一种液压驱动单元故障模拟装置

技术领域

本发明涉及液压式线控制动系统技术领域，特别是涉及一种液压驱动单元故障模拟装置。

背景技术

线控技术源于飞机控制系统，具有响应精准迅速的优点，但由于该技术用部分电子电气部件替代了传统的机械部件，可靠性受到影响，需要较高成本降低故障率，并且线控制动系统的制动增益系数与传统的液压制动系统相比较低，受车载电气系统的限制，多年来在汽车领域得不到广泛推广，然而新能源汽车尤其纯电动汽车的发展给线控技术在汽车制动系统中的普及带来了转机，目前线控制动是汽车电动化、智能化的必然选择。

根据制动执行机构的不同，线控制动系统可以分为液压式线控制动系统(Electro-HydraulicBrake，EHB)和机械式线控制动系统(Electro-MechanicalBrake，EMB)。目前EMB处在研究阶段，还不具备进入市场的条件；而EHB以传统的液压制动系统为基础，用电子器件替代了部分机械部件的功能，使用制动液作为动力传递媒介，同时具备液压备份制动系统，是目前主流的技术方案。EHB又可以分为两种，一种带高压蓄能器，另一种由电机直接推动主缸活塞，如2009年日本日立公司首次推出的电液线控制动系统，用直流无刷超高速电机配合滚珠丝杠直接推动主缸活塞达到电液线控制动。

进一步地，根据集成度的高低，EHB可以分为Two-box和One-box两种技术方案。Two-box是指制动系统主体包括电子助力器和电子稳定控制模块，分别实现基础制动功能和稳定性功能；而One-box是指制动系统将基础制动系统和车身稳定控制系统集成为一体。One-box具有成本低，缩短制动距离等优势，有望成为新能源汽车线控制动主流方案。

此外，电子液压制动系统共分成四大部分：制动踏板单元、液压驱动单元、制动执行单元、电子控制单元。其中“电动机+减速机构”是液压驱动单元方案之一，主要原理为通过将电机的力矩转化成直线运动机构上的推力从而推动主缸产生相应的液压力。

而上述EHB的One-box方案中液压驱动单元与传统汽车制动系统相比，主要在于区别在于传动机构一方面作为把电机旋转运动转化为直线运动的旋转副，另一方面作为减速器，将电机的转速降低来增大扭矩，推动主缸活塞。传动机构作为该系统主要部件之一，安装偏心会在EHB运行中产生噪音，并且影响液压驱动单元使用寿命。

针对上述情况，对液压驱动单元的偏心故障模拟，尤其是对液压驱动单元中传动机构安装偏心时，产品噪音与耐久性的测试很有必要。

目前电机偏心测试装置主要为针对电机转子的偏心模拟，并且故障模拟的模式比较单一，也难以设定不同的偏心量进行全面的测试。中国专利申请CN110133497A中公开了一种电机多偏心故障模拟方法与装置，在电机转子轴两端对称布置一个带有步进电机的支架，通过安装两个步进电机带动转子轴两端移动，从而设定不同的偏心量。虽然该申请可以针对电机转子设定不同偏心量，但不能应用于液压驱动单元的传动机构中模拟偏心故障，并且由于该申请方案中包含两个步进电机，也进一步增加了装置成本。因此，针对液压驱动单元故障模拟，尤其是传动机构的偏心模拟，是本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决在EHB液压驱动单元中通过调整传动机构偏心量，模拟传动机构安装偏心故障，从而测试EHB运行中液压驱动单元噪音与耐久性。

为解决上述问题，本发明提出一种液压驱动单元故障模拟装置，用于控制车辆电子液压制动系统的液压驱动单元模拟故障状态，包括基座，固定在所述基座上的支架，所述支架用于与所述液压驱动单元的电机的转子可相对转动地连接，并且所述支架与所述液压驱动单元的电机的外壳一体成型。

进一步地，所述液压驱动单元故障模拟装置还包括装设在所述基座上的调心机构，所述液压驱动单元的防旋转套偏心安装在所述调心机构上，所述液压驱动单元的传动机构与所述防旋转套连接，从而通过调心机构调整所述传动机构与活塞中的至少一者的偏心状态，以控制所述传动机构与活塞中的至少一者模拟故障状态。

进一步地，所述调心机构包括调心组件、锁定组件和连接组件，所述调心组件与所述锁定件传动连接，所述连接组件将所述调心组件和所述锁定组件固定在所述基座上，通过调整所述调心组件与所述锁定件之间相对位置，从而调整所述传动机构的偏心状态。

进一步地，所述调心组件包括内环面和外环面的几何中心线平行且不共线的环状结构，所述内环面形成供所述传动机构与所述活塞运动的偏心孔。优选地，所述调心组件的外环面设有齿形的第一啮合部，所述锁定件的底面设有用于与所述调心组件第一啮合部啮合的第二啮合部。

进一步地，所述防旋转套连接在所述调心组件上，所述防旋转套几何中心线与所述调心组件内环面几何中心线共线，所述传动机构通过所述防旋转套偏心安装在所述调心组件上，通过调整所述调心组件与所述锁定件之间相对位置，改变所述调心组件内环面几何中心线位置，从而调整所述传动机构的偏心状态。

进一步地，所述调心组件，包括用于直接调整所述传动机构的偏心量的第一调心件，以及用于调整所述活塞右端偏心状态的第二调心件，通过所述第二调心件间接配合调整与活塞连接的传动机构偏心状态。所述锁定件包括调整所述第一调心件内环面几何中心位置的第一锁定件，和调整所述第二调心件内环面几何中心位置的第二锁定件。

进一步地，所述液压驱动单元中活塞导向套连接在所述第二调心件上，所述活塞导向套几何中心线与所述第二调心件内环面几何中心线共线，所述活塞导向套用于限制活塞直线运动轨迹，并且配合所述防旋转套同步调整与所述活塞导向套相配合的所述活塞偏心状态，从而调整与所述活塞连接的所述传动机构的偏心状态。

进一步地，所述基座上包括装设所述液压驱动单元中传动机构与活塞的通孔，所述活塞导向套装设在所述通孔中，与所述基座间隙配合，并且通过所述第二调心件固定在所述基座上；所述基座上设有用于装设所述第一调心件的第一容置槽与用于装设所述第二调心件的第二容置槽，所述第一容置槽、第二容置槽、通孔相连通。

通过上述方案可实现模拟液压驱动单元不同的偏心故障，通过调整液压驱动单元中传动机构安装时不同的偏心量，全面测试液压驱动单元运行时噪音以及耐久性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例1中液压驱动单元故障模拟装置爆炸图

图2为图1另一视角的爆炸图

图3为液压驱动单元故障模拟装置剖视图。

图4为实施例2液压驱动单元故障模拟装置爆炸图。

图5为图4另一视角的示意图。

图6为液压驱动单元故障模拟装置原理图。

图7为具体实施方式中e

图8为具体实施方式中e

图中：

1-支架；2-第一轴承；3-电机转子；41-丝杠，42-丝杠螺母；5-第二轴承；6-防旋转套，7-活塞，8-基座；91a-第一调心件，91b-第一锁定件，92a-第二调心件，92b-第二锁定件；10-活塞导向套；111-第一连接件；112-第二连接件；113-第三连接件。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的特定实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的描述，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，而不是指示或暗示相对的重要性或者特定的顺序。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体，意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

实施例1

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种液压驱动单元故障模拟装置，用于控制车辆电子液压制动系统的液压驱动单元模拟故障状态，包括基座1、固定在所述基座1上的支架2，所述支架2优选为通过第一连接件111装设在所述基座1上，所述支架2用于与所述液压驱动单元的电机的转子3可相对转动地连接，所述电机转子3通过第一轴承2装设在所述支架2上，所述支架2与所述液压驱动单元的电机的外壳一体成型；所述液压驱动单元中传动机构41，42包括连接在所述电机转子3中的丝杠41，以及与所述丝杠41相配合的丝杠螺母42；还包括连接在所述丝杠螺母42上的活塞7，所述活塞7另一端为自由端；液压驱动单元中的防旋转套6与所述丝杠螺母42传动连接，防止所述丝杠螺母42旋转；所述液压驱动单元中的活塞导向套10连接在所述基座8上，确保所述活塞7直线运动轨迹；当电机通电，滚珠丝杠41与丝杠螺母42一方面作为把电机转子3旋转运动转化为直线运动的旋转副，另一方面作为减速器，将电机转子3的转速降低来增大扭矩，推动主缸活塞。

此外，所述液压驱动单元故障模拟装置还包括装设在所述基座1上的调心机构91，92，所述液压驱动单元的防旋转套6偏心安装在所述调心机构91，92上，所述液压驱动单元的传动机构41，42与所述防旋转套6连接，从而通过调心机构91，92调整所述传动机构41，42与所述活塞7中的至少一者的偏心状态，以控制所述传动机构41，42与所述活塞7中的至少一者模拟故障状态。

进一步地，所述调心机构91，92，93包括调心组件91a，92a、锁定组件91b，92b和连接组件91c，92c，所述调心组件91a，92a与所述锁定件91b，92b传动连接，所述连接组件91c，92c将所述调心组件91a，92a和所述锁定组件91b，92b固定在所述基座1上，通过调整所述调心组件91a，92a与所述锁定件91b，92b之间相对位置，从而调整所述传动机构41，42的偏心状态。

优选地，所述调心组件91a，92a包括内环面和外环面的几何中心线平行且不共线的环状结构，所述内环面形成供所述传动机构41，42与所述活塞7运动的偏心孔。所述防旋转套6连接在所述调心组件91a，92a上，所述防旋转套6几何中心线与所述调心组件91a，92a内环面几何中心线共线，所述传动机构41，42通过所述防旋转套6偏心安装在所述调心组件91a，92a上，通过调整所述调心组件91a，92a与所述锁定件91b，92b之间相对位置，改变所述调心组件91a，92a内环面几何中心线位置，从而调整所述传动机构41，42的偏心状态。所述防旋转套6可选择通过第二连接件112与所述调心组件91a，92a固定连接。

优选地，所述调心组件91a，92a，包括用于直接调整所述传动机构41，42的偏心量的第一调心件91a，以及用于调整所述活塞7右端偏心状态的第二调心件92a，通过所述第二调心件92a间接配合调整与活塞7连接的传动机构41，42偏心状态。所述液压驱动单元中活塞导向套10连接在所述第二调心件92a上，所述活塞导向套10几何中心线与所述第二调心件92a内环面几何中心线共线，所述活塞导向套10用于限制活塞7直线运动轨迹，并且配合所述防旋转套6同步调整与所述活塞导向套10相配合的所述活塞7偏心状态，从而调整与所述活塞7连接的所述传动机构41，42的偏心状态。所述活塞导向套10优选通过第三连接件113与所述调心组件91a，92固定连接。

进一步地，所述锁定件91b，92b包括调整所述第一调心件91a内环面几何中心位置的第一锁定件91b，和调整所述第二调心件92a内环面几何中心位置的第二锁定件92b。

此外，所述基座1上包括装设所述液压驱动单元中传动机构41，42与活塞7的通孔，所述活塞导向套10装设在所述通孔83中，与所述基座1间隙配合，并且通过所述第二调心件92a固定在所述基座1上；所述基座1上设有用于装设所述第一调心件91a的第一容置槽81与用于装设所述第二调心件92a的第二容置槽82，所述第一容置槽81、第二容置槽82、通孔83相连通。

当所述液压驱动单元需要模拟偏心故障，调整锁定组件91b，92b与调心组件91a，92a之间的相对角度，从而设定不同偏心量。为方便安装及拆卸，调心组件91a，92a与锁定组件91b，92b优选齿啮合连接，具体为所述调心组件91a，92a的外环面设有齿形的第一啮合部，所述锁定件91b，92b的底面设有用于与所述调心组件91a，92a第一啮合部啮合的第二啮合部，通过设置锁定组件91b，92b，防止调心组件91a，92a安装在基座8上时发生松动。

优选地，调心组件91a，92a端面设有刻度，以及基准定位标记，方便调整所述传动机构41，42的不同偏心量。

请参阅图6-8，以下为本发明应用在EHB的One-box方案中液压驱动单元故障模拟的偏心调整原理说明。

所述液压驱动单元故障模拟装置调整丝杠螺母42偏心所参考的基准为电机转子3几何中心线。

因此，丝杠螺母42实际偏心量以电机转子3几何中心线为基准中心线，以电机转子3几何中心为基准中心O

A

当调整丝杠螺母42偏心量时，例如设定第一调心件外环面几何中心初始偏心坐标为(0，0，-46)；丝杠螺母42验证沿Z轴移动行程记为s，s单位为mm，则第一调心件外环面几何中心(0，0，s-46)。

A1B1为第一调心件91a外环面几何中心B1相对于基准线的偏心量e

B1C1为第一调心件91a内环面几何中心C1相对于第一调心件91a外环面几何中心B1的偏心量e

安装时，设置防旋转套6几何中心线与第一调心件91a内环面几何中心线共线，因此与防旋转套6传动连接的丝杠螺母42几何中心与第一调心件91a内环面几何中心C1重合；

则A1C1为丝杠螺母42几何中心O

并且设定e

并且，在空间直角坐标系中，根据三角形边长公式，丝杠螺母42几何中心O

为配合调整丝杠螺母42偏心量，设定第二调心件92a外环面几何中心初始偏心坐标为(0，0，19)；丝杠螺母42验证沿Z轴移动行程记为s，s单位为mm，第二调心件92a外环面几何中心(0；0；19+s)；活塞7右端几何中心坐标记为O

A2B2为第二调心件92a外环面几何中心B2相对于基准线的偏心量e

B2C2为第二调心件92a内环面几何中心C2相对于为第二调心件92a外环面几何中心B2的偏心量e

A2C2为第二调心件92a内环面C2相对于基准线的实际偏心量H

第二调心件92基准标记与第一锁定件91b相对角度记为Φ

安装时，设置活塞导向套10几何中心与第二调心件92a内环面几何中心重合，因此装设在活塞导向套10中的活塞7几何中心与第二调心件92a内环面几何中心C2重合；

并且设定e

并且，在空间直角坐标系中，根据三角形边长公式，活塞7右端几何中心O

第一调心件91a内环面几何中心C1与第二调心件92a内环面几何中心C2的连线C1C2与Z轴的夹角为β；C1C2的长度记为d，单位mm；

β＝arcsin((√(e

进一步地，例如e1＝e2＝0.5，e3＝e4＝0.3时，

则：丝杠螺母42最大可调偏差H

活塞7最大可调偏差H

当Φ

则：C1C2最大偏转角度βmax＝(arcsin((e1+e2)/C1C2))*180/π＝(arcsin(1/65))*180/π＝0.0154*180/π＝0.86°

实施例2：

请参阅图4与图5，本实施例与实施例1的区别主要在于：所述调心组件91a，92a外环面齿形结构占外环面周长的1/4，即所述锁定组件91b，92b与所述调心组件91a，92之间可调整的角度区间为[0°，90°]。

结合图6，所述第一调心件91a内环面几何中心C1相对于所述第一调心件91a外环面几何中心B1的偏心量e

在一个具体实施例中，设定e

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。