CN106740750B - 一种步进电机控制踏板开度的制动踏板总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种步进电机控制踏板开度的制动踏板总成，包括步进电机、电磁离合器、单向离合器组合件、制动踏板结构、角度编码器、控制器，所述步进电机输出轴与电磁离合器的输入端相连接，电磁离合器的输出端连接单向离合器组合件输入端，单向离合器组合件的输出端连接制动踏板结构一端，制动踏板结构的另一端连接角度编码器输入端；控制器通过电路分别连接步进电机、电磁离合器及角度编码器。本发明用于控制智能驾驶时汽车的车速，同时可在电机控制和人为控制两种制动模式进行切换；电机控制时，通过控制电机的转速和转向控制制动踏板的开度从而控制车速；人为控制时利用角度编码器识别驾驶员意图将制动控制交给驾驶员。

Description

一种步进电机控制踏板开度的制动踏板总成

技术领域

本发明涉及汽车领域，更具体地说，本发明涉及到一种制动踏板总成设备，使得汽车可以自动通过控制踏板开度来控制车速。

背景技术

现有的常规制动踏板机构，只有踏板面和踏板臂，需要人为施加踏板力，通过传动装置，将踏板力转化为制动力。但是随着更加先进的控制策略、自动控制技术的快速发展，现代汽车正朝着更加智能化、自动化、机电一体化产品方向发展。无论是自动泊车技术还是更先进的智能驾驶技术，都需要汽车能够在没有驾驶员的操作下自动控制车速。

目前市场的自动泊车需要驾驶员控制车速，影响驾驶感受。而长安大学的肖焱曦在硕士毕业论文里所设计的制动系统执行机构采用电机带动绕线器转动，从而带动制动踏板转动控制车速的装置，无法判断是否在人为干预模式，并且在有驾驶员的人为干预下无法暂时断开电机，将操纵权给予到驾驶者。

发明内容

为了弥补现有的技术问题，本发明目的是提供一种电机控制踏板开度从而控制车速的踏板总成，同时该结构还可以识别出是否有驾驶员干预，从而采取不同的制动模式。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种步进电机控制踏板开度的制动踏板总成，包括步进电机、电磁离合器、单向离合器组合件、制动踏板结构、角度编码器、控制器，

所述步进电机固定在电机安装支架上，其输出轴与电磁离合器的输入端相连接，所述电磁离合器的输出端连接单向离合器组合件输入端，所述单向离合器组合件的输出端连接制动踏板结构一端，所述制动踏板结构的另一端连接角度编码器输入端；所述控制器通过电路分别连接步进电机、电磁离合器及角度编码器，用于控制步进电机的转速和转向、以及根据步进电机与角度编码器7的偏转误差控制电磁离合器的离合。

作为优选方案，所述单向离合器组合件包括法兰盘、单向离合器外圈、单向离合器内圈，所述法兰盘与电磁离合器输出端的导磁面相贴合，单向离合器外圈与法兰盘固定连接，所述单向离合器外圈、单向离合器内圈采用起反转锁止作用的单向传动配合，所述单向离合器内圈通过单向离合器输出轴连接所述制动踏板结构。

作为优选方案，所述的制动踏板结构包括轴套、踏板支架、制动踏板、踏板轴，所述踏板轴的两端通过轴套转动地设在踏板支架上，所述制动踏板通过踏板臂固定在踏板轴上。

作为优选方案，所述的角度编码器固定在角度编码器支架上，其输入端通过角度编码器输入轴连接踏板轴。

作为优选方案，所述的单向离合器输出轴、踏板轴及角度编码器输入轴为一体式的阶梯轴。

作为优选方案，所述单向离合器外圈与法兰盘通过销连接为一个整体，所述单向离合器内圈与单向离合器输出轴通过键连接传递转矩。

作为优选方案，其特征在于：所述步进电机和电磁离合器之间通过键连接传递转矩。

作为优选方案，所述电磁离合器由单独电源供电，且与发动机的电路相互独立。

作为优选方案，还包括主板，所述角度编码器支架、踏板支架、电机安装支架与主板通过螺栓连接成为一个整体。

本发明提供的技术方案，具有以下技术效果：

本发明通过控制步进电机带动与之连接在一起的制动踏板从而控制汽车行驶速度，而无需人为操作；由于单向离合器的存在，踏板不会因为复位弹簧而自行复位而是随着电机转动压紧或复位；编码器可以识别出人为干预工况，通过给电磁离合器断电，取消电机的转矩传递，把控制权交给驾驶员；无需替换制动系统的液压传统结构，仅需要以本总成结构作为制动系统的操纵结构，降低智能驾驶改装车的成本。

附图说明

图1是本发明实施例的踏板总成的结构示意图。

图2是本发明实施例的踏板总成装配图的正视图。

图3是本发明实施例的电磁离合器与单向离合器结合示意图。

图4是本发明实施例的单向离合器内圈的结构示意图。

图中：1-步进电机，2-电机安装支架，3-电磁离合器，4-单向离合器组合件，5-轴套，6-踏板支架，7-角度编码器，8-角度编码器支架，9-制动踏板，10-主板，11-单向离合器输出轴，12-踏板轴，13-角度编码器输入轴，41-法兰盘，42-单向离合器外圈，43-单向离合器内圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不限定于本发明。

如图1和图2所述，一种步进电机控制踏板开度的制动踏板总成，其特征在于：包括步进电机1、电磁离合器3、单向离合器组合件4、制动踏板结构、角度编码器7、控制器，所述步进电机1固定在电机安装支架2上，其输出轴与电磁离合器3的输入端相连接，所述电磁离合器3的输出端连接单向离合器组合件4输入端，所述单向离合器组合件4的输出端连接制动踏板结构一端，所述制动踏板结构的另一端连接角度编码器7输入端；所述控制器通过电路分别连接步进电机1、电磁离合器3及角度编码器7，用于控制步进电机1的转速和转向、以及根据步进电机1与角度编码器7的偏转误差控制电磁离合器3的离合。

具体而言，如图3和图4所示，所述单向离合器组合件4包括法兰盘41、单向离合器外圈42、单向离合器内圈43，所述法兰盘41与电磁离合器3输出端的导磁面相贴合，单向离合器外圈42与法兰盘41固定连接，所述单向离合器外圈42、单向离合器内圈43采用起反转锁止作用的单向传动配合，所述单向离合器内圈43通过单向离合器输出轴11连接所述制动踏板结构。

具体而言，所述的制动踏板结构包括轴套5、踏板支架6、制动踏板9、踏板轴12，所述踏板轴12的两端通过轴套5转动地设在踏板支架6上，所述制动踏板9通过踏板臂固定在踏板轴12上。

具体而言，所述的角度编码器7焊接固定在角度编码器支架8上，其输入端通过角度编码器输入轴13连接踏板轴12。

当电磁离合器3通电时，吸住单向离合器组合件的法兰盘41将步进电机1的转矩传递给踏板轴12带动制动踏板9和角度编码器7转动，电磁离合器3断电时，两者可以独立转动不会传递转矩。

具体而言，在本发明的另一可行的实施例中，所述的单向离合器输出轴11、踏板轴12及角度编码器输入轴13为一体式的阶梯轴。从而简化结构，使单向离合器3，角度编码器7与踏板臂同步转动。

具体而言，所述单向离合器外圈42与法兰盘41通过销连接为一个整体，所述单向离合器内圈43与单向离合器输出轴11通过键连接传递转矩。

具体而言，其特征在于：所述步进电机1和电磁离合器3之间通过键连接传递转矩。

所述电磁离合器3由单独电源供电，且与发动机的电路相互独立。

还包括主板10，所述角度编码器支架8、踏板支架6、电机安装支架2与主板10通过螺栓连接成为一个整体。

上述实施例中，步进电机1、电磁离合器3、制动踏板9、角度编码器7、单向离合器输出轴11、踏板轴12、角度编码器输入轴13的旋转中心同轴，动力传输方式为：步进电机1带动电磁离合器3转动，电磁离合器3通电后产生磁力吸住法兰盘41带动单向离合器外圈42转动，单向离合器内圈43转动带动单向离合器输出轴11、踏板轴12、角度编码器输入轴13同步转动，制动踏板9以及角度编码器7随之同步转动。

上述实施例中，图1中制动踏板9位置为下止点，即踏板位移至行程最大位置，该实施例的踏板角度范围为0°至57°，制动踏板9在上止点时，为全速运行工况，在下止点时，为最大减速度或驻车工况。

为了避免传统踏板的复位机构在驾驶员松开制动踏板9时自动将踏板顶回初始位的情况，在电磁离合器3和制动踏板结构之间装有单向离合器组合件4，当制动踏板9压紧时，单向离合器组合件4可随着电磁离合器3转动，当单向离合器组合件4内、外圈反向旋转时会锁止，使得制动踏板9不能自行复位，因此该制动踏板结构在电磁离合器3和步进电机1连接的时候不会因为复位而使得制动踏板9转角改变。

紧急工况时，驾驶员理应能够操纵制动系统使汽车减速或刹车，因此在机构右端装有角度编码器7来达成此目的，具体为，当遇到紧急情况，驾驶员立即踩下制动踏板9紧急制动，角度编码器7得到实时的偏转信号，此信号与步进电机1偏转信号对比，当误差超过设定阀值即判断为有人为干预工况，此时控制器将电磁离合器3断电，把控制权交给驾驶员。控制器会在短暂时间后联通电磁离合器3再次判定角度编码器7的角度和步进电机1的偏转信号角度是否一致，即人为干预情况是否结束，来决定是否要进入到自动控制工况。

综上所述，上述实施例的目的在于控制智能驾驶时汽车的车速，同时可以在电机控制和人为控制两种制动模式进行切换；电机控制时，通过控制步进电机1的转速和转向可以控制制动踏板9的开度从而控制车速，单向离合器3可以防止制动踏板9自行回位方便电机控制；人为控制时，角度编码器3可以在驾驶员采取紧急刹车时识别驾驶员意图将制动控制交给驾驶员，此时电磁离合器3断电，产生的磁力消失不再传递转矩，直到人为干预结束后再由电机接管。

以上只通过说明的方式描述了本发明的示范性实施例，对于本领域的技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所述的描述实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明的权利要求保护范围的限制。

Claims (7)

1.一种步进电机控制踏板开度的制动踏板总成，其特征在于：包括步进电机(1)、电磁离合器(3)、单向离合器组合件(4)、制动踏板结构、角度编码器(7)、控制器，

所述步进电机(1)固定在电机安装支架(2)上，其输出轴与电磁离合器(3)的输入端相连接，所述电磁离合器(3)的输出端连接单向离合器组合件(4)输入端，所述单向离合器组合件(4)的输出端连接制动踏板结构一端，所述制动踏板结构的另一端连接角度编码器(7)输入端；所述控制器通过电路分别连接步进电机(1)、电磁离合器(3)及角度编码器(7)，用于控制步进电机(1)的转速和转向、以及根据步进电机(1)与角度编码器(7)的偏转误差控制电磁离合器(3)的离合；

所述单向离合器组合件(4)包括法兰盘(41)、单向离合器外圈(42)、单向离合器内圈(43)，所述法兰盘(41)与电磁离合器(3)输出端的导磁面相贴合，单向离合器外圈(42)与法兰盘(41)固定连接，所述单向离合器外圈(42)、单向离合器内圈(43)采用起反转锁止作用的单向传动配合，所述单向离合器内圈(43)通过单向离合器输出轴(11)连接所述制动踏板结构；

所述电磁离合器(3)由单独电源供电，且与步进电机的电路相互独立。

2.根据权利要求1所述的步进电机控制踏板开度的制动踏板总成，其特征在于：所述的制动踏板结构包括轴套(5)、踏板支架(6)、制动踏板(9)、踏板轴(12)，所述踏板轴(12)的两端通过轴套(5)转动地设在踏板支架(6)上，所述制动踏板(9)通过踏板臂固定在踏板轴(12)上。

3.根据权利要求2所述的步进电机控制踏板开度的制动踏板总成，其特征在于：所述的角度编码器(7)固定在角度编码器支架(8)上，其输入端通过角度编码器输入轴(13)连接踏板轴(12)。

4.根据权利要求3所述的步进电机控制踏板开度的制动踏板总成，其特征在于：所述的单向离合器输出轴(11)、踏板轴(12)及角度编码器输入轴(13)为一体式的阶梯轴。

5.根据权利要求1所述的步进电机控制踏板开度的制动踏板总成，其特征在于：所述单向离合器外圈(42)与法兰盘(41)通过销连接为一个整体，所述单向离合器内圈(43)与单向离合器输出轴(11)通过键连接传递转矩。

6.根据权利要求1所述的步进电机控制踏板开度的制动踏板总成，其特征在于：其特征在于：所述步进电机(1)和电磁离合器(3)之间通过键连接传递转矩。

7.根据权利要求3所述的步进电机控制踏板开度的制动踏板总成，其特征在于：还包括主板(10)，所述角度编码器支架(8)、踏板支架(6)、电机安装支架(2)与主板(10)通过螺栓连接成为一个整体。