CN104442753A - 电阻应变式手控制动操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电阻应变式手控制动操纵装置，它包括：基座；上端盖，其一端铰接在基座上，并且上端盖上设置有制动推杆；弹性元件，其固定端固定连接在基座上，其自由端与制动推杆相配合以便按下上端盖时，制动推杆推动弹性元件使其发生弹性变形，并且在弹性元件上靠近固定端的部位的上侧贴有受拉电阻应变片组，下侧贴有受压电阻应变片组，受拉电阻应变片组和受压电阻应变片组连接形成全桥差动电桥电路，该全桥差动电桥电路的输出电压信号为制动控制单元的制动意图信号。本发明利用手指操纵，具有制动意图感知功能，可有效防止紧急制动时误踩油门踏板的现象，结构简单、操纵轻便、反应灵敏、安全可靠。

Description

电阻应变式手控制动操纵装置

技术领域

    本发明涉及一种电阻应变式手控制动操纵装置，属于车辆制动技术领域。

背景技术

目前，国内外电动汽车产业正处于逐步走向产业化的阶段，通常以现有燃油汽车经过局部改造与勉强匹配完成，造成整车重量增加、结构布局不够完善、各子系统性能干涉等问题。电动化底盘由线控制动系统、电动转向系统、电控悬架系统等构成，整个底盘控制集成电子化，通过CAN总线进行信号传输，由整车控制器协调控制，是电动汽车底盘的发展方向。

制动系统是汽车底盘的重要组成部分，直接关系到汽车综合性能及生命财产安全。虽然传统液压式、气压式制动系统能够满足现有制动法规的各项要求，但是存在着响应速度慢、不可主动调节、不易于集成控制等不足之处，不适合电动化底盘的发展要求。线控制动系统，主要包括电子液压制动系统（EHB）、电子机械制动系统（EMB），取消了制动踏板与制动轮缸之间的直接相连，以电线为信息传递媒介，控制单元根据制动踏板位置传感器信号识别制动意图控制制动执行机构动作，实现对车轮制动力的控制，具有结构紧凑、易于集成控制等特点，弥补了传统制动系统结构原理上的不足。但是，线控制动系统操纵机构仍然采用传统的脚踏板式操纵机构形式，没有充分利用手指操纵比脚操纵更加轻便、灵活、迅速、准确的优势，且不能有效避免在紧急制动时误踩油门踏板现象的发生。

目前，在已有可查询的线控制动系统操纵装置相关信息中，与本发明最相关的技术是中国授权公告号为CN201863825U的实用新型专利——一种汽车线控制动系统的按钮式操纵装置。上述实用新型结构简单、操纵省力、预紧度可调，采用双可变电阻器为制动意图识别传感器，采用双弹簧机构为制动感觉模拟器，可有效防止制动时误踩油门踏板现象的发生。但是，其双可变电阻器的电阻片安装在上壳体上，滑片固定在按钮上，安装不便，且由于按钮动作时会偏离中心轴线及按钮位移偏小，影响双可变电阻器使用寿命及检测精度。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电阻应变式手控制动操纵装置，它利用手指操纵，具有制动意图感知功能，可有效防止紧急制动时误踩油门踏板的现象，结构简单、操纵轻便、反应灵敏、安全可靠。

    本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种电阻应变式手控制动操纵装置，它包括：

基座；

上端盖，其一端铰接在基座上，并且上端盖上设置有制动推杆；

弹性元件，其固定端固定连接在基座上，其自由端与制动推杆相配合以便按下上端盖时，制动推杆推动弹性元件使其发生弹性变形，并且在弹性元件上靠近固定端的部位的上侧贴有受拉电阻应变片组，下侧贴有受压电阻应变片组，受拉电阻应变片组和受压电阻应变片组连接形成全桥差动电桥电路，该全桥差动电桥电路的输出电压信号为制动控制单元的制动意图信号。

进一步为了使本装置能够控制制动灯亮灭及提供给制动控制单元制动开始信号，电阻应变式手控制动操纵装置还包括制动开始提示装置，该制动开始提示装置包括制动开关，制动开关包括制动开关公端子和制动开关母端子，制动开关公端子固定连接在制动推杆的驱动端上，制动开关母端子固定连接在弹性元件的自由端上；当按下上端盖并且制动开关公端子和制动开关母端子相互接触配合时，制动开关公端子和制动开关母端子之间形成通路使制动灯得电点亮，并且同时发送一个高电平制动开始信号给制动控制单元。

进一步为了使本装置能够用于限制上端盖的最大位移量，提供给制动控制单元上端盖已到达最大位移量信号，电阻应变式手控制动操纵装置还包括制动最大提示装置，该制动最大提示装置包括限位开关，限位开关包括限位开关公端子和限位开关母端子，限位开关公端子通过上限位块安装在上端盖上，限位开关母端子通过下限位块安装在基座上；当按下上端盖并且限位开关公端子和限位开关母端子相互接触配合时，限位开关公端子和限位开关母端子之间形成通路使其发送一个低电平制动最大信号给制动控制单元。

本发明进一步所要解决的技术问题是：使本装置具备对制动力的自适应匹配功能，电阻应变式手控制动操纵装置还包括自适应匹配机构，该自适应匹配机构包括所述的全桥差动电桥电路、所述的制动开关、所述的限位开关和制动控制单元，当汽车处于停车状态并且驾驶员按下上端盖至限位开关闭合至持续3秒钟以上时，制动控制单元则检测制动开关刚闭合时与限位开关刚闭合时的全桥差动电桥电路的输出电压信号值，以此作为制动开始与最大制动力的判断标准，使输出电压信号值与目标制动力相对应。

本发明进一步所要解决的技术问题是：使本装置能够提供给驾驶员制动感觉模拟，电阻应变式手控制动操纵装置还包括上端盖回位机构，该上端盖回位机构设置在上端盖和基座之间。

进一步提供了一种上端盖回位机构的具体结构，所述的上端盖回位机构为一回位弹簧，回位弹簧的一端抵接在上端盖上，另一端抵接在基座上。

进一步提供了另外一种上端盖回位机构的具体结构，所述的上端盖回位机构为一回位扭簧，该回位扭簧设置在上端盖与基座的铰接处，回位扭簧的一端与上端盖连接，另一端与基座连接。

进一步，所述的受拉电阻应变片组为两个电阻应变片，所述的受压电阻应变片主也为两个电阻应变片。

进一步，基座由左侧壳体和基座壳体固定连接而成，左侧壳体上设置有上抵接头，所述的上端盖上设置有下抵接头，上抵接头和下抵接头相抵接配合从而形成限位上端盖上移的限位机构。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

1、本发明手控制动操纵装置安装于方向盘上，结构简单、操纵方便、安全可靠，可充分利用手指操纵比脚操纵更加轻便、灵活、迅速、准确的优势。

2、本发明手控制动操纵装置能有效避免在紧急制动时驾驶员误踩油门踏板现象的发生，提高制动安全性能。

3、本发明手控制动操纵装置采用电阻应变式传感器识别驾驶员制动意图，可以提高小位移下的检测精度及其使用寿命。

4、本发明手控制动操纵装置具有自适应匹配功能，可以减少本装置自身问题及环境变化对汽车制动状态的影响。

5、本发明手控制动操纵装置可与传统制动踏板相互配合工作。若其中一个出现故障而失效，另一个可以起到应急备用的功能，保持对汽车制动的正常操作，提高汽车制动安全性能。

附图说明

图1是本发明的电阻应变式手控制动操纵装置的安装位置示意图一；

图2是本发明的电阻应变式手控制动操纵装置安装位置示意图二；

图3是本发明的电阻应变式手控制动操纵装置的第一种结构的结构示意图；

图4是本发明的电阻应变式手控制动操纵装置的第二种结构的结构示意图；

图5是本发明的弹性元件的结构示意图；

图6是本发明的全桥差动电桥电路的示意图。

具体实施方式

   为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

见图1，本实施例的电阻应变式手控制动操纵装置安装于方向盘1上，在方向盘1的左、右两侧分别安装有左侧制动操纵装置2、右侧制动操纵装置3，驾驶员可通过拇指按下左侧制动操纵装置2或右侧制动操纵装置3实现对车辆制动的控制；当然，还可以为如下结构：如图2所示，在方向盘1的左、右两侧分别安装有左侧制动操纵装置2、右侧驱动操纵装置4，驾驶员可通过拇指按下左侧制动操纵装置2实现对车辆制动的控制。

如图3~6所示，一种电阻应变式手控制动操纵装置，它包括：

基座；

上端盖10，其一端通过旋转轴11铰接在基座上，并且上端盖10上设置有制动推杆9；

弹性元件12，其固定端固定连接在基座上，其自由端与制动推杆9相配合以便按下上端盖10时，制动推杆9推动弹性元件12使其发生弹性变形，并且在弹性元件12上靠近固定端的部位的上侧贴有受拉电阻应变片组，下侧贴有受压电阻应变片组，受拉电阻应变片组和受压电阻应变片组连接形成全桥差动电桥电路，该全桥差动电桥电路的输出电压信号为制动控制单元的制动意图信号。全桥差动电桥电路既可提高输出电压灵敏度、减小非线性误差，又具有温度补偿作用。制动控制单元根据该全桥差动电桥电路输出电压信号识别驾驶员的制动意图。

如图3、4所示，电阻应变式手控制动操纵装置还包括制动开始提示装置，该制动开始提示装置包括制动开关，制动开关包括制动开关公端子8和制动开关母端子7，制动开关公端子8固定连接在制动推杆9的驱动端上，制动开关母端子7固定连接在弹性元件12的自由端上；当按下上端盖10并且制动开关公端子8和制动开关母端子7相互接触配合时，制动开关公端子8和制动开关母端子7之间形成通路使制动灯得电点亮，并且同时发送一个高电平制动开始信号给制动控制单元；制动开关公端子8和制动开关母端子7均采用铜质材料，制动开关母端子7处于常开状态，当驾驶员按下上端盖10一侧实施制动时，制动开关公端子8与制动开关母端子7相接触，短接制动开关的两个端子，使制动灯得电点亮，同时给制动控制单元一个高电平信号显示制动开始。

如图3、4所示，电阻应变式手控制动操纵装置还包括制动最大提示装置，该制动最大提示装置包括限位开关，限位开关包括限位开关公端子16和限位开关母端子15，限位开关公端子16通过上限位块6安装在上端盖10上，限位开关母端子15通过下限位块14安装在基座上；当按下上端盖10并且限位开关公端子16和限位开关母端子15相互接触配合时，限位开关公端子16和限位开关母端子15之间形成通路使其发送一个低电平制动最大信号给制动控制单元；限位开关公端子16和限位开关母端子15均采用铜质材料；限位开关母端子15处于常开状态，当驾驶员将上端盖10按至最大位移处时，限位开关公端子16与限位开关母端子15相接触，短接限位开关的两个端子，给制动控制单元一个低电平信号显示上端盖10已到达最大位移处。

电阻应变式手控制动操纵装置还包括自适应匹配机构，该自适应匹配机构包括所述的全桥差动电桥电路、所述的制动开关、所述的限位开关和制动控制单元，当汽车处于停车状态并且驾驶员按下上端盖10至限位开关闭合至持续3秒钟以上时，制动控制单元则检测制动开关刚闭合时与限位开关刚闭合时的全桥差动电桥电路的输出电压信号值，以此作为制动开始与最大制动力的判断标准，使输出电压信号值与目标制动力相对应。

如图3、4所示，电阻应变式手控制动操纵装置还包括上端盖回位机构，该上端盖回位机构设置在上端盖10和基座之间；如图3所示，上端盖回位机构为一回位弹簧17，回位弹簧17的一端抵接在上端盖10上，另一端抵接在基座上。回位弹簧17采用传统的螺旋弹簧，套在上限位块6、下限位块14外侧，具有一定的预紧度，通过调节回位弹簧17的刚度，可以满足不同车型或驾驶员的制动感觉要求。当然，上端盖回位机构还可以有其他结构，譬如，如图4所示，上端盖回位机构为一回位扭簧18，该回位扭簧18设置在上端盖10与基座的铰接处，回位扭簧18的一端与上端盖10连接，另一端与基座连接。回位扭簧18采用圆柱螺旋扭转弹簧，套在旋转轴11上，具有一定的预紧度。通过调节回位扭簧18的刚度，可以满足不同车型或驾驶员的制动感觉要求。

如图5、6所示，受拉电阻应变片组为两个电阻应变片，所述的受压电阻应变片主也为两个电阻应变片。本实施例的弹性元件12采用等强度悬臂梁，当外力作用于自由端时，梁内各断面产生的应力相等，表面上的应变也相等。将电阻应变片贴在距固定端较近的表面，且顺梁的方向上、下各贴两片，上面两个应变片受拉时，下面两个应变片受压。

如图3、4所示，基座由左侧壳体5和基座壳体6固定连接而成，左侧壳体5上设置有上抵接头，所述的上端盖10上设置有下抵接头，上抵接头和下抵接头相抵接配合从而形成限位上端盖10上移的限位机构。

汽车制动时，驾驶员可以通过上述电阻应变式手控制动操纵装置实现制动操作，也可通过传统制动踏板实现制动操作。若两者同时工作时，则制动控制单元以其中目标制动压力较大者为基准信号控制车轮制动力。利用电阻应变式手控制动操纵装置实施汽车制动，可以充分利用手指操纵比脚操纵更加轻便、灵活、迅速、准确的优势，且能有效避免在制动时误踩油门踏板现象的发生。

   以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.    一种电阻应变式手控制动操纵装置，其特征在于，它包括：

基座；

上端盖（10），其一端铰接在基座上，并且上端盖（10）上设置有制动推杆（9）；

弹性元件（12），其固定端固定连接在基座上，其自由端与制动推杆（9）相配合以便按下上端盖（10）时，制动推杆（9）推动弹性元件（12）使其发生弹性变形，并且在弹性元件（12）上靠近固定端的部位的上侧贴有受拉电阻应变片组，下侧贴有受压电阻应变片组，受拉电阻应变片组和受压电阻应变片组连接形成全桥差动电桥电路，该全桥差动电桥电路的输出电压信号为制动控制单元的制动意图信号。

2.根据权利要求1所述的电阻应变式手控制动操纵装置，其特征在于：还包括制动开始提示装置，该制动开始提示装置包括制动开关，制动开关包括制动开关公端子（8）和制动开关母端子（7），制动开关公端子（8）固定连接在制动推杆（9）的驱动端上，制动开关母端子（7）固定连接在弹性元件（12）的自由端上；当按下上端盖（10）并且制动开关公端子（8）和制动开关母端子（7）相互接触配合时，制动开关公端子（8）和制动开关母端子（7）之间形成通路使制动灯得电点亮，并且同时发送一个高电平制动开始信号给制动控制单元。

3.根据权利要求2所述的电阻应变式手控制动操纵装置，其特征在于：还包括制动最大提示装置，该制动最大提示装置包括限位开关，限位开关包括限位开关公端子（16）和限位开关母端子（15），限位开关公端子（16）通过上限位块（6）安装在上端盖（10）上，限位开关母端子（15）通过下限位块（14）安装在基座上；当按下上端盖（10）并且限位开关公端子（16）和限位开关母端子（15）相互接触配合时，限位开关公端子（16）和限位开关母端子（15）之间形成通路使其发送一个低电平制动最大信号给制动控制单元。

4.根据权利要求3所述的电阻应变式手控制动操纵装置，其特征在于：还包括自适应匹配机构，该自适应匹配机构包括所述的全桥差动电桥电路、所述的制动开关、所述的限位开关和制动控制单元，当汽车处于停车状态并且驾驶员按下上端盖（10）至限位开关闭合至持续3秒钟以上时，制动控制单元则检测制动开关刚闭合时与限位开关刚闭合时的全桥差动电桥电路的输出电压信号值，以此作为制动开始与最大制动力的判断标准，使输出电压信号值与目标制动力相对应。

5.根据权利要求1所述的电阻应变式手控制动操纵装置，其特征在于：还包括制动最大提示装置，该制动最大提示装置包括限位开关，限位开关包括限位开关公端子（16）和限位开关母端子（15），限位开关公端子（16）通过上限位块（6）安装在上端盖（10）上，限位开关母端子（15）通过下限位块（14）安装在基座上；当按下上端盖（10）并且限位开关公端子（16）和限位开关母端子（15）相互接触配合时，限位开关公端子（16）和限位开关母端子（15）之间形成通路使其发送一个低电平制动最大信号给制动控制单元。

6.根据权利要求1所述的电阻应变式手控制动操纵装置，其特征在于：还包括上端盖回位机构，该上端盖回位机构设置在上端盖（10）和基座之间。

7.根据权利要求6所述的电阻应变式手控制动操纵装置，其特征在于：所述的上端盖回位机构为一回位弹簧（17），回位弹簧（17）的一端抵接在上端盖（10）上，另一端抵接在基座上。

8.根据权利要求6所述的电阻应变式手控制动操纵装置，其特征在于：所述的上端盖回位机构为一回位扭簧（18），该回位扭簧（18）设置在上端盖（10）与基座的铰接处，回位扭簧（18）的一端与上端盖（10）连接，另一端与基座连接。

9.根据权利要求1所述的电阻应变式手控制动操纵装置，其特征在于：所述的受拉电阻应变片组为两个电阻应变片，所述的受压电阻应变片主也为两个电阻应变片。

10.根据权利要求1所述的电阻应变式手控制动操纵装置，其特征在于：基座由左侧壳体（5）和基座壳体（6）固定连接而成，左侧壳体（5）上设置有上抵接头，所述的上端盖（10）上设置有下抵接头，上抵接头和下抵接头相抵接配合从而形成限位上端盖（10）上移的限位机构。