CN103786696B - 用于车辆的制动踏板模拟器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的制动踏板模拟器装置，其用于实现针对每一个行程的被施加到制动踏板的足部作用力的变化，所述制动踏板模拟器装置可以包括踏板臂、连杆单元和弹性部件，所述踏板臂包括铰链连接至车架一侧的一端和其中可以安装有踏板垫的另一端，所述连杆单元包括在车架和踏板臂之间相互连接的多个连杆，并且所述弹性部件弹性支撑所述连杆单元，并且配置成根据施加到所述踏板臂的足部作用力的每一个行程而通过所述踏板臂中的弹性力来形成反作用力。

Description

用于车辆的制动踏板模拟器装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年10月26日提交的韩国专利申请No.10-2012-0119960的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及用于车辆的制动踏板模拟器，并且更特别的是，本发明涉及用于车辆的制动踏板模拟器，其用于根据行程的变化来实现制动踏板的足部作用力的变化。
背景技术
在一般情况下，车辆的制动踏板单元包括安装在仪表板和前围板之间的车厢内部的踏板安装支架、铰链连接至所述踏板安装支架其中一侧的操作杆，以及在所述操作杆下的踏板。
在所述踏板安装支架和操作杆之间安装用于恢复所述操作杆的弹簧。
所述操作杆与制动增压器一侧的推杆连接，以便将操作力提供给所述制动增压器。
因此，当驾驶员踩踏踏板时，由所述制动增压器来放大被施加到所述踏板上的足部作用力，以便操作主缸，并且所述主缸产生液压力并将所产生的液压力提供给每个轮缸，以产生制动力。
在将制动踏板单元应用于实际车辆之前，对用于再现所述制动踏板单元的操作的制动踏板模拟器进行配置和测试。
在电力制动器的情况下，操作制动踏板模拟器的方法包括将一个气动缸内的流量传递至另一个气动缸，以便实现与液压制动的踏板感觉灵敏度相同的踏板感觉灵敏度的方法，以及在气动缸内部使用两个或多个弹簧或一个弹性部件(如橡胶)的方法。
图8是展示实际车辆的制动踏板的行程和足部作用力之间的关系的曲线图。
如图8所示，人们可以看出，针对实际车辆的制动踏板的行程的反作用力在行程较小的阶段内以较小的倾角逐渐增加，然后，对于足部作用力的行程的反作用力的倾角根据行程的增加而增加。
然而，在用于车辆的普通制动踏板模拟器中，当通过使用主缸内部的弹簧来产生足部作用力时，弹簧常数是固定的。因此，当足部作用力倾角从初始作用力倾角较小的阶段变化至在中间之后的足部作用力较大的阶段时，存在这样一个问题，即产生差异感(感觉足部作用力突然变得沉重)。换言之，产生其中针对制动踏板的反作用力急剧增大的阶段。
另外，当使用橡胶时，存在这样一个问题，即橡胶的硬度根据温度的变化而变化，进而足部作用力也被改变。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种用于车辆的制动踏板模拟器，其具有如下优点：根据行程的变化来实现制动踏板的足部作用力的变化，以便与通过使用连杆结构和弹性部件的实际车辆的情况类似。
在本发明的一个方面中，一种用于车辆的制动踏板模拟器装置，用于实现针对每一个行程的被施加到制动踏板的足部作用力的变化，所述制动踏板模拟器装置可以包含：踏板臂，所述踏板臂的一端铰链连接至车架一侧，所述踏板臂的另一端中安装有踏板垫；连杆单元，所述连杆单元包括在所述车架和所述踏板臂之间相互连接的多个连杆；以及弹性部件，所述弹性部件弹性支撑所述连杆单元，并且配置成根据施加到所述踏板臂的足部作用力引起的每一个行程而通过所述踏板臂中的弹性力来形成反作用力。
所述连杆单元可以包括：在扩宽的同时被布置的第一连杆和第三连杆，所述第一连杆和第三连杆的一端分别铰链连接至在所述车架中形成的第一铰链点；以及在扩宽的同时被布置的第二连杆和第四连杆，所述第二连杆和第四连杆的一端分别铰链连接至在所述踏板臂中形成的第二铰链点，其中所述第二连杆的另一端铰链连接至所述第一连杆的另一端，并且所述第四连杆的另一端铰链连接至所述第三连杆的另一端。
所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆彼此连接，以形成菱形形状。
所述弹性部件由弹簧形成，所述弹簧的两端连接在所述第一连杆和第二连杆的另一端进行铰链连接的铰链连接部分与所述第三连杆和第四连杆的另一端进行铰链连接的铰链连接部分之间。
所述制动踏板模拟器装置还可以包括：第一铰链组件，所述弹性部件的一端插入所述第一铰链组件的一端，所述第一连杆和所述第二连杆的另一端铰链连接至所述第一铰链组件的另一端，以及第二铰链组件，所述弹性部件的另一端插入所述第二铰链组件的一端，所述第三连杆和所述第四连杆的另一端铰链连接至所述第二铰链组件的另一端。
所述制动踏板模拟器装置还可以包括：第一铰链销，将所述第一铰链销配置成使得所述第一连杆和所述第二连杆的另一端与所述第一铰链组件相连接，以及第二铰链销，将所述第二铰链销配置成使得所述第三连杆和所述第四连杆的另一端与所述第二铰链组件相连接。
在所述第一连杆和第二铰链销的端部外周面处分别形成环圈槽，并将止动环分别装配至环圈槽。
所述连杆单元可以包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端铰链连接至在车架中形成的第一铰链点；所述第二连杆的一端铰链连接至在踏板臂处形成的第二铰链点并且将所述第二连杆的另一端铰链连接至所述第一连杆的另一端。
所述弹性部件由弹簧形成，所述弹簧连接在所述第一连杆和第二连杆的另一端进行连接的铰链连接部分与车架之间。
所述制动踏板模拟器装置还可以包括铰链组件，所述弹性部件插入所述铰链组件的一端，所述第一连杆和所述第二连杆的另一端铰链连接至所述铰链组件的另一端。
所述制动踏板模拟器装置还包括铰链销，将所述铰链销配置成连接所述第一连杆、所述第二连杆与所述铰链组件。
在所述铰链销的端部外周面处形成环圈槽，并将止动环装配至所述环圈槽。
根据本发明的示例性实施方案，通过使用连杆单元和弹性部件的简单结构，可以根据行程的变化来实现制动踏板的足部作用力的变化。
因此，通过除去现有技术中以气动缸和活塞结构为代表的复杂结构，可以降低制造成本，并且更特别的是，可以解决现有技术中由于橡胶的应用而根据温度变化的特性变化的问题。
另外，可以实现这样一种模式，其中反作用力根据作为所述弹性部件的弹簧的作用而机械地和连续地增加，并且避免产生现有技术中反作用力增加的不连续阶段，从而提高踏板的灵敏度。
本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是根据本发明的各种示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的结构图。
图2是展示图1的放大部分A的分解立体图。
图3是根据本发明的各种示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的操作状态图。
图4是根据本发明的各种示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的结构图。
图5是展示图4的放大部分B的分解立体图。
图6是根据本发明的各种示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的操作状态图。
图7是展示根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的行程和足部作用力之间的关系的曲线图。
图8是展示实际车辆的制动踏板的行程和足部作用力之间的关系的曲线图。
应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、定位和外形，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。
在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同或等效的部分。
具体实施方式
现在将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施例。
以下，将参考所示的附图来详细描述本发明的示例性实施方式。
然而，在附图中展示的每个元件的尺寸和厚度是为了便于描述而任意表示的，因此本发明基本上不受附图所限，并且厚度扩展是为了清楚地表达多种零件和区域。
另外，与说明书无关的零件将被省略，以便清楚地描述本发明的示例性实施方案。
图1是根据本发明的第一个示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的结构图，图2是展示图1的放大部分A的分解立体图，并且图3是根据本发明的第一个示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的操作状态图。
参照图1至3，根据本发明的第一个示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器100是用于实现针对每一个行程的制动踏板的反作用力，并且制动踏板模拟器100包括踏板臂110、连杆单元120和弹性部件140。
将踏板臂110的一端铰链连接至车架101，并将踏板垫111安装在踏板臂110的另一端上。
另外，连杆单元120包括在车架101和踏板臂110之间相互连接的多个连杆。
此处，连杆单元120包括第一连杆121、第二连杆122、第三连杆123和第四连杆124。
将第一连杆121和第三123中的每一个的一端连接至在框架101中形成的第一铰链点125，以使得第一连杆121和第三连杆123在以预定的角度扩宽的同时被布置。
将第二连杆122和第四连杆124中的每一个的一端连接至在踏板臂110中形成的第二铰链点126，以使得第二连杆122和第四连杆124在以预定的角度扩宽的同时被布置，并且第一连杆121和第二连杆122的另一端彼此铰链连接，第三连杆123和第四连杆124的另一端彼此铰链连接。
第一连杆121、第二连杆122、第三连杆123和第四连杆124彼此连接，以形成菱形形状。
在本发明的第一个示例性实施方案中，弹性部件140包括在连杆单元120当中，以便根据踏板臂110的行程来形成用于踏板臂110的足部作用力的反作用力。
弹性部件140可以由弹簧形成，所述弹簧的两端分别连接彼此铰链连接的第一连杆121和第二连杆122的铰链连接部分130以及第三连杆123和第四连杆124的铰链连接部分135。
此处，将所述弹簧的一端联结至铰链连接部分130和135中的每一个。换言之，第一连杆121、第二连杆122、第三连杆123和第四连杆124中的每一者通过铰链组件133连接至弹性部件140。将弹性部件140插入到铰链组件133的一端，并且将铰链组件133的另一端分别与第一连杆121和第二连杆122，以及第三连杆123和第四连杆124中的每一个铰链连接。另外，铰链销131适于分别将第一连杆121和第二连杆122，以及第三连杆123和第四连杆124与铰链组件133连接。
另外，在铰链销131的端部外周面处形成环圈槽132，并将止动环134装配至环圈槽132，以防止铰链销131分别与铰链连接部130和135分离。
在下文中，将描述具有上述结构的用于车辆的制动踏板模拟器的操作方法。
参照图1和图3，在根据本发明的第一个示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器100中，当驾驶员向踏板臂110提供足部作用力时，踏板臂110的第二铰链点126几乎水平移动，并将垂直和水平的力传递至第一连杆121和第二连杆122的铰链连接部分130以及第三连杆123和第四连杆124的铰链连接部分135。
铰链连接部分130处的力的平衡方程如下。
Fs＝Fp+Fh
垂直方向(y轴方向)上的力的平衡方程如下。
Fs＝Fpy+Fhy
水平方向(x轴方向)上的力的平衡方程如下。
Fpx＝Fhx
下标x和下标y分别表示x和y方向。
假定各个连杆121、122、123和124的长度是相同的，另一个铰链连接部分135中的力的平衡和垂直/水平方向的力以相同的大小来对称地进行作用。
Fp和Fh具有相同的大小，并且Fpx和Fhx具有相同的大小。
Fpx和Fhx的大小如下列力的平衡。
Fpx＝Fhx＝0.5*Fs/SINΘ
铰链连接部分130的位移导致第二铰链点126在x轴方向上的移动并且所述第二铰链点126在x轴方向上的移动使Fs变化。
在铰链连接部分135处，由被施加到铰链连接部分135上的力产生Fpx'和Fhx'并且第三连杆123和第四连杆124类似于Fpx和Fhx。
被施加到第二铰链点126上的反作用力是Fpx和Fpx'的总和。
被施加到第二铰链点126上的反作用力是Fpx+Fpx'。
由驾驶员感觉到的足部作用力是反作用力和踏板的杠杆比的乘积。
足部作用力(踏板处)＝(Fpx+Fpx')×踏板的杠杆比
其中，所述踏板的杠杆比是从踏板臂110和车架101的连接位置到第二铰链点126与从踏板臂110和车架101的连接位置到踏板垫111的长度比。
图7是展示根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的行程和足部作用力之间的关系的曲线图。
参照图7和8，可以看出，根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的行程和足部作用力之间的关系与实际车辆的行程和足部作用力之间的关系类似。
另外，通过调整连杆121、122、123和124中的每一个的长度、铰链连接部分130和第二铰链点126的初始位置、踏板的杠杆比和弹簧常数可以调整根据第二铰链点126的移动的踏板(足部)作用力。
在下文中，将描述根据本发明的第二个示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器。
图4是根据本发明的第二个示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的结构图，图5是展示图4的放大部分B的分解立体图，并且图6是根据本发明的各种示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的操作状态图。
参照图4至6，根据本发明的第二个示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器200用于实现针对每一个行程的用于制动踏板的反作用力，并且制动踏板模拟器200包括踏板臂210、连杆单元220和弹性部件240。
首先，将踏板臂210的一端铰链连接至车架201，并将踏板垫211安装在踏板臂210的另一端。
另外，连杆单元220包括在车架201和踏板臂210之间相互连接的多个连杆。
此处，连杆单元220包括第一连杆221和第二连杆222，下面将详细描述其中的每一个。
将第一连杆221的一端铰链连接至在车架201中形成的第一铰链点225。
将第二连杆222的一端铰链连接至在踏板臂210中形成的第二铰链点226，并且将第二连杆222的另一端铰链连接至第一连杆221的另一端。
弹性部件240包括在连杆单元220当中，以便根据以被施加到踏板臂210的反作用力引起的行程来形成用于踏板臂210的足部作用力的反作用力。
弹性部件240可以由弹簧形成，所述弹簧连接在第一连杆221和第二连杆222的铰链连接部分230与车架201的中央一侧之间。
此处，将所述弹簧的一端联结至铰链连接部分230。换言之，连杆221和222的端部通过铰链组件233与弹性部件240连接。将弹性部件240插入到铰链组件233的一端，并且将铰链组件233的另一端与第一连杆221和第二连杆222铰链连接。另外，铰链连接部分230包括铰链销231，以便将第一连杆221和第二连杆222与铰链组件233连接。
另外，在铰链销231的端部外周面处形成环圈槽232，并将止动环234装配至环圈槽232，以防止铰链销231与铰链连接部230分离。
在下文中，将描述根据本发明的第二个示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的操作方法。
参照图4至6，在根据本发明的第二个示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器200中，当驾驶员为踏板臂210提供足部作用力时，踏板臂210的第二铰链点226水平移动，并将垂直和水平的力传递至第一连杆221和第二连杆222的铰链连接部分230。
根据本发明的第二个示例性实施方式的用于车辆的制动踏板模拟器200的操作和效果与根据本发明的第一个示例性实施方案的用于车辆的制动踏板模拟器的操作和效果类似，因此将省略重复的描述。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”是用于参考图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (11)

1.一种用于车辆的制动踏板模拟器装置，所述制动踏板模拟器装置用于实现针对每一个行程的被施加到制动踏板的足部作用力的变化，所述制动踏板模拟器装置包含：
踏板臂，所述踏板臂的一端直接地铰链连接至车架一侧，所述踏板臂的另一端中安装有踏板垫；
连杆单元，所述连杆单元包括在所述车架和所述踏板臂之间相互连接的多个连杆；以及
弹性部件，所述弹性部件弹性支撑所述连杆单元，并且配置成根据施加到所述踏板臂的足部作用力引起的每一个行程而通过所述踏板臂中的弹性力来形成反作用力，
其中，所述连杆单元包括：
在扩宽的同时被布置的第一连杆和第三连杆，所述第一连杆和第三连杆的一端分别铰链连接至在所述车架中形成的第一铰链点；以及
在扩宽的同时被布置的第二连杆和第四连杆，所述第二连杆和第四连杆的一端分别铰链连接至在所述踏板臂中形成的第二铰链点，
其中，所述第二连杆的另一端铰链连接至所述第一连杆的另一端，并且所述第四连杆的另一端铰链连接至所述第三连杆的另一端。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的制动踏板模拟器装置，其中，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆彼此连接，以形成菱形形状。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的制动踏板模拟器装置，其中，所述弹性部件由弹簧形成，所述弹簧的两端连接在所述第一连杆和第二连杆的另一端进行铰链连接的铰链连接部分与所述第三连杆和第四连杆的另一端进行铰链连接的铰链连接部分之间。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的制动踏板模拟器装置，所述制动踏板模拟器装置还包括：
第一铰链组件，所述弹性部件的一端插入所述第一铰链组件的一端，所述第一连杆和所述第二连杆的另一端铰链连接至所述第一铰链组件的另一端，以及
第二铰链组件，所述弹性部件的另一端插入所述第二铰链组件的一端，所述第三连杆和所述第四连杆的另一端铰链连接至所述第二铰链组件的另一端。
5.根据权利要求4所述的用于车辆的制动踏板模拟器装置，所述制动踏板模拟器装置还包括：
第一铰链销，将所述第一铰链销配置成使得所述第一连杆和所述第二连杆的另一端与所述第一铰链组件相连接，以及
第二铰链销，将所述第二铰链销配置成使得所述第三连杆和所述第四连杆的另一端与所述第二铰链组件相连接。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的制动踏板模拟器装置，其中，在所述第一铰链销的端部外周面和第二铰链销的端部外周面处分别形成环圈槽，并且将止动环分别装配至环圈槽。
7.一种用于车辆的制动踏板模拟器装置，所述制动踏板模拟器装置用于实现针对每一个行程的被施加到制动踏板的足部作用力的变化，所述制动踏板模拟器装置包含：
踏板臂，所述踏板臂的一端直接地铰链连接至车架一侧，所述踏板臂的另一端中安装有踏板垫；
连杆单元，所述连杆单元包括在所述车架和所述踏板臂之间相互连接的多个连杆；以及
弹性部件，所述弹性部件弹性支撑所述连杆单元，并且配置成根据施加到所述踏板臂的足部作用力引起的每一个行程而通过所述踏板臂中的弹性力来形成反作用力，
其中，所述连杆单元包括：
第一连杆，所述第一连杆的一端铰链连接至在车架中形成的第一铰链点，以及
第二连杆，所述第二连杆的一端铰链连接至在踏板臂处形成的第二铰链点并且将所述第二连杆的另一端铰链连接至所述第一连杆的另一端。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的制动踏板模拟器装置，其中，所述弹性部件由弹簧形成，所述弹簧连接在所述第一连杆和第二连杆的另一端进行连接的铰链连接部分与车架之间。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的制动踏板模拟器装置，所述制动踏板模拟器装置还包括：
铰链组件，所述弹性部件插入所述铰链组件的一端，所述第一连杆和所述第二连杆的另一端铰链连接至所述铰链组件的另一端。
10.根据权利要求9所述的用于车辆的制动踏板模拟器装置，所述制动踏板模拟器装置还包括铰链销，将所述铰链销配置成连接所述第一连杆、所述第二连杆与所述铰链组件。
11.根据权利要求10所述的用于车辆的制动踏板模拟器装置，其中，在所述铰链销的端部外周面处形成环圈槽，并且将止动环装配至所述环圈槽。
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