CN105339060A - 用于模型交通工具的混合制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供模型交通工具，模型交通工具具有用于对从动轮进行驱动和制动的电机和电子变速器连同用于非从动轮的独立制动系统。提供了控制器和操作方法。

Description

用于模型交通工具的混合制动系统

相关申请的交叉引用

该申请涉及并要求序列号为61/767,755、在2013年2月21日提交的名称为HYBRIDBRAKESYSTEMFORAMODELVEHICLE的共同未决的美国临时专利申请的提交日的权益，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。

技术领域

该申请涉及模型交通工具，并更具体地涉及用于模型交通工具的制动系统。

背景

在常规的两轮驱动电动模型交通工具中，交通工具仅仅通过从动轮进行制动。通过将其电机绕组短路，主电动机通过传动系统对从动轮进行制动。两个从动轮通常是后轮，以便当交通工具向前加速时提供最佳驱动牵引力。

然而，只用后轮对向前移动的交通工具进行制动导致增加的向前重心转移(交通工具重量向前胎的转移)。该向前重心转移限制了能够提供的对后轮进行制动的最大减速。如果对后轮应用了太多的制动力，则交通工具的后胎可能开始滑动，导致失去对交通工具的控制。因此，如果司机要保持对交通工具的控制，则常规的两轮驱动电动模型交通工具只可应用非常小的制动力。

因此，常规两轮驱动电动模型交通工具的制动能力是有限的。因为通过传动系统应用了电机制动，所以简单地将用于驱动轮的制动系统添加到非驱动轮是不可行的。这样的添加有效引入与生产四轮驱动交通工具相同的开支和其他考虑事项。如果制动系统允许应用更大的制动力，而没有伴随的失去控制，则将是令人期望的。

此外，常规无线电传输控制器只为模型交通工具接收器提供两个信息信道：油门扳机的位置和方向盘的位置。油门扳机的位置控制三个操作：向前加速、反向加速和制动。然而，常规油门扳机只能在两个方向移动：向用户拉动油门扳机和背离用户油门推动油门扳机。

通常，模型交通工具的电子变速器(ESC)使用交通工具电机的速度和方向来确定油门扳机是否控制向前和反向加速、向前加速和制动或者反向加速和制动。当交通工具电机速度位于或低于速度阈值时，ESC允许用户在向前加速和反向加速之间进行选择。通过从空挡位置向用户拉动油门扳机来实施向前加速，以及通过从空挡位置背离用户推动油门扳机来实施反向加速。当电机以高于速度阈值移动时，ESC允许用户在相同方向上进一步加速和制动之间进行选择。根据交通工具电机在哪个方向上移动来通过继续拉动或推动油门扳机来实施进一步加速。如果电机速度在或低于速度阈值，那么通过向相反方位(将导致在另一个方向上的加速的方位)移动油门扳机来实施制动。

这个方法的一个缺点是用于制动的油门位置根据交通工具当前加速的方向来变化。另一个方法是用于ESC的“仅一个方向”模式。当仅一个方向模式允许向前方向上的加速时，它也可被称为“仅向前”模式，以及当仅一个方向模式允许在反向方向上的加速时，它也可被称为“仅反向模式”。

当设置为仅一个方向模式时，ESC可始终将对油门扳机从空挡位置的所有的拉动解释为在特定方向上加速电机的指令。ESC可始终将对油门扳机从空挡位置的所有的推动解释为对电机进行制动的指令。在两种情况下，加速或制动力的大小通常随着与空挡位置的距离而增加。仅一个方向模式可允许始终如一的油门位置，以便对交通工具进行加速或制动，但是具有只允许交通工具在一个方向上移动的缺点。

如果传输控制器能够允许油门扳机的相同方位对模型交通工具始终如一地进行加速和制动，而不管交通工具电机的速度和方向，同时仍然允许向前加速和反向加速两者，则这将是令人期望的。

如果上文所述的所期望的改进的制动和传输控制器特性两者可被实现在现有的模型交通工具中(其中最少量地替换常规交通工具组件)，则这也将是令人期望的。

发明概述

本发明提供模型交通工具，模型交通工具具有用于对从动轮进行驱动和制动的电机和电子变速器连同用于非从动轮的独立制动系统。提供了控制器和操作方法。

附图简述

为了更彻底理解本发明及其优点，现在参考了结合附图进行的以下的详细描述，在附图中：

图1根据本发明的示例性实施方式示出了模型交通工具和传输控制器；

图2A-2C根据本发明的示例性实施方式示出了传输控制器；

图3根据本发明的示例性实施方式示出了制动偏移(brakebias)用户界面的操作；

图4根据本发明的示例性实施方式示出了后轮驱动模型交通工具；

图5根据本发明的示例性实施方式示出了前轮驱动模型交通工具；以及

图6根据本发明的示例性实施方式示出了用于提高模型交通工具的制动能力的方法。

详细描述

在下列论述中，很多具体细节被阐述以便提供彻底解释。然而，这种具体细节不是必要的。在其他实例中，已经以原理图或方框图形式示出了众所周知的元件。此外，大多数情况下，省略了相关领域的普通技术人员理解范围之内的具体细节。

参考图1，所示出的是传输控制器102和模型交通工具104的示例性结合100。传输控制器102上的传输控制器处理器105可通过无线电链路108与模型交通工具104上的接收器106进行通信。无线电链路108可以是双向的，并且传输控制器102和接收器106可以是收发器，每一个能够通过无线电链路108发送无线电信号和接收无线电信号两者。然而，按照惯例，传输控制器102可被称为“发射器”，且接收器106可被称为“接收器”。

传输控制器102可以具有油门扳机110，其可具有从加速范围110A到空挡范围110B到制动范围110C的移动范围。加速范围110A可以是离手持传输控制器102的用户较近的位置范围，制动范围110C可以是离手持传输控制器102的用户较远的位置范围，以及空挡范围110B可以是在加速范围110A和制动范围110C之间的位置的中间范围。

传输控制器102还可具有方向开关112。方向开关112可允许用户在为模型交通工具104的向前加速和反向加速之间进行切换。方向开关112可具有两个位置：向前位置112A和反向位置112B。当方向开关112位于向前位置112A时，将油门扳机110放置于加速范围110A中导致传输控制器处理器105指示交通工具104向前加速。相似地，当方向开关112位于反向位置112B时，将油门扳机110放置于加速范围110A中导致传输控制器处理器105指示交通工具104反向加速。

模型交通工具104可以是四轮后轮驱动电动模型交通工具。模型交通工具104可具有两个后轮105A和两个前轮105B。模型交通工具104可具有接收器106、ESC114和主电动机116。ESC114可以是以仅一个模式中的常规ESC。然而，如将要进一步讨论的，ESC114对交通工具加速的方向取决于从接收器106接收到的信息。主电动机116通常可如由ESC114指示的对后轮105A进行驱动和制动。

模型交通工具104还可具有前制动伺服器118和前制动系统120。当被接收器106指示时，前制动伺服器118可使用前制动系统120对前轮105B进行制动。前制动系统120可包含机械或液压制动器。前制动系统120优选地不包含电动机制动，因为包含电动机制动将击败创建两轮驱动电动模型交通工具的原因中的许多原因。

代替常规两个信道信息，传输控制器处理器104可通过无线电链路108向接收器106提供四个信道的信息。一些现有接收器可以能够接收多于两个信道的信息，因此现有接收器可被配置成利用四个信道的信息。

四个信道可包含转向信道108A、油门/后制动信道108B、加速方向信道108C和前制动信道108D。转向信道108A可如本领域众所周知地控制模型交通工具104的转向伺服，并不需要对其进行进一步讨论。

接收器106可向ESC114提供来自油门/后制动信道108B和加速方向信道108C的信息。油门/后制动信道108B可指定用于后轮105A的加速的量或制动的量。加速方向信道108C可指定ESC114对电动机进行加速的方向。ESC114可使用加速方向信道108C来确定用于其一个方向模式的方向，并可使用来自油门/后制动信道108B的信息来确定对主电动机116进行加速还是制动。

ESC114使用主电动机116的速度和方向来确定加速或制动是否是没有必要的。加速方向信道108C可独自指定应该在向前反向上还是反向方向上加速。油门/后制动信道108B可独自指定加速或制动的量。

接收器106可向前制动伺服器118提供来自前制动信道108D的信息。前制动信道108D可指定应向前轮105B施加多少制动力，以及前制动伺服器118可相应地开动前制动系统120。

用户可选择制动偏移，其为识别在前制动系统120和后制动之间的制动力的分配的比率。例如，70％前和30后的制动偏移指的是前制动系统120将使用由油门扳机110指定的制动力的70％以及后制动器将使用所述制动力的30％。

可使用制动偏移用户界面122来选择制动偏移。可将制动偏移分类为交通工具操作参数，并且制动偏移用户界面122可以是还被用于其他交通工具操作参数的用户界面。制动偏移用户界面122可以是构建在传输控制器内的用户界面(例如转盘或按钮)。可选择地，制动偏移用户界面122可以是在公布的申请号为12/850,453的专利申请中所述的辅助用户界面设备。

传输控制器处理器105可将油门扳机110的位置和制动偏移转化为通过油门/后制动信道108B和前制动信道108D发送的信息。当背离用户推动油门扳机110时，由油门扳机110距离空挡范围110B的距离指定制动力的量。使用该指定量的制动和制动偏移，传输控制器处理器105可计算后制动力的量和前制动力的量。然后可通过油门/后制动信道108B将后制动力的量提供给ESC114，并可通过前制动信道108B将前制动力的量提供给前制动伺服器118。

当朝用户拉动油门扳机110时，由油门扳机110距离空挡范围110B的距离指定加速的量。在加速期间，前制动信道108D可能是不必要的。传输控制器处理器105可简单地通过油门/后制动信道108B向ESC114提供所述加速的量。

当模型交通工具104制动时同时向前移动，朝前胎转移其重量。因此，对于向前运动，制动偏移应优选地朝向前制动。然而，当模型交通工具104制动时同时反向移动，朝向后胎转移其重量，因此制动偏移应优选地朝向后制动。在一个实施方式中，当通过方向开关112改变加速方向时，传输控制器处理器105可自动使制动偏移反向。70％前和30％后的制动偏移可变成30％前和70％后的制动偏移，并且反之亦然。模型交通工具104可据此保持近似相同的制动行为，而不管它是被向前还是反向驱动的。

可选择地，不是使制动偏移反向，而是传输控制器处理器105可将制动偏移设置成在交通工具移动方向上支持或强烈支持轮子的预定量。支持前轮的制动偏移将被用于向前移动，以及支持后轮的制动偏移将被用于反向移动。

尽管上述讨论参考了后轮驱动电动模型交通工具，但是它也可被应用于前轮驱动电动模型交通工具。对于前轮驱动电动模型交通工具，制动伺服器118和制动系统120可被放置于后非驱动轮105A上。然后，电动机制动将用于前驱动轮105B，并且制动伺服器118将控制后轮制动系统120。

在前轮驱动电动模型交通工具中，上述前制动伺服器118可被配置为和作为后制动伺服器118，且上述前制动系统120可被配置为和作为后制动系统120。上述油门/后制动信道108B可被配置为和作为油门/前制动信道108B。上述前制动信道108D可被配置为和作为后制动信道108B。

更一般地说，上述前制动伺服器118可被配置为和作为非驱动轮制动伺服器118，且上述前制动系统120可被配置为和作为非驱动轮制动系统120。上述油门/后制动信道108B可被配置为和作为油门/驱动轮制动信道108B。上述前制动信道108D可被配置为和作为非驱动轮制动信道108B。

参考图2A-2C，示出的是更详细地示出的示例性传输控制器102。在图2A-2C的每一个中，制动偏移用户界面122是转盘。方向开关112位于向前位置112A。在图2A中，油门扳机110位于空挡范围110B之内。在图2B中，油门扳机110位于加速范围110A之内。在图2C中，油门扳机110位于制动范围110C之内。

参考图3，示出的是示例性制动偏移用户界面122的操作。在图3中，制动偏移用户界面122是转盘。制动偏移用户界面122示出了三个位置122A、122B和122C。在位置122A处，将制动偏移用户界面122在逆时针方向上尽可能多地旋转。在位置122C处，将制动偏移用户界面122在顺时针方向上尽可能多地旋转。在位置122B处，制动偏移用户界面122位于位置122A和122C的中间。

图300示出了在横轴上示出的制动偏移用户界面122的位置和在纵轴上示出的产生的制动偏移之间的关系。在正常操作中，由线302示出了制动偏移。当将制动偏移用户界面122从位置122A转到位置122C时，制动偏移从朝后变成朝前。如上所述的，在一些实施方式中，当将交通工具设置成在反向加速时，使制动偏移反向。由线304示出了产生的反向的制动偏移。当将制动偏移用户界面122从位置122A转到位置122C时，制动偏移从朝前变成朝后。

还如上所述的，制动偏移还可被设置成在交通工具移动的方向上支持轮子的预定量。线306示出当被设置成支持后轮的预定量的制动偏移。线308示出当被设置成支持前轮的预定量的制动偏移。当制动偏移被设置成预定量时，制动偏移用户界面122的位置是不相关的。

参考图4，示出的是更详细的模型交通工具104。除了图1中示出的交通工具104的部件之外，示出了交通工具地盘302和制动器304。前制动系统120包含制动器304。

参考图5，示出的是示例性前轮驱动交通工具500。前轮驱动交通工具500与模型交通工具104相同，但是具有为前轮驱动重新布置的部件。主电动机116可通常如由ESC114指示的对前轮105B进行驱动和制动。交通工具104上的前轮制动伺服器118和前制动系统120是交通工具500上的后轮制动伺服器118和后轮制动系统120。后制动系统120包含制动器304。当后制动伺服器118被接收器106指示时，后制动伺服器118可使用后制动系统120对后轮105A进行制动。

参考图6，示出的是用于提高模型交通工具的制动能力的示例性方法600。方法600将常规两轮驱动电动模型交通工具转换为模型交通工具104或模型交通工具500。在600处，将非驱动轮制动伺服器118和非驱动轮制动系统120添加到模型交通工具。非驱动轮制动伺服器118和非驱动轮制动系统120对交通工具的非驱动轮进行制动。

在604处，由ESC114替代交通工具的现有电子变速器。ESC114可响应于加速方向信道108C。

在606处，如果交通工具的现有接收器不能接收四个信道的信息，那么用可以接收四个信道的信息的接收器替换现有的接收器。

在608处，交通工具的接收器被配置成为ESC114提供加速方向信道108C以及为非驱动轮制动伺服器118提供非驱动轮制动信道108D。接收器继续如以前地为ESC114提供油门/驱动轮制动信道108B。接收器也如以前地继续提供转向信道108A。

如此通过参考本发明的优选实施方式中的某些描述了本发明，应注意，所公开的实施方式本质上是示意性的而不是限制性的，以及前述公开中预期了了各种不同的变化、修改、改变和替代，以及在一些实例中，可采用本发明的一些特征，而不需要对其余的特征的对应使用。基于对于优选实施方式的前述描述的回顾，很多这样的变化和修改可以由本领域的技术人员认为是可取的。因此，恰当的是，所附权利要求应被广义地并且以与本发明的范围一致的方式进行解释。

Claims (26)

1.一种模型交通工具，其具有混合制动系统，所述混合制动系统包括：

一个或多个驱动轮；

一个或多个非驱动轮；

电动机，其被配置成对所述驱动轮进行驱动和制动；

非驱动轮制动系统；以及

制动伺服器，其被配置成将所述非驱动轮制动系统应用于所述非驱动轮。

2.根据权利要求1所述的模型交通工具，还包括：

电子变速器，其控制所述电动机；以及

无线电控制接收器，其被配置成执行以下动作：

接收第一信道的信息，所述第一信道的信息识别加速的量或驱动轮制动力的量；

向所述电子变速器提供所述第一信道的信息；

接收第二信道的信息，所述第二信道的信息识别加速方向；

向所述电子变速器提供所述第二信道的信息；

接收第三信道的信息，所述第三信道的信息识别非驱动轮制动力的量；以及

向所述制动伺服器供所述第三信道的信息。

3.根据权利要求2所述的模型交通工具，其中，所述无线电控制接收器还被配置成接收第四信道的信息，所述第四信道的信息识别转向的量和方向。

4.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中，所述驱动轮包括两个后轮。

5.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中，所述非驱动轮包括两个前轮。

6.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中，所述驱动轮包括两个前轮。

7.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中，所述非驱动轮包括两个后轮。

8.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中，所述非驱动轮制动系统包括机械制动系统。

9.根据权利要求1所述的模型交通工具，其中，所述非驱动轮制动系统包括液压制动系统。

10.一种传输控制器，其用于模型交通工具，所述传输控制器包括：

油门扳机，其能够在制动范围和加速范围之间移动；

制动偏移用户界面，其识别制动偏移的量；以及

传输控制器处理器，其被配置成：

当所述油门扳机位于所述加速范围之内时，通过无线电链路传输加速的量；以及

当所述油门扳机位于所述制动范围之内时：

根据所述油门扳机的位置确定制动力的量；

根据所述制动偏移的量，将所述制动力的量分成驱动轮制动力的量和非驱动轮制动力的量；以及

通过所述无线电链路传输所述驱动轮制动力的量和所述非驱动轮制动力的量。

11.根据权利要求10所述的传输控制器，还包括方向开关，所述方向开关能够在向前位置和反向位置之间移动，以及其中，所述传输控制器处理器还被配置成通过所述无线电链路传输所述方向开关的位置的标识。

12.根据权利要求11所述的传输控制器，其中，所述传输控制器处理器还被配置成当所述方向开关在所述向前位置和所述反向位置之间移动时使所述制动偏移反向。

13.根据权利要求11所述的传输控制器，其中所述传输控制器处理器还被配置成：

当所述方向开关被移动至所述向前位置时，将所述制动偏移设置成朝向所述前轮；以及

当所述方向开关被移动至所述反向位置时，将所述制动偏移设置成朝向所述后轮。

14.一种混合制动的方法，包括：

通过无线电链路接收第一信道的信息，所述第一信道的信息识别驱动轮制动力的量；

向一个或多个驱动轮施加所述驱动轮制动力的量；

通过所述无线电链路接收第二信道的信息，所述第二信道的信息识别非驱动轮制动力的量；以及

向一个或多个非驱动轮施加所述非驱动轮制动力的量。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，向一个或多个驱动轮施加所述驱动轮制动力的量包括对电动机进行制动。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，向一个或多个非驱动轮施加所述非驱动轮制动力的量包括施加机械或液压制动。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或多个驱动轮包括一个或多个后轮。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或多个非驱动轮包括一个或多个前轮。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或多个驱动轮包括一个或多个前轮。

20.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或多个非驱动轮包括一个或多个后轮。

21.一种混合制动的方法，包括：

根据油门扳机的位置确定制动力的量；

从制动偏移用户界面确定制动偏移的量；

根据所述制动偏移的量，将所述制动力的量分成驱动轮制动力的量和非驱动轮制动力的量；以及

通过无线电链路传输所述驱动轮制动力的量和所述非驱动轮制动力的量。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括：

根据方向开关的位置确定加速方向；以及

通过所述无线电链路传输所述加速方向。

23.根据权利要求22所述的方法，还包括：

确定所述方向开关的所述位置已经改变；以及

响应于确定所述方向开关的所述位置已经改变，使所述制动偏移反向。

24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述加速方向为向前加速方向，以及所述方法还包括响应于确定所述向前加速方向，将所述制动偏移设置成朝向一个或多个前轮。

25.根据权利要求22所述的方法，其中，所述加速方向为反向加速方向，以及所述方法还包括响应于确定所述反向加速方向，将所述制动偏移设置成朝向一个或多个后轮。

26.一种用于提高模型交通工具的制动能力的方法，所述模型交通工具包括一个或多个驱动轮和一个或多个非驱动轮，所述方法包括：

将非驱动轮制动系统添加到所述模型交通工具；

将制动伺服器添加到所述模型交通工具，所述制动伺服器被配置成将所述非驱动轮制动系统应用于所述模型交通工具的所述非驱动轮；

用替换的电子变速器替换所述模型交通工具的电子变速器，所述替换的电子变速器被配置成响应识别加速方向的信道信息；

配置所述模型交通工具的接收器以向所述替换的电子变速器提供识别加速方向的所述信道信息；以及

配置所述模型交通工具的所述接收器以向所述制动伺服器提供识别非驱动轮制动力的量的信道信息。