【技术培训】大众电控机械式驻车制动器

作者:推拉门 发布时间:2020-08-01 11:39

  
 

  
 

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  简介
 

  
 

  电控机械式驻车制动器整体一览

  
 

  
 

  电控机械式驻车制动器的优点

  
 

  与传统的手动制动器相比,电控机械式驻车制动器具有很多优点,例如:
- 在内部空间结构中有更大的自由度

  无需安装手动制动杆,并由一个按钮来替代。这样就可以使内部空间结构具有更大的自由度并且使中控台和脚部空间的设计更自由。

  - 对于顾客来说,扩展了的功能性

  由于使用了电子控制系统和 CAN- 联网,电控驻车制动器能提供给顾客更多有用的功能 ( 例如 AUTO HOLD (自动保持)功能或动态起动辅助功能 ) 以及更高的舒适度。

  - 装配过程中的优点
由于无需安装手动制动杆及手制动拉索,大大简化了车辆的生产过程和装配过程。

  - 自诊断功能

  电控机械式驻车制动器是一个机电一体化系统。该系统的功能会被持续监控。

  
 

  电控机械式驻车制动器与传统的手动制动器的比较

  
 

  
 

  
 

  系统概览
 

  
 

  
 

  
 

  系统元件
 

  
 

  后车轮制动执行器

  
 

  制动执行器是一个电控机械式伺服单元,它集成在后车轮制动钳中。通过电机、多级变速器及螺杆传动,制动执行器将命令“操作驻车制动器”转换成相应的力,然后制动摩擦片以这个力压靠到制动盘上。

  齿轮

  
 

  只需要一个很小的制动活塞冲程运动就可以进行电控机械式制动。

  电机转动运动到直线运动的整体传动比为 1:150,并分成三步进行。也就是说,电机转动 150 转,能带动螺杆转动 1 次。

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  第一步 - 齿形皮带齿轮

  从电机到斜盘式齿轮输入端完成第一步传动,传动比为 1:3。

  第二步 - 斜盘式齿轮

  通过斜盘式齿轮进行第二步传动,传动比为 1:50 。

  第三步 - 螺杆传动

  在第三步传动过程中,通过螺杆传动将转动运动转化为冲程运动。

  
 

  螺杆传动

  
 

  通过螺杆传动,将转动运动转变冲程运动。斜盘式齿轮直接传动螺杆。螺杆转动的方向决定,螺纹上的压力螺母向前或向后移动。

  
 

  螺杆机械装置是自锁式的。电控机械式制动器起动后,即使不通电时,系统也保持锁止状态。

  
 

  压力螺母纵向安装在制动活塞中,并可以滑动,这就是说,螺母只可以进行轴向运动。制动活塞内部形状及压力螺母的形状决定,螺母不能旋转。

  
 

  齿形皮带齿轮

  
 

  电机与斜盘式齿轮之间通过齿形皮带齿轮进行了第一步传动,传动比为 1:3。齿形皮带齿轮由一个小齿轮 (电机输出端)和一个大齿轮 (斜盘式齿轮输入端)构成。两个齿轮间用皮带连接。两个齿轮大小的比值决定了传动比。

  
 

  斜盘式齿轮

  
 

  通过斜盘式齿轮进行第二步传动,传动比为 1:50。斜盘式齿轮由一个大齿轮,斜盘轮和从动轮组成。斜盘轮通过2个凸耳固定在外壳中,并且无法转动。这样,斜盘轮只能作摆动运动。

  
 

  轴固定在从动轮上。
大齿轮固定在这个轴上。斜盘轮插在大齿轮轮毂上。轮毂和轴之间有一个角度错位。由于这个角度错位引起了斜盘轮的摆动运动。

  大齿轮旋转期间,总是斜盘轮的2个齿和从动轮的2个齿啮合。这也就是说,总是在大齿轮轮毂材料强度最低的地方(a)发生啮合。

  因此,大齿轮转动半圈之后,斜盘轮 / 从动轮齿轮组在斜盘轮位置2 进行啮合。

  
 

  
 

  斜盘轮有51个齿,从动轮有 50个齿。这样就使得齿和齿槽间永远不可能完全啮合。因此斜盘轮的齿始终啮合在从动轮一个齿面上。通过这个压力,从动轮继续转动一个小角度。

  这样,从动轮就移动到位置 1,然后一直继续与从动轮的齿面啮合,直到到达斜盘轮齿位置 2 处。

  
 

  
 

  这样,大齿轮每转动一圈,从动轮就能移动一个齿宽。因为从动轮有50个齿,所以大齿轮必须转动 50 次, 才能使从动轮转动一次。因此,这一步的传动比为 1:50。

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  后车轮制动执行器的功能

  
 

  电控机械式

  如果需要关闭驻车制动器,电控机械式驻车制动器控制单元会起动电机。

  电机通过皮带盘和斜盘式齿轮传动螺杆。螺杆转动,使得螺纹上的压力螺母向前移动。压力螺母移动到制动活塞上,并将其压向制动摩擦片。制动摩擦片从另一侧压制动盘。这样,就造成密封环沿制动摩擦片方向发生变形。由于这个压力,使得电机的耗电量升高。

  制动过程中,电控机械式驻车制动器控制单元全程测量电机的耗电量。当耗电量超过一定值时,控制单元关闭对电机的供电。

  驻车制动器打开时,螺杆上的压力螺母向后移动。制动活塞被松开。随着密封环逐渐恢复原形,并且制动盘由此可能产生的不平衡度,制动活塞缩回。制动摩擦片离开制动盘。

  
 

  液压方式
动态紧急制动时 (行驶时按了电控机械式驻车制动器按钮)

  通过制动管路制动液的压力升高。这个压力将制动活塞压向制动摩擦片。制动摩擦片抵住制动盘。这样,就是密封环沿制动摩擦片方向发生了变形。制动过程结束后,制动液压力下降。制动活塞松开。随着密封环逐渐恢复原形,并且制动盘由此可能产生的不平衡度,制动活塞缩回。制动摩擦片离开制动盘。

  
 

  
 

  离合器位置传感器 G476

  
 

  离合器位置传感器固定在主动缸上。通过这个传感器可以获知,驾驶员是否踩了离合器踏板。

  下列情况时,需要使用离合器位置传感器信号:
- 用于发动机起动,
- 为了关闭定速巡航装置,
- 为了暂时降低喷射量以及阻止由此而产生的换档过程中发动机急冲现象以及
- 用于电控机械式驻车制动器 “动态起动辅助”功能。

  
 

  车身

  主动缸通过插销节固定在支撑座上。
驾驶员踩离合器踏板时,挺杆推动主动缸中的活塞。

  
 

  结构

  踩动离合器踏板时,挺杆和活塞一起朝离合器位置传感器方向移动。在活塞的另一端是一块永久磁铁。离合器位置传感器线路板上集成了 3 个霍尔传感器。

  当永久磁铁滑过霍尔传感器时,分析电子装置就将信号传递给相应的控制单元。

  
 

  
 

  霍尔传感器 1 是一个数字式传感器。它将电压信号发送到发动机控制单元上。控制单元根据这个信号关闭定速巡航装置。

  霍尔传感器 2 是一个模拟传感器。它将一个脉冲宽度调制信号(PWM -信号)发送到电控机械式驻车制动器控制单元上。这样就可以准确识别离合器踏板位置,并且在动态起动时,控制单元可以计算出什么时候打开驻车制动器为最佳。

  霍尔传感器 3 是一个数字式传感器。它将电压信号发送到车载电网控制单元上。控制单元识别,已经操作了离合器。只有在已经操作离合器的情况下,发动机才可能起动(互锁功能)。

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  电控机械式驻车制动器按钮 E538

  
 

  通过电控机械式驻车制动器按钮可以打开或关闭电控机械式驻车制动器。这个按钮位于车灯旋钮左边。

  
 

  AUTO HOLD 按钮 E540

  
 

  通过 AUTO HOLD 按钮可以打开或关闭 AUTO HOLD功能。这个按钮位于中控台换档杆左边。

  
 

  
 

  指示灯

  
 

  组合仪表及各个按钮中的指示灯显示电控机械式驻车制动器的状态。

  
 

  电控机械式驻车制动器指示灯位于电控机械式驻车制动器按钮中。按下按钮且驻车制动器打开时,指示灯点亮。

  
 

  
 

  制动装置指示灯位于组合仪表中。驻车制动器打开时,指示灯点亮。

  
 

  
 

  电控机械式驻车制动器故障指示灯位于组合仪表中。如果制动装置发生故障,故障指示灯点亮,请立即将车辆送至工厂检修。

  
 

  
 

  AUTO HOLD 指示灯位于 AUTOHOLD 按钮中。按下按钮并且 AUTO HOLD 打开时,指示灯点亮。

  
 

  
 

  电控机械式驻车制动器控制单元 J540

  
 

  
 

  电控机械式驻车制动器控制单元 J540 位于车内中控台区域。在中控台中进行所有对电控机械式驻车制动器的起动和诊断。

  电控机械式驻车制动器控制单元有 2 个处理器,并且通过一个专用CAN 数据总线与 ABS 控制单元联网。

  
 

  电控机械式驻车制动器控制单元中集成了一个传感器串。它包括横向加速度传感器、纵向加速度传感器以及行驶偏转传感器。

  传感器串的信号不仅用于电控机械式驻车制动器,还用于 ESP- 调节功能。从纵向加速度传感器信号可以推算出倾侧角。

  
 

  
 

  功能
 

  
 

  电控机械式驻车制动器的功能

  
 

  电控机械式驻车制动器提供给驾驶员以下功能:
- 驻车制动功能
- 动态起动辅助功能
- 动态紧急制动功能
- AUTO HOLD 功能

  根据车速基本上可以将制动模式分为两种,一种是静态模式 ( 车速低于 7公里 / 小时时 ) ,另一种是动态制动(车速高于 7公里 / 小时时)。

  
 

  静态模式下,驻车制动器的开启和关闭为电控机械式的。

  动态制动模式下,由于 ABS/ESP 系统车辆会减速,也就是说,所有车轮的制动由液压控制。在以下章节中,将对各个电控机械式驻车制动器功能作进一步的说明。

  
 

  
 

  驻车制动功能

  
 

  电控机械式驻车制动器系统确保车辆能够在 30% 倾斜度的斜坡上也能够安全驻车。通过按电控机械式驻车制动器按钮来打开和关闭电控机械式驻车制动器。

  
 

  关闭

  任何时候都可以关闭电控机械式驻车制动器,即使在 “点火系统关闭”的情况下也可以。
如果在点火系统接通的情况下打开电控机械式驻车制动器,电控机械式驻车制动器按钮中的指示灯以及组合仪表中制动灯的指示灯就会点亮。

  如果在点火系统关闭的情况下打开电控机械式驻车制动器,两个指示灯只点亮大约 30 秒,然后熄灭。

  
 

  打开

  只有在 “点火系统接通”的情况下才可以打开电控机械式驻车制动器。

  脚踩制动踏板,同时按电控机械式驻车制动器按钮,这样就可以打开电控机械式驻车制动器。

  当驾驶员系上安全带,关上车门并起动发动机后 ,踩油门或车辆起动时,电控机械式驻车制动器自动松开。这里,会根据倾斜角度和发动机扭矩,来计算出何时关闭电控机械式驻车制动器。电控机械式驻车制动器按钮和组合仪表中的指示灯熄灭。

  
 

  作用流程

  1. 驾驶员按电控机械式驻车制动器按钮。
2. 电控机械式驻车制动器控制单元通过专用 CAN 数据总线与ABS 控制单元互通信息并确定,车速低于7公里 / 小时。
3. 电控机械式驻车制动器起动两个后车轮制动器制动电机。电控机械式制动过程完成。
4. 驾驶员再次按电控机械驻车制动器按钮同时踩动脚制动器,后车轮驻车制动器松开。

  
 

  
 

  动态起动辅助功能

  
 

  在电控机械式驻车制动器打开的情况下,动态起动辅助功能确保车辆在倾斜道路上起动时车轮不会猛冲向前或倒退。只有在下列情况下,该功能才能起效:
- 驾驶员侧车门关闭,
- 安全带已经系上并且
- 发动机已经起动。

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  根据下列参数决定何时打开电控机械式驻车制动器:
- 倾斜角度
由电控机械式驻车制动器控制单元中的纵向加速传感器来获悉,
- 发动机扭矩
- 油门踏板位置
- 离合器操纵
在手动变速器车辆中,会分析离合器位置传感器的信号。
 

  - 所期望的行驶方向
在自动变速器车辆中,通过选择的行驶方向来获悉,在手动变速器车辆中,则通过倒车灯开关来获悉。

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  驻车制动器打开时起动车辆

  例如,如果打开了驻车制动器,在交通信号灯前驻车时就无需踩脚制动器。一旦踩上油门踏板,驻车制动器就会自动解除,车辆可以继续行驶。

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  在上坡路上起动

  例如在上坡路时可以减轻驾驶员的负担:
- 打开驻车制动器到一定程度,
- 同时踩离合器和油门踏板,
- 并将车辆开入向前行驶的车队中。
由于只有当车辆的输入扭矩大于控制单元计算出的斜坡输出扭矩时,驻车制动器才会解除,因此确保了车轮不会自行向后滚动。

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  作用流程

  1. 车辆静止。接通电控机械式驻车制动器。驾驶员想要起动车辆,选择第1 档并且踩下油门踏板。
2. 分析完所有参数( 倾斜角度、 发动机扭矩、油门踏板 - 位置、离合器操纵或选择的前进档)后,电控机械式驻车制动器控制单元计算出斜坡输出扭矩。
3. 如果车辆输入扭矩大于由电控机械式驻车制动器控制单元计算出的斜坡输出扭矩,控制单元起动两个后车轮制动器制动电机。
4. 后车轮驻车制动器电控机械式松开。车辆起动,且启动过程中车轮不会向后滚。推拉门编辑分析

  
 

  
 

  动态紧急制动功能

  
 

  制动踏板失灵或锁住时,可以通过动态紧急制动功能强行制动车辆。

  
 

  打开

  车辆行驶时,通过按住电控机械式驻车制动器按钮,可以制动车辆,但是有 6m/s2 的车辆减速。

  这时,警报音响起,并且制动信号灯接通。

  车速超过 7公里 / 小时时,通过建立液压制动压力,可以在所有 4 个车轮上实现动态紧急制动功能。ABS/ESP 系统根据行驶状况调节制动过程。这样就确保了制动期间车辆的稳定性。

  车速低于 7 公里 / 小时时,通过操作电控机械驻车制动器按钮关闭驻车制动器 ( 参见 “驻车制动功能”)。

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  解除

  如果动态紧急制动后,车速仍超过 7公里 / 小时时,可以通过松开电控机械式驻车制动器按钮或通过操纵油门踏板来进行制动。

  如果成功制动且车辆静止后,必须松开驻车制动器,这在 “驻车制动功能”一节中已作了说明。

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  作用流程

  1. 驾驶员按住电控机械式驻车制动器按钮。
2. 电控机械式驻车制动器控制单元通过专用 CAN 数据总线与ABS 控制单元互通信息并并获悉,车速是否 超过 7 公里 /小时。
3. ABS 控制单元起动液压泵,并在液压管路中建立液压制动压力,液压管路与 4 个车轮制动器连接。车辆制动。
4. 如果松开电控机械式驻车制动器按钮或者操纵油门踏板,电控机械式驻车制动器控制单元。

  
 

  
 

  AUTO HOLD 功能

  
 

  AUTO HOLD 功能是一个辅助功能,它在车辆静止和起动过程中 (向前行驶或向后行驶时)辅助驾驶员。AUTO HOLD 功能综合了下列辅助功能:

  按中控台中的 AUTO HOLD 按钮后,驾驶员就可以使用 AUTO HOLD 功能了。按钮中的指示灯点亮,说明该功能已经激活。再一次按AUTO HOLD 按钮,就关闭了 AUTO HOLD功能。按钮中的指示灯熄灭。

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  Stop and Go 辅助功能
由于驾驶员制动静止的车辆时无需再踩制动踏板,因此在停停走走的行驶状况下,大大减轻了驾驶员的负担。

  
 

  启动辅助功能
停止过程和起动过程的自动化给车辆在上坡路上的起动提供了支持。
车轮不会出人意料的向后滚动。

  
 

  自动驻车功能
在 AUTO HOLD 功能打开的状况下,如果车辆停止并且驾驶员侧车门打开,安全带被解除或点火系统关闭,驻车制动器会自动开启。

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  只有当下列情况发生时,AUTO HOLD 功能才会激活:
- 驾驶员侧车门关闭,
- 安全带已经系上并且发动机已经起动。
只要以上三种情况中的一种发生变化,AUTO HOLD功能就会关闭。每次重新点火起动时,都必须按 AUTO HOLD 按钮重新激活该功能。

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  无论车辆是如何静止下来的,AUTO HOLD 功能都能够确保车辆自动受控制的静止下来。

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  制动压力

  AUTO HOLD 功能激活时,车辆总是首先通过四个液压车轮制动器进行制动。

  驾驶员通过踩制动踏板来建立制动压力。然后,由于阀门被锁止,这个制动压力被 “冻在”ABS 单元中,因此驾驶员无需再踩制动踏板。车辆制动。

  
 

  如果驾驶员没有踩制动踏板,但是车辆在静止状态后重新移动,ESP打开。这将产生一个液压增压。这也就是说,由 ABS 泵建立制动压力。3 分钟后,车辆由 ESP 液压制动转入电控机械式制动。

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  作用流程

  1. AUTO HOLD 功能打开。车辆静止,并且通过4 个车轮制动器液压制动。根据倾斜度,ABS 控制单元计算出必须的压力并进行调整。
2. 3 分钟后,制动方式由液压式转换成了电控机械式。
ABS 控制单元将计算出的制动扭矩传递给电控机械式驻车制动器控制单元。

  3. 电控机械式驻车制动器控制单元起动两个后车轮制动器制动电机。制动方式转为电控机械式,同时制动压力自动降低。

  
 

  
 

  特点
 

  
 

  技术监控模式

  
 

  启动

  对电控机械式驻车制动器进行功能检查时, 必须在制动检测状态下进行一定量的制动。
技术监控模式自动被识别,仅当:
-点火系统开启时。
- AUTO HOLD 功能关闭
-前轮停住并且后轮以 2.5 和 9 公里 / 小时的速度持续转动 5 秒以上。

  组合仪表中机电驻车制动器 K214 的故障灯点亮时,技术监控模式启动。

  
 

  按下电控机械式驻车制动器按钮后,张紧力逐步地形成。

  驻车制动器的关闭性能由电控机械式驻车制动器控制单元来调整。

  先后四次按电控机械式驻车制动器按钮后,制动活塞移动一段固定的距离,且驻车制动器张紧力逐渐提高。第 5 次按下按钮后,电控机械式驻车制动器松开。

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  结束

  当满足下列条件中的任意一项时,技术监控模式结束。
- 前轮转速为 0公里 / 小时。
- 后轮转速底于 2.5公里 / 小时或高于 9公里 / 小时。
- 点火系统已关闭。

  
 

  空气间隙重新调整

  
 

  车辆静止时,会循环测定空气间隙。行驶 1000 公里后,如果仍没有操作过驻车制动器时,将会自动进行一次空气间隙重新调整。这时,制动摩擦片从零位开始朝制动盘移动。

  电控机械式驻车制动器控制单元根据电机的耗电量获悉摩擦片移动的距离,并且因此可以对制动摩擦片磨损进行补偿。

  
 

  
 

  制动摩擦片更换模式

  
 

  在没有操作电控机械式驻车制动器的情况下更换制动摩擦片。通过车辆诊断、测量和信息系统VAS 5051,螺杆上的压力螺母完全回到原位,这样就完全打开了电控机械式驻车制动器。

  同样,也可以通过车辆诊断、测量和信息系统 VAS5051 张紧电控机械式驻车制动器。制动摩擦片的新位置将被自动调试。

  
 

  
 

  CAN联网
 

  
 

  电控机械式驻车制动器CAN数据总线

  
 

  电控机械式驻车制动器控制单元通过专用 CAN 数据总线与 ABS 控制单元相连。

  电控机械式驻车制动器专用 CAN 数据总线的传输速度是 500kbit/s。

  数据传输通过高电平 CAN 线和低电平 CAN 线进行。CAN线相互绞在一起,这就保证了数据传输的安全性。

  单根电控机械式驻车制动器 CAN 数据总线无法工作。CAN 线失灵时,无法进行数据传输。

  
 

  
 

  电控机械式驻车制动器 CAN 数据总线中的控制单元

  
 

  
 

  逻辑图
 

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