CN101367375A - 一种汽车制动踏板装置及其安全保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车构造的技术领域，公开了一种汽车制动踏板装置，踏板支架(10)在旋转的支点处设有踏板轴运动导轨(5)，其结构为一个弧形槽，踏板臂(6)的端部由踏板轴限位装置(4)固定在踏板轴运动导轨(5)的一端，该弧形槽方向及位置的设置，使得在踏板臂(6)不受力的状态下，所述的踏板(7)处于最靠近驾驶人的位置，即车辆的后方方向的极限位置。采用上述技术方案，利用车辆前碰传感器及踏板轴限位释放控制器进行控制，能主动保护驾驶员脚踝和小腿，汽车发生前碰时，使踏板向汽车前下方运动，避免或减小与“前扑”驾驶员的接触；该装置反应灵敏迅速，对踏板及踏板臂没有破坏性，结构简单，功能可靠。
Description
技术领域
本发明属于汽车构造的技术领域，涉及汽车操纵机构中的对人身安全防护的结构，更具体地说，本发明涉及一种汽车制动踏板装置。另外本发明还涉及该踏板装置的安全保护方法。
背景技术
当汽车发生前碰时，驾驶员通常会迅速踩下制动踏板。普通的制动踏板装置，其制动踏板可转动地连接到固定在防火墙上的踏板支架上。当驾驶员踩下制动踏板时，推动助力器推杆，以使制动总泵产生压力，进而实现制动动作。
汽车发生前碰时，普通的制动踏板装置会损伤驾驶员的脚踝或小腿。因为，在发生前碰时，一方面，由于在惯性作用下驾驶员向车前方移动，缩短了驾驶员与踏板的距离；另一方面，来自车辆前方的冲击力通过制动踏板传输到驾驶员的脚部。同时，在前碰中防火墙往往会不同程度地向乘员舱侵入，制动踏板也随之向驾驶员侧后移，脚部空间进一步缩小。因此，汽车发生前碰时，普通的制动踏板装置会损伤驾驶员的脚踝或小腿。
前碰法规和NCAP对脚踝和小腿的伤害值均有具体的要求，NCAP还对踏板的过度后移量和上跳量实行了扣分制。防止对脚踝的伤害更是各保险机构、广大消费者和汽车厂商共同关心的问题。
下面是有关刹车装置中涉及安全保护的专利技术：
中国专利号为CN03146548.X的专利文献公开了一种“刹车踏板装置”的专利技术，其主要技术方案是：刹车踏板装置包括一个踏板臂组件，其具有一个连接到车体上的第一踏板臂，和一个第二踏板臂，该第二踏板臂的上端部连接到第一踏板臂的下端部，并可转动，且其下端部具有承受驾驶者施加的载荷的踏垫；一个驱动部件，其产生转动力矩，用于相对于第一踏板臂，固定或转动第二踏板臂；以及一个控制驱动部件的踏板轴限位释放控制器。该发明的刹车踏板装置能够避免驾驶者由于该刹车踏板装置对其踩部产生冲击而造成的伤害。此外，安装在踏垫上的传感器检测踏垫与驾驶者的脚之间的接触。因此，如果驾驶者为了避免事故或意外的撞击而操作刹车踏板时，该刹车踏板能够不中断地被控制。该专利技术的缺陷是结构过于复杂，因此安全保护的可靠性降低。
中国专利号为CN200510005065.6的专利文献公开了一种“用于防止伤害的汽车制动踏板结构”的专利技术，其主要技术方案是：用来将制动踏板的铰链固定在车身上的制动踏板安装架；安装在所述制动踏板的踏板臂上并向车身后部突出的阻挡件；后退限制装置，其安装在与车颈横梁相连的转向柱安装架上，用来限制所述阻挡件向后移动，其中所述后退限制装置包括：安装在所述转向柱安装架上的支撑架，用来限制所述阻挡件在汽车的纵轴上后退；安装在所述支撑架上的阻挡板，用来限制所述阻挡件向后移动。该专利技术的缺陷是：只能阻挡制动踏板的后移，而不能使其向羊移动来减少对驾驶人的足部和腿部的伤害。
中国专利号为CN200410090921.8的专利文献公开了一种“防止脚踝损伤的制动踏板结构”的专利技术，其主要技术方案是：当仪表板由于发生车辆碰撞而被推向乘客舱时，适于使制动踏板向车辆前方移动的机构。该制动踏板结构通过减小车辆碰撞中传输到该制动踏板的冲击力而防止对驾驶员脚踩的损伤。该专利技术的缺陷是：完全靠制动踏板结构对冲撞力作出反应，显然危险性较大，因为此时可能已对驾驶人产生了伤害。
中国专利号为CN95121708.9的专利文献公开了一种“具有车辆受外力时使踏板垫移离转向装置的机构的踏板装置”的专利技术，其主要技术方案是：设于汽车座仓内的一种踏板装置，包括接附在车身上的一种踏板架以及一为此踏板架作可旋转支承的踏板垫，此踏板的下端上有一个为汽车驾驶者的足踩压的踏板垫，此踏板装置中设有一种机构，用来在有外力施加到汽车上时允许此踏板垫位移，以使用脚踩压此踏板垫的驾驶者的腿于脱离开设于座仓内的转向装置的方向中运动。该专利技术的缺陷也同样是完全靠制动踏板结构对冲撞力作出反应，显然危险性较大，因为此时可能已对驾驶人产生了伤害。
上述技术方案均存在使踏板装置在实现保护时而受到严重损坏而无法修复的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的第一个问题是提供一种汽车制动踏板装置，其目的是防止车辆在碰撞时，汽车制动踏板装置对驾驶人的脚踝和小腿造成伤害，同时减小对踏板装置的破坏。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种汽车制动踏板装置，包括踏板臂、踏板及踏板支架，设在驾驶舱的防火墙位置，所述的踏板臂通过助力器推杆与制动阀助力器连接，踏板臂上与安装踏板相反的端部与踏板支架连接，作为踏板臂旋转的支点，在所述的踏板支架上的踏板臂端部的旋转支点处，设有踏板轴运动导轨，其结构为一个弧形槽，踏板臂的端部与该槽滑动配合，在该处设踏板轴限位装置，所述的踏板轴限位装置的结构分别对踏板臂的端部的位置锁定和位置释放。
所述的位置锁定，即踏板轴限位装置使踏板臂的端部与踏板支架为紧固连接状态；所述的位置释放，即踏板轴限位装置解除对踏板臂的端部的位置锁定，踏板臂的端部呈自由状态，且任何时候只能为上述两种状态之一。
为使本发明更加完善，还就上述技术方案进一步提出了以下更为详尽和具体的技术方案，以获得最佳的实用效果，更好地实现发明目的，并提高本发明的新颖性和创造性：
以上所述的踏板臂的端部与踏板支架配合结构为：在踏板臂的端部与踏板支架相接触的一面，设一销轴与踏板臂紧固为一体，该销轴与踏板轴运动导轨的槽形成滑动配合，销轴的端部尺寸大于踏板轴运动导轨槽的宽度。
以上所述的弧形槽方向及位置的设置方式为：在所述的踏板轴限位装置锁定踏板臂端部即支点位置时，且踏板臂在不受力的状态下，所述的销轴在踏板轴运动导轨槽的靠车身前方的一端，所述的踏板处于靠近驾驶人的位置，即朝向车辆后方的极限位置；在所述的踏板轴限位装置不锁定即释放踏板臂端部即支点位置、且踏板臂在受力的状态下，所述的销轴在踏板轴运动导轨槽的靠车身后方的一端，所述的踏板处于远离驾驶人的位置，即朝向车辆前方的极限位置。
在所述的汽车制动踏板装置中设继电器，所述的踏板轴限位装置对踏板臂的端部位置锁定或解除位置锁定，由继电器的触发部件控制。
以上所述的汽车制动踏板装置中设踏板轴限位释放控制器和碰撞信号传感器，所述的踏板轴限位释放控制器通过信号线路与碰撞信号传感器及继电器连接，分别接收碰撞信号传感器传送的车辆前碰撞信号及向继电器发出锁定或释放的执行动作指令。
以上所述的碰撞信号传感器为前侧安全气囊传感器，即其感应的前碰信号由前侧安全气囊产生。
以上所述的踏板臂与助力器推杆的连接结构为：通过三角形连接板连接，在三角形连接板有两个点与踏板臂铰接，通过一个点与助力器推杆铰接。
本发明要解决的第二个问题是提供以上所述的汽车制动踏板装置所采用的安全保护方法，该方法的具体技术方案为：
当车辆正常运行、碰撞信号传感器未检测到汽车发生前碰时，踏板轴限位装置对踏板臂上的销轴锁定限位，使其与踏板支架呈紧固连接状态，且连接位置在踏板轴运动导轨槽上靠车辆前方的端部，踏板臂在该状态下，以踏板臂上的销轴为旋转中心转动。
当碰撞信号传感器检测到汽车发生前碰时，踏板轴限位释放控制器发出信号，控制继电器触发部件使踏板轴限位装置释放，使踏板轴限位装置解除对踏板臂上的销轴的锁定限位，踏板臂上的销轴可沿踏板轴运动导轨的槽产生向后摆动，踏板臂以三角连接板为支点旋转，踏板臂的靠踏板一侧与驾驶人的足部或腿部一道，向远离驾驶人的车辆前方向运动。
采用上述技术方案，利用车辆前碰传感器及踏板轴限位释放控制器进行控制，能主动保护驾驶员脚踝和小腿，汽车发生前碰时，使踏板向汽车前下方运动，避免或减小与“前扑”驾驶员的身体下肢部位的接触；该装置反应灵敏迅速，对踏板及踏板臂没有破坏性，结构简单，功能可靠。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中所述的发生前碰时的踏板臂位置示意图。
图中标记为：1、碰撞信号传感器，2、踏板轴限位释放控制器，3、继电器，4、踏板轴限位装置，5、踏板轴运动导轨，6、踏板臂，7、踏板，8、三角连接板，9、助力器推杆，10、踏板支架，11、防火墙，12、制动阀助力器，13、踏板臂保护位置。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1、图2所表达的本发明的结构，本发明为一种汽车制动踏板装置，包括踏板臂6、踏板7及踏板支架10，设在驾驶舱的防火墙11位置，所述的踏板臂6通过助力器推杆9与制动阀助力器12连接，踏板臂6上与安装踏板7相反的端部与踏板支架10连接，作为踏板臂6旋转的支点。踏板支架10固定在防火墙上。
为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现防止车辆前碰撞时踏板臂6及踏板7对驾驶员脚踝和小腿造成伤害，同时减小对踏板装置的破坏的发明目的，本发明采取的技术方案为：
本发明所提供的这种汽车制动踏板装置，在所述的踏板支架10上的踏板臂6端部旋转支点处，设有踏板轴运动导轨5，其结构为一个弧形槽，踏板臂6的端部与该槽滑动配合，在该处设踏板轴限位装置4，所述的踏板轴限位装置4的结构分别对踏板臂6的端部的位置锁定和位置释放。
所述的位置锁定，即踏板轴限位装置4使踏板臂6的端部与踏板支架10为紧固连接状态；所述的位置释放，即踏板轴限位装置4解除对踏板臂6的端部的位置锁定，踏板臂6的端部呈自由状态，且任何时候只能为上述两种状态之一。
上述技术方案所提供的制动踏板装置，在汽车未发生碰撞时，由踏板轴限位装置4限制踏板臂6相对于踏板支架10的纵向运动；当发生碰撞时，踏板臂6沿踏板轴运动导轨5向后摆动，实现踏板7向远离驾驶人的方向运动。
其具体结构是将在制动情况下，踩踏踏板7使踏板臂6转动时作为旋转支点的踏板臂6的端部设计成可在踏板支架10的平面上转动的结构。在正常行驶的情况下，由踏板轴限位装置4锁止，不允许其转动，只作为转动的支点；一旦发生前碰状况，则踏板轴限位装置4解锁，踏板臂6绕其与助力器推杆9连接点转动，使踏板7朝远离驾驶人下肢部位的方向转动至极限位置，确保驾驶人的人身安全，并且这种保护对结构减少了不可修复的破坏性，因此很多情况下可以容易地恢复并重新使用。
为使更清楚和详细地介绍本发明的实施方式，下面通过所推荐的若干实施示例，对本发明进行具体的描述：
实施例一：
踏板臂6的端部与踏板支架10配合结构为：在踏板臂6的端部与踏板支架10相接触的一面，设一销轴与踏板臂6紧固为一体，该销轴与踏板轴运动导轨5的槽形成滑动配合，销轴的端部尺寸大于踏板轴运动导轨5槽的宽度。销轴与踏板臂6固定连接的方式，可以为焊接或铆接。
采用在踏板臂6的端部位置设销轴的结构，并使销轴的轴线垂直于踏板支架10，插入踏板轴运动导轨5的槽中，使其在释放时，能在该槽内滑动，使踏板臂6的转动按一定的轨迹运动。
销轴也可设计成在踏板臂6旋转的形式，即将销轴固定在踏板支架10上，使踏板臂6相对于销轴转动。
实施例二：
所述的弧形槽方向及位置的设置方式为：
在所述的踏板轴限位装置4锁定踏板臂6端部即支点位置时，且踏板臂6在不受力的状态下，所述的销轴在踏板轴运动导轨5槽的靠车身前方的一端，所述的踏板7处于靠近驾驶人的位置，即朝向车辆后方的极限位置。该设置方式适用于车辆正常运行的状态，驾驶人可方便地进行制动或加速(即松开制动)的操作。只要驾驶人踩踏踏板7，则踏板臂6即以销轴在踏板轴运动导轨5槽的端部为旋转中心旋转，踏板臂6驱动助力器推杆9并使制动阀助力器12动作，使车辆制动。
在所述的踏板轴限位装置4不锁定即释放踏板臂6端部即支点位置、且踏板臂6在受力的状态下，所述的销轴在踏板轴运动导轨5槽的靠车身后方的一端，所述的踏板7处于远离驾驶人的位置，即朝向车辆前方的极限位置。该设置方式适用于车辆在发生前部碰撞时的保护。当板轴限位装置4释放，则踏板臂6即以其与助力器推杆9的连接部位为中心旋转，使踏板7向车身前部产生一个很大的转动，避免其对后方的驾驶人的下肢部位的冲击。反过来这也大大减少了对踏板装置的破坏，所以恢复、修复更容易一些。
实施例四：
在所述的汽车制动踏板装置中设继电器3，所述的踏板轴限位装置5对踏板臂6的端部位置锁定或解除位置锁定，由继电器3的触发部件控制。
其结构一般为：在继电器3线圈不通电的情况下，踏板轴限位装置5中的磁感的金属构件制成的插销状的构件，插入踏板臂6的端部，使其位置锁定。继电器线3圈通电后，将该插销状的构件吸出，使其失去锁定作用。
或者与上述方式相反，继电器线3圈通电后，利用其磁性，吸合磁感的金属构件，对踏板臂6的端部的构件起到阻挡作用，实现对其位置的锁定。当线圈断电后，金属构件不再对踏板臂6的端部的构件起到阻挡作用，踏板臂6受力后，其与踏板轴运动导轨5的槽配合的端部，能在该槽内运动。
当然，锁定与释放的结构形式还可采用其它方法。
实施例五：
汽车制动踏板装置中设踏板轴限位释放控制器2和碰撞信号传感器1，所述的踏板轴限位释放控制器2通过信号线路与碰撞信号传感器1及继电器3连接，分别接收碰撞信号传感器1传送的车辆前碰撞信号及向继电器3发出锁定或释放的执行动作指令。
本实施例的实施，参见实施例八介绍的内容。
实施例六：
碰撞信号传感器1为前侧安全气囊传感器，即其感应的前碰信号由前侧安全气囊产生。
碰撞信号传感器1优先选择安全气囊传感器。当车辆发生前碰撞时，安全气囊充气，碰撞信号传感器1立即发出信号给踏板轴限位释放控制器2，由踏板轴限位释放控制器2发出指令信号给继电器线3，实现对踏板臂6的端部的释放。
实施例七：
踏板臂6与助力器推杆9的连接结构为：通过三角形连接板8连接，在三角形连接板8有两个点与踏板臂6铰接，通过一个点与助力器推杆9铰接。
如图1所示，制动踏板组件中踏板臂6与踏板7通过销轴可转动地连接到固定在防火墙11上的踏板支架10。三角形连接板8在点B、C与踏板臂6铰接，通过点A铰接到助力器推杆9。
实施例八：
本发明要解决的第二个问题是提供以上所述的汽车制动踏板装置所采用的安全保护方法，该方法的具体技术方案为：
当车辆正常运行、碰撞信号传感器1未检测到汽车发生前碰时，踏板轴限位装置4对踏板臂6上的销轴锁定限位，使其与踏板支架10呈紧固连接状态，且连接位置在踏板轴运动导轨5槽上靠车辆前方的端部，踏板臂6在该状态下，以踏板臂6上的销轴为旋转中心转动。
当碰撞信号传感器1检测到汽车发生前碰时，踏板轴限位释放控制器2发出信号，控制继电器3触发部件使踏板轴限位装置5释放，使踏板轴限位装置4解除对踏板臂6上的销轴的锁定限位，踏板臂6上的销轴可沿踏板轴运动导轨5的槽产生向后摆动，踏板臂6以三角连接板8为支点旋转，踏板臂6的靠踏板7一侧与驾驶人的足部或腿部一道，向远离驾驶人的车辆前方向运动。
当碰撞信号传感器1检测到汽车发生前碰时，踏板轴限位释放控制器2控制继电器3动作、踏板轴限位装置4抬起，踏板轴可沿踏板轴运动导轨5向后摆动。以三角连接板8为支点，踏板臂6的靠踏板7一侧将向远离驾驶员的方向运动(如图2中虚线所示)。从而，防止或降低驾驶员的踝部受到踏板的伤害。
当未检测到碰撞发生时，踏板轴限位装置4限制踏板臂6的端部相对于踏板支架10的纵向运动。踏板7的制动时运动方向同普通制动踏板装置。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种汽车制动踏板装置，包括踏板(7)、踏板臂(6)及踏板支架(10)，设在驾驶舱的防火墙(11)位置，所述的踏板臂(6)通过助力器推杆(9)与制动阀助力器(12)连接，踏板臂(6)上的与安装踏板(7)相反的端部，该端部与踏板支架(10)连接，作为踏板臂(6)旋转的支点，其特征在于：在所述的踏板支架(10)上的踏板臂(6)端部旋转支点处，设有踏板轴运动导轨(5)，其结构为一个弧形槽，踏板臂(6)的端部与该槽滑动配合，在该处设踏板轴限位装置(4)，所述的踏板轴限位装置(4)的结构分别对踏板臂(6)的端部的位置锁定和位置释放。
2.按照权利要求1所述的汽车制动踏板装置，其特征在于：所述的位置锁定，即踏板轴限位装置(4)使踏板臂(6)的端部与踏板支架(10)为紧固连接状态；所述的位置释放，即踏板轴限位装置(4)解除对踏板臂(6)的端部的位置锁定，踏板臂(6)的端部呈自由状态，且任何时候只能为上述两种状态之一。
3.按照权利要求1所述的汽车制动踏板装置，其特征在于：所述的踏板臂(6)的端部与踏板支架(10)配合结构为：在踏板臂(6)的端部与踏板支架(10)相接触的一面，设一销轴与踏板臂(6)紧固为一体，该销轴与踏板轴运动导轨(5)的槽形成滑动配合，销轴的端部尺寸大于踏板轴运动导轨(5)的槽的宽度。
4.按照权利要求3所述的汽车制动踏板装置，其特征在于：所述的弧形槽方向及位置的设置方式为：在所述的踏板轴限位装置(4)锁定踏板臂(6)端部即支点位置时，且踏板臂(6)在不受力的状态下，所述的销轴在踏板轴运动导轨(5)槽的靠车身前方的一端，所述的踏板(7)处于靠近驾驶人的位置，即朝向车辆后方的极限位置；在所述的踏板轴限位装置(4)不锁定即释放踏板臂(6)端部即支点位置、且踏板臂(6)在受力的状态下，所述的销轴在踏板轴运动导轨(5)槽的靠车身后方的一端，所述的踏板(7)处于远离驾驶人的位置，即朝向车辆前方的极限位置。
5.按照权利要求1所述的汽车制动踏板装置，其特征在于：在所述的汽车制动踏板装置中设继电器(3)，所述的踏板轴限位装置(5)对踏板臂(6)的端部位置锁定或解除位置锁定，由继电器(3)的触发部件控制。
6.按照权利要求5所述的汽车制动踏板装置，其特征在于：所述的汽车制动踏板装置中设踏板轴限位释放控制器(2)和碰撞信号传感器(1)，所述的踏板轴限位释放控制器(2)通过信号线路与碰撞信号传感器(1)及继电器(3)连接，分别接收碰撞信号传感器(1)传送的车辆前碰撞信号及向继电器(3)发出锁定或释放的执行动作指令。
7.按照权利要求1或2或3或4或5或6所述的汽车制动踏板装置，其特征在于：所述的碰撞信号传感器(1)为前侧安全气囊传感器，即其感应的前碰撞信号由前侧安全气囊产生。
8.按照权利要求1或2或3或4或5或6所述的汽车制动踏板装置，其特征在于：所述的踏板臂(6)与助力器推杆(9)的连接结构为：通过三角形连接板(8)连接，在三角形连接板(8)有两个点与踏板臂(6)铰接，通过一个点与助力器推杆(9)铰接。
9.按照权利要求1或2或3或4或5或6所述的汽车制动踏板装置所采用的安全保护方法，其特征在于：
当车辆正常运行、碰撞信号传感器(1)未检测到汽车发生前碰时，踏板轴限位装置(4)对踏板臂(6)上的销轴锁定限位，使其与踏板支架(10)呈紧固连接状态，且连接位置在踏板轴运动导轨(5)槽上靠车辆前方的端部，踏板臂(6)在该状态下，以踏板臂(6)上的销轴为旋转中心转动。
当碰撞信号传感器(1)检测到汽车发生前碰撞时，踏板轴限位释放控制器(2)发出信号，控制继电器(3)触发部件使踏板轴限位装置(5)释放，使踏板轴限位装置(4)解除对踏板臂(6)上的销轴的锁定限位，踏板臂(6)上的销轴可沿踏板轴运动导轨(5)的槽产生向后摆动，踏板臂(6)以三角连接板(8)为支点旋转，踏板臂(6)的靠踏板(7)一侧与驾驶人的足部或腿部一道，向远离驾驶人的车辆前方向运动。
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