CN103818361B - 踏板模拟器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例的踏板模拟器，其包括：主壳体；活塞，在主壳体内部，可沿上下方向进行往复运动；弹性支撑部，配置于主壳体内部，并对活塞提供向上的弹性力；以及减震器，其由弹性材料构成，包括上下方向配置于主壳体内部的第一变形部及体积大于第一变形部的第二变形部，随着活塞的向下移动被加压，第一变形部和第二变形部依次压缩变形。

Description

踏板模拟器
技术领域
本发明涉及一种踏板模拟器（PedalSimulator），以使刹车踏板的感觉与现有刹车装置类似。
背景技术
一般电动刹车装置（Brake-by-WireSystem）通过如下实施车辆的制动，即在驾驶员与制动轮无机械连接，而是通过位于各车轮的电动卡钳接收来自电动刹车电子控制装置（ECU）发出的信号，刹住位于各车轮的制动盘来实现。
这种电动刹车装置具有如下特性：操作机械连接的液压制动装置的踏板时，与驾驶员能够感觉到的踏板感觉（PedalFeeling）踏板力特性，即形成加速器中产生的主要因输入/输出特性导致的非线性踏板力的同时，无法体现反作用力产生的，意味着物理能量损失的迟滞现象（Hysteresis）的特性，因此需要其它的用于给驾驶员提供适当踏板感觉的装置。
作为这种装置的一例，同时具备操作踏板时给驾驶员提供适当的踏板感觉的机械装置，以及能够识别驾驶员操作踏板的目的的电子装置，而通常将这种装置称为踏板模拟器（PedalSimulator）。
这种踏板模拟器所要解决的重要的技术问题就是提供与制动装置类似的踏板感觉。
韩国公开专利第10-2000-0048717号公开的踏板模拟器可以作为现有踏板模拟器的具体例。
所述踏板模拟器内部使用一个螺旋弹簧作为缓冲部件，来缓冲活塞。然而，此类单一的缓冲部件具有只能以单程线性形式表示刹车的踏板感觉的缺点。
因此，也有人提出采用多个弹簧以及对应的多个减震器的踏板模拟器结构，使其能够体现非线性踏板感觉，但此类踏板模拟器存在结构复杂，制造成本上升等诸多缺点。
发明内容
（一）本发明要解决的技术问题
本发明是为了解决所述现有技术中的问题而作出的，本发明用于提供一种踏板模拟器，其可以实现由一个减震器引起的非线性踏板感觉，并且不会在活塞的运行过程中产生由不同部件接触引起的异质感。（二）技术方案
本发明实施例的踏板模拟器包括：主壳体；活塞，在所述主壳体内部，可沿上下方向进行往复运动；弹性支撑部，配置于所述主壳体内部，并对所述活塞提供向上的弹性力；以及减震器，其由弹性材料构成，包括上下方向配置于所述主壳体内部的第一变形部及体积大于所述第一变形部的第二变形部，随着所述活塞向下移动被加压，所述第一变形部和第二变形部依次压缩变形。
本发明实施例的踏板模拟器中，所述弹性支撑部可包括：第一螺旋弹簧，其上端被所述活塞一侧所支撑，随着所述活塞向下移动而被压缩来产生弹性力；支撑部件，其配置于所述第一螺旋弹簧下侧，随着所述活塞的向下移动，与所述活塞一同向下移动，且所述支撑部件中央形成通孔，所述第一变形部的上端部穿过所述通孔；以及第二螺旋弹簧，其配置于所述支撑部件的下侧，上端被所述支撑部件的底面所支撑，随着所述支撑部件向下移动而被压缩来产生弹性力。
本发明实施例的踏板模拟器中，所述第二螺旋弹簧的弹簧常数可大于所述第一螺旋弹簧。
本发明实施例的踏板模拟器中，所述减震器可以具有横断面积从上端向下端逐渐增大的形状。
本发明实施例的踏板模拟器中，所述主壳体的下部固定有减震器壳体，所述减震器的下端部可嵌入结合在形成于所述减震器壳体形成的槽部。
本发明实施例的踏板模拟器中，所述减震器的外侧面形成突出部，所述突出部向外突出，且由弹性材料构成，此时，所述突出部的底面可以与所述减震器壳体的上表面对置。
本发明实施例的踏板模拟器中，凹槽可以形成在所述第一变形部及所述第二变形部中任一个或者两个的外侧面。
参照附图，通过详细说明，对本发明的特征以及优点进行详细说明。
（三）有益效果
根据本发明，通过包括弹性支撑部、压缩变形量不同的第一变形部以及第二变形部的减震器，可以实现非线性踏板感觉。并且，由于可通过一个减震器实现非线性踏板感觉，因此得到简化结构以及降低制造成分的效果。
并且，根据减震器的形态以及配置位置的特征，还可提供在活塞向下移动时不产生异质感的优点。
附图说明
图1是表示具备本发明的一实施例的踏板模拟器的刹车装置的示意图。
图2是表示图1所示的踏板模拟器的剖视图。
图3至图6是可知图2所示的踏板模拟器工作状态的工作图。
符号说明
1：踏板模拟器10：主缸
20：刹车踏板100：主壳体
101：第一空间102：第二空间
103：工作油供给孔200：活塞
300：弹性支撑部310：第一螺旋弹簧
320：支撑部件321：通孔
330：第二螺旋弹簧400：减震器
401：凹槽410：第一变形部
420：第二变形部430：突出部
431：突出部的底面500：减震器壳体
501：槽部501a：倾斜面
502：凸缘部503：减震器壳体的上表面
具体实施方式
以下，将参照附图详述本发明实施例的踏板模拟器。
图1是表示具备本发明的一个实施例的踏板模拟器的刹车装置的示意图；图2是表示图1所示的踏板模拟器的剖视图；图3至图6是可知图2所示的踏板模拟器工作状态的工作图。
如图1及图2所示，本发明实施例的踏板模拟器1包括：主壳体100；活塞200，在所述主壳体100内部，可沿上下方向进行往复运动；弹性支撑部300，配置于所述主壳体100内部，并对所述活塞200提供向上的弹性力；以及减震器400，其由弹性材料构成，包括上下方向配置于所述主壳体100内部的第一变形部410及体积大于所述第一变形部410的第二变形部420，随着所述活塞200向下移动被加压，所述第一变形部410和第二变形部420依次压缩变形。
如图1所示，本发明实施例的踏板模拟器1与包含在刹车装置的主缸（mastercylinder）10相连。图1中标记为符号20是表示与主缸10相连的刹车踏板20。
具体地，本实施例的主壳体100与主缸10相连，接收由主缸10传输的液压工作油。为了接收工作油，主壳体100的一侧形成有工作油供给孔103。
主壳体100内部形成空间。更具体地，主壳体100内部形成的空间可包含下述的活塞200作往复运动的第一空间101，以及下述的配置减震器400的第二空间102。
图示的例子中，第一空间101形成于主壳体100内部的上侧，第二空间102形成于主壳体100内部的下侧。并且，前述的工作油供给孔103形成于主壳体100的上端部，以便与第一空间101连通。
活塞200在第一空间101沿上下方向的移动。活塞200由工作油供给孔103供给的工作油被加压，从而沿第一空间101向下移动。
弹性支撑部300对活塞200向上提供弹性力。弹性支撑部300发挥作用，使驾驶员在踏刹车踏板20时，需要一定的踏板力。
具体地，弹性支撑部300可包括：第一螺旋弹簧310和第二螺旋弹簧330，以及介于第一螺旋弹簧310和第二螺旋弹簧330的支撑部件320。
第一螺旋弹簧310的上端被活塞200的一侧所支撑。而如图示，其下端被支撑部件320的上表面所支撑。或者虽未图示，其还可固定于主壳体100的内侧而被所支撑。
支撑部件320配置于第一螺旋弹簧310的下侧，可在第二空间102沿上下方向移动。支撑部件320可以是例如圆盘的形状，中央形成通孔321，下述的减震器上端部穿过所述通孔。
随着活塞200向下移动，活塞200的下端部与支撑部件320的上表面接触，并且随着活塞200继续向下移动，支撑部件320也与活塞200一同向下移动。
如前所述，支撑部件320的上表面可支撑第一螺旋弹簧310的下端。此时，随着活塞200向下移动，第一螺旋弹簧310被压缩来产生弹性力，此弹性力成为向上作用于活塞200的外力。
并且，此弹性力也可成为向下作用于支撑部件320的外力。但下述的第二螺旋弹簧330的弹簧常数大于第一螺旋弹簧310的情况下，第一螺旋弹簧310所产生的弹性力对于支撑部件320向下移动没有影响或者影响不大。此时，支撑部件320向下的移动，实际上是随着活塞200向下移动引起的活塞200的加压而实现的。
支撑部件320的下侧可配置有第二螺旋弹簧330。第二螺旋弹簧330的上端可被支撑部件320的底面所支撑，下端可固定于主壳体100的内侧而被支撑，或者如图所示，可被减震器壳体500的凸缘部502所支撑。
由于活塞200的加压，支撑部件320向下移动时，第二螺旋弹簧330被压缩来产生弹性力，这种弹性力对于支撑部件320以及活塞200，成为向上作用的外力。
第二螺旋弹簧330的弹簧常数可大于第一螺旋弹簧310。这种情况下，活塞200接触支撑部件320之前，与只压缩第一螺旋弹簧310时相比，自活塞200对支撑部件320加压使其向下移动时刻起，对刹车踏板20需要更大的踏板力。
因此，本实施例的踏板模拟器1，可作用成由于所述弹性支撑部300，可具有对于刹车踏板20的非线性踏板力特性。其中，所述支撑部包括第一螺旋弹簧310、支撑部件320、第二螺旋弹簧330。
另外，本实施例的踏板模拟器1，为了使对于刹车踏板20的踏板力特性，更接近应用现有刹车系统（CBC；ConventionalBrakeSystem）的车辆，而具备减震器400。
减震器400可配置于主壳体100内部空间的第二空间102。此时，减震器400可结合配置于固定在主壳体100的第二空间102的减震器壳体500。
减震器壳体500上侧形成槽部501，使减震器400与其结合。并且，下端部可形成凸缘部502，所述凸缘部502的上表面可支撑所述第二螺旋弹簧330的下端。
减震器400的下端部可嵌入结合于减震器壳体500的槽部501，这种结合状态下，其以配置于第一空间101的活塞200上下方向对置的方式配置于第二空间102。
减震器400由可弹性变形的弹性材料例如，橡胶等材料等构成。由于活塞200的加压，减震器400可被弹性压缩变形，此时产生弹性力。这种弹性力成为向上作用于活塞200的外力，因此活塞200为了使减震器400压缩变形，需要更大的力向下移动。
减震器400可包括上下方向配置的第一变形部410和第二变形部420。此时，第一变形部410的体积可形成为小于第二变形部。这种情况下，基于加压的力量，第一变形部410和第二变形部420的向下压缩变形量不同。即，第一变形部410的向下压缩变形量大于第二变形部。
作为所述减震器400的具体例，图示了具有横断面积从上部至下部逐渐增大的，大致半球和圆锥形的中部形状的减震器400的例子。
减震器400为这种形状的情况下，减震器400的上部体积小于下部体积。因此，加压的力沿上下方向作用时，减震器400上部的向下压缩变形量大于减震器400下部的向下压缩变形量。
这种减震器400的例子中，减震器400的上部成为前述的第一变形部410，减震器400的下部成为前述的第二变形部420。
减震器400的形状不限于图示的形状。减震器400可形成为包含不同体积的第一变形部410以及第二变形部420的多种形状。
踏板模拟器1在初始状态下，减震器400可配置成其上端部具体而言是第一变形部410的上端部穿过形成于支撑部件320的通孔321，向支撑部件320的上侧突出。这种情况下，活塞200向下运动时，与支撑部件320接触前会与减震器400的上端部先接触。接着，随着活塞200持续向下移动，减震器400向下方加压，在此过程中第一变形部410可压缩变形。
并且，若活塞200持续向下移动，则使第一变形部410以及第二变形部420先后被压缩变形，自第二变形部420压缩变形的时刻起，比第一变形部410变形时，刹车踏板20需要更大的踏板力。
减震器400包括这种第一变形部410以及第二变形部420，由此本实施例的踏板模拟器1的作用可实现非线性踏板力特性。
另外，根据前述，关于第一变形部410以及第二变形部420的压缩变形起点，在时间上明确区分。然而也并非一定如此。
实际上，在第一变形部410的变形过程中，可向第二变形部420传递一定的加压力，这种情况下，第二变形部420会在第一变形部410的压缩过程中一同变形。
但是，此时第二变形部420的变形量并不大，在第一变形部410被充分压缩变形后，第二变形部420才会发生实质性的压缩变形，因此，前述的“第一变形部410以及第二变形部420先后压缩变形”的内容还可解释为，包括这种实际变形过程。
并且，减震器400并非仅限于由第一变形部410以及第二变形部420构成。换句话说，实现非线性踏板感觉的过程中，仅观察减震器400的作用时，减震器400不一定仅实现双阶段非线性踏板感觉。
减震器400可由更加细分的变形部构成，从而可实现多阶段，或者连续的非线性踏板感觉。
另外，减震器400有助于实现非线性踏板感觉外，还可起到防止随活塞200向下移动，活塞200跟其他部件接触而产生的异质感的作用。
在此，所谓异质感是指在驾驶员踏刹车踏板20的过程中能感受到的、活塞200与其他部件接触而产生的细微的冲击等。
具体地说，如上所述，随着活塞200向下移动，会与支撑部件320接触。此时，考虑到耐久性问题，活塞200和支撑部件320可由例如金属（metal）材料构成。这种情况下，活塞200和支撑部件320接触时会发生前述的异质感。
然而，减震器400的上端部向支撑部件320的上侧突出的情况下，活塞200使第一变形部410压缩变形的过程中，与支撑部件320接触。因此，由于第一变形部410的缓冲作用，活塞200和支撑部件320接触时发生的前述异质感，有可能不会产生或者降到最小。
并且，支撑部件320与活塞200一同向下移动的过程中，支撑部件320的下表面可与减震器壳体500的上表面503接触。此时，由于减震器壳体500固定于主壳体100内部，因此支撑部件320与减震器壳体500上表面503接触，而导致支撑部件320向下的移动受限。换句话说，减震器壳体500的上端部可以起到限制活塞200向下移动的阻位器（stopper）的作用。
如上所述，支撑部件320与减震器壳体500的上表面503接触时也会发生异质感。为消除这种异质感，减震器400外侧面可形成向外突出的突出部430。
此时，突出部430可形成为突出部430的底面431与减震器壳体500的上表面503对置。并且，突出部430可由例如橡胶等弹性材料构成。如上所述，当减震器400由弹性材料构成的情况下，突出部430可与减震器400一体形成。
通过减震器400上形成这种突出部430，该突出部430介于支撑部件320的底面和减震器壳体500的上表面503之间，由于突出部430的缓冲作用，不会发生如上所述的异质感。
另外，如上所述的突出部430减少异质感的作用，不限于本实施例的踏板模拟器1包括前述支撑部件320的情况下才会发生。
如上所述，突出部430形成为突出部430的底面431与减震器壳体500的上表面503对置。因此，随着向下移动的活塞200一同移动的其它部件，或者由于结构变形，活塞200本身与减震器壳体500的上表面503接触的情况下，也能起到前述作用。
考虑到与变形量相关的材料特性，减震器400可形成凹槽401，以能调节减震器400的变形量。凹槽401可形成于第一变形部410以及第二变形部420中的一个或两个的外周面。
对凹槽的具体形状没有限制。例如可横向具有长度。并且，对于凹槽401的数量也没有限制，例如，如图所示可形成为沿上下方向隔开的多个凹槽401。
形成这样的凹槽401后能多少减少减震器400压缩变形所需要的活塞200的加压力。在减震器400上形成这样的凹槽401，从而可适当地调整刹车踏板20需要的踏板力。
另外，为了防止由减震器400压缩变形时，与减震器壳体500的接触部位引起的、减震器400的永久形状变形，减震器壳体500的槽部501的上端内周面可形成为随着向上的方向，其内径逐渐变大的倾斜面501a。
参照图2至图6如下说明所述实施例的踏板模拟器1的具体作用过程。
首先，图2示出了踏板模拟器1的初始状态。其是通过工作油供给孔供给工作油之前的状态，活塞200配置于第一空间101的上侧。
在此状态下，驾驶员踏刹车踏板20（参照图1）时，主缸10（参照图1）内形成液压。这种液压使得工作油通过工作油供给孔103流入第一空间101，传递至主壳体100的内部。
随着液压传递至第一空间101，如图3至图6所示，活塞200向下移动。
如图3所示，向下移动的活塞200最先压缩第一螺旋弹簧310。接着，活塞200的下端部与通过支撑部件320的通孔321向支撑部件的320上侧突出的减震器400的上端部（即第一变形部410的上端部）接触。
如图4所示，活塞200继续向下移动，使第一变形部410压缩变形。在此过程中，第一螺旋弹簧310的弹性力和随着第一变形部410的压缩变形而产生的弹性力的合力，一同作用于活塞200。自活塞200与第一变形部410接触的时刻起，作用于活塞200的弹性力的大小发生如此的变化，因此发生第一次非线性踏板力特性。为了使这种特性的变化在适当的时刻发生，可以将活塞200的下表面与第一变形部410的上表面间的距离，调整为合适的距离。例如，为了使所述踏板力特性的变化更早的发生，可以将活塞200的下表面与第一变形部410的上表面之间的距离设计得更为接近。
活塞200使第一变形部410压缩变形的过程中，下端部与支撑部件320的上表面接触。活塞200与支撑部件320的上表面接触的状态下，继续向下移动，使得支撑部件320与活塞200一同向下移动。并且，如图5所示，支撑部件320克服第二螺旋弹簧330的弹性力，并向下移动。此时，第二螺旋弹簧330的弹性力也将与前述合力一同作用于活塞200。
随着活塞200继续向下移动，第一变形部410被充分压缩时，如图6所示，第二变形部420继第一变形部410后压缩变形。这种情况下，如图5所示的状态下，第二变形部420的弹性力与作用于活塞200的力一同作用于活塞200。并且，如图所示，突出部430在介于支撑部件320的底面和减震器壳体500的上表面503的状态下实现缓冲作用。
本实施例的踏板模拟器1包括所述弹性支撑部300，以及具有第一变形部410和第二变形部420的减震器400，由此在活塞200向下移动过程中，对于活塞产生阶段性的、且逐渐加重的弹性力。因此，刹车踏板20的踏板力特性实现非线性，且可获得与适用现有刹车系统CBS的车辆类似的踏板感觉。
以上，通过本发明的具体实施例详述了本发明，但其是为了具体说明本发明，本发明不仅限于此。尤其是，如上所述的关于方向的表达，例如上下方向，上、下端，上、底面等表达，仅是为了有助于理解而以附图为基准进行的设定，并非是指绝对的方向基准。并且，本发明显然包括属于本发明技术思路内的，由本领域具有通常知识的技术人员进行的变形或者改良。
本发明的简单的变形、变更均属于本发明的领域，而本发明的具体保护范围由权利要求书明确限定。

Claims (6)

1.一种踏板模拟器，其特征在于，包括：
主壳体；
活塞，在所述主壳体内部，可沿上下方向进行往复运动；
弹性支撑部，配置于所述主壳体内部，并对所述活塞提供向上的弹性力；以及
减震器，其由弹性材料构成，包括上下方向配置于所述主壳体内部的第一变形部及体积大于所述第一变形部的第二变形部，随着所述活塞向下移动被所述活塞加压，所述第一变形部和所述第二变形部依次压缩变形，
其中，凹槽形成在所述第一变形部及所述第二变形部中任一个或者两个的外侧面。
2.根据权利要求1所述的踏板模拟器，其特征在于，所述弹性支撑部包括：
第一螺旋弹簧，其上端被所述活塞一侧所支撑，随着所述活塞向下移动而被压缩来产生弹性力；
支撑部件，其配置于所述第一螺旋弹簧下侧，随着所述活塞的向下移动，与所述活塞一同向下移动，且所述支撑部件的中央形成通孔，所述第一变形部的上端部穿过所述通孔；以及
第二螺旋弹簧，其配置于所述支撑部件的下侧，上端被所述支撑部件的底面所支撑，随着所述支撑部件向下移动而被压缩来产生弹性力。
3.根据权利要求2所述的踏板模拟器，其特征在于，所述第二螺旋弹簧的弹簧常数大于所述第一螺旋弹簧。
4.根据权利要求1所述的踏板模拟器，其特征在于，所述减震器具有横断面积从上端向下端逐渐增大的形状。
5.根据权利要求1所述的踏板模拟器，其特征在于，所述主壳体的下部固定有减震器壳体，所述减震器的下侧嵌入结合在形成于所述减震器壳体的槽部。
6.根据权利要求5所述的踏板模拟器，其特征在于，所述减震器的外侧面形成突出部，所述突出部向外突出，且由弹性材料构成。
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