新可以行驶；此时推杆和推动架在弹性复位力的驱动下朝靠近第一助力系统输出端的方向运动，直至第一推动部与第一助力系统输出端抵接。
37、作为本发明的进一步改进，车辆起步和停车完成前自主对第二助力系统是否正常工作进行检测的步骤包括：控制器控制电磁阀工作，以使电磁阀驱使推动架朝远离电磁阀的方向运动，以使第一推动部驱使推杆推向刹车总泵；若检测到刹车总泵工作，则第二助力系统完好；若检测到刹车总泵不工作，则第二助力系统出现故障，发出警报。
38、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
39、（1）驾驶者主动踩下踏板时，第一助力系统正常工作则由第一助力系统提供助力，第一助力系统故障则由第二助力系统提供助力，确保在电机控制的助力系统损坏时，仍能提供将推杆推向刹车总泵的助力，避免由于第一助力系统故障或损坏，驾驶者力气不够导致车辆来不及刹车，而带来的事故，提高了车辆行驶的安全性，解决了汽车刹车过程中刹车过硬的问题，提高了驾驶者的行车体验和驾驶体验；且当第一助力系统工作时，第二助力系统不工作，无需耗费能源，与传统的刹车助力系统耗能差距小；
40、（2）由于第二助力系统由电磁阀控制，电磁阀响应速度快，当所提供的电流足够大时，电磁阀的推力可以达到瞬间将推杆推向刹车总泵，一方面弥补了第一助力系统故障可能带来的反应延时，另一方面有利于车辆的快速制动，以确保在第一时间刹车避免事故发生；
41、（3）电磁阀和电机沿推杆长度方向排布，符合紧凑性原则；导向芯的长度范围内至少包括电磁阀和电磁阀输出端的部分输出范围，一方面为推动架提供了运动空间，另一方面该设计使得本方案相较于现有技术而言，仅仅只有长度方向上的尺寸发生变化，有利于车辆的优化和更新换代；且内部结构变化小，只需改变部分零件的尺寸即可实现，无需大量的新模具的设计和制造，降低了生产成本；
42、（4）由于长时间使用下，电磁阀的输出端施加于推动架的力会推动其端部朝远离电磁阀的方向倾斜形变，同理，推动架的另一端也会朝远离推杆的方向倾斜形变，从而影响推动架的使用效果，因此推动架的两个端部的倾斜设置在一定程度上减慢了这种形变的发生，在避免形变影响工作效率的同时，延长了使用寿命；
43、（5）滑套与导向芯之间设置滚珠以在减小摩擦的同时，为滑套沿导向芯长度方向的滑动提供导向作用；
44、（6）在现有技术中，推杆的两侧本身就分别设置有长度方向与之相同的导向杆，而在本方案中，将原有的导向杆用作导向芯，用于第二助力系统的导向作用，以实现第一助力系统故障的情况下由第二助力系统实现助力，改变结构小，实现作用大，具有积极意义，且优化成本低，市场效益大；
45、（7）两根导向芯和两根滑套的设计，不仅是对原有结构的充分利用，还使得推动架的受力更加均匀，避免长时间使用可能出现的形变偏转，使得推动架的滑动更顺畅，延长了使用寿命，提高了使用效率；
46、（8）第二位移传感器达到间距阈值并启动第二助力系统工作后，只有当外套杆的位移距离完全归零、第二位移传感器不产生位移信号时，电磁阀才会停止工作，使得刹车过程中无需驾驶者一直踩刹车，考虑到了长时间踩刹车对驾驶者带来的疲惫感，优化了驾驶者的刹车体验和行车体验；
47、（9）加上急刹检测系统的设计，使得车辆的行驶过程始终受到急刹检测系统的监测，一旦出现需要急刹的情况，即使驾驶者反应不过来，急刹检测系统也会指导控制器工作以实现急刹，对车辆行驶安全加上了双重保险，确保了驾驶者行车过程中的人身安全。
技术特征：
1.一种带有故障应付功能的刹车助力系统，其输入端与踏板（2）连接，其输出端与刹车总泵（5）连接，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的一种带有故障应付功能的刹车助力系统，其特征在于：第一助力系统还包括丝杆、套设于丝杆外周的外套杆、套设于外套杆外周并与其滑动连接的传动机构；
3.根据权利要求1所述的一种带有故障应付功能的刹车助力系统，其特征在于：电磁阀（43）和电机沿推杆（1）长度方向排布；电磁阀（43）的输出端的输出方向与将推杆（1）推向刹车总泵（5）的力的方向相同；导向芯（42）朝远离踏板（2）的方向延伸，以使导向芯（42）的长度范围内至少包括电磁阀（43）和电磁阀（43）输出端的部分输出范围。
4.根据权利要求3所述的一种带有故障应付功能的刹车助力系统，其特征在于：导向芯（42）为原有设置于第一助力系统内的导向杆朝远离踏板（2）的方向延伸后设置；电磁阀（43）设置于电机远离踏板（2）的后部的空位，以使电磁阀（43）和推动架（41）的设置位置为第一助力系统中的唯一位置。
5.根据权利要求1所述的一种带有故障应付功能的刹车助力系统，其特征在于：推动架（41）为两端部分别朝相反方向弯折的z型架；推动架（41）与推杆（1）抵接的第一推动部朝推杆（1）倾斜a°设置，第一推动部朝推杆（1）与导向芯（42）轴线的垂直线的夹角为a°角；推动架（41）的第二推动部朝电磁阀（43）倾斜b°设置；第二推动部与导向芯（42）轴线的垂直线的夹角为b°角。
6.根据权利要求1所述的一种带有故障应付功能的刹车助力系统，其特征在于：导向芯（42）为长度方向与推杆（1）长度方向一致的杆状；滑动导向部是滑套（413），滑套（413）沿导向芯（42）长度方向套设于导向芯（42）外周；滑套（413）的内径大于导向芯（42）的外径，以使滑套（413）内壁与导向芯（42）之间始终存在间隙；所述间隙内设置有滚珠，所述滚珠同时与滑套（413）的内壁、导向芯（42）的外壁抵接，以为滑套（413）沿导向芯（42）长度方向的滑动提供导向作用。
7.根据权利要求6所述的一种带有故障应付功能的刹车助力系统，其特征在于：导向芯（42）的数量为两根，两根导向芯（42）沿推杆（1）的对称轴呈对称设置；其中至少一根导向芯（42）靠近电磁阀（43）一侧，推动架（41）中的滑套（413）与靠近电磁阀（43）一侧的导向芯（42）套接。
8.根据权利要求1所述的一种带有故障应付功能的刹车助力系统，其特征在于：电磁阀（43）与导向芯（42）之间固定设置有隔板，隔板与电磁阀（43）固定连接，隔板与导向芯（42）之间存在间隙，以使电磁阀（43）与导向芯（42）之间存在间隙；所述间隙至少大于电磁阀（43）工作时由于震动产生的位移距离，以使其具有防止电磁阀（43）工作时震动靠近导向芯（42），而对滑动导向部的滑动产生干涉的能力。
9.根据权利要求2所述的一种带有故障应付功能的刹车助力系统，其特征在于：控制器还电性连接有急刹检测系统；急刹检测系统包括信息收集部和急刹判断部；信息收集部连接有全球定位系统，以至少接收本车辆和其他车辆的行驶信息；急刹判断部与信息收集部电性连接，以使急刹判断部根据信息收集部内信息，判断本车辆至少相对于所述其他车辆是否满足发出急刹车信号的条件，以指导控制器控制电磁阀（43）的工作。
10.一种刹车助力系统的工作方法，其特征在于，为根据权利要求1至9任意一项所述的一种带有故障应付功能的刹车助力系统的工作方法，包括以下步骤：车辆起步和停车完成前自主对第二助力系统是否正常工作进行检测；
技术总结
本发明公开了一种带有故障应付功能的刹车助力系统及其工作方法，属于车辆制动控制系统领域。一种带有故障应付功能的刹车助力系统，包括推杆、第一助力系统、第二助力系统和控制器；所述第二助力系统包括电磁阀、导向芯、推动架和第二位移传感器；所述推动架包括第一推动部、滑动导向部和第二推动部；第一推动部抵接于推杆和第一助力系统的输出端之间，第二推动部连接电磁阀的输出端；导向芯与滑动导向部滑动连接；根据第一助力系统信号和第二位移传感器信号，判断出故障并由控制器驱动电磁阀以实现第二助力系统刹车。它可以避免由于电机控制的助力系统损坏时，驾驶者力气不够导致车辆来不及刹车，而带来事故，提高车辆行驶的安全性。
技术研发人员：胡欣汉,蓝伟林,黄伟
受保护的技术使用者：杭州辚萧科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23