CN101357620B - 一种制动踏板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制动踏板，所述制动踏板包括踏板臂和支架，所述踏板臂通过转轴与支架枢轴连接，其中，所述制动踏板还包括安全装置，该安全装置位于支架与踏板臂之间且所述转轴贯穿安全装置，所述安全装置包括壳体和棘爪盘，所述壳体与支架固定连接，且壳体具有沿所述转轴轴向延伸的凸缘，该凸缘的内侧表面上设置有齿，所述棘爪盘位于壳体内且与所述转轴固定连接，所述棘爪盘上设置有可与所述齿啮合的棘爪，所述棘爪和棘爪盘弹性连接，其中，所述安全装置还包括致动装置，该致动装置用于使所述棘爪伸出或不伸出于棘爪盘的边缘。当车辆发生碰撞产生较大冲击时，本发明提供的制动踏板能限制转轴的旋转，从而阻止踏板臂突然向驾驶者移动。

Description

一种制动踏板

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的制动踏板，更具体地说，涉及一种安全制动踏板，当车辆受到较大冲击(如碰撞)时，该踏板能将踏板臂锁住，从而防止踏板会对驾驶者造成伤害。

背景技术

当车辆受到剧烈冲击时，比如发生碰撞时，制动主缸和助力器的位置变化会使普通制动踏板反向转动，对于普通的制动踏板来说，有可能会与驾驶者的脚部或腿部发生碰撞，从而对驾驶者造成伤害。

为了解决此问题，CN1310788C公开了一种制动踏板的安装结构，该制动踏板的安装结构包括：铰接管；和形成有铰接槽的踏板臂，其中，所述铰接槽连接在铰接管上，铰接管的一部分向车辆前方开口，其宽度小于所述铰接管的外径宽度。按照该制动踏板的安装结构，当车辆碰撞产生的冲击作用于踏板时，该踏板臂会制动接触与铰接管的固定状态，从铰接管上脱离。从而防止该撞击力传递给驾驶者而对驾驶者造成伤害。

然而，在CN1310788C公开的制动踏板安装结构中，当车辆发生碰撞时，踏板臂会从铰接管中脱离，而处于自由状态，不能完全消除会对驾驶者造成伤害的可能性。

发明内容

本发明的目的在于克服在现有技术的制动踏板中当车辆受到较大冲击时不能完全消除对驾驶者造成伤害的缺陷，而提供一种能完全消除对驾驶者造成伤害的可能性的制动踏板。

本发明提供了一种制动踏板，所述制动踏板包括踏板臂和支架，所述踏板臂通过转轴与支架枢轴连接，其中，所述制动踏板还包括安全装置，该安全装置位于支架与踏板臂之间且所述转轴贯穿安全装置，所述安全装置包括壳体和棘爪盘，所述壳体与支架固定连接，且壳体具有沿所述转轴轴向延伸的凸缘，该凸缘的内侧表面上设置有齿，所述棘爪盘位于壳体内且与所述转轴固定连接，所述棘爪盘上设置有可与所述齿啮合的棘爪，所述棘爪和棘爪盘弹性连接，其中，所述安全装置还包括致动装置，该致动装置用于使所述棘爪伸出或不伸出于棘爪盘的边缘。

按照本发明提供的制动踏板，在制动踏板中安装了安全装置，该安全装置包括固定于支架的壳体，壳体内安装有固定于转轴的棘爪盘，且棘爪盘上设置有棘爪，在壳体上还设置有齿，由于在安全装置中还设置有致动装置，该致动装置的作用在于，可以根据制动踏板的工作情况，以及转轴所受到的冲击大小、加速度大小等因素，可以使棘爪盘上设置的棘爪与壳体上设置的齿啮合或不啮合。具体地说，当制动踏板正常运转时，致动装置不启动，棘爪不会产生任何运动；当制动踏板比如受到较大冲击时，该致动装置启动，使棘爪移动伸出于棘爪盘的边缘，从而与齿啮合，由于棘爪与棘爪盘弹性连接，且棘爪盘与转轴固定连接，这样，可以对转轴进行限制，防止踏板臂冲向驾驶者的腿部或脚部，从而克服了现有技术中，当车辆发生碰撞，制动踏板受到较大冲击时，踏板臂有可能处于自由状态，而对驾驶者造成伤害的缺陷。

附图说明

图1为根据本发明的制动踏板的示意图；

图2为根据本发明的制动踏板中安全装置的一种实施方式的分解示意图；

图3为根据本发明的制动踏板的安全装置中壳体的示意图；

图4为根据本发明的制动踏板中安全装置的另一实施方式的分解示意图；

图5为图4的安全装置中致动装置的分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施方式进行详细的描述。

如图1、图2和图3所示，本发明提供的制动踏板包括踏板臂1和支架2，所述踏板臂1通过转轴3与支架2枢轴连接，其中，所述制动踏板还包括安全装置4，该安全装置4位于支架2与踏板臂1之间且所述转轴3贯穿安全装置4，所述安全装置4包括壳体5和棘爪盘6，所述壳体5与支架2固定连接，且壳体5具有沿所述转轴3轴向延伸的凸缘8，该凸缘8的内侧表面上设置有齿9，所述棘爪盘6位于壳体5内且与所述转轴3固定连接，所述棘爪盘6上设置有棘爪7，所述棘爪7和棘爪盘6弹性连接，其中，所述安全装置4还包括致动装置(未显示)，该致动装置用于使所述棘爪7伸出或不伸出于棘爪盘6的边缘。

根据上述制动踏板，当制动踏板在正常工作状态中时，如当驾驶者正常踩动踏板臂1进行刹车操作时，所述致动装置不动作，由于棘爪7与棘爪盘6弹性连接，在弹性力的作用下，棘爪7不会伸出于棘爪盘6的边缘；当制动踏板受到较大冲击时，所述致动装置启动，使棘爪7伸出于棘爪盘6的边缘之外，从而与齿9啮合。这样，通过棘爪7与齿9的啮合，实现对转轴3的限制。

与现有技术的致动踏板相比，即便致动踏板受到强大冲击时，踏板臂1也不会从转轴3上脱离，同时还会防止踏板臂1在冲击的作用下突然向驾驶者运动，从而避免对驾驶者造成伤害的可能性。

如图1所示，安全装置4设置在支架2和踏板臂1之间。当驾驶者踩下踏板臂1进行刹车操作时，踏板臂1会带动转轴3旋转，然后使制动主缸、制动轮缸、摩擦片等其他汽车制动系统包括的部件运转，从而实现刹车。汽车的刹车过程不属于本发明的内容，因而这里不对其进行详细描述，仅描述制动踏板部分。安全装置4可以设置在踏板臂1的任意两侧，只要满足安全装置4的壳体5能固定于支架2即可。

支架2固定连接于车身，对于整个制动踏板机构来说，支架2相当于机架，起到支承、固定作用。

安全装置4包括固定于支架2的壳体5以及位于壳体5内的棘爪盘6。转轴3贯穿安全装置4，具体地说，壳体5上形成有孔，转轴3穿过该孔进入壳体5内，在壳体5内部，转轴3与棘爪盘6固定连接。因而，当转轴3转动时，固定于支架2的壳体5固定不动，而棘爪盘6会随着转轴3的旋转而同步旋转。在优选情况下，转轴3的轴线垂直于棘爪盘6所在的平面，这样，当棘爪盘6随转轴3旋转的同时，不会产生旋转的不平衡。

壳体5可以通过多种方式与支架2固定连接，如，可以在壳体5上形成多个耳部，通过螺栓将多个耳部与支架2连接起来而实现壳体5与支架2的固定连接，并形成可拆卸地连接；壳体5还可以通过粘合剂粘在支架2上，而实现与支架2的固定连接。

棘爪盘6与转轴3可以通过多种方式固定连接，如，键联接、花键联接、焊接、胶接、过盈联接等。棘爪盘6还可以与转轴3一体形成。棘爪7可以设置在棘爪盘6的任意一侧，即，可以设置在棘爪盘6朝向壳体5底表面的一侧，也可以设置在背向壳体5底表面的一侧。都可以根据具体的应用场合加以选择。

壳体5具有沿转轴3轴向延伸的凸缘8，在凸缘8的内侧面上设置有齿9，显然，如图2所示，齿9都指向转轴3。在棘爪盘6上设置有棘爪7，棘爪盘6通过弹性元件与棘爪7弹性连接。之所以使棘爪盘6通过弹性元件与棘爪7弹性连接，是因为，当要将转轴3受到限制(或锁定)时，棘爪7需要在致动装置的迫使下，伸出于棘爪盘6的边缘，而当制动踏板正常工作时，棘爪7在弹性元件的作用下，保持位于棘爪盘6的边缘之内，不会伸出于棘爪盘6的边缘之外。换句话说，当致动装置施加在棘爪7上的力大于弹性部件施加于棘爪7上的力时，棘爪7伸出于棘爪盘6的边缘之外，反之，则棘爪7保持位于棘爪盘6之内。

所述弹性元件可以为弹簧、橡胶元件等，如扭转弹簧等。

本发明中的安全装置4的作用在于，当制动踏板受到较大冲击时，通过使棘爪7伸出于棘爪盘6之外，与齿9的啮合，而限制转轴3。而在本发明的制动踏板中，棘爪7是否伸出于棘爪盘6，取决于致动装置。

在本发明提供的制动踏板中，致动装置可以通过多种形式而实现。

根据致动装置的一个实施方式，所述致动装置包括传感器和设置在棘爪7上的致动器，所述传感器检测所述制动踏板的状态信号，并将该状态信号传递给信息处理单元，以使信息处理单元发出指令信号，所述致动器与棘爪7连接并根据信息处理单元的指令信号动作或不动作，以使棘爪7伸出或不伸出于棘爪盘6的边缘。

在棘爪盘6上设置传感器和致动器，所述传感器用于检测制动踏板的状态信号，如：踏板臂1受到的力、力矩，转轴3旋转的角速度、角加速度等。传感器可以将该状态信号传递给信息处理单元(如ECU)，然后由信息处理单元判断是否需要对制动踏板的转轴3进行限制，信息处理单元的计算结果传递至致动器，由信息处理单元控制致动器启动或不启动。如果信息处理单元发出启动指令信号，则致动器启动，驱动棘爪7伸出于棘爪盘6的边缘之外，从而使棘爪7与安全装置4的壳体5上设置的齿9啮合。

或者，传感器可以将采集到的制动踏板状态信号直接传递至具有处理单元的致动器，通过该处理单元进行计算，然后决定是否启动致动器，从而是否使棘爪7伸出于棘爪盘6的边缘之外。

传感器可以选择速度传感器、角速度传感器、加速度传感器或角加速度传感器中的一种或多种，致动器可以为液压装置、气动装置等，信息处理单元可以为单片机、逻辑控制器(PLC)或车辆本身装备的ECU等。

上述实施方式的致动装置具有动作准确，结构紧凑的优点。

在致动装置的另一实施方式中，提供了另一种致动装置，如图4和图5所示，该致动装置包括置于所述壳体5内且位于所述棘爪盘6与壳体5之间的一对转盘，所述转轴3贯穿该对转盘，所述一对转盘包括第一转盘10和第二转盘11，所述第一转盘10位于棘爪盘6和第二转盘11之间，所述第二转盘11位于第一转盘10和壳体5的底表面之间，所述棘爪盘6通过柱14和槽15与第一转盘10连接且所述槽15一个端部与第一转盘10中心轴线的距离大于另一端部与第一转盘10中心轴线的距离，所述第一转盘10朝向第二转盘11的侧面上设置有卡爪12，卡爪12与第一转盘10弹性枢轴连接，第一转盘10和第二转盘11通过突起16和滑槽17连接且所述滑槽17沿第一转盘10圆周方向的宽度大于所述突起16沿第一转盘10圆周方向的宽度，在所述第二转盘11朝向第一转盘10的表面上设置有凸台13，该凸台13用于根据所述第一转盘10和第二转盘11的相对位置，使所述卡爪12伸出或不伸出于第一转盘10的边缘。

在该致动装置中，包括有一对转盘，该对转盘设置于壳体5内，位于棘爪盘6和壳体5之间，具体位于棘爪盘6上设置的棘爪7与壳体5的底表面之间。

转轴3贯穿所述两个转盘，但转轴3与两个转盘之间并没有固定连接，仅是在所述两个转盘上形成孔，满足转轴3穿过(孔径大于转轴3的直径)。

所述一对转盘包括第一转盘10和第二转盘11，第一转盘10位于棘爪7与第二转盘11之间，第二转盘11位于第一转盘10与壳体5的底表面之间，从而形成层叠结构，具体地说，从壳体5的底表面开始，依次设置有：第二转盘11，第一转盘10，棘爪7和棘爪盘6。

棘爪盘6固定连接于转轴3，棘爪7弹性连接于棘爪盘6朝向壳体5底表面的侧面上，棘爪7和第一转盘10通过柱14和槽15连接，所述第一转盘10和第二转盘11通过突起16和滑槽17活动连接并允许第一转盘10与第二转盘11之间的相对运动。所述槽15具有允许棘爪7通过该槽15沿棘爪盘6径向移动的形状，这样，当比如仅棘爪7通过柱14与槽15配合时，棘爪可以通过柱14在槽15中的移动，而沿棘爪盘6的径向移动，从而使棘爪7伸出于棘爪盘6的边缘之外。具体来说，所述槽15的一个端部与第一转盘10中心轴线的距离大于另一端部与第一转盘10中心轴线的距离。

此外，棘爪7与棘爪盘6之间的弹性连接(棘爪7上施加的弹性力)具有保持棘爪7位于槽15最内端部的趋势，也就是说，棘爪7上施加的弹性力保持棘爪7位于槽15距离棘爪盘6的中心轴线最近的端部。

在第一转盘10朝向第二转盘11的侧面上，设置有卡爪12，卡爪12与第一转盘10弹性地枢轴连接，卡爪12与第一转盘10之间的弹性力可以保持卡爪12处于第一转盘10的内部。在第二转盘11朝向第一转盘10的侧面上设置有凸台13，由于第二转盘11与第一转盘10允许彼此间的相对运动，因而，凸台13可以根据第一转盘10和第二转盘11之间的相对位置，而与卡爪12的一端接触或不接触，从而实现卡爪12伸出或不伸出于第一转盘10的边缘。

卡爪12与第一转盘10的弹性地枢轴连接，可以通过多种形式而实现。如，卡爪12可以与第一转盘10通过扭转弹簧连接。

凸台13固定连接于第二转盘11上，可以通过粘接、焊接等固定于第二转盘11上。凸台13还可以与第二转盘11一体制作而成。

以上对致动装置的组成部件、各个部件间的连接关系以及运动关系进行了描述，下面根据上述内容，对该致动装置的运行原理进行详细解释。

如图4和图5所示，当制动踏板正常工作时，如进行刹车操作时，转轴3平稳地正常旋转，同时带动固定于转轴3的棘爪盘6同步旋转，由于棘爪7与棘爪盘6弹性连接，而且棘爪盘6平稳地转动，因而，棘爪7也在棘爪盘6的带动下一同旋转。通过柱14和槽15，棘爪7带动第一转盘10一同旋转，接着，通过突起16和滑槽17，第一转盘10带动第二转盘11一同旋转。换句话说，第一转盘10和第二转盘11是由棘爪盘6上设置的棘爪7驱动旋转的，而不是由转轴3直接驱动旋转。

在此情况下，棘爪7与第一转盘10之间柱14和槽15的配合处于极限位置，此时，柱14位于槽15的一个端部，该端部距离棘爪盘6的中心轴线距离最近；而且，第一转盘10与第二转盘11之间突起16和滑槽17也处于极限位置，突起16位于滑槽17的一个端部。当第一转盘10与第二转盘11处于该相对位置时，第二转盘11上设置的凸台13不会与第一转盘上设置的卡爪12接触，即不会拨动卡爪12的一端。

当转轴3正常旋转时，柱14位于槽15的极限位置，使棘爪7保持在棘爪盘6的边缘之内，这可以通过布置棘爪7和第一转盘10之间的柱14与槽15的位置关系而实现；突起16位于滑槽17的极限位置，使凸台13不与卡爪12接触，这可以通过在第二转盘11和第一转盘10上，布置凸台13和卡爪12以及突起16和滑槽17的相对位置而实现。可以由普通的机械设计人员根据不同的工作场合加以确定。

简言之，当制动踏板正常工作时，转轴3转动，棘爪盘6与转轴3同步旋转，棘爪7随棘爪盘6旋转(二者之间具有弹性连接)，棘爪7带动第一转盘10转动，第一转盘10带动第二转盘11转动，同时，第二转盘11上设置的凸台13不会与第一转盘10上设置的卡爪12接触，因而，卡爪12在弹性力的作用下，保持位于第一转盘10的边缘之内。而且，棘爪7在柱14和槽15的配合控制下，保持位于棘爪盘6的边缘之内。

下面描述当制动踏板受到较大冲击时，如车辆发生碰撞时，根据本发明的制动踏板的安全装置的致动装置如何启动，以及限制转轴3的过程。

当制动踏板受到较大冲击时，冲击力会在转轴3上施加一个瞬时角加速度α，该瞬时角加速度α的方向与转轴3的刹车旋转方向相反，更详细地说，转轴3的刹车旋转方向为驾驶者踩压制动臂1时转轴3的旋转方向，而转轴3受到的冲击，使转轴3反向旋转，从而使制动臂1向上抬起，从而容易对驾驶者的腿部或脚部造成伤害。

此时，由于无论转轴3正在正常转动还是处于停止状态，在棘爪7与第一转盘10之间的柱14和槽15配合中，柱14已经位于槽15的极限位置，而且，在第一转盘10和第二转盘11之间的突起16和滑槽17的配合中，突起16也位于滑槽17的极限位置，而且，瞬时角加速度α的方向与转轴3刹车旋转方向相反。

当受到冲击时，瞬时角加速度α从转轴3直接传递给与转轴3固定连接的棘爪盘6，又通过棘爪盘6与棘爪7的连接传递给棘爪7(由于棘爪盘6与棘爪7的连接为弹性连接，因而，棘爪7会稍滞后于棘爪盘6，且滞后的程度取决于棘爪盘6与棘爪7弹性连接的刚度，刚度越高则滞后程度越小)。由于棘爪7与第一转盘10通过柱14和槽15相互连接，第一转盘10此时为自由状态，并没有固定于任何部件，而且，槽15允许棘爪7通过该槽15沿棘爪盘6的径向移动，因而，槽15的形状必定不是以转轴3中心轴为中心的圆弧形状，因而，此时，柱14要远离槽15极限位置移动的趋势，使第一转盘10会因柱14与槽15之间的作用力而随着棘爪7一起转动。而且，还是由于第一转盘10处于自由状态，柱14不会在槽15内沿着槽15的走向而移动。

当冲击从第一转盘10传递至第二转盘11时，由于突起16具有远离滑槽17极限位置移动的趋势，而且滑槽17允许第一转盘10与第二转盘11之间的相对运动，因而，突起16会在滑槽17内远离上述滑槽17的极限位置而移动，从而使第一转盘10与第二转盘11之间产生相对转动。而当第一转盘10与第二转盘11之间产生相对转动时，则第二转盘11上设置的凸台13与第一转盘10上设置的卡爪12相互作用，在冲击足够大，第一转盘10与第二转盘11之间的相对运动位移差足够大的情况下，会使卡爪12伸出于第二转盘11的边缘之外。

凸台13可以通过多种方法而使卡爪12伸出于第二转盘11的边缘之外。例如，凸台13可以靠近卡爪12一端设置，当第二转盘11相对第一转盘10旋转时，卡爪12的所述端部移向凸台13，从而使二者接触，这样凸台13可以将卡爪12的所述端部推到第一转盘10的边缘之外(此时，凸台13指向卡爪12的方向为转轴3的刹车旋转方向)；凸台13也可以设置在卡爪12的枢轴与第一转盘10边缘之间的位置上，当凸台13与卡爪12相对转动时，凸台13会与卡爪12的一端接触，将该端部下压，从而使卡爪12的另一端部上抬，伸出于第一转盘10的边缘之外。

一旦卡爪12伸出于第一转盘10的边缘之外，则卡爪12立即与齿9啮合，从而将卡爪12卡在齿9中，使第一转盘10锁定。由于卡爪12与第一转盘为弹性枢轴连接，因而，为了在卡爪12与齿9啮合后，保持卡爪12稳定不动，优选地，在第一转盘10上靠近卡爪12的边缘设置固定的止挡，从而当卡爪12与齿9啮合后，为卡爪12提供制动，如果冲击较大，则卡爪12可以靠在止挡上。

如上所述，当卡爪12与齿9啮合后，第一转盘10固定。而此时，在惯性的作用下，转轴3仍然在转动，且此时在冲击作用下的转动方向与刹车时转轴3的转动方向相反，而且带动棘爪7也同向旋转。当棘爪7继续旋转，而第一转盘10固定时，柱14会离开槽15的极限位置，并在槽15内沿槽15的走向(或形状)移动。则会使棘爪7同步移动，由于槽15允许棘爪7通过该槽15沿棘爪盘6的径向移动，则棘爪7会沿着棘爪盘6的径向移动，从而伸出于棘爪盘6的边缘之外。

此时，一旦棘爪7伸出于棘爪盘6的边缘之外，则棘爪7立即与齿9啮合，以与卡爪12啮合于齿9从而使第一转盘10固定相同的原理，使棘爪7锁定，从而相继锁定棘爪盘6和转轴3。

由于棘爪7和棘爪盘6弹性连接，当通过棘爪7锁定棘爪盘6时，二者之间会产生相对移动，而且正常传动时，棘爪7也会与棘爪盘6之间产生相对移动，为了尽可能地保持棘爪7与棘爪盘6转动的同步性，优选情况下，所述棘爪盘6为圆盘状，转轴3在棘爪盘6的中心位置贯穿棘爪盘6，并与棘爪盘6固定连接，所述棘爪盘6具有沿该棘爪盘6轴线方向延伸的轮缘16，所述棘爪7位于所述轮缘16所限定的空间内并通过扭转弹簧与棘爪盘6弹性连接。

扭转弹簧提供将棘爪7保持在轮缘16内所需的弹性力，且棘爪7与第一转盘10之间通过柱14和槽15的相对运动，可以使棘爪7伸出于棘爪盘6之外，从而与齿9啮合。

由于在棘爪盘6的周围设置有轮缘16，且棘爪7位于轮缘16所限定的空间内，该空间的形状与棘爪7的形状对应，既满足棘爪7伸出于棘爪盘6的边缘之外，又可以保持棘爪盘6与棘爪7之间运动的同步性。扭转弹簧的弹性力还用于通过柱14和槽15的配合，推动第一转盘10的旋转。

按照本发明的制动踏板，当制动踏板正常工作时(即，驾驶者刹车时)，所述安全装置不启动；而当制动踏板受到冲击时(转轴3以与刹车时旋转方向相反的方向旋转时)，如果冲击足够大，则安全装置启动，将转轴3锁定，从而防止踏板臂向上移动，容易对驾驶者产生伤害。

当冲击结束后，由于第一转盘10与卡爪12弹性连接(例如通过扭转弹簧)，而且，该弹性力迫使卡爪12恢复至其初始状态(即，卡爪12位于第一转盘10的边缘之内)，第二转盘11始终没有受到固定，而是与第一转盘10之间可以具有相对运动，则卡爪12会在弹性力的作用下逐渐回缩，当卡爪12回缩至第一转盘10边缘之内后，第一转盘10的锁定状态打破，从而使柱14和槽15在棘爪7的弹性力的作用下恢复至初始状态(柱14逐渐恢复到槽15的极限位置)，当棘爪7恢复到棘爪盘6的边缘内之后，则棘爪盘6和转轴3都不受棘爪7的锁定控制，而处于自由状态。

还有一种情况，当正常刹车完成后，踏板臂1需要在弹性力的作用下逐渐恢复到初始位置，在该情况下，与受到冲击的情况下类似，转轴3的旋转方向也与转轴3的刹车旋转方向相反。此时，由于冲击较小，因而，棘爪盘6的棘爪7带动第一转盘10转动，而第一转盘10与第二转盘11之间，虽然凸台13与卡爪12接触，但是由于二者之间作用力较小，因而，卡爪12的弹性力能够克服二者之间的作用力，从而推动第二转盘11也旋转。

之所以在冲击的状态下，安全装置启动(卡爪12伸出于第一转盘10的边缘之外，与齿9啮合)，而在制动踏板恢复过程中，安全装置不启动(卡爪12不伸出于第一转盘10的边缘之外，不会与齿9啮合)，是因为：在上述两个状态中，凸台13和卡爪12之间的作用力不同，具体的说，在冲击状态中，凸台13与卡爪12之间的作用力较大，而该作用力大于卡爪12自身的弹性力，从而迫使卡爪12伸出于第一转盘10的边缘之外；而在制动踏板恢复过程中，凸台13和卡爪12之间的作用力较小，该作用力不足以推动或迫使卡爪12移动，不能使卡爪12伸出于第一转盘10的边缘之外。因而，可以根据不同的应用场合，选择不同的弹性元件(如扭转弹簧)连接卡爪12和第一转盘10，从而使安全装置在不同的工作条件下启动。

棘爪7通过柱14和槽15的配合与第一转盘10连接。由于棘爪7需要带动第一转盘10旋转，因而，优选情况下，将柱14固定设置在棘爪7上，将槽15设置在第一转盘10上。柱14从棘爪7延伸至第一转盘10上设置的槽15内。这样，当棘爪7转动时，棘爪7可以通过柱14(与棘爪7固定连接)拨动槽15，而使第一转盘10旋转。

当受到冲击时，柱14会在槽15内沿槽15的形状移动，从而使棘爪7沿槽15的形状径向移动，从而伸出于棘爪盘6的边缘之外。因而，槽15的一个端部与第一转盘10中心轴线的距离大于另一端部与第一转盘10中心轴线的距离，且从前一端部到后一端部的方向与转轴3的刹车旋转方向相同。这样，当进行刹车，转轴3正常旋转时，棘爪盘7在弹性力的作用下，柱14保持位于槽15距离转轴中心轴距离较近的端部，从而通过柱14拨动第一转盘10旋转。当受到冲击时，第一转盘10固定，柱14沿与转轴3的刹车旋转方向相反的方向转动，从而离开槽15的极限位置(即，距离转轴3中心轴距离较近的端部)，而向距离转轴3中心轴较远的端部移动。从而伸出于第一转盘10的边缘之外。

柱14也可以设置在第一转盘10上，同时槽15也可以设置在棘爪7上。在此情况下，棘爪7通过槽15推动柱14，而使第一转盘10旋转。在此不再详细描述。

为了便于柱14在槽15中的滑动，优选地，柱14为圆柱形，槽15为圆弧形。而且，所述柱14和槽15可以为多对，该多对柱14和槽15具有相同的配合形状和相对运动关系。

第一转盘10和第二转盘11通过突起16和滑槽17的配合而相互连接。由于第一转盘10需要带动第二转盘11旋转，因而，在优选情况下，突起16设置在第一转盘10上，而滑槽17设置在第二转盘11上。而且，突起16和滑槽17的相对布置，可以使第二转盘11上设置的凸台13与第一转盘10上设置的卡爪12的一端接触，从而使卡爪12伸出于第一转盘10的边缘之外，与齿9啮合。

这样，当第一转盘10转动时，突起16通过拨动滑槽17，而带动第二转盘11旋转。为了确保第一转盘10和第二转盘11同轴旋转，优选地，在所述第一转盘10朝向第二转盘11的侧面上设置多个(如两个)突起16，该多个突起16关于第一转盘10的中心轴线对称，或关于经过第一转盘10中心且位于第一转盘10平面上的直线对称。

通过突起16和滑槽17的配合，以及凸台13和卡爪12的位置关系，可以使凸台13根据突起16和滑槽17的位置关系(即第一转盘10和第二转盘11的相对位置关系)而与卡爪12接触或不接触，从而使卡爪12伸出或不伸出。具体的说，在转轴3刹车转动过程中，突起16会带动滑槽17旋转，因而突起16与滑槽17的一个侧面相互接触(即突起16处于滑槽17的极限位置)，此时，凸台13与卡爪12不接触；当受到冲击时，第一转盘10以与转轴3刹车旋转方向相反的方向转动，从而在第一转盘10和第二转盘11之间形成相对转动，则突起16向滑槽17的另一侧面旋转(离开上述极限位置)，此时凸台13会与卡爪12接触，而且二者之间的作用力大于卡爪12的弹性保持力，而迫使卡爪12伸出。

为了满足第一转盘10和第二转盘11之间的相对运动，所述滑槽17沿着第二转盘11轴向方向的宽度大于突起16沿第一转盘10轴向方向的宽度。

突起16和滑槽17可以为多种形状的配合，如，突起16为横截面为扇形的柱状，从第一转盘10朝向第二转盘11的侧面延伸至第二转盘11上设置的滑槽17中。滑槽17可以为横截面为扇形的凹槽状，该滑槽17沿第二转盘11的轴向延伸。如图5所示。

在本发明提供的制动踏板中，起到关键作用的是第一转盘10上的卡爪12和第二转盘11上设置的凸台13。如上所述，当转轴3刹车旋转时，凸台13不与卡爪12接触；而当受到冲击时，第一转盘10和第二转盘11之间产生相对转动，从而使凸台13与卡爪12接触，而且二者之间的作用力大于卡爪12自身的弹性保持力，因而，凸台13迫使卡爪12移动，伸出于第一转盘10的边缘之外，与齿9啮合。

卡爪12通过弹性部件(如扭转弹簧)连接在第一转盘10朝向第二转盘11的侧面上，该弹性部件保持卡爪12处于第一转盘的边缘之内，而不伸出。在第二转盘11朝向第一转盘10的侧面上，设置有凸台13，该凸台13可以设置在卡爪12一端的一侧，在该位置，当卡爪12随第一转盘10沿转轴3刹车旋转方向相反的方向转动时，凸台13能与卡爪12接触，并在二者之间因冲击而产生较大的作用力，从而将卡爪12推出于第一转盘10。凸台13也可以设置在卡爪12的枢轴与第一转盘10边缘之间的位置上，当凸台13与卡爪12相对转动时，凸台13会与卡爪12的一端接触，将该端部下压，从而使卡爪12的另一端部上抬，伸出于第一转盘10的边缘之外。凸台13设置的位置以能在卡爪12沿转轴3刹车方向相反的方向转动时，迫使卡爪12伸出为限。机械领域的普通技术人员可以根据具体的应用场合加以确定。

当冲击传递到第一转盘10时，第一转盘10加速旋转，同时第二转盘11保持不动，然后二者之间的相对运动使卡爪12和凸台13接触。为了增大卡爪12和凸台13之间的作用力，简单有效的方法就是增加第二转盘11的质量，这样，当卡爪12和凸台13接触时，凸台13能给卡爪12更大的反作用力，从而有利于将卡爪12推出。因而，优选情况下，第二转盘11的质量大于第一转盘10的质量。由于第一转盘10和第二转盘11的体积和形状相差不大，因而，可以通过选择不同的材料实现二者在质量上的差别。例如，第一转盘10可以选择塑料材料，而第二转盘11可以选择金属材料。另外，由于当安全装置启动后，冲击较大程度上传递到棘爪7和齿9的啮合上，因而，优选地，棘爪7由强度较高的金属材料制成。

在此情况下，棘爪7和第一转盘10上设置的卡爪12为不同的材料，因而，优选地，所述齿9包括距离壳体5的底面较近的内齿和距离壳体5底面较远的外齿，所述内齿与卡爪12啮合，所述外齿与棘爪7啮合。这样，可以根据卡爪12和棘爪7不同的材料以及受力的不同，选择不同材料、齿形、齿分布密度的内齿和外齿。

另外，还可以在支架2与壳体5之间设置棘槽盘18，该棘槽盘18固定于支架2，具有棘齿19的孔，棘爪盘6可以位于该孔内，从而使棘爪7伸出时与棘齿19啮合。通过这种结构，可以使卡爪12与棘爪7分别啮合于不同的部件，从而防止二者之间的相互影响。

在上述制动装置的另一种实施方式中，第一转盘10安装在转轴3上，并且与转轴3具有配合关系。第二转盘11装在第一转盘10上，而不与转轴3接触。而且，第二转盘11的质量大于第一转盘10的质量。

第一转盘10的中心孔具有突缘20，该突缘20沿转轴3的轴向延伸，且突缘20的内圆周表面与转轴3的外圆周表面彼此配合，从而实现第一转盘10与转轴3的配合关系。

第二转盘11的中心孔安装在第一转盘10的突缘20的外圆周表面上，因而，所述第二转盘11的中心孔的内圆周表面与突缘20的外圆周表面彼此配合，从而实现第一转盘10和第二转盘11之间的配合关系。

下面按照制动踏板正常刹车、踏板臂正常恢复以及受到冲击时的三种情况分别对该实施方式进行描述。

当制动踏板正常刹车时，转轴3带动棘爪盘6(及棘爪7)旋转，同时，第一转盘10在柱14和槽15的配合关系和/或第一转盘10和转轴3的摩擦力的作用下，随着转轴3一同旋转，所述第一转盘10和转轴3之间的摩擦力由二者之间的配合关系而实现。而第一转盘10的转动，通过第一转盘10和第二转盘11之间的摩擦力和/或突起16和滑槽17的配合关系，带动第二转盘11转动。在该情况下，第一转盘10和第二转盘11之间没有相对运动，因而，凸台13不会与卡爪12接触。

当驾驶者松开制动踏板时，踏板臂1恢复至初始位置，因而，转轴3此时的旋转方向与刹车时的旋转方向相反，而且转轴3的运动状态是较为缓和地转动。此时，转轴3反向旋转，同样，第一转盘10在柱14和槽15的配合关系和/或第一转盘10和转轴3的摩擦力的作用下，随着转轴3一同旋转。第二转盘11通过与第一转盘10之间的摩擦力而随第一转盘10一同旋转。在该情况下，第一转盘10和第二转盘11之间仍然没有相对转动，因而，凸台13不会与第一转盘10上的卡爪12接触。

当制动踏板受到较大冲击时，转轴3的旋转方向与刹车时的旋转方向相反，但是此时转轴3具有相对较大的角加速度，该角加速度的方向与此时转轴3的旋转方向相同。在该情况下，第一转盘10与转轴3之间的配合关系使第一转盘10与转轴3产生足够大的摩擦力，此时第一转盘10随转轴3一同旋转，而不会出现打滑现象；而第一转盘10和第二转盘11之间的配合不能提供足够大的摩擦力，在惯性的作用下，第二转盘11有滞后于第一转盘10的趋势，而第一转盘10和第二转盘11之间的摩擦力不足够大，以使第二转盘11随第一转盘10旋转，此时，第一转盘10和第二转盘11之间产生打滑现象。因而，第一转盘10和第二转盘11之间发生相对运动，此时，凸台13与卡爪12接触，在接触力以及第一转盘10和第二转盘11之间摩擦力的推动下，卡爪12伸出于第一转盘10。从而实现第一转盘10的锁定，随后棘爪7通过柱14和槽15的配合关系，沿槽15的形状在槽15内移动，从而伸出于棘爪盘6的边缘之外，将棘爪盘6以及转轴3锁定，从而实现本发明的目的。

通过以上的描述可知，第一转盘10和第二转盘11可以间隙地安装在转轴3上，也可以为：第一转盘10过渡配合安装在转轴3上，而第二转盘11过渡配合安装在第一转盘10上，以实现第一转盘10和转轴3之间以及第二转盘11和第一转盘10之间的合适的摩擦力。而且所述摩擦力与上述冲击力(以及作用于转轴3上的角加速度)相对应，可以由普通的机械设计人员根据不同的应用场合加以计算、设计和选择。

通过本发明提供的制动踏板，当受到冲击时，可以限制转轴3的运动，从而防止踏板臂1突然向上运动，而对驾驶者造成伤害。

Claims (12)

1.一种制动踏板，该制动踏板包括踏板臂(1)和支架(2)，所述踏板臂(1)通过转轴(3)与支架(2)枢轴连接，其特征在于，所述制动踏板还包括安全装置(4)，该安全装置(4)位于支架(2)与踏板臂(1)之间且所述转轴(3)贯穿安全装置(4)，所述安全装置(4)包括壳体(5)和棘爪盘(6)，所述壳体(5)与支架(2)固定连接，且壳体(5)具有沿所述转轴(3)轴向延伸的凸缘(8)，该凸缘(8)的内侧表面上设置有齿(9)，所述棘爪盘(6)位于壳体(5)内且与所述转轴(3)固定连接，所述棘爪盘(6)上设置有可与所述齿(9)啮合的棘爪(7)，所述棘爪(7)和棘爪盘(6)弹性连接，其中，所述安全装置(4)还包括致动装置，该致动装置用于使所述棘爪(7)伸出或不伸出于棘爪盘(6)的边缘，其中，

所述致动装置包括传感器和设置在棘爪(7)上的致动器，所述传感器检测所述制动踏板的状态信号，并将该状态信号传递给信息处理单元，以使信息处理单元发出指令信号，所述致动器与棘爪(7)连接并根据信息处理单元的指令信号动作或不动作，以使棘爪(7)伸出或不伸出于棘爪盘(6)的边缘。

2.一种制动踏板，该制动踏板包括踏板臂(1)和支架(2)，所述踏板臂(1)通过转轴(3)与支架(2)枢轴连接，其特征在于，所述制动踏板还包括安全装置(4)，该安全装置(4)位于支架(2)与踏板臂(1)之间且所述转轴(3)贯穿安全装置(4)，所述安全装置(4)包括壳体(5)和棘爪盘(6)，所述壳体(5)与支架(2)固定连接，且壳体(5)具有沿所述转轴(3)轴向延伸的凸缘(8)，该凸缘(8)的内侧表面上设置有齿(9)，所述棘爪盘(6)位于壳体(5)内且与所述转轴(3)固定连接，所述棘爪盘(6)上设置有可与所述齿(9)啮合的棘爪(7)，所述棘爪(7)和棘爪盘(6)弹性连接，其中，所述安全装置(4)还包括致动装置，该致动装置用于使所述棘爪(7)伸出或不伸出于棘爪盘(6)的边缘，其中，

所述致动装置包括置于所述壳体(5)内且位于所述棘爪盘(6)与壳体(5)之间的一对转盘，所述转轴(3)贯穿该对转盘，所述一对转盘包括第一转盘(10)和第二转盘(11)，所述第一转盘(10)位于棘爪盘(6)和第二转盘(11)之间，所述第二转盘(11)位于第一转盘(10)和壳体(5)的底表面之间，所述棘爪盘(6)通过柱(14)和槽(15)与第一转盘(10)连接且所述槽(15)一个端部与第一转盘(10)中心轴线的距离大于另一端部与第一转盘(10)中心轴线的距离，所述第一转盘(10)朝向第二转盘(11)的侧面上设置有卡爪(12)，卡爪(12)与第一转盘(10)弹性枢轴连接，第一转盘(10)和第二转盘(11)通过突起(16)和滑槽(17)连接且所述滑槽(17)沿第一转盘(10)圆周方向的宽度大于所述突起(16)沿第一转盘(10)圆周方向的宽度，在所述第二转盘(11)朝向第一转盘(10)的表面上设置有凸台(13)，该凸台(13)用于根据所述第一转盘(10)和第二转盘(11)的相对位置，使所述卡爪(12)伸出或不伸出于第一转盘(10)的边缘。

3.根据权利要求2所述的制动踏板，其中，所述棘爪盘(6)为圆盘状，转轴(3)在棘爪盘(6)的中心位置贯穿棘爪盘(6)，并与棘爪盘(6)固定连接，所述棘爪盘(6)具有沿该棘爪盘(6)轴线方向延伸的轮缘(16)，所述棘爪(7)位于所述轮缘(16)所限定的空间内并通过扭转弹簧与棘爪盘(6)弹性连接。

4.根据权利要求2所述的制动踏板，其中，所述柱(14)设置在棘爪(7)上，所述柱(14)从棘爪(7)延伸至第一转盘(10)上设置的所述槽(15)内。

5.根据权利要求4所述的制动踏板，其中，所述柱(14)为圆柱形，所述槽(15)为弧形。

6.根据权利要求2所述的制动踏板，其中，所述槽(15)从与第一转盘(10)中心轴线的距离较小的端部到与第一转盘(10)中心轴线的距离较大的端部的方向与刹车过程中所述转轴(3)的旋转方向相反。

7.根据权利要求2所述的制动踏板，其中，所述突起(16)设置在第一转盘(10)朝向第二转盘(11)的表面上，并从第一转盘(10)延伸至第二转盘(11)上设置的所述滑槽(17)中。

8.根据权利要求7所述的制动踏板，其中，所述突起(16)为横截面为扇形的柱状，所述滑槽(17)为横截面为扇形的凹槽状。

9.根据权利要求2所述的制动踏板，其中，所述卡爪(12)设置在靠近第一转盘(10)边缘的位置上，与第一转盘(10)通过弹性部件枢轴连接。

10.根据权利要求2所述的制动踏板，其中，所述凸台(13)靠近卡爪(12)的一端。

11.根据权利要求2所述的制动踏板，其中，所述第二转盘(11)的质量大于第一转盘(10)的质量。

12.根据权利要求2所述的制动踏板，其中，所述齿(9)包括距离壳体(5)底面较近的内齿和距离壳体(5)底面较远的外齿，所述内齿用于与卡爪(12)啮合，所述外齿用于与棘爪(7)啮合。

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